JP2001177716A - 画像処理方法と画像処理装置 - Google Patents

画像処理方法と画像処理装置

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JP2001177716A
JP2001177716A JP35982199A JP35982199A JP2001177716A JP 2001177716 A JP2001177716 A JP 2001177716A JP 35982199 A JP35982199 A JP 35982199A JP 35982199 A JP35982199 A JP 35982199A JP 2001177716 A JP2001177716 A JP 2001177716A
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JP
Japan
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image
subject
distortion
image processing
shape
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JP35982199A
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Norihiko Murata
憲彦 村田
Takashi Kitaguchi
貴史 北口
Shin Aoki
青木  伸
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易に適正な画像を得ることができる画像処
理方法と画像処理装置を提供する。 【解決手段】 被写体を斜めから撮影したために生じる
画像の歪みを補正する画像処理装置2であって、被写体
の形状を特定する第一の代表点を決定する形状入力部2
0と、画像内における被写体像の領域を特定する第二の
代表点を決定する被写体検出部21と、第一の代表点と
第二の代表点との間の写像を特定し該写像に応じて上記
歪みを補正する画像歪み補正部22とを備えたことを特
徴とする画像処理装置2を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理方法と画像
処理装置に関し、さらに詳しくは、撮影状態によらず適
正な画像を得るための画像処理方法と画像処理装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】コンピュータネットワークの急速な進歩
と共にビジネスのあり方も多様化し、あらゆる局面で重
要な情報を素早く取得する必要が生じている。それに伴
い、至る所で携帯型の入力装置を駆使してビジネスに必
要な商品や文書情報を簡便かつ高精細に入力することへ
の要求が高まっている。特に、デジタルスチルカメラの
急速な普及及びその高解像化に伴い、撮影した画像に加
工処理を施すことにより、仕事や娯楽に有効な電子情報
として活用しようという応用例も見られるようになっ
た。
【0003】代表的な第一の応用例としては、A4紙面
や大型のポスター等の被写体面を撮影するとき、撮像面
と被写体面が平行でない状態で撮影した場合には、画像
の歪み(これを「あおり歪み」ともいう。)が生じる
が、これを補正することによって取得した文書画像情報
の判読性を向上させる技術がある。そして、このような
技術に関しては特開平3−94383号公報において、
既知の想定された固定形状内に入力画像を配置して該固
定形状の歪み方を調べることにより、本来の被写体面上
での形状に合致させるための変換パラメータを発見し、
あおり歪みを補正するという技術が開示されている。
【0004】しかしながら、この技術では撮影対象を形
状が既に知られた固定図形内に配置させる必要があり、
また該固定図形に対するデータを予め得ておく必要もあ
る。また、特開平5−101221号公報においては、
被写体面に直交格子を導入して各格子点の空間座標を求
め、撮像面に設けられた座標系に直交変換を施して射影
することにより、画像歪みを補正するという技術が開示
されている。しかしながら、このような技術において
は、上記各格子点の2次元座標を手動で入力する必要が
あるため、簡便な操作により被写体面を撮影するのは困
難である。
【0005】また、特開平6−197261号公報にお
いては、被写体像の輪郭を検出して得られた輪郭情報か
らあおり歪みに対する補正量を算出した上で補正処理を
行い、該補正処理後の画像に対して最大補間量分を間引
くような画像処理を行うことにより、画質を均一にする
という技術が開示されている。しかしながら、上記のよ
うな処理においては被写体の縦横比を考慮することな
く、例えば台形の被写体像を横方向に引き伸ばして長方
形に変換するので、得られる被写体像は本来の被写体と
相似でない図形に変形されるという問題がある。
【0006】また、特開平9−289600号公報にお
いては、カメラの撮像面と被写体面とのなす傾斜角を入
力する角度設定手段と、被写体までの距離を測定する測
距手段とを備え、角度設定手段へ傾斜角を入力した状態
で被写体を撮影することにより、上記傾斜角と測距手段
で検出された被写体距離に基づいて被写体を正面から見
た画像に補正するという技術が開示されている。しかし
ながら、このような技術において上記傾斜角を正確に手
動で入力するのは非常に困難であり、その結果高い精度
で画像のあおり歪みを補正することは困難となる。
【0007】また、特開平11−98485号公報にお
いては、回転軸に固定されたカメラの方向に関する情報
に基づいて、撮影対象の幾何形状が正しく再現されるよ
うに画像のあおり歪みを補正するという技術が開示され
ている。しかし、この技術においてはカメラを回転軸に
