JP3126157B2 - 画像情報処理装置 - Google Patents
画像情報処理装置Info
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- 230000010365 information processing Effects 0.000 title description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000004091 panning Methods 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
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- Studio Circuits (AREA)
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像情報処理装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【発明の概要】この発明は、パノラマ画像のような画像
を蓄積手段に蓄積し、これに対し、所定のアルゴリズム
に基づいた処理を施すことによって、例えば実写と同等
なパースペクティブのかかった画像を得ることができ、
さらに、水平方向３６０度のパンニングを可能にするも
のである。
を蓄積手段に蓄積し、これに対し、所定のアルゴリズム
に基づいた処理を施すことによって、例えば実写と同等
なパースペクティブのかかった画像を得ることができ、
さらに、水平方向３６０度のパンニングを可能にするも
のである。
【０００３】
【従来の技術】従来の技術としては、原画像として広画
角な平面撮像系で取り込んだ画像を用いた、図７に示す
装置がある。図７において、原画像はフレームメモリ１
に蓄積され、そこから、パン角θに相当するｘ，チルト
角φに相当するｙ，ズーム倍率ｚに相当するｍによって
形作られるエリア２の部分を切り出して、パースペクテ
ィブ変換部３へ入力する。パースペクティブ変換部３で
は、例えば図８に示すように、（ａ）の原画像に対し
て、前記ｘ，ｙ，ｚの量に応じた（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）に示すような幾何学変換を行うことによ
って、目的画像を得る。（ｂ）はｘ＜０，（ｃ）はｘ＞
０，（ｄ）はｙ＜０，（ｅ）はｙ＞０におけるパースペ
クティブ変換部３の出力画像を示す。
角な平面撮像系で取り込んだ画像を用いた、図７に示す
装置がある。図７において、原画像はフレームメモリ１
に蓄積され、そこから、パン角θに相当するｘ，チルト
角φに相当するｙ，ズーム倍率ｚに相当するｍによって
形作られるエリア２の部分を切り出して、パースペクテ
ィブ変換部３へ入力する。パースペクティブ変換部３で
は、例えば図８に示すように、（ａ）の原画像に対し
て、前記ｘ，ｙ，ｚの量に応じた（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）に示すような幾何学変換を行うことによ
って、目的画像を得る。（ｂ）はｘ＜０，（ｃ）はｘ＞
０，（ｄ）はｙ＜０，（ｅ）はｙ＞０におけるパースペ
クティブ変換部３の出力画像を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいては、実写と同等なパースペクティブがかかってい
ないので、違和感を招くという問題点があった。例え
ば、図６に示すように、原画像として（ａ）の格子模様
を描いた正方形を考えると、パースペクティブ変換後の
画像として、（ｂ）のように４隅の４点は一致するが、
正方形内部の拡大縮小率が正しくない画像が得られる。
また、原画像として、平面撮像系で取り込んだ画像を使
っているので、あらかじめ取り込んだ画角以上にパン，
チルトを行おうとすると、画像がなくなってしまう、と
いう問題点があった。
おいては、実写と同等なパースペクティブがかかってい
ないので、違和感を招くという問題点があった。例え
ば、図６に示すように、原画像として（ａ）の格子模様
を描いた正方形を考えると、パースペクティブ変換後の
画像として、（ｂ）のように４隅の４点は一致するが、
正方形内部の拡大縮小率が正しくない画像が得られる。
また、原画像として、平面撮像系で取り込んだ画像を使
っているので、あらかじめ取り込んだ画角以上にパン，
チルトを行おうとすると、画像がなくなってしまう、と
いう問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、以上のような問題を解消
した画像情報処理装置を提供することにある。
した画像情報処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、パノラマ画像情報を蓄積する蓄積手段と、該
