(57)【要約】視差の低減された、視野の継ぎ目無しの結合方法および装置である。第１主点（１４）および第１視野（１６）を有する第１カメラ（１２）と、第２カメラ（１８）と、光学素子（２０）とが、第２カメラの仮想像が形成されるように配置されている。仮想像は、第２主点（第１主点（１４）の近くにある）と、第２視野（２２）（第１視野（１６）とオーバーラップする）とを有している。各主点は、カメラの視差は所定の最大値未満であるが、視野（１６、２２）が、各視野の継ぎ目無しの結合を可能とするのに十分にオーバーラップするように、間隔を空けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主点（１４）および第１視野（１６）を有する第１カメラ（１２）と、
第２カメラ（１８）と、
仮想第２主点および第２視野（２２）を生成する、前記第２カメラ（１８）に結びつけられた光学素子（２０）であり、前記第１主点（１４）と前記第２仮想主点とがある距離だけ隔てられており、前記第１視野（１６）および前記第２視野（２２）がオーバーラップしている光学素子と
を備えるカメラシステム（１０）。
【請求項２】
前記第１主点および前記第２仮想主点が、半径Ｒを有する円周上に配置されている、請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項３】
前記半径Ｒが、前記第１および第２視野の継ぎ目無しの結合を可能とするように、所定の最大許容閾値未満に前記第１カメラと前記第２カメラとの間の視差を低減させる、請求項２に記載のカメラシステム。
【請求項４】
前記光学素子がプリズムである、請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項５】
第１主点からの第１視野を与えるステップと、
前記第１主点からある距離だけ隔てられた第２主点からの第２視野を与えるステップであり、前記第２視野が反射により生成され、前記第１および第２主点が幾何学的曲線の軌跡上にあり、前記第１および前記第２視野がオーバーラップしているステップと
を含む画像形成方法。
【請求項６】
前記幾何学的曲線が半径Ｒを有する円である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
車体（４０４）と、
それぞれが、対応づけられた反射面を通して画像形成し、対応する視野を形成する複数のカメラであり、それぞれのカメラが対応する固有の主点を有する複数のカメラを有する、前記車体（４０４）に取り付けられたカメラアセンブリ（４０２）と
を備え、
１つのカメラの視野が、隣接する視野とオーバーラップする車両（４００）。
【請求項８】
すべての主点が、半径Ｒを有する円周上に配置されている、請求項７に記載の車両。
【請求項９】
前記半径Ｒが、視野の継ぎ目無しの結合が可能とされるように、隣接するカメラ間の視差を低減させる、請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
それぞれの反射面が、内側鏡面を有するプリズム（５０４）を含む、請求項７に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、２００２年１０月１８日付けで出願された米国特許仮出願第６０／４１９４６６号の利益を主張するものであり、これを参照により本明細書に援用する。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は画像処理に関する。より詳しくは、本発明は、隣接する視野の間の視差を低減させると同時に、継ぎ目無しの結合を可能とするように視野をオーバーラップさせるようにして、カメラと反射面とを配置することに関する。
【関連技術の説明】
【０００３】
[0003]複数のカメラを組み合わせて広角で見ることを可能とするのに、さまざまな方法を用いることができる。そのような方法の中の一部では、反射面の形でミラーやプリズムのような光学素子が用いられ、複数のカメラ間の視差が除かれる。各反射面は、実際のカメラまたは別の仮想カメラと共通の主点を共有する仮想カメラを形成する。これらのカメラは、回転によってのみ異なる各視野を有すると同時に、同じ主点を共有することができる。照準合わせのなされたカメラは、同じ主点を有しているため、個々のカメラ間の視差の影響はない。
【０００４】
[0004]図１は、照準合わせのなされたカメラシステム１０を示している。図示されているように、第１カメラ１２は、主点１４と視野１６とを有するように配置されている。また、図示されているように、カメラシステム１０は、第２カメラ１８および反射面２０を含んでいる。反射面２０は、カメラ１８と相互作用して視野２２を生成している。この視野は、カメラ１２と同じ主点１４を有する仮想カメラ２４の視野に一致する。したがって、カメラ１２および１８は、回転においてのみ異なるそれぞれの視野１６および２２を有している。
【０００５】
[0005]カメラシステム１０のような照準合わせのなされたカメラシステムは有用であるが、実際には、複数の視野を継ぎ目無しに結合することは困難である傾向がある。これは、隣接する視野の継ぎ目無しの結合が視野間のある程度のオーバーラップを必要とすることに、少なくともある程度起因する。しかし、複数の反射面を用いて、照準合わせされた複数の視野を形成する場合、多くの場合に、隣接する視野間の物理的オーバーラップが存在しない。これは図２に示されている。
【０００６】
[0006]図２は、実際のカメラ３０と、反射面（明快にするために不図示）により形成される３つの仮想カメラ３２とを示している。カメラ３０および３２は、４つの視野３４を生成している。しかし、視野３４はオーバーラップしていないため、隣接する視野の間に空白領域３６が生み出されている。それらの空白領域３６は、視野の継ぎ目無しの結合を非常に困難にまたは不可能にする。この課題をさらに一層困難にするのは、境を接するミラー間またはプリズム間の相互作用（境界効果）、および他の光学的欠陥である。
【０００７】
[0007]したがって、オーバーラップする視野を有し、かつ、隣接するカメラのビューの間の視差が小さいカメラシステムは、有用であろう。やはり有用であるのは、複数のカメラを用いてオーバーラップする視野を生成する新しい方法で、視差および境界効果の低減されているものであろう。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]本発明は、視差が低減されるようにして、複数のカメラのオーバーラップする視野を継ぎ目無しに結合させることに関する。本発明の原理に従うカメラシステムは、視差が低減され、視野の継ぎ目無しの結合が得られる。