固定する必要があるため装置規模が増大し、利用者によ
る撮影の自由度が低下するという問題がある。
【0008】また、第二の応用例としては、携帯可能な
画像入力装置で新聞紙等の大面積の紙面情報やパネルや
壁に描かれた絵柄等を分割撮影して、得られた複数枚の
画像を貼り合わせることにより1枚の合成画像を作成す
るものがある。すなわち、CCD(Charge Coupled Dev
ice )に代表される撮像素子の画素数増加に伴い、デジ
タルカメラの解像度は近年向上しているが、上記のよう
に細かいパターンを有する被写体、すなわち高い周波数
成分を含む被写体を撮影して電子化するにはまだまだ解
像度が不足する。従って、画像を貼り合わせることによ
り擬似的に高精細画像を作成して、デジタルカメラの解
像度不足を補うというアプローチがなされている。
【0009】このような応用例は、被写体が平面状とみ
なせる場合にアフィン変換や射影変換のような幾何補正
式を用いて、被写体の一部分を分割撮影した画像を貼り
合わせる技術であり、各分割画像の被写体像を基準とな
る画像における被写体の見え方に変換して貼り合わせる
というものである。なお、このような技術の概要は文献
『コンピュータビジョン−技術評論と将来展望−』(松
山隆司ほか、新技術コミュニケーションズ)に記載され
ている。
【0010】しかしながら、このような応用例におい
て、基準となる画像において被写体像にあおり歪みが生
じていた場合には、貼り合わせた合成画像においてもあ
おり歪みが含まれてしまうという問題がある。この問題
について図1を参照しつつ説明する。なお、図中fは撮
影装置に含まれた光学系の焦点距離を示す。図1に示さ
れるように、例えば被写体面1を位置P1と位置P2か
ら撮影し、得られた二つの画像を合成する場合を考え
る。ここで、位置P2から撮影して得られた分割画像7
は、位置P1からの撮影において基準となる画像面3を
引き伸ばした面に写像すると被写体像5となる。従って
図1に示されるように、分割画像7は被写体像5とし
て、画像面3上において位置P1から撮影された画像に
合成される。そして、このようにして得られた合成画像
は、基準となる画像面が拡大される広画角の光学系を用
いて被写体面1を撮影した画像と等価なものとなる。従
って、合成画像においては被写体までの距離による影響
が通常の撮影により得られる画像よりも大きいため、よ
り大きなあおり歪みが生じやすいという問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題を
解消するためになされたもので、簡易に適正な画像を得
ることができる画像処理方法と画像処理装置を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、被写体を
斜めから撮影したために生じる画像の歪みを補正する画
像処理方法であって、被写体の形状を特定する第一の代
表点と画像内における被写体の像の領域を特定する第二
の代表点との間の写像を特定する第一のステップと、第
一のステップで得られた写像に応じて上記歪みを補正す
る第二のステップとを有することを特徴とする画像処理
方法を提供することにより達成される。このような手段
によれば、被写体の形状を特定する第一の代表点と被写
体の像の領域を特定する第二の代表点を特定するだけ
で、適正な被写体像を得ることができる。
【0013】ここで、上記画像は、被写体の一部を撮影
することにより得られた複数の部分画像を合成した画像
であってもよい。そして、このような手段によれば、あ
おり歪みが目立ちやすい合成画像に対して、簡便な操作
によりあおり歪みを補正することができる。また、被写
体の代表的形状が予め記憶され、第一のステップにおい
ては、選択された代表的形状に応じて第一の代表点が決
定することができる。このような手段によれば、第一の
代表点を容易に決定することができる。
【0014】また、被写体の像は矩形であり、第二の代
表点は、被写体の像の四隅における頂点とすることがで
きる。このような手段によれば、被写体像の領域が正確
に特定される。ここで、上記写像は射影変換とすること
ができる。そして、このような手段によればあおり歪み
を補正した画像を低コストで得ることができる。また、
上記歪みが補正された画像を所望の大きさにする第三の
ステップをさらに備えることにより、該補正がなされた
画像を保存するために必要な記憶容量と解像度を所望の
値にすることができる。ここで、上記第三のステップに
おいては、歪みが補正された画像の大きさを上記被写体
の像の大きさと等しくすることができる。このような手
段によれば、上記解像度を損なうことなく上記記憶容量
を低減することができる。
【0015】また、本発明の目的は、被写体を斜めから
撮影したために生じる画像の歪みを補正する画像処理装
置であって、被写体の形状を特定する第一の代表点を決
定する形状決定手段と、画像内における被写体の像の領
域を特定する第二の代表点を決定する被写体像決定手段
と、第一の代表点と第二の代表点との間の写像を特定
し、上記写像に応じて歪みを補正する補正手段とを備え
たことを特徴とする画像処理装置を提供することにより
達成される。ここで、上記画像は、被写体の一部を撮影
することにより得られた複数の部分画像を合成した画像
であるとすることができる。
【0016】また、形状決定手段は、被写体の代表的形
状を予め記憶すると共に、選択された代表的形状に応じ
て第一の代表点を決定するものとすることができる。ま
た、上記被写体の像は矩形であり、被写体像決定手段
は、第二の代表点として被写体の像の四隅における頂点
の座標を決定するものとすることができる。また、補正
手段は、第一の代表点と第二の代表点との間の射影変換
を特定し、さらには歪みが補正された画像を所望の大き
さにするものとすることができる。ここで、補正手段
は、歪みが補正された画像の大きさをさらに被写体の像
