JPH08214205A - 画像処理方法およびその装置 - Google Patents

画像処理方法およびその装置

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JPH08214205A
JPH08214205A JP7019063A JP1906395A JPH08214205A JP H08214205 A JPH08214205 A JP H08214205A JP 7019063 A JP7019063 A JP 7019063A JP 1906395 A JP1906395 A JP 1906395A JP H08214205 A JPH08214205 A JP H08214205A
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JP7019063A
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Shinji Uchiyama
晋二 内山
Hiroyuki Yamamoto
裕之 山本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影装置のレンズによって決定される画角以
上に広い画角を画像処理によって得られるようにする。 【構成】 視点位置・方向を時系列に変化させて撮影し
て獲得した静止画像列の中からある画像を基準画像とし
て選択するとともに、一方の画像を他方の画像へと変換
するための座標変換を計算して上記静止画像列の中の隣
接する各画像間にて画素が対応するようになし、さら
に、上記計算して得た座標変換を用いて、各画像から基
準画像ヘと変換するための座標変換を計算し、上記計算
した座標変換を用いて、各画像中のある注目点を基準画
像と同一の2次元座標系へと変換し、上記変換された注
目点により2次元空間をボロノイ分割するとともに、上
記各画像を基準画像へと変換するための座標変換を用い
て各画像を座標変換し、上記座標変換された各画像の座
標情報を上記各画像の注目点のなすボロノイ領域に挿入
して一つの画像を生成するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像処理方法およびその
装置に係わり、例えば、撮影時の撮影装置の画角に比較
して、十分に広い画角の画像を獲得することができるよ
うにした画像処理方法およびその装置に用いて好適なも
のである。
【0002】
【従来の技術】十分に広い画角の画像を入力するための
画像入力装置として、魚眼レンズのような広い画角のレ
ンズを用いて画像を撮影して入力するようにした画像入
力装置がある。上記魚眼レンズは、非常に広い画角を有
しているので、上記画像入力装置の場合には非常に広角
な画像を入力することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術を
用いた画像入力装置では、魚眼レンズのような広い画角
のレンズを用いても、上記魚眼レンズによって決定され
る画角以上に広い画角の画像を獲得することは不可能で
あるという欠点があった。
【0004】本発明は上述の問題点にかんがみ、撮影装
置のレンズによって決定される画角以上に広い画角の画
像を得られるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の画像処理方法
は、視点位置・方向を時系列に変化させて撮影すること
により得られた静止画像列を入力する画像入力処理と、
上記画像入力処理によって入力された静止画像列のうち
のある画像を基準画像として決定する基準画像決定処理
と、上記静止画像列を構成する各画像中において、2つ
の隣接する画像において同一点が写されている点を注目
点として選択する注目点選択処理と、上記注目点選択処
理で選択した各注目点同士が、隣接する画像間で一致す
るように一方の画像を他方の画像へと座標変換する第1
の座標変換処理と、上記座標変換された各注目点を上記
基準画像と同一の2次元座標系へと座標変換する第2の
座標変換処理と、上記座標変換した各注目点に対応させ
て上記基準画像と同一の2次元空間を複数の領域に分割
する分割処理と、上記静止画像列の各画像を上記基準画
像と同一の2次元空間へと座標変換する第3の座標変換
処理と、上記基準画像と同一の2次元空間へと座標変換
