JP3764953B2 - 画像変換パラメータを環状画像に記録する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全方位撮像装置で撮像した環状画像中にこれをパノラマ画像に展開する際に必要な画像変換パラメータを記録した画像データに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
全方位撮像レンズ（ＰＡＬレンズ）を用いて撮像された環状画像をパノラマ画像に変換するには、画像変換パラメータが必要である。変換後のパノラマ画像を保存したり配布したりする場合は画像変換パラメータを必要としないが、パノラマ画像の画像の切り出し方法を変更したり、パノラマ画像の両端に生じるひずみを補正したりすることはできない。
【０００３】
そこで、環状画像データと共に画像変換パラメータを保存する方法が考えられるが、画像変換パラメータと環状画像データとではデータフォーマットが異なるため、一般の画像表示アプリケーションソフトでは元の環状画像を表示することができなくなっていた。このため、専用のソフトウエアを使用しないと画像の検索ができないなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、ＰＡＬレンズを使用して撮影した環状画像データの未撮影領域に画像変換パラメータを書き込んだ画像データを提供することにある。
【０００５】
本発明の一態様によれば、環状画像の未撮影領域に画像変換パラメータを色データ、２値画像データまたはバーコードデータとして書き込んだ画像データを提供している。
【発明の実施の形態】
【０００６】
図１は、本発明に係る全方位撮像による環状画像の基準位置検出装置を含む全体構成を示すブロック図である。
【０００７】
図１において、全方位撮像レンズ１によって周囲３６０度の全方位にある被写体からの光線を受光し、撮像素子２に被写体像を映し出す。撮像素子２はその被写体像を電気信号に変換してデジタル画像データとしてＭＰＵ３へ転送する。ＭＰＵ３は、そのデジタル画像データを図２に示すような環状画像としてメモリに保持し、かつ、図３に示すようなパノラマ展開画像に変換する。このパノラマ画像はディスプレイ４によって表示される。
【０００８】
図２の環状画像を図３のパノラマ展開画像に変換する際に、環状画像の中心点位置、内円位置および外円位置からなる基準位置を正しく設定することが重要である。この基準位置は中心座標（Ｘ０、Ｙ０）、内円半径Ｒｉｎおよび外円半径Ｒｏｕｔからなる。
【０００９】
図４は、本発明に係る鉛直方向ひずみの補正について説明するための全方位撮像システムの概略構成を示すブロック図である。図４において、ＰＡＬレンズ１を用いて等角度間隔に配置されたゼブラパターン１２を撮影すると環状画像１３を得る。この環状画像は、環状画像入力部１４にて環状画像データとして取り込まれ、これを展開処理部１５でパノラマ展開画像データに変換し、この展開画像データを展開画像出力部１６から表示装置４で表示する。展開処理部１５で単にパノラマ画像に展開しただけでは、図３に示すパノラマ展開画像１７のように、鉛直方向ひずみをそのまま反映したパノラマ画像として表現される。
【００１０】
本構成例においては、鉛直方向ひずみ補正条件５を補正条件入力部１８から入力し、これをひずみ処理部１９にてひずみ補正データに変換する。展開処理部１５は、ひずみ処理部１９からのひずみ補正データを用いて、環状画像入力部１４からの環状画像データをパノラマ画像に展開する時に鉛直方向ひずみを補正して展開画像出力部１６へ出力する。その結果、表示装置４は鉛直方向ひずみのないパノラマ画像２０を表示することができる。
【００１１】
次に、パソコン３で実行される補正条件を規定するテーブルの作成手順について図５から図６を参照して説明する。
