JP2003078725A

JP2003078725A - 画像入力装置

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Publication number: JP2003078725A
Application number: JP2001312986A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kitaguchi; 貴史北口; Yasuhiro Sato; 康弘佐藤; Tomofumi Kitazawa; 智文北澤; Yushi Hasegawa; 雄史長谷川; Shin Aoki; 青木　　伸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP4012710B2; US7001024B2; US20020113946A1

Abstract

(57)【要約】【課題】二次元だけでなく３次元の画像をも容易に入
力可能な画像入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】被写体１０に投光部３から所定の投光パ
ターンを照射して投光パターンの歪を有する投光画像を
撮像部２で撮影するものであって、投光部３と撮像部２
との相対位置が固定され、移動部４で撮像部２を相対移
動させて撮像位置の異なる複数の投光画像を撮影する構
成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力装置に関
し、詳細には、２次元だけでなく、３次元の画像をも容
易に入力することのできる画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの処理能
力が飛躍的に向上して、画像データを容易に操作できる
ようになるに伴って、オフィスでの文書作成等において
も画像データが数多く使われ、画像データは非常に重要
なものとなってきている。

【０００３】このような状況下、どこにいても手元にあ
る文書や物体の画像を画像データとして簡単に取り込み
たいと言う要求が高まりつつある。

【０００４】画像データを取得するツールとしては、ス
キャナとデジタルカメラがある。スキャナは、高解像度
で紙面の画像を入力することはできるが、立体物やその
表面の文字等を入力することができず、入力サイズにも
制限がある。また、スキャナは、占有面積自体も大き
く、持ち運びが困難である。一方、デジタルカメラは、
上記の問題点は解決されるものの、比較的解像度が低い
という問題がある。この問題を解決するため、デジタル
カメラで被写体を分割撮影し、それら撮影画像を合成す
る方法がある。

【０００５】ところが、分割撮影を行うことは、撮影者
にとって負担が大きく、また、必ずしも自動で精度良く
合成できるわけではない。この問題点の解決方法とし
て、例えば特公平８−１３０８８号に開示された構成で
は、結像光学系と撮像光学系とを移動して画像を分割撮
影し、そのように撮影された複数の分割画像を合成す
る。ここでは、２軸方向に撮像装置を回転し、被写体を
分割撮影し画像合成することで高解像度化を実現する手
段が提案されている。

【０００６】また、従来、セパレータを検出して部分画
像の撮影回数及び位置合わせのための画像間相関演算回
数を少なくし、更に視点制御機構を備えることによって
自動的に分割入力とその貼り合わせを実行して、高精細
文書画像を獲得する文書画像入力装置（特開平９−１６
１０４３号公報参照）が提案されている。すなわち、こ
の文書画像入力装置は、図１に示すように、カメラ１０
０をカメラ制御機構１０１に取り付け、原稿に対して、
カメラ位置を移動できるようにして、分割入力とその貼
り合わせを容易に実現している。

【０００７】又、読み取り面を上向きにした状態で本等
の見開き原稿を取り込む装置としては特許第3063099号
にて開示されている。この構成では、原稿面に所定角度
で直線状の光を照射する光照射手段による照射画像を撮
像することで、見開き原稿の曲がり具合を検出し、検出
結果に基づき、曲がり具合を補正するものである。ま
た、特開昭62-143557号公報では、前記曲がり具合の検
出の代わりに原稿面との距離を検出し、前記曲がり具合
を補正する構成が開示されている。

【０００８】又、立体物の立体形状を計測する手法とし
ては、対象物に対して所定のパターンを投影し、該パタ
ーン像の歪より三角測量を行う手法が一般的であり、一
般的なカメラに適用するためにストロボをパターン投影
手段として用いる方法がある（特開平2000-55636号公報
参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来公報記載の技術による構成は、３次元情報を入
力する機能を有していなかった。

【００１０】今後、パーソナルコンピュータの処理能力
はますます向上し、通常の画像データだけではなく、３
次元情報を有する画像データ（３次元画像データ）を容
易に扱えるようになり、オフィス業務に３次原画像が浸
透すると考えられる。この時、文書や立体物の（２次
元）画像に加えて、３次元画像も撮れることが望まれ
る。

【００１１】又、従来、主に文書画像、書籍画像、立体
物の画像の３種類の画像が撮影対象物とされている。こ
の３種類の撮影対象では、ズーム倍率やパターン光照射
の有無等の撮影条件を変える必要があるため、同一装置
にて全撮影対象の撮影を実現できる画像入力装置におけ
る操作手段及び、該操作手段の改良に関する提案はなさ
れていなかった。

【００１２】そこで本発明は、分割撮影で被写体の立体
形状を高分解能でかつ安価に撮影することのできる画像
入力装置を提供することを目的としている。

【００１３】更に、被写体に対して正対して画像を撮影
することができず、画像に所謂あおり歪が発生する場
合、特に、文書画像等にあおり歪が発生する場合にも、
あおり歪補正を行って、正対した画像を得られるように
し、高分解能で高品質の画像を得ることのできる画像入
力装置を提供することを目的としている。

【００１４】又、机上で容易、安価、高分解能で紙面情
報と立体形状などの画像情報を得ることを可能にするこ
とを目的としている。

【００１５】更に、立体形状の検出分解能を向上させる
ことを目的とする。

【００１６】そして、被写体が存在する場所を認識し、
また、被写体が紙面なのか立体物なのかを自動的に識別
することを可能にすることを目的とする。

【００１７】更に、撮影領域を容易に知ることが出来る
構成を提供することを目的とする。

【００１８】そして、紙面を撮影するときに余分な光を
与えず高品質な画像を得、投光による電力消耗を防ぐこ
とが可能な構成を提供することを目的とする。

【００１９】或いは、立体形状のみならず、３Ｄ画像を
生成するための画像を取得できる構成を提供することを
目的とする。

【００２０】更に、パーソナルコンピュータ等を使用せ
ずに被写体の立体形状を計測でき、画像そのものではな
く立体形状データを保存することにより、記憶領域の節
約することが可能な構成を提供することを目的とする。

【００２１】そして、パーソナルコンピュータ等を使用
せずに、直接、３次元画像データを配信できる構成を提
供することを目的とする。

【００２２】更に、被写体の全方位の立体形状を容易に
得ることが可能な構成を提供することを目的とする。

【００２３】或いは、紙面等の平面の被写体を撮影する
紙面撮影モード、本等の見開き原稿を撮影する書籍撮影
モード、及び立体形状を含む被写体像を撮影する立体物
撮影モードのぞれぞれで撮影できる構成を提供すること
を目的とする。

【００２４】又、更に、上記各撮影モードに対して、そ
れぞれ撮像解像度を設定し、より詳細な撮影条件の設定
ができるようにする構成を提供することを目的とする。

【００２５】そして、更に、被写体の種類（紙面、書
籍、立体物）を自動的に判定できるようにすることで、
前記モード設定を自動で行えるような構成を提供するこ
とを目的とする。

