JP2010239564A - 撮像装置、撮像制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像部により被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による第1の撮像を行なった後の前記撮像部の移動を検出する検出手段と、前記検出手段によって前記撮像部を移動すべき移動量分の移動が検出されたか否かを判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段によって前記移動量分の移動が検出されたと判定された場合に、第2の撮像を行うように前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、前記第1の撮像によって得られた第1の画像と、前記第2の撮像によって得られた第2の画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【選択図】図1
Description
撮像部により被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による第1の撮像を行なった後の前記撮像部の移動を検出する検出手段と、
前記検出手段によって所定の移動量分の移動が検出されたか否かを判定する第1の判定手段と、
前記第1の判定手段によって前記所定の移動量分の移動が検出されたと判定された場合に、第2の撮像を行うように前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記第1の撮像によって得られた第1の画像と、前記第2の撮像によって得られた第2の画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記距離取得手段によって取得した距離に基づいて、前記撮像部を移動すべき移動量を算出する算出手段と、をさらに備え、
前記第1の判定手段は、前記算出手段によって算出された移動量分の移動が前記検出手段によって検出されたか否かを判定することを特徴とする、ようにしてもよい。
前記第1の撮像が終了すると所定の周期で繰り返しの撮像を行うように前記撮像手段を制御する第2の撮像制御手段と、
前記第2の撮像制御手段によって得られた複数の画像間における、前記特徴点検出手段によって検出された特徴点に対応する点の移動量を取得する特徴点移動量取得手段と、をさらに備え、
前記検出手段は、前記特徴点移動量取得手段によって取得された特徴点の移動量に基づいて、前記撮像部の移動を検出する、ようにしてもよい。
前記特徴点移動量取得手段は、前記特徴点検出手段によって検出された特徴点に対応する点の前記表示部における表示位置の変化に基づいて、前記特徴点の移動量を取得する、ようにしてもよい。
前記光軸ずれ検出手段によって検出された光軸ずれが所定値以上であるか否かを判定する第2の判定手段と、をさらに備え、
前記撮像制御手段は、前記第2の判定手段によって検出された光軸のずれが所定値以上であると判定された場合に、第2の撮像を行わないように前記撮像手段を制御する、ようにしてもよい。
撮像手段によって第1の撮像を行なうステップと、
この第1の撮像を行なった後の前記撮像部の移動を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによって所定の移動量分の移動が検出されたか否かを判定する第1の判定ステップと、
前記第1の判定ステップによって前記所定の移動量分の移動が検出されたと判定された場合に、第2の撮像を行うように前記撮像手段を制御する撮像制御ステップと
前記第1の撮像によって得られた第1の画像と、前記第2の撮像によって得られた第2の画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成ステップと、
を含むことを特徴とする。
撮像部により被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置が備えるコンピュータを、
前記撮像手段による第1の撮像を行なった後の前記撮像部の移動を検出する検出手段、
前記検出手段によって所定の移動量分の移動が検出されたか否かを判定する第1の判定手段と、
前記第1の判定手段によって前記所定の移動量分の移動が検出されたと判定された場合に、第2の撮像を行うように前記撮像手段を制御する撮像制御手段、
前記第1の撮像によって得られた第1の画像と、前記第2の撮像によって得られた第2の画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成手段、
として機能させることを特徴とする。
本発明の実施形態1に係るデジタルカメラ1は、携帯可能な所謂コンパクトカメラの形状を模しており、図1(a)に示すように、正面側に結像光学系(撮像レンズ)2を有している。
ユーザによる3Dモデリングモードキー7の操作を検出することにより、3Dモデリングモードが選択されると、CPU201は、図3に示す3Dモデリングの処理を開始する(ステップS301)。先ずCPU201は、この3Dモデリングモード開始時に、記録指示が検出されたか否かを判断する(ステップS302)。具体的には、ユーザによるシャッターボタン9への押圧操作が検出されたか否かを判断し、押圧操作が検出されない場合(ステップS302;NO)、検出されるまで待機する。
L=(Z・Z・p)/(ΔZ・f) ・・・・(1)
尚、上記の式において、pは撮像素子のピクセルサイズであり、ΔZは、3Dモデリングを行う場合に許容される平行移動に対する許容理論精度誤差である。
