(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段のレンズの対面に配置した球状ミラーと、
前記画像取得手段と前記球状ミラーの周囲に設けた透明の筒状体と、
前記球状ミラーの頂点部近傍の表面を覆うように設けた平面状もしくは曲面状の乱反射光入射防止手段を備え、
前記画像取得手段を下側に、また前記球状ミラーを上側に配置し、前記球状ミラーの上部に鍔状に張り出した視野制限板をさらに備えたことを特徴とする全方位画像取得装置。
【請求項２】
前記乱反射光入射防止手段は、平面投影形状が円状で、その色が黒色を含む暗色であることを特徴とする請求項１に記載の全方位画像取得装置。
【請求項３】
前記視野制限板の下面の色が、黒色を含む暗色であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全方位画像取得装置。
【請求項４】
前記視野制限板は、その上面に上方に突出する棒状体を有したことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの１項に記載の全方位画像取得装置。
【請求項５】
前記筒状体の下部は、放熱器として機能する基部に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの１項に記載の全方位画像取得装置。
【請求項６】
前記基部の色が、白色を含む淡色であることを特徴とする請求項５に記載の全方位画像取得装置。
【請求項７】
前記基部は、その内側に前記画像取得手段を取り付ける、開口の付いた取付板を有したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の全方位画像取得装置。
【請求項８】
前記取付板の下方から前記開口を介して前記筒状体の内部に空気を送る送気手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の全方位画像取得装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちの１項に記載の全方位画像取得装置と、
前記全方位画像取得装置で取得した全方位画像を処理する画像処理手段を備えたことを特徴とする画像情報提供システム。
【請求項１０】
前記画像処理手段は、前記全方位画像取得装置で得られた全方位画像の鏡面補正を行ったことを特徴とする請求項９に記載の画像情報提供システム。
【請求項１１】
前記画像処理手段は、前記全方位画像取得装置で得られた全方位画像の輝度調整を行ったことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の画像情報提供システム。
【請求項１２】
前記全方位画像取得装置で得られた全方位画像の処理領域と表示方式の設定を行う設定手段を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１１のうちの１項に記載の画像情報提供システム。
【請求項１３】
前記設定手段で所定領域のパノラマ展開表示を設定し、前記画像処理手段でパノラマ展開処理を行い、表示したことを特徴とする請求項１２に記載の画像情報提供システム。
【請求項１４】
前記全方位画像を記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１２のうちの１項に記載の画像情報提供システム。
【請求項１５】
前記全方位画像取得装置と前記画像処理手段は、船舶に搭載されたものであることを特徴とする請求項９から請求項１４のうちの１項に記載の画像情報提供システム。
【請求項１６】
前記全方位画像取得装置で取得した全方位画像の信号あるいは前記画像処理手段で処理した処理画像の信号を船内ＬＡＮで伝送したことを特徴とする請求項１５に記載の画像情報提供システム。
【請求項１７】
前記全方位画像取得装置または前記画像処理手段は、前記船舶の傾斜に伴う全方位画像の歪みを軽減する傾斜対策手段を有したことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の画像情報提供システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限られた視野での画像情報よりも有用な全方位画像情報を一度に取得することができる全方位画像取得装置および画像情報提供システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
監視等のために周囲の全方位の画像情報を一度に取得することは有用である。このため、従来、全方位の画像情報を取得する種々の装置が用いられている（例えば、特許文献１〜５）。
特許文献１には、３６０度の視野を有する像を都合良くかつ効果的にとることを目的として、双曲線凸面鏡とカメラとコンピュータとを含むパノラマ像装置が記載されている。
特許文献２には、機械部分を用いずに死角を無くすことを目的として、双曲面ミラーを用いた光学系により周囲３６０度の視野情報を取り込み、その撮像画像情報から画像処理技術により移動物体を検出して追尾する移動物体追尾装置が記載されている。
【０００３】
特許文献３には、カメラを動かす必要が無く、単一監視スクリーンに表示可能な視界のパノラマ的視野を有する単一カメラを使用する監視システムの実現を目的として、空間の大部分からの放射をカメラの画像面上に反射するような輪郭を有するドーム形状凸面鏡を備えた監視システムが記載されている。
【０００４】
