JPH04105476A - Omni-directional image pickup device - Google Patents
Omni-directional image pickup deviceInfo
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- JPH04105476A JPH04105476A JP2224707A JP22470790A JPH04105476A JP H04105476 A JPH04105476 A JP H04105476A JP 2224707 A JP2224707 A JP 2224707A JP 22470790 A JP22470790 A JP 22470790A JP H04105476 A JPH04105476 A JP H04105476A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、全方向を等しい解像度で撮影可能な全方向撮
影装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an omnidirectional photographing device capable of photographing in all directions with equal resolution.
[従来の技術]
近年、知能移動ロボットを用いて目的地までの道程を自
律移動する研究が盛んに進められている。[Background Art] In recent years, research has been actively conducted on using intelligent mobile robots to autonomously travel to a destination.
上記の知能移動ロボットには、道路を認識し、道路から
外れることなく移動し、障害物を回避して目的地に到達
するということが要求されている。The above-mentioned intelligent mobile robot is required to recognize the road, move without deviating from the road, avoid obstacles, and reach the destination.
この要求を満足するために知能移動ロボットは、全方位
の画像を同時に入力可能な画像入力装置を備えていなけ
ればならない。In order to meet this requirement, intelligent mobile robots must be equipped with an image input device that can input images from all directions simultaneously.
上述の従来の画像入力装置としては、2つの種類の画像
入力装置が提案されている。Two types of image input devices have been proposed as the above-mentioned conventional image input devices.
1つの種類の画像入力装置は、魚眼レンズと組み合わせ
たテレビカメラを垂直方向に配置したものであり、例え
ば「ガイダンス・オブ・ア・モービル・ロボット・ユー
ジング・アンーオムニダイレクショナル・ヴイジョン・
ナヴイゲーションφシステムJ (Guidance
of a Mobile Robot ’Using
an 0mn1directional Viaion
Navigation S7S75je、エスージエ
ー・オウ、イー・エル・ホール(S、 J、 Oh a
nd E、 L、 Hall ) 、 ニス・ピー・
アイ・イー(SPIE) Vol、852.モービル
・ロボッッ(M。One type of image input device is a vertically oriented television camera combined with a fisheye lens, such as ``Guidance of a Mobile Robot Using an Omnidirectional Vision''.
Navigation φ System J (Guidance
of a Mobile Robot'Using
An 0mn1directional Viaion
Navigation S7S75je, SJ, Oh a
nd E., L. Hall), N.P.
SPIE Vol, 852. Mobile Robot (M.
bile Robots ) II (1987)に
記載されている。bile Robots) II (1987).
この画像入力装置では、魚眼レンズによりカメラが全方
位を撮像することができる。In this image input device, the camera can capture images in all directions using a fisheye lens.
しかし、観測する必要がない天井や空等をも撮像するの
で、実際に必要な水平方向の画像が不足している。However, since it also captures images of the ceiling, sky, etc. that do not need to be observed, there is a lack of images in the horizontal direction that are actually needed.
上述の画像入力装置の欠点を補うものとして、もう1つ
の種類の画像入力装置が提案された。Another type of image input device has been proposed to compensate for the drawbacks of the image input device described above.
この画像入力装置は、円錐ミラー、インダストリアル・
テレヴィジョン・カメラ[(InduNriaTV c
amera)以後、ITVカメラと称する]及び画像処
理装置を組み合わせたものであり、例えば「八木、用戸
二円錐投影による全方位環境認識」。This image input device uses conical mirrors, industrial
Television Camera [(InduNriaTV c
amera) (hereinafter referred to as ITV camera) and an image processing device, for example, ``Omnidirectional environment recognition using Yagi and Yoto two conical projections''.
儒学技法PRU89−46. (1989)に記載さ
れている。Confucian techniques PRU89-46. (1989).
円錐ミラーを用いた従来の画像入力装置の構成を第10
図に示す。The configuration of a conventional image input device using a conical mirror is shown in the 10th example.
As shown in the figure.
図中、円錐ミラー111は垂直方向に下向きに配置され
ており、円錐ミラー111により反射される視野領域は
水平面において垂直軸の回りに対して360度になる。In the figure, the conical mirror 111 is arranged vertically downward, and the viewing area reflected by the conical mirror 111 is 360 degrees around the vertical axis in the horizontal plane.
