JP2014095624A - 測定装置及び測定方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】専用のセンサを用いることなく、傾きの基準としての水準を適切に測定できるようにする。
【解決手段】落下軌跡を解析してその中心線（中心軌跡）を特定し（図９のステップＳ１２）、この中心線の方向に対して直交する方向を装置本体の左右方向の傾きに対する水準として算出する（ステップＳ１４）。そして、落下軌跡に基づいてその大きさの変化を解析して（ステップＳ１５）、その大きさの変化率を算出し（ステップＳ１７）、この変化率を傾き角度に換算し（ステップＳ１８）、傾き角度分補正した線を前後方向の水準として求める（ステップＳ１９）。
【選択図】 図９

Description

本発明は、傾きの基準としての水準を測定する測定装置及び測定方法並びにプログラムに関する。

一般に、水平線などの水準を測定する測定装置としては、気泡管を使用した液体式水準器のほか、各種の水準器が存在している。例えば、直進性の高いレーザー光を照射し、その直進性から水準を測定するようにしたレーザー式水準器（特許文献１参照）が存在している。あるいは重力方向を基準として装置本体の傾きを検出するために加速度センサの出力結果に基づいて水準を測定するようにしたデジタル式水準器（特許文献２参照）が存在している。

特開２０１１−１９１３２０号公報 特開２００９−９２５２６号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術にあっては、レーザー発光部や光学系などの特別な部品を必要とするためにデジタルコンパクトカメラや携帯端末装置などのように、実装スペースに制限がある小型電子機器に組み込むことは困難であった。また、上述した特許文献２の技術にあっては、サイズ的に小さくて比較的安価な加速度センサを使用するようにしているためにデジタルカメラや携帯端末装置など小型電子機器に組み込むことは比較的容易であるが、そのセンサの出力値が温度などによって影響を受けたり、加速度センサを組み込む際に特別な調整を行う必要があったりするほか、加速度センサという特別な部品を使うことには変わりはなく、実装スペースの削減と部品点数の増大を招くという問題がある。
ところで、水準を測定する方式としては、上述の液体方式、レーザー方式、デジタル方式に大別されており、この３種類が基本的な方式であった。

本発明の課題は、上述した専用のセンサを用いることなく、傾きの基準としての水準を適切に測定できるようにすることである。

上述した課題を解決するために本発明の水準測定装置は、
物体の落下軌跡を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定する特定手段と、
を備えたことを特徴とする水準測定装置である。

上述した課題を解決するために本発明の水準測定方法は、
物体の落下軌跡を検出するステップと、
前記検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定するステップと、
を含むことを特徴とする水準測定方法である。

上述した課題を解決するために本発明のプログラムは、
コンピュータに対して、
物体の落下軌跡を検出する機能と、
前記検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定する機能と、
を実現させるためのプログラムである。

本発明によれば、専用のセンサを用いることなく傾きの基準としての水準を適切に測定することができ、水準の利用範囲を広げることが可能となる。

測定装置として適用した水準測定機能付きデジタルカメラの基本的な構成要素を示したブロック図。 （１）〜（３）は、カメラの筐体（装置本体）が水平に対して左右方向に傾いている状態を示した図。 （１）、（２）は、装置本体が水平に対して前後方向に傾いた状態を示した図。 （１）〜（３）は、装置本体が水平に対して右方向及び後方向に傾いている状態でゴルフボールをカメラの前で落下させた場合の落下軌跡を例示した図。 （１）〜（３）は、装置本体が水平に対して左方向及び前方向に傾いている状態でゴルフボールをカメラの前で落下させた場合の落下軌跡を例示した図。 換算テーブル３ｃを説明するための図 （１）、（２）は、装置本体の垂直方向の傾き角度が仰角あるいは俯角の場合の落下軌跡においてその最小サイズｎと最大サイズｍの比率ｎ／ｍを説明するための図。 モード変更キー４ａの操作により水準撮影モードに切り替えられた際に実行開始される水準撮影処理を示したフローチャート。 図８に続く水準撮影処理を示したフローチャート。 （１）〜（６）は、水準撮影処理を説明するためのライブビュー画面を示した図。 水準撮影時に表示されるライブビュー画面の変形例を説明するための図。 （１）、（２）は、水準撮影時に表示されるライブビュー画面の他の変形例を説明するための図。 （１）〜（３）は、装置本体の垂直方向の傾き角度を計算式によって求める場合の変形例を説明するための図。

以下、図１〜図１０を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態は、傾きの基準としての水準を測定する測定装置としてデジタルカメラに適用した場合を例示したもので、図１は、デジタルカメラの基本的な構成要素を示したブロック図である。
デジタルカメラは、静止画像、動画像の撮影が可能なデジタルコンパクトカメラであり、撮像機能、計時機能などの基本的な機能のほか、撮影画像の解析結果から水準を測定する水準測定機能を備えている。制御部１は、電源部（二次電池）２からの電力供給によって動作し、記憶部３内の各種のプログラムに応じてこのデジタルカメラの全体動作を制御するもので、この制御部１には図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリなどが設けられている。

記憶部３は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどを有する構成で、後述する図８及び図９に示した動作手順に応じて本実施形態を実現するためのプログラムや各種のアプリケーションなどが格納されているプログラムメモリ３ａと、このデジタルカメラが動作するために必要となる各種の情報（例えば、フラグ、タイマ時間など）を一時的に記憶するワークメモリ３ｂと、後述する換算テーブル３ｃなどを有している。なお、記憶部３は、例えば、ＳＤカード、ＩＣカードなど、着脱自在な可搬型メモリ（記録メディア）を含む構成であってもよく、図示しないが、通信機能を介してネットワークに接続されている状態においては所定のサーバ装置側の記憶領域を含むものであってもよい。