特許文献４には、凸面鏡とカメラとを連結する透明な筒体の内面反射光がカメラレンズに集光され、撮影されてしまう問題の解決を目的として、凸面鏡の頂部に、先端側が凸面鏡の軸延長線上をカメラ方向に延出する筒体内面反射防止用の棒状体を設けた全方位撮影装置が記載されている。
【０００５】
特許文献５には、海賊等による被害の防止を図ると共に船舶乗組員の負担を軽減することを目的として、２台を１組とする全方位カメラからの映像をモニター画面上に映し、移動体を感知したときに可視可聴の警報を発する船舶保安システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０６６３５号公報
【特許文献２】特開２００２−６４８１２号公報
【特許文献３】特表平９−５０５４４７号公報
【特許文献４】特開平１１−１７４６０３号公報
【特許文献５】実用新案登録第３１４８６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に記載の発明はいずれも双曲面ミラーを用いている。双曲面ミラーには、全領域に焦点を合わせることおよび製作が困難であるという問題がある。
特許文献３に記載のドーム状凸面鏡を用いた監視システムを屋外で用いる場合、ドーム状凸面鏡とカメラとの間を透明な筒体で覆う必要がある。このように透明な筒体を用いると、透明な筒体の内面反射光がカメラレンズに集光されて撮影されてしまう。そこで、この問題を解決するために特許文献４の全方位撮影装置では、筒体内面反射防止用の棒状体が設けられている。しかし、この棒状体は、凸面鏡を支持する支持体に固定され、凸面鏡を貫通し、その先端側が凸面鏡の軸線延長上をカメラ方向に延出するように設ける必要がある。このため、全方位撮影装置の構造が複雑になり、製造コスト上昇の原因となる。
また、屋外使用する場合に棒状体の支持体固定部から浸入した水や内部結露水がカメラ上に落下する問題や移動体に搭載した場合に棒状体の振動に伴う画像のぶれの問題が生じることが予測され、透明な筒体の鳥の糞による汚損も懸念された。
【０００８】
特許文献５の船舶保安システムは、球状ミラーではなく、魚眼レンズを用いたものである。また、当該船舶保安システムは、風雨等から保護するハウジングを備えてはいるものの、上記のような海上で連続使用する場合の問題を何ら考慮していない。
【０００９】
そこで、本発明は、双曲面ミラーよりも容易に製作できる球状ミラーを用いて、例えば、海上のような厳しい条件下における連続使用に適した全方位画像取得装置および画像情報提供システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の本発明の全方位画像取得装置は、画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段のレンズの対面に配置した球状ミラーと、前記画像取得手段と前記球状ミラーの周囲に設けた透明の筒状体と、前記球状ミラーの頂点部近傍の表面を覆うように設けた平面状もしくは曲面状の乱射光入射防止手段を備え、前記画像取得手段を下側に、また前記球状ミラーを上側に配置し、前記球状ミラーの上部に鍔状に張り出した視野制限板をさらに備えたことを特徴とする。
球状ミラーの頂点部近傍の表面を平面状もしくは曲面状の乱反射光入射防止手段で覆うことにより、球状ミラーの頂点部近傍からレンズに直接入射する光を遮ることができる。これにより、従来よりも簡単な構成により、実用上問題のない全方位画像を得ることができる。
なお、平面状もしくは曲面状の乱反射光入射防止手段は、筒状体の長手方向（中心軸に平行な方向）に切断し、その断面を見た場合に、高さ方向の寸法（厚み、中心軸に平行な方向）が横方向（中心軸と直交する方向）の最大寸法よりも小さいものとする。
また、鍔上に張り出した視野制限板を備えることにより、上空の光が直接画像取得手段に入射することを防止できる。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の全方位画像取得装置において、前記乱反射光入射防止手段は、平面投影形状が円状で、その色が黒色を含む暗色であることを特徴とする。
上記の構成により、球状ミラーの頂点部近傍からレンズに直接入射する光を有効に遮ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の全方位画像取得装置において、前記視野制限板の下面の色が、黒色を含む暗色であることを特徴とする。
上記の構成により、球状ミラーから画像取得手段に入射した画像と視野制限板との境界を明確にすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３のうちの１項に記載の全方位画像取得装置において、前記視野制限板は、その上面に上方に突出する棒状体を有したことを特徴とする。
上記構成により、視野制限板に鳥が留まることを防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４のうちの１項に記載の全方位画像取得装置において、前記筒状体の下部は、放熱器として機能する基部に接続されたことを特徴とする。
上記の構成により、全方位画像取得装置の熱を放熱器として機能する基部から放出することができる。
【００１５】
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載の全方位画像取得装置において、前記基部の色が、白色を含む淡色であることを特徴とする。
上記の構成により、太陽光によって基部の温度が上昇することを低減し、また船舶上で用いた場合に、操船者などが基部を航海灯の赤灯や青灯に見間違えることを防止できる。
【００１６】
請求項７に記載の本発明は、請求項５または請求項６に記載の全方位画像取得装置において、前記基部は、その内側に前記画像取得手段を取り付ける、開口の付いた取付板を有したことを特徴とする。