円錐ミラー111により反射された画像は、ITVカメ
ラ112により、第12図に示すように、視野領域の水
平方向角度が極座標における角度θ方向に、また視野領
域の上下方向(垂直方向)か半径rにそれぞれ相当する
ように表される。The image reflected by the conical mirror 111 is captured by the ITV camera 112, as shown in FIG. are expressed as corresponding to each.
例えば、第13図に示すように、文字「写」か水平方向
θ、と垂直方向に配置されている場合、文字「写」の縦
の長さに距離Δrが相当し、文字「写」の横の長さが角
度Δθに相当する。For example, as shown in Fig. 13, if the character ``sha'' is arranged vertically with the horizontal direction θ, the distance Δr corresponds to the vertical length of the character ``sha'', and the distance Δr corresponds to the vertical length of the character ``sha''. The horizontal length corresponds to the angle Δθ.
ここで、ITVカメラ112は直交座標系で動作するが
、ITVカメラ112により撮像された文字「写」の画
像は、第14図に示すように扇形になり、極座標系の画
像になる。Here, the ITV camera 112 operates in an orthogonal coordinate system, but the image of the character "sha" taken by the ITV camera 112 has a fan shape as shown in FIG. 14, and is an image in a polar coordinate system.
画像処理装置113は、ITVカメラ112により撮像
された画像を第14図に示すような扇形に切り取り、そ
の切り取った部分に対して座標系を極座標系から直行座
標系に変換して、第13図に示すような画像に補正する
。The image processing device 113 cuts out the image captured by the ITV camera 112 into a fan shape as shown in FIG. 14, converts the coordinate system of the cut portion from the polar coordinate system to the orthogonal coordinate system, Correct the image as shown in .
上述の方法により、本来観測する必要がない天井や空等
の画像が円錐ミラー111により除去されて、実際に必
要な水平方向の画像のみが全方位で撮影される。With the above method, images of the ceiling, sky, etc. that do not need to be observed are removed by the conical mirror 111, and only images in the horizontal direction that are actually necessary are taken in all directions.
また、極座標式撮影装置を用いた全方向撮影装置として
は、例えば「有賀、吉野、小郷、漕手、寺用二 極座標
方式ラインCCDカメラの検討電気学会論文誌 Vol
、 109−C、No、 5、pp、 394−399
(Mg2. 1989)Jが知られている。In addition, as an omnidirectional photographing device using a polar coordinate type photographing device, for example, ``A Study of Polar Coordinate Type Line CCD Camera for Ariga, Yoshino, Ogo, Rowers, and Temples'' Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan Vol.
, 109-C, No. 5, pp. 394-399
(Mg2. 1989) J is known.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、円錐ミラーを用いた上記従来の全方向撮影装置
では、ITVカメラにより撮像された画像を扇形に切り
取るので、角度方向の画素数が外周から中心に向かって
少なくなり、解像度が外周から中心に向かって悪くなり
、角度方向のサンプリングレートが外周から中心に向か
って粗くなるという問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional omnidirectional imaging device using a conical mirror, the image captured by the ITV camera is cut into a fan shape, so the number of pixels in the angular direction increases from the outer periphery toward the center. There are problems in that the resolution becomes worse from the outer periphery toward the center, and the sampling rate in the angular direction becomes coarser from the outer periphery toward the center.
また、外周と中心の画素数が等しくなるように内挿等に
より中心側の画素を補間した従来の全方向撮影装置では
、内挿等の方法が低周波数領域用フィルタ(ローパスフ
ィルタ)と等価であり、中心側の空間解像度が劣化する
という問題点がある。In addition, in conventional omnidirectional imaging devices that interpolate pixels on the center side by interpolation so that the number of pixels on the outer periphery and the center are equal, the interpolation method is equivalent to a low-frequency region filter (low-pass filter). However, there is a problem in that the spatial resolution on the center side deteriorates.
更に、従来の全方向撮影装置では、画像処理装置が複雑
な処理を高速で行うので大型化し、ロボットのような移
動体に組み込むことが困難であるという問題点がある。Further, in conventional omnidirectional imaging devices, the image processing device performs complex processing at high speed, resulting in a large size, which makes it difficult to incorporate into a moving body such as a robot.
本発明の目的は、上記従来の全方向撮影装置の問題点に
鑑み、全画素にわたり空間解像度が鮮明であり、画像処
理が不要な小型化された全方向撮影装置を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the conventional omnidirectional photographing device described above, an object of the present invention is to provide a compact omnidirectional photographing device that has clear spatial resolution over all pixels and does not require image processing.