操作部４は、押しボタン式のキーとして、撮影可能な状態とする撮影モードと、撮影済み画像を再生する再生モードとに切り替えるモード変更キー４ａを備えているほか、撮影開始を指示するシャッタキー４ｂ、露出やシャッタスピードなどの撮影条件の設定操作などを行うための各種のキー（図示省略）を備え、制御部１は、この操作部４から操作キーに対応して出力される入力操作信号に応じて、例えば、モード変更処理、撮影処理、撮影条件の設定処理などを行うようにしている。上述の撮影モードの中には、例えば、シャッタキー４ｂの操作に応じて静止画像を複数枚連続して撮影する連写撮影モードと、上述した水準測定機能を動作可能とする水準撮影モードなどがある。

撮像部５は、図示省略したが、撮影レンズからの被写体像が撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサ）に結像されることにより被写体を高精細に撮影可能なカメラ部を構成するもので、撮影レンズ（例えば、ズームレンズ、フォーカスレンズ）、撮像素子、ストロボ、各種のセンサ、アナログ処理部、デジタル処理部を有している。そして、撮像部５は、撮像素子によって光電変換された画像信号（アナログ値の信号）は、色分離やＲＧＢの色成分毎のゲイン調整などが行われた後、デジタル値のデータに変換されると共に、デジタル変換された画像データは、色補間処理（デモザイク処理）が施されて表示部６にフルカラー表示される。本実施形態においては、撮像部５を構成する撮像素子として高精細なイメージセンサ、例えば、１６Ｍピクセルイメージセンサ（約４５００（横）×１７００（縦）の画素数）を使用している。また、本実施形態においては、撮影レンズのゆがみ率や周辺収差などに対する光学的補正を行うほかに、光学ズーム機能処理、デジタルズーム処理、オートフォーカス処理（ＡＦ処理）、露出調整処理（ＡＥ処理）、オートホワイトバランス調整処理（ＡＷＢ）なども実行可能となっている。

表示部６は、例えば、縦横比（横４：縦３）の異なる画面を有した高精細液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイで、撮影画像（ライブビュー画像）を表示するモニタ画面（ライブビュー画面）となったり、撮影済み画像を再生する再生画面となったりする。また、上述した水準測定機能の動作中にはその測定結果が表示部６に表示される。すなわち、撮影画像を記録保存する本撮影に先だって、撮像部５によって撮影された撮影画像（ライブビュー画像）が表示部６に表示されるが、その際、このライブビュー画面には水準測定機能の測定結果が合成表示（ガイド表示）される。

図２及び図３は、被写体に撮影レンズを向けた状態においてカメラの筐体（装置本体）の傾き方向を説明するための図であり、図２（２）、（３）は、筐体（装置本体）が左右方向に傾いている状態を例示した図である。
図２（１）は、カメラの撮影レンズを被写体に向けている状態（ライブビュー画面が撮影者側に向いている状態）での三次元空間の座標系を示した図である。この三次元座標系は、例えば、三次元空間上において水平方向をＸ軸方向とし、垂直方向をＹ軸方向とし、奥行き方向をＺ軸方向とした座標系であり、デジタルカメラの撮影レンズを奥行き方向の被写体に向けて撮影を行う場合を示している。この場合、カメラの撮影レンズを被写体に向けた状態においてその筐体（装置本体）の左右方向が水平方向（Ｘ軸方向）となり、上下方向が垂直方向（Ｙ軸方向）となり、前後方向が奥行き方向（Ｚ軸方向）となる。

図２（２）は、デジタルカメラの筐体（装置本体）がその左右方向の水準に対して右方向に傾いた状態を示し、図２（３）は、装置本体が左右方向の水準に対して左方向に傾いた状態を示している。また、図３（１）、（２）は、装置本体が前後方向の水準に対して前後方向に傾いた状態を示した図である。すなわち、図３（１）は、装置本体が前後方向の水準に対して前方向に傾いた状態（下向き状態）を示し、その傾き角度が俯角α°の場合であり、図３（２）は、装置本体が前後方向の水準に対して後方向に傾いた状態（上向き状態）を示し、その傾き角度が仰角β°の場合である。

図４は、水準測定機能を説明するための図で、装置本体が図２（２）に示すように右方向に傾いていると共に、図３（２）に示すように後方向に傾いている状態において、左右方向及び前後方向の水準を測定するために所定被写体（ゴルフボール）を撮影レンズの前で落下させた場合の落下軌跡を例示した図である。ここで、水準とは、左右方向（Ｘ軸方向）の水平、前後方向（Ｚ軸方向）の水平、上下方向（Ｙ軸方向）の垂直を意味しているが、本実施形態においては、左右方向の水準と前後方向の水準を意味するものとする。

また、水準測定機能は、撮影画像（ライブビュー画像）を解析することによって左右方向及び前後方向の水準（水平）を測定するもので、表示部６にライブビュー画像が表示されている状態において、撮影者は、本撮影に先だって、シャッタキー４ｂを操作する手の反対側の手に物体（落下物：ゴルフボール）を持ってその腕を伸ばし、そのゴルフボールが撮影範囲の上部に写るようにフレームインさせる。この状態において落下物を手から離して落下させると、制御部１は、撮影画像（ライブビュー画像）を解析しながらその落下軌跡を検出する。

