JP2003512783A - Camera with peripheral vision - Google Patents
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- H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
- H04N7/181—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a plurality of remote sources
Abstract
(57)【要約】 背中合わせの関係において、好ましくは同一の光軸上に装着された少なくとも１つの双対向型カメラ組立体を有する直接視覚及び周辺視覚のためのカメラビューイングシステムが提供される。このカメラビューイングシステムでは、少なくとも１つのカメラ組立体が少なくとも半球状の視野を提供し、少なくとも１つのカメラ組立体が半球の範囲よりも小さい直接前方視野を提供する。 SUMMARY In a back-to-back relationship, a camera viewing system is provided for direct vision and peripheral vision having at least one bi-facing camera assembly preferably mounted on the same optical axis. In this camera viewing system, at least one camera assembly provides at least a hemispherical field of view, and at least one camera assembly provides a direct forward field of view that is less than a hemispherical area.
Description
【０００１】[0001]
本発明は、周辺視覚（peripheral vision）を伴うカメラビューイングシステ
ムに関する。The present invention relates to a camera viewing system with peripheral vision.
【０００２】[0002]
現在、カメラビューイングシステムは、監視、警備、テレビ会議などを含む種
々の目的のために用いられている。このカメラビューイングシステムは、遠くを
見ること、近くを見ること及び広角であることを同時に可能とし、カメラが光学
的な画像を電気信号に変換し、この画像信号が電子的にデジタル化され、該デジ
タル化された画像が、マイクロコンピュータにより制御される画像プロセッサに
よって、出力画像バッファ又はシステムに記憶される２次元又は３次元の画像に
変換され、この記憶された画像が、表示電子機器によって、見るためのビデオ表
示装置に順に走査されて出力されるシステムを有することが理想的である。この
ようなシステムの１つは、国際特許出願ＷＯ９７／４３８５４号公報に記載され
ている。この公報に記載されたシステムでは、ほぼ半球状のシーンの画像を垂直
に反射するように配置された、先端を切られた、凸形の、ほぼ放物面形状の反射
器を用いて、ほぼ半球状のシーンの画像が、感知される。Currently, camera viewing systems are used for various purposes including surveillance, security, video conferencing and the like. This camera viewing system allows to see far, near and wide angle at the same time, the camera converts an optical image into an electrical signal, which is electronically digitized, The digitized image is converted into a two-dimensional or three-dimensional image stored in an output image buffer or system by an image processor controlled by a microcomputer, and the stored image is displayed by a display electronic device. Ideally, we have a system that scans and outputs in sequence to a video display for viewing. One such system is described in International Patent Application WO 97/43854. The system described in this publication uses a truncated, convex, nearly parabolic reflector arranged to reflect an image of a nearly hemispherical scene vertically, An image of the hemispherical scene is sensed.
【０００３】[0003]
このようなシステムの全てに関連する欠点がある。例えば、画像の透視映像を
提供するレンズを備えたカメラを有する従来の画像化システムは、非常に広角な
レンズを備えている場合であっても、視野が制限される（すなわち、半球の範囲
を完全にはカバーしない）。この制限された視野は、関連技術においてよく知ら
れているように、チルト及びパンを行うことにより拡げられ得るが、このような
システムは、拡げられた視野を見るために完全に回転させるのに必要な非常に多
くの時間を伴うという欠点を被り、リアルタイム・アプリケーションに関して該
システムを不適切にする。全方向性カメラは、半球状の視野を取り込むことが可
能であるが、取り込まれた画像は、解像度が制限され、カメラが装着された箇所
の上部に盲点を有する。対応する反射器又は異なる方向を向いている複数の反射
器を備えた複数のカメラを使用するシステムもまた、大きな視野を達成するため
に用いることが可能である。しかしながら、実際には、全ての画像化システムの
投影の中心が一致し、その結果、真の全方向性システムが実現され得るような構
造を設計することは難しい。単一の平面鏡は、従来の画像化システムの視野を増
大させない。（各々が異なる方向を向いている）複数の平面鏡は、単一の画像化
システムと共に用いられ得る。しかしながら、いかなる与えられた画像化システ
ムに関しても、各平面鏡は異なる投影の中心を持つ。従って、複数の平面鏡は、
複数の画像化システム（複数のレンズ及び複数の画像検出器）の使用を必要とす
る。魚眼レンズもまた、半球状の視野を得るために用いられ得る。このような魚
眼レンズを備えたカメラは、短い焦点距離を有し、半球まで視野を拡げることが
できるが、従来のレンズよりも大きく、複雑であると共に、視野の中心（及び周
辺）を歪めてしまうことが多い。しかしながら、市販の魚眼レンズは、単一の投
影の中心を保証しない。すなわち、わずかに異なる方向からシーン・ポイントが
画像化される。また、得られた広角の画像から歪みのない画像を得ることは、不
可能ではないにしても難しい。これら魚眼レンズもまた、複雑な構造のために、
従来のレンズ又はミラーよりも著しく高価である傾向がある。There are drawbacks associated with all such systems. For example, a conventional imaging system having a camera with a lens that provides a perspective view of the image has a limited field of view (ie, a hemispherical range, even with a very wide-angle lens). Not completely covered). This limited field of view can be widened by tilting and panning, as is well known in the related art, but such a system may require full rotation to see the widened field of view. It suffers from the huge amount of time required, making it unsuitable for real-time applications. Omnidirectional cameras are capable of capturing a hemispherical field of view, but the captured images are limited in resolution and have a blind spot above the point where the camera was mounted. A system using cameras with corresponding reflectors or reflectors pointing in different directions can also be used to achieve a large field of view. However, in practice it is difficult to design a structure in which the projection centers of all imaging systems coincide, so that a true omnidirectional system can be realized. A single plane mirror does not increase the field of view of conventional imaging systems. Multiple plane mirrors (each pointing in different directions) can be used with a single imaging system. However, for any given imaging system, each plane mirror has a different center of projection. Therefore, the plane mirrors
It requires the use of multiple imaging systems (multiple lenses and multiple image detectors). A fisheye lens can also be used to obtain a hemispherical field of view. A camera equipped with such a fisheye lens has a short focal length and can extend the field of view to the hemisphere, but it is larger and more complex than conventional lenses and distorts the center (and periphery) of the field of view. Often. However, commercial fisheye lenses do not guarantee a single center of projection. That is, the scene points are imaged from slightly different directions. Also, it is difficult, if not impossible, to obtain a distortion-free image from the obtained wide-angle image. These fisheye lenses also have complicated structures,
It tends to be significantly more expensive than conventional lenses or mirrors.