[課題を解決するための手段]
本発明の上述した目的は、全方位の画像を所定の方向に
反射する反射手段と、第1の端部から第2の端部に向か
って漸次配列された複数の画素を含む撮像素子を有し反
射手段により反射された画像を撮像素子により撮像する
撮像手段とを備えており、撮像手段は、反射手段の中心
軸に対して撮像素子を中心軸の回転方向及び径方向に走
査するように構成されている全方向撮影装置によって達
成される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned object of the present invention is to provide a reflecting means for reflecting images in all directions in a predetermined direction, and a reflecting means that is arranged gradually from a first end toward a second end. and an imaging device that has an imaging device including a plurality of pixels and uses the imaging device to capture an image reflected by the reflecting device, and the imaging device rotates the imaging device about the central axis with respect to the central axis of the reflecting device. This is achieved by an omnidirectional imaging device configured to scan both in the direction and in the radial direction.
[作用コ
反射手段は全方位の画像を、画像が入力された方向とは
異なる所定の方向に反射し、撮像手段は第1の端部から
第2の端部に向かって漸次配列された複数の画素を含む
撮像素子を反射手段の中心軸の回転方向及び径方向に走
査して、反射手段により反射された全方位の画像を鮮明
な解像度で撮像する。[Operation] The reflecting means reflects the omnidirectional image in a predetermined direction different from the direction in which the image is input, and the imaging means has a plurality of mirrors arranged gradually from the first end to the second end. An image sensor including pixels is scanned in the rotational direction of the central axis of the reflecting means and in the radial direction to capture an omnidirectional image reflected by the reflecting means with clear resolution.
[実施例]
以下、本発明の全方向撮影装置における実施例を図面を
参照して説明する。[Example] Hereinafter, an example of an omnidirectional photographing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の第1の実施例における全方向撮影装置
の構成を示す斜視図、第2図は第1図の実施例装置の構
成を示す模式図である。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an omnidirectional imaging device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the embodiment device of FIG.
第1図及び第2図に示す全方向撮影装置は、反射手段と
しての反射ミラー11、撮像手段としての極座標式撮影
装置12、集光レンズ13、中心軸としての回転軸14
を有するステッピングモータ15、素子としての扇形撮
像素子16により構成されている。The omnidirectional photographing device shown in FIGS. 1 and 2 includes a reflecting mirror 11 as a reflecting means, a polar coordinate photographing device 12 as an imaging means, a condensing lens 13, and a rotating shaft 14 as a central axis.
The image pickup device is composed of a stepping motor 15 having a function of 1, and a fan-shaped image pickup device 16 as an element.
次に、本実施例の全方向撮影装置の動作を説明する。Next, the operation of the omnidirectional photographing device of this embodiment will be explained.
反射ミラー11は円錐形であり、Z軸方向を垂直方向と
したときに、垂直方向に下向きに、即ち=2軸方向に配
置されている。The reflecting mirror 11 has a conical shape, and is arranged downward in the vertical direction, that is, in the =2-axis direction when the Z-axis direction is the vertical direction.
本実施例では、反射ミラー冊は円錐形であるか、側面に
反射面を有する多角錐形、または半球形であってもよい
。In this embodiment, the reflective mirror booklet may be conical, polygonal pyramidal with reflective surfaces on its sides, or hemispherical.
反射ミラー11により反射された画像は、極座標系のお
ける半径方向の距離rと水平方向の角度θとにより表示
される(第12図参照)。The image reflected by the reflection mirror 11 is displayed by a radial distance r and a horizontal angle θ in a polar coordinate system (see FIG. 12).
反射ミラー11により反射される垂直方向の光路には、
極座標式撮影装置12が配置されている。In the vertical optical path reflected by the reflection mirror 11,
A polar coordinate photographing device 12 is arranged.
極座標式撮影装置12により撮影された画像は、画像処
理装置を介さないで、そのままテレビカメラ等に出力さ
れる。The image photographed by the polar coordinate photographing device 12 is directly outputted to a television camera or the like without going through an image processing device.
第3図に上記の極座標式撮影装置12の構成を示す。FIG. 3 shows the configuration of the polar coordinate photographing device 12 described above.
