DE19542355A1

DE19542355A1 - Method and device for generating a wide-angle image

Info

Publication number: DE19542355A1
Application number: DE19542355A
Authority: DE
Inventors: Hans Thilo Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: RICHTER, HANS THILO, 79664 WEHR, DE
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1997-05-15
Also published as: WO1997018496A1; AU7622596A

Abstract

The invention relates to a method and a device for producing a wide-angle picture, in particular a panoramic picture. It proposes the following procedural steps and a device operating according to this method in order to take the most complete wide angle or panoramic picture possible in a single moment of recording: reflection of the picture to be taken on a rotationally symmetrical mirror structure (1,1') to the picture recording plane (2); recording of the reflected image; conversion of the image recorded into digital imagery; processing of the digital imagery in a computer to correct the image distortion caused by reflection and to display the image.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Weitwinkelbildes insbesondere eines Rundumbildes dessen Bildaus schnitt einen Winkelbereich von 360° um die Aufnahmeposition abdeckt.The invention relates to a method and an apparatus for generating a wide-angle image, in particular an all-round image, the image thereof cut an angular range of 360 ° around the shooting position.

Aus der Fototechnik sind mehrere Verfahren zur Erzeugung von Rund umbildern oder Bildern mit sehr großem Winkelbereich bekannt. Ein neues Verfahren wurde in Verbindung mit der digitalen Bildverarbeitung in modernen Hochleistungs-PC (Personal Computer) entwickelt. Mit einer gewöhnlichen Aufnahmevorrichtung werden von einer Aufnahmeposition aus mehrere (zwölf) Bilder aufgenommen, wobei die Aufnahmevorrichtung jedesmal um einen Bruchteil des Vollkreises (30°) gedreht wird. Die Signa le der aufgenommenen Bilder werden digitalisiert und abgespeichert. Mit einer geeigneten Präsentations-Software wird auf einem Computermonitor ein Ausschnitt eines der aufgenommenen Bilder dargestellt. Der Betrachter kann mit Steuerbefehlen den dargestellten Ausschnitt nach rechts, links, oben und unten verschieben oder zoomen. Wählt der Betrachter Zwischen ausschnitte, die zwischen zwei der aufgenommenen Bildern liegen, so berechnet der Computer eine interpolierte Darstellung, das heißt, er erzeugt Bilddaten, die unter Berücksichtigung der Bilddaten der beiden nächst liegenden Aufnahmen nach vorgegebenen Gesetzmäßigkeiten dem Zwischen bild entsprechen müssen.Several processes for the production of round are from the photo technology remodeling or images with a very wide angular range known. A new Process was used in connection with digital image processing developed modern high-performance PC (Personal Computer). With a ordinary cradle are from a cradle position multiple (twelve) pictures taken, with the recording device rotated every time by a fraction of the full circle (30 °). The Signa The captured images are digitized and saved. With A suitable presentation software is on a computer monitor a section of one of the captured images is shown. Viewer, observer can control the displayed section to the right, left, move or zoom up and down. The viewer chooses between sections that lie between two of the captured images, see above The computer calculates an interpolated representation, that is, it generates it Image data, taking into account the image data of the next two lying recordings according to predetermined laws the intermediate picture must match.

Die mit diesem Verfahren erzeugten und auf dem Computerbildschirm ausschnittsweise betrachtbaren Rundumaufnahmen sind hervorragend dazu geeignet, dem Betrachter einen Eindruck der Umgebung des gewählten Aufnahmeorts zu verschaffen. Allerdings ist die Aufnahme noch recht aufwendig, da ein mehrfaches Verdrehen der Kamera sowie die mehrfache Durchführung des Aufnahmevorgangs notwendig sind, und die digitale Speicherung und Bearbeitung einer Vielzahl von Abbildungen notwendig ist.The generated with this procedure and on the computer screen All-round shots that can be viewed in sections are excellent suitable to give the viewer an impression of the environment of the chosen To provide recording locations. However, the admission is still right complex, because a multiple twisting of the camera as well as the multiple Implementation of the recording process are necessary, and the digital Storage and editing of a variety of images is necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Weitwinkelbild, vorzugsweise ein Rund umbild, mit hoher und realistischer Abbildungsqualität durch einen einzigen Aufnahmevorgang festzuhalten.The object of the invention is a wide-angle image, preferably a round Umbild, with high and realistic image quality by a single Recording process.

Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren besteht aus den folgenden Schritten:A method that solves this task consists of the following steps:

