TWI439125B - 影像處理裝置及攝像機系統 - Google Patents

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TWI439125B
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Takeshi Suzuki
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Description

影像處理裝置及攝像機系統
本發明係關於影像處理裝置及攝像機系統，尤其有關應用且有用於具有透過魚眼鏡頭(fishieye lens)進行全方位監視時之失真補正處理的影像處理裝置或全方位攝像機系統，和具有使被取入的影像失真的處理的影像處理裝置或攝像機系統者。
魚眼鏡頭係廣為習知為具有廣角視野的鏡頭，已提案有利用該魚眼鏡頭監視預定區域的全方位攝像機系統。該全方位攝像機系統一般係具有搖動(pan)、傾動(tilt)、推近拉遠(zoom)、及旋轉等功能。近年來相對於以往的機械性搖動、傾動、推近拉遠方式，藉由將被取入魚眼鏡頭的輸入側影像資料進行電子處理，而可不需移動裝置地實現搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉等各功能，並且亦將影像之失真去除的全方位攝像機系統也有被提案。
第14圖為以往技術之該種全方位攝像機系統之方塊圖。如第14圖所示，為攝像手段之CMOS影像感測器(image sensor)1係以藉由魚眼鏡頭2所取入的廣角影像為根據而形成屬於為電性訊號的影像資料。該影像資料係將取入魚眼鏡頭2之際的失真成分原封不動地使其殘留的電性數位訊號，並藉由於色彩處理部3進行預定之色彩處理，而作為同時具有亮度資訊和色彩資訊的輸入側影像資料DI被寫入影格記憶體4(frame memory)。
另一方面，於參數設定器5係設定有將被魚眼鏡頭2所取入的影像中之欲顯示區域切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉的參數，和關於魚眼鏡頭2之中心及半徑的參數。亦即，係作為前述參數之輸入裝置而作用。在此，分別將關於搖動、傾動、旋轉的參數設定為角度資訊，將關於推近拉遠的參數設定為倍率資訊，且將關於魚眼鏡頭2之中心及半徑設定為位置及數值資訊。幾何學位置計算裝置6係為了補正以設定於參數設定器5的參數為依據之作為輸出的切出區域之影像因魚眼鏡頭而導致的失真，而計算對應於顯示器9之顯示畫面(輸出畫面)9a上之各像素的輸入側影像資料DI之各像素的幾何學位置。
輸出側影像資料生成部7係以幾何學位置計算裝置6所計算的輸入側影像資料DI之各像素的幾何學位置、和記憶於影格記憶體4的輸入側影像資料DI為根據而形成失真業經補正的輸出側影像資料DO。該輸出側影像資料DO係為依對應於前述幾何學位置的輸出畫面上之各個像素依據輸入側影像資料DI將亮度資訊等依序組合的資料，並依每個像素依序蓄積於緩衝記憶體(buffer memory)8，且依每一影格再生於顯示器9之顯示畫面(輸出畫面)9a上。如此一來，於顯示畫面9a即再生有預定之切出區域的影像且為已進行過失真補正處理的影像。
又，就揭示與前述習知技術同種類技術的刊物而言存有以下之專利文獻1。
(專利文獻1)日本國特開2000－83242號公報
如上述的全方位攝像機系統，係將屬於攝像手段的影像感測器1之輸出訊號的輸入側影像資料DI寫入影格記憶體4，在一影格份之輸入側影像資料DI寫入終了後，參照影格記憶體4之記憶內容而形成輸出側影像資料DO，因此於該一連串的處理之際會產生時間落差。該時間落差係成為顯示畫面9a上之顯示延遲而明顯化。
本發明係有鑑於上述習知技術而研發者，其目的為提供一種攝像機系統，可於從輸入側影像資料之失真補正等伴隨幾何學位置之預定處理的輸入側影像資料變換至輸出側影像資料之際，不需使用影格記憶體即可實現一連串的處理。
為了達成上述目的，本發明之第1態樣的影像處理裝置，係具有：參數設定手段，設定將被鏡頭所取入的影像中之欲顯示區域予以切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉中至少一者的參數；幾何學位置計算手段，以依據前述參數而進行前述區域之影像的幾何學位置的預定變換處理之方式，計算對應於輸出畫面上之各像素的以攝像手段之輸出訊號為根據的輸入側影像資料中之各像素的幾何學位置；位址表，係記憶有：以屬於前述輸出畫面上之各像素 之位址的輸出側位址為基準，使屬於前述幾何學位置計算手段之計算結果的前述輸入側影像資料之各像素之位址的輸入側位址產生對應而予以組合的表資訊；以及位址匹配手段，進行被即時讀取的前述輸入側影像資料之各像素之輸入側位址與記憶於前述位址表的前述輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，將該輸入側位址的前述輸入側影像資料、與相對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，且將其送出。