極座標式撮影装置12は、集光レンズ13、回転軸14
を有するステッピングモータ15、回転軸14に半径方
向に伸びて取り付けられた扇形撮像素子16により構成
されている。The polar coordinate photographing device 12 includes a condensing lens 13 and a rotating shaft 14.
The image sensor 16 is composed of a stepping motor 15 having a rotation axis 14, and a fan-shaped image sensor 16 attached to the rotating shaft 14 so as to extend in the radial direction.
また、上記の扇形撮像素子16の構成を第4図に示す。Further, the configuration of the fan-shaped image sensor 16 described above is shown in FIG.
第4図に示すように、扇形撮像素子16はステッピング
モータ15の回転軸14の中心から外側に向かって漸次
配列されている複数の画素を有する。As shown in FIG. 4, the fan-shaped image sensor 16 has a plurality of pixels that are gradually arranged outward from the center of the rotation shaft 14 of the stepping motor 15.
なお、扇形撮像素子16の第1の端部は回転軸14の中
心側に位置する端部を表わし、第2の端部は中心から半
径方向に延伸した端部を表わすものとする。Note that the first end of the fan-shaped image sensor 16 represents the end located on the center side of the rotating shaft 14, and the second end represents the end extending radially from the center.
各画素は、回転軸14の中心から半径方向に配置されて
いるほど角度方向(θ方向)の長さが長くなる。The longer each pixel is disposed in the radial direction from the center of the rotation axis 14, the longer the length in the angular direction (θ direction).
従って、各画素の面積は、画素が回転軸14の中心から
半径方向に向かって配置されているほど大きくなるよう
に、また半径方向の各画素の幅が一定になるように配列
されている。Therefore, the area of each pixel increases as the pixel is arranged in the radial direction from the center of the rotation axis 14, and the width of each pixel in the radial direction is constant.
なお本実施例では、画素として電荷結合素子(以後、C
CDと称する)を用いている。In this example, the pixel is a charge coupled device (hereinafter referred to as C
(referred to as CD).
次に上述の極座標式撮影装置12の動作を説明する。Next, the operation of the above-mentioned polar coordinate photographing device 12 will be explained.
扇形撮像素子16がモータ15の回転軸14の半径方向
に走査する毎に、モータ15が扇形撮像素子16を角度
方向(θ方向)に微小回転させる。Every time the fan-shaped image sensor 16 scans in the radial direction of the rotating shaft 14 of the motor 15, the motor 15 slightly rotates the fan-shaped image sensor 16 in the angular direction (θ direction).
第4図に示すように扇形撮像素子16の画素の面積は中
心から外側に向かって大きくなるように構成されている
ので、扇形撮像素子16により撮影された画像は、第5
図に示すように角度方向の解像度と半径方向の解像度が
同一になる。As shown in FIG. 4, the area of the pixels of the fan-shaped image sensor 16 is configured to increase from the center toward the outside, so that the image taken by the fan-shaped image sensor 16 is
As shown in the figure, the resolution in the angular direction and the resolution in the radial direction are the same.
この場合、扇形撮像素子I6により撮影された電気信号
をスリップリングやロータリートランス等によって取り
出すことにより、極座標系で表された画像が直交座標系
の画像に変換されるので画像処理装置を用いる必要がな
い。In this case, an image expressed in a polar coordinate system is converted into an image in a rectangular coordinate system by extracting the electrical signal captured by the fan-shaped image sensor I6 using a slip ring, rotary transformer, etc., so it is not necessary to use an image processing device. do not have.
極座標式撮影装置12により撮影した場合、扇形撮像素
子16の撮影面にサンプル格子が、極座標状に発生する
。When photographing is performed using the polar coordinate type photographing device 12, a sample grid is generated in the shape of polar coordinates on the photographing surface of the fan-shaped image sensor 16.
以下、発生したサンプル格子が、実際の視野をどのよう
にサンプルするのか、その動作を説明する。なおサンプ
ル格子の動作については、サンプルレートとアパーチャ
開口率との両面から述べる。The operation of how the generated sample grid samples the actual field of view will be explained below. Note that the operation of the sample grating will be described in terms of both the sample rate and the aperture opening ratio.
まず撮影面の半径方向に関して説明する。First, the radial direction of the imaging plane will be explained.
撮影面の中心(即ちモータ15の回転軸14の中心)か
らの距離は、実際の視野では上下方向(垂直方向)の角
度に比例する。The distance from the center of the imaging plane (that is, the center of the rotating shaft 14 of the motor 15) is proportional to the angle in the vertical direction (vertical direction) in the actual field of view.
