JP2017054381A

JP2017054381A - 画像解析装置、画像解析方法および画像解析プログラム

Info

Publication number: JP2017054381A
Application number: JP2015178914A
Authority: JP
Inventors: 征規小浦; Yukinori Koura
Original assignee: Fujitsu Peripherals Ltd
Current assignee: Fujitsu Peripherals Ltd
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】解析時間の短縮化を図ることができる画像解析装置、画像解析方法および画像解析プログラムを提供する。【解決手段】画像解析装置は、マーカが付された台座と、前記台座上の被写体を撮像する撮像装置と、前記台座と前記撮像装置とが所定の位置関係を有する場合の、前記マーカの各部分と前記撮像装置が生成する画像の部分範囲とを関連付けて格納する格納部と、前記マーカのうち指定された部分に関連付けられた部分範囲を前記格納部から読み出し、当該部分範囲における解析結果を基に前記被写体の解析範囲を決定する決定部と、を備える。【選択図】図１

Description

本件は、画像解析装置、画像解析方法および画像解析プログラムに関する。

撮像装置によって得られる画像を用いて、被写体の解析を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２２１９６１号公報

しかしながら、被写体の範囲を特定する手段を備えなければ、被写体以外の不要な範囲の解析を行うおそれがあり、解析に時間を要することになる。

１つの側面では、本件は、被写体の範囲を特定することができる画像解析装置、画像解析方法および画像解析プログラムを提供することを目的とする。

１つの態様では、画像解析装置は、マーカが付された台座と、前記台座上の被写体を撮像する撮像装置と、前記台座と前記撮像装置とが所定の位置関係を有する場合の、前記マーカの各部分と前記撮像装置が生成する画像の部分範囲とを関連付けて格納する格納部と、前記マーカのうち指定された部分に関連付けられた部分範囲を前記格納部から読み出し、当該部分範囲における解析結果を基に前記被写体の解析範囲を決定する決定部と、を備える。

被写体の範囲を特定することができる。

（ａ）は実施例１に係る画像解析装置の概略図であり、（ｂ）は解析装置の機能ブロック図である。解析装置の装置構成図である。（ａ）はデータベースに格納されている、横線マーカのＩＤと位置との関係のテーブルを例示する図であり、（ｂ）はデータベースに格納されている、縦線マーカのＩＤと部分範囲との関係のテーブルを例示する図である。画像解析装置の動作の一例を表すフローチャートである。（ａ）は入力されるマーカを例示する図であり、（ｂ）は探索範囲を例示する図である。（ａ）および（ｂ）はステップＳ６の詳細を例示する図である。（ａ）および（ｂ）は変形例を例示する図である。

以下、図面を参照しつつ、実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る画像解析装置１００の概略図である。図１（ａ）で例示するように、画像解析装置１００は、台座部１０、背景部２０、撮像装置３０、解析装置４０、入力装置５０などを備える。台座部１０は、被写体６０が載置される台座であり、格子模様が付されている。背景部２０は、台座部１０に固定され、格子模様が付されている。背景部２０は、例えば台座部１０に対して垂直に固定されている。

撮像装置３０は、台座部１０に載置された被写体６０を撮像する装置であり、台座部１０を挟んで背景部２０と反対側に配置されている。撮像装置３０と、台座部１０および背景部２０との位置関係は固定されている。撮像装置３０は、例えば一対のカメラを備えるステレオカメラであり、視差画像を用いた３Ｄスキャナとして機能する。解析装置４０は、撮像装置３０が生成した画像を解析する装置である。入力装置５０は、ユーザが情報を入力するための装置であり、キーボード、マウスなどである。

図１（ｂ）は、解析装置４０の機能ブロック図である。図１（ｂ）で例示するように、解析装置４０は、データベース４１、部分範囲指定部４２、外周算出部４３、解析範囲決定部４４、マッチング部４５などとして機能する。

図２は、解析装置４０の装置構成図である。図２で例示するように、解析装置４０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。

ＣＰＵ１０１は、中央演算処理装置であり、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行する画像解析プログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置であり、画像解析プログラムを格納する。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。インタフェース１０４は、外部機器との間で信号を送受信する装置である。ＣＰＵ１０１が画像解析プログラムを実行することによって、データベース４１、部分範囲指定部４２、外周算出部４３、解析範囲決定部４４、マッチング部４５などが実現される。なお、部分範囲指定部４２、外周算出部４３、解析範囲決定部４４およびマッチング部４５は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。