本發明之第2態樣的攝像機系統，係具有：攝像手段，形成表示以鏡頭取入之影像的數位訊號；參數設定手段，設定將前述影像中之欲顯示區域予以切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉中至少一者的參數；幾何學位置計算手段，以依據前述參數而進行前述區域之影像的幾何學位置的預定變換處理之方式，計算對應於輸出畫面上之各像素的前述輸入側影像資料中之各像素的幾何學位置；位址表，係記憶有：以屬於前述輸出畫面上之各像素之位址的輸出側位址為基準，使屬於依據前述幾何學位置計算手段之計算結果的前述輸入側影像資料之各像素之位址的輸入側位址產生對應而予以組合的表資訊；以及位址匹配手段，進行被即時讀取的前述輸入側影像資料之各像素之輸入側位址與記憶於前述位址表的前述輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，將該輸入 側位址的前述輸入側影像資料、與相對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，且將其送出。
本發明之第3態樣的攝像機系統，係於前述第2態樣所記載之攝像機系統中，前述位址表係記憶有：將以關於特定區域的前述幾何學位置計算手段之計算結果為依據之前述表資訊中的前述各輸出側位址依據前述各輸入側位址更換排序的表資訊。
本發明之第4態樣的攝像機系統，係於前述第3態樣所記載的攝像機系統中，前述位址表係記憶有關於特定複數個區域將前述各輸出側位址依據前述各輸入側位址更換排序的複數個表資訊。
本發明之第5態樣的攝像機系統，係具有：攝像手段，形成表示以鏡頭取入之影像的數位訊號；參數設定手段，設定將前述影像中之欲顯示區域予以切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉中至少一者的參數；幾何學位置計算手段，以依據前述參數而進行前述區域之影像的幾何學位置的預定變換處理之方式，計算對應於輸出畫面上之各像素的前述輸入側影像資料中之各像素的幾何學位置；位址表，係記憶有：以屬於前述輸出畫面上之各像素之位址的輸出側位址為基準，使屬於依據前述幾何學位置計算手段之計算結果的前述輸入側影像資料上之各像素位 址的輸入側位址產生對應而予以組合的表資訊；匹配用排序手段，將記憶於前述位址表的前述各輸出側位址依據前述各輸入側位址而更換排列；匹配用位址表，記憶有藉由前述匹配用排序手段更換排列而以輸入側位址為基準使輸出側位址產生對應而予以組合的表資訊；以及位址匹配手段，進行被即時讀取的前述輸入側影像資料之各像素之輸入側位址與記憶於前述匹配用位址表的前述輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，將該輸入側位址的前述輸入側影像資料、與相對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，且將其送出。
本發明之第6態樣的攝像機系統，係於前述第2至第5態樣中之任一項所記載的影像處理裝置或攝像機系統中，前述幾何學位置計算手段係將前述輸入側位址求至小數點且作為小數值而輸出，並且前述位址匹配手段係以前述輸入側影像資料中對應於前述輸入側位址之整數部的特定像素為基準而依據鄰接的複數個像素之亮度藉由以前述小數部之值而加權的插補而求得前述特定像素之亮度，且以其作為對應於輸出側影像資料之前述特定像素的像素亮度。
本發明之第7態樣的攝像機系統，係於前述第6態樣所記載的攝像機系統中，前述位址匹配手段係構成為具有至少一條線份量的 緩衝記憶體，且利用記憶於該緩衝記憶體之各像素的亮度資訊而求得屬於下一條線的前述特定像素之亮度。
本發明之第8態樣的攝像機系統，係於前述第2至7態樣中之任一項所記載的攝像機系統中，復具有記憶前述輸出側影像資料的緩衝記憶體，且在每當前述核對結果一致時即以輸出側位址為基準於該緩衝記憶體隨機寫入前述輸出側影像資料，並且循序地進行前述輸出影像資料之讀取。
