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JP7487464B2 - IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGING APPARATUS, VIDEO PLAYBACK SYSTEM, METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
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JP7487464B2 - IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGING APPARATUS, VIDEO PLAYBACK SYSTEM, METHOD, AND PROGRAM - Google Patents

IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGING APPARATUS, VIDEO PLAYBACK SYSTEM, METHOD, AND PROGRAM Download PDF

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本開示は、画像処理装置、撮像装置、動画再生システム、方法およびプログラムに関する。 This disclosure relates to an image processing device, an imaging device, a video playback system, a method, and a program.

近年、撮影地点の全方位を動画撮影できる全天球カメラが普及している。このような全天球カメラでは、固定した状態で撮像するほか、ユーザが手持ちで移動しながら動画を撮像する場合が想定される。その際に、全天球カメラの手振れや傾きを補正して、ぶれの少ない動画にする補正技術も知られている。 In recent years, spherical cameras that can capture video in all directions from a shooting location have become widespread. In addition to capturing images in a fixed position, such spherical cameras are also expected to be used by users who hold the camera in their hands while moving around to capture video. In such cases, correction techniques are known that correct the camera's camera shake and tilt to produce videos with less blur.

全天球カメラによって撮影された全天球動画には、通常、視聴者が全天球動画を視聴する際の初期の正面方向がある。一般的には、視聴する際の正面方向は、全天球カメラで撮影したときの全天球カメラの正面方向(例えば、二眼ある場合の一方のレンズの正面方向など)に追随する。しかしながら、視聴する際の正面方向が撮像時の全天球カメラの動きに追随する場合、撮影者の撮影条件に依って表示される映像が大きく変化し、視聴時に視聴者に酔いを生じさせる虞がある。 A spherical video captured by an omnidirectional camera usually has an initial front direction when the viewer views the spherical video. In general, the front direction when viewing follows the front direction of the spherical camera when capturing the video (for example, the front direction of one of the lenses in a twin-lens camera). However, if the front direction when viewing follows the movement of the spherical camera when capturing the video, the displayed image changes significantly depending on the shooting conditions of the photographer, and there is a risk that the viewer may feel sick when viewing the video.

例えば撮影者が全天球カメラを頭部に固定して撮影を行う場合、視聴時の正面方向が撮像時の全天球カメラの動きに追随してしまうと、撮影者が首を振って周囲を見渡せば全天球動画が大きく回転し、視聴者に酔いを生じさせる要因となる。さらに、全天球動画が大きく回転することが、動画自体を非常に見難いものとしてしまう虞もある。また、全天球カメラを頭部に固定して撮影する場合の他、手持ちであっても、撮影中正面方向が大きく変化する場合は同様である。 For example, when a photographer shoots with a spherical camera fixed to his/her head, if the front direction when viewing follows the movement of the spherical camera during shooting, the spherical video will rotate significantly when the photographer turns his/her head to look around, which can cause nausea in the viewer. Furthermore, the large rotation of the spherical video may make the video itself very difficult to watch. The same applies when the spherical camera is fixed to the head or when it is handheld, as long as the front direction changes significantly during shooting.

特開2017-147682号公報(特許文献1)は、画像データについて、グローバル座標における水平面内での揺れは微小揺れ成分を除いた補正による座標変換を行って全天球画像を生成する構成を開示する。しかしながら、鉛直方向軸周りの回転について揺れの高周波成分が補正されるものの、撮影者が首を振って周囲を見渡すというような意図的な動作には追従してしまうため、視聴時に視聴者に酔いを生じさせてしまう点では充分なものではなかった。 JP 2017-147682 A (Patent Document 1) discloses a configuration for generating a spherical image by performing coordinate transformation on image data with correction that removes minute shaking components from shaking in the horizontal plane in global coordinates. However, although high-frequency components of shaking are corrected for rotation around a vertical axis, the correction follows intentional movements such as the photographer turning his or her head to look around, which is not sufficient in that it can cause nausea in the viewer when viewing the image.

本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、本開示は、動画の視聴時における撮影中の基準軸周りの回転によって生じる視聴者の酔いを抑えることができる画像処理装置を提供することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above points, and aims to provide an image processing device that can reduce the viewer's nausea caused by rotation around a reference axis during filming when watching a video.

本開示では、上記課題に対応するべく、下記特徴を有する、少なくとも所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される、連続した画像を含む動画を処理する画像処理装置を提供する。本画像処理装置は、動画データを取得する動画データ取得手段と、動画データに対応するセンサデータであり、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データを含むセンサデータを取得するセンサデータ取得手段とを含む。本画像処理装置は、さらに、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データに基づいて、動画の複数のフレームにわたり画像の表示の基準が撮影中の特定方向に固定されるように、基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を画像に施す回転補正手段を含む。本画像処理装置は、さらに、動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、及び角速度センサが出力するデータを含む。本画像処理装置は、さらに、第1の回転補正データは、基準値に対する画像の正面方向の第1の角度変化量の時系列データであり、第2の回転補正データは、基準値に対する進行方向の第2の角度変化量の時系列データである。本画像処理装置は、さらに、所定時点の基準フレームでの動画を撮像するカメラの姿勢に基づく基準軸に垂直な平面内での方向が、撮影中の特定方向として定められ、回転変化の量は、基準フレームでの該姿勢に基づく方向と、補正対象フレームでのカメラの姿勢に基づく基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく。
In order to address the above-mentioned problems, the present disclosure provides an image processing device having the following characteristics for processing a video including continuous images expressed in a coordinate system including at least angular coordinates around a predetermined axis. The image processing device includes a video data acquisition means for acquiring video data, and a sensor data acquisition means for acquiring sensor data corresponding to the video data, the sensor data including first rotation correction data and second rotation correction data. The image processing device further includes a rotation correction means for applying correction to the image to cancel rotational changes around a reference axis based on the first rotation correction data and the second rotation correction data , so that a reference for displaying the image is fixed to a specific direction during shooting across multiple frames of the video. The image processing device further includes the sensor data corresponding to the video including data output by an acceleration sensor and data output by an angular velocity sensor. The image processing device further includes the first rotation correction data being time series data of a first angle change amount in a front direction of the image relative to a reference value, and the second rotation correction data being time series data of a second angle change amount in a traveling direction relative to the reference value. This image processing device further defines a direction in a plane perpendicular to a reference axis based on the attitude of the camera capturing video in a reference frame at a specified time as a specific direction during shooting, and the amount of rotational change is based on the difference between the direction based on the attitude in the reference frame and the direction in a plane perpendicular to the reference axis based on the attitude of the camera in the frame to be corrected.

上記構成により、動画の視聴時における撮影中の基準軸周りの回転によって生じる視聴者の酔いを抑えることができる。 The above configuration can reduce the viewer's feeling of nausea caused by rotation around a reference axis during filming when watching a video.

本実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the omnidirectional camera constituting the omnidirectional video system according to the present embodiment. 本実施形態による全天球カメラを頭部に固定する場合を説明する図。1A and 1B are diagrams illustrating a case where an omnidirectional camera according to an embodiment of the present invention is fixed to a head. 本実施形態による全天球動画システムのハードウェア構成図。FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a spherical video system according to an embodiment of the present invention. 本実施形態による全天球動画システム上に実現される全天球動画再生機能に関連する主要な機能ブロック図。FIG. 2 is a block diagram of main functions related to a spherical video playback function realized on the spherical video system according to the present embodiment. (A)全天球画像の生成における画像データフロー図、および、全天球画像のデータ構造を(B)平面で表した場合および(C)球面で表した場合について説明する図。FIG. 1A is an image data flow diagram for generating a spherical image, and FIG. 1B is a diagram for explaining the data structure of the spherical image when it is represented on a plane and when it is represented on a spherical surface. 本実施形態による全天球画像の天頂補正および回転補正について説明する図。5A to 5C are diagrams for explaining zenith correction and rotation correction of a spherical image according to the present embodiment. 本実施形態による全天球画像の天頂補正および回転補正によって得られる全天球画像を説明する図。1A to 1C are diagrams illustrating a celestial sphere image obtained by zenith correction and rotation correction of the celestial sphere image according to the present embodiment. 特定の実施形態による全天球動画システムにおける動画の撮影から視聴するまでの処理を説明するシーケンス図。FIG. 11 is a sequence diagram illustrating a process from capturing a video to viewing the video in the spherical video system according to a specific embodiment. 他の特定の実施形態による全天球動画システムにおける動画の撮影から視聴するまでの処理を説明するシーケンス図。FIG. 11 is a sequence diagram illustrating a process from capturing a video to viewing the video in an omnidirectional video system according to another specific embodiment. 本実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラが実行するフレーム合成データに対する回転処理を示すフローチャート。10 is a flowchart showing a rotation process for frame synthesis data executed by the omnidirectional camera constituting the omnidirectional video system according to the present embodiment. 撮影者が頭部に全天球カメラを装着して移動した場合の進行方向と撮影正面方向の関係を、一例をもって説明する図。FIG. 1 is a diagram for explaining, with an example, the relationship between the moving direction and the front direction of shooting when a photographer moves while wearing an omnidirectional camera on his/her head; 撮影者が図11に示す動作をした場合の撮影された回転補正前の全天球画像および回転補正後の全天球画像を説明する図(1/2)。12A and 12B are diagrams (1/2) for explaining a celestial sphere image before rotation correction and a celestial sphere image after rotation correction captured when a photographer performs the action shown in FIG. 11 . 撮影者が図11に示す動作をした場合の撮影された回転補正前の全天球画像および回転補正後の全天球画像を説明する図(2/2)。12A and 12B are diagrams (2/2) for explaining a celestial sphere image before rotation correction and a celestial sphere image after rotation correction captured when a photographer performs the action shown in FIG. 11 . 他の実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラが実行する、フレーム合成データに対する回転処理を示すフローチャート。13 is a flowchart showing a rotation process for frame synthesis data executed by an omnidirectional camera constituting an omnidirectional video system according to another embodiment.

以下、本実施形態について説明するが、実施形態は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下の実施形態では、画像処理装置(および撮像装置)および動画再生システムの一例として、それぞれ、全天球カメラおよび全天球動画システムを用いて説明する。 The present embodiment will be described below, but the embodiment is not limited to the embodiment described below. Note that in the following embodiment, a spherical camera and a spherical video system will be used as examples of an image processing device (and an imaging device) and a video playback system, respectively.

以下、図1~図3を参照しながら、本実施形態による全天球動画システムの全体構成について説明する。 The overall configuration of the spherical video system according to this embodiment will be described below with reference to Figures 1 to 3.

図1は、本実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラ110の断面図である。図1に示す全天球カメラ110は、撮像体12と、上記撮像体12、コントローラ15およびバッテリ16などの部品を保持する筐体14と、上記筐体14に設けられたシャッター・ボタン18とを備える。 Figure 1 is a cross-sectional view of an omnidirectional camera 110 that constitutes an omnidirectional video system according to this embodiment. The omnidirectional camera 110 shown in Figure 1 includes an imaging body 12, a housing 14 that holds components such as the imaging body 12, a controller 15, and a battery 16, and a shutter button 18 provided on the housing 14.

図1に示す撮像体12は、2つの結像光学系20A,20Bと、CCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの2つの撮像素子22A,22Bとを含み構成される。結像光学系20各々は、例えば6群7枚の魚眼レンズとして構成されている。上記魚眼レンズは、図1に示す実施形態では、180度(=360度/n;光学系の数n=2)より大きい全画角を有し、好適には、185度以上の画角を有し、より好適には、190度以上の画角を有する。このような広角な結像光学系20と撮像素子22とを1個ずつ組み合わせたものを広角撮像光学系と参照する。なお、説明する実施形態では、光学系の数が2である場合を一例として説明するが、広角な領域を撮影可能なものであれば、光学系の数は、1であってもよいし、3以上であってもよい。また、魚眼レンズのような180度以上の画角を持つものに限られるものではない。 The imaging body 12 shown in FIG. 1 includes two imaging optical systems 20A and 20B and two imaging elements 22A and 22B such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor. Each imaging optical system 20 is configured as, for example, a fisheye lens with 6 groups and 7 lenses. In the embodiment shown in FIG. 1, the fisheye lens has a total angle of view greater than 180 degrees (=360 degrees/n; the number of optical systems n=2), preferably has an angle of view of 185 degrees or more, and more preferably has an angle of view of 190 degrees or more. A combination of such a wide-angle imaging optical system 20 and one imaging element 22 is referred to as a wide-angle imaging optical system. In the embodiment described, a case where the number of optical systems is two is described as an example, but the number of optical systems may be one or three or more as long as it is capable of capturing a wide-angle area. In addition, it is not limited to a fisheye lens having an angle of view of 180 degrees or more.

図1に示す実施形態では、結像光学系20A,20Bは、同一仕様のものであり、それぞれの光軸が合致するようにして、互いに逆向きに組み合わせられる。撮像素子22A,22Bは、受光した光分布を画像信号に変換し、コントローラ上の画像処理手段に順次、画像フレームを出力する。詳細は後述するが、撮像素子22A,22Bでそれぞれ撮像された画像は、合成処理されて、これにより、立体角4πステラジアンの画像(以下「全天球画像」と参照する。)が生成される。全天球画像は、撮影地点から見渡すことのできる全ての方向を撮影したものとなる。そして、全天球画像の連続するフレームにより、全天球動画が構成される。 In the embodiment shown in FIG. 1, the imaging optical systems 20A and 20B are of the same specification and are combined in the opposite directions so that their optical axes coincide. The image pickup elements 22A and 22B convert the distribution of received light into an image signal and sequentially output image frames to an image processing means on the controller. As will be described in detail later, the images captured by the image pickup elements 22A and 22B are synthesized to generate an image with a solid angle of 4π steradians (hereinafter referred to as a "spherical image"). The spherical image captures all directions that can be seen from the shooting point. A spherical video is then composed of successive frames of the spherical image.

ここで、説明する実施形態では、全天球画像および全天球動画を生成するものとして説明するが、全天周画像や全天周動画、水平面のみ360度を撮影した、いわゆるパノラマ画像およびパノラマ動画であってもよいし、その他、180度の画角を撮影した半球の画像または半円筒の画像であってもよく、球面または円筒上の画像情報を持つ画像データであればよい。すなわち、本実施形態による動画およびそれに含まれる画像は、所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される画像である。上記全天球画像・動画、半球画像・動画、部分的な球面の画像の場合は、動径を定数(例えば1)として、所定軸と動径とがなす角を表す角度座標および所定軸周りの角度座標を含む球面座標系で表される。上記パノラマ画像・動画またはその部分画像の場合は、動径を定数(例えば1)として、円筒の軸方向の座標および該軸周りの角度座標を含む円筒座標系で表される。 Here, in the embodiment described, a celestial sphere image and a celestial sphere video are generated, but the celestial sphere image and the celestial sphere video may be a so-called panoramic image and a panoramic video in which only the horizontal plane is captured at 360 degrees, or a hemispherical image or a semicylindrical image captured at a 180-degree angle of view. Any image data having spherical or cylindrical image information may be used. That is, the video and the images included therein according to this embodiment are images represented in a coordinate system including angular coordinates around a predetermined axis. In the case of the celestial sphere image/video, hemispherical image/video, and partial spherical image, the radius is set to a constant (e.g., 1) and the image is represented in a spherical coordinate system including angular coordinates representing the angle between a predetermined axis and the radius and angular coordinates around the predetermined axis. In the case of the panoramic image/video or a partial image thereof, the radius is set to a constant (e.g., 1) and the image is represented in a cylindrical coordinate system including coordinates in the axial direction of the cylinder and angular coordinates around the axis.

図2は、図1の全天球カメラ110を撮影者の頭部50に固定する場合を説明する。図2は、帽子型の固定器具52に、全天球カメラ110を固定している例である。このように撮影者の頭部50に全天球カメラ110を装着することで、全天球カメラ110によって撮像される画像データの撮影正面方向は、撮影者の首振り運動Hに追従する形となる。撮影正面方向はあらかじめ設定されている方向であって、動画データを再生する際に表示される基準となる方向である。図2には、撮影者の進行方向Tも併せて示してある。撮影者は、辺りを見渡しながら進む場合があり、首振り運動Hによる撮影正面方向と、進行方向Tとは必ずしも一致しない。図2に示すように全天球カメラ110を帽子型の固定器具52に固定して、頭部50に装着する以外にも、全天球カメラ110自体が頭部50に装着可能な形状のもの(全天球カメラの機能が埋め込まれたヘルメットや帽子)である場合もある。 2 illustrates a case where the omnidirectional camera 110 in FIG. 1 is fixed to the head 50 of the photographer. FIG. 2 illustrates an example where the omnidirectional camera 110 is fixed to a hat-shaped fixture 52. By attaching the omnidirectional camera 110 to the head 50 of the photographer in this manner, the front direction of the image data captured by the omnidirectional camera 110 follows the head swing H of the photographer. The front direction of the image is a preset direction, and is a reference direction displayed when playing back video data. FIG. 2 also illustrates the moving direction T of the photographer. The photographer may move forward while looking around, and the front direction of the image captured by the head swing H does not necessarily match the moving direction T. In addition to fixing the omnidirectional camera 110 to a hat-shaped fixture 52 and attaching it to the head 50 as shown in FIG. 2, the omnidirectional camera 110 itself may be shaped so as to be attachable to the head 50 (a helmet or hat with an omnidirectional camera function embedded in it).

図3(A)は、本実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラ110のハードウェア構成を示す。全天球カメラ110は、説明する実施形態における画像処理装置または撮像装置に対応する。 Figure 3 (A) shows the hardware configuration of the omnidirectional camera 110 that constitutes the omnidirectional video system according to this embodiment. The omnidirectional camera 110 corresponds to the image processing device or imaging device in the embodiment to be described.

