JP2013206035A - Image processing device, imaging device, and image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置、撮像装置および画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image processing device, an imaging device, and an image processing program.
従来、被写体を複数の異なる方向から撮像した画像を用いて、被写体の立体像を生成取得する技術が開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for generating and acquiring a stereoscopic image of a subject using images obtained by imaging the subject from a plurality of different directions has been developed.
例えば、多重解像度特異点フィルタと画像マッチング処理とを用いて、被写体の周囲の複数の位置で撮像した複数の画像を合成処理することにより、任意の方向から見た被写体の画像を取得し表示する技術がある(例えば、特許文献1など参照)。 For example, by using a multi-resolution singularity filter and image matching processing, a plurality of images captured at a plurality of positions around the subject are combined to obtain and display an image of the subject viewed from an arbitrary direction. There is a technology (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来技術では、複数の画像に対して多重解像度特異点フィルタや画像マッチング処理などの複雑な処理を施す必要があり、処理に時間が掛かる。 However, in the prior art, it is necessary to perform complicated processing such as a multi-resolution singularity filter and image matching processing on a plurality of images, which takes time.
また、得られた画像に基づいて、例えば、3次元CADやコンピュータグラフィックス(CG)などのデータを生成するにはデータ量が膨大であり、使い勝手が悪い。 Further, for example, to generate data such as three-dimensional CAD and computer graphics (CG) based on the obtained image, the amount of data is enormous and the usability is poor.
上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、少ない演算量で被写体の立体形状を容易に取得することができる技術を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a technique that can easily acquire a three-dimensional shape of a subject with a small amount of calculation.
上記課題を解決するために、本発明を例示する画像処理装置の一の態様は、複数の基本図形それぞれの立体形状の図形情報を記憶する記憶手段と、被写体を撮像した少なくとも1つの撮像画像から被写体の画像特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、画像特徴量と図形情報とに基づいて、被写体の立体形状を求める形状取得手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, an aspect of the image processing apparatus illustrating the present invention includes a storage unit that stores graphic information of a three-dimensional shape of each of a plurality of basic figures, and at least one captured image obtained by imaging a subject. Feature amount extraction means for extracting the image feature amount of the subject, and shape acquisition means for obtaining the three-dimensional shape of the subject based on the image feature amount and graphic information.
また、形状取得手段は、画像特徴量と図形情報とに基づいて、少なくとも1つの基本図形を変形して被写体に合わせ込み、変形して合わせ込まれた基本図形と被写体との類似の度合いに基づいて、被写体の立体形状を求めてもよい。 Further, the shape acquisition means deforms at least one basic figure based on the image feature amount and the figure information and matches it with the subject, and based on the degree of similarity between the deformed and matched basic figure and the subject. Thus, the three-dimensional shape of the subject may be obtained.
また、形状取得手段は、画像特徴量を用いて、被写体を形成する面および面の配置を求め、画像特徴量および求められた面の配置に基づいて、少なくとも1つの基本図形を変形し合わせ込んでもよい。 In addition, the shape obtaining unit obtains the surface and the arrangement of the surface forming the subject using the image feature amount, and deforms and combines at least one basic figure based on the image feature amount and the obtained arrangement of the surface. But you can.
また、撮像画像から面に対応する画像領域の部分画像を面の模様として抽出する画像抽出手段を備え、形状取得手段は、撮像画像が複数の場合、画像抽出手段により抽出された部分画像に基づいて、一の撮像画像における面が他の撮像画像における面と同一か否かを判定し、被写体を形成する面の配置を求めてもよい。 In addition, an image extraction unit that extracts a partial image of an image region corresponding to a surface from the captured image as a surface pattern is provided, and the shape acquisition unit is based on the partial image extracted by the image extraction unit when there are a plurality of captured images. Thus, it may be determined whether the surface in one captured image is the same as the surface in the other captured image, and the arrangement of the surfaces forming the subject may be obtained.
また、形状取得手段は、度合いが最も大きい基本図形またはその組み合わせを被写体の立体形状としてもよい。 Further, the shape acquisition means may use the basic figure having the highest degree or a combination thereof as the three-dimensional shape of the subject.
また、ユーザからの指示を受け付ける操作部材と、表示手段と、を備え、形状取得手段は、複数の基本図形のうち、被写体の立体形状の候補となる基本図形またはその組み合わせを、度合いに応じて表示手段に表示し、ユーザによる操作部材の操作によって選択された基本図形またはその組み合わせを被写体の立体形状としてもよい。 In addition, an operation member that receives an instruction from the user and a display unit are provided, and the shape acquisition unit selects a basic figure that is a candidate for the three-dimensional shape of the subject or a combination thereof according to the degree from among a plurality of basic figures. The basic figure displayed on the display means and selected by the operation of the operation member by the user or a combination thereof may be the three-dimensional shape of the subject.
また、撮像画像は、被写体の撮像時の撮像情報が付加され、形状取得手段は、撮像情報に基づいて被写体の大きさを算出してもよい。 In addition, imaging information at the time of imaging of the subject may be added to the captured image, and the shape acquisition unit may calculate the size of the subject based on the imaging information.
