WO2013104347A1 - Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations - Google Patents

Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations Download PDF

Info

Publication number
WO2013104347A1
WO2013104347A1 PCT/DE2012/000015 DE2012000015W WO2013104347A1 WO 2013104347 A1 WO2013104347 A1 WO 2013104347A1 DE 2012000015 W DE2012000015 W DE 2012000015W WO 2013104347 A1 WO2013104347 A1 WO 2013104347A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
mirror
virtual
panoramic
image
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/000015
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sascha WEISSBACH
Original Assignee
Kanna, Michael
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanna, Michael filed Critical Kanna, Michael
Priority to PCT/DE2012/000015 priority Critical patent/WO2013104347A1/en
Priority to DE112012005632.9T priority patent/DE112012005632A5/en
Publication of WO2013104347A1 publication Critical patent/WO2013104347A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/06Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe involving anamorphosis
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00General purpose image data processing
    • G06T1/0007Image acquisition

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for carrying out the method for recording and reproducing panoramic images, in particular for the visual reproduction of premises and landscapes.
  • the application is used, for example, for plant and property monitoring, virtual tour of venues, resort areas, videoconferencing and e-learning.
  • Spherical arrangements of cameras are known for the production of 360 ° video recordings in which the recordings are synchronized in a base unit and combined to form a video signal. By means of a software created for this signal is then played back on a monitor.
  • Another known solution consists of a camera and an integrated mirror optics for a 360 ° recording. Disadvantages of these systems, however, are the complex technology and required software for processing the signals.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device for performing the method, with which a less complex recording of panoramic images is made possible, the transmission to the client can be done in near real time and playback regardless of the operating systems and computer structures of the Clients is enabled. This object is achieved by using the method with the features of claim 1.
  • the method for a higher accuracy in the real playback is designed as described with the features of claim 2.
  • the equalization and the subsequent display on a monitor is carried out exclusively by a software used by the client.
  • the representation of the real scene on the monitor takes place in near real time.
  • An application of the method according to the invention can be carried out platform-independent within the Internet.
  • the cost of required special processing software or hardware is significantly reduced. Since the panoramic images are taken by hyperbolic-shaped mirrors and are recorded on their surfaces by surfaces of different sizes, different areas of sharpness are created.
  • the position of the focus areas depends on the arrangement of the mirror relative to the camera system.
  • two hyperbolic-shaped mirrors in different positions, one up and one down, each associated with a sensor system of the same camera.
  • CONFIRMATION COPY generated image data are projected into a respective virtual projection body, which corresponds to the inverted area of the associated mirror. From these projected virtual projection surfaces, a resulting projection surface is then generated by predetermining the pixels to be compensated for by corresponding pixels captured in the larger focus range. With this device, a compensation of the blurred area is achieved, thus increasing the accuracy.
  • the transmission of the captured image signals to the client via optical fibers proves. Taking advantage of the possible high transmission rates and the large ranges of several 100 km, without a required amplification technology, very accurate images can be transmitted in real time, especially when used in local networks. Furthermore, the transmission causes a reduced effort and a high data security. Below, the method and the device will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing shows
  • a hyperbolic mirror is mounted, which has a predetermined distance from the camera lens 2. By specifying the specific distance for the respective camera system, the rays detected by the panorama are cut after reflection on the mirror in a predetermined focal point F.
  • its focal point F ' is selected such that the beams impinge on the surface of the camera sensor 3.
  • the relatively "pointed" design of the mirror allows in the vertical direction an angle of view of 1 15 °.
  • the illustration of Figure 3 shows the schematic representation of the reflection radiation. The reflected beams generate on the camera sensor 3 a "donatf ⁇ rmiges" circular image, which still needs to be equalized for a realistic reproduction.
  • the equalizations are carried out by means of the following optical measures.
  • the "donatförmige" camera image is projected onto a surface whose shape corresponds to the inverted surface of the mirror.
  • a schematic representation of the generated virtual projection surface 5 is shown in FIG.
  • the projected area corresponds to the inner surface of the mirror itself, so to speak. Since the real panorama pictures are taken over a mirror, these pictures are mirror-inverted. Before the projection will be preferably corrected. Through this procedure, a panorama can also be displayed without computationally intensive image transformations.
  • known 3D modeling programs are used.
  • the image or video is assigned as surface material to the model body (hyperboloids).
  • the example embodiment of the projection body corresponds to a bivalve hyperboloids.
  • FIGS. 5 and 6 show two possibilities for positional positioning of the hyperbolic mirror.
  • the illustration of Figure 5 shows the downward position of the mirror, in which the tip is directed downward and through which the lower portion of the captured panorama blurred image reproduction and the upper area allows a sharp image reproduction.
  • the apparatus for performing the method can be designed so that it has two mirror-optical assemblies 1, 7. Each of these mirror-optical assemblies 1, 7 is assigned to a separate sensor of the camera system 6. The image signals of each sensor are projected into a virtual projection body and a resulting projection surface 5 is generated from the two projection bodies. The selection of the image signals to be used for the resulting projection surface 5 takes place on the basis of predetermined coordinates.
  • the application of the method and the device for carrying out the method can be carried out for the monitoring of plants and land.
  • this application will be respectively different parts of the panorama are divided into several monitors, although only one video signal is transmitted.
  • An option is to track specific people or objects.
  • Another application is the presentation of venues, resorts and events through virtual tours and live broadcasts. In this case, additional information could be called up at defined points on the panorama.
  • the method according to the invention can be used within video conferencing systems.
  • the required number of video streams would not have to correspond to the number of participants, but only one stream per group would be required.
  • certain image sections would be assigned to the corresponding person. It would also be possible to implement a guided conference in which the displayed image sections on the clients are controlled from a central location.
  • the process created involves a purely technical process.
  • the generation of the second (virtual) image generated on the basis of the recorded panoramic image takes place by the projection of the first image consisting of image signals after their transfer to the area virtually created by software.
  • the image signals are assigned by application of the software known per se to the projection points on the virtual surface (surface), which correspond to the inverted points on the physical surface of the mirror-optical assemblies.
  • This software also includes the function of a virtual navigable camera whose position the observer (client) occupies.
  • the optical image of the real world is imported after the transmission of the recorded image signals, so to speak as a "texture" on the programmatically generated surface of the client.
  • the recorded "donat-shaped" camera image and its mirrored inversion serves as an optical image of the real world. Due to the true to original transmission of the images, no image transformation by means of mathematical methods and the required expenditure of computer technology is required for the reproduction or projection.
  • the projection surface at the client is virtually “rebuilt” by software known per se according to the present method, and the transmitted image signals representative of the image of the real world are imported onto this surface as "texture". Accordingly, a generation of a second image by the virtual camera takes place. The required amount of special processing software and hardware is thereby considerably reduced.