された各画像の座標情報を、上記各画像の注目点に対応
して分割された各領域にそれぞれ挿入し、全体として一
つの画像を生成する広画角画像生成処理とを行うように
している。
【0006】また、本発明の画像処理方法の他の特徴に
よれば、視点位置・方向を時系列に変化させて撮影する
ことにより得られた静止画像列を入力する第1のステッ
プと、上記静止画像列の中から、ある画像を基準画像と
して選択する第2のステップと、上記静止画像列の中の
隣接する各画像間にて画素が対応するようにするため
に、一方の画像を他方の画像へと変換するための座標変
換を計算する第3のステップと、上記第3のステップで
計算された座標変換を用いて、各画像から基準画像ヘと
変換するための座標変換を計算する第4のステップと、
上記第4のステップで計算された座標変換を用いて、各
画像中のある注目点を基準画像と同一の2次元座標系へ
と変換する第5のステップと、上記基準画像と同一の2
次元座標系へと変換された注目点により2次元空間をボ
ロノイ分割する第6のステップと、上記各画像を基準画
像へと変換するための座標変換を用いて各画像を座標変
換する第7のステップと、上記座標変換された各画像の
座標情報を上記各画像の注目点のなすボロノイ領域に挿
入し、一つの画像を生成する第8のステップとを有して
いる。
【0007】また、本発明の画像処理方法は、上記ボロ
ノイ分割処理において、各分割領域の勢力圏を計算する
際に使用する距離の算出方法を2次元ユークリッド距離
としている。
【0008】また、本発明の画像処理方法の他の特徴と
するところは、上記ボロノイ分割処理において、各分割
領域の勢力圏を計算する際に使用する距離の算出方法
を、2次元ユークリッド距離の他の要素を考慮した算出
式から導きだした距離を用いるようにしている。
【0009】また、本発明の画像処理装置の特徴とする
ところは、視点位置・方向を時系列に変化させて撮影す
ることにより得られた静止画像列を入力するための画像
入力手段と、上記静止画像列の中からある画像を基準画
像として選択する基準画像選択手段と、上記静止画像列
の中の隣接する各画像間にて画素が対応するようにする
ために、一方の画像を他方の画像へと変換するための座
標変換を計算する第1の計算手段と、上記第1の計算手
段で計算された座標変換を用いて、各画像から基準画像
へと変換するための座標変換を計算する第2の計算手段
と、上記第2の計算手段で計算された座標変換を用い
て、各画像中のある注目点を上記基準画像と同一の2次
元座標系へと変換する第1の座標変換手段と、上記基準
画像と同一の2次元座標系へと変換された注目点により
2次元空間をボロノイ分割する分割手段と、上記各画像
を基準画像へと変換するための座標変換を用いて各画像
を座標変換する第2の座標変換手段と、上記座標変換さ
れた各画像の座標情報を上記各画像の注目点のなすボロ
ノイ領域に挿入し、一つの画像を生成する広画角画像生
成手段とを有している。
【0010】また、本発明の画像処理装置の他の特徴と
するところは、上記ボロノイ分割処理において、勢力圏
を計算する際に使用する距離の算出手段は2次元ユーク
リッド距離を算出するようにしている。
【0011】また、本発明の画像処理装置のその他の特
徴とするところは、上記ボロノイ分割処理において、勢
力圏を計算する際に使用する距離の算出手段は、2次元
ユークリッド距離の他の要素を考慮した算出式から導き
だした距離を用いるようにしている。
【0012】
【作用】本発明は上記技術手段よりなるので、視点位置
・方向が時系列に異なる各画像を、各画像中における各
注目点同士が隣接する画像間で一致するようにしなが
ら、基準画像と同一の2次元座標系において重ね合わせ
ることができるようになり、これにより、上記入力され
た静止画像列の一番最初の画像から一番最後の画像まで
を画角とする広い画角を有する一つの画像を、画像処理
によって生成することが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、図面に従って、本発明の画像処理方法
およびその装置の実施例を詳細に説明する。図1は、本
実施例の画像処理装置の一例を示す機能構成図である。
図1に示したように、本実施例の画像処理装置は、画像
入力手段と、基準画像決定手段と、注目点選択手段
と、第1の座標変換手段と、第2の座標変換手段
と、分割手段と、第3の座標変換手段と、広画角画
