WO2011161973A1 - 全方位撮影システム - Google Patents
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- G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
- H04N23/698—Control of cameras or camera modules for achieving an enlarged field of view, e.g. panoramic image capture
Abstract
Description
X軸-Z軸平面内に主鏡の中心軸と複数の副鏡のうちの1つである第1の副鏡の中心軸とが含まれ、主鏡の中心軸がZ軸と一致し、主鏡及び第1の副鏡の双曲面の外側焦点と、X軸-Z軸平面の原点とが一致している場合であって、
主鏡の外径上の点のうち、外径が最大となる点を
X軸-Z軸平面内に主鏡の中心軸と複数の副鏡のうちの1つである第2の副鏡の中心軸とが含まれ、主鏡の中心軸がZ軸と一致し、主鏡及び第2の副鏡の双曲面の外側焦点とX軸-Z軸平面の原点とが一致している場合であって、
主鏡の中心軸と、第2の副鏡の中心軸とのなす角をθとし、主鏡の外径上の点のうち、外径が最大となる点
図1は、本発明の実施の形態1における全方位撮影システムの光学系構成図である。より詳細には、図1(a)は、全方位撮像システムを横から見た図である。また、図1(b)は全方位撮像システムを斜め上から見た図である。
図7は、本発明の実施の形態2における測位部1208の画像処理構成図である。
図9は、本発明の実施の形態3における全方位撮影システムの光学系概略構成図である。図9は、平面図と正面図とをそれぞれ上下に対応付けて示している。なお、本発明の実施の形態1における図1と同じ構成要素については数字の下2桁に同じ番号を付け、説明を省略する。
図14は、本発明の実施の形態4における全方位撮影システムの光学系概略構成図である。図14は、平面図と正面図とを上下に対応付けてそれぞれ示している。なお、本発明の実施の形態1における図1と同じ構成要素については数字の下2桁に同じ番号を用い、説明を省略する。
図18は、本発明の実施の形態5における全方位撮影システムの光学系構成図である。
図21は、本発明の実施の形態6における全方位撮影システムの撮像系構成外観図である。図21において、4本の魚眼レンズ2401~2404と組み合わされた4台のカメラ2411~2414である4台の全方位撮影装置を用いて、それぞれの全方位撮影装置毎に全方位画像を撮影する。図22は、本発明の実施の形態6における全方位撮影システムの撮影画像イメージ図である。すなわち、本実施の形態に係る全方位撮影システムによって撮影される映像は、図22に示したように映像化され、具体的には、図21の魚眼レンズ2401とカメラ2411とで撮影した映像は、撮影画像2501内に全方位画像領域2511として撮像される。また、図21の魚眼レンズ2402とカメラ2412とで撮影した映像は、撮影画像2502内に全方位画像領域2512として撮像される。また、図21の魚眼レンズ2403とカメラ2413とで撮影した撮影は、画像2503内に全方位画像領域2513として撮像される。また、図21の魚眼レンズ2404とカメラ2414とで撮影した映像は、撮影画像2504内に全方位画像領域2514として撮像される。これらの全方位画像領域2511~2514には、それぞれ撮影した魚眼レンズ以外の3個の魚眼レンズが写り込んでおり、全方位画像内の死角となっている。この死角部分は写り込んでいる魚眼レンズにおいて撮影されているため、これら4台の魚眼レンズとカメラの組で撮影された撮影画像2501~2504の画像から死角のない部分を合成することにより、一つの死角領域のない画像である補完合成画像を生成することができる。
34 コンピュータ
36 キーボード
38 マウス
40 CD-ROM装置
42 CD-ROM
44 CPU
46 ROM
48 RAM
50 ハードディスク
52 通信モデム
54 バス
101、301、803a、903a、1001、1301、1701 主鏡
102、302、803b、903b、1002、1302、1702 副鏡
103、1003、1303、1703、2103 概平面鏡
104、202、510、1004、1202、1704、2104、2411~2414、2602a~2602d、2802a~2802d カメラ
105、1305 視点
201、1201、2601a~2601d、2801a~2801d 撮像光学系
203、2603 画像合成部
204、2604 合成パラメータ演算部
205、2605 死角補完部
210、1210、2610a~2610d、2810a~2810d 全方位画像
303 受光レンズ系
304 撮像面
305 透明管
401 全方位ミラー
402a 半球面鏡
402b 球面鏡
403 撮像装置
512 レンズ光学系
514 撮像素子
