(57)【要約】【課題】カメラの性能や数を抑えながら周方向へ連続的に３次元情報を取得可能な撮像システムを提供すること。【解決手段】射影面で見た場合にそれぞれが多角形の頂点に配置された複数の撮像手段を有し、多角形により形成される閉空間の外部領域の空間情報を取得する撮像システムであって、複数の撮像手段は、第１の撮像手段、第１の撮像手段の画角内に配置される第２の撮像手段、および第１の撮像手段の撮像領域のうち第２の撮像手段により遮蔽される遮蔽領域を撮像する第３の撮像手段を有する。【選択図】図１
2018093436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射影面で見た場合にそれぞれが多角形の頂点に配置された複数の撮像手段を有し、前記多角形により形成される閉空間の外部領域の情報を取得する撮像システムであって、
前記複数の撮像手段は、第１の撮像手段、前記第１の撮像手段の画角内に配置される第２の撮像手段、および前記第１の撮像手段の撮像領域のうち前記第２の撮像手段により遮蔽される遮蔽領域を撮像する第３の撮像手段を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記第３の撮像手段の数は、２以上であることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記複数の撮像手段のそれぞれの光軸は、前記閉空間の内側を向いていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記複数の撮像手段の各撮像手段の画角は、前記各撮像手段と前記閉空間の重心とを通る直線を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記多角形は、凸多角形であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記多角形の全ての頂点は、楕円軌跡上に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれか項に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記多角形は、正多角形であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記複数の撮像手段の水平全画角の和をＦＯＶｓｕｍ［ｄｅｇ］としたとき、
３６０＜ＦＯＶｓｕｍ≦１４４０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記複数の撮像手段のうち少なくとも１つの撮像手段は、前記射影面に垂直な方向の位置が他の撮像手段の位置とは異なるように配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記第１および第３の撮像手段は隣接し、
前記第２および第３の撮像手段は、前記射影面に垂直な方向の位置が互いに異なるように配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１１】
前記第２および第３の撮像手段の前記射影面に垂直な方向の位置の差分をΔＺ、前記第２および第３の撮像手段の前記射影面上の距離をＬ２３、前記第２の撮像手段の前記射影面に垂直な方向の幅をΦ、前記第３の撮像手段の垂直画角のうち前記第２の撮像手段側の画角と前記射影面との成す角度をωｙ［ｄｅｇ］としたとき、
ΔＺ≧Ｌ２３×ｔａｎ（ωｙ）＋Φ
０≦ωｙ＜８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の撮像システム。
【請求項１２】
前記複数の撮像手段の数は、２ｎ（ｎは自然数）であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記複数の撮像手段の数は、４ｎ（ｎは自然数）であることを特徴とする請求項１２に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記複数の撮像手段の数は、４以上１５以下であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記第１および第２の撮像手段の間に配置される撮像手段を更に有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に撮像システム。
