JP2010033573A - Information processing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば情報を矩形平面に表示する際の連続する面に含まれる情報の表示方法に関し、典型例として地球表面の情報を平面表示する際の局部的な位置の歪みを低減する情報処理方法に関する。 The present invention relates to a method for displaying information included in a continuous surface when information is displayed on a rectangular plane, for example, and as a typical example, information processing for reducing local positional distortion when displaying information on the earth's surface on a plane. Regarding the method.
平面化した球面情報の歪み補正においてバックミンスター・フラーのダイマキシオン・マップ（非特許文献１）は、球面情報を正二〇面体に投影し展開するため該正二〇面体と、球状正二〇面体化した球面情報の各正三角形面が対応し各面の全球に対する面積比を保つ事ができ、全球面情報を正二〇面体に投影する際に正三角形の各辺の長さが等しくなるよう平面化した、大陸の面積や形状の歪みが少ない投影法である。 Backminster Fuller's Dimaxion Map (Non-Patent Document 1) is used to correct the distortion of planarized spherical information and to project and expand spherical information onto an icosahedron, and the spherical icosahedron. Each equilateral triangle surface of the converted spherical information corresponds, and the area ratio of each surface to the entire sphere can be maintained, and the length of each side of the equilateral triangle is equal when projecting the entire spherical information onto the icosahedron. This is a flat projection method with little continental area and shape distortion.
Ｌａｕｒｅｎｃｅ Ｐ．Ｌｅｅ，ｎａｔｉｏｎａｌ ｍａｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｃｙ ｉｎ Ｎｅｗ Ｚｅａｌａｎｄ（非特許文献２）は１９６５年に地球を正四面体に投影し展開するｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎにより、正三角形の等角な世界地図を提案している。（以下Ｌｅｅ’ｓ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ） Laurence P.M. Lee, national mapping in New Zealand (Non-patent Document 2) proposed an equilateral world map of equilateral triangles in 1965 by a triangular projection that projects the earth onto a regular tetrahedron. (Hereafter Lee ’s projection)
特許文献１は、全球画像を正四面体に投影し展開する７２０°全方位矩形画像モニタリングシステムにより、矩形の全方位画像を提案している。これらは複数並べ平面充填でき、隣接する画像情報は途切れず一致する。
ダイマキシオン・マップ（非特許文献１）は正二十面体の展開図であるため世界地図の外形がジクザグになり地理関係が認識しにくい。つまり地図として理想的な矩形平面に地理情報を隙間無く充填できない。これに海流を表す際、該地図の二十個の正三角形を再配列しても海洋の連続的関係が分断される。 Since the Dimaxion Map (Non-Patent Document 1) is a development of an icosahedron, the outer shape of the world map is zigzag and it is difficult to recognize the geographical relationship. In other words, it is impossible to fill geographic information without any gaps on an ideal rectangular plane as a map. When the ocean current is expressed in this, even if the 20 equilateral triangles of the map are rearranged, the continuous relationship of the ocean is broken.
Ｌｅｅ’ｓ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（非特許文献２）が用いる正四面体は全方位画像を４等分するに過ぎず歪みが大きく、正四面体の頂点付近の画像は面積で５倍以上に肥大する。またこの技術は矩形の平面画像の提案ではない。またこの地図のレイアウトによると南極大陸が地図の端部で分断される。 The regular tetrahedron used by Lee's projection (Non-Patent Document 2) only divides the omnidirectional image into four equal parts, and the distortion is large. The image near the apex of the regular tetrahedron is enlarged five times or more in area. This technique is not a proposal for a rectangular planar image. The map layout also divides Antarctica at the edge of the map.
特許文献１の考え方つまり７２０°全方位モニタリングシステムは平面化する際に展開した正四面体の稜線上で画像が不自然に折れる歪みを抱えている。 The idea of
上記従来技術を分類すると、全方位の情報をとり込んだ球等の立体表面上の画像を平面化する際、面積と線分の長さの誤差を抑えようとすると地図自体の輪郭がジグザグになり、一方で矩形平面に余過分なく納めようとすると線分の長さの誤差及び／又は面積に誤差が出るどちらか一方の問題を抱えていた。 When the above prior art is classified, when flattening an image on a three-dimensional surface such as a sphere that incorporates omnidirectional information, the contour of the map itself becomes zigzag when trying to suppress errors in area and line length. However, on the other hand, when it is tried to fit in the rectangular plane, there is one of the problems that an error in the length of the line segment and / or an error in the area occurs.
本発明の目的は、例えば地球上の情報を平面に展開する場合に又はその逆の操作において局部的な歪みを低減することのできる情報処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an information processing method capable of reducing local distortion when, for example, information on the earth is developed on a plane or vice versa.
本発明の更なる目的は、例えば地球上の大陸や島の面積比の誤差による歪みを分散したうえで距離つまり円弧の長さの誤差による歪みを分散しながら矩形平面で表示することのできる情報処理方法を提供することにある。 A further object of the present invention is, for example, information that can be displayed on a rectangular plane while dispersing distortion due to an error in the area ratio of continents and islands on the earth and dispersing distortion due to an error in distance, that is, an arc length. It is to provide a processing method.
本願発明は典型的には内接又は外接する球系多面体を使って面分割又は面統合を繰り返すことで矩形の平面に情報を生成することを特徴とする。これを上位概念化して説明すると面分割または面統合する面全ての面積に対して各面の面積比を維持しつつこれらの面を規定する線分同士の長さの比を維持する事を特徴とする。これらによって情報の歪みを低減及び／又は歪みを均一に分散させることができる。 The present invention is typically characterized in that information is generated in a rectangular plane by repeating surface division or surface integration using a spherical polyhedron that is inscribed or circumscribed. When this is explained as a superordinate concept, it is characterized by maintaining the ratio of the lengths of the line segments that define these surfaces while maintaining the area ratio of each surface with respect to the area of all surfaces to be divided or integrated. And By these, distortion of information can be reduced and / or the distortion can be uniformly distributed.
具体的には、上記の技術的課題は、本発明によれば、線と点で規定される面が連続している複数のスタート面における各面の相対的な位置関係を維持し且つ各面の線を線として維持し又各面の点を点として維持しながら各面を変形させて矩形平面に隙間無く埋める又はその逆の操作により、前記スタート面の情報と前記矩形平面を隙間無く埋める複数のエンド面の情報とを一対一で対応させる情報処理方法であって、
前記スタート面の全面積と該スタート面の少なくとも一部の面積との第１の面積比と、前記矩形平面の面積と該矩形平面上のエンド面の少なくとも一部の面積との第２の面積比とが実質的に等しいことを特徴とする情報処理方法が提供される。
そのうえで前記スタート面の少なくとも一部を構成する線分とこの線分を複数に分割した各区分の線分との比（第１の線分比）と、前記矩形平面上のエンド面の少なくとも一部を構成する線分とこの線分を複数に分割した各区分の線分との比（第２の線分比）とが実質的に等しいことを特徴とする情報処理方法が提供される。これらによれば、歪みを低減し及び／又は均一に分散させることによって達成される。Specifically, according to the present invention, the above technical problem is to maintain the relative positional relationship of each surface in a plurality of start surfaces in which surfaces defined by lines and points are continuous, and each surface. While maintaining the line as a line and maintaining each point as a point, each surface is deformed and filled in the rectangular plane without gaps, or vice versa, and the start plane information and the rectangular plane are filled without gaps. An information processing method for associating information on a plurality of end faces on a one-to-one basis,
A first area ratio between the total area of the start surface and the area of at least a part of the start surface, and a second area of the area of the rectangular plane and the area of at least a part of the end surface on the rectangular plane An information processing method is provided in which the ratio is substantially equal.
In addition, a ratio (first line segment ratio) between a line segment constituting at least a part of the start surface and a line segment of each section obtained by dividing the line segment into a plurality of segments, and at least one of the end surfaces on the rectangular plane. There is provided an information processing method characterized in that a ratio (second line segment ratio) between a line segment constituting the section and a line segment of each section obtained by dividing the line segment into a plurality of segments is substantially equal. According to these, this is achieved by reducing distortion and / or distributing uniformly.
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の基礎となる考え方を説明する。
第１例：
連続する複数の面の全面積に対する特定の面の面積比に関して、立体、特に球体を例に説明する。球面の全面積に対する面積比を「立体角」と言う。立体角について図１を用い説明する。立体角とは被写体２を球Ｓ１の中心０１から見る広がりを表す数で、通常ステラジアン（ｓｒ）で表す。その大きさは０１から被写体２に向けて結ぶ半直線の集合で出来る錘を０１を中心とする半径１の単位球面Ｓ１で切る際、球面上部分の面積３で表す。特に０１から見た全空間の立体角は４πｓｒ、半球の立体角は２πｓｒである。つまり世界地図で言えば大陸等の面積に相当する。Prior to describing embodiments of the present invention, the concept underlying the present invention will be described.
First example :
The area ratio of a specific surface to the total area of a plurality of continuous surfaces will be described by taking a solid, particularly a sphere as an example. The area ratio of the spherical surface to the total area is called “solid angle”. The solid angle will be described with reference to FIG. The solid angle is a number that represents the extent of viewing the
一方、画角による視野の数値化は、単位球面上の小円Ｃ２のように表すしかない。この小円をイメージサークルと呼ぶ。イメージサークルの場合全方位情報を半球に二等分した時のみ余過分なく分割される。これを用いた先行技術がＩＰＩＸ（非特許文献１）の魚眼レンズによる技術である。立体角は視野がどんな形でも面積により数値化できるため球面情報の切り貼りが容易になる。 On the other hand, the visual field based on the angle of view can only be expressed as a small circle C2 on the unit spherical surface. This small circle is called an image circle. In the case of an image circle, only when the omnidirectional information is equally divided into two hemispheres, it is divided without excess. The prior art using this is a technique using a fisheye lens of IPIX (Non-patent Document 1). Since the solid angle can be quantified by the area regardless of the field of view, it is easy to cut and paste spherical information.
立体角をはじめとする連続する複数の面、例えば立体表面の全表面積に対する特定の面の面積比を保つ写像を便宜的に「正積写像」と呼ぶ事にする。写像とは光学的な投影の他、ある１つの面を変形させたり、複数の連続する面を変形して１つの面に統合したり、逆に１つの面を変形して複数の連続する面に分割する操作を含む。正積写像を用いた矩形表示を観測、診断することで、人の視覚では困難な定量的観測ができる。内視鏡診断、地図、磁力測定、天空率計算など各分野において疾患部の広がりや分布、オゾンホールの面積、磁束密度と分布、建築物の射影面積が精査できる。 A map that maintains the area ratio of a specific surface with respect to the total surface area of a solid surface such as a solid angle, for example, a solid surface, will be referred to as an “equal product map” for convenience. In addition to optical projection, mapping is a transformation of a single surface, a transformation of a plurality of continuous surfaces into a single surface, or a transformation of a single surface to a plurality of continuous surfaces. Including operations to divide By observing and diagnosing the rectangular display using the product map, quantitative observations that are difficult for human vision can be performed. In each field such as endoscopic diagnosis, map, magnetic force measurement, sky ratio calculation, etc., the spread and distribution of diseased areas, the area of ozone holes, the magnetic flux density and distribution, and the projected area of buildings can be examined.
全方位等の画像情報の正積写像による矩形化について、正四面体を用いて説明する。正多面体に基づき区分することで全方位の情報は立体角だけでなく面角、線分同士の角度である内角の誤差も均等に分散できる。図２、図３は正四面体Ｐ１０上のグリッドＧ１とこれに対応し、Ｐ１０と接する球状正四面体上グリッドＧ２を示す概念図である。図４、図５はＧ２を光心Ｏ１０から正四面体上に光学的に投影したグリッドＧ３を示す概念図である。 A description will be given of rectangularization by a product map of image information such as omnidirectional using a regular tetrahedron. By classifying based on the regular polyhedron, not only the solid angle but also the error of the interior angle, which is the angle between the surface angle and the line segment, can be uniformly distributed. 2 and 3 are conceptual diagrams showing a grid G1 on a regular tetrahedron P10 and a grid G2 on a spherical regular tetrahedron corresponding to the grid G1 and in contact with P10. 4 and 5 are conceptual diagrams showing a grid G3 obtained by optically projecting G2 from the optical center O10 onto a regular tetrahedron.
Ｇ１において正四面体の正三角形面の頂点とその対辺の中点を測地線である直線で結びこれと平行で各辺を四等分する点を通る線分により２４個の合同な三角形（一部鏡像を含む）に等分する、線分長さおよび線分同士の内角が共に数種類に統一されたグリッドができる。そのうちの一つが斜線部３４である。こうして正四面体は９６等分される。 In G1, the vertex of the regular triangle of the regular tetrahedron and the midpoint of the opposite side are connected by a straight line which is a geodesic line, and 24 congruent triangles (one A grid in which the length of line segments and the internal angles of the line segments are unified into several types is formed. One of them is a hatched
グリッドＧ２において球状正四面体の稜線の円弧の中点３０、３５、３６と頂点Ｖ６、Ｖ７、Ｖ５を測地線である大円弧で結ぶ。それらは点０９で交わる。次に球状四角形０９、３５、Ｖ６、３６を点２８と該球状四角形の稜線の中点及び各頂点とを大円弧で結び面積を八等分する。他の四角形も同様に分割して、２種類の球状三角形（一部鏡像を含む）２４個に等分する、線分長さ、内角が共に数種類に統一されたグリッドができる。そのうちの一つが領域３７である。球状正四面体の各面で同様の操作を行い球面は９６等分される。もちろんこれを球状９６面体と考えてもよい。 In the grid G2, the
一方、図５のようにグリッドＧ２を正四面体上に光学的に投影するとグリッドＧ３を得る。グリッドＧ３の各格子点はグリッドＧ２と中心Ｏ１０を結ぶ直線上にある。図４のようにグリッドＧ２上で立体角（球全体に対する面積比）の等しい球状三角形領域３７と７０ａはグリッドＧ３上の領域３７ａと７０ｂに夫々写像されるが、領域３７ａの正四面体の全体の面積に対する面積比の値が７０ｂの値に対し５．１倍になる。そこで領域３７の立体角を保ちつつグリッドＧ１上の領域３４に写像するというのが正積写像である。上記分割を正積分割、上記分割グリッドを正積グリッドと呼ぶ。 On the other hand, when the grid G2 is optically projected onto a regular tetrahedron as shown in FIG. 5, a grid G3 is obtained. Each grid point of the grid G3 is on a straight line connecting the grid G2 and the center O10. As shown in FIG. 4, spherical
以下に記載する技術的事項は、この第１例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、この第１例の正積分割は大円等の測地線を用いなくても良い。これには小円を含む曲線、これらが連鎖する線分を含む。また分割は部分的に不均等でも良い。なお球や正四面体を挙げたが、本発明における写像は任意の立体を対象とする。ここで言う任意の立体には正多面体や半正多面体を含む多面体、双曲面をはじめとする面が開いている立体、曲面を含む立体、回転体などがある。天空率の測定等で使用する半球等上記立体を部分的に用いてもよい。また、この正積分割には理論的には正四面体の稜線のみを用い分割する場合を含むが、監視カメラ等のアプリケーションでは、正四面体を含まない多面体の稜線を使うのが良いことは言うまでもない。 The technical matters described below are not limited to the first example, but can be applied to other examples as well. However, the product division of the first example does not use a geodesic line such as a great circle. Also good. This includes curves that include small circles, and line segments that link these. The division may be partially uneven. In addition, although the sphere and the regular tetrahedron are mentioned, the mapping in the present invention targets an arbitrary solid. The arbitrary solid mentioned here includes a polyhedron including a regular polyhedron and a semi-regular polyhedron, a solid having an open surface such as a hyperboloid, a solid including a curved surface, and a rotating body. The above three-dimensional object such as a hemisphere used for measuring the sky ratio may be partially used. In addition, theoretically, this product division includes the case of splitting using only the regular tetrahedron ridgeline, but it goes without saying that in applications such as surveillance cameras, it is better to use the polyhedron ridgeline not including the regular tetrahedron. Yes.
また、グリッドの分割数を調節し正積写像の精度を調整できる。図６のグリッドＧ５はＧ２を細分割した球状正四面体の８分割グリッドであり、これに基づいて球面情報はＧ１を細分化した正四面体の８分割グリッドＧ４に写像される。例えば球面上の三角形７１は、三角形７１ａに写像される。 In addition, the accuracy of the equal product map can be adjusted by adjusting the number of divisions of the grid. The grid G5 in FIG. 6 is an 8-divided grid of spherical regular tetrahedrons obtained by subdividing G2, and based on this, spherical information is mapped to an 8-divided grid G4 of regular tetrahedrons obtained by subdividing G1. For example, the
図７は地球（全方位情報）を正積写像した正四面体画像である。正四面体の稜線Ｅ３の中点９と頂点１０、１１を結ぶ線分をＥ４、Ｅ５とする。Ｅ３の両端の頂点を１５、１６とする。この正四面体画像をＥ４、Ｅ５及びＥ３に切り込みを入れて展開し、平面化する。 FIG. 7 is a regular tetrahedron image obtained by normal product mapping of the earth (omnidirectional information). The line segments connecting the
図８のＳＣ１はこうして得られる縦横比Ｌ１：Ｌ２＝１：√３の矩形全方位画像、この場合矩形の正積図法の世界地図である。ここに図７の点９は図８の長方形の各頂点１７に配され、点１０、１５、１１は、夫々点２０、１８、１９に配される。正四面体は各頂点での面の内角の和が１８０度になるためこのように矩形平面が得られる。一方、同様の過程から正積写像を省いた世界地図ＳＣ１ａを示す。４つの頂点が均等に分散され大枠の立体角、中心角は共に正四面体の均一性により保たれるため歪みが局部に集中する事は無いがＳＣ１ａでは各頂点付近で被写体が肥大化する歪みが見られる。 SC1 in FIG. 8 is a rectangular omnidirectional image of aspect ratio L1: L2 = 1: √3 obtained in this way, in this case, a rectangular world map world map. Here, the
以下に記載する技術的事項は、この第１例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、例えば正積分割の分割数やパターンは上記第１例の説明に制限されるものではない。上記第１例では、全方位の被写体を球に撮り込み球系９６面体、正四面体を経由した例で多階層な写像（以下多階層写像と呼ぶ）を含め説明したが、直接矩形平面に正積写像してよい。 The technical matters described below are not limited to the first example, but can be applied to other examples as well. For example, the division number and pattern of the equal product division are limited to the description of the first example. It is not something. In the first example described above, an omnidirectional subject is captured on a sphere and passed through a sphere system 96-hedron and a regular tetrahedron, and a multi-layered map (hereinafter referred to as a multi-layered map) has been described. It may be an equal product map.