600、700、1400、1500、1600、1800、1900、2000 主鏡画像領域
601、701 死角領域
602~605、702~705、1402~1405、1502~1505、1602~1605、1802~1807、1902~1907、2002~2007 副鏡画像領域
606 副鏡画像領域602の一部画像領域
606’ 死角領域601の一部(一部画像領域606に対応)
607 副鏡画像領域603の一部画像領域
607’ 死角領域601の一部(一部画像領域607に対応)
608 副鏡画像領域604の一部画像領域
608’ 死角領域601の一部(一部画像領域608に対応)
609 副鏡画像領域605の一部画像領域
609’ 死角領域601の一部(一部画像領域609に対応)
711 副鏡画像領域702の一部画像領域
711’ 死角領域701の一部(一部画像領域711に対応)
712 副鏡画像領域704の一部画像領域
712’ 死角領域701の一部(一部画像領域712に対応)
801a 主鏡803aの外側焦点
801b 副鏡803bの外側焦点
802a 主鏡803aの内側焦点
802b 副鏡803bの内側焦点
804a 主鏡有効半径
804b 副鏡有効半径
805a、905a 主鏡有効エッジ点
805b、1105b 副鏡有効エッジ点
806、906、1106 副鏡頂点
901、1101 主鏡・副鏡外側焦点
902a、1310 主鏡内側焦点
907、1107 副鏡傾斜角
908、1108 内側限界角
909 下側限界直線
910 内側限界直線
1102b、1312 副鏡内側焦点
1111 外側参考直線
1112 外側参考角
1114 副鏡角
1203、2803 マッチング元画像生成部
1204、2804 マッチング対象画像生成部
1205、2805 マッチング画像情報演算部
1206、2806 画像マッチング部
1207、2807 測位演算部
1208、2808 測位部
1211、2811 マッチング対象画像情報
1212、2812 マッチング元画像情報
1306 カメラの撮像面
1307、3005 被写体指定点
1308 概平面鏡上中間点ア
1309 主鏡上中間点
1311、3010 被写体
1313 副鏡中間点ア
1314 概平面鏡上中間点イ
1315、3006 無限遠点撮像点
1316、3008 全方位画像内対応点
1317 概平面鏡上中間点ウ
1318 副鏡上中間点イ
1401 主鏡画像領域1400の死角領域
1406 副鏡画像領域1402の一部画像領域
1406’ 死角領域1401の一部(一部画像領域1406に対応)
1407 副鏡画像領域1403の一部画像領域
1407’ 死角領域1401の一部(一部画像領域1407に対応)
1408 副鏡画像領域1404の一部画像領域
1408’ 死角領域1401の一部(一部画像領域1408に対応)
1409 副鏡画像領域1405の一部画像領域
1409’ 死角領域1401の一部(一部画像領域1409に対応)
1501 主鏡画像領域1500の死角領域
1511 副鏡画像領域1502の一部画像領域
1511’ 死角領域1501の一部(一部画像領域1511に対応)
1512 副鏡画像領域1504の一部画像領域
1512’ 死角領域1501の一部(一部画像領域1512に対応)
1601 主鏡画像領域1600の死角領域
1606 副鏡画像領域1602の一部画像領域
1606’ 死角領域1601の一部(一部画像領域1606に対応)
1607 副鏡画像領域1603の一部画像領域
1607’ 死角領域1601の一部(一部画像領域1607に対応)
1608 副鏡画像領域1604の一部画像領域
1608’ 死角領域1601の一部(一部画像領域1608に対応)
1609 副鏡画像領域1605の一部画像領域
1609’ 死角領域1601の一部(一部画像領域1609に対応)
1801 主鏡画像領域1800の死角領域
1808 副鏡画像領域1802の一部画像領域
1808’ 死角領域1801の一部(一部画像領域1808に対応)
1809 副鏡画像領域1803の一部画像領域
1809’ 死角領域1801の一部(一部画像領域1809に対応)
1810 副鏡画像領域1804の一部画像領域
1810’ 死角領域1801の一部(一部画像領域1810に対応)
1811 副鏡画像領域1805の一部画像領域
1811’ 死角領域1801の一部(一部画像領域1811に対応)
1812 副鏡画像領域1806の一部画像領域
1812’ 死角領域1801の一部(一部画像領域1812に対応)
1813 副鏡画像領域1807の一部画像領域
1813’ 死角領域1801の一部(一部画像領域1813に対応)
1901 主鏡画像領域1900の死角領域
1909 副鏡画像領域1903の一部画像領域
1909’ 死角領域1901の一部(一部画像領域1909に対応)
1911 副鏡画像領域1905の一部画像領域
1911’ 死角領域1901の一部(一部画像領域1911に対応)
1913 副鏡画像領域1907の一部画像領域
1913’ 死角領域1901の一部(一部画像領域1913に対応)
