JP2010237284A - Vision system - Google Patents

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秀和 鈴木
Kota Kido
耕太 木戸
Shun Yoshikawa
俊 吉川
Hiroki Tsuchiya
裕喜 土屋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new vision system that acquires the all-round image information and the enlarged image information of a specified area by one imaging optical system, and acquires the enlarged image information of a high resolution in the specified area. <P>SOLUTION: In all-round imaging mode, the vision system acquires an all-round image by matching the optical axis of the imaging optical system with the rotational symmetrical axis of a curved mirror. In a zoom imaging mode, the vision system drives and controls at least one of the imaging optical system and the curved mirror so that the optical axis of the imaging optical system passes a specified position on the curved mirror, changes a relative position between them, and images a virtual image to be zoomed reflected to the specified position on the curved mirror by an optical zoom by the imaging optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ビジョンシステムに関し、より詳細には、全方位の画像情報と指定領域の拡大画像情報を1つの撮像光学系で取得することのできるマルチビジョンシステムに関する。   The present invention relates to a vision system, and more particularly to a multi-vision system capable of acquiring omnidirectional image information and enlarged image information of a designated area with a single imaging optical system.

従来、360度全方位の画像を一度に撮像することのできる全方位カメラがロボティクス分野における視覚システムやセキュリティ分野における監視システムとして応用されている。従来、これらのシステムにおいては、対象視野における所望の範囲を詳細に視認したい場合、取得された全方位画像を専用のソフトウェアを用いてパノラマ画像に補正展開した後、該当する範囲のデジタルズーム画像を使用してこれを行なっていた。   Conventionally, an omnidirectional camera capable of capturing 360 degree omnidirectional images at a time has been applied as a visual system in the robotics field and a monitoring system in the security field. Conventionally, in these systems, if you want to see in detail the desired range in the target field of view, use the digital zoom image of the corresponding range after correcting and developing the acquired omnidirectional image into a panoramic image using dedicated software I was doing this.

しかしながら、取得された全方位画像の周縁部に小さく捉えられた対象物をデジタルズームによって視認する場合に、デジタルズームでは、低解像度が維持されたまま、単に画像の表示面積が拡大されるに過ぎないため、対象物の詳細を確認することが困難であった。   However, when an object captured small at the periphery of the acquired omnidirectional image is viewed by digital zoom, the digital zoom simply enlarges the display area of the image while maintaining low resolution. It was difficult to confirm the details of the object.

この点につき、特開2003−259349号公報(特許文献1)は、全方位カメラによって全方位画像を取得した後、当該全方位画像中に撮像された注目対象の実体を別途用意したパン・チルト・ズーム・カメラ(以下、PTZカメラとして参照する)を使用して光学ズーム撮影する複合カメラシステムを開示する。しかしながら、特許文献1のシステムでは、全方位カメラとPTZカメラの2台のカメラが必要になり、設備投資が過大になるという問題があった。   In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-259349 (Patent Document 1) obtains an omnidirectional image by an omnidirectional camera, and then separately prepares an object of interest captured in the omnidirectional image. Disclosed is a composite camera system that performs optical zoom photography using a zoom camera (hereinafter referred to as a PTZ camera). However, the system of Patent Document 1 requires two cameras, an omnidirectional camera and a PTZ camera, and there is a problem that capital investment is excessive.

この点につき、特開2006−115091号公報(特許文献2)は、全方位カメラにおける撮像手段をPTZカメラで構成し、全方位撮像モード時は、PTZカメラによって曲面ミラーを撮像して全方位画像を取得し、当該全方位画像中に撮像された注目対象を拡大表示する場合には、PTZカメラの視軸が対象実体に向くように当該PTZカメラを駆動制御して当該実体を拡大撮像する撮像装置を開示する。特許文献2のシステムによれば、1台のカメラによってシステムを安価に構築できるものの、以下に示す問題があった。   In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-115091 (Patent Document 2) configures an imaging unit in an omnidirectional camera by a PTZ camera, and in the omnidirectional imaging mode, images of a curved mirror are captured by the PTZ camera and an omnidirectional image is obtained. When the target object imaged in the omnidirectional image is enlarged and displayed, the PTZ camera is driven and controlled so that the visual axis of the PTZ camera faces the target entity, and the entity is enlarged and imaged. An apparatus is disclosed. According to the system of Patent Document 2, although the system can be constructed with a single camera at low cost, there are the following problems.