- Reflexion des aufzunehmenden Winkelbereiches an einem rotationssymmetrischen Spiegelkörper, dessen Rotationsachse die Aufnahmeposition bildet und der eine äußere, zur Rota tionsachse geneigte Spiegelfläche aufweist, deren Flächennor male nach außen und in Richtung einer Bildaufnahmeebene weist,- Reflection of the angular range to be recorded on one rotationally symmetrical mirror body, its axis of rotation the recording position forms and the one outside, to the rota tion axis has inclined mirror surface, the surface normal paint outwards and in the direction of an image acquisition plane points out
- Aufnahme der mittels des Spiegelkörpers auf die Bildaufnah meebene reflektierten Abbildung,- Recording of the image by means of the mirror body plane reflected image,
- Umwandlung der aufgenommenen Abbildung in digitale Bild daten,- Convert the captured image into digital image Data,
- Bearbeitung der digitalen Bilddaten in einem Computer zur Entzerrung der durch die Reflexion entstandenen Verzerrung des Bildes und- Processing of digital image data in a computer Equalization of the distortion caused by the reflection of the picture and
- Sichtbarmachung des Bildes oder eines Bildausschnittes durch Ausdrucken, Ausgabe auf einen Bildschirm oder andere Visua lisierungsverfahren.- Visualization of the picture or a section of the picture Print, output to a screen or other visua procedure.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Refle xion des aufzunehmenden Winkelbereichs, das heißt vorzugsweise der gesamten Umgebung der Aufnahmeposition an einem rotationssymmetri schen Spiegelkörper mit einer nach außen und zur Bildaufnahmeebene hin geneigten Spiegelfläche. In aller Regel wird dieser Spiegelkörper die Form eines Kegelstumpfes haben. Um unterschiedliche Bildauflösungen in unter schiedlichen Bildbereichen zu erhalten, kann die Kontur des Spiegelkörpers auch gewölbt, beispielsweise kreisbogenförmig oder parabelförmig, ver laufen. An essential feature of the method according to the invention is the reflect xion of the angular range to be recorded, that is, preferably the entire environment of the recording position on a rotationally symmetrical mirror body with an outward and towards the image recording plane inclined mirror surface. As a rule, this mirror body becomes the shape of a truncated cone. To different image resolutions in below to get different image areas, the contour of the mirror body also arched, for example circular or parabolic, ver to run.

Die gesamte Umgebung um die Rotationsachse des Spiegelkörpers wird in einem bestimmten Höhenabschnitt zu jeder Zeit auf die Bildaufnahmeebene projiziert. Bei einem kegelstumpfförmigen Spiegelkörper hat die Projektion die Form eines Kreisrings. Dieses Bild kann nun zu jeder Zeit durch Be lichtung eines in der Bildaufnahmeebene liegenden Films oder durch Auf nahme der Bildsignale einer Bildaufnahmevorrichtung in der Bildaufnahme ebene (z. B. CCD-Bildsensor) festgehalten werden.The entire environment around the axis of rotation of the mirror body is in a certain height section at any time on the image acquisition level projected. With a frusto-conical mirror body, the projection has the shape of a circular ring. This image can now be viewed at any time by Be exposure of a film lying in the image acquisition plane or by opening acquisition of the image signals of an image recording device in the image recording plane (e.g. CCD image sensor).

Die aufgenommenen Bildsignale sind durch die Reflexion stark verzerrt und geben dem menschlichen Auge nur wenig Information über das tatsächliche Aussehen der Umgebung um die Rotationsachse des Spiegelkörpers herum. Aus diesem Grund werden in einem weiteren Verfahrens schritt die aufge nommenen Bildsignale digitalisiert und in einem Computer bearbeitet, der die Verzerrung des aufgenommenen Bildes durch die Reflexion an dem Spiegelkörper herausrechnet. Diese Rechnung ist in Kenntnis der geome trischen Form des Spiegelkörpers und dessen Abstand zur Bildaufnahme ebene nach den optischen Gesetzmäßigkeiten einfach durchzuführen. Allei nige Voraussetzung ist, daß die Abbildung der in den Spiegelkörper ein fallenden Lichtstrahlen auf der Bildaufnahmeebene eindeutig ist.The recorded image signals are strongly distorted by the reflection and give the human eye little information about the actual Appearance of the environment around the axis of rotation of the mirror body. For this reason, the steps are followed in a further process captured image signals digitized and processed in a computer that the distortion of the recorded image due to the reflection on the Calculates the mirror body. This calculation is in the knowledge of geome tric shape of the mirror body and its distance from the image level easy to implement according to the optical laws. Allei The only prerequisite is that the image is in the mirror body falling light rays on the image acquisition plane is unique.

Das korrigierte, das heißt entzerrte Bild kann anschließend durch Aus drucken, Ausgabe auf einen Bildschirm oder andere Visualisierungsver fahren sichtbar gemacht werden.The corrected, that is to say rectified, image can then be selected by Aus print, output to a screen or other visualization ver driving can be made visible.

Zur wiederholten Visualisierung des entzerrten Bildes können dessen digita le Bilddaten auf einem Datenträger, zum Beispiel einer Foto-CD, einer Diskette, einer CD-ROM oder ähnlichem abgespeichert werden. Sie können natürlich auch wieder analogisiert werden und als analoge Bilddaten in Form einer Bildsequenz, die eine Kameraschwenkung um 360° repräsen tiert, auf einem Videofilm abgespeichert werden. For repeated visualization of the rectified image, its digita le image data on a data carrier, for example a photo CD, one Diskette, a CD-ROM or the like can be saved. You can are of course also analogized again and as analog image data in Form of an image sequence that represents a camera pan by 360 ° be saved on a video film.

Wie bei herkömmlichen Aufnahmeverfahren sollten die von dem Spiegelkör per reflektierten Lichtstrahlen vor der Aufnahme auf der Bildaufnahme ebene durch eine Linsenoptik hindurchgeführt werden, damit die Bildschärfe beliebig einstellbar ist. Gegebenenfalls können auch Blenden und ähnliche Vorrichtungen für die Optimierung der Belichtung vorgesehen werden.As with conventional recording methods, those of the mirror body by reflected light rays before taking the picture plane through a lens optics so that the image sharpness is freely adjustable. If necessary, panels and the like can also be used Devices for optimizing exposure are provided.