全天球カメラ110は、CPU(Central Processing Unit)112と、ROM(Read Only Memory)114と、画像処理ブロック116と、動画圧縮ブロック118と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)インタフェース120を介して接続されるDRAM132と、外部センサインタフェース124を介して接続されるセンサ136とを含み構成される。ここで、CPU112、ROM114、画像処理ブロック116および動画圧縮ブロック118は、図1に示したコントローラ15上に搭載される。 The omnidirectional camera 110 includes a CPU (Central Processing Unit) 112, a ROM (Read Only Memory) 114, an image processing block 116, a video compression block 118, a dynamic random access memory (DRAM) 132 connected via a DRAM interface 120, and a sensor 136 connected via an external sensor interface 124. Here, the CPU 112, the ROM 114, the image processing block 116, and the video compression block 118 are mounted on the controller 15 shown in FIG. 1.

CPU112は、全天球カメラ110の各部の動作および全体動作を制御する。ROM114は、CPU112が解読可能なコードで記述された、オペレーティング・システム(OS)や制御プログラムや各種パラメータを格納する。画像処理ブロック116は、2つの撮像素子130A,130B(図1における撮像素子22A,22Bである。)と接続され、それぞれで撮像された画像の画像信号が入力される。画像処理ブロック116は、ISP(Image Signal Processor)などを含み構成され、撮像素子130から入力された画像信号に対し、シェーディング補正、ベイヤー補間、ホワイト・バランス補正、ガンマ補正などを行う。 The CPU 112 controls the operation of each part of the omnidirectional camera 110 and the overall operation. The ROM 114 stores an operating system (OS), control programs, and various parameters written in code that the CPU 112 can decipher. The image processing block 116 is connected to two image sensors 130A and 130B (image sensors 22A and 22B in FIG. 1), and receives image signals of images captured by each of them. The image processing block 116 includes an ISP (Image Signal Processor) and performs shading correction, Bayer interpolation, white balance correction, gamma correction, and the like on the image signal input from the image sensor 130.

動画圧縮ブロック118は、MPEG-4 AVC/H.264などの動画圧縮および伸張を行うコーデック・ブロックである。DRAM132は、各種信号処理および画像処理を施す際にデータを一時的に保存する記憶領域を提供する。 The video compression block 118 is a codec block that performs video compression and decompression such as MPEG-4 AVC/H.264. The DRAM 132 provides a storage area for temporarily storing data when various signal processing and image processing are performed.

センサ136は、図3(A)に示す実施形態では、角速度センサ136Aおよび加速度センサ136Bを含み構成される。角速度センサ136Aは、3軸の角速度成分を検出するセンサである。加速度センサ136Bは、3軸の加速度成分を検出するセンサである。検出された加速度成分および角速度成分は、後述するように、重力方向への全天球画像の天頂補正および重力方向周りの回転補正を施すために用いられる。センサ136としては、さらに、方位角などを求めるための地磁気センサ(電子コンパスともいう。)など他のセンサを備えてもよく、方位角を重力方向周りの回転補正を施すために用いてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 3A, the sensor 136 includes an angular velocity sensor 136A and an acceleration sensor 136B. The angular velocity sensor 136A is a sensor that detects three-axis angular velocity components. The acceleration sensor 136B is a sensor that detects three-axis acceleration components. The detected acceleration components and angular velocity components are used to perform zenith correction of the omnidirectional image in the direction of gravity and rotation correction around the direction of gravity, as described below. The sensor 136 may further include other sensors, such as a geomagnetic sensor (also called an electronic compass) for determining an azimuth angle, and the azimuth angle may be used to perform rotation correction around the direction of gravity.

全天球カメラ110は、さらに、外部ストレージインタフェース122と、USB(Universal Serial Bus)インタフェース126と、シリアルブロック128とを含み構成される。外部ストレージインタフェース122には、外部ストレージ134が接続される。外部ストレージインタフェース122は、メモリカードスロットに挿入されたメモリカードなどの外部ストレージ134に対する読み書きを制御する。USBインタフェース126には、USBコネクタ138が接続される。USBインタフェース126は、USBコネクタ138を介して接続されるスマートフォンなどの外部装置とのUSB通信を制御する。シリアルブロック128は、スマートフォンなどの外部装置とのシリアル通信を制御し、無線NIC(Network Interface Card)140が接続される。 The omnidirectional camera 110 further includes an external storage interface 122, a USB (Universal Serial Bus) interface 126, and a serial block 128. An external storage 134 is connected to the external storage interface 122. The external storage interface 122 controls reading and writing from and to the external storage 134, such as a memory card inserted into a memory card slot. A USB connector 138 is connected to the USB interface 126. The USB interface 126 controls USB communication with an external device, such as a smartphone, connected via the USB connector 138. The serial block 128 controls serial communication with an external device, such as a smartphone, and is connected to a wireless NIC (Network Interface Card) 140.

電源スイッチの操作によって電源がオン状態になると、上記OSや制御プログラムがメインメモリにロードされる。CPU112は、メインメモリに読み込まれたプログラムに従って、装置各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータをメモリ上に一時的に保存する。これにより、全天球カメラ110の後述する各機能部および処理が実現される。 When the power switch is operated to turn the power on, the OS and control programs are loaded into the main memory. The CPU 112 controls the operation of each part of the device according to the program loaded into the main memory, and temporarily stores data required for control in the memory. This realizes each of the functional parts and processes of the spherical camera 110, which will be described later.

図3(B)は、本実施形態による全天球動画システムを構成する情報端末150のハードウェア構成を示す。情報端末150は、説明する実施形態における情報処理装置に対応する。 Figure 3 (B) shows the hardware configuration of an information terminal 150 that constitutes the spherical video system according to this embodiment. The information terminal 150 corresponds to the information processing device in the embodiment to be described.

図3(B)に示す情報端末150は、CPU152と、RAM154と、内部ストレージ156と、入力装置158と、外部ストレージ160と、ディスプレイ162と、無線NIC164と、USBコネクタ166とを含み構成される。 The information terminal 150 shown in FIG. 3(B) includes a CPU 152, a RAM 154, an internal storage 156, an input device 158, an external storage 160, a display 162, a wireless NIC 164, and a USB connector 166.

CPU152は、情報端末150の各部の動作および全体動作を制御する。RAM154は、CPU152の作業領域を提供する。内部ストレージ156は、CPU152が解読可能なコードで記述された、オペレーティング・システムや、本実施形態による情報端末150側の処理を担うアプリケーションなどの制御プログラムを格納する。CPU152は、複数のCPUによって成り立つものであっても良い。 The CPU 152 controls the operation of each part of the information terminal 150 and the overall operation. The RAM 154 provides a working area for the CPU 152. The internal storage 156 stores control programs, such as an operating system and applications that handle processing on the information terminal 150 side according to this embodiment, written in code that the CPU 152 can decipher. The CPU 152 may be made up of multiple CPUs.

入力装置158は、タッチスクリーンなどの入力装置であり、ユーザ・インタフェースを提供する。入力装置158は、全天球動画の補正など操作者による各種の指示を受け付ける。外部ストレージ160は、メモリカードスロットなどに装着された着脱可能な記録媒体であり、動画形式の画像データや静止画データなどの各種データを記録する。ディスプレイ162は、ユーザ操作に応答して補正された全天球動画を画面表示する。無線NIC164は、全天球カメラ110などの外部機器との無線通信の接続を確立する。USBコネクタ166は、全天球カメラ110などの外部機器とのUSB接続をする。 The input device 158 is an input device such as a touch screen, and provides a user interface. The input device 158 accepts various instructions from an operator, such as correction of the omnidirectional video. The external storage 160 is a removable recording medium attached to a memory card slot or the like, and records various data such as image data and still image data in video format. The display 162 displays the corrected omnidirectional video on the screen in response to a user operation. The wireless NIC 164 establishes a wireless communication connection with an external device such as the omnidirectional camera 110. The USB connector 166 makes a USB connection with an external device such as the omnidirectional camera 110.

情報端末150に電源が投入され電源がオン状態になると、内部ストレージ156から制御プログラムが読み出され、RAM154にロードされる。CPU152は、RAM154に読み込まれた制御プログラムに従って、装置各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータをメモリ上に一時的に保存する。これにより、情報端末150の後述する各機能部および処理が実現される。 When the information terminal 150 is powered on, a control program is read from the internal storage 156 and loaded into the RAM 154. The CPU 152 controls the operation of each part of the device according to the control program loaded into the RAM 154, and temporarily stores data required for control in memory. This realizes each of the functional parts and processes of the information terminal 150 described below.

以下、図4~図9を参照しながら、本実施形態による全天球動画システムが備える全天球動画再生機能について説明する。 The spherical video playback function of the spherical video system according to this embodiment will be described below with reference to Figures 4 to 9.

図4は、本実施形態による全天球動画システム上で実現される全天球動画再生機能に関連する主要な機能ブロック200を示す。全天球カメラ110の機能ブロックは、図4に示すように、画像処理部210と、出力部240とを含み構成される。画像処理部210は、第1撮像部212と、第2撮像部214と、角速度検出部216と、加速度検出部218と、画像合成部220と、天頂補正量計算部222と、第1回転量計算部224と、第2回転量計算部226と、記憶部228と、画像回転部230とを含み構成される。各部の処理は、コントローラ15が備えるCPU112や画像処理ブロック116が各種プログラムを実行することによって行われる。 Figure 4 shows the main functional blocks 200 related to the omnidirectional video playback function realized on the omnidirectional video system according to this embodiment. As shown in Figure 4, the functional blocks of the omnidirectional camera 110 include an image processing unit 210 and an output unit 240. The image processing unit 210 includes a first imaging unit 212, a second imaging unit 214, an angular velocity detection unit 216, an acceleration detection unit 218, an image synthesis unit 220, a zenith correction amount calculation unit 222, a first rotation amount calculation unit 224, a second rotation amount calculation unit 226, a storage unit 228, and an image rotation unit 230. The processing of each unit is performed by the CPU 112 and the image processing block 116 of the controller 15 executing various programs.

これに対して、情報端末150の機能ブロックは、同じく図4に示すように、受信部252と、表示制御部254とを含み構成される。各部の処理は、情報端末150が備えるCPU152が各種プログラムを実行することによって行われる。 In contrast, the functional blocks of the information terminal 150, as also shown in FIG. 4, include a receiving unit 252 and a display control unit 254. Processing of each unit is performed by the CPU 152 provided in the information terminal 150 executing various programs.

以下、まず、全天球カメラ110側の機能ブロックについて説明する。 First, the functional blocks on the spherical camera 110 side will be explained below.

第1撮像部212は、撮像素子130Aを用いて順次撮像し、時系列的に連続した魚眼画像Aを生成する。第2撮像部214は、撮像素子130Bを用いて順次撮像し、時系列的に連続した魚眼画像Bを生成する。画像合成部220は、時系列的に連続した魚眼画像A(第1フレームデータ)および時系列的に連続した魚眼画像B(第2フレームデータ)に対してスティッチング処理を施し、フレーム合成データを作成する。フレーム合成データは、撮影を開始してから終了するまでのそれぞれ全天球動画を構成する複数のフレームを含んだ、全天球動画データの本体となる動画データである。魚眼画像Aおよび魚眼画像Bは、全天球画像を構成するための部分画像であり、第1および第2フレームデータも、撮影を開始してから終了するまでのそれぞれ部分画像のフレームを含んだ、全天球動画を構成し得る動画データである。画像合成部220は、作成したフレーム合成データを画像回転部230に出力する。第1撮像部212、第2撮像部214および画像合成部220は、本実施形態における撮像手段を構成し得る。 The first imaging unit 212 sequentially captures images using the imaging element 130A to generate a chronologically continuous fisheye image A. The second imaging unit 214 sequentially captures images using the imaging element 130B to generate a chronologically continuous fisheye image B. The image synthesis unit 220 performs stitching processing on the chronologically continuous fisheye image A (first frame data) and the chronologically continuous fisheye image B (second frame data) to generate frame synthesis data. The frame synthesis data is video data that is the main body of the omnidirectional video data, including a plurality of frames that respectively constitute a omnidirectional video from the start to the end of shooting. The fisheye image A and the fisheye image B are partial images for constituting the omnidirectional image, and the first and second frame data are also video data that can constitute a omnidirectional video, including frames of partial images from the start to the end of shooting. The image synthesis unit 220 outputs the generated frame synthesis data to the image rotation unit 230. The first imaging unit 212, the second imaging unit 214, and the image synthesis unit 220 may constitute the imaging means in this embodiment.

以下、図5を参照しながら、全天球画像の生成および生成される全天球画像について説明する。図5(A)は、全天球画像生成における各画像のデータ構造および画像のデータフローを説明する。まず、撮像素子130各々で直接撮像される画像は、概ね全天球のうちの半球を視野に収めた画像である。結像光学系に入射した光は、所定の射影方式に従って撮像素子130の受光領域に結像される。ここで撮像される画像は、受光領域が平面エリアを成す2次元の撮像素子で撮像されたものであり、平面座標系で表現された画像データとなる。また、典型的には、得られる画像は、図5(A)において「魚眼画像A」および「魚眼画像B」で示されるように、各撮影範囲が投影されたイメージサークル全体を含む魚眼画像として構成される。 Below, the generation of a celestial sphere image and the generated celestial sphere image will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5(A) describes the data structure of each image and the data flow of the image in the generation of the celestial sphere image. First, the image directly captured by each image sensor 130 is an image that covers roughly a hemisphere of the celestial sphere in its field of view. Light incident on the imaging optical system is imaged on the light receiving area of the image sensor 130 according to a predetermined projection method. The image captured here is captured by a two-dimensional image sensor whose light receiving area forms a planar area, and becomes image data expressed in a planar coordinate system. Typically, the obtained image is configured as a fisheye image that includes the entire image circle onto which each shooting range is projected, as shown by "fisheye image A" and "fisheye image B" in FIG. 5(A).

この複数の撮像素子130で撮像された各フレームの複数の魚眼画像が、歪み補正および合成処理されて、各フレームに対応する1つの全天球画像が構成される。合成処理では、平面画像として構成される各魚眼画像から、まず、相補的な各半球部分を含む各半球画像が生成される。そして、各半球部分を含む2つの半球画像が、重複領域のマッチングに基づいてスティッチング(画像合成)され、全天球全体を含む全天球画像が生成される。 The multiple fisheye images of each frame captured by the multiple image sensors 130 are corrected for distortion and synthesized to generate one omnidirectional image corresponding to each frame. In the synthesis process, first, each hemispherical image including complementary hemispherical portions is generated from each fisheye image configured as a planar image. Then, the two hemispherical images including each hemispherical portion are stitched (image synthesis) based on matching of overlapping regions to generate a omnidirectional image including the entire omnidirectional sphere.

図5(B)は、本実施形態で用いられる全天球画像の画像データのデータ構造を平面で表して説明する図である。図5(C)は、全天球画像の画像データのデータ構造を球面で表して説明する図である。図5(B)に示すように、全天球画像の画像データは、所定の軸に対してなされる垂直角度φと、所定の軸周りの回転角に対応する水平角度θとを座標とした画素値の配列として表現される。垂直角度φは、0度~180度(あるいは-90度~+90度)の範囲となり、水平角度θは、0度~360度(あるいは-180度~+180度)の範囲となる。 Fig. 5(B) is a diagram illustrating the data structure of image data of a celestial sphere image used in this embodiment, expressed on a plane. Fig. 5(C) is a diagram illustrating the data structure of image data of a celestial sphere image, expressed on a spherical surface. As shown in Fig. 5(B), the image data of the celestial sphere image is expressed as an array of pixel values whose coordinates are a vertical angle φ made with respect to a predetermined axis and a horizontal angle θ corresponding to a rotation angle around the predetermined axis. The vertical angle φ is in the range of 0 degrees to 180 degrees (or -90 degrees to +90 degrees), and the horizontal angle θ is in the range of 0 degrees to 360 degrees (or -180 degrees to +180 degrees).

全天球フォーマットの各座標値(θ,φ)は、図5(C)に示すように、撮影地点を中心とした全方位を表す球面上の各点と対応付けられており、全方位が全天球画像上に対応付けられる。魚眼レンズで撮影された魚眼画像の平面座標と、全天球画像の球面上の座標とは、所定の変換テーブルにて対応付けされる。変換テーブルは、それぞれのレンズ光学系の設計データ等に基づいて、所定の投影モデルに従い製造元等で予め作成されたデータであり、魚眼画像を全天球画像へ変換するデータである。 As shown in FIG. 5(C), each coordinate value (θ, φ) in the omnidirectional format is associated with each point on a sphere that represents all directions centered on the shooting point, and the all directions are associated with the omnidirectional image. The planar coordinates of a fisheye image captured with a fisheye lens and the coordinates on the spherical surface of the omnidirectional image are associated with each other in a predetermined conversion table. The conversion table is data that is created in advance by a manufacturer or the like according to a predetermined projection model based on the design data of each lens optical system, and is data that converts a fisheye image into a omnidirectional image.