すなわち、特許文献2におけるPTZカメラは、撮像光学系の視軸を大きく移動させるための広い開視野空間を必要とし、また、曲面ミラーを撮影するための接写モードと拡大対象の実体を撮影するための望遠モードとを同時に実現する必要があるため、その光学系が複雑にならざるを得ないという問題があった。また、撮像手段の垂直・水平方向の駆動が頻繁に発生するため駆動系に対する負担が大きく、加えて、視軸移動のためにタイムラグの発生が不可避であった。   That is, the PTZ camera in Patent Document 2 requires a wide open-field space for greatly moving the visual axis of the imaging optical system, and also for photographing a close-up mode for photographing a curved mirror and an entity to be enlarged. The telephoto mode must be realized at the same time, so that the optical system has to be complicated. In addition, the vertical and horizontal driving of the imaging means frequently occurs, so that the load on the drive system is large. In addition, a time lag is inevitable due to the movement of the visual axis.

特開2003−259349号公報JP 2003-259349 A 特開2006−115091号公報JP 2006-115091 A

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、全方位の画像情報と指定領域の拡大画像情報とを1つの撮像光学系によって取得することができ、且つ、指定領域については、高解像度の拡大画像情報を取得することができる新規なビジョンシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and the present invention can acquire omnidirectional image information and enlarged image information of a specified region with one imaging optical system, and An object of the present invention is to provide a new vision system that can acquire high-resolution enlarged image information for a designated area.

本発明者は、全方位の画像情報と指定領域の拡大画像情報とを1つの撮像光学系によって取得することができ、且つ、指定領域については、高解像度の拡大画像情報を取得することができる新規なビジョンシステムにつき鋭意検討した結果、全方位撮像モードにおいては、撮像光学系の光軸を曲面ミラーの回転対称軸に一致させて全方位画像を取得する一方、ズーム撮像モードにおいては、撮像光学系の光軸が曲面ミラー上の指定位置を通るように撮像光学系または曲面ミラーの少なくとも一方を駆動制御して両者の相対位置を変更し、曲面ミラー上の指定位置に写ったズーム対象の虚像を撮像光学系が光学ズームにより撮像する構成に想到し、本発明に至ったのである。   The inventor can acquire the omnidirectional image information and the enlarged image information of the designated area with one imaging optical system, and can obtain the high-resolution enlarged image information for the designated area. As a result of intensive studies on a new vision system, in the omnidirectional imaging mode, the optical axis of the imaging optical system is made coincident with the rotational symmetry axis of the curved mirror, while the omnidirectional image is acquired in the zoom imaging mode. The virtual image of the zoomed object reflected at the specified position on the curved mirror by driving and controlling at least one of the imaging optical system or curved mirror so that the optical axis of the system passes through the specified position on the curved mirror As a result, the present inventors have conceived a configuration in which the imaging optical system captures an image with an optical zoom, resulting in the present invention.

すなわち、本発明によれば、全方位撮像モードとズーム撮像モードとを備えるビジョンシステムであって、該ビジョンシステムは、撮像光学系と、回転対称の曲面ミラーと、前記撮像光学系の光軸と前記曲面ミラーとの相対位置を変更するための相対位置変更要素と、を含み、前記相対位置変更要素は、前記全方位撮像モードにおいては、前記光軸を前記曲面ミラーの回転対称軸に一致させ、前記ズーム撮像モードにおいては、前記光軸が前記曲面ミラー上の指定位置を通るように前記撮像光学系または前記曲面ミラーの少なくとも一方を駆動制御して、前記撮像光学系の光軸と前記曲面ミラーの相対位置を変更するビジョンシステムが提供される。本発明においては、前記相対位置変更要素は、ズーム撮像対象の実体から出射する光の光軸が前記曲面ミラーに正反射して前記撮像光学系の主点を通過するように、前記撮像光学系の光軸と前記曲面ミラーの相対位置を変更することができる。また、本発明においては、前記曲面ミラーは、円錐状ミラー、双曲面状ミラー、放物面状ミラー、および球面状ミラーからなる群から選択される曲面ミラーとすることができる。さらに、本発明によれば、上記ビジョンシステムを備える監視システムが提供されまた、上記ビジョンシステムを視覚システムとして備えるロボットが提供される。   That is, according to the present invention, a vision system having an omnidirectional imaging mode and a zoom imaging mode, the vision system includes an imaging optical system, a rotationally symmetric curved mirror, and an optical axis of the imaging optical system. A relative position changing element for changing a relative position with the curved mirror, and in the omnidirectional imaging mode, the relative position changing element makes the optical axis coincide with the rotational symmetry axis of the curved mirror. In the zoom imaging mode, the optical axis of the imaging optical system and the curved surface are controlled by driving and controlling at least one of the imaging optical system or the curved mirror so that the optical axis passes through a specified position on the curved mirror. A vision system is provided that changes the relative position of the mirrors. In the present invention, the relative position changing element is configured so that the optical axis of the light emitted from the entity of the zoom imaging target is regularly reflected by the curved mirror and passes through the principal point of the imaging optical system. The relative position between the optical axis and the curved mirror can be changed. In the present invention, the curved mirror may be a curved mirror selected from the group consisting of a conical mirror, a hyperbolic mirror, a parabolic mirror, and a spherical mirror. Furthermore, according to the present invention, a monitoring system including the vision system is provided, and a robot including the vision system as a vision system is provided.