Wie bereits erwähnt, eignen sich insbesondere Bildaufnahmevorrichtungen für das erfindungsgemäße Verfahren, die die Bildsignale in Form von elektrischen Signalen wiedergeben. Beispielsweise sind hier Videokameras oder Fotokameras mit CCD-Bildaufnahmesensoren geeignet.As already mentioned, image recording devices are particularly suitable for the inventive method, which the image signals in the form of reproduce electrical signals. For example, here are video cameras or photo cameras with CCD imaging sensors.

Die Bildaufnahme kann jedoch auch durch eine herkömmliche Fotokamera mit Film erfolgen, wobei anschließend die auf den Film aufgenommenen Bilddaten nach der Filmentwicklung über einen Scanner digitalisiert wer den.However, the image can also be captured by a conventional photo camera with film, followed by those recorded on the film After film development, image data is digitized using a scanner the.

Es ist leicht zu erkennen, daß mit dem genannten Aufnahmeverfahren zu jedem Zeitpunkt durch eine einfache Bildaufnahme die vollständige Umge bung um die Rotationsachse des Spiegelkörpers herum aufnehmbar ist. Auf diese Weise lassen sich durch Aufnahme einer Bildsequenz auch Filme herstellen, die die gesamte Umgebung um die Rotationsachse des Spiegel körpers herum erfassen.It is easy to see that using the admission process mentioned above the complete reverse at any time with a simple image acquisition Exercise around the axis of rotation of the mirror body can be recorded. On In this way, films can also be recorded by recording an image sequence establish the entire environment around the axis of rotation of the mirror body around.

In Verbindung mit dem oben beschriebenen Visualisierungsprogramm kann der Betrachter daher nicht nur sich um die Aufnahmeachse herum drehen und den Bildausschnitt zoomen. Er kann auch bei Aufnahme und digitaler Abspeicherung eines geeigneten Films seine Betrachtungsposition durch Veränderung der Aufnahmeposition des Spiegelkörpers verändern.In connection with the visualization program described above the viewer therefore does not just turn around the recording axis and zoom the image section. It can also be used for recording and digital Saving a suitable film through its viewing position Change the position of the mirror body.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber herkömmlichen Weitwin kel- oder Rundum-Aufnahmeverfahren noch einen weiteren wesentlichen Vorteil. Es ermöglicht die Aufnahme von Rundum-Stereo-Bildpaaren. Her kömmliche Stereo-Bildpaare bestehen aus zwei Aufnahmen, die von Auf nahmepositionen aus aufgenommen werden, welche um eine horizontale Strecke, Basis B genannt, versetzt sind. Die Basis B entspricht in der Regel dem Augenabstand, das heißt 65 mm. Bei der Aufnahme weit entfernter Motive kann die Basis vergrößert werden, bei der Aufnahme naher Motive empfiehlt sich eine Verkleinerung der Aufnahmebasis.The method according to the invention offers compared to conventional Weitwin kel or all-round admission process yet another essential Advantage. It enables the recording of all-round stereo image pairs. Forth Conventional stereo image pairs consist of two recordings by Auf positions from which are taken by a horizontal Route, called base B, are offset. Base B usually corresponds the eye relief, that is 65 mm. When shooting far away The base can be enlarged when shooting close-up subjects it is advisable to downsize the receiving base.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können nun mindestens zwei, vorzugsweise drei rotationssymmetrische Spiegelkörper den aufzunehmen den Winkelbereich auf eine Bildaufnahmeebene reflektieren. Die Rotations achsen der beiden Spiegelkörper müssen dabei einen horizontalen Abstand zueinander haben. Rechtwinklig zur Verbindungslinie zwischen den beiden Rotationsachsen ist die Hauptbetrachtungsrichtung, in der die Aufnahmeba sis B zwischen den Aufnahmepositionen gleich dem Abstand zwischen den Rotationsachsen der Spiegelkörper ist. In die anderen Blickrichtungen verändert sich die Basis mit dem Cosinus des Winkels zwischen der Blick richtung und der Hauptbetrachtungsrichtung. Das heißt, daß bei einem Blick in Richtung der Verbindungslinie zwischen zwei Spiegelkörpern die Aufnah mebasis zwischen den von diesen Spiegelkörpern reflektierten Abbildungen gleich Null ist.According to the method according to the invention, at least two, preferably take three rotationally symmetrical mirror body reflect the angular range on an image acquisition plane. The rotation The axes of the two mirror bodies must have a horizontal distance to each other. At right angles to the line connecting the two Axes of rotation is the main viewing direction in which the receptacle sis B between the shooting positions equal to the distance between the Rotation axes of the mirror body is. In the other directions the base changes with the cosine of the angle between the gaze direction and the main viewing direction. That means that at a glance in the direction of the connecting line between two mirror bodies mebasis between the images reflected by these mirror bodies is zero.

Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, mehr als zwei Spiegelkörper zur Erzeugung eines Stereo-Bildpaares eines Rundumbildes zu verwenden. Werden beispielsweise drei Spiegelkörper verwendet, deren Rotationsachsen die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks bilden, so ist die kleinste Aufnahmebasis zwischen zwei der drei Spiegelkörper mindestens so groß wie die Höhe dieses Dreiecks. Bei der Bearbeitung der digitalisierten Bilddaten kann der Computer aus drei Aufnahmen dasjenige Aufnahmenpaar auswählen, welches die größte Aufnahmebasis hat, um das Stereo-Bildpaar zu erzeugen. Mit einem geeigneten Algorithmus ist es auch möglich, aus den drei aufgenommenen Bildern zwei Bildausschnitte, die ein Stereo- Bildpaar darstellen, zu berechnen, welche keinem der aufgenommenen Bilder entsprechen, sondern durch Interpolation oder Extrapolation erzeugt werden.For this reason, it is advantageous to use more than two mirror bodies Generation of a stereo image pair to use an all-round image. For example, three mirror bodies are used, their axes of rotation form the corner points of an equilateral triangle, so is the smallest Base between two of the three mirror bodies at least as large like the height of this triangle. When editing the digitized The computer can image data from three images that pair of images select the one that has the largest recording base around the stereo image pair to create. With a suitable algorithm it is also possible to the three captured images two image sections that a stereo Represent pair of images to calculate which none of the captured Correspond to images, but generated by interpolation or extrapolation will.

Bei einer vereinfachten Ausführungsform dieses Verfahrens reflektieren alle Spiegelkörper die Lichtstrahlen auf eine gemeinsame Bildaufnahmeebene, in der eine einzige Bildaufnahme-Vorrichtung vorhanden ist. Sind dabei die Spiegelkörper in gleicher Höhe angeordnet, so ergeben sich Schattenzonen, in denen die einzelnen Spiegelkörper den jeweils benachbarten Spiegelkör per reflektieren, nicht jedoch das dahinter befindliche Abbild der Umge bung. Aus diesem Grund sollten die Spiegelkörper in unterschiedlicher Höhe angeordnet werden, so daß jeder Spiegelkörper ein vollständiges Bild der Umgebung seiner Rotationsachse auf die Bildaufnahmeebene reflektiert. Alternativ kann der Winkel der kegelförmigen Spiegelfläche der Spiegelkör per so gewählt werden, daß eine Spiegelung der benachbarten Spiegelkörper vermieden wird, das heißt, daß die auf die Bildaufnahmefläche reflektierten Lichtstrahlen entweder schräg von unten oder von oben auf den Spiegelkör per treffen. Diese Ausführungsform ist dann vorzuziehen, wenn mit dem Spiegelkörper eine nach unten gerichtete Rundum-Aufnahme erzeugt werden soll, beispielsweise bei einer Landschaftsaufnahme aus einem Flugzeug heraus.In a simplified embodiment of this method, all reflect The light rays on a common image acquisition plane, in which there is a single image capturing device. Are they there Mirror bodies arranged at the same height, so there are shadow zones, in which the individual mirror body the neighboring mirror body reflect, but not the image of the reverse behind it exercise. For this reason, the mirror body should be in different Height can be arranged so that each mirror body has a complete picture the surroundings of its axis of rotation reflected on the image acquisition plane. Alternatively, the angle of the conical mirror surface of the mirror body per be chosen so that a reflection of the neighboring mirror body is avoided, that is, that reflected on the image recording surface Rays of light either obliquely from below or from above onto the mirror body by meeting. This embodiment is preferable if with the Mirror body a downward all-round shot are generated should, for example when taking a landscape from an airplane out.

Es ist ebenfalls möglich, auch die Bildaufnahmeebenen in unterschiedlicher Höhe anzuordnen, so daß jede Kombination aus Spiegelkörper und zugeord neter Bildaufnahmeebene in einer anderen Höhe angeordnet ist als die benachbarte Kombination. Unterschiedliche Abstände zu den Bildaufnah meebenen oder die unterschiedlichen vertikalen Positionen der Spiegelkör per können sowohl durch Anpassung der Geometrie der Spiegelkörper vor der Bildaufnahme korrigiert werden als auch durch Berücksichtigung der unterschiedlichen Voraussetzungen bei der Bearbeitung der einzelnen digita lisierten Bilddaten der durch die Spiegelkörper erzeugten Aufnahmen. It is also possible to use different levels of image acquisition Arrange height so that any combination of mirror body and assigned Neter image recording plane is arranged at a different height than that neighboring combination. Different distances to the picture levels or the different vertical positions of the mirror bodies per can both by adjusting the geometry of the mirror body the image acquisition can be corrected as well by taking into account the different requirements when processing the individual digita lized image data of the recordings generated by the mirror body.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Weitwinkelbildes geht aus Patentanspruch 7 hervor. Sie umfaßt einen rotationssymmetrischen Spiegelkörper und eine starr mit diesem Spiegelkörper verbundene, in der Bildaufnahmeebene befindliche Bildaufnahmevorrichtung. Mit dieser Vor richtung lassen sich die Bilder lediglich aufnehmen, jedoch noch nicht digitalisieren, entzerren und visualisieren.A device according to the invention for generating a wide-angle image emerges from claim 7. It includes a rotationally symmetrical Mirror body and a rigidly connected to this mirror body, in the Image recording device located image plane. With this before you can only take the direction, but not yet digitize, equalize and visualize.

