JPH1118007A

JPH1118007A - 全方向性画像表示システム

Info

Publication number: JPH1118007A
Application number: JP9172404A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Suzuki; 木雄介鈴; Takahiro Nakamura; 村隆宏中
Original assignee: Shogakukan Inc
Current assignee: Shogakukan Inc
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】左右方向および上下方向について３６０度の
画角を有する全球視野内の被写体を簡易に表示すること
ができる全方向性画像表示システムを提供する。【解決手段】全方向性画像表示システムは、半球視野
内の被写体を撮影してフィルム２上に円形画像として結
像させる魚眼レンズ付きカメラ１と、魚眼レンズ付きカ
メラ１を順次１８０度の対称方向に向けて撮影すること
により得られたフィルム２上の２方向分の円形画像を電
子的に読み取る画像スキャナ３と、画像スキャナ３によ
り読み取られた画像データを保持する画像バッファ４
と、画像バッファ４に保持された画像データに含まれる
２方向分の円形画像に基づいて合成画像を作成する画像
合成装置５と、画像合成装置５により作成された合成画
像を部分的に平面画像に変換してディスプレイ１１上に
表示する画像表示装置８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は魚眼レンズ付きカメ
ラにより撮影された円形画像に基づいて全球視野内の全
ての被写体をコンピュータ上で表示する全方向性画像表
示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、カメラ等により撮影された静
止画像をコンピュータ上で表示するシステムとして、左
右方向に広がった多数枚のパノラマ写真の画像をつなぎ
合わせるとともに、このようにしてつなぎ合わされた合
成画像をコンピュータ上の画像ビューワにより表示する
システム（第１の従来システム）が知られている。

【０００３】また、監視や検査等に用いられるカメラ観
察システムとして、魚眼レンズ付きカメラにより撮影さ
れた動画像に対してパン、チルト、ズームおよび回転等
のカメラ操作をソフトウェア的に実現するシステム（第
２の従来システム）が知られている（特表平６−５０１
５８５号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、第１
の従来システムにおいては、左右方向に広がった多数枚
のパノラマ写真の画像をつなぎ合わせることにより左右
方向の画角を広くとるようにしている。しかしながら、
この第１の従来システムでは、左右方向の画角を広くと
ることはできるが、上下方向の画角を広くとることがで
きないという問題がある。また、左右方向に３６０度の
画角を得ようとする場合においても多数枚のパノラマ写
真の画像が必要となるので、これら多数枚のパノラマ写
真の画像間におけるつなぎ目の処理が煩雑となり、合成
処理に多大の時間を要してしまうという問題がある。

【０００５】一方、第２の従来システムにおいては、魚
眼レンズ付きカメラにより撮影された画像を用いている
ので、左右方向に加えて上下方向の画角も広くとること
ができる。しかしながら、この第２の従来システムは元
来、カメラの可動部を省略してソフトウェア的に動画像
のパン、チルト等のカメラ操作を実現することを目的と
するものであり、実際の使用時においてカメラ本体は固
定して用いられ、また確保される視野も半球視野に限ら
れる。なお、この第２の従来システムにより全球視野を
確保しようとした場合には、２台のカメラを使用しなけ
ればならなくなるが、魚眼レンズの特性から互いに相手
のカメラが写り込まないように設置することは不可能で
あり、結局この第２の従来システムでは完全な全球視野
を確保することができない。

【０００６】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、左右方向および上下方向について３６０度
の画角を有する全球視野内の被写体を簡易に表示するこ
とができる全方向性画像表示システムを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、周囲を球面の
一方として捉えて撮影することにより一方の円形画像を
得るとともに、周囲を球面の他方として捉えて撮影する
ことにより他方の円形画像を得る魚眼レンズ付きカメラ
と、前記魚眼レンズ付きカメラにより得られた一方の円
形画像と他方の円形画像とに基づいて合成画像を作成す
る画像合成装置と、前記画像合成装置により作成された
合成画像を部分的に平面画像に変換して表示する画像表
示装置とを備えたことを特徴とする全方向性画像表示シ
ステムを提供する。