本発明を例示する撮像装置の一の態様は、被写体を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、本発明の画像処理装置と、を備える。 One aspect of an imaging apparatus illustrating the present invention includes an imaging unit that captures an image of a subject and generates a captured image, and the image processing apparatus of the present invention.
また、撮像画像に被写体の撮像時の撮像情報を付加する情報付加手段を備えてもよい。 Moreover, you may provide the information addition means to add the imaging information at the time of imaging of a to-be-photographed object to a captured image.
本発明を例示する画像処理プログラムの一の態様は、被写体を撮像した少なくとも1つの撮像画像から被写体の画像特徴量を抽出する特徴量抽出手順、画像特徴量と複数の基本図形それぞれの立体形状の図形情報とに基づいて、被写体の立体形状を求める形状取得手順、をコンピュータに実行させる。 One aspect of the image processing program exemplifying the present invention is a feature amount extraction procedure for extracting an image feature amount of a subject from at least one captured image obtained by imaging the subject, the image feature amount and a three-dimensional shape of each of a plurality of basic figures. Based on the graphic information, the computer is caused to execute a shape acquisition procedure for obtaining the three-dimensional shape of the subject.
本発明によれば、少ない演算量で被写体の立体形状を容易に取得することができる。 According to the present invention, the three-dimensional shape of a subject can be easily acquired with a small amount of calculation.
《一の実施形態》
図1は、本発明の一の実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
<< One Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital camera according to an embodiment of the present invention.
本実施形態のデジタルカメラは、撮像光学系11、撮像素子12、AFE13、画像処理部14、メモリ15、モニタ16、記録I/F17、CPU19、操作部材23、レリーズ釦24、タッチパネル25、バスから構成される。画像処理部14、メモリ15、モニタ16、記録I/F17、CPU19は、バスを介して情報伝達可能にそれぞれ接続される。また、操作部材23、レリーズ釦24、タッチパネル25は、それぞれCPU19に接続される。
The digital camera of the present embodiment includes an imaging optical system 11, an
撮像光学系11は、ズームレンズやフォーカシングレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。撮像光学系11のレンズ位置は、レンズ駆動部(不図示)によって光軸方向に調整される。なお、簡単のため、図1では撮像光学系11を1枚のレンズとして図示する。 The imaging optical system 11 includes a plurality of lens groups including a zoom lens and a focusing lens. The lens position of the imaging optical system 11 is adjusted in the optical axis direction by a lens driving unit (not shown). For simplicity, the imaging optical system 11 is illustrated as a single lens in FIG.
撮像素子12は、撮像光学系11を通過した光束によって結像される被写界を撮像するデバイスである。この撮像素子12の出力はAFE13に入力される。なお、本実施形態の撮像素子12は、順次走査方式の固体撮像素子(CCD等)であっても、XYアドレス方式の固体撮像素子(CMOS等)であってもよい。
The
また、撮像素子12の受光面には、複数の受光素子がマトリックス状に配列されている。撮像素子12の各受光素子には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のカラーフィルタが公知のベイヤ配列にしたがって配置されている。そのため、撮像素子12の各受光素子は、カラーフィルタでの色分解によってそれぞれの色に対応する画像信号を出力する。これにより、撮像素子12は、カラーの画像を取得できる。
A plurality of light receiving elements are arranged in a matrix on the light receiving surface of the
ここで、デジタルカメラの撮影モードにおいて、撮像素子12はレリーズ釦24の全押し操作に応答して記録画像(本画像)を撮像する。また、撮影モードでの撮像素子12は、撮影待機時にも所定の時間間隔で構図確認用画像(スルー画像)を撮像する。このスルー画像のデータは、撮像素子12から間引き読み出しで出力される。なお、スルー画像のデータは、モニタ16での画像表示や、CPU19による各種の演算処理等に使用される。
Here, in the photographing mode of the digital camera, the