Hierfür ist gemäß Patentanspruch 8 eine Vorrichtung zur Digitalisierung der aufgenommenen Bildsignale, ein Computer zur Bearbeitung der digitalisier ten Daten und eine Visualisierungsvorrichtung notwendig. Erzeugt die Bildaufnahmevorrichtung elektronische Bildsignale (z. B. CCD-Bildsensor), so kann die Digitalisierungsvorrichtung durch einen herkömmlichen A/D-Wandler gebildet werden. Dieser speichert in der Regel die Farbintensität der drei Grundfarben Gelb, Magenta und Cyan jedes Bildpunktes (Pixel) digital ab, z. B. als Wert zwischen 0 und 255. Nimmt die Bildaufnahmevor richtung herkömmliche Bilder auf, so ist als Ditigalisierungsvorrichtung ein Scanner verwendbar, der die aufgenommenen Bilder zeilenweise abtastet und die Farbintensitätswerte für jedes Pixel abspeichert.For this purpose, according to claim 8, a device for digitizing the recorded image signals, a computer for processing the digitized data and a visualization device necessary. Generates the Image recording device electronic image signals (e.g. CCD image sensor), the digitizing device can be replaced by a conventional one A / D converter are formed. This usually saves the color intensity the three primary colors yellow, magenta and cyan of each pixel digitally, e.g. B. as a value between 0 and 255. Takes the picture direction conventional images, is as a digitalization device A scanner can be used which scans the captured images line by line and stores the color intensity values for each pixel.

Als Visualisierungsvorrichtung ist insbesondere ein Computer-Monitor oder ein Drucker, insbesondere Farbdrucker, geeignet.In particular, a computer monitor or is used as the visualization device a printer, especially a color printer.

Wie bei einer herkömmlichen Kamera sollte zwischen dem Spiegelkörper und der Bildaufnahmeebene eine Linsenoptik und notwendigenfalls eine Blende angeordnet sein.As with a conventional camera, it should be between the mirror body and the image recording plane a lens optics and if necessary one Aperture can be arranged.

Wie bereits erwähnt, kann die Hauptaufnahmerichtung des oder der Spiegel körper nach oben oder nach unten gerichtet sein. In diesem Fall steht die mittlere Einfallsrichtung der auf die Bildaufnahmeebene reflektierten Licht strahlen nicht rechtwinklig zur Rotationsachse des Spiegelkörpers sondern weist einen Winkel von weniger als 90° auf. Diese Anordnung ist z. B. zur Herstellung von Landschaftsaufnahmen aus Flugzeugen vorteilhaft.As already mentioned, the main shooting direction of the mirror or mirrors body pointing upwards or downwards. In this case the average direction of incidence of the light reflected on the image recording plane do not radiate at right angles to the axis of rotation of the mirror body but instead has an angle of less than 90 °. This arrangement is e.g. B. for Production of landscape pictures from aircraft advantageous.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgen den Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen inFurther features and advantages of the invention result from the following the description of the drawing. The drawings show in

Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bildaufnahmevor richtung, Fig. 1 towards the side view of a Bildaufnahmevor according to the invention,

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform eines Spiegelkörpers der Aufnahmevorrichtung aus Fig. 1, Fig. 2 shows an alternative embodiment of a mirror body of the recording apparatus of Fig. 1,

Fig. 3 die schaubildliche Darstellung der Aufnahmevorrichtung aus Fig. 1, Fig. 3 shows the perspective view of the receiving device of FIG. 1,

Fig. 4 eine andere Aufnahmevorrichtung gemäß der Erfindung zur Erzeugung eines Stereo-Bildpaares und Fig. 4 shows another recording device according to the invention for generating a stereo image pair and

Fig. 5 eine alternative Aufnahmevorrichtung zur Erzeugung eines Stereo-Bildpaares. Fig. 5 shows an alternative recording device for generating a stereo image pair.

Die in den Fig. 1 und 3 dargestellte Bildaufnahmevorrichtung besteht aus einem kegelstumpfförmigen Spiegelkörper 1, der in einem Abstand A oberhalb einer Bildaufnahmefläche 2 angeordnet ist, welche beispielsweise von einem CCD-Bildaufnahmesensor gebildet werden kann. Der Spiegelkör per 1 reflektiert die auf ihn auftreffenden Lichtstrahlen, so daß sie auf eine Kreisringfläche 4 auf der Bildaufnahmeebene geworfen werden. Auf diese Weise wird ein bestimmter Höhenabschnitt der die Rotationsachse 3 des Spiegelkörpers 1 umgebenden Umgebung auf der Ringfläche 4 der Bildauf nahmeebene 2 abgebildet. In einer Zwischenebene 5 zwischen dem Spiegel körper 1 und der Bildaufnahmeebene 2 können (nicht dargestellte) Linsen optiken, Blenden oder ähnliche optische Hilfsmittel angeordnet werden.The image pickup apparatus shown in Figs. 1 and 3 consists of a frusto-conical mirror body 1, which is arranged at a distance A above a image sensing plane 2, which may be formed for example by a CCD image sensor. The Spiegelkör by 1 reflects the light rays striking it, so that they are thrown onto an annular surface 4 on the image recording plane. In this way, a certain height section of the environment surrounding the axis of rotation 3 of the mirror body 1 is imaged on the annular surface 4 of the image recording plane 2 . In an intermediate level 5 between the mirror body 1 and the image recording level 2 (not shown) lenses optics, diaphragms or similar optical aids can be arranged.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Kontur des rotationssymmetrischen Spiegelkörpers 1′ gewölbt verlaufen. Hierdurch werden unterschiedliche Bildbereiche in der Aufnahmeebene unterschiedlich vergrößert abgebildet.As shown in Fig. 2, the contour of the rotationally symmetrical mirror body 1 'can be curved. As a result, different image areas in the recording plane are shown with different magnifications.