蓄積手段内のパノラマ画像情報を第１の円柱周面に投影
したときに当該第１の円柱周面上のパノラマ画像からパ
ンに対応する画像平面に写像してパースペクティブのか
かった画像を構成する第１のアルゴリズム、および前記
画像平面上の前記第１のアルゴリズムによってパースペ
クティブのかかった画像を前記第１の円柱と直交する第
２の円柱周面に投影したときに当該第２の円柱周面上の
パノラマ画像からチルトおよびズームに各々対応する画
像平面に写像してパースペクティブのかかった画像を構
成する第２のアルゴリズムに基づいて、前記蓄積手段内
のパノラマ画像情報をパースペクティブ変換する手段と
を具えたことを特徴とする。
本発明は、パノラマ画像情報を蓄積する蓄積手段と、該
蓄積手段内のパノラマ画像情報を第１の円柱周面に投影
したときに当該第１の円柱周面上のパノラマ画像からパ
ンに対応する画像平面に写像してパースペクティブのか
かった画像を構成する第１のアルゴリズム、および前記
画像平面上の前記第１のアルゴリズムによってパースペ
クティブのかかった画像を前記第１の円柱と直交する第
２の円柱周面に投影したときに当該第２の円柱周面上の
パノラマ画像からチルトおよびズームに各々対応する画
像平面に写像してパースペクティブのかかった画像を構
成する第２のアルゴリズムに基づいて、前記蓄積手段内
のパノラマ画像情報をパースペクティブ変換する手段と
を具えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、例えば実際のカメラで撮った
画像と同等のパースペクティブのかかった画像が得ら
れ、また、水平方向３６０度のパンニングが行える。
画像と同等のパースペクティブのかかった画像が得ら
れ、また、水平方向３６０度のパンニングが行える。
【０００８】
【実施例】まずはじめに、原画像となるパノラマ画像の
取り込み方法の一例について、図１を参照して説明す
る。角度検出器４を取り付けたパン軸５に、縦のライン
センサカメラ６が取り付けてあり、これが３６０度回転
できるようになっている。９はラインセンサカメラ６の
被写体である。ラインセンサカメラ６はレンズ６Ａおよ
びその結像面に設けたラインセンサ６Ｂを有し、ライン
センサ６Ｂからの出力は、Ａ／Ｄ変換部７でＡ／Ｄ変換
され、フレームメモリ８の縦方向に１ライン分書き込ま
れるようになっている。この時、フレームメモリ８への
書き込み位置を、角度検出器４からのパン軸５の回転角
を示す検出信号に基づいて制御し、パン角に対応する箇
所に書き込みが行われるようにする。この装置により、
例えばパン軸５を３６０度回転すると、水平方向３６０
度分の画像がフレームメモリ８上に得られる。このよう
な広範囲にわたってとり込んだ画像をパノラマ画像と呼
び、本発明における原画像とする。また、このパノラマ
画像は、コンピュータグラフィックスを用いて、直接生
成し、フレームメモリ８上に書き込むことも可能であ
る。
取り込み方法の一例について、図１を参照して説明す
る。角度検出器４を取り付けたパン軸５に、縦のライン
センサカメラ６が取り付けてあり、これが３６０度回転
できるようになっている。９はラインセンサカメラ６の
被写体である。ラインセンサカメラ６はレンズ６Ａおよ
びその結像面に設けたラインセンサ６Ｂを有し、ライン
センサ６Ｂからの出力は、Ａ／Ｄ変換部７でＡ／Ｄ変換
され、フレームメモリ８の縦方向に１ライン分書き込ま
れるようになっている。この時、フレームメモリ８への
書き込み位置を、角度検出器４からのパン軸５の回転角
を示す検出信号に基づいて制御し、パン角に対応する箇
所に書き込みが行われるようにする。この装置により、
例えばパン軸５を３６０度回転すると、水平方向３６０
度分の画像がフレームメモリ８上に得られる。このよう
な広範囲にわたってとり込んだ画像をパノラマ画像と呼
び、本発明における原画像とする。また、このパノラマ
画像は、コンピュータグラフィックスを用いて、直接生
成し、フレームメモリ８上に書き込むことも可能であ
る。
【０００９】次に、本発明における、パノラマ画像から
目的画像への幾何変換アルゴリズムについて説明する。
図２の（ａ）に示すように、パノラマ画像は、鉛直方向
の軸１０のまわりに半径１の円柱面１１を考え、軸１０
上の点Ｏを中心に、円柱の外部の風景（例：被写体９）
を円柱の周面（以下、円柱面という）１１に投影するこ
とによって、円柱面１１上にできる画像と考えることが
できる。いま、図２の（ｂ）に示すように、軸１０のま
わりに角度θだけパンニングされた撮像平面１２を考え
る。ここで、円柱面１１のある点Ｐと点Ｏを結ぶ直線と
平面１２が交わる点を点Ｑとすると、点Ｑの画素値を点
Ｐの画素値とすることによって、平面１２上に、円柱面
１１上のパノラマ画像を、角度θでパンニングした画像
が得られる。次に、図２の（ｂ）において円柱面１１と
平面１２の接線が、点Ｏを通る水平面と交わる点をＲと