上述したように、本発明によれば、全方位の画像情報と指定領域の拡大画像情報とを1つの撮像光学系によって取得することができ、且つ、指定領域については、高解像度の拡大画像情報を取得することができる新規なビジョンシステムが提供される。   As described above, according to the present invention, the omnidirectional image information and the enlarged image information of the designated area can be acquired by one imaging optical system, and the high resolution enlarged image information can be obtained for the designated area. A new vision system capable of acquiring

第1の実施形態のビジョンシステムを示す図。The figure which shows the vision system of 1st Embodiment. 第1の実施形態のビジョンシステムが撮像した曲面ミラーの画像を示す図。The figure which shows the image of the curved mirror which the vision system of 1st Embodiment imaged. 第1の実施形態のビジョンシステムの全方位撮像モードを示す図。The figure which shows the omnidirectional imaging mode of the vision system of 1st Embodiment. 第1の実施形態のビジョンシステムのズーム撮像モードを示す図。The figure which shows the zoom imaging mode of the vision system of 1st Embodiment. 第1の実施形態のビジョンシステムのズーム撮像モードを示す図。The figure which shows the zoom imaging mode of the vision system of 1st Embodiment. 第1の実施形態のビジョンシステムのズーム撮像モードを示す図。The figure which shows the zoom imaging mode of the vision system of 1st Embodiment. 第2の実施形態のビジョンシステムを示す図。The figure which shows the vision system of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のビジョンシステムのズーム撮像モードを示す図。The figure which shows the zoom imaging mode of the vision system of 2nd Embodiment.

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings. In the drawings referred to below, the same reference numerals are used for common elements, and the description thereof is omitted as appropriate.

図1は、本発明の第1の実施形態であるビジョンシステム10を示す。ビジョンシステム10は、撮像光学系12と、曲面ミラー14とを含んで構成されている。撮像光学系12が取得した画像情報は、マイコンやパーソナル・コンピュータなどで構成される情報処理手段16(以下、PC16として参照する)に転送され、必要に応じて、専用のソフトウェアを用いてパノラマ画像等に補正展開した後、ディスプレイ17に表示される。なお、本実施形態における曲面ミラー14は、回転対称の曲面ミラーであればよく、円錐状ミラー、双曲面状ミラー、放物面状ミラー、球面状ミラーなどを適宜用いることができる。図1(a)は、ビジョンシステム10の全方位撮像モードを示す図である。全方位撮像モードにおいては、撮像光学系12の視軸は、曲面ミラー14の中心に向けて固定されており、撮像光学系12は、曲面ミラー14に写る虚像を撮像し、これを全方位画像として取得する。   FIG. 1 shows a vision system 10 according to a first embodiment of the present invention. The vision system 10 includes an imaging optical system 12 and a curved mirror 14. Image information acquired by the imaging optical system 12 is transferred to an information processing means 16 (hereinafter referred to as a PC 16) constituted by a microcomputer, a personal computer, and the like, and a panoramic image is used using dedicated software as necessary. After being corrected and developed, etc., they are displayed on the display 17. Note that the curved mirror 14 in this embodiment may be a rotationally symmetric curved mirror, and a conical mirror, a hyperboloidal mirror, a parabolic mirror, a spherical mirror, or the like can be used as appropriate. FIG. 1A is a diagram illustrating an omnidirectional imaging mode of the vision system 10. In the omnidirectional imaging mode, the visual axis of the imaging optical system 12 is fixed toward the center of the curved mirror 14, and the imaging optical system 12 captures a virtual image reflected on the curved mirror 14, and displays this as an omnidirectional image. Get as.