【００２６】又、３次元的な位置を計測する入力画像の
画素数を増加し得る構成を提供することを目的とする。

【００２７】更に、より高精度な立体形状データを得る
ことが可能な構成を提供することを目的とする。

【００２８】更に、ノイズ（計測誤差による歪み）の少
ない立体形状データを得ることを可能にする構成を提供
することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の画
像入力装置は、被写体に撮影用の光を投光する投光手段
と、前記投光手段から投光されている前記被写体を撮影
する撮像手段と、前記撮像手段を支持する支持手段と、
前記撮像手段を前記支持手段に対して相対的に移動させ
る移動手段と、を有し、前記被写体に前記投光手段から
所定の投光パターンの光を照射して、当該投光パターン
の歪を有する投光画像を前記撮像手段で撮影する画像入
力装置であって、前記投光手段と前記撮像手段との相対
位置が固定され、前記移動手段で前記撮像手段を相対移
動させて、撮像位置の異なる複数の前記投光画像を当該
撮像手段で撮影することを特徴とする。

【００３０】上記構成によれば、被写体に撮影用の光を
投光する投光手段と投光手段から所定の投光パターンの
光が投光されている被写体を撮影する撮像手段との相対
位置が固定され、撮像手段を支持する支持手段に対して
撮像手段を相対的に移動させる移動手段で撮像手段を相
対移動させて、撮像位置の異なる複数の投光画像を撮像
手段で撮影するので、被写体の立体形状を被写体に照射
されたパターン光で撮影することができるとともに、通
常の画像を分割撮影する場合の移動機構と、パターン投
光画像を分割撮影する場合の移動機構とを兼用すること
ができ、分割撮影で被写体の立体形状を高分解能でかつ
安価に撮影することができる。

【００３１】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記画像入力装置は、前記投光手段と前記支持手
段との相対位置が固定され、前記移動手段で前記撮像手
段が移動されて、撮像位置の異なる複数の前記投光画像
を前記撮像手段で撮影するものであってもよい。

【００３２】上記構成によれば、投光手段と支持手段と
の相対位置が固定され、移動手段で撮像手段が移動され
て、撮像位置の異なる複数の投光画像を撮像手段で撮影
しているので、被写体の立体形状を被写体に照射された
パターン光で撮影することができるとともに、通常の画
像を分割撮影する場合の移動機構と、パターン投光画像
を分割撮影する場合の移動機構とを兼用することがで
き、分割撮影で被写体の立体形状を高分解能でかつ安価
に撮影することができる。又、投光手段が固定されるこ
とにより、高精度なスリットパターン等を投光しても各
スリットの投射角度を特定可能であり、立体形状計測の
分解能を向上し得る。

【００３３】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記画像入力装置は、前記撮像手段が、前記投光手
段から前記被写体に投光されていないときの非投光画像
を撮影するものであってもよい。

【００３４】上記構成によれば、撮像手段で、投光手段
から被写体に投光されていないときの非投光画像を撮影
するので、立体形状にマッピングするテクスチャ画像が
得られ、被写体の撮影から立体画像作成までを実施する
ことができる。又、所謂３Ｄ画像も作成可能となる。

【００３５】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記画像入力装置は、前記撮影時の前記撮像手段の
位置を記憶する位置記憶手段をさらに備え、前記撮像手
段で撮影された前記画像のあおり歪を前記位置記憶手段
の記憶する位置データに基づいて補正するものであって
もよい。

【００３６】上記構成によれば、撮影時の撮像手段の位
置を位置記憶手段に記憶し、撮像手段で撮影された画像
のあおり歪を位置記憶手段の記憶する位置データに基づ
いて補正するので、被写体に対して正対して画像を撮影
することができず、画像にあおり歪が発生する場合、特
に、文書画像等にあおり歪が発生する場合にも、あおり
歪補正を行って、正対した画像を得ることができ、高分
解能で高品質の画像を得ることができる。

【００３７】又、前記投光手段を動作させない第１の状
態と動作させる第２の状態とを切り替える切り替え手段
を更に有するようにしてもよい。

【００３８】上記構成によれば、撮影画像の種類（平
面、立体）に応じた切替えが可能となり、操作性が向上
される。

【００３９】更に、前記撮像手段で撮影領域を予備撮影
するようにしても良い．その結果、被写体の場所が予め
認識でき、或いは被写体の種類（立体画像か平面画像
か）を認識でき、適切な撮影条件を装置で自動設定して
撮影可能となる。

【００４０】又、前記撮像手段で前記被写体を撮影する
前に、前記投光手段は撮影領域を指示する投光パターン
を照射するようにしてもよい。

【００４１】このように構成することによって、ユーザ
は予め撮影領域を認識でき、撮影の失敗を防ぐことが可
能である。

【００４２】更に、前記第１の状態では前記投光手段か
らの光を投光せずに前記撮像手段で撮影し、前記第２の
状態では前記被写体に前記投光手段から所定の投光パタ
ーンの光を照射して当該投光パターンの歪を有する投光
画像を前記撮像手段で撮影するようにしてもよい。

【００４３】このように構成することによって、紙面と
撮影する際には第１の状態とし、その場合投光は不要で
あるため、余分な光照射を行なわないようにすることが
でき、電力の節約が可能となる。

【００４４】更に、前記第２の状態では、前記投光画像
を前記撮像手段で撮影する前、あるいは後に、前記投光
手段から前記被写体に投光されていないときの非投光画
像を前記撮像手段で撮影するようにしてもよい。

【００４５】その結果、立体形状のみならず、３Ｄ画像
を生成するための画像データを取得可能となる。

【００４６】そして、前記撮影手段による撮影画像から
被写体の立体形状を計算する立体形状計算手段を有する
ようにしてもよい。

【００４７】このように構成することによって、パーソ
ナルコンピュータ等別途計算手段を使用せずとも被写体
の立体形状を計測可能となり、又画像そのもののデータ
でなく、立体形状データを保存するようにすることによ
り、所要の記憶要領を節約可能となる。

【００４８】更に、前記撮影手段による撮影画像と、前
記立体形状計算手段によって得られた被写体の立体形状
から、3次元画像を生成する３Ｄ画像生成手段を有する
ようにしてもよい。

【００４９】このように構成することによって、パーソ
ナルコンピュータ等別途計算手段を使用せずとも３Ｄ画
像データを直接配信可能となる。

【００５０】更に、撮影画像のあおり歪を補正するあお
り補正手段を有するようにすることにより、装置自体で
あおり歪みの無い高品質な紙面画像データを提供できる
ようになる。

【００５１】そして、前記支持手段が回動自在なように
構成することにより、被写体の全方位の立体形状情報を
容易に所得可能となる。

【００５２】更に、本発明は、撮像手段と該撮像手段を
支持する支持手段と被写体の立体形状を計測する立体形
状計測手段とを有する画像入力装置において、少なくと
も紙面等のほぼ平面の被写体を撮影する紙面撮影モード
と、本等の見開き原稿を撮影する書籍撮影モードと、立
体形状を含む被写体像を撮影する立体物撮影モードの三
つの撮影モード設定を有し、該撮影モードに応じて異な
った撮影条件で撮影可能な構成を含む。

【００５３】そして、各撮影モード設定において、更に
前記撮像手段に複数の撮像解像度設定を有するようにし
てもよい。

【００５４】その結果、より詳細な撮影条件の設定が可
能となる。

【００５５】又、前記立体形状計測手段による立体計測
結果より、被写体の特徴を判定する被写体判定手段を具
備し、該被写体判定手段の判定結果によって前記３つの
被写体に対応する撮影モードを自動的に選択して動作さ
せる撮影モード自動選択手段を有するよう構成してもよ
い。