2001 主鏡画像領域2000の死角領域
2008 副鏡画像領域2002の一部画像領域
2008’ 死角領域2001の一部(一部画像領域2008に対応)
2009 副鏡画像領域2003の一部画像領域
2009’ 死角領域2001の一部(一部画像領域2009に対応)
2010 副鏡画像領域2004の一部画像領域
2010’ 死角領域2001の一部(一部画像領域2010に対応)
2011 副鏡画像領域2005の一部画像領域
2011’ 死角領域2001の一部(一部画像領域2011に対応)
2012 副鏡画像領域2006の一部画像領域
2012’ 死角領域2001の一部(一部画像領域2012に対応)
2013 副鏡画像領域2007の一部画像領域
2013’ 死角領域2001の一部(一部画像領域2013に対応)
2102 複数の双曲面鏡
2201、2301、2701~2704、2907 撮影画像
2202~2205、2302~2305 双曲面鏡画像領域
2206 カメラ自身の画像
2307 双曲面鏡画像領域2302の一部画像領域
2307’ 死角補完画像2311の一部(一部画像領域2307に対応)
2308 双曲面鏡画像領域2303の一部画像領域
2308’ 死角補完画像2311の一部(一部画像領域2308に対応)
2309 双曲面鏡画像領域2304の一部画像領域
2309’ 死角補完画像2311の一部(一部画像領域2309に対応)
2310 双曲面鏡画像領域2305の一部画像領域
2310’ 死角補完画像2311の一部(一部画像領域2310に対応)
2311、2731 死角補完画像
2401~2404、2901、α1 魚眼レンズ
2501~2504 魚眼レンズ2401とカメラ2411とで撮影した撮影画像
2511~2514、2711~2714 全方位画像領域
2721 全方位画像領域2711の一部画像領域
2721’ 死角補完画像2731の一部(一部画像領域2721に対応)
2722 全方位画像領域2712の一部画像領域
2722’ 死角補完画像2731の一部(一部画像領域2722に対応)
2723 全方位画像領域2713の一部画像領域
2723’ 死角補完画像2731の一部(一部画像領域2723に対応)
2724 全方位画像領域2714の一部画像領域
2724’ 死角補完画像2731の一部(一部画像領域2724に対応)
2902 魚眼レンズの仮想視点
2903 仮想球面
2904~2906 入射光
2908 入射光2904に対応する射影点
2909 入射光2905に対応する射影点
2910 入射光2906に対応する射影点
3001a 魚眼レンズ
3001b 魚眼レンズ
3002a 魚眼レンズの仮想視点
3002b 魚眼レンズの仮想視点
3003a 魚眼レンズの仮想球面
3003b 魚眼レンズの仮想球面
3004a 魚眼レンズによる撮影画像
3004b 魚眼レンズによる撮影画像
3007 仮想球面上交点
δ 回転体鏡
Claims (27)
- 双曲面鏡からなる主鏡と、
前記主鏡の周囲に複数配置された、双曲面鏡からなる副鏡と、
前記主鏡により反射された画像と、前記複数の副鏡により反射された画像とを撮影するカメラとを備え、
前記主鏡の双曲面の外側焦点と、前記複数の副鏡の双曲面の外側焦点とが略一致しており、
前記カメラは、前記カメラに取り付けたレンズの入射瞳位置である前記カメラの視点と、前記主鏡及び前記複数の副鏡の双曲面の外側焦点とが略一致するように配置されている
全方位撮影システム。 - さらに、前記主鏡及び前記複数の副鏡の双曲面の外側焦点と、前記主鏡及び前記複数の副鏡の双曲面の内側焦点との間に配置された、概平面形状の概平面鏡を備え、
前記カメラは、前記主鏡及び前記複数の副鏡の双曲面の外側焦点と、概平面鏡について対称の位置に前記カメラの視点が位置するように配置され、
外光は、前記主鏡、又は、前記複数の副鏡により反射され、さらに、前記概平面鏡により反射されることにより、前記カメラに入射する
請求項1に記載の全方位撮影システム。 - 前記主鏡の前記双曲面の形状を表す双曲面方程式を
X軸-Z軸平面内に前記主鏡の中心軸と前記複数の副鏡のうちの1つである第2の副鏡の中心軸とが含まれ、前記主鏡の中心軸がZ軸と一致し、前記主鏡及び前記第2の副鏡の双曲面の外側焦点と前記X軸-Z軸平面の原点とが一致している場合であって、
前記主鏡の中心軸と、前記第2の副鏡の中心軸とのなす角をθとし、前記主鏡の外径上の点のうち、前記外径が最大となる点
請求項1~3のいずれか1項に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の副鏡により反射された画像によって、前記主鏡により反射された画像における死角領域を補完するための画像である補完合成画像を生成する死角補完部を備える
請求項1~4のいずれか1項に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の副鏡により反射された画像を用いて、前記主鏡の内側焦点に視点を置いた任意視点画像を生成し、前記任意視点画像により前記補完合成画像を生成する