Die Fig. 4 zeigt schematisch eine erste einfache Ausführungsform zur Erzeugung eines Stereo-Bildpaares. In dem Abstand der Aufnahmebasis B sind zwei Spiegelkörper 1 nebeneinander angeordnet. Die Hauptbetrach tungsrichtung ist durch den Doppelpfeil dargestellt. In dieser Betrachtungs richtung ist die Aufnahmebasis der aufgenommenen Bilder gleich dem Abstand B zwischen den Rotationsachsen 3 der Spiegelkörper. Die beiden Spiegelkörper 1 reflektieren die aus ihrer Umgebung einfallenden Licht strahlen jeweils auf eine Kreisringfläche 4. In der dargestellten Ausfüh rungsform, in der die Spiegelkörper 1 auf gleicher Höhe angeordnet sind, ergeben sich in der Richtung rechtwinklig zur Hauptbetrachtungsrichtung, das heißt in Richtung zur Rotationsachse des benachbarten Spiegelkörpers hin, ein Schattenbereich, in dem nicht die Umgebung, sondern der benach barte Spiegelkörper aufgenommen wird. Um dies zu verhindern, ist es möglich, beide Spiegelkörper auf unterschiedlichen Höhen so anzuordnen, so daß der oberste Abschnitt des einen Spiegelkörpers 1 unterhalb des untersten Abschnitts des anderen Spiegelkörpers 1 liegt. Hierdurch ergeben sich unterschiedlich große Kreisringflächen 4 auf der Bildaufnahmeebene. Entweder können diese Größenunterschiede bei der Bearbeitung der digitali sierten Bilddaten herausgerechnet werden. Alternativ ist es möglich, jedem Spiegelkörper 1 eine eigene Bildaufnahmefläche mit einer separaten Bild aufnahmevorrichtung zuzuordnen. Schließlich können die Spiegelkörper unterschiedliche Konturen, das heißt insbesondere unterschiedliche Durch messer und Neigung der Spiegelfläche aufweisen, so daß die erzeugten Abbildungen bis auf die horizontale Verschiebung der Aufnahmeposition einander entsprechen. Fig. 4 shows schematically a first simple embodiment for generating a stereo image pair. Two mirror bodies 1 are arranged next to one another at a distance from the receiving base B. The main viewing direction is shown by the double arrow. In this viewing direction, the recording base of the recorded images is equal to the distance B between the axes of rotation 3 of the mirror body. The two mirror bodies 1 reflect the light incident from their surroundings and each radiate onto an annular surface 4 . In the illustrated embodiment, in which the mirror bodies 1 are arranged at the same height, there is a shadow region in the direction perpendicular to the main viewing direction, that is to say in the direction of the axis of rotation of the adjacent mirror body, in which not the surroundings but the neighboring one Mirror body is included. To prevent this, it is possible to arrange both mirror body at different heights so so that the top portion is located, of a mirror body 1 below the lowermost portion of the other mirror body. 1 This results in circular ring surfaces 4 of different sizes on the image recording plane. Either these size differences can be eliminated when processing the digitized image data. Alternatively, it is possible to assign each mirror body 1 its own image recording area with a separate image recording device. Finally, the mirror bodies can have different contours, that is to say in particular different diameters and inclinations of the mirror surface, so that the images produced correspond to one another except for the horizontal displacement of the recording position.

Wie bereits erwähnt, ist es mit der in Fig. 4 dargestellten Bildaufnahmevor richtung mit zwei Spiegelkörpern 1 nicht möglich, in der Richtung der Verbindungslinie zwischen den zwei Rotationsachsen 3 der Spiegelkörper 1 ein stereoskopisches Bildpaar zu erzeugen, da hier die Aufnahmebasis der durch die beiden Spiegelkörper 1 aufgenommenen Abbildungen gleich Null ist. As already mentioned, it is not possible with the image recording device shown in FIG. 4 with two mirror bodies 1 to generate a stereoscopic image pair in the direction of the connecting line between the two axes of rotation 3 of the mirror bodies 1 , since here the recording base is the one by the two mirror bodies 1 recorded images is zero.

