JPH1164931A - 全周囲画像取得方法並びに全周囲画像入力装置とその製造方法 - Google Patents
全周囲画像取得方法並びに全周囲画像入力装置とその製造方法Info
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- JPH1164931A JPH1164931A JP9222334A JP22233497A JPH1164931A JP H1164931 A JPH1164931 A JP H1164931A JP 9222334 A JP9222334 A JP 9222334A JP 22233497 A JP22233497 A JP 22233497A JP H1164931 A JPH1164931 A JP H1164931A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 全周囲画像を取得する。
【解決手段】カメラの水平画角が90度もしくは、それ
以上となるような広角のレンズを取り付けた2台のカメ
ラ3,3′と2つの三角柱型反射ミラー1,1′が互い
に角度90度で組み合わされた構造の装置において2台
のカメラ3,3′から得られた画像を処理することによ
り、全周囲画像を生成する。
以上となるような広角のレンズを取り付けた2台のカメ
ラ3,3′と2つの三角柱型反射ミラー1,1′が互い
に角度90度で組み合わされた構造の装置において2台
のカメラ3,3′から得られた画像を処理することによ
り、全周囲画像を生成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、全周囲画像の取得
に関し、特に2台のカメラと二つの三角柱型反射ミラー
を用いた構造による欠落のない全周囲の画像の取得方法
並びに全周囲画像入力装置とその製造方法に関する。
に関し、特に2台のカメラと二つの三角柱型反射ミラー
を用いた構造による欠落のない全周囲の画像の取得方法
並びに全周囲画像入力装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からの1台のカメラによる前方中心
の視野領域のみならず、側方、後方の視野領域を含めた
全周囲画像を1度に取得できることは、監視装置やロボ
ットの視覚装置等にとって、実環境下の状況を把握する
上での重要な情報となり得る。従来、全周囲画像を取得
する方法として、カメラを回転する方法、魚眼レンズを
用いる方法、曲面ミラー(球面ミラー、円すいミラーや
双曲面ミラー)の反射像を用いた方法等が提案されてい
る。
の視野領域のみならず、側方、後方の視野領域を含めた
全周囲画像を1度に取得できることは、監視装置やロボ
ットの視覚装置等にとって、実環境下の状況を把握する
上での重要な情報となり得る。従来、全周囲画像を取得
する方法として、カメラを回転する方法、魚眼レンズを
用いる方法、曲面ミラー(球面ミラー、円すいミラーや
双曲面ミラー)の反射像を用いた方法等が提案されてい
る。
【0003】○カメラを回転する方法は、カメラを鉛直
軸の回りに回転させ、全周囲画像を取得する方法であ
る。
軸の回りに回転させ、全周囲画像を取得する方法であ
る。
【0004】○魚眼レンズを用いる方法は、魚眼レンズ
を取り付けたカメラを上方向に向け一度に全周囲画像を
取得するものである。
を取り付けたカメラを上方向に向け一度に全周囲画像を
取得するものである。
【0005】○曲面ミラーの反射像を用いる方法は、曲
面ミラーとカメラにより構成され、曲面ミラーに写った
全周囲の反射像をミラー下方に設置したカメラにより、
撮像するものである。(例えば、特願平5−8074
9)
面ミラーとカメラにより構成され、曲面ミラーに写った
全周囲の反射像をミラー下方に設置したカメラにより、
撮像するものである。(例えば、特願平5−8074
9)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】カメラを回転する方法
では、分解能や画像のひずみの点では問題はないが、全
周囲画像を取得するのに、カメラが1回転するだけの時
間がかかるという問題がある。ロボットの視覚装置や監
視装置として活用するためには、高速に全周囲画像を取
得することが必要である。
では、分解能や画像のひずみの点では問題はないが、全