の大きさと等しくするものであってもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符
号は同一または相当部分を示す。 [実施の形態1]図2は、本発明の実施の形態1に係る
画像処理装置2の動作を説明する図である。図2(a)
に示されるように、「ABC」という文字が書かれた被
写体面1が画像処理装置2により破線で示された方向か
ら撮影される。このとき、画像処理装置2の撮像面は被
写体面1に対して傾いているため、撮影によってあおり
歪みを有する画像4が得られる。ここで、上記画像4に
対し以下に詳述するような処理を施して、被写体像のあ
おり歪みを補正した画像(以下「歪み補正画像」ともい
う。)6が得られる。なお、説明を簡単にするために、
撮影する平面状の被写体の形状は矩形であると仮定す
る。
【0018】図3は、本発明の実施の形態1に係る画像
処理装置2の構成を示す図である。図3に示されるよう
に、画像処理装置2は撮像部11と、信号処理部12
と、メモリ制御部13と、主制御部14と、フレームメ
モリ15と、インタフェース16と、表示部17と、外
部記憶部18と、撮影モード設定部19と、形状入力部
20と、被写体検出部21と、画像歪み補正部22とを
備える。そして、撮像部11はレンズ111と、絞り1
12と、シャッター113と、光電変換素子114と、
前処理部115とを含む。
【0019】ここで、信号処理部12は、前処理部11
5とメモリ制御部13、主制御部14及びインタフェー
ス16に接続される。また、メモリ制御部13はさらに
フレームメモリ15と形状入力部20に接続される。主
制御部14はさらに、メモリ制御部13と撮影モード設
定部19及び形状入力部20に接続される。またフレー
ムメモリ15は、メモリ制御部13と被写体検出部21
及び画像歪み補正部22に接続される。また、インタフ
ェース16はさらに表示部17及び外部記憶部18に接
続される。そして、形状入力部20はさらに画像歪み補
正部22に接続される。また、被写体検出部21はさら
に画像歪み補正部22に接続される。
【0020】一方、撮像部11においては、レンズ11
1と絞り112、シャッター113、光電変換素子11
4が光軸上でこの順に配置され、光電変換素子114は
前処理部115に接続される。上記において、撮影モー
ド設定部19により撮影モードが切り替えられ、形状入
力部20へ撮影した被写体の形状が入力される。また、
被写体検出部21は撮影した画像において被写体の領域
を検出し、画像歪み補正部22は撮影した画像における
あおり歪みを補正する。なお、上記形状の入力や被写体
の領域検出、あおり歪みの補正については、後において
詳しく説明する。
【0021】また、撮像部11の光電変換素子114に
は例えばCCDが使用される。また、前処理部115に
はプリアンプや自動利得制御回路(Auto Gain Control
−AGC )等からなるアナログ信号処理部やアナログ−デ
ジタル変換器(A/D変換器)が備えられ、光電変換素
子114より出力されたアナログ映像信号に対して、増
幅やクランプ等の前処理が施された後、上記アナログ映
像信号がデジタル映像信号に変換される。
【0022】また、信号処理部12はデジタル信号処理
プロセッサ(DSP プロセッサ)等により構成され、撮像
部11において得られたデジタル映像信号に対して色分
解、ホワイトバランス調整、γ補正など種々の画像処理
を施す。また、メモリ制御部13はこのようにして処理
された画像信号をフレームメモリ15へ格納したり、逆
にフレームメモリ15に格納された画像信号を読み出
す。また、主制御部14はマイコンなどにより構成され
る。また、フレームメモリ15は少なくとも2枚の画像
を格納し、一般的にはVRAM、SRAM、DRAM等の半導体メモ
リが使用される。
【0023】ここで、フレームメモリ15から読み出さ
れた画像信号は、信号処理部12において画像圧縮等の
信号処理が施された後、インタフェース16を介して外
部記憶部18に保存される。この外部記憶部18はイン
タフェース16を介して供給される画像信号などの種々
の信号を読み書きし、ICメモリカードや光磁気ディス
ク等により構成される。ここで外部記憶部18として、
モデムカードやISDNカードが使用されれば、ネット
ワークを経由して画像信号を直接遠隔地の記録媒体に送
信することもできる。
【0024】また、逆に外部記憶部18に記録された画
像信号の読み出しは、インタフェース16を介して信号
処理部12へ画像信号が送信され、信号処理部12にお
いて画像伸長が施されることによって行われる。一方、
外部記憶部18及びフレームメモリ15から読み出され
た画像信号の表示は、信号処理部12において画像信号
に対してデジタル−アナログ変換(D/A変換)や増幅
などの信号処理を施した後、インタフェース16を介し
て表示部17に送信することにより行われる。ここで表
示部17は、インタフェース16を介して供給された画
像信号に応じて画像を表示し、例えば画像処理装置2の
筐体に設置された液晶表示装置より構成される。
【0025】次に、上記のような構成を有する画像処理
装置の動作を図4のフローチャートを参照しつつ説明す
る。まず最初に撮影モードの選択を行う。ここで、上記
撮影モードは通常のスナップ写真を撮影する通常モード
と、撮影した画像のあおり歪みを補正した画像を生成す
るあおり補正モードよりなる。そして、この撮影モード
の選択はユーザが撮影モード設定部19にモードを設定
することによりなされる。なお、撮影モード設定部19
は画像処理装置2の本体に設けられたプッシュボタンや
各種スイッチ等のハードウェアにより構成される。但
し、本体とは別個に設けられたハードウェア又はソフト
ウェア等で構成しても良い。
【0026】そして図4に示されるように、ステップS
