JP2006234545A

JP2006234545A - 静止画像撮像装置

Info

Publication number: JP2006234545A
Application number: JP2005048640A
Authority: JP
Inventors: Michio Kobayashi; 道夫小林; Hiroyuki Yokoyama; 博之横山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07
Also published as: US20060187333A1

Abstract

【課題】撮像装置を使用して長大な建物等の寸法や面積を簡易に測定する。
【解決手段】被写体と正対して画像を結像して撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像データを表示する表示手段（ステップＳ１）と、該撮像手段で撮像する被写体までの距離を測定する距離測定手段と、前記表示手段に画像データに重畳して指標を表示する指標表示手段（ステップＳ３）と、該指標表示手段で表示された指標を所望の測定対象部位に合致するように前記撮像手段を傾斜させたときの傾斜角を測定する傾斜角測定手段と（ステップＳ４〜Ｓ８）、前記距離測定手段の測定結果及び前記傾斜角測定手段の計測結果に基づいて被写体像の実寸法を演算する実寸法演算手段（ステップＳ９）とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の画像を撮像する撮像装置に関し、被写体の大きさを測定可能に構成したものである。

従来の寸法測定装置としては、例えばＸ、Ｙ及びＺ方向の加速度を検出する加速度センサがジャイロ機構を介して支持され、本体ケースが移動されるのに応じて三次元方向の加速度信号α１〜α３を出力し、この加速度信号α１〜α３を積分手段において２回積分を行うことにより、単位時間当たりの移動量を示す積分信号Ｌｘ、Ｌｙ及びＬｚに変換し、測定開始終了スイッチを本体ケースが任意の測定開始位置から測定終了位置まで移動される期間中オンとすることにより、ＣＰＵで測定開始終了スイッチのオン期間中において積分信号Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚを所定周期でサンプリングしたデータに基づいて本体ケースの直線移動量を逐次算出することにより、最適な算出値が測定開始位置及び測定終了位置間の直線距離を算出するようにした携帯型寸法測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１１４４３９号公報（第１頁、図１）

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例にあっては、携帯型寸法測定装置を採寸対象物に沿って移動させることにより、採寸対象物の寸法を測定することができるものであるが、採寸対象物が建物のように大きなものであるときには、携帯型寸法測定装置を建物に沿って移動させることが不可能となり、長大な採寸対象物には適用することができないという未解決の課題がある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、撮像装置を使用して長大な建物等の寸法や面積を簡易に測定することができる撮像装置を提供することを目的としている。

第１の技術手段に係る撮像装置は、被写体と正対して画像を結像して撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像データを表示する表示手段と、該撮像手段で撮像する被写体までの距離を測定する距離測定手段と、前記表示手段に画像データに重畳して指標を表示する指標表示手段と、該指標表示手段で表示された指標を所望の測定対象部位に合致するように前記撮像手段を傾斜させたときの傾斜角を測定する傾斜角測定手段と、前記距離測定手段の測定結果及び前記傾斜角測定手段の計測結果に基づいて被写体像の実寸法を演算する実寸法演算手段とを備えたことを特徴としている。

この第１の技術手段では、被写体と正対した状態で撮像手段で被写体を撮像し、このときの被写体までの距離を距離測定手段で測定し、このとき指標表示手段で表示手段に表示される指標を被写体の所望開始位置から所望終了位置まで移動させることにより、このときの撮像手段の傾斜角を傾斜角測定手段で測定し、距離測定手段で測定した被写体までの距離と、傾斜角測定手段で測定した傾斜角とに基づいて実寸法演算手段で被写体の所望部位間の実寸法を演算することができ、被写体を撮像しながら指標を測定部位間に合わせるという簡単な操作で実寸法を算出することができる。

また、第２の技術手段に係る撮像装置は、被写体と正対して画像を結像して撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像データを表示する表示手段と、該撮像手段で撮像する被写体までの距離を測定する距離測定手段と、前記表示手段に画像データに重畳して指標を表示する指標表示手段と、該指標表示手段で表示された指標を所望の測定対象部位に合致するように前記撮像手段を傾斜させたときの傾斜角を測定する傾斜角測定手段と、前記距離測定手段の測定結果及び前記傾斜角測定手段の計測結果に基づいて被写体像の実面積を演算する実面積演算手段とを備えたことを特徴としている。

