JP2001257924A - 広画角撮像装置 - Google Patents
広画角撮像装置Info
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Abstract
撮影する広画角撮像装置に関し、ある視点位置から見た
360度周囲や全天周の動画広画角映像を特別な画像処
理をすることなく簡単に生成できるようにする。 【解決手段】 円周から外側周囲の画像を撮影するn台
の撮像装置1〜4が、それぞれ2π/n(θA〜θD)
の撮影画角を有し、同一円周上に光軸を円の径方向の外
側に向けて等間隔に配置してあることを特徴としてい
る。
Description
用いる撮像装置の複数台を空間配置し3次元空間の任意
の一点から広画角で画像を撮影する広画角撮像装置に関
する。
意の一点から広画角で画像を撮影する広画角撮像装置に
関するものであり、円周上または球面上に複数個の撮像
装置を、それらの撮像領域が互いに交差しないように配
置したものである。また、本発明の広画角撮像装置は、
同心円周上または同心球面上に撮像装置及び凹面鏡の組
の複数個を、それらの撮像領域の境界線が互いに一致す
るように配置したものである。これにより、ある視点位
置から見た360度周囲や全天周を撮影した画像から特
別の画像処理を要せずに簡単に滑らかな連続映像を取得
できる。
は、撮像装置(以下「カメラ」という)のレンズに魚眼
レンズなどの広角レンズや広角プリズムを用いる方法が
古くから用いられている。
方法として、1台のカメラをそのレンズの主点位置を中
心に回転可能な機能を設け、回転中心から見た全周囲画
像を撮影できるようにしたものが既に開発されている。
して、複数台のカメラを用いて撮影できる画角を拡大す
る方法がいくつか提案されている。図9は、従来の広画
角撮像装置の構成例である。
は、複数台のカメラ90,90,・・を同一円周上に光
軸を円の径方向の外側に向けて、かつ各カメラの撮像領
域をオーバーラップして配置し、撮影画角を広げるよう
にしたものである。この図9に示す方法では、各カメラ
90は、隣接したカメラの撮像領域をオーバーラップし
て撮像し、全撮影画角内を漏れなく撮像することを可能
にしている。
を説明する模式図である。図10において、カメラAと
Bは、撮影画角(水平画角)θhを有し、撮像領域がオ
ーバーラップするように、間隔dを置いて配置される。
また、撮像面の水平方向のサイズをbとし、光学系の焦
点距離をfとする。そうすると、水平画角θhは、θ h
=2tan−1(b/2f)である。また、カメラレンズ
系の主点から水平画角が交わる点までの距離D0は、D
0=(fd)/bである。
動画用に開発された撮像方法では、隣接したカメラ間の
映像を滑らかに合成することが非常に困難であるという
問題点がある。具体的には、図10に示すように、隣接
カメラ撮像領域のオーバーラップ部分の任意点に存在す
る被写体1,2を撮影した場合、カメラと被写体の距離
によって隣接カメラ間で、これら被写体1,2に対応す
る像の受光面での位置が異なってくるので、この対応点
を求めることが困難である。
カメラで撮像した映像のうち、隣接カメラと撮影領域が
オーバーラップしていると考えられる領域を小領域に分
割し、各小領域毎に隣接カメラで撮像した映像の中から
相関性の高い映像領域を探し出すパターンマッチングに
より対応点を求める方法を用いることが考えられる。
にずらしながら相関係数を求めることになるので、処理
時間の問題から動画像のリアルタイム処理には適してい
ない。
の画像を1つの撮像素子上に投影するため、十分な解像
度のある映像が得られないという問題点がある。
べく創作されたものであり、複数台の撮像装置または複
数台の撮像装置及び凹面鏡の組をそれらの撮像領域が重
ならないように円周上または球面上に配置することによ
り、ある視点位置から見た360度周囲や全天周の動画
広画角映像を特別な画像処理をすることなく簡単に生成
することができる広画角撮像装置を提供することを目的
としている。
に、請求項1に記載の発明に係る広画角撮像装置は、円
周から外側周囲の画像を撮影するn台の撮像装置が、そ
れぞれ2π/nの撮影画角を有し、同一円周上に光軸を
