JP2001074432A - 画像撮像装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望物体に背景の色と同じ部分が存在する場
合や、背景が変化する場合でも、少ない手作業で、負荷
の軽い計算処理により正確に物体領域を抽出することが
可能であり、所望物体に関する奥行き情報を得ることが
可能な画像撮像装置を提供する。 【解決手段】 光源２はカメラ６の撮像によって得られ
る画像上の物体領域の周囲に影領域が形成されるように
物体４に光を照射する。カメラ６によって物体３を背景
４とともに撮像する。画像処理部７の影領域検出部は、
カメラ６によって撮像された画像から影領域を検出す
る。画像処理部７の物体領域抽出部は、影領域検出部に
よって検出された影領域に基づいてカメラ６によって撮
像された画像から物体領域を抽出する。
合や、背景が変化する場合でも、少ない手作業で、負荷
の軽い計算処理により正確に物体領域を抽出することが
可能であり、所望物体に関する奥行き情報を得ることが
可能な画像撮像装置を提供する。 【解決手段】 光源２はカメラ６の撮像によって得られ
る画像上の物体領域の周囲に影領域が形成されるように
物体４に光を照射する。カメラ６によって物体３を背景
４とともに撮像する。画像処理部７の影領域検出部は、
カメラ６によって撮像された画像から影領域を検出す
る。画像処理部７の物体領域抽出部は、影領域検出部に
よって検出された影領域に基づいてカメラ６によって撮
像された画像から物体領域を抽出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所望物体を背景と
ともに撮像する画像撮像装置に関し、特に、所望物体に
背景の色と同じ部分が存在する場合や、背景が変化する
場合でも、少ない手作業で、負荷の軽い計算処理により
正確に物体領域を抽出することが可能な画像撮像装置に
関する。
ともに撮像する画像撮像装置に関し、特に、所望物体に
背景の色と同じ部分が存在する場合や、背景が変化する
場合でも、少ない手作業で、負荷の軽い計算処理により
正確に物体領域を抽出することが可能な画像撮像装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】物体と背景を含む画像から物体領域のみ
を抽出する方法には、従来より以下のものが知られてい
る。
を抽出する方法には、従来より以下のものが知られてい
る。
【０００３】第１の方法としては、補助ツールを用いて
手動で行うものがあり、具体的には、人がマウス等を用
いて、所望物体を背景とともに撮像して得られた画像中
の背景部分を選択し、その背景部分を消して物体領域の
画像を得る方法である。
手動で行うものがあり、具体的には、人がマウス等を用
いて、所望物体を背景とともに撮像して得られた画像中
の背景部分を選択し、その背景部分を消して物体領域の
画像を得る方法である。
【０００４】第２の方法としては、クロマキー技術を用
いたものがあり、具体的には、単一色の背景板を用い
て、所望物体を背景とともに撮像して得られた画像から
背景板の色をキーとして領域分割し、物体領城を抽出す
る方法である。
いたものがあり、具体的には、単一色の背景板を用い
て、所望物体を背景とともに撮像して得られた画像から
背景板の色をキーとして領域分割し、物体領城を抽出す
る方法である。
【０００５】第３の方法としては、単純差分を用いたも
のがあり、具体的には、所望物体を背景とともに撮像し
て得られた画像と、背景だけを撮像して得られた背景画
像との間で差分処理を行って差分を求め、その差分の絶
対値が閾値以上の領域を物体領域として抽出する方法で
ある。
のがあり、具体的には、所望物体を背景とともに撮像し
て得られた画像と、背景だけを撮像して得られた背景画
像との間で差分処理を行って差分を求め、その差分の絶
対値が閾値以上の領域を物体領域として抽出する方法で
ある。
【０００６】第４の方法としては、奥行き測定装置によ
って測定された奥行き情報を用いたものがあり、具体的
には、所望物体を背景とともに撮像して得られた画像か
ら対応する奥行き情報が閾値以下の領域を物体領域とし
て抽出する方法である。
って測定された奥行き情報を用いたものがあり、具体的
には、所望物体を背景とともに撮像して得られた画像か
ら対応する奥行き情報が閾値以下の領域を物体領域とし
て抽出する方法である。
【０００７】しかし、第ｌの方法では、人手によるた
め、多大な労力を要するという問題がある。
め、多大な労力を要するという問題がある。
【０００８】第２の方法では、同一色の背景板という特
殊な環境を用意する必要があるという問題がある。ま
た、背景板の汚れや付着物により正確に物体領域を抽出
できなくなる問題もある。また、所望物体に背景の色と
同じ部分が存在する場合には、その部分を物体領域とし
て抽出できないという問題もある。
殊な環境を用意する必要があるという問題がある。ま
た、背景板の汚れや付着物により正確に物体領域を抽出
できなくなる問題もある。また、所望物体に背景の色と
同じ部分が存在する場合には、その部分を物体領域とし
て抽出できないという問題もある。
【０００９】第３の方法では、所望物体に背景の色と同
じ部分が存在する場合には、その部分を物体領域として
抽出できないという問題がある。また、２つの撮像間に
日照等の環境変化が起こっても抽出できなくなる問題も