【請求項１６】
前記第２の撮像手段は、側面に取り付けられた反射素子を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１７】
前記複数の撮像手段は、前記第１の撮像手段に隣接する２つの撮像手段を有し、
前記２つの撮像手段のうち一方は、前記第３の撮像手段であり、
前記第３の撮像手段に対して前記反射素子により反射される反射像領域は、前記２つの撮像手段のうち他方の撮像領域のうち前記第２の撮像手段により遮蔽される領域を含むことを特徴とする請求項１６に記載の撮像システム。
【請求項１８】
前記複数の撮像手段のそれぞれが撮像することで取得した結果に基づいて、前記情報を算出する制御手段を更に有することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のカメラを用いて１周３６０度分の画角の像を取得することで、２次元パノラマ画像を生成する撮像システムが知られている。また、近年、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）などの普及により、３次元パノラマ映像を取得可能な撮像システムが望まれている。特許文献１では、それぞれが２台のカメラを１組として視差画像を取得する複数の撮像手段を用いて、３次元の全方位の動画撮影を実行可能な撮像システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００８８２８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の撮像システムでは、システム近傍の３次元情報を取得可能な領域が狭い、すなわち画角が大きく不足している。これを解消するためには、１台あたりのカメラの画角を大きくする、またはカメラの数を増やす必要があるが、コストが大幅に上昇してしまうという課題がある。
【０００５】
このような課題に鑑みて、本発明は、カメラの性能や数を抑えながら周方向へ連続的に３次元情報を取得可能な撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての撮像システムは、射影面で見た場合にそれぞれが多角形の頂点に配置された複数の撮像手段を有し、前記多角形により形成される閉空間の外部領域の空間情報を取得する撮像システムであって、前記複数の撮像手段は、第１の撮像手段、前記第１の撮像手段の画角内に配置される第２の撮像手段、および前記第１の撮像手段の撮像領域のうち前記第２の撮像手段により遮蔽される遮蔽領域を撮像する第３の撮像手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、本発明は、カメラの性能や数を抑えながら周方向に連続的に３次元情報を取得可能な撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の撮像システムの模式図である。
【図２】カメラ配置の説明図である。
【図３】３次元情報を取得する方法の説明図である。
【図４】第３カメラ死角の説明図である。
【図５】カメラの配置を設定する方法の説明図である。
【図６】実施例２の撮像システムの模式図である。
【図７】実施例３の撮像システムの模式図である。
【図８】実施例４の撮像システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１０】
図１を参照して、本実施例の撮像システム（カメラシステム）１００について説明する。図１は、撮像システム１００の上面図である。撮像システム１００は、複数のカメラ（カメラ群）を有する全周撮像系である。全周とは、水平方向３６０°の画角に相当する。
【００１１】
撮像システム１００は、円周状に配置された６台のカメラＣ１１〜Ｃ１６を有する。カメラＣ１１〜Ｃ１６はそれぞれ、光軸（画角中心）が破線で示される円の内側を向くように（内向きに）配置されている。図中の矢印は、カメラの画角境界を示している。θｉｎは内分角である。カメラＣ１１〜Ｃ１６は等間隔に配置されているので、内分角θｉｎは６０度[ｄｅｇ]である。