円の径方向の外側に向けて等間隔に配置してあることを
特徴としている。
ば、同一円周上に等間隔に配置されるn台の撮像装置の
撮影領域は、それぞれ、隣接の撮像装置の撮影領域と平
行するように形成されるので、重なることがない独自の
撮影領域で撮像が行える。しかも、隣接の撮像装置の撮
影領域との間に形成される撮影されない領域の間隔は、
使用する2次元撮像素子の結像画像において1画素以内
の間隔とすることができ、無視できる。したがって、n
台の撮像装置が撮像した360度周辺の画像から、特別
の画像処理を要さずに簡単に滑らかな動画広画角映像を
生成できる。
置は、球面から外側周囲の画像を撮像する複数台の撮像
装置が、同一球面上に光軸を球の径方向の外側に向けて
等間隔に、かつ1つの撮像装置の撮像領域の境界線が隣
り合った撮像装置の撮像領域の境界線と平行となるよう
に配置してあることを特徴としている。
ば、同一球面上に等間隔に配置されるn台の撮像装置
は、撮影領域が、それぞれ、隣接の撮像装置の撮影領域
と平行するように配置される。また、隣接の撮像装置の
撮影領域との間に形成される撮影されない領域の間隔
は、無視できる。したがって、n台の撮像装置が撮像し
た全天周の画像から、特別の画像処理を要さずに簡単に
滑らかな全天周映像を生成できる。
置は、2つの同心円の小半径円の周上に凹面を円の径方
向の外側に向けて隙間なく配置されるn個の凹面鏡と、
2つの同心円の大半径円の周上に前記凹面鏡のうち対応
する凹面鏡に向いて配置されるn台の撮像装置と、で構
成され、各凹面鏡及び撮像装置の組み合わせで撮影でき
る撮影画角が、2π/nであることを特徴としている。
ば、同心円上に配置される凹面鏡及び撮像装置の組み合
わせで撮影できる撮像領域は、それぞれ隣接する凹面鏡
及び撮像装置の組み合わせで撮影できる撮像領域と重な
ることなく、境界が一致するように形成される。したが
って、複数個の凹面鏡及び撮像装置の組み合わせで撮像
した360度周辺の画像から、特別の画像処理を要さず
に簡単に滑らかな動画広画角映像を生成できる。
置は、2つの同心球の小半径球の球面上に凹面を球の径
方向の外側に向けて隙間なく配置される複数個の凹面鏡
と、2つの同心球の大半径球の球面上に前記複数個の凹
面鏡のうち対応する凹面鏡に向いて配置される複数個の
撮像装置と、で構成され、各凹面鏡及び撮像装置の組み
合わせで撮影できる撮像領域の境界線が隣り合った凹面
鏡及び撮像装置の組み合わせで撮影できるの撮像領域の
境界線と一致することを特徴としている。
ば、2つの同心球の面上に配置される凹面鏡及び撮像装
置の組み合わせで撮影できる撮像領域は、それぞれ隣接
する凹面鏡及び撮像装置の組み合わせで撮影できる撮像
領域と重なることなく、境界線が一致するように形成さ
れる。したがって、複数個の凹面鏡及び撮像装置の組み
合わせで撮像した全天周の画像から、特別の画像処理を
要さずに簡単に滑らかな全天周映像を生成できる。
装置の第1の実施形態を示す構成図である。また図2
は、広画角撮像装置の構成を模式的に示す説明図であ
る。なお、第1の実施形態は、請求項1に対応する。
画角撮像装置は、同一円周上に光軸を円の径方向の外側
に向けて等間隔に配置される4台のカメラ1,2,3,
4と、4台のカメラ1,2,3,4がそれぞれ撮影した
画像から360度周囲の映像を生成する信号処理装置5
とで構成される。
像素子を有する。4台のカメラ1〜4は、レンズの主点
位置A,B,C,Dが半径rの円周上に互いに90度の
角度を持つよう配置されている。また、4台のカメラ1
〜4は、撮影画角θA、θB、θC、θDが、それぞれ
90度となるようなレンズを用いている。なお、各カメ
ラの結像位置は、IA,IB,IC,IDとなる。
影される領域(斜線部分)6の境界線は、隣接したカメ
ラの撮影領域6の境界線と平行になる。その結果、カメ
ラ間に発生する撮影されない領域の幅Lは、カメラから
被写体までの距離Rに拘わらず一定で、√2×rと表さ
れる。また、カメラの中心から距離Rだけ離れた被写体
を撮影した場合の撮影されない領域の画角は、約sin
−1(√2×r/R)となる。
カメラ1〜4のレンズ主点位置A、B、C、Dが配置さ
れた円周の半径rよりも十分大きく、撮影されない領域