図４（１）は、ゴルフボールの落下軌跡を例示した図である。すなわち、図４（１）は、ライブビュー画面内においてその上から下へ向かってゴルフボールが縦断するように落下させた場合の落下軌跡を例示したもので、図示の円形破線は、ゴルフボールの落下軌跡を示している。この場合、ゴルフボールの落下軌跡は、装置本体が水平に対して右方向に傾いている状態であるため、その傾きに応じて左斜め下方向に直線的に変化する軌跡となり、また、装置本体が後方向に傾いている状態であるため、その傾きに応じてゴルフボールの大きさが小から大へと順次変化するような軌跡となる。

図４（２）は、落下軌跡の中心線（中心軌跡）、つまり、各ゴルフボールの中心点を結ぶ線（左斜め下方向に変化する直線）を示し、この中心軌跡が実際の空間上での垂直方向となる。制御部１は、撮影画像（ライブビュー画像）を解析しながらその落下軌跡を検出すると共に、そのライブビュー画像上での落下軌跡の中心線（中心軌跡）の方向を検出し、この中心軌跡の方向に対して直交する方向を求めることによって装置本体の左右方向（水平方向）の水準とするようにしている。図４（３）は、落下軌跡の大きさの変化を示す線として各ゴルフボールの右側を結ぶ直線及び左側を結ぶ直線（落下物の大きさ変化の軌跡）を示した図である。この場合、後で詳述するが、制御部１は、撮影画像を解析することにより落下物の大きさ変化の軌跡を検出し、この大きさ変化に基づいてその変化率を算出すると共にその変化率から装置本体の垂直方向の傾き角度を求め、カメラ光軸からその傾き角度分ずれた方向を求めることによって装置本体の前後方向（奥行き方向）の水準とするようにしている。

図５、水準測定機能を説明するための図で、装置本体が図２（３）に示すように左方向に傾いていると共に、図３（１）に示すように前方向に傾いている状態において、左右方向及び前後方向の水準を測定するために用いるゴルフボールの落下軌跡を例示した図である。図５（１）は、ゴルフボールの落下軌跡を例示した図で、この場合、ゴルフボールの落下軌跡は、装置本体が左方向に傾いているので、その傾きに応じて右斜め下方向に直線的に変化し、また、装置本体が前方向に傾いているので、その傾きに応じてゴルフボールの大きさは大から小へと順次変化するようになる。

図５（２）は、落下軌跡の中心線（中心軌跡）、つまり、各ゴルフボールの中心点を結ぶ直線（右斜め下方向に変化する直線）を示し、この中心線が実際の空間上での垂直方向となる。制御部１は、中心線の方向を検出し、この中心線の方向に対して直交する方向を装置本体の左右方向（水平方向）の水準とするようにしている。図５（３）は、落下軌跡の大きさの変化を示す線として各ゴルフボールの右側を結ぶ直線及び左側を結ぶ直線（落下物の大きさ変化の軌跡）を示したもので、後で詳述するが、制御部１は、撮影画像を解析することにより落下物の大きさ変化の軌跡を検出し、この大きさ変化に基づいてその変化率を算出すると共にその変化率から装置本体の垂直方向の傾き角度を求め、カメラ光軸からその傾き角度分ずれた方向を求めることによって装置本体の前後方向（奥行き方向）の水準とするようにしている。

図６は、換算テーブル３ｃを説明するための図である。
換算テーブル３ｃは、落下物の大きさ変化の軌跡に基づいて算出した大きさの変化率を装置本体の垂直方向の傾き角度に換算するためのテーブルであり、「変化率」に対応付けて「傾き角度」を記憶する構成となっている。ここで、落下軌跡の大きさの変化率とは、図７に示すように落下物（ゴルフボール）の落下軌跡の中からゴルフボールの直径の大きさが最小となる最小サイズｎと最大となる最大サイズｍを検出し、この最小サイズｎと最大サイズｍの比率ｎ／ｍを示している。制御部１は、この変化率ｎ／ｍを算出した後に、換算テーブル３ｃを参照してその変化率ｎ／ｍを装置本体の垂直方向の傾き角度に換算するようにしている。

いま、撮像部５を構成する撮像素子として高精細なイメージセンサ、例えば、１６Ｍピクセルイメージセンサ（約４５００（横）×１７００（縦）の画素数）を使用している場合に、ゴルフボールの直径は約４３ｍｍであるが、このゴルフボールが１５００ピクセルの大きさで撮影されたものとすると、１ピクセル＝０．０３ｍｍ（４３ｍｍ／１５００ピクセル）となり、ゴルフボールの大きさの変化を１／１５００単位で検出することが可能となる。このように換算テーブル３ｃには、精度の良い「変化率」に対応付けて「傾き角度」が詳細に設定されている。

図７（１）は、図３（２）に示したように装置本体が後方向に傾いている状態（ゴルフボールが小（最小サイズｎ）から大（最大サイズｍ）へと順次変化している状態）、つまり、傾き角度が仰角の場合の落下軌跡を示している。図７（２）は、図３（１）に示したように装置本体が前方向に傾いている状態（ゴルフボールが大（最大サイズｍ）から小（最小サイズｎ）へと順次変化している状態）、つまり、装置本体の垂直方向の傾き角度が俯角の場合の落下軌跡を示している。ここで、制御部１は、換算テーブル３ｃを参照して換算した傾き角度が俯角であるか、仰角であるかを決定するようにしているが、その際、ゴルフボールの大きさの変化状態として、大から小への変化であるか、小から大への変化であるかに応じて、傾き角度が俯角であるか、仰角であるかを決定するようにしている。