像生成手段とを具備している。
【0014】上記画像入力手段は、視点位置・方向を
時系列に変化させて撮影することにより得られた静止画
像列を入力するために設けられているものである。ま
た、基準画像決定手段は、上記画像入力手段によっ
て入力された静止画像列の中から、ある画像を基準画
像として決定するためのものである。
【0015】上記注目点選択手段は、上記静止画像列
を構成する各画像中において、同一点が写されている
点を注目点として選択するためのものである。第1の座
標変換手段は、上記注目点選択手段で選択した各注
目点同士が、隣接する画像間で一致するように一方の画
像を他方の画像へと座標変換するために設けられている
ものである。
【0016】上記第2の座標変換手段は、上記座標変
換された各注目点を上記基準画像と同一の2次元座標系
へと座標変換するためのものである。上記分割手段
は、上記座標変換した各注目点に対応させて上記基準画
像と同一の2次元空間を複数の領域に分割するためのも
のである。
【0017】上記第3の座標変換手段は、上記静止画
像列の各画像を上記基準画像と同一の2次元空間へと
座標変換するためのものである。上記広画角画像生成手
段は、上記基準画像と同一の2次元空間へと座標変換
された各画像の座標情報を、上記各画像の注目点に対応
して分割された各領域にそれぞれ挿入し、全体として一
つの画像を生成するためのものである。
【0018】図2は、本実施例の画像処理装置の具体的
な構成を説明するための基本的な構成図である。図2に
おいて、1は本実施例の画像処理装置に設けられている
各手段が行う処理手順の制御・処理を行うためのCPU
である。
【0019】2は、CPU1で実行する処理手順を記述
したプログラムを保存するための第1の記憶装置であ
る。3は、第2の記憶装置であり、上記第1の記憶装置
2に記憶されている処理プログラムに従って、上記CP
U1が画像の入力を行ったときの画像列を記憶するため
の静止画像列記憶部d1、生成する一枚の大きな画像を
記憶するための大画像記憶部d2、および計算途中の結
果等を保存しておくためのワークエリアd3を有してい
る。
【0020】4は、操作者が画像中の点を指示する処理
のために用いる位置座標指示装置として設けられている
マウスである。5は、データの名前を指示するときなど
に用いるためのキーボードであり、6は画像データの確
認を行うための表示装置として設けられているウインド
ウシステムである。
【0021】7は、図1に示した静止画像列を第2の
記憶装置3に取り込むための画像入力用インタフェース
部であり、8は本実施例の画像処理装置における情報伝
達路を構成するためのバスである。
【0022】次に、本実施例の画像処理装置の動作を図
3および図4を参照しながら説明する。図3および図4
は、本実施例の画像処理装置を用いて行う各処理の大き
な流れを示すフローチャートである。
【0023】まず、ステップS201において、何らか
の方法で獲得されている静止画像列を、図2の画像入
力用インタフェース7を通して、図2の第2の記憶装置
3の静止画像列記憶部dlに保存する処理を行う。
【0024】この静止画像列は、ビデオカメラなどの
動画撮影装置から得られた動画像を、動画デジタイザな
どでA/D変換し、計算機に時系列静止画像として取り
込むことのできる動画入力装置を用いて入力する。
【0025】また、銀塩式カメラのような静止画を撮影
するための静止画像撮影装置を用い、視点位置を少しず
つ変えながら撮影した写真群をフィルムスキャナなどで
A/D変換して、これを静止画像列として計算機に取り
込むなどの、既存にある各種方法で獲得することもでき
る。図5に、撮影の様子および獲得された静止画像列
の模式図を示す。
【0026】なお、ステップS201において、入力す
る静止画像列中の各静止画に通し番号を付けておき、
全枚数をN枚とし1〜N番までの画像を入力することと
する。さらに、各画像をImi (i=1,2,,,,N)と表す。
【0027】次に、ステップS202に進み、それらの
画像の中のある一つの画像ImK を基準画像として指定
する。このステップS202における指定方法は、先頭
の画像、最後の画像、真中の画像、任意の画像を操作者
が指定するなどのように、どのような方法でもよい。
【0028】なお、静止画像列は、視点の移動順に並
んでいるため、画像列のうち隣接した画像間Imi とI