この第２の技術手段では、前記指標表示手段で表示されている指標を被写体の輪郭に沿って移動させることにより、周長を測定することができ、被写体の面積を算出することができる。
さらに、第３の技術手段に係る撮像装置は、第１又は第２の技術手段において、前記指標表示手段は、前記表示手段に画像データに重畳してクロスカーソルを表示するように構成されていることを特徴としている。

この第３の技術手段では、指標がクロスカーソルであるので、一方のカーソルを固定してガイドとして使用することができるので、指標の垂直方向及び水平方向の直線的移動を容易に行うことができる。
さらにまた、第４の技術手段に係る撮像装置は、第１〜第３の何れか１つの技術手段において、前記傾斜角測定手段は、手振れ補正用のジャイロセンサで構成されていることを特徴としている。

この第４の技術手段では、手振れ補正用のジャイロセンサを使用して傾斜角を算出するので、別途傾斜角検出手段を設けることなく、寸法や面積の測定を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明をデジタルカメラに適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。
図中、１はズームレンズであって、このズームレンズ１によって被写体像がその後段に配設された固体撮像素子２に結像される。この固体撮像素子２は、固体撮像素子駆動回路４からの駆動信号によって光電変換を行い、その光電変換出力がカメラ系信号処理部３に供給され、このカメラ系信号処理部３で、サンプリング処理、ＡＧＣ処理を行った後にＡ／Ｄ変換処理によってデジタルデータに変換してからガンマ補正処理、エンコード処理等が行われてラインメモリ５に入力される。ここで、ズームレンズ１及び固体撮像素子２で撮像手段が構成されている。

そして、本実施形態においては、手振れ補正として、水平方向及び垂直方向の両方向とも、実際に表示部に表示される有効エリアよりも大きめの画素エリアをもつ固体撮像素子２を採用し、発生する手振れ量に合わせて、手振れを吸収するように垂直方向は固体撮像素子駆動回路４によって固体撮像素子２からの有効画素分が切出され、水平方向ではラインメモリ４で有効画素分が切出されて最終的には、手振れ補正のない縦横比３：４の画面が生成される。

ラインメモリ５から水平方向の有効画素部が切出されて手振れのない所定の画像データが液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等で構成される表示器１５に供給されると共に、記録系信号処理部６に出力され、この記録系信号処理部６でＪＰＥＧ変換等を行ってＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成される不揮発性メモリＮＭに記憶される。

一方、手振れ補正を行うために、筐体の垂直方向及び水平方向のコリオリ力が発生したときにこれを検出するジャイロセンサで構成される垂直方向及び水平方向角度センサ８及び９が設けられ、これら垂直方向及び水平方向角度センサ８及び９から出力される検出信号が帯域制限フィルタ１０及び１１に供給されて帯域制限された後、増幅器１２及び１３で増幅されてからＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換されてデジタルカメラの制御を統括するマイクロコンピュータ７に供給される。

そして、マイクロコンピュータ７では、ズームレンズ１から広角から望遠までのズーム位置情報がズーム位置信号として入力され、このズーム位置信号に基づいてラインメモリ５に出力する水平方向の手振れ補正信号を形成すると共に、固体撮像素子駆動回路４に対する垂直方向の手振れ補正信号を生成する。
また、マイクロコンピュータ７には、赤外線発光部２１で発光させた赤外線の被写体での反射光の入射角度を検出することにより、被写体との距離を測定する距離センサ２２が接続されていると共に、寸法の測定開始及び終了を設定する測定開始終了スイッチ２３が接続され、この距離センサ２２で測定した距離Ｌと垂直方向及び水平方向角度センサ８及び９で検出される傾斜角θｖ及びθｈと測定開始終了スイッチ２３のスイッチ信号とに基づいて図２に示す被写体寸法計測処理を実行する。

この被写体寸法計測処理は、例えばメニュー表示ボタンを押下して表示器１５に寸法計測処理を含む種々の選択メニューを表示し、この選択メニューで寸法計測処理が選択されたときに実行開始され、先ず、ステップＳ１で、固体撮像素子２上に結像されている被写体の画像データをカメラ系信号処理部３を介してラインメモリ５に記憶し、この画像データをファインダー表示器１５に表示する。