AFE13は、撮像素子12の出力に対してアナログ信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このAFE13は、相関二重サンプリング、画像信号のゲインの調整、画像信号のA/D変換を行う。AFE13の出力は、画像処理部14に接続される。なお、本実施形態では、撮像素子12とAFE13とで撮像部を構成する。
The AFE 13 is an analog front end circuit that performs analog signal processing on the output of the
画像処理部14は、1フレーム分のデジタル画像信号に対して、各種画像処理(例えば、色補間処理、階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス調整など)を施す。
The
メモリ15は、デジタルカメラによって撮像された画像データや、CPU19によって実行される制御プログラムや画像処理プログラムなどを記憶する。また、本実施形態のメモリ15は、本画像の被写体の立体形状を求めるための参照として、三角錐、直方体、円柱、球などの複数の基本図形それぞれの立体形状に関する図形情報を予め記憶している。さらに、メモリ15は、画像処理部14による画像処理の前工程や後工程での画像データを一時的に記憶する。メモリ15には、不揮発性の半導体メモリなどを用いることができる。
The
モニタ16は、液晶モニタなどの表示手段であり、CPU19の指示に応じて各種画像を表示する。
The
記録I/F17には、記憶媒体18を接続するためのコネクタが形成されている。そして、記録I/F17は、コネクタに接続された記憶媒体18に対してデータの書き込み/読み込みを実行する。上記記憶媒体18は、ハードディスクや、半導体メモリを内蔵したメモリカードなどで構成される。なお、図1では記憶媒体18の一例としてメモリカードを示す。
A connector for connecting the
CPU19は、デジタルカメラの各部を統括的に制御するプロセッサである。CPU19は、制御プログラムを実行することにより、スルー画像のデータに基づいて、位相差検出方式やコントラスト検出方式による公知のAF制御や、自動露出(AE)演算、オートホワイトバランス演算などを行う。また、CPU19は、撮像モードにおける各種の演算処理を行うとともに、撮像した画像のファイル生成処理や設定画面での表示処理なども行う。さらに、本実施形態のCPU19は、画像処理プログラムの実行により、特徴量抽出部20、形状取得部21、画像抽出部22として動作する。
The
特徴量抽出部20は、本画像に公知の頂点抽出処理やエッジ抽出処理などを適用して被写体の頂点やエッジ量などの画像特徴量を抽出する。
The feature
形状取得部21は、特徴量抽出部20により抽出された被写体の画像特徴量と、基本図形の図形情報とに基づいて、被写体の立体形状を求める。まず、形状取得部21は、特徴量抽出部20が抽出した頂点の位置とエッジ量の分布に基づいて、被写体の輪郭およびその立体形状を形成する面とその配置とを求める。形状取得部21は、求めた被写体の頂点および輪郭や面の配置に基づいて、基本図形の縦、横、高さの比を変えたり、基本図形を拡大縮小やシフト、回転させたりして変形し被写体に合わせ込む。つまり、形状取得部21は、変形後の基本図形の本画像面上に投影された頂点および輪郭や面の配置が被写体の配置と同じになるように、基本図形を変形して被写体に合わせ込む。
The
本実施形態の形状取得部21は、その同じになるという指標として、例えば、変形投影後の基本図形と被写体との頂点および輪郭や面それぞれにおけるズレ量に応じた、類似の度合いである類似度を出力する評価関数を用いる。形状取得部21は、基本図形ごとに評価関数の最大出力の類似度を算出し、類似度の値に基づいて被写体の立体形状を求める。
For example, the
画像抽出部22は、形状取得部21により求められた面に対応する、本画像の画像領域の部分画像を、その面の模様として抽出する。画像抽出部22は、それぞれの面の部分画像を、真正面から見た場合の画像データ(以下、基準画像データ)に変換して、CPU19の内部メモリ(不図示)に一時的に記憶する。なお、画像抽出部22による基準画像データへの変換は、例えば、面の各頂点および輪郭の配置具合に基づいて行われる。また、本実施形態における模様とは、被写体の面に描かれた看板の絵やロゴマークなどとともに、建物の面(壁)に配置された窓なども模様として扱う。
The
操作部材23は、例えば、コマンドダイヤル、十字状のカーソルキー、決定釦などで構成される。そして、操作部材23はデジタルカメラの各種入力をユーザから受け付ける。例えば、操作部材23は、デジタルカメラの動作モードの切替操作や、設定画面での入力操作などに用いられる。
The
レリーズ釦24は、半押し操作による撮像前のAF動作開始の指示入力と、全押し操作による撮像動作開始の指示入力とをユーザから受け付ける。
The
タッチパネル25は、操作部材23の一部を構成し、パネル表面に接触したスタイラス(または指先など)の位置を検出し、検出した位置情報をCPU19に出力することでユーザからの指示入力を受け付ける。なお、タッチパネル25の構成は、静電容量式または感圧式のいずれでもよい。本実施形態のタッチパネル25は、モニタ16と同形状の透明のパネルで構成され、モニタ16の表面全体に積層配置される。ユーザは、モニタ16に表示されたGUI形式の釦を視認しつつ、タッチパネル25を介してCPU19に指示入力する。
The
次に、図2のフローチャートを参照しつつ、本実施形態のデジタルカメラによる処理動作について説明する。なお、本実施形態のデジタルカメラは、撮影モードとして、単写モードと連写モードとを有する静止画モードおよび動画モードなどを有するものとする。さらに、デジタルカメラは、本画像から被写体の立体形状を求める処理の動作モードを疑似3次元モードとして有するものとする。 Next, the processing operation by the digital camera of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the digital camera of the present embodiment has a still image mode and a moving image mode having a single shooting mode and a continuous shooting mode as shooting modes. Further, the digital camera has an operation mode of processing for obtaining the three-dimensional shape of the subject from the main image as a pseudo three-dimensional mode.