従って、視野領域内の上下角度方向のサンプルは、CC
Dの画素の配置によって決まる。Therefore, samples in the vertical and angular directions within the viewing area are CC
It is determined by the arrangement of pixels in D.
ところで、CCDの画素の配置は、CCDの機械的な定
数によって決まり一様である。By the way, the arrangement of pixels of a CCD is determined by the mechanical constants of the CCD and is uniform.
従って、実際の視野に対してサンプル格子が一様になる
ように扇形撮像素子16は動作するので、各場所におい
てサンプルレート及びアパーチャ開口率は同一である。Therefore, the fan-shaped image sensor 16 operates so that the sample grid is uniform with respect to the actual field of view, so that the sample rate and aperture opening ratio are the same at each location.
また、角度方向のサンプルレートは、撮影面では、ステ
ップモータ15の単位回転角に相当するので一定である
。画像も極座標状に投影されているので、実際の視野に
対して水平方向に等しいステップでサンプルするよう動
作するので、各場所において同一である。Further, the sample rate in the angular direction is constant because it corresponds to a unit rotation angle of the step motor 15 on the imaging surface. Since the image is also projected in polar coordinates, it operates to sample in equal steps horizontally relative to the actual field of view, so it is the same at each location.
更に、CCDの画素の面積は、中心から外周方向に配置
されている程大きくなるので、各画素からCCDの中心
を見込む角度も一定である。即ち、角度方向のサンプル
のアパーチャ開口率もCCDの中心部からと外周部に向
かって同一である。Further, since the area of a CCD pixel increases as it is arranged from the center toward the outer periphery, the angle at which the center of the CCD is viewed from each pixel is also constant. That is, the aperture opening ratio of the sample in the angular direction is also the same from the center of the CCD to the outer periphery.
二の結果、第5図に示すように、画面の上下で等しいア
パーチャ開口率を有するサンプルパターン17を生ずる
ように、サンプル格子が発生すべく扇形撮像素子16は
動作する。As a result of (2), the fan-shaped image sensor 16 operates to generate a sample grid so as to produce a sample pattern 17 having an equal aperture ratio at the top and bottom of the screen, as shown in FIG.
上述の実施例によれば、極座標式撮影装置12のサンプ
リングレートとアパーチャ開口率とは、撮影面の半径方
向及び角度方向の両方向に対して一定になる。従って、
視野領域の総てにわたって振幅特性[モデュレーション
・トランスファー・ファンクション(Modulati
on T+ans[e+ Function)以後、M
TFと称する]が一定である。According to the embodiment described above, the sampling rate and aperture opening ratio of the polar coordinate imaging device 12 are constant in both the radial direction and the angular direction of the imaging surface. Therefore,
Amplitude characteristics [modulation transfer function (Modulati)]
on T+ans [e+ Function), henceforth, M
TF] is constant.
第6図は、本発明の極座標式撮影装置における第2の実
施例の構成を示す。FIG. 6 shows the configuration of a second embodiment of the polar coordinate photographing apparatus of the present invention.
第6図において、第1図及び第2図に示す第1の実施例
と同様な反射ミラー11の光路には、空間解像度を補償
するための光学手段としてのフィルタ18及び撮影手段
としての極座標式撮影装置19が配置されている。In FIG. 6, the optical path of a reflecting mirror 11 similar to that of the first embodiment shown in FIGS. A photographing device 19 is arranged.
フィルタ18は、第7図に示すように中心から離れるに
つれて振幅特性(MTF)が低下するように構成されて
いる。フィルタ18としては、市販の光学フィルタを用
いることができる。なお、市販の光学フィルタの代わり
に、ガラス板やプラスチック板等に細かいきす、微小な
突起、へこみ、凹凸等を付けてもよく、また、集光レン
ズ+3(第3図参照)に同様な処理を施してもよい。The filter 18 is configured such that the amplitude characteristic (MTF) decreases as it moves away from the center, as shown in FIG. As the filter 18, a commercially available optical filter can be used. In addition, instead of a commercially available optical filter, fine scratches, minute protrusions, dents, unevenness, etc. may be added to a glass plate or plastic plate, etc. Also, the same treatment may be applied to the condenser lens +3 (see Figure 3). may be applied.