本發明之第9態樣的攝像機系統，係於前述第2至7態樣中之任一項所記載的攝像機系統中，復具有記憶前述輸出側影像資料的緩衝記憶體，在每當前述核對結果一致時即循序地於該緩衝記憶體寫入前述輸出側影像資料，另一方面，具有：將前述緩衝記憶體之記憶體位址以前述輸出側位址為基準而更換排列的讀取用排序手段；以及將藉由以該讀取用排序手段更換排列而以前述輸出側位址為基準使前述記憶體位址產生對應而組合的表資訊予以記憶的讀取用位址表；並且，前述輸出影像資料之讀取係依據前述讀取用位址表之前述表資訊而隨機進行。
本發明之第10態樣的攝像機系統，係於前述第2至7態樣中之任一項所記載的影像處理裝置或攝像機系統中，前述鏡頭為具有廣角視野的魚眼鏡頭；前述幾何學位置計算手段的前述變換處理為將前述區域之影像的失真進行補正的處理。 本發明之第11態樣的攝像機系統，係於前述第2至7態樣中之任一項所記載的影像處理裝置或攝像機系統中，前述幾何學位置計算手段的前述變換處理，係使前述區域之影像產生失真用的處理。
依據本發明，將即時讀入的輸入側影像資料之各像素的輸入側位址與記憶於位址表的輸入側位址間進行核對，而在兩輸入側位址一致時，由於係作成將該輸入側位址的前述輸入側影像資料與對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，故不需要如習知技術的用以記憶為攝像手段之輸出訊號的輸入側影像資料之一影格容量的影格記憶體。
結果，可去除起因於將一影格容量之影像資料寫入影格記憶體的寫入時間的延遲，且可將取入的影像迅速的顯示為再生影像。前述效果尤其在以移動體為攝像對象的監視攝像機系統等更為顯著。
以下依據圖示詳細說明本發明之實施形態。
(第1實施形態)
第1圖為表示本發明第1實施形態之全方位攝像機系統的方塊圖。第1圖中，與第14圖相同的部分係賦予同一編號。如第1圖所示，屬於攝像手段的CMOS影像感測器1，係依據以魚眼鏡頭2取入的廣角影像而形成屬於電性訊號的影像資料。該影像資料係原封不動的殘留有以魚眼鏡頭 2取入時之失真成分的電性數位訊號，並於色彩處理部3進行預定之色彩處理。色彩處理部3係從層(layer)排列的影像感測器1之輸出訊號形成像素單位之輸入側影像資料DI。結果，於位址匹配(address matching)裝置13係供給有依每個像素將亮度資訊與色彩資訊組合後的輸入側影像資料DI。
參數設定器5係設定有用以從魚眼鏡頭2所取入的影像中切出欲顯示區域的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉的參數，和關於魚眼鏡頭2之中心及半徑的參數。在此，分別將關於搖動、傾動、旋轉的參數設定為角度資訊，將關於推近拉遠的參數設定為倍率資訊，且將關於魚眼鏡頭2之中心及半徑的參數設定為位置及數值資訊。
第2圖為概念性地顯示於該情形時作為輸入裝置而作用的參數設定器5之具體構成的說明圖。如第2圖所示，關於搖動、傾動的參數係作為角度資訊而可藉由操作操作鈕5a、5b、5c、5d而進行設定。另外，關於推近拉遠的參數係可藉由操作操作鈕5e、5f而進行設定。
模式選擇鈕5g係用以依據魚眼鏡頭2之設置方法的不同而選擇模式者。更具體而言，如第3圖所示，依魚眼鏡頭2之設置方法而有環繞顯示上方(桌上等)及環繞顯示下方(設置於天花板)而構成的主要以攝影魚眼鏡頭2之周圍的環繞顯示模式、和與一般攝像機相同地將光軸朝向水平方向而進行攝影的正交顯示模式。而且，藉由選擇各模式之任一者，即可變更對於魚眼鏡頭2之輸入的座標展開 方式而進行顯示。
於第1圖顯示的幾何學位置計算裝置6係為了補正依據已設定於參數設定器5的參數而作為輸出予以切出的區域之影像因魚眼鏡頭2所致的失真，計算對應於顯示器9之顯示畫面(輸出畫面)9a上的各像素的輸入側影像資料DI之各像素的幾何學位置。
該幾何學位置計算裝置6的用於失真補正的計算，例如可藉由利用以下原理而適當實施。
藉由魚眼鏡頭2而可產生於影像感測器1之面的圓形影像，係與投影於以魚眼鏡頭2為中心的半徑R之半球體的球面狀螢幕的影像為等價。因此，只要將球面影像變換為平面影像即可進行所期望的失真補正。亦即，如第4圖所示，只要對於鄰接於半球面的切平面P將從球之中心O投影光而產生的平面影像作為失真補正後的輸出畫面顯示即可。
在此，使視點移動係等同於使成為投影面的切平面P在球面上移動。切平面P之移動方法有以下3種。
1)旋轉；繞者切平面P之視點向量OO′的旋轉量(α)。
2)傾動；視點向量OO′之垂直方向的角移動量(β)。
3)搖動；視點向量OO′之水平方向的角移動量(θ)。
因此，關於失真補正(座標變化)的演算係藉由以下程序進行。
藉由將切平面P上之XY座標系統變換成該全方位攝像機系統之xyz座標系統而將魚眼鏡頭2之圓影像變換至平面影像。
具體而言，如第5圖所示，藉由使切平面P依循以下程序擴大/縮小及旋轉而進行座標變換。