そして、デジタルカメラは、撮影モードとして、単写モードの静止画モードに予め設定されているものとし、例えば、図3に示すような建物30の被写体を撮像した1つの静止画像(本画像)を用いた処理について説明する。なお、建物30以外の被写体の場合についても同様に動作する。
The digital camera is assumed to be set in advance to the still image mode of the single shooting mode as the shooting mode. For example, a single still image (main image) obtained by capturing an object of the
CPU19は、ユーザによる操作部材23の電源釦操作により、電源投入指示を受け付け、デジタルカメラの電源を投入する。CPU19は、デジタルカメラを初期化する。CPU19は、撮像素子12に30fpsなどのフレームレートでスルー画像を撮像させ、モニタ16にそのスルー画像を表示させる。CPU19は、ステップS101からの処理を開始する。
The
ステップS101:CPU19は、ユーザによってレリーズ釦24の全押し操作による撮像指示を受け付け、撮像素子12に、単写モードの静止画モードで、建物30を撮像させる。画像処理部14は、AFE13から出力されるデジタル画像信号に対して、各種画像処理を施す。CPU19は、画像処理された画像データを静止画像40とする画像ファイルを生成する。CPU19は、静止画像40の画像ファイルを記憶媒体18などに記録する。
Step S101: The
なお、本実施形態のCPU19は、情報付加手段として、画像ファイルの生成にあたり、露光条件などとともに、AF領域の情報やレンズ駆動部(不図示)のよる撮像光学系11のレンズ移動量などの撮像情報を書き込んだ、Exif(Exchangeable image file format for digital still cameras)規格に準拠したメタデータを画像ファイルのヘッダ領域に付加する。
Note that the
ステップS102:CPU19は、ユーザによる操作部材23やタッチパネル25の操作に基づいて、撮影モードから疑似3次元モードへの設定変更指示を受け付ける。CPU19は、ステップS101において撮像した静止画像40の画像ファイルを記憶媒体18などから読み込む。なお、CPU19は、画像処理部14に、特徴量抽出部20などによる処理を行い易くするために、読み込んだ静止画像40に対し、予め収差補正したり、輝度、コントラスト、色相などを調整したりすることが好ましい。
Step S102: The
ステップS103:特徴量抽出部20は、ステップS102で読み込んだ静止画像40に対して、公知の頂点抽出処理やエッジ抽出処理などを適用し、建物30の頂点およびエッジ量を抽出する。
Step S103: The feature
ステップS104:形状取得部21は、ステップS103で抽出された建物30の頂点31a〜31fおよびエッジ量を用いて、建物30を形成する面を求める。具体的に、形状取得部21は、例えば、特徴量抽出部20が抽出した頂点31aと31bとを結ぶエッジ量の分布から輪郭32aを求める。同様にして、形状取得部21は、他の輪郭32b〜32gを求める。形状取得部21は、頂点31a〜31fと輪郭32a〜32gとの配置に基づいて、建物30を形成する面33、34とその配置を求める。
Step S104: The
ステップS105:画像抽出部22は、静止画像40から面33、34の画像領域における部分画像をそれぞれ抽出し、真正面から見た場合の基準画像データに変換する(図5)。CPU19は、面33、34の基準画像データを内部メモリ(不図示)に一時的に記録する。
Step S105: The
ステップS106:形状取得部21は、ステップS104で求めた頂点31a〜31fおよび面33、34と、基本図形の図形情報とに基づいて、建物30の立体形状を求める。すなわち、形状取得部21は、建物30の頂点31a〜31fおよび面33、34の配置に基づいて、基本図形、例えば、図4に示す三角柱50(点線)の縦、横、高さの比を変えたり、拡大縮小やシフト、回転させたりして変形し、三角柱50において評価関数による最大出力の類似度の値が得られるまで建物30への合わせ込みを行う。形状取得部21は、最大出力の類似度の値が得られた時点の三角柱50の縦、横、高さの比、拡大率(または縮小率)、シフト量、回転角などを内部メモリ(不図示)に記録する。
Step S106: The
なお、本実施形態形では、建物30を一方向から撮像した1枚の静止画像40のみで行うことから、建物30の背後の形状は不明である。そこで、本実施形態の形状取得部21は、建物30の背後の形状は不明のままにして、頂点31a〜31fおよび面33、34のみに基づき、各基本図形を建物30に合わせ込む。
In the present embodiment, the shape behind the
ステップS107:形状取得部21は、複数の基本図形のうち、ステップS106で求めた類似度の値が大きい順に、複数の基本図形を、建物30の立体形状の候補として、図6に示すようにモニタ16に表示する。なお、図6では、類似度の値が大きい方から4つの基本図形A〜Dを表示させる場合の一例を示すが、4つ以外の数の基本図形を表示してもよい。
Step S107: As shown in FIG. 6, the
ステップS108:CPU19は、操作部材23やタッチパネル25を介して、ユーザから基本図形A〜Dの中から1つを選択する制御信号を受け付け、形状取得部21は、選択された基本図形が建物30の立体形状であるとする。CPU19は、選択された基本図形の図形情報に基づいて、建物30の3次元CADやCGのオブジェクトファイルなどを生成する。CPU19は、生成したオブジェクトファイルを記憶媒体18などに記憶し、一連の処理を終了する。
Step S108: The
なお、形状取得部21は、上記ファイルを生成するにあたり、画像抽出部22により抽出された面33、34の基準画像データを含ませてもよい。これにより、例えば、ユーザは建物30のCG画像を容易に作成することができる。
The
また、CPU19は、静止画像40に付加された撮像情報のうち、AF領域の情報やレンズ駆動部(不図示)のよる撮像光学系11のレンズ移動量などに基づいて、建物30の大きさ(例えば、輪郭32a〜32gの長さ)を算出し、形状取得部21は、建物30の大きさ情報もオブジェクトファイルなどに含ませてもよい。つまり、例えば、お店で見かけた家具や冷蔵庫を被写体として撮像し、3次元CADやCGのオブジェクトファイルなどを生成することにより、ユーザは、バーチャル空間における自身の部屋やキッチンに家具や冷蔵庫を適切な縮尺で容易に配置することができ、実際に購入して配置した際の雰囲気などを確かめることができる。
Further, the
このように、本実施形態では、被写体の画像特徴量に基づいて、基本図形を被写体に合わせ込み、最も類似した基本図形を被写体の立体形状とすることにより、たとえ1枚の静止画像のみを用いる場合でも、少ない計算量で被写体の立体形状を容易に取得することができる。 As described above, in this embodiment, only a single still image is used by matching a basic figure to a subject based on the image feature quantity of the subject and making the most similar basic figure a solid shape of the subject. Even in this case, the three-dimensional shape of the subject can be easily acquired with a small amount of calculation.