ある。また、背景に映った所望物体の影も抽出してしま
う問題もある。
じ部分が存在する場合には、その部分を物体領域として
抽出できないという問題がある。また、２つの撮像間に
日照等の環境変化が起こっても抽出できなくなる問題も
ある。また、背景に映った所望物体の影も抽出してしま
う問題もある。
【００１０】第４の方法では、所望物体と背景との境界
付近では奥行きの差が大きく必ずしも正確な奥行き情報
が得られないため、背景画像の一部分が誤って抽出され
るという問題がある。また、距離計算処理の負荷が大き
く計算に時間がかかるという問題がある。また、奥行き
測定装置が大型で高価となるという問題もある。
付近では奥行きの差が大きく必ずしも正確な奥行き情報
が得られないため、背景画像の一部分が誤って抽出され
るという問題がある。また、距離計算処理の負荷が大き
く計算に時間がかかるという問題がある。また、奥行き
測定装置が大型で高価となるという問題もある。
【００１１】また、第２〜第４の方法では、閾値を予め
定めておく必要があるが、画像をＡＤ変換するＡ／Ｄ変
換器の変換特性や照明の特性を考慮して、適切な閾値を
定めることは、極めて難しいという問題がある。特にＡ
／Ｄ変換器の変換特性や照明の特性が変動する場合に
は、改めて閾値を定め直す必要がある。
定めておく必要があるが、画像をＡＤ変換するＡ／Ｄ変
換器の変換特性や照明の特性を考慮して、適切な閾値を
定めることは、極めて難しいという問題がある。特にＡ
／Ｄ変換器の変換特性や照明の特性が変動する場合に
は、改めて閾値を定め直す必要がある。
【００１２】そこで、上記問題の改善を図った従来の画
像撮像装置として、例えば、特開平１１−９６３６１号
公報に示されるものがある。この装置は、対象物体を背
景とともに撮像するとともに、背景のみを撮像するカメ
ラと、物体画像を複数の領域に分割する領域分割部と、
領域単位で物体画像と背景画像との差分を求める差分処
理部と、領域単位で差分の絶対値の平均値を算出する平
均算出部と、差分の絶対値の平均値が閾値以上の領域を
物体部分として検出する閾値処理部と、物体画像から閾
値処理部で検出した物体部分を抽出する物体部分抽出部
とを有する。これにより、対象物体に背景と同じ色が存
在しても、撮像で得られた画像から物体部分を抽出でき
る。
像撮像装置として、例えば、特開平１１−９６３６１号
公報に示されるものがある。この装置は、対象物体を背
景とともに撮像するとともに、背景のみを撮像するカメ
ラと、物体画像を複数の領域に分割する領域分割部と、
領域単位で物体画像と背景画像との差分を求める差分処
理部と、領域単位で差分の絶対値の平均値を算出する平
均算出部と、差分の絶対値の平均値が閾値以上の領域を
物体部分として検出する閾値処理部と、物体画像から閾
値処理部で検出した物体部分を抽出する物体部分抽出部
とを有する。これにより、対象物体に背景と同じ色が存
在しても、撮像で得られた画像から物体部分を抽出でき
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像撮
像装置によれば、領域単位で差分の絶対値の平均値を求
めなければならないため、計算処理の負荷が大きく、計
算に時間がかかるという問題がある。また、物体および
背景の画像と背景のみの画像との間で差分処理を行って
いるため、背景が動く度に背景のみの画像を撮像しなけ
ればならず、手間を要するという問題がある。
像装置によれば、領域単位で差分の絶対値の平均値を求
めなければならないため、計算処理の負荷が大きく、計
算に時間がかかるという問題がある。また、物体および
背景の画像と背景のみの画像との間で差分処理を行って
いるため、背景が動く度に背景のみの画像を撮像しなけ
ればならず、手間を要するという問題がある。
【００１４】従って、本発明の目的は、所望物体に背景
の色と同じ部分が存在する場合や、背景が変化する場合
でも、少ない手作業で、負荷の軽い計算処理により正確
に物体領域を抽出することが可能な画像撮像装置を提供
することにある。
の色と同じ部分が存在する場合や、背景が変化する場合
でも、少ない手作業で、負荷の軽い計算処理により正確
に物体領域を抽出することが可能な画像撮像装置を提供
することにある。
【００１５】また、本発明の他の目的は、所望物体に関
する奥行き情報を得ることが可能な画像撮像装置を提供
することにある。
する奥行き情報を得ることが可能な画像撮像装置を提供
することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、物体と背景を照射して前記背景上に前記物
体の周囲の影を形成する光照射手段と、前記光照射手段
によって照射された前記物体と前記背景を撮像して画像
を得る撮像手段と、前記画像を記憶する記憶手段と、前
記記憶手段が記憶する前記画像から前記影に対応する影
領域を検出する検出手段と、前記影領域に基づいて前記
記憶手段が記憶する前記画像から前記物体に対応する物
体領域を抽出する抽出手段とを備えたことを特徴とする
画像撮像装置を提供する。
成するため、物体と背景を照射して前記背景上に前記物
体の周囲の影を形成する光照射手段と、前記光照射手段
によって照射された前記物体と前記背景を撮像して画像
を得る撮像手段と、前記画像を記憶する記憶手段と、前
記記憶手段が記憶する前記画像から前記影に対応する影