一方、本実施形態のビジョンシステム10においては、ユーザは、取得した全方位画像に基づいて所望の領域を指定し、当該指定領域を拡大して表示することができる。図1(b)は、ビジョンシステム10のズーム撮像モードを示す図である。ユーザが全方位画像として取得された曲面ミラー14に写る虚像の中から、所望の領域(対象物)を指定すると、これに応じて、撮像光学系駆動手段18が撮像光学系12を駆動制御する。具体的には、撮像光学系駆動手段18によって、撮像光学系12の視軸が曲面ミラー14の中心からずれて、曲面ミラー14上の指定領域の方向に向くように撮像光学系12が駆動される。撮像光学系12の視軸が曲面ミラー14上の指定領域の方向に向いた後、撮像光学系12は、指定領域を光学ズームして撮像する。   On the other hand, in the vision system 10 of the present embodiment, the user can specify a desired area based on the acquired omnidirectional image, and can enlarge and display the specified area. FIG. 1B is a diagram illustrating a zoom imaging mode of the vision system 10. When the user designates a desired region (object) from the virtual image captured on the curved mirror 14 acquired as an omnidirectional image, the imaging optical system driving unit 18 controls driving of the imaging optical system 12 accordingly. . Specifically, the imaging optical system 12 is driven by the imaging optical system driving unit 18 so that the visual axis of the imaging optical system 12 is deviated from the center of the curved mirror 14 and is directed toward the designated region on the curved mirror 14. The After the visual axis of the imaging optical system 12 is directed in the direction of the designated area on the curved mirror 14, the imaging optical system 12 performs optical zooming on the designated area and images it.

なお、本実施形態においては、曲面ミラー14の表面をズームして接写する必要があるため、本実施形態における撮像光学系12は、マクロズーム機能を備えることが好ましく、撮像光学系12および撮像光学系駆動手段18をPTZカメラによって構成することもできる。上述した構成を採用することによって、本実施形態によれば、従来のデジタルズームでは得ることができなかった高解像度の画像情報を取得することが可能になる。   In this embodiment, since it is necessary to zoom in on the surface of the curved mirror 14, the imaging optical system 12 in this embodiment preferably has a macro zoom function. The system driving means 18 can also be constituted by a PTZ camera. By adopting the configuration described above, according to the present embodiment, it becomes possible to acquire high-resolution image information that could not be obtained with the conventional digital zoom.

図2は、本実施形態のビジョンシステム10が撮像した曲面ミラー14の画像を示す。図2(a)は、全方位撮像モードにおけるビジョンシステム10の取得画像を示す。ここで、仮に、取得画像100において、破線で囲んだ領域をユーザが指定したとする。従来のデジタルズームでは、この破線で囲んだ領域の画素数を維持したまま表示面積が拡大され、図2(a−1)に示すような解像度の低い画像情報が表示されるため、ユーザは、指定領域内に移った球体の詳細を確認することができない。この点につき、本実施形態のビジョンシステム10によれば、ユーザが指定した領域を撮像光学系12が光学ズームして撮像するため、図2(b)に示すように、高い解像度をもって拡大画像情報が取得される。その結果、図2(b)に示す例においては、ユーザは、指定領域内に移った球体がサッカーボールであることを認識することが可能となる。以下、この点について、図3〜6を参照して、さらに詳細に説明する。   FIG. 2 shows an image of the curved mirror 14 captured by the vision system 10 of the present embodiment. FIG. 2A shows an acquired image of the vision system 10 in the omnidirectional imaging mode. Here, it is assumed that the user specifies a region surrounded by a broken line in the acquired image 100. In the conventional digital zoom, the display area is enlarged while maintaining the number of pixels in the area surrounded by the broken line, and image information with a low resolution as shown in FIG. 2 (a-1) is displayed. The details of the sphere that has moved into the area cannot be confirmed. In this regard, according to the vision system 10 of the present embodiment, the imaging optical system 12 optically zooms and captures an area specified by the user, so that enlarged image information with high resolution is obtained as shown in FIG. Is acquired. As a result, in the example shown in FIG. 2B, the user can recognize that the sphere moved into the designated area is a soccer ball. Hereinafter, this point will be described in more detail with reference to FIGS.