【０００８】また本発明は、上述した全方向性画像表示
システムにおいて、前記魚眼レンズ付きカメラを載置す
る回転載置台をさらに備え、前記魚眼レンズ付きカメラ
は、鏡筒と、前記鏡筒の端部に取り付けられた魚眼レン
ズとを有し、前記回転載置台の回転軸は前記鏡筒の前面
に対応する位置に配置されていることを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、魚眼レンズ付きカメラに
より周囲を球面の一方として捉えて撮影することにより
得られた一方の円形画像と、周囲を球面の他方として捉
えて撮影することにより得られた他方の円形画像とに基
づいて画像合成装置により合成画像を作成するととも
に、この作成された合成画像を画像表示装置により部分
的に平面画像に変換して表示するようにしているので、
左右方向および上下方向について３６０度の画角を有す
る全球視野内の被写体をコンピュータ上で簡易に表示す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図９は本発明によ
る全方向性画像表示システムの一実施の形態を示す図で
ある。

【００１１】まず、図１により、全方向性画像表示シス
テムの全体構成について説明する。図１に示すように、
全方向性画像表示システムは、半球視野内の被写体を撮
影してフィルム２上に円形画像として結像させる魚眼レ
ンズ付きカメラ１と、魚眼レンズ付きカメラ１を順次１
８０度の対称方向に向けて撮影することにより得られた
フィルム２上の２方向分の円形画像を電子的に読み取る
画像スキャナ３と、画像スキャナ３により読み取られた
画像データを保持する画像バッファ４と、画像バッファ
４に保持された画像データに含まれる２方向分の円形画
像に基づいて合成画像を作成する画像合成装置５と、画
像合成装置５により作成された合成画像を部分的に平面
画像に変換してディスプレイ１１上に表示する画像表示
装置８とを備えている。

【００１２】ここで画像合成装置５は、画像合成用の各
種のパラメータを入力するためのパラメータ入力部６
と、パラメータ入力部６により入力されたパラメータに
基づいて画像バッファ４に保持された画像データに含ま
れる２方向分の円形画像の接合部のずれを修正すること
により合成画像を作成する合成処理部７とを有してい
る。なおパラメータ入力部６としては、例えばキーボー
ド等を用いることができる。

【００１３】また画像表示装置８は、画像合成装置５に
より作成された合成画像の中から表示対象となる領域を
選択するための表示操作部９と、表示操作部９により選
択された領域に対応する合成画像を部分的に平面画像に
変換してディスプレイ１１上に表示する表示処理部１０
とを有している。なお表示操作部９としては、例えばマ
ウスやジョイスティック等の既存の各種の入力装置を用
いることができる。

【００１４】次に、図２（ａ）（ｂ）により、図１に示
す魚眼レンズ付きカメラ１およびこの魚眼レンズ付きカ
メラ１を載置する回転載置台について説明する。

【００１５】図２（ａ）（ｂ）に示すように、魚眼レン
ズ付きカメラ１は、カメラ本体１ａと、カメラ本体１ａ
に取り付けられた鏡筒１ｂと、鏡筒１ｂの端部に取り付
けられた１８０度以上の画角を有する魚眼レンズ１ｃと
からなり、魚眼レンズ１ｃを介して取り込まれた画像は
カメラ本体１ａ内に内蔵されたフィルム２上に結像され
るようになっている。なお魚眼レンズ１ｃとしては、例
えばニコン社製の「フィッシュアイニッコール８ｍｍＦ
２．８Ｓ」を用いることができる。

【００１６】なお、魚眼レンズ１ｃとして「フィッシュ
アイニッコール８ｍｍＦ２．８Ｓ」のような等距離射影
式のものを用いた場合には、魚眼レンズ付きカメラ１に
より撮影された半球視野内の被写体（天頂角α）と、フ
ィルム２上の像点の位置（中心からの距離γ）との間に
は次式（１）に示すような関係がある（図３（ａ）
（ｂ）参照）。なお次式（１）において、ｋは定数であ
る。 γ ＝ｋ・α … （１）