Lの画角が1画素で撮影される画角よりも十分小さい場
合には、撮影されない領域Lは無視できる。
ている円周の半径rが10mmとなるような小型のカメ
ラを使用したとすると、カメラ間に生じる撮影されない
領域の幅Lは、14mmとなる。このとき当該広画角撮
像装置の視点中心から10m離れた部分の全周画像を撮
影した場合、撮影されない領域の画角は0.08度とな
りほぼ無視できることがわかる。
た360度周辺の画像から、特別の画像処理を要さずに
簡単に滑らかな動画広画角映像を生成できる。
係る広画角撮像装置の構成図である。なお、第2の実施
形態は、請求項1に対応する。
角撮像装置は、第1の実施形態の構成を一般的な構成で
示したものである。即ち、第2の実施形態の広画角撮像
装置は、n台のカメラ11(1〜n)を同一円周上に光
軸を円の径方向の外側に向けて、配置角度β=2π/n
の間隔で配置したものである。また、n台のカメラ(1
〜n)の撮影画角(θ1、θ2、・・、θn−1、
θn)は、それぞれ配置角度βと同じ2π/nである。
様に、n台の各カメラで撮影できる領域6の境界線を、
隣接したカメラのそれと平行となるよう設定することが
できる。そして、上記の撮影されない部分に関しては、
カメラの台数を多くすることによってより狭くすること
ができるので、近距離の被写体においても撮影されない
部分を無視することができる。
1の実施形態よりも一層簡単に、360度周辺の画像か
ら滑らかな動画広画角映像が生成できる。
置の第3の実施形態を示す構成図である。なお、第3の
実施形態は、請求項2に対応する。
角撮像装置は、複数台のカメラ12を同一球面上に光軸
を球の径方向の外側に向けて等間隔に、かつ1つのカメ
ラ12の撮像領域の境界線が隣り合ったカメラ12の撮
像領域の境界線と平行となるように配置し、広画角画像
を撮影できるようにしたものである。なお、これらのカ
メラ12が接続される信号処理装置は、図示省略した。
次のようにして設定される。図4において、球面の中心
Pを頂点として任意の隣接した4つのカメラ12(A、
B、C、D)で作られる四角錐の立体角をαとすると、
各カメラ12の撮影画角θをこの四角錐の立体角と同じ
α(θ=α)とする。そうすると、各カメラ12が撮影
できる領域の境界線を、隣接したカメラ12のそれと平
行となるよう設定することができる。
同様に、ある一定距離以上離れた被写体に対しては、各
カメラ間に生じる撮影されない領域を無視することがで
きるため、連続した全天周の画像を撮影することができ
る。
装置の第4の実施形態を示す構成図である。なお、この
第4の実施形態は、請求項3に対応する。
角撮像装置は、同心円周上に8個の凹面鏡21及び8台
のカメラ22を設置し、周辺360度の画像を撮像する
ようにしたものである。なお、これらのカメラ22が接
続される信号処理装置は、図示省略した。
1<r2)の2つの同心円のうち小半径r1の円周上に
その凹面を当該円の径方向の外側に向けて隙間なく配置
されている。また、各凹面鏡21に対し、カメラ22が
対応する凹面鏡21の視野を撮像領域とするように同心
円の大半径r2の円周上に等間隔に配置されている。
ンズの焦点距離は、1つの凹面鏡21及びカメラ23の
組み合わせで撮影画角α=2π/8で撮影できるように
設定する。
で撮影される領域(斜線部分)23の境界線は、隣接し
たカメラの撮影領域23の境界線と一致する。したがっ
て、各カメラが撮影した画像を図示しない信号処理装置
で連続的に処理することにより、当該同心円の中心にあ
る仮装的な視点位置Pから見ることのできる360度の
全周画像の連続した映像が得られる。
置の第5の実施形態を示す構成図である。なお、第5の
実施形態は、請求項3に対応する。
角撮像装置は、第4の実施形態の構成を一般的な構成で
示したものである。即ち、第5の実施形態の広画角撮像
装置は、2つの同心円の小半径円の周上に凹面を円の径
方向の外側に向けて隙間なく配置されるn個の凹面鏡3
1と、2つの同心円の大半径円の周上にn個の凹面鏡3
1のうち対応する凹面鏡31に向いて配置されるn台の
カメラ32と、n台のカメラ32が接続される図示しな
い信号処理装置とで構成され、周辺360度の画像を撮