【０００４】
更に、半球状のシーンの９０゜×５０゜以上を見るＣＣＤカメラと共にピラミ
ッド形状に配置された複数の平面鏡を用いるシステムは、複数のセンサが半球状
の画像を取り込むことを必要とし、分離可能な視野が完全な３６０゜の視野を与
えるように結合される際に、「継ぎ目」において歪むという短所を被る。湾曲し
た反射面は、複数の視点（viewpoint）を生成する。従来のカメラが魚眼レンズ
を備えたカメラの近くに密接して装着されているシステムは、これらカメラの間
に視差をもたらす。広い視野角を与えるために内部光学系を用い、歪みをできる
だけなくすような向きの傾斜角度に変化させるためのミラー又はプリズムのいず
れかの動きに依拠するシステムは、視野の中心に盲点を生じさせてしまうことが
多い。その上、既存のシステムにおいて改善を求める場合には、上述したシステ
ムの多くは周辺視野を拡げようとし、クローズアップ視野を与えない。Furthermore, systems using multiple plane mirrors arranged in a pyramid shape with CCD cameras looking at 90 ° × 50 ° or more of a hemispherical scene require multiple sensors to capture the hemispherical image, When the separable fields of view are combined to give a complete 360 ° field of view, they suffer the disadvantage of being distorted at the “seam”. The curved reflective surface produces multiple viewpoints. A system in which a conventional camera is mounted close to a camera with a fisheye lens causes parallax between these cameras. Systems that use internal optics to provide a wide viewing angle and rely on the movement of either a mirror or prism to change the tilt angle to an orientation that minimizes distortion will create a blind spot in the center of the field of view. It often happens. Moreover, when seeking improvements in existing systems, many of the systems described above try to widen the peripheral vision and do not provide a close-up vision.
【０００５】
特に、遠隔会議を行う際には、ある場所において何らかのタイプの表示が示さ
れ、遠隔地の人物は、クローズアップ視野における表示の全体又は選択部分を見
ることを望む場合、クローズアップ視野において一人以上の参加者に焦点を合わ
せることができるが、引き続き当該参加者の周りの周辺領域において起こってい
ることを認識することができるビューイングシステムを持つことが望ましい。人
間の視覚に似た、周辺視野とクローズアップ視野とを伴うカメラビューイングシ
ステムが必要とされている。In particular, when conducting a teleconference, some type of display is shown at a location, and a person at a remote location may want to see the whole or selected portion of the display in the close-up field of view. While it is possible to focus on one or more participants in, it is desirable to have a viewing system that can still recognize what is happening in the surrounding area around the participant. There is a need for a camera viewing system with peripheral and close-up views that is similar to human vision.
【０００６】
産業界においては、特に周辺のコンテンツを含む半球状又はパノラマ視野内の
視覚情報を効率的に取り込み、表示すると共に、画像の電子的操作及び表示を可
能にする一方で、歪みの影響及び上述した従来技術の他の短所をできるだけなく
すカメラビューイングシステムが必要である。In the industry, the effects of distortion are effectively captured and displayed, especially in the hemispherical or panoramic field of view, including surrounding content, while allowing electronic manipulation and display of the image. And, there is a need for a camera viewing system that eliminates as far as possible the other disadvantages of the prior art described above.
【０００７】
本発明の目的は、特に周辺のコンテンツを含むほぼ半球状又は全体視野内の視
覚情報を効率的に取り込み、表示すると共に、画像の電子的操作及び表示を可能
にする一方で、歪みの影響をできるだけなくす、周辺視野を含むパノラマ又は半
球状の視野を伴うカメラビューイングシステムを提供することにある。It is an object of the present invention to efficiently capture and display visual information in a near hemispherical or global field of view, especially including surrounding content, while allowing electronic manipulation and display of images while providing distortion. It is to provide a camera viewing system with a panoramic or hemispherical field of view that includes a peripheral field of view, which minimizes the effects of
【０００８】[0008]
本発明のこれらの目的及びその他の目的は、本発明の第１の態様によって達成
される。この第１の態様では、ほぼパノラマ又は半球状の画像を提供するように
構成されたカメラビューイングシステムを有する、ほぼ半球状又はパノラマの画
像を生成するコンピュータ視覚システムが提供される。上記カメラビューイング
システムは、少なくとも２つのカメラ又はカメラ組立体が、背中合わせの関係に
おいて、すなわち同一の光軸上に装着された少なくとも１つの双対向型カメラ組
立体を有している。少なくとも１つの上記カメラ又はカメラ組立体は少なくとも
半球状の視野を提供し、少なくとも１つの上記カメラ又はカメラ組立体は半球の
範囲よりも小さい直接前方視野を提供して、ほぼ半球状又は全体の視野をひとま
とめにして表示する。上記少なくとも２つのカメラ又はカメラ組立体は、また、
上記画像を表す少なくとも１つの画像信号を提供する。当該コンピュータ視覚シ
ステムは、更に、上記少なくとも１つの画像信号を受け取るように結合され、上
記画像信号を画像信号データに変換する画像信号処理装置と、アナログ又はデジ
タルのいずれかのビデオ画像を形成するために上記画像信号データを変換する手
段と、上記ビデオデータを見ることを可能にする表示装置とを有している。These and other objects of the invention are achieved by the first aspect of the invention. In this first aspect, there is provided a computer vision system for producing a substantially hemispherical or panoramic image having a camera viewing system configured to provide a substantially panoramic or hemispherical image. The camera viewing system has at least one bi-opposed camera assembly in which at least two cameras or camera assemblies are mounted in back-to-back relationship, ie on the same optical axis. At least one of the cameras or camera assemblies provides at least a hemispherical field of view, and at least one of the cameras or camera assemblies provides a direct forward field of view less than the hemispherical range to provide a substantially hemispherical or full field of view. Are displayed together. The at least two cameras or camera assemblies also include
Providing at least one image signal representative of the image. The computer vision system further comprises an image signal processing device coupled to receive the at least one image signal to convert the image signal to image signal data and to form a video image, either analog or digital. It further comprises means for converting the image signal data, and a display device for enabling the video data to be viewed.
