JP2009500680A - ３次元画像認識器 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の方向から同時に画像を認識する認識装置であって、鏡筒と、前記鏡筒の前方端部に設置される屈折部と、前記屈折部の後方に設置されるレンズ部と、及び、前記レンズ部の後方に設置されて前記屈折部及び前記レンズ部を通過した画像を取得する画像認識部と、を有して構成されることを特徴とする３次元画像認識器に関する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数方向から同時に画像を認識することができる認識装置に関し、より詳細には、鏡筒と、前記鏡筒の前方端部に設置される屈折部と、前記鏡筒の後方端部に設置されるレンズ部と、及び、前記レンズ部の後方に設置されて前記屈折部及び前記レンズ部を通過した画像を取得する画像認識部と、を有して構成されることを特徴とする。

被写体の画像を取得して認識する従来の方法によれば、それぞれの画像認識器は、特定の一方向から見た画像のみを取得することができ、他の角度から被写体を見る画像を取得するためには、画像認識器を他の位置に移動させたり、被写体を他の角度で回転させたり、図４に示すように、別途の画像認識器を用意して他の角度から被写体を見ることができるように設置しなければならなかった。

複数の角度から被写体を見る画像を取得するために、画像認識器自体を他の位置に移動させる場合、画像認識器を移動させるための駆動装置及びこれを制御するコントローラを備える必要があり、移動後には、再び被写体を認識するためにレンズを利用して焦点を合わせ、絞りを調節して深度を調節するなどの認識過程を繰り返し行わなければならない。

このように、周辺機器が複雑になり、設置費用が増加し、また、画像を取得して認識するまでの時間が長くなってしまうという問題点がある。

さらに、他の角度から見る画像を取得するために、画像認識器は固定した状態を維持し、被写体自体を回転させたり、他の位置に移動させる場合にも、上記の画像認識器自体を他の位置に移動させる場合と同様な問題が発生する。

すなわち、被写体を基準位置に固定した態で１次画像を取得し、その後、再び被写体を所定の角度で回転させたり、被写体自体を他の位置に移動させて２次画像を取得する過程を繰り返し行わなければならず、被写体を移動させて制御するための設備がさらに必要であり、また、２次画像を取得するための時間がさらにかかるので、画像を取得して認識するまでの時間が長くなるという問題点がある。

複数の角度と位置から被写体の画像を認識するために、複数個の画像認識器を別途設置する場合は、複数個の画像を同時に取得して認識することができる効果はあるが、複数個の画像認識器を別途用意しなければならず、周辺機器が複雑になり、設置費用が増加するという問題点がある。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、以下のとおりである。

第１に、一つの画像認識器を利用して複数の角度から被写体の画像を取得して認識することができる手段を提供することである。第２に、一つの画像認識器を利用して複数の角度から被写体の画像を同時に取得して認識することができる手段を提供することである。第３に、構造及び制御が簡単な画像認識器を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、複数方向から同時に画像を認識する認識装置であって、鏡筒と、前記鏡筒の前方端部に設置される屈折部と、前記鏡筒の後方端部に設置されるレンズ部と、及び、前記レンズ部の後方に設置されて前記屈折部及び前記レンズ部を通過した画像を取得する画像認識部と、を有して構成されている。

図１に示すように、被写体と所定の距離を離隔して本発明による画像認識器が設置される。

鏡筒１００は、本発明の本体を構成し、本発明を構成する各構成要素などが鏡筒１００に設置されている。

鏡筒１００は、一般的に中空の円筒形状に形成されるが、必ずしも円筒形状に限られるものではなく、必要に応じて四角形、六角形、八角形などの多様な断面を有することができる。

また、鏡筒１００は、屈折部２００が設置される第１鏡筒１１０と、レンズ部３００が設置される第２鏡筒１２０とで構成されている。

このように、第１鏡筒１１０と第２鏡筒１２０とに分けられる場合は、第１鏡筒１１０が第２鏡筒１２０に嵌め込まれた状態で前後方にスライディング運動が可能になるように構成し、屈折部２００とレンズ部３００との距離を容易に調節することができるようにする。