まず、CPU201は、対象画像A上において特徴点候補の取得を行う(ステップS401)。
この特徴点候補の取得は、例えば、広く知られているハリスのコーナー検出関数を用いて以下のようにして行う。
そして、取得された対象画像Aの特徴点候補に対応する基準画像Bの特徴点候補を、広く知られているテンプレートマッチングで取得し、さらにこれら取得された特徴点候補のうち、相違度が所定の閾値以下となるものを以下の方法により選択する(ステップS402)。
図5において、501は対象画像Aであり、502は基準画像Bである。t’は移動ベクトルである。3Dモデリング対象画像における上記特徴点の一つの三次元座標をMとし、このMに対応する対象画像A501の画素位置をm、基準画像B502の画素位置をm’と仮定すると、Mは、以下の式(2),(3)を解くことにより求められる。
m〜P・M ・・・・(2)
m’〜P’・M ・・・・(3)
尚、transは転置行列であることを意味し、〜は、その両辺が定数倍の違いを許して等しいことを意味する。
P=C・(R|t)・・・・(4)
で表される。(R|t)は、対象画像A501を撮影した位置を示すパラメータであり、Rは3x3の回転行列、tは3x1の移動行列を示す。
本実施の形態においては、対象画像Aを撮影した位置を原点とするため、RをI、tを0とする(Iは3x3の単位行列、0は3x1の零行列。)。
P’=C・(R’|t’)・・・・(5)
で表される。(R’|t’)は、対象画像B502を撮影した位置を示すパラメータであり、R’は上述のRと同様3x3の回転行列、t’は上記のtと同様、3x1の移動行列を示す。
そして、回転行列R’は角速度センサからの情報を用い、移動行列t’は上述の加速度センサからの加速度を2回積分した、三次元の移動距離を含む情報を用いる。
尚、上記Cにおいて、fは焦点距離であり、δuは撮像素子の水平方向サイズ、δvは撮像素子の垂直方向サイズを意味する。
したがって、対象画像A501の特徴点の画素位置mとこれに対応する基準画像B502の点の画素位置m’で上記式(2),(3)を解くことにより、その特徴点の三次元座標Mを算出する(ステップS403)。
u = (p11・X + p12・Y + p13・Z + p14)/
(p31・X + p32・Y + p33・Z + p34)
・・(7)
v = (p21・X + p22・Y + p23・Z + p14)/
(p31・X + p32・Y + p33・Z + p34)
・・(8)
u’=(p’11・X + p’12・Y + p’13・Z + p’14)/
(p’31・X + p’32・Y + p’33・Z + p’34)
・・(9)
v’=(p’21・X + p’22・Y + p’23・Z + p’14)/
(p’31・X + p’32・Y + p’33・Z + p’34)
・・(10)
となる。ここに、例えば、p12は既知である透視射影行列Pの1行2列目の要素を表し、p’21は同じく既知である透視射影行列P’の2行1列目の要素を表す。
この後、図3のステップS309に戻る。そして、開始ステップS301に戻ってユーザが次にシャッターを押すことをステップS302で待機する。
実施形態2は、加速度センサ及び角速度センサを用いずに、ライブビュー画像A’上における特徴点の移動量によってデジタルカメラ1の移動量を検出して、3Dモデリングを行うものである。以下、この実施形態2について図6を参照して説明する。
上記画素数については、撮影画像上のピクセルで、横幅の数%程度の移動量に抑えることが好ましい。10%を超えてしまうと、見え方の違いによる照合の誤りが増えてしまう。例えば、撮影画像の横幅が1600画素とし、6%の移動量とするとき、移動量は96画素となる。ライブビュー画像A’の横幅が150画素とすると、その6%の移動量は9画素となる。そこで、上記画素数は、例えば9画素とする。この画素数値は、デフォルト値としてフラッシュメモリ203に記憶されているものとする。
これについて図7を参照して説明する。2枚の画像において、8点以上の対応点を求め、基礎行列Fを求める。3x3の基礎行列Fは、2枚の画像の拘束条件を示し、次式(11)で示される。
trans(m’)・F・m= 0 ・・・・(11)
ここに、mは対象画像Aの画素位置であり、m’は基準画像Bの画素位置である。また、trans()は転置を意味する。
F = trans(inv(C))・<t>・ R・inv(C)
・・・・(12)
ここで、inv( )は逆行列を意味し、< >は歪対称行列を意味する。内部パラメータCは予め用意された値であり、これにより、回転行列Rと移動ベクトルtの方向を求めることができる(ステップS701)。
図8は、本発明の実施形態3に係る3Dモデリング手法を説明するフローチャートである。
ライブビュー画像A’から、特徴点を抽出し、前述した手順によって基礎行列Fを推定する。事前に、デジタルカメラ1の内部パラメータCは、キャリブレーションにより求めてあるとする。
E = trans(C)・F・C ・・・(14)
ここに、trans( )は転置を示す。次式(15)で表示するカメラ移動の並進ベクトルtは、trans(E)・Eの最小固有値の固有ベクトルとして求められる。ただし、tはスケールと符号が不定となるが、デジタルカメラ1の前方に被写体が存在するという制約によりtの符号は求めることができる。
そこで、−tとEの外積を求め、この外積を次式(15)に従って特異値分解する。
V・S・U = svd(cross(−t,E)) ・・・(15)
ここに、crossは外積を示し、svdは特異値分解を表す。
R=V・diag(1, 1, det(V・U))・U ・・・(16)
ここに、detは行列式を、diagは対角行列を表す。
としたとき、