上記の構成により、高温になった画像取得手段から生じる上昇流によって自然ドラフト（空気循環）を生じさせ、放熱器として機能する基部において冷却された空気によって方位画像取得装置を循環冷却することができる。
【００１７】
請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の全方位画像取得装置において、前記取付板の下方から前記開口を介して前記筒状体の内部に空気を送る送気手段を備えたことを特徴とする。
上記の構成により、放熱により温度を下げた基部内部の空気を強制的に循環させて全方位画像取得装置を冷却することができる。
【００１８】
請求項９に記載の本発明の画像情報提供システムは、請求項１から請求項８のうちの１項に記載の全方位画像取得装置と、前記全方位画像取得装置で取得した全方位画像を処理する画像処理手段を備えたことを特徴とする。
上記の構成により、全方位画像を使用に適した画像に処理し、利便性を向上させることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の本発明は、請求項９に記載の画像情報提供システムにおいて、前記画像処理手段は、前記全方位画像取得装置で得られた全方位画像の鏡面補正を行ったことを特徴とする。
上記の構成により、左右が逆の状態で得られた全方位画像を補正することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の本発明は、請求項９または請求項１０に記載の画像情報提供システムにおいて、前記画像処理手段は、前記全方位画像取得装置で得られた全方位画像の輝度調整を行ったことを特徴とする。
上記の構成により、得られた全方位画像の輝度を調整し見やすいものとすることができる。
【００２１】
請求項１２に記載の本発明は、請求項９から請求項１１のうちの１項に記載の画像情報提供システムにおいて、前記全方位画像取得装置で得られた全方位画像の処理領域と表示方式の設定を行う設定手段を備えたことを特徴とする。
上記の構成により、必要な情報を含んでいる全方位画像の領域を、目的に応じた方式で表示することができる。
【００２２】
請求項１３に記載の本発明は、請求項１２に記載の画像情報提供システムにおいて、前記設定手段で所定領域のパノラマ展開表示を設定し、前記画像処理手段でパノラマ展開処理を行い、表示したことを特徴とする。
上記の構成により、全方位画像として得られた情報をパノラマ展開像として理解し易いものとすることができる。
【００２３】
請求項１４に記載の本発明は、請求項９から請求項１２に記載の画像情報提供システムにおいて、前記全方位画像を記録する記録手段を備えたことを特徴とする。
上記の構成により、記録された全方位画像を後で利用することができる。
【００２４】
請求項１５に記載の本発明は、請求項９から請求項１４のうちの１項に記載の画像情報提供システムにおいて、前記全方位画像取得装置と前記画像処理手段は、船舶に搭載されたものであることを特徴とする。
上記の構成により、全方位画像を用いて航海を行うことができる。
【００２５】
請求項１６に記載の本発明は、請求項１５に記載の画像情報提供システムにおいて、前記全方位画像取得装置で取得した全方位画像の信号あるいは前記画像処理手段で処理した処理画像の信号を船内ＬＡＮで伝送したことを特徴とする。
上記の構成により、船内の船内ＬＡＮの通っている箇所のどこででも画像を利用することができる。
【００２６】
請求項１７に記載の本発明は、請求項１５または請求項１６に記載の画像情報提供システムにおいて、前記全方位画像取得装置または前記画像処理手段は、前記船舶の傾斜に伴う全方位画像の歪みを軽減する傾斜対策手段を有したことを特徴とする。
上記の構成により、例えば、全方位画像取得装置を船舶に用いた場合、ローリングやピッチング等に起因した傾きによる全方位画像の歪みを軽減することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の全方位画像取得装置は、球状ミラーと頂点部近傍の表面を覆うように設けた平面状もしくは曲面状の乱反射光入射防止手段を用いているから、例えば、乱反射光入射防止手段を球状ミラーの頂点部への貼付や球状ミラーへの固定のみにより取り付けることができ、従来よりも簡単な構成により実現することができる。また、乱反射光入射防止手段が平面状もしくは曲面状をしているため、例えば、仮に内部結露が生じても棒状体のように一点に集中しレンズ上に水滴が落下するようなことの防止が可能となる。また、移動体に搭載した場合の棒状体の振動に伴う画像のぶれを防止できる。
また、乱反射光入射防止手段の色が黒色を含む暗色である場合、球状ミラーの頂点部近傍からレンズに直接入射する光を有効に遮るとともに、温度が上昇し易いため、例えば内部結露を起こしても早期に蒸発させることが可能となる。このため、例えば、海上のような厳しい条件下において連続して使用することが可能となる。
また、鍔状に張り出した視野制限板を備えた構成とすれば、球状ミラーから画像取得手段に入射した画像の輪郭が明確になる。また、例えば屋外使用をする場合、鳥の糞や落下物により透明の筒状体が汚損され、取得された画像が使用できなくなるようなことがなくせる。
視野制限板に上方に突出する棒状体を有する構成とすれば、視野制限板に鳥が留まることを防止できる。放熱器として機能する基部を備えた構成とすれば、例えば、画像取得手段の発熱を基部から放熱して、温度上昇を防止することができる。基部の色を淡色とした場合、太陽光による基部の温度上昇や航海灯との誤認を防止できる。