Abstract

The invention relates to a method and a device - which serves for carrying out the method - for the recording and reproduction of panoramic images, in particular for the pictorial reproduction of premises and landscapes. The problem addressed by the invention is that of providing a method and a device serving for carrying out the method with which less complex recording of panoramic images is made possible, transmission to the client can take place almost in real time and reproduction independently of the operating systems and computer structures of the client is made possible. This problem is solved by virtue of the fact that the rays which are captured by the camera systems (2, 3, 6) and reflected by the mirror-optical assemblies (1, 7) are converted into image signals and projected onto virtual surfaces (5), the forms of which correspond to inverted surfaces of the mirror-optical assemblies, the excerpt to be viewed from the 360° panoramic image is selected by means of a navigable virtual camera positioned in the interior of the projected virtual hyperboloid model and the signals of the images (4) captured by the virtual camera are rendered and, independently of the respective operating system and computer architecture present, are stored in a retrievable manner and/or transmitted live.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Panoramadarstellungen  Method and device for recording and reproducing panorama displays
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Panoramabildern, insbesondere zur bildlichen Wiedergaben von Räumlichkeiten und Landschaften. Die Anwendung besteht beispielsweise im Einsatz für Überwachungen von Anlagen und Grundstücken, für virtuelle Rundgänge von Veranstaltungsorten, Urlaubsgebieten, bei der Durchführung von Videokonferenzen und auf dem Gebiet des E-Learnings. Bekannt sind für die Erstellung von 360 ° Videoaufnahmen kugelförmige Anordnungen von Kameras bei denen die Aufnahmen in einer Basiseinheit synchronisiert und zu einem Videosignal zusammengeführt werden. Mittels einer dafür geschaffenen Software wird dieses Signal dann über einen Monitor wiedergegeben. Eine weitere bekannte Lösung besteht aus einer Kamera und einer integrierten Spiegeloptik für eine 360 ° Aufnahme. Nachteilig an diesen Systemen sind jedoch die aufwändige Technik und erforderliche Software für die Aufbereitung der Signale. Weiterhin bekannt ist auch ein System nach Der US 2002/0126395 AI bei dem Spiegeloptiken zur Anwendung kommen, die durch eine Anordnung von mehreren Reflektoren zueinander eine möglichst realistische Wiedergabe der Panoramabilder anstreben. Nachteilig ist auch an dieser Lösung der erforderlich hohe softwaremäßige Aufwand für die Entzerrung der erfassten Bilder, fehlender Echtzeitbetrieb bei der Wiedergabe der Panoramabilder und die Abhängigkeit von den vorhandenen Betriebssystemen der Computersysteme der Clients. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Schaffung eines Verfahrens und einer zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtung, mit denen eine weniger aufwändige Aufnahme von Panoramabildern ermöglicht wird, die Übertragung zum Client in nahezu Echtzeit erfolgen kann und die Wiedergabe unabhängig von den Betriebssystemen und Computerstrukturen des Clients ermöglicht wird. Gelöst wird diese Aufgabe unter Anwendung des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhaft wird das Verfahren für eine höhere Genauigkeit bei der realen Wiedergabe derart gestaltet, wie mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 beschrieben. Die Entzerrung und die anschließende Darstellung auf einem Monitor erfolgt ausschließlich durch eine vom Client zur Anwendung kommenden Software. Die Darstellung der realen Szene auf dem Monitor erfolgt dabei in nahezu Echtzeit. Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann innerhalb des Internets plattformunabhängig erfolgen. Der Kostenaufwand für erforderliche spezielle Bearbeitungssoftware bzw. Hardware wird erheblich reduziert. Da bei der Aufnahme der Panoramabilder diese durch hyperbolisch geformte Spiegel erfolgen und dazu auf deren Oberfläche von unterschiedlich großen Flächen aufgenommen werden, entstehen unterschiedlich scharfe Bildbereiche. Dabei ist die Lage der Schärfebereiche von der Anordnung des Spiegels zum Kamerasystem abhängig. Um die unterschiedlichen Schärfebereiche zu kompensieren, werden mittels einer Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform nach Patentanspruch 3 zwei hyperbolisch geformte Spiegel in unterschiedlichen Lagen, einer aufwärts und einer abwärts gerichteten Lage, jeweils einem Sensorsystem der gleichen Kamera zugeordnet. Die The invention relates to a method and an apparatus for carrying out the method for recording and reproducing panoramic images, in particular for the visual reproduction of premises and landscapes. The application is used, for example, for plant and property monitoring, virtual tour of venues, resort areas, videoconferencing and e-learning. Spherical arrangements of cameras are known for the production of 360 ° video recordings in which the recordings are synchronized in a base unit and combined