本発明を理解するにあたっては幾何学に基づいた説明が必要である。しかしこれを適用するにあたってはコンピュータ等による実際の操作や実際の製作上の変形は当然伴うものである。従って本件発明の理解にあたってはこれらの変形は本件発明の範疇に含まれるものと理解されたい。上記第１例の正積分割及び内角の統一を実施するにあたって生じる誤差は上記第１例の内容と同じ効果が得られる範囲内であれば近似値でよいものとする。また写像の対象となる立体や平面の形状が、多少歪んでいたり、欠けてもよい。 In order to understand the present invention, explanation based on geometry is necessary. However, when this is applied, an actual operation by a computer or the like and an actual production modification are naturally accompanied. Therefore, in understanding the present invention, it should be understood that these modifications are included in the scope of the present invention. The error that occurs in implementing the equal product division and interior angle unification in the first example may be an approximate value as long as it is within a range where the same effects as the contents of the first example can be obtained. In addition, the shape of the solid or plane to be mapped may be slightly distorted or missing.
また、球に正四面体が内接している例で説明したが写像対象となる立体は互いに離れていても交差していても良い。また正四面体上の任意の線分に切れ目を入れ矩形平面化してよい。矩形にこだわらなければ正三角形等の多角形や円等の曲線を含む形状に展開してよい。湾曲した面など任意の立体面でもよい。また正四面体の展開図が好適だが、矩形にこだわらなければ他の多面体の展開図を用いてもよい。 Further, although an example in which a regular tetrahedron is inscribed in a sphere has been described, solids to be mapped may be separated from each other or may intersect. Further, a rectangular plane may be formed by cutting a line segment on a regular tetrahedron. If not sticking to a rectangle, it may be developed into a shape including a polygon such as a regular triangle or a curve such as a circle. Any solid surface such as a curved surface may be used. Further, a development view of a regular tetrahedron is preferable, but a development view of another polyhedron may be used as long as it does not stick to a rectangle.
得られた全方位矩形画像ＳＣ１を縦横に平面充填すると図９の画像ができる。点線Ｅ７は正四面体の稜線が写像された線分であり、三方向グリッドを形成する。前述の世界地図ＳＣ１とは縦横比が異なる世界地図１つ分のビューアＶＲ１、ＶＲ３、ＶＲ４が得られる。これらは方向転換できかつ三方向グリッド２３、２４、２５に沿った三方向に連続移動できる。これらのビューアの縦横比はＬ３：Ｌ４＝４：√３である。 When the obtained omnidirectional rectangular image SC1 is horizontally and vertically filled, the image of FIG. 9 is formed. A dotted line E7 is a line segment obtained by mapping a ridge line of a regular tetrahedron, and forms a three-way grid. Viewers VR1, VR3, VR4 corresponding to one world map having an aspect ratio different from that of the aforementioned world map SC1 are obtained. They can change direction and move continuously in three directions along the three-
ＳＣ１は南極及び豪州を中心とした世界地図だが前記世界地図１つ分のビューアを移動することで適切な二次的セルの全方位画像、正積世界地図を提供できる。図１０と図１１は該平面充填画像から得る様々な地域を中心に据えた縦横比４：√３の世界地図を示す。これらは大陸を略分断せず示す世界地図である。ここに、ＬＣ１〜８は順に中近東、太平洋、南極、インドと中国、ヨーロッパ、中米、オセアニア、日本が夫々中心の正積世界地図である。 SC1 is a world map centered on Antarctica and Australia, but it can provide an appropriate omnidirectional image of a secondary cell and an equivalent world map by moving the viewer for one world map. 10 and 11 show world maps with an aspect ratio of 4: √3 centered on various regions obtained from the plane-filled image. These are world maps that show the continent without any substantial division. Here, LC1 to 8 are the world map of the world centered in the Middle East, Pacific Ocean, Antarctica, India and China, Europe, Central America, Oceania and Japan, respectively.
図１２は、図９と同じ平面充填画像だが上述の地図以外に縦横比１：√３の矩形世界地図ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４を取り出せる事を示す。また例えば地図ＳＣ４の四隅の周辺地理（タスマニア付近）を把握できるよう一回り大きい世界地図ＳＣ４０を提供できる。また１６πｓｒのビューアＳＣ４００では地図の四隅でも全世界に対する地理関係を把握できる。これらは世界の海流や航路、気象観測図や人工衛星の軌跡等を途切れず示せる。 FIG. 12 shows that rectangular world maps SC2, SC3, and SC4 having the same plane-filled image as FIG. 9 but having an aspect ratio of 1: √3 other than the above-described map can be taken out. Further, for example, the world map SC40 that is one size larger can be provided so as to grasp the peripheral geography (near Tasmania) of the four corners of the map SC4. In addition, the 16πsr viewer SC400 can grasp the geographical relations to the whole world at the four corners of the map. These can show the currents and routes of the world, meteorological observation maps, and the locus of satellites without interruption.
図１３に示すシナジェティクスに記載のＤｙｍａｘｉｏｎＭａｐによる世界の一月の海流１４２と比較して図１４の本発明に従う矩形地図に示す同様の海流１４２では海流が連続的に示されていることが分かる。 It can be seen that the ocean current is shown continuously in the similar ocean current 142 shown in the rectangular map according to the present invention of FIG. 14 compared to the
以下に記載する技術的事項は、この第１例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、例えば上記第１例の矩形セル以外にも正三角形のセル等の多角形を取り出してよい。北半球等４πｓｒ以下の部分を取り出してよい。ここでは正四面体展開図を縦横に平面充填する例を挙げたが、他の多面体に置換してよい。１列や円環状に並べてよい。隙間のある平面配列でもよい。平面充填した際、一部の被写体表示に連続性がなくても良い。 The technical items described below are not limited to the first example, but can be applied to other examples in the same manner. For example, in addition to the rectangular cell of the first example, there are many regular triangular cells and the like. You may take out the square. A portion of 4πsr or less such as the northern hemisphere may be taken out. Here, an example in which a regular tetrahedron development is filled horizontally and vertically is given, but other polyhedrons may be substituted. They may be arranged in a single row or in an annular shape. A planar arrangement with a gap may be used. When filling a plane, some subject display may not be continuous.
上記第１例は地球と言う被写体の中心に向け視点を内向きに全方向から観る世界地図を例に説明したが、１つの視点から外向きに全方位を観る全方位写真も光軸の向きが内か外向きかに関わらず全方位情報は同様に球面画像として扱える。従来技術ではこれらの技術を別個な物として扱かっていたが本発明では等しく扱う。よって他の例にも同様に適用可能であるが、上記第１例を全方位写真技術に適用してもよい。 In the first example described above, the world map in which the viewpoint is viewed inward from all directions toward the center of the subject called the earth has been described as an example, but an omnidirectional photograph in which all directions are viewed from one viewpoint outward is also the direction of the optical axis. Regardless of whether the is inward or outward, the omnidirectional information can be treated as a spherical image in the same manner. The prior art treats these techniques as separate objects, but the present invention treats them equally. Therefore, the present invention can be applied to other examples as well, but the first example may be applied to the omnidirectional photographic technique.
第２例：
立方体の正積分割を説明する。立方体は８つの内４頂点を面に置換すると正四面体になる為立方体に沿って６つの光軸を配して撮像後明快に正四面体面に再写像できる。図１５は立方体の正積グリッドＧ６とこれと頂点を共有し外接する球状立方体の正積グリッドＧ７のみを取り出したものを示す。グリッドＧ６は正方形面の対角線を引き、各辺の中点同士を結び１６個の三角形に等分する正積グリッドである。そのうちの一つが領域８２である。こうして立方体を９６等分する。グリッドＧ７は球状正方形の対角線を大円弧で結び交点Ｏ１３ａと各頂点を大円弧で結ぶ。さらに該点Ｏ１３ａと該各頂点を結ぶ大円弧の中点７８〜８１と該球状正方形の各辺の中点を大円弧で結び球状三角形１６個に等分するグリッドである。そのうちの１つが領域８２ａである。こうして球面（球状立方体）を９６等分にする。こうして球面上の例えば領域８２ａを立方体上の領域８２に正積写像できる。正積写像し得られた立方体画像を、点Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１２、Ｖ１３を頂点に持つ正四面体の各面に正射投影して正積写像された正四面体ができる。なお頂点Ｖ１０、Ｖ１１、Ｖ１４、Ｖ１５による正四面体に同様に写像するともう一つの正四面体画像が出来る。 Second example :
The cube equal product division will be described. Since a cube becomes a regular tetrahedron when four of the eight vertices are replaced with a surface, six optical axes are arranged along the cube and can be clearly re-mapped to a regular tetrahedron surface after imaging. FIG. 15 shows only a cubic product grid G6 and a spherical product grid G7 that shares and circumscribes the cube. The grid G6 is a square product grid that draws a diagonal line of a square surface, connects midpoints of each side, and equally divides the triangle into 16 triangles. One of them is a
第３例：
本発明の正積分割は立体角を均等に分割した後、経緯線等でさらに細分割した正積グリッドを含む。また本発明の正積写像は矩形断面を持つ多面体を用い多面体の画像情報を前記断面に正積写像することで矩形平面化する方法を含む。ここでは球状八面体を稜線により大まかな中心角を保ちつつ面積比を等分後、経緯線に沿い細分割した正積グリッドとこれに応じた八面体上の経緯線正積グリッドを用い八面体に正積写像した上で矩形の表裏に写像し矩形、特に正方形の全方位画像を提供する例を説明する。 Third example :
The product division of the present invention includes a product grid obtained by dividing the solid angle equally and then further subdividing it with graticules. In addition, the normal product mapping of the present invention includes a method of using a polyhedron having a rectangular cross section and converting the image information of the polyhedron into a rectangular flat surface by mapping the polyhedron image information onto the cross section. Here, the spherical octahedron is equally divided into octahedrons using an equal grid obtained by dividing the area ratio into equal parts while maintaining a rough central angle with the ridgeline, and then subdividing along the graticule and the corresponding graticule grid on the octahedron. An example will be described in which an omnidirectional image of a rectangle, particularly a square, is provided by mapping to the front and back of a rectangle after mapping.
図１６に示す全方位球面情報である地球を球状正八面体の稜線９０、９１、９２により等分する。例えば９０は赤道、９１、９２は経線である。グリッドＧ１２は球状正八面体を経緯線により細分割する。そのうちの一つが領域８９である。グリッドＧ１２の一部を球Ｓ６上に示す。経線同士のなす角度が均等になるように、また緯線は互いに平行になるように配される。経線９２、９１の交点９３、９４は北極点と南極点にあたる。Ｓ６を上から、つまり北極点９３を中心に見た図を図１７に示す。 The earth as the omnidirectional spherical information shown in FIG. 16 is equally divided by the ridge lines 90, 91, 92 of the spherical regular octahedron. For example, 90 is the equator, and 91 and 92 are meridians. The grid G12 subdivides a spherical regular octahedron with graticules. One of them is a
図１８は球Ｓ６に頂点を共有して内接する正八面体Ｐ５上のグリッドＧ９の一部であり、正方形９５、９６、９７はこの正八面体と頂点を共有する。グリッドＧ９は北極点９３と正八面体の頂点間を四等分する点１０２、１０３、１０４を結ぶ経線と９８、９９を結ぶ線分と平行に配した緯線により構成される。経線同士のなす角度が均等になるように配しても良い。領域８９ａはＧ９による一分割領域である。こうしてグリッドＧ１２からＧ９へ各区分領域は正積写像され、例えば領域８９は領域８９ａに写像される。 FIG. 18 is a part of the grid G9 on the regular octahedron P5 that shares the vertex with the sphere S6, and the
図１９に示すグリッドＧ１１は図１６のグリッドＧ１２を平面展開したものである。グリッドＧ９は正八面体Ｐ５上のグリッドの正面図である。グリッドＧ１１からＧ９への各区分領域が正積写像されるよう経線にあたる線分の間隔は約ｈ１：ｈ２：ｈ３：ｈ４＝２２．３：２１．５：１９．９：１７．５となるよう調整されている。 A grid G11 shown in FIG. 19 is a flat development of the grid G12 of FIG. The grid G9 is a front view of the grid on the regular octahedron P5. The interval between line segments corresponding to meridians is adjusted to be about h1: h2: h3: h4 = 22.3: 21.5: 19.9: 17.5 so that each divided area from the grid G11 to G9 is an equal product map. Has been.
この操作を正八面体の各面で行った全方位画像を正方形領域９５、９６、９７何れかに写像する。図１８の正八面体画像を正方形領域９５の表面と裏面の領域Ｆ４、Ｆ５に上下から写像したものを図２０の領域Ｆ４、Ｆ５に示す。正八面体上のグリッドＧ９はＧ１０に写像され、領域８９ａは領域８９ｂに写像される。Ｆ４、Ｆ５を図２０のように隣接して配置すると１：２の矩形画像を得る。図２１は正八面体Ｐ５の斜視図である。領域Ｆ５を４分割して回転しＦ４と統合すると点１０６、１０７、１０８、１０９に囲まれた正方形全方位画像ができる。なお写像面９５を用いて行った上記操作は正方形領域９６、９７を用いた場合に置換でき、合計三つの矩形画像ができる。 An omnidirectional image obtained by performing this operation on each surface of the regular octahedron is mapped to any of the
本発明を説明するにあたっては幾何学に基づいて説明するのが、最も理解が得やすい。しかし本発明を適用するにあたってはコンピュータ等による実際の操作や実際の製作上の変形や変更は当然伴うものである。従って、これらの変形や変更は本件発明の範疇に含まれるものと理解されたい。上記第３例に限らず他の例でも適用可能だが、上記第３例の説明に用いた「等分割」、「均等」、「平行」、「正八面体」、「１：２」は、夫々、「実質的な等分割」、「実質的な平行」、「実質的な正八面体」「約１：２」に置換しても良い。 The description of the present invention is based on geometry and is most easily understood. However, when the present invention is applied, an actual operation by a computer or the like and an actual production modification or change are naturally accompanied. Therefore, it should be understood that these modifications and changes are included in the scope of the present invention. Although not limited to the third example, the present invention can be applied to other examples, but “equal division”, “equal”, “parallel”, “octahedral”, and “1: 2” used in the description of the third example are , “Substantially equally divided”, “substantially parallel”, “substantially octahedral”, and “about 1: 2”.
このように立体を構成する面の任意の面に含まれる２つの点と他の面に含まれる少なくとも１点とで規定される面が矩形であれば同様の写像方法により面を統合することで矩形平面が得られる。 In this way, if a surface defined by two points included in an arbitrary surface constituting a solid and at least one point included in another surface is a rectangle, the surfaces are integrated by the same mapping method. A rectangular plane is obtained.
こうして得る画像が例えば図２２の世界地図ＬＣ１３、ＬＣ１４、ＬＣ１５でありメルカトル図法では歪む南極大陸や北極海の氷原も正積で表示されつつ同心状に平行な緯線と極地から放射状に延びる経線の関係が保たれる。 The images obtained in this way are, for example, the world maps LC13, LC14, and LC15 of FIG. 22, and the Mercator projection displays the distorted Antarctica and Arctic sea ice fields in the same product, while the relationship between concentric parallel parallels and meridians extending radially from the polar regions. Kept.
以下に記載する技術的事項は、この第３例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、上記分割に用いたグリッドは表示してよい。経度や緯度、仰角や方位角、距離等の目盛をつけてもよい。もちろん球面正八面体を用いず、既存の世界地図図法やパノラマ写真、魚眼レンズの画像等の平面画像を歪みを除きながら直接矩形平面に修正しても良い。 The technical matters described below are not limited to the third example, but can be applied to other examples as well, but the grid used for the division may be displayed. Scales such as longitude, latitude, elevation, azimuth, and distance may be provided. Needless to say, a spherical regular octahedron may not be used, and a plane image such as an existing world map projection, panoramic photograph, or fisheye lens image may be directly corrected to a rectangular plane while removing distortion.