【００１７】また図２（ａ）（ｂ）に示すように、魚眼
レンズ付きカメラ１は、回転雲台（回転載置台）１５上
に回動自在に載置されている。ここで回転雲台１５は、
三脚１４と、その一端が三脚１４にねじ１４ａを介して
回動自在に接続されたＬ字形状の連結部材１３と、連結
部材１３の他端に固着された固定台１２とを有し、固定
台１２上には魚眼レンズ付きカメラ１のカメラ本体１ａ
の底部がねじ１２ａを介して固定されている。なお、回
転雲台１５上での魚眼レンズ付きカメラ１の回転軸Ａは
魚眼レンズ付きカメラ１の鏡筒１ｂの前面中央に対応す
る位置に配置されており、この回転軸Ａのまわりに魚眼
レンズ付きカメラ１が回動するようになっている。

【００１８】次に、このような構成からなる本実施の形
態の作用について説明する。

【００１９】まず、魚眼レンズ付きカメラ１が載置され
た回転雲台１５を撮影対象となる全球視野の中心に設置
する。その後、回転雲台１５上で魚眼レンズ付きカメラ
１を回転軸Ａのまわりに回動させ、魚眼レンズ１ｃが第
１の撮影方向に向けられた時点で回動を止めて固定す
る。そして、魚眼レンズ付きカメラ１により周囲を球面
の一方として捉えて撮影することにより、フィルム２上
に一方の円形画像を結像させる。続いて、回転雲台１５
上で魚眼レンズ付きカメラ１を回転軸Ａのまわりに再度
回動させ、魚眼レンズ１ｃが上記第１の撮影方向と１８
０度の対称関係にある第２の撮影方向に向けられた時点
で回動を止めて固定する。そして、魚眼レンズ付きカメ
ラ１により周囲を球面の他方として捉えて撮影すること
により、フィルム２上に他方の円形画像を結像させる。

【００２０】なお、このようにしてフィルム２上に結像
された第１の撮影方向および第２の撮影方向に対応する
一方の円形画像および他方の円形画像は画像スキャナ３
により電子的に読み取られ、この読み取られた画像デー
タは画像バッファ４に格納される。

【００２１】次に、このようにして画像バッファ４に格
納された画像データに含まれる第１の撮影方向および第
２の撮影方向に対応する２方向分の円形画像に基づいて
画像合成装置５により合成画像が作成される。ここで画
像合成装置５では、パラメータ入力部６により画像合成
用の各種のパラメータを入力できるようになっており、
このパラメータ入力部６により入力されたパラメータに
基づいて合成処理部７により画像バッファ４に保持され
た画像データに含まれる２方向分の円形画像の接合部の
ずれが修正される。

【００２２】図４（ａ）（ｂ）は画像合成装置５を用い
て合成画像を作成する方法を説明するための図である。
ここで、図４（ａ）は２方向分の円形画像の接合をこれ
らに対応する半球視野２０，３０同士の接合として概念
的に示す図、図４（ｂ）はディスプレイ上に表示される
画像合成用のウィンドウを模式的に示す図である。

【００２３】図４（ａ）に示すように、２方向分の円形
画像の各々に対応する半球視野２０，３０はともに１８
０度をわずかに越えた画角を有しており、この１８０度
を越えた画角の部分２０ａ，３０ａは半球視野２０，３
０を互いに接合するための糊代部分となっている。ここ
で、半球視野２０，３０を互いに接合して合成画像を作
成する際には、画像合成用のウィンドウ４０上で半球視
野２０，３０の接合部近傍（図４（ａ）の符号２１，３
１参照）における糊代部分２０ａ，３０ａのずれを確認
しながら、パラメータ入力部６により画像合成用のパラ
メータを適宜調整する。なお、画像合成用のウィンドウ
４０上には、図４（ｂ）に示すように、後述する画像変
換方法により平面画像に変換された後の画像２１，３１
が表示されている。

【００２４】ここで、半球視野２０，３０の接合部にお
けるずれを修正するためのパラメータとしては、「直
径」、「中心Ｘ，Ｙ」および「軸回転」という３種類の
パラメータがあり、これらのパラメータを適宜調整する
ことにより半球視野２０，３０の接合部のずれを修正す
ることができる。

【００２５】なお「直径」とは、円形画像の有効直径の
ことであり、初期値としてはフィルム２上の円形画像の
直径よりもわずかに小さな値が設定されている。そし
て、この「直径」の値を適宜変えることにより、半球視
野２０，３０の糊代部分２０ａ，３０ａの幅を変えるこ
とができる（図４（ａ）（ｂ）の符号Ａ，Ａ′参照）。