なお、説明する実施形態では、魚眼画像から全天球画像に変換し、スティッチング処理後のフレーム合成データに対して画像回転部230により回転処理を施す流れとなっている。しかしながら、変換処理、合成処理および回転処理の順序は、特に限定されるものではない。部分画像である魚眼画像Aと魚眼画像B(それを変換した相補的な各半球部分を含む2つの半球画像)それぞれに対して画像回転部230で回転処理(補正)を施した後にスティッチング処理する流れとしてもよい。また、全天球フォーマットの画像に対して回転処理を施すほか、魚眼画像を全天球画像に変換する上記変換テーブルに回転処理を反映し、回転処理が反映された変換テーブルに基づいて、魚眼画像Aおよび魚眼画像Bから回転処理後の全天球画像を得ることもできる。本実施形態において、動画に関し補正を施すとは、変換処理、合成処理および回転処理の順序にかかわらず、最終的に所定の補正が反映された画像を含む動画を得ることをいう。また、本実施形態においては2つの魚眼画像をスティッチングすることで全天球画像を作成しているが、これに限られず、他の実施形態では、例えば3つ以上の画像をスティッチングして全天球画像やパノラマ画像を作成するものであってもよい。 In the embodiment described below, the fisheye image is converted into a celestial sphere image, and the image rotation unit 230 rotates the frame synthesis data after the stitching process. However, the order of the conversion process, synthesis process, and rotation process is not particularly limited. The image rotation unit 230 may rotate (correct) each of the partial images, fisheye image A and fisheye image B (two hemispherical images including complementary hemispherical parts converted from the partial images), and then perform stitching. In addition to performing rotation processing on an image in a celestial sphere format, the rotation processing can be reflected in the conversion table that converts a fisheye image into a celestial sphere image, and a celestial sphere image after rotation processing can be obtained from the fisheye image A and the fisheye image B based on the conversion table in which the rotation processing is reflected. In this embodiment, performing correction on a moving image means obtaining a moving image including an image in which a predetermined correction is finally reflected, regardless of the order of the conversion process, synthesis process, and rotation process. In addition, in this embodiment, a spherical image is created by stitching two fisheye images, but this is not limited to the above, and in other embodiments, for example, a spherical image or a panoramic image may be created by stitching three or more images.

ここで、再び図4を参照する。角速度検出部216は、角速度センサ136Aを含む角速度検出機構であり、撮影中、角速度センサ136Aを用いて3軸方向の角速度成分を計測して得られる角速度データを出力する。角速度データは、撮影を開始してから終了するまでの全天球カメラ110(内の角速度センサ136A)の3軸周りで生じた角速度の時系列データである。角速度データは、フレームに1対1に対応して記録されている必要はなく、典型的には、フレームレートよりも速いレートで記録することができる。この場合、タイムスタンプを手がかりとして、後で各フレームとの対応関係を求めることができる。あるいは、全天球動画の各フレームに1対1で対応して角速度が記録されてもよい。角速度検出部216は、本実施形態において、動画の各フレームに関連付けてセンサデータを記録する記録手段を構成し、角速度データは、本実施形態において、センサデータに含まれ得る。 Now, refer to FIG. 4 again. The angular velocity detection unit 216 is an angular velocity detection mechanism including the angular velocity sensor 136A, and outputs angular velocity data obtained by measuring angular velocity components in three axial directions using the angular velocity sensor 136A during shooting. The angular velocity data is time series data of the angular velocity generated around the three axes of the omnidirectional camera 110 (the angular velocity sensor 136A therein) from the start to the end of shooting. The angular velocity data does not need to be recorded in one-to-one correspondence with the frames, and can typically be recorded at a rate faster than the frame rate. In this case, the correspondence with each frame can be found later using the timestamp as a clue. Alternatively, the angular velocity may be recorded in one-to-one correspondence with each frame of the omnidirectional video. In this embodiment, the angular velocity detection unit 216 constitutes a recording means for recording sensor data in association with each frame of the video, and the angular velocity data can be included in the sensor data in this embodiment.

加速度検出部218は、加速度センサ136Bを含む加速度検出機構であり、撮影中、加速度センサ136Bを用いて3軸方向の加速度成分を計測して得られる加速度データを出力する。加速度データは、撮影を開始してから終了するまでの全天球カメラ110(内の加速度センサ136B)の3軸の加速度の時系列データである。加速度データは、フレームに1対1に対応して記録されている必要はなく、典型的には、フレームレートよりも速いレートで記録することができる。この場合、タイムスタンプを手がかりとして、後で各フレームとの対応関係を求めることができる。あるいは、全天球動画の各フレームに1対1で対応して加速度が記録されてもよい。加速度検出部218は、本実施形態において、動画の各フレームに関連付けてセンサデータを記録する記録手段を構成し、加速度データは、本実施形態において、センサデータに含まれ得る。 The acceleration detection unit 218 is an acceleration detection mechanism including the acceleration sensor 136B, and outputs acceleration data obtained by measuring acceleration components in three axial directions using the acceleration sensor 136B during shooting. The acceleration data is time series data of the three-axial acceleration of the omnidirectional camera 110 (the acceleration sensor 136B therein) from the start to the end of shooting. The acceleration data does not need to be recorded in one-to-one correspondence with the frames, and can typically be recorded at a rate faster than the frame rate. In this case, the correspondence with each frame can be found later using the timestamp as a clue. Alternatively, the acceleration may be recorded in one-to-one correspondence with each frame of the omnidirectional video. In this embodiment, the acceleration detection unit 218 constitutes a recording means for recording sensor data in association with each frame of the video, and the acceleration data can be included in the sensor data in this embodiment.

なお、加速度センサ116Bや角速度センサ136Aから直接得られる上述した加速度データおよび角速度データは、センサ座標系(あるいは全天球カメラ110の座標系)の3軸方向に基づくデータである。一方、加速度センサ136Bは、運動に基づく加速度と重力加速度との和を出力しており、上述した加速度データおよび角速度データは、重力加速度軸を基準とした絶対座標系に変換可能である。したがって、上述したセンサデータは、絶対座標系における変位量を示すものである。 The above-mentioned acceleration data and angular velocity data obtained directly from acceleration sensor 116B and angular velocity sensor 136A are data based on the three axial directions of the sensor coordinate system (or the coordinate system of omnidirectional camera 110). On the other hand, acceleration sensor 136B outputs the sum of the acceleration based on motion and the gravitational acceleration, and the above-mentioned acceleration data and angular velocity data can be converted into an absolute coordinate system based on the gravitational acceleration axis. Therefore, the above-mentioned sensor data indicates the amount of displacement in the absolute coordinate system.

天頂補正量計算部222は、加速度検出部218から出力される加速度データに基づいて、各フレームでの基準軸に対する撮像時の傾き角を計算し、天頂補正データを作成する。天頂補正データは、全天球動画の各フレームに関連付けて記録される、撮影を開始してから終了するまでの基準軸に対する全天球カメラ110の傾き角の時系列データである。基準軸に対する傾き角は、典型的には加速度の次元の値からなるベクトルとして構成される。基準軸は、典型的には、重力加速度が作用する重力方向に一致し、以下、基準軸が重力方向であるとして説明を続ける。加速度センサ136Bは、重力と慣性力とを区別しないので、加速度センサ136Bから得られた傾き角は、好ましくは角速度センサ136Aで計測された信号に基づいて補正されてもよい。 The zenith correction amount calculation unit 222 calculates the tilt angle at the time of imaging with respect to the reference axis in each frame based on the acceleration data output from the acceleration detection unit 218, and creates zenith correction data. The zenith correction data is time-series data of the tilt angle of the omnidirectional camera 110 with respect to the reference axis from the start to the end of imaging, which is recorded in association with each frame of the omnidirectional video. The tilt angle with respect to the reference axis is typically configured as a vector consisting of values of the dimension of acceleration. The reference axis typically coincides with the direction of gravity in which gravitational acceleration acts, and the following description will be continued assuming that the reference axis is the direction of gravity. Since the acceleration sensor 136B does not distinguish between gravity and inertial force, the tilt angle obtained from the acceleration sensor 136B may preferably be corrected based on a signal measured by the angular velocity sensor 136A.

第1回転量計算部224は、加速度検出部218から出力される加速度データおよび角速度検出部216から出力される角速度データに基づいて、全天球カメラ110の相対角度の変化量から、重力方向に対し垂直方向の平面(水平面)の座標系における全天球カメラ110の撮影正面方向のベクトルをフレーム毎に算出し、第1回転補正データを記録する。第1回転補正データは、全天球動画の各フレームに関連付けて記録される、撮影を開始してから終了するまでの基準値からの撮影正面方向の角度変化量の時系列データである。撮影正面方向の角度変化量は、基準フレームにおける全天球カメラ110の姿勢に基づく上記水平面内での撮影正面方向と、対象フレームにおける全天球カメラ110の姿勢に基づく上記水平面内での撮影正面方向との差分で表される。ここで、基準フレームは、例えば撮影開始時点のフレームや本補正を適用開始時点(撮影開始後に補正の適用を指示できる実施形態の場合)のフレームとすることができる。第1回転補正データは例えば、回転角度を数値化したものやベクトルで表される。第1回転補正データも、本実施形態において、センサデータに含まれ得て、第1回転量計算部224は、本実施形態において、動画の各フレームに関連付けてセンサデータを取得および記録するセンサデータ取得手段および記録手段を構成し得る。 Based on the acceleration data output from the acceleration detection unit 218 and the angular velocity data output from the angular velocity detection unit 216, the first rotation amount calculation unit 224 calculates a vector of the shooting front direction of the omnidirectional camera 110 in a coordinate system of a plane (horizontal plane) perpendicular to the gravity direction from the change in the relative angle of the omnidirectional camera 110 for each frame, and records the first rotation correction data. The first rotation correction data is time series data of the angle change in the shooting front direction from a reference value from the start to the end of shooting, which is associated with each frame of the omnidirectional video and recorded. The angle change in the shooting front direction is represented by the difference between the shooting front direction in the horizontal plane based on the attitude of the omnidirectional camera 110 in the reference frame and the shooting front direction in the horizontal plane based on the attitude of the omnidirectional camera 110 in the target frame. Here, the reference frame can be, for example, a frame at the start of shooting or a frame at the start of application of this correction (in the case of an embodiment in which the application of correction can be instructed after the start of shooting). The first rotation correction data is represented by, for example, a numerical value of the rotation angle or a vector. In this embodiment, the first rotation correction data may also be included in the sensor data, and the first rotation amount calculation unit 224 may constitute a sensor data acquisition means and recording means that acquires and records the sensor data in association with each frame of the video.

第2回転量計算部226は、加速度検出部218から出力される加速度データおよび角速度検出部216から出力される角速度データに基づいて、重力方向に対し垂直方向の平面(水平面)の平面座標系における全天球カメラ110の進行方向のベクトルを規定フレーム数毎に計算し、第2回転補正データを生成する。撮影開始時のフレームにおける進行方向は、撮影開始時のフレームにおける全天球カメラ110の撮影正面方向に等しい。第2回転補正データは、全天球動画の各フレームないし各規定フレーム数分のフレームに関連付けて記録される、撮影を開始してから終了するまでの基準値からの進行方向の角度変化量の時系列データである。進行方向の角度変化量は、基準フレームにおける全天球カメラ110の上記水平面内での進行方向(撮影正面方向)と、対象フレームにおける全天球カメラ110の上記水平面内での進行方向との差分で表される。第2回転補正データは例えば、回転角度を数値化したものやベクトルである。第2回転補正データも、本実施形態において、センサデータに含まれ得て、第2回転量計算部226は、本実施形態において、動画の各フレームに関連付けてセンサデータを取得および記録するセンサデータ取得手段および記録手段を構成し得る。 Based on the acceleration data output from the acceleration detection unit 218 and the angular velocity data output from the angular velocity detection unit 216, the second rotation amount calculation unit 226 calculates the vector of the traveling direction of the omnidirectional camera 110 in a plane coordinate system of a plane (horizontal plane) perpendicular to the direction of gravity for each specified number of frames, and generates second rotation correction data. The traveling direction in the frame at the start of shooting is equal to the shooting front direction of the omnidirectional camera 110 in the frame at the start of shooting. The second rotation correction data is time-series data of the angle change amount of the traveling direction from a reference value from the start to the end of shooting, which is recorded in association with each frame of the omnidirectional video or each specified number of frames. The angle change amount of the traveling direction is represented by the difference between the traveling direction (shooting front direction) of the omnidirectional camera 110 in the horizontal plane in the reference frame and the traveling direction of the omnidirectional camera 110 in the horizontal plane in the target frame. The second rotation correction data is, for example, a numerical value of the rotation angle or a vector. In this embodiment, the second rotation correction data may also be included in the sensor data, and the second rotation amount calculation unit 226 may constitute a sensor data acquisition means and recording means that acquires and records the sensor data in association with each frame of the video.

進行方向の変化は、加速度データのうち、全天球カメラ110の特定方向の加速度が所定条件を満たす場合、そのときの特定方向を進行方向と判断する。所定条件とは、複数のフレームのベクトルを合成したときに、特定方向の加速度が所定の閾値を超えている場合などとすることができる。所定条件を満たさない場合、進行方向は前のフレームのデータを引き継ぐことができる。進行方向の定義としては、特に限定されるものではなく、撮影者の進行方向としてもよいし、カメラ自体の進行方向としてもよい。第2回転量計算部226は、また、本実施形態における決定手段としても機能し得る。 When the acceleration of the omnidirectional camera 110 in a specific direction among the acceleration data satisfies a predetermined condition, the specific direction at that time is determined to be the traveling direction. The predetermined condition may be, for example, a case where the acceleration in a specific direction exceeds a predetermined threshold when the vectors of multiple frames are combined. If the predetermined condition is not satisfied, the traveling direction may be the data of the previous frame. The definition of the traveling direction is not particularly limited, and may be the traveling direction of the photographer or the traveling direction of the camera itself. The second rotation amount calculation unit 226 may also function as a determination means in this embodiment.

画像回転部230は、画像合成部220、天頂補正量計算部222、第1回転量計算部224および第2回転量計算部226により出力されたフレーム合成データ、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データをそれぞれ取得する。画像回転部230は、取得したフレーム合成データの各フレームに対し、取得した天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データに基づいて回転処理(天頂補正および回転補正)を施し、補正された全天球フレームデータを出力する。 The image rotation unit 230 acquires the frame synthesis data, zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data output by the image synthesis unit 220, the zenith correction amount calculation unit 222, the first rotation amount calculation unit 224, and the second rotation amount calculation unit 226. The image rotation unit 230 performs rotation processing (zenith correction and rotation correction) on each frame of the acquired frame synthesis data based on the acquired zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data, and outputs corrected celestial sphere frame data.

ここで、図6および図7を参照しながら、天頂補正および回転補正について説明する。図6は、本実施形態において行われる全天球画像の天頂補正および回転補正を説明する図である。図7は、本実施形態において行われる全天球画像の天頂補正および回転補正によって得られる全天球画像を説明する図である。図7(A)は、天頂補正前の動画のフレームを示し、図7(B)は、天頂補正後の動画のフレームを示す。 Here, zenith correction and rotation correction will be described with reference to Figs. 6 and 7. Fig. 6 is a diagram for explaining zenith correction and rotation correction of a spherical image performed in this embodiment. Fig. 7 is a diagram for explaining a spherical image obtained by zenith correction and rotation correction of a spherical image performed in this embodiment. Fig. 7(A) shows a frame of a video before zenith correction, and Fig. 7(B) shows a frame of a video after zenith correction.

上述したように、全天球画像フォーマットの画像データは、所定の軸z0に対してなす垂直角度φと、上記所定の軸z0周りの回転角に対応する水平角度θとを座標とした画素値の配列として表現される。ここで、所定の軸は、なんら補正がなされない場合は、全天球カメラ110を基準として定義される軸となる。例えば、図1に示す全天球カメラ110の撮像体12側を頭部としてその反対側を底部として、底部から頭部へ筐体の中心を通る中心軸を、水平角度θおよび垂直角度φを定義する所定の軸z0として全天球画像を定義することができる。また、例えば2つの結像光学系20A,20Bのうちの一方の光学素子の光軸方向が水平角度θで中心に位置するように、全天球画像の水平角度θを定義することができる。 As described above, image data in the omnidirectional image format is expressed as an array of pixel values whose coordinates are the vertical angle φ with respect to a predetermined axis z0 and the horizontal angle θ corresponding to the rotation angle around the predetermined axis z0. Here, if no correction is made, the predetermined axis is defined based on the omnidirectional camera 110. For example, the imaging body 12 side of the omnidirectional camera 110 shown in FIG. 1 is the head and the opposite side is the bottom, and the omnidirectional image can be defined as the predetermined axis z0 that defines the horizontal angle θ and the vertical angle φ, with the central axis passing through the center of the housing from the bottom to the head. Also, for example, the horizontal angle θ of the omnidirectional image can be defined so that the optical axis direction of one optical element of the two imaging optical systems 20A and 20B is located at the center at the horizontal angle θ.

天頂補正とは、図6の左図のように実際には重力方向に対して中心軸z0が傾いている状態で撮像された全天球画像(図7(A))を、図6の右図のようにあたかも中心軸z0が重力方向Zに一致した状態で撮影されたかのような全天球画像(図7(B))に補正する処理(Roll,Pitch方向の補正)をいう。画像回転部230は、天頂補正データに含まれる各フレームでの重力方向に対する傾き角に基づいて、各フレームに対し、所定軸(中心軸)が重力方向に略一致するように天頂補正を施す天頂補正手段として機能する。 Zenith correction refers to a process (correction in the roll and pitch directions) of correcting a celestial sphere image (FIG. 7(A)) captured with the central axis z0 actually tilted with respect to the direction of gravity as shown in the left diagram of FIG. 6 to a celestial sphere image (FIG. 7(B)) as if it were captured with the central axis z0 aligned with the direction of gravity Z as shown in the right diagram of FIG. 6. The image rotation unit 230 functions as a zenith correction means that performs zenith correction on each frame so that a specific axis (central axis) approximately coincides with the direction of gravity, based on the tilt angle with respect to the direction of gravity in each frame included in the zenith correction data.