【００１２】
なお、本実施例では、６台のカメラＣ１１〜Ｃ１６が等間隔かつ円周状に配置されているが、本発明はこれに限定されない。カメラの数と配置方法は任意である。カメラの数は、４以上１５以下であることが実用的であるが、これに限定されない。また、複数のカメラは、各カメラが多角形の頂点となるように配置されてもよい。このとき、各カメラの光軸は、多角形により形成される閉空間の内側を向いている。言い換えると、各カメラは、画角が各カメラと閉空間の重心とを通る直線を含むように配置される。
【００１３】
また、図中では、カメラＣ１１〜Ｃ１６は、二次元面内で配置されているが、本発明はこれに限定されない。複数のカメラは、紙面奥行き方向へ長さを持つように立体的に配置されてもよい。このとき、水平画角とは射影面内の画角、垂直画角とは射影面に垂直な方向の画角を指す。ここで、「射影面」とは、複数のカメラを平面上に射影した場合に形成される多角形の面積が最大となる面のことである。
【００１４】
また、本実施例では、射影面内で隣接するカメラ同士を繋いで形成される多角形の内側の領域（内部領域）を撮像システム１００の内部、外側の領域（外部領域）を撮像システム１００の外部としている。カメラが球体のような立体面上に配置されている場合、赤道面（任意の平面でよいが、カメラ同士が重ならない面が好ましい）に射影した平面を基準面として考えればよい。
【００１５】
撮像システム１００は、各カメラによる撮像や各カメラが取得した結果に基づいて空間情報を算出する制御手段（不図示）を有する。また、制御手段は、空間情報を用いて３次元情報を算出する。なお、制御手段は、２次元情報も算出することができる。ここで、空間情報とは、二次元以上の情報であり、画像や映像に限定されない。空間情報には、光線情報のうち光の波長情報や偏光状態が含まれる。光線は物体の反射光や発光体から直接発せられる光であってもよい。また、光線は、可視光に限られず、より広義の用語として電磁波として捉えてもよい。本実施例では、空間情報は、「３次元距離情報」に「ＲＧＢ色情報」を加えたものとして説明する。
【００１６】
図２を参照して、制御手段による空間情報の処理例として、３次元情報を取得する方法について説明する。図２は、３次元情報を取得する方法の説明図である。本実施例では、ステレオカメラの原理を用いて３次元視する。２点の離れた位置からそれぞれの画角に対応する像を取得すると１組の視差像が得られ、視差の大きさを奥行き情報に変換することで３次元座標を得ることができる。例えば、画像内物体のパターンマッチングなどを用いると、その位置ずれ量から奥行きを簡易に取得できる。図２に示される視差領域Ｗ３Ｄ２は、カメラＣ２１およびカメラＣ２２のそれぞれの画角ＷＣ２１、ＷＣ２２の共通領域であり、３次元情報を取得できる領域である。視差始点Ｐ３Ｄ２は、画角境界ＷＣ２１、ＷＣ２２の交点、つまり視差領域Ｗ３Ｄ２の開始点である。
【００１７】
なお、物体面を点として考えれば、三角測量の原理と置き換えて考えても基本原理はほぼ同様である。また、複数のカメラを１つの光学系と考えて、全系で光線情報（座標、方位および強度など）を取得するようなライトフィールドカメラとして置き換えても同様である。このように、空間的に離れた検出手段（カメラに限定しない）を用いて、空間情報（または光線情報）を取得可能な方法であればその形態は問わない。以降便宜上カメラで得られる情報を画像と表現することがあるが、これは２次元画像に限られるものではなく、光線情報と置き換えてもよい。
【００１８】
図３を参照して、各カメラの光軸が閉空間の内側を向くように配置される構成の利点について説明する。図３（ａ）は、光軸が閉空間の外側を向くように各カメラが配置された従来の撮像システム（以下、「外向き撮像システム」という）を示している。図３（ｂ）は、光軸が閉空間の内側を向くように各カメラが配置された撮像システム（以下、「内向き撮像システム」という）を示している。図３では、簡単のためにカメラ数を４にしているが、本発明はこれに限定されない。また、図３の全てのカメラの画角は同一である。
【００１９】