to form a video signal. By means of a software created for this signal is then played back on a monitor. Another known solution consists of a camera and an integrated mirror optics for a 360 ° recording. Disadvantages of these systems, however, are the complex technology and required software for processing the signals. Also known is a system according to US 2002/0126395 Al in which mirror optics are used, which aim at each other by an arrangement of multiple reflectors as realistic as possible reproduction of the panoramic images. Another disadvantage of this solution is the high level of software required for the equalization of the captured images, the lack of real-time operation in the reproduction of the panorama images and the dependence on the existing operating systems of the computer systems of the clients. The object of the invention is therefore to provide a method and a device for performing the method, with which a less complex recording of panoramic images is made possible, the transmission to the client can be done in near real time and playback regardless of the operating systems and computer structures of the Clients is enabled. This object is achieved by using the method with the features of claim 1. Advantageously, the method for a higher accuracy in the real playback is designed as described with the features of claim 2. The equalization and the subsequent display on a monitor is carried out exclusively by a software used by the client. The representation of the real scene on the monitor takes place in near real time. An application of the method according to the invention can be carried out platform-independent within the Internet. The cost of required special processing software or hardware is significantly reduced. Since the panoramic images are taken by hyperbolic-shaped mirrors and are recorded on their surfaces by surfaces of different sizes, different areas of sharpness are created. The position of the focus areas depends on the arrangement of the mirror relative to the camera system. In order to compensate for the different focus ranges, by means of a device in a preferred embodiment according to claim 3, two hyperbolic-shaped mirrors in different positions, one up and one down, each associated with a sensor system of the same camera. The
BESTÄTIGUNGSKOPIE erzeugten Bilddaten werden in jeweils einen virtuellen Projektionskörper projiziert, der der invertierten Fläche des zugeordneten Spiegels entspricht. Aus diesen projizierten virtuellen Projektionsflächen wird anschließend eine resultierende Projektionsfläche durch Vorgabe der zu kompensieren Bildpunkte durch entsprechende im größeren Schärfebereich erfassten Bildpunkte erzeugt. Mit dieser Vorrichtung wird eine Kompensation des unscharfen Bereiches erzielt und so die Genauigkeit erhöht. Vorteilhaft erweist sich die Übertragung der erfassten Bildsignale zum Client über Lichtwellenleiter. Unter Ausnutzung der möglichen hohen Übertagungsraten und den großen Reichweiten von mehreren 100 km, ohne eine dafür erforderliche Verstärkungstechnik, können insbesondere bei der Anwendung in lokalen Netzwerken sehr genaue Bilder in Echtzeit übertragen werden. Weiterhin bewirkt die Übertragung einen reduzierten Aufwand und einer hohen Datensicherheit. Nachfolgend soll das Verfahren und die Einrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt CONFIRMATION COPY generated image data are projected into a respective virtual projection body, which corresponds to the inverted area of the associated mirror. From these projected virtual projection surfaces, a resulting projection surface is then generated by predetermining the pixels to be compensated for by corresponding pixels captured in the larger focus range. With this device, a compensation of the blurred area is achieved, thus increasing the accuracy. Advantageously, the transmission of the captured image signals to the client via optical fibers proves. Taking advantage of the possible high transmission rates and the large ranges of several 100 km, without a required amplification technology, very accurate images can be transmitted in real time, especially when used in local networks. Furthermore, the transmission causes a reduced effort and a high data security. Below, the method and the device will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing shows
Fig. 1: die Anordnung der hyperbolischen Spiegeloptik, 1: the arrangement of the hyperbolic mirror optics,
Fig. 2: den schematischen Strahlenverlauf an der Spiegeloptik, 2 shows the schematic beam path at the mirror optics,
Fig.3: die schematische Darstellung der Reflexionsstrahlung und 3 shows the schematic representation of the reflection radiation and
Fig. 4: die virtuelle Projektionsfläche. 4: the virtual projection surface.