Um diesen Nachteil auszuräumen und in jeder Richtung um die erfindungs gemäße Aufnahmevorrichtung herum eine gewisse Aufnahmebasis zwischen zwei erzeugten Abbildungen zu erzielen, ist es möglich, drei Spiegelkör per 1 zur Reflexion der Umgebung auf die Bildaufnahmeebene 2 vorzusehen (vergleiche Fig. 5). In der Zeichnung sind die Spiegelkörper 1 wiederum auf gleicher Höhe angeordnet, so daß in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Achsen jeder Spiegelkörper einen durch benachbarte Spiegel körper verdeckten Bereich aufweist. Dies kann wiederum durch Anordnung der Spiegelkörper 1 in unterschiedlicher Höhe behoben werden, wobei gegebenenfalls auch die Bildaufnahmeebenen 2 für jeden Spiegelkörper 1 in einer anderen Höhe anzuordnen. Die in Fig. 5 dargestellte Aufnahmevor richtung weist drei Hauptbetrachtungsrichtungen auf, die jeweils senkrecht zu den Verbindungslinien zwischen den Rotationsachsen 3 zweier benach barter Spiegelkörper 1 liegen. In diesen Richtungen ist die Stereobasis, d. h. der Abstand zwischen den Aufnahmepositionen der mit den beiden benach barten Spiegelkörpern 1 aufgenommenen Bildausschnitte am größten.In order to overcome this disadvantage and to achieve a certain recording base between two generated images in every direction around the recording device according to the invention, it is possible to provide three mirror bodies per 1 for reflection of the surroundings on the image recording plane 2 (see FIG. 5). In the drawing, the mirror body 1 are in turn arranged at the same height, so that each mirror body has an area hidden by adjacent mirror bodies in the direction of the connecting line between the axes. This can in turn be remedied by arranging the mirror bodies 1 at different heights, wherein the image recording planes 2 for each mirror body 1 may also be arranged at a different height. The Aufnahmevor shown in FIG. 5 device comprises three principal viewing directions, each perpendicular to the two connecting lines between the axes of rotation 3 Benach barter mirror body 1 are located. The stereo base, ie the distance between the recording positions of the image sections recorded with the two neighboring mirror bodies 1 , is greatest in these directions.

Selbstverständlich können auch mehr Spiegelkörper zur Aufnahme der Bilddaten zur Erzeugung von Stereo-Bildpaaren in beliebiger Richtung um die Aufnahmevorrichtung herum verwendet werden. Mit wachsender Anzahl der Spiegelkörper nehmen die Bildbereiche zu, die mit einer ausreichend großen Stereo-Basis erfaßt werden.Of course, more mirror bodies can also be used to hold the Image data for generating stereo image pairs in any direction the cradle can be used around. With increasing number the mirror body increase the image areas with a sufficient large stereo base can be detected.

BezugszeichenlisteReference list

1, 1′ Spiegelkörper
2 Bildfläche
3 Rotationsachse
4 Kreisringfläche
5 Zwischenebene 1 , 1 ′ mirror body
2 image area
3 axis of rotation
4 circular surface
5 intermediate level

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines Weitwinkelbildes, insbesondere eines Rundumbildes, dessen Bildausschnitt einen Winkelbereich von 360° um die Aufnahmeposition abdeckt, bestehend aus folgenden Schritten:

- Reflexion des aufzunehmenden Winkelbereiches an einem rotationssymmetrischen Spiegelkörper (1, 1′), dessen Rotations achse (3) die Aufnahmeposition bildet und der eine äußere, zur Rotationsachse (3) geneigte Spiegelfläche aufweist, deren Flä chennormale nach außen und in Richtung einer Bildaufnahme ebene (2) weist,
- Aufnahme der mittels des Spiegelkörpers (1, 1′) auf die Bild aufnahmeebene (2) reflektierten Abbildung,
- Umwandlung der aufgenommenen Abbildung in digitale Bild daten,
- Bearbeitung der digitalen Bilddaten in einem Computer zur Entzerrung der durch die Reflexion entstandenen Verzerrung des Bildes und
- Sichtbarmachung des Bildes oder eines Bildausschnittes durch Ausdrucken, Ausgabe auf einen Bildschirm oder andere Visua lisierungsverfahren.

1. A method for generating a wide-angle image, in particular an all-round image, the image section of which covers an angular range of 360 ° around the recording position, consisting of the following steps:

- Reflection of the angular range to be recorded on a rotationally symmetrical mirror body ( 1 , 1 '), the axis of rotation ( 3 ) of which forms the recording position and which has an outer mirror surface inclined to the axis of rotation ( 3 ), the surface of which is normal to the outside and in the direction of an image plane ( 2 ) points
- Recording the image reflected by the mirror body ( 1 , 1 ') onto the image recording plane ( 2 ),
- conversion of the captured image into digital image data,
- Processing of the digital image data in a computer to equalize the distortion of the image caused by the reflection and
- Visualization of the image or an image section by printing, output on a screen or other visualization procedures.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bearbeite ten digitalen Bilddaten des entzerrten Bildes zur wiederholten Visualisie rung abgespeichert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the edit th digital image data of the rectified image for repeated visualization tion can be saved.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Spiegelkörper (1, 1′) reflektierten Lichtstrahlen durch eine Linsen optik hindurch zur Bildaufnahmeebene (2) geleitet werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the light rays reflected by the mirror body ( 1 , 1 ') are passed through a lens optics to the image recording plane ( 2 ).