像するようにしたものである。
組み合わせで撮影できる撮影画角αをα=2π/nと
し、凹面鏡31及びカメラ32のセットを同心円上に等
間隔に配置してある。
同様に、各カメラで撮影できる領域33の境界線が隣接
したカメラのそれと一致するように設定することがで
き、当該同心円の中心にある仮装的な視点位置から見る
ことのできる360度の全周画像の連続した映像が得ら
れる。
装置の第6の実施形態を示す構成図である。なお、第6
の実施形態は、請求項4に対応する。
像装置は、2つの同心球の小半径球の球面上に凹面を球
の径方向の外側に向けて隙間なく配置される複数個の凹
面鏡41と、2つの同心球の大半径球の球面上に前記複
数個の凹面鏡41のうち対応する凹面鏡に向いて配置さ
れる複数台のカメラ42と、複数台のカメラ42が接続
される図示しない信号処理装置とで構成され、各凹面鏡
41及びカメラ42の組み合わせで撮影できる撮像領域
43の境界線が隣り合った凹面鏡41及びカメラ42の
組み合わせで撮影できる撮像領域43の境界線と一致す
るようになっている。
は、具体的には、図8に示すようにして設定される。図
8は、図7における1個の凹面鏡及びカメラの組み合わ
せによる撮像範囲の説明図である。
面が球面状になっている。この四角形の凹面鏡51に対
し、この凹面鏡51の視野を撮像領域とする小型のカメ
ラ52を光軸を同一にして適宜距離を置いて配置したも
のを1ユニットの撮像装置と考える。そうすると、この
撮像装置で撮影できる領域は、カメラ52の背後に図中
の斜線の四角形領域53のように形成される。
つの同心球のうち小半径球の球面を、球面状の凹面を有
する四角形の凹面鏡41を互いの視野領域の境界線が一
致するように張り合わせて形成し、この凹面鏡41の前
面に、小型のカメラ42を隣接したカメラ42の撮影領
域がオーバーラップしないように配置したものである。
このようにして配置したカメラ42の配置面は、凹面鏡
41の配置球面と同心の球面となる。これが、上記大半
径球の球面である。
心球の中心位置にある仮装視点位置から見た全天周の連
続した映像を特別の画像処理をすることなく取得するこ
とができる。
各撮像装置を撮像領域が重ならないように配置したの
で、特別の画像処理を要さずに簡単に、ある一点から見
た360度の全周映像、または全天周の画像を動画像の
形式で連続的に撮影することができる。
に係る広画角撮像装置の構成図である。
る。
に係る広画角撮像装置の構成図である。
に係る広画角撮像装置の構成図である。
に係る広画角撮像装置の構成図である。
を示す広画角撮像装置の構成図である。
を示す構成図である。
撮像範囲の説明図である。
広画角撮像装置の構成例である。
(撮像装置) 5 信号処理装置 6,23,43,53 撮像領域 21,31,41.51 凹面鏡
Claims (4)
- 【請求項1】 円周から外側周囲の画像を撮影するn台
の撮像装置が、それぞれ2π/nの撮影画角を有し、同
一円周上に光軸を円の径方向の外側に向けて等間隔に配
置してある、 ことを特徴とする広画角撮像装置。 - 【請求項2】 球面から外側周囲の画像を撮像する複数
台の撮像装置が、同一球面上に光軸を球の径方向の外側
に向けて等間隔に、かつ1つの撮像装置の撮像領域の境
界線が隣り合った撮像装置の撮像領域の境界線と平行と
なるように配置してある、 ことを特徴とする広画角撮像装置。 - 【請求項3】 2つの同心円の小半径円の周上に凹面を
円の径方向の外側に向けて隙間なく配置されるn個の凹
面鏡と、 2つの同心円の大半径円の周上に前記凹面鏡のうち対応
する凹面鏡に向いて配置されるn台の撮像装置と、 で構成され、各凹面鏡及び撮像装置の組み合わせで撮影
できる撮影画角が、2π/nである、 ことを特徴とする広画角撮像装置。 - 【請求項4】 2つの同心球の小半径球の球面上に凹面
を球の径方向の外側に向けて隙間なく配置される複数個
の凹面鏡と、 2つの同心球の大半径球の球面上に前記複数個の凹面鏡
のうち対応する凹面鏡に向いて配置される複数台の撮像
装置と、 で構成され、各凹面鏡及び撮像装置の組み合わせで撮影
できる撮像領域の境界線が隣り合った凹面鏡及び撮像装
置の組み合わせで撮影できるの撮像領域の境界線と一致