【０００９】
半球の範囲よりも小さい直接前方視野を提供するのに効果的な第１のカメラと
、この第１のカメラの視野に対して周辺である視野の領域を含む半球状の視野を
提供するのに効果的な第２のカメラとを備え、これら第１及び第２のカメラが互
いに背中合わせの関係において装着された少なくとも１つの双対向型カメラ組立
体を有するカメラビューイングシステムが提供されることが好ましい。Providing a first camera effective to provide a direct anterior field of view less than the extent of the hemisphere and a hemispherical field of view including a region of the field of view peripheral to the field of view of the first camera And a second camera effective to provide a camera viewing system having at least one bi-opposed camera assembly in which the first and second cameras are mounted in back-to-back relation to each other. It is preferable.
【００１０】
好ましい態様では、以下に説明するカメラビューイングシステムを有するコン
ピュータ視覚システムが提供される。すなわち、好ましい態様では、カメラビュ
ーイングシステムは、第１のカメラ又はカメラ及びレンズの組立体が半球の範囲
よりも小さい直接前方視野を提供するのに効果的であり、上記第１のカメラ又は
カメラ及びレンズの組立体と同一の光軸を持つ第２のカメラ又はカメラ及びレン
ズの組立体が、第１のカメラ又はカメラ及びレンズの組立体と背中合わせの関係
において配置され、半球状の視野からの光を反射するようにミラーが配置され、
上記第２のカメラ又はカメラ及びレンズの組立体と上記ミラーとが、上記第１の
カメラ又はカメラ及びレンズの組立体の視野に対して周辺である視野の領域を含
む反射された半球状の視野を提供するのに有効である。上記第２のカメラ又はカ
メラ及びレンズの組立体は、上記ミラーから反射される光を受け取るように配置
される。すなわち、上記第２のカメラ又はカメラ及びレンズの組立体は、ミラー
に「目を向ける（look off）」。ミラーは、背中合わせに装着された第１のカメ
ラ又はカメラ及びレンズの組立体と第２のカメラ又はカメラ及びレンズの組立体
との共通の光軸であるラインの方向に向けられる。In a preferred aspect, a computer vision system having a camera viewing system as described below is provided. That is, in a preferred aspect, the camera viewing system is effective in providing a direct forward field of view of the first camera or camera and lens assembly that is less than the hemispherical extent. And a second camera or camera and lens assembly having the same optical axis as the lens assembly is placed in back-to-back relationship with the first camera or camera and lens assembly and from a hemispherical field of view. A mirror is arranged to reflect light,
A reflected hemispherical field of view in which the second camera or camera and lens assembly and the mirror include a field of view peripheral to the field of view of the first camera or camera and lens assembly. Is effective in providing. The second camera or camera and lens assembly is arranged to receive light reflected from the mirror. That is, the second camera or camera and lens assembly "looks off" at the mirror. The mirrors are oriented in a line that is the common optical axis of the first camera or camera and lens assembly and the second camera or camera and lens assembly mounted back to back.
【００１１】
本発明に用いて好適なカメラ並びにカメラ及びレンズの組立体（以下、まとめ
てカメラ組立体という。）は、任意の供給源（好ましくはレンズ）から焦点が合
った画像を受け取り、その画像を電子信号又は写真フィルムのようなハードコピ
ー記憶に変換することが可能な任意の光学装置であり得る。ここでは、任意のビ
デオ供給源、及び画像を取り込み、その画像を電子的又は別の方法によりメモリ
に変換する任意の画像取り込み装置が、第１のカメラ組立体として役割を果たし
得る。当該画像は、写真フィルム、電子記憶装置又は他の通常の記憶手段など種
々の媒体に記憶され得る。電子記憶装置は、その電子的操作が容易であるために
好ましく、本発明は、電子媒体によって更に説明される。しかしながら、画像処
理装置が、電子的操作が行われ得るように画像を電子形式に変えるためにイメー
ジスキャナ又は他の取り込み−変換方法を有する場合には、本発明は写真フィル
ムについても等しく適用可能であることを理解されたい。このシステムは、また
、入力ビデオ画像信号をデジタル化し、必要に応じて当該ビデオ画像の一部を変
換し、遠隔会議環境において見るための１つ以上の出力画像を生成する手段を有
していてもよい。入力バッファ及び出力バッファは、市販されているビデオＲＡ
Ｍチップを用いて構成され得る。制御インターフェースは、マイクロコントロー
ラ及び変換プロセッサを用いて達成することが可能であり、関連技術においてよ
く知られている手段により、画像フィルタリング及び表示を達成することが可能
である。システムが信号圧縮ユニット及び信号伸張ユニットを含む場合には、伝
送は電話回線を介して行われてもよく、望ましい場合には、適切なブロードキャ
スティング装置を用いた無線伝送を利用してもよい。A camera and camera and lens assembly (hereinafter collectively referred to as a camera assembly) suitable for use in the present invention receives focused images from any source (preferably a lens) and It can be any optical device capable of converting an image to hard copy storage such as an electronic signal or photographic film. Here, any video source and any image capture device that captures an image and converts the image electronically or otherwise into memory may serve as the first camera assembly. The image may be stored on a variety of media such as photographic film, electronic storage or other conventional storage means. Electronic storage devices are preferred because of their ease of electronic manipulation, and the present invention is further described by electronic media. However, if the image processing device has an image scanner or other capture-conversion method to convert the image into an electronic form so that electronic manipulations can be performed, the invention is equally applicable to photographic film. Please understand that there is. The system also includes means for digitizing the input video image signal, converting a portion of the video image as needed, and producing one or more output images for viewing in a teleconferencing environment. Good. The input buffer and output buffer are commercially available video RA
It can be constructed using M chips. The control interface can be accomplished using a microcontroller and conversion processor, and image filtering and display can be accomplished by means well known in the art. If the system includes a signal compression unit and a signal decompression unit, the transmission may take place over a telephone line, if desired wireless transmission using a suitable broadcasting device.