また、被写体の立体形状の3次元CADやCGなどのオブジェクトファイルが、最も類似した基本図形の図形情報に基づいて容易に生成できる。
《他の実施形態》
本発明の他の実施形態に係るデジタルカメラは、図1に示す一の実施形態に係るデジタルカメラと同一である。したがって、本実施形態のデジタルカメラを構成する各構成要素について、同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
In addition, an object file such as a three-dimensional CAD or CG of the three-dimensional shape of the subject can be easily generated based on the graphic information of the most similar basic figure.
<< Other embodiments >>
A digital camera according to another embodiment of the present invention is the same as the digital camera according to one embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the components constituting the digital camera of the present embodiment, and detailed description thereof is omitted.
一方、本実施形態に係るデジタルカメラと一の実施形態に係るものとの相違点は、形状取得部21が、(1)被写体の立体形状を複数の静止画像を用いて求め、(2)各画像に撮像された被写体を形成する各面の配置関係を、基準画像データに基づいて求めることにある。 On the other hand, the difference between the digital camera according to the present embodiment and that according to the first embodiment is that the shape acquisition unit 21 (1) obtains the three-dimensional shape of the subject using a plurality of still images, and (2) each The object is to obtain the positional relationship between the surfaces forming the subject imaged in the image based on the reference image data.
そこで、図7のフローチャートを参照しつつ、本実施形態のデジタルカメラによる処理動作について説明する。なお、本実施形態では、複数の静止画像とは2つの静止画像であり、被写体は一の実施形態と同じ図3に示す建物30であるとする。
A processing operation performed by the digital camera of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the present embodiment, it is assumed that the plurality of still images are two still images, and the subject is the
CPU19は、ユーザによる操作部材23の電源釦操作により、電源投入指示を受け付け、デジタルカメラの電源を投入する。CPU19は、デジタルカメラを初期化する。CPU19は、撮像素子12に30fpsなどのフレームレートでスルー画像を撮像させ、モニタ16にそのスルー画像を表示させる。CPU19は、ステップS201からの処理を開始する。
The
ステップS201:CPU19は、ユーザによってレリーズ釦24の全押し操作による撮像指示を2回受け付け、撮像素子12に、単写モードの静止画モードで、建物30を2回撮像させる。画像処理部14は、撮像ごとにAFE13から出力されるデジタル画像信号に対して、各種画像処理を施す。CPU19は、画像処理された画像データを静止画像としてデータ領域に書き込み、露光条件などとともに、AF領域の情報やレンズ駆動部(不図示)のよる撮像光学系11のレンズ移動量などの撮像情報を書き込んだExif規格に準拠したメタデータをヘッダ領域に付加した画像ファイルを生成する。CPU19は、生成した2つの画像ファイルを記憶媒体18などに記録する。
Step S201: The
図8は、2つの静止画像60、65の一例を示す。2つの静止画像60、65は、建物30を互いに異なる2つの方向から撮像したものである。すなわち、静止画像60は、図3と同じ方向で建物30を斜め上方からの撮像されたものであり、静止画像65は、静止画像60とは180°反対の方向で建物30を斜め上方からの撮像したものである。
FIG. 8 shows an example of two still
ステップS202:CPU19は、一の実施形態のステップS102と同様に、ユーザによる操作部材23やタッチパネル25の操作に基づいて、撮影モードから疑似3次元モードへの設定変更指示を受け付ける。CPU19は、ステップS201において撮像した静止画像60、65の画像ファイルを記憶媒体18などから読み込む。
Step S202: The
ステップS203:特徴量抽出部20は、ステップS202で読み込んだ静止画像60、65に対して、公知の頂点抽出処理やエッジ抽出処理などをそれぞれ適用し、建物30の頂点およびエッジ量を抽出する。
Step S203: The feature
ステップS204:形状取得部21は、一の実施形態のステップS104と同様に、静止画像60から抽出された建物30の頂点70a〜70gおよびエッジ量を用いて、建物30を形成する面61〜63とその配置を求める。同様に、形状取得部21は、静止画像65から抽出された建物30の頂点75a〜75gおよびエッジ量を用いて、面66〜68とその配置を求める。
Step S204: The
ステップS205:画像抽出部22は、静止画像60、65から面61〜63、66〜68の画像領域における部分画像をそれぞれ抽出し、真正面から見た場合の基準画像データに変換する。CPU19は、面61〜63、66〜68の基準画像データを内部メモリ(不図示)に一時的に記録する。
Step S205: The
ステップS206:形状取得部21は、静止画像60における建物30の面61〜63と静止画像65における面66〜68との配置関係を、各面の基準画像データに基づいて求める。例えば、形状取得部21は、静止画像60の面61と静止画像65の面66との基準画像データで相関処理を施し、面61と面66とが同一の面か否かを判定する。図8に示すように、形状取得部21は、屋根に相当する面63と面68とは同じ面と判定し、面61、62、66、67は異なる面であると判定する。形状取得部21は、この判定結果に基づいて、建物30の面63(68)の周りに、各面61、62、66、67がそれぞれ配置されることを求める。
Step S206: The