1)將切平面P之重心O置於座標(R,0,0)。此時，切平面P內之點P0 (X,Y)之空間座標係成為(R,X,Y)(參照第5圖(a))。
2)依循設定於切平面P的推近拉遠倍率，將切平面P之大小擴大/縮小(1/推近拉遠倍率)倍(參照第5圖(b))。
3)使切平面P繞著x軸從y軸向z軸旋轉α rad(旋轉角)(參照第5圖(c))。
4)使切平面P繞著y軸從x軸朝z軸旋轉(90°－β)rad(傾動角)(參照第5圖(d))。
5)使切平面P繞著z軸從x軸朝y軸旋轉θ rad(搖動角)(參照第5圖(e))。
藉由以上的操作，將切平面P上的任意點P0 (X,Y)(參照第4圖)之移動目標設成P1 (X1 ,Y1 ,Z1 )時，係使用旋轉矩陣而將P1 表現如下式。
魚眼鏡頭2雖為將周圍360度之風景攝入魚眼圓形而形成魚眼影像者，但通常對於其入射角θ具有屬於固有失真特性的像高特性。亦即，如第6圖(a)所示，屬於為前述切平面P(參照第4圖至第5圖)上之被攝點的任意點P1 與在魚眼圓形2a內之魚眼影像之成像點Q係藉由像高特性而被附予對應。從而，第6圖(a)中之距離OQ雖記為像高h，但該像高h係因應魚眼鏡頭2之失真特性，而成為依每個魚眼鏡頭2之對應於入射角θ的固有值。
第6圖(b)係示有像高特性之一例的說明圖。如第6圖(b)所示，只要特定入射角θ即可依據該像高特性曲線(圖中之粗線)而決定對應於入射角θ的像高h。
在此，如第6圖(c)所示，中心O與點P1 之距離OP1 可用下式求出。
因此，來自點P1 (X1 ,Y1 ,Z1 )的入射角θ可用下式求出。
結果，以上式求得的入射角θ與顯示於第6圖(b)的像高特性為依據即可求得像高h。
接著，將第6圖(c)所示的點P1 ′(將點P1 投影至xy平面的點)擴大(縮小)至像高h的位置，求得於第6圖(a) 所示之成像點Q之座標(x,y)。具體而言，藉由OP1 ′＝OP1 ．sin θ，成像點Q之座標可由下式求得。
如此一來，切平面P之任意點P1 的座標(X1 ,Y1 ,Z1 )係以被補正失真後的狀態變換為成像點Q之座標(X,Y)。亦即，可計算出與輸出畫面上之各像素(相當於切平面P上的任意點)對應的輸入側影像資料之各像素(對應於圓形影像上的Q點)的幾何學位置。在此，本形態之幾何學位置係求至小數點以下。
於第1圖所示的位址表10，係記憶有下述工作表資訊：以屬於輸出畫面上之各像素位址的輸出側位址為基準，使屬於以幾何學位置計算裝置6之計算結果為依據的輸入側影像資料DI上之各像素的位址的輸入側位址進行對應而組合而得的工作表資訊。
匹配用排序(sort)部11係將記憶於位址表10的各輸出側位址依據各輸入側位址而更換排列(具體手法將於後詳述)。
匹配用位址表12係記憶有藉由以匹配用排序部11進行更換排列之以輸入側位址為基準而使輸出側位址對應組合後的工作表資訊。
第7圖為概念性地顯示前述幾何學位置計算裝置6、位址表10、匹配用排序部11、以及匹配用位址表12之關 係的說明圖。如第7圖所示，在幾何學位置計算裝置6中，係以輸出畫面(uv平面)20之像素為基準而使輸入側影像資料(xy平面)DI之各像素的幾何學位置產生對應。結果，在位址表10中，以前述幾何學位置為根據的輸入側位址係對應於輸出畫面20之像素的順序、亦即輸出側位址的順序而排列。又，於第7圖中，輸入側影像資料DI中之圓形區域21為對應於魚眼鏡頭2之視野的區域，圓形區域21中之扇形區域22為切出區域，亦即對應於輸出畫面20的區域。
匹配用排序部11係依前述輸入側位址之順序更換排列輸出側位址。結果，於匹配用位址表12中，係對應排列有以排序後之輸入側位址為基準的輸出側位址。
第8圖為概念性地示有匹配用排序部11之具體處理之一例的說明圖。本例係顯示有以被稱為位元排序的方式將最初以如第8圖(a)所示之順序排列於圖中上下方向的各5位元之輸入側位址資料(前述幾何位置資料)以如第8圖(f)所示的方式按遞升次序排列時之態樣。本方式係從下位之位階起依序檢測「0」至「1」的狀態且適當地進行更換排列。亦即，若著眼於第8圖(a)的最下位位元而升序地更換排列則成為如第8圖(b)，於該狀態下著眼於第2位元而升序更換排列則成為如第8圖(c)。以下分別著眼於第3位元(第8圖(c))、第4位元(第8圖(d))、第5位元(第8圖(e))而重複同樣的操作，藉此最後即可進行如第8圖(f)所示之更換排列。
第8圖(g)為顯示以硬體實現上述排序時之一例的方塊圖。如第8圖(g)所示，最初係先將所有前述輸入側位址資料寫入輸入緩衝器(buffer)31。亦即，先形成如第8圖(a)所示之狀態。於該狀態下，首先著眼於最下位位元，當其為「0」時選擇器32係從輸出緩衝器之左側、為「1」時選擇器32則從輸出緩衝器之右側依序將符合的前述輸入側位址資料寫入。結果，輸出緩衝器33即形成對應於第8圖(b)的狀態。於該狀態係使輸入緩衝器與輸出緩衝器之功能逆轉，並著眼於第2位元且重複同樣的操作，而形成對應於第8圖(c)的狀態。之後藉由於輸入緩衝器31與輸出緩衝器33之間重複同樣的操作最終即可形成如第8圖(f)所示的狀態。