これに対して、回転補正とは、天頂補正により基準方向に中心軸z0が一致するように補正された全天球画像において、さらに、重力方向Z周りの角度変化(図7の水平角度θ方向の変化)を打ち消し、表示の基準(例えば全天球フォーマットにおける水平角度θでの中央であり、動画データ再生時にデフォルトで表示される基準位置)を撮影中の特定方向に固定する補正(Yaw方向の補正)をいう。デフォルトで表示される基準位置とは、ユーザが動画データに対して表示する方向を変更する操作をしない場合に、表示される全天球フォーマットにおける領域である。特定方向は、例えば全天球カメラ110の正面方向である。画像回転部230は、第1回転補正データおよび第2回転補正データに基づいて、基準軸(天頂補正により重力方向に一致させられている。)周りの回転変化を打ち消す補正を施す回転補正手段として機能する。 In contrast, rotation correction refers to a correction (Yaw direction correction) that further cancels the angle change around the gravity direction Z (change in the horizontal angle θ direction in FIG. 7 ) in the omnidirectional image corrected by zenith correction so that the central axis z0 coincides with the reference direction, and fixes the display reference (for example, the center at the horizontal angle θ in the omnidirectional format, which is the reference position displayed by default when playing video data) to a specific direction during shooting. The reference position displayed by default is an area in the omnidirectional format that is displayed when the user does not perform an operation to change the display direction for the video data. The specific direction is, for example, the front direction of the omnidirectional camera 110. The image rotation unit 230 functions as a rotation correction means that performs correction to cancel the rotation change around the reference axis (which is made to coincide with the gravity direction by zenith correction) based on the first rotation correction data and the second rotation correction data.

ここで、角度変化が打ち消されて表示の基準に固定される撮影中の特定方向は、上述した基準フレームにおける全天球カメラ110の上記水平面内での撮影正面方向であってよい。また、全天球カメラ110の進行方向が求められた以降は、上記特定方向は、全天球カメラ110の上記水平面内での進行方向であってよい。 Here, the specific direction during shooting in which the angle change is cancelled and fixed as the reference for display may be the shooting front direction of the omnidirectional camera 110 in the above-mentioned horizontal plane in the above-mentioned reference frame. Also, after the traveling direction of the omnidirectional camera 110 is determined, the above-mentioned specific direction may be the traveling direction of the omnidirectional camera 110 in the above-mentioned horizontal plane.

画像回転部230は、より具体的には、第1回転補正データおよび第2回転補正データに基づいて、動画の各フレームに対し、少なくとも一定期間の複数のフレームにわたり、表示の基準が撮影中の特定方向に略一致するように基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を施す。ここで、打ち消される回転変化の量は、基準軸に垂直な平面内での特定方向(例えば撮影開始時の撮影正面方向または進行方向)と、補正対象フレームでの基準軸に垂直な平面内での撮影正面方向との差分に基づくものとなる。また、当該特定方向に固定される期間は、当該特定方向が決定されたタイミングから、次回特定方向を決定するタイミングまでとなる。 More specifically, the image rotation unit 230 performs correction on each frame of the video based on the first rotation correction data and the second rotation correction data, to cancel out the rotational change around the reference axis so that the display reference approximately matches the specific direction during shooting, at least over a certain period of time over multiple frames. Here, the amount of rotational change that is canceled out is based on the difference between the specific direction in a plane perpendicular to the reference axis (e.g., the forward direction of shooting or the direction of travel at the start of shooting) and the forward direction of shooting in a plane perpendicular to the reference axis in the frame to be corrected. In addition, the period during which the specific direction is fixed is from the time when the specific direction is determined to the time when the next specific direction is determined.

なお、説明する実施形態では、開始当初は、基準フレームにおける全天球カメラ110の上記水平面内での撮影正面方向を特定方向として表示の基準(画像の中心)を固定し、全天球カメラ110の進行方向が求められた以降は、上記水平面内での進行方向を特定方向として決定し、該進行方向に表示の基準(画像の中心)を固定するものとして説明する。この場合、図2に示した首振り運動Hにかかわらず、最初は、開始時点の撮影正面方向が画像の中心に来るように回転補正され、次第に進行方向Tが定まると、その進行方向Tが画像の中心に来るように回転補正がされることになる。 In the embodiment to be described, at the start, the forward shooting direction of the omnidirectional camera 110 in the reference frame in the above-mentioned horizontal plane is set as a specific direction and the display reference (center of the image) is fixed, and after the traveling direction of the omnidirectional camera 110 is determined, the traveling direction in the above-mentioned horizontal plane is determined as a specific direction and the display reference (center of the image) is fixed to the traveling direction. In this case, regardless of the swing movement H shown in FIG. 2, at first, rotation correction is performed so that the forward shooting direction at the start point comes to the center of the image, and gradually as the traveling direction T is determined, rotation correction is performed so that the traveling direction T comes to the center of the image.

しかしながら、特定方向の決定の仕方は、特に限定されるものではない。他の実施形態では、進行方向Tにかかわらず、基準フレームにおける全天球カメラ110の上記水平面内での撮影正面方向に常にデフォルトで表示される基準位置が固定されているように構成してもよい。そのような実施形態では、第2回転量計算部226および第2回転補正データを用いた回転補正を省略することができる。またこの場合、撮影中に進行方向の変化によって特定方向が更新されないため、当該特定方向に固定される期間は、動画の開始時点または固定の開始を指示された時点から動画の終了時点または固定の終了を指示された時点までの全期間となる。 However, the method of determining the specific direction is not particularly limited. In another embodiment, the reference position displayed by default in the shooting front direction of the omnidirectional camera 110 in the above-mentioned horizontal plane in the reference frame may be fixed regardless of the traveling direction T. In such an embodiment, the rotation correction using the second rotation amount calculation unit 226 and the second rotation correction data can be omitted. In this case, the specific direction is not updated due to changes in the traveling direction during shooting, so the period fixed to the specific direction is the entire period from the start of the video or the time when the start of fixation is instructed to the end of the video or the time when the end of fixation is instructed.

記憶部228は、上述した第1フレームデータ、第2フレームデータ、フレーム合成データ、天頂補正および回転補正された補正済みフレーム合成データ、加速度データ、角速度データ、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データを記憶するために用いられる。記憶部228は、図3(A)に示したDRAM132、外部ストレージ134や他のストレージなどの記憶領域の一部として与えられる。 The storage unit 228 is used to store the above-mentioned first frame data, second frame data, frame composite data, corrected frame composite data with zenith correction and rotation correction, acceleration data, angular velocity data, zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data. The storage unit 228 is provided as part of the storage area of the DRAM 132, external storage 134, or other storage shown in FIG. 3(A).

なお、1度の撮影で取得した全天球動画は、例えば一つのファイルとして記憶部228に記録されてもよい。その場合、全天球動画の記録方法としては、種々の態様が想定される。 Note that the spherical video captured in one shot may be recorded in the storage unit 228 as, for example, a single file. In this case, various methods are envisioned for recording the spherical video.

例えば、補正済みフレーム合成データを1つの全天球動画データとして記録することができる。その場合、加速度データ、角速度データ、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データが任意にメタデータとして補正済みフレーム合成データとともに記録されてもよい。この実施形態では、補正後のデータが必要になった場合には、補正済みフレーム合成データを読み出せばよいということになる。 For example, the corrected frame composite data can be recorded as one piece of spherical video data. In this case, the acceleration data, angular velocity data, zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data may be optionally recorded as metadata together with the corrected frame composite data. In this embodiment, when the corrected data becomes necessary, the corrected frame composite data can be read out.

他の実施形態では、補正前のフレーム合成データを1つの全天球動画データとして記録することができる。その場合、加速度データ、角速度データ、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データが所定の組み合わせでメタデータとして補正前のフレーム合成データとともに記録される。この他の実施形態では、補正後のデータが必要になった場合には、メタデータから、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データが準備され(不足するデータが計算される。)、画像回転部230により補正前のフレーム合成データに画像回転が施される。例えば、加速度データおよび角速度データがあれば、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データのうちの任意の不足するものを計算することができる。 In another embodiment, the pre-correction frame composite data can be recorded as one omnidirectional video data. In this case, the acceleration data, angular velocity data, zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data are recorded in a predetermined combination as metadata together with the pre-correction frame composite data. In this other embodiment, when post-correction data becomes necessary, the zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data are prepared from the metadata (missing data is calculated), and the image rotation unit 230 applies image rotation to the pre-correction frame composite data. For example, if acceleration data and angular velocity data are available, any missing data among the zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data can be calculated.

画像回転部230により天頂補正および回転補正されたフレーム合成データは、出力部240に出力される。出力部240は、補正後のデータを、動画データとして、無線NIC140やUSBコネクタ138を介して外部の情報端末150に送信出力することができる。あるいは、出力部240は、補正後のデータを、動画データとして、所定のストレージにファイル出力することもできる。 The frame composite data that has been zenith-corrected and rotation-corrected by the image rotation unit 230 is output to the output unit 240. The output unit 240 can transmit and output the corrected data as video data to an external information terminal 150 via the wireless NIC 140 or USB connector 138. Alternatively, the output unit 240 can output the corrected data as video data to a file in a specified storage device.

なお、「動画」と参照するが、動画が再生可能であれば、いかなる形態で記録されてもよい。例えば、H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)、H.265/HEVC(High Efficiency Video Coding)などの所定のコーデックで、複数のフレームを圧縮した動画データとして記録されていてもよい。また、Motion JPEG(Joint Photographic Experts Group)は、連続した静止画として動画を表現する形式であるが、このように、複数のフレームの静止画像の連続した系列として動画データが記録されていてもよいし、複数のフレームの静止画像のファイルの集合として動画が記録されてもよい。出力部240は、適切なコーデックを備える。 Note that although the term "video" is used, the video may be recorded in any format as long as the video can be played. For example, the video may be recorded as video data in which multiple frames are compressed using a specific codec such as H.264/MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) or H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding). In addition, Motion JPEG (Joint Photographic Experts Group) is a format that represents video as a series of continuous still images, and video data may be recorded in this manner as a continuous series of still images of multiple frames, or the video may be recorded as a collection of files of still images of multiple frames. The output unit 240 is equipped with an appropriate codec.

以下、引き続き、情報端末150側の機能ブロックについて説明する。情報端末150は、全天球カメラ110と通信し、全天球画像を閲覧再生するためのアプリケーションがインストールされた端末装置である。情報端末150は、スマートフォンやタブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)などであってよい。情報端末150は、アプリケーションを介して操作者から各種指示を受け付けて、全天球カメラ110に対し各種要求を発行する。例えば、情報端末150は、操作者からの指定の全天球動画の再生指示(例えば回転補正を適応した動画再生の指示)を受け付けたことに応答して、全天球カメラ110に対し、所定の全天球動画の補正後の動画データを求める要求を発行する。 Below, the functional blocks on the information terminal 150 side will be described. The information terminal 150 is a terminal device in which an application for communicating with the omnidirectional camera 110 and viewing and playing omnidirectional images is installed. The information terminal 150 may be a smartphone, a tablet computer, a personal computer, a head-mounted display (HMD), or the like. The information terminal 150 accepts various instructions from an operator via the application and issues various requests to the omnidirectional camera 110. For example, in response to accepting an instruction to play a specified omnidirectional video from the operator (e.g., an instruction to play a video with rotation correction applied), the information terminal 150 issues a request to the omnidirectional camera 110 for video data after correction of the specified omnidirectional video.

情報端末150の受信部252は、全天球カメラ110から出力されてくる動画データを受信する。情報端末150の表示制御部254は、受信した動画データに基づいて、情報端末150が備えるディスプレイ162などの表示装置上に全天球動画を表示する。表示制御部254は、特定の実施形態では、補正が施された動画データの画像の少なくとも一部を、上述した表示の基準に基づいてディスプレイ162上に画面表示させる。また、表示制御部254は、ユーザの操作により全天球フォーマットにおいて表示される方向を変更し、ディスプレイ162上に表示されている領域を変更する。 The receiving unit 252 of the information terminal 150 receives the video data output from the omnidirectional camera 110. The display control unit 254 of the information terminal 150 displays the omnidirectional video on a display device such as the display 162 of the information terminal 150 based on the received video data. In a specific embodiment, the display control unit 254 displays at least a part of the image of the video data that has been corrected on the display 162 based on the above-mentioned display criteria. The display control unit 254 also changes the direction displayed in the omnidirectional format in response to a user operation, and changes the area displayed on the display 162.

なお、情報端末150側で、補正後の画像データに基づいてどのような画像が表示されるのかは任意である。例えば、表示制御部254は、全天球画像全体を表示装置上に表示してもよいし、全天球画像を球体オブジェクトに張り付けて、所定の位置から所定の視野角の仮想カメラで球体オブジェクトを観察した場合の画像をフレームとして動画表示してもよい。いずれの場合でも、全天球フォーマットでは、所定の表示の基準が定義され、その表示の基準に基づいて、特定の視野で画像が表示される。例えば、ディスプレイ162に全天球画像全体を表示する場合は、常にディスプレイ162の中央に特定方向が固定された状態で表示することができる。ディスプレイ162に仮想カメラで観察した場合の画像を表示する場合は、表示の基準に基づいて全天球画像が球体オブジェクトに張り付けられる。この場合、ディスプレイ162の中央に撮影中の特定方向が固定されるわけではないが、表示範囲(仮想カメラの位置や方向)を変更しなければ、所定の方向(例えば進行方向の左手など)が常にディスプレイ162の中央に固定されることになる。 Note that the type of image displayed on the information terminal 150 based on the corrected image data is arbitrary. For example, the display control unit 254 may display the entire omnidirectional image on a display device, or may attach the omnidirectional image to a spherical object and display a video of an image of the spherical object observed from a predetermined position with a virtual camera at a predetermined viewing angle as a frame. In either case, in the omnidirectional format, a predetermined display standard is defined, and an image is displayed in a specific field of view based on the display standard. For example, when the entire omnidirectional image is displayed on the display 162, it can be displayed with a specific direction always fixed to the center of the display 162. When an image observed with a virtual camera is displayed on the display 162, the omnidirectional image is attached to the spherical object based on the display standard. In this case, the specific direction during shooting is not fixed to the center of the display 162, but unless the display range (the position and direction of the virtual camera) is changed, a specific direction (for example, the left hand of the traveling direction) is always fixed to the center of the display 162.

なお、本実施形態では、情報端末150ではなく、全天球カメラ110側のリソースを用いて天頂補正および回転補正の実体的な処理を行い、情報端末150には補正結果を出力して表示させる構成を採用する。この構成により、全天球カメラ110側に充分なリソースを備えられる場合に、情報端末150が備える処理性能にかかわらず、天頂補正および回転補正を施しながらの動画再生を安定に行うことが可能となる。 In this embodiment, the actual processing of zenith correction and rotation correction is performed using resources on the omnidirectional camera 110 side, not on the information terminal 150, and the correction results are output to and displayed on the information terminal 150. With this configuration, when sufficient resources are provided on the omnidirectional camera 110 side, it becomes possible to stably play back video while performing zenith correction and rotation correction, regardless of the processing performance of the information terminal 150.

なお、説明する実施形態では、出力の態様として、全天球動画の画像データを情報端末150へ送信するものとしているが、これに限定されるものではない。全天球カメラ110が表示装置を備える場合は、その表示装置上で表示する態様とすることもできる。 In the embodiment described below, the output mode is to transmit image data of the omnidirectional video to the information terminal 150, but is not limited to this. If the omnidirectional camera 110 is equipped with a display device, the output mode can also be to display the image data on the display device.

図4に示す実施形態では、全天球カメラ110の機能ブロックは、画像処理部210および出力部240に加えて、指示受付部242をさらに含み構成されてもよい。指示受付部242は、動画の撮影中に特定方向を指定する指示を受け付けることができる。上述した実施形態では、特定方向は、所定時点の撮影正面方向や進行方向であったが、指示受付部242を設けることにより、撮影中に任意のタイミングで画像の表示の基準に固定させたい方向(注目の被写体がある方向など)を指定することが可能となる。指示受付部242は、本実施形態における受付手段を構成する。 In the embodiment shown in FIG. 4, the functional blocks of the omnidirectional camera 110 may further include an instruction receiving unit 242 in addition to the image processing unit 210 and the output unit 240. The instruction receiving unit 242 can receive an instruction to specify a specific direction during video capture. In the above-described embodiment, the specific direction was the front direction or the traveling direction of the video at a specific point in time, but by providing the instruction receiving unit 242, it becomes possible to specify a direction (such as the direction of a subject of interest) that is to be fixed as the reference for image display at any timing during capture. The instruction receiving unit 242 constitutes a receiving means in this embodiment.

図8および図9は、種々の特定の実施形態における全天球動画システムで動画の撮影から視聴するまでの処理を説明するシーケンス図である。 Figures 8 and 9 are sequence diagrams that explain the process from shooting to viewing a video in a spherical video system in various specific embodiments.

図8(A)は、図4に示す実施形態に対応するものである。図8(A)に示す実施形態では、全天球カメラ110側で撮像、画像処理(画像合成、天頂補正および回転補正を含む。)が行われ、画像処理後の動画データが情報端末150に送信される。そして、情報端末150では、画像処理後の動画データに基づいてディスプレイ表示が行われる。より具体的には、図8(A)の実施形態では、全天球カメラ110は、S10で撮像プロセスにより動画データを取得し、S11で動画データに対して画像処理を施し、S12で、画像処理後の動画データを情報処理端末に送信する。S13で情報処理端末は、ディスプレイ上に動画データを表示する。 Fig. 8(A) corresponds to the embodiment shown in Fig. 4. In the embodiment shown in Fig. 8(A), imaging and image processing (including image synthesis, zenith correction, and rotation correction) are performed on the omnidirectional camera 110 side, and video data after image processing is transmitted to the information terminal 150. Then, the information terminal 150 displays the video data after image processing. More specifically, in the embodiment of Fig. 8(A), the omnidirectional camera 110 acquires video data through an imaging process in S10, performs image processing on the video data in S11, and transmits the video data after image processing to the information processing terminal in S12. The information processing terminal displays the video data on a display in S13.

