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EP0954828B1

Generalized panoramic mosaic

Abstract

Video mosaicing is commonly used to increase the visual field of view by pasting together many video frames. The invention provides for image mosaicing for general camera motion, including forward camera motion and zoom. After computing the motion between the images in a sequence, strips are selected from individual frames such that the strips are approximately perpendicular to the optical flow. The strips are warped such that the optical flow becomes parallel, and are pasted to a panoramic mosaic. The warping transformation on the strips, which results in making the optical flow to be parallel, can be modeled by an oblique projection of the image onto a cylindrical surface whose central axis is the trajectory of the camera. In addition, this invention uses view interpolation to generate dense intermediate views between original video frames, such that these intermediate views are used to overcome effects of motion parallax when creating panoramic mosaics.

EP0954828B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 25

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Expired 20 January 2018, 8.7 years ago.

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of combining a sequence of two-dimensional images of a scene for obtaining a panoramic mosaic of said scene, said sequence of two-dimensional images being acquired by a moving camera in relative motion with respect to said scene, said relative motion giving rise to an optical flow between the images, wherein at least a part of the optical flow vectors is unparallel to each other, the method comprising:a) warping said images so that the direction of the optical flow vectors becomes substantially parallel to each other and to a direction in which said mosaic is constructed;b) pasting said warped images so that said sequence of two-dimensional images is continuous for said scene,    whereby to construct said panoramic mosaic of said scene. Procédé permettant de combiner une séquence d'images bidimensionnelles d'une scène pour obtenir une mosaïque panoramique de ladite scène, ladite séquence d'images bidimensionnelles étant acquise par une caméra mobile en mouvement relatif par rapport à ladite scène, ledit mouvement relatif donnant naissance à un flux optique entre les images, dans lequel au moins une partie des vecteurs du flux optique ne sont pas parallèles les uns aux autres,    le procédé comprenant les étapes consistant à : a) ourdir lesdites images de sorte que les directions des vecteurs du flux optique deviennent substantiellement parallèles les unes aux autres et à une direction dans laquelle la mosaïque est construite ;b) coller lesdites images ourdies afin que ladite séquence d'images bidimensionnelles soit continue pour ladite scène,    par lequel construire ladite mosaïque panoramique de ladite scène. Verfahren zur Kombination einer Folge zweidimensionaler Bilder einer Szene, um ein Panoramamosaik der Szene zu erhalten, wobei die Folge zweidimensionaler Bilder durch eine sich bewegende Kamera erfaßt wird, die sich bezüglich der Szene in einer Relativbewegung befindet, wobei die Relativbewegung einen optischen Fluß zwischen den Bildern hervorruft, wobei die Vektoren des optischen Flusses mindestens teilweise nicht-parallel zueinander sind, wobei das Verfahren aufweist: a) Verzerren der Bilder, so daß die Richtung der Vektoren des optischen Flusses im wesentlichen zueinander und zu einer Richtung parallel wird, in der das Mosaik konstruiert wird;b) Einsetzen der verzerrten Bilder, so daß die Folge zweidimensionaler Bilder für die Szene zusammenhängend wird, wodurch das Panoramamosaik der Szene konstruiert wird.