図５のステップ６１にて、図４に示すような、ＰＡＬレンズから見て仰角が等角度間隔で分割されＰＡＬレンズ１を包囲するように形成されたゼブラパターン１２を撮影した環状画像データ（Ａ）を取り込む。ステップ６２で、図６（ａ）に示すように、その画像の中心を通る横一本線上を走査して線上の画素データを抽出し、円パターンの存在する座標Ｐｍを検出する。円パターンが描画された個所を走査した時はその画素は黒色であるので、黒色の画素を検出すれば円パターンの存在する個所の画素の座標Ｐｍを検索することができる。図６（ｂ）は等間隔に配列された基準座標を示すものであり、走査によって検出された測定座標は同図（ｃ）に示される。同図（ａ）および（ｂ）に示される座標表記は、画像の中心を原点（０，０）とし、（２，１）と表した時は、右へ２画素、上へ１画素だけ原点から移動した点を表す。ひずみのない理想のＰＡＬレンズで撮影した評価画像図形は、等間隔の同心円を描くため、図６（ｂ）の基準座標と一致する間隔Ｎ１，Ｎ２，・・・Ｎ１０となる。しかし、実際のレンズでは、鉛直方向ひずみが存在するので、図６（ｃ）に示すように検出座標間隔が不均一となる。
【００１２】
ステップ６３にて、基準座標データを読み込む。基準座標データは固定されているので、予め記録されたデータを読み込むだけでよい。そしてステップ６４で、相互に対応する測定座標と基準座標との差を取り、これを補正座標データとして補正データ計算をする。その計算経過と結果が図６（ｄ）に示されている。
【００１３】
ステップ６５に示す計算式に従って、各円の画像の中心からの距離を図７（ｂ）に示すように計算すると共に、各円の基準座標からのズレを表す移動情報を計算し、ステップ６６にて図７（ａ）に示す画像補正データ表を作成し、これをモニターに表示する。画像補正データは、環状画像の径位置とパノラマ画像の高さ位置との関係の各対応位置における垂直補正データが必要となる。
【００１４】
このように、環状画像をパノラマ画像に変換する際には、中心座標、内円半径、外円半径、鉛直方向ひずみ補正条件を示す画像の各位置における垂直補正データ、等の種々の画像変換パラメータが必要となる。図８はそれらの画像変換パラメータをまとめて例示したものである。
【００１５】
本発明においては、これらの画像変換パラメータは図９に示す環状画像領域以外の未撮影領域に記録される。
【００１６】
図８は画像変換パラメータの一例を示すもので、画像変換パラメータ名、設定範囲、データサイズおよび設定値例が示されている。なお、垂直補正値は複数個のデータからなるので中間の値は記載を省略してある。
【００１７】
図１０を参照して、画像変換パラメータを色情報に変換して未撮影領域へ埋め込む方法について説明する。
【００１８】
変換パラメータは全て３バイト以下のデータとなっているため、１６進数表記に変換すると、１画素のＲＧＢデータに分割して割り当てることが可能である。図１０（ａ）の例において、例えば、Ｘ０値の６９５を１６進数に変換すると０００２Ｂ７となる。これを１バイト単位（２桁づつ）で各色に分割すると、Ｒ（赤）に００、Ｇ（緑）に０２、Ｂ（青）にＢ７が割り当てられる。このようにして各パラメータを色情報に変換して環状画像の未撮影領域に記録するわけであるが、その書き込みフォーマットを図１０（ｂ）に拡大して示す。
【００１９】
図１０（ｂ）において、左から８画素は変換パラメータが埋め込まれていることを示すヘッダーが書き込まれ、次いで、パラメータ画素が書き込まれ、そして右端にはデータの終わりを示す４画素のエンド画素が書き込まれる。これらの変換パラメータは図１０（ｃ）に示すように環状画像の未撮影領域である左上端に書き込まれる。これらのデータ配列は図１０（ａ）の順で固定されている。
【００２０】
このようにして埋め込まれた変換パラメータを取り出すためには、左上の画素から右方向へ順に画素値を読み込んで、得られた色情報ＲＧＢ値から３バイトの数値データとして取り込む。
【００２１】
次に、図１１を参照して、画像変換パラメータを２値図形に変換して環状画像に埋め込む方法について説明する。
【００２２】
図１１（ａ）に示すように、画像パラメータは図１０と同一の例を用いる。画像パラメータはおのおの１６桁の２進数に変換される。この２進数は２色の色で図１１（ｂ）に示す拡大図のように表現される。ここで、数字１桁分の画素数は１画素に対応させてもよいし複数の画素に対応させてもよい。本実施例では、画素の色は白黒の２色とし、１桁分の使用画素は縦横画素の計４画素とする。データの配列は、１０の繰り返しにより作成されたヘッダー、各変換パラメータ、エンドの順に上から下に書き込まれる。これら変換パラメータは図１１（ｃ）に示すように環状画像の左上端に埋め込まれる。画素から変換パラメータを読み込むにはヘッダー部分から画素の大きさを割り出し、その画素のサイズで左から右へ１６桁分の画像情報を読み取り図形の色から１６桁の２進数を取り出し１０進数に変換する。