図4および図8(A)で示した実施形態では、全天球カメラ110が、それぞれ動画データ取得手段(第1撮像部212、第2撮像部214および必要に応じて画像合成部220)、センサデータ取得手段(角速度検出部216、加速度検出部218、第1回転量計算部224および第1回転量計算部224)および回転補正手段(画像回転部230)を備える画像処理装置として動作する。 In the embodiment shown in FIG. 4 and FIG. 8(A), the omnidirectional camera 110 operates as an image processing device including video data acquisition means (first imaging unit 212, second imaging unit 214, and image synthesis unit 220 as necessary), sensor data acquisition means (angular velocity detection unit 216, acceleration detection unit 218, first rotation amount calculation unit 224, and first rotation amount calculation unit 224), and rotation correction means (image rotation unit 230).

図4および図8(A)では、全天球カメラ110側のリソースを用いて画像処理(画像合成、天頂補正および回転補正を含む。)を行う例を説明したが、これに限るものではない。例えば、第1フレームデータ、第2フレームデータ、フレーム合成データ、角速度データ、加速度データ、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データの一部または全部を情報端末150側に送り、画像処理の一部または全部を情報端末150側で行っても良い。その場合、情報端末150側で図4の機能ブロック図に示した全天球カメラ110側の一部機能を情報端末150側のCPU152が各種プログラムを実行することで行う。これにより、例えば画像合成部220による第1フレームデータ(魚眼画像A)と第2フレームデータ(魚眼画像B)との合成処理のような負荷の大きい処理を、より処理速度の高いCPUを用いて実行することが可能になり、画素数の多いデータであっても短時間またはリアルタイムで処理することが可能になる。 4 and 8A, an example of performing image processing (including image synthesis, zenith correction, and rotation correction) using resources on the omnidirectional camera 110 side has been described, but the present invention is not limited to this. For example, some or all of the first frame data, second frame data, frame synthesis data, angular velocity data, acceleration data, zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data may be sent to the information terminal 150 side, and some or all of the image processing may be performed on the information terminal 150 side. In this case, some of the functions of the omnidirectional camera 110 side shown in the functional block diagram of FIG. 4 are performed on the information terminal 150 side by the CPU 152 on the information terminal 150 side by executing various programs. This makes it possible to perform high-load processing such as synthesis processing of the first frame data (fisheye image A) and the second frame data (fisheye image B) by the image synthesis unit 220 using a CPU with a higher processing speed, and even data with a large number of pixels can be processed in a short time or in real time.

例えば、図8(B)に示す実施形態では、全天球カメラ110側で撮像のみが行われ(S30)、画像処理前のフレームデータおよび回転パラメータが情報端末150に送信される(S31)。ここで、回転パラメータとは、上述した加速度データ、角速度データ、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データなど、フレームデータの補正に関するパラメータを総称するものである。そして、情報端末150では、受信したフレームデータに対し、受信した回転パラメータに基づいて天頂補正および回転補正などの画像処理が行われ(S32)、画像処理後の動画データに基づいてディスプレイ表示が行われる(S33)。 For example, in the embodiment shown in FIG. 8(B), only imaging is performed on the omnidirectional camera 110 side (S30), and the frame data and rotation parameters before image processing are transmitted to the information terminal 150 (S31). Here, the rotation parameters collectively refer to parameters related to correction of the frame data, such as the acceleration data, angular velocity data, zenith correction data, first rotation correction data, and second rotation correction data described above. Then, the information terminal 150 performs image processing such as zenith correction and rotation correction on the received frame data based on the received rotation parameters (S32), and displays the video data after image processing (S33).

図8(B)で示した実施形態では、情報端末150が、それぞれ動画データ取得手段(受信部)、センサデータ取得手段(受信部)および回転補正手段(画像回転部230に対応する手段)を備える画像処理装置として動作する。 In the embodiment shown in FIG. 8(B), the information terminal 150 operates as an image processing device that includes a video data acquisition means (receiving unit), a sensor data acquisition means (receiving unit), and a rotation correction means (means corresponding to the image rotation unit 230).

なお、画像合成は、この場合、全天球カメラ110および情報端末150のいずれで行われてもよい。全天球カメラ110側で画像合成をする場合は、全天球カメラ110から情報端末150に送信されるフレームデータは、フレーム合成データ(全天球フォーマット)である。情報端末150側で画像合成をする場合は、全天球カメラ110から情報端末150に送信されるフレームデータは、第1フレームデータ(魚眼画像A)および第2フレームデータ(魚眼画像B)である。第1フレームデータおよび第2フレームデータは、それぞれに対応する動画データとして送信されてもよいし、または、2つの魚眼画像を接合した一つの接合画像の動画データ(魚眼画像Aおよび魚眼画像Bを並べて接合して1つの画像とした場合の動画データ)が送信されていてもよい。この場合、情報端末150が動画データ取得手段として画像合成部220に対応する手段を備えることになる。 In this case, image synthesis may be performed by either the omnidirectional camera 110 or the information terminal 150. When image synthesis is performed on the omnidirectional camera 110 side, the frame data transmitted from the omnidirectional camera 110 to the information terminal 150 is frame synthesis data (omnidirectional format). When image synthesis is performed on the information terminal 150 side, the frame data transmitted from the omnidirectional camera 110 to the information terminal 150 is the first frame data (fisheye image A) and the second frame data (fisheye image B). The first frame data and the second frame data may be transmitted as corresponding video data, or video data of one joined image in which two fisheye images are joined (video data in which fisheye image A and fisheye image B are joined side by side to form one image) may be transmitted. In this case, the information terminal 150 has a means corresponding to the image synthesis unit 220 as a video data acquisition means.

また、回転パラメータもいずれの段階でのデータが情報端末150に送信されるかは任意である。例えば、上述した加速度データおよび角速度データが回転パラメータとして情報端末150に送信されてもよい。この場合、加速度データおよび角速度データから、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データが情報端末150側で計算されることになる。この場合、情報端末150が、センサデータ取得手段として第1回転量計算部224および第1回転量計算部224に対応する手段を備えることになる。あるいは、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データが回転パラメータとして情報端末150に送信されてもよい。この場合、情報端末150は、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データを受信する受信手段を備えればよいことになる。 In addition, the data at any stage of the rotation parameters may be transmitted to the information terminal 150. For example, the acceleration data and angular velocity data described above may be transmitted to the information terminal 150 as rotation parameters. In this case, the zenith correction data, the first rotation correction data, and the second rotation correction data are calculated on the information terminal 150 side from the acceleration data and the angular velocity data. In this case, the information terminal 150 is provided with a means corresponding to the first rotation amount calculation unit 224 and the first rotation amount calculation unit 224 as a sensor data acquisition means. Alternatively, the zenith correction data, the first rotation correction data, and the second rotation correction data may be transmitted to the information terminal 150 as rotation parameters. In this case, the information terminal 150 may be provided with a receiving means for receiving the zenith correction data, the first rotation correction data, and the second rotation correction data.

また、上述した図4、図8(A)および図8(B)を参照して説明した実施形態では、全天球動画システムは、全天球カメラ110および情報端末150の2つの装置から構成されていたが、これに限定されるものではない。 In the embodiment described above with reference to FIG. 4, FIG. 8(A), and FIG. 8(B), the omnidirectional video system is composed of two devices, the omnidirectional camera 110 and the information terminal 150, but the present invention is not limited to this.

例えば、図9(A)で示すように第1の情報端末150に接続される第2の情報端末170が含まれてもよい。ここで、第2の情報端末170は、例えばヘッドマウントディスプレイなどである。図9(A)に示す実施形態では、全天球カメラ110側で撮像のみが行われ(S50)、画像処理前のフレームデータおよび回転パラメータが第1の情報端末150に送信される(S51)。第1の情報端末150では、受信したフレームデータに対し、天頂補正および回転補正などの画像処理が行われ(S52)、画像処理後の動画データが、第2の情報端末170に送信される(S53)。第2の情報端末170では、画像処理後の動画データに基づいてディスプレイ表示が行われる(S54)。 For example, as shown in FIG. 9(A), a second information terminal 170 connected to the first information terminal 150 may be included. Here, the second information terminal 170 is, for example, a head-mounted display. In the embodiment shown in FIG. 9(A), only imaging is performed on the omnidirectional camera 110 side (S50), and the frame data and rotation parameters before image processing are transmitted to the first information terminal 150 (S51). The first information terminal 150 performs image processing such as zenith correction and rotation correction on the received frame data (S52), and the video data after image processing is transmitted to the second information terminal 170 (S53). The second information terminal 170 displays the video data after image processing (S54).

図9(A)で示した実施形態では、第1の情報端末150が、それぞれ動画データ取得手段(受信部)、センサデータ取得手段(受信部)および回転補正手段(画像回転部230に対応する手段)を備える画像処理装置として動作する。画像合成部220および第1回転量計算部224および第1回転量計算部224に対応する手段については、全天球カメラ110および第1の情報端末150のいずれに備えられていてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 9(A), the first information terminal 150 operates as an image processing device that includes a video data acquisition means (receiving unit), a sensor data acquisition means (receiving unit), and a rotation correction means (means corresponding to the image rotation unit 230). The image synthesis unit 220 and the first rotation amount calculation unit 224 and means corresponding to the first rotation amount calculation unit 224 may be provided in either the omnidirectional camera 110 or the first information terminal 150.

その他、図9(B)で示すように、全天球動画システムは、サーバ装置190を含んでいてもよい。図9(B)に示す実施形態では、全天球カメラ110側では撮像のみが行われ(S70)、画像処理前のフレームデータおよび回転パラメータが情報端末150に送信される(S71)。情報端末150では、受信したフレームデータおよび回転パラメータをサーバ装置190に転送し(S72)、サーバ装置190に、フレームデータに対する天頂補正および回転補正などの画像処理を行わせる(S73)。情報端末150は、画像処理後の動画データをサーバ装置190からダウンロードまたはストリーミング配信を受信し(S74)、画像処理後の動画データに基づいてディスプレイ表示を行う(S75)。また、サーバ装置190へのアクセスは情報端末150に限られるものではない。 As shown in FIG. 9B, the omnidirectional video system may include a server device 190. In the embodiment shown in FIG. 9B, only image capture is performed on the omnidirectional camera 110 side (S70), and the frame data and rotation parameters before image processing are transmitted to the information terminal 150 (S71). The information terminal 150 transfers the received frame data and rotation parameters to the server device 190 (S72), and causes the server device 190 to perform image processing such as zenith correction and rotation correction on the frame data (S73). The information terminal 150 receives the video data after image processing from the server device 190 by download or streaming (S74), and displays the video data after image processing (S75). In addition, access to the server device 190 is not limited to the information terminal 150.

図9(B)で示した実施形態では、サーバ装置190が、それぞれ動画データ取得手段(受信部)、センサデータ取得手段(受信部)および回転補正手段(画像回転部230に対応する手段)を備える画像処理装置として動作する。画像合成部220および第1回転量計算部224および第1回転量計算部224に対応する手段については、全天球カメラ110およびサーバ装置190のいずれに備えられていてもよい。 In the embodiment shown in FIG. 9(B), the server device 190 operates as an image processing device including a video data acquisition means (receiving unit), a sensor data acquisition means (receiving unit), and a rotation correction means (means corresponding to the image rotation unit 230). The image synthesis unit 220 and the first rotation amount calculation unit 224 and means corresponding to the first rotation amount calculation unit 224 may be provided in either the omnidirectional camera 110 or the server device 190.

そのほか、全天球カメラ110が表示装置を備える場合は、全天球カメラ110単体で、全天球動画システムが構成されてもよい。その場合、全天球カメラ110が、自身が備える表示装置上で表示する態様とすることも可能である。 In addition, if the omnidirectional camera 110 is equipped with a display device, the omnidirectional video system may be configured with the omnidirectional camera 110 alone. In that case, it is also possible for the omnidirectional camera 110 to display on its own display device.

以下、図10~図13を参照しながら、本実施形態における天頂補正および回転補正について、より詳細に説明する。図10は、本実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラ110(特定の実施形態では情報端末150やサーバ装置190であってもよい。)が実行するフレーム合成データに対する回転処理を示すフローチャートである。 The zenith correction and rotation correction in this embodiment will be described in more detail below with reference to Figs. 10 to 13. Fig. 10 is a flowchart showing the rotation process for frame synthesis data executed by the omnidirectional camera 110 (which may be the information terminal 150 or the server device 190 in certain embodiments) constituting the omnidirectional video system according to this embodiment.

図10に示す処理は、全天球カメラ110が、補正された動画データを求める要求を受け付けたことに応答して、ステップS100から開始される。 The process shown in FIG. 10 begins at step S100 in response to the spherical camera 110 receiving a request for corrected video data.

ステップS101では、全天球カメラ110は、フレーム合成データおよび回転パラメータを取得する。なお、ここでは、説明の便宜上、回転処理の開始時点で、第1フレームデータおよび第2フレームデータの記録、画像合成によるフレーム合成データの生成、角速度データおよび加速度データの記録が完了しているものとする。しかしながら、他の実施形態では、リアルタイム配信を行う場合などにおいて、第1フレームデータおよび第2フレームデータの記録、角速度データおよび加速度データの記録、画像合成によるフレーム合成データの生成を順次行いながら、図10に示す回転処理を実行することもできる。またここでは、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データは、未だ計算されていないものとして説明する。 In step S101, the omnidirectional camera 110 acquires frame synthesis data and rotation parameters. For ease of explanation, it is assumed that the recording of the first and second frame data, the generation of frame synthesis data by image synthesis, and the recording of angular velocity data and acceleration data are completed at the start of the rotation process. However, in other embodiments, such as when performing real-time distribution, the rotation process shown in FIG. 10 can be performed while sequentially recording the first and second frame data, recording the angular velocity data and acceleration data, and generating frame synthesis data by image synthesis. It is assumed here that the zenith correction data, the first rotation correction data, and the second rotation correction data have not yet been calculated.

ステップS102では、全天球カメラ110は、当該全天球カメラ110の撮影正面方向の初期値を記憶する。この開始時点の全天球カメラ110の撮影正面方向は、第1回転補正データおよび第2回転補正データの基準を計算する際に用いられる。また、ステップS102では、最初のフレームが処理対象とされて、ステップS103へ処理が進められる。 In step S102, the omnidirectional camera 110 stores an initial value of the front direction of the omnidirectional camera 110. This front direction of the omnidirectional camera 110 at the start time is used when calculating the reference of the first rotation correction data and the second rotation correction data. Also, in step S102, the first frame is treated as the processing target, and the process proceeds to step S103.

ステップS103では、全天球カメラ110は、天頂補正量計算部222により、少なくとも加速度データに基づいて、当該処理対象のフレームにおける重力方向に対する傾き角を計算し、天頂補正データに書き込む。 In step S103, the zenith correction amount calculation unit 222 of the omnidirectional camera 110 calculates the tilt angle with respect to the direction of gravity in the frame being processed based on at least the acceleration data, and writes the calculated angle in the zenith correction data.

ステップS104では、全天球カメラ110は、第1回転量計算部224により、前フレームと比較した水平面内での回転角度の変化量を検出する。ステップS105では、全天球カメラ110は、第1回転量計算部224により、ステップS104で算出したフレーム間の角度変化量を積算して、初期値からの撮影正面方向の角度変化量を計算し、第1回転補正データを書き込む。第1回転補正データは、上述したように、水平面の座標系における、全天球カメラ110の撮影正面方向の初期値からの対象フレームでの撮影正面方向の角度変化量の時系列データである。 In step S104, the omnidirectional camera 110 detects the amount of change in the rotation angle in the horizontal plane compared to the previous frame by the first rotation amount calculation unit 224. In step S105, the omnidirectional camera 110 calculates the amount of angle change in the shooting front direction from the initial value by integrating the amount of angle change between frames calculated in step S104 by the first rotation amount calculation unit 224, and writes the first rotation correction data. As described above, the first rotation correction data is time series data of the amount of angle change in the shooting front direction in the target frame from the initial value of the shooting front direction of the omnidirectional camera 110 in the coordinate system of the horizontal plane.

ステップS103~ステップ105の処理は、フレーム毎に実行することができる。一方、ステップS106~ステップS108の処理は、規定フレーム数毎に実行することができる。ここで、規定フレーム数は、任意の値に設定することが可能である。規定フレーム数を小さくすることで追従性を増すことが可能になるが、規定フレーム数が小さくなりすぎると進行時のブレ成分や静止時のブレ成分の影響が出やすい。そのため、1秒当たり60フレームの動画(60fps)であれば、規定フレーム数を、例えば10~30フレーム程度となるように設定しておくとよい。 The processes in steps S103 to S105 can be performed for each frame. Meanwhile, the processes in steps S106 to S108 can be performed for each specified number of frames. Here, the specified number of frames can be set to any value. By making the specified number of frames smaller, it is possible to increase tracking ability, but if the specified number of frames is too small, the effects of blurring components during progression and when still are likely to become apparent. Therefore, for a video of 60 frames per second (60 fps), it is recommended to set the specified number of frames to, for example, around 10 to 30 frames.