図3は、ビジョンシステム10の全方位撮像モードを示す図である。なお、図3においては、曲面ミラー14として球面状ミラーを採用した例を示し、撮像光学系駆動手段18およびPC16を省略して示している(図4〜6についても同様)。図3に示す例においては、ビジョンシステム10の視野範囲内に、3つの対象物(○、△、◇)が存在している。全方位撮像モードにおいては、撮像光学系12は、その光軸Pが曲面ミラー14の回転対称軸に一致するように固定されている(すなわち、曲面ミラー14の中心にフォーカスが当てられている)。図3には、その紙面右上に撮像光学系12の撮像画像100を示す。全方位撮像モードにおける撮像画像100には、曲面ミラー14の全体が映し出されており、撮像光学系12は、曲面ミラー14に写った3つの対象物(○、△、◇)の虚像を捕らえている。次に、ユーザが対象物(○、△、◇)を指定して拡大表示するズーム撮像モードについて、図4〜6を参照して説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating the omnidirectional imaging mode of the vision system 10. 3 shows an example in which a spherical mirror is employed as the curved mirror 14, and the imaging optical system driving means 18 and the PC 16 are omitted (the same applies to FIGS. 4 to 6). In the example shown in FIG. 3, there are three objects (◯, Δ, ◇) within the visual field range of the vision system 10. In the omnidirectional imaging mode, the imaging optical system 12 is fixed so that its optical axis P coincides with the rotational symmetry axis of the curved mirror 14 (that is, the center of the curved mirror 14 is focused). . FIG. 3 shows a captured image 100 of the imaging optical system 12 on the upper right side of the paper. The entire image of the curved mirror 14 is shown in the captured image 100 in the omnidirectional imaging mode, and the imaging optical system 12 captures virtual images of three objects (◯, Δ, ◇) reflected on the curved mirror 14. Yes. Next, a zoom imaging mode in which the user designates an object (◯, Δ, ◇) and displays it in an enlarged manner will be described with reference to FIGS.

図4〜6は、ビジョンシステム10のズーム撮像モードを示す図であり、図4〜6には、その紙面右上にズーム撮像モードにおけるビジョンシステム10の取得画像100を併せて示す。最初に、図4を参照して、対象物(○)を拡大表示する手順を説明する。   4 to 6 are diagrams illustrating the zoom imaging mode of the vision system 10, and FIGS. 4 to 6 also show the acquired image 100 of the vision system 10 in the zoom imaging mode on the upper right side of the drawing. First, the procedure for enlarging and displaying the object (◯) will be described with reference to FIG.

図4に示すように、ズーム撮像モードにおいては、まず、ユーザは、PC16に接続されたマウス等のポインティングデバイスを用いて、ディスプレイ17に表示された画面上でターゲットカーソル102を移動させ、拡大表示を所望する対象物(○)にカーソルを合わせる。PC16は、ターゲットカーソル102が示す2次元座標情報に基づいて、曲面ミラー14上に写る対象物(○)の虚像にフォーカスを当てるために必要な撮像光学系12の光軸Pの3次元空間位置を算出して、これに基づく駆動信号を撮像光学系駆動手段18に転送する。撮像光学系駆動手段18は、当該駆動信号を受信すると、光軸Pが算出した空間位置に合致するように撮像光学系12を駆動制御する。   As shown in FIG. 4, in the zoom imaging mode, first, the user moves the target cursor 102 on the screen displayed on the display 17 by using a pointing device such as a mouse connected to the PC 16 to display an enlarged display. Place the cursor on the desired object (◯). The PC 16 determines the three-dimensional spatial position of the optical axis P of the imaging optical system 12 necessary to focus on the virtual image of the object (◯) reflected on the curved mirror 14 based on the two-dimensional coordinate information indicated by the target cursor 102. And a drive signal based on this is transferred to the imaging optical system drive means 18. Upon receiving the drive signal, the imaging optical system driving unit 18 drives and controls the imaging optical system 12 so that the optical axis P matches the calculated spatial position.

その結果、図4に示すように、撮像光学系12の光軸Pが移動する。本実施形態においては、指定領域の中心(すなわち、ズーム撮像対象の実体である対象物(○))から出射する光の光軸が、曲面ミラー14に正反射して、撮像光学系12の主点を通過するように、撮像光学系12の光軸Pが3次元的に位置決めすることが好ましい。この状態で撮像光学系12をズームすると、対象物(○)にフォーカスが合った状態で画像が拡大されるため、シャープな対象画像が高解像度をもって拡大表示される。   As a result, as shown in FIG. 4, the optical axis P of the imaging optical system 12 moves. In the present embodiment, the optical axis of the light emitted from the center of the designated region (that is, the object (◯) that is the entity of the zoom imaging object) is regularly reflected by the curved mirror 14 to The optical axis P of the imaging optical system 12 is preferably three-dimensionally positioned so as to pass through the point. When the imaging optical system 12 is zoomed in this state, the image is enlarged in a state where the object (o) is in focus, so that a sharp target image is enlarged and displayed with high resolution.