次に、本実施形態における水準測定機能付きデジタルカメラの動作概念を図８及び図９に示すフローチャートを参照して説明する。ここで、これらのフローチャートに記述されている各機能は、読み取り可能なプログラムコードの形態で格納されており、このプログラムコードにしたがった動作が逐次実行される。また、ネットワークなどの伝送媒体を介して伝送されてきた上述のプログラムコードに従った動作を逐次実行することもできる。すなわち、記録媒体のほかに、伝送媒体を介して外部供給されたプログラム／データを利用して本実施形態特有の動作を実行することもできる。
なお、図８及び図９は、デジタルカメラの全体動作のうち、本実施形態の特徴部分の動作概要を示したフローチャートであり、この図８及び図９のフローから抜けた際には、全体動作のメインフロー（図示省略）に戻る。

図８及び図９は、モード変更キー４ａの操作により水準撮影モードに切り替えられた際に実行開始される水準撮影処理を示したフローチャートである。図１０は、ライブビュー画面を示した表示例であり、以下、この表示例を参照して水準撮影処理を説明するものとする。
先ず、制御部１は、水準撮影モードに切り替えられると、撮像部５を動作させて撮影を開始させると共に（図８のステップＳ１）、オートフォーカス処理（ＡＦ処理）などを開始する（ステップＳ２）。更に、撮像部５からの撮影画像をライブビュー画像として取得して表示部６に表示させる表示動作を開始すると共に（ステップＳ３）、その撮影画像（ライブビュー画像）を解析する解析動作を開始する（ステップＳ４）。

このように表示部６にライブビュー画面が表示されてそのライブビュー画像を解析している状態において制御部１は、モード変更キー４ａの操作により水準撮影モードが解除されたかを調べるが（ステップＳ５）、水準撮影モードのままであれば（ステップＳ５でＮＯ）、撮影範囲内に新たな被写体が出現したか、つまり、前後のフレームの差分により、移動する被写体に対応する画像部分を特定すると共に、その画像部分の輪郭を判別して、撮影画像内の所定領域内（例えば画面上部）に新たな被写体の輪郭が判別可能となる全体像がフレームインしたかを調べる（ステップＳ６）。ここで、撮影者は、本撮影に先だって、被写体（ゴルフボール）を手に持ってその腕を伸ばし、そのゴルフボールが撮影範囲の上部に写るように位置させると、制御部１は、撮影画像の所定領域（上部領域）に新たな被写体（ゴルフボール）がフレームインされたことを検出する（ステップＳ６でＹＥＳ）。図１０（１）は、ライブビュー画面内に新たにフレームインされた被写体（ゴルフボール）を示した表示例であり、撮影者の手からゴルフボールが離された落下直後を示している。

このように制御部１は、新たな被写体（ゴルフボール）がフレームインされたことを検出すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、フレームイン後からの経過時間（フレームイン時間）を計測するタイマ（例えば、２秒タイマ）の計測動作を開始させる（ステップＳ７）。そして、撮影画像（ライブビュー画像）を解析しながら時間毎に変化する被写体の輪郭及びその位置からなる落下軌跡を検出すると共に、その落下軌跡をワークメモリ３ｂ内に一時記憶させる（ステップＳ８）。その後、ゴルフボールが撮影範囲から退出したか、つまり、撮影画像内からゴルフボールがフレームアウトしたかを調べる（ステップＳ９）。図１０（２）は、ライブビュー画面内からゴルフボールがフレームアウトする直前の状態を示した表示例である。いま、フレームアウトを検出しなければ（ステップＳ９でＮＯ）、上述したタイマの計時時間（フレームイン時間）が２秒経過したか（タイムアウトになったか）を調べる（ステップＳ１０）。

すなわち、新たな被写体がフレームインされてから一定時間（例えば、２秒）内にその被写体がフレームアウトしたかを調べる。そして、一定時間（２秒）以内であれば（ステップＳ１０でＮＯ）、上述のステップＳ９に戻り、落下軌跡を検出して一時記憶させる動作を、フレームアウトを検出するまで（ステップＳ９でＹＥＳ）、あるいはタイムアウトを検出するまで（ステップＳ１０でＹＥＳ）繰り返す。ここで、フレームアウトを検出しないまま（ステップＳ９でＮＯ）、一定時間（２秒）が過ぎてタイムアウトになったときには（ステップＳ１０でＹＥＳ）、今回の新たな被写体は、水準測定用としての落下物ではないと判断する。この場合、最初から水準測定をやり直すために、ワークメモリ３ｂ内の落下軌跡及を消去（ステップＳ１１）した後、上述のステップＳ５に戻る。

一方、制御部１は、タイムアウトを検出する前（２秒以内）にフレームアウトを検出したときには（ステップＳ９でＹＥＳ）、図９のフローに移り、フレームアウト時の画像を取得して保持する（フレームアウト時の画像を以降、フレームアウト画像と呼ぶ）（ステップＳ１２）。そして、ワークメモリ３ｂ内の落下軌跡を基にその中心線（輪郭の中心部の軌跡）を特定し（ステップＳ１３）、その中心線を更新されているライブビュー画面に合成（ライブビュー画像に重畳）表示させる（ステップＳ１４）。この場合、ワークメモリ３ｂ内から落下軌跡の位置を読み出し、この中心線をステップＳ１２で保持したフレームアウト画像上の元の位置に重畳表示させると共に、更新されているライブビュー画面に半透過表示させる。図１０（３）は、フレームアウト画像にゴルフボールの中心線（直線）を重畳表示させた画像をライブビュー画面に半透過表示させた場合の表示例であり、図４（１）に示したように装置本体が右方向に傾いている状態での中心線を示している。この時点では、フレームアウト直後なので、フレームアウト画像とライブビュー画面とは略一致している。