1においてあおり補正モードを選択するか否か判断さ
れ、あおり補正モードが選択されず通常モードが選択さ
れると、ステップS10へ進みユーザにより所望の被写
体のスナップ写真が撮影される。一方、ステップS1に
おいてあおり補正モードが選択されると、ステップS2
へ進む。そして、ユーザは撮像部11により被写体面を
撮影し、画像処理装置2には被写体像が取り込まれる。
次に、撮影が終了するとあおり歪みを補正した画像を生
成する動作に入る。そこで、まずステップS3におい
て、撮影した被写体面の形状(例えばA4判など)が入
力される。ここで被写体面の形状入力は、形状入力部2
0に対して行われる。以下において、形状入力部20の
構成と動作を詳しく説明する。
【0027】図5は、図3に示された形状入力部20の
レイアウトを示す図である。図5に示されるように、形
状入力部20には表示部17の表示を上下左右へスクロ
ールするためのスクロールキー201と、決定キー20
2が設けられる。そして、被写体面の撮影が終了する
と、表示部17において「被写体形状入力」という文字
と共に、例えば「A判タテ」や「新聞見開き」等の被写
体の代表的形状がオーバーレイ表示され、これらが選択
可能とされる。
【0028】なお、ビジネスや日常生活において頻繁に
使用するA判紙面やB判紙面及び新聞紙は、仕上がり寸
法が規格化されており、被写体面の縦横比が既知であ
る。そこで、上記のように、縦横比が既知でかつ使用頻
度が高い被写体面の代表的形状に関しては縦横比を予め
メニュー形式で登録しておき、上下方向のスクロールキ
ーを用いることにより選択可能とすれば、形状の入力を
容易に行うことができるため、使い勝手がよく好適とな
る。
【0029】また被写体面の形状が、予めメニューに登
録されていない非定型の矩形である場合には、上下方向
のスクロールキーで図5に示される「その他」を選択
し、縦方向の長さ及び横方向の長さをそれぞれ数値入力
すればよい。そして、この数値入力の際には、縦方向の
長さ入力と横方向の長さ入力の移動は左右方向のスクロ
ールキーで、また数値の増減は上下方向のスクロールキ
ーを押すことにより行えばよい。
【0030】以上のように被写体形状を表すメニューを
選択し、あるいは被写体の縦横比を入力した後、決定キ
ー202を押すと表示部17に表示されている被写体形
状が設定される。このようにして被写体面の形状入力が
終了すると、図4に示されたステップS4へ進み、撮影
した画像における被写体の領域を検出する。この検出は
被写体検出部21により行われる。以下において、被写
体検出部21の構成および動作について詳しく説明す
る。
【0031】被写体検出部21は、撮影した画像におい
て被写体が占める領域を検出する処理を行い、例えば文
献『画像の処理と認識』(安居院猛・長尾智晴共著、昭
晃堂)に記載されているように、(a)領域成長法や領
域分割法のように画像上でクラスタリングを行う方法、
(b)ヒストグラムによる領域分割など、特徴空間上で
クラスタリングを行う方法、(c)輪郭線追跡などの画
像中のエッジを用いる方法、(d)テクスチャ解析、な
どの領域分割方法を適用することができる。
【0032】但し、被写体面が矩形である場合には、画
像上での被写体の四隅の頂点座標が決まれば、被写体の
領域を一意に決定することが可能である。この場合、被
写体検出部21は図6に示されるように、入力部210
と、入力部210に接続されたコーナー検出部213と
を含む。そして、入力部210には上下左右へ画面をス
クロールするためのスクロールキー211と、決定キー
212とが含まれる。なお、スクロールキー211及び
決定キー212は、形状入力部20におけるスクロール
キー201や決定キー202を兼用しても良い。
【0033】被写体面の形状入力が終了すると、表示部
17において「被写体の四隅を指定」という文字がオー
バーレイ表示され、表示された画像中の被写体面の四隅
を入力することがユーザに求められる。そこで、ユーザ
はスクロールキー211を操作して表示部17に表示さ
れたポインタ23を動かし、ポインタ23が被写体領域
24の端部付近に来た時に決定キー212を押すことに
より、被写体の第一の頂点座標(x1' ,y1' )が確
定される。
【0034】すると、図6に示されるように確定された
頂点付近に「1」という文字がオーバレイ表示され、第
一の頂点座標が入力されたことが示される。続いて、第
二の頂点座標の入力が指示され、その頂点座標が確定さ
れると確定された頂点付近に「2」という文字がオーバ
レイ表示され、第二の頂点座標が入力されたことが示さ
れる。このような作業を頂点毎に4回行うことにより、
被写体の四隅の大まかな座標が手動入力される。
【0035】次に、コーナー検出部213は入力部21
0において手動入力された上記4つの頂点座標に基づ
き、被写体の四隅の正確な座標を算出する。以下におい
て、コーナー検出部213のより具体的な動作を、図7
を参照しつつ説明する。なお、図7は被写体領域24の
頂点付近の画像を拡大して示したものである。図7に示
されるように、コーナー検出部213は、スクロールキ
ー211及び決定キー212を用いて手動入力された頂
点座標(x1' ,y1' )を中心とした(2N+1)×
(2P+1)個の探索点を設定し、この探索範囲内で真
の頂点座標(x1,y1)を自動検出する。
【0036】一般的には、撮影した画像において被写体
の四隅と背景との間にはコーナーと呼ばれる特徴のある
濃度パターンが観察される。よって、該濃度パターンの
座標を検出することにより被写体像の正確な頂点座標
(x1,y1)が得られる。より具体的には、例えばヘ
ッセ行列(Hessian )を用いて検出することができる。
ここで、ヘッセ行列とは次のような行列である。
【0037】
【数1】
【0038】ここで、IxxとIyyはそれぞれ画素値Iの
x方向とy方向の2次微分であり、Ixyは画素値Iをx