【００２６】また「中心Ｘ，Ｙ」とは、半球視野２０，
３０の天頂に対応する円形画像の中心点の座標値のこと
である。なお、この中心点の座標値はカメラ本体１ａ内
でのフィルム２の保持精度、および画像スキャナ３によ
る読取り時の機械精度等によって変化するので、各円形
画像に対して後述する中心点算出方法によりその都度中
心点の座標値を求め、この求められた中心点の座標値を
初期値として設定している。そして、この「中心Ｘ，
Ｙ」の値を適宜変えることにより、図３（ｂ）に示すよ
うに、例えばフィルム２上に結像された全体の円形画像
から抽出される円形画像の領域をずらすことができる
（図３（ｂ）の符号Ｂ参照）。

【００２７】さらに「軸回転」とは、円形画像の回転状
況を表す値であり、この「軸回転」の値を適宜変えるこ
とにより、半球視野２０，３０の接合部における円周方
向（画像合成用のウィンドウ４０上では上下方向）のず
れを修正することができる（図４（ａ）（ｂ）の符号
Ｃ，Ｃ′参照）。

【００２８】ここで、図５乃至図８により、フィルム２
上に結像された円形画像の中心点の座標値を幾何学的に
求める中心点算出方法について説明する。なお、このよ
うな中心点算出の処理は例えば画像合成装置５の合成処
理部７により実行されるようにするとよい。

【００２９】図５に示すように、まず、画像スキャナ３
により読み取られた画像データ（グレースケール画像）
に対してメディアンフィルタをかけ、これにより画像デ
ータ中に含まれるノイズを除去する（ステップ１０
１）。

【００３０】次に、ノイズが除去されたグレースケール
画像に基づいて局所的な明度差を用いてフィルム２上に
結像された円形画像のエッジを抽出した後（ステップ１
０２）、エッジの抽出がなされたグレースケール画像を
二値化画像に変換する（ステップ１０３）。ここで、二
値化画像への変換がなされた後の画像データの一例を図
６に示す。図６に示すように、二値化画像への変換後の
画像データでは、読み取られた（０，０）−（９９，５
９）の範囲内で、円形画像の内側の領域には“１”が、
円形画像の外側の領域には“０”が設定されている。

【００３１】このようにして二値化画像への変換がなさ
れた後、２方向分の円形画像の中心点が求められる（ス
テップ１０４）。以下、図５に示すステップ１０４の中
心点算出工程について図７および図８により詳細に説明
する。なお、本実施の形態では円形画像のエッジはドッ
ト単位で表現されているので、接点の位置は本質的に接
線方向について正確ではない。ただし、同一の傾きを有
する一対の接線の各々に対応する一対の接点の中点を通
る中心線（図８参照）についてはほぼ中心点を通ること
が予想されるので、このような中心線のうち傾きの異な
る少なくとも２つの中心線の交点として円形画像の中心
点を求めることができる。

【００３２】図７に示すように、まず、所定の角度範囲
においてＮ個（例えば１８個）の傾きを設定するととも
に（ステップ２０１）、接線の傾き、および接点の座標
の初期値を設定する（ステップ２０２）。なお、接点の
座標の初期値とは、後述するステップ２０４の処理にお
いて順次更新される第１接点候補および第２接点候補の
初期値であり、ステップ２０４の処理において最初の時
点で必ず更新されるよう極端に大きい値または小さい値
が設定される。

【００３３】次に、ｎ＝１とし（ステップ２０３）、ｎ
（ｎ＝１）番目の傾きを持つ接線についての接点Ｑ₁，
Ｑ₂を求めた後（ステップ２０４）、この求められた接
点Ｑ₁，Ｑ₂間の距離ｄ、および接点Ｑ₁，Ｑ₂の中点Ｍを
通る中心線を求める（ステップ２０５）。