次に、制御部１は、この中心線の方向を検出し、この中心線の方向に対して直交する方向を求めることによって装置本体の左右方向（水平方向）の水準として算出すると共に、その左右方向の水準を表す水準線をライブビュー画面内に重畳表示させる（ステップＳ１５）。図１０（４）は、フレームアウト画像に左右方向の水準線を重畳表示（ガイド表示）させた画像を更新されているライブビュー画面に半透過表示させた場合の表示例である。この時点では、フレームアウト直後なので、フレームアウト画像とライブビュー画面とは略一致している。

次に、制御部１は、ワークメモリ３ｂ内の落下軌跡に基づいてその輪郭の左右端の位置（距離）の変化から被写体の大きさの変化を解析し（ステップＳ１６）、その大きさの変化方向として大から小への変化であるか、小から大への変化であるかを検出すると共に（ステップＳ１７）、その大きさの変化に基づいてその変化率を算出する（ステップＳ１８）。この場合、図７に示すように落下軌跡の中から最小サイズｎと最大サイズｍとを抽出してその比率を変化率ｎ／ｍとして算出する。そして、この変化率ｎ／ｍに基づいて換算テーブル３ｃを参照し、この変化率ｎ／ｍに対応付けられている傾き角度を取得することにより変化率を傾き角度に換算する処理を行う（ステップＳ１９）。

そして、カメラ光軸から傾き角度分ずれた方向を求めることによって装置本体の前後方向（奥行き方向）の水準を求める（ステップＳ２０）。この場合、変化の方向が大から小への変化であれば、傾き角度は俯角であり、小から大への変化であれば、傾き角度は仰角となる。これによって求めた前後方向の水準からそれを表す水準線をステップＳ１２で取得したフレームアウト画像に重畳表示させると共にライブビュー画面に半透過表示させ（ステップＳ２１）、その傾き角度を数値表示させる（ステップＳ２２）。この場合、左右方向及び前後方向の水準を表す水準線を識別可能に表示させる。図１０（５）は、フレームアウト画像に前後方向の水準線を重畳表示（ガイド表示）させた画像をライブビュー画面に半透過表示させた表示例で、左右方向の水準線と前後方向の水準線とは識別表示されると共に傾き角度（仰角：５°）がライブビュー画面の隅部に数値表示された場合を示している。この時点では、フレームアウト直後なので、フレームアウト画像とライブビュー画面とは略一致している。図１０（６）は、フレームアウト画像とガイド表示を半透過表示させた状態で装置本体の傾きを変更した場合の表示例となっており、フレームアウト画像とライブビュー画面がずれて表示されている。

このようにライブビュー画面内にはフレームアウト画像と左右方向及び前後方向の水準線と、装置本体の垂直方向の傾き角度がガイド表示されるので、撮影者は、それらのガイド表示を確認しながらカメラが所望する方向に向くように変更した後に、シャッタキー４ｂを操作する。制御部１は、シャッタキー４ｂの操作待ち状態において（ステップＳ２３）、その操作を検出すると（ステップＳ２３でＹＥＳ）、シャッタキー４ｂの操作時の撮影画像を撮像部５から取得し（ステップＳ２４）、画像圧縮などを施して記憶部３に記録保存させる撮影処理を行う（ステップＳ２５）。その後、図８のステップＳ５に戻る。

以上のように、本実施形態において制御部１は、物体の落下軌跡を検出し、その落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定するようにしたので、専用のセンサを用いることなく傾きの基準としての水準を適切に測定することができ、水準の利用範囲を広げることが可能となる。

制御部１は、傾きの基準としての水準は、重力方向であるので、重力方向に対する装置本体の傾きを特定することができる。

制御部１は、撮像部５によって撮影された撮影画像を解析することにより物体の落下軌跡を検出するようにしたので、カメラにあっては特別な部品を用意しなくても既存の撮像部５を落下軌跡の検出手段として利用することが可能となる。

制御部１は、落下軌跡として時間的に変化する物体の輪郭及びその位置を検出するようにしたので、カメラを用いて落下軌跡を容易に検出することができる。

制御部１は、測定した装置本体の傾きを表示部６に表示するようにしたので、ユーザにあっては装置本体の傾きをその場で確認することができる。

制御部１は、落下軌跡と共に水準線を表示するようにしたので、ユーザにあっては落下軌跡に対する水準を線によって明示することができ、視認性の良いものとなる。

制御部１は、落下軌跡の方向を検出し、その方向に対して直交する方向を装置本体の左右方向の水準として特定するようにしたので、落下軌跡から水準を容易に特定することが可能となる。

制御部１は、落下軌跡としてその大きさの変化を検出し、その大きさの変化に基づいてその変化率を特定すると共にその変化率から装置本体の垂直方向の傾き角度を求め、カメラ光軸からその傾き角度分ずれた方向を求めることによって前後方向の水準を特定するようにしたので、落下軌跡から前後方向の水準を容易に測定することが可能となる。

制御部１は、落下軌跡から前後方向の水準を測定する場合に、その落下物の大きさの変化が大から小への変化であるか、小から大への変化であるかに応じて垂直方向の傾き角度として俯角であるか、仰角であるかを特定するようにしたので、落下軌跡から傾き角度の方向を容易に確認することが可能となる。

制御部１は、前後方向の水準を表すための水準線を表示すると共に、その水準線に対する垂直方向の傾き角度を表示するようにしたので、ユーザにあっては水準線の表示だけでは視認し難い垂直方向の傾きをより具体的に知ることができる。

制御部１は、落下軌跡から左右方向の傾きに対する水準と垂直方向の傾きに対する水準を特定するようにしたので、物体を一回落下させるだけで左右方向及び前後方向の水準を測定することが可能となる。