図２３と図２４は上記画像ＬＣ１４とＬＣ１５をセル（単位）画像として配列した平面充填画像を示すが、正方形の各辺の中点１４０、１４１付近のように南極大陸や北極海の氷原が２つ連続して繋がる事が稀にある。一方ＬＣ１３を平面充填したものが図２５であり全陸地が快適に表示できる。このように一つの正八面体から三つの全方位画像が得られ見やすい平面充填画像を選択できる。 FIGS. 23 and 24 show a plane-filled image in which the images LC14 and LC15 are arranged as cell (unit) images. As shown in the vicinity of the
また、図２５に示す平面充填画像から点１２２、１３３、１３４、１３２に囲まれた北極が中心の２次的なセルＬＣ２０を取り出せかつ縦横比１：２の世界地図も取り出せる。点１２１、１２９、１３０、１３１で囲まれたセルＬＣ１６はその一例で北極を正確に表示しつつランベルト正積方位図法では歪む南半球の被写体も見やすい。また縦横比１：４の世界地図ＬＣ１７も取り出せる。 In addition, the secondary cell LC20 centered at the North Pole surrounded by the
この領域ＬＣ１７は矢印方向１１３に連続移動及び方向転換するビューアにでき、矩形世界地図ＬＣ１８を取り出せる。この領域ＬＣ１８も矢印方向１１４に連続移動及び方向転換でき、ＬＣ１６も矢印方向１１５に連続移動及び方向転換するビューアにでき、矩形世界地図ＬＣ１９を取り出せる。ＬＣ１９も矢印方向１１６に連続移動及び方向転換するビューアにできる。このように縦横比が選べる最大４πｓｒ領域のビューアを設定でき任意の地域が中心の矩形世界地図が作れる。 This area LC17 can be a viewer that continuously moves and changes direction in the direction of
以下に記載する技術的事項は、この第３例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、上記ビューアは移動しつつ変形してよい。上記ビューアの形状は上記の縦横比の矩形形状とは異なる任意の形状をとってよい。また正積分割はコンピュータの処理能力などを考慮して近似化および簡略化してよい。この場合歪みの分散は限定的なものになる。また三次元を平面に写像する際距離情報を捨て単位球面に取り込む過程を省略してよい。この場合３次元空間を変形する操作になる。例えば天球情報を距離情報を保ちつつ変換すると、ある視点からは全方位の星空が矩形画像により一望でき視点を変えると、各天体までの距離を把握できる特殊な立体空間が得られる。 The technical matters described below are not limited to the third example, but can be similarly applied to other examples. However, the viewer may be deformed while moving. The viewer may have an arbitrary shape different from the rectangular shape having the aspect ratio. Further, the product division may be approximated and simplified in consideration of the processing capability of the computer. In this case, the dispersion of strain is limited. In addition, the process of discarding the distance information and taking it into the unit sphere when mapping the three dimensions to the plane may be omitted. In this case, the operation is to deform the three-dimensional space. For example, if the celestial sphere information is converted while maintaining the distance information, the starry sky in all directions can be seen from a certain viewpoint from a rectangular image, and if the viewpoint is changed, a special three-dimensional space that can grasp the distance to each celestial body is obtained.
対象となる空間を大小様々な半径を持つ球である点を中心に同心円上に何層も切り取り、各球面間の被写体を分担して夫々の球に写像後、本発明に基づき矩形平面化又は／及び平面配列してよい。この場合半径の大小順に平面配列を行えば配列位置によって前記中心点からの距離情報も平面座標で示す事ができる。 The target space is cut into several layers on a concentric circle around a point that is a sphere with various radii, large and small, and the object between each spherical surface is divided and mapped to each sphere. / And planar arrangement. In this case, if the plane arrangement is performed in the order of the radius, the distance information from the center point can also be indicated by the plane coordinates depending on the arrangement position.
第４例：
上記写像方法は正八面体を他の立体、例えば正四面体に置換してよい。図５１は全方位正四面体画像ＰＧ１６の概念図である。正四面体の正三角形の面２つを正方形Ｆ２３に写像する。Ｆ２３は正四面体の稜線と該平行であれば、正四面体ＰＧ１６の内外部は問わない。他の２つの正三角形の面もＦ２３の裏面に写像する。裏面を回転し表面の画像に統合することで全方位画像が得られる。またこれらを用いて上記例同様平面充填する事ができる。 Fourth example :
In the above mapping method, the regular octahedron may be replaced with another solid, for example, a regular tetrahedron. FIG. 51 is a conceptual diagram of an omnidirectional regular tetrahedral image PG16. Two regular tetrahedral faces of the regular tetrahedron are mapped to the square F23. As long as F23 is parallel to the ridgeline of the regular tetrahedron, the inside and outside of the regular tetrahedron PG16 may be used. The other two equilateral triangular surfaces are also mapped to the back surface of F23. An omnidirectional image is obtained by rotating the back surface and integrating it with the image on the front surface. Moreover, plane filling can be performed using these as in the above example.
また立方体等を斜めから写像し正六角形画像など正多角形を取得し平面配列してよい。また準正３２面体など線が連鎖し大円を形成する多面体の多角形面に写像してよい。この場合得られる画像は正１０角形２つとなる。これらを被写体の連続性を保って並べると隙間のある平面配列画像になる。写像はこれらの面の片面だけでも良い。なお正四面体画像を正八面体画像ＰＧ１７に再写像してよい。 Further, a cube or the like may be mapped from an oblique direction to obtain a regular polygon such as a regular hexagonal image and arranged in a plane. Further, it may be mapped to a polygonal surface of a polyhedron in which lines are chained to form a great circle such as a quasi-regular 32-hedron. In this case, the obtained images are two regular decagons. If these are arranged while maintaining the continuity of the subject, a flat array image with a gap is formed. The mapping may be just one of these surfaces. Note that the regular tetrahedron image may be re-mapped to the regular octahedron image PG17.
第５例：
本発明の扱う平面充填画像には時間性を与えたものを含む（以下全経緯画像と呼ぶ）。図２８の平面充填画像ＭＸ１は全方位矩形画像ＳＣ２０をセルとして毎秒１枚撮像し時系列順に横６０枚縦６０枚に並べた平面充填画像の説明図である。横方向に秒単位、縦方向に分単位で時間と空間が連続する１時間の全経緯を一望できる画像ができる。また前述のビューアを用いて各セルを時系列で映せば動画のような表示ができる。つまり動画記録が各セルの境界領域において被写体の連続性が確保された１枚の画像として提供できる。 Example 5 :
The plane-filled images handled by the present invention include those given time characteristics (hereinafter referred to as all background images). A plane filling image MX1 in FIG. 28 is an explanatory diagram of a plane filling image in which one omnidirectional rectangular image SC20 is captured as a cell and arranged in 60 horizontal rows and 60 vertical rows in time series. An image can be obtained in which the entire history of one hour in which time and space are continuous in units of seconds in the horizontal direction and minutes in the vertical direction can be viewed. Moreover, if each cell is projected in time series using the above-mentioned viewer, a display like a moving image can be performed. That is, the moving image recording can be provided as one image in which the continuity of the subject is ensured in the boundary region of each cell.
以下に記載する技術的事項は、この第５例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、上記第５例の全経緯画面は各セルの静止画を動画に置換してよい。例えば撮像間隔に従って各セルで１秒間の動画を表示すれば全経緯を１秒の動画で一望できる。１秒間の２５コマの画像を表示画面の奥行方向に重ねる等立体的な配置をしてよい。監視対象により、撮像頻度、シャッタスピード、縦横のコマ数等は任意で良い。毎分１枚撮像し、横６０縦２４枚並べれば１日の出来事が一望できる。雑踏に設置する場合シャッタスピードを１分間に設定すれば動いている通行人は写らず、放置された不審物のみ表示できる。セルの並べ方も用途に応じて縦横に充填せず隙間が存在したり、１列または円環状に並べても良い。各セルを非時系列で並べても良い。各セル内の画像を部分的に入れ替えても良い。 The technical items described below are not limited to the fifth example, but can be applied to other examples as well. However, the entire background screen of the fifth example replaces still images in each cell with moving images. You can do it. For example, if a 1-second moving image is displayed in each cell according to the imaging interval, the entire history can be viewed in a 1-second moving image. A three-dimensional arrangement may be made such that 25 frames of images for one second are overlapped in the depth direction of the display screen. Depending on the monitoring target, the imaging frequency, shutter speed, number of vertical and horizontal frames, etc. may be arbitrary. One image can be taken every minute, and 24 images can be seen from 60 by 60. When installed in a crowd, if the shutter speed is set to 1 minute, no moving passers-by will be shown, and only suspicious objects that have been neglected can be displayed. Depending on the application, the cells may be arranged vertically or horizontally without gaps, or may be arranged in a single row or in an annular shape. Each cell may be arranged in a non-time series. You may replace the image in each cell partially.
本発明は上記全経緯画像から異常箇所のみを取り出す検索用画像を含む。図２９の画像ＭＸ２はセル画像ＳＣ２０ａを縦６０横６０コマ反復し並べた平面充填画像の説明図である。画像ＳＣ２０ａは前述の全方位画像ＳＣ２０をネガ反転したものであり、監視空間の平常時を表す、テンプレート画像として用いる。 The present invention includes a search image for extracting only an abnormal part from the entire background image. An image MX2 in FIG. 29 is an explanatory diagram of a plane filling image in which the cell image SC20a is repeated 60 rows and 60 frames and arranged. The image SC20a is a negative inversion of the above-described omnidirectional image SC20, and is used as a template image representing the normal time of the monitoring space.
一方、図３０は検索用画像ＭＸ３の説明図である。画像ＭＸ３は前記時系列の平面充填画像ＭＸ１と前記テンプレート画像を反復したＭＸ２を合成したものである。ここに図ＭＸ３の白無地部分は無変化部分である。テンプレート画像に写る被写体と監視中に撮像された該被写体は変化の無い場合補色が一致し無地になる為である。一方、異変があった被写体６１は補色関係が崩れ図柄として表示でき監視期間中の出来事として被写体６１を浮き立たせられる。こうして迅速に被写体６１周囲の画像領域を拡大検証し、前述のビューアを動かしながら前後関係を調べられる。 On the other hand, FIG. 30 is an explanatory diagram of the search image MX3. The image MX3 is a composite of the time-series planar filling image MX1 and MX2 obtained by repeating the template image. Here, the white plain portion in FIG. MX3 is the unchanged portion. This is because the subject that appears in the template image and the subject that has been imaged during monitoring are the same in color and become plain when there is no change. On the other hand, the subject 61 that has changed can be displayed as a symbol because the complementary color relationship is lost, and the subject 61 can be raised as an event during the monitoring period. In this way, the image area around the subject 61 can be quickly enlarged and verified, and the context can be examined while moving the viewer.
また、ハードディスク等で記録する際、無変化部は無地のため画像圧縮技術を用い容量を大幅に圧縮できる。また、該平面充填画像に別途記録した画像ＳＣ２０を再度合成すれば元の画像が得られる。こうして長時間録画の際、画素数が急増する平面充填画像データの容量を減らせる。 Further, when recording with a hard disk or the like, the unchanged part is plain, and the capacity can be greatly compressed using an image compression technique. Further, if the image SC20 separately recorded on the plane filling image is synthesized again, the original image can be obtained. In this way, it is possible to reduce the capacity of the plane filling image data in which the number of pixels rapidly increases during long-time recording.
なお、テンプレート画像は任意に更新して良い。例えば一定間隔のセル数ごと又はランダムに更新し異時刻のテンプレート画像を混在させたり、該テンプレート画像内を区分した領域にも異時刻の画像が混在してよい。全経緯画像の位置をずらしネガ反転し例えば１コマずらした画像のネガと元の画像を合成し短時間の変化を表示してよい。また全経緯画像をネガ反転してよい。合成する画像の一方又は双方の色要素例えばＲＧＢ，ＣＭＹＫ，ＨＳＢ，Ｌａｂ等を合成したり、透明度を調整し無変化部の彩度、明度、色相、輝度などを均一化し、無地や単色画像にする等、変化部を際立たせ上記同様の効果を得ても良い。 The template image may be updated arbitrarily. For example, the template images at different times may be mixed at a certain number of cells or randomly, or the images at different times may be mixed in an area divided within the template image. The positions of all the background images may be shifted and the negatives reversed, for example, the negative of the image shifted by one frame and the original image may be combined to display a short time change. Also, the entire background image may be negatively inverted. Synthesize one or both color elements of the image to be combined, such as RGB, CMYK, HSB, Lab, etc., adjust the transparency to uniformize the saturation, brightness, hue, brightness, etc. of the unchanged part, and make it a solid or single color image For example, the same effect as described above may be obtained by making the change part stand out.
第６例：
本発明における写像は平面から平面への写像を含む。全周魚眼レンズによる円形画像を矩形化する方法を図６３に示す。領域ＳＳ２００は全方位を２度に分け撮像した全周魚眼画像を並べて配置したものである。ここで前述の図２に示すグリッドＧ２による正積分割に基づきつつ前記レンズによる投影の特性を加味しながら、撮像時の立体角を基準に線分ＳＥ２０によるグリッドを作成する。線分ＳＥ２０の一部は曲線となる。領域ＳＳ２００は９６個の画像領域ＳＳ２０に等分されている。斜線領域はその１つである。矩形平面ＲＳ２００は線分ＲＥ２０によるグリッドにより区分される。線分ＲＥ２０のうち１つを図示する。これらの線分ＲＥ２０は前述の図２に図示するグリッドＧ１による正積分割に基づき９６個の画像領域ＲＳ２０に等分する。斜線領域はその１つである。各領域ＳＳ２０を対応する領域ＲＳ２０に写像することでＳＳ２００全体をＲＳ２００に正積写像することで矩形化される。 Sixth example :
The mapping in the present invention includes a plane-to-plane mapping. FIG. 63 shows a method of rectangularizing a circular image using the all-around fisheye lens. The area SS200 is an all-around fisheye image obtained by dividing the omnidirectional image in two degrees and arranged. Here, a grid by the line segment SE20 is created on the basis of the solid angle at the time of imaging while taking into account the characteristics of the projection by the lens based on the above-mentioned product division by the grid G2 shown in FIG. A part of the line segment SE20 is a curve. The area SS200 is equally divided into 96 image areas SS20. The hatched area is one of them. Rectangular plane RS200 is divided by a grid formed by line segment RE20. One of the line segments RE20 is illustrated. These line segments RE20 are equally divided into 96 image regions RS20 based on the equal product division by the grid G1 shown in FIG. The hatched area is one of them. By mapping each region SS20 to the corresponding region RS20, the entire SS200 is squarely mapped to the RS200.
従来技術により平面に撮り込まれた上記画像を矩形平面に写像する場合、撮像時の立体角を加味して平面に表記されている画像の立体角（面積比）を修正しながら矩形平面に写像する事が必要である。また上記のように正積グリッドには曲線を含むものもある。 When mapping the above image captured on a flat surface to a rectangular plane using conventional technology, the solid angle (area ratio) of the image displayed on the plane is corrected while taking into account the solid angle at the time of imaging. It is necessary to do. In addition, as described above, some equal product grids include curves.
第７例：
既存の世界地図など従来の投影による平面情報を本発明に基づき矩形化する方法を図６４に示す。領域ＣＲ１０は球面情報、典型的には地球ＳＰＲ１０を投影した従来の円筒図法の概念図である。球面ＳＰＲ１０上の線ＳＰＥ１〜８は線ＣＥ１〜８に、領域ＳＰＲ１〜８は領域ＣＲ１〜８に夫々投影されている。線ＣＥ１〜８が領域ＣＲ１０を領域ＣＲ１〜８に８等分している。一方、領域ＯＲ１０は前述の図２０に図示する方法に基づく矩形平面領域である。線分ＯＥ１〜８が領域ＯＲ１０を領域ＯＲ１〜８に８等分している。 Example 7 :
FIG. 64 shows a method of rectangularizing plane information by conventional projection such as an existing world map based on the present invention. A region CR10 is a conceptual diagram of conventional cylindrical projection in which spherical information, typically the earth SPR10, is projected. The lines SPE1 to SPE8 on the spherical surface SPR10 are projected onto the lines CE1 to 8, and the areas SPR1 to 8 are projected onto the areas CR1 to CR8. Lines CE1-8 divide region CR10 into eight regions CR1-8. On the other hand, the region OR10 is a rectangular planar region based on the method shown in FIG. Line segments OE1 to 8 divide the region OR10 into eight regions OR1 to 8.
領域ＣＲ１〜８を夫々領域ＯＲ１〜８に対応させて写像することで領域ＣＲ１０全体を領域ＯＲ１０に正積写像し矩形化する。線分ＣＥ１〜８は線分ＯＥ１〜８に写像される。なお線分ＣＥ−Ｎは本来北極点を示すものであり、より忠実に球面上の相対的な地理関係を保つべく領域ＯＲ１０では点Ｏ−Ｎに変換する。一方線分ＣＥ−Ｓは本来南極点を示す物であり、より忠実に球面上の相対的な地理関係を保つべく領域ＯＲ１０では点Ｏ−Ｓに変換される。ただし点Ｏ−Ｓは４点に分散される。これは領域ＯＲ１０の４隅にＯ−Ｓを中心の１点に配した世界地図ＯＲ２０が配列できる事を示す。このように１点が１点に対応して写像されない場合があるが、従来の円筒図法のように球上の点が線として表記されるような事は無い。 By mapping the areas CR1 to 8 in correspondence with the areas OR1 to 8, respectively, the entire area CR10 is mapped to the area OR10 and rectangular. The line segments CE1 to 8 are mapped to the line segments OE1 to OE8. Note that the line segment CE-N originally indicates the north pole, and is converted into a point ON in the region OR10 in order to maintain a relative geographical relationship on the spherical surface more faithfully. On the other hand, the line segment CE-S originally represents the South Pole, and is converted to the point OS in the region OR10 in order to maintain the relative geographical relationship on the spherical surface more faithfully. However, the point OS is distributed to 4 points. This indicates that the world map OR20 in which OS is arranged at one central point can be arranged at the four corners of the region OR10. Thus, one point may not be mapped corresponding to one point, but the point on the sphere is not represented as a line unlike the conventional cylindrical projection.