ステップS207:形状取得部21は、ステップS206で求めた頂点70a〜70g、75a〜75gおよび面61〜63、66〜68の配置と、基本図形の図形情報とに基づいて、建物30の立体形状を求める。すなわち、形状取得部21は、一の実施形態のステップS106と同様に、建物30の頂点70a〜70g、75a〜75gおよび面61〜63、66〜68の配置に基づいて、各基本図形をその縦、横、高さの比を変えたり、拡大縮小やシフト、回転させたりして変形し、各基本図形において評価関数による最大出力の類似度の値が得られるまで建物30への合わせ込みを行う。
Step S207: The
ステップS208:形状取得部21は、一の実施形態のステップS107と同様に、複数の基本図形のうち、ステップS207で求めた類似度の値が大きい順に、複数の基本図形を、建物30の立体形状の候補として、図6に示すようにモニタ16に表示する。
Step S208: The
ステップS209:CPU19は、操作部材23やタッチパネル25を介して、ユーザから複数の候補の基本図形の中から1つを選択する制御信号を受け付け、形状取得部21は、選択された基本図形が建物30の立体形状であるとする。CPU19は、選択された基本図形の図形情報に基づいて、建物30の3次元CADやCGのオブジェクトファイルなどを生成する。CPU19は、生成したオブジェクトファイルなどを記憶媒体18などに記憶し、一連の処理を終了する。
Step S209: The
なお、形状取得部21は、例えば、ステップS206において、各面61、62、63(68)、66、67の位置関係に基づいて、建物30の立体形状が直方体であると判定した場合、直方体の基本図形のみで建物30に合わせ込み、ステップS208の処理とステップS209のユーザによる選択とを省略してもよい。
For example, when the
このように、本実施形態では、被写体の画像特徴量に基づいて、被写体に基本図形を合わせ込み、最も類似した基本図形を被写体の立体形状とすることにより、少ない計算量で被写体の立体形状を容易に取得することができる。 As described above, in this embodiment, the basic figure is combined with the subject based on the image feature quantity of the subject, and the most similar basic figure is set as the three-dimensional shape of the subject. Can be easily obtained.
また、複数の画像に基づいて被写体の立体形状を求める場合でも、画像間の位置合わせを行うことなく、単に面の部分画像に基づいて、異なる画像に撮像された面が互いに同一の面か否かを判定するだけで、被写体の立体形状を求めることができる。 In addition, even when obtaining the three-dimensional shape of a subject based on a plurality of images, whether or not the surfaces captured in different images are the same surface based on the partial images of the surfaces without performing alignment between the images. It is possible to obtain the three-dimensional shape of the subject simply by determining whether or not.
また、被写体の立体形状の3次元CADやCGなどのオブジェクトファイルが、最も類似した基本図形の図形情報に基づいて容易に生成できる。
《実施形態の補足事項》
(1)上記実施形態では、特徴量抽出部20、形状取得部21、画像抽出部22の各処理を、CPU20がソフトウエア的に実現する例を説明したが、ASICを用いてこれらの各処理をハードウエア的に実現してもよい。
In addition, an object file such as a three-dimensional CAD or CG of the three-dimensional shape of the subject can be easily generated based on the graphic information of the most similar basic figure.
<< Additional items of embodiment >>
(1) In the above-described embodiment, an example in which the
(2)本発明の画像処理装置は、上記実施形態のデジタルカメラの例に限定されない。例えば、画像をコンピュータに読み込ませ、コンピュータに画像処理のプログラムを実行させることにより、コンピュータを本発明の画像処理装置として機能させてもよい。 (2) The image processing apparatus of the present invention is not limited to the example of the digital camera of the above embodiment. For example, the computer may function as the image processing apparatus of the present invention by causing the computer to read an image and causing the computer to execute an image processing program.
また、上記コンピュータをネットワーク上に配置し、ネットワークを介して外部のユーザから送信された画像を受信して、その画像に撮像された被写体の立体形状を求め、その結果を3次元CADやCGのオブジェクトファイルなどとして、上記外部のユーザに送り返すオンラインサービスに対しても、本発明は適用可能である。なお、この場合、外部のユーザより送信される画像には、露出条件とともに、AF領域の情報やレンズ駆動部(不図示)のよる撮像光学系11のレンズ移動量などの撮像情報が付加されていることが好ましい。 In addition, the computer is placed on a network, an image transmitted from an external user is received via the network, a three-dimensional shape of a subject imaged in the image is obtained, and the result is obtained by 3D CAD or CG. The present invention is also applicable to an online service that is sent back to the external user as an object file or the like. In this case, the image transmitted from an external user is added with imaging conditions such as the AF area information and the lens movement amount of the imaging optical system 11 by a lens driving unit (not shown) together with the exposure condition. Preferably it is.