【００５６】そのように構成することによって、操作者
が撮影モード選択操作を行なう必要がなくなり、操作性
の向上が可能である。

【００５７】また、移動手段で撮像手段を微小に移動さ
せることにっよって、撮像位置が微小距離異なる複数の
前記投光画像を当該撮像手段で撮影する構成としてもよ
い。

【００５８】その結果、被写体上の微小距離位置の異な
る複数の画素データ（３次元計測点）を得ることが可能
となる。

【００５９】更に、前記複数の投光画像の各々から得ら
れた立体形状データを合成し、合成立体形状データを生
成する合成手段を更に有する構成としてもよい。

【００６０】その結果、より高精細な立体形状データを
得ることが可能となる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００６２】図２乃至図６は、本発明の画像入力装置の
第１の実施の形態を示す図であり、図２は、本発明の画
像入力装置の第１の実施の形態の外観構成図である。

【００６３】図２において、画像入力装置１は、撮像部
２、投光部３、移動部４、支持部５、投光スイッチ６、
撮影スイッチ７を備えており、撮像部（撮影手段）２
は、移動部（移動手段）４を介して支持部（支持手段）
５によって支持されている。

【００６４】画像入力装置１は、撮影スイッチ７が押さ
れると、支持部５の設置されている机などの面上にセッ
トされている被写体１０を撮像する機能を有する。

【００６５】撮像部２は、移動部４により上下、左右に
その撮影光軸を移動させることができ、被写体１０を分
割して撮影することができる。分割して撮影する場合
は、撮像部２の撮影画角を狭めて撮影するため、被写体
１０の撮影解像度が向上することになる。

【００６６】投光部３は、投光スイッチ６が押される
と、被写体１０上に投光パターン１１を照射する。

【００６７】選択スイッチ８は、本画像入力装置１を第
１の状態にするか第２の状態にするかを選択するための
スイッチである。ここで、この第１の状態では紙面等の
平面を撮影出来、第２の状態では立体形状の３Ｄ（３次
元）情報を得ることが出来るものである。

【００６８】そして、被写体１０を撮影するときには、
まず、投光スイッチ６を押すことにより、投光部３が撮
影可能な領域を照らす。

【００６９】このときの投光パターン１１は、矩形状で
あることが望ましいが、撮影領域が分かるようなもので
あれば、特に明確な形状を有していなくてもよい。投光
部３が、投光パターン１１を拡大縮小できる光学系を有
していれば、投光領域の大きさを自由に変えることがで
きる。この動作により被写体１０を置くべき場所が示さ
れる。

【００７０】被写体１０を置いた後に、撮影スイッチ７
を押すと、撮像部２が、被写体１０の画像を撮影する。

【００７１】前記投光は、一定時間後に自動的に終了し
てもよいし、撮影スイッチ７が押されたときに終了して
もよい。また、投光は、撮影時の照明として、撮影が終
了するまで照射を続行してもよいし、さらに、撮影スイ
ッチ７が押された時点で、一端照射を中断し、撮影時に
再び照射してもよい。

【００７２】そして前記第１の状態にあるときには、投
光部１０からの３Ｄ計測用投光パターン（後述）は照射
せずに撮影し、第２の状態にあるときは、投光部１０か
らの３Ｄ計測用投光パターンを照射して撮影する。ま
た、第１の状態であっても、撮影時の照明として、撮影
が終了するまで投光部１０から照明用投光パターンを照
射しても良い。この照明光は、撮影領域を示す投光と同
じものを用いても良く、前記の如く撮影領域の投光から
撮影終了まで継続して投光してよいし、さらに、その間
に投光を一端中断し、撮影時に再び投光（照明）しても
良い。

【００７３】また、撮影の前に、撮影領域全体を撮影す
る予備撮影を行っても良い。これにより、画像入力装置
自体が自動的に被写体の場所を認識でき、次の本撮影時
には、そこを撮影領域とすることが出来る。

【００７４】被写体１０は、支持部５が設置されている
面上にある場合に限られるわけではなく、例えば、机の
正面の壁を撮影することもできる。また、撮影した画像
を転送するために、パーソナルコンピュータ等とのイン
ターフェイスを有していてもよい。

【００７５】上記撮像部２は、図３に示すように、レン
ズ２１、絞り機構２２、撮像素子２３、相関二重サンプ
リング回路（ＣＤＳ）２４、Ａ／Ｄ変換器２５、タイミ
ングジェネレータ（ＴＧ）２６、画像前処理回路（ＩＰ
Ｐ）２７、メモリ２８及びＭＰＵ（マイクロプロセッシ
ングユニット）２９等を備えており、被写体１０の像
は、レンズ２１、絞り機構２２によって、撮像素子２３
上に形成される。又撮像素子２３からの画像信号は、相
関二重サンプリング回路２４でサンプリングされた後、
Ａ／Ｄ変換器２５でデジタル信号化される。このときの
タイミングは、タイミングジェネレータ６で生成され
る。画像信号は、その後、画像前処理回路２７でアパー
チャ補正などの画像処理、圧縮などが行われて、メモリ
２８に保存される。各ユニットの動作は、ＭＰＵ２９で
制御され、投光部３も、ＭＰＵ２９によってその投光の
タイミングが制御される。

【００７６】上記第１の状態において被写体１０を高解
像に撮影する場合は、撮像系の画角を狭くし、図４に示
すように、複数の位置で撮影、すなわち分割撮影する。
この場合、被写体１０の全ての部分が分割画像のいずれ
かとして撮影されるように撮影することが望ましい。分
割撮影は、撮像部２を移動部４を用いて移動することに
より行う。図４の場合、第１画像と第２画像を撮影し、
これを合成して一枚の画像を生成する。ただし、合成処
理は通常多大な計算リソースを要するため、外部のパー
ソナルコンピュータ等へ転送して実行するものとしても
よい。

【００７７】このようにして分割画像を撮影した後にこ
れらの分割画像を合成するが、簡単のために、２枚の分
割画像を合成する場合について説明すると、いま、図４
の第１画像上の点と第２画像上の点の座標位置を、それ
ぞれ（ｕ_１，ｖ_１）、（ｕ_２，ｖ_２）とすると、被写体
１０が平面の場合、両者には以下の関係が成り立つ。

【００７８】

【数１】ここで、上式（３）で示すＨは、射影変換行列であり、
画像が撮影される二つの位置関係が同じ場合、この関係
は一定である。したがって、予め既知の組（ｕ _１，
ｖ_１）、（ｕ_２，ｖ_２）からｈ_１乃至ｈ_８を算出すれば
よい。

【００７９】上記式（１）、式（２）を用いることによ
り、第２画像の各点について、第１画像を撮影した位置
において撮影された場合の位置を算出することができる
ため、第１画像を基準とし、第１画像上に第２画像の画
素をマッピングすることができる。なお、分割画像が三
枚以上の場合も、例えば、第１画像と第ｎ画像との射影
変換行列を予め算出しておくことで、同様の方法で順次
合成していくことができる。