領域ＯＲ１０は典型的には世界地図を示し、地球１つ分の地理情報を余過分無く示すため当然領域ＯＲ１０の４隅に位置する点Ｏ−Ｓ周囲の地理情報が把握しにくい。これは本来地球のような球面は過去に無限平面として把握されていたように面上の任意の点において全方向に広がりを持つため、全球面を平面に展開した場合、該平面の外周領域の相対的な地理関係を完全に再現できていないともいえる。 The region OR10 typically shows a world map, and the geographic information for one earth is fully displayed, so naturally it is difficult to grasp the geographical information around the point OS located at the four corners of the region OR10. This is because a spherical surface like the Earth originally has an omnidirectional spread at an arbitrary point on the surface as previously understood as an infinite plane. It can be said that the relative geographical relationship is not completely reproduced.
ただし、他の例でも言える事だが、本発明では必要に応じて前記領域ＯＲ１０の周囲にさらに領域ＯＲ１〜８を繰り返し配列することができる。例えばこのような配列領域ＯＲ１００を見てみると、領域ＯＲ１０の外周に面する領域ＯＲ５〜８の相対的な地理関係が保たれている事が分かる。例えば球上で領域ＳＰＲ８がＳＰＲ４、５、７と線を介して隣接しているように斜線領域で示すＯＲ８はＯＲ４、５、７と線を介して隣接している。 However, as can be said in other examples, in the present invention, the regions OR1 to OR8 can be further repeatedly arranged around the region OR10 as necessary. For example, when looking at such an array region OR100, it can be seen that the relative geographical relationship of the regions OR5 to 8 facing the outer periphery of the region OR10 is maintained. For example, OR8 indicated by a hatched area is adjacent to OR4, 5, 7 via a line so that the area SPR8 is adjacent to SPR4, 5, 7 via a line on the sphere.
第８例：
多階層写像を経由して矩形平面画像を得る方法を正多面体を例に説明する。正多面体を用いた場合面積比つまり立体角と共に中心角、面角共に均等に歪みを分散する事ができる。図２６は正二十面体から正十二面体への写像の説明図である。正二十面体の頂点を面に、面を頂点に置換した物が正十二面体である。全方位正二十面体画像の正三角形領域の中心３９と頂点３８及び辺の中点を結び六つの領域、例えば領域７２に等分する。この操作を他の面でも行い、正二十面体を１２０等分する。該領域を正二十面体に接する正十二面体の正五角形の中心４から辺の中点及び正十二面体の頂点３９を結ぶ線分により１２０等分した領域に写像する。例えば正十二面体上の領域７３に領域７２を写像する。 Eighth example :
A method for obtaining a rectangular planar image via a multi-layered mapping will be described using a regular polyhedron as an example. When a regular polyhedron is used, the area ratio, that is, the solid angle as well as the center angle and the surface angle can be evenly distributed. FIG. 26 is an explanatory diagram of mapping from an icosahedron to a regular dodecahedron. A regular dodecahedron is obtained by replacing the vertices of the icosahedron with a face and the face with the vertex. The
図２７はさらに正十二面体から立方体への写像の概念図である。ここで正十二面体の正五角形面に接する立方体の辺４１は正十二面体の各面を三角形４６と台形４８に分割する。該領域を立方体上の点４９ａ、４２、４３を頂点に持つ三角形４６ａと４９ａ、５０ａ、４４、４３を頂点に持つ台形４８ａに夫々写像する。ここで該写像が正積写像になるよう点４９ａ及び点５０ａの位置調整をするとよい。得られた立方体画像は正四面体もしくは正八面体に再び写像して矩形画像を作れる。 FIG. 27 is a conceptual diagram of mapping from a regular dodecahedron to a cube. Here, the
上記のように本発明は正多面体など対称性や幾何学的共通性のあるものを組み合わせて正積写像による多階層写像ができる。ジオデシック球から準正３２面体、正十二面体や正二十面体への多階層写像等も正積写像となる。 As described above, according to the present invention, a multi-layered map based on a product map can be formed by combining symmetric and geometrical common objects such as a regular polyhedron. Multi-layer mapping from a geodesic sphere to a quasi-regular thirty-hedron, regular dodecahedron, or regular icosahedron is also an orthogonal product map.
このように例えば多面体を構成しているある面を複数の面に分割したり、複数の面を１つの面に統合する操作を繰り返しながら最終的に矩形平面に落とし込むことができる。 In this way, for example, a certain face constituting the polyhedron can be divided into a plurality of faces, or finally dropped into a rectangular plane while repeating the operation of integrating the plurality of faces into one face.
前述したように、本発明を説明するのに幾何学に基づいた説明が最も理解が得やすい。しかしこれを適用するにあたってはコンピュータ等による実際の操作や実際の製作上の変形や変更は当然伴うものである。従って、これらの変形や変更は本件発明の範疇に含まれるものと理解されたい。上記第８例に限らず他の例でも適用可能だが、上記第８例の内容と同じ効果が得られる範囲内であれば、上記説明中用いた「正多面体」、「中点」、「等分」は、夫々、「多面体」、「中点付近」、「実質的な等分」に置換しても良い。 As described above, the description based on geometry is the easiest to understand to describe the present invention. However, in order to apply this, an actual operation by a computer or the like and an actual production modification or change are naturally accompanied. Therefore, it should be understood that these modifications and changes are included in the scope of the present invention. The present invention is not limited to the eighth example, but can be applied to other examples. However, as long as the same effect as the contents of the eighth example can be obtained, the “regular polyhedron”, “midpoint”, “ “Minute” may be replaced with “polyhedron”, “near the midpoint”, and “substantially equal”, respectively.
第９例：
本発明は上記写像の逆過程で平面から立体へ写像したものを含む。コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）において立体表面に平面画像を貼付けるマッピング技術がある。立体にマッピングしたテクスチャ画像を、多角的に見て継ぎ目が不自然だと平面で直す試行錯誤を要した。本発明に基づいて矩形平面のテクスチャ画像を作り、該立体の表面に正積写像することで歪みが少ないテクスチャマッピングができる。 Ninth example :
The present invention includes a mapping from a plane to a solid in the reverse process of the above mapping. There is a mapping technique in which a planar image is pasted on a three-dimensional surface in computer graphics (CG). If the texture image mapped to a three-dimensional image is viewed from multiple angles and the seam is unnatural, trial and error was required. According to the present invention, a texture image of a rectangular plane is created, and texture mapping with less distortion can be performed by mapping an equal product onto the surface of the solid.
図３４に示す正積グリッドを配した矩形画像領域ＴＭ１に立体全表面用の画像を描く。三角形１４７はＴＭ１の一部であり、第１例に示す分割に基づき分割した図中点線で表す正積グリッドを配した画像領域を示す。他の領域も同様に分割する。該領域に表示する画像を反復してＴＭ１の周囲に配し、ＴＭ１の端部同士の継ぎ目を見られるよう、ここでは４πｓｒよりも大きい画像領域ＴＭ２を用いる。例えば領域１４５の画像は領域１４５ａにも表示する。 An image for the entire three-dimensional surface is drawn in the rectangular image area TM1 in which the equal product grid shown in FIG. 34 is arranged. A
次に上記第１例に示す矩形平面化の逆過程により矩形画像ＴＭ１を折畳んで図３５に図示する正四面体画像ｏｂｊ４を作り、それを球状正四面体に正積写像し球面情報ｏｂｊ５を得る。大円１５９で切った断面が図３６であり被写体ｏｂｊ６とｏｂｊ５の位置関係を示す模式図である。ｏｂｊ５の中心１６０を光心にし、ｏｂｊ５上の画像がｏｂｊ６に写像される。被写体の外側又はこれに交差するようｏｂｊ５を配してよい。 Next, the rectangular image TM1 is folded by the reverse process of the rectangular flattening shown in the first example to create a regular tetrahedron image obj4 shown in FIG. 35, and is mapped onto a spherical regular tetrahedron to obtain spherical information obj5. . FIG. 36 is a cross-sectional view taken along the
こうして多方向から被写体を映す動画においてシームレスなマッピングが必要な被写体の実質的な全表面画像を矩形平面で一望のもと操作できる。当然球体や正四面体に多階層写像せず直接被写体となる立体に正積写像して良い。なお同様の方法を他の写像の例に適用して良い。 In this way, a substantially whole surface image of a subject that needs to be seamlessly mapped in a moving image showing the subject from multiple directions can be manipulated with a rectangular plane. Of course, it is possible to map directly to a 3D object as a subject directly without multi-layer mapping to a sphere or tetrahedron. A similar method may be applied to other mapping examples.
第１０例：
本発明は任意形状の被写体を全方向の視点から内向きに光軸設定して得る球面情報を含む。図３７は人の頭の形状をした被写体ｏｂｊ１の断面を示す。複数の撮像機によりこの被写体の全表面を分割して撮像し球面１６２に全方向から内向きに光軸設定して写像し球面情報を得る。該球面情報を前述の平面化技術同様、矩形平面画像に変換する。もちろんｏｂｊ１は球を経由せず直接正四面体に写像してよい。 Example 10 :
The present invention includes spherical information obtained by setting an optical axis in an inward direction from an omnidirectional viewpoint to a subject having an arbitrary shape. FIG. 37 shows a cross section of a subject obj1 in the shape of a human head. The entire surface of the object is divided and imaged by a plurality of imaging devices, and the spherical surface information is obtained by mapping the
第１１例：
本発明は任意形状の立体の多階層写像を含む。任意形状の実質的な全表面画像を多階層写像により正八面体に写像する例を説明する。図３８は被写体（人の頭）ｏｂｊ３である。この全表面積を一点差線１５５と１５６で８等分した一領域が斜線部ＡＲ１である。ＡＲ１の部分拡大図がＡＲ２である。ｏｂｊ３は図中１部のみ表示したが実際はＡＲ２のような多角形により構成される。ＡＲ２はｏｂｊ３上の多角形ＳＲ４、ＳＲ５、ＳＲ６からなる多角錐である。ＡＲ２の頂点１５７、１５８、１７１からなる三角形にＳＲ４、ＳＲ５、ＳＲ６を面積比ＳＲ４：ＳＲ５：ＳＲ６＝ＳＲ４ａ：ＳＲ５ａ：ＳＲ６ａとなるように面統合する正積写像する。 Example 11 :
The present invention includes a multi-layered mapping of an arbitrarily shaped solid. An example in which a substantially whole surface image of an arbitrary shape is mapped to a regular octahedron by multi-layer mapping will be described. FIG. 38 shows a subject (person's head) obj3. One region obtained by dividing the total surface area into eight equal parts by the one-
この操作をｏｂｊ３の各箇所で行い、図３９の多角形がより少ない立体ｏｂｊ２を得る。このような複数の面を１つの面に正積写像により繰り返し面統合し、例えばＡＲ１の多数の多角形を一つの正三角形に面統合し正八面体画像ｏｂｊ７に統合する。該正八面体画像をさらに面統合して正方形画像が得られる。特に多階層写像により形状を徐々に簡易徐々に簡易化し整えることで１つの光心では死角ができる複雑な形状の面を矩形平面化する場合好適である。なおこれらの図は説明上分かりやすくした概念図である。 This operation is performed at each location of obj3 to obtain a solid obj2 with fewer polygons in FIG. A plurality of such surfaces are repeatedly integrated into one surface by an equimature map, for example, a large number of polygons of AR1 are integrated into one equilateral triangle and integrated into an octahedral image obj7. The regular octahedron image is further plane-integrated to obtain a square image. In particular, it is preferable when a complex planar surface that can form a blind spot with a single optical center is formed into a rectangular flat surface by gradually simplifying and adjusting the shape gradually by multi-layer mapping. These figures are conceptual diagrams that are easy to understand for explanation.
第１２例：
本発明は出入力する全方位画像を矩形平面で一望しながら画像操作できる表示方法を含む。例えば全方位を撮像した画像素材を球面スクリーンに投影する際、出入力時に複数台の投影機や撮像機を要すが、従来の表示画面では投影領域や撮像領域の立体角が正しくないなど歪んで表示され各区分が把握しづらい。そこで該立体角を維持し矩形平面内に割り当てることで全方位画像を等価に一望しつつ画像の貼合せ作業などの画像操作が行える。 Example 12 :
The present invention includes a display method in which an omnidirectional image to be input / output can be manipulated while looking over a rectangular plane. For example, when projecting image material that captures all directions onto a spherical screen, multiple projectors and imagers are required for input and output, but the conventional display screen is distorted because the projection area and the solid angle of the image area are not correct. It is displayed by and it is difficult to grasp each category. Thus, by maintaining the solid angle and assigning it within the rectangular plane, it is possible to perform image operations such as image pasting work while overlooking the omnidirectional image equivalently.
図４０は球体スクリーンの投影画像を一望する矩形表示画面ＴＭ３である。この場合正四面体の展開図に基づいている。画面ＴＭ３端部の継ぎ目が見取れるよう４πｓｒより大きな領域を表示する画面ＴＭ４を用いる。ここに撮像機六台による立方体画像を正十二面体に基づいて配された十二台の投影機によって球体スクリーンに表示する場合、画面ＴＭ３には線分１６５が区分する６つの四角形に各撮像領域が均等に表示される。斜線部１６３はその１つである。 FIG. 40 shows a rectangular display screen TM3 overlooking the projected image of the spherical screen. In this case, it is based on the development of a regular tetrahedron. A screen TM4 that displays an area larger than 4πsr is used so that the joint at the end of the screen TM3 can be seen. Here, when a cubic image by six imagers is displayed on a spherical screen by twelve projectors arranged based on a regular dodecahedron, each image is picked up into six rectangles divided by a
同様に点線１６６が区分する１２の五角形に各投影領域が均等に表示される。斜線部１６４はその１つである。なお斜線部１６７、１６８、１６９は夫々正二〇面体、正四面体、正八面体に基づいて光軸設定された出入力画像の区分領域である。こうして出入力画像の不連続な継ぎ目が一望のもと発見でき各撮像領域及び各投影領域の露出の違いや動画の場合の時間的誤差等を修正でき、球形スクリーンに全方位画像を的確に提供できる。なお上記画像操作及び表示方法は他の例による写像方法に適用してよい。以下に記載する技術的事項は、この第１２例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、例えば球体スクリーンの表示箇所が分かる仰角や方位角などの目盛を示してよい。現在模索されている三次元立体画像に使用してよい。 Similarly, the projection areas are equally displayed in 12 pentagons divided by the dotted
第１３例：
撮像は本発明が扱う写像の１つである。ここでは立方体を用いて特に均等に全視野を区分して撮像する例を説明する。図３１は立方体を基にした撮像方法の説明図を示す。２／３πｓｒの立体角領域に区分する大円弧１７０は球状立方体Ｓ７の稜線を示す。光心が球状立方体Ｓ７の中心０５にくるよう撮像機６０を設置する。光軸ＡＸ１は０５からＳ７と接する立方体の正方形面の一つ、ＰＧ１の中心Ｏ１５に向け設定する。また各撮像機の画角は前記大円弧１７０により区分される２／３πｓｒの立体角領域が収まるよう１０９．４７１２２０６度以上に設定する。こうして撮像された画像は球上立方体に撮り込まれた後上記第２例に示す操作に基づき矩形平面化される。 Example 13 :
Imaging is one of the mappings handled by the present invention. Here, an example will be described in which a cube is used to divide the entire field of view in particular evenly. FIG. 31 is an explanatory diagram of an imaging method based on a cube. A
Ｓ７上の点８３、Ｏ１４、８４、Ｖ８ｂ、８１ａを大円弧により結ぶ線は前述の正積グリッドＧ７の一部を示す。グリッドＧ７を光心０５から光学的に投影したグリッドＧ８の一部を示す。Ｇ８を立体角補正フィルタとしてＰＧ１に着脱し撮像機６０により撮像された画像は図１５のＧ６に写像してよい。 A line connecting the
第１４例：
本発明が扱う写像には写像する面とされる面とが分離している場合、例えば鏡面に写り込む画像が反射され距離を隔てて対向している撮像機の受光面に写像される場合を含む。特にここでは立体角を区分した撮像領域にずれを生じさせないようにすることで全方位画像に統合する操作を容易にする例を説明する。 Example 14 :
In the mapping handled by the present invention, when the surface to be mapped is separated, for example, the case where the image reflected on the mirror surface is reflected and mapped to the light receiving surface of the imaging device that is opposed at a distance. Including. In particular, here, an example will be described in which the operation for integrating the images into the omnidirectional image is facilitated by preventing the imaging region divided by the solid angle from being shifted.