θy = arcsin(r02) ・・・・(18)
θx = arctan(−r12 / r22) ・・・・(19)
となる。
ステップS621においては、これらのθy、θxが所定の閾値θ以下か否かの判定を行う。
(1)上述した実施形態1乃至3では、ユーザがデジタルカメラ1を平行に移動するようにしたがデジタルカメラ1を台に固定し、この台に平行に移動する機構を設けるようにしてもよい。これにより、ユーザは、デジタルカメラ1を平行移動させる必要がない。また、デジタルカメラ1に回転が加えられることを防止することができる。
この種の機構は、周知のトラバース機構を用いることにより実施することができる。
Claims (9)
- 撮像部に対し被写体を撮像するよう制御する第1の撮像制御手段と、
前記第1の撮像制御手段による撮像の後、この撮像された被写体から当該被写体の三次元画像を生成するために必要な前記撮像部の移動距離を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された移動距離を前記撮像部が移動したか否かを判定する第1の判定手段と、
前記第1の判定手段によって移動したと判定された場合に、前記撮像部に対し撮像を行うよう制御する第2の撮像制御手段と、
前記第1の撮像制御手段によって撮像された画像と、前記第2の撮像制御手段によって撮像された画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記被写体までの距離を取得する距離取得手段を更に備え、
前記算出手段は、この距離取得手段によって取得された距離に基づいて、前記被写体の三次元画像を生成するために必要な前記撮像部の移動距離を算出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記撮像部が移動した際の加速度を取得する加速度取得手段を更に備え、
前記第1の判定手段は、この加速度取得手段によって取得した加速度を2回積分した値に基づいて、前記撮像部が前記算出手段によって算出された移動距離を移動したか否かを判定することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1の撮像制御手段によって得られた画像から特徴点を検出する特徴点検出手段と、
前記第1の撮像制御手段による撮像が終了すると所定の周期で繰り返し撮像を行うように前記撮像部を制御する第3の撮像制御手段と、
前記第3の撮像制御手段によって繰り返し撮像された画像間における、前記特徴点検出手段によって検出された特徴点に対応する点の移動量を取得する特徴点移動量取得手段と、をさらに備え、
前記第1の判定手段は、前記特徴点移動量取得手段によって取得された特徴点の移動量に基づいて、前記撮像部が前記算出手段によって算出された移動距離を移動したか否かを判定することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記第3の撮像制御手段によって繰り返し撮像された画像を表示部に順次表示する表示手段を更に備え、
前記特徴点移動量取得手段は、前記特徴点検出手段によって検出された特徴点に対応する点の表示位置の変化に基づいて、前記特徴点の移動量を取得することを特徴とする請求項4記載の撮像装置。 - 前記第1の撮像制御手段による撮像時の光軸と撮影後の光軸とがほぼ平行を保っているか否かを判定する第2の判定手段と、
この第2の判定手段によって撮像時の光軸と撮影後の光軸とがほぼ平行を保っていないと判定すると、前記第2の撮像制御手段による撮像を行わないよう制御する第4の撮像制御手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の撮像装置。 - 前記第1の判定手段によって移動したと判定された場合に、その旨を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の撮像装置。
- 撮像部に対し被写体を撮像するよう制御する第1の撮像制御ステップと、
前記第1の撮像制御ステップでの撮像の後、この撮像された被写体から当該被写体の三次元画像を生成するために必要な前記撮像部の移動距離を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された移動距離を前記撮像部が移動したか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにて移動したと判定された場合に、前記撮像部に対し撮像を行うよう制御する第2の撮像制御ステップと、
前記第1の撮像制御ステップにて撮像された画像と、前記第2の撮像制御ステップにて撮像された画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成ステップと、
を含むことを特徴とする撮像制御方法。 - 撮像装置が備えるコンピュータを、
被写体を撮像するよう制御する第1の撮像制御手段、
前記第1の撮像制御手段による撮像の後、この撮像された被写体から当該被写体の三次元画像を生成するために必要な当該撮像装置の移動距離を算出する算出手段、
前記算出手段によって算出された移動距離を当該撮像装置が移動したか否かを判定する判定手段、
前記判定手段によって移動したと判定された場合に、撮像を行うよう制御する第2の撮像制御手段、
前記第1の撮像制御手段によって撮像された画像と、前記第2の撮像制御手段によって撮像された画像とから三次元画像を生成する三次元画像生成手段、
として機能させることを特徴とする撮像制御プログラム。
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