画像取得手段を開口の付いた取付板に取り付ける構成とすれば、取付板や基部からの放熱により画像取得手段を冷却することができる。送気手段により強制的に空気を循環させる構成とすれば、画像取得手段の冷却効率を向上させることができる。これらの構成によれば、屋外、特に船舶において連続して使用する用途に適した全方位画像取得装置とすることができる。
【００２８】
本発明の画像情報提供システムは、全方位画像の利便性を向上させて、監視負担を軽減することが可能となる。全方位画像の利用においては、鏡面補正や輝度調整を行い、必要な領域を目的に応じた方式、例えばパノラマ方式により表示することとしてもよい。これらの構成により、全方位画像がより利用しやすいものとなる。
また、全方位画像を記録する記録手段を備えた構成とすれば、後に全方位画像を読み出して用いることが可能となる。例えば、海難事故や海賊事件等を後から画像として再現することができる。また、全方位画像を記録することにより、例えば、後からパノラマ展開等をして記録手段（メモリ）の容量を減らすことが可能となる。
また、全方位画像取得装置を用いて航海すれば、自船周辺海域における他船の動静などの海上情報を一度に獲得できるから、監視負担を軽減し、安全性を向上させることが可能となる。この場合、全方位画像等を船内ＬＡＮで船内のどこでも利用可能とすれば、情報としての利用価値が向上する。
また、全方位画像の歪みを軽減する構成とすれば、海の状況によって大きく傾斜することがある船舶において、全方位画像がより見やすいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態である全方位画像取得装置の正面図
【図２】図１の全方位画像取得装置の光学系を説明する模式図
【図３】乱反射光入射防止手段の変形例を示す正面図
【図４】カメラ側から球状ミラーを見た、乱反射光入射防止手段の平面投影形状の変形例を示す正面図
【図５】全方位画像取得装置における自然ドラフトを説明する正面図
【図６】図５のカメラおよび取付板を示す斜視図
【図７】図１の全方位画像取得装置を船舶に搭載した場合に得られる全方位表示画像の一例を示す図面代用写真
【図８】本発明の第２の実施形態である画像情報提供システムの概略構成を示すブロック図
【図９】図面代用写真のパノラマ表示の一例（その１）を示す図面代用写真
【図１０】図面代用写真のパノラマ表示の一例（その２）を示す図面代用写真
【図１１】図８の画像情報提供システムの機能の概要を示すフロー図
【図１２】図８の画像情報提供システムの画面構成の一例を示す平面図
【図１３】全方位画像取得装置の傾きと得られる全方位表示画像を示す図面代用写真
【発明を実施するための形態】
【００３０】
操船者は、海上を安全に航海するために常時自船周りの監視を行う必要がある。多くの船舶では、レーダや船舶自動識別装置（ＡＩＳ、Automatic Identification System）等の情報を利用して自船周辺海域における他船の動静などの情報を獲得し、さらに目視確認によって安全な航行を実現している。自船周りの海上画像情報を一度に獲得できれば、限られた視野での画像情報に比べ、より有用な画像情報となる。このような観点から、船橋最上部に取り付けて使用することが可能なミラー方式の全方位カメラが活用されている。
そこで、以下では、本発明を海上の船舶上において用いられる全方位画像取得装置および画像情報システムとして実施する場合について説明する。なお、本発明は、海上の船舶上において好適に用いることができるものの、これに限られるものではなく、陸上における監視などの用途に用いることもできる。
【００３１】
（第１の実施形態）
まず、本発明を全方位画像取得装置として実施する形態について、以下に説明する。図１は、本実施形態の全方位画像取得装置の正面図である。同図に示すように、本実施形態の全方位画像取得装置１０は、カメラ（画像取得手段）１１、球状ミラー１３、筒状体１４、乱反射光入射防止手段１５、視野制限板１６、棒状体１７、基部１８、取付板１９および送気手段２０を備えている。
【００３２】
カメラ１１は、球状ミラー１３に映った周囲の画像である全方位画像を取得する画像取得手段である。カメラ１１により取得された全方位画像は、例えば船内ＬＡＮ（Local Area Network）を通してコンピュータに取り込まれる。カメラ１１としては、有効画素数が例えば２４５６（Ｈ）×２０５８（Ｖ）である高画素数のものを用いることが好ましい。また、夜間の海上監視用に、暗視機能付きカメラを併用する構成としてもよい。
【００３３】
球状（球面）ミラー１３は、カメラ１１のレンズ１２の対面に配置されている。ここで、「レンズ１２の対面」とは、カメラ１１のレンズ１２と向かい合う側をいう。そして、球状ミラー１３の頂点部は、レンズ１２の光軸上に位置している。球状ミラー１３には、半球ミラー、ドーム型ミラーなどが含まれる。また、球状(球面)の内部が詰まった形式のもの、半球ではなく球面の一部を成しているもの、また完全球面が多少変形したもの等を含めることもできる。
球状ミラー１３を用いることにより、従来一般に用いられている双曲面ミラーにおける全領域に焦点を合わせるのが困難という欠点を解消できる。また、球状ミラー１３には、撮像領域が非常に広く、全領域で焦点が良く合うという利点に加えて、双曲面ミラーよりも製作が容易であるという利点もある。
【００３４】
図２は、図１の全方位画像取得装置の光学系を説明する模式図である。同図に示すように、図２の右側にある物体から出た光は、球状ミラー１３の表面で反射されて、その下方のカメラ１１のレンズ１２を通り、撮像素子（ＣＣＤ）に記録される。この時、レンズ１２のピント合わせ（被写界深度の設定）は、球状ミラー１３内の物体の虚像点を含む範囲となるように調整することにより、鮮明な全方位画像が得られる。