つまり全方位撮像用に複数の撮像機を組み合せるとカメラの筐体が邪魔になり光心を共有できない。特に近距離の被写体は光心のずれによる撮像領域の狭間でうまく撮像できない。図３２は以上を鑑み光心を一致させた同時撮像方法を正四面体を例に示す説明図である。撮像機５４は光軸５６を反射体Ｐ１２に向け反射体Ｐ１２に写りこむ画像を撮像する。撮像機５４と反射体Ｐ１２は仮想光心Ｏ１２を他の３つの撮像機５４と共有しつつ全方位をくまなく撮像するよう配置する。反射体Ｐ１２は撮像機５４の画角や仮想光心からの距離に応じて曲率を調整する。図示ように撮像機５６が正四面体に基づく配置であれば反射体Ｐ１２もこれに対応する立体が好ましい。 That is, when a plurality of image pickup devices are combined for omnidirectional imaging, the camera housing becomes an obstacle and the optical center cannot be shared. In particular, a subject at a short distance cannot be imaged well between the imaging regions due to the deviation of the optical center. FIG. 32 is an explanatory diagram showing a regular tetrahedron as an example of a simultaneous imaging method in which optical centers are matched in view of the above. The imaging device 54 captures an image reflected on the reflector P12 with the
図３３は光軸５６を含んだ断面図である。このうち断面図１４３において画角が約１４１°以上の撮像機５４−１を用いれば反射体Ｐ１２を構成する面ＲＥＦ１は正四面体を形成する。一方断面図１４４の撮像機５４−２は一般的画角の汎用カメラを用いた場合である。反射体Ｐ１２を構成する面ＲＥＦ２に映る画像が１πｓｒの撮像領域を撮像機５４−２に提供するよう曲率がついている。光軸５６を外側に向けた撮像機５５を撮像機５４と対にし、撮像機５４が映り込んだ部分を補完する画角を持つ撮像機５５による画像と差し替えてもよい。 FIG. 33 is a cross-sectional view including the
第１５例：
本発明は写像の多階層化を含む一方、反射体を介した多階層写像により矩形画像を迅速に得る撮像方法を含む。撮像後の複雑な画像処理を減らし動画をリアルタイムに表示することができる。図５２は底面Ｆ１８が正方形の四角錐の反射体ＲＥＦ３とこれに対向して配される撮像機２２５の組み合わせを２組有する撮像機ＰＧ１８を示す。２台の撮像機２２５は反射体ＲＥＦ３を介して全視野撮像領域を２分して取り込むよう設定してあり、仮想光心Ｏ２１を共有している。こうして撮像機ＰＧ１８により得る２つの正方形画像を貼合わすだけで全方位正方形画像が出来る。２つの光心を共有しているためこれに伴う補正も必要ない。 Example 15 :
While the present invention includes multi-hierarchical mapping, it includes an imaging method for quickly obtaining a rectangular image by multi-hierarchical mapping via a reflector. Complex image processing after imaging can be reduced and moving images can be displayed in real time. FIG. 52 shows an image pickup device PG18 having two combinations of a quadrangular pyramid reflector REF3 having a bottom surface F18 and an
なお、撮像画像を正八面体に再写像し所望する画像を取得してよい。また底面Ｆ１８は正方形でなくても良い。例えば縦横比が３：２又は９：８の矩形であれば裏面画像を表面画像と継ぎ合せ縦横比３：４または９：１６の汎用モニタに適切な矩形画像を得る。同様に縦横比２：１であれば正方形画像に出来る。四角錐に限らず本発明における反射体形状は任意の立体に適用してよい。ここで言う任意の立体には正多面体や準正多面体を含む多面体、双曲面をはじめとする面が開いている立体、曲面を含む立体、回転体である。例えば撮像画像が立体角補正できる曲面を持つ反射体形状だとなお良い。 Note that the captured image may be re-mapped to a regular octahedron to obtain a desired image. The bottom surface F18 may not be square. For example, if the rectangle has an aspect ratio of 3: 2 or 9: 8, the back image is joined to the front image to obtain a rectangular image suitable for a general-purpose monitor having an aspect ratio of 3: 4 or 9:16. Similarly, if the aspect ratio is 2: 1, a square image can be obtained. The reflector shape in the present invention is not limited to a quadrangular pyramid, and may be applied to any solid. The arbitrary solid mentioned here includes a polyhedron including a regular polyhedron and a quasi-regular polyhedron, a solid including a hyperboloid, a solid including a curved surface, and a rotating body. For example, it is better if the captured image has a reflector shape having a curved surface that can correct the solid angle.
第１６例：
光心がずれる撮像方法の場合、これを視差に利用し立体視画像を取得出来る。図４９は立方体撮像機ＰＧ６を上から見た図である。光軸に沿ってレンズ２１６を配置し各々２πｓｒの領域２１５を撮像する。隣り合うレンズ２１６により重複する撮像領域２１７は該隣り合う２つのレンズ２１６の光心のずれ１８１が視差となり立体視することができる。 Example 16 :
In the case of an imaging method in which the optical center is shifted, this can be used for parallax to obtain a stereoscopic image. FIG. 49 is a top view of the cubic image pickup device PG6. A
以下に記載する技術的事項は、この第１６例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、第１６例の説明に用いたレンズはピンホールに置換しても良い。また両眼視差を担う１対のレンズを始め、複数のレンズの受光面を共有させても良い。つまり１つの写像面に複数の光心や光軸から交互に写像してよい。なお１つの受光面とは、複数の面で構成されている立体的な受光面を含む。例えば楕球に写像すれば２つの焦点に光心を設定する際に受光面での乱反射を抑え撮像に好適である。 The technical items described below are not limited to the sixteenth example, but can be similarly applied to other examples. However, the lens used in the description of the sixteenth example may be replaced with a pinhole. . Moreover, you may share the light-receiving surface of several lenses including a pair of lens which bears binocular parallax. In other words, a plurality of optical centers and optical axes may be mapped alternately on one mapping surface. One light receiving surface includes a three-dimensional light receiving surface composed of a plurality of surfaces. For example, mapping onto an ellipse is suitable for imaging by suppressing irregular reflection on the light receiving surface when setting the optical center at two focal points.
第１７例：
本発明が扱う写像は撮像を含み、撮像機の受光面は入力時の写像面と捉える。複数の受光面により多面体を構成する例で説明する。全方位撮像した画像は画像処理により矩形画像化できるが画像劣化や処理能力により画質が制約される。この処理は受光面を多面体し、所望する多面体画像を直接撮り込むことで簡略化できる。 Example 17 :
The mapping handled by the present invention includes imaging, and the light receiving surface of the imaging device is regarded as a mapping surface at the time of input. An example in which a polyhedron is configured by a plurality of light receiving surfaces will be described. An omnidirectional image can be converted into a rectangular image by image processing, but the image quality is limited by image deterioration and processing capability. This process can be simplified by polyhedral the light-receiving surface and directly capturing a desired polyhedral image.
図４２は正四面体撮像機ＰＧ９を示す。正四面体の各面にレンズ、この場合ピンホール１８９を配置する。該正四面体の各面と平行な三角形を受光面とする。受光面Ｆ８はその一つである。こうして４方向に光軸を分散して正四面体形状の受光面に撮像することで画像処理をせず直接正四面体画像が得られる。特にピンホールを用いれば幾何学的に純粋な投影であるためレンズ特有の歪みがなく全方位が該多面体受光面に投影できる。なおピンホールの場合、仕組みが単純なため複数の光軸を持つ撮像機を小型化できる。一方で低画質がちなピンホールカメラを全視野を分担することで補える。なお受光面Ｆ８に替わり中心Ｏ１７と正四面体ＰＧ９の頂点からなる三角錐の内面を受光面として１８０度近い画角を得てもよい。 FIG. 42 shows a regular tetrahedral imaging device PG9. A lens, in this case a
第１８例：
イメージサークルと取り合いがよい形状に受光面を整える例を説明する。図４２に十四面体の輪郭を持つ撮像機ＰＧ１０の説明図を示す。正四面体の頂点と稜線を切欠いて該十四面体が得られる為、正四面体に従い配置された受光面Ｆ１１を六角形にできイメージサークルＣ３との取合いが良くなる。また稜線や頂点を切欠いた面Ｆ１０やＦ９に出入力端子や電源１９３、三脚等の取付具１９４、メモリ等のカード１９５が着脱できる。こうして光軸設定の基となる多面体の稜線及び／又は頂点に沿って撮像に関する要素を配し全方位の同時撮像でこれらが写り込むのを防ぐ。このように多面体撮像機の形状に由来する他の立体を輪郭に用いると撮像上の問題点を解決することができる。 Example 18 :
An example will be described in which the light receiving surface is arranged in a shape that fits well with the image circle. FIG. 42 shows an explanatory diagram of the image pickup device PG10 having a tetrahedral shape. Since the tetrahedron is cut off at the apexes and ridges of the regular tetrahedron, the light-receiving surface F11 arranged according to the regular tetrahedron can be formed into a hexagonal shape and the contact with the image circle C3 is improved. Further, an input / output terminal, a
第１９例：
情報出入力時の例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子やディスプレ素子を非常に細分化した写像面として本発明では扱う。これらの形状や配列を示す例を示す。細分化した正積グリッドに沿った受光素子を説明する。従来の受光素子は直交座標状に長方形の受光素子を配した為、垂直転送路等との折合いが悪くＲＧＢのカラーフィルタも均等配列し難い。そこで受光素子を六角形等に多角形化する、及び／又は正積グリッドを用い極力均等に配列できる。 Example 19 :
In the present invention, a light receiving element such as a CCD or a CMOS or a display element at the time of inputting / outputting information is treated as a very finely divided mapping surface. An example showing these shapes and arrangements is shown. The light receiving element along the subdivided equal product grid will be described. Since the conventional light receiving elements are rectangular light receiving elements arranged in rectangular coordinates, it is difficult to arrange the RGB color filters in a uniform manner due to poor compromise with the vertical transfer path and the like. Therefore, the light receiving elements can be polygonalized into hexagons and / or the like and / or arranged as evenly as possible using a positive grid.
図４３は受光面領域を拡大し、受光素子の配列規則２０３を示す。受光素子２０５を、細分化した正積グリッドＧ１３に従い並べる。配列規則２０３では受光素子間の隙間領域２０６に垂直転送路を配置しやすい。受光素子は六角形化することで矩形のものよりマイクロレンズの錯乱円が収まりやすくＣＣＤ出力低下を防ぎやすい。また受光素子２０５に記す参照符号「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」は３色のカラーフィルタの配列を示すが、三方向グリッドの配列により均等に配列されている事が分かる。また六角形状の受光素子や三方向グリッドは、矩形受光素子や直交グリッドより正四面体ほか三角形面を持つ立体の面領域に馴染み受光面端部まで無駄なく配列できる。 FIG. 43 is an enlarged view of the light receiving surface area and shows the
配列規則２０４は前記配列における受光素子２０５を回転させ配列規則２０３とは異なる配列規則例である。なお受光素子は２０５ａのように円形であってもよい。円形の受光素子の場合隙間領域２０６に垂直転送路を配置しやすい。もちろん他の多角形やグリッドに基づいた配列であっても良い。例えば正十二面体が受光面の場合、五角形の受光面及び／又は五角形グリッドがよい。受光素子は他の電磁波や音波や温度、ドップラー効果等に感知するセンサに置換してよい。また立体角補正に用いるグリッドとは異なるグリッドを用いて配列してよい。また画像出力時のディスプレ素子に置換してよい。受光素子とディスプレ素子の配列を極力対応させてもよい。 The
第２０例：
１光軸に立体的受光面を配した例を説明する。従来受光面はフィルムを巻く為に平面形状が好適だったが広角の場合受光面の中央と周縁での露出の差や歪みが増す為複数のレンズを構成した物が多い。そこで１つの光軸に複数の面で構成した立体受光面を配し受光面と焦点間の距離を極力等しくし露出を極力統一する方法を立方体を例に説明する。 Example 20 :
An example in which a three-dimensional light receiving surface is arranged on one optical axis will be described. Conventionally, the light receiving surface has a flat shape suitable for winding a film. However, in the case of a wide angle, since the difference in exposure and distortion at the center and the periphery of the light receiving surface increase, there are many things that constitute a plurality of lenses. Therefore, a method of arranging a three-dimensional light receiving surface composed of a plurality of surfaces on one optical axis, making the distance between the light receiving surface and the focal point as equal as possible, and unifying the exposure as much as possible will be described by taking a cube as an example.
図４１は撮像機ＰＧ６の説明図であり、ＡＸ４は各面に配された光軸の１つである。ＡＸ４上の点、例えば立方体の面の交点１７８にピンホールを配置する。こうして全方位の撮像領域を６分割する。立方体の中心Ｏ１６と頂点との中点１７２を結ぶ４つの三角形を受光面Ｆ６とする。ハッチ部は該受光面の１つである。 FIG. 41 is an explanatory diagram of the image pickup device PG6, and AX4 is one of the optical axes arranged on each surface. A pinhole is arranged at a point on AX4, for example, an intersection 178 of the cube surface. Thus, the omnidirectional imaging region is divided into six. Four triangles connecting the center O16 of the cube and the
なお、立方体の中心Ｏ１６と頂点Ｖ１６を結ぶ４つの三角形Ｆ７を受光面とするとピンホールの精度によるが１光軸で１８０度近い画角を得る。つまりより広角画像を取り込める。こうして複数の全方位画像や画角の重複により立体視画像を作成できる。このとき受光面Ｆ６を１７２を頂点とする四角形に置換してよい。１７９は該立方体撮像機の断面図を示す。受光面を上記のように立体化することで焦点から受光面のある１点までの距離の差に関して受光面が平面Ｆ６ａの場合と比較して、減少するのが分かる。 If the four triangles F7 connecting the center O16 and the vertex V16 of the cube are the light receiving surfaces, an angle of view close to 180 degrees with one optical axis can be obtained depending on the pinhole accuracy. In other words, a wider angle image can be captured. In this way, a stereoscopic image can be created by overlapping a plurality of omnidirectional images and angles of view. At this time, the light receiving surface F6 may be replaced with a quadrangle having 172 as a vertex.
得られた画像は受光面形状に従い統合する。図５７に示すＰＧ７は受光面Ｆ６の形状に従い統合した２４面体の全方位画像である。四角錐受光面Ｆ６は１８８を頂点１８４を底面の頂点とする四角錐Ｆ６ｂに写像される。同様に幾何学的共通性を持つ菱形十二面体画像に写像しても良い。その後立方体、正四面体、正八面体等に再写像し他の例同様の操作により矩形平面画像を作れる。また上記受光面Ｆ７により画角１８０°で撮像した場合、１８０度反対を向く２つの光軸により撮った画像を八面体ＰＧ８に統合したのち点１８０を頂点とする正方形に面統合を行い矩形平面画像を得る。 The obtained images are integrated according to the shape of the light receiving surface. PG7 shown in FIG. 57 is an omnidirectional image of a 24-hedron integrated according to the shape of the light receiving surface F6. The quadrangular pyramid light-receiving surface F6 is mapped to the quadrangular pyramid F6b with the
このように１つの撮像形式により複数種の多面体画像を取得し多用途に最適化した画像が提供出来る。なお、上記第２０例に限らず他の例でも適用可能だが、上記第２０例では幾何学的表現で説明したが上記例の内容と同じ効果が得られる範囲内であれば、実施に際しこれら説明用の理論上の数値は許容範囲内であればよい。撮像機の大きさ等で光心がずれる等の誤差は許容内で近似値してよい。 As described above, a plurality of types of polyhedron images can be acquired by one imaging format, and an image optimized for various purposes can be provided. Although not limited to the twentieth example, the present invention can be applied to other examples. However, in the twentieth example, the description is given in terms of geometric expression. The theoretical numerical value for the purpose may be within the allowable range. Errors such as optical misalignment due to the size of the image pickup device may be approximated within a tolerance.
第２１例：
本発明は全方位画像の矩形平面への写像を扱うが入力時の写像面である受光面を矩形平面化する方法を含む。上記例に示す複数の受光面を光軸に対応させ分散、立体化する撮像機の作りは複雑になる。しかし例えば正八面体を用いて、全ての受光面を矩形平面に統合できる。 Example 21 :
The present invention includes a method of handling a mapping of an omnidirectional image onto a rectangular plane, but converting the light receiving surface, which is a mapping plane at the time of input, into a rectangular plane. Making an image pickup device that disperses and three-dimensionalizes the plurality of light receiving surfaces shown in the above example in correspondence with the optical axis becomes complicated. However, for example, using a regular octahedron, all the light receiving surfaces can be integrated into a rectangular plane.
図４４に正八面体撮像機ＰＧ１１の概念図を示す。各面にピンホールまたは同等のレンズ２０７が取付く。正八面体ＰＧ１１の面を底面、中心を頂点とする三角錐ＰＧ２５内面の部分領域を受光面とし全方位画像が撮像できる。このとき正八面体の各面に設置され三角錐化された受光面は正八面体の各頂点Ｖ２５を共有する三つの正方形Ｆ１３に統合されている事が分かる。こうして３つの矩形平面に各受光面を統合しつつ各光軸に各々立体的配置の受光面を提供出来る。なお該受光面の考えを他の多面体等の立体に置換してよい。 FIG. 44 shows a conceptual diagram of a regular octahedron imager PG11. A pinhole or
このときレンズ２０７が１／２πｓｒの撮像視野を撮像できるよう三角錐面領域Ｆ１２を受光面にすれば１つの全方位画像が得られる。該撮像視野を１πｓｒに広げた三角錐面領域Ｆ１２ａであれば８つの光軸を分配し２つの正四面体画像が得られる。同様に正方形Ｆ１３全面を受光面にし撮像視野を２πｓｒ（全周魚眼）まで広げた場合４つの全方位画像が得られる。隣り合う光軸と撮像領域が重複する場合これを利用して立体視画像を作ることも出来る。 At this time, if the triangular pyramid surface region F12 is used as the light receiving surface so that the
他で詳述するがＦ１３を含む面Ｆ１３ａを反射体にした場合３つの面Ｆ１３ａ同士が直交するため任意の方向から来る光を光源に返す事ができ（以下全方向反射体と呼ぶ）、この原理を用いて互いの撮像機の位置を迅速に測定できる。ただし１つの光軸で１／２πｓｒ以上の撮像をする場合は写り込みが生じる。また面Ｆ１３ａを三脚に用い撮像機を安定させてもよい。ここでは立体受光面の矩形化に関する例を説明したが、当然受光面は三角錐に替わり正八面体の面と平行な面に配置して正八面体画像を取得できるようにしてよい。 As will be described in detail elsewhere, when the surface F13a including F13 is used as a reflector, the three surfaces F13a are orthogonal to each other so that light coming from an arbitrary direction can be returned to the light source (hereinafter referred to as an omnidirectional reflector). The position of each imager can be measured quickly using the principle. However, when an image of 1 / 2πsr or more is taken with one optical axis, reflection occurs. Further, the imaging device may be stabilized by using the surface F13a as a tripod. Although the example regarding the rectangularization of the three-dimensional light receiving surface has been described here, naturally the light receiving surface may be arranged in a plane parallel to the surface of the regular octahedron instead of the triangular pyramid so that a regular octahedron image can be acquired.