次いで、ステップＳ２に移行して、採寸対象となる被写体にズームレンズ１を向けて、所望の被写体像を固体撮像素子２上に結像させた状態で、例えばシャッターボタンが半押しされることにより、距離センサ２２から距離Ｌが入力されたか否かを判定し、距離Ｌが入力されていないときにはこれが入力されるまで待機し、距離Ｌが入力されたときにはステップＳ３に移行する。

このステップＳ３では、ファインダー表示器１５に表示されている被写体画像データにズームレンズの光軸でクロスするクロスカーソルを画像データと重畳させて表示させる。次いで、ステップＳ４に移行して、測定開始終了スイッチ２３が測定開始点を表すオン状態となったか否かを判定し、測定開始終了スイッチ２３がオフ状態を継続する場合には、オン状態となるまで待機し、オン状態であるときにはステップＳ５に移行して、このときの垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９で検出した傾斜角度θｖｓ及びθｈｓを読込んで記憶し、次いでステップＳ６に移行して、測定開始終了スイッチ２３が測定終了点を表すオフ状態となったか否かを判定し、オン状態を継続する場合にはオフ状態となるまで待機し、オフ状態となったときにはステップＳ７に移行して、そのときの垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９で検出した傾斜角度θｖｅ及びθｈｅを読込み、次いでステップＳ８に移行して、測定開始傾斜角度θｖｓから測定終了傾斜角度θｖｅを減算することにより、垂直方向傾斜角度αを算出すると共に、測定開始傾斜角度θｈｓから測定終了傾斜角度θｈｅを減算することにより、水平方向傾斜角度βを算出する。

次いで、ステップＳ９に移行して、距離センサ２２で検出した距離Ｌ、垂直方向傾斜角度α及び垂直方向傾斜角度βに基づいて下記（１）式及び（２）式の演算を行うことにより、垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘを算出し、次いでステップＳ１０に移行して、算出した垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘをファインダー表示器１５に表示して寸法計測処理を終了する。

Ｙ＝Ｌ・ｔａｎα …………（１）
Ｘ＝Ｌ・ｔａｎβ …………（２）
ここで、上記（１）式及び（２）式で垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘを算出できる理由は、図３に示すように、説明を簡略化するために被写体を四角枠としたときに、ズームレンズ２を通って固体撮像素子２上の四角枠の結像とは、ズームレンズ１と被写体までの距離をＬとして、ズームレンズ１と固体撮像素子２の結像面との距離即ち焦点距離をｆとすると、結像倍率は下記（３）式で表すことができる。

ｆ／Ｌ＝Ｈ／Ｘ＝Ｖ／Ｙ …………（３）
また、垂直方向の画角即ち傾斜角ｔａｎα及び水平方向の画角即ち傾斜角ｔａｎβは夫々下記（４）式及び（５）式で表される。
ｔａｎα＝Ｖ／ｆ …………（４）
ｔａｎβ＝Ｈ／ｆ …………（５）
このため、傾斜角ｔａｎα及びｔａｎβと距離Ｌとが測定できれば、（４）式及び（５）式からＶ＝ｆ・ｔａｎα，Ｈ＝ｆ・ｔａｎβを算出することができるので、これを前記（３）式に代入することにより、
Ｙ＝Ｌ・Ｖ／ｆ＝Ｌ・ｆ・ｔａｎα／ｆ＝Ｌ・ｔａｎα
Ｘ＝Ｌ・Ｈ／ｆ＝Ｌ・ｆ・ｔａｎβ／ｆ＝Ｌ・ｔａｎβ
となり、垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘを算出することができる。

なお、図２の処理において、ステップＳ３の処理が指標表示手段に対応し、ステップＳ４〜ステップＳ１０の処理が実寸法演算手段に対応している。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、選択メニューで寸法計測メニューを選択しておらず、通常撮影モードが設定されている場合には、固体撮像素子２に結像されている現在の被写体像が読出されてカメラ系信号処理部３で信号処理されてラインメモリ５に常時上書きされて記憶される。このため、ラインメモリ５に記憶された被写体画像データがファインダー表示器１５に供給されてファインダー内に表示される。