【００３４】なお、接点Ｑ₁，Ｑ₂を求める方法は次のと
おりである。すなわち図８に示すように、座標（０，
０）の点から順に横方向、すなわち（０，０），（０，
１）…（０，９９），（１，０），（１，１）…（１，
９９）というように“１”の値を持つ点（以下「明点」
という）を探していき、明点を見つけたら（図８では点
Ｐ）、指定された傾きでかつこの点Ｐを通る直線のｙ切
片ａを求める。ここで、最小のｙ切片ａ_minおよび最大
のｙ切片ａ_maxに対応する点が接点となるので、明点が
見つかるたびに同様にしてＹ切片ａを求め、その時点で
最小のｙ切片に対応する点を第１接点候補、最大のｙ切
片に対応する点を第２接点候補として保持する。このこ
とにより、例えば点Ｐの存在する横一列の探索を終えた
時点では点Ｐ，Ｔがそれぞれ第１接点候補および第２接
点候補となり、全ての探索を終えた場合には点Ｑ₁，Ｑ₂
が接点として求められる。なお、傾きが無限大でｙ切片
がない場合には明点のｘ座標が最小のものを第１接点と
し、最大のものを第２接点として求める。

【００３５】その後、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップ２０
６）、ｎ≦Ｎの場合には（ステップ２０７）、上述した
ステップ２０４乃至ステップ２０６の処理を繰り返す。

【００３６】これに対し、ｎ＞ＮとなりＮ個の傾きの全
てに対応する接点Ｑ₁，Ｑ₂の距離ｄ、および接点Ｑ₁，
Ｑ₂の中点Ｍを通る中心線が求められた場合には（ステ
ップ２０７）、このＮ個の距離ｄの中央値を求め、この
中央値の近い順に接点Ｑ₁，Ｑ₂の距離ｄ、および接点Ｑ
₁，Ｑ₂の中点Ｍを通る中心線を整列する（ステップ２０
８）。

【００３７】そして、接点Ｑ₁，Ｑ₂間の距離ｄの中央値
の近い順に異なる傾きを有する中心線を適宜組み合わ
せ、この組合せの中で中心線同士のなす角度が所定値以
上のものについてその組合せに係る中心線同士の交点と
して中心点の候補を求める（ステップ２０９）。

【００３８】その後、求められた中心点の候補に基づい
て中心点のｘ座標およびｙ座標を求める（ステップ２１
０）。ここで、これらのｘ座標およびｙ座標は例えば中
心点の候補の中央値をとることにより求められる。な
お、このようにして求められた円形画像の中心点のｘ，
ｙ座標は、上述した画像合成用のパラメータの一つであ
る「中心Ｘ，Ｙ」の初期値として設定される。

【００３９】なお、以上のようにして画像合成装置５に
より「直径」、「中心Ｘ，Ｙ」および「軸回転」という
３種類のパラメータを調整して画像合成用のウィンドウ
４０上でずれのない合成画像が得られた場合には、その
時点における「直径」、「中心Ｘ，Ｙ」および「軸回
転」の値が合成パラメータとして画像表示装置８の表示
処理部１０に入力される。

【００４０】そして画像表示装置８の表示処理部１０
は、魚眼レンズ１ｃにより得られた円形画像を歪みのな
い平面画像に変換するための変換式に上記合成パラメー
タを反映させ、画像バッファ４に保持された画像データ
に含まれる一方の円形画像および他方の円形画像に基づ
いて表示操作部９により選択された領域を部分的に平面
画像に変換してディスプレイ１１上にウィンドウ形式
（図４（ｂ）と同様の形式）で表示する。なお、表示操
作部９による選択はディスプレイ１１上のウィンドウで
現在表示されている平面画像を基準にした視点の移動、
すなわち視点の水平方向への移動、垂直方向への移動、
回転、および拡大・縮小といった形で行われる。

【００４１】ここで、魚眼レンズ１ｃにより得られた円
形画像を歪みのない平面画像へ変換するための変換式に
ついて図９（ａ）（ｂ）により説明する。なお、図９
（ａ）はフィルム上に結像された円形画像に対応する画
像面と、平面画像に変換される対象となる対象面との位
置関係を示す図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す視野ベ
クトルＶをＹＺ平面上に配置した場合の位置関係を示す
図である。

【００４２】図９（ａ）において、対象面はディスプレ
イ１１上のウィンドウに表示される領域に対応してお
り、このような対象面を画像面上に写像するための式を
求めることにより円形画像を平面画像へ変換するための
変換式が得られる。