【００８０】上記方法で画像を合成する場合であって
も、一枚の画像で被写体を撮影する場合であっても、例
えば図５に示すように、台形状の歪（あおり歪）が生じ
ることがある。このあおり歪を適宜補正して、図６に示
すように、正対した画像を生成するためにも、上記方法
を適用することが可能である。すなわち、被写体１０に
正対した位置での正対画像を基準とし、正対画像と斜め
状態での撮影画像との間の射影変換行列を予め求め、こ
の射影変換行列を用いて実際に撮影された各画素を再配
置すればよい。

【００８１】この処理は本装置内部で実行させてもよい
し、或いは外部のパーソナルコンピュータ等へ画像情報
を転送してそこで実行させても良い。

【００８２】次に、この第１の実施の形態の画像入力装
置１の前記第２の状態における動作を図７乃至図１０に
則して説明する。

【００８３】図７は、上述の本画像入力装置が上記第２
の状態にある際の画像入力装置１の撮像部２と投光部３
部分のブロック図である。

【００８４】図７に示す如く、この状態では投光部３に
フィルタ３１が設けられており、投光部３から照射され
る光をフィルタ３１を通すことにより、特定のパターン
光を生成する。このフィルタ３１によるパターン光とし
ては、図８に示すような縞模様３２が考えられるが、他
のパターン光であってもよい。

【００８５】いま、パターン光として、縞模様を用い、
図８に示すように、このパターン光３２を被写体３３に
照射し、パターン光３２の照射されている被写体３３を
撮像部２で撮像すると、歪んだパターン光３２’が撮影
される。この歪の程度から三角測量の原理によって被写
体３３の表面上の各点の３次元的な位置を検出すること
ができる。

【００８６】すなわち、投光部３からのパターン光（の
うちの一本のスリット光）が照射された部分の像は、図
９に示すように、撮像部２の撮像素子２３上の点（ｕ，
ｖ）で結像される。ここで撮像部２の光学中心を原点と
する座標系を定義すると、スリット光が照射された被写
体３３上の奥行き距離ｚは、次式（４）で表すことがで
きる。

【００８７】

【数２】ここで、θ_１は、パターン光を照射した角度であって既
知であり、θ_２は、被写体３３から撮像素子２３へのパ
ターン光の反射角度であって、次式（５）で与えられ
る。ｔａｎθ_２＝ｖ／ｆ・・・（５）また、ｄは、投光部３の中心から撮像素子２３の中心ま
での距離であり、ｆは、撮像部２の焦点距離である。

【００８８】式（４）で、ｚが求まると、次式（６）、
（７）によりｘ、ｙが求まる。ｘ＝（ｕ／ｆ）×ｚ・・・（６）ｙ＝（ｖ／ｆ）×ｚ・・・（７）したがって、被写体３３上の点の３次元位置が求まる。
これを様々な点に対して求めることにより、被写体３３
の立体形状が求まることになる。

【００８９】そして、撮像部２で、パターン光３２を照
射していない状態の被写体３３の画像を撮影し、その撮
影画像を上述の如くに求められた立体形状データにマッ
ピングすることにより、立体画像を生成することもでき
る。この場合、被写体にパターン光が投光された状態の
投光画像を撮影する前か或いはその後に、パターン光を
照射していない状態の被写体の画像を撮影する。また、
被写体３３を分割撮影し、各部分の立体形状を計測し
て、後にそれら形状データを合成して、被写体３３全体
の立体形状を求めてもよい。この合成処理は本装置内部
で実行させても良いし、或いは外部のパーソナルコンピ
ュータ等へ画像情報を転送して実行させても良い。更に
又、メモリ２８にこのようにして求めた立体形状情報を
記録しても良い。

【００９０】又、分割撮影の前の予備撮影として、撮影
領域全体の立体形状を上述の如くの方法（縞模様のパタ
ーン光を利用）で求めておいても良い。このようにする
ことによって、予め被写体が紙面等の平面なのか立体物
なのかを装置自体で認識できるため、その時点で自動的
に上記第１又は第２の状態に切替えるように構成するこ
とが可能となる。

【００９１】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の画像
入力装置１と同様の画像入力装置であり、上記第１の実
施の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、
その詳細な説明を省略する。

【００９２】上記第１の実施の形態においては、スリッ
ト光（パターン光３２）が複数本照射されているため、
個々のスリット光の照射角度θ_１を特定することは一般
に困難である。これを確実に特定する方法として、第２
の実施の形態では、被写体３３の奥行き距離を制限する
ことにより、あるスリット光３２の画像上での可動範囲
を限定し、その可動範囲が両隣のスリット光３２の可動
範囲と重ならないようにすることによってスリット光３
２の照射角度を確実に特定する。ところが、この場合、
スリット光３２同士の間隔を十分に取る必要があり、被
写体３３上の３次元位置を計測する点を、十分な密度分
確保することができない可能性がある。

【００９３】そこで、図１０に被写体３３とそれに照射
されたパターン光３２を、投光部３から見た図として示
すように、最初に、図１０（ａ）の状態で計測し、次
に、図１０（ｂ）に示すように、パターン光３２を形成
するスリット（縞模様）を半ピッチずらした状態で計測
するようにすることによって、倍の密度で計測すること
ができるようになる。この場合、パターン光３２を形成
するスリットをずらすピッチを狭くして撮影枚数を増や
すことにより、計測密度を増すことができる。また、こ
の場合、投光部３は撮像部２とともに移動するようにし
てもよいし、撮像部２と独立して動くようにしてもよ
い。前者の、投光部３を撮像部２とともに移動するよう
にした場合、撮像部２に対する被写体３３の位置も変わ
るが、その移動量は既知であるため、被写体３３の移動
量を用いて補正することができる。

【００９４】上記において、撮像部２と投光部３の相対
位置が固定された場合について、さらに詳しく説明す
る。例えば、図２２に示すような三角柱を被写体とし
て、その立体形状を入力する場合、まず、前述した方法
でパターン光を照射することにより、図２３に示すよう
な３次元空間上の点群を得ることができる。図２３の丸
印が、その位置が計測された点を夫々示す。次に、移動
部４により撮像部２および投光部３の位置を僅かに動か
すことにより、被写体（三角柱）と、撮像部２ならびに
投光部３との位置関係を変化させる。そしてその位置か
ら同様に得た３次元空間上の点群は、例えば図２４に示
す如くとなる。そして最初の撮影位置と第２回目の撮影
位置との間の相対位置関係は、周知の如く、最初の撮影
位置を基準として回転行列R及び並進ベクトルTを用いて
表すことが可能である。

【００９５】例えば最初の撮影位置で得られた点の３次
元位置を

【００９６】

【数３】とすると、これを基準として、対応する、第２回目の撮
影によって得られた点の３次元位置は

【００９７】

【数４】として表すことが出来る。

【００９８】そして、両方の３次元位置データを合成す
ると、図２５が得られる。これにより、より高精細に被
写体上の点の３次元位置を計測したことになる。これを
用いて、ポリゴンを形成し、テクスチャ画像を各ポリゴ
ンにマッピングすることにより、より高精細な３次元画
像を生成することができる。