Auf dem in Figur 1 dargestellten Kameraobjektiv 2 ist ein hyperbolisch geformter Spiegel montiert, der einen vorgegebenen Abstand zum Kameraobjektiv 2 aufweist. Durch die Vorgabe des für das jeweilige Kamerasystem spezifischen Abstandes werden die vom Panorama erfassten Strahlen nach der Reflextion am Spiegel in einem vorgegebenen Brennpunkt F geschnitten. Wie der in Figur 2 dargestellte schematische Strahlenverlauf an der spiegeloptischen Baugruppe 1 zeigt, wird deren Brennpunkt F' so gewählt, dass die Strahlen auf die Fläche des Kamerasensors 3 auftreffen. Die relativ "spitz" verlaufende Bauform des Spiegels ermöglicht in vertikaler Richtung einen Bildwinkel von 1 15°. Die Abbildung der Figur 3 zeigt die schematische Darstellung der Reflexionsstrahlung. Die reflektierten Strahlen erzeugen auf dem Kamerasensor 3 ein "donatfÖrmiges" Rundbild, das für eine realistische Wiedergabe noch entzerrt werden muss. Erfindungsgemäß werden die Entzerrungen mittels folgender optischer Maßnahmen vorgenommen. Das "donatförmige" Kamerabild wird dazu auf eine Fläche projiziert, deren Form der invertierten Fläche des Spiegels entspricht. Eine schematische Darstellung der erzeugten virtuellen Projektionsfläche 5 ist in Figur 4 wiedergegeben. Die projizierte Fläche entspricht sozusagen der Innenfläche des Spiegels selbst. Da die realen Panoramabilder über einen Spiegel aufgenommen werden, sind diese Bilder spiegelverkehrt. Vor der Projektion werden diese vorzugsweise korrigiert. Durch diese Verfahrensweise kann ein Panorama auch ohne rechenintensive Bildtransformationen dargestellt werden. Für die Erstellung des Projektionsmodells kommen an sich bekannte 3D-Modellierungsprogramme zur Anwendung. Dabei wird das Bild bzw. Video als Oberflächenmateriai dem Modellkörper (Hyperboloiden) zugewiesen. Die beispielsweise Ausführung des Projektionskörpers entspricht einem zweischal igen Hyperboloiden. Im inneren des Hyperboloidenmodells wird anstelle des Betrachters eine virtuelle Kamera positioniert. Der Standort der virtuellen Kamera kann bei einer Anwendung des Verfahrens in einem Besucherraum auch für einen die Wiedergabe der Panoramabilder betrachtenden Beobachter gewählt werden. Für die Betrachtung des Panoramas kann die virtuelle Kamera navigiert werden. Wird die Szene der Kameraansicht gerendert, so erhält man einen entzerrten Bildausschnitt des Panoramas. Mittels der "optischen" Bildentzerrung wird die Darstellung der realen Szene auf einem Monitor in nahezu Echtzeit möglich. In den Figuren 5 und 6 sind zwei Möglichkeiten der Lagepositionierung des hyperbolisch ausgebildeten Spiegels dargestellt. Die Darstellung nach Figur 5 zeigt die abwärtige Lage des Spiegels, bei der dessen Spitze nach unten gerichtet ist und durch den der untere Bereich des erfassten Panoramas eine unscharfe Bildwiedergabe und der obere Bereich eine scharfe Bildwiedergabe ermöglicht. Diese unterschiedlich scharfen Bereiche kommen dadurch zu Stande, dass an der unteren Spitze des hyperbolisch geformten Spiegels das Panorama auf einer viel kleineren Fläche dargestellt wird als an den oberen Bereichen. Treffen die reflektierten Strahlen auf den Kamerasensor 3, müssen mehr Bildinformationen pro Fläche in der Mitte des Sensors untergebracht werden al am Rand des Sensors. Dadurch werden im Zentrum des Bildes mehrere Bildpunkte zusammengefasst, wodurch Detailbildinformationen verloren gehen. Bei der Projektion des Polarkoordinatenbildes auf die Hyperboloiden-Innenfläche werden die Bildpunkte vergrößert, wobei die verlorenen Bildinformationen jedoch nicht wieder hergestellt werden können. Somit entstehen große Bereiche mit der gleichen Farbinformation, und damit wird das Bild an diesen Stellen unscharf. Die Figur 6 zeigt die umgekehrte Anordnung des Spiegels, bei der dessen Spitze nach oben gerichtet ist. Dadurch erhält man im unteren Bereich eine scharfe Wiedergabe der Bildinformationen, die nach oben hin zunehmend unschärfer werden. Um das Niveau der Schärfe in den Bereichen anzugleichen und dadurch die Genauigkeit des Verfahrens zu erhöhen bzw. den Erfordernissen anzupassen, kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so gestaltet werden, dass sie zwei spiegeloptische Baugruppen 1, 7 aufweist. Jede dieser spiegeloptischen Baugruppen 1 , 7 ist einem separaten Sensor des Kamerasystems 6 zugeordnet. Die Bildsignale jedes Sensors werden in einen virtuellen Projektionskörper projiziert und aus den beiden Projektionskörpern eine resultierende Projektionsfläche 5 erzeugt. Die Auswahl der zu nutzenden Bildsignale für die resultierende Projektionsfläche 5 erfolgt anhand vorgegebener Koordinaten. On the camera lens 2 shown in Figure 1, a hyperbolic mirror is mounted, which has a predetermined distance from the camera lens 2. By specifying the specific distance for the respective camera system, the rays detected by the panorama are cut after reflection on the mirror in a predetermined focal point F. As the schematic beam path shown in FIG. 2 on the mirror-optical module 1 shows, its focal point F ' is selected such that the beams impinge on the surface of the camera sensor 3. The relatively "pointed" design of the mirror allows in the vertical direction an angle of view of 1 15 °. The illustration of Figure 3 shows the schematic representation of the reflection radiation. The reflected beams generate on the camera sensor 3 a "donatfÖrmiges" circular image, which still needs to be equalized for a realistic reproduction. According to the invention, the equalizations are carried out by means of the following