【００４３】まず、画像面が規定される画像面座標系Ｘ
ＹＺにおける対象面の原点Ｏ₂の位置は次式（２）
（３）（４）により求められる。なお次式（２）（３）
（４）において、Ｄは画像面原点Ｏ₁から対象面原点Ｏ₂
までの長さ、βはＹ軸が天頂を向いているとした場合の
天頂角、δは画像面座標系ＸＹＺにおける方位角であ
る。

【数１】

【００４４】なお上式（２）（３）（４）から、画像面
原点Ｏ₁から対象面原点Ｏ₂へ向かう視野ベクトルＶ
［ｘ，ｙ，ｚ］は次式（５）のように表される。

【数２】

【００４５】ここで上式（５）を簡略化するために、視
野ベクトルＶ［ｘ，ｙ，ｚ］をＹＺ平面上に配置してδ
＝０となるようにすると、あらたな画像面座標系Ｘ′
Ｙ′Ｚ′における視野ベクトルＶ［ｘ′，ｙ′，ｚ′］
は次式（６）のように表される。

【数３】

【００４６】このような新たな画像面座標系Ｘ′Ｙ′
Ｚ′において、対象面座標系ＵＶで規定される対象面上
の点Ｐ（ｕ，ｖ）の対象面原点Ｏ₂についての位置ベク
トルＰ₂［ｘ′，ｙ′，ｚ′］は次式（７）のように表
される。

【数４】

【００４７】また、点Ｐの画像面原点Ｏ₁についての位
置ベクトルＰ₁［ｘ′，ｙ′，ｚ′］は上式（６）で表
される視野ベクトルＶ［ｘ′，ｙ′，ｚ′］を用いて次
式（８）のように表される。

【数５】

【００４８】ここで、画像面に対応する半径Ｒの半球を
基準にして上式（８）で表された位置ベクトルＰ
₁［ｘ′，ｙ′，ｚ′］のスケールを変更すると、スケ
ール変更後の位置ベクトルＳ［ｘ′，ｙ′，ｚ′］は次
式（９）のように表される。

【数６】

【００４９】なお、画像面原点Ｏ₁から対象面原点Ｏ₂ま
での長さＤと半径Ｒとの間の関係は倍率係数ｍを用いて
次式（１０）のように表される。Ｄ＝ｍ・Ｒ … （１０）

【００５０】このため、画像面に対応する半径Ｒの半球
上に配置された対象面上の点Ｐ（ｕ，ｖ）の位置は画像
面座標系Ｘ′Ｙ′Ｚ′において次式（１１）（１２）
（１３）のように求められる。

【数７】

【００５１】ここで、上式（１１）（１２）（１３）は
画像面座標系Ｘ′Ｙ′Ｚ′における位置であるので、次
式（１４）（１５）（１６）に従って元の画面座標系Ｘ
ＹＺにおける位置を求める。

【数８】

【００５２】上式（１１）（１２）（１３）を上式（１
４）（１５）（１６）に代入することにより、対象面上
の点Ｐ（ｕ，ｖ）の画像面座標系ＸＹＺにおける位置は
次式（１７）（１８）（１９）のように求められる。

【数９】

【００５３】なお、本実施の形態で用いた等距離射影式
の魚眼レンズ１ｃには上式（１）のような関係があるの
で、上式（１７）（１８）（１９）で表された点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）は画像面上の像点Ｋとして次式（２０）
（２１）に従って写像される。

【００５４】

【数１０】なお上式（２０）（２１）において、αは魚眼レンズ１
ｃの光軸（図９（ａ）のＺ軸）を基準にした天頂角であ
り、上式（１７）（１８）（１９）により表されるベク
トルとＺ軸との内積をとることにより次式（２２）のよ
うに求められる。

【数１１】

【００５５】また上式（２０）（２１）において、θは
画像面上の像点Ｋの回転角であり、上式（１７）（１
８）に基づいて次式（２３）のように求められる。

【数１２】

【００５６】このように、対象面上の点Ｐ（ｕ，ｖ）と
画像面上の像点Ｋ（Ｘ，Ｙ）との間には上式（２０）
（２１）（２２）（２３）で表される関係があるので、
ディスプレイ１１上のウィンドウに対応する対象面上の
点Ｐ（ｕ，ｖ）について、この点Ｐ（ｕ，ｖ）に対応す
る画像面上の像点Ｋ（Ｘ，Ｙ）を抽出して表示すること
により、ディスプレイ１１上のウィンドウで歪みのない
平面画像を表示することができる。