領域を検出する検出手段と、前記影領域に基づいて前記
記憶手段が記憶する前記画像から前記物体に対応する物
体領域を抽出する抽出手段とを備えたことを特徴とする
画像撮像装置を提供する。
【００１７】上記構成によれば、撮像手段の撮像によっ
て得られた画像上には物体領域を囲むように影領域が形
成されるので、影領域の内側の領域を物体領域として抽
出することが可能となる。
て得られた画像上には物体領域を囲むように影領域が形
成されるので、影領域の内側の領域を物体領域として抽
出することが可能となる。
【００１８】本発明は、上記他の目的を達成するため、
物体と背景を照射して前記背景上に前記物体の周囲の影
を形成する光照射手段と、前記光照射手段によって照射
された前記物体と前記背景を撮像して画像を得る撮像手
段と、前記画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が
記憶する前記画像から前記影に対応する影領域を検出す
る検出手段と、前記影領域に基づいて前記物体に関する
奥行き方向の距離を演算する演算手段とを備えたことを
特徴とする画像撮像装置を提供する。
物体と背景を照射して前記背景上に前記物体の周囲の影
を形成する光照射手段と、前記光照射手段によって照射
された前記物体と前記背景を撮像して画像を得る撮像手
段と、前記画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が
記憶する前記画像から前記影に対応する影領域を検出す
る検出手段と、前記影領域に基づいて前記物体に関する
奥行き方向の距離を演算する演算手段とを備えたことを
特徴とする画像撮像装置を提供する。
【００１９】上記構成によれば、物体と背景の奥行き方
向の位置に応じて画像上の影領域の幅および位置が異な
ってくるので、影領域の幅等に基づいて物体に関する奥
行き方向の距離を演算することが可能となる。
向の位置に応じて画像上の影領域の幅および位置が異な
ってくるので、影領域の幅等に基づいて物体に関する奥
行き方向の距離を演算することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る画像撮像装置を示す。この装置１は、光を発生
する光源２と、光源２からの光を背景３の前に配置され
た物体４側に反射させるビームスプリッター５と、物体
４を背景３とともにビームスプリッター５を介して撮像
するカラーＣＣＤカメラ６と、カラーＣＣＤカメラ６の
撮像によって得られたカラー画像から物体画像を抽出す
る処理を行う画像処理部７と、画像処理部７の処理結果
を可視表示するカラー液晶ディスプレイ、カラープリン
タ等の図示しない表示部とを有する。なお、６ａは、カ
メラ６の光軸を示す。
態に係る画像撮像装置を示す。この装置１は、光を発生
する光源２と、光源２からの光を背景３の前に配置され
た物体４側に反射させるビームスプリッター５と、物体
４を背景３とともにビームスプリッター５を介して撮像
するカラーＣＣＤカメラ６と、カラーＣＣＤカメラ６の
撮像によって得られたカラー画像から物体画像を抽出す
る処理を行う画像処理部７と、画像処理部７の処理結果
を可視表示するカラー液晶ディスプレイ、カラープリン
タ等の図示しない表示部とを有する。なお、６ａは、カ
メラ６の光軸を示す。
【００２１】図２は、この装置１の光学系を示す。但
し、同図においては、ビームスプリッター５を省略し、
カラーＣＣＤカメラ６の光路上に光源２を配置してい
る。光源２とカメラ６は、光学的に同軸上に配置され、
かつ、物体４までの距離差を有している。本実施の形態
では、光源２をカメラ６の焦点６０より物体４側に配置
している。従って、背景３には、同図に示すように、物
体４の影が映ることになり、カメラ６の結像面６１に
は、物体４の像（物体領域８０）、および背景３の像
（背景領域８２）とともに、背景３に映った物体４の影
の像（影領域８１）も結像する。
し、同図においては、ビームスプリッター５を省略し、
カラーＣＣＤカメラ６の光路上に光源２を配置してい
る。光源２とカメラ６は、光学的に同軸上に配置され、
かつ、物体４までの距離差を有している。本実施の形態
では、光源２をカメラ６の焦点６０より物体４側に配置
している。従って、背景３には、同図に示すように、物
体４の影が映ることになり、カメラ６の結像面６１に
は、物体４の像（物体領域８０）、および背景３の像
（背景領域８２）とともに、背景３に映った物体４の影
の像（影領域８１）も結像する。
【００２２】図３は、光源２，焦点６０，影領域８１等
の幾何学的位置関係を示す。この影領域８１の幅は、同
図に示すように変数を設定すると、式（１）に示すよう
に、カメラ６の焦点６０と光源２の距離差、物体４と背
景３の距離差、光軸６ａから物体４のエッジ部４ａまで
の距離の関数となる。
の幾何学的位置関係を示す。この影領域８１の幅は、同
図に示すように変数を設定すると、式（１）に示すよう
に、カメラ６の焦点６０と光源２の距離差、物体４と背
景３の距離差、光軸６ａから物体４のエッジ部４ａまで
の距離の関数となる。
【数１】 ここで、△Ｘは影領域８１の幅、ｚ1は光源２から物体
４までの距離、ｚ2は光源２から背景３までの距離、ｆ
はカメラ６の焦点距離、Ｂはカメラ６の焦点６０と光源
２の距離差、Ｘは光軸６ａから影領域８１までの距離で
ある。影領域８１を検出するためには、カメラ６のＣＣ
Ｄの画素サイズは、結像面６１に結像する影領域８１の