optical measures. The "donatförmige" camera image is projected onto a surface whose shape corresponds to the inverted surface of the mirror. A schematic representation of the generated virtual projection surface 5 is shown in FIG. The projected area corresponds to the inner surface of the mirror itself, so to speak. Since the real panorama pictures are taken over a mirror, these pictures are mirror-inverted. Before the projection will be preferably corrected. Through this procedure, a panorama can also be displayed without computationally intensive image transformations. For the creation of the projection model known 3D modeling programs are used. The image or video is assigned as surface material to the model body (hyperboloids). The example embodiment of the projection body corresponds to a bivalve hyperboloids. Inside the hyperboloid model, a virtual camera is positioned instead of the viewer. The location of the virtual camera can also be selected for an observer viewing the panoramic images when using the method in a visitor's room. For viewing the panorama, the virtual camera can be navigated. If the scene of the camera view is rendered, you get an equalized image section of the panorama. By means of "optical" image equalization, the representation of the real scene on a monitor in almost real time is possible. FIGS. 5 and 6 show two possibilities for positional positioning of the hyperbolic mirror. The illustration of Figure 5 shows the downward position of the mirror, in which the tip is directed downward and through which the lower portion of the captured panorama blurred image reproduction and the upper area allows a sharp image reproduction. These different areas of sharpness are created by the fact that at the lower end of the hyperbolic mirror, the panorama is displayed on a much smaller area than on the upper areas. If the reflected beams hit the camera sensor 3, more image information per area must be accommodated in the middle of the sensor al at the edge of the sensor. As a result, several pixels are combined in the center of the image, as a result of which detail image information is lost. When projecting the polar coordinate image onto the hyperboloid inner surface, the pixels are enlarged, but the lost image information can not be restored. This results in large areas with the same color information, and thus the image is blurred at these locations. Figure 6 shows the reverse arrangement of the mirror with its tip directed upwards. This gives the bottom of a sharp reproduction of the image information, which are increasingly blurred towards the top. In order to equalize the level of sharpness in the areas and thereby increase the accuracy of the method or adapt to the requirements, the apparatus for performing the method can be designed so that it has two mirror-optical assemblies 1, 7. Each of these mirror-optical assemblies 1, 7 is assigned to a separate sensor of the camera system 6. The image signals of each sensor are projected into a virtual projection body and a resulting projection surface 5 is generated from the two projection bodies. The selection of the image signals to be used for the resulting projection surface 5 takes place on the basis of predetermined coordinates.
Die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann für die Überwachung von Anlagen und Grundstücken erfolgen. Bei dieser Anwendung werden jeweils verschiedene Bildausschnitte des Panoramas auf mehrere Monitore aufgeteilt, obwohl nur ein Videosignal übertragen wird. Eine Option besteht darin, bestimmte Personen bzw. Objekte zu verfolgen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht in der Präsentation von Veranstaltungsorten, Urlaubsgebieten und Events durch virtuelle Rundgänge und Live-Übertragungen. Dabei könnten an definierten Punkten auf dem Panorama zusätzliche Informationen abgerufen werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren innerhalb von Videokonferenzsystemen zur Anwendung kommen. Die erforderliche Anzahl an Videostreams müsste dabei nicht der Anzahl an Teilnehmern entsprechen, sondern lediglich ein Stream pro Gruppe erforderlich werden. Dabei würden bestimmte Bildausschnitte der entsprechenden Person zugeordnet werden. Es wäre weiterhin möglich eine geführte Konferenz umzusetzen, bei der die dargestellten Bildausschnitte auf den Clients von einer zentralen Stelle aus gesteuert werden. Weiterhin besteht eine Anwendungsmöglichkeit im Bereich des E-Learnings. Bei einer Live-Übertragung einer Vorlesung könnte bei einer zusätzlichen Ausstattung des Redners mit einem Trackingsystems dessen Koordinaten an alle Clients übertragen werden, um somit den Bildausschnitt, auf dem er zu sehen ist, anzeigen zu können. Der Vortragende könnte sich, wie gewohnt, frei bewegen und müsste nicht auf eine feststehende Kamera Rücksicht nehmen. The application of the method and the device for carrying out the method can be carried out for the monitoring of plants and land. In this application will be respectively different parts of the panorama are divided into several monitors, although only one video signal is transmitted. An option is to track specific people or objects. Another application is the presentation of venues, resorts and events through virtual tours and live broadcasts. In this case, additional information could be called up at defined points on the panorama. Furthermore, the method according to the invention can be used within video conferencing systems. The required number of video streams would not have to correspond to the number of participants, but only one stream per group would be required. In the process, certain image sections would be assigned to the corresponding person. It would also be possible to implement a guided conference in which the displayed image sections on the clients are controlled from a central location. Furthermore, there is an application in the field of e-learning. In the case of a live transmission of a lecture, with additional equipment of the speaker with a tracking system, its coordinates could be transmitted to all clients in order to be able to display the image section on which it can be seen. The speaker could, as usual, move freely and would not have to take a fixed camera consideration.
Das geschaffene Verfahren beinhaltet im Gegensatz zum Stand der Technik einen rein technischen Vorgang. Die Erzeugung des auf der Basis des aufgenommenen Panoramabildes erzeugten zweiten (virtuellen) Bildes erfolgt durch die Projektion des aus Bildsignalen bestehenden ersten Bildes nach deren Übertragung auf der durch Software virtuell geschaffenen Fläche. Die Bildsignale werden mittels Anwendung der an sich bekannten Software den Projektionspunkten auf der virtuellen Fläche (Oberfläche) zugeordnet, die den invertierten Punkten auf der körperlichen Oberfläche der spiegeloptischen Baugruppen entsprechen. Diese Software beinhaltet ebenfalls die Funktion einer virtuell navigierbaren Kamera, deren Position der Beobachter (Client) einnimmt. Mit der geschaffenen Lösung wird ein "Verschieben", also kein transformieren, des optischen Abbildes der realen Welt in eine virtuelle Welt vorgenommen. Dadurch kann beispielsweise die Darstellung des realen Bildes auf einem Monitor in nahezu Echtzeit erfolgen. Das optische Abbild der realen Welt wird nach der Übertragung der aufgenommenen Bildsignale sozusagen als "Textur" auf die programmtechnisch erzeugte Fläche des Clients importiert. Als optisches Abbild der realen Welt dient das aufgenommene "donatförmige" Kamerabild und dessen spiegelverkehrte Umkehrung. Durch die originalgetreue Übertragung der Bilder wird für die Wiedergabe bzw. Projektion keine Bildtransformation mittels mathematischer Methoden und der dafür erforderliche Aufwand an Rechentechnik erforderlich. Die Projektionsfläche beim Client ist nach dem vorliegenden Verfahren durch an sich bekannte Software virtuell "nachgebaut" und die für das Abbild der realen Welt repräsentativen übertragenen Bildsignale werden als "Textur" auf diese Fläche importiert. Es findet demnach eine Generierung eines zweiten Bildes durch die virtuelle Kamera statt. Der erforderliche Aufwand an spezieller Bearbeitungssoftware und Hardware wird dadurch erheblich reduziert. Bezugszeichen spiegeloptische Baugruppe The process created, in contrast to the prior art, involves a purely technical process. The generation of the second (virtual) image generated on the basis of the recorded panoramic image takes place by the projection of the first image consisting of image signals after their transfer to the area virtually created by software. The image signals are assigned by application of the software known per se to the projection points on the virtual surface (surface), which correspond to the inverted points on the physical surface of the mirror-optical assemblies. This software also includes the function of a virtual navigable camera whose position the observer (client) occupies. With the solution created, a "shift", ie no transformation, of the optical image of the real world into a virtual world is made. As a result, for example, the representation of the real image on a monitor in almost real time. The optical image of the real world is imported after the transmission of the recorded image signals, so to speak as a "texture" on the programmatically generated surface of the client. The recorded "donat-shaped" camera image and its mirrored inversion serves as an optical image of the real world. Due to the true to original transmission of the images, no image transformation by means of mathematical methods and the required expenditure of computer technology is required for the reproduction or projection. The projection surface at the client is virtually "rebuilt" by software known per se according to the present method, and the transmitted image signals representative of the image of the real world are imported onto this surface as "texture". Accordingly, a generation of a second image by the virtual camera takes place. The required amount of special processing software and hardware is thereby considerably reduced. Reference number mirror-optical assembly
Kameraobjektiv camera lens
Kamerasensor camera sensor
Donatbild Donat image
Projektionsfläche projection
Kamerasystem camera system
spiegeloptische Baugruppe mirror-optical assembly

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Panoramabildern durch Erfassung der von den Panoramaobjekten kommenden optischen Strahlen mittels hyperbolisch ausgebildete spiegeloptische Baugruppen und durch Reflexion der optischen Strahlen zu Sensorflächen von zugeordneten Kamerasystemen sowie einer virtuellen Projektion des erfassten Bildes mittels softwaregestützter Raummodelle und virtuell navigierbaren Kameras, dadurch gekennzeichnet, dass 1. A method for recording and reproducing panoramic images by detecting the optical radiation coming from the panoramic objects by means of hyperbolic mirror-optical assemblies and by reflection of the optical beams to sensor surfaces of associated camera systems and a virtual projection of the captured image by means of software-based room models and virtually navigable cameras, characterized marked that
a) die von den Spiegel optischen Baugruppen ( 1 ;7) reflektierten und von den a) reflected by the mirror optical assemblies (1, 7) and of the
Kamerasystemen erfassten Strahlen in elektrische und/oder optische Bildsignale gewandelt, die der Form von Donatbildem entsprechen, und  Camera systems detected rays converted into electrical and / or optical image signals that correspond to the shape of Donatbildem, and
b) danach diese Bildsignale zum Client auf elektrischem und/oder optischen Wege b) then these image signals to the client by electrical and / or optical means
übertragen und auf durch Software erzeugte virtuelle Flächen projiziert werden, deren virtuelle Form den invertierten Flächen der spiegeloptischen Baugruppen (1;7) entsprechen.  and projected onto software-generated virtual surfaces whose virtual shape corresponds to the inverted surfaces of the mirror-optical assemblies (1; 7).
2, Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Panoramabildern nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2, Method for recording and reproducing panoramic images according to claim 1, characterized in that
a) mittels mindestens zwei den aufzunehmenden Panoramaflächen zugeordneten a) by means of at least two of the panoramic areas to be recorded
hyperbolisch ausgebildeten spiegeloptischen Baugruppen (1;7) die von den  hyperbolic mirror optical assemblies (1; 7) of the
Panoramaflächen gesendeten optischen Strahlen auf jeweils eine Sensorfläche des zugeordneten Kamerasystems (6) reflektiert werden,  Panoramic surfaces transmitted optical beams are reflected to a respective sensor surface of the associated camera system (6),
b) dass die von den Sensorflächen erfassten Strahlen auf jeweils eine der Sensorfläche zugeordneten virtuellen Fläche projiziert werden, die der Form der invertierten Fläche der spiegeloptischen Baugruppe entspricht und c) aus den Projektionsflächen eine resultierende Projektionsfläche (5) durch Zuordnung von Signalwerten der Projektionsflächen unter Vorgabe bestimmter Projektionspunkte ermittelt wird. b) that the beams detected by the sensor surfaces are projected onto a respective virtual surface associated with the sensor surface, which corresponds to the shape of the inverted surface of the mirror-optical assembly, and c) from the projection surfaces a resulting projection surface (5) by assignment of signal values of the projection surfaces is determined under specification of certain projection points.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in elektrische und/oder optische Signale umgewandelten Bildsignale mittels Lichtwellenleiter (LWL) zum Client übertragen werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the image signals converted into electrical and / or optical signals are transmitted to the client by means of optical waveguides (LWL).
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (6) mindestens zwei Sensorflächen aufweist, denen jeweils eine spiegeloptische Baugruppe (1 ;7) zugeordnet ist und diese Baugruppen zueinander verstellbar mit dem Kamerasystem (6) verbunden sind. 4. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the camera system (6) has at least two sensor surfaces, each of which a mirror-optical assembly (1, 7) is assigned and these assemblies are mutually adjustable with the camera system (6) ,
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen. For this 3 sheets of drawings.
PCT/DE2012/000015 2012-01-11 2012-01-11 Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations WO2013104347A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2012/000015 WO2013104347A1 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations
DE112012005632.9T DE112012005632A5 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Method and device for recording and reproducing panorama displays

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2012/000015 WO2013104347A1 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013104347A1 true WO2013104347A1 (en) 2013-07-18

Family

ID=46210061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2012/000015 WO2013104347A1 (en) 2012-01-11 2012-01-11 Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112012005632A5 (en)
WO (1) WO2013104347A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118474A (en) * 1996-05-10 2000-09-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Omnidirectional imaging apparatus
US20010010555A1 (en) * 1996-06-24 2001-08-02 Edward Driscoll Jr Panoramic camera
US6327020B1 (en) * 1998-08-10 2001-12-04 Hiroo Iwata Full-surround spherical screen projection system and recording apparatus therefor
US20020126395A1 (en) 2000-03-22 2002-09-12 Sajan Gianchandani Panoramic image acquisition device
US6856472B2 (en) * 2001-02-24 2005-02-15 Eyesee360, Inc. Panoramic mirror and system for producing enhanced panoramic images
US20060023105A1 (en) * 2003-07-03 2006-02-02 Kostrzewski Andrew A Panoramic video system with real-time distortion-free imaging
US20100208213A1 (en) * 2008-06-04 2010-08-19 Satoru Yoshii Entire-visual-field projection device, and entire-visual-field image system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6118474A (en) * 1996-05-10 2000-09-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Omnidirectional imaging apparatus
US20010010555A1 (en) * 1996-06-24 2001-08-02 Edward Driscoll Jr Panoramic camera
US6327020B1 (en) * 1998-08-10 2001-12-04 Hiroo Iwata Full-surround spherical screen projection system and recording apparatus therefor
US20020126395A1 (en) 2000-03-22 2002-09-12 Sajan Gianchandani Panoramic image acquisition device
US6856472B2 (en) * 2001-02-24 2005-02-15 Eyesee360, Inc. Panoramic mirror and system for producing enhanced panoramic images
US20060023105A1 (en) * 2003-07-03 2006-02-02 Kostrzewski Andrew A Panoramic video system with real-time distortion-free imaging
US20100208213A1 (en) * 2008-06-04 2010-08-19 Satoru Yoshii Entire-visual-field projection device, and entire-visual-field image system

Also Published As

Publication number Publication date
DE112012005632A5 (en) 2014-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2174188B1 (en) Apparatus for the automatic positioning of coupled cameras for three-dimensional image representation
EP1333306B1 (en) Method and system for stereoscopic microscopy
AT394459B (en) METHOD FOR OBTAINING IMAGES FOR USE IN REPRESENTING A THREE-DIMENSIONAL SHEET IMAGE RECORDING CARRIER ON WHICH THE FIRST AND SECOND GROUPS OF SERIES OF SUCH IMAGES ARE STORED
EP2106657A2 (en) Arrangement and method for capturing and displaying images of a scene and/or an object
DE102005009437A1 (en) Method and device for fading AR objects
EP3427474B1 (en) Image processing method, image processing means and image processing device for generating images of a portion of a three-dimensional space
DE102004063577A1 (en) Method and system for displaying facial features on non-planar surfaces
DE102005010250A1 (en) Sweet spot tracking method for e.g. multi-user-display, involves utilizing optical component in path of rays for inverse ray analysis, and detecting and considering defined angle of diffractive unit and viewing angle of display observer
DE102017107489B3 (en) Microscope arrangement for recording and displaying three-dimensional images of a sample
WO2012055050A1 (en) Eye examination apparatus with digital image output
DE102007021518B4 (en) Method of processing a video data set
DE102010026572B4 (en) Method for recording and reproducing panorama representations
WO2013104347A1 (en) Method and device for the recording and reproduction of panoramic representations
EP1912431A2 (en) Method and device for actuating a pivotable camera
DE19840972A1 (en) Stereoscopic display system for displaying 3-D image from 2-D image
DE102014108317B4 (en) Arrangement for the optical detection of the room from several directions
AT518256B1 (en) GENERATING A PANORAMIC IMPOSITION FOR STEREOSCOPIC REPRODUCTION AND SUCH A PLAYBACK
DE102019111238A1 (en) Method for setting and visualizing parameters for focusing an objective on an object and system for carrying out the method
WO2017216263A1 (en) Image capturing apparatus, image capturing system, image projection apparatus, image transfer system, method for capturing a 360° object region and method for projecting an image
DE2623373C3 (en) Thermal sighting and location method and device therefor
DE10134430A1 (en) Immersive stereoscopic projection system for use in virtual reality with software corrected projection onto a concave projection screen and floor and masking of non-visible regions
DE19512293A1 (en) Method and device for generating spatial images
DE102007038817A1 (en) Method and device for projecting virtual stationary or moving images and / or spatial objects onto a real projection surface
DE102011050278A1 (en) Stereoscopic imaging apparatus for recording three-dimensional stereoscopic video, has control unit to control rotation of two cameras to move captured image section in direction parallel to connection line of cameras
DE10349450A1 (en) Image acquisition and reproduction device for monitoring and observation records objects in spatial angles defined by spherical quadrilaterals into which space to be recorded is divided

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12726005

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112012005632

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120120056329

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112012005632

Country of ref document: DE

Effective date: 20141023

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12726005

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1