【００５７】ここで、上式（２０）（２１）（２２）
（２３）に関連する変数をまとめると、Ｒ：円形画像の有効半径ｍ：倍率 β：（Ｙ軸方向を天頂とした場合の）天頂角 δ：視野ベクトルの方位角 θ：画像面上での回転角（ｕ，ｖ）：対象面上の座標（Ｘ，Ｙ）：画像面上の座標となる。

【００５８】なお以上においては、図９（ａ）（ｂ）に
示された半球視野を対象とする一方の円形画像に基づい
た変換についてのみ説明したが、ｚ≦０に対応する半球
視野についても１８０度の対称方向に向けて撮影した他
方の円形画像に基づいて同様の変換を行うことができ
る。ただし、両方の円形画像により得られる半球視野の
接合部には互いにずれが生じるので、このずれは上述し
た画像合成装置５により修正される必要がある。

【００５９】なお、上式（２０）（２１）（２２）（２
３）に即して説明すれば、上述した画像合成装置５によ
り求められるパラメータ「直径」、「中心Ｘ，Ｙ」およ
び「軸回転」はそれぞれ、上式（２０）（２１）（２
２）（２３）の変数のうち円形画像の有効半径Ｒ、画像
面上の座標（Ｘ，Ｙ）および画像面上での回転角θに関
係しており、画像合成装置５においてこれらの変数が調
整されることにより一方の円形画像および他方の円形画
像の接合部のずれが修正される。

【００６０】また同様に、画像表示装置８の表示操作部
９により入力される視点の移動、すなわち視点の水平方
向への移動、垂直方向への移動、回転、および拡大・縮
小はそれぞれ、上式（２０）（２１）（２２）（２３）
の変数のうち視野ベクトルの方位角δ、天頂角β、画像
面上での回転角θおよび倍率ｍに対応しており、画像表
示装置８においてこれらの変数が変更されることにより
ディスプレイ１１上のウィンドウでの表示対象となる領
域が変更される。

【００６１】このように本実施の形態によれば、魚眼レ
ンズ付きカメラ１により周囲を球面の一方として捉えて
撮影することにより得られた一方の円形画像と、周囲を
球面の他方として捉えて撮影することにより得られた他
方の円形画像とに基づいて画像合成装置５により合成画
像を作成するとともに、この作成された合成画像を画像
表示装置８により部分的に平面画像に変換してディスプ
レイ１１上にウィンドウ形式で表示するようにしている
ので、ディスプレイ１１上に表示される領域を視点の向
きに合わせて変更することで左右方向および上下方向に
ついて３６０度の画角を有する全球視野内の被写体を簡
易に表示することができる。

【００６２】また、魚眼レンズ付きカメラ１による周囲
の撮影は１８０度の対称方向について２カット分の撮影
を行うだけで済むので、撮影に要する時間を短縮するこ
とができる。

【００６３】さらに、画像合成装置５により合成される
円形画像は２つだけであるので、これらの画像を短時間
で容易に合成することができる。

【００６４】さらにまた、図２に示す回転雲台１５によ
り魚眼レンズ１ｃを正確に１８０度の対称方向に向ける
ことが可能となるので、画像合成装置５により作成され
る合成画像の接合部のずれを最小限に抑えることができ
る。

【００６５】なお、上述した実施の形態において、画像
合成装置５および画像表示装置８はいずれもコンピュー
タ上で稼働するプログラムモジュールとして実現するこ
とができる。ここで、このようなプログラムモジュール
を含むプログラムは、コンピュータ上のメモリやハード
ディスク等の内部記憶装置、およびフレキシブルディス
クやＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置のような機械読み取
り可能な各種の記録媒体に格納され、コンピュータ上の
ＣＰＵ（中央演算処理装置）から逐次読み出されて実行
されることにより上述したような機能を実現する。