第8図に示す極座標式撮影装置19は、第3図に示した
集光レンズ13、中心軸としての回転軸14を有するス
テッピイングモータ15、そして扇形撮像素子16の代
りに回転軸14の半径方向に伸びて取り付けられたライ
ン式撮像素子20を有する。The polar coordinate photographing device 19 shown in FIG. 8 includes the condensing lens 13 shown in FIG. It has a line-type image sensor 20 attached extending in the direction.
ライン式撮像素子20は、第4図に示す扇形撮像素子1
6と同様に、第1の端部としての回転軸14の中心に近
い方の端部から、第2の端部としての半径方向で最も中
心から離れた端部に向かって複数の画素を順次配置して
いる。The line type image sensor 20 is a fan-shaped image sensor 1 shown in FIG.
6, a plurality of pixels are sequentially arranged from the end closest to the center of the rotation axis 14 as the first end toward the end farthest from the center in the radial direction as the second end. It is placed.
しかし、ライン式撮像素子20では、各画素の面積は、
中心から外側に向かって同一であり、また、半径方向に
おける長さも一定である。However, in the line type image sensor 20, the area of each pixel is
It is the same from the center to the outside, and the length in the radial direction is also constant.
ライン式撮像素子20の出力信号は、回転時に画素が重
なる中心領域については無視される。The output signal of the line-type image sensor 20 is ignored for the central region where pixels overlap during rotation.
極座標式撮影装置1119で撮影した場合、ライン式撮
像素子20の撮影面には、第4図に示す扇形撮像素子1
6と同様に、極座標状のサンプル格子が発生する。When photographing with the polar coordinate type photographing device 1119, the fan-shaped image pickup element 1 shown in FIG.
6, a polar sample grid is generated.
以下、発生したサンプル格子が、実際の視野をどのよう
にサンプルするのか、その動作を説明する。なおサンプ
ル格子の動作については、サンプルレートとアパーチャ
開口率との両面から述べる。The operation of how the generated sample grid samples the actual field of view will be explained below. Note that the operation of the sample grating will be described in terms of both the sample rate and the aperture opening ratio.
まず撮影面の半径方向に関して説明する。First, the radial direction of the imaging plane will be explained.
撮影面の中心からの距離は、実際の視野では上下方向(
垂直方向)の角度に比例する。In the actual field of view, the distance from the center of the imaging plane is the vertical direction (
vertical) angle.
従って、視野領域内の上下角度方向のサンプルは、CO
Dの画素の配置によって決まる。Therefore, the samples in the vertical and angular directions within the field of view are CO
It is determined by the arrangement of pixels in D.
ところで、CODの画素の配置は、CCDの機械的な定
数によって決まり一様なので、サンプルレート、アパー
チャ開口率とも実際の視野に対して一様になるようにサ
ンプル格子が発生すべくライン式撮像素子2θは動作す
る。By the way, since the arrangement of pixels in a COD is determined by the mechanical constants of the CCD and is uniform, a line-type image sensor is used to generate a sample grid so that both the sample rate and aperture ratio are uniform with respect to the actual field of view. 2θ works.
角度方向のサンプリングレートは、撮影面ではステップ
モータ15の単位回転角に相当するので一定である。The sampling rate in the angular direction is constant because it corresponds to a unit rotation angle of the step motor 15 on the imaging plane.
画像も極座標状に投影されているので、実際の視野に対
しては、水平方向に等ステップでサンプルするようにラ
イン式撮像素子20は動作する。従ってサンプルは、ど
の場所においても一様である。Since the image is also projected in polar coordinates, the line-type image sensor 20 operates to sample the actual field of view at equal steps in the horizontal direction. The sample is therefore uniform everywhere.
一方、CODの画素の大きさは一定であるので、COD
の中心部と外周部とでは画素から中心を見込む角度が変
化する。即ち、角度方向のサンプルのアパーチャ開口率
は、CODの中心部と外周部とでは異なっている。この
結果、第9図に示すように、画面の上下でアパーチャ開
口率の異なるサンプルパターン212223を生ずるよ
うに、ライン式撮像素子20は動作する。On the other hand, since the pixel size of COD is constant, COD
The angle from which the center is viewed from the pixel changes between the center and the outer periphery. That is, the aperture opening ratio of the sample in the angular direction is different between the center and the outer circumference of the COD. As a result, as shown in FIG. 9, the line type image sensor 20 operates so as to produce sample patterns 212223 having different aperture opening ratios at the top and bottom of the screen.