i+1 i=1,2,,,N-1)の相関は高い。そこで、次のステッ
プS203において、すべての隣接画像間にてこの画像
間で同一点が写されている点を対応点としてマウスなど
の位置指示装置により指定する。この模式図を、図6に
示す。
【0029】次に、ステップS203にて指定された対
応点を用いて、隣接画像間で対応点が一致するように一
方の画像が他方の画像に座標変換されるアフィン変換の
変換行列をステップS204にて求める。ここで、アフ
ィン変換とは、(x,y)を(x′,y′)へと次式、
x′=b1 x+b2 y+b3 , y′=b4 x+b5
+b6のように変換する座標変換である。そして、
【0030】
【数1】
【0031】と行列演算により表現できる。なお、数1
におけるBをアフィン変換の変換行列と呼ぶ。
【0032】このとき、基準画像Imk よりも画像列で
前にある画像Imi の場合、すなわち、i<Kのとき
は、画像Imi から画像Imi+1 に変換するアフィン変
換行列Mi を求める。また、基準画像ImK よりも画像
列で後ろにある画像Imi の場合、すなわち、i>Kの
ときは、Imi からImi-1 に変換するアフィン変換行
列Mi を求める。
【0033】次に、ステップS205に示すように、各
画像Imi から基準画像Imk へのアフィン変換行列M
i を用いて、i<Kのとき、Ti=K-1 ・・Mi+1 ・M
i,i>Kのとき、Ti=K+1 ・・Mi-1 ・Mi として求
める。以上により、静止画像列の各画像から基準画像
へのアフィン変換行列が求まったことになる。
【0034】次に、2次元空間R2 であるAをステップ
S206にて用意しておく。これは、図2の第2の記憶
装置3のワークエリアd3に2次元位置情報を収納する
データを設定することで実現する。次に、ステップS2
07にて静止画像列Imi (i=1,2,,, N)の画像中心点
を求めCi とする。
【0035】次に、ステップS208にて、画像中心点
i をアフィン変換Ti により変換し、Ci ′=Ti
i として、画像中心点Ci ′を求める。この画像中心
点C i ′を2次元空間A中に置く。すなわち、上記2次
元位置情報収納領域に点位置情報を格納して行く。
【0036】次に、ステップS209にて、図7に示す
ように画像中心点Ci ′を母点として所定の空間AをV
oronoi(以下、ボロノイとする)分割する。この
処理は、上記2次元位置情報収納領域中にボロノイ分割
の領域の境界線を線分式として格納し、各ボロノイ領域
を線分の集合として記憶しておく。
【0037】次に、ステップS210において、上記画
像中心点Ci ′を母点とする各ボロノイ領域をVi とす
る処理を行う。そして、次のステップS211において
各画像Imi をアフィン変換し、画像Imi ′=Ti
Imi として、画像Imi ′を求める。
【0038】これは、画像Imi が保存してある第2の
記憶装置3の記憶領域d1上で、各画素のアフィン変換
した画素位置の座標値を静止画像列記憶部d1に保存し
ておくことにより、座標変換後のデータを保持しておく
ようにする。
【0039】これにより、必要によりVi ∩Imi ′と
なる2次元空間に、画像Imi ′の値を嵌め込むことが
可能となる。さらに、ステップS212にて、所定の空
間Aの一部に対応した必要とする適当な大きさの画像G
を用意する。すなわち、第2の記憶装置3のワークエリ
アd3に記憶領域を用意する。
【0040】画像Gは、初期状態では画素に値を持たな
い状態である。そして、ステップS213にて、画像G
上のVi ∩Imi ′となる画像領域に、Imi ′の値を
代入することにより画像Gを生成する。ステップS21
1、S212の模式図を図8に示す。これにより、画角
よりも十分に大きな画像を画像処理を行うことにより獲
得することができる。
【0041】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
この第2の実施例は、上述した第1の実施例におけるス
テップS203の対応点を指定するステップを、操作者
がマウスによる指定を行うことにより実現する代わり
に、ステレオ画像での対応点探索処理にみられる画像処
理技術(画像相関法、テンプレートマッチング法、多重
解像度法(coarse to fine)、など)に
より実現する方法を用いるようにしたものである。