ステップS106では、全天球カメラ110は、第2回転量計算部226により、水平面の座標系の規定フレーム数内での全天球カメラ110の移動距離および進行方向ベクトルを算出する。なお、ここで計算の対象となる規定フレームは、保存された全天球動画データの再生であれば、中心フレームの前後の所定数分のフレームとしてよいし、リアルタイム配信であれば、先頭フレームから所定数分までのフレームとしてよい。 In step S106, the omnidirectional camera 110 calculates the movement distance and the travel direction vector of the omnidirectional camera 110 within a specified number of frames in the coordinate system of the horizontal plane by the second rotation amount calculation unit 226. Note that the specified frames to be calculated here may be a specified number of frames before and after the center frame in the case of playback of stored omnidirectional video data, or may be a specified number of frames from the first frame in the case of real-time distribution.

ステップS107では、全天球カメラ110は、第2回転量計算部226により、ステップS106で算出した移動距離が所定閾値以上であるか否かを判定する。ステップS107で移動距離が所定閾値以上であると判定された場合(YES)は、ステップS108へ処理を進める。ここで、移動距離とは、規定フレーム数において、水平面の座標系における最初のフレームの位置と最後のフレームの位置との差分を意味する。 In step S107, the omnidirectional camera 110 uses the second rotation amount calculation unit 226 to determine whether the movement distance calculated in step S106 is equal to or greater than a predetermined threshold. If it is determined in step S107 that the movement distance is equal to or greater than the predetermined threshold (YES), the process proceeds to step S108. Here, the movement distance means the difference between the position of the first frame and the position of the last frame in the coordinate system of the horizontal plane for the specified number of frames.

ステップS108では、全天球カメラ110は、第2回転量計算部226により、初期値からのS105で算出した進行方向ベクトルの角度変化量を計算し、第2回転補正データを書き込む。ここで、第2回転補正データは、進行方向ベクトルの初期値(カメラ方向の初期値と等しい)と、上述したように規定フレーム数分の平均としての進行方向ベクトルとの差分の時系列データである。 In step S108, the omnidirectional camera 110 uses the second rotation amount calculation unit 226 to calculate the amount of change in angle of the traveling direction vector calculated in S105 from the initial value, and writes the second rotation correction data. Here, the second rotation correction data is time series data of the difference between the initial value of the traveling direction vector (equal to the initial value of the camera direction) and the traveling direction vector as the average for the specified number of frames as described above.

一方、ステップS107で移動距離が閾値以下であると判定された場合(NO)は、ステップS109へ直接処理が進められる。 On the other hand, if it is determined in step S107 that the movement distance is equal to or less than the threshold (NO), processing proceeds directly to step S109.

ステップS109では、全天球カメラ110は、画像回転部230により、天頂補正データ(その中の対象フレームの傾き角)に基づいて、フレーム合成データの対象フレームに対して天頂補正を施す。 In step S109, the omnidirectional camera 110 performs zenith correction on the target frame of the frame synthesis data using the image rotation unit 230 based on the zenith correction data (the tilt angle of the target frame therein).

ステップS110では、全天球カメラ110は、画像回転部230により、第1回転補正データおよび第2回転補正データに基づいて、対象フレームで打ち消すべき水平面内での回転変化量(回転補正量)を計算する。上述したように、第1回転補正データは、水平面内における、基準フレームの撮影正面方向の初期値と、対象フレームの時点の撮影正面方向との差分であり、第2回転補正データは、水平面内における、基準フレームの進行方向(撮影正面方向と等しい)の初期値と、対象フレームの時点の進行方向との差分である。このため、第1回転補正データおよび第2回転補正データを合算することで、最終的に打ち消すべき回転変化量を計算することができる。なお、特定方向が撮影正面方向の初期値である場合、第2回転補正データは移動距離が閾値以上となるまではデフォルトの値(ゼロ)であるため、回転変化量は、第1回転補正データで規定される通り、撮影正面方向の初期値と、補正対象フレームでの水平面内での撮影正面方向との差分に基づくものとなる。一方、特定方向が進行方向に決定されると、回転変化量は、進行方向と、補正対象フレームでの撮影正面方向との差分に基づくものとなる。 In step S110, the omnidirectional camera 110 calculates the amount of rotation change (rotation correction amount) in the horizontal plane to be canceled in the target frame based on the first rotation correction data and the second rotation correction data by the image rotation unit 230. As described above, the first rotation correction data is the difference between the initial value of the shooting front direction of the reference frame in the horizontal plane and the shooting front direction at the time of the target frame, and the second rotation correction data is the difference between the initial value of the traveling direction (equal to the shooting front direction) of the reference frame in the horizontal plane and the traveling direction at the time of the target frame. Therefore, by adding up the first rotation correction data and the second rotation correction data, the amount of rotation change to be finally canceled can be calculated. Note that when the specific direction is the initial value of the shooting front direction, the second rotation correction data is the default value (zero) until the moving distance becomes equal to or greater than the threshold value, so that the amount of rotation change is based on the difference between the initial value of the shooting front direction and the shooting front direction in the horizontal plane in the correction target frame, as specified by the first rotation correction data. On the other hand, when a specific direction is determined as the travel direction, the amount of rotational change is based on the difference between the travel direction and the forward direction of the image captured in the frame to be corrected.

ステップS111では、全天球カメラ110は、計算された回転補正量に基づいて対象フレームに対し、回転補正を施す。 In step S111, the omnidirectional camera 110 applies rotation correction to the target frame based on the calculated amount of rotation correction.

ステップS112では、全天球カメラ110は、次フレームがあるか否かを判定する。ステップS112で、次フレームがあると判定された場合(YES)は、ステップS103へループさせる。一方、ステップS112で次フレームがないと判定された場合(NO)は、ステップS113で、本回転処理を終了する。 In step S112, the spherical camera 110 determines whether or not there is a next frame. If it is determined in step S112 that there is a next frame (YES), the process loops to step S103. On the other hand, if it is determined in step S112 that there is no next frame (NO), the process ends in step S113.

上述した処理により、動画に対し、少なくとも一定期間の複数のフレームにわたり、表示の基準が撮影中の特定方向に略一致するように基準軸周りの回転変化を打ち消すような補正が施されることになる。 The above-mentioned process applies corrections to the video so that the display reference roughly matches the specific orientation during shooting, at least over multiple frames over a certain period of time, to counteract rotational changes around the reference axis.

なお、以上説明した実施形態では、ステップS110で、第1回転補正データおよび第2回転補正データに基づいて打ち消すべき回転量を計算し、ステップS111でまとめて回転補正を施すものとして説明した。しかしながら、これに特に限定されるものではなく、他の実施形態では、第1回転補正データに基づく回転補正と、第2回転補正データに基づく回転補正とを順次適用してもよい。さらに、他の実施形態では、天頂補正データ、第1回転補正データおよび第2回転補正データに基づいてまとめて天頂補正および回転補正を施すものとしてもよい。 In the embodiment described above, the amount of rotation to be cancelled is calculated based on the first rotation correction data and the second rotation correction data in step S110, and rotation correction is performed collectively in step S111. However, this is not particularly limited, and in other embodiments, rotation correction based on the first rotation correction data and rotation correction based on the second rotation correction data may be applied sequentially. Furthermore, in other embodiments, zenith correction and rotation correction may be performed collectively based on the zenith correction data, the first rotation correction data, and the second rotation correction data.

上記回転補正により、首振りなどによる低周波数の回転変化に関わらず、画像の表示の基準を初期のカメラの撮影正面方向や進行方向などの特定方向に固定することが可能となる。 The above rotation correction makes it possible to fix the reference for image display to a specific direction, such as the initial camera shooting direction or direction of travel, regardless of low-frequency rotational changes caused by tilting the camera, etc.

以下、図11~図13を参照しながら、進行方向と撮影正面方向の関係とおよびそのときの画像回転部による回転処理について説明する。図11は、撮影者が頭部50に全天球カメラ110を装着して移動した場合の進行方向Tと撮影正面方向Hの関係を、一例をもって説明する図である。図12および図13は、撮影者が図11に示す動作をした場合の撮影された回転補正前の全天球画像(左側)および回転補正後の全天球画像(右側)を説明する図である。 The relationship between the travel direction and the shooting front direction, and the rotation process by the image rotation unit at that time, will be described below with reference to Figs. 11 to 13. Fig. 11 is a diagram illustrating, with an example, the relationship between the travel direction T and the shooting front direction H when a photographer moves while wearing the omnidirectional camera 110 on his head 50. Figs. 12 and 13 are diagrams illustrating a omnidirectional image (left side) before rotation correction and a omnidirectional image (right side) after rotation correction captured when the photographer performs the action shown in Fig. 11.

図11は、番号0、1、1’、1~10で時系列的に示した図であり、図11には、番号で示す各時点での、撮影者の頭部50に固定された全天球カメラ110の状態が、撮影者(全天球カメラ110)の進行方向Tと、首振り動作に応じた全天球カメラ110の撮影正面方向Hとともに模式的に示されている。 Figure 11 is a diagram showing the time series with numbers 0, 1, 1', 1 to 10, and in Figure 11, the state of the omnidirectional camera 110 fixed to the head 50 of the photographer at each point in time indicated by the number is shown, along with the moving direction T of the photographer (omnidirectional camera 110) and the shooting front direction H of the omnidirectional camera 110 according to the head turning operation.

図11において、進行方向Tに注目すると、この例では、撮影者は、番号0~5の期間において「北」へ向かって進行していることが示されている。また、図11において撮影正面方向Hに注目すると、撮影者は、番号0~1の時点では進行方向と同じ「北」を向いており、番号2~4の時点で首振り動作によって周囲を見渡す動作が行われ、番号5の時点で進行方向左手の「西」を見ていることが示されている。なお、番号1,1’は、例えば、他者とすれ違う際に通路を譲る場合など、一旦右に平行移動した後に元の進路に戻った動作を表している。そして、撮影者は、「西」を見つつ、番号6~7の間に「北」から「西」へ進行方向を転換し、番号7~8の時点で、進行方向と同じ「西」を見ながら進んでいることが示される。また、番号9の時点では、「西」に進みながら進行方向左手の「南」を見ており、番号10の時点で、さらに見ていた「南」に進行方向を転換した様子が示されている。なお、東西南北は、便宜上に描いているが、必ずしも東西南北が識別されるというものではない。 In FIG. 11, when we look at the direction of travel T, in this example, it is shown that the photographer is moving toward the "north" during the period from numbers 0 to 5. Also, when we look at the forward direction H in FIG. 11, it is shown that the photographer is facing the "north" in the same direction of travel at the time points of numbers 0 to 1, and is turning his head to look around at the time points of numbers 2 to 4, and is looking at the "west" to the left of the direction of travel at the time point of number 5. Note that numbers 1 and 1' represent the action of moving parallel to the right once and then returning to the original course, for example, when giving way to another person when passing by. Then, while looking to the "west," the photographer changes his direction of travel from the "north" to the "west" between numbers 6 and 7, and at the time points of numbers 7 and 8, it is shown that he is moving forward while looking at the "west" in the same direction of travel. Also, at the time point of number 9, he is moving "west" while looking at the "south" to the left of the direction of travel, and at the time point of number 10, he changes his direction of travel to the "south" that he was looking at. Please note that north, south, east and west are depicted for convenience, but they are not necessarily distinguishable.

図12および図13には、図11で示した番号0、1、1’、1~10に対応した回転補正前の全天球画像(左側)300および回転補正後の全天球画像(右側)310が模式的に示されている。また、回転補正後の全天球画像(右側)310中には、全天球画像の中央に設定された所定範囲316が、情報端末150の表示画面上に表示されていることを模式的に表している。 12 and 13 show a omnidirectional image (left side) 300 before rotation correction and a omnidirectional image (right side) 310 after rotation correction, which correspond to the numbers 0, 1, 1', and 1 to 10 shown in FIG. 11. Also, in the omnidirectional image (right side) 310 after rotation correction, a predetermined range 316 set in the center of the omnidirectional image is shown to be displayed on the display screen of the information terminal 150.

番号0、1、1’、1~5の期間において、撮影者は「北」に進んでいるが、図12および図13の左側に示すように、補正前の全天球画像300では、撮影者の首振り動作に応じて画像が回転していることがわかる。より具体的には、番号0、1、1’、1~5の期間において、撮影正面方向302が、「北」→「北西(北から左方向60度)」→「北東(北から右方向60度)」→「北西(北から左方向45度)」→「西(北から左方向90度)」へと変化している。一方、図12および図13の右側に示すように、補正後の全天球画像310では、番号0、1、1’、1~5の各時点では、開始時点の撮影正面方向および進行方向である「北」に常に表示の基準314が固定されている。また、時点1,1’での平行移動では、全天球カメラ110の移動方向が瞬間的に変化するが、短時間の変化であるため、図10に示したステップS107では、規定数分のフレームでの移動距離が閾値未満であると判定され、進行方向としては再決定されず、「北」のままとなっている。 During the periods of numbers 0, 1, 1', and 1 to 5, the photographer is moving "north," but as shown on the left side of FIG. 12 and FIG. 13, in the pre-correction omnidirectional image 300, the image rotates in response to the photographer's head-turning motion. More specifically, during the periods of numbers 0, 1, 1', and 1 to 5, the shooting front direction 302 changes from "north" to "northwest (60 degrees to the left of north)" to "northeast (60 degrees to the right of north)" to "northwest (45 degrees to the left of north)" to "west (90 degrees to the left of north)." Meanwhile, as shown on the right side of FIG. 12 and FIG. 13, in the corrected omnidirectional image 310, at each of the times of numbers 0, 1, 1', and 1 to 5, the display reference 314 is always fixed to "north," which is the shooting front direction and moving direction at the start time. Furthermore, the translation at time points 1 and 1' causes the movement direction of the omnidirectional camera 110 to change instantaneously, but because this change occurs over a short period of time, in step S107 shown in FIG. 10, it is determined that the movement distance over a specified number of frames is less than the threshold, and the travel direction is not re-determined, remaining as "north."

代表的な点を抜き出して回転補正について説明すると、図11において番号2の時点では、撮影者が北に向かって進んでいる一方、全天球カメラ110は、左方向に60度回転して、「北西」を向いている状態である。このとき、撮影者は、全天球カメラ110の撮影正面方向Hと進行方向Tとは異なる。ここで、図11の番号2の時点の状態に撮影者が変化したときの画像回転部230の回転処理について説明する。番号1の時点から番号2の時点の状態に撮影者が首の向きを変えたとき、すなわち撮像装置の方向が60度左方向に回転しているとき、画像回転部230は、第1回転補正データに基づいて全天球画像の回転が打ち消されるよう右方向に60度回転させる回転処理を実行する。これにより、ディスプレイに表示されるデフォルトの方向を進行方向に固定することが可能になる。実際は時点1~時点2の状態に変化するフレーム毎に、第1回転補正データに基づく回転処理が順次実行される。このとき、進行方向の変化は無いため、第2回転補正データに基づく回転処理は実行されない。なお、時点2~時点3への変化、時点3~時点4への変化、時点4~時点5への変化についても同様である。 To explain the rotation correction by extracting representative points, at the time point of number 2 in FIG. 11, the photographer is moving north, while the omnidirectional camera 110 has rotated 60 degrees to the left and is facing "northwest". At this time, the photographer's shooting front direction H and traveling direction T of the omnidirectional camera 110 are different. Here, the rotation process of the image rotation unit 230 when the photographer changes to the state at the time point of number 2 in FIG. 11 will be explained. When the photographer changes the direction of his/her head from the time point of number 1 to the time point of number 2, that is, when the direction of the imaging device is rotated 60 degrees to the left, the image rotation unit 230 executes a rotation process to rotate 60 degrees to the right based on the first rotation correction data so that the rotation of the omnidirectional image is canceled. This makes it possible to fix the default direction displayed on the display to the traveling direction. In reality, the rotation process based on the first rotation correction data is executed sequentially for each frame that changes to the state from time point 1 to time point 2. At this time, since there is no change in the traveling direction, the rotation process based on the second rotation correction data is not executed. The same applies to the change from time point 2 to time point 3, the change from time point 3 to time point 4, and the change from time point 4 to time point 5.

番号5~7では、撮影者は、見ている方向である「西」に徐々に進行方向を変えているが、図13の左側に示すように、補正前の全天球画像300では、撮影者の向きは常に「西」を見ており画像には変化がない。一方、図13の右側に示すように、補正後の全天球画像310では、更新された進行方向である「北西(番号6)」および「西(番号7)」に表示の基準314がそれぞれ固定されている。ここでは、時点6の進行方向は、充分に長い間進行方向が一定となっており、再決定された「北西」に一旦固定する方向が変化している様子が示されている。 In numbers 5 to 7, the photographer gradually changes his/her direction of travel to the "west" in the direction he/she is looking, but as shown on the left side of FIG. 13, in the omnidirectional image 300 before correction, the photographer is always facing the "west" and there is no change in the image. On the other hand, as shown on the right side of FIG. 13, in the omnidirectional image 310 after correction, the display reference 314 is fixed to the updated traveling directions "northwest (number 6)" and "west (number 7)", respectively. Here, the traveling direction at time point 6 is shown to have remained constant for a sufficiently long time, and then the direction is changed to be fixed to the re-determined "northwest".