  2. 2
    A method of combining a sequence of two-dimensional images of a scene for obtaining a panoramic mosaic of the scene, said sequence of two-dimensional images being acquired by a moving camera in relative motion with respect to the scene, said camera motion giving rise to an optical flow between the images, the method comprising the steps of:a) selecting for each image of said sequence of two-dimensional images at least one family of lines perpendicular to said optical flow and defining strips having a front edge, through which said optical flow enters, and a back edge, through which said optical flow exits, in order that each strip be substantially perpendicular to said optical flow;b) warping the strips, to create non-rectangular strips, in order that said optical flow becomes substantially parallel to a direction in which said mosaic is constructed;and(c) pasting said non-rectangular strips in order that said sequence of two-dimensional images be continuous for said scene,    whereby said panoramic mosaic of the scene is constructed. Procédé permettant de combiner une séquence d'images bidimensionnelles d'une scène pour obtenir une mosaïque panoramique de la scène, ladite séquence d'images bidimensionnelles étant acquise par une caméra mobile en mouvement relatif par rapport à la scène, ledit mouvement de la caméra donnant naissance à un flux optique entre les images, le procédé comprenant les étapes consistant à : a) sélectionner pour chaque image de ladite séquence d'images bidirectionnelles au moins une famille de lignes perpendiculaires audit flux optique et à définir les bandes ayant un bord antérieur, à travers lequel ledit flux optique entre et un bord postérieur, à travers lequel ledit flux optique sort, afin que chaque bande soit substantiellement perpendiculaire audit flux optique ;b) ourdir les bandes, pour créer des bandes non rectangulaires, afin que ledit flux optique devienne substantiellement parallèle à une direction dans laquelle ladite mosaïque est construite ;etc) coller lesdites bandes non rectangulaires afin que ladite séquence d'images bidimensionnelles soit continue pour ladite scène,    par lequel ladite mosaïque panoramique de la scène est construite. Verfahren zur Kombination einer Folge zweidimensionaler Bilder einer Szene, um ein Panoramamosaik der Szene zu erhalten, wobei die Folge zweidimensionaler Bilder durch eine sich bewegende Kamera erfaßt wird, die sich bezüglich der Szene in einer Relativbewegung befindet, wobei die Kamerabewegung einen optischen Fluß zwischen den Bildern hervorruft, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Auswählen für jedes Bild der Folge zweidimensionaler Bilder mindestens einer Schar von Linien, die senkrecht zum optischen Fluß verlaufen und Streifen definieren, die eine Vorderkante, durch die der optische Fluß eintritt, und eine Hinterkante aufweisen, durch die der optische Fluß austritt, damit jeder Streifen im wesentlichen senkrecht zum optischen Fluß verläuft;b) Verzerren der Streifen, um nicht-rechteckige Streifen zu erzeugen, damit der optische Fluß im wesentlichen parallel zu einer Richtung wird, in der das Mosaik konstruiert wird;und(c) Einsetzen der nicht-rechteckigen Streifen, damit die Folge zweidimensionaler Bilder für die Szene zusammenhängend wird, wodurch das Panoramamosaik der Szene konstruiert wird.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 2 dans lequel l'étape b) consistant à ourdir les bandes inclut de transformer lesdites bandes en bandes ayant au moins l'un de leurs bords antérieur et postérieur qui s'adapte à un bord d'une bande adjacente. The method of claim 2 wherein the step b) of warping the strips includes transforming said strips into strips having at least one of their front and back edges fitting an edge of an adjacent strip. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt b) des Verzerrens der Streifen das Transformieren der Streifen zu Streifen aufweist, von denen mindestens eine ihrer Vorder- und Hinterkanten zu einer Kante eines benachbarten Streifens paßt.
  4. 4
    Procédé selon la revendication 2 dans lequel l'étape b) consistant à ourdir les bandes inclut de transformer lesdites bandes en bandes ayant des bords droits avant que les bandes ne soient assemblées les unes aux autres. The method of claim 2 wherein the step b) of warping the strips includes transforming said strips into strips having straight edges before the strips are combined together. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt b) des Verzerrens der Streifen das Transformieren der Streifen zu Streifen aufweist, die gerade Kanten aufweisen, bevor die Streifen miteinander kombiniert werden.
  5. 5
    Procédé selon la revendication 2 dans lequel l'étape b) consistant à ourdir les bandes inclut de redimensionner lesdites bandes, définies sur une image bidimensionnelle, en bandes rectangulaires de sorte que leur bord antérieur soit substantiellement aligné au bord postérieur d'une bande définie sur une image bidimensionnelle adjacente. The method of claim 2 wherein the step b) of warping the strips includes reseating said strips, defined on a two-dimensional image, to rectangular strips so that their front edge be substantially aligned with the back edge of a strip defined on an adjacent two-dimensional image. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt b) des Verzerrens der Streifen eine Umskalierung der Streifen, die auf einem zweidimensionalen Bild definiert sind, in rechteckige Streifen aufweist, so daß ihre Vorderkante im wesentlichen mit der Hinterkante eines Streifens ausgerichtet ist, der auf einem benachbarten zweidimensionalen Bild definiert wird.