【0042】次に、本発明の第3の実施例を説明する。
この第3の実施例は、第1の実施例ステップS207の
画像の中心点をボロノイ分割の母点となるCi として求
める代わりに、画像の中心点に限らず、各画像上のある
座標値の点を用いるようにしたものである。
【0043】次に、本発明の第4の実施例を説明する。
この第4の実施例は、第1の実施例のステップS209
のボロノイ分割処理において、勢力範囲を計算する際に
用いる距離計算に、単純な2次元ユークリッド距離を用
いずに、他の要素を考慮した距離算出法を用いるように
したものである。
【0044】例えば、(1)撮像系のレンズ歪みを考慮
し、画面中での距離を求める方法、(2)解像度の高い
画像と低い画像が混在している場合に、解像度の高い画
像の勢力範囲を大きく取るように重み付けした距離を用
いる方法、(3)撮影時の日照条件などの変化により、
画像の室が悪いものと良いものとが混在している場合
に、画像の質により重み付けした距離を用いる方法、な
どが考えられる。
【0045】次に、本発明の第5の実施例を説明する。
この第5の実施例は、第1の実施例のステップS20
4、205で、画像間の座標変換にアフィン変換を用い
るかわりに、(x,y)を(x′,y′)へと次式、
【0046】
【数2】
【0047】のように変換する射影変換や、次式
【0048】
【数3】
【0049】のように変換する疑似アフィン変換など、
その他の2次元座標を他の2次元座標へと座標変換する
手法を用いることができる。
【0050】
【発明の効果】本発明は上述したように、本発明によれ
ば、視点位置・方向が時系列に異なる各画像を、各画像
中における各注目点同士が隣接する画像間で一致するよ
うにしながら、基準画像と同一の2次元座標系において
重ね合わせるようにしたので、上記入力された静止画像
列の一番最初の画像から一番最後の画像までを画角とす
る広い画角を有する一つの広画角画像を生成することが
でき、これにより、レンズによって決定される画角以上
の広画角な画像を画像処理によって得られるようにする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理装置の概略構成を示す機能構
成図である。
【図2】本発明の画像処理装置の具体例を示すブロック
図である。
【図3】実施例の画像処理装置の処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
【図4】実施例の画像処理装置の処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
【図5】静止画像列を撮影する様子と、撮影によって獲
得された静止画像列を示す模式図である。
【図6】静止画像列における隣接する画像間での対応点
を指定する様子を示す模式図である。
【図7】所定の空間をボロノイ分割する様子を示す模式
図である。
【図8】画像生成の様子を示す模式図である。
【符号の説明】 画像入力手段 基準画像決定手段 注目点選択手段 第1の座標変換手段 第2の座標変換手段 分割手段 第3の座標変換手段 広画角画像生成手段 1 CPU 2 第1の記憶装置 3 第2の記憶装置 4 マウス 5 キーボード 6 ウインドウシステム 7 画像入力用インタフェース 8 バス d1 静止画像列記憶部 d2 大画像記憶部 d3 ワークエリア

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 視点位置・方向を時系列に変化させて撮
    影することにより得られた静止画像列を入力する画像入
    力処理と、 上記画像入力処理によって入力された静止画像列のうち
    のある画像を基準画像として決定する基準画像決定処理
    と、 上記静止画像列を構成する各画像中において、2つの隣
    接する画像において同一点が写されている点を注目点と
    して選択する注目点選択処理と、 上記注目点選択処理で選択した各注目点同士が、隣接す
    る画像間で一致するように一方の画像を他方の画像へと
    座標変換する第1の座標変換処理と、 上記座標変換された各注目点を上記基準画像と同一の2
    次元座標系へと座標変換する第2の座標変換処理と、 上記座標変換した各注目点に対応させて上記基準画像と