図5は、対象物(△)を拡大表示する態様を示す。この場合も、ユーザが同様にターゲットカーソル102を対象物(△)に合わせると、PC16は、ターゲットカーソル102が示す2次元座標情報に基づいて撮像光学系駆動手段18を駆動制御し、曲面ミラー14上に写る対象物(△)の虚像にフォーカスが当たるように撮像光学系12の光軸Pを移動させる。その後、撮像光学系12をズームすることによって、対象物(△)が高解像度をもって拡大表示される。同様に、図6は、対象物(◇)を拡大表示する態様を示す。この場合も、ユーザがターゲットカーソル102を対象物(◇)に合わせると、曲面ミラー14上に写る対象物(◇)の虚像にフォーカスが当たるように撮像光学系12の光軸Pが移動し、撮像光学系12をズームすることによって、対象物(◇)が高解像度をもって拡大表示される。   FIG. 5 shows an aspect in which the object (Δ) is enlarged and displayed. Also in this case, when the user similarly sets the target cursor 102 to the target object (Δ), the PC 16 controls driving of the imaging optical system driving unit 18 based on the two-dimensional coordinate information indicated by the target cursor 102, and the curved mirror 14. The optical axis P of the imaging optical system 12 is moved so that the virtual image of the object (Δ) shown above is focused. Thereafter, the object (Δ) is enlarged and displayed with high resolution by zooming the imaging optical system 12. Similarly, FIG. 6 shows an aspect in which the object (◇) is enlarged and displayed. Also in this case, when the user moves the target cursor 102 to the object (◇), the optical axis P of the imaging optical system 12 moves so that the virtual image of the object (◇) reflected on the curved mirror 14 is focused, By zooming the imaging optical system 12, the object (◇) is enlarged and displayed with high resolution.

以上、本発明を第1の実施形態であるビジョンシステム10を持って説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、撮像光学系12の光軸Pを固定した状態で、曲面ミラー14の位置を移動させることによって、上述したのと同様の機能作用を実現することができる。以下、この点について、図7および図8を参照して説明する。   The present invention has been described with the vision system 10 according to the first embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the optical axis P of the imaging optical system 12 is fixed. By moving the position of the curved mirror 14 in the state, the same function and action as described above can be realized. Hereinafter, this point will be described with reference to FIGS.

図7は、本発明の第2の実施形態であるビジョンシステム20を示す。ビジョンシステム20は、撮像光学系12、曲面ミラー14、PC16を含んで構成される点で上述したビジョンシステム10と共通するが、ビジョンシステム20においては、全方位撮像モードおよびズーム撮像モードを通して、撮像光学系12の視軸は、常時、曲面ミラー14の中心に向けて固定されている。したがって、ビジョンシステム20は、撮像光学系駆動手段18を備えず、その代りに曲面ミラー駆動手段22を含んで構成される。   FIG. 7 shows a vision system 20 according to the second embodiment of the present invention. The vision system 20 is common to the vision system 10 described above in that it includes the imaging optical system 12, the curved mirror 14, and the PC 16, but the vision system 20 performs imaging through the omnidirectional imaging mode and the zoom imaging mode. The visual axis of the optical system 12 is always fixed toward the center of the curved mirror 14. Therefore, the vision system 20 does not include the imaging optical system driving unit 18 and includes a curved mirror driving unit 22 instead.

図7(a)は、ビジョンシステム20の全方位撮像モードを示す図である。ビジョンシステム20の全方位撮像モードは、上述したビジョンシステム10の全方位撮像モードと同様であり、曲面ミラー14の中心に向けて視軸が固定された撮像光学系12によって曲面ミラー14に写る虚像が全方位画像として取得されている。   FIG. 7A is a diagram illustrating an omnidirectional imaging mode of the vision system 20. The omnidirectional imaging mode of the vision system 20 is the same as the omnidirectional imaging mode of the vision system 10 described above, and a virtual image reflected on the curved mirror 14 by the imaging optical system 12 whose visual axis is fixed toward the center of the curved mirror 14. Is acquired as an omnidirectional image.