方向とy方向にそれぞれ1回ずつ偏微分したときの微分
係数である。いま画像に対して、x,yを水平方向、画
素値Iを高さ方向とする曲面とみなすと、ヘッセ行列の
行列式|H|は曲面の各点における曲率を表すので、|
H|の極大点を見つけることにより曲率が最大の点、す
なわちコーナーを検出することができる。このようにし
て、被写体の頂点座標を検出することができ、画像にお
ける被写体の領域を検出することができる。なお、以上
のデータ処理は汎用のマイコンで行うことができる。
【0039】また、被写体検出部21の構成及び動作は
上記の説明に限られるものではなく、例えば頂点座標を
手動入力するインタフェースを、スクロールキー211
及び決定キー212の代わりにタブレットで構成し、ペ
ンなどのポインティングデバイスを用いて表示部17上
を指示することにより頂点座標を入力するようにしても
よい。
【0040】また、コーナー検出部213における頂点
座標の検出方法も上記のような方法に限られず、例えば
行列式|H|よりガウス曲率rを次式
【0041】
【数2】
【0042】により求め、rの極大点を頂点座標とする
などの方法も採用できる。なお、上記の式(2)におい
てIx は画素値Iのx方向の1次微分、Iy は画素値I
のy方向の1次微分をそれぞれ示す。またさらに被写体
検出部21は、頂点座標を手動入力するための入力部
(インタフェース)210と頂点座標を自動検出するコ
ーナー検出部213の双方を含まず、いずれか一方だけ
を含むように構成してもよい。
【0043】以上のような画像中における被写体の領域
検出が終了すると、図4に示されたステップS5におい
て、撮影した画像のあおり歪みを補正するパラメータを
算出し、ステップS6において上記パラメータを用いて
あおり歪みを補正した画像を生成する。そして、このス
テップS5及びステップS6における動作は、図3に示
される画像歪み補正部22により行われる。以下におい
て、この画像歪み補正部22の構成及び動作について詳
しく説明する。
【0044】画像歪み補正部22は、上記形状入力部2
0に入力された被写体の形状と、上記被写体検出部21
により検出された画像における被写体の領域とに基づ
き、撮影した画像のあおり歪みを補正する。そして、例
えば被写体の縦横比が既知である場合に、撮影した被写
体像のあおり歪みを補正するには、画像上で局所的な拡
大・縮小処理を施すなどの方法もあるが、ここでは射影
変換を利用して画像のあおり歪みを補正する例を説明す
る。
【0045】図8は、画像歪み補正部22の構成を示す
図である。図8に示されるように、画像歪み補正部22
はフレームメモリ15と形状入力部20及び被写体検出
部21に接続された射影変換部221と、射影変換部2
21に接続された座標変換部222とを含む。ここで、
射影変換部221は形状入力部21により入力された被
写体の形状と、被写体検出部21により検出された画像
における被写体の領域との間で成立する射影変換行列を
算出するものである。そして、この射影変換行列の算出
手順を以下に詳述する。
【0046】ここで射影変換とは、次式に基づいて点
(x,y)を点(X,Y)へ写像する変換をいう。
【0047】
【数3】
【0048】そして、上記の式(3)における8つの未
知数b1 〜b8 は次の行列
【0049】
【数4】
【0050】と行列Bとしてまとめられ、これが射影変
換行列と呼ばれる。ここで、式(3)においては一つの
座標に対して二つの方程式が成立するので、8つの未知
数を持つ射影変換行列Bを求めるには、変換前の座標と
変換後の座標における対応が4点以上において得られれ
ばよい。さらに一例として、図9(b)に示された第一
の代表点としての点Q1 から点Q4 によって囲まれる被
写体領域25を、図9(a)に示された第二の代表点と
しての点P1 から点P4 によって囲まれる被写体領域2
4のあおり歪みを補正することによって得る場合につい
て説明する。ここで、上記点Pi と点Qi (i=1〜
4)は、上記被写体検出部21へ被写体の頂点座標を手
動入力する際に例えば左上から左下、さらに右下から右
上等と入力する順番が予め決められ、あるいは点P1
点P4 の座標値より点Q1 〜点Q4 との対応関係が自動
的に判定されるなどの方法により対応づけられる。そし
て、点Q1 から点Q4 の座標値は例えば以下の手順で設
定することができる。
【0051】まず最初に、図9(b)に示されるよう
に、変換後の被写体領域25における左上の頂点
(Q1 )を画像原点(0,0)に一致させる。そして次
に、あおり歪み補正後の被写体領域25の大きさを予め
S画素と定める。このとき、形状入力部20へ被写体の
縦横比としてa:bが入力されているとすれば、点Q2
は(0,(aS/b)1/2 )、点Q3 は((bS/a)
1/2 ,(aS/b)1/2 )、点Q4 は((bS/a)
1/2 ,0)とそれぞれ算出される。従って、点P1 〜点
4 の座標と点Q1 〜点Q4 の座標との対応関係が得ら
れるため、上記の式(3)により射影変換行列Bを一意
に求めることができる。
【0052】そして、図8に示された座標変換部222
は、上記のように射影変換部221により算出された射
影変換行列Bを基に、撮影した画像を座標変換して歪み
補正画像6を作成する。より具体的には、座標変換後の
座標(X,Y)に対応する変換前の座標(x,y)を式
(3)に基づいて計算し、計算された座標(x,y)の
近傍における画素値を基に、補間演算により座標(X,
Y)における画素値を決定する。なお、上記補間演算
は、双一次補間法やB−スプライン補間法などの既存の
方法を用いて行えばよい。
【0053】以上のように、本発明の実施の形態1に係
る画像処理装置2によれば、被写体の形状に関する情報
を外部から得ると共に、被写体像の領域を検出すること