【００６６】また、上述した実施の形態においては、魚
眼レンズ付きカメラ１のカメラ本体１ａとしてフィルム
２が内蔵されるアナログ式のものを用いたが、カメラ本
体１ａはこのようなものに限定されるものではなく、魚
眼レンズ１ｃを通して結像された画像をデジタルデータ
として取り込むＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメ
ラのようなデジタル式のものを用いることもできる。な
お、カメラ本体１ａとしてデジタル式のものを用いた場
合には図１に示す画像スキャナ３の構成を省略すること
ができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、魚
眼レンズ付きカメラにより周囲を球面の一方として捉え
て撮影することにより得られた一方の円形画像と、周囲
を球面の他方として捉えて撮影することにより得られた
他方の円形画像とに基づいて画像合成装置により合成画
像を作成するとともに、この作成された合成画像を画像
表示装置により部分的に平面画像に変換して表示するよ
うにしているので、左右方向および上下方向について３
６０度の画角を有する全球視野内の被写体を簡易に表示
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による全方向性画像表示システムの一実
施の形態を示すブロック図。

【図２】図１に示す魚眼レンズ付きカメラおよびこの魚
眼レンズ付きカメラを載置する回転雲台を示す図。

【図３】図１に示す魚眼レンズ付きカメラにより撮影さ
れるフィルム上の円形画像を説明するための図。

【図４】合成画像の作成の様子を説明するための図。

【図５】フィルム上の円形画像の中心点を算出する処理
を説明するためのフローチャート。

【図６】２値化処理が施されたフィルムの画像イメージ
を示す図。

【図７】図５に示す中心点算出工程を詳細に説明するた
めのフローチャート。

【図８】円形画像の中心点を算出する処理を模式的に示
す図。

【図９】円形画像から平面画像への変換を説明するため
の図。

【符号の説明】

１魚眼レンズ付きカメラ２フィルム３画像スキャナ４画像バッファ５画像合成装置６パラメータ入力部７合成処理部８画像表示装置９表示操作部１０表示処理部１１ディスプレイ１５回転雲台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周囲を球面の一方として捉えて撮影するこ
とにより一方の円形画像を得るとともに、周囲を球面の
他方として捉えて撮影することにより他方の円形画像を
得る魚眼レンズ付きカメラと、前記魚眼レンズ付きカメラにより得られた一方の円形画
像と他方の円形画像とに基づいて合成画像を作成する画
像合成装置と、前記画像合成装置により作成された合成画像を部分的に
平面画像に変換して表示する画像表示装置とを備えたこ
とを特徴とする全方向性画像表示システム。
【請求項２】前記魚眼レンズ付きカメラを載置する回転
載置台をさらに備え、前記魚眼レンズ付きカメラは、鏡筒と、前記鏡筒の端部
に取り付けられた魚眼レンズとを有し、前記回転載置台
の回転軸は前記鏡筒の前面に対応する位置に配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の全方向性画像表示
システム。
【請求項３】前記画像合成装置は、前記一方の円形画像
と前記他方の円形画像との接合部のずれを修正すること
により前記合成画像を作成する合成処理部を有すること
を特徴とする請求項１または２記載の全方向性画像表示
システム。
【請求項４】前記合成処理部は、前記一方の円形画像お
よび前記他方の円形画像の中心を求め、この求められた
円形画像の中心に基づいて前記一方の円形画像と前記他
方の円形画像との接合部のずれを修正することを特徴と
する請求項３記載の全方向性画像表示システム。
【請求項５】前記合成処理部は、前記一方の円形画像ま
たは前記他方の円形画像における同一の傾きを有する一
対の接線に基づいてこの一対の接線の各々に対応する一
対の接点の中点を通る中心線を求め、このようにして求
められた少なくとも２つの互いに異なる傾きを有する中
心線の交点として前記一方の円形画像または前記他方の
円形画像の中心を求めることを特徴とする請求項４記載
の全方向性画像表示システム。
【請求項６】前記画像表示装置は、表示対象となる領域
を選択するための表示操作部と、前記表示操作部により
選択された領域に対応する合成画像を部分的に平面画像
に変換して表示する表示処理部とを有することを特徴と
する請求項１乃至５のいずれか記載の全方向性画像表示
システム。