  6. 6
    Procédé selon la revendication 5 dans lequel ladite bande est une bande circulaire, le bord antérieur de ladite bande circulaire étant un arc de longueur l1 ayant un rayon r1, le bord postérieur de ladite bande circulaire étant un arc de longueur l2 ayant un rayon r2 et ledit redimensionnement consistant à multiplier l1 par r1/r2. The method of claim 5 wherein said strip is a circular strip, the front edge of said circular strip being an arc of length l1 having a radius r1, the back edge of said circular strip being an arc of length l2 having a radius r2, and said reseating including multiplying l1 by r1/r2. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Streifen ein kreisförmiger Streifen ist, wobei die Vorderkante des kreisförmigen Streifens ein Bogen der Länge l1 mit einem Radius r1 ist, die Hinterkante des kreisförmigen Streifens ein Bogen der Länge l2 mit einem Radius r2 ist und die Umskalierung eine Multiplikation von l1 mit r1/r2 aufweist.
  7. 7
    Procédé selon la revendication 2 dans lequel l'étape a) consistant à sélectionner, pour chaque image de ladite séquence d'images bidimensionnelles, au moins une famille de lignes définissant au moins une bande, inclut les étapes consistant à :- déterminer une forme pour ladite bande ;- déterminer une taille et une largeur pour ladite bande ;- définir une position de ladite bande sur une image bidimensionnelle ;et- couper ladite bande à partir de l'image bidimensionnelle. The method of claim 2 wherein the step a) of selecting for each image of said sequence of two-dimensional images at least one family of lines defining at least one strip includes: - determining a shape for said strip;- determining a size and a width for said strip;- defining a position of said strip on a two-dimensional image;and- cutting said strip from the two-dimensional image. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt a) des Auswählens für jedes Bild der Folge zweidimensionaler Bilder mindestens eine Schar von Linien, die mindestens einen Streifen definieren, aufweist: - Bestimmen einer Form für den Streifen;- Bestimmen einer Größe und einer Breite für den Streifen;- Definieren einer Position des Streifens auf einem zweidimensionalen Bild;und- Ausschneiden des Streifens aus dem zweidimensionalen Bild.
  8. 8
    Procédé selon la revendication 2 dans lequel les images bidimensionnelles sont reliées par une transformation affine ou par une transformation planaire-projective. The method of claim 2 wherein the two-dimensional images are related by an affine transformation or by a planar-projective transformation. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweidimensionalen Bilder durch eine affine Transformation oder durch eine planar-projektive Transformation in Beziehung stehen.
  9. 9
    Procédé de la revendication 8 dans lequel la transformation est appliquée à la mosaïque panoramique en fonction d'un point de vue souhaité. The method of claim 8 wherein the transformation is applied to the panoramic mosaic depending on a desired viewpoint. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Transformation abhängig von einem gewünschten Standpunkt auf das Panoramamosaik angewendet wird.
  10. 10
    Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les images sont projetées sur un cylindre tridimensionnel dont l'axe principal s'approche du chemin du centre optique de la caméra, une combinaison des bandes étant obtenue en traduisant les images bidimensionnelles projetées substantiellement le long de la surface cylindrique du cylindre tridimensionnel. The method of claim 1 or 2 wherein said images are projected onto a three-dimensional cylinder whose major axis approximates the path of camera optical center, a combination of the strips being achieved by translating the projected two-dimensional images substantially along the cylindrical surface of the three-dimensional cylinder. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bilder auf einen dreidimensionalen Zylinder projiziert werden, dessen Hauptachse den Weg des optischen Mittelpunkts der Kamera annähert, wobei eine Kombination der Streifen erzielt wird, indem die projizierten zweidimensionalen Bilder im wesentlichen längs der Zylinderoberfläche des dreidimensionalen Zylinders translatiert werden.