この状態で、シャッターボタンを半押し状態として距離Ｌを測定し、オートフォーカス機能によって被写体にピントが合わされ、この状態でシャッターボタンをさらに押し込むことにより、そのときの固体撮像素子２に結像された画像データが固体撮像素子駆動回路４によって順次読出され、カメラ系信号処理部３で所定の信号処理が行われてラインメモリ５に格納される。

このとき、手振れ状態が垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９によって検出され、これら検出信号が帯域制限フィルタ１０及び１１で帯域制限されてから増幅器１２及び１３で増幅されてからＡ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ７に入力される。このため、マイクロコンピュータ７手振れ補正処理が行われて、垂直方向補正信号が固体撮像素子駆動回路４に出力されることにより、この駆動回路４で手振れを吸収するように固体撮像素子２の有効画素分が切出され、水平方向についてはラインメモリ５に水平方向補正信号が出力されることにより、ラインメモリ５から水平方向の有効画素分が切出されて手振れのない画像データが形成され、これが記録系信号処理部６でＪＰＥＧ等の信号処理が行われて、不揮発性メモリＮＭに記憶される。

この通常撮像モードからファインダー表示器１５に選択メニューを表示させて、この選択メニューから寸法測定モードを選択すると、図２の寸法計測処理が実行される。
このとき、測定対象とする被写体に対して正対した状態で、ファインダー表示器１５に測定対象とする被写体を中央に表示させ、この状態で、シャッターボタンを半押し状態として距離センサ２２によって被写体との距離Ｌを測定する。

この距離Ｌの測定が完了すると、ファインダー表示器１５に垂直線Ｌｖ及び水平線Ｌｈの交点をファインダー表示器１５の中心位置とするクロスカーソルが表示される。そして，表示されたクロスカーソルの交点を距離の測定を開始したい部位に合わせた状態で、測定開始終了スイッチ２３をオン状態とすると、そのときの垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９で検出される検出角度が測定開始角度θｖｓ及びθｈｓとして読込まれて記憶される。

その後、クロスカーソルの交点を測定終了したい部位に合わせて測定開始終了スイッチ２３をオフ状態とすると、このときの垂直方向角度センサ８及び水平方向角度センサ９で検出される検出角度が測定終了角度θｖｅ及びθｈｅとして読込まれる。
その後、垂直方向及び水平方向で共に測定開始角度θｖｓ及びθｈｓから測定終了角度θｖｅ及びθｈｅを減算することにより、測定開始点から測定終了点までの垂直及び水平傾斜角度α及びβを算出し、これら傾斜角度α及びβと距離Ｌとを前記（１）式及び（２）式に代入することにより、垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘを算出することができる。

そして、算出された垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘがファインダー表示器１５に表示されるので、この表示されたき垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘを視認することにより、測定対象とする部位間の距離を把握することができる。
すなわち、例えばファインダー表示器１５に図４に示す建物３０が被写体として表示されている状態で、シャッターボタンを半押し状態として距離Ｌを測定し、その後にクロスカーソルの垂直線Ｌｖを建物３０の左側壁に合わせた状態で測定開始終了スイッチ２３をオン状態とし、次いでデジタルカメラを右にターンさせてクロスカーソルの垂直線Ｌｖを建物３０の右側壁に合わせて測定開始終了スイッチ２３をオフ状態とすることにより、建物３０の両側壁間の幅Ｌｘを測定することができる。

同様に、クロスカーソルの水平線Ｌｈを建物３０の地面との接触部に合わせて測定開始終了スイッチ２３をオン状態とし、この状態からデジタルカメラを上方にターンさせて水平線Ｌｈを建物３０の屋上にとなる屋上ｙ２に合わせてから測定開始終了スイッチ２３をオフ状態とすることにより、建物３０の高さＬｙを測定することができる。
このため、建物３０の幅Ｌｘ及び高さＬｙを測定することができるので、これら幅Ｌｘ及び高さＬｙに基づいて面積を算出することができる。