周囲画像を取得するのに、カメラが1回転するだけの時
間がかかるという問題がある。ロボットの視覚装置や監
視装置として活用するためには、高速に全周囲画像を取
得することが必要である。
【0007】魚眼レンズを用いる方法は、1台のカメラ
により全周囲画像を実時間で取得することができるが、
不用な天井部の情報を多く含むため、分解能が低く、か
つ、画像のひずみが大きいという問題がある。
により全周囲画像を実時間で取得することができるが、
不用な天井部の情報を多く含むため、分解能が低く、か
つ、画像のひずみが大きいという問題がある。
【0008】曲面ミラー(球面ミラー、円すいミラー、
双曲面ミラー)の反射像を利用する方法では、1台のカ
メラにより全周囲画像を実時間で取得することができる
が、分解能が低く、画像のひずみが大きいという問題が
ある。その上、ミラーとカメラの位置関係から、曲面ミ
ラーをカメラ上方に全周囲の視野を確保しつつ、固定す
る必要がある。このため、曲面ミラーは、透明な光学ガ
ラス、または、それに類した透明材質のもので保持しな
ければならず、構造上問題がある。かつ、画像取得を目
的とするため、高精度な曲面ミラーが必要とされ、その
製造コストにも問題がある。
双曲面ミラー)の反射像を利用する方法では、1台のカ
メラにより全周囲画像を実時間で取得することができる
が、分解能が低く、画像のひずみが大きいという問題が
ある。その上、ミラーとカメラの位置関係から、曲面ミ
ラーをカメラ上方に全周囲の視野を確保しつつ、固定す
る必要がある。このため、曲面ミラーは、透明な光学ガ
ラス、または、それに類した透明材質のもので保持しな
ければならず、構造上問題がある。かつ、画像取得を目
的とするため、高精度な曲面ミラーが必要とされ、その
製造コストにも問題がある。
【0009】本発明は、高速で従来方法より分解能が高
く、画像ひずみが小さい全周囲画像を得る方法を提供す
る。また、特殊な技術を用いることなく、低コストで、
小型で、堅固な構造を持った全周囲画像入力装置及びそ
の装置化を容易に達成することができる製造方法を提供
する。
く、画像ひずみが小さい全周囲画像を得る方法を提供す
る。また、特殊な技術を用いることなく、低コストで、
小型で、堅固な構造を持った全周囲画像入力装置及びそ
の装置化を容易に達成することができる製造方法を提供
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、カメラの水平画角が90度もし
くは、それ以上となるような広角のレンズを取り付けた
2台のカメラと2つの三角柱型反射ミラーが互いに角度
90度で組み合わされた全周囲画像入力装置と画像処理
装置において実現している。
に、本発明においては、カメラの水平画角が90度もし
くは、それ以上となるような広角のレンズを取り付けた
2台のカメラと2つの三角柱型反射ミラーが互いに角度
90度で組み合わされた全周囲画像入力装置と画像処理
装置において実現している。
【0011】全周囲画像入力装置について、一方の三角
柱型反射ミラーは、2つの反射面を持ち、その境界の稜
線を中心として、その反射像は、互いに反対方向の2方
向の情報を持つ。他方の三角柱型反射ミラーによる反射
像は、2つの三角柱型反射ミラーが互いに角度90度で
組み合わされているため、先の三角柱型反射ミラーの反
射像に対して、90度回転した互いに反対方向の2方向
の情報を持つ。このように、2つの三角柱型反射ミラー
による反射像は、全周囲(4方向)の情報を含んでい
る。
柱型反射ミラーは、2つの反射面を持ち、その境界の稜
線を中心として、その反射像は、互いに反対方向の2方
向の情報を持つ。他方の三角柱型反射ミラーによる反射
像は、2つの三角柱型反射ミラーが互いに角度90度で
組み合わされているため、先の三角柱型反射ミラーの反
射像に対して、90度回転した互いに反対方向の2方向
の情報を持つ。このように、2つの三角柱型反射ミラー
による反射像は、全周囲(4方向)の情報を含んでい
る。
【0012】このような全周囲の情報を2つの三角柱型
反射ミラーを介して、上下2台のカメラにて撮像する。
こうして得られた4方向の画像から、予め、決められた
各水平方向90度の視野制限領域を画像処理装置にて抽
出し、それらをつなぎ合わせて全周囲画像を構成する。