すなわち、鏡筒１００の長さを調節することにより、認識される被写体とプリズムとの間の距離が調節され、その結果、複数の角度から見た被写体の画像（image）を画像認識部４００で取得することができる。

要するに、被写体と屈折部２００との間の距離、及び屈折部２００とレンズ部３００との間の距離によって光の屈折角及び移動経路が変動し、画像認識部４００で認識され取得される画像が変化することになる。

屈折部２００は、鏡筒１００の前方に設置されている。

鏡筒１００から入る光が最初に通過するものが屈折部２００であり、屈折部２００で光が所定の角度で屈折してその移動経路が変動する。

このように、光を屈折させるためにプリズムが用いられるが、プリズムは、光学的平面を２つ以上有する透明体であって、少なくとも１対の面は平行にならないように構成されている。その材料としては、通常光学的ガラスが使用され、紫外線または赤外線に対しては、通常ガラスの代わりに水晶・岩塩などが使用される。

本発明の具体的実施例で使用されるプリズムの前方面は平面２１０で、後方面は多角面２２０の断面を有して構成されている。

図１には、対称の２面で構成される多角面２２０が示されているが、これに限定されるものではなく、図２に示すように、複数の面で構成される多角面２２０を必要に応じて自由に選択して使用することができる。

レンズ部３００は、屈折部２００の後方に設置され、屈折部２００で屈折して入射した光を画像認識部４００に送り、像（ｉｍａｇｅ）が結ばれるようにする。

このような機能を行うレンズ部３００は、種々の種類と形態のレンズを適合に組み合わせて使用することができ、本発明の具体的実施例では、図１に示すように、第１結像レンズ３１０と第２結像レンズ３２０とを組み合わせてレンズ部３００を構成し、屈折部２００を通過した光を画像認識部４００に誘導して、被写体の像が鮮明に結ばれるようにする。

絞り３３０は、第２結像レンズ３２０の後方に設置される。絞り３３０は、レンズ部３００を通過した透過光の光量を調節すること以外、ある一つの設定でピントが合っている距離の前後にはっきりと像を結んでいるように見える範囲を意味する被写界深度を変更する機能を有する。

被写界深度は、同じ条件下では、（ａ）絞りを閉めると深くなり、開けると浅くなる。（ｂ）遠距離に焦点を合わせると深くなり、近距離に焦点を合わせると浅くなる。（ｃ）焦点を合わせた距離の前方は浅く、後方は深い。（ｄ）レンズの焦点距離が短いほど深くなり、レンズの焦点距離が長いほど浅くなる。

従って、必要な被写界深度に対応して第１結像レンズ３１０、第２結像レンズ３２０及び絞り３３０を決定することが重要である。

画像認識部４００は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、撮像素子）またはＣＭＯＳのうちのいずれか一つを使用することができる。

ＣＣＤは、デジタルカメラで光を電気的信号に変換する光センサー半導体であって、通常のカメラではフィルムを感光させる機能に該当する。

第１結像レンズ３１０、第２結像レンズ３２０及び絞り３３０を通じて画像認識部４００に伝達された光は、ＣＣＤを介して光の強弱によって電気的信号に変換され、この信号はさらにアナログ信号を０と１のデジタル信号に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）という変換装置によりイメージファイルに変換されてメモリに格納される。

この場合、撮影された画像の光は、ＣＣＤにおけるＲＧＢカラーフィルタにより、それぞれ異なる色に分離され、分離された色は、ＣＣＤを構成する数十万個の感光素子で電気的信号に変換される。

ＣＣＤの性能は、イメージを構成する点（ピクセル）を表現する画素が、同じ範囲に何個含まれているかによって評価される。デジタルカメラルを選ぶときに重視するのがこのＣＣＤの画素数であり、３００万画素、４００万画素などというのが画素数を意味する。