【００１２】
上述した表示装置は、モニタ、テレビジョン、バーチャルリアリティのヘルメ
ット若しくは他のバーチャルリアリティの表示システム、又は投射型表示装置で
あってもよい。該表示装置は、モニタであることが好ましく、モニタは、通常の
又は特別に設計されたモジュール式ＬＣＤモニタであってもよいし、シングルビ
ュー又はマルチビューのモニタであってもよく、最も好ましくは分割スクリーン
モニタである。該モニタは、また、望ましければピクチャ・イン・ピクチャの機
能を有していてもよい。The display device described above may be a monitor, a television, a virtual reality helmet or other virtual reality display system, or a projection display device. The display device is preferably a monitor, which may be a conventional or specially designed modular LCD monitor, a single-view or multi-view monitor, most preferably It is a split screen monitor. The monitor may also have picture-in-picture functionality if desired.
【００１３】
上記分割スクリーンモニタは、本発明の画像化システムと共に用いられると特
に好ましい。これは、このようなモニタは、ユーザが話者（図における「Ｘ」）
をズームすることができる一方で、周辺のシーン（図における「ｙ」又は「ｙｙ
」、及び「ｚ」又は「ｚｚ」）を保持し、リアルタイムにほぼパノラマ又は半球
状のシーンの両方の領域の高い解像度を維持するからである。The split screen monitor described above is particularly preferred for use with the imaging system of the present invention. This is because such a monitor can be run by the user speaking ("X" in the figure).
While you can zoom in, the surrounding scenes (“y” or “yy in the figure
, And “z” or “zz”) to maintain high resolution in real-time in both near-panoramic or hemispherical scene regions.
【００１４】
各カメラ組立体は、レンズとＣＣＤイメージャ（imager）のような画像化装置
とを有するように模式的に図示されている。ズーム機能を有する通常のカメラが
、第１のカメラ組立体として特にうまく用いられている。また、ＮＴＳＣタイプ
のカメラ及びＨＤＴＶタイプのカメラなど広角ビューイングのための種々のタイ
プのカメラが用いられ得る。このカメラ組立体は、通常の方法において装着され
、支持され得る。Each camera assembly is shown schematically as having a lens and an imaging device such as a CCD imager. A conventional camera with zoom capability has been used particularly successfully as the first camera assembly. Also, various types of cameras for wide-angle viewing such as NTSC type cameras and HDTV type cameras may be used. The camera assembly can be mounted and supported in the usual way.
【００１５】
上述した第２のカメラ組立体は、画像を取り込むか若しくは感知する、又は半
球状の視野内の光を受け取る任意の装置であり、デジタルビデオ信号出力を提供
する通常のカムコーダ又は全方向性ビデオカメラであってもよい。各感知ユニッ
トは、一般にオムニカム（omnicam）と呼ばれる組立体であり、既存のビデオカ
メラと、既存のレンズと、完全な感知ユニットに単一の効果的な投影の中心を提
供する湾曲したミラーとにより構成されることが好ましい。これは、得られる全
方向の画像のうちのいかなるユーザ選択部分に関しても、歪みのない画像を構成
することを可能にする。The second camera assembly described above is any device that captures or senses an image or receives light within a hemispherical field of view, either a conventional camcorder or omnidirectional that provides a digital video signal output. It may be a sex video camera. Each sensing unit is an assembly, commonly referred to as an omnicam, that consists of an existing video camera, an existing lens, and a curved mirror that provides a single effective projection center for the complete sensing unit. It is preferably configured. This makes it possible to construct a distortion-free image for any user-selected part of the resulting omnidirectional image.
【００１６】
上述したミラーは、半球状の視野から光を受け取り、第２のカメラ組立体によ
って入力されるべき同光を反射することが可能な任意の適切な構成の任意の適切
な反射器であり得る。ミラー及びその適切な形状の適切な例は、国際特許出願Ｗ
Ｏ９７／４３８５４号公報に記載されているようにほぼ半球状のシーンの画像を
垂直に反射するように配置された、ほぼ放物面形状の反射器であることが好まし
い。使用に適する他のミラー又は反射器は、円錐形状の反射面及び／又は双曲面
形状のミラーを有する。オムニカム感知ユニットは、完全な半球状の視野を画像
化することが可能である。これを達成するために用いられる湾曲したミラーは、
用いられる画像化投影が透視法である場合には双曲線形状であってもよく、用い
られる画像化投影が正射投影法である場合には放物線形状であってもよい。オム
ニカムは、垂直な投影を達成するためにテレセントリックレンズを有すると共に
、半球状の視野を達成するために放物線形状のミラーを有することが好ましい。
この構成は、双曲線形状のミラーを用いる構成に対する較正の利点をもたらす。The mirrors described above are any suitable reflector of any suitable configuration capable of receiving light from a hemispherical field of view and reflecting the same to be input by the second camera assembly. possible. A suitable example of a mirror and its suitable shape is described in international patent application W
Preferably, it is a substantially parabolic reflector arranged to vertically reflect an image of a substantially hemispherical scene as described in O97 / 43854. Other suitable mirrors or reflectors for use include conical reflecting surfaces and / or hyperboloidal mirrors. The omnicam sensing unit is capable of imaging a complete hemispherical field of view. The curved mirror used to achieve this is
It may have a hyperbolic shape if the imaging projection used is perspective and may have a parabolic shape if the imaging projection used is orthographic. The omnicam preferably has a telecentric lens to achieve vertical projection and a parabolic shaped mirror to achieve a hemispherical field of view.
This configuration provides the calibration advantage over configurations using hyperbolic shaped mirrors.
【００１７】
上記第２のカメラ組立体は、周辺ビューイング装置としてほぼ半球の範囲をカ
バーする、一般にオムニカムと呼ばれる全方向性カメラ及びレンズの組立体であ
ることが好ましい。また、上記第１のカメラ組立体は、パン機能、チルト機能及
びズーム機能を備えたカメラ、又はオムニカムが見ることができない領域を拾い
、第１のカメラ組立体と同一の軸上に背中合わせの関係において配置され、それ
により第１のカメラ組立体が前方を見て、第２のカメラ組立体が半球の範囲を見
るような形態で装着されたＣＣＤカメラ及びレンズの組立体であることが好まし
い。The second camera assembly is preferably an omnidirectional camera and lens assembly generally referred to as an omnicam that covers a substantially hemispherical area as a peripheral viewing device. Further, the first camera assembly picks up an area in which the camera having the pan function, the tilt function, and the zoom function or the omnicam cannot see, and has a back-to-back relationship on the same axis as the first camera assembly. Preferably, the first camera assembly is a CCD camera and lens assembly mounted in such a manner that the first camera assembly looks forward and the second camera assembly looks at the extent of the hemisphere.