【００９９】このように、投光部３を微小距離分移動
し、その前後の位置のそれぞれにおいて投光パターンが
投射された画像を撮影することにより、被写体表面上の
３次元位置を計測する点を増加させることが可能とな
る。その結果、より高精度に３次元位置を検出可能であ
る。又、そのようにして得られた３次元位置データを合
成することによって、より高精細な立体形状データを生
成することが可能となる。

【０１００】また、例えば、同じ被写体の計測の結果、
この合成された３次元位置データが例えば図２６に示さ
れる如くになったとする。このとき図中の点Aは、何ら
かの計測誤差によって誤って測定された点である。これ
を残しておくと、そのデータを含んだ３次元位置データ
によって３次元画像を生成したときに、違和感のある画
像ができてしまう。そこで、それを除去、あるいは修正
するよう構成することが望ましい。

【０１０１】この除去方法および修正方法として、例え
ば、まず各測定点の近傍の測定点のデータを用いた移動
平均を取る。図２６中の破線がそのようにして移動平均
によって得られたデータを示す。そして、その平均値と
元の測定点との間の距離が所定のしきい値以上の場合、
その測定点を除去、あるいは更にその位置に対応する上
記平均値による点を新たな測定点として置き換える。或
いはこれ以外の方法として、測定点のうちの異なる二つ
以上の近接点との間の距離がしきい値以上の場合に、そ
の測定点を除去、又は上記の如く置き換える構成として
も良い。

【０１０２】このように、外光などの要因で、被写体表
面上の点の３次元位置の測定に誤差が生じた場合、測定
点が少ない状態ではその誤差（誤った測定点）を見つけ
るのは容易ではないが、上述の如くに構成することによ
って被写体表面の高密度な３次元位置データが得られる
ため、測定の誤った誤差データ（誤った測定点）を抽出
し、除去あるいは修正しやすくなる。これにより、３次
元位置の誤った点から３次元画像を生成することにより
生じるノイズが除去可能となり、生成画像における違和
感をなくすことができる。

【０１０３】図１１乃至図１３は、本発明の画像入力装
置の第３の実施の形態を示す図である。なお、本実施の
形態は、上記第１の実施の形態の画像入力装置１と同様
の画像入力装置であり、上記第１の実施の形態と同様の
構成部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を
省略する。

【０１０４】図１１は、本発明の画像入力装置の第３の
実施の形態の投光部３部分の構成図である。

【０１０５】図１１において、投光部３は、支持部５
（図２参照）に対して固定されており、被写体の計測
は、撮像部２の位置を移動させた２枚の画像（第１画像
と第２画像）を用いる。図１１において、投光部３から
被写体に照射された複数のスリット光のうち一つの、第
１画像上での像の位置をＸとする。この点Ｘに相当する
被写体の位置の候補を算出することが可能で、例えば、
点Ａ１、Ｂ１、Ｃ１であるものとする。これらの点の第
２画像上での位置も計算で求めることができる。その位
置を図１２に示す（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２）。これら被写体
位置候補の中で、正しいものは、第２画像上でもスリッ
ト光の像上にあるはずである。したがって図１２の例で
は、Ｂ２が実際の被写体上の点ということになる。この
ように２枚の画像を利用することによって個々のスリッ
ト光の照射角度を確実に特定することが可能であり、こ
のように構成することによって、撮影枚数を増やすこと
なく、充分な密度で３次元形状を計測することができ
る。

【０１０６】また、立体形状を計測する際、投光部３に
おいて、撮影領域を指示するための投光と、立体形状を
計測するときの投光（スリット光等）とで、そのパター
ンを変えてもよい。また、立体形状を計測する場合（ス
リット光等）でも、所望の解像度に応じてパターン光の
（スリット等の）密度を変えてもよい。これらの場合、
図１３に示す如く、複数種類のパターンが形成されたフ
ィルタ４０を用意し、パターンを他の種類のものに変え
るときに、それらを切り替えるようにすればよい。この
パターンの切り替え方法としては、図１４に示すよう
に、歯車４１の回転によってフィルタ４０のパターンが
切り替わる切替機構４２を用いることができる。

【０１０７】さらに、上述のように、本実施の形態の画
像入力装置１では、文書紙面等の平面を撮影するのか、
立体形状を計測するのかで、撮影時の動作が異なり、ま
た、撮影解像度や撮影対象物の大きさによっても分割撮
影の仕方やズーム倍率が異なる。そこで、これらの項目
を入力できる操作ボタンを用意し、また、現在の設定状
態や設定可能な状態を表示するため表示装置を用意する
ことによって、画像入力装置１の利便性をより一層向上
させることができる。

【０１０８】図１５（ａ）は、本発明の画像入力装置の
第４の実施の形態を示す図である。なお、本実施の形態
は、上記第１の実施の形態の画像入力装置１と同様の画
像入力装置であり、上記第１の実施の形態と同様の構成
部分には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略
する。

【０１０９】立体物を撮影する場合、様々な方向から観
た画像を撮影することによって、所謂「３Ｄ画像」とし
て記録したい場合が多い。しかしながら、以上で説明し
たように、上方からの撮影の場合、いくつかの方向から
観た画像を得ることに煩わしさがある。第４の実施の形
態は、そのような問題点を解消するための構成である。
図１５（ａ）は本画像入力装置を横から見た図である。
支持部５を構成する支持柱５１を、図１５（ｂ）に示す
如くに倒すことにより、撮像部２でほぼ水平方向を撮影
できるようになる。そして、例えば図１５（ｂ）に示す
如く、被写体５２をターンテーブル５３上に乗せ、自動
あるいは手動で回転させることによって、いくつかの方
向から観た被写体画像を撮影することが可能となり、各
方向から見た３Ｄ画像を合成して、全方位から観ること
のできる３Ｄ画像を生成することできる。

【０１１０】次に本発明の第５の実施の形態について図
１６及び図１７に即して説明する。

【０１１１】本発明の第５の実施の形態の画像入力装置
は、撮像部１１５と、撮像部内に設けられた電源スイッ
チ１１４と撮影レンズ１２１、立体形状を計測するため
に所定のパターン光を照射するためのパターン投光部１
２２、前記撮像部１１５を支持するための支持柱１１６
a、支持柱１１６ａを固定するための支持ユニット１１
６b、支持ユニット１１６ｂに設けられた制御ユニット
１１７と前記支持ユニット１１６ｂ上に設けられた入力
指示スイッチ１１３、撮影モードを設定するための撮影
モード設定スイッチ１２３等により構成される。

【０１１２】制御ユニット１１７は、MPU（Micro Proce
ssing Unit）１１２とハードディスク、半導体メモリ等
の記録媒体１１１、インターフェース１１８等により構
成され、前記撮像部１１５の動作制御、撮像部から転送
された画像データの画像処理や編集、記録等を行い、外
部機器へインターフェース１１８を介して接続され、外
部機器との通信を行なう。インターフェース１１８とし
ては、PC用の汎用インターフェース、例えば、RS-232
C、USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、ネットワー
クアダプタ、IrDA(Infrared Data Association)を用い
ることが出来る。