【００３５】
筒状体１４は、カメラ１１と球状ミラー１３の周囲を取り囲むように設けられている。すなわち、両者の間を覆うようにして、カメラ１１と球状ミラー１３とが筒状体１４により連結されている。筒状体１４としては、例えばアクリル製やガラス製の透明な筒を用いることができる。円筒の筒状体１４は、その中心軸がカメラ１１のレンズ１２の光軸（図２のＺ軸）と一致するように設けられる。透明な筒状体１４で覆うことにより、カメラ１１および球状ミラー１３を保護しつつ、球状ミラー１３に映った全方位画像をカメラ１１により撮影することができる。なお、歪みのない全方位画像を得るために、筒状体１４は円筒であることが好ましいが、必ずしも完全に円筒である必要はない。円筒である場合は、工業的に量産されている円筒を成した筒状体を利用することが可能となり、安価に提供できる。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｄ）は、乱反射光入射防止手段の変形例を示す正面図である。乱反射光入射防止手段１５としては、図３（ａ）に示す平面状（シート状）の乱反射光入射防止手段１５Ａ、図３（ｂ）に示す球状ミラー１３の球面に沿った曲面状の乱反射光入射防止手段１５Ｂ、図３（ｃ）に示す球状ミラー１３の球面に対して反対側に反っている乱反射光入射防止手段１５Ｃ、図３（ｄ）に示す球状ミラー１３の球面の曲率よりも曲率が大きく形成されその一部が球状ミラー１３の球面から浮いている乱反射光入射防止手段１５Ｄなどを用いることができる。また、例えば、乱反射光入射防止手段１５Ｄが端部よりも内側で球状ミラー１３と接しておりその端部が浮いたもののように上記の形状が組み合わせられた構成を用いることもできる。以下では、これら乱反射光入射防止手段１５Ａ〜Ｄを区別しないときは、乱反射光入射防止手段１５とする。
【００３７】
また、平面状もしくは曲面状の乱反射光入射防止手段１５は、その断面を見た場合に、高さ方向の寸法（厚み）が横方向の最大寸法よりも小さいものが好ましい。このように平面状もしくは曲面状に形成することにより、乱反射光入射防止手段１５の球状ミラー１３への取り付けが容易になり、製作がし易くなる。例えば、貼付したり、球状ミラー１３の内側の裏ねじにより取り付けたりすることにより、乱反射光入射防止手段１５を球状ミラー１３へ容易に取付けることができる。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、カメラ１１側から球状ミラー１３を見た乱反射光入射防止手段の平面投影形状の変形例を示す平面図である。図４（ａ）は平面投影形状が円状である乱反射光入射防止手段１５−Ｒ、図４（ｂ）は平面投影形状が八角形状である乱反射光入射防止手段１５−Ｏ、図４（ｃ）は平面投影形状が正方形状である乱反射光入射防止手段１５−Ｓを示している。なお、乱反射光入射防止手段１５の形状はこれらに限られるものではなく、球状ミラー１３によって直接反射された不要な光がカメラ１１に入射することを防止できるものであればよい。
【００３９】
従来、筒状体１４の内面で反射された光がカメラ１１に入射することを防止するために、凸面鏡の頂部に、先端側が凸面鏡の軸延長線上をカメラ方向に延出する筒体内面反射防止用の棒状体が設けられていた。しかし、このような棒状体を設けることにより、構造が複雑化しコスト増加の原因となっていた。また、屋外使用する場合の水滴のカメラ１１上への落下の問題、移動体に搭載した場合の棒状体の振動に起因した凸面鏡の微動による画像の不鮮明化の問題等があった。
【００４０】
本発明の発明者は、球状ミラー１３を用いた全方位画像取得装置１０においては、筒状体１４の内面で反射された光がカメラ１１に入射することは実用上問題にならず、球状ミラー１３によって直接反射された不要な光がカメラ１１に入射することを防止さえすれば、実用上問題のない全方位画像が得られることを見いだした。そこで、この知見に基づいて、全方位画像取得装置１０では、球状ミラー１３によって直接反射された光がカメラ１１に入射することを防止するために、平面状の乱反射光入射防止手段１５で球状ミラー１３の頂点部近傍を覆う構成を採用している。ここで、「球状ミラーの頂点部近傍」とは、球状ミラー１３表面にカメラ１１が移り込む領域をいう。
【００４１】
乱反射光入射防止手段１５としては、その色が黒色を含む暗色であるシートが用いられる。ここで、「暗色」とは、球状ミラー１３によって直接反射された光がカメラ１１に入射することを防止する機能を奏するに十分なものをいうが、具体的には、ＰＣＣＳ（日本色研配色体系：Practical Color Co-ordinate System）の明度で５．５以下のものをいう。
【００４２】
視野制限板１６は、全方位画像取得装置１０の球状ミラー１３側の端部に設けられた円盤状の板である。すなわち、カメラ１１を下側に、また球状ミラー１３を上側に配置した場合に、球状ミラー１３の上部に視野制限板１６が鍔状に等しい幅で張り出す構成となる。この視野制限板１６により、全方位画像取得装置１０の視野を制限することができる。これにより、全方位画像取得装置１０を船舶上で用いる場合、球状ミラー１３に映ったものではない上方の空がカメラ１１に直接撮影されることを防止できる。また、上側にカメラ１１が、下側に球状ミラー１３が、それぞれ位置するように構成した場合、視野制限板１６により、甲板上の景色がカメラ１１に直接撮影されることを防止できる。なお、用途によっては、カメラ１１と球状ミラー１３を貫く中心線が、鉛直線から傾いた構成や水平に設定された構成も取り得る。また、上側にカメラ１１を下側に球状ミラー１３を配置した構成をとることもできる。