第２２例：
本発明は複数台の撮像機を用い、特定の空間全域を網羅する方法を含む。全方位撮像機１台による観測は湾曲した空間等の場合、空間の形状により視野が行き届かず、複数台の撮像機が必要となる。このとき互いの撮像機の位置関係を迅速に把握できる例を説明する。 Example 22 :
The present invention includes a method of using a plurality of imagers and covering the entire specific space. Observation with one omnidirectional image pickup device, such as a curved space, does not reach the field of view due to the shape of the space, and requires a plurality of image pickup devices. At this time, an example in which the positional relationship between the imaging devices can be quickly grasped will be described.
図４５は準正十四面体撮像機ＰＧ１２の概念図を示す。該十四面の正方形の各面Ｆ２５に基づき光軸を配し全方位を６つの撮像領域に分割して撮像する。また全方向反射体となるよう正三角形の面Ｆ２４に点光源と三角錐状の反射体２０８を取り付ける。反射体２０８の各面は互いに面角が９０度で交差する。 FIG. 45 shows a conceptual diagram of a quasi-tetradecahedron imager PG12. An optical axis is arranged on the basis of each of the fourteen square faces F25, and the omnidirectional image is divided into six imaging areas and images are taken. A point light source and a triangular pyramid-shaped reflector 208 are attached to the equilateral triangular surface F24 so as to be an omnidirectional reflector. Each surface of the reflector 208 intersects with each other at an angle of 90 degrees.
全方向反射体、光源を付加した撮像機を複数散在させた場合、他の撮像機が反射した自らの光源の光を全方位撮像機で捉えることで観察する空間における各撮像機の相互の位置関係が把握できる。こうして各地点での全方位画像を分析でき観察する空間内の被写体を多角的に観測する事が可能になる。 When multiple imagers with omnidirectional reflectors and light sources are scattered, the mutual position of each imager in the space to be observed by capturing the light of its own light source reflected by other imagers with an omnidirectional imager I can understand the relationship. In this way, it is possible to analyze the omnidirectional image at each point and to observe the subject in the space to be observed from various angles.
以下に記載する技術的事項は、この第２２例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、上記２２例において特定の被写体を包囲するように複数該撮像機を配し全方位から撮像してよい。また一般的な撮像で扱う可視光を電波、赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線等の電磁波、ソナーなどの音波、ＭＲＩなどの磁場に置換してよい。画像には温度分布や磁力分布、ドップラー効果などを表示してよい。また撮像に際して全ての光軸を固定して同時撮像してよい。また非同時撮像でも良い。台数を減らし光軸を回しつつ撮像してよい。この場合回転軸を調整することで光心を一致できる。動画用撮像機をパンした録画画像を用いても良い。 The technical items described below are not limited to the twenty-second example, but can be applied to other examples as well. However, in the twenty-two examples, a plurality of image pickup devices are arranged so as to surround a specific subject. However, imaging may be performed from all directions. Visible light used in general imaging may be replaced with electromagnetic waves such as radio waves, infrared rays, ultraviolet rays, X-rays and gamma rays, sound waves such as sonar, and magnetic fields such as MRI. The image may display temperature distribution, magnetic force distribution, Doppler effect, and the like. Further, all the optical axes may be fixed at the time of imaging, and simultaneous imaging may be performed. Also, non-simultaneous imaging may be used. You may image, reducing a number and rotating an optical axis. In this case, the optical centers can be matched by adjusting the rotation axis. You may use the recorded image which panned the imaging device for moving images.
なお、光軸、全方向反射体、光源の多面体の面への割当はこれに限らない。例えば全ての面に光軸がある場合、準正１４面体の全方位画像が得られる。このとき準正１４面体の頂点Ｖ２６を通る正方形２０９の表裏に準正１４面体画像を写像できる。同様に頂点Ｖ２６を通る六角形２１０の表裏に準正１４面体画像を写像できる。平面化された全方位画像は平面に配列できる。ただし被写体の連続性を確保する場合、隙間のある平面配列画像になる事がある。一方平面充填した場合は部分的に被写体が不連続になる事がある。 The assignment of the optical axis, the omnidirectional reflector, and the light source to the surface of the polyhedron is not limited to this. For example, when all surfaces have optical axes, an omnidirectional image of a quasi-regular tetrahedron can be obtained. At this time, a quasi-regular tetrahedron image can be mapped on the front and back of the square 209 passing through the vertex V26 of the quasi-regular tetrahedron. Similarly, a quasi-regular tetrahedron image can be mapped on the front and back of the
第２３例：
光軸設定等を多様化し、解像度や立体視画像化の有無など様々な用途に対応できる例を説明する。図４７に概念図を示す撮像機ＰＧ１４は立方体にレンズ２１９が取り付いた撮像モジュールＭ１がヒンジ２４９を介して連結している。よってモジュールＭ１はＡＸ６を軸に回転できる。ヒンジ２４９は一定の角度毎に回転を固定できると良い。他の面にはシャッタ２２０、バッテリやアダプタ端子２２１、モニタ等の表示装置２１８、接続装置２４８が取り付き一方の撮像機ＰＧ１４と連結している。接続装置２４８は信号や電力の出入力や三脚への固定具を兼ねたものが良い。なおレンズ２１９はピンホールに置換してよい。受光面２２２は球面の一部になっている。これは立体受光面とする場合、内部での光の乱反射の制御が難しいが特にピンホールを用い受光面を球面化した場合入射した光２５１は受光面に垂直に当たるため受光に好適な上、入射した逆方向に反射するため該反射光２５２が乱反射せずに済む。内部空間２２３に撮像機に必要な要素を内蔵する。 Example 23 :
An example will be described in which the optical axis setting and the like can be diversified to cope with various uses such as resolution and presence / absence of stereoscopic imaging. The image
図４８は、２つの撮像モジュールＭ１を光軸をそろえ立体視画像撮像機として使用する例２５３と光軸を互いに逆方向に向け全方位撮像機として使用する例２５４を示す。 FIG. 48 shows an example 253 using two imaging modules M1 as a stereoscopic image pickup device with the optical axes aligned, and an example 254 using the two imaging modules M1 as an omnidirectional image pickup device with the optical axes directed in opposite directions.
次に、図５０は３台を結合した使用例である。撮像機ＰＧ１４は夫々モジュールＭ１を９０回転させ連結させた状態で他の撮像機と結合している。この場合光軸配置は立方体ＰＧ１５に基づいており、モジュールＭ１は全視野を６分割した領域を撮像する。こうして３台のＰＧ１４により１台の撮像機よりも高画質の全方位画像を取り込める。立方体ＰＧ１５の窪んだ部分に光源や雲台など撮像に必要な要素モジュールＭ２を着脱できるようになっている。また頂点２２４を切欠いて設置しやすくすると良い。なおレンズ２１９をより広角にすることで光心のずれが視差になり立体視画像が取得できる。なお撮像機の組み合わせを変え解像度や視差の設定等の仕様を変更してよい。またモジュールＭ１の各面の要素も自由に設定してよい。例えば接続装置２４８を増やしたり、ヒンジに置換してよい。モジュールＭ１を常に対にする必要もない。こうして撮像要素を様々に組み合わせることで多様な目的に対応出来る。 Next, FIG. 50 shows a usage example in which three units are combined. The image pickup device PG14 is coupled to another image pickup device in a state where the modules M1 are connected by rotating 90 times. In this case, the optical axis arrangement is based on the cube PG15, and the module M1 images a region obtained by dividing the entire visual field into six. In this way, three
第２４例：
写像される多面体画像に選択肢を与えるため光軸設定に多様性を持たせることが出来る。また多面体撮像機を光軸設定の基となる多面体の幾何学的特性を損う事なく変形させた上でメモリ、電子回路など撮像機に必要な構成要素を内蔵させる例を説明する。 Example 24 :
Since options are given to the polyhedral image to be mapped, the optical axis setting can be varied. An example will be described in which the polyhedron imager is deformed without impairing the geometrical characteristics of the polyhedron that is the basis for setting the optical axis, and the components necessary for the imager such as a memory and an electronic circuit are incorporated.
図４６は八面体２１１の稜線と頂点を切り欠いた２６面体撮像機ＰＧ１３の概念図とその断面図Ｆ１４ａである。２６面体撮像機ＰＧ１３は頂点Ｖ２７を通る６つの八角形面Ｆ１４に受光面を集約させた状態で少なくとも８つの三角形面に光軸を配している。例えば八角形面Ｆ１４の斜線部Ｆ１５は光軸ＡＸ１５の撮像面の一部となる。こうして光軸配置の基となる八面体撮像機と同等な全方位画像が得られる。八角形面Ｆ１４により区切られた内部空間２１２にＲＡＭ、メモリや電源など撮像機に必要な要素を納める。また内部空間２１３には撮像機など着脱可能な装置２１４を取り付けられる。 FIG. 46 is a conceptual diagram of a icosahedron imager PG13 in which the ridgeline and vertex of the octahedron 211 are cut out, and a cross-sectional view F14a thereof. In the 26-hedron imaging device PG13, the optical axes are arranged on at least eight triangular surfaces in a state where the light receiving surfaces are concentrated on the six octagonal surfaces F14 passing through the vertex V27. For example, the hatched portion F15 of the octagonal surface F14 becomes a part of the imaging surface of the optical axis AX15. In this way, an omnidirectional image equivalent to the octahedron imager that is the basis of the optical axis arrangement is obtained. Elements necessary for the image pickup device such as RAM, memory, and power supply are stored in the
２６面体を用いて光軸を分配することで種々の全方位画像が得られる。例えば全ての面に光軸を配すると２６面体画像が得られ、夫々の画角θ５を汎用レンズで担う事ができる。八面体２１１の稜線を切り欠いて出来た１２個の四角形面Ｆ１７に光軸を配すると菱形十二面体の全方位画像が得られる。また八面体２１１の頂点を切り欠いて出来た６つの四角形の面Ｆ１６に光軸を配し、領域Ｆ１５を反射体に置換して全方向反射体とし、残りの面に光源、三脚、出入力系のプラグ、アンテナ等の着脱装置を組み込んでも良い。また軸ＡＸ６の直交方向に並ぶ８つの面に光軸を配することで合計３つの八角柱または円筒画像が得られ汎用のパノラマ画像に還元できる。 Various omnidirectional images can be obtained by distributing the optical axis using the 26-hedron. For example, if the optical axes are arranged on all surfaces, a 26-hedron image can be obtained, and each field angle θ5 can be carried by a general-purpose lens. An omnidirectional image of a rhomboid dodecahedron is obtained by arranging optical axes on twelve rectangular planes F17 formed by cutting out the ridgelines of the octahedron 211. In addition, optical axes are arranged on six rectangular surfaces F16 formed by cutting out the vertices of the octahedron 211, the region F15 is replaced with a reflector to make an omnidirectional reflector, and the remaining surface has a light source, a tripod, and input / output System plugs, antennas, and other attachment / detachment devices may be incorporated. Further, by arranging the optical axes on the eight surfaces arranged in the direction perpendicular to the axis AX6, a total of three octagonal prisms or cylindrical images can be obtained and reduced to a general-purpose panoramic image.
第２５例：
本発明の扱う写像には縦方向は心射投影、横方向は平行投影のように異なる写像方法を混在したものを含む。また対象となる立体には開いた面や曲面を含む立体や複数の立体を組み合わせたものを含む。ここでは円筒図法を組み合わせて歪みが比較的少ない領域を夫々抽出し一つの面が閉じた立体に統合する例を説明する。 Example 25 :
The mappings handled by the present invention include those in which different mapping methods are mixed, such as a vertical projection in the vertical direction and a parallel projection in the horizontal direction. The target solid includes a solid including an open surface or a curved surface, or a combination of a plurality of solids. Here, an example will be described in which regions with relatively little distortion are extracted by combining cylindrical projections and integrated into a solid with one surface closed.
図５３は円筒ＰＧ１９を２つ交差し正方形画像を得る過程を示した概念図である。左右が開いている円筒ＰＧ１９には平行投影と心射投影による全方位画像が貼り付いている。これにもう一つの円筒ＰＧ１９を交差させ重複した領域がＦ１９である。円筒画像のうちハッチ部Ｆ１９を抽出して用いる。その他の円筒領域ＰＧ２０ａは取り除き領域Ｆ１９により立体面画像ＰＧ２０が得られる。立体ＰＧ２０には説明上、地球の経緯線を表記している。次に立体面画像ＰＧ２０を軸ＡＸ８に沿って上下方向から正方形Ｆ２０の表裏面に写像する。裏面に写像した画像を回転し表の面に統合して矩形全方位画像を取得する。 FIG. 53 is a conceptual diagram showing a process of obtaining a square image by intersecting two cylinders PG19. An omnidirectional image by parallel projection and cardiac projection is pasted on the
この写像方法による立体ＰＧ２０の曲面は円筒の一部で構成される為、汎用のパノラマ画像に類似しつつ全視野を少ない歪みで正方形化出来る利点がある。なおこのように曲面、直線、曲線により規定される立体は上記第２５例の説明に制限されるものではない例えば円錐を複数組み合わせた場合ランベルト正距方位図法に類似した画像が得られる。 Since the curved surface of the three-
第２６例：
円筒図法と本発明に従う矩形画像を折衷させる例を説明する。図５４は、曲面で構成された菱形１２面体ＰＧ２３である。これは図５３に示すＰＧ２０に円筒を追加し３つの円筒の交差部により得る。よって立体ＰＧ２３の面は円筒で構成される。頂点Ｖ２９を結ぶ円弧２３８により区分された１２の曲面は合同でありこの立体を頂点Ｖ２９を結ぶ直線２３９で区分すると２４面体が得られる。この立体ＰＧ２３は菱形十二面体、立方体、正四面体、正八面体と頂点、稜線、面などの配置を共有する部分が多く、容易に該多面体に写像できる。例えばハッチ部領域２４０は正八面体の１面に写像される。 Example 26 :
An example in which a cylindrical image and a rectangular image according to the present invention are compromised will be described. FIG. 54 shows a rhombus dodecahedron PG23 formed of a curved surface. This is obtained by adding a cylinder to
ここで「容易に」とは心射投影するだけで上記多面体が得られ各面が立体角補正できるという利点を含む。これらの多面体を用いれば本発明の平面化方法により矩形平面が得られる。こうして汎用の３６０度画像である円筒図法を折衷することができる。なお上記第２６例に限らず他の例でも適用可能だが、上記第２６例では幾何学的表現で説明したが上記例の内容と同じ効果が得られる範囲内であれば、上記第２６例の説明中用いた「正多面体」を「多面体」、「正多角形」を「多角形」に置換して良い。 Here, “easily” includes the advantage that the polyhedron can be obtained by only projecting in an episodic manner, and each surface can be corrected for a solid angle. If these polyhedrons are used, a rectangular plane can be obtained by the planarization method of the present invention. Thus, the cylindrical projection which is a general-purpose 360 degree image can be compromised. The present invention is not limited to the 26th example, but can be applied to other examples. However, although the 26th example has been described in terms of geometric expression, the 26th example can be used as long as the same effects as the above example can be obtained. The “regular polyhedron” used in the description may be replaced with “polyhedron” and “regular polygon” may be replaced with “polygon”.