一方、図7(b)は、ビジョンシステム20のズーム撮像モードを示す。ビジョンシステム20のズーム撮像モードにおいては、ユーザが全方位画像として取得された曲面ミラー14に写る虚像の所望の領域(対象物)を指定すると、撮像光学系12の視軸が所望の領域(対象物)にフォーカスするように、曲面ミラー駆動手段22が曲面ミラー14を駆動制御する。その後、撮像光学系12が指定領域を光学ズームして撮像することによって、所望の領域(対象物)の拡大画像情報が高解像度をもって取得される。以下、この点について、さらに詳細に説明する。   On the other hand, FIG. 7B shows a zoom imaging mode of the vision system 20. In the zoom imaging mode of the vision system 20, when the user designates a desired region (object) of a virtual image that appears on the curved mirror 14 acquired as an omnidirectional image, the visual axis of the imaging optical system 12 becomes the desired region (object). The curved mirror driving means 22 drives and controls the curved mirror 14 so as to focus on the object. Thereafter, the imaging optical system 12 optically zooms and captures the designated area, whereby enlarged image information of a desired area (object) is acquired with high resolution. Hereinafter, this point will be described in more detail.

図8は、ビジョンシステム20のズーム撮像モードを示す図である。なお、図8においては、曲面ミラー14として球面状ミラーを採用した例を示し、曲面ミラー駆動手段22およびPC16を省略して示している。図8に示す例においては、ビジョンシステム20の視野範囲内に、3つの対象物(○、△、◇)が存在している。図8(a)、(b)、および(c)は、それぞれ、対象物(○)、対象物(△)、および対象物(◇)を拡大表示する際の曲面ミラー14の移動態様を示す図である。図8(a)〜(c)に示されるように、本実施形態においては、曲面ミラー駆動手段22は、撮像光学系12が各対象物にフォーカスが合うように曲面ミラー14を移動する。本実施形態においては、曲面ミラー駆動手段22は、各指定領域の中心(すなわち、対象物(○、△、◇)の中心)から出射する光の光軸が曲面ミラー14に正反射して撮像光学系12の主点を通過するように曲面ミラー14を駆動制御することが好ましい。なお、図8に示した曲面ミラー14の移動軌跡は例示であって、本実施形態においては、曲面ミラー14を移動させる態様を限定するものではない。   FIG. 8 is a diagram illustrating a zoom imaging mode of the vision system 20. 8 shows an example in which a spherical mirror is adopted as the curved mirror 14, and the curved mirror driving means 22 and the PC 16 are omitted. In the example shown in FIG. 8, there are three objects (◯, Δ, ◇) within the visual field range of the vision system 20. FIGS. 8A, 8B, and 8C show how the curved mirror 14 moves when the object (◯), the object (Δ), and the object (◇) are enlarged and displayed, respectively. FIG. As shown in FIGS. 8A to 8C, in the present embodiment, the curved mirror driving means 22 moves the curved mirror 14 so that the imaging optical system 12 is focused on each object. In the present embodiment, the curved mirror driving means 22 captures an image by reflecting the optical axis of light emitted from the center of each designated area (that is, the center of the object (◯, Δ, ◇)) to the curved mirror 14. It is preferable to drive and control the curved mirror 14 so as to pass through the principal point of the optical system 12. Note that the movement trajectory of the curved mirror 14 shown in FIG. 8 is an example, and in the present embodiment, the mode of moving the curved mirror 14 is not limited.

以上、本発明を第1および第2の実施形態をもって説明してきたが、上述した第1の実施形態における撮像光学系駆動手段18とPC16、ならびに、第2の実施形態における曲面ミラー駆動手段22とPC16は、それぞれが、撮像光学系12の光軸Pと曲面ミラー14との相対位置を変更するための相対位置変更要素として機能している。なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、撮像光学系12と曲面ミラー14の両方を同時に駆動して、両者の相対位置を適切に変更・制御することによって、ズーム撮像対象の中心にフォーカスを合わせるように構成することもできる。   Although the present invention has been described with the first and second embodiments, the imaging optical system driving unit 18 and the PC 16 in the first embodiment described above, and the curved mirror driving unit 22 in the second embodiment are described. Each of the PCs 16 functions as a relative position changing element for changing the relative position between the optical axis P of the imaging optical system 12 and the curved mirror 14. The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, zooming can be performed by driving both the imaging optical system 12 and the curved mirror 14 at the same time and appropriately changing and controlling the relative positions of the two. It can also be configured to focus on the center of the imaging target.