【００４３】
視野制限板１６の下面、すなわちカメラ１１側の面の色を黒色を含む暗色とすれば、球状ミラー１３上の全方位画像と視野制限板１６との境界を明確にすることができる。ここで、「暗色」とは、視野制限板１６が境界を明確にする機能を奏するに足る色をいうが、具体的には、ＰＣＣＳ（日本色研配色体系：Practical Color Co-ordinate System）の明度で５．５以下をいう。
【００４４】
全方位画像取得装置１０が船舶上で用いられる場合、視野制限板１６の上面に留まった鳥が糞をすることなどによって汚損されることが問題となる。そこで、視野制限板１６のカメラ１１とは反対側の面（上面）に上方に突出する棒状体１７が設けられている。この棒状体１７により、視野制限板１６上に鳥が留まることを防ぎ、糞害を防ぎ、海上において、良好な全方位画像を継続的に取得することが可能となる。なお、棒状体１７は、鳥が留まることを防止するために適した構造を用いればよい。また、視野制限板１６の上面は、鳥の嫌う光沢のある金属色とすることや、太陽光による温度上昇を防ぐ意味で、白色を含む淡色とすることもできる。
【００４５】
全方位画像取得装置１０を船舶上に設け、海上において連続的に使用する場合、温度上昇を原因としてカメラ１１に支障が生じるおそれがある。そこで、全方位画像取得装置１０は、筒状体１４のカメラ１１側の端に接続された放熱器（ヒートシンク）としての基部１８を備えている。基部１８は、その内部に空間がある中空状のものである。基部１８の材料としては、筒状体１４の材料として用いられるアクリルなどの合成樹脂に比べて重量があり、熱容量が大きいものが用いられる。例えば、金属は、比熱が高く、熱伝導率も高いことから、アルミ鋳物などの金属性の基部１８を用いれば、全方位画像取得装置１０の熱を効率良く放熱して、冷却することができる。これにより、筒状体１４内の温度を低く保ち、カメラ１１の温度をその性能を発揮できる範囲に維持することができる。なお、基部１８は、放熱器としての機能を果たせば良いから、その材料は金属に限られず、セラミックやコンクリートなどを用いることもできる。
【００４６】
全方位画像取得装置１０は、外部から視認し易い位置に設けられる。このため、船舶において赤や青といった特定の意味を有する色に見間違われることを防止する必要がある。そこで、全方位画像取得装置１０を船舶上で用いる場合、基部１８の色は、白色を含む淡色とされる。ここで、「淡色」とは、赤色または青色との見間違いを生じない程度に薄い色をいい、具体的にはＰＣＣＳ（日本色研配色体系：Practical Color Co-ordinate System）の明度で７．５以上のものをいう。
【００４７】
基部１８は開口２１の付いた取付板１９を有している。取付板１９の内側にカメラ１１を取り付け、カメラ１１が取り付けられた取付板１９を基部１８に取り付けることにより、カメラ１１が基部１８に取り付けられる。
取付板１９には、開口２１が設けられている。この開口２１を介して、基部１８内の空間と、筒状体１４内の空間が連通されている。上述したように、基部１８は放熱性の高い金属により構成されているから、開口２１を介して自然ドラフト（自然な空気循環）が生じる。この自然ドラフトにより、全方位画像取得装置１０を冷却することができる。この自然ドラフトについては、図５、図６を参照して、後に説明する。
【００４８】
全方位画像取得装置１０では、図１に示したように、取付板１９の下方から開口２１を介して筒状体１４の内部に空気を送る送気手段２０を基部１８内に備えている。送気手段２０により、基部１８内の温度の低い空気を筒状体１４側に送り、図中に矢印で示したように空気を強制的に循環させることができる。この結果、基部１８からの放熱効率が向上し、全方位画像取得装置１０およびカメラ１１を効率良く冷却することができる。送気手段２０としては、例えば、回転羽根を備えた送風機（ファン）を用いることができる。
また、基部１８内の空気は、基部１８内部に備えている乾燥剤２２により、湿度が低く維持されている。このため、全方位画像取得装置１０内に結露が生じることを防止できる。
【００４９】
なお、図１には基部１８内に送気手段２０を設けた場合について示したが、送気手段２０を設ける位置はこれに限られない。例えば、送気手段２０を船内に設け、マスト内の空間を介して基部１８に空気を送る構成としてもよい。
また、全方位画像取得装置１０内の空気を循環させることにより、全方位画像取得装置１０を冷却する場合について説明したが、筒状体１４内の空気を外部に放出する手段を設けるとともに、基部１８の下方から連続的に空気を供給する構成としてもよい。
【００５０】
図５は全方位画像取得装置における自然ドラフトを説明する正面図であり、図６は図５のカメラおよび取付板を示す斜視図である。全方位画像取得装置１０においては、カメラ１１が最も高温になる。このため、これらの図に矢印で示すように、カメラ１１付近から上昇流が生じ、筒状体１４の内壁側に下降流が生じる。この結果として、全方位画像取得装置１０内において自然ドラフトが生じ、基部１８が放熱器として機能し、全方位画像取得装置１０を冷却することができる。また、カメラ１１は、取付板２９を介して基部１８から放熱されることによっても冷却される。
【００５１】
自然ドラフトにより全方位画像取得装置１０を冷却するためには、図５、図６に示す取付板２９のように、その内側（中心側）と外側（外縁側）に開口２１を備えたものを用いることが好ましい。このような構成の取付板２９を用いることにより、内側の開口２１に上昇流を生じ、外側の開口２１に下降流を生じるから、基部１８による放熱効率が向上する。