第２７例：
球の経線は円弧である。そこで特定の断面のみが矩形で経線方向の断面は全て円弧である立体を介して被写体が滑らかに表示できる矩形平面を得ることが出来る。図５８の概念図に示す立体ＰＧ２１は経緯線グリッドＧ１５により面が区分されている。経緯線グリッドＧ１５は経線２２６と緯線２３１で構成されている。なお図示するグリッドＧ１５は１／２πｓｒの画像領域、例えば北半球の１／４のみを表示している。円弧２２６は極点２２７と正方形Ｆ２１の稜線２２８上の点２３０を通り、曲線２３１は円弧２２６を分割した点を結び連鎖する。 Example 27 :
The meridian of the sphere is an arc. Therefore, it is possible to obtain a rectangular plane on which a subject can be smoothly displayed via a solid whose only specific cross section is a rectangle and all cross sections in the meridian direction are arcs. The plane of the
一方グリッドＧ１６は正方形Ｆ２１ａ上にあり、経線２２６ａ、緯線２３１ａと赤道にあたる正方形の稜線２２８ａで構成されている。なお図示するグリッドＧ１６は半球分つまり２πｓｒの立体角領域のみを示す。線分２２６ａは正方形上の極点２２７ａと正方形の稜線２２８ａ上の点２３０ａを通る線分である。線分２３１ａは線分２２６ａを分割した点を結ぶ連鎖した曲線である。こうしてグリッドＧ１５の区分領域２３３はグリッドＧ１６上の対応する領域２３３ａに写像され正方形画像が得られる。写像に用いる立体ＰＧ２１は緯線を曲線により連鎖させ、隣あう面が滑らかに連続する形状である。そのため被写体が不自然に折れ曲がり表示される事が無い。 On the other hand, the grid G16 is on the square F21a, and includes a
第２８例：
本発明は２次曲線を含む曲線による分割を含む。ここでは図５８に示すグリッドＧ１６の変形例を説明する。図５９に概念図を示す正方形グリッドＧ１７は全視野領域つまり４πｓｒの立体角領域を示す。図５８に示す２πｓｒ分のグリッドＧ１６は正方形領域Ｆ２１ｂに相当する。グリッドＧ１７は線分２２６ｂと線分２３１ｂ及び正方形の稜線２２８ｂで構成されている。線分２２６ｂは極点２２７ｂと正方形の稜線２２８ｂ上の点２３０ｂを通る連鎖した双曲線である。線分２３１ｂは線分２２６ｂを分割した点を結ぶ連鎖した放物線である。このとき線分２２６ｂと線分２３１ｂは交点で直交するよう曲率等が調整され、地図で例えると等角図法となる。グリッドＧ１５上の区分領域２３３はグリッドＧ１７の対応する領域２３３ｂに写像される。こうして稜線２２８ｂ上で折れ曲がっていた経線を曲線でつなぐことで稜線２２８ｂをまたぐ被写体折れ曲がらずに自然に見えるようになる。画像領域２３３が正積写像されるようグリッド１５、１６、１７は調整する。 Example 28 :
The present invention includes segmentation by curves including quadratic curves. Here, a modification of the grid G16 shown in FIG. 58 will be described. A square grid G17, whose conceptual diagram is shown in FIG. 59, shows the entire visual field region, that is, a solid angle region of 4πsr. A grid G16 for 2πsr shown in FIG. 58 corresponds to the square region F21b. The grid G17 includes a line segment 226b, a line segment 231b, and a
以下に記載する技術的事項は、この第２８例に限定されずに、他の例にも同様に適用可能であるが、上記第２８例の分割数を調節する事により立体角補正の精度を調整できる。画処理能力等の制約により分割を四面体や八面体の稜線など単純なものにしてよい。ただし歪みの分散は限定されたものになる。なお線分の分割や交差角θ６の分割は等分するのがよい。地図に例えると局所的に角度や距離を正しく示せる。またグリッドＧ１６、１７はグリッドＧ１５を軸ＡＸ９上の点から光学的投影により得ても良い。分割線は測地線以外に、円弧、ペジェ、スプライン曲線ほか楕円弧、放物線等の２次曲線、楕円曲線等の３次曲線、Ｃａｓｓｉｎｉａｎ ｏｖａｌ等の４次曲線、クロソイド曲線等の緩和曲線を含む。これらが混在し連鎖してよい。 The technical matters described below are not limited to the 28th example, but can be applied to other examples as well. However, the accuracy of the solid angle correction can be improved by adjusting the number of divisions in the 28th example. Can be adjusted. The division may be simple, such as a tetrahedron or an octahedron ridge, due to restrictions such as image processing capability. However, the strain distribution is limited. It should be noted that the line segment and the intersection angle θ6 should be equally divided. If you compare it to a map, you can correctly show the angle and distance locally. The grids G16 and G17 may be obtained by optical projection of the grid G15 from a point on the axis AX9. In addition to geodesic lines, the dividing lines include arcs, peziers, spline curves, quadratic curves such as elliptical arcs and parabolas, cubic curves such as elliptical curves, quaternary curves such as Cassianian oval, and relaxation curves such as clothoid curves. These may be mixed and chained.
第２９例：
本発明は均等な正積分割において球体や多面体と矩形平面を折衷する曲面を均等に正積分割したものを含む。図５５は正八面体画像を被写体が滑らかに表示されるよう考慮して正方形に多階層写像する過程を示す概念図である。正八面体画像ＰＧ２２は曲面で構成された立体ＰＧ２２ａに写像され、次いで正方形画像Ｆ２２に写像される。ここでは正八面体の八面のうち四面のみ図示し説明する。正八面体画像領域ＰＧ２２はグリッドＧ１８により２４等分されている。領域２３５はその１つである。グリッドＧ１８は頂点Ｖ２８と稜線の中点２３４を結ぶ線分２３６と稜線２３７により構成されている。 Example 29 :
The present invention includes a product obtained by equally dividing a curved surface that folds a sphere, a polyhedron, and a rectangular plane in equal equal product division. FIG. 55 is a conceptual diagram showing a process of mapping a regular octahedron image into a square in a multi-layered manner so that the subject is displayed smoothly. The regular octahedron image PG22 is mapped to a solid PG 22a composed of curved surfaces, and then mapped to a square image F22. Here, only four of the octahedrons are shown and described. The regular octahedron image region PG22 is divided into 24 equal parts by a grid G18.
立体ＰＧ２２ａは頂点Ｖ２８ａを除く頂点Ｖ２８と中心Ｏ２２を正八面体ＰＧ２２と共有する。各面はグリッドＧ１８ａにより２４等分され、領域２３５ａはその１つである。グリッドＧ１８ａは頂点Ｖ２８ａとＶ２８を結ぶ線分２３７ａとＶ２８同士を結ぶ線分の中点２３４と頂点Ｖ２８ａを結ぶ線分、及び２つの頂点Ｖ２８と線分２３７ａ上の点を結ぶ線分２３６ａにより構成される。線分２３６ａは連鎖する円弧などの曲線である。線分２３６ａの曲率は、Ｖ２８を頂点とする正方形へ写像する際、該正方形の輪郭からはみ出ないよう調整されていると良い。正方形Ｆ２２は頂点Ｖ２８と中心Ｏ２２を正八面体ＰＧ２２と共有する。該正方形はグリッドＧ１８ｂにより２４等分され、領域２３５ｂはその１つである。グリッドＧ１８ｂは点Ｏ２２と頂点Ｖ２８を結ぶ線分２３７ｂと点Ｏ２２と稜線の中点２３４を結ぶ線分、及び２つの頂点Ｖ２８と線分２３７ｂ上の点を結ぶ線分２３６ｂにより構成される。 The solid PG 22a shares the vertex V28 except the vertex V28a and the center O22 with the regular octahedron PG22. Each surface is divided into 24 equal parts by the grid G18a, and the
こうして正八面体画像ＰＧ２２は立体ＰＧ２２ａを経由し正方形Ｆ２２に正積写像される。なお同等の効果が得られるのであれば正八面体から直接正方形に写像を行っても良い。 In this way, the regular octahedron image PG22 is mapped to the square F22 via the solid PG 22a. If an equivalent effect can be obtained, mapping from a regular octahedron to a square may be performed.
第３０例：
本発明は多様な空間において全視野を確保するために例えば狭小空間に対応した小型化を加味した撮像機を含む。図５６は筒型の撮像機ＰＧ２４の概念図である。筒の軸ＡＸ１１方向に撮像ユニット２４１が対になり向かい合う。撮像ユニット２４１はレンズ２４２、反射体２４４で構成されている。レンズ２４２の周りには軸ＡＸ１１の回転体形状である反射体２４４が配置される。レンズ２４２に仮想光心２４６から見て水平３６０度、垂直θ８の視野を反射して送り込む。よってレンズ２４２は反射体２４４に写り込む画像を取り込める画角θ６さえあればよい。レンズ２４２の画角がより大きな場合（θ７）これを他方のレンズ２４２の画角に付与する事ができる。２つの撮像ユニット２４１は透明シリンダー２４５等により適正な距離Ｌ５を保つ。距離Ｌ５はレンズ２４２の画角と反射体２４４の角度θ９による為、シリンダー２４５をスライドすることでズームしたり、挿入時の小型化ＰＧ２４ａが可能となる。 30th example :
The present invention includes an image pickup device that takes into account a reduction in size corresponding to, for example, a narrow space in order to ensure the entire field of view in various spaces. FIG. 56 is a conceptual diagram of a cylindrical image pickup device PG24. The
こうして２つの撮像機により撮られた全方位画像は本発明の平面化方法により矩形化することができる。一方ポリープ等注意深くある被写体を観測したい場合、対になった撮像ユニット２４１の２つの光心２４６が立体視画像を提供して、くまなく立体的に観察できる。また他方の反射体の回転体内に撮像ユニットを組込めるため空間を省ける。狭小空間での使用に際しては、反射体を経由し結像に必要な距離が得られ、またレンズが空間の内壁に近づき過ぎ撮像できなくなる事がない等の利点がある。 Thus, the omnidirectional images taken by the two imagers can be made rectangular by the planarization method of the present invention. On the other hand, when a careful subject such as a polyp is to be observed, the two
また回転体の反射体を用いるため小腸等を撮像する場合内壁の展開図を容易にパノラマで作成出来る。なお斜線部２４７にメモリや送受信系を内蔵したり撮像ユニット２４１ａを付加しレンズ２４２に撮像機本体が写り込む画角θ６０を補ったり適切な撮影角度が得られない場合撮像ユニット２４２が所望する被写体の撮像を代替できる。この時四台の撮像ユニットが撮像機ＰＧ２４に組込まれるが、軸ＡＸ１１方向に並置される為、筒の直径Ｄ１は増大せず観察する管状空間の最小径が制約される影響は少ない。 In addition, since a rotating reflector is used, a developed view of the inner wall can be easily created in a panorama when the small intestine is imaged. If the hatched
上述した本発明の基本となる処理に従って面積を重視して第１の面情報を次の第２の面情報に写像したときに、面積の歪みは低減できる。しかし第２の面上の情報、例えば島の外形輪郭に歪みが出る。つまり地球で説明すれば、地球上の各位置の位置ズレが部分部分で発生する。この歪みを低減するのに第１の面から第２の面に面情報を落とし込むときに以下の何れかの考え方を導入することで、上記の例で言えば島の外形輪郭の歪みを低減できる。 The area distortion can be reduced when the first surface information is mapped to the next second surface information with emphasis on the area according to the above-described basic processing of the present invention. However, the information on the second surface, for example, the outline of the island is distorted. In other words, if it is explained on the earth, a positional deviation of each position on the earth occurs in a partial portion. In order to reduce this distortion, when the surface information is dropped from the first surface to the second surface, by introducing any of the following ideas, distortion of the outline of the island can be reduced in the above example. .
処理１：仮想的な立体への投影による幾何学的処理；
処理２：処理１と同等の効果が得られる写像による数学的処理。Process 1: Geometric processing by projection onto a virtual solid;
Process 2: Mathematical process by mapping that can obtain the same effect as
上記処理１つまり幾何学的処理は、補正という概念に通ずる。基本となる面積比による情報処理によって決定される位置情報を、例えば球から多面体、多面体から矩形平面へ落とし込む際に、その都度その都度、第１の幾何学処理行うことで、上記の例で言えば島の外形輪郭を規定する線分情報を各所で補正でき、ひいては球面領域全体の歪みを補正できる。 The
上記処理１の考えを図面に基づいて説明する。例えば図７８に示す球面情報１２を多面体１３に写像するとき、球１２の円弧１０−１及び球１２の中心６を通る断面を図７９に示す。多面体１３上の線分９はこの断面により切断される線分である。円弧１０−１を１１−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに等分する。各区分領域は球の中心６に向け内向きに線分９上の１１−１Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの区間に心射投影される。このとき各区分の長さは著しく異なる。島の輪郭を正しく表示するには線分の長さを忠実に再現できるようこれらを区分する点の写像を補正すると良い。処理１の考えは立体１への投影を中間処理として行うことで点の写像を補正するものである。つまり円弧１０−１の等区間１１−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを立体１の線分１０−２へ心射投影をし、さらに立体１から多面体１３の線分９へ平行投影を行うことで写像後の区分区間１１−２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、一層、等間隔に近づくように補正されることが分かる。例えば１１−１Ｃの区間は矢印１１−Ｃｄに図示する分量が補正される。処理１は具体的な幾何学をもつ立体や光学的な投影を用いることで画像処理として実施する際にプログラミングを行いやすい利点がある。球面の例えば１１−Ａの線分に含まれる各点の位置が、平面上の１１−Ａの線分の対応する位置に歪みを低減した状態で落とし込まれる。 The idea of the
第２の処理の考えは上述した面積比による写像を行う行程に組み込むことで補正という概念を無しに直接的に処理できる。具体的には図７９において上記２回の投影７−１と投影７−２による処理を一括する写像７として行うものである。勿論、これによれば具体的な立体を設定せず自由に写像を規定できる。そのため、例えば上記写像後の区間区分を完全に等間隔に設定することが容易である。第２の処理の変形例として、図８０において矢印７−３に規定される写像に従い円弧１０−１を等分する点を線分９に写像することにより、区分された線分１１−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとこれらの点による区分された線分１１−３Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの比は次式を満たす。 The idea of the second processing can be directly processed without the concept of correction by being incorporated in the process of performing mapping based on the area ratio described above. Specifically, in FIG. 79, the above-described two projections 7-1 and 7-2 are performed as a
１１−Ａ／１１−３Ａ＝１１−Ｂ／１１−３Ｂ＝１１−Ｃ／１１−３Ｃ＝１１−Ｄ／１１−３Ｄ＝１１−Ｅ／１１−３Ｅ11-A / 11-3A = 11-B / 11-3B = 11-C / 11-3C = 11-D / 11-3D = 11-E / 11-3E
当然のことであるが、上記式を満たしていれば区分領域１１−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは等間隔であってもよいし、等間隔でなくても良い。 As a matter of course, the divided regions 11-A, B, C, D, and E may be equally spaced or may not be equally spaced as long as the above equation is satisfied.
第１実施例：
上述の第１の処理について図６９を用いて説明する。球１２上の画像を中間の仮想の円錐面を介在させて正四面体１３に落とし込むことで矩形平面画像化する。球１２の円弧１７は球正四面体の稜線であり球１２の表面積を４等分している。また該球上正四面体の頂点８と円弧１７の中点８−１を端点にもつ円弧１７−１と円弧１７により球１２の表面積を２４等分している。そのうちの１つが斜線部２である。すなわち斜線部２の面積と球１２全体との面積比Ｒｓは１／２４である。 First embodiment :
The first process described above will be described with reference to FIG. An image on the
立体１は点８を頂点とし、これらの頂点を結ぶ線分４により表面積を４等分している。線分４の中点を８−２とする。線分４により規定される正三角形の重心を点６−１とする。球１２の中心６を中心とし８−２を通る円弧１０と中心６と点６−１を通る直線の交点を点６−２とする。点６−２と頂点８を線分９により結ぶ。線分９、円弧１０、線分４により立体１の表面積を２４等分している。そのうちの１つが斜線部２−１である。つまり斜線部２−１の面積と立体１全体との面積比Ｒｓ１は１／２４である。なお、斜線２−１は円錐の一部である。点８を円錐の頂点、円弧１０は該円錐の底面の一部である。立体１は円錐の一部が立体的に連続して構成されている。 The solid 1 has a
正四面体１３は点８を頂点とし、これらの頂点を結ぶ線分４により表面積２を４等分している。線分４の中点は点８−２である。頂点と中点８−２を結ぶ線分９−１と線分４により正四面体１３の表面積を２４等分している。そのうちの１つが斜線部２−２である。球面領域２を正四面体上の領域２−２に心射投影することで面積比を維持することができる。 The
しかし、投影された領域２−２を詳しく見てみると領域２−２の外形輪郭線を規定する点情報がずれて落とし込まれる為に輪郭線の長さに誤差が出てしまう。図７０に分かりやすく示したものが円弧１７−１と中心６を通る面で切った断面図３である。 However, when the projected area 2-2 is examined in detail, the point information defining the outline outline of the area 2-2 is shifted and dropped, so that an error occurs in the length of the outline. 70 is a
球面１２上の円弧１７−１を光心６に向け内向きに正四面体１３上の線分９−１に心射投影する。円弧１７−１を６等分する点８−ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは点８−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに落とし込まれる。投影後の区分間隔１１−１は不均等であることが分かる。 The arc 17-1 on the
これを立体１上の線分９及び円弧１０に心射投影後正四面体上の線分９−１に正射投影することで例えば矢印１１−Ａｄに示す分量の補正がなされる。補正後の区分間隔１１−２は補正前の区分間隔１１−１に比べて等間隔に近づく改善が実行されることが分かる。中心６に対して放射状に投影７−１を行う点情報の操作と所望する面に対する垂線７−２にそって投影を行う点情報の操作を二段階で行うことで線分比の誤差を低減することができる。投影線７−２は夫々平行である。この操作を矢印７に示す一括した写像により上述した面積比による写像を行う行程に組み込んでもよい。これが第２の処理である。 By projecting this onto the
上記実施例は位置ずれを修正するものである。しかも写像前の面積比Ｒｓと写像後の面積比Ｒｓ１は変わらない。つまり、
Ｒｓ＝Ｒｓ１＝１／２４
の式が成立しているからである。The above embodiment corrects misalignment. Moreover, the area ratio Rs before mapping and the area ratio Rs1 after mapping do not change. That means
Rs = Rs1 = 1/24
This is because the following equation holds.
また、図示する正四面体の線分９−１と９−２は稜線上の点８−２において折れている。これに起因して球面情報を直接正四面体に投影し矩形平面化すると上記稜線に沿って不自然に画像情報が折れ曲がる。投影を仲介する線分１０と１０−１が正四面体の稜線上の点８−２において曲率を連続させて滑らかにすることで、輪郭の歪みを低減できる。 Also, the regular tetrahedron segments 9-1 and 9-2 shown in the figure are broken at a point 8-2 on the ridgeline. Due to this, when the spherical information is projected directly onto a regular tetrahedron to form a rectangular plane, the image information is unnaturally bent along the ridgeline. The
図７１に上記正四面体画像を展開して矩形平面化した画像２を示す。この場合世界地図である。正四面体１３の頂点８の配置および正四面体を平面に展開する際の切り開く線分の位置を調整することで六大陸が途切れない世界地図を作成できる。正四面体の稜線が線分４に相当するが、陸地形状が不自然に折れていないことが分かる。また図６９における領域２−１は図７１における矩形画像領域を２４等分した領域２−１に示される。この世界地図の縦横比は４：√３である。 FIG. 71 shows an
図７２は正角図法により輪郭の正しい南極大陸１４−ａ（点線）と、図７１に表示される南極大陸１４−ｂとを比較した図である。円筒図法ではうまく表示できない南極大陸も本発明による投影方法により、面積比、輪郭ともに略正確に平面に落とし込めることが分かる。 FIG. 72 is a diagram comparing Antarctica 14-a (dotted line) with a correct outline by an orthographic projection and Antarctica 14-b displayed in FIG. It can be seen that even in Antarctica, which cannot be displayed well by cylindrical projection, both the area ratio and the outline can be dropped onto a flat surface by the projection method of the present invention.