し、点Ｏを含む水平面上のＯＲに直交する軸１３を考え
る。図２の（ｃ）において、軸１３の回りに半径１の円
柱面１４を考え、平面１２上のある点Ｓと点Ｏを結ぶ直
線と円柱面１４が交わる点を点Ｔとすると、点Ｔの画素
値を点Ｓの画素値とすることによって、円柱面１４上
に、平面１２上の角度θでパンニングされた画像の縦方
向のパノラマ画像が得られる。次に、図２の（ｄ）に示
すように、点Ｏを通る鉛直面と円柱面１４が交わる線上
において、角度φに相当する点Ｕと点Ｏとを結ぶ直線に
直交し、点Ｏからの距離がｚである、平面１５を考える
と、これが、軸１３のまわりに、角度φだけチルトされ
た、ズーム倍率ｚにおける撮像面ということになる。し
たがって、円柱面１４上のある点Ｖと点Ｏを結ぶ直線と
平面１５が交わる点を点Ｗとすると、点Ｗの画素値を点
Ｖの画素値とすることによって、平面１５上に、平面１
２上の角度θでパンニングされた画像を角度φだけチル
トし、ズーム倍率ｚでズームした画像が得られる。図６
の（ｃ）はその一例を示し、実際のカメラにおけるパー
スペクティブと同等な画像が得られる。
目的画像への幾何変換アルゴリズムについて説明する。
図２の（ａ）に示すように、パノラマ画像は、鉛直方向
の軸１０のまわりに半径１の円柱面１１を考え、軸１０
上の点Ｏを中心に、円柱の外部の風景（例：被写体９）
を円柱の周面（以下、円柱面という）１１に投影するこ
とによって、円柱面１１上にできる画像と考えることが
できる。いま、図２の（ｂ）に示すように、軸１０のま
わりに角度θだけパンニングされた撮像平面１２を考え
る。ここで、円柱面１１のある点Ｐと点Ｏを結ぶ直線と
平面１２が交わる点を点Ｑとすると、点Ｑの画素値を点
Ｐの画素値とすることによって、平面１２上に、円柱面
１１上のパノラマ画像を、角度θでパンニングした画像
が得られる。次に、図２の（ｂ）において円柱面１１と
平面１２の接線が、点Ｏを通る水平面と交わる点をＲと
し、点Ｏを含む水平面上のＯＲに直交する軸１３を考え
る。図２の（ｃ）において、軸１３の回りに半径１の円
柱面１４を考え、平面１２上のある点Ｓと点Ｏを結ぶ直
線と円柱面１４が交わる点を点Ｔとすると、点Ｔの画素
値を点Ｓの画素値とすることによって、円柱面１４上
に、平面１２上の角度θでパンニングされた画像の縦方
向のパノラマ画像が得られる。次に、図２の（ｄ）に示
すように、点Ｏを通る鉛直面と円柱面１４が交わる線上
において、角度φに相当する点Ｕと点Ｏとを結ぶ直線に
直交し、点Ｏからの距離がｚである、平面１５を考える
と、これが、軸１３のまわりに、角度φだけチルトされ
た、ズーム倍率ｚにおける撮像面ということになる。し
たがって、円柱面１４上のある点Ｖと点Ｏを結ぶ直線と
平面１５が交わる点を点Ｗとすると、点Ｗの画素値を点
Ｖの画素値とすることによって、平面１５上に、平面１
２上の角度θでパンニングされた画像を角度φだけチル
トし、ズーム倍率ｚでズームした画像が得られる。図６
の（ｃ）はその一例を示し、実際のカメラにおけるパー
スペクティブと同等な画像が得られる。
【００１０】以上のアルゴリズムを定式化する。図３の
（ａ）に示すように、原画像となるパノラマ画像にｐ−
ｑ座標を設定し、これに対し、図３の（ｂ）に示すよう
にパン角θ，チルト角φ，ズーム倍率ｚに相当するカメ
ラ操作を行ったときに得られる出力画像にｘ−ｙ座標を
設定すると、パノラマ画像と出力画像の間の座標変換式
は次の数１，数２式のようになる。
（ａ）に示すように、原画像となるパノラマ画像にｐ−
ｑ座標を設定し、これに対し、図３の（ｂ）に示すよう
にパン角θ，チルト角φ，ズーム倍率ｚに相当するカメ
ラ操作を行ったときに得られる出力画像にｘ−ｙ座標を
設定すると、パノラマ画像と出力画像の間の座標変換式
は次の数１，数２式のようになる。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
【００１３】数１，数２式で与えられる幾何学変換を実
現するハードウェアとして、２つの実施例を示す。はじ
めに図４の実施例について説明する。原画となるパノラ
マ画像は、フレームメモリ８に蓄積されている。所望の
パン角θ，チルト角φ，ズーム倍率ｚはアドレス計算部
１６に入力され、ここにおいて、パノラマ画像から取り
出すべき画素のアドレスが数１，数２式にしたがって計
算され、その結果がアドレス制御部１７に入力され、フ
レームメモリ８の読みだしアドレスを制御する。読みだ
しアドレスにしたがってフレームメモリ８から出力され
たディジタルデータは、Ｄ／Ａ変換部１８でＤ／Ａ変換
され映像信号として出力される。
現するハードウェアとして、２つの実施例を示す。はじ
めに図４の実施例について説明する。原画となるパノラ
マ画像は、フレームメモリ８に蓄積されている。所望の
パン角θ，チルト角φ，ズーム倍率ｚはアドレス計算部
１６に入力され、ここにおいて、パノラマ画像から取り
