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全方向ステレオ画像撮影装置及びステレオ画像撮影装置 実績あり

国内特許コード P110002778
整理番号 RJ001P88
掲載日 2011年6月8日
出願番号 特願2000-098812
公開番号 特開2001-285692
登録番号 特許第3827912号
出願日 平成12年3月31日(2000.3.31)
公開日 平成13年10月12日(2001.10.12)
登録日 平成18年7月14日(2006.7.14)
発明者
  • 山本 和彦
  • 桑島 茂純
  • 棚橋 英樹
出願人
  • 山本 和彦
  • 株式会社ビュープラス
発明の名称 全方向ステレオ画像撮影装置及びステレオ画像撮影装置 実績あり
発明の概要 【課題】 高精度かつ高分解能で3次元空間の位置情報を取得する。
【解決手段】 3個のカメラ21をそれぞれ基準平面上に支持する複数の支持部材22を、例えば正20面体の基材20の各面に取り付けている。各支持部材22に支持された3個のカメラは、3次元空間を分割した1方向の画像撮影する。3個のカメラによって2つのステレオカメラが形成されており、これらの3個のカメラで撮影された2つのステレオ画像に基づき、3次元空間における位置情報が求められる。
従来技術、競合技術の概要


複数人が参加するテレビ会議システム、移動ロボットの遠隔操作、防犯システム或いはロボットと人とのインタラクション等においては、広範囲の環境情報の取得が重要になる。例えば、遠隔地で行われる会議に仮想的に参加するときには、利用者の見たい方向の会議場の画像を、利用者の周囲に再現できれば利用者に臨場感を与えることができる。このような再現を行うには、実際の会議場の広範囲な濃度画像ばかりでなく、3次元の位置情報を環境情報として取得することが必要になってくる。



元々、広範囲な濃度画像を取得する装置には、大別すると、光学系を工夫したものと複数の画像を統合するものとがある。光学系を工夫した装置には、球面、円錐面、双曲面或いは放物面等の回転体ミラーと1個のカメラとを使用したものがあった。また魚眼レンズと1個のカメラとを使用するものもあった。一方、複数の画像を統合する装置には、カメラを回転させて間歇的に画像を取得し、これらの画像を統合するものと、複数個のカメラを円周上に配置し、該複数個のカメラで撮影した画像を統合するものとがあった。



濃度画像に加えて3次元の位置情報を取得する従来の装置は、上述の技術を利用しており、例えば次の文献1,2に記載されるものがあった。
文献1;特開平11-95344号公報
文献2;特開平11-325895号公報
図2、図3及び図4は、前記文献1に記載された全方位ステレオ画像撮影装置の構成図である。



図2の全方位ステレオ画像撮影装置では、曲率の異なる双曲面ミラー1,2を、焦点Oが一致するように鉛直方向に配置し、その焦点Oにレンズ中心がくるようにカメラを配置し、双曲面ミラー1,2で反射した画像をカメラで撮影している。この装置では、各双曲面ミラー1,2で反射した3次元空間の任意の点Pの画像がP1,P2として投影面3上に並ぶので、その距離を推定することにより、点Pの3次元の位置情報を取得している。



図3の全方位ステレオ画像撮影装置では、上部多角錘ミラー4と下部多角錘ミラー5とを鉛直方向に配置すると共に、複数個のカメラ6を水平面の円周上に等間隔に配置している。このような構成の装置は、上部多角錘ミラー4の一面と下部多角錘ミラー5の一面とで反射した画像を各カメラ6で撮影し、該各カメラ6で撮影した画像に基づき3次元の位置情報を取得している。



図4の全方位ステレオ画像撮影装置では、同じ形状の多角錘ミラー7,8を鉛直方向に対称となるように配置し、多角錘ミラー7の各面を撮影する複数個のカメラ9を円周上に配置し、さらに、多角錘ミラー8の各面を撮影する複数個のカメラ10を円周上に配置している。各カメラ9と各カメラ10とはそれぞれ対をなし、複数のステレオカメラを形成している。このような構成の装置では、各ステレオカメラで撮影された1組の画像に基づき、水平方向を分割した領域の3次元の位置情報を取得している。