によって、被写体面に相似の被写体像が映された歪み補
正画像を得ることができる。また、あおり歪みの補正に
射影変換を用いることにより、少ない処理コストで信頼
性の高いあおり歪みの補正を実現することができる。 [実施の形態2]本発明の実施の形態2に係る画像処理
装置は、上記実施の形態1における撮影された画像の代
わりに、合成画像に対してあおり歪みを補正するもので
ある。ここで上記合成画像は、図10(a)に示される
ように、被写体面10の一部を画像処理装置200によ
って複数の視点D1〜Dnから分割的に撮影し、該撮影
により得られた複数の画像4a,4b,4nを貼り合わ
せることによって生成されるものである。
【0054】より具体的には、図10(b)に示される
ように、ある一つの画像例えば画像4nを基準として、
分割された各画像4a,4bをこの画像4nに対して貼
り合わせることにより合成画像40が生成される。そし
て、本実施の形態2に係る画像処理装置200において
は、該合成画像40のあおり歪みが補正され、図10
(c)に示された歪み補正画像60が得られる。
【0055】図11は、本発明の実施の形態2に係る画
像処理装置の構成を示す図である。図11に示されるよ
うに、本実施の形態に係る画像処理装置200は、図3
に示された実施の形態1に係る画像処理装置2と同様な
構成を有するが、撮像部11及び撮影モード設定部19
を備えず、インタフェース160へ上記合成画像が供給
され、フレームメモリ15へ格納される点で相違するも
のである。
【0056】以下において、本実施の形態2に係る画像
処理装置200の動作を、図12に示されたフローチャ
ートを参照しつつ説明する。まず最初にステップS1に
おいて、インタフェース160へ上記合成画像を入力
し、フレームメモリ15へ格納する。次に、ステップS
2において撮影対象とされた被写体面の形状(例えばA
4判など)が上記実施の形態1の場合と同様に入力され
る。ここで被写体面の形状入力は、形状入力部20に対
して行われる。
【0057】そして、ステップS3において入力した合
成画像における被写体の領域を検出する。なお、この検
出は被写体検出部21によって上記実施の形態1の場合
と同様に行われる。次にステップS4においては、ステ
ップS2で入力された被写体面の形状と上記ステップS
3で検出された被写体領域とを利用して、合成画像にお
けるあおり歪みを補正するためのパラメータを上記実施
の形態1の場合と同様な方法で算出し、ステップS5に
おいて上記パラメータを用いてあおり歪みを補正した合
成画像を生成する。そして、このステップS4及びステ
ップS5における動作は、図11に示された画像歪み補
正部22により行われる。
【0058】一般に、被写体を上記のように分割的に撮
影することにより得られた画像を貼り合わせた合成画像
においては、高い解像度を持つ被写体像が得られる反
面、あおり歪みが目立ちやすいという問題がある。しか
しながら、本実施の形態2に係る画像処理装置200に
よれば、上記実施の形態1の場合と同様に被写体の形状
が入力され、合成画像における被写体領域を検出するこ
とにより、被写体面と相似な被写体像を含み、あおり歪
みが補正された高精細な合成画像を簡便に得ることがで
きる。 [実施の形態3]本発明の実施の形態3に係る画像処理
装置は、上記実施の形態に係る画像処理装置と同様にあ
おり歪みを補正すると共に、該補正後の画像が所望の大
きさとなるように該補正前の画像を拡大又は縮小するも
のである。
【0059】そして、本実施の形態3に係る画像処理装
置は、上記実施の形態に係る画像処理装置と同様な構成
を有するが、画像歪み補正部の構成が相違する。なお、
該構成の相違については後述する。以下において、本実
施の形態3に係る画像処理装置の動作を図13のフロー
チャートを参照しつつ説明する。ステップS1において
あおり補正モードを選択するか否か判断され、あおり補
正モードが選択されず通常モードが選択されると、ステ
ップS10へ進みユーザにより所望の被写体のスナップ
写真が撮影される。
【0060】一方、ステップS1においてあおり補正モ
ードが選択されると、ステップS2へ進む。そして、ユ
ーザにより被写体面が撮影され、または合成画像が供給
されることによって画像処理装置に被写体像が入力され
る。次に、ステップS3において、被写体面の形状(例
えばA4判など)が入力される。ここで被写体面の形状
入力は、形状入力部20に対して行われる。
【0061】そして、被写体面の形状入力が終了する
と、ステップS4へ進み、入力された画像における被写
体の領域を上記の実施の形態における場合と同様に検出
する。この検出は被写体検出部21により行われる。次
にステップS5において、あおり歪み補正後の画像につ
いて所望のサイズが入力され、該サイズとするための変
倍係数sを算出する。
【0062】そして、ステップS6においては、入力さ
れた画像のあおり歪みを補正するパラメータを算出し、
ステップS7において上記パラメータを用いてあおり歪
みを補正した画像を生成する。そして、上記ステップS
5からステップS7における動作は、以下に説明する画
像歪み補正部22Aにより行われる。以下において、本
実施の形態3に係る画像歪み補正部の構成と動作をより
詳しく説明する。図14は、本発明の実施の形態3に係
る画像歪み補正部の構成を示す図である。図14に示さ
れるように、画像歪み補正部22Aはフレームメモリ及
び形状入力部に接続された射影変換部221と、入力端
が形状入力部及び被写体検出部に接続され、出力端が射
影変換部221に接続された画像サイズ設定部223
と、射影変換部221に接続された座標変換部222と
を含む。
【0063】ここで、画像サイズ設定部223はあおり
歪みを補正した画像をユーザの所望の大きさとするため
の最適な変倍係数sを決定する。以下にこの画像サイズ
設定部223の動作を、図15を参照しつつ説明する。