【００１８】
更に他の好ましい態様では、標準的なカメラが、歪みのない中心のビュー及び
周辺領域のビューを持つコンピュータ視覚システムをもたらすように、オムニカ
ムカメラ及び関連する部品と背中合わせの関係において装着される。このような
システムは、１つのオブジェクト又は被写体に焦点を合わせることができる一方
で、周辺のオブジェクト又は被写体に関する画像データを提供する。上記歪みの
ない中心のビュー及び周辺領域のビューは、２つのビューの間の視差によるエラ
ーができるだけ小さくされ、好ましくは除去されるように位置合わせされる。こ
のカメラ組立体は、パン及びチルトの「ＰＴ」駆動機構に装着されることが好ま
しい。In yet another preferred embodiment, a standard camera is mounted in back-to-back relationship with an omnicam camera and related components to provide a computer vision system with a central view and a peripheral view without distortion. To be done. Such a system can focus on one object or subject while providing image data for surrounding objects or subjects. The undistorted central view and the peripheral region view are aligned such that parallax errors between the two views are minimized and preferably eliminated. The camera assembly is preferably mounted on a pan and tilt "PT" drive mechanism.
【００１９】
上記カメラビューイングシステムは、テレビ会議及び警備システムに用いて極
めて好適であり、上述した従来のシステムの短所がほぼ存在しない。The above camera viewing system is very suitable for use in video conferencing and security systems, and there are almost no disadvantages of the above-mentioned conventional systems.
【００２０】
本発明は、以下に示す具体的な実施態様の詳細を参照して、よりよく理解され
るであろう。The present invention will be better understood with reference to the details of specific embodiments presented below.
【００２１】[0021]
図１を参照すると、本発明の具体的な実施態様に係るコンピュータ視覚システ
ム１００が示されている。このコンピュータ視覚システム１００では、カメラビ
ューイングシステム１１０が、レンズ１０８を具備したカメラ１１１を有する第
１のカメラ組立体を備えており、このカメラ組立体は、半球の範囲よりも小さく
、少なくともオブジェクトｘを囲む画像を提供する直接前方視野を提供するのに
効果的である。カメラビューイングシステム１１０は、また、レンズ１０９を具
備したカメラ１１２とミラー１１３とを有する第２のカメラ組立体を備えており
、このカメラ組立体及びミラーは、半球形状であり、上記第１のカメラ組立体１
１１，１０８の視野に対して周辺である視野内の少なくともオブジェクトｙ又は
ｙｙ及びオブジェクトｚ又はｚｚを含む画像を提供する視野の領域を含む半球状
の視野を提供するのに効果的である。これら第１のカメラ組立体１０８，１１１
と第２のカメラ組立体１０９，１１２とは、互いに背中合わせの関係において装
着されている。第２のカメラ組立体１１２，１０９は、ほぼ半球状のシーンを反
射するように装着されたミラー１１３から半球状のシーンの反射画像を受け取る
。図に示した実施態様では、全て関連技術においてよく知られているように、カ
メラ１１１，１１２は、ケーブル又は電話回線１２０を介してコンピュータ１２
５に送られ得る信号を生成する。記憶された電子画像データは、変換プロセッサ
によりアクセスされ、パン、アップ／ダウン、ズームなどを行うことにより電子
的に操作され得る。Referring to FIG. 1, a computer vision system 100 according to a specific embodiment of the present invention is shown. In this computer vision system 100, a camera viewing system 110 comprises a first camera assembly having a camera 111 with a lens 108, the camera assembly being smaller than the hemispherical extent and at least the object x. It is effective to provide a direct anterior view that provides an image surrounding the. The camera viewing system 110 also includes a second camera assembly having a camera 112 with a lens 109 and a mirror 113, the camera assembly and the mirror being hemispherical in shape and having the first shape described above. Camera assembly 1
It is effective to provide a hemispherical field of view including a region of the field of view that provides an image containing at least the object y or yy and the object z or zz in the field of view that is peripheral to the field of view of 11,108. These first camera assemblies 108, 111
The second camera assembly 109 and the second camera assembly 112 are mounted in a back-to-back relationship with each other. The second camera assembly 112, 109 receives a reflected image of the hemispherical scene from a mirror 113 mounted to reflect the substantially hemispherical scene. In the illustrated embodiment, the cameras 111, 112 are connected to the computer 12 via a cable or telephone line 120, all well known in the art.
5 to generate a signal that can be sent. The stored electronic image data can be accessed by the conversion processor and electronically manipulated by panning, up / down, zooming and the like.
【００２２】
上記第２のカメラ組立体及びミラーは、適切な支持体１１４に装着されること
が好ましい。支持体１１４としては、例えば、画像を妨げることなくカメラを支
持するのに効果的な細いワイヤ又は透明の支柱若しくは管類が挙げられる。また
、望ましい場合には、当該組立体全体がＰＴ駆動機構に装着されてもよい。The second camera assembly and mirror are preferably mounted on a suitable support 114. Supports 114 include, for example, thin wires or transparent struts or tubing effective to support the camera without disturbing the image. Also, if desired, the entire assembly may be mounted on the PT drive mechanism.