幅より小さい必要がある。
４までの距離、ｚ2は光源２から背景３までの距離、ｆ
はカメラ６の焦点距離、Ｂはカメラ６の焦点６０と光源
２の距離差、Ｘは光軸６ａから影領域８１までの距離で
ある。影領域８１を検出するためには、カメラ６のＣＣ
Ｄの画素サイズは、結像面６１に結像する影領域８１の
幅より小さい必要がある。
【００２３】図４は、この装置１の制御系を示す。画像
処理部７は、カメラ６から転送されたカラー画像を記憶
する画像メモリ７０と、画像メモリ７０に記憶されたカ
ラー画像から影領域８１を検出する影領域検出部７１
と、影領域検出部７１によって検出された影領域８１を
領域分割画像として記憶する影領域メモリ７２と、影領
域メモリ７２が記憶する領域分割画像の影領域８１を基
に画像メモリ７０が記憶するカラー画像から物体領域８
０を抽出する物体領域抽出部７３と、物体領域抽出部７
３によって抽出された物体領域８０のカラー画像を出力
する出力部７４とを備える。
処理部７は、カメラ６から転送されたカラー画像を記憶
する画像メモリ７０と、画像メモリ７０に記憶されたカ
ラー画像から影領域８１を検出する影領域検出部７１
と、影領域検出部７１によって検出された影領域８１を
領域分割画像として記憶する影領域メモリ７２と、影領
域メモリ７２が記憶する領域分割画像の影領域８１を基
に画像メモリ７０が記憶するカラー画像から物体領域８
０を抽出する物体領域抽出部７３と、物体領域抽出部７
３によって抽出された物体領域８０のカラー画像を出力
する出力部７４とを備える。
【００２４】次に、本装置１の動作を参照して説明す
る。
る。
【００２５】図５は、抽出対象の物体４の一例を示し、
図６は、図５に示す物体４を撮像した画像の例を示す。
図５に示すような物体４を背景３の前に配置し、光源２
から光をビームスプリッター５を介して物体４側に照射
し、ＣＣＤカメラ６がビームスプリッター５を介して物
体４を背景３とともに撮像すると、カメラ６の結像面６
１には、図６に示すように、物体領域８０の輪郭を囲む
形で影領域８１が映る。カメラ６は、その撮像したカラ
ー画像を画像処理部７に出力する。画像処理部７は、出
力されたカラー画像を画像メモリ７０に記憶する。
図６は、図５に示す物体４を撮像した画像の例を示す。
図５に示すような物体４を背景３の前に配置し、光源２
から光をビームスプリッター５を介して物体４側に照射
し、ＣＣＤカメラ６がビームスプリッター５を介して物
体４を背景３とともに撮像すると、カメラ６の結像面６
１には、図６に示すように、物体領域８０の輪郭を囲む
形で影領域８１が映る。カメラ６は、その撮像したカラ
ー画像を画像処理部７に出力する。画像処理部７は、出
力されたカラー画像を画像メモリ７０に記憶する。
【００２６】図７および図８は、影領域検出部７１によ
る影領域８１の検出動作を説明するための図であり、図
７は、濃淡画像の例を示し、図８は、領域分割画像の例
を示す。
る影領域８１の検出動作を説明するための図であり、図
７は、濃淡画像の例を示し、図８は、領域分割画像の例
を示す。
【００２７】影領域検出部７１は、画像メモリ７０に記
憶されたカラー画像を図７に示すような濃淡画像に多値
化し、この濃淡画像を予め設定してある閾値を用いて影
領域８１と、それ以外の領域８０，８２からなる図８に
示すような２値の領域分割画像に分割し、例えば、影領
域８１は「０」、それ以外の領域８０，８２は「１」と
して影領域メモリ７２に記憶する。なお。図８のハッチ
ングを施した領域が影領域８１として認識されている領
域である。
憶されたカラー画像を図７に示すような濃淡画像に多値
化し、この濃淡画像を予め設定してある閾値を用いて影
領域８１と、それ以外の領域８０，８２からなる図８に
示すような２値の領域分割画像に分割し、例えば、影領
域８１は「０」、それ以外の領域８０，８２は「１」と
して影領域メモリ７２に記憶する。なお。図８のハッチ
ングを施した領域が影領域８１として認識されている領
域である。
【００２８】図９は、物体領域抽出部７３による物体領
域８０の抽出動作を説明するための図であり、抽出した
カラーの物体画像の例を示す。
域８０の抽出動作を説明するための図であり、抽出した
カラーの物体画像の例を示す。
【００２９】物体領域抽出部７３は、この実施の形態で
は、物体４が光軸６ａ上に配置されているので、光軸６
ａすなわち画像の中央部を囲む影領域８１の内側の領域
を物体領域８０とし、図９に示すように、その物体領域
８０に対応する画像部分（物体画像）を画像メモリ７０
から抽出する。
は、物体４が光軸６ａ上に配置されているので、光軸６
ａすなわち画像の中央部を囲む影領域８１の内側の領域
を物体領域８０とし、図９に示すように、その物体領域
８０に対応する画像部分（物体画像）を画像メモリ７０
から抽出する。
【００３０】出力部７４は、物体領域抽出部７３によっ
て抽出されたカラーの物体画像を出力する。表示部は、
出力部７４から出力された物体画像をカラー液晶ディス
プレイあるいはカラープリンタによって可視表示する。
て抽出されたカラーの物体画像を出力する。表示部は、
出力部７４から出力された物体画像をカラー液晶ディス
プレイあるいはカラープリンタによって可視表示する。
【００３１】上述した第１の実施の形態によれば、所定
の位置に光源２とＣＣＤカメラ６を配置するだけの簡単
な構成なので、特殊な撮像環境が不要となる。また、撮