(3)上記実施形態では、静止画像を用いて被写体の立体形状を求めたが、本発明はこれに限定されず、スルー画像や動画を用いてもよい。 (3) In the above embodiment, the three-dimensional shape of the subject is obtained using a still image, but the present invention is not limited to this, and a through image or a moving image may be used.
(4)上記実施形態では、図3または図8に示す静止画像の建物30は、少なくとも2面が撮像されていたが、本発明はこれに限定されず、1面だけ撮像されていてもよい。
(4) In the above embodiment, at least two surfaces of the
(5)上記実施形態では、ステップS107またはステップS208において、類似度の値が大きい順に、被写体の立体形状の候補となる基本図形をモニタ16に表示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、形状取得部21は、類似度の値が最も大きい基本図形を被写体の立体形状とし、その基本図形のみをモニタ16に表示してもよい。
(5) In the above embodiment, the basic figures that are candidates for the three-dimensional shape of the subject are displayed on the
(6)上記実施形態では、被写体に1つの基本図形で合わせ込んだが、本発明はこれに限定されず、2以上の基本図形の組み合わせを用いて合わせ込み、被写体の立体形状を求めてもよい。 (6) In the above embodiment, the subject is fitted with one basic figure, but the present invention is not limited to this, and a combination of two or more basic figures may be used to obtain the three-dimensional shape of the subject. .
例えば、形状取得部21は、建物30の窓や看板のロゴマークなどを模様としてではなく、建物30の構成要素として円や長方形などの基本図形で合わせ込み、対応する面に貼り付けてもよい。
For example, the
また、例えば、図9に示すように、建物30に円柱状の塔が屋根に追加配置された建物30’を撮像した静止画像80の場合、形状取得部21は、建物30’の上部の塔と下部の建物との部分に分けて、それぞれの部分について基本図形による合わせ込みを行ってもよい。
For example, as shown in FIG. 9, in the case of a
あるいは、形状取得部21は、上記実施形態と同様に、まず1つの基本図形で建物30’の大枠で合わせ込みを行う。ステップS107やステップS208において、CPU19は、ユーザにより1つの基本図形が選択された時、例えば、モニタ16に「より詳細に合わせ込みますか?」などのメッセージのダイアログを表示する。ユーザにより上記メッセージに同意する制御信号を操作部材23またはタッチパネル25を介して受け付けた場合、CPU19は、ステップS106またはステップS207へ移行する。形状取得部21は、上記選択された基本図形で建物30’を合わせ込んだ場合、類似度が小さくなる塔の部分は別の基本図形から構成されると判断し、上部の塔と下部の建物との部分に分ける。形状取得部21は、それぞれの部分ついて基本図形による合わせ込みを再度行ってもよい。なお、下部の建物については最初に選択された基本図形で合わせ込まれるのが好ましい。
Alternatively, the
また、形状取得部21は、建物30’の立体形状の候補の表示の順番として、例えば、それぞれの部分について合わせ込んだ基本図形における類似度の値の和が大きい組み合わせの順に表示することが好ましい。
Moreover, it is preferable that the
(7)上記実施形態では、CPU19は、選択された基本図形の図形情報に基づいて、被写体の3次元CADやCGのオブジェクトファイルなどを生成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、CPU19は、任意の視点方向から被写体を投影した画像ファイルを、選択された基本図形に基づいて生成してもよい。
(7) In the above embodiment, the
(8)上記実施形態では、撮像されなかった被写体の背後の形状を不明のままにして、被写体の頂点および輪郭や面の配置に基づき、基本図形を合わせ込んだが、本発明はこれに限定されない。例えば、形状取得部21は、被写体の頂点および輪郭や面の配置に応じて、いずれの基本図形がユーザにより選択されたり、選択される傾向にあるかの情報を記録することにより、たとえ被写体の背後の形状が不明であっても、類似度とともに上記情報に基づいて、より最適な基本図形を被写体の立体形状の候補としてモニタ16に表示してもよい。
(8) In the above embodiment, the shape behind the object that has not been imaged is left unclear, and the basic figure is combined based on the vertex, outline, and surface arrangement of the object, but the present invention is not limited to this. . For example, the
(9)上記実施形態では、被写体の大きさ情報を、撮像情報であるAF領域の情報やレンズ駆動部(不図示)のよる撮像光学系11のレンズ移動量などに基づいて求めたが、本発明はこれに限定されず、操作部材23やタッチパネル25を介して、ユーザにより入力された値を被写体の大きさ情報としてもよい。
(9) In the above embodiment, the subject size information is obtained based on the AF area information as the imaging information, the lens movement amount of the imaging optical system 11 by the lens driving unit (not shown), and the like. The invention is not limited to this, and a value input by the user via the
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。 From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. It is intended that the scope of the claims extend to the features and advantages of the embodiments as described above without departing from the spirit and scope of the right. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and modifications, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to use appropriate improvements and equivalents within the scope disclosed in.