  11. 11
    Procédé selon la revendication 10 dans lequel chaque paire d'images successives définit son propre cylindre dont l'axe principal passe substantiellement à travers le centre optique des caméras et les cylindres sont enchaînés substantiellement le long de la séquence d'images. The method of claim 10 wherein every two subsequent images define their own cylinder whose major axis substantially passes through the optical center of the cameras, and the cylinders are concatenated substantially along the image sequence. Verfahren nach Anspruch 10, wobei alle zwei aufeinanderfolgenden Bilder ihren eigenen Zylinder definieren, dessen Hauptachse im wesentlichen durch den optischen Mittelpunkt der Kamera geht, und die Zylinder im wesentlichen längs der Bildfolge verkettet sind.
  12. 12
    Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la séquence d'images est augmentée par des jeux d'images interpolés intermédiaires aux images de la séquence d'images et dans lequel les bandes sont augmentées à l'aide de bandes définies sur les images interpolées. The method of claim 1 or 2 wherein the sequence of images is augmented by sets of interpolated images intermediate to the images of the sequence of images, and wherein the strips are augmented with strips defined on the interpolated images. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bilderfolge durch Sätze interpolierter Bilder erweitert wird, die zwischen den Bildern der Bilderfolge liegen, und wobei die Streifen mit Streifen erweitert werden, die an den interpolierten Bildern definiert werden.
  13. 13
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 comprenant également l'étape consistant à stocker dans une mémoire des données représentatives de la mosaïque panoramique de la scène. The method of anyone of claims 1 to 12, further comprising storing in a memory data representative of the panoramic mosaic of the scene. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner das Speichern von Daten in einem Speicher aufweist, die für das Panoramamosaik der Szene repräsentativ sind.
  14. 14
    A computer program comprising computer program code means for performing all the steps of any of Claims 1 to 13 when said program is run on a computer. Computerprogramm, das eine Computerprogrammcodeeinrichtung zur Durchführung aller Schritte der Ansprüche 1 bis 13 aufweist, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Programme informatique comprenant des ressources de code de programme informatique permettant d'effectuer toutes les étapes de l'une quelconque des revendications 1 à 13 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
  15. 15
    A computer program as claimed in Claim 14 embodied on a computer readable medium. Computerprogramm nach Anspruch 14, das auf einem computerlesbaren Medium enthalten ist. Programme informatique comme revendiqué dans la revendication 14 intégré à un support lisible sur ordinateur.
  16. 16
    Use of the method of claim I or 2 for handling at least one case from the group consisting of image parallax, camera zoom, forward camera motion, and general camera motion combining translation and rotation. Utilisation du procédé de la revendication 1 ou 2 pour gérer au moins un cas du groupe comprenant une parallaxe d'images, un zoom de caméra, un mouvement avant de caméra et un mouvement général de caméra combinant la translation et la rotation. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, zur Behandlung mindestens eines Falls aus der Gruppe, die aus einer Bildparallaxe, einer Kamerabrennweitenverstellung, einer Vorwärtskamerabewegung und einer allgemeinen Kamerabewegung besteht, die eine Translation und Rotation kombiniert.
  17. 17
    A system for combining a sequence of two-dimensional images of a scene to obtain a panoramic mosaic of said scene, said sequence of images being acquired by a camera in relative motion with respect to said scene, said relative motion giving rise to an optical flow between said images, wherein at least a part of the optical flow vectors is unparallel to each other, the system comprising:a warper for warping the images so that the direction of the optical flow vectors between said images becomes substantially parallel to each other and to a direction in which the mosaic is constructed;anda paster for pasting said warped images so that said sequence of two-dimensional images is continuous for said scene. System zur Kombination einer Folge zweidimensionaler Bilder einer Szene, um ein Panoramamosaik der Szene zu erhalten, wobei die Bilderfolge durch eine Kamera erfaßt wird, die sich bezüglich der Szene in einer Relativbewegung befindet, wobei die Relativbewegung einen optischen Fluß zwischen den Bildern hervorruft, wobei die Vektoren des optischen Flusses mindestens teilweise nicht-parallel zueinander sind, wobei das System aufweist: eine Verzerrungseinrichtung zur Verzerrung der Bilder, so daß die Richtung der Vektoren des optischen Flusses zwischen den Bildern im wesentlichen zueinander und zu einer Richtung parallel wird, in der das Mosaik konstruiert ist;undeine Einsetzeinrichtung zum Einsetzen der verzerrten Bilder, so daß die Folge zweidimensionaler Bilder für die Szene zusammenhängend ist. Système permettant de combiner une séquence d'images bidirectionnelles d'une scène pour obtenir une mosaïque panoramique de ladite scène, ladite séquence d'images étant acquise par une caméra en mouvement relatif par rapport à ladite scène, ledit mouvement relatif donnant naissance à un flux optique entre lesdites images, dans lequel au moins quelques-uns des vecteurs du flux optique ne sont pas parallèles les uns aux autres, le système comprenant : un ourdissoir pour ourdir les images de sorte que les directions des vecteurs du flux optique entre lesdites images deviennent substantiellement parallèles les unes aux autres et à une direction dans laquelle la mosaïque est construite ;etune encolleuse pour coller lesdites images ourdies afin que ladite séquence d'images bidimensionnelles soit continue pour ladite scène.