【００２３】
更に、図１２を参照して、画像変換パラメータをバーコードで書き込む方法について説明する。
【００２４】
図１２（ａ）はバーコード設定表である。表中の記号は図８のパラメータ表の記号を使用している。１つのバーコードで表せる数字は同図（ｂ）に示すように１３桁なので、４つ以上のバーコードを使用して全パラメータを表示している。バーコードの左１桁目はバーコードが表すパラメータの特定をするのに使用される。これらバーコードは同図（ｃ）に示すように非撮像領域に埋め込まれる。
【００２５】
バーコードから各パラメータを読み込むには、バーコードリーダを使用するか、バーコードの下に表記してある数字を読み取り、これをキーボード等で入力することにより行う。この実施例では、画像が紙などに印刷されている場合でも、スキャナー等で画像を電子データ化して、バーコードから変換パラメータを読み込んでパノラマ画像への変換時に利用することもできる。
【００２６】
以上の実施例では大方は画像変換パラメータを環状画像の左上に埋め込むことを説明したが、書き込み側と読み込み側とで書き込み位置情報を共有していれば、未撮像領域内において任意の位置に埋め込んでもよい。また、画像変換パラメータ以外にもメッセージや撮影記録情報などを同様な方法で埋め込むことができる。
【００２７】
【発明の効果】
画像変換パラメータを環状画像データに付加したため、画像データフォーマットを乱すことなく、画像変換パラメータを内部に保持しながら一般の画像表示アプリケーションソフトで環状画像表示をすることができる。また、未撮影領域に変換パラメータを書き込むため、パノラマ画像に変換パラメータの影響が及ぶことがなく、画質が劣化することもない。
更に、バーコードや数字により画像変換パラメータを環状画像の未撮影領域に書き込んでいるため、環状画像を紙等に印刷したとしてもその印刷物から画像変換パラメ−タを読み取ることができ、例えばスキャナー等で画像データに変換すれば、画像変換パラメータを別の場所から取り寄せることもなくパノラマ画像へ変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る全体のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る環状画像の一例を示す図である。
【図３】図２の環状画像を展開して得たパノラマ画像を示す図である。
【図４】本発明に係る補正条件を説明するためのブロック図である。
【図５】補正条件を求めるための一手順を例示したフローチャートである。
【図６】該フローチャートの説明において用いられる説明図である。
【図７】前記フローチャートの結果得られた補正データを示す図である。
【図８】画像変換パラメータを例示した図である。
【図９】画像変換パラメータが記録される環状画像中の位置を説明する図である。
【図１０】画像変換パラメータを色情報で記録する例を説明する図である。
【図１１】画像変換パラメータを２色画像で記録する例を説明する図である。
【図１２】画像変換パラメータをバーコードで記録する例を説明する図である。
【符号の説明】
１ ＰＡＬレンズ
２ 撮像素子
３ ＭＰＵ
４ ディスプレイ

Claims (4)

1. 全方位撮像装置により環状画像を撮像すると共に、撮像された画像中の環状画像のデータが記録されていない未撮影領域に環状画像の中心位置、内円半径、外円半径、及びひずみ補正条件のデータを環状画像をパノラマ画像に変換するときに利用される画像変換パラメータとして環状画像と同じ画像形式で記録する方法。
2. 前記画像変換パラメータは、色コードに変換された後に前記未撮影領域に記録されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記画像変換パラメータは、２値コードに変換された後に前記未撮影領域に記録されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記画像変換パラメータは、バーコードに変換された後に前記未撮影領域に記録されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

Images