【０１１３】図１６において、被写体１１９の像は、固
定レンズ１０１、ズームレンズ１０２（以上撮像レン
ズ）、絞り機構１０３、フォーカスレンズ１０５を通し
て、シャッタ１０４により露光時間が制御され、撮像素
子１０６上に形成される。撮像素子１０６からの画像信
号はCDS（Correlated Double Sampling）（相関二重サ
ンプリング）回路１０７でサンプリングされた後、A/D
変換器１０８でデジタル信号化される。この時のタイミ
ングはTG（Timing Generator）１０９で生成される。画
像信号はその後、IPP（Image Pre-Processor）１１０で
アパーチャ補正などの画像処理、圧縮などを経てメモリ
１１１に保存される。各ユニットの動作は、MPU１１２
にて制御される。画像記録は、前記支持ユニット１１６
ｂ上の前記入力指示スイッチ１１３の操作により行うよ
うにする。この撮像部１１５では、パターン投光部１２
２によって被写体１１９上に投射されたパターンの歪具
合を撮像することで、立体形状を算出できる。立体形状
の算出は、上述の如く、第１８図に示した如くの三角測
量の原理に基づいて行う。即ち、投光部１２２からのス
リット光（パターン光）が照射された部分の像は、撮像
素子１０６上の点(u.v)で結像される。撮像部１１５の
光学系の光学中心を原点とする座標系を定義すると、個
々のスリット光が照射された被写体上の奥行き距離は上
記式（４）で表される。

【０１１４】ここで、θ_１はスリット光を照射した角度
であり既知である。また、θ_２は、上記式（５）で表さ
れる。ｆは撮像部１１５の光学系の焦点距離である。

【０１１５】zが求まると、上記式（６）、（７）によ
りx、yが求まる。

【０１１６】以上により、被写体上の各点の立体位置が
求まる。これを様々な点で求めることにより、被写体の
立体形状が求まることになる。本発明の第５の実施の形
態は、このように立体形状を計測できる撮像部１１５に
おいて、前記撮影モード設定スイッチ１２３で、紙面撮
影モード、書籍撮影モード、及び立体物撮影モードをそ
れぞれ設定し、各々の設定モードに応じて異なった撮像
動作を行うようにするものである。以下、第１９図の動
作フローチャートを用いて、詳細に説明する。

【０１１７】紙面撮影時には、紙面撮影モードが選択さ
れ(ステップS1-1、以下「ステップ」の語を省略する)、
入力が指示されると(S1-2)、画像取り込みが開始され(S
1-3)、所定の撮像動作が実行され、画像取り込みが終了
する(S1-4)。このようにして取り込まれた画像につい
て、レンズの歪曲補正が施され(S1-5)、画像情報がメモ
リ１１１に保存される(S1-6)。前記S1-5は、前記レンズ
の歪曲補正に限らず、汎用のデジタル画像処理（濃淡補
正、２値化処理、スキュー補正等）を行うようにしても
良い。紙面撮影モードでは、撮像部１１５による撮像動
作を行うが、パターン投光部１２２を使用した立体形状
の計測等は行わない。

【０１１８】次に書籍撮影時には、書籍撮影モードが選
択され(S1-7)、入力が指示されると(S1-9)、光源用コン
デンサ(不図示)への充電等のパターン光（スリット光
等）照射のための準備が行われ(S1-9)、前述の如くのパ
ターン投光部１２２によるパターン投射を伴った画像取
り込みが開始され、これが完了(S1-10,S1-11)される。
ここで得られた画像におけるパターン光の位置情報よ
り、上述の如くの方法によって被写体の立体形状が算出
され，これによって本（書籍）の湾曲形状を算出する(S
1-13)。

【０１１９】次に、パターン投光部１２２を使用したパ
ターン光の照射モードが解除され（S1-15）、テクスチ
ャ画像（即ち本来の被写体の画像）の取り込みが開始さ
れ、これが完了される(S1-15,S1-16)。このようにして
取り込まれた画像情報に対してレンズの湾曲補正が施さ
れ(S1-18)、前記S1-13による湾曲形状の算出結果より、
テクスチャ画像の歪が補正され(S1-18)、平面に投影す
る処理がなされ、その結果が保存される(S1-19)。

【０１２０】次に立体物撮影時には、立体物撮影モード
が選択され(S1-20)、以降レンズの歪補正(S1-29,S1-30)
までは、前記書籍撮影モードと同様の処理がなされる。
パターン投光部１２２を使用して得られたパターン光の
位置情報により、立体形状が算出され、このようにして
得られた立体形状にＳ１−２８、Ｓ１−２９で取り込ま
れたテクスチャ画像がマッピングされ(S1-32)、もって
立体情報を有する画像データが合成される。このように
して得られた画像データは、例えばVRML(Virtual Reali
ty Modeling Language)等に変換された後に記録され
る。

【０１２１】次に本発明の第６の実施の形態について図
２０に即して説明する。

【０１２２】第６の実施の形態では、上記第５の実施の
形態における各モード（紙面撮影モード、書籍撮影モー
ド、立体物撮影モード）について、更に、撮像解像度の
設定ができるようにしたものである。他の構成は上述の
第５の実施の形態の構成と同様であり、対応する構成要
素には同一符号を付して重複説明を省略する。

【０１２３】該撮像解像度の設定は、前記撮像部１１５
のIPP１１０のデジタル画像処理の特性の設定として行
うようにすれば良い。また、図２０に示したように、撮
像部１１５の方向を変えるための駆動手段として駆動部
１２８を設け、更にズームレンズ１０２によってズーム
を制御する手段（ハードとしてはＭＰＵ１１２）を設け
ることで、撮像部１１５の視点中心、画角を変えられる
ような構成とし、被写体１１９を複数の分割画像として
記録し、一枚の画像とする画像合成手段（ＭＰＵ１１
２）を設け、更に前記撮像解像度を変えられるような構
成としても良い。駆動部１２８としては、互いに回転軸
を直交させた2個のステッピングモータと所定の減衰比
を有するギアを用いればよい。これにより、各モードで
の記録解像度が適宜選択できるようになる。

【０１２４】次に本発明の第７の実施の形態について図
２１に即して説明する。

【０１２５】第７の実施の形態は、被写体が紙面、書
籍、立体物のいずれかであるかを自動的に判別する自動
選択手段（バードとしてはＭＰＵ１１２）を具備する。
他の構成は上述の第５の実施の形態と同様であり、重複
説明を省く。図２１の動作フローチャートを用い、前記
自動選択手段を含め、第７の実施の形態の動作について
詳細に説明する。

【０１２６】画像取り込み開始操作によりパターン投光
部１２２によるパターン光照射のための準備が行われ(S
2-1)、前述の如くのパターン投光部を使用した画像取り
込みが開始され、これが完了される(S2-2,S2-3)。次に
このようにして得られた画像情報に対してレンズの歪曲
歪補正等の画像処理が施され(S2-3)、前述の如くの方法
にて被写体表面の立体形状が算出される(S2-4)。このよ
うにして得られた立体形状の算出結果を基に、上記各モ
ードのうちのいずれを選択すべきかを自動的に判別する
ようにする。

【０１２７】まず、S2-5では、平面か非平面かを判別す
る。この判別では、ある所定の１次元の形状値（距離
値）の平均値等の統計量を用いて予め定められた閾値を
使用し、この閾値と前記立体形状算出結果とを比較す
る。即ち、この閾値より小さい場合（即ち所定の平面を
計測した値に近い場合）は、平面、大きい場合は、非平
面と判別すれば良い。ここで、平面と判別された場合に
は、前記紙面撮影モードでの一連の撮影(S2-6〜S2-11)
が行われるようにし、非平面と判別された場合には、次
のS2-12の判別条件により、書籍か立体物かの判別を行
う。