像して得られた画像の影領域８１の内側を物体領域８０
として抽出しているので、所望物体に背景の色と同じ部
分が存在する場合や、背景が変化する場合でも、少ない
手作業で、負荷の軽い計算処理により正確に物体領域を
抽出することが可能となる。
の位置に光源２とＣＣＤカメラ６を配置するだけの簡単
な構成なので、特殊な撮像環境が不要となる。また、撮
像して得られた画像の影領域８１の内側を物体領域８０
として抽出しているので、所望物体に背景の色と同じ部
分が存在する場合や、背景が変化する場合でも、少ない
手作業で、負荷の軽い計算処理により正確に物体領域を
抽出することが可能となる。
【００３２】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係
る画像撮像装置を示す。この第３の実施の形態は、第１
の実施の形態において、予め所望の背景画像を記憶する
背景画像メモリ７５と、画像合成部７６を付加したもの
である。
る画像撮像装置を示す。この第３の実施の形態は、第１
の実施の形態において、予め所望の背景画像を記憶する
背景画像メモリ７５と、画像合成部７６を付加したもの
である。
【００３３】撮像された画像から物体領域８０を抽出す
る動作までは第1の実施の形態と同様であり、その後
は、画像合成部７６は、物体領域抽出部７３によって抽
出された物体領域のカラー画像と、予め背景画像メモリ
７５に蓄えられている背景画像とを合成する。その合成
画像は、出力部７４によって出力され、可視表示され
る。
る動作までは第1の実施の形態と同様であり、その後
は、画像合成部７６は、物体領域抽出部７３によって抽
出された物体領域のカラー画像と、予め背景画像メモリ
７５に蓄えられている背景画像とを合成する。その合成
画像は、出力部７４によって出力され、可視表示され
る。
【００３４】この第２の実施の形態によれば、所望の物
体画像と予め用意しておいた背景画像との合成画像を得
ることができる。
体画像と予め用意しておいた背景画像との合成画像を得
ることができる。
【００３５】図１１は、本発明の第３の実施の形態に係
る画像撮像装置を示す。この第２の実施の形態は、第１
の実施の形態において、距離算出部７７を付加したもの
である。この距離算出部７７は、上記式（１）を変形し
た式（２）に基づいて、画像上の影領域８１の位置Ｘお
よび幅ΔＸ、カメラ６の焦点距離ｆ、光源２とカメラ６
の焦点６０の距離差Ｂ、および光源２から物体４までの
距離Ｚ1から物体４のエッジ部４ａにおける背景３との
距離差（Ｚ2−Ｚ1）を算出するものである。
る画像撮像装置を示す。この第２の実施の形態は、第１
の実施の形態において、距離算出部７７を付加したもの
である。この距離算出部７７は、上記式（１）を変形し
た式（２）に基づいて、画像上の影領域８１の位置Ｘお
よび幅ΔＸ、カメラ６の焦点距離ｆ、光源２とカメラ６
の焦点６０の距離差Ｂ、および光源２から物体４までの
距離Ｚ1から物体４のエッジ部４ａにおける背景３との
距離差（Ｚ2−Ｚ1）を算出するものである。
【数２】 撮像された画像から物体領域８０を抽出する動作までは
第1の実施の形態と同様であり、その後は、距離算出部
７７によって物体４のエッジ部４ａにおける背景３との
距離差が算出される。抽出された物体領域８０のカラー
画像、および距離算出部７７の算出結果は、出力部７４
によって出力され、それぞれ可視表示される。
第1の実施の形態と同様であり、その後は、距離算出部
７７によって物体４のエッジ部４ａにおける背景３との
距離差が算出される。抽出された物体領域８０のカラー
画像、および距離算出部７７の算出結果は、出力部７４
によって出力され、それぞれ可視表示される。
【００３６】この第３の実施の形態によれば、第１の実
施の形態と同様にカラーの物体画像を出力できるととも
に、影領域８１に基づいて物体４のエッジ部４ａと背景
３との間の奥行き方向の距離差を算出して出力部７４い
るので、少ない手作業で、負荷の軽い計算処理により所
望物体の奥行き情報を得ることが可能となる。
施の形態と同様にカラーの物体画像を出力できるととも
に、影領域８１に基づいて物体４のエッジ部４ａと背景
３との間の奥行き方向の距離差を算出して出力部７４い
るので、少ない手作業で、負荷の軽い計算処理により所
望物体の奥行き情報を得ることが可能となる。
【００３７】図１２は、本発明の第４実施の形態に係る
画像撮像装置を示す。この第５実施の形態は、第１の光
源２Ａと第２の光源２Ｂとをカメラ６の光軸６ａとは異
なる位置に配置し、背景３に物体４の影を写すようにし
たものである。これにより、カメラ６の結像面６１に
は、影の像（影領域８１）が結像され、この影領域８１
と物体領域８０とが識別し得る閾値を用いることによっ
て、第１の実施の形態と同様に画像から物体領域を抽出
することができる。
画像撮像装置を示す。この第５実施の形態は、第１の光
源２Ａと第２の光源２Ｂとをカメラ６の光軸６ａとは異
なる位置に配置し、背景３に物体４の影を写すようにし
たものである。これにより、カメラ６の結像面６１に
は、影の像（影領域８１）が結像され、この影領域８１
と物体領域８０とが識別し得る閾値を用いることによっ
て、第１の実施の形態と同様に画像から物体領域を抽出
することができる。
【００３８】次に、本発明の第５の実施の形態に係る画
像撮像装置を説明する。この第５の実施の形態は、第１