このことは、極座標式撮影装置19のMTFが画像の部
分毎に異なることを意味する。アパーチャ開口率は、画
面下方はど上昇するので、画面下方はどMTFが低下す
る。なおサンプルレートは一定である。This means that the MTF of the polar coordinate imaging device 19 differs for each part of the image. Since the aperture opening ratio increases at the bottom of the screen, the MTF decreases at the bottom of the screen. Note that the sample rate is constant.
フィルタ18が配置されていない場合、第9図に示すよ
うに、撮影画面の上下でアパーチャ開口率が異なるサン
プルパターンか発生するか、フィルタ18かこの振幅特
性(MTF)を逆補正するので、視野領域の総てにおい
て振幅特性(MTF)か−定になる。If the filter 18 is not arranged, as shown in FIG. 9, a sample pattern with different aperture opening ratios will be generated at the top and bottom of the photographic screen, or the filter 18 will reversely correct this amplitude characteristic (MTF), so the field of view will change. The amplitude characteristic (MTF) becomes constant in the entire region.
上述の2つの実施例では、扇形撮像素子16またはライ
ン式撮像素子20が、モータ15の回転軸14に、回転
軸14から半径方向に伸びて取り付けられている。In the two embodiments described above, the fan-shaped image sensor 16 or the line-type image sensor 20 is attached to the rotating shaft 14 of the motor 15 so as to extend in the radial direction from the rotating shaft 14 .
しかし、扇形撮像素子16またはライン式撮像素子20
に代えて、半径方向に直角に伸びた十字形の撮像素子ま
たは半径方向にへ方に伸びた*形の撮像素子等を用いて
もよい。However, the fan-shaped image sensor 16 or the line-type image sensor 20
Instead, a cross-shaped image sensor extending perpendicularly to the radial direction, a *-shaped image sensor extending toward the radial direction, or the like may be used.
また、扇形撮像素子16またはライン式撮像素子20を
モータ15の回転軸14から半径方向に直角に配置しな
くてもよく、例えば円錐形、多角錐形の反射ミラーと同
一の角度で回転するように配置してもよい。更に、扇形
撮像素子16またはライン式撮像素子20を回転させな
いで、第10図に示すように極座標のアドレスを有する
二次元の撮影素子を用いてもよい。Further, the fan-shaped image sensor 16 or the line-type image sensor 20 does not have to be arranged at right angles in the radial direction from the rotation axis 14 of the motor 15, but may be arranged so that it rotates at the same angle as a cone-shaped or polygonal pyramid-shaped reflecting mirror. It may be placed in Furthermore, instead of rotating the fan-shaped image sensor 16 or the line-type image sensor 20, a two-dimensional image sensor having polar coordinate addresses as shown in FIG. 10 may be used.
[発明の効果コ
全方位の画像を所定の方向に反射する反射手段と、第1
の端部から第2の端部に向かって漸次配列された複数の
画素を含む撮像素子を有し反射手段により反射された画
像を撮像素子により撮像する撮像手段とを備えており、
撮像手段は、反射手段の中心軸に対して撮像素子を中心
軸の回転方向及び径方向に走査するように構成されてい
るので、素子の中心の解像度と外側の解像度か同一にな
る。[Effects of the Invention] A reflecting means for reflecting an omnidirectional image in a predetermined direction;
and an imaging device for capturing an image reflected by the reflecting device with the imaging device, the imaging device including a plurality of pixels arranged gradually from the end of the mirror toward the second end;
The imaging means is configured to scan the imaging element in the rotational direction of the central axis and in the radial direction with respect to the central axis of the reflecting means, so that the resolution at the center of the element and the resolution at the outside are the same.
その結果、特定の座標系で撮像された画像を他の座標系
に変換する画像処理装置が不要となり、小型化された全
方向撮影装置を得ることができる。As a result, an image processing device that converts an image captured in a specific coordinate system to another coordinate system is not required, and a miniaturized omnidirectional imaging device can be obtained.