請求項5に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記主鏡により反射された画像上の指定された点である指定点に対して、前記指定点に対応する被写体に対応する点であり、前記複数の副鏡のうちいずれか1つにより反射された画像上の点である対応点を画像マッチングにより算出し、前記指定点の座標と前記対応点の座標とから前記被写体の測位を行う測位部を備える
請求項1~4のいずれか1項に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の副鏡のうちいずれか1つの前記副鏡により反射された画像上の指定された点である指定点に対して、前記指定点に対応する被写体に対応する点であり、前記主鏡により反射された画像上の点である対応点を画像マッチングにより算出し、前記指定点の座標と前記対応点の座標とから前記被写体の測位を行う測位部を備える
請求項1~4のいずれか1項に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の副鏡のうちいずれか1つの前記副鏡により反射された画像上の指定された点である指定点に対して、前記指定点に対応する被写体に対応する点であり、該副鏡を除く、いずれか1つの副鏡により反射された画像上の点である対応点を画像マッチングにより算出し、前記指定点の座標と前記対応点の座標とから前記被写体の測位を行う測位部を備える
請求項1~4のいずれか1項に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の副鏡のうち少なくとも一部により反射された画像によって、前記主鏡により反射された画像における死角領域を補完するための画像である補完合成画像を生成する死角補完部を備える
請求項7~9のいずれか1項に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の副鏡のうち少なくとも一部により反射された画像を用いて、前記主鏡の内側焦点に視点を置いた任意視点画像を生成することにより、前記死角領域を補完するための前記補完合成画像を生成する
請求項10に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記補完合成画像を生成する際に使用した副鏡により反射された画像と、前記補完合成画像内の領域との対応関係を記録し、
前記測位部は、前記補完合成画像上で指定された点が含まれる前記補完合成画像内の領域に対応する第1の副鏡により反射された画像上の点であって、前記補完合成画像上で指定された点に対応する被写体に対応する点である第1の点と、前記複数の副鏡のうち前記第1の副鏡を除く、いずれか1つの副鏡により反射された画像上の点であって、前記被写体に対応する点である第2の点とを画像マッチングにより算出し、前記第1の点と前記第2の点とから前記被写体の測位を行う
請求項5又は請求項6に記載の全方位撮影システム。 - 複数の双曲面鏡と、
前記複数の双曲面鏡により反射された画像を撮影するカメラとを備え、
前記複数の双曲面鏡は、それぞれの双曲面鏡の外側焦点が略一致するように、中心軸が傾いて配置され、
前記カメラは、前記カメラに取り付けたレンズの入射瞳位置である前記カメラの視点が、前記複数の双曲面鏡の前記外側焦点と略一致するように配置されている
全方位撮影システム。 - さらに、前記カメラの視点と略一致している前記複数の双曲面鏡の前記外側焦点と、該複数の双曲面鏡の内側焦点との間に配置された、概平面形状の概平面鏡を備え、
前記カメラは、前記複数の双曲面鏡の前記外側焦点と、前記概平面鏡について対称の位置に前記カメラの視点が位置するように配置され、
外光は、前記複数の双曲面鏡のそれぞれにより反射され、さらに、前記概平面鏡により反射されることにより、前記カメラに入射する
請求項13に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の双曲面鏡のうちの少なくとも一部により反射された画像を合成することにより、画像上に死角領域のない画像である補完合成画像を生成する死角補完部を備える
請求項13又は請求項14に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の双曲面鏡のうち、いずれか1つの双曲面鏡により反射された画像上の死角領域を、該双曲面鏡を除く、他の双曲面鏡のうちの少なくとも一部により反射された画像を用いて補完することによって前記補完合成画像を生成する
請求項15に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の双曲面鏡のうちの少なくとも一部により反射された画像を用いて、前記複数の双曲面鏡のうち補完対象である双曲面鏡の単一視点位置に視点を置いた任意視点画像を生成し、前記任意視点画像を用いて、前記補完合成画像を生成する