の実施の形態において、光源をカメラ６の焦点６０より
物体４側から遠ざかる方向にも配置したものである。こ
の場合は、焦点６０より前方にある光源２と焦点６０よ
り後方にある光源をそれぞれ別々に点灯させて撮像した
２つの画像からそれぞれ領域分割画像を形成し、これら
の領域分割画像に基づいて物体領域を抽出してもよく、
両方の光源を同時に点灯させて得られた画像から領域分
割画像を形成し、この影領域分割画像に基づいて物体領
域を抽出してもよい。このように、焦点６０の後方にも
光源を配置することにより、物体が光軸６ａ上にある場
合や、物体が光軸６ａからずれた位置にある場合でも、
物体領域を抽出することができ、また、光軸６ａ上に開
口を有する物体が配置されている場合でも、開口を除く
物体領域を抽出することができる。
像撮像装置を説明する。この第５の実施の形態は、第１
の実施の形態において、光源をカメラ６の焦点６０より
物体４側から遠ざかる方向にも配置したものである。こ
の場合は、焦点６０より前方にある光源２と焦点６０よ
り後方にある光源をそれぞれ別々に点灯させて撮像した
２つの画像からそれぞれ領域分割画像を形成し、これら
の領域分割画像に基づいて物体領域を抽出してもよく、
両方の光源を同時に点灯させて得られた画像から領域分
割画像を形成し、この影領域分割画像に基づいて物体領
域を抽出してもよい。このように、焦点６０の後方にも
光源を配置することにより、物体が光軸６ａ上にある場
合や、物体が光軸６ａからずれた位置にある場合でも、
物体領域を抽出することができ、また、光軸６ａ上に開
口を有する物体が配置されている場合でも、開口を除く
物体領域を抽出することができる。
【００３９】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、色々に変形実施が可能である。例えば、上記実施
の形態では、１つの物体について抽出を行う例を示した
が、複数の所望物体が離れて配置されている場合や、重
なって配置されている場合でも、影領域で囲まれている
領域を抽出することにより、複数の所望物体の物体領域
を別々に抽出可能である。例えば、前側に小さな物体、
その後側に大きい物体が光軸６ａ上に位置されている場
合は、領域分割画像上には画像の中央部を囲むように二
重の影領域が形成されるため、画像の中央部を囲み、か
つ、最も中央部に近い影領域の内側の領域を抽出するこ
とにより小さい方の物体の物体領域を抽出できたことに
なり、外側の影領域の内側の領域を抽出することによ
り、大きい方の物体の物体領域を抽出できたことにな
る。また、上記実施の形態では、物体領域を抽出した
が、背景領域を抽出してもよい。また、背景が黒色の場
合は、背景も影領域とみなし、その影領域で囲まれる領
域を抽出することにより、所望の物体領域の抽出が可能
である。
れず、色々に変形実施が可能である。例えば、上記実施
の形態では、１つの物体について抽出を行う例を示した
が、複数の所望物体が離れて配置されている場合や、重
なって配置されている場合でも、影領域で囲まれている
領域を抽出することにより、複数の所望物体の物体領域
を別々に抽出可能である。例えば、前側に小さな物体、
その後側に大きい物体が光軸６ａ上に位置されている場
合は、領域分割画像上には画像の中央部を囲むように二
重の影領域が形成されるため、画像の中央部を囲み、か
つ、最も中央部に近い影領域の内側の領域を抽出するこ
とにより小さい方の物体の物体領域を抽出できたことに
なり、外側の影領域の内側の領域を抽出することによ
り、大きい方の物体の物体領域を抽出できたことにな
る。また、上記実施の形態では、物体領域を抽出した
が、背景領域を抽出してもよい。また、背景が黒色の場
合は、背景も影領域とみなし、その影領域で囲まれる領
域を抽出することにより、所望の物体領域の抽出が可能
である。
【００４０】
【本発明の効果】以上説明した通り、本発明の画像撮像
装置によれば、撮像して得られた画像のうち影領域で囲
まれた内側の領域を物体領域として抽出しているので、
所望物体に背景の色と同じ部分が存在する場合や、背景
が変化する場合でも、少ない手作業で、負荷の軽い計算
処理により正確に物体領域を抽出することが可能とな
る。
装置によれば、撮像して得られた画像のうち影領域で囲
まれた内側の領域を物体領域として抽出しているので、
所望物体に背景の色と同じ部分が存在する場合や、背景
が変化する場合でも、少ない手作業で、負荷の軽い計算
処理により正確に物体領域を抽出することが可能とな
る。
【００４１】また、物体の背景の奥行き方向の位置に応
じて変化する影領域に基づいて演算しているので、所望
物体に関する奥行き情報を得ることが可能となる。
じて変化する影領域に基づいて演算しているので、所望
物体に関する奥行き情報を得ることが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像撮像装置
の構成図
の構成図
【図２】第１の実施の形態の光学系を示す図
【図３】第１の実施の形態の幾何学的位置関係を示す図
【図４】第１の実施の形態の制御系を示すブロック図
【図５】第１の実施の形態における抽出対象の物体の一
例を示す斜視図
例を示す斜視図
【図６】図５に示す物体を撮像した画像の例を示す図
【図７】第１の実施の形態における濃淡画像の例を示す
図
図
【図８】第１の実施の形態における領域分割画像の例を
示す図