    同一の2次元空間を複数の領域に分割する分割処理と、 上記静止画像列の各画像を上記基準画像と同一の2次元
    空間へと座標変換する第3の座標変換処理と、 上記基準画像と同一の2次元空間へと座標変換された各
    画像の座標情報を、上記各画像の注目点に対応して分割
    された各領域にそれぞれ挿入し、全体として一つの画像
    を生成する広画角画像生成処理とを行うようにしたこと
    を特徴とする画像処理方法。
  2. 【請求項2】 視点位置・方向を時系列に変化させて撮
    影することにより得られた静止画像列を入力する第1の
    ステップと、 上記静止画像列の中から、ある画像を基準画像として選
    択する第2のステップと、 上記静止画像列の中の隣接する各画像間にて画素が対応
    するようにするために、一方の画像を他方の画像へと変
    換するための座標変換を計算する第3のステップと、 上記第3のステップで計算された座標変換を用いて、各
    画像から基準画像ヘと変換するための座標変換を計算す
    る第4のステップと、 上記第4のステップで計算された座標変換を用いて、各
    画像中のある注目点を基準画像と同一の2次元座標系へ
    と変換する第5のステップと、 上記基準画像と同一の2次元座標系へと変換された注目
    点により2次元空間をボロノイ分割する第6のステップ
    と、 上記各画像を基準画像へと変換するための座標変換を用
    いて各画像を座標変換する第7のステップと、 上記座標変換された各画像の座標情報を上記各画像の注
    目点のなすボロノイ領域に挿入し、一つの画像を生成す
    る第8のステップとを有することを特徴とする画像処理
    方法。
  3. 【請求項3】 上記ボロノイ分割処理において、各分割
    領域の勢力圏を計算する際に使用する距離の算出方法を
    2次元ユークリッド距離としたことを特徴とする請求項
    2に記載の画像処理方法。
  4. 【請求項4】 上記ボロノイ分割処理において、各分割
    領域の勢力圏を計算する際に使用する距離の算出方法
    を、2次元ユークリッド距離の他の要素を考慮した算出
    式から導きだした距離を用いることを特徴とする請求項
    2に記載の画像処理方法。
  5. 【請求項5】 視点位置・方向を時系列に変化させて撮
    影することにより得られた静止画像列を入力するための
    画像入力手段と、 上記静止画像列の中からある画像を基準画像として選択
    する基準画像選択手段と、 上記静止画像列の中の隣接する各画像間にて画素が対応
    するようにするために、一方の画像を他方の画像へと変
    換するための座標変換を計算する第1の計算手段と、 上記第1の計算手段で計算された座標変換を用いて、各
    画像から基準画像へと変換するための座標変換を計算す
    る第2の計算手段と、 上記第2の計算手段で計算された座標変換を用いて、各
    画像中のある注目点を上記基準画像と同一の2次元座標
    系へと変換する第1の座標変換手段と、 上記基準画像と同一の2次元座標系へと変換された注目
    点により2次元空間をボロノイ分割するボロノイ分割手
    段と、 上記各画像を基準画像へと変換するための座標変換を用
    いて各画像を座標変換する第2の座標変換手段と、 上記座標変換された各画像の座標情報を上記各画像の注
    目点のなすボロノイ領域に挿入し、一つの画像を生成す
    る広画角画像生成手段とを有することを特徴とする画像
    処理装置。
  6. 【請求項6】 上記ボロノイ分割手段において、勢力圏
    を計算する際に使用する距離の算出手段は2次元ユーク
    リッド距離を算出することを特徴とする請求項5に記載
    の画像処理装置。
  7. 【請求項7】 上記ボロノイ分割手段において、勢力圏
    を計算する際に使用する距離の算出手段は、2次元ユー
    クリッド距離の他の要素を考慮した算出式から導きだし
    た距離を用いることを特徴とする請求項5に記載の画像
    処理装置。
JP7019063A 1995-02-07 1995-02-07 画像処理方法およびその装置 Pending JPH08214205A (ja)

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