図３（ａ）において、カメラＣ３１ａとカメラＣ３２ａを用いて視差画像を取得する場合の視差始点および視差領域はそれぞれ、Ｐ３Ｄ３ａおよびＷ３Ｄ３ａで表される。図３（ｂ）において、カメラＣ３１ｂとカメラＣ３２ｂを用いて視差画像を取得する場合の視差始点および視差領域はそれぞれ、Ｐ３Ｄ３ｂおよびＷ３Ｄ３ｂで表される。
【００２０】
図３（ａ）では、視差領域Ｗ３Ｄ３ａは狭く、システムの近傍には３次元情報を得られない領域（以下、３次元死角という）が広がっている。一方、図３（ｂ）では、システムの近傍において視差領域Ｗ３Ｄｂが広がっている。他のカメラを用いて視差画像を取得する場合も同様である。
【００２１】
また、図３（ｂ）に示されるように、視差領域は撮像システムの内部も含んでいるため、内向き撮像システムは被写体を取り囲んで３次元測定する撮像系としても使用できる。
【００２２】
また、図３（ａ）の従来の外向き撮像システムを用いて、図３（ｂ）に示される視差領域を確保するためには、各カメラの画角を大きくする、またはカメラの数を増やす必要がある。
【００２３】
以上より、内向き撮像システムは、外向き撮像システムに比べて画角が小さいカメラを用いた場合やカメラの数が少ない場合であってもシステムの近傍において同等の視差領域を確保できる。
【００２４】
以下、カメラ（第１の撮像手段）Ｃ１２を基準にした撮像システム１００の撮像方法について説明する。カメラＣ１２は、画角の範囲(画角境界ＷＣ１２で挟まれる範囲）に対応する撮像領域を撮像することができるが、光軸が円の内側を向くように配置されているので、カメラＣ１２による画像や映像には他のカメラが写り込んでしまう。そのため、図１に示されるように、カメラＣ１２から見てカメラ（第２の撮像手段）Ｃ１５の背面の領域（遮蔽領域）ＢＣ１２は、カメラＣ１２にとって死角となる。ここで、「死角」とは、物体から直接届く一次光を取得できない領域である。すなわち、領域ＢＣ１２に配置された物体は、カメラＣ１５によって遮蔽され、カメラＣ１２の画角に対応する画像から検出することができない。なお、死角を形成する遮蔽物は、カメラ筐体だけでなく、カメラを支持する雲台、柱、および壁面も含まれている。
【００２５】
カメラＣ１２の死角となる領域ＢＣ１２は、カメラＣ１２に隣接して配置されるカメラのうち一方のカメラ（第３の撮像手段）Ｃ１１の画角の範囲（画角境界ＷＣ１１で挟まれる範囲）内に含まれる。また、領域ＢＣ１２は、カメラＣ１２に隣接して配置されるカメラのうち他方のカメラＣ１３、すなわちカメラＣ１２に対してカメラＣ１１と対称な位置に配置されるカメラＣ１３の画角の範囲（画角境界ＷＣ１３で挟まれる範囲）内に含まれる。したがって、領域ＢＣ１２に対して２視点確保できているため、領域ＢＣ１２の３次元情報を取得することができる。なお、領域ＢＣ１２を画角内に捉えるカメラは２台より多くてもよく、台数が多いほど精度は向上する。
【００２６】
以上説明したように、本実施例では、光軸が閉空間の内側を向くように各カメラを配置し、各カメラに対する遮蔽領域を別のカメラで撮像することで、周方向において死角を充分無視できる連続した像を取得することができる。すなわち、撮像システム１００は、周方向で空間情報を連続的に取得することができる。また、被写体から各カメラまでの距離は撮像システム１００の直径程度確保できるため、システムの近傍に配置された被写体をピントが合った状態で精度よく撮像することが可能である。なお、各カメラの大きさは、撮像システム１００全体の大きさに対して充分小さくしておく必要がある。
【００２７】
なお、撮像システム１００では、各カメラの周方向における位置は異なるが、各カメラ間の関係（位置関係、画角、および死角など）は回転対称であるため、他のカメラを基準にした場合も同様である。
【００２８】
以下、撮像システム１００の複数のカメラの配置について説明する。複数のカメラは、隣接するカメラ間を直線で結んで周回した際の形状が凸多角形となるように配置されることが好ましい。複数のカメラは、円周状に等間隔に（隣接するカメラ間を直線で結んで周回した際の形状が正多角形状となるように）配置することがより好ましい。このように配置することで、各カメラのスペックや画像処理方法を統一でき、実用上簡便な構成となる。配置形状が滑らかな曲線から離れるほど、カメラ間の画角補間関係を取得することが困難になる。例えば、複数のカメラが複雑に入り組むように配置されると、所定のカメラの画角内に他のカメラが多く写り込んでしまうため、画像処理の負荷が増えてしまう。なお、複数のカメラは、円周状から多少ずれて配置されてもカメラスペックや画像の使い方によって補正は可能であり、本発明の効果は得られる。例えば、複数のカメラは楕円状に、すなわち各カメラが楕円軌跡上に位置するように配置されてもよい。