第1図は本発明の第1の実施例における全方向撮影装置
の概略構成を示す斜視図、第2図は第1図の実施例装置
の概略構成を示す模式図、第3図は第1の実施例におけ
る極座標式撮影装置の概略構成を示す斜視図、第4図は
第3図の扇形撮像素子の概略構成を示す説明図、第5図
は第1の実施例における極座標式撮影装置の解像度を示
す説明図、第6図は本発明の第2の実施例における全方
向撮影装置の概略構成を示す模式図、第7図は第6図中
のフィルタの特性を示すグラフ、第8図は第6図の極座
標式撮影装置のライン式撮像素子の構成を示す説明図、
第9図は第6図の極座標式撮影装置のフィルタがない場
合の解像度を示す説明図、第10図は二次元撮像素子の
画素を示す説明図、第11図は従来の全方向撮影装置を
示す概略構成図、第12図は極座標式撮影装置における
極座標系の各変数の説明図、第13図は第11図の円錐
ミラーの反射画像を示す説明図、第14図は第11図の
画像処理装置の動作を示す説明図、第15図は第11図
の全方向撮影装置の解像度を示す説明図である。
11・・・反射ミラー、12.19・・・極座標式撮影
装置、13・・・集光レンズ、14・・・回転軸、15
・・・ステッピングモータ、16・・・扇形撮像素子、
18・・・フィルタ、20・・・ライン式撮像素子。
第2図
第31預
オg対しス庄ζノス
↑
第8
図
第15図FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an omnidirectional photographing device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the embodiment device of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the schematic configuration of the fan-shaped image sensor in FIG. 3, and FIG. 5 is a perspective view showing the schematic configuration of the polar coordinate imaging device in the first embodiment. An explanatory diagram showing the resolution, FIG. 6 is a schematic diagram showing the schematic configuration of an omnidirectional imaging device in the second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the filter in FIG. 6, and FIG. is an explanatory diagram showing the configuration of the line type image sensor of the polar coordinate type photographing device in FIG. 6,
Fig. 9 is an explanatory diagram showing the resolution of the polar coordinate photographing device in Fig. 6 without a filter, Fig. 10 is an explanatory diagram showing the pixels of a two-dimensional image sensor, and Fig. 11 is an explanatory diagram showing the resolution of the polar coordinate type photographing device in Fig. 6. FIG. 12 is an explanatory diagram of each variable of the polar coordinate system in a polar coordinate photographing device, FIG. 13 is an explanatory diagram showing a reflected image of the conical mirror in FIG. 11, and FIG. 14 is an image of FIG. 11. FIG. 15 is an explanatory diagram showing the operation of the processing device, and FIG. 15 is an explanatory diagram showing the resolution of the omnidirectional photographing device of FIG. 11...Reflection mirror, 12.19...Polar coordinate photographing device, 13...Condensing lens, 14...Rotation axis, 15
...Stepping motor, 16... Fan-shaped image sensor,
18... Filter, 20... Line type image sensor. Figure 2 Figure 31
Claims (1)
の端部から第2の端部に向かって漸次配列された複数の
画素を含む撮像素子を有し前記反射手段により反射され
た前記画像を前記撮像素子により撮像する撮像手段とを
備えており、前記撮像手段は、前記反射手段の中心軸に
対して前記撮像素子を当該中心軸の回転方向及び径方向
に走査するように構成されていることを特徴とする全方
向撮影装置。a reflecting means for reflecting an omnidirectional image in a predetermined direction;
and an imaging device that has an imaging device including a plurality of pixels arranged gradually from an end toward a second end, and the imaging device captures the image reflected by the reflecting device, The omnidirectional photographing device is characterized in that the imaging means is configured to scan the imaging element in the rotational direction and radial direction of the central axis of the reflecting means.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2224707A JP2656143B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Omnidirectional imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2224707A JP2656143B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Omnidirectional imaging device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH04105476A true JPH04105476A (en) | 1992-04-07 |
| JP2656143B2 JP2656143B2 (en) | 1997-09-24 |
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ID=16817984
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| JP2224707A Expired - Fee Related JP2656143B2 (en) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | Omnidirectional imaging device |
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|---|---|
| JP (1) | JP2656143B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001040863A1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Omnidirectional vision camera |
| JP2019032540A (en) * | 2016-08-12 | 2019-02-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Imaging device |
| CN115471396A (en) * | 2021-06-10 | 2022-12-13 | 安讯士有限公司 | Method and apparatus for de-warping regions of a fisheye view image |
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| JPS6236986A (en) * | 1985-08-10 | 1987-02-17 | Kazuhiro Toida | Monitor sensor |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2224707A patent/JP2656143B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2656143B2 (en) | 1997-09-24 |
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