図15に示されるように、表示部17において、最終的
に必要とされる画像の歪み補正画像に対する倍率kの一
覧が表示される。ここで、ユーザは所望の倍率kをカー
ソルキーやボタン(図示せず)で選択する。なおここ
で、上記倍率kはあおり歪み補正後における被写体像領
域の該補正前の被写体像領域に対する比で定義される。
【0064】例えば、図15に示されるように、ユーザ
が表示部17を見て倍率50%を選択した場合には、被
写体検出部21が検出した補正前の被写体領域の面積を
0.5倍した大きさの歪み補正画像を作成するよう設定
され、倍率kが0.5とされる。次に、あおり歪み補正
前の被写体領域の面積Sを計算する手順を、図16を参
照しつつ説明する。図16に示されるように、被写体検
出部21により検出された被写体領域において、頂点の
座標を反時計回りにP1 からP4 と表し、それらの位置
ベクトルをV1 〜V4 で表すと、被写体領域の面積Sは
次式により計算される。
【0065】
【数5】
【0066】上記において、|Vi ×Vj |はベクトル
の外積を示し、その値はVi ,Vjの始点を一致させて
作った平行四辺形の符号付き面積を表す。そして次に、
設定された倍率kと被写体領域の面積S及び被写体の形
状を用いて、変倍係数sを計算する。例えば、上記形状
入力部20において入力された被写体の形状が縦横比
a:bの矩形であるとすると、変倍係数sは次式により
計算される。
【0067】
【数6】
【0068】また、射影変換部221の動作は上記実施
の形態1の場合と同様である。すなわち射影変換部22
1は、図17に示されるように、撮影された画像4にお
いて点P1 から点P4 に囲まれた被写体領域を、歪み補
正された点Q1 から点Q4 で囲まれる被写体領域に変換
するための射影変換行列Bを算出する。ここで、点Q 1
から点Q4 の座標は上記の式(6)により算出された変
倍係数sを用いて、それぞれ点Q1 の座標が(0,
0)、点Q2 の座標が(0,sa)、点Q3 の座標が
(sb,sa)、点Q4 の座標が(sb,0)とされ
る。
【0069】なお、座標変換部222の動作も上記実施
の形態1に係る座標変換部の動作と同様であり、上記射
影変換部221により求められた射影変換行列Bを基
に、入力された画像を座標変換して歪み補正画像を作成
する。以上のように、本実施の形態3に係る画像処理装
置によれば、画像サイズ設定部223をさらに備えるこ
とにより、所望の大きさの歪み補正画像を生成すること
ができる。
【0070】なお、上記においてユーザは、倍率kとし
て1を選択することにより、あおり歪みを補正した被写
体像の大きさを該補正前の被写体像の大きさと概ね等し
くすることができるため、必要とされる記憶容量が低減
され、かつ入力された被写体像に対して解像度が劣らな
い歪み補正画像を得ることができる。また、このような
機能を実現するためには、図18に示されるように、図
14に示された画像サイズ設定部223の代わりに上記
倍率kを常に1とする画像正規化部224を備えるよう
にしても良い。
【0071】
【発明の効果】上述の如く、被写体の形状を特定する第
一の代表点と画像内における被写体の像の領域を特定す
る第二の代表点との間の写像を特定し、該写像に応じて
歪みを補正すれば、第一の代表点と第二の代表点を特定
するだけで適正な被写体像を得ることができるため、適
正な画像を得るための画像処理を簡易化することができ
る。
【0072】ここで、上記画像は、被写体の一部を撮影
することにより得られた複数の部分画像を合成した画像
であれば、あおり歪みが目立ちやすい合成画像に対し、
簡便な操作によってあおり歪みを補正することができ
る。また、予め記憶された代表的形状に応じて第一の代
表点を決定することとすれば、第一の代表点を容易に決
定することができるため、画像処理の高速化を図ること
ができる。
【0073】また、被写体の像は矩形であり、第二の代
表点を被写体像の四隅における頂点とすれば、被写体像
の領域が正確に特定されるため、動作の信頼性を高める
ことができる。ここで、上記写像を射影変換とすること
により、あおり歪みを補正した画像を低コストで得るこ
とができる。また、上記歪みが補正された画像を所望の
大きさにする第三のステップをさらに備えることによ
り、該補正がなされた画像を保存するために必要な記憶
容量と解像度を所望の値にすることができ、歪みが補正
された画像の大きさを上記被写体の像の大きさと等しく
すれば、上記解像度を損なうことなく上記記憶容量を低
減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】合成画像を得る際の従来からの問題を説明する
図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の動
作を説明する図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の構
成を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の動
作を示すフローチャートである。
【図5】図3に示された形状入力部のレイアウトを示す
図である。
【図6】図3に示された被写体検出部のレイアウトを示
す図である。
【図7】コーナー検出部の動作を説明する図である。
【図8】図3に示された画像歪み補正部の構成を示す図
である。
【図9】図8に示された画像歪み補正部の動作を説明す
る図である。
【図10】本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の
動作を説明する図である。
【図11】本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の
構成を示す図である。