【００２９】
以下、図４を参照して、第３カメラ死角について説明する。図４は、第３カメラ死角の説明図である。第１カメラ（基準カメラ）Ｃ４２の正面の第２カメラＣ４６の背面に配置された被写体は、第１カメラＣ４２に隣接する第３カメラＣ４１および第４カメラＣ４３を用いて撮像することができる。なお、説明のため、便宜的に第１カメラＣ４２を基準カメラとして第２から第４カメラを決定しているが、他のカメラを基準カメラとしてもよい。
【００３０】
第３カメラＣ４１から見て、第２カメラＣ４６の背面には死角領域ＢＣ４１が広がっている。第１カメラＣ４２の画角が充分広ければ（カメラ数が８であれば９０［ｄｅｇ］程度）、死角領域ＢＣ４１を撮像することは可能である。また、第２カメラＣ４６のサイズが充分小さく、死角領域ＢＣ４１内の被写体近傍で物体面の変化が滑らかであれば、第３カメラＣ４１が取得する死角領域ＢＣ４１の周辺情報から死角領域ＢＣ４１内の３次元情報を補間し、推定が可能である。なお、取得できる画像は、１視点分である。この補間方法は、遮蔽物で発生する死角だけでなく、被写体背面に発生する死角についても適用できる場合がある。
【００３１】
３次元情報をさらに厳密に取得するためには、もう１視点分のカメラの画角に対応する画像が必要になる。第４カメラＣ４３の画角を用いて死角領域ＢＣ４１を撮像する場合、画角を十分広くしなければ、死角領域ＢＣ４１を除去できず、３次元視できない領域ＤＣ４１が残ってしまう。本実施例では、領域ＤＣ４１を第３カメラ死角という。第３カメラ死角を除去するために、カメラの画角およびカメラの配置を適切に設定する方法がある。
【００３２】
まず、カメラの画角を設定する方法について説明する。画角を大きくしすぎると、軸外光線の収差が抑えきれないことから画像が劣化するほか、周辺部ほど歪曲が多くなるため画素あたりの情報量が減ってしまう弊害がある。逆に、画角が小さくしすぎると、全周方向で画像が繋がらなくなるおそれがある。したがって、カメラ群の水平全画角の合計値をＦＯＶｓｕｍ［ｄｅｇ］としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００３３】
３６０＜ＦＯＶｓｕｍ≦１４００               （１）
図４において、第３カメラ死角を完全に除去するためには、第４カメラＣ４３の画角境界ＷＣ４３は、死角領域ＢＣ４１の方位に対して平行である必要がある。このとき、カメラ群の水平全画角の合計値ＦＯＶｓｕｍは、１０８０［ｄｅｇ］よりも大きくなる必要がある。対して、充分遠方では視差情報が不要（１視点情報で充分）であることを踏まえ、条件式（１）の数値範囲を以下のように設定することが好ましい。
【００３４】
５４０≦ＦＯＶｓｕｍ≦１３００               （１ａ）
カメラスペックを抑えながら、全周方向においてさらに精度よく３次元情報を取得するために、条件式（１）の数値範囲を以下のように設定することが更に好ましい。
【００３５】
７００≦ＦＯＶｓｕｍ≦１２００               （１ｂ）
次に、図５を参照して、カメラの配置を設定する方法に説明する。図５は、カメラの配置を設定することで第３カメラ死角を除去する方法の説明図である。上部に撮像システムの上面図、下部に側面図が示されている。上面から見ると円周状に配置された８台のカメラは、側面から見ると配置される高さが異なるように配置されている。
【００３６】
上述したように、第３カメラＣ４１の画角内に第２カメラＣ４６が配置されていることで死角が発生する。そこで、図５の側面図に示されるように、第２カメラＣ４６および第３カメラＣ４１は配置される高さが異なるように配置することで、第２カメラＣ４６は実質的に第３カメラＣ４１の画角の範囲（画角境界ＷＣ４１で挟まれる範囲）から外れる状態となる。すなわち、第３カメラ死角の発生を抑制することができる。このように、撮像システムの各カメラを射影面に対して垂直に段差をつけて配置することで、第３カメラ死角を除去することができる。