尚、ここで得られた画像には、カメラに取り付けられた
広角なカメラレンズに起因する画像歪みが発生してい
る。このため、これら画像に対して歪み補正プログラム
を実行する。
反射ミラーを介して、上下2台のカメラにて撮像する。
こうして得られた4方向の画像から、予め、決められた
各水平方向90度の視野制限領域を画像処理装置にて抽
出し、それらをつなぎ合わせて全周囲画像を構成する。
尚、ここで得られた画像には、カメラに取り付けられた
広角なカメラレンズに起因する画像歪みが発生してい
る。このため、これら画像に対して歪み補正プログラム
を実行する。
【0013】
【発明の実施の形態】図5に、小型化(60mm(D)
×70mm(W)×134mm(H))が実現されてい
る全周囲画像入力装置の実施例を示す。ここでは、画像
処理装置は除いている。実施例に基づき、まず、構成、
構造について説明する。図1において、ミラー面2を持
つ三角柱型反射ミラー1とミラー面2′を持つ三角柱型
反射ミラー1′が互いに90度の角度で配置される。カ
メラレンズ主点3及びカメラレンズ主点3′の各々のレ
ンズ主点がZ軸上に配置される。ここで、各々のカメラ
のレンズは、カメラの水平画角が90度もしくは、それ
以上となるように広角のものが選択される。
×70mm(W)×134mm(H))が実現されてい
る全周囲画像入力装置の実施例を示す。ここでは、画像
処理装置は除いている。実施例に基づき、まず、構成、
構造について説明する。図1において、ミラー面2を持
つ三角柱型反射ミラー1とミラー面2′を持つ三角柱型
反射ミラー1′が互いに90度の角度で配置される。カ
メラレンズ主点3及びカメラレンズ主点3′の各々のレ
ンズ主点がZ軸上に配置される。ここで、各々のカメラ
のレンズは、カメラの水平画角が90度もしくは、それ
以上となるように広角のものが選択される。
【0014】カメラレンズ主点3′′は、図2のレンズ
鏡筒6の幅MN、ミラー面2′′の大きさOP、ミラー
面間角度α及びカメラの画角βとの関係において、視野
が妨げられることなく、必要とするカメラの垂直画角γ
(β/2)が充分に確保できるような最適なZ軸上の位
置が決定される。この決定に際して重要な要素となるの
が、レンズ鏡筒6の幅MNとR(カメラレンズ主点
3′′とミラー面2′′の頂点間距離)である。Rが大
きくなれば、同じγを得るためには、ミラー面2′′の
大きさOPを大きくする必要がある。また、レンズ鏡筒
6の幅MNが大きくなれば、γの視野を妨げることとな
る。このため、装置の小型化のためには、レンズの選定
が重要である。尚、αは、カメラがみる方向を規定する
とともに、上下2台のカメラの視野方向を一致させるた
めに、γ/2の方向が水平軸(X軸)と一致するように
選ばれる必要がある。本実施例では、焦点距離=2.8
mm、水平画角=106度、垂直画角(β)=78度、
レンズ鏡筒6の幅MN=16mm、カメラレンズ主点位
置13からレンズ鏡筒6の前面までの距離=5.7mm
のレンズを使用し、R=8.7mm、ミラー面間角度α
=110度でミラー面2′′の大きさOP=約18mm
としている。この場合、水平軸(X軸)を中心として、
γ=30度以上が確保されている。このような配置によ
り、2台のカメラは、図1の上部カメラの視野方向4,
4′及び下部カメラの視野方向5,5′を持ち、各々の
視野方向に対して、垂直画角γを持つ。結果、図3のよ
うに、上部カメラの画像7には、上部カメラの視野方向
4の画像8(実環境の上下反転画像)と上部カメラの視
野方向4′の画像8′(実環境の左右反転画像)が半分
ずつ撮像される。同様に、下部カメラの画像7′には、
下部カメラの視野方向5の画像9′(実環境の上下反転
画像)と下部カメラの視野方向5′の画像9(実環境の
左右反転画像)が半分ずつ撮像される。これら4方向の
画像は、上下、また、左右の反転画像であるため、画像
処理装置において、正常画像に変換する。
鏡筒6の幅MN、ミラー面2′′の大きさOP、ミラー
面間角度α及びカメラの画角βとの関係において、視野
が妨げられることなく、必要とするカメラの垂直画角γ
(β/2)が充分に確保できるような最適なZ軸上の位
置が決定される。この決定に際して重要な要素となるの
が、レンズ鏡筒6の幅MNとR(カメラレンズ主点
3′′とミラー面2′′の頂点間距離)である。Rが大