【０００９】
[0009]そのようなカメラシステムは、第１主点および第１視野を有する第１カメラと、第２カメラと、仮想像が第２主点および第２視野を有するように、第２カメラの仮想像を生成する光学素子とを含んでいる。第１主点と第２主点とは隔てられているが、第１視野と第２視野とはオーバーラップしている。カメラシステムが３つ以上のカメラを含む場合、それぞれの仮想カメラの主点は、円のような幾何学的曲線上に配置されるのが有効である。
【００１０】
[0010]第１主点および第２主点は、カメラの視差が所定の最大許容視差よりも小さくなるのに十分に近いけれども、視野の継ぎ目無しの結合を可能とするのに十分に視野がオーバーラップするのに十分に遠いことが望ましい。光学素子は反射面を有していると有用である。したがって、好適な光学素子にはミラーおよびプリズムが含まれる。
【００１１】
[0011]本発明の原理は、さらに、画像形成方法にも備えるものである。そのような方法は、第１主点からの第１視野の画像を形成するステップと、第１視野および第２視野がオーバーラップするように、第１主点に近いがそこから隔てられている第２主点からの第２視野の画像を形成するステップとを含んでいる。画像形成する方法においては、第２視野は反射により生成され、また、第１主点と第２主点とは、所定の最大許容視差未満に画像形成視差を低減させるのに十分に近い。さらに、有用には、視野の継ぎ目無しの結合が可能となるように第１視野と第２視野とがオーバーラップするのに十分に、第１主点と第２主点とは離れている。
【００１２】
[0012]本発明には、車両の画像形成システムのような多くの応用における利用が見出されるであろう。
【００１３】
[0013]本発明の上記列挙した特徴が得られる様式が詳細に理解できるように、上で簡単に概要を述べた、本発明のより詳細な説明が、添付の図面に示した実施形態を参照することにより得られる。
【００１４】
[0014]しかし、添付の図面は単に本発明の典型的な実施形態のみを例示するものであり、したがってその範囲を限定するものとして考えられるべきではなく、なぜなら本発明は、他の等しく有効な実施形態を許容しうるものだからであるということに留意すべきである。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１５】
[0020]本発明の原理によって、視野の継ぎ目無しの結合を可能にする、視差が低減され、また、オーバーラップする視野を有するマルチ・カメラシステムが可能となる。本発明によれば、結果として生じる複数の仮想カメラ主点が、ある点から短い距離で面内にあるように、各カメラおよび各反射面が配置され、したがって、１つの主点を有するカメラシステムとは異なる。
【００１６】
[0021]図３は、本発明の一実施形態を示している。示されているように、実際のカメラ５２の主点５０と、各仮想カメラ５６の各主点５４とは、すべて中心５８から同じ距離だけ離して配置されている。主点５０および５４を中心５８から離して配置することにより、反射面の物理によって、視野がオーバーラップするようにして視野６０を増大させられる。このオーバーラップは、各視野６０を互いに継ぎ目無しに結合させるのに非常に有用である。
【００１７】
[0022]主点（５０および５４）と中心５８との間の距離は仕事に依存する。なお、図３は円の軌跡上の主点を示している。この円の半径は、隣接する視野間の最大許容視差に基づくことが望ましい。この最大値が、円の最大半径Ｍを左右する。また円の半径は、継ぎ目無しの結合に要求されるオーバーラップの量にも基づくことが望ましい。この量は、円の最小半径Ｓを左右する。したがって、円は半径Ｒ（Ｓ＜Ｒ＜Ｍ）を有することが望ましい。
【００１８】
[0023]図３において、カメラは、共通の面内で外側を見るように示されている。そのような共面の配置は、本明細書中で述べられる本発明の有用な実例であるが、カメラは、示した面から上方または下方にもまた有用に向けられる。
【００１９】
[0024]各主点は円の軌跡上に配置する必要はないということに留意すべきである。応用によっては、双曲線、放物線、または、例えばベジェ曲線のような別の幾何学的図形上に各主点を配置することによっても利益を得ることができる。
【００２０】
[0025]さまざまな継ぎ目無しの結合技術を本発明に適用することができるということにも留意すべきである。本発明は、特定の結合技術に限定されない。例えば、結合技術は、オーバーラップした領域の別の視野上で特定の視野を選択するようにして実施することができる。あるいは、オーバーラップした領域でより複雑な結合操作を行うこともできる。
【００２１】
[0026]本発明は、装甲軍用車両または警備車両のような移動車両に用いることができる。例えば、図４は、戦車車体４０４に搭載された視差補正カメラアセンブリ４０２を有する戦車４００を示している。図５に示すように、カメラアセンブリ４０２は、筐体５０６上に取り付けられたプリズム５０４を備えている。筐体内には、複数のカメラ１２がある。カメラは、ミラー２０として作用する（図１参照）プリズム５０４を通して画像形成する。カメラアセンブリ４０２は、隣接するカメラが、図３に概略的に示すようにオーバーラップする視野を有するように構成されている。
【００２２】
[0027]上記のものは、本発明の好ましい実施形態に向けられているが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに本発明の別のさらなる実施形態を案出することができ、その範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】照準合わせのなされたマルチ・カメラシステムの平面図である。
【図２】視野間に空白領域を有する、照準合わせのなされたマルチ・カメラシステムの平面図である。
【図３】本発明の原理に従うマルチ・カメラシステムを示している。
【図４】戦車に搭載されたパノラマ視像システムを示している。
【図５】本発明の原理を実現するカメラおよびプリズムを有するカメラシステムを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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