【００３７】
また、この方法における第３カメラＣ４１の画角は、以下の条件式（２）、（３）を満足することが好ましい。
【００３８】
ΔＺ≧Ｌ２３×ｔａｎ（ωｙ）＋Φ                    （２）
０≦ωｙ＜８０                               （３）
ここで、ΔＺは第２カメラＣ４６と第３カメラＣ４１の射影面に垂直な方向の位置の差分、Ｌ２３は第２カメラＣ４６および第３カメラＣ４１の射影面上の距離、Φは第２カメラＣ４６の遮蔽面の射影面に垂直な方向の径である。また、ωｙ［ｄｅｇ］は、第３カメラＣ４１の画角の境界を決める線のうち第２カメラＣ４６側の線と射影面との成す角度である。
【００３９】
更に好ましくは、条件式（２）、（３）の数値範囲を以下のように設定すればよい。
【００４０】
ΔＺ≧Ｌ２３×ｔａｎ（ωｙ）＋Φ／２         （２ａ）
０≦ωｙ＜７０                               （３ａ）
また、第３カメラＣ４１の画角のアスペクト比が固定であれば、条件式（２）、（３）の数値範囲を以下のように設定すればよい。
【００４１】
ΔＺ≧Ｌ２３×ｔａｎ（ωｙ）＋Φ／２                （２ｂ）
０≦ωｙ≦（ＦＯＶｘ／２＋３６０／Ｎ）×Ａｐ−Δωｙ       （３ｂ）
ここで、ＦＯＶｘは第３カメラＣ４１の水平全画角、Ａｐは第３カメラＣ４１の垂直画角／水平画角で規定されたアスペクト比、Δωｙ［ｄｅｇ］は第３カメラＣ４１の光軸（カメラ中心線）と射影面との成す角（第３カメラＣ４１の上下傾き角）である。
【００４２】
また、図５に示されるように、カメラが円周状に配置される場合、どのカメラについても対称である必要があるため、周期配置している必要がある。したがって、カメラ数Ｎは２ｎ個（ｎは自然数）であることが好ましい。さらに、図５の側面図に示されるように、カメラが交互に上下配置する撮像システムでは、第１カメラと第３カメラが互いに異なる高さに配置されるための条件はカメラ数Ｎが４ｎ個の場合である。すなわち、第３カメラ死角を除去するために、カメラ数Ｎは４ｎ個であることがより好ましい。
【００４３】
また、本実施例の撮像システムは、カメラの数、配置、および画角の関係だけで説明できるため、比例拡大・縮小が可能であり、カメラ群に小さな筐体のカメラを適用すれば人が運搬可能なサイズとして構成できる。また、カメラ群として既に設置されている複数の監視カメラを有する監視カメラ群を用いることで、複数の監視カメラを用いた撮像システムを実現することができる。
【００４４】
ここで、撮像システム１００の具体的な数値について説明する。撮像システム１００の直径（射影面の直径）は２．０［ｍ］、内分角θｉｎは６０[ｄｅｇ]、各カメラの水平全画角は１２５［ｄｅｇ］、垂直全画角は９５［ｄｅｇ］、各カメラを正面から見た遮蔽面の径はΦ２０［ｍｍ］である。撮像システム１００の水平画角の合計は７５０［ｄｅｇ］であり、２視点分の全周角度（２×３６０＝７２０[ｄｅｇ]）を満足する情報を得ることができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施例の撮像システム１００は、周方向に連続的にシステム近傍の３次元情報を高精度に取得することができる。
【実施例２】
【００４６】
図６を参照して、本実施例の撮像システム２００の構成について説明する。図６は、撮像システム２００の構成図である。図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は側面図である。撮像システム２００の基本構成は実施例１の撮像システム１００と同様であるが、撮像システム２００では、カメラ群Ｃ５１を構成するカメラの数を８台とし、カメラを図６（ｂ）に示されるように隣接するカメラの高さが互い違いになるように配置されている。
【００４７】
撮像システム２００の直径は１０．０［ｍ］、高さは３．５［ｍ］、各カメラの水平全画角は１００［ｄｅｇ］、垂直全画角は７５［ｄｅｇ］に設定されている。また、上層（高い位置）に配置された４台のカメラの上向きのあおり角、および下層（低い位置）に配置された４台のカメラの下向きのあおり角はいずれも３０［ｄｅｇ］に設定されている。
【００４８】