【００５２】
図７は、図１の全方位画像取得装置を船舶に搭載した場合に得られる全方位表示画像の一例を示す図面代用写真である。同図には、直径１２ｃｍの球状ミラー１３を備えた全方位画像取得装置１０を、着桟中の船舶の船橋の上方にあるレーダマストの最上部に配置して観測を行って得られた全方位表示画像を示している。なお、船舶の船長は約５０ｍであり、全方位画像取得装置１０の設置高さは水面から約１８ｍである。同図に示すように、全方位画像取得装置１０によれば、自船周りの全方位３６０度の有用な全方位画像情報が得られる。
【００５３】
（第２の実施形態）
本発明の全方位画像取得装置は、海上全方位画像のモニタリングに加え、操船者に対する情報のインターフェースとしての機能や海上画像記録装置としての機能を考慮した画像情報提供システムとして実施することもできる。本実施形態では、全方位画像取得装置を使った情報提供システムとして本発明を実施する場合について説明する。
【００５４】
図８は、本実施形態の画像情報提供システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の画像情報提供システム３０は、第１の実施形態として説明した全方位画像取得装置１０、全方位画像取得装置１０で取得した全方位画像を処理する画像処理手段３１、全方位画像取得装置１０で得られた全方位画像の処理領域と表示方式の設定を行う設定手段３２、全方位画像を記録する記録手段３３、および表示手段３４を備えている。
画像情報提供システム３０を船舶に用いる場合、全方位画像取得装置１０と全方位画像取得装置３１は、船舶に搭載される。表示手段３４としては高解像度ディスプレイなどを用いることができる。
【００５５】
画像処理手段３１としては、パーソナルコンピュータなどを用いることができ、小型ボックスコンピュータを利用すれば設置に必要な面積を最小に抑えられる。全方位画像取得装置１０で得られた全方位画像は、球状ミラー１３で反射されたものである。このため、画像情報提供システム３０では、画像処理手段３１が全方位画像の鏡面補正を行う。
また、画像処理手段３１は、全方位画像取得装置１０で得られた全方位画像の輝度調整も行う。輝度調整は、例えば、全方位画像のＧＡＩＮ調整により行う。このＧＡＩＮ調整は、画像処理手段３１により、予め設定された値に基づいて自動的に行われる。ただし、表示手段３４に表示された画像を見ながら、操作者が調整することとしてもよい。なお、輝度調整の手段として、カメラ１１の絞り調整（アイリス調整）を用いることもできるが、簡単な構成で実現できることからＧＡＩＮ調整を用いることが好ましい。画像処理手段３１により、鏡面補正、輝度調整をすることで、得られた全方位画像が利用しやすいものとなる。
【００５６】
設定手段３２は、全方位画像取得装置１０で得られた全方位画像の処理領域と表示方式の設定を行うものである。全方位画像取得装置１０により、広い領域の画像が得られるものの、常に全ての画像が必要ではない。そこで、設定手段３２で処理領域と表示方式を設定し、全方位画像から使用目的に応じて取り出す。これにより、画像処理手段３１への負担を軽減することができる。設定手段３２も、画像処理手段３１と同様、コンピュータを用いて構成することができる。
【００５７】
上記処理領域としては、水平線およびその上の所定範囲の領域が挙げられる。ここで「所定範囲」は、海上において自船周りの海上情報として有用な情報が得られるよう、状況に応じて適宜設定することができる。例えば、遠洋上では、水平線の上の所定範囲を狭く、湾内では、水平線の上の所定範囲を広く設定すればよい。
また、表示方式としては、全方位画像から取り出した画像上に自船からの距離や方角などを重ねて表示する方式が挙げられる。これらを重ねて表示することにより、画像の利便性を向上させることができる。
【００５８】
図９および図１０は、全方位画像取得装置１０を船舶において用いた場合における、図面代用写真のパノラマ表示の一例（その１、その２）を示す図面代用写真である。これらの図に示すように、設定手段３２により所定領域のパノラマ展開表示を設定し、画像処理手段３１でパノラマ展開処理を行い、表示手段３４に表示することとすれば、船舶の周りの状況が把握しやすくなる。
【００５９】
図９には、全方位表示画像のパノラマ展開表示として、（ａ）前・後、（ｂ）左・右の１８０度毎のパノラマ表示を行った例を示している。例えば、船舶が通常航行している状態では船首・船尾を中央にした図９（ａ）に示したパノラマ表示を行い、船舶が桟橋や埠頭に接舷する時には舷側を中央にした図９（ｂ）表示を選択する。
図１０には、全方位表示画像のパノラマ展開表示として、前・後・左・右の９０度毎のパノラマ表示を行った例を示している。同図に示した表示により、船舶の前後左右の状況を小さい領域毎に分離して捉えることができるので、監視者は船舶の胴体がどの位置にあるかの判断が行いやすくなる。
図９、図１０に示したような画像表示によって、監視者は自船周りの状況が理解しやすくなるから、画像の利便性を高めることができ、船舶の安全航行に寄与することができる。
【００６０】
図１１は、図８の画像情報提供システムの機能の概要を示すフロー図である。同図には、画像情報提供システム３０の処理プログラムの機能の概要を示している。図１１に濃い灰色で示しているメインの処理では、画像処理手段３１が全方位画像取得装置１０から船内ＬＡＮ経由で画像を取り込むための初期設定、カメラ１１から取り込まれた全方位画像の設定手段３２による処理領域設定、表示手段３４による表示方式の設定等を行う。この時、画像処理手段３１は選択された表示方式に合う座標変換テーブルを作成する。その後、１フレーム毎の画像を画像情報提供システム３０に取り込み表示を行う動作を繰り返す。