きくなれば、同じγを得るためには、ミラー面2′′の
大きさOPを大きくする必要がある。また、レンズ鏡筒
6の幅MNが大きくなれば、γの視野を妨げることとな
る。このため、装置の小型化のためには、レンズの選定
が重要である。尚、αは、カメラがみる方向を規定する
とともに、上下2台のカメラの視野方向を一致させるた
めに、γ/2の方向が水平軸(X軸)と一致するように
選ばれる必要がある。本実施例では、焦点距離=2.8
mm、水平画角=106度、垂直画角(β)=78度、
レンズ鏡筒6の幅MN=16mm、カメラレンズ主点位
置13からレンズ鏡筒6の前面までの距離=5.7mm
のレンズを使用し、R=8.7mm、ミラー面間角度α
=110度でミラー面2′′の大きさOP=約18mm
としている。この場合、水平軸(X軸)を中心として、
γ=30度以上が確保されている。このような配置によ
り、2台のカメラは、図1の上部カメラの視野方向4,
4′及び下部カメラの視野方向5,5′を持ち、各々の
視野方向に対して、垂直画角γを持つ。結果、図3のよ
うに、上部カメラの画像7には、上部カメラの視野方向
4の画像8(実環境の上下反転画像)と上部カメラの視
野方向4′の画像8′(実環境の左右反転画像)が半分
ずつ撮像される。同様に、下部カメラの画像7′には、
下部カメラの視野方向5の画像9′(実環境の上下反転
画像)と下部カメラの視野方向5′の画像9(実環境の
左右反転画像)が半分ずつ撮像される。これら4方向の
画像は、上下、また、左右の反転画像であるため、画像
処理装置において、正常画像に変換する。
【0015】三角柱型反射ミラーの製造に関して、三角
柱型反射ミラー1と、三角柱型反射ミラー1′は、各々
単独で製造し、図4のように組み合わせて固定する。三
角柱型反射ミラーは、不錆性金属(例えば、ステンレ
ス、アルミ合金等)を加工・研磨し、鏡面仕上げしたも
のを用いる。このことにより、任意のミラー面間角度や
ミラー面を含む任意形状を容易に製造することが可能と
なり、また、金属であることから、ミラー面以外の部分
には、容易に他の構造物との精度の良い固定等が可能と
なる。
柱型反射ミラー1と、三角柱型反射ミラー1′は、各々
単独で製造し、図4のように組み合わせて固定する。三
角柱型反射ミラーは、不錆性金属(例えば、ステンレ
ス、アルミ合金等)を加工・研磨し、鏡面仕上げしたも
のを用いる。このことにより、任意のミラー面間角度や
ミラー面を含む任意形状を容易に製造することが可能と
なり、また、金属であることから、ミラー面以外の部分
には、容易に他の構造物との精度の良い固定等が可能と
なる。
【0016】2つのカメラのレンズの保持は、図5にお
いて、レンズ10の保持については、三角柱型反射ミラ
ー1の両端面に、保持材11と保持材11′を取り付
け、その保持材に対して、レンズ取り付け部12を取り
付ける。同様に、レンズ10′の保持は、三角柱型反射
ミラー1′の両端面に、保持材11′′と保持材1
1′′′を取り付け、その保持材に対して、レンズ取り
付け部12′を取り付ける。このことにより、13,1
3′の2つのカメラのセンサ、14,14′の2つのカ
メラ信号処理回路基板も保持材11,11′,1
1′′,11′′′を利用することで、視野を妨げるこ
となく保持することが可能となる。
いて、レンズ10の保持については、三角柱型反射ミラ
ー1の両端面に、保持材11と保持材11′を取り付
け、その保持材に対して、レンズ取り付け部12を取り
付ける。同様に、レンズ10′の保持は、三角柱型反射
ミラー1′の両端面に、保持材11′′と保持材1
1′′′を取り付け、その保持材に対して、レンズ取り
付け部12′を取り付ける。このことにより、13,1
3′の2つのカメラのセンサ、14,14′の2つのカ
メラ信号処理回路基板も保持材11,11′,1
1′′,11′′′を利用することで、視野を妨げるこ
となく保持することが可能となる。
【0017】また、本実施例の2台のカメラの内、上部
に取り付けられたカメラに必要な入出力ケーブル(電
源、信号等)について、ケーブルの引き回しにより、2
台のカメラの視野を妨げてはならない。本実施例では、
これらケーブルを上部保持材の壁面に沿い、両三角柱型
反射ミラー間の隙間を通り、下部保持材の壁面に至る経
路を通すことで、視野が妨げられることはない。