撮像システム２００では、第１カメラは、どのカメラを選択しても、第２および第３カメラに相当するカメラとは必ず高さが異なるため、水平方位の遠方で第３カメラ死角が発生することはない。
【００４９】
以上説明したように、撮像システム２００は、周方向に連続的にシステム近傍の３次元情報を高精度に取得することができるとともに、第３カメラ死角を回避することが可能である。
【実施例３】
【００５０】
図７を参照して、本実施例の撮像システム３００の構成について説明する。図７は、撮像システム３００の構成図である。図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は側面図である。撮像システム３００の基本構成は、実施例１の撮像システム１００と同様である。撮像システム３００では、カメラ群Ｃ６１を構成するカメラを図７（ｂ）に示されるように隣接するカメラの高さが互い違いになるように配置され、カメラ群Ｃ６１の中央に天頂向きの天頂カメラＣ６２Ｃが設置されていることが撮像システム１００の構成と異なる。
【００５１】
第１カメラの画角内に位置する第２カメラ遮蔽分の立体角は死角になり、画像処理には利用しないため、天頂カメラＣ６２Ｃはこの死角領域に設置されている。天頂カメラＣ６２Ｃのサイズは、第１カメラから見たときの第２カメラの立体角に収まるように、各辺８［ｍｍ］程度に設定されている。また、天頂カメラＣ６２Ｃの水平・垂直全画角は、９０［ｄｅｇ］に設定されている。
【００５２】
以上説明したように、撮像システム３００は、周方向に連続的にシステム近傍の３次元情報を高精度に取得することができるとともに、垂直方向の撮影画角を拡大することが可能である。
【実施例４】
【００５３】
図８を参照して、本実施例の撮像システム４００の構成について説明する。図８は、撮像システム４００の構成図である。撮像システム４００の基本構成は、実施例１の撮像システム１００と同様であるが、撮像システムでは、カメラ群を構成するカメラ数を８台、システムの直径を１．０［ｍ］、各カメラの水平全画角を１３５［ｄｅｇ］に設定している。また、第２カメラＣ７６の側面には、反射ミラー（反射素子）Ｍ７３が設置される。
【００５４】
反射ミラーＭ７３は、第４のカメラＣ７３の画角内に、第３カメラＣ７１から見た第２カメラＣ７６の死角領域ＢＣ７１と共通部分を有する反射像領域ＭＣ７３が形成されるように配置される。
【００５５】
上記構成により、撮像システム４００は、周方向に連続的にシステム近傍の３次元情報を高精度に取得することができるとともに、第３カメラ死角を回避することが可能である。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５７】
また、本発明の撮像システムに別の距離推定機能を付加してもよい。カメラ単体で距離を推定する方法として、カメラ内のセンサで入射光束の位相差を検出して距離を推定する方法、入射光をライトフィールドとして取得して物体距離を推定する方法、およびレーザー光の往復時間差を検出して推定する方法などが知られている。仮に、本発明で使用する光学系と共存できる構成であれば、距離推定機能を本発明の撮像システムに付加して距離測定を補助してもよい。また、使用するカメラ群の各カメラが距離推定機能を有してもよい。距離推定機能を本発明の撮像システムと組み合わせることで、例えば、画像処理だけでは距離精度が得られない撮影条件のときに利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｃ１１  カメラ（第３の撮像手段）
Ｃ１２  カメラ（第１の撮像手段）
Ｃ１３  カメラ（撮像手段）
Ｃ１４  カメラ（撮像手段）
Ｃ１５  カメラ（第２の撮像手段）
Ｃ１６  カメラ（撮像手段）
１００  撮像手段
【図１】
2018093436.tif 000003
【図２】
2018093436.tif 000004
【図３】
2018093436.tif 000005
【図４】
2018093436.tif 000006
【図５】
2018093436.tif 000007
【図６】
2018093436.tif 000008
【図７】
2018093436.tif 000009
【図８】
2018093436.tif 000010