【０１２８】なお、ここで、書籍とは見開き原稿を示
す。見開き原稿の形状は見開き部において、高さ方向に
対して同一方向に湾曲するという共通の特徴量を有す
る。また、書籍は、ある平面の一方向には、高さがほぼ
一定という特徴量を有する。したがって背景と書籍部
（被写体）との間のエッジを検出することより、書籍部
の位置を検出し、この検出位置のデータを使用してスキ
ュー補正を行い常に原稿が撮影領域で、同一方向に正対
するように原稿画像情報を補正し、原稿のほぼ絶対的な
立体形状を算出する。この補正データを基に前記特徴量
の代表値として記録する。この代表値とのテンプレート
マッチングにより、書籍であるか否かを判別するように
すれば良い。

【０１２９】書籍であると判別された場合は、前記書籍
撮影モードによる一連の動作（S2-13〜S2-19）を行うよ
うにし、立体物であると判別された場合には、前記立体
物撮影モードによる一連の動作(S2-20〜S2-27)を行うよ
うにすれば良い。

【０１３０】以上、本発明について好適な実施の形態に
基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
変更可能であることはいうまでもない。

【０１３１】

【発明の効果】本発明によれば、分割撮影で被写体の立
体形状を高分解能でかつ安価に撮影することができる。

【０１３２】更に、被写体に対して正対して画像を撮影
することができず、画像にあおり歪が発生する場合、特
に、文書画像等にあおり歪が発生する場合にも、あおり
歪補正を行って、正対した画像を得られるようにし、高
分解能で高品質の画像を得ることのできる。

【０１３３】又、机上で容易、安価、高分解能で紙面情
報と立体形状などの画像情報を得ことが可能となる。

【０１３４】更に、立体形状の検出分解能を向上するこ
とが可能となる。

【０１３５】そして、自動的に、被写体が存在する場所
を認識し、また、被写体が紙面なのか立体物なのかを自
動的に識別することが可能となり操作性向上が可能とな
る。

【０１３６】更に、操作者が予め撮影領域を容易に知る
ことが出来、失敗撮影を防止できる。

【０１３７】そして、紙面を撮影するときに余分な光を
与えず高品質な画像を得、投光による電力消耗を防ぐこ
とが可能となる。

【０１３８】又、立体形状のみならず、所謂３Ｄ画像を
生成するための画像を取得できる。

【０１３９】更に、パーソナルコンピュータ等を使用せ
ずに被写体の立体形状を計測でき、又画像そのものでは
なく立体形状データを保存することにより、記憶領域の
節約することが可能となる。

【０１４０】そして、パーソナルコンピュータ等を使用
せずに、直接、３Ｄ画像データを配信できる。

【０１４１】更に、あおり歪のない高品質な紙面画像を
得ることが可能となる。

【０１４２】更に又、被写体の全方位の立体形状を容易
に得ることが可能となり、所謂３Ｄ画像を容易に生成し
得る。

【０１４３】そして、紙面等の平面の被写体を撮影する
紙面撮影モード、本等の見開き原稿を撮影する書籍撮影
モード、及び立体形状を含む被写体像を撮影する立体物
撮影モードのぞれぞれに適した撮影条件で撮影可能とな
る。

【０１４４】又、更に、上記各撮影モードに対して、撮
像解像度を設定し、より詳細な撮影条件の設定が可能と
なる。

【０１４５】そして、更に、被写体の種類（紙面、書
籍、立体物）を自動的に判定できるようにすることで、
前記モード設定を自動で行えるようになるため、操作性
の向上が可能となる。

【０１４６】更に、投光部を微小移動させながら、投光
パターンが投射された画像を撮影することにより、被写
体表面上の、次元位置が計測される点を増加可能であ
り、これにより、より高精細に３次元位置を検出でき
る。

【０１４７】更に、このようにして得られた３次元位置
データを合成することにより、より高精細な立体形状デ
ータを生成することができる。

【０１４８】又、外光などの要因で、被写体表面上の点
の３次元位置の測定に誤差が生じる場合があり、測定点
が少ない状態ではその誤差を見つけるのは容易ではない
が、上記の如く被写体表面の高密度な３次元位置データ
が得られる構成とすることにより、測定の誤った誤差デ
ータを抽出し除去あるいは修正しやすくなり、これによ
り、３次元位置の誤った点から３次元画像を生成するこ
とにより生じる違和感を除去可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の文書画像入力装置の外観構成図である。

【図２】本発明の画像入力装置の第１の実施の形態を適
用した画像入力装置の外観構成図である。

【図３】図２の撮像部の構成図である。

【図４】図２の画像入力装置で被写体を高解像度に撮影
するために撮像部の画角を狭くして分割撮影している状
態を示す図である。

【図５】斜めに撮影して画像が台形状の歪（あおり歪
み）が生じている状態を示す図である。

【図６】図５の台形状の歪を補正し正対状態の画像に修
正した状態を示す図である。

【図７】図２の画像入力装置の第２の状態における画像
入力装置の撮像部と投光部部分のブロック図である。

【図８】図７の状態の画像入力装置で縞模様のパターン
光（スリット光）を用いて立体の被写体に投光している
状態の外観構成図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態における立体形状計
算の原理を説明するための、図８の立体の被写体の撮影
時の投光部と被写体及び撮像部の撮像素子との相対位置
関係を示す図である。

【図１０】本発明の画像入力装置の第２の実施の形態の
特徴を説明するための、上記縞模様のパターン光が被写
体に照射された際の状態（スリット光を半ピッチずらし
ている）を示す図である。

【図１１】本発明の画像入力装置の第３の実施の形態の
特徴を説明するための、撮像部を移動させたときの被写
体上の点の候補位置を示す図である。

【図１２】図１１の候補位置の第２の画面における計算
上の位置を示す図である。

【図１３】上記第３の実施の形態に適用し得るパターン
光切替え用フィルタの設置状態を示す図である。

【図１４】図１３のフィルタのパターン切替機構の一例
を示す図である。

【図１５】本発明の画像入力装置の第４の実施の形態の
構成、機能を説明するための図である。

【図１６】本発明の画像入力装置の第５の実施の形態の
撮像部の内部ブロック図である。

【図１７】上記第５の実施の形態の全体構成及び機能を
説明するための斜視図である。

【図１８】上記第５の実施の形態における立体形状計算
原理を説明するための図である。

【図１９】上記第５の実施の形態の動作フローチャート
を示す図である。

【図２０】本発明の画像入力装置の第６の実施の形態の
全体構成及び機能を説明するための斜視図である。

【図２１】本発明の画像入力装置の第７の実施の形態の
動作フローチャートである。

【図２２】被写体の例としての三角柱の斜視図である。

【図２３】図２２の三角柱を一の撮影位置で撮影するこ
とによって得られた３次元空間上の測定点群を示す図で
ある。

【図２４】図２２の三角柱を一の撮影位置から微小移動
した他の撮影位置で撮影することによって得られた３次
元空間上の測定点群を示す図である。

【図２５】図２３に示す点群と図２４に示す点群との夫
々の位置データを合成して得られた合成位置データの点
群を示す図である。

【図２６】なんらかの計測誤差を含む図２５に示す合成
位置データの点群を示す図である。

【符号の説明】

１画像入力装置２、１１５撮像部３、１２２投光部４移動部５支持部６投光スイッチ７撮影スイッチ１０、３２、１１９被写体１１、３２、１３２投光パターン２１、１２１レンズ２２、１０３絞り機構２３、１０６撮像素子２４、１０７相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）２５、１０８Ａ／Ｄ変換器２６、１０９タイミングジェネレータ（ＴＧ）２７、１１０画像前処理回路（ＩＰＰ）２８、１１１メモリ２９、１１２ＭＰＵ３１、４０フィルタ４１歯車４２切替機構１１３入力指示スイッチ１１６ａ支持柱１１７ｂ支持ユニット１１７制御ユニット１１８インタフェース１２０撮像領域１２３撮影モード設定スイッチ１２８駆動部１４３分割撮影領域