このように、上記実施形態においては、ファインダー表示器１５に表示されたクロスカーソルを測定開始部位及び測定終了部位に合致させると共に、測定開始部位で測定開始終了スイッチ２３をオン状態とし、測定終了部位で測定開始終了スイッチ２３をオフ状態とするだけの簡単な操作で離れた被写体の所望部位間の距離を測定することができる。
なお、上記実施形態においては、被写体の測定開始部位及び測定終了部位間の直線距離を測定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、前述した図２の処理におけるステップＳ９の次に算出した垂直方向実距離Ｙ及び水平方向実距離Ｘに基づいて通過座標点を算出するステップＳ２１を介挿し、このステップＳ２１の次に最初の測定開始点に戻ったときにオン状態とする面積計測スイッチがオン状態であるか否かを判定するステップＳ２２を介挿し、面積計測スイッチがオフ状態であるときにはステップＳ２３に移行して、ステップＳ７で読込んだ検出角度θｖｅ及びθｈｅを夫々測定開始角度θｖｓ及びθｈｓとして記憶してから前記ステップＳ６に戻るステップＳ２３を追加し、さらにステップＳ２２の判定結果が面積計測スイッチがオンであるときにステップＳ２４に移行して、算出した各通過点座標に基づいて面積を算出し、次いでステップＳ２５に移行して算出した面積をファインダー表示器１５に表示してから処理を終了するようにしてもよい。この場合には、最初だけ測定開始終了スイッチ２３をオン状態としたままクロスカーソルを被写体の輪郭に合わせて移動させ、任意の通過点で測定開始終了スイッチ２３をクリックすることにより、被写体の輪郭における通過点座標を逐次算出し、元の測定開始点に戻ったときに面積計測スイッチをオンとすることにより、輪郭を表す通過点座標に囲まれる領域の面積を算出することができる。ここで、被写体の輪郭が複雑である場合には通過点を多くし、直線部分については最初と最後の点のみを通過点とすればよい。この図５の処理において、ステップＳ４〜Ｓ９、Ｓ２１〜Ｓ２４の処理が実面積演算手段に対応している。

なお、上記実施形態においては、デジタルカメラと被写体との距離を赤外線発光部２１とその反射光の入射角度から距離を算出する距離センサ２２を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、超音波を使用した超音波距離センサ、レーザ光の反射光を検出するレーザ光距離センサ等の任意の距離センサを適用することができる。
また、上記実施形態においては、撮像した画像データを表示手段としてのファインダー表示器１５に表示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、デジタルカメラに装着された他の表示器に表示するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ビデオカメラやテレビカメラ付き携帯電話機等の他の任意の撮像装置に本発明を適用することができる。

本発明をデジタルカメラに適用した場合の一実施形態を示すブロック図である。図１のマイクロコンピュータで実行する寸法計測処理手順の一例を示すフローチャートである。被写体と被写体像との結像関係を示す説明図である。被写体の測定状態を示す説明図である。図１のマイクロコンピュータで実行する寸法計測処理手順の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…固体撮像素子、３…カメラ系信号処理部、４…固体撮像素子駆動回路、５…ラインメモリ、６…記録系信号処理部、ＮＭ…不揮発性メモリ、７…マイクロコンピュータ、８…垂直方向角度センサ、９…水平方向角度センサ、１０，１１…帯域制限フィルタ、１２，１３…増幅器、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…ファインダー表示器、２１…赤外線発光部、２２…距離センサ、２３…測定開始終了スイッチ

Claims

被写体と正対して画像を結像して撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像データを表示する表示手段と、該撮像手段で撮像する被写体までの距離を測定する距離測定手段と、前記表示手段に画像データに重畳して指標を表示する指標表示手段と、該指標表示手段で表示された指標を所望の測定対象部位に合致するように前記撮像手段を傾斜させたときの傾斜角を測定する傾斜角測定手段と、前記距離測定手段の測定結果及び前記傾斜角測定手段の計測結果に基づいて被写体像の実寸法を演算する実寸法演算手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
被写体と正対して画像を結像して撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像した画像データを表示する表示手段と、該撮像手段で撮像する被写体までの距離を測定する距離測定手段と、前記表示手段に画像データに重畳して指標を表示する指標表示手段と、該指標表示手段で表示された指標を所望の測定対象部位に合致するように前記撮像手段を傾斜させたときの傾斜角を測定する傾斜角測定手段と、前記距離測定手段の測定結果及び前記傾斜角測定手段の計測結果に基づいて被写体像の実面積を演算する実面積演算手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
前記指標表示手段は、前記表示手段に画像データに重畳してクロスカーソルを表示するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記傾斜角測定手段は、手振れ補正用のジャイロセンサで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。