【００２３】
図に示したコンピュータ視覚システム１００では、第１のカメラ１１１及びレ
ンズ１０８は、拡大するためのズーム機能を有することが好ましく、パン−チル
トベース機構（pan-tilt base mechanism）１１６に装着されており、オブジェ
クトＸを前方に見る直接前方の、クローズアップされた視野を提供するのに効果
的である。オムニカムの第２のカメラ１１２及びレンズ１０９は、半球の範囲を
見るものであり、オブジェクトｘ，ｙｙ，ｚｚを含む反射されたほぼパノラマ又
は半球状の視野をミラー１１３から受け取るのに効果的である。カメラ１１１，
１１２、レンズ１０８，１０９及びミラー１１３は、共通の光軸１１５に沿って
背中合わせの関係において、望ましい場合には適切なカメラ支持ベース１１４に
装着される。カメラ１１１，１１２は、ケーブル又は電話回線１２０を介してコ
ンピュータ１２５に送られる信号を生成し、選択された参加者又は（複数の）参
加者のクローズアップ画像と、画像化時において存在する周辺の環境を含む視野
とを提供する。コンピュータ１２５は、ユーザが、半球状のシーンのあらゆる所
望の部分を見ること、選択部分をズームすること、又は任意の所望の形態にシー
ンをパンすることを可能にするようにプログラムされている。従来のコンピュー
タ視覚システムを用いて通常の遠隔会議を行う場合には、話者ｘにズームする一
方で、話者の近隣の参加者ｙ（又はｚ）又は参加者ｙｙ，ｚｚを視野から排除す
ることが必要であり、一般的である。その結果、会議に参加している他の人物の
状況が失われてしまう。遠隔会議に本発明のコンピュータ視覚システムを用いる
と、図１ないし図３のモニタ１２５〜１３１に示されているように、高解像度、
高画質であり、継ぎ目のない画像により、他の参加者（場合によってｙ，ｙｙ，
ｚ及び／又はｚｚ）の状況又は話者の周辺の領域において何が起こっているかを
見失うことなく話者ｘにズームすることが可能である。In the computer vision system 100 shown in the figures, the first camera 111 and the lens 108 preferably have a zoom function for enlarging and are mounted on a pan-tilt base mechanism 116. And is effective in providing a close-up field of view directly in front of the object X. The omnicam's second camera 112 and lens 109 is for viewing a hemispherical area and is effective in receiving a reflected, generally panoramic or hemispherical field of view from the mirror 113 containing the objects x, yy, zz. . Camera 111,
112, lenses 108, 109 and mirror 113 are mounted back-to-back along a common optical axis 115, in a suitable camera support base 114 if desired. The cameras 111, 112 generate a signal that is sent to the computer 125 via a cable or telephone line 120 to provide a close-up image of the selected participant or participants (s) and the surroundings present at the time of imaging. Provide a field of view including the environment. The computer 125 is programmed to allow a user to view any desired portion of the hemispherical scene, zoom the selected portion, or pan the scene to any desired shape. For a conventional teleconference using a conventional computer vision system, zoom to speaker x while excluding participants y (or z) or participants yy, zz in the vicinity of the speaker from view. Is necessary and common. As a result, the situation of other people participating in the conference is lost. Using the computer vision system of the present invention for teleconferencing, high resolution, as shown on monitors 125-131 of FIGS.
High-quality, seamless images allow other participants (sometimes y, yy,
It is possible to zoom into speaker x without losing sight of what is happening in the z and / or zz) situation or in the area around the speaker.
【００２４】
関連技術において知られているように（例えば、米国特許５，５０８，７３４
号公報参照）、あらゆるフィールドの画像表現における不完全さは、本質的に、
任意の球形媒体を用いて画像を生成する性質に起因する。この不完全さの度合い
は、光学画像化システムに対して垂直な軸からフィールド内のポイントまでの距
離に比例して増大する。光軸とフィールド内のポイントとの間の角度が増大する
に従って、対応する画像の収差は、この角度を３乗に比例して増大する。このよ
うに、収差は、半球状の画像の中心領域に対して周辺領域においてより大いにき
わだたされる。従来、周辺領域からの価値のあるコンテンツは画質（解像度）に
欠けており、このコンテンツを修正するための試みは中心領域と周辺領域との両
方における画質の低減をもたらしていた。As is known in the related art (eg, US Pat. No. 5,508,734).
Imperfections in the image representation of every field are essentially
Due to the nature of generating images using any spherical medium. This degree of imperfection increases proportionally with the distance from the axis perpendicular to the optical imaging system to the point in the field. As the angle between the optical axis and a point in the field increases, the corresponding image aberration increases with this angle in proportion to the cube. In this way, the aberrations are more pronounced in the peripheral region than in the central region of the hemispherical image. Traditionally, valuable content from the peripheral area lacked image quality (resolution), and attempts to modify this content have resulted in reduced image quality in both the central and peripheral areas.
【００２５】
図２に示したような本発明の特に好ましい実施態様では、分割スクリーンモニ
タ１３０が、高解像度のパノラマ又は半球状のシーンの中央領域の画像及び周辺
領域の画像を表示してもよい。図示したように、ズームレンズを備えた第１のカ
メラ組立体から送られたデータであるｘ（話者）のビューは、スクリーンの上部
３／４〜１／２に示され、シーンの周辺データのコンテンツであるｙｙ及びｚｚ
（遠隔会議の他のメンバー又は背景）は、スクリーンの下部１／２〜１／４に示
される。In a particularly preferred embodiment of the present invention as shown in FIG. 2, split screen monitor 130 may display a central region image and a peripheral region image of a high resolution panoramic or hemispherical scene. . As shown, the view of x (speaker), which is the data sent from the first camera assembly with zoom lens, is shown in the upper 3/4 to 1/2 of the screen, showing the peripheral data of the scene. Contents of yy and zz
(Other members of the teleconference or background) are shown at the bottom 1 / 2-1 / 4 of the screen.
【００２６】
図４は、図１ないし図３において説明したコンピュータ視覚システムのカメラ
により生成される、データを制御するための画像信号処理装置の一例を取り入れ
たシステムの一実施態様のブロック図を表すものであり、ＥＰＯ７４０，１７７
Ａ２号公報に示されている制御システムに類似している。図４に示したように、
カメラ１１１，１１２は、上述したような領域のビューを得る。カメラの画像信
号すなわち出力信号は、必要に応じてＡ／Ｄ変換器１３２，１３３を通る。この
カメラの出力信号は、ピクセルのストリームとみなすことができ、上記変換器か
らの出力は、カメラからのピクセルを表すデータとみなすことができる。変換器
の出力は、各変換器からのピクセルデータがメモリ１３５に達することを可能に
するＭＵＸ１３４を通る。制御器１３６は、Ａ／Ｄ変換器の全ての出力がメモリ
１３５に記憶されるように上記ＭＵＸのラインを循環させる。ＭＵＸを除去し、
個別のメモリに各Ａ／Ｄ変換器の出力を記憶することも可能である。デジタルの
カメラ又はセンサを用いる場合には、Ａ／Ｄ変換器を除去することも可能である
。制御器１３６は、ＭＵＸのスイッチングを制御するカウンタと、メモリ１３５
にアドレス指定を提供するために用いられるカウンタとに制御信号を提供するマ
イクロプロセッサを用いて実現される。ピクセル情報がメモリ１３５から読出さ
れるので、当該情報の全てが電気通信網１３７によって電気通信ブリッジ１３８
に送られる。メモリからの情報は、モデム１３９を介してブリッジに提供される
。しかしながら、メモリとブリッジとの間においてデジタル接続がなされている
場合には、データはモデム１３９を使用せずにブリッジ１３８に送られてもよい
。その場合には、ブリッジは、メモリから受け取ったデータの全てを、ブリッジ
と通信する各ユーザに配送する。ブリッジがユーザとのアナログリンクを提供す
る場合には、各ユーザポートにモデムを使用する必要がある。上記ブリッジが各
ユーザとのデジタルリンクを有する場合は、モデムは不要である。ピクセルデー
タは、ビデオメモリ１４０に送られ、そののち、ビデオメモリ１４０は、ユーザ
入力装置１２５の制御のもとで当該データをディスプレイ１２６〜１３１に送る
。ユーザ入力装置１２５は、コンピュータのキーボードであることが好ましいが
、マウス又はジョイスティックもまた使用可能である。FIG. 4 depicts a block diagram of one embodiment of a system incorporating an example image signal processing device for controlling data produced by a camera of the computer vision system described in FIGS. 1-3. The EPO 740,177
It is similar to the control system shown in the A2 publication. As shown in FIG.