図5は、前記文献2に記載されたステレオ3次元計測装置である。この装置では、上下に移動可能な回転カメラ11によって構成されている。カメラ11は、上側の位置で回転して円周方向の画像を撮影し、さらに、下側の位置に移動して後に回転して円周方向の画像を撮影する。上側の位置で撮影した画像と下側の位置で撮影した画像はステレオ画像となる。このステレオ画像に基づき、3次元の位置情報が取得可能になる。

産業上の利用分野


本発明は、3次元空間の全方向の濃度画像を撮影する共に該3次元空間の位置情報を取得する全方向ステレオ画像撮影装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数のカメラを基準平面上にそれぞれ支持する複数の支持部材を、多面体のすべての面或いは一部を除くすべての面に着脱自在に取付けた全方向ステレオ画像撮影装置であって、
前記各カメラは、同カメラが取付けられた支持部材と同一の支持部材に支持された他のカメラと対をなし、該支持部材の取り付けられた前記多面体の面が向く方向及びその近傍の方向に関して3次元情報の演算を可能にする画像を撮影するステレオカメラを形成し、
前記各支持部材は、前記取り付けられた各面に平行な前記基準平面に前記複数のカメラを配置する構成とし、
同一の前記支持部材に支持された前記カメラ間を結ぶ線分の一部あるいは全部は、隣接する支持部材における基準平面を貫通するように配置されるとともに、隣接する前記支持部材に配置されたカメラの視野を遮らないように配置されていることを特徴とする全方向ステレオ画像撮影装置。

【請求項2】
前記各支持部材は、3個以上の前記カメラをそれぞれ支持し、
各支持部材における前記カメラ間を結ぶ直線で囲まれる閉図形は、
隣接する支持部材における各カメラ間を結ぶ直線で囲まれる閉図形に干渉する構成にしたことを特徴とする請求項1記載の全方向ステレオ画像撮影装置。

【請求項3】
前記各支持部材には、前記複数のカメラによって2以上の前記ステレオカメラが形成されることを特徴とする請求項1または2記載の全方向ステレオ画像撮影装置。

【請求項4】
前記多面体は、前記各面が3次元空間を等分割する正多面体で構成したことを特徴とする請求項1、2または3記載の全方向ステレオ画像撮影装置。

【請求項5】
複数のカメラを基準平面上にそれぞれ支持する複数の支持部材を、多面体の一部の面に着脱自在に取付けたステレオ画像撮影装置であって、
前記各カメラは、同カメラが取付けられた支持部材と同一の支持部材に支持された他のカメラと対をなし、該支持部材の取り付けられた前記多面体の面が向く方向及びその近傍の方向に関して3次元情報の演算を可能にする画像を撮影するステレオカメラを形成し、
前記各支持部材は、前記取り付けられた各面に平行な前記基準平面に前記複数のカメラを配置する構成とし、
同一の前記支持部材に支持された前記カメラ間を結ぶ線分の一部あるいは全部は、隣接する支持部材における基準平面を貫通するように配置されるとともに、隣接する前記支持部材に配置されたカメラの視野を遮らないように配置されていることを特徴とするステレオ画像撮影装置。

【請求項6】
前記各支持部材は、3個以上の前記カメラをそれぞれ支持し、
各支持部材における前記カメラ間を結ぶ直線で囲まれる閉図形は、
隣接する支持部材における各カメラ間を結ぶ直線で囲まれる閉図形に干渉する構成にしたことを特徴とする請求項5記載のステレオ画像撮影装置。

【請求項7】
前記各支持部材には、前記複数のカメラによって2以上の前記ステレオカメラが形成される
ことを特徴とする請求項5または6記載のステレオ画像撮影装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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