出すべき画素のアドレスが数１，数２式にしたがって計
算され、その結果がアドレス制御部１７に入力され、フ
レームメモリ８の読みだしアドレスを制御する。読みだ
しアドレスにしたがってフレームメモリ８から出力され
たディジタルデータは、Ｄ／Ａ変換部１８でＤ／Ａ変換
され映像信号として出力される。
【００１４】次に図５の実施例について説明する。これ
は、数１，数２式の形に注目して、パンによる水平切り
出し処理と、チルトに依存する幾何学変換処理と、ズー
ム倍率に依存する拡大縮小処理とを独立させたものであ
る。数１，数２式を変形することによってパンによる水
平切り出し、チルトに依存する幾何学変換およびズーム
倍率に依存する拡大縮小の各々の処理は次の数３，数
４，数５式のようになる。ただし、パノラマ画像のｐ−
ｑ座標に対し、パンによる処理を行った画像の座標をｕ
−ｖ座標とし、ｕ−ｖ座標に対し、チルトによる処理を
行った画像の座標をｓ−ｔ座標とし、これにズームによ
る処理を行った、最終的な出力画像の座標をｘ−ｙ座標
とする。
は、数１，数２式の形に注目して、パンによる水平切り
出し処理と、チルトに依存する幾何学変換処理と、ズー
ム倍率に依存する拡大縮小処理とを独立させたものであ
る。数１，数２式を変形することによってパンによる水
平切り出し、チルトに依存する幾何学変換およびズーム
倍率に依存する拡大縮小の各々の処理は次の数３，数
４，数５式のようになる。ただし、パノラマ画像のｐ−
ｑ座標に対し、パンによる処理を行った画像の座標をｕ
−ｖ座標とし、ｕ−ｖ座標に対し、チルトによる処理を
行った画像の座標をｓ−ｔ座標とし、これにズームによ
る処理を行った、最終的な出力画像の座標をｘ−ｙ座標
とする。
【００１５】
【数３】
【００１６】
【数４】
【００１７】
【数５】
【００１８】原画となるパノラマ画像は、フレームメモ
リ８に蓄積されている。所望のパン角θは水平切り出し
アドレス計算部１９に入力され、ここで数３式によって
フレームメモリ８からの読みだしアドレスを計算し、そ
の結果がアドレス制御部２０に入力され、この入力に基
づいてアドレス制御部２０がフレームメモリ８の読みだ
しアドレスを制御する。読みだしアドレスにしたがって
フレームメモリ８から出力されたデータは、幾何学変換
部２１に入力される。一方、所望のチルト角φは幾何学
変換計算部２２に入力され、ここで数４式によって所望
のチルト角φに基づく幾何学変換式が計算され、この結
果にしたがって幾何学変換部２１が、入力データに対し
てチルトに相当する処理を行い、その処理後のデータが
拡大縮小部２３に入力される。一方、所望のズーム倍率
ｚは拡大縮小計算部２４に入力され、ここで数５式によ
って所望のズーム倍率に基づく縮小変換式が計算され、
この結果にしたがって拡大縮小部２３が、入力データに
対してズームに相当する処理を行い、その処理後のデー
タがＤ／Ａ変換部２５でＤ／Ａ変換され映像信号として
出力される。
リ８に蓄積されている。所望のパン角θは水平切り出し
アドレス計算部１９に入力され、ここで数３式によって
フレームメモリ８からの読みだしアドレスを計算し、そ
の結果がアドレス制御部２０に入力され、この入力に基
づいてアドレス制御部２０がフレームメモリ８の読みだ
しアドレスを制御する。読みだしアドレスにしたがって
フレームメモリ８から出力されたデータは、幾何学変換
部２１に入力される。一方、所望のチルト角φは幾何学
変換計算部２２に入力され、ここで数４式によって所望
のチルト角φに基づく幾何学変換式が計算され、この結
果にしたがって幾何学変換部２１が、入力データに対し
てチルトに相当する処理を行い、その処理後のデータが
拡大縮小部２３に入力される。一方、所望のズーム倍率
ｚは拡大縮小計算部２４に入力され、ここで数５式によ
って所望のズーム倍率に基づく縮小変換式が計算され、
この結果にしたがって拡大縮小部２３が、入力データに
対してズームに相当する処理を行い、その処理後のデー
タがＤ／Ａ変換部２５でＤ／Ａ変換され映像信号として
出力される。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、出力画像におけるパー
スペクティブの正しい再現を可能にし、水平方向３６０
度のパンニングを可能にする。
スペクティブの正しい再現を可能にし、水平方向３６０
度のパンニングを可能にする。
【図１】本発明の各実施例におけるパノラマ画像の取り
込み装置の一例を示す図である。
込み装置の一例を示す図である。
【図２】パノラマ画像から目的画像への変換アルゴリズ
ムを説明する図であって、（ａ）はパノラマ画像を説明
する図、（ｂ）はパン角θだけ回転した平面撮像面にお
ける画像の説明図、（ｃ）は縦方向のパノラマ画像の説
明図、（ｄ）はチルト角φだけ回転し、ズーム倍率ｚの
ズームを行って得られる画像の説明図である。
ムを説明する図であって、（ａ）はパノラマ画像を説明