The cameras 111, 112 obtain a view of the area as described above. The image signal of the camera, that is, the output signal passes through the A / D converters 132 and 133 as necessary. The output signal of this camera can be regarded as a stream of pixels, and the output from the converter can be regarded as data representing the pixels from the camera. The output of the converters goes through a MUX 134 that allows pixel data from each converter to reach memory 135. The controller 136 cycles the lines of the MUX so that all outputs of the A / D converter are stored in the memory 135. Remove the MUX,
It is also possible to store the output of each A / D converter in a separate memory. If a digital camera or sensor is used, the A / D converter can be eliminated. The controller 136 includes a counter that controls switching of the MUX and a memory 135.
It is implemented using a microprocessor that provides control signals to a counter used to provide addressing to. As the pixel information is read from memory 135, all of that information is telecommunications bridge 138.
Sent to. Information from memory is provided to the bridge via modem 139. However, data may be sent to the bridge 138 without using the modem 139 if a digital connection is made between the memory and the bridge. In that case, the bridge delivers all of the data received from the memory to each user that communicates with the bridge. If the bridge provides an analog link with the user, then a modem must be used for each user port. If the bridge has a digital link with each user, no modem is needed. The pixel data is sent to the video memory 140, which then under control of the user input device 125 sends the data to the displays 126-131. User input device 125 is preferably a computer keyboard, but a mouse or joystick could also be used.
【００２７】
本発明は、本発明の精神及び範囲又は必須の特徴から逸脱することなく他の具
体的な形態において具現化されてもよく、本開示例は本発明の好ましい態様であ
るにすぎないことを理解されたい。The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and scope of the invention or essential characteristics, and the disclosed examples are merely preferred embodiments of the present invention. Please understand that.
【図１】 本発明の全方向性画像化装置の典型的な一例の側面図である。FIG. 1 is a side view of a typical example of an omnidirectional imaging device of the present invention.
【図２】 本発明の一実施態様に係る分割スクリーンモニタの斜視図である
。FIG. 2 is a perspective view of a split screen monitor according to an embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第２の実施態様に係る分割スクリーンモニタの斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view of a split screen monitor according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の一実施態様に係るコンピュータ視覚システムのブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram of a computer vision system according to one embodiment of the invention.
１００…コンピュータ視覚システム、１０８，１０９…レンズ、１１０…カメ
ラビューイングシステム、１１１，１１２…カメラ、１１３…ミラー100 ... Computer vision system, 108, 109 ... Lens, 110 ... Camera viewing system, 111, 112 ... Camera, 113 ... Mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C022 AA12 AC42 AC54 CA02 5C064 AA02 AB04 AC03 AC04 AC12 AD08 AD14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5C022 AA12 AC42 AC54 CA02 5C064 AA02 AB04 AC03 AC04 AC12 AD08 AD14
Claims (11)
を有する直接視覚及び周辺視覚のためのカメラビューイングシステムであって、
少なくとも１つの前記カメラ組立体が少なくとも半球状の視野を提供し、少なく
とも１つの前記カメラ組立体が半球の範囲よりも小さい直接前方視野を提供する
カメラビューイングシステム。1. A camera viewing system for direct and peripheral vision having a bi-opposed camera assembly mounted in a back-to-back relationship.
A camera viewing system wherein at least one said camera assembly provides at least a hemispherical field of view and at least one said camera assembly provides a direct forward field of view less than the extent of the hemisphere.
たことを特徴とする請求項１記載のカメラビューイングシステム。2. The camera viewing system according to claim 1, wherein the bi-opposed camera assemblies are mounted on substantially the same optical axis.
であって、半球の範囲よりも小さい直接前方視野を提供するのに効果的な第１の
カメラ組立体と、この第１のカメラ組立体の視野に対して周辺である視野の領域
を含む半球状の視野を提供するのに効果的な第２のカメラ組立体とを備えると共
に、前記第１のカメラ組立体と前記第２のカメラ組立体とが互いに背中合わせの
関係において装着された少なくとも１つの双対向型カメラ組立体を有するカメラ
ビューイングシステム。3. A camera viewing system for direct and peripheral vision, the first camera assembly being effective in providing a direct forward field of view less than the hemisphere range, and the first camera assembly. A second camera assembly effective to provide a hemispherical field of view including a region of the field of view that is peripheral to the field of view of the camera assembly, and wherein the first camera assembly and the second camera assembly Viewing system having at least one bi-opposed camera assembly mounted in back-to-back relationship with the camera assembly of.
たことを特徴とする請求項３記載のカメラビューイングシステム。4. The camera viewing system according to claim 3, wherein the bi-opposed camera assemblies are mounted on substantially the same optical axis.