ここで、図11の番号5、6および7の時点の状態に撮影者が変化したときの画像回転部の回転処理について説明する。5の時点から6の時点の状態に撮影者が撮影正面方向Hを変えず進行方向Tを変えたとき、第1回転補正データに基づけば、全天球画像の撮影正面方向に対する回転が初期値から打ち消されるよう右方向に90度回転させる回転処理を実行することになる。一方、第2回転補正データに基づけば、全天球画像の初期の進行方向(初期の撮影正面方向)からの進行方向の差分に基づいて左方向に45度回転させる回転処理を実行することになる。そして、第1回転補正データおよび第2回転補正データを合算すると、右方向に45度回転させる回転処理を実行することになる。 Here, the rotation process of the image rotation unit when the photographer changes to the state at time points 5, 6, and 7 in FIG. 11 will be described. When the photographer changes the traveling direction T without changing the shooting front direction H from time point 5 to time point 6, based on the first rotation correction data, a rotation process is executed to rotate the omnidirectional image 90 degrees to the right so that the rotation of the omnidirectional image with respect to the shooting front direction is canceled from the initial value. On the other hand, based on the second rotation correction data, a rotation process is executed to rotate the omnidirectional image 45 degrees to the left based on the difference in the traveling direction from the initial traveling direction (initial shooting front direction) of the omnidirectional image. Then, by adding up the first rotation correction data and the second rotation correction data, a rotation process is executed to rotate the omnidirectional image 45 degrees to the right.

また、番号7の時点の状態では、第1回転補正データに基づけば、全天球画像の撮影正面方向に対する回転が初期値から打ち消されるよう右方向に90度回転させる回転処理を実行することになる。一方、第2回転補正データに基づけば、天球画像の初期の進行方向(初期の撮影正面方向)からの進行方向の差分に基づいて左方向に90度回転させる回転処理を実行することになる。そして、第1回転補正データおよび第2回転補正データを合算すると、回転補正なしとなる。 In addition, in the state at time number 7, based on the first rotation correction data, a rotation process is executed to rotate the celestial sphere image 90 degrees to the right so that the rotation of the celestial sphere image relative to the shooting front direction is canceled from the initial value. On the other hand, based on the second rotation correction data, a rotation process is executed to rotate the celestial sphere image 90 degrees to the left based on the difference in the traveling direction from the initial traveling direction (initial shooting front direction). Then, when the first rotation correction data and the second rotation correction data are added together, there is no rotation correction.

なお、進行方向の変化は、前の進行方向から次の進行方向へ滑らかに転換が起こるように補間されてもよい。つまり、時点5および時点6の期間、および時点6および時点7の期間の45度分の角度変化を、これらの間の各フレームで補間した値を適用することができる。あるいは、進行方向の変化は、瞬時に変化したものとしてもよい。例えば、画面表示を一旦ブラックアウトして、従前の進行方向に表示の基準を固定した状態から新たな進行方向に表示の基準が固定された状態へ切り替えてもよい。 The change in direction of travel may be interpolated so that a smooth transition occurs from the previous direction of travel to the next direction of travel. In other words, the 45-degree angle change between time points 5 and 6, and between time points 6 and 7, can be applied by applying an interpolated value to each frame between these. Alternatively, the change in direction of travel may be instantaneous. For example, the screen display may be blacked out temporarily, and the state in which the display reference is fixed to the previous direction of travel may be switched to a state in which the display reference is fixed to the new direction of travel.

一方、番号8から番号9への変化では、撮影者は、進行方向を変えず見ている方向を「西」から「南」へ変化させている。この場合、図13の左側に示すように、時点8および時点9では、補正前の全天球画像300では、撮影者の向きが「西」から「南」へ変化しているが、進行方向は「西」に固定されているため、図13の右側に示すように表示の基準314が「西」に固定されている。一方、番号9~10では、撮影者は、見ている方向を変えず進行方向を「西」から「南」へ変化させている。この場合、図13の左側に示すように、時点9および時点10では、補正前の全天球画像300では、撮影者の向きは常に「南」を見ているが、図13の右側に示すように、進行方向は「西」から「南」へ表示の基準314が固定する方向が変化している。 On the other hand, in the change from number 8 to number 9, the photographer changes the direction of view from "west" to "south" without changing the direction of travel. In this case, as shown on the left side of FIG. 13, at time points 8 and 9, the orientation of the photographer changes from "west" to "south" in the pre-correction omnidirectional image 300, but the direction of travel is fixed to "west", so the display reference 314 is fixed to "west" as shown on the right side of FIG. 13. On the other hand, in numbers 9 to 10, the photographer changes the direction of travel from "west" to "south" without changing the direction of view. In this case, as shown on the left side of FIG. 13, at time points 9 and 10, the orientation of the photographer is always looking to the "south" in the pre-correction omnidirectional image 300, but the direction of travel changes from "west" to "south" as shown on the right side of FIG. 13.

ここで、図11の番号8、9および10の時点の状態に撮影者が変化したときの画像回転部の回転処理について説明する。番号8の時点から番号9の時点の状態に撮影者が進行方向Tを変えず撮影正面方向Hを変えたとき、第1回転補正データに基づけば、全天球画像の撮影正面方向に対する回転が初期値から打ち消されるよう右方向に180度回転させる回転処理を実行することになる。一方、第2回転補正データに基づけば、全天球画像の初期の進行方向(初期の撮影正面方向)からの進行方向の差分に基づいて左方向に90度回転させる回転処理を実行することになる。そして、第1回転補正データおよび第2回転補正データを合算すると、右方向に90度回転させる回転処理を実行することになる。また、番号10の時点の状態では、第1回転補正データに基づけば、全天球画像の撮影正面方向に対する回転が初期値から打ち消されるよう右方向に180度回転させる回転処理を実行することになる。一方、第2回転補正データに基づけば、全天球画像の初期の進行方向(初期の撮影正面方向)からの進行方向の差分に基づいて左方向に180度回転させる回転処理を実行することになる。そして、第1回転補正データおよび第2回転補正データを合算すると、回転補正なしとなる。 Here, the rotation process of the image rotation unit when the photographer changes to the state at the time points of numbers 8, 9, and 10 in FIG. 11 will be described. When the photographer changes the shooting front direction H without changing the traveling direction T from the time point of number 8 to the state at the time point of number 9, based on the first rotation correction data, a rotation process is performed to rotate 180 degrees to the right so that the rotation of the omnidirectional image with respect to the shooting front direction is canceled from the initial value. On the other hand, based on the second rotation correction data, a rotation process is performed to rotate 90 degrees to the left based on the difference in the traveling direction from the initial traveling direction (initial shooting front direction) of the omnidirectional image. Then, by adding up the first rotation correction data and the second rotation correction data, a rotation process is performed to rotate 90 degrees to the right. Also, in the state at the time point of number 10, based on the first rotation correction data, a rotation process is performed to rotate 180 degrees to the right so that the rotation of the omnidirectional image with respect to the shooting front direction is canceled from the initial value. On the other hand, based on the second rotation correction data, a rotation process is performed to rotate the image 180 degrees to the left based on the difference in the traveling direction from the initial traveling direction of the spherical image (the initial shooting front direction). Then, adding up the first rotation correction data and the second rotation correction data results in no rotation correction.

このように、ディスプレイに表示されるデフォルトの方向を撮影開始時の撮影正面方向および進行方向のいずれかに固定することが可能になる。 In this way, it is possible to fix the default direction shown on the display to either the forward direction or the direction of travel when shooting begins.

以下、図14を参照しながら、他の実施形態における天頂補正および回転補正について、より詳細に説明する。図14は、他の実施形態による全天球動画システムを構成する全天球カメラ110(特定の実施形態では情報端末150やサーバ装置190であってもよい。)が実行するフレーム合成データに対する回転処理を示すフローチャートである。なお、図14は、進行方向の決定は行わず、常に、撮影開始時の撮影正面方向に表示の基準を固定する場合の実施形態を示す。 The zenith correction and rotation correction in another embodiment will be described in more detail below with reference to FIG. 14. FIG. 14 is a flowchart showing a rotation process for frame synthesis data executed by the omnidirectional camera 110 (which may be the information terminal 150 or the server device 190 in a specific embodiment) constituting the omnidirectional video system according to another embodiment. Note that FIG. 14 shows an embodiment in which the direction of travel is not determined, and the display reference is always fixed to the front direction at the start of shooting.

図14に示す処理は、全天球カメラ110が、補正された動画データを求める要求を受け付けたことに応答して、ステップS200から開始される。 The process shown in FIG. 14 begins at step S200 in response to the spherical camera 110 receiving a request for corrected video data.

ステップS201では、全天球カメラ110は、フレーム合成データおよび回転パラメータを取得する。図10に示した実施形態と同様に、説明の便宜上、回転処理の開始時点で、第1フレームデータおよび第2フレームデータの記録、画像合成によるフレーム合成データの生成、角速度データおよび加速度データの記録が完了しているものとする。 In step S201, the omnidirectional camera 110 acquires frame synthesis data and rotation parameters. As with the embodiment shown in FIG. 10, for the sake of convenience, it is assumed that the recording of the first frame data and the second frame data, the generation of the frame synthesis data by image synthesis, and the recording of the angular velocity data and acceleration data are completed at the start of the rotation process.

ステップS202では、全天球カメラ110は、当該全天球カメラ110の撮影正面方向の初期値を記憶する。ステップS203では、全天球カメラ110は、天頂補正量計算部222により、少なくとも加速度データに基づいて、当該処理対象のフレームにおける重力方向に対する傾き角を計算し、天頂補正データに書き込む。 In step S202, the omnidirectional camera 110 stores the initial value of the shooting front direction of the omnidirectional camera 110. In step S203, the omnidirectional camera 110 calculates the tilt angle with respect to the direction of gravity in the frame to be processed based on at least the acceleration data using the zenith correction amount calculation unit 222, and writes the calculated tilt angle in the zenith correction data.

ステップS204では、全天球カメラ110は、第1回転量計算部224により、クロック毎の水平面の座標系の角度変化量を積算し、前フレームと比較した水平面内での回転角度の変化量を検出する。ステップS205では、全天球カメラ110は、第1回転量計算部224により、ステップS204で算出したフレーム間の角度変化量を積算して、初期値からの撮影正面方向の角度変化量を計算し、第1回転補正データを書き込む。 In step S204, the omnidirectional camera 110 causes the first rotation amount calculation unit 224 to integrate the amount of change in angle in the coordinate system of the horizontal plane for each clock, and detects the amount of change in the rotation angle in the horizontal plane compared to the previous frame. In step S205, the omnidirectional camera 110 causes the first rotation amount calculation unit 224 to integrate the amount of change in angle between frames calculated in step S204, calculate the amount of change in angle in the shooting front direction from the initial value, and writes the first rotation correction data.

ステップS206では、全天球カメラ110は、画像回転部230により、天頂補正データ(その中の対象フレームの傾き角)に基づいて、フレーム合成データの対象フレームに対して天頂補正を施す。 In step S206, the omnidirectional camera 110 performs zenith correction on the target frame of the frame synthesis data using the image rotation unit 230 based on the zenith correction data (the tilt angle of the target frame therein).

ステップS207では、全天球カメラ110は、画像回転部230により、第1回転補正データに基づいて、対象フレームに対し、回転補正を施す。上述したように、第1回転補正データは、水平面内における、基準フレームの撮影正面方向の初期値と、対象フレームの時点の撮影正面方向との差分であり、対象フレームで打ち消すべき水平面内での回転変化量をそのまま表す。 In step S207, the omnidirectional camera 110 performs rotation correction on the target frame using the image rotation unit 230 based on the first rotation correction data. As described above, the first rotation correction data is the difference between the initial value of the front direction of shooting of the reference frame in the horizontal plane and the front direction of shooting at the time of the target frame, and directly represents the amount of rotation change in the horizontal plane that should be canceled out in the target frame.

ステップS208では、全天球カメラ110は、次フレームがあるか否かを判定する。ステップS208で、次フレームがあると判定された場合(YES)は、ステップS203へループさせる。一方、ステップS208で次フレームがないと判定された場合(NO)は、ステップS209で、本回転処理を終了する。 In step S208, the spherical camera 110 determines whether or not there is a next frame. If it is determined in step S208 that there is a next frame (YES), the process loops to step S203. On the other hand, if it is determined in step S208 that there is no next frame (NO), the process ends in step S209.

上記処理により、動画に対し、撮影を開始してから終了するまでの期間の複数のフレームにわたり、表示の基準が撮影開始時の撮影正面方向に略一致するように基準軸周りの回転変化を打ち消すような補正が施されることになる。 The above process applies correction to the video to cancel out rotational changes around the reference axis so that the display reference roughly matches the front direction of the video at the start of shooting across multiple frames from the start to the end of shooting.

以上示したように、本実施形態によれば、動画の視聴時における撮像時の基準軸周りの回転によって生じる視聴者の酔いを抑えることができる画像処理装置、撮像装置、動画再生システム、方法およびプログラムを提供することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide an image processing device, an imaging device, a video playback system, a method, and a program that can suppress motion sickness in a viewer caused by rotation around a reference axis during imaging when watching a video.

特定の実施形態では、撮影者の進行方向に視聴時の表示の基準が固定されるので、視聴者の酔いを抑えるとともに、視聴者が撮影者の見ている景色に近い臨場感を味わうことが可能となる。 In certain embodiments, the standard of the display during viewing is fixed to the direction of travel of the person filming, which helps to prevent viewers from feeling nauseous and allows them to experience a sense of realism close to that of the viewer seeing the scene.

なお、上述した実施形態では、撮影者の頭部50に全天球カメラ110が固定されるものとして説明した。本実施形態による回転補正機能は、このような場合に好適に適用できるが、適用のシーンは、特に限定されるものではなく、ユーザが手持ちで撮影するような場合にも適用可能であることは言うまでもない。 In the above embodiment, the spherical camera 110 is fixed to the head 50 of the photographer. The rotation correction function according to this embodiment is preferably applicable to such a case, but the application scenes are not particularly limited, and it goes without saying that it can also be applied to cases where the user takes pictures by holding the camera in their hands.

また、上述した実施形態では、角速度センサ136Aおよび加速度センサ136Bを用いて第1回転補正データおよび第2回転補正データを算出するものとして説明した。しかしながら、他の実施形態では、角度変化量を算出する際に、地磁気センサを用いて第1回転補正データおよび第2回転補正データを算出してもよい。その場合は、地磁気センサの初期値を記憶し、地磁気センサの初期値と対象フレームにおける地磁気センサが示す方向との差分に基づいて水平面の座標系の回転角度を算出し、第1回転補正データおよび第2回転補正データを算出することができる。また、上述した説明では、フレーム合成データ、加速度データおよび角速度データが事前に保存されているものとして説明したが、本回転補正機能は、保存された動画データ以外にも、リアルタイムに配信される動画データのストリームに対しても適用可能である。 In the above embodiment, the first rotation correction data and the second rotation correction data are calculated using the angular velocity sensor 136A and the acceleration sensor 136B. However, in other embodiments, when calculating the angle change amount, the first rotation correction data and the second rotation correction data may be calculated using a geomagnetic sensor. In that case, the initial value of the geomagnetic sensor is stored, and the rotation angle of the coordinate system of the horizontal plane is calculated based on the difference between the initial value of the geomagnetic sensor and the direction indicated by the geomagnetic sensor in the target frame, and the first rotation correction data and the second rotation correction data can be calculated. In the above description, the frame synthesis data, the acceleration data, and the angular velocity data are stored in advance, but this rotation correction function can be applied not only to stored video data, but also to a stream of video data distributed in real time.

さらに、上述した実施形態では、座標系が2つの角度座標を含む球面座標系の動画に対して天頂補正を行うものとして説明した。しかしながら、実施形態によっては、天頂補正が必要なほどの重力方向の傾きが生じない場合があり、そのような場合に、天頂補正を省略することもできる。この場合、基準軸は、座標系が1つの角度座標を含む円筒座標系であれば、角度座標の軸としてよく、座標系が2つの角度座標を含む球面座標系であれば、二つの角度座標を与える軸としてよい。 Furthermore, in the above-mentioned embodiment, zenith correction is performed on video in a spherical coordinate system including two angular coordinates. However, depending on the embodiment, there may be cases where the tilt in the direction of gravity is not large enough to require zenith correction, and in such cases, zenith correction can be omitted. In this case, the reference axis may be the axis of the angular coordinate if the coordinate system is a cylindrical coordinate system including one angular coordinate, or may be the axis that gives the two angular coordinates if the coordinate system is a spherical coordinate system including two angular coordinates.

なお、上記機能部は、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述されたコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、ROM、EEPROM、EPROM、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、ブルーレイディスク、SDカード、MOなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。また、上記機能部の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)などのプログラマブル・デバイス(PD)上に実装することができ、あるいはASIC(特定用途向集積)として実装することができ、上記機能部をPD上に実現するためにPDにダウンロードする回路構成データ(ビットストリームデータ)、回路構成データを生成するためのHDL(Hardware Description Language)、VHDL(Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language)、Verilog-HDLなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。 The above-mentioned functional units can be realized by a computer-executable program written in a legacy programming language such as assembler, C, C++, C#, Java (registered trademark), or an object-oriented programming language, and can be stored on a device-readable recording medium such as a ROM, EEPROM, EPROM, flash memory, flexible disk, CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, Blu-ray disk, SD card, or MO, or distributed via a telecommunications line. In addition, some or all of the above functional units can be implemented on a programmable device (PD) such as a field programmable gate array (FPGA), or can be implemented as an ASIC (application specific integrated circuit), and can be distributed on a recording medium as circuit configuration data (bitstream data) to be downloaded to the PD to realize the above functional units on the PD, or data written in HDL (Hardware Description Language), VHDL (Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language), Verilog-HDL, or the like to generate the circuit configuration data.

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, and can be modified within the scope of what a person skilled in the art can imagine, including other embodiments, additions, modifications, deletions, etc., and any aspect is within the scope of the present invention as long as it provides the functions and effects of the present invention.