図１１の下方には、取得画像が明るすぎたり、暗すぎたりする場合に対応するために、画像の平均輝度値を指定範囲内とするための自動輝度調整機能や画像の保存・再生等を行うオプションの処理を示している。
【００６１】
図１２は、図８の画像情報提供システムの画面構成の一例を示す平面図である。同図の左側には、画像表示領域として選択された方式、すなわち全方位表示方式またはパノラマ展開表示方式で画像を表示する。また、同図の右側には、処理の初期化や画像の表示方式の選択等に対応した選択ボタンを配置している。
【００６２】
画像情報提供システム３０は、全方位画像取得装置１０から取得した全方位画像を記録する記録手段３３を備えている。記録手段３３としては、種々の記録媒体を用いることができる。航行中にリアルタイムで監視すると同時に全方位画像を記録保存することによって、何らかの海難事故時の状況を再現するために全方位画像を利用することができる。たとえば、記録される画像ファイルの大きさは、画像の記録形式がＪＰＥＧ形式で約２００ＫＢ／ファイルとする。１秒間隔で１日分の記録を行う場合には約１７ＧＢ（ギガバイト）の容量が必要である。このため、１ＴＢ（テラバイト）の記録媒体を準備しておくと、１秒間隔で約２ヶ月間の画像を保存することができる。全方位画像を記録する記録手段を備えた構成とすれば、後に全方位画像を読み出して用いることが可能となる。また、全方位画像を記録し、後からパノラマ展開等をして利用することにより、記録手段（メモリ）の容量を減らすことが可能となる。
【００６３】
近年、海賊による被害が多数発生している。海賊は、その高さが低くスピードの速い船を用いることが多く、このような船はレーダで検知することができない。しかし、全方位画像取得装置１０を用いることにより、レーダで検知できない船を用いた海賊を検知することが可能となる。また、記録手段３３に記録された全方位画像を、海賊による被害の証明や海賊の特定に用いることもできる。
【００６４】
画像情報提供システム３０を船舶用に用いる場合、全方位画像取得装置１０で取得した全方位画像の信号あるいは画像処理手段３１で処理した処理画像の信号を、船内ＬＡＮで伝送することとすればよい。
【００６５】
自船周りの監視目的で画像情報提供システム３０を利用する場合、波の影響によって船体が傾き、全方位画像取得装置１０が傾くことが想定される。そこで、画像情報提供システム３０では、全方位画像取得装置１０を垂直に維持するジンバル等の傾斜対策手段３５を備えている（図８参照）。このため、画像情報提供システム３０では、波の影響によって船体が傾くことにより、全方位画像取得装置１０が傾くことが防止される。
【００６６】
しかし、船舶が傾斜対策手段３５を備えていなければ、波の影響によって傾いたときに、全方位画像取得装置１０が傾く。図１３は全方位画像取得装置の傾きと得られる全方位表示画像を示す図面代用写真である。図１３（ａ）は、全方位画像取得装置１０が鉛直（傾き０度）の場合の全方位画像であり、水平線を同心円状に見ることができる。図１３（ｂ）は、全方位画像取得装置１０が１０度傾いた場合の全方位画像であり、画像全体が少し左へ偏っていることが分かる。また、図１３（ｃ）は、全方位画像取得装置１０が３０度傾いた全方位画像であり、画像全体の偏りが大きくなっている。
【００６７】
このように全方位画像取得装置１０の傾きに伴い、全方位画像の偏りが変化する。しかし、通常、全方位画像の全てが用いられるわけではなく、設定手段３２により設定された処理領域が偏った全方位画像中に含まれていれば、当該全方位画像から処理領域を取り出すことができる。そこで、傾斜対策手段３５を備えない場合、画像処理手段３１による処理において、全方位画像の偏りを修正することとしてもよい。この場合、船舶の傾斜を検出し、画像処理手段３１によって取得した全方位画像を補正して傾斜対策手段３５と同等の機能を果たすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、船舶の安全向上のために、機関室や船室に居ながら常時自船周りの状況把握に用いられる全方位画像取得装置および画像情報提供システムとして利用することができる。また、船舶のみならず、陸上において各種移動体に搭載する用途や、侵入者を監視したり各種観察をする用途等にも利用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  全方位画像取得装置
１１  カメラ（画像取得手段）
１２  レンズ
１３  球状ミラー
１４  筒状体
１５  乱反射光入射防止手段
１６  視野制限板
１７  棒状体
１８  基部
１９、２９  取付板
２０  送気手段
２１  開口
３０  画像情報提供システム
３１  画像処理手段
３２  設定手段
３３  記録手段
３５  傾斜対策手段
【図１】
0005954732.tif 000002
【図２】
0005954732.tif 000003
【図３】
0005954732.tif 000004
【図４】
0005954732.tif 000005
【図５】
0005954732.tif 000006
【図６】
0005954732.tif 000007
【図７】
0005954732.tif 000008
【図８】
0005954732.tif 000009
【図９】
0005954732.tif 000010
【図１０】
0005954732.tif 000011
【図１１】
0005954732.tif 000012
【図１２】
0005954732.tif 000013
【図１３】
0005954732.tif 000014