線分比の維持は例えば南極大陸のような具体的な形状を規定する点８により区分される線分において処理してもよい。例えば南極大陸全体においては面積比および線分比に基づく点情報の補正を行ってもよい。大陸内の比較的小さな領域２−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの外形線を規定する点８−１は面積比のみを維持する写像などして特定の目的に最適化してもよい。つまり「少なくとも一部を構成する線分」とは、このことを意味している。 The maintenance of the line segment ratio may be processed in the line segment separated by the
図７１の矩形画像２を複数並べた画像２−１を図７３に示す。このとき矩形画像２の配列は図示するように平面充填でも隙間のある配列でも良い。領域２−２ａは図７１に図示の矩形画像領域を縁取るが、矢印方向１６−ａに連続移動しても余過分無く世界を表示できる。また６０度ずつ回転した矩形領域２−２ｂも２−２ｃも同様に夫々１６−ｂ、１６−ｃ方向に連続移動できる。こうして１度の投影で得られる矩形画像から平面充填を作成し全球領域を視野におさめたビューアを連続移動することで多様な世界地図を生成できる。例えば、中国及びアフリカを中心とした六大陸が途切れない矩形世界地図２−３及び２−４を生成できる。またロシアを中心とした六大陸が途切れない縦横比１：√３の矩形世界地図２−５も取り出せる。参照符号２−６は日本を中心とした六大陸が途切れない正三角形の世界地図である。 FIG. 73 shows an image 2-1 in which a plurality of
以下に記載する技術的事項は、この第１実施例に限定されずに他の例にも同様に適応可能であるがこの第２実施例の分割を細分化して投影の精度を上げても良い。部分的に分割を不均等にしても良い。なお球や正四面体を挙げたが、本発明における投影は任意の立体を対象とする。ここで言う任意の立体とは正多面体や準正多面体を含む多面体、双曲面等の面が開いている立体、曲面を含む立体、回転体等である。天空率の測定等の場合、半球等上記立体を部分的に用いても良い。またこの画像処理において球から直接面数の少ない正四面体等の立体に投影する場合を含むが監視カメラ等のアプリケーションでは正四面体を含まない立体を使うのが良いことは言うまでもない。また、世界地図を例に説明しているが、全方位写真等も全球画像として取り込み矩形平面化しても良い。本発明が扱う情報には可視光を撮り込んだ画像の他、電波、赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線等の電磁波、ソナー等の音波、ＭＲＩ等の磁波等により取得する情報を含む。 The technical matters described below are not limited to the first embodiment, but can be applied to other examples as well, but the division of the second embodiment may be subdivided to increase the projection accuracy. . Partial division may be made uneven. In addition, although the sphere and the regular tetrahedron are mentioned, the projection in the present invention targets an arbitrary solid. The arbitrary solid referred to here is a polyhedron including a regular polyhedron or a quasi-regular polyhedron, a solid having a surface such as a hyperboloid, a solid including a curved surface, a rotating body, or the like. In the case of measuring the sky factor, the solid such as a hemisphere may be partially used. In addition, this image processing includes the case of projecting directly from a sphere onto a solid such as a regular tetrahedron with a small number of surfaces, but it is needless to say that an application such as a surveillance camera may use a solid that does not include a regular tetrahedron. Further, although a world map has been described as an example, an omnidirectional photograph or the like may be taken in as a global image and made into a rectangular plane. Information handled by the present invention includes information acquired by radio waves, infrared rays, ultraviolet rays, electromagnetic waves such as X-rays and gamma rays, acoustic waves such as sonar, magnetic waves such as MRI, and the like in addition to images captured with visible light.
第２実施例：
全球画像を中間の仮想の多面体を経由して矩形平面画像化する例を図７４を用いて説明する。球面情報１２は第１実施例で取り上げた点線で示す立体１に内接する多面体１−ａに心射投影される。ここでは説明用に多面体１−ａを構成する面の一部を抜粋し図示する。多面体１−ａの頂点８−ａは立体１を規定する線分９及び曲線１０に接する。多面体１−ａは点８を共有しこれに内接する正四面体１３の稜線４、線分９、線分９−１により６４の三角形により構成される。その１つが斜線領域２である。多面体１−ａは正四面体１３の各面に正射投影され、例えば領域２は正四面体１３の表面を６４分割した斜線領域２−１に投影される。 Second embodiment :
An example of converting a global image into a rectangular planar image via an intermediate virtual polyhedron will be described with reference to FIG. The
このとき頂点８、曲線１０、線分９を通る断面３を図７５に示す。球面１２上の円弧１０−２は光心６に向け内向きに順次、立体１の線分９−１及び曲線１０−１、次に多面体１−ａ上の線分９−０に心射投影される。更に正四面体上の線分９に正射投影し画像は正四面体化される。このとき球面１２上で円弧１０−２を間隔１１−０に６等分し、正四面体上の線分９に心射投影した６つの線分の間隔が１１−１である。一方多面体１−ａへの心射投影を経由し正四面体に正射投影した線分の間隔が１１−２である。間隔１１−１と比較し間隔１１−２では誤差が低減している。こうして球面１２上の画像情報の外形輪郭を規定する線分比の誤差による歪みを低減できる。上記操作を全球の各箇所で繰り返し行うことで球全域の歪みをくまなく分散できる。こうして投影を多階層に行う、及び／又は複数種の投影を組合せることで球面画像情報の輪郭が歪むのを低減できる。 At this time, a
断面３において正四面体上の線分９同士は稜線上の点８において鋭く折れている。球面情報１２を直接正四面体に投影すると平面化した際に画像情報が折れて見えるのはこの稜線部分である。そこで投影を複数回にわけ仲介する多面体の面数を段階的に減らす第１の処理により稜線上で折れ曲がる輪郭の歪みを分散させる事ができる。またその際に各々の面角１５を極力均一にすることでも角度の歪みを低減できる。 In the
図７６に上記正四面体画像を展開して矩形平面化した画像２を示す。正四面体の頂点８の配置、平面に展開する際の切り開く線分９−Ｃの位置を調整することで画像２のように六大陸を含む全ての島々が何れも途切れない世界地図ができる。正四面体の稜線が線分４にあたるが、陸地形状が不自然に折れて見えることは無い。 FIG. 76 shows an
この第１の処理の場合、画像情報の輪郭がより自然に見えるよう、面積の歪みと線分の歪みの双方を低減する投影を行ったため、多面体の面領域２−１、２−２、２−３、２−４の面積比の歪みはそれぞれ９８％、９８％、９８％、１１４％となる。ただし、これは全体の面積比を補正するという本発明の基本的な考え方の枠組みの中での局所的な面積比の誤差であり許容範囲内の誤差であると考える。 In the case of the first processing, since the projection for reducing both the distortion of the area and the distortion of the line segment is performed so that the contour of the image information looks more natural, the plane regions 2-1, 2-2, 2 of the polyhedron are performed. −3, 2-4, the area ratio distortion is 98%, 98%, 98%, and 114%, respectively. However, this is an error in the local area ratio within the framework of the basic idea of the present invention of correcting the entire area ratio, and is considered to be within an allowable range.
面積のずれを補正するのであれば上記の第１、２の処理の原則に基づき適宜調整してよい。図７７を用いて説明する。面２−０は上記正四面体の１つの面である。点線９−１による区分領域は図７６に示すものと同じである。ここで点８−ａから面２−０の中心８−ｃまでの間隔１１−１を約９４％に短縮するよう点８−ａを点８−ｂに変位させることで線分９による多面体の分割面領域の各面積比を維持した面領域２−５、２−６、２−７、２−８ができ実質的に正積図法とすることもできる。 If the deviation of the area is corrected, it may be appropriately adjusted based on the above first and second processing principles. This will be described with reference to FIG. A surface 2-0 is one surface of the regular tetrahedron. The segmented area indicated by the dotted line 9-1 is the same as that shown in FIG. Here, by shifting the point 8-a to the point 8-b so as to shorten the distance 11-1 from the point 8-a to the center 8-c of the surface 2-0 to about 94%, Surface areas 2-5, 2-6, 2-7, and 2-8 that maintain the respective area ratios of the divided surface areas can be formed, and substantially equal product projection can be used.
以下に記載する技術的事項は、この第２実施例に限定されずに、他の実施例にも同様に適用可能であるが上記第３実施例では、地球を６４面体、正四面体を経由した例で多階層な写像を説明したが、同等の効果が得られるよう１度の写像で矩形平面に画像処理してよい。また地球を例に説明をしたが、もちろん４πｓｒの全方位画像などを全球画像として扱ってもよい。 The technical items described below are not limited to the second embodiment, but can be applied to other embodiments as well. However, in the third embodiment, the earth passes through a hexahedron and a regular tetrahedron. In the example described above, the multi-level mapping has been described, but image processing may be performed on a rectangular plane with a single mapping so as to obtain the same effect. Although the explanation has been given by taking the earth as an example, of course, an omnidirectional image of 4πsr or the like may be treated as a global image.
本発明を理解するにあたっては幾何学に基づいた説明が必要である。しかし、これを適用するにあたってはコンピュータ等による実際の操作や製作上の変形は当然伴うものである。従って本件発明の理解にあたってはこれらの変形は本件発明の範疇に含まれるものと理解されたい。上記第２実施例の画像処理を実施するにあたって生じる誤差は上記第２実施例の内容と同じ効果が得られる範囲内であれば近似値でよいものとする。また写像の対象となる立体や平面の形状が、多少歪んでいたり、欠けてもよい。 In order to understand the present invention, explanation based on geometry is necessary. However, when this is applied, an actual operation by a computer or the like and a deformation in production are naturally accompanied. Therefore, in understanding the present invention, it should be understood that these modifications are included in the scope of the present invention. The error that occurs when performing the image processing of the second embodiment may be an approximate value as long as it is within the range where the same effect as the contents of the second embodiment can be obtained. In addition, the shape of the solid or plane to be mapped may be slightly distorted or missing.
また、球や立体が内接している例で説明したが写像対象となる立体は互いに離れていても交差していても良い。矩形にこだわらなければ正三角形等の多角形や円等の曲線を含む形状に展開してよい。湾曲した面など任意の立体面でもよい。また正四面体の展開図が好適だが、矩形にこだわらなければ他の多面体の展開図を用いてもよい。 In addition, although an example in which a sphere or a solid is inscribed has been described, solids to be mapped may be separated from each other or may intersect. If not sticking to a rectangle, it may be developed into a shape including a polygon such as a regular triangle or a curve such as a circle. Any solid surface such as a curved surface may be used. Further, a development view of a regular tetrahedron is preferable, but a development view of another polyhedron may be used as long as it does not stick to a rectangle.
第３実施例：
図６５において球面情報１２、例えば地球表面を中間に介在する錐体２つを組み合わせた立体１への投影を介して正方形２−５に落とし込む第１の処理の例を説明する。球面情報は極点８と赤道１０−１上の点８−１、２を端点にもつ経線１０−３と赤道１０−１により８つの中規模領域に面積が等分されている。その１つが領域２−２である。該中規模領域はさらに経線１０−２と赤道１０−１により２４の小規模な曲面領域に等分される。そのうちの３領域が斜線領域２−２Ａ、Ｂ、Ｃである。経線１０−２と赤道１０−１との交点が８−Ａ、Ｂ、Ｃである。 Third embodiment :
In FIG. 65, an example of a first process of dropping into the square 2-5 through projection onto the solid 3 by combining
球面情報１２は頂点８を共有しこれに内接する立体１に心射投影される。立体１は曲線１０を底面にした錐体２つにより構成される。曲線１０上に上記の点８−Ａ、Ｂ、Ｃを投影した点と頂点８を端点に結ぶ線分９−２と曲線１０により２４の小規模な曲面領域に区分される。その１つが斜線領域２−１である。 The
次に立体１は線分９により囲まれる正方形領域の表裏に正射投影される。南北アメリカ大陸他が図示された半球領域２を上記正方形領域に正射投影したものを図６６の領域２に示す。上記８分割された中規模領域２−２は面積比を維持しながら領域２−４に投影される。 Next, the solid 1 is orthogonally projected on the front and back of the square area surrounded by the
一方、図６５における曲線１０を通る断面を図６８の断面３に示す。球面１２上の円弧１０−１は矢印７−１に示すように光心６に向け内向きに立体１の曲線１０に心射投影される。これを矢印７−２に示すように前記正四面体上の線分９に正射投影することで画像は矩形平面化される。このとき球面１２上で円弧１０−１を間隔１１−０に６等分し、矢印７−３に示すように線分９に正射投影した各線分の間隔が１１−１である。 On the other hand, a cross section passing through the
一方、立体１に心射投影し、次に前記矩形面上の線分９に正射投影した線分の間隔が１１−２である。間隔１１−１は不均等で誤差が目立つ一方、間隔１１−２は均等である。なぜなら曲線１０は間隔１１−２が等間隔となり、中心角、つまり球面上の線分比を等価に投影できるよう設定された曲線だからである。この操作を球面１２上の各箇所で繰り返すことで球面１２上の画像情報の外形輪郭が線分比の誤差により歪んでしまうのを抑制することができる。 On the other hand, the interval between the line segments projected onto the solid 1 and then orthogonally projected onto the
上記第１の処理に基づく補正を本発明の面積比による歪み低減の情報処理方法に組み込み矢印７に示す写像により一括して写像するのが第２の処理方法である。例では線分比による誤差を重視した処理方法であったため投影前の小規模領域２−２Ａ、Ｂ、Ｃの面積比は投影後の局所的な小規模領域２−３Ａ、Ｂ、Ｃの面積比において誤差が生じてしまう。ただしこれら小規模領域が集合して形成される投影前の中規模領域２−２は、投影後の中規模領域２−４に面積比が維持された状態で落とし込まれている。つまり線分比を補正する際の点情報の写像による区分領域における面積比の誤差は中規模な領域内でお互いに相殺されるように設定されているからである。 The correction based on the first processing is incorporated into the information processing method for distortion reduction by the area ratio of the present invention, and the second processing method collectively maps by the mapping indicated by the
また、図６８において立体１の断面を１０−２と１０が矩形平面の辺の上の点８において曲率を滑らかに連続させることで平面化した際の輪郭が折れ曲がる事を極力抑えることができる。 In FIG. 68, it is possible to suppress the bending of the contour when the cross section of the solid 1 is flattened by smoothly continuing the curvature at
図６５において線分９により囲まれる矩形平面の表と裏に投影される夫々半球分の画像を統合すると図６７に示す正方形の世界地図２が得られる。 In FIG. 65, by integrating the images of the respective hemispheres projected on the front and back of the rectangular plane surrounded by the
以下に記載する技術的事項は、この第３実施例に限定されずに他の実施例にも同様に適応可能であるが第１実施例の説明で取り上げた、心射投影や、正射投影に限らず平射、外斜、***投影や非投影図法、擬図法等に用いられる写像方法を組合せてもよい。また第１実施例では正方形領域に投影できる立体を扱ったが投影される面が長方形や略正方形となる立体を用いて情報処理を行っても良い。 The technical items described below are not limited to the third embodiment, but can be applied to other embodiments as well, but are described in the description of the first embodiment. The mapping methods used for not only normal projection, external oblique, in-projection projection, non-projection projection, pseudo projection, etc. may be combined. In the first embodiment, a solid that can be projected onto a square area is handled, but information processing may be performed using a solid whose projected surface is a rectangle or a substantially square.
１ 立体；
４ 稜線；
５ 投影線；
６ 中心；
７ 光軸；
８ 点；
９ 線分；
１０ 曲線；
１１ 間隔；
１２ 球；
１３ 多面体；
１４ 画像情報；
１５ 角度；
１６ 方向；
１７ 円弧；1 solid;
4 ridgelines;
5 projection lines;
6 center;
7 optical axis;
8 points;
9 line segments;
10 curves;
11 intervals;
12 balls;
13 polyhedra;
14 Image information;
15 angles;
16 directions;
17 arcs;
Claims (1)
前記スタート面の全面積と該スタート面の少なくとも一部の面積との第１の面積比と、前記矩形平面の面積と該矩形平面上のエンド面の少なくとも一部の面積との第２の面積比とが実質的に等しく、また、前記スタート面の少なくとも一部を構成する各線分の長さの第１の線分比と、前記矩形平面上のエンド面の少なくとも一部を構成する各線分の長さの第２の線分比とが実質的に等しいことを特徴とする情報処理方法。While maintaining the relative positional relationship of each surface on a plurality of start surfaces where the surface defined by the line and the point is continuous, maintaining the line of each surface as a line, and maintaining the point of each surface as a point This is an information processing method in which each surface is deformed and filled in the rectangular plane without gaps, or vice versa, and the information on the start surface and the information on the plurality of end faces that fill the rectangular plane without gaps are made to correspond one-to-one. And
A first area ratio between the total area of the start surface and the area of at least a part of the start surface, and a second area of the area of the rectangular plane and the area of at least a part of the end surface on the rectangular plane The first line segment ratio of the length of each line segment constituting at least part of the start surface and each line segment constituting at least part of the end surface on the rectangular plane. An information processing method characterized in that the length of the second line segment ratio is substantially equal.
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