第9圖係將第8圖(g)所示的硬體構成以8個輸入緩衝器31及8個輸出緩衝器33構成者。藉由該並聯構成可以4個位元為單位進行位元排序，且使讀寫次數變為1/4，結果即可使處理速度成為4倍。一般而言，藉由2n 個輸出入緩衝器31、33之並聯構成可以使處理速度成為n倍。因此，輸出入緩衝器31、33之個數可配合所期望之處理速度而決定。
於第1圖所示的位址匹配裝置13係由位址匹配部14和輸出側影像資料生成部15構成。其中，位址匹配部14係進行由色彩處理部3送出而即時讀取的輸入側影像資料DI之各像素的輸入側位址、和記憶於匹配用位址表12的輸入側位址間的核對，以檢測其一致和不一致。輸出側影 像資料生成部15係在位址匹配部14的兩輸入側位址一致時，將該輸入側位址的輸入側影像資料DI與對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料DO。
於輸出側影像資料生成部15形成的輸出側影像資料DO係將輸入側影像資料DI之失真依據前述幾何學位置資訊去除者，其係按每個像素依序將依據輸入側影像資料DI的亮度資訊及色彩資訊予以組合而得的資料，並依序蓄積於緩衝記憶體8，且經由讀取電路16而依每一個影格再生於顯示器9之顯示畫面(輸出畫面)9a上。
於本形態中，每當前述核對(匹配)結果一致時即以輸出側位址為基準將輸出側影像資料DO隨機寫入緩衝記憶體8。另外，輸出側影像資料DO之讀取係經由讀取電路16而循序(sequential)地進行。關於此點將於後詳述。
如此一來，於顯示畫面9a係再生有預定之切出區域(扇形區域22)之影像且進行了失真補正處理的影像。
依據本形態，於位址匹配裝置13中，係進行即時讀取的輸入側影像資料DI之各像素輸入側位址與記憶於匹配用位址表12的輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，以輸出側影像資料生成部15將一致的輸入側位址之輸入側影像資料DI與對應的輸出側位址予以組合而形成輸出側影像資料DO。
在此，於本形態中設置匹配用排序部11，並依輸入側位址之順序而更換排列輸出側位址，因此即可合理地進行位址匹配部14的預定位址匹配。此乃因預先依被輸入位址 匹配部14的輸入側影像資料DI之順序而排列匹配用位址表12之輸入側位址，而可對於輸入側影像資料DI之一個像素以一次檢索即使其對應於所有的輸出側影像資料DO之像素之故。
第10圖為概念性地表示位址匹配裝置13及緩衝記憶體8之更詳細功能的說明圖。於第10圖(a)顯示有依影像感測器1之位址的順序讀出的輸入側影像資料DI之輸入側位址(y,x)和與其對應的輸出側影像資料DO間的對應關係。另一方面，第10圖(b)示有位址匹配部14的匹配動作、和輸出側影像生成部15的輸出側影像資料DO之生成態樣以及朝緩衝記憶體8的寫入形態。
如第10圖(b)所示，位址匹配部14雖即時地進行依序所讀取的輸入側影像資料DI之輸入側位址與記憶於匹配用位址表12的輸入側位址(y,x)間的核對，但本形態的匹配用位址表12之輸入側位址(y,x)係具有小數部分，因此係以其整數部為基準進行判斷。具體而言，係比較表示輸入側影像資料DI之輸入側位址之y座標的線計數器(line counter)41、與表示x座標的行計數器(column counter)42之內容。在此，線計數器41之y座標與行計數器42之x座標係給為整數值。
輸出側影像資料生成部15係選擇位址一致的像素附近的合計4像素，亦即選擇相對於輸入側位址(y,x)之像素在同一線上鄰接的輸入側位址(y,x－1)與在前一線分別鄰接的輸入側位址(y－1,x－1)、(y－1,x)的各像素資料，以合 計4像素43形成輸出側影像資料DO之各像素資料DO－1。因此於輸出側影像資料生成部15具有一線份量的線緩衝記憶體44。另外，如前所述於形成各像素資料DO－1之際，係以匹配用位址表12之輸入側位址(y,x)之小數部的值為依據而用直線插補求出鄰接像素間的亮度。在此，只要為以小數部的值為依據加權的插補即可，而沒有限定為直線插補的需要。又，雖未圖示，但各像素資料DO－1亦包含依據4像素43而生成的色彩資訊。
以輸出側影像資料生成部15所形成的各像素資料DO－1被寫入緩衝記憶體8，此時各像素資料DO－1係於每次形成時以輸出側位址為基準而隨機寫入緩衝記憶體8。從而，於緩衝記憶體8係以依輸出位址之順序循序排列的狀態寫入各像素資料DO－1。結果，各像素資料DO－1之讀取係從緩衝記憶體8之前頭循序進行。