11…撮像光学系、12…撮像素子、13…AFE、14…画像処理部、15…メモリ、16…モニタ、17…記録I/F、18…記憶媒体、19…CPU、20…特徴量抽出部、21…形状取得部、22…画像抽出部、23…操作部材、24…レリーズ釦、25…タッチパネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Imaging optical system, 12 ... Image sensor, 13 ... AFE, 14 ... Image processing part, 15 ... Memory, 16 ... Monitor, 17 ... Recording I / F, 18 ... Storage medium, 19 ... CPU, 20 ... Extraction of feature-value , 21 ... shape acquisition part, 22 ... image extraction part, 23 ... operation member, 24 ... release button, 25 ... touch panel
Claims (10)
被写体を撮像した少なくとも1つの撮像画像から前記被写体の画像特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
前記画像特徴量と前記図形情報とに基づいて、前記被写体の立体形状を求める形状取得手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 Storage means for storing three-dimensional figure information of each of the plurality of basic figures;
Feature quantity extraction means for extracting an image feature quantity of the subject from at least one captured image obtained by imaging the subject;
A shape acquisition means for obtaining a three-dimensional shape of the subject based on the image feature and the graphic information;
An image processing apparatus comprising:
前記形状取得手段は、前記画像特徴量と前記図形情報とに基づいて、少なくとも1つの前記基本図形を変形して前記被写体に合わせ込み、変形して合わせ込まれた前記基本図形と前記被写体との類似の度合いに基づいて、前記被写体の立体形状を求めることを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
The shape acquisition means deforms at least one basic figure based on the image feature quantity and the graphic information to fit the subject, and deforms and fits the basic figure and the subject. An image processing apparatus that obtains a three-dimensional shape of the subject based on a degree of similarity.
前記形状取得手段は、前記画像特徴量を用いて、前記被写体を形成する面および前記面の配置を求め、前記画像特徴量および求められた前記面の配置に基づいて、前記少なくとも1つの基本図形を変形し合わせ込むことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 2,
The shape acquisition means uses the image feature amount to determine a surface forming the subject and the arrangement of the surface, and based on the image feature amount and the determined arrangement of the surface, the at least one basic figure An image processing apparatus characterized by deforming and combining.
前記撮像画像から前記面に対応する画像領域の部分画像を前記面の模様として抽出する画像抽出手段を備え、
前記形状取得手段は、前記撮像画像が複数の場合、前記画像抽出手段により抽出された前記部分画像に基づいて、一の前記撮像画像における面が他の前記撮像画像における面と同一か否かを判定し、前記被写体を形成する面の配置を求める
ことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 3.
Image extraction means for extracting a partial image of an image region corresponding to the surface from the captured image as a pattern of the surface;
In the case where there are a plurality of the captured images, the shape acquisition unit determines whether a surface in one captured image is the same as a surface in another captured image based on the partial image extracted by the image extraction unit. An image processing apparatus comprising: determining and determining an arrangement of a surface on which the subject is formed.
前記形状取得手段は、前記度合いが最も大きい基本図形またはその組み合わせを前記被写体の立体形状とすることを特徴とすることを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the shape acquisition means sets the basic figure having the highest degree or a combination thereof as the three-dimensional shape of the subject.
ユーザからの指示を受け付ける操作部材と、
表示手段と、を備え、
前記形状取得手段は、前記複数の基本図形のうち、前記被写体の立体形状の候補となる基本図形またはその組み合わせを、前記度合いに応じて前記表示手段に表示し、前記ユーザによる前記操作部材の操作によって選択された基本図形またはその組み合わせを前記被写体の立体形状とする
ことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 2 to 4,
An operation member for receiving an instruction from the user;
Display means,
The shape acquisition means displays, on the display means, a basic figure that is a candidate for the three-dimensional shape of the subject, or a combination thereof, among the plurality of basic figures, and operates the operation member by the user. An image processing apparatus characterized in that the basic figure selected by (2) or a combination thereof is a three-dimensional shape of the subject.
前記撮像画像は、前記被写体の撮像時の撮像情報が付加され、
前記形状取得手段は、前記撮像情報に基づいて前記被写体の大きさを算出する
ことを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
Imaging information at the time of imaging the subject is added to the captured image,
The shape processing means calculates the size of the subject based on the imaging information.
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging unit that images a subject and generates a captured image;
An image processing apparatus according to any one of claims 1 to 8,
An imaging apparatus comprising:
前記撮像画像に前記被写体の撮像時の撮像情報を付加する情報付加手段を備える
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 8,
An image pickup apparatus comprising: information addition means for adding image pickup information at the time of image pickup of the subject to the picked-up image.
前記画像特徴量と複数の基本図形それぞれの立体形状の図形情報とに基づいて、前記被写体の立体形状を求める形状取得手順、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 A feature amount extraction procedure for extracting an image feature amount of the subject from at least one captured image obtained by imaging the subject;
A shape acquisition procedure for obtaining the three-dimensional shape of the subject based on the image feature amount and the graphic information of the three-dimensional shape of each of the plurality of basic figures;
An image processing program for causing a computer to execute.
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