示す図
【図９】第１の実施の形態における物体画像の例を示す
図
図
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る画像撮像装
置の制御系を示すブロック図
置の制御系を示すブロック図
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る画像撮像装
置の制御系を示すブロック図
置の制御系を示すブロック図
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る画像撮像装
置の構成図
置の構成図
１ 画像撮像装置 ２ 光源 ２Ａ 第１の光源 ２Ｂ 第２の光源 ３ 背景 ４ 物体 ４ａ エッジ部 ５ ビームスプリッター ６ カラーＣＣＤカメラ ６ａ 光軸 ７ 画像処理部 ６０ 焦点 ６１ 結像面 ７０ 画像メモリ ７１ 影領域検出部 ７２ 影領域メモリ ７３ 物体領域抽出部 ７４ 出力部 ７５ 背景画像メモリ ７６ 画像合成部 ７７ 距離算出部 ８０ 物体領域 ８１ 影領域 ８２ 背景領域
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 AA12 AA54 BB05 DD03 FF24 GG01 JJ03 JJ26 LL46 QQ06 QQ21 QQ24 QQ32 SS02 SS13 5B057 BA08 BA15 CH11 DA08 DB03 DC02 5L096 AA09 CA03 CA17 EA35 FA46 FA66 LA05
Claims (14)
- 【請求項１】物体と背景を照射して前記背景上に前記物
体の周囲の影を形成する光照射手段と、 前記光照射手段によって照射された前記物体と前記背景
を撮像して画像を得る撮像手段と、 前記画像を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段が記憶する前記画像から前記影に対応する
影領域を検出する検出手段と、 前記影領域に基づいて前記記憶手段が記憶する前記画像
から前記物体に対応する物体領域を抽出する抽出手段と
を備えたことを特徴とする画像撮像装置。 - 【請求項２】前記光照射手段は、前記撮像手段と光学的
に同軸上に配置され、前記光を発生する光源を備えた構
成の請求項１記載の画像撮像装置。 - 【請求項３】前記光源は、前記撮像手段の焦点より前記
物体側に配置された構成の請求項２記載の画像撮像装
置。 - 【請求項４】前記光源は、前記撮像手段の焦点より前記
物体側に配置された第１の光源と、前記撮像手段の焦点
より前記物体から遠ざかる側に配置された第２の光源と
を備えた構成の請求項２記載の画像撮像装置。 - 【請求項５】前記光照射手段は、前記撮像手段の光軸と
は異なる位置に配置され、前記光を発生する複数の光源
を備えた構成の請求項１記載の画像撮像装置。 - 【請求項６】前記抽出手段は、前記検出手段によって検
出された前記影領域によって囲まれた内側の領域を前記
物体領域として抽出する構成の請求項１記載の画像撮像
装置。 - 【請求項７】前記抽出手段は、前記検出手段によって検
出された前記影領域が複数存在する場合に複数の前記影
領城のうち前記画像の中央部を囲み、かつ、前記中央部
に最も近い前記影領域に囲まれた内側の領域を前記物体
領域として抽出する構成の請求項１記載の画像撮像装
置。 - 【請求項８】前記検出手段は、前記画像の輝度値と予め
設定された閾値との比較に基づいて前記影領域を検出す
る構成の請求項１記載の画像撮像装置。 - 【請求項９】前記光照射手段は、赤外光を前記物体に照
射する赤外光源を備え、 前記撮像手段は、前記物体および前記背景で反射した前
記赤外光のみを透過させるフィルタを備え、前記フィル
タを透過した前記赤外光によって撮像する構成の請求項
１記載の画像撮像装置 - 【請求項1０】前記光照射手段は、前記光を発生する光
源と、前記撮像手段の光軸上に配置され、前記光源から
の前記光を前記物体側に反射させるとともに、前記物体
側からの光を前記撮像手段に導くビームスプリッターと
を備えた構成の請求項１記載の画像撮像装置。 - 【請求項１１】物体と背景を照射して前記背景上に前記
物体の周囲の影を形成する光照射手段と、 前記光照射手段によって照射された前記物体と前記背景
を撮像して画像を得る撮像手段と、 前記画像を記憶する第１の記憶手段と、 前記第１の記憶手段が記憶する前記画像から前記影に対
応する影領域を検出する検出手段と、 前記影領域に基づいて前記第１の記憶手段が記憶する前
記画像から前記物体に対応する物体領域を抽出する抽出
手段と、 前記抽出手段によって抽出された前記物体領域の画像を
記憶する第２の記憶手段と、 背景の画像を予め記憶する第３の記憶手段と、 前記第２の記憶手段が記憶する前記物体領域の画像と、
前記第３の記憶手段が記憶する前記背景の画像とを合成
する画像合成手段とを備えたことを特徴とする画像撮像
装置。 - 【請求項１２】物体と背景を照射して前記背景上に前記
物体の周囲の影を形成する光照射手段と、 前記光照射手段によって照射された前記物体と前記背景
を撮像して画像を得る撮像手段と、 前記画像を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段が記憶する前記画像から前記影に対応する
影領域を検出する検出手段と、 前記影領域に基づいて前記記憶手段が記憶する前記画像