する図、（ｂ）はパン角θだけ回転した平面撮像面にお
ける画像の説明図、（ｃ）は縦方向のパノラマ画像の説
明図、（ｄ）はチルト角φだけ回転し、ズーム倍率ｚの
ズームを行って得られる画像の説明図である。
【図３】パノラマ画像および出力画像の座標を説明する
図である。
図である。
【図４】本発明の第１の実施例のブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施例のブロック図である。
【図６】パースペクティブ変換における従来例と本発明
との違いを説明するための図である。
との違いを説明するための図である。
【図７】従来の技術の概略構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図８】従来の技術におけるパースペクティブ処理の概
念を示す図である。
念を示す図である。
８ フレームメモリ １６ アドレス計算部 １７ アドレス制御部 １８ Ｄ／Ａ変換部
Claims (1)
- 【請求項１】 パノラマ画像情報を蓄積する蓄積手段
と、 該蓄積手段内のパノラマ画像情報を第１の円柱周面に投
影したときに当該第１の円柱周面上のパノラマ画像から
パンに対応する画像平面に写像してパースペクティブの
かかった画像を構成する第１のアルゴリズム、および前
記画像平面上の前記第１のアルゴリズムによってパース
ペクティブのかかった画像を前記第１の円柱と直交する
第２の円柱周面に投影したときに当該第２の円柱周面上
のパノラマ画像からチルトおよびズームに各々対応する
画像平面に写像してパースペクティブのかかった画像を
構成する第２のアルゴリズムに基づいて、前記蓄積手段
内のパノラマ画像情報をパースペクティブ変換する手段
とを具えたことを特徴とする画像情報処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03037356A JP3126157B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 画像情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03037356A JP3126157B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 画像情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04275783A JPH04275783A (ja) | 1992-10-01 |
| JP3126157B2 true JP3126157B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=12495267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03037356A Expired - Fee Related JP3126157B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 画像情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3126157B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940017747A (ko) * | 1992-12-29 | 1994-07-27 | 에프. 제이. 스미트 | 영상 처리 디바이스 |
| DE69411849T2 (de) * | 1993-10-20 | 1999-03-04 | Philips Electronics Nv | Verfahren zur Verarbeitung von Luminanzpegel in einem zusammengesetzten Bild und Bildverarbeitungssystem zur Anwendung dieses Verfahrens |
| JP3321941B2 (ja) * | 1993-11-11 | 2002-09-09 | 三菱電機株式会社 | 画像合成装置 |
| JP2002083285A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像合成装置および画像合成方法 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP03037356A patent/JP3126157B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04275783A (ja) | 1992-10-01 |
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