このような画素の集積度が大きいほどより鮮明なイメージを得ることができる、画素の集積度だけでなく、ＣＣＤ自体の大きさも画質に大きな影響を及ぼす。

ＣＭＯＳ（相補形金属酸化物半導体）は、低消費電力型の撮像素子の一種であって、消費電力がＣＣＤに比べて約１／１０であり、ウェブカメラ、補給型デジタルカメラ、カメラフォンなどに使用されている。

このように、画像認識部４００は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳを用いて撮影された画像をデジタル信号に変換してメモリに格納することになる。

図３には、画像認識部４００に撮影される画像が概略的に示されており、屈折部２００及びレンズ部３００を通過する光の移動経路によって互いに異なる方向から被写体を見た画像を取得することができる。

要するに、認識される被写体の透明な本体の内部に複数個の識別粒子が無作為に分布されている場合、被写体を見る角度によって被写体の内部に分布された識別粒子の配列が変化することが分かる。

図３は、屈折部２００の後方面が２つの面で構成されているものを示し、光の移動経路によって２つの画像を取得することができる。

要するに、屈折部２００の後方面が複数個の面で構成されている場合、これに対応して光の移動経路による複数個の画像を取得することができるようになる。

このようにして取得された画像データは、メモリに格納することもでき、インターネットを含むネットワークを利用して他のシステムに転送することもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

上記構成を有する本発明による技術的効果は以下のとおりである。

第１に、一つの画像認識器を利用して複数の角度から被写体の画像を取得して認識することができる手段を提供する。要するに、本発明は、レンズ部３００の前方に屈折部２００を備え、光の屈折角によって複数の方向から見た被写体の画像を画像認識部４００を通じて取得することができる。

第２に、一つの画像認識器を利用して複数の角度から被写体の画像を同時に取得して認識する。要するに、本発明は、画像認識器を利用するが、屈折部２００の屈折角によって互いに異なる角度から見た被写体の画像を一つの画像認識部４００で同時に認識して取得することができ、被写体の画像を認識するための時間を最小化することできる。

第３に、構造及び制御が簡単な画像認識器を提供する。要するに、本発明は、一つの画像認識器を利用して複数の角度から見た被写体の画像を同時に取得することができ、画像認識器または認識される被写体を移動させたり回転させるための別途の装置や制御手段が不要で、構造が簡単になり、装置の維持保守にかかる費用も大きく節減でき、経済性が向上する。

本発明の具体的実施例の断面図。 本発明を構成する屈折部の具体的実施例を示した図。 本発明を構成する画像認識部を通じて認識される画像の具体例を示した図。 被写体の画像を取得して認識する従来の方法の概略的な構成図。

符号の説明

１００…鏡筒
１１０…第１鏡筒
１２０…第２鏡筒
２００…屈折部
２１０…平面
２２０…多角面
３００…レンズ部
３１０…第１結像レンズ
３２０…第２結像レンズ
３３０…絞り
４００…画像認識部

Claims (5)

1. 複数の方向から同時に画像を認識する認識装置であって、
   鏡筒と、
   前記鏡筒の前方端部に設置される屈折部と、
   前記屈折部の後方に設置されるレンズ部と、及び、
   前記レンズ部の後方に設置され、前記屈折部及び前記レンズ部を通過した画像を取得する画像認識部と、を有して構成されることを特徴とする３次元画像認識器。
2. 前方面は平面で、後方面は多角面の断面を有するプリズムで構成されることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像認識器。
3. 前記レンズ部は、
   第１結像レンズと、
   前記第１結像レンズの後方に設置される第２結像レンズと、及び、
   前記第２結像レンズの後方に設置される絞りと、を有して構成されることを特徴とする請求項２に記載の３次元位置認識器。
4. 前記画像認識部は、ＣＣＤ（またはＣＭＯＳのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の３次元位置認識器。
5. 前記屈折部が設置される第１鏡筒と、及び、
   前記レンズ部が設置される第２鏡筒と、で構成され、
   前記第１鏡筒は、前記第２鏡筒に嵌め込まれて前後方にスライディング運動が可能である特徴とする請求項４に記載の３次元位置認識器。

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