(第2實施形態)
於第1圖所示的第1實施形態中，如上所述，係於緩衝記憶體8依輸出側位址之順序而排列有各像素資料DO－1，因此可對應地將用於各像素資料DO－1之讀取的構成予以簡單化。
相反的，在將以輸出側影像資料生成部15所形成的各像素資料DO－1寫入緩衝記憶體8時，由於係以輸出側位址為基準而隨機進行寫入，因此在寫入輸入側影像資料DI中的對應歪曲較大的扇形區域22(參照第10圖)之周邊部的各像素資料DO－1時，難以確保充分的寫入速度，視情況 甚至會變成無法進行寫入。此乃因對應於前述周邊部之區域的各像素資料DO－1的情形中資料係錯綜複雜，故寫入間隔超過緩衝記憶體8之寫入能力而導致溢位(overflow)。
本形態係為了避免該不可寫入狀態者，其對於緩衝記憶體8之寫入及讀入方式不同。亦即，於寫入時係當每次形成各影像資料DO－1時即循序寫入，於讀取之際則隨機進行讀取。
第11圖為表示本發明之第2實施形態之全方位攝影機系統的方塊圖。於第11圖中，係於與第1圖相同的部分附加相同編號而省略重複的說明。於本形態中，以輸出側影像資料生成部25所形成的輸出側影像資料DO係每當形成即循序地依序寫入緩衝記憶體8。另一方面，係從緩衝記憶體8一邊參照讀取用位址表18一邊經由讀取電路26而使輸出側影像資料DO隨機被讀取且再生於顯示器9之顯示畫面9a。
在此，於讀取用位址表18，係記憶有藉由讀取用排序部17更換排列而以輸出側位址為基準使緩衝記憶體8之記憶體位址進行對應而予以組合的工作表資訊。另外，讀取用排序部17係以記憶於匹配用位址表12的輸出側位址為依據而更換排列緩衝記憶體8之記憶體位址者。
如此一來，依據本形態，由於輸出側影像資料DO對於緩衝記憶體8的寫入係循序進行，故不會產生將其隨機進行時的寫入資訊之溢位。相對的由於在緩衝記憶體8係隨機地寫入輸出側影像資料DO，故於讀取之際必須依輸出 側位址之順序而隨機地讀取。由於用於該讀取之資訊係記憶於讀取用位址表18，故只要參照該讀取用位址表18之記憶內容即可如預定地依輸出側位址之順序地隨機進行讀取。此點可以第12圖為依據更加詳細說明。
第12圖為概念性的示有於第11圖所示的幾何學位置計算裝置、位址表、排序部、以及匹配用位址表之關係的說明圖，且為對應於第1實施形態之第7圖者。因此，將其與第7圖相同的部分附加相同編號，且省略重複的說明。
如第12圖所示，如上所述之匹配係利用匹配用位址表12之輸入側位址表(y,x)而進行。另一方面，讀取用位址表18係利用匹配用位址表12之輸出側位址表(v,u)而作成。亦即，將輸出側位址表(v,u)之輸出側位址以緩衝記憶體8之位址編號表19之順序排列而作成對照表，接著藉由以讀取用排序部17將前述對照表之位址編號以輸出側位址為基準予以更換排列，即可作成記述有對應於輸出側位址的緩衝記憶體8之位址的工作表。將其記憶於讀取用位址表18，依據該資訊隨機地進行讀取即可將循序排列的輸出側影像資料DO予以再生。
第13圖為概念性地表示於第11圖所示的位址匹配裝置及緩衝記憶體之功能的說明圖，並對應於第1實施形態的第10圖者。因此，在與第10圖相同的部分附加相同編號，而省略重複的說明。第13圖係表示每當以輸出側影像資料生成部15所形成的各影像資料DO－1被形成時即從緩衝記憶體8之前頭依序循序地進行寫入。
如上所述，依據本形態，由於可循序地進行對於緩衝記憶體8的讀入，故可避免讀入時的資料溢位。相反的，雖於讀取時必須隨機地進行讀取，但此時由於讀取之間隔為一定故不會產生資訊之溢位。
雖於前述第1及第2實施形態中，係設置匹配用排序部11，且依輸入側位址之順序更換排列輸出側位址，但並不一定要進行排序。雖會增加匹配所需的搜尋次數，但本發明亦包含不進行排序的情形。亦即，只要具有位址表10及位址匹配裝置13，雖匹配處理之效率較差，但仍可構成將習知技術中之影格記憶體4(第14圖)去除的攝像機系統。
另外，於具有與位址表10相同功能的位址表中記憶關於特定區域的工作表資訊，並且使其對應於各輸入側位址而預先將各輸出側位址更換排列，藉此對於前述特定區域即可記憶與匹配用位址表12所記憶的已排序工作表資訊相同的工作表資訊。從而，此情形時對於前述特定區域即可進行與具有匹配用排序部11的位址匹配同程度合理的匹配處理。
因此，設定複數個前述特定區域，且使各區域記憶如上所述之已排序的工作表資訊，即可進行關於各區域的合理的匹配處理。此時，亦能以將各區域自動地適當切換的方式進行控制。
