Американским исследователям из COLUMBIA UNIVERSITY IN THE SITY OF NEW YORK впервые удалось создать установку формирования изображения со всех направлений, предназначенная для восприятия изображения уровня полусферической сцены из единственной точки наблюдения, которая не имеет каких-либо движущихся деталей.

Из многих областей техники, связанных с наблюдением, известно, что будь то проведение телеконференций, дистанционное восприятие, фотограмметрия, сбор данных о модели, виртуальная реальность, компьютерная графика, машинное восприятие и робототехника, желательно, чтобы система формирования изображения имела большое поле зрения с целью обеспечения возможности получения настолько большого количества информации об окружении, насколько это возможно.

Существующие системы формирования изображения состоят из камеры с объективом, который обеспечивает перспективное проецирование изображения. Но какова бы ни была камера, пусть даже с очень широкоугольным объективом, она имеет лишь ограниченное поле зрения (например, не перекрывает всю полусферу). Исследованиями последних десятилетий удалось найти путь к расширению поля зрения путем наклона и панорамирования всей системы формирования изображения относительно центра проекции. Однако даже такая система оказалась далека от совершенства.

Дело в том, что подобное устройство имеет критические подвижные детали и требует значительного количества времени, необходимого для выполнения полного поворота с целью обзора окружающего пространства. Это временное ограничение делает такое устройство непригодным для использования в реальном масштабе времени.

Другие попытки увеличить поле зрения за счет формирования изображения с использованием так называемого объектива "рыбий глаз", который имеет очень короткое фокусное расстояние и поле зрения может быть расширено до полусферы, тоже не дало прогресса по причине его крупности и сложности, по сравнению с обычными объективами. Кроме того, трудно создать объектив "рыбий глаз" с фиксированной точкой наблюдения для всех точек рассматриваемой сцены.

В других устройствах для увеличения поля зрения пытались также применить отражающие поверхности. Они основаны на том, что четыре плоских зеркала расположены с образованием пирамиды, при этом одна камера расположена над каждой из четырех плоских отражающих сторон, а каждая камера позволяет просматривать несколько больше чем 90° на 50° из полусферической сцены. Но и эта система обладала серьезным недостатком, заключающимся в необходимости использования многочисленных датчиков для охвата полусферического изображения. В дополнение к этому для этой системы характерны присущие ей проблемы, связанные с появлением искажений на "стыках", когда отдельные изображения объединяются с целью обеспечения обзора в полном угле 360°.

Большего прогресса удалось достичь при комбинировании с датчиками изображения криволинейных отражающих поверхностей. Но для перспективной проекции любая криволинейная поверхность неизбежно будет иметь многочисленные точки наблюдения, что будет то же самое, что и установка нескольких камер слежения на разные ракурсы.

В итоге, на сегодняшний день все известные устройства не являются пригодными для создания установки формирования изображения действительно со всех направлений, которая обеспечивает возможность восприятия, по существу, полусферической сцены из единственной точки наблюдения. Эти устройства также не являются пригодными для создания системы формирования изображения, в которой можно рассматривать любой выбранный участок, по существу, полусферической сцены или можно панорамировать сцену без необходимости реконструкции кадра или сложного преобразования кадра.

Американским исследователям из COLUMBIA UNIVERSITY IN THE SITY OF NEW JORK при поддержке Национального Научного Фонда и гранта №00014-95-1-0601 Министерства Обороны/Комитета Ядерных Исследований США удалось достичь прогресса в этом направлении.

Новая технология даже получила бронь Правительства США на право использования ее в различных целях.

Технология основана на том, что установка формирования изображения со всех направлений имеет усеченный, по существу, параболоидный отражатель, установленный для ортографического отражения изображения (полусферической сцены), при этом фокальная точка рефлектора совпадает с единственной точкой наблюдения. В системе установлен также и датчик изображения, который используется для приема ортографического отражения изображения.

Датчик изображения является электронным и формирует сигнал изображения, представляющий ортографически отраженное изображение. Этот сигнал изображения преобразуется в цифровую форму, после чего передается в устройство обработки изображения.

А устройство обработки изображения выполнено так, что оно обеспечивает возможность просмотра любого участка полусферической сцены, увеличения участков сцены и панорамирования сцены на основании предварительно определенной точки наблюдения.

Другая возможность новой системы заключается в всенаправленном проецировании изображения. То есть, по существу, можно видеть полусферическую сцену из единственной точки наблюдения. Эта установка всенаправленного проецирования состоит из источника коллимированного света позади прозрачного носителя с изображением полусферической сцены. Это позволяет спроецировать коллимированный пучок света, модулированный (пространственно и, возможно, во времени) изображением. Благодаря усеченному выпуклому параболоидному отражателю, установленному для ортографического отражения коллимированного пучка света, модулированного изображением, удается спроецировать, по существу, полусферическую сцену.

Таким образом, удалось создать установку формирования изображения со всех направлений, предназначенная для восприятия изображения уровня полусферической сцены из единственной точки наблюдения, которая не имеет каких-либо движущихся деталей.