に取り付けられたカメラに必要な入出力ケーブル(電
源、信号等)について、ケーブルの引き回しにより、2
台のカメラの視野を妨げてはならない。本実施例では、
これらケーブルを上部保持材の壁面に沿い、両三角柱型
反射ミラー間の隙間を通り、下部保持材の壁面に至る経
路を通すことで、視野が妨げられることはない。
【0018】このように、特別な光学ミラーや特別な取
り付け手段は必要とせずに現状の金属加工・研磨技術の
みで、低コストで容易に装置構成部品が精度良く製造で
き、それらを組み立てることにより、装置として、小型
で堅固な一体構造化が達成される。
り付け手段は必要とせずに現状の金属加工・研磨技術の
みで、低コストで容易に装置構成部品が精度良く製造で
き、それらを組み立てることにより、装置として、小型
で堅固な一体構造化が達成される。
【0019】次に、連続した全周囲画像の生成方法を説
明する。2台のカメラの内、上部カメラについては、図
6の上部三角柱型反射ミラーの中央稜線16を中心とし
て、互いに反対方向の2方向の情報が図5のカメラセン
サ13の半分ずつに撮像されることとなる。この時のカ
メラの等価的配置は、中心からRだけ隔てた17,1
7′となる。このことは、2台のカメラが各々δの水平
画角、γの垂直画角を持ち、互いに反対方向を撮像して
いることと等価である。同様に、下部カメラについても
図7に示すように、下部三角柱型反射ミラーの中央稜線
18を中心として等価的には中心からRだけ隔てた1
9,19′から2台のカメラがδの水平画角、γの垂直
画角を持ち、互いに反対方向を撮像していることと等価
となる。この2つの関係を組み合わせた本実施例では、
図8に示すように等価的には、中心から各々がRだけ隔
てた4台のカメラが互いに異なる4方向(周囲)を撮像
していることとなる。これらの画像関係を用いて、全周
囲画像を生成する。
明する。2台のカメラの内、上部カメラについては、図
6の上部三角柱型反射ミラーの中央稜線16を中心とし
て、互いに反対方向の2方向の情報が図5のカメラセン
サ13の半分ずつに撮像されることとなる。この時のカ
メラの等価的配置は、中心からRだけ隔てた17,1
7′となる。このことは、2台のカメラが各々δの水平
画角、γの垂直画角を持ち、互いに反対方向を撮像して
いることと等価である。同様に、下部カメラについても
図7に示すように、下部三角柱型反射ミラーの中央稜線
18を中心として等価的には中心からRだけ隔てた1
9,19′から2台のカメラがδの水平画角、γの垂直
画角を持ち、互いに反対方向を撮像していることと等価
となる。この2つの関係を組み合わせた本実施例では、
図8に示すように等価的には、中心から各々がRだけ隔
てた4台のカメラが互いに異なる4方向(周囲)を撮像
していることとなる。これらの画像関係を用いて、全周
囲画像を生成する。
【0020】このような画像をつなぎ合わせて全周囲画
像を生成する場合に問題となるのが、境界領域での情報
の欠落または、重複である。本実施例の構成において、
図8のように、カメラの水平画角が90度以上であるの
で、2つのカメラから得られた画像は、4方向の情報を
持つが互いに重複した情報を含んでいる。このため、こ
れら重複した情報を取り除く必要がある。
像を生成する場合に問題となるのが、境界領域での情報
の欠落または、重複である。本実施例の構成において、
図8のように、カメラの水平画角が90度以上であるの
で、2つのカメラから得られた画像は、4方向の情報を
持つが互いに重複した情報を含んでいる。このため、こ
れら重複した情報を取り除く必要がある。
【0021】そのために、まず、4台の等価的カメラに
よって撮像された画像について、その水平画角が90度
となるように、予め、視野制限された画像領域を確定し
ておく。図9に示すように、視野内の90度の範囲に順
次、衝立20,20′,20′′,20′′′等を設置
し、画像処理装置によりその領域を確定する。カメラの
水平画角が90度丁度となるようにあらかじめ設定され
ているとすれば、この工程は必要ない。このような領域
の確定を4つの等価的カメラ主点位置17,17′,1
9,19′について行う。全周囲画像入力装置からの画
像入力に対して、画像処理装置により、これら領域を抽
出し、抽出した画像をつなぎ合わせて全周囲画像を生成
する。
よって撮像された画像について、その水平画角が90度