【図12】本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の
動作を示すフローチャートである。
【図13】本発明の実施の形態3に係る画像処理装置の
動作を示すフローチャートである。
【図14】本発明の実施の形態3に係る画像歪み補正部
の構成を示す図である。
【図15】図14に示された画像サイズ設定部の動作を
説明する第一の図である。
【図16】図14に示された画像サイズ設定部の動作を
説明する第二の図である。
【図17】図14に示された画像歪み補正部の動作を説
明する図である。
【図18】本発明の実施の形態3に係る画像歪み補正部
の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,10 被写体面 2,200 画像処理装置 3 画像面 4,4a,4b,4n 画像 5 被写体像 6,60 歪み補正画像 7 分割画像 11 撮像部 12 信号処理部 13 メモリ制御部 14 主制御部 15 フレームメモリ 16,160 インタフェース 17 表示部 18 外部記憶部 19 撮影モード設定部 20 形状入力部 21 被写体検出部 22,22A,22B 画像歪み補正部 23 ポインタ 24,25,26 被写体領域 40 合成画像 111 レンズ 112 絞り 113 シャッター 114 光電変換素子 115 前処理部 201,211 スクロールキー 202,212 決定キー 210 入力部 213 コーナー検出部 221 射影変換部 222 座標変換部 223 画像サイズ設定部 224 画像正規化部 D1,D2,Dn 視点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 伸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 5B057 AA11 BA02 BA24 BA26 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CD05 CD12 CH18 DA07 DA08 DA16 DB02 DB06 DB09 DC05 DC09 5C023 AA10 AA37 AA38 BA02 DA04 5C076 AA21 AA22 AA23 BA06 CA02 CB01

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体を斜めから撮影したために生じる
    画像の歪みを補正する画像処理方法であって、 前記被写体の形状を特定する第一の代表点と前記画像内
    における前記被写体の像の領域を特定する第二の代表点
    との間の写像を特定する第一のステップと、 前記第一のステップで得られた前記写像に応じて前記歪
    みを補正する第二のステップとを有することを特徴とす
    る画像処理方法。
  2. 【請求項2】 前記画像は、前記被写体の一部を撮影す
    ることにより得られた複数の部分画像を合成した画像で
    ある請求項1に記載の画像処理方法。
  3. 【請求項3】 前記被写体の代表的形状が予め記憶さ
    れ、 前記第一のステップにおいては、選択された前記代表的
    形状に応じて前記第一の代表点が決定される請求項1に
    記載の画像処理方法。
  4. 【請求項4】 前記被写体の像は矩形であり、 前記第二の代表点は、前記被写体の像の四隅における頂
    点とされる請求項1に記載の画像処理方法。
  5. 【請求項5】 前記写像は、射影変換である請求項1に
    記載の画像処理方法。
  6. 【請求項6】 前記歪みが補正された画像を所望の大き
    さにする第三のステップをさらに備えた請求項1に記載
    の画像処理方法。
  7. 【請求項7】 前記第三のステップにおいては、前記歪
    みが補正された画像の大きさを前記被写体の像の大きさ
    と等しくする請求項6に記載の画像処理方法。
  8. 【請求項8】 被写体を斜めから撮影したために生じる
    画像の歪みを補正する画像処理装置であって、 前記被写体の形状を特定する第一の代表点を決定する形
    状決定手段と、 前記画像内における前記被写体の像の領域を特定する第
    二の代表点を決定する被写体像決定手段と、 前記第一の代表点と前記第二の代表点との間の写像を特
    定し、前記写像に応じて前記歪みを補正する補正手段と
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  9. 【請求項9】 前記画像は、前記被写体の一部を撮影す
    ることにより得られた複数の部分画像を合成した画像で
    ある請求項8に記載の画像処理装置。
  10. 【請求項10】 前記形状決定手段は、前記被写体の代
    表的形状を予め記憶すると共に、選択された前記代表的
    形状に応じて前記第一の代表点を決定する請求項8に記
    載の画像処理装置。
  11. 【請求項11】 前記被写体の像は矩形であり、 前記被写体像決定手段は、前記第二の代表点として前記
    被写体の像の四隅における頂点の座標を決定する請求項
    8に記載の画像処理装置。
  12. 【請求項12】 前記補正手段は、前記第一の代表点と
    前記第二の代表点との間の射影変換を特定する請求項8
    に記載の画像処理装置。
  13. 【請求項13】 前記補正手段は、前記歪みが補正され
    た画像をさらに所望の大きさにする請求項8に記載の画
    像処理装置。
  14. 【請求項14】 前記補正手段は、前記歪みが補正され
    た画像の大きさをさらに前記被写体の像の大きさと等し
    くする請求項8に記載の画像処理装置。
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