制御部１は、左右方向及び前後方向の水準を表す水準線を識別可能に表示するようにしたので、ユーザにあっては両者を誤認混同することなく視認することが可能となる。

制御部１は、撮像部５によって撮影された撮影画像が表示されているライブビュー画面内に水準線を重畳して表示するようにしたので、ライブビュー画面を視認しながらフレーミングを行うことが可能となる。
上述した実施形態では、フレームアウト画像に水準線を重畳表示して、ライブビュー画面に半透過表示させているが、水準線のみをライブビュー画面に重畳表示させてもよい。

制御部１は、撮影画像の上部領域内に物体がフレームインしてから所定時間が経過するまでの間にその物体がフレームアウトするまでの移動軌跡を落下軌跡として検出するようにしたので、落下物以外の被写体がフレームインしたとしてもそれを無視することができ、落下物だけの軌跡を適切に検出することができる。

なお、上述した実施形態においては、装置本体の垂直方向の傾き角度を算出して数値表示するようにしたが、装置本体の左右方向の傾き角度を算出して数値表示するようにしてもよい。図１１は、左右方向の水準線に対して操作本体が傾いている場合に算出された傾き角度がプレビュー画面内に数値表示された場合を例示した図である。ここで、図示の例は、プレビュー画面内に左右方向の水準線を重畳表示させると共に、その水準線に対する装置本体の傾き角度として、例えば、右１０°を画面の隅部に数値表示させた場合を示している。

このように装置本体の左右方向の傾き角度を特定するようにすれば、装置本体の左右方向の傾きを適切に調整することが可能となる。

また、左右方向の水準線を表示すると共に、その水準線に対する装置本体の傾き角度を数値表示するようにすれば、ユーザにあってはその傾きをより具体的に知ることができる。

上述した実施形態においては、前後方向の水準を表すための水準線を表示すると共にその水準線に対する垂直方向の傾き角度を数値表示するようにしたが、この傾き角度を数値表示に代わってカメラが傾いている状態を表したイラストや図形などを表示するようにしてもよい。図１２（１）は、垂直方向の傾き角度に応じてカメラが傾いている状態を表したイラストを表示部６のプレビュー画面内に表示された場合を例示した図である。この場合、イラスト内には水準線と光軸方向も表示するようにしている。

図１２（２）は、他の表示例を示した図で、プレビュー画面に代えて水準用気泡管を表したイラストを表示部６に表示させた場合を示した図である。この場合、水準用の気泡管を模した気泡管画像を表示部６に表示させると共にその気泡管画像内に水準を表す位置に気泡表示を付加表示させたものである。このように水準用の気泡管を表したイラストを表示することによりユーザにあっては水準表示であることを直感的に把握することができると共に、その気泡表示によって装置本体の垂直方向の傾きを具体的に知ることができる。

上述した実施形態においては、落下物（ゴルフボール）の落下軌跡の中からゴルフボールの直径の大きさが最小となる最小サイズｎと最大となる最大サイズｍを検出すると共に、その比率を変化率ｎ／ｍとして算出した後に、換算テーブル３ｃを参照することにより、その変化率ｎ／ｍを装置本体の垂直方向の傾き角度に換算するようにしたが、以下の計算式から垂直方向の傾き角度を算出するようにしてもよい。

図１３（１）〜（３）は、装置本体の垂直方向の傾き角度を計算式によって算出する場合を説明するための図である。
図１３（１）は、前後方向の水準に対して装置本体が後方向に傾いている場合（撮影レンズが上向きの場合）、また、（２）は、装置本体が水平の場合、更に（３）は、装置本体が前方向に傾いている場合（撮影レンズが下向きの場合）でのゴルフボールの落下軌跡を示した図である。ここで、図中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、撮影画像の上下方向に沿って予め決められた位置を示し、上部位置Ｌ１、中間位置Ｌ２、下部位置Ｌ３をゴルフボールの直径を計測する測定点としている。図中、Ａ、Ｂ、Ｃは、ゴルフボールの落下軌跡の中からゴルフボールが上部位置Ｌ１、中間位置Ｌ２、下部位置Ｌ３に到達した際に、上部位置Ｌ１、中間位置Ｌ２、下部位置Ｌ３でゴルフボールの直径を計測した計測値（ボールの大きさ）を示し、Ｂは上部位置Ｌ１の計測値、Ａは中間位置Ｌ２の計測値、Ｃは下部位置Ｌ３の計測値である。

ここで、ゴルフボールの落下軌跡の中からゴルフボールの直径の大きさの変化量Ｘは、
変化量Ｘ＝（Ｂ−Ｃ）／Ａ
ただし、Ｘ＝０ …水平、Ｘ＜０ …上向き、Ｘ＞０ …下向き
装置本体の垂直方向の傾き角度θは、
傾き角度θ＝ａ＊Ｘ
ただし、ａは、遠近法とカメラの個体差から算出された固定値を示している。
これによって装置本体の垂直方向の傾き角度を容易に算出することが可能となる。すなわち、予め決められた上部位置Ｌ１、中間位置Ｌ２、下部位置Ｌ３でゴルフボールの直径を計測するだけで変化量を容易に求めることができ、装置本体の垂直方向の傾き角度の算出もそれに応じて容易なものとなる。

上述した実施形態においては、シャッタキー４ｂを操作して本撮影の開始を指示する前に水準を測定してガイド表示するようにしたが、例えば、連写撮影モードにおいては、シャッタキー４ｂ後の連続撮影時においても水準を測定しながらガイド表示を行うようにしてもよい。

上述した実施形態において撮影者は、本撮影に先だって、ゴルフボールを手に持ってその腕を伸ばした位置でゴルフボールを落下させるようにしたが、ゴルフボールの大きさの変化率や変化量が大きくなる位置（距離）であれば、腕を伸ばした位置に限らない。また、光学ズーム機能あるいはデジタルズーム機能によってゴルフボールを拡大してから画像解析を行うようにしてもよい。