另外，於前述第1及第2實施形態中，由於也利用了前一線之像素而形成輸出側影像資料DO之各像素資料 DO－1，故設有一線份量的線緩衝記憶體44，但在僅利用於同一線上鄰接的輸入側位址時，當然就不需要線緩衝記憶體44。另一方面，若設有二線份量以上線緩衝記憶體，則相對的可利用更多的輸入側位址資訊而形成高精密度的輸出側影像資料DO。從而，考慮再生影像之精密度而選擇線緩衝記憶體之數量即可。
由於前述第1及第2實施形態係具有魚眼鏡頭2作為鏡頭2之情形，故幾何學位置計算裝置6的計算為用以補正因魚眼鏡頭2所致之輸入側影像資料DI之失真者，但並不限於此。進行將以通常鏡頭所取入的不具有失真的輸入側影像資料DI賦予所期望之失真的處理的情形也包含於本發明之內。亦即，幾何學位置計算手段不僅包含將取入於鏡頭的影像之失真補正者，也包含了進行使無失真的影像失真之補正等處理者。亦即，只要為可進行將以鏡頭取入的影像之幾何學位置變換處理者即可而無特別限制。
1‧‧‧影像感測器
2‧‧‧魚眼鏡頭
3‧‧‧色彩處理部
4‧‧‧影格記憶體
5‧‧‧參數設定器
5a‧‧‧操作鈕
5b‧‧‧操作鈕
5c‧‧‧操作鈕
5d‧‧‧操作鈕
5e‧‧‧操作鈕
5f‧‧‧操作鈕
5g‧‧‧模式選擇鈕
6‧‧‧幾何學位置計算裝置
7‧‧‧輸出側影像資料生成部
8‧‧‧緩衝記憶體
9‧‧‧顯示器
9a‧‧‧顯示畫面
10‧‧‧位址表
11‧‧‧排序部
12‧‧‧第2位址表
13‧‧‧位址匹配裝置
14‧‧‧位址匹配部
15‧‧‧輸出側影像資料生成部
16‧‧‧讀取電路
17‧‧‧讀取用排序部
18‧‧‧讀取用位址表
19‧‧‧位址編號表
20‧‧‧輸出畫面
21‧‧‧圓形區域
22‧‧‧扇形區域
25‧‧‧輸入側影像資料生成部
26‧‧‧讀取電路
31‧‧‧輸入緩衝器
32‧‧‧選擇器
33‧‧‧輸出緩衝器
41‧‧‧線計數器
42‧‧‧行計數器
43‧‧‧4像素
44‧‧‧緩衝記憶體
第1圖為顯示本發明第1實施形態之全方位攝像機系統的方塊圖。
第2圖為抽出於第1圖所示的參數設定器，且概念性地顯示其具體構成的說明圖。
第3圖為概念性地顯示依據第1圖所示的魚眼鏡頭之設置方法的顯示模式的說明圖。
第4圖為用以說明第1圖所示的幾何學位置計算裝置之失真補正原理的說明圖。
第5圖(a)至(e)為用以說明於第1圖所示的幾何學位置計算裝置之處理操作之順序的說明圖。
第6圖(a)至(c)為用以說明於第1圖所示的魚眼鏡頭之像高特性的說明圖。
第7圖為概念性地顯示於第1圖所示的幾何學位置計算裝置、位址表、排序部、以及匹配用位址表之關係的說明圖。
第8圖(a)至(g)為概念性地顯示於第1圖所示的排序部之排序處理的說明圖。
第9圖為概念性地表示用以實現於第1圖所示的排序部之排序處理的多重位元處理方式之硬體構成的說明圖。
第10圖(a)及(b)為概念性地顯示於第1圖所示的位址匹配裝置及緩衝記憶體之詳細構成的說明圖。
第11圖為顯示本發明第2實施形態之全方位攝像機系統的方塊圖。
第12圖為概念性地顯示於第11圖所示的幾何學位置計算裝置、位址表、排序部、以及匹配用位址表之關係的說明圖。
第13圖(a)及(b)為概念性地顯示於第11圖所示的位址匹配裝置及緩衝記憶體之功能的說明圖。
第14圖為顯示習知技術之全方位攝像機系統的方塊圖。
1‧‧‧影像感測器
2‧‧‧魚眼鏡頭
3‧‧‧色彩處理部
5‧‧‧參數設定器
6‧‧‧幾何學位置計算裝置
8‧‧‧緩衝記憶體
9‧‧‧顯示器
9a‧‧‧顯示畫面
10‧‧‧位址表
11‧‧‧排序部
12‧‧‧第2位址表
13‧‧‧位址匹配裝置
14‧‧‧位址匹配部
15‧‧‧輸出側影像資料生成部
16‧‧‧讀取電路

Claims (11)

  1. 一種影像處理裝置，其係具有：參數設定手段，設定將被鏡頭所取入的影像中之欲顯示區域予以切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉中至少一者的參數；幾何學位置計算手段，以依據前述參數而進行前述區域之影像的幾何學位置的預定變換處理之方式，計算對應於輸出畫面上之各像素的以攝像手段之輸出訊號為根據的輸入側影像資料中之各像素的幾何學位置；位址表，係記憶有：以屬於前述輸出畫面上之各像素之位址的輸出側位址為基準，使屬於依據前述幾何學位置計算手段之計算結果的前述輸入側影像資料之各像素之位址的輸入側位址產生對應而予以組合的表資訊；以及位址匹配手段，進行被即時讀取的前述輸入側影像資料之各像素之輸入側位址與記憶於前述位址表的前述輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，將該輸入側位址的前述輸入側影像資料、與相對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，且將其送出。