  18. 18
    A system for combining a sequence of two-dimensional images of a scene for obtaining a panoramic mosaic of said scene, said sequence of two-dimensional images being acquired by a moving camera in relative motion with respect to said scene, said camera motion giving rise to an optical flow between the images, the system comprising:a selector for selecting for each image of said sequence of two-dimensional images at least one family of lines perpendicular to said optical flow and defining at least one strip having a front edge, through which said optical flow enters, and a back edge, through which said optical flow exits, so that each strip is substantially perpendicular to said optical flow;a warper for warping said strip to create non-rectangular strips, so that said optical flow becomes substantially parallel to a direction in which said mosaic is constructed;a paster for pasting said non-rectangular strips so that said sequence of two-dimensional images is continuous for said scene. System zur Kombination einer Folge zweidimensionaler Bilder einer Szene, um ein Panoramamosaik der Szene zu erhalten, wobei die Folge zweidimensionaler Bilder durch eine sich bewegende Kamera erfaßt wird, die sich in Relativbewegung bezüglich der Szene befindet, wobei die Kamerabewegung einen optischen Fluß zwischen den Bildern hervorruft, wobei das System aufweist: einen Selektor, um für jedes Bild der Folge zweidimensionaler Bilder mindestens eine Schar von Linien auszuwählen, die senkrecht zum optischen Fluß verlaufen und mindestens einen Streifen definieren, der eine Vorderkante, durch die der optische Fluß eintritt, und eine Hinterkante aufweist, durch die der optische Fluß austritt, so daß jeder Streifen im wesentlichen senkrecht zum optischen Fluß verläuft;eine Verzerrungseinrichtung zur Verzerrung des Streifens, um nicht-rechteckige Streifen zu erzeugen, so daß der optische Fluß im wesentlichen parallel zu einer Richtung wird, in der das Mosaik konstruiert ist;eine Einsetzeinrichtung zum Einsetzen der nicht-rechteckigen Streifen, so daß die Folge zweidimensionaler Bilder für die Szene zusammenhängend ist. Système permettant de combiner une séquence d'images bidirectionnelles d'une scène pour obtenir une mosaïque panoramique de ladite scène, ladite séquence d'images bidirectionnelles étant acquise par une caméra mobile en mouvement relatif par rapport à ladite scène, ledit mouvement de caméra donnant naissance à un flux optique entre les images, le système comprenant : un sélecteur pour sélectionner pour chaque image de ladite séquence d'images bidirectionnelles, au moins une famille de lignes perpendiculaires audit flux optique, et définir au moins une bande ayant un bord antérieur, à travers lequel ledit flux optique entre et un bord postérieur, à travers lequel ledit flux optique sort de sorte que chaque bande est substantiellement perpendiculaire audit flux optique ;un ourdissoir pour ourdir ladite bande pour créer des bandes non rectangulaires de sorte que ledit flux optique devienne substantiellement parallèle à une direction dans laquelle la mosaïque est construite ;une encolleuse pour coller lesdites bandes non rectangulaires afin que ladite séquence d'images bidimensionnelles soit continue pour ladite scène.
Independent claims18