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 1/00 ４５０Ｇ０６Ｔ 3/00 ３００５Ｃ０７２ 3/00 ２００Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｚ５Ｃ０７７３００ 13/02 Ｈ０４Ｎ 1/107 1/10 1/40 1/40 １０１Ｚ 5/225 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ 13/02 (72)発明者北澤智文東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者長谷川雄史東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (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） 2F065 AA04 AA53 AA56 DD03 FF04 HH06 JJ03 JJ26 LL21 LL30 PP01 QQ00 QQ01 QQ03 QQ17 QQ23 QQ31 UU03 5B047 AA01 AA07 AB02 BA02 BB04 BC11 BC16 CA12 CA14 CA19 CB08 CB09 CB13 CB23 DB01 5B057 AA11 BA17 BA19 CA08 CA12 CA13 CA16 CB08 CB12 CB13 CB16 CB18 CC01 CD12 CH11 DA07 DB02 DB09 DC09 5C022 CA07 5C061 AB06 AB08 5C072 AA01 BA04 BA16 BA17 CA02 CA12 DA21 EA08 LA11 LA12 MA01 MB04 RA03 UA11 VA06 VA10 5C077 LL02 MM02 MM23 MP01 PP05 PP23 PP43 PP59 PQ22 RR01 RR18 SS01 TT09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体に撮影用の光を投光する投光手段
と、前記被写体を撮影する撮像手段と、前記撮像手段を支持する支持手段と、前記撮像手段を前記支持手段に対して相対的に移動させ
る移動手段とを有し、前記被写体に前記投光手段から所
定の投光パターンの光を照射して、当該投光パターンの
歪を有する投光画像を前記撮像手段で撮影する画像入力
装置であって、前記投光手段と前記撮像手段との相対位置が固定され、
前記移動手段で前記撮像手段を相対移動させて、撮像位
置の異なる複数の前記投光画像を当該撮像手段で撮影す
ることを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】前記投光手段と前記支持手段との相対位
置が固定され、前記移動手段で前記撮像手段が移動され
て、撮像位置の異なる複数の前記投光画像を前記撮像手
段で撮影することを特徴とする請求項１記載の画像入力
装置。
【請求項３】前記画像入力装置は、前記撮像手段が、
前記投光手段から前記被写体に投光されていないときの
非投光画像を撮影することを特徴とする請求項１または
請求項２記載の画像入力装置。
【請求項４】前記画像入力装置は、前記撮影時の前記
撮像手段の位置を記憶する位置記憶手段をさらに備え、
前記撮像手段で撮影された前記画像のあおり歪を前記位
置記憶手段の記憶する位置データに基づいて補正するこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載
の画像入力装置。
【請求項５】平面撮影用の第１の状態と立体撮影用の
第２の状態とを切り替える切り替え手段を更に有するこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
画像入力装置。
【請求項６】前記撮像手段で撮影領域を予備撮影する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載
の画像入力装置。
【請求項７】前記撮像手段で前記被写体を撮影する前
に、前記投光手段は撮影領域を指示する投光パターンを
照射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一
項に記載の画像入力装置。
【請求項８】前記第１の状態では前記投光手段からの
光を投光せずに前記撮像手段で撮影し、前記第２の状態
では前記被写体に前記投光手段から所定の投光パターン
の光を照射して当該投光パターンの歪を有する投光画像
を前記撮像手段で撮影することを特徴とする請求項１乃
至８のうちのいずれか一項に記載の画像入力装置。
【請求項９】前記第２の状態では、前記投光画像を前
記撮像手段で撮影する前、あるいは後に、前記投光手段
から前記被写体に投光されていないときの非投光画像を
前記撮像手段で撮影することを特徴とする請求項１乃至
８のうちのいずれか一項に記載の画像入力装置。
【請求項１０】前記撮影手段による撮影画像から被写
体の立体形状を計算する立体形状計算手段を有すること
を特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記
載の画像入力装置。
【請求項１１】前記撮影手段による撮影画像と、前記
立体形状計算手段によって得られた被写体の立体形状か
ら、3次元画像を生成する３Ｄ画像生成手段を有するこ
とを特徴とする請求項１０記載の画像入力装置。
【請求項１２】撮影画像のあおり歪を補正するあおり
補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１の
いずれか一項に記載の画像入力装置。
【請求項１３】前記支持手段が回動自在であることを
特徴とする請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記
載の画像入力装置。
【請求項１４】撮像手段と該撮像手段を支持する支持
手段と被写体の立体形状を計測する立体形状計測手段と
を有する画像入力装置であって、少なくとも紙面等のほぼ平面の被写体を撮影する紙面撮
影モードと、本等の見開き原稿を撮影する書籍撮影モー
ドと、立体形状を含む被写体像を撮影する立体物撮影モ
ードの三つの撮影モード設定を有し、該撮影モードに応
じて異なった撮影条件で撮影可能な画像入力装置。
【請求項１５】請求項１４記載の画像入力装置におい
て、各撮影モード設定に応じて前記撮像手段が複数の撮像解
像度設定を有することを特徴とした画像入力装置。
【請求項１６】請求項１４又は１５に記載の画像入力
装置において、前記立体形状計測手段による立体計測結果より、被写体
の特徴を判定する被写体判定手段を具備し、該被写体判
定手段の判定結果によって前記３種類の被写体に対応す
る撮影モードを自動的に選択して動作させる撮影モード
自動選択手段を有することを特徴とした画像入力装置。
【請求項１７】被写体に撮影用の光を投光する投光手
段と、前記被写体を撮影する撮像手段と、前記撮像手段を支持する支持手段と、前記撮像手段を前記支持手段に対して相対的に移動させ
る移動手段とよりなり、前記被写体に前記投光手段から
所定の投光パターンの光を照射して、当該投光パターン
の歪を有する投光画像を前記撮像手段で撮影する画像入
力装置であって、前記移動手段で前記撮像手段を微小に移動させることに
っよって、撮像位置が微小に異なる複数の前記投光画像
を当該撮像手段で撮影することを特徴とする画像入力装
置。
【請求項１８】前記複数の投光画像の各々から得られ
た立体形状データを合成し、合成立体形状データを生成
する合成手段を更に有する請求項１７に記載の画像入力
装置。