12…撮像体、14…筐体、18…シャッター・ボタン、20…結像光学系、22,130…撮像素子、110…全天球カメラ、112,152…CPU、114…ROM、116…画像処理ブロック、118…動画圧縮ブロック、120,126…インタフェース、122…外部ストレージインタフェース、124…外部センサインタフェース、126…USBインタフェース、128…シリアルブロック、132…DRAM、134,160…外部ストレージ、136A…角速度センサ、136B…加速度センサ、138,166…USBコネクタ、150…情報端末、154…RAM、156…内部ストレージ、158…入力装置、162…ディスプレイ、164…無線NIC、200…機能ブロック、212…第1撮像部、214…第2撮像部、216…角速度検知部、218…加速度検知部、220…画像合成部、222…天頂補正量計算部、224…第1回転量計算部、226…第2回転量計算部、228…記憶部、230…画像回転部、240…出力部、242…指示受付部、252…受信部、254…表示制御部 12...imaging body, 14...housing, 18...shutter button, 20...imaging optical system, 22, 130...imaging element, 110...spherical camera, 112, 152...CPU, 114...ROM, 116...image processing block, 118...video compression block, 120, 126...interface, 122...external storage interface, 124...external sensor interface, 126...USB interface, 128...serial block, 132...DRAM, 134, 160...external storage, 136A...angular velocity sensor, 136B...acceleration sensor 138, 166...USB connector, 150...information terminal, 154...RAM, 156...internal storage, 158...input device, 162...display, 164...wireless NIC, 200...functional block, 212...first imaging unit, 214...second imaging unit, 216...angular velocity detection unit, 218...acceleration detection unit, 220...image synthesis unit, 222...zenith correction amount calculation unit, 224...first rotation amount calculation unit, 226...second rotation amount calculation unit, 228...storage unit, 230...image rotation unit, 240...output unit, 242...instruction reception unit, 252...reception unit, 254...display control unit

特開2017-147682号公報JP 2017-147682 A

Claims (15)

少なくとも所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される、連続した画像を含む動画を処理する画像処理装置であって、
動画データを取得する動画データ取得手段と、
前記動画データに対応するセンサデータであり、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データを含むセンサデータを取得するセンサデータ取得手段と、
前記第1の回転補正データ及び前記第2の回転補正データに基づいて、前記動画の複数のフレームにわたり前記画像の表示の基準が撮影中の特定方向に固定されるように、基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を前記画像に施す回転補正手段と、
を含み、
前記動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、及び角速度センサが出力するデータを含み、
前記第1の回転補正データは、基準値に対する画像の正面方向の第1の角度変化量の時系列データであり、
前記第2の回転補正データは、基準値に対する進行方向の第2の角度変化量の時系列データであり、
所定時点の基準フレームでの前記動画を撮像するカメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向が、前記撮影中の特定方向として定められ、前記回転変化の量は、基準フレームでの該姿勢に基づく方向と、補正対象フレームでの前記カメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく、
画像処理装置。
An image processing device that processes a moving image including successive images represented in a coordinate system including at least an angular coordinate around a predetermined axis,
A video data acquisition means for acquiring video data;
a sensor data acquisition means for acquiring sensor data corresponding to the video data , the sensor data including first rotation correction data and second rotation correction data ;
a rotation correction means for correcting the image based on the first rotation correction data and the second rotation correction data so that a reference for displaying the image is fixed to a specific direction during shooting across a plurality of frames of the moving image, thereby canceling out a rotation change around a reference axis;
Including,
the sensor data corresponding to the moving image includes data output by an acceleration sensor and data output by an angular velocity sensor;
the first rotation correction data is time series data of a first angle change amount in a front direction of the image with respect to a reference value;
the second rotation correction data is time series data of a second angle change amount in a traveling direction relative to a reference value,
a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on a posture of a camera capturing the video in a reference frame at a predetermined time point is determined as the specific direction during the shooting, and the amount of the rotational change is based on a difference between a direction based on the posture in the reference frame and a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on the posture of the camera in a correction target frame;
Image processing device.
前記所定時点は、前記動画の撮影の開始時点または前記動画の撮影中の指示を受け付けた時点である、請求項1に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1, wherein the predetermined time point is a start time point of the video recording or a time point when an instruction is received during the video recording. 前記複数のフレームに対応する一定期間は、前記動画の開始または固定の開始を指示された第1の時点から前記動画の終了または固定の終了を指示された第2の時点までの期間である、請求項1または2に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1 or 2, wherein the certain period corresponding to the plurality of frames is a period from a first time point when the start of the video or the start of the fixation is instructed to a second time point when the end of the video or the end of the fixation is instructed. 前記基準軸に垂直な平面内での前記カメラが移動している進行方向を、前記撮影中の特定方向として決定する決定手段を含み、前記進行方向が前記特定方向として決定された場合、前記回転変化の量は、前記進行方向と、補正対象フレームでの前記カメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく、請求項1または2に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1 or 2, further comprising a determination means for determining the direction of travel in which the camera is moving in a plane perpendicular to the reference axis as the specific direction during the image capture, and when the direction of travel is determined as the specific direction, the amount of the rotational change is based on the difference between the direction of travel and a direction in the plane perpendicular to the reference axis based on the attitude of the camera in the frame to be corrected. 前記決定手段は、前記センサデータに基づいて、規定数のフレームでの移動距離が所定の条件を満たす場合に、再度求めた進行方向を前記撮影中の特定方向として決定することを特徴とし、決定された前記撮影中の特定方向に対応した前記複数のフレームに対応する一定期間は、該決定から次回の決定までの期間である、請求項4に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 4, characterized in that the determining means determines the re-calculated traveling direction as the specific direction during shooting when the movement distance in a specified number of frames based on the sensor data satisfies a predetermined condition, and the fixed period corresponding to the plurality of frames corresponding to the determined specific direction during shooting is the period from the determination to the next determination. 前記座標系は、前記所定軸に対する角度座標をさらに含み、前記画像処理装置は、
前記動画の各フレームでの前記基準軸に対する撮像時の傾き角に基づいて、前記動画の各フレームに対し、前記所定軸が前記基準軸に略一致するように天頂補正を施す天頂補正手段
をさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
The coordinate system further includes an angle coordinate relative to the predetermined axis, and the image processing device
The image processing device according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a zenith correction means for performing zenith correction on each frame of the video so that the predetermined axis approximately coincides with the reference axis, based on a tilt angle at the time of imaging in each frame of the video with respect to the reference axis.
前記動画は、2つの角度座標を含む座標系で表される全天球画像を各フレームとして含み、前記動画は、複数の撮像素子により撮像されたものであり、前記全天球画像は、前記複数の撮像素子で撮像された複数の部分画像を合成することで構成され、前記動画データは、各フレームとして、前記全天球画像または前記複数の部分画像を含み、前記補正は、前記全天球画像または前記複数の部分画像に対して施され、前記基準軸は、重力方向である、請求項1~6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the video includes, as each frame, a celestial sphere image represented by a coordinate system including two angular coordinates, the video is captured by a plurality of image sensors, the celestial sphere image is formed by synthesizing a plurality of partial images captured by the plurality of image sensors, the video data includes, as each frame, the celestial sphere image or the plurality of partial images, the correction is applied to the celestial sphere image or the plurality of partial images, and the reference axis is the direction of gravity. 前記動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、角速度センサが出力するデータ、地磁気センサが出力するデータおよびこれらのセンサが出力するデータに基づいて算出される回転補正データのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the sensor data corresponding to the video includes at least one of data output by an acceleration sensor, data output by an angular velocity sensor, data output by a geomagnetic sensor, and rotation correction data calculated based on the data output by these sensors. 少なくとも所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される、連続した画像を含む動画を撮像する撮像装置であって、
動画の各フレームを撮像する撮像手段と、
絶対座標系における該撮像装置の変位量を示すセンサデータであり、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データを含むセンサデータを記録する記録手段と、
前記第1の回転補正データ及び前記第2の回転補正データに基づいて、前記動画の複数のフレームにわたり前記画像の表示の基準が撮影中の特定方向に固定されるように、基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を前記画像に施す回転補正手段と
を備え、
前記動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、及び角速度センサが出力するデータを含み、
前記第1の回転補正データは、基準値に対する画像の正面方向の第1の角度変化量の時系列データであり、
前記第2の回転補正データは、基準値に対する進行方向の第2の角度変化量の時系列データであり、
所定時点の基準フレームでの前記動画を撮像するカメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向が、前記撮影中の特定方向として定められ、前記回転変化の量は、基準フレームでの該姿勢に基づく方向と、補正対象フレームでの前記カメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく、
撮像装置。
An imaging device that captures a video including successive images expressed in a coordinate system including at least an angular coordinate around a predetermined axis,
An imaging means for capturing each frame of a moving image;
a recording means for recording sensor data indicating a displacement amount of the imaging device in an absolute coordinate system , the sensor data including first rotation correction data and second rotation correction data ;
a rotation correction means for correcting the image to cancel a rotation change around a reference axis so that a reference for displaying the image is fixed to a specific direction during shooting across a plurality of frames of the moving image based on the first rotation correction data and the second rotation correction data,
the sensor data corresponding to the moving image includes data output by an acceleration sensor and data output by an angular velocity sensor;
the first rotation correction data is time series data of a first angle change amount in a front direction of the image with respect to a reference value;
the second rotation correction data is time series data of a second angle change amount in a traveling direction relative to a reference value,
a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on a posture of a camera capturing the video in a reference frame at a predetermined time point is determined as the specific direction during the shooting, and the amount of the rotational change is based on a difference between a direction based on the posture in the reference frame and a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on the posture of the camera in a correction target frame;
Imaging device.
前記動画の撮影中に前記特定方向を指定する指示を受け付ける受付手段をさらに含む、請求項9に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 9, further comprising a receiving means for receiving an instruction to specify the specific direction while the video is being captured. 少なくとも所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される、連続した画像を含む動画を再生するための動画再生システムであって、
動画データを取得する動画データ取得手段と、
前記動画データに対応するセンサデータであり、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データを含むセンサデータを取得するセンサデータ取得手段と、
前記第1の回転補正データ及び前記第2の回転補正データに基づいて、前記動画の複数のフレームにわたり前記画像の表示の基準が撮影中の特定方向に固定されるように、基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を前記画像に施す回転補正手段と、
前記補正が施された前記動画の画像の少なくとも一部を、表示手段に前記表示の基準に基づいて画面表示させる表示制御手段と
を含み、
前記動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、及び角速度センサが出力するデータを含み、
前記第1の回転補正データは、基準値に対する画像の正面方向の第1の角度変化量の時系列データであり、
前記第2の回転補正データは、基準値に対する進行方向の第2の角度変化量の時系列データであり、
所定時点の基準フレームでの前記動画を撮像するカメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向が、前記撮影中の特定方向として定められ、前記回転変化の量は、基準フレームでの該姿勢に基づく方向と、補正対象フレームでの前記カメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく、
動画再生システム。
A video playback system for playing a video including continuous images represented in a coordinate system including at least an angular coordinate around a predetermined axis, comprising:
A video data acquisition means for acquiring video data;
a sensor data acquisition means for acquiring sensor data corresponding to the video data , the sensor data including first rotation correction data and second rotation correction data ;
a rotation correction means for correcting the image based on the first rotation correction data and the second rotation correction data so that a reference for displaying the image is fixed to a specific direction during shooting across a plurality of frames of the moving image, thereby canceling out a rotation change around a reference axis;
a display control means for causing a display means to display at least a part of the image of the moving image that has been corrected based on the display criteria;
the sensor data corresponding to the moving image includes data output by an acceleration sensor and data output by an angular velocity sensor;
the first rotation correction data is time series data of a first angle change amount in a front direction of the image with respect to a reference value;
the second rotation correction data is time series data of a second angle change amount in a traveling direction relative to a reference value,
a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on a posture of a camera capturing the video in a reference frame at a predetermined time point is determined as the specific direction during the shooting, and the amount of the rotational change is based on a difference between a direction based on the posture in the reference frame and a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on the posture of the camera in a correction target frame;
Video playback system.
前記基準軸に対し垂直方向の平面座標系における撮影中の特定方向を算出する回転量計算手段をさらに含む、請求項11に記載の動画再生システム。 The video playback system of claim 11 further includes a rotation amount calculation means for calculating a specific direction during shooting in a plane coordinate system perpendicular to the reference axis. 前記動画データ取得手段は、動画の各フレームを撮像する撮像手段を含み、前記センサデータ取得手段は、前記撮像手段とともに備えられたセンサの出力データまたは該出力データから計算される補正データを、前記動画の各フレームに関連付けて記録する記録手段を含むか、または、
前記動画データ取得手段および前記センサデータ取得手段は、撮像手段により撮像された動画の各フレームとともに、該撮像手段とともに備えられたセンサの出力データまたは該出力データから計算される補正データを受信する受信手段を含む、
請求項11または12に記載の動画再生システム。
The video data acquisition means includes an imaging means for capturing images of each frame of the video, and the sensor data acquisition means includes a recording means for recording output data of a sensor provided together with the imaging means or correction data calculated from the output data in association with each frame of the video, or
the video data acquisition means and the sensor data acquisition means include a receiving means for receiving output data of a sensor provided together with the imaging means or correction data calculated from the output data, together with each frame of the video captured by the imaging means;
13. The video playback system according to claim 11 or 12.
少なくとも所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される、連続した画像を含む動画を処理するための方法であって、コンピュータが、
動画データを取得するステップと、
前記動画データに対応するセンサデータであり、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データを含むセンサデータを取得するステップと、
前記第1の回転補正データ及び前記第2の回転補正データに基づいて、前記動画の複数のフレームにわたり前記画像の表示の基準が撮影中の特定方向に固定されるように、基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を前記画像に施すステップと
を実行し、
前記動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、及び角速度センサが出力するデータを含み、
前記第1の回転補正データは、基準値に対する画像の正面方向の第1の角度変化量の時系列データであり、
前記第2の回転補正データは、基準値に対する進行方向の第2の角度変化量の時系列データであり、
所定時点の基準フレームでの前記動画を撮像するカメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向が、前記撮影中の特定方向として定められ、前記回転変化の量は、基準フレームでの該姿勢に基づく方向と、補正対象フレームでの前記カメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく、
方法。
1. A method for processing a video including a sequence of images represented in a coordinate system including at least angular coordinates about a given axis, the method comprising:
acquiring video data;
acquiring sensor data corresponding to the video data , the sensor data including first rotation correction data and second rotation correction data ;
and performing a correction on the image based on the first rotation correction data and the second rotation correction data to cancel out a rotation change around a reference axis so that a reference for displaying the image is fixed to a specific direction during shooting across a plurality of frames of the moving image,
the sensor data corresponding to the moving image includes data output by an acceleration sensor and data output by an angular velocity sensor;
the first rotation correction data is time series data of a first angle change amount in a front direction of the image with respect to a reference value;
the second rotation correction data is time series data of a second angle change amount in a traveling direction relative to a reference value,
a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on a posture of a camera capturing the video in a reference frame at a predetermined time point is determined as the specific direction during the shooting, and the amount of the rotational change is based on a difference between a direction based on the posture in the reference frame and a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on the posture of the camera in a correction target frame;
Method.
少なくとも所定軸周りの角度座標を含む座標系で表される、連続した画像を含む動画を処理する画像処理装置を実現するためのプログラムであって、コンピュータを、
動画データを取得する動画データ取得手段、
前記動画データに対応するセンサデータであり、第1の回転補正データ及び第2の回転補正データを含むセンサデータを取得するセンサデータ取得手段、および
前記第1の回転補正データ及び前記第2の回転補正データに基づいて、前記動画の複数のフレームにわたり前記画像の表示の基準が撮影中の特定方向に固定されるように、基準軸周りの回転変化を打ち消す補正を前記画像に施す回転補正手段、
として機能させ、
前記動画に対応するセンサデータは、加速度センサが出力するデータ、及び角速度センサが出力するデータを含み、
前記第1の回転補正データは、基準値に対する画像の正面方向の第1の角度変化量の時系列データであり、
前記第2の回転補正データは、基準値に対する進行方向の第2の角度変化量の時系列データであり、
所定時点の基準フレームでの前記動画を撮像するカメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向が、前記撮影中の特定方向として定められ、前記回転変化の量は、基準フレームでの該姿勢に基づく方向と、補正対象フレームでの前記カメラの姿勢に基づく前記基準軸に垂直な平面内での方向との差分に基づく、
プログラム。
A program for implementing an image processing device that processes a moving image including successive images expressed in a coordinate system including at least an angular coordinate around a predetermined axis, the program comprising:
A video data acquisition means for acquiring video data;
a sensor data acquisition means for acquiring sensor data corresponding to the video data , the sensor data including first rotation correction data and second rotation correction data ; and a rotation correction means for applying correction to the image to cancel out a rotation change around a reference axis, based on the first rotation correction data and the second rotation correction data, so that a reference for displaying the image is fixed to a specific direction during shooting across a plurality of frames of the video.
Function as a
the sensor data corresponding to the moving image includes data output by an acceleration sensor and data output by an angular velocity sensor;
the first rotation correction data is time series data of a first angle change amount in a front direction of the image with respect to a reference value;
the second rotation correction data is time series data of a second angle change amount in a traveling direction relative to a reference value,
a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on a posture of a camera capturing the video in a reference frame at a predetermined time point is determined as the specific direction during the shooting, and the amount of the rotational change is based on a difference between a direction based on the posture in the reference frame and a direction in a plane perpendicular to the reference axis based on the posture of the camera in a correction target frame;
program.
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