方視野を提供するのに効果的な第１のカメラ及びレンズの組立体を有すると共に
、 前記第２のカメラ組立体が、前記第１のカメラ及びレンズの組立体と同一の水平
面に配置され、前記第１のカメラ及びレンズの組立体と同一の光学軸を持ち、前
記第１のカメラ及びレンズの組立体と背中合わせの関係において配設された第２
のカメラ及びレンズの組立体と、半球状の視野からの光を反射するように配説さ
れたミラーとを有し、前記第２のカメラ及びレンズの組立体と前記ミラーとが、
前記第１のカメラ及びレンズの組立体の視野に対して周辺である視野の領域を含
む反射された半球状の視野を提供するのに効果的である 請求項３記載のカメラビューイングシステム。5. The first camera assembly includes a first camera and lens assembly effective to provide a direct forward field of view less than a hemispherical extent, and the second camera assembly. A solid is disposed in the same horizontal plane as the first camera and lens assembly, has the same optical axis as the first camera and lens assembly, and has the first camera and lens assembly; Second arranged in back-to-back relationship
Camera and lens assembly, and a mirror arranged to reflect light from a hemispherical field of view, the second camera and lens assembly and the mirror comprising:
4. The camera viewing system of claim 3, effective to provide a reflected hemispherical field of view that includes a region of the field of view that is peripheral to the field of view of the first camera and lens assembly.
を有するコンピュータ視覚システムであって、 前記カメラビューイングシステムが、半球の範囲よりも小さい直接前方視野を提
供するのに効果的な第１のカメラ組立体と、この第１のカメラ組立体の視野に対
して周辺である視野の領域を含む半球状の視野を提供するのに効果的な第２のカ
メラ組立体とを備えると共に、前記第１のカメラ組立体と前記第２のカメラ組立
体とが互いに背中合わせの関係において装着された少なくとも１つの双対向型カ
メラ組立体を有するコンピュータ視覚システム。6. A computer vision system having a camera viewing system for direct vision and peripheral vision, the camera viewing system being effective to provide a direct anterior field of view less than a hemisphere range. A first camera assembly and a second camera assembly effective to provide a hemispherical field of view including a region of the field of view peripheral to the field of view of the first camera assembly; A computer vision system having at least one bi-opposed camera assembly in which the first camera assembly and the second camera assembly are mounted in back-to-back relationship with each other.
たことを特徴とする請求項６記載のコンピュータ視覚システム。7. The computer vision system of claim 6, wherein the bi-opposed camera assemblies are mounted on substantially the same optical axis.
を有し、この第１のカメラ及びレンズの組立体が半球の範囲よりも小さい直接前
方視野を提供するのに効果的であると共に、 前記第２のカメラ組立体が第２のカメラ及びレンズの組立体を有し、この第２の
カメラ及びレンズの組立体が、前記第１のカメラ及びレンズの組立体と同一の水
平面に配置され、前記第１のカメラ及びレンズの組立体と同一の光学軸を持ち、
前記第１のカメラ及びレンズの組立体と背中合わせの関係において配設され、半
球状の視野からの光を反射するように配説されたミラーを有し、前記第２のカメ
ラ及びレンズの組立体と前記ミラーとが、前記第１のカメラ及びレンズの組立体
の視野に対して周辺である視野の領域を含む反射された半球状の視野を提供する
のに効果的である 請求項７記載のコンピュータ視覚システム。8. The first camera assembly includes a first camera and lens assembly, the first camera and lens assembly providing a direct forward field of view less than a hemisphere range. And the second camera assembly includes a second camera and lens assembly, the second camera and lens assembly including the first camera and lens assembly. Is placed in the same horizontal plane as the first camera and lens assembly, and has the same optical axis as that of the first camera and lens assembly.
An assembly of the second camera and lens, the mirror being arranged in back-to-back relationship with the first camera and lens assembly and arranged to reflect light from a hemispherical field of view. And said mirror is effective to provide a reflected hemispherical field of view including a region of the field of view that is peripheral to the field of view of said first camera and lens assembly. Computer vision system.
を有するコンピュータ視覚システムを備えたテレビ会議システムであって、 前記カメラビューイングシステムが、半球の範囲よりも小さい直接前方視野を提
供するのに効果的な第１のカメラ組立体と、この第１のカメラ組立体の視野に対
して周辺である視野の領域を含む半球状の視野を提供するのに効果的な第２のカ
メラ組立体とを備えると共に、前記第１のカメラ組立体と前記第２のカメラ組立
体とが互いに背中合わせの関係において装着された少なくとも１つの双対向型カ
メラ組立体を有するテレビ会議システム。9. A video conferencing system comprising a computer vision system having a camera viewing system for direct vision and peripheral vision, the camera viewing system providing a direct front view smaller than a hemisphere range. An effective first camera assembly and a second camera effective to provide a hemispherical field of view including a region of the field of view that is peripheral to the field of view of the first camera assembly. A video conferencing system comprising: an assembly, and at least one bi-opposed camera assembly in which the first camera assembly and the second camera assembly are mounted in back-to-back relationship with each other.
れたことを特徴とする請求項９記載のテレビ会議システム。10. The video conference system according to claim 9, wherein the bi-opposed camera assembly is mounted on substantially the same optical axis.
接前方視野を提供するのに効果的な第１のカメラ及びレンズの組立体を有すると
共に、 前記第２のカメラ組立体が、前記第１のカメラ及びレンズの組立体と同一の水平
面に配置され、前記第１のカメラ及びレンズの組立体と同一の光学軸を持ち、前
記第１のカメラ及びレンズの組立体と背中合わせの関係において配設され、第２
のカメラ及びレンズの組立体と、半球状の視野からの光を反射するように配説さ
れたミラーとを有し、前記第２のカメラ及びレンズの組立体と前記ミラーとが、
前記第１のカメラ及びレンズの組立体の視野に対して周辺である視野の領域を含
む反射された半球状の視野を提供するのに効果的である 請求項１０記載のテレビ会議システム。11. The bi-opposed camera assembly comprises a first camera and lens assembly effective to provide a direct forward field of view less than a hemispherical extent, and the second camera set. A solid is disposed in the same horizontal plane as the first camera and lens assembly, has the same optical axis as the first camera and lens assembly, and has the first camera and lens assembly; Arranged in a back-to-back relationship, second
Camera and lens assembly, and a mirror arranged to reflect light from a hemispherical field of view, the second camera and lens assembly and the mirror comprising:
The video conferencing system of claim 10, which is effective to provide a reflected hemispherical field of view that includes a region of the field of view that is peripheral to the field of view of the first camera and lens assembly.
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