請求項15又は請求項16に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の双曲面鏡のうちいずれか1つの双曲面鏡により反射された画像上の指定された点である指定点に対して、前記指定点に対応する被写体に対応する点であり、該双曲面鏡を除く、いずれか1つの双曲面鏡により反射された画像上の点である対応点を画像マッチングにより算出し、前記指定点の座標と前記対応点の座標とから前記被写体の測位を行う測位部を備える
請求項13又は請求項14に記載の全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の双曲面鏡のうち少なくとも一部により反射された画像を合成することにより、画像上に死角領域のない画像である補完合成画像を生成する死角補完部を備える
請求項18に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の双曲面鏡のうち少なくとも一部により反射された画像を用いて、全方位画像の視点における任意視点画像を生成し、前記任意視点画像を用いて、前記補完合成画像を生成する
請求項19に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記補完合成画像を生成する際に使用した双曲面鏡により反射された画像と、前記補完合成画像内の領域との対応関係を記録し、
前記測位部は、前記補完合成画像で指定された点が含まれる前記補完合成画像内の領域に対応する第1の双曲面鏡により反射された画像上の点であって、前記補完合成画像上で指定された点に対応する被写体に対応する点である第1の点と、前記複数の双曲面鏡のうち前記第1の双曲面鏡を除く、いずれか1つの双曲面鏡により反射された画像上の点であって、前記被写体に対応する点である第2の点とを画像マッチングにより算出し、前記第1の点と前記第2の点とから前記被写体の測位を行う
請求項19又は請求項20に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の双曲面鏡のうち、いずれか1つの双曲面鏡により反射された画像上の死角領域を、該双曲面鏡を除く、他の双曲面鏡のうち少なくとも一部により反射された画像を用いて補完する
請求項19に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記複数の双曲面鏡のうちの少なくとも一部により反射された画像を用いて、前記複数の双曲面鏡のうち補完対象である双曲面鏡の単一視点位置に視点を置いた任意視点画像を生成し、前記任意視点画像を用いて、前記補完合成画像を生成する
請求項22に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記補完合成画像を生成する際に使用した双曲面鏡により反射された画像と、前記補完合成画像内の領域との対応関係を記録し、
前記測位部は、前記補完合成画像で指定された点が含まれる前記補完合成画像内の領域に対応する第1の双曲面鏡により反射された画像上の点であって、前記補完合成画像上で指定された点に対応する被写体に対応する点である第1の点と、前記複数の双曲面鏡のうち前記第1の双曲面鏡を除く、いずれか1つの双曲面鏡により反射された画像上の点であって、前記被写体に対応する点である第2の点とを画像マッチングにより算出し、前記第1の点と前記第2の点とから前記被写体の測位を行う
請求項22又は請求項23に記載の全方位撮影システム。 - 全方位画像を撮影する、複数の全方位撮影装置と、
前記複数の全方位撮影装置のうち少なくとも一部により撮影された画像を合成することによって、画像上に死角領域のない画像である補完合成画像を生成する死角補完部とを備える
全方位撮影システム。 - さらに、前記複数の全方位撮影装置のうち、いずれか1つの全方位撮影装置により撮影された画像上の指定された点である指定点に対して、前記指定点に対応する被写体に対応する点であり、該全方位撮影装置を除く、いずれか1つの全方位撮影装置により撮影された画像上の点である対応点を画像マッチングにより算出し、前記指定点の座標と前記対応点の座標とから前記被写体の測位を行う測位部を備える
請求項25に記載の全方位撮影システム。 - 前記死角補完部は、前記補完合成画像を生成する際に使用した全方位撮影装置により撮影された画像と、前記補完合成画像内の領域との対応関係を記録し、
前記測位部は、前記補完合成画像で指定された点が含まれる前記補完合成画像内の領域に対応する第1の全方位撮影装置により撮影された画像上の点であって、前記補完合成画像上で指定された点に対応する被写体に対応する点である第1の点と、前記複数の全方位撮影装置のうち前記第1の全方位撮影装置を除く、いずれか1つの全方位撮影装置により撮影された画像上の点であって、前記被写体に対応する点である第2の点とを画像マッチングにより算出し、前記第1の点と前記第2の点とから前記被写体の測位を行う
請求項26に記載の全方位撮影システム。
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