から前記物体に対応する物体領域を抽出する抽出手段
と、 前記影領域に基づいて前記物体に関する奥行き方向の距
離を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする画像
撮像装置。 - 【請求項１３】前記演算手段は、前記画像における前記
影領域の位置および幅、および前記光源と前記撮像手段
の幾何学的位置に基づいて、前記物体のエッジ部と前記
背景との間の奥行き方向の距離差を演算する構成の請求
項１２記載の画像撮像装置。 - 【請求項１４】物体と背景を照射して前記背景上に前記
物体の周囲の影を形成する光照射手段と、 前記光照射手段によって照射された前記物体と前記背景
を撮像して画像を得る撮像手段と、 前記画像を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段が記憶する前記画像から前記影に対応する
影領域を検出する検出手段と、 前記影領域に基づいて前記物体に関する奥行き方向の距
離を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする画像
撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25488399A JP2001074432A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 画像撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25488399A JP2001074432A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 画像撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001074432A true JP2001074432A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17271171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25488399A Pending JP2001074432A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 画像撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001074432A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012144162A1 (ja) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | パナソニック株式会社 | ３次元撮像装置、光透過部、画像処理装置、およびプログラム |
| JP2015111128A (ja) * | 2014-12-19 | 2015-06-18 | キヤノン株式会社 | 位置姿勢計測装置、位置姿勢計測方法、およびプログラム |
| JP2016181027A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 日本電気株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム |
-
1999
- 1999-09-08 JP JP25488399A patent/JP2001074432A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012144162A1 (ja) * | 2011-04-22 | 2012-10-26 | パナソニック株式会社 | ３次元撮像装置、光透過部、画像処理装置、およびプログラム |
| JP5927570B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2016-06-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ３次元撮像装置、光透過部、画像処理装置、およびプログラム |
| US9544570B2 (en) | 2011-04-22 | 2017-01-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Three-dimensional image pickup apparatus, light-transparent unit, image processing apparatus, and program |
| JP2015111128A (ja) * | 2014-12-19 | 2015-06-18 | キヤノン株式会社 | 位置姿勢計測装置、位置姿勢計測方法、およびプログラム |
| JP2016181027A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 日本電気株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム |
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