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahme mit einer Videokamera oder einer Fotokamera mit CCD-Bildaufnahmesensor erfolgt.4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the image recording with a video camera or a Photo camera with CCD image sensor.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahme mit einer Fotokamera auf einen Film erfolgt, wobei die auf den Film aufgenommene Abbildung nach der Film entwicklung und gegebenenfalls nach Herstellung eines Abzugs mittels eines Scanners in digitale Bilddaten umgewandelt wird.5. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the image recording with a photo camera on a film is done, with the image recorded on the film after the film development and if necessary after making a deduction by means of a Scanner is converted into digital image data.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche zur Erzeugung eines Stereo-Bildpaares, bestehend aus zwei Weitwinkelbildern, deren Aufnahmeposition um eine Basis (B) zueinander versetzt sind, da durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, vorzugsweise drei, rotations symmetrische Spiegelkörper (1), deren Rotationsachsen (3) einen horizonta len Abstand zueinander haben, den aufzunehmenden Winkelbereich auf eine Bildaufnahmeebene (2) reflektieren.6. The method according to at least one of the preceding claims for generating a stereo image pair, consisting of two wide-angle images, the recording position of which are offset from one another by a base (B), characterized in that at least two, preferably three, rotationally symmetrical mirror bodies ( 1 ) , whose axes of rotation ( 3 ) have a horizontal distance from each other, reflect the angular range to be recorded on an image recording plane ( 2 ).

7. Vorrichtung zur Erzeugung eines Weitwinkelbildes, insbesondere eines Rundumbildes, dessen Bildausschnitt einen Winkelbereich von 360° um die Aufnahmeposition abdeckt, mit

- einem rotationssymmetrischen Spiegelkörper (1, 1′), dessen Rotations achse (3) die Aufnahmeposition bildet und der eine äußere, zur Rota tionsachse (3) geneigte Spiegelfläche aufweist, deren Flächennormale nach außen und in Richtung einer Bildaufnahmeebene (2) weist,
- einer in der Bildaufnahmeebene (2) angeordneten Bildaufnahmevor richtung, die starr mit dem Spiegelkörper (1, 1′) verbunden ist.

7. Device for generating a wide-angle image, in particular an all-round image, the image section of which covers an angular range of 360 ° around the recording position

- a rotationally symmetrical mirror bodies (1, 1 ') whose rotation axis (3) forms the receiving position and having an outer, tion axis to the Rota (3) inclined mirror surface whose surface normal points outward and toward an image receiving plane (2),
- In the image recording plane ( 2 ) arranged Bildaufnahmevor direction, which is rigidly connected to the mirror body ( 1 , 1 ').

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

- ein Mittel zum Digitalisieren der aufgenommenen Bildsignale,
- einen Computer zur Bearbeitung der digitalisierten Daten, die das aufgenommene Bild repräsentieren und
- eine Visualisierungsvorrichtung, insbesondere einen Drucker oder einen Computermonitor, zur Visualisierung des sich aus den bearbei teten Daten ergebenden Bildes.

8. The device according to claim 7, characterized by

a means for digitizing the recorded image signals,
- a computer for processing the digitized data representing the captured image and
- A visualization device, in particular a printer or a computer monitor, for visualizing the image resulting from the processed data.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen dem Spiegelkörper (1, 1′) und der Bildaufnahmeebene (2) eine Linsenoptik umfaßt.9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that it comprises a lens optic between the mirror body ( 1 , 1 ') and the image recording plane ( 2 ).

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen dem Spiegelkörper (1, 1′) und der Bild aufnahmeebene (2) eine Blende umfaßt.10. The device according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that it comprises an aperture between the mirror body ( 1 , 1 ') and the image recording plane ( 2 ).

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung von einer Videokamera oder einer Fotokamera mit CCD-Bildaufnahmesensor gebildet wird.11. The device according to at least one of claims 7 to 10, characterized characterized in that the image capturing device from a video camera or a photo camera with a CCD image sensor is formed.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 zur Erzeu gung eines Stereo-Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Spiegelkörper (1) nebeneinander vor einer Bildaufnahmeebene (2) angeord net sind.12. The device according to at least one of claims 7 to 11 for the generation of a stereo image, characterized in that two identical mirror bodies ( 1 ) side by side in front of an image recording plane ( 2 ) are angeord net.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 zur Erzeu gung eines Stereo-Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß drei identische Spiegelkörper (1) vor einer Bildaufnahmeebene (2) angeordnet sind, deren Rotationsachsen (3) in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks liegen.13. The device according to at least one of claims 7 to 11 for generating a stereo image, characterized in that three identical mirror bodies ( 1 ) are arranged in front of an image recording plane ( 2 ) whose axes of rotation ( 3 ) lie in the corner points of an equilateral triangle .

14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelkörper in Richtung senkrecht zu Bildauf nahmeebene zueinander versetzt angeordnet sind. 14. The device according to at least one of claims 12 or 13, characterized characterized in that the mirror body in the direction perpendicular to the image acquisition plane are arranged offset to each other.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß der Abstand (B) zwischen den Rotationsachsen (3) der Spie gelkörper (1) verstellbar ist.15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the distance (B) between the axes of rotation ( 3 ) of the mirror body ( 1 ) is adjustable.

16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelkörper (1) die Form eines Kegelstumpfes hat.16. The device according to at least one of claims 7 to 15, characterized in that the mirror body ( 1 ) has the shape of a truncated cone.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Einfallsrichtung der auf die Bildaufnah meebene reflektierten Lichtstrahlen zur Rotationsachse (3) des Spiegelkör pers (1, 1′) einen Winkel von weniger als 90° aufweist.17. The device according to at least one of claims 7 to 16, characterized in that the central direction of incidence of the reflected on the image meeben light rays to the axis of rotation ( 3 ) of the Spiegelkör pers ( 1 , 1 ') has an angle of less than 90 °.