上述した実施形態において撮影者は、撮影者がカメラを手に持って撮影する場合を想定した場合で、撮影者に水準を知らせるために水準線をガイド表示するようにしたが、撮影者がカメラを手に持って撮影する場合に限らず、例えば、カメラを三脚や机などに設置して撮影する場合には、測定した水準に応じて装置本体の姿勢を自動調整するようにしてもよい。この場合、カメラ姿勢を調整するための駆動機構を備えておけば、容易に実現可能となる。

上述した実施形態においては、落下物としてゴルフボールを例示したが、物体（落下物）はそれに限らず、極端に軽すぎない物体や小さすぎない物体であれば任意であり、身近な物体を利用するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、水準を測定する毎に落下物を落下させることで測定しているが、落下物を落下させる測定は絶対水準が測定されていない初回のみキャリブレーションとして行い、以降は、絶対水準が測定できない安価なセンサを使用して測定された絶対基準を基に相対的な水準を測定するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、デジタルカメラに適用した場合を示したが、カメラ機能付きパーソナルコンピュータ・スマートフォン・ＰＤＡ（個人向け携帯型情報通信機器）・音楽プレイヤーなどであってもよい。

また、上述した実施形態においては、カメラで落下物体を撮影してその落下軌跡を解析するようにしたが、落下物体に発光体を取り付けてその発光軌跡を受光素子で検出するようにしてもよい。

また、上述した実施形態において示した“装置”や“部”とは、機能別に複数の筐体に分離されていてもよく、単一の筐体に限らない。また、上述したフローチャートに記述した各ステップは、時系列的な処理に限らず、複数のステップを並列的に処理したり、別個独立して処理したりするようにしてもよい。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下、本願出願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（付記）
（請求項１）
請求項１に記載の発明は、
物体の落下軌跡を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定する特定手段と、
を備えたことを特徴とする測定装置である。
（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測定装置において、
前記傾き基準としての水準は、重力方向である、
ことを特徴とする測定装置。
（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載の測定装置において、
前記物体を撮影する撮像手段を更に備え、
前記検出手段は、前記撮像手段によって連続的に撮影された複数の撮影画像を解析することにより前記物体の落下軌跡を検出する、
ようにしたことを特徴とする測定装置。
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の測定装置において、
前記落下軌跡は、時間的に変化する物体の輪郭及びその位置である、
ようにしたことを特徴とする測定装置。
（請求項５）
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の測定装置において、
前記特定手段によって特定された傾きを表すための情報を表示する表示手段を更に備える、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項６）
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の測定装置において、
前記表示手段は、前記検出手段によって検出された落下軌跡を表示すると共に前記特定手段によって特定された傾きを表すための水準線を表示する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項７）
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の測定装置において、 前記表示手段は、水準用の気泡管を模した気泡管画像を表示すると共にその気泡管画像内に前記傾きを表す位置に気泡表示を付加する、
ようにしたことを特徴とする測定装置。
（請求項８）
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の測定装置において、
前記検出手段は、前記物体の落下軌跡としてその方向を検出し、
前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の落下軌跡の方向に対して直交する方向を該装置本体の左右方向の水準として特定し、この水準に対する該装置本体の左右方向の傾きを特定する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項９）
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の測定装置において、
前記特定手段は、前記特定した左右方向の水準に対する該装置本体の左右方向の傾き角度を更に特定する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１０）
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の測定装置において、
前記特定手段によって特定された装置本体の左右方向の水準を表すための水準線を表示すると共に、該装置本体の左右方向の傾き角度を表示する左右表示手段を更に備える、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１１）
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の測定装置において、
前記検出手段は、前記物体の落下軌跡としてその大きさの変化を検出し、
前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の大きさの変化に基づいてその変化率あるいは変化量を特定すると共にその変化率あるいは変化量から該装置本体の前後方向の水準を特定する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１２）
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の測定装置において、
前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の大きさの変化が大から小への変化であるか小から大への変化であるかに応じて該装置本体の垂直方向の傾きとして俯角であるか仰角であるかを特定する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１３）
請求項１３に記載の発明は、請求項１１あるいは請求項１２に記載の測定装置において、
前記特定手段は、前記特定した前後方向の傾きに対する該装置本体の垂直方向の傾き角度を更に特定し、
前記特定手段によって特定された水準を表すための水準線を表示すると共にその水準線に対する該装置本体の垂直方向の傾き角度を表示する前後表示手段を更に備える、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１４）
請求項１４に記載の発明は、請求項１に記載の測定装置において、
前記検出手段は、前記物体の落下軌跡としてその方向を検出すると共にその物体の大きさの変化を検出し、
前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の落下軌跡の方向に対して直交する方向を該装置本体の左右方向の傾きに対する水準として特定すると共に、前記検出手段により検出された前記物体の大きさの変化に応じた変化率あるいは変化量から該装置本体の前後方向の水準を特定し、この水準に対する該装置本体の前後方向の傾きを特定する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１５）
請求項１５に記載の発明は、請求項１１に記載の測定装置において、
前記特定手段によって特定された該装置本体の左右方向の傾きを表すための水準線と、該装置本体の垂直方向の傾きに対する傾きを表すための水準線を識別可能に表示する左右前後表示手段を更に備える、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１６）
請求項１６に記載の発明は、請求項３に記載の測定装置において、
前記撮像手段によって撮影された撮影画像が表示されているライブビュー画面内に前記特定手段によって特定された傾きを表すための水準線を重畳して表示するライブビュー画面表示手段を更に備える、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１７）
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の測定装置において、
前記ライブビュー画面表示手段は、前記水準線が重畳表示されているライブビュー画面内に更にフレームアウト時の画像を取得し重畳して表示する、
ようにしたことを特徴とする測定装置。
（請求項１８）
請求項１８に記載の発明は、請求項３、請求項１６、請求項１７のいずれかに記載の測定装置において、
前記検出手段は、前記撮像手段によって撮影された撮影画像の所定領域内に物体がフレームインしてから所定時間が経過するまでの間に該物体がフレームアウトするまでの移動軌跡を落下軌跡として検出する、
ようにしたことを特徴とする測定装置である。
（請求項１９）
請求項１９に記載の発明は、
物体の落下軌跡を検出するステップと、
前記検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定するステップと、
を含むことを特徴とする水準測定方法である。
（請求項２０）
請求項２０に記載の発明は、
コンピュータに対して、
物体の落下軌跡を検出する機能と、
前記検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定する機能と、
を実現させるためのプログラムである。