となるように、予め、視野制限された画像領域を確定し
ておく。図9に示すように、視野内の90度の範囲に順
次、衝立20,20′,20′′,20′′′等を設置
し、画像処理装置によりその領域を確定する。カメラの
水平画角が90度丁度となるようにあらかじめ設定され
ているとすれば、この工程は必要ない。このような領域
の確定を4つの等価的カメラ主点位置17,17′,1
9,19′について行う。全周囲画像入力装置からの画
像入力に対して、画像処理装置により、これら領域を抽
出し、抽出した画像をつなぎ合わせて全周囲画像を生成
する。
【0022】本実施例によれば、図9に示すような重複
した画像のつなぎ合わせである。しかし、その重複領域
Wは、R(中心Oからの変位量)に依存する関係があ
る。即ちW=2×COS(45度)×Rである。ここ
で、Rは、図2のカメラレンズ主点3′′とミラー頂点
間距離である。Rが小さければ、Wは小さく重複による
全体の全周囲画像に対する影響は小さいものとなる。本
実施例では、R=8.7mmであり、W=約1.2cm
となり、4方向の画像が水平方向の左右に約1.2cm
の重複領域をもってつなぎ合わされることとなる。この
重複領域は、撮像する物点までの距離に依存しない。
した画像のつなぎ合わせである。しかし、その重複領域
Wは、R(中心Oからの変位量)に依存する関係があ
る。即ちW=2×COS(45度)×Rである。ここ
で、Rは、図2のカメラレンズ主点3′′とミラー頂点
間距離である。Rが小さければ、Wは小さく重複による
全体の全周囲画像に対する影響は小さいものとなる。本
実施例では、R=8.7mmであり、W=約1.2cm
となり、4方向の画像が水平方向の左右に約1.2cm
の重複領域をもってつなぎ合わされることとなる。この
重複領域は、撮像する物点までの距離に依存しない。
【0023】一方、視差の影響がある。図10におい
て、カメラレンズ主点位置3′′′にある2台のカメラ
は、各々垂直画角γで撮像するが同一の高さの視点をも
っていない。境界領域について、得られた画像間には上
下2台のカメラレンズ主点間距離に相当するHによる視
差の影響が生じることになる。この時、全周囲画像は、
各方向の画像の境界部分で、撮像物点位置において、実
寸でHだけ垂直方向に変位したような階段状に生成しな
ければならない。しかし、撮像物点が充分に遠方にある
場合には、2台のカメラは、同一の高さの視点をもつて
いるとしてよく、この影響は無視することができる。
て、カメラレンズ主点位置3′′′にある2台のカメラ
は、各々垂直画角γで撮像するが同一の高さの視点をも
っていない。境界領域について、得られた画像間には上
下2台のカメラレンズ主点間距離に相当するHによる視
差の影響が生じることになる。この時、全周囲画像は、
各方向の画像の境界部分で、撮像物点位置において、実
寸でHだけ垂直方向に変位したような階段状に生成しな
ければならない。しかし、撮像物点が充分に遠方にある
場合には、2台のカメラは、同一の高さの視点をもつて
いるとしてよく、この影響は無視することができる。
【0024】厳密な意味での重複と視差による画像のつ
なぎ合わせの関係を図11に示す。4方向の画像は、左
右に重複領域幅21を含み、視差による垂直方向の不連
続幅22を含んでつなぎ合わされることとなる。
なぎ合わせの関係を図11に示す。4方向の画像は、左
右に重複領域幅21を含み、視差による垂直方向の不連
続幅22を含んでつなぎ合わされることとなる。
【0025】以上のことから、画像のつなぎ合わせによ
る全周囲画像の生成において、重複についてはR、視差
の影響についてはHを小さくすれば、重複領域幅21、
不連続幅22を小さくすることができる。また、重複領
域幅21と不連続幅22は、撮像物点までの距離に依存
する関係がある。撮像物点までの距離が遠い場合(遠方
領域)には、重複領域幅21、不連続幅22は、更に小
さくすることができる。本実施例の場合、撮像物点まで
の距離が1mの時、画像上(水平方向)で占める重複領
域幅21の割合は、約1%程度であり、画像上(垂直方
向)で占める垂直方向の不連続幅22の割合は、約3%
程度である。
る全周囲画像の生成において、重複についてはR、視差
の影響についてはHを小さくすれば、重複領域幅21、
不連続幅22を小さくすることができる。また、重複領