また、上述した実施形態においては、本発明のビジョンシステムについて、監視システムを想定したモデルに基づいて説明したが、本発明のビジョンシステムは、取得した画像情報をユーザに表示させるシステムのみならず、ロボティクス分野における視覚システムのように、取得した画像情報を制御情報として使用するマシンビジョンシステムに適用することも当然可能である。その他、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   In the above-described embodiment, the vision system of the present invention has been described based on a model that assumes a monitoring system, but the vision system of the present invention is not only a system that displays acquired image information to a user, Of course, the present invention can be applied to a machine vision system that uses acquired image information as control information, such as a visual system in the field of robotics. In addition, it is included in the scope of the present invention as long as the effects and effects of the present invention are exhibited within the scope of embodiments that can be considered by those skilled in the art.

以上、説明したように、本発明によれば、全方位の画像情報と指定領域の拡大画像情報とを1つの撮像光学系によって取得することができ、且つ、指定領域については、高解像度の拡大画像情報を取得することができる新規なビジョンシステムが提供される。本発明のビジョンシステムは、省スペース・低コストで実現可能であるため、コンパクト化の要請が高い、産業用ロボット等の各種ロボティクス分野における視覚システムとしての応用展開が期待される。   As described above, according to the present invention, the omnidirectional image information and the enlarged image information of the designated area can be acquired by one imaging optical system, and the designated area is enlarged with high resolution. A novel vision system capable of acquiring image information is provided. Since the vision system of the present invention can be realized in a space-saving and low-cost manner, it is expected to be applied as a vision system in various robotics fields such as industrial robots, which are highly demanded to be compact.

10…ビジョンシステム、12…撮像光学系、14…曲面ミラー、16…情報処理手段、17…ディスプレイ、18…撮像光学系駆動手段、20…ビジョンシステム、22…曲面ミラー駆動手段、100…取得画像、102…ターゲットカーソル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vision system, 12 ... Imaging optical system, 14 ... Curved surface mirror, 16 ... Information processing means, 17 ... Display, 18 ... Imaging optical system drive means, 20 ... Vision system, 22 ... Curved surface mirror drive means, 100 ... Acquired image , 102 ... Target cursor

Claims (5)

全方位撮像モードとズーム撮像モードとを備えるビジョンシステムであって、該ビジョンシステムは、撮像光学系と、回転対称の曲面ミラーと、前記撮像光学系の光軸と前記曲面ミラーの相対位置を変更するための相対位置変更要素と、を含み、
前記相対位置変更要素は、
前記全方位撮像モードにおいては、前記光軸を前記曲面ミラーの回転対称軸に一致させ、前記ズーム撮像モードにおいては、前記光軸が前記曲面ミラー上の指定位置を通るように前記撮像光学系または前記曲面ミラーの少なくとも一方を駆動制御して、前記撮像光学系の光軸と前記曲面ミラーの相対位置を変更する、
ビジョンシステム。
A vision system having an omnidirectional imaging mode and a zoom imaging mode, wherein the vision system changes an imaging optical system, a rotationally symmetric curved mirror, an optical axis of the imaging optical system, and a relative position of the curved mirror A relative position changing element for
The relative position changing element is:
In the omnidirectional imaging mode, the optical axis coincides with the rotational symmetry axis of the curved mirror, and in the zoom imaging mode, the imaging optical system or the optical system passes through a designated position on the curved mirror. Driving and controlling at least one of the curved mirror to change the relative position of the optical axis of the imaging optical system and the curved mirror;
Vision system.
前記相対位置変更要素は、ズーム撮像対象の実体から出射する光の光軸が前記曲面ミラーに正反射して前記撮像光学系の主点を通過するように、前記撮像光学系の光軸と前記曲面ミラーの相対位置を変更する、請求項1に記載のビジョンシステム。   The relative position changing element includes the optical axis of the imaging optical system and the optical axis of the imaging optical system so that the optical axis of light emitted from the zoom imaging target entity is regularly reflected by the curved mirror and passes through the principal point of the imaging optical system. The vision system according to claim 1, wherein the relative position of the curved mirror is changed. 前記曲面ミラーは、円錐状ミラー、双曲面状ミラー、放物面状ミラー、および球面状ミラーからなる群から選択される、請求項1または2に記載のビジョンシステム。   The vision system according to claim 1 or 2, wherein the curved mirror is selected from the group consisting of a conical mirror, a hyperboloidal mirror, a parabolic mirror, and a spherical mirror. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のビジョンシステムを備える監視システム。   A monitoring system comprising the vision system according to claim 1. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のビジョンシステムを視覚システムとして備えるロボット。   The robot provided with the vision system of any one of Claims 1-3 as a vision system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015053573A (en) * 2013-09-06 2015-03-19 キヤノン株式会社 Image recording apparatus and imaging apparatus

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