  2. 一種攝像機系統，其係具有：攝像手段，形成表示以鏡頭取入之影像的數位訊號；參數設定手段，設定將前述影像中之欲顯示區域 予以切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉中至少一者的參數；幾何學位置計算手段，以依據前述參數而進行前述區域之影像的幾何學位置的預定變換處理之方式，計算對應於輸出畫面上之各像素的輸入側影像資料中之各像素的幾何學位置；位址表，係記憶有：以屬於前述輸出畫面上之各像素之位址的輸出側位址為基準，使屬於依據前述幾何學位置計算手段之計算結果的前述輸入側影像資料之各像素之位址的輸入側位址產生對應而予以組合的表資訊；以及位址匹配手段，進行被即時讀取的前述輸入側影像資料之各像素之輸入側位址與記憶於前述位址表的前述輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，將該輸入側位址的前述輸入側影像資枓、與相對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，且將其送出。
  3. 如申請專利範圍第2項之攝像機系統，其中，前述位址表係記憶有：將以關於特定區域的前述幾何學位置計算手段之計算結果為依據之前述表資訊中的前述各輸出側位址依據前述各輸入側位址更換排序的表資訊。
  4. 如申請專利範圍第3項之攝像機系統，其中，前述位址表係記憶有關於特定複數個區域將前述各輸出側位址依據前述各輸入側位址更換排序的複數個表資訊。
  5. 一種攝像機系統，其係具有：攝像手段，形成表示以鏡頭取入之影像的數位訊號；參數設定手段，設定將前述影像中之欲顯示區域予以切出用的關於搖動、傾動、推近拉遠、及旋轉中至少一者的參數；幾何學位置計算手段，以依據前述參數而進行前述區域之影像的幾何學位置的預定變換處理之方式，計算對應於輸出畫面上之各像素的輸入側影像資料中之各像素的幾何學位置；位址表，係記憶有：以屬於前述輸出畫面上之各像素之位址的輸出側位址為基準，使屬於依據前述幾何學位置計算手段之計算結果的前述輸入側影像資料上之各像素位址的輸入側位址產生對應而予以組合的表資訊；匹配用排序手段，將記憶於前述位址表的前述各輸出側位址依據前述各輸入側位址而更換排列；匹配用位址表，記憶有藉由前述匹配用排序手段更換排列而以輸入側位址為基準使輸出側位址產生對應而予以組合的表資訊；以及位址匹配手段，進行被即時讀取的前述輸入側影像資料之各像素之輸入側位址與記憶於前述匹配用位址表的前述輸入側位址間的核對，當兩輸入側位址一致時，將該輸入側位址的前述輸入側影像資料、與相 對應的輸出側位址組合而形成輸出側影像資料，且將其送出。
  6. 如申請專利範圍第2項或第5項之攝像機系統，其中，前述幾何學位置計算手段係將前述輸入側位址求至小數點且作為小數值而輸出，並且前述位址匹配手段係以前述輸入側影像資料中對應於前述輸入側位址之整數部的特定像素為基準而依據鄰接的複數個像素之亮度藉由以前述小數部之值而加權的插補而求得前述特定像素之亮度，且以其作為對應於輸出側影像資料之前述特定像素的像素亮度。
  7. 如申請專利範圍第6項之攝像機系統，其中，前述位址匹配手段係構成為具有至少一條線份量的緩衝記憶體，且利用記憶於該緩衝記憶體之各像素的亮度資訊而求得屬於下一條線的前述特定像素之亮度。
  8. 如申請專利範圍第2項或第5項之攝像機系統，其中，復具有記憶前述輸出側影像資料的緩衝記憶體，且在每當前述核對的結果一致時即以輸出側位址為基準於該緩衝記憶體隨機寫入前述輸出側影像資料，並且循序地進行前述輸出影像資料之讀取。
  9. 如申請專利範圍第2項或第5項之攝像機系統，其中，復具有記憶前述輸出側影像資料的緩衝記憶體，在每當前述核對的結果一致時即循序地於該緩衝記憶體寫入前述輸出側影像資料，另一方面，具有：將前述緩衝記憶體之記憶體位址以前述輸出側位址為基準 而更換排列的讀取用排序手段；以及將藉由以該讀取用排序手段更換排列而以前述輸出側位址為基準使前述記憶體位址產生對應而組合的表資訊予以記憶的讀取用位址表；並且，前述輸出影像資料之讀取係依據前述讀取用位址表之前述表資訊而隨機進行。
  10. 如申請專利範圍第2項或第5項之攝像機系統，其中，前述鏡頭為具有廣角視野的魚眼鏡頭；前述幾何學位置計算手段的前述變換處理為將前述區域之影像的失真進行補正的處理。
  11. 如申請專利範圍第2項或第5項之攝像機系統，其中，前述幾何學位置計算手段的前述變換處理，係使前述區域之影像產生失真用的處理。
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