域幅21と不連続幅22は、撮像物点までの距離に依存
する関係がある。撮像物点までの距離が遠い場合(遠方
領域)には、重複領域幅21、不連続幅22は、更に小
さくすることができる。本実施例の場合、撮像物点まで
の距離が1mの時、画像上(水平方向)で占める重複領
域幅21の割合は、約1%程度であり、画像上(垂直方
向)で占める垂直方向の不連続幅22の割合は、約3%
程度である。
【0026】監視装置やロボットの視覚装置のような比
較的遠方領域を対象とする場合には、これら重複及び視
差による問題は生じないと言える。また、近傍領域を対
象とする場合においても、情報の欠落を意味するもので
はなく、対象領域までの距離が確定されれば、画像間の
重複領域幅21や不連続幅22を確定することができ、
画像処理等により同様な全周囲画像の生成が可能であ
る。尚、ここで得られた画像には、カメラに取り付けら
れた広角なカメラレンズに起因する画像歪みが発生して
いる。このため、これら画像に対して歪み補正プログラ
ムを実行する。
較的遠方領域を対象とする場合には、これら重複及び視
差による問題は生じないと言える。また、近傍領域を対
象とする場合においても、情報の欠落を意味するもので
はなく、対象領域までの距離が確定されれば、画像間の
重複領域幅21や不連続幅22を確定することができ、
画像処理等により同様な全周囲画像の生成が可能であ
る。尚、ここで得られた画像には、カメラに取り付けら
れた広角なカメラレンズに起因する画像歪みが発生して
いる。このため、これら画像に対して歪み補正プログラ
ムを実行する。
【0027】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、簡単な
構造で、かつ、その製造においても、特殊な技術や破損
し易い光学ガラス等を用いることなく、小型で軽量に構
成されるため、以下に記載されるような効果を奏する。
構造で、かつ、その製造においても、特殊な技術や破損
し易い光学ガラス等を用いることなく、小型で軽量に構
成されるため、以下に記載されるような効果を奏する。
【0028】同時に4方向の画像情報が得られるため、
高速に全周囲画像を得ることができる。また、広角なカ
メラレンズによる画像は、魚眼レンズや曲面ミラーを用
いた時の画像に比べ、画像ひずみが小さく、画像補正を
容易に行うことができる。また、小型、軽量で堅固な一
体構造であるため、ロボットの視覚装置や監視装置とし
ての活用が図られる。
高速に全周囲画像を得ることができる。また、広角なカ
メラレンズによる画像は、魚眼レンズや曲面ミラーを用
いた時の画像に比べ、画像ひずみが小さく、画像補正を
容易に行うことができる。また、小型、軽量で堅固な一
体構造であるため、ロボットの視覚装置や監視装置とし
ての活用が図られる。
【0029】
【図1】三角柱型反射ミラーとカメラ主点位置の関係に
よる本方法の基本構成図
よる本方法の基本構成図
【図2】三角柱型反射ミラーとカメラレンズ関係図
【図3】2台のカメラによる画像構成図
【図4】三角柱型反射ミラーの製造と組立図
【図5】実施例(全周囲画像入力装置:(A)正面図
(B)側面図)
(B)側面図)
【図6】上部三角柱型反射ミラーによる等価的カメラ主
点位置と撮像範囲図
点位置と撮像範囲図
【図7】下部三角柱型反射ミラーによる等価的カメラ主
点位置と撮像範囲図
点位置と撮像範囲図
【図8】2つの三角柱型反射ミラーと等価的カメラ主点
位置図
位置図
【図9】重複領域と視野制限図
【図10】視差の影響図
【図11】全周囲画像のつなぎ合わせ図
【0028】
1 三角柱型反射ミラー 2 ミラー面 3 カメラレンズ主点 6 レンズ鏡筒 10 カメラレンズ 11 保持材 12 カメラレンズ取り付け部 13 カメラセンサ 14 カメラ信号処理基板 20 衝立 21 重複領域幅 22 不連続幅
Claims (3)
- 【請求項1】カメラの水平画角が90度もしくは、それ
以上となるようなカメラレンズを取り付けた2台のカメ
ラを備え、二つの互いに反射方向が異なる反射面を持つ
三角柱型反射ミラーが互いに90度の角度で配置された
構造を持ち、各々のカメラは、三角柱型反射ミラーの両
反射面が交差する稜線の中央の鉛直線上に位置し、第一
のカメラの画像は、一方の三角柱型反射ミラーにより互