１ 制御部
３ 記憶部
３ａ プログラムメモリ
３ｃ 換算テーブル
４ 操作部
５ 撮像部
６ 表示部

Claims (20)

1. 物体の落下軌跡を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定する特定手段と、
   を備えたことを特徴とする測定装置。
2. 前記傾きの基準としての水準は、重力方向である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記物体を撮影する撮像手段を更に備え、
   前記検出手段は、前記撮像手段によって連続的に撮影された複数の撮影画像を解析することにより前記物体の落下軌跡を検出する、
   ようにしたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の測定装置。
4. 前記落下軌跡は、時間的に変化する物体の輪郭及びその位置である、
   ようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の測定装置。
5. 前記特定手段によって特定された傾きを表すための情報を表示する表示手段を更に備える、
   ようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の測定装置。
6. 前記表示手段は、前記検出手段によって検出された落下軌跡を表示すると共に前記特定手段によって特定された傾きを表すための水準線を表示する、
   ようにしたことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
7. 前記表示手段は、水準用の気泡管を模した気泡管画像を表示すると共にその気泡管画像内に前記傾きを表す位置に気泡表示を付加する、
   ようにしたことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
8. 前記検出手段は、前記物体の落下軌跡としてその方向を検出し、
   前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の落下軌跡の方向に対して直交する方向を装置本体の左右方向の水準として特定し、この水準に対する該装置本体の左右方向の傾きを特定する、
   ようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の測定装置。
9. 前記特定手段は、前記特定した左右方向の水準に対する該装置本体の左右方向の傾き角度を更に特定する、
   ようにしたことを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
10. 前記特定手段によって特定された装置本体の左右方向の傾きを表すための水準線を表示すると共に、該装置本体の左右方向の傾き角度を表示する左右表示手段を更に備える、
    ようにしたことを特徴とする請求項９に記載の測定装置。
11. 前記検出手段は、前記物体の落下軌跡としてその大きさの変化を検出し、
    前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の大きさの変化に基づいてその変化率あるいは変化量を特定すると共にその変化率あるいは変化量から該装置本体の前後方向の水準を特定し、この水準に対する該装置本体の前後方向の傾きを特定する、
    ようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の測定装置。
12. 前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の大きさの変化が大から小への変化であるか小から大への変化であるかに応じて該装置本体の垂直方向の傾きとして俯角であるか仰角であるかを特定する、
    ようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の測定装置。
13. 前記特定手段は、前記特定した前後方向の水準に対する該装置本体の垂直方向の傾き角度を更に特定し、
    前記特定手段によって特定された装置本体の前後方向の傾きを表す水準線を表示すると共に、装置本体の垂直方向の傾き角度を表示する前後表示手段を更に備える、
    ようにしたことを特徴とする請求項１１あるいは請求項１２に記載の測定装置。
14. 前記検出手段は、前記物体の落下軌跡としてその方向を検出すると共にその物体の大きさの変化を検出し、
    前記特定手段は、前記検出手段により検出された前記物体の落下軌跡の方向に対して直交する方向を該装置本体の左右方向の傾きに対する水準として特定すると共に、前記検出手段により検出された前記物体の大きさの変化に応じた変化率あるいは変化量から前記水準に対する該装置本体の前後方向の傾きを特定する、
    ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
15. 前記特定手段によって特定された該装置本体の左右方向の傾きを表すための水準線と、該装置本体の前後方向の傾きを表すための水準線を識別可能に表示する左右前後表示手段を更に備える、
    ようにしたことを特徴とする請求項１４に記載の測定装置。
16. 前記撮像手段によって撮影された撮影画像が表示されているライブビュー画面内に前記特定手段によって特定された傾きを表すための水準線を重畳して表示するライブビュー画面表示手段を更に備える、
    ようにしたことを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
17. 前記ライブビュー画面表示手段は、前記水準線が重畳表示されているライブビュー画面内に更にフレームアウト時の画像を取得し重畳して表示する、
    ようにしたことを特徴とする請求項１６に記載の測定装置。
18. 前記検出手段は、前記撮像手段によって撮影された撮影画像の所定領域内に物体がフレームインしてから所定時間が経過するまでの間に該物体がフレームアウトするまでの移動軌跡を落下軌跡として検出する、
    ようにしたことを特徴とする請求項３、請求項１６、請求項１７のいずれかに記載の測定装置。
19. 物体の落下軌跡を検出するステップと、
    前記検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定するステップと、
    を含むことを特徴とする測定方法。
20. コンピュータに対して、
    物体の落下軌跡を検出する機能と、
    前記検出された落下軌跡に基づいて、傾きの基準としての水準に対する該装置本体の傾きを特定する機能と、
    を実現させるためのプログラム。

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