する、 ことを特徴とする広画角撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000070670A JP3872250B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 広画角撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000070670A JP3872250B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 広画角撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001257924A true JP2001257924A (ja) | 2001-09-21 |
JP3872250B2 JP3872250B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=18589372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000070670A Expired - Fee Related JP3872250B2 (ja) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | 広画角撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3872250B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007288569A (ja) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Funai Electric Co Ltd | パノラマ撮像装置 |
US7486325B2 (en) | 2002-06-05 | 2009-02-03 | Sony Corporation | Method and apparatus for taking an image, method and apparatus for processing an image, and program and storage medium |
JP2017108387A (ja) * | 2015-10-28 | 2017-06-15 | トッパノ カンパニ, リミテッド.Toppano Co., Ltd. | パノラマ魚眼カメラの画像較正、スティッチ、および深さ再構成方法、ならびにそのシステム |
JP2020173461A (ja) * | 2014-05-06 | 2020-10-22 | ザカリヤ ニアジZakariya Niazi | 撮像システム、方法及び用途 |
-
2000
- 2000-03-14 JP JP2000070670A patent/JP3872250B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2007288569A (ja) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Funai Electric Co Ltd | パノラマ撮像装置 |
JP2020173461A (ja) * | 2014-05-06 | 2020-10-22 | ザカリヤ ニアジZakariya Niazi | 撮像システム、方法及び用途 |
JP2017108387A (ja) * | 2015-10-28 | 2017-06-15 | トッパノ カンパニ, リミテッド.Toppano Co., Ltd. | パノラマ魚眼カメラの画像較正、スティッチ、および深さ再構成方法、ならびにそのシステム |
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---|---|
JP3872250B2 (ja) | 2007-01-24 |
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