いに反対方向の二方向の情報を含み、第二のカメラの画
像は、前記に直交する他方の三角柱型反射ミラーにより
互いに反対方向の二方向の情報を含み、この二つの画像
にて、全周囲画像を表しており、これら4方向の画像情
報を画像処理装置により処理し、つなぎ合わせることで
全周囲の画像を高速に取得することを特徴とする全周囲
画像取得方法。 - 【請求項2】水平画角が90度もしくは、それ以上とな
るようなカメラレンズを供えた2台のカメラが、互いに
90度の角度で配置された三角柱型反射ミラーa(1)
と三角柱型反射ミラーb(3)の上下に位置し、各々の
三角柱型反射ミラーについて、上下2台のカメラの視野
方向を一致させるために決められるミラー面間角度α
と、また、カメラレンズ主点位置(13)、ミラー面
(12)の頂点間距離Rとレンズ鏡筒(11)の幅によ
り決められるミラー面(12)の大きさを有し、第一の
カメラの画像は、互いに反対の2方向の情報を含み、ま
た、第二のカメラの画像は、90度回転した互いに反対
の2方向の情報を含み、2つの画像により重複を含む全
周囲の画像を実時間で取得することを特徴とする全周囲
画像入力装置。 - 【請求項3】2台のカメラと、互いに90度の角度で配
置された2つの三角柱による構成の請求項2の全周囲画
像入力装置について、2つの三角柱型反射ミラーに不錆
性金属を加工・研磨・鏡面仕上げしたものを用い、前記
2つの三角柱型反射ミラーを単独で製造し、互いに固定
し、三角柱型反射ミラーの両端面の金属部がカメラレン
ズ(10,10′)やカメラセンサ(13,13′)や
カメラ信号処理基板(14,14′)の保持のための保
持材(11,11′,11′′,11′′′)の固定に
利用された、堅固な構造を特徴とする全周囲画像入力装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9222334A JPH1164931A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 全周囲画像取得方法並びに全周囲画像入力装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9222334A JPH1164931A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 全周囲画像取得方法並びに全周囲画像入力装置とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1164931A true JPH1164931A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16780725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9222334A Withdrawn JPH1164931A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 全周囲画像取得方法並びに全周囲画像入力装置とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1164931A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019120824A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | ITD Lab株式会社 | カメラ用支持装置、及び、これを用いたステレオカメラ、並びに、マルチステレオカメラ |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9222334A patent/JPH1164931A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019120824A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | ITD Lab株式会社 | カメラ用支持装置、及び、これを用いたステレオカメラ、並びに、マルチステレオカメラ |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |