[发明专利]图像合成装置和方法

说明书

本发明涉及一种图像合成装置和方法，特别涉及一种适用于转化/合成由许多车用摄象装置所获取的影像的图像合成装置和方法，摄象装置用来给司机提供汽车周围影像以便在停车场等地方辅助驾驶。而且，它还涉及一种图像显示装置、一种图像获取/警告装置、和一种汽车位置识别/判断装置。

在迄今为止的图像合成装置中，为了通过图像合成在大量影像的基础上产生宽视野图像例如全景图像，大量影像需要从各自的摄象装置投影到一个表现为圆柱面的普通曲面上，然后被虚拟摄象装置来获得。这种常规过程在下面通过附图14至15B来说明。

图14是全景图像55合成过程的示意图，通过设置在汽车A上的两个摄象装置(未示出)依次来获得影像53和54，然后将它们投影到圆柱面66上形成场景52。图15A从三维角度表现了将从一个摄象装置61a上所获得的影像62和从另一个摄象装置61b上所获得的影像63投影到圆柱面66上形成合成图像的过程。影像62上的点64投影到点67，然后通过虚拟摄象装置72投影到合成图像平面73上的点69。此外，影像63上的点65投影到圆柱面66上的点68，然后通过使用同样的虚拟摄象装置72投影到合成图像平面73上的点70。图15B三维地表现了投影到与圆柱面66的轴垂直的平面71上的情况。通过上述过程，影像53和54上的每个点都被映像合成如图14所示的全景图像那样的图像。

上述常规技术已经被日本未审查专利(平)5-14751所公开。另外，向一个平面三维投影的技术也已经被日本未审查专利(平)6-20189和日本未审查专利2000-134537所公开。还有，球面投影技术被日本未审查专利(平)9-322040所公开。

而且，这样常规图像合成方法是用来将定位在不同投影中心的摄象装置所获取的大量影像合成一个合成图像；因此，就会产生如图14中的合成全景图像55中所示的不连续的点56a、56b和56c，这样就很难使不同影像在结合处成一条直线。而且，当投影到一个圆柱面的时候，不仅影像会在靠近和远离摄象装置处严重扭曲使得驾驶员很难掌握远处的景物，而且在车身后部例如图12中所示全景图像平面上临近图像57中的汽车保险杠或挡泥板处影像也会发生扭曲，从而很难将这种方法用于辅助汽车安全驾驶例如停车辅助中。

本发明就是为了消除上述问题，其一个目的是提供能提供一个非常宽的范围(宽虚拟视野)内信息的图像合成装置和方法，通过大量从不同视点所获得影像来很容易掌握汽车和周围环境(或情况)的，并将这些影像组合在一起，而不会损害合成天然图像的清晰度，很容易观看。

为了达到这个目的，按照本发明，所提供的图像合成装置包括许多的摄象装置、用来检测摄象装置的摄象位置的摄象位置检测装置、用来将从摄象装置所获得大量影像投影到影像投影部分并将摄象位置检测装置所探测到的摄象位置投影形成大量第一投影影像的第一投影装置、将大量第一投影影像投影到三维投影模型上来产生第二投影影像的第二投影装置、用来虚拟摄象第二投影影像的虚拟摄象装置、用来决定三维模型位置和形状的三维投影模型定型装置、用来探测虚拟摄象装置摄象位置的摄象位置探测装置，第二投影影像由虚拟摄象装置所获得，虚拟摄象装置所在摄象位置由虚拟摄象装置摄象位置决定装置来决定，来合成许多从许多摄象装置所获得的大量影像。

根据这种结构，因为由摄象装置所获得的影像被投影到第一投影部分，然后投影到三维投影模型上，可以使所合成图像的结合处不明显突出。

而且，在本发明所述的图像合成装置中，许多摄象装置是设置在汽车上，图像合成装置还包括一个汽车行驶方向探测装置来探测汽车的行驶方向。因此，视点是通过三维投影模型的投影部分投影中心的直线上，直线平行于汽车行驶方向探测装置所探测到汽车行驶方向，探测装置可以显示满足特殊条件比如在合成图像上还是直线的特殊的直线。

因此，在本发明所述的图像合成装置中，许多摄象装置是设置在汽车上，图像合成装置还包括一个汽车行驶车体位置探测机构来探测汽车的车体位置。在这种结构中，虚拟摄象装置的视点是位于通过平面投影影像和三维投影模型投影部分投影中心的平面内，这样可以允许满足特殊条件比如在合成图像上还是直线的直线。