データベース４１は、台座部１０および背景部２０の格子模様を構成する各横線マーカのＩＤと、各横線の位置とを関連付けて格納している。さらに、データベース４１は、各縦線マーカのＩＤと、部分範囲とを関連付けて格納している。この場合の位置および部分範囲は、撮像装置３０によって得られる画像内の位置および範囲である。この場合の画像は、ステレオ画像でもよいが、一対のカメラのうち一方のカメラで撮像された画像（以下、撮像画像と称する）であることが好ましい。また、部分範囲は、撮像画像の一部である。撮像装置３０と、台座部１０および背景部２０との位置関係が固定されていることから、各横線マーカおよび各縦線マーカの位置は、撮像画像内において一意に定まる。図３（ａ）は、データベース４１に格納されている、横線マーカのＩＤと位置との関係のテーブルを例示する。図３（ｂ）は、データベース４１に格納されている、縦線マーカのＩＤと部分範囲との関係のテーブルを例示する。

部分範囲指定部４２は、入力装置５０を介してユーザによって指定されたマーカを基に、撮像画像における部分範囲を指定する。外周算出部４３は、部分範囲指定部４２が指定した部分範囲の明度、色情報等を用いて被写体の外周を算出する。解析範囲決定部４４は、外周算出部４３が算出した外周を基に、撮像装置３０が生成したステレオ画像における解析範囲を決定する。マッチング部４５は、解析範囲決定部４４によって決定された解析範囲においてマッチング処理を行うことによって、被写体６０の立体画像を生成する。

以下、画像解析装置１００の動作の一例について説明する。図４は、画像解析装置１００の動作の一例を表すフローチャートである。図４のフローチャートは、台座部１０に被写体が載置された後に実行される。図４で例示するように、部分範囲指定部４２は、ユーザによって入力装置５０を介してマーカが入力されるまで待機する（ステップＳ１）。例えば、ユーザは、撮像装置３０周辺から被写体６０を確認することで、被写体６０に近いマーカを特定することができる。例えば、図５（ａ）で例示するように、被写体６０の上端に最も近い横線のマーカと、下端に最も近い横線のマーカと、左端に最も近い縦線のマーカと、右端に最も近い縦線のマーカとが入力される。

次に、撮像装置３０は、一対のカメラのうち一方のカメラで被写体６０を撮像することによって撮像画像を生成する（ステップＳ２）。次に、部分範囲指定部４２は、図５（ｂ）で例示するように、入力された２本の横線のマーカに挟まれた範囲を範囲１に決定する（ステップＳ３）。次に、部分範囲指定部４２は、入力された２本の縦線のマーカのそれぞれに割り当てられた部分範囲を範囲２に決定する（ステップＳ４）。例えば、範囲２は、縦線のマーカを含んで左右に所定の幅を有する範囲である。範囲２は、縦線の各マーカに固有の範囲である。ステップＳ１で縦線のマーカが２本入力されていれば、範囲２も２つとなる。

次に、部分範囲指定部４２は、範囲１と範囲２とが重複する範囲を範囲３(探索範囲)として決定する（ステップＳ５）。次に、外周算出部４３は、範囲３の明度、色情報などから、被写体６０の外周を算出する（ステップＳ６）。本実施例においては、被写体６０の左右端が算出される。解析範囲決定部４４は、算出された外周から、撮像画像において被写体６０が収まっている範囲を解析範囲として決定する（ステップＳ７）。次に、マッチング部４５は、ステップＳ７で決定された解析範囲においてステレオ画像に対してマッチングを行う（ステップＳ８）。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、ステップＳ６の詳細を例示する図である。図６（ａ）は、撮像装置３０によって得られた撮像画像の範囲３の一部拡大図である。図６（ａ）では、被写体６０の一部とマーカの一部とが描かれている。図６（ａ）の格子は、各画素を表している。台座部１０および背景部２０は、白色を有している。マーカは、例えば、二値化すると白色に分類される色（例えば薄いグレー）を有している。二値化とは、各領域を、所定の輝度値以上であれば白色に分類し（例えば、「０」に分類し）、当該輝度値未満であれば黒色に分類する（例えば、「１」）処理である。

図６（ｂ）は、図６（ａ）を二値化したものである。図６（ｂ）で例示するように、マーカは、二値化によって白色に分類されている。それにより、マーカは、撮像画像から消去されている。続いて、外周算出部４３は、例えば左上の画素から横方向に順にスキャンを行い、被写体６０の黒色を探索する。黒色が見つからなければ、外周算出部４３は、次の行の左端の画素から横方向に順にスキャンを行う。黒色が見つかると、外周算出部４３は、当該画素の左下の画素を探索する。当該画素が白色であれば、外周算出部４３は、当該画素の右側を探索する。外周算出部４３は、黒の場合は当該画素の左側を探索する。以上の過程を繰り返すことで、外周算出部４３は、被写体の外周を算出することができる。

本実施例によれば、台座部１０および背景部２０にマーカを付すことによって、撮像装置３０が生成する撮像画像における被写体６０のおおまかな探索範囲を特定することができる。この場合、被写体に余計な汚れを付着する必要がなく、また、被写体に余計な加工を施す必要がない。また、特定された探索範囲の解析結果を用いて被写体の解析範囲を決定することができる。すなわち、ステレオ画像における同期ポイントを特定することができる。それにより、ステレオ画像における不要な範囲の解析を抑制することができる。その結果、解析時間の短縮化を図ることができる。また、測定する距離が対象物の幅だけでなく撮像画像の左端から中央、中央から右端となった場合でも、中央のマーカ位置を指定したり、視差画像で比較すべき同期ポイントについても目安位置を指定することで同様に時間短縮が見込める。

また、特定された探索範囲における被写体の外周を特定することにより、被写体の解析範囲の決定が容易となる。すなわち、ステレオ画像における同期ポイントを特定することができる。また、被写体に近い２本の横線のマーカで挟まれた範囲１で範囲２を限定することで、高さ方向において範囲３を狭くすることができる。それにより、外周算出部４３による外周算出の処理量を低減することができる。なお、範囲２を、横線のマーカを含んで上下に所定の幅を有する範囲とし、被写体に近い２本の縦線のマーカで挟まれた範囲１で当該範囲２を限定することで、横方向において範囲３を狭くしてもよい。

また、本実施例においては、ユーザが被写体に近いマーカを指定しているが、それに限られない。例えば、撮像画像において格子模様が消えることを利用して、被写体に近いマーカを自動で検出してもよい。具体的には、撮像画像において消える縦線マーカおよび横線マーカのうち最も外側のマーカを、指定されたマーカとして用いてもよい。

また、本実施例においては、台座部１０および背景部２０と、撮像装置３０との位置関係が固定されているが、撮像装置３０が台座部１０および背景部２０に対して相対的に移動可能であってもよい。この場合においても、撮像装置３０の移動位置に応じて、データベース４１に格納されている位置を補正すればよい。

また、本実施例においては、部分範囲において被写体６０の外周を算出しているが、それに限られない。

（変形例）
マーカは、格子模様に限られない。例えば、マーカは、図７（ａ）で例示するように、横線マーカがなく、複数の縦線マーカを有していてもよい。この場合においても、図７（ａ）で例示するように、被写体に近いマーカを指定することができる。また、この縦線マーカのＩＤと部分範囲とを関連付けてデータベース４１に格納しておくことによって、図７（ｂ）で例示するように、撮像画像における部分範囲を指定することができる。また、背景部２０がなくても、部分範囲を指定することができる。

ただし、マーカを格子模様にすることで、部分範囲をより狭くすることができるため、マーカを格子模様にすることが好ましい。また、背景部２０を設けることで、被写体の上端側にマーカを設けることができる。それにより、部分範囲の上側を狭くするためのマーカを付すことができる。したがって、背景部２０を設けることが好ましい。

なお、上記各例において、データベース４１が、台座と撮像装置とが所定の位置関係を有する場合の、マーカの各部分と撮像装置が生成する画像の部分範囲とを関連付けて格納する格納部として機能する。また、部分範囲指定部４２、外周算出部４３および解析範囲決定部４４が、マーカのうち指定された部分に関連付けられた部分範囲を格納部から読み出し、当該部分範囲における解析結果を基に被写体の解析範囲を決定する決定部として機能する。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０台座部
２０背景部
３０撮像装置
４０解析装置
４１データベース
４２部分範囲指定部
４３外周算出部
４４解析範囲決定部
４５マッチング部
５０入力装置
１００画像解析装置

Claims

マーカが付された台座と、
前記台座上の被写体を撮像する撮像装置と、
前記台座と前記撮像装置とが所定の位置関係を有する場合の、前記マーカの各部分と前記撮像装置が生成する画像の部分範囲とを関連付けて格納する格納部と、
前記マーカのうち指定された部分に関連付けられた部分範囲を前記格納部から読み出し、当該部分範囲における解析結果を基に前記被写体の解析範囲を決定する決定部と、を備えることを特徴とする画像解析装置。
前記決定部は、前記格納部から読み出された前記部分範囲において前記被写体の外周を算出し、当該外周を基に、前記被写体の解析範囲を決定することを特徴とする請求項１記載の画像解析装置。
前記決定部は、前記部分範囲における明度および色情報の少なくともいずれか一方を用いて前記外周を算出することを特徴とする請求項２記載の画像解析装置。
前記指定された部分は、入力装置を介して入力された部分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像解析装置。
マーカが付された台座上の被写体を、撮像装置を用いて撮像し、
前記台座と前記撮像装置とが所定の位置関係を有する場合の、前記マーカの各部分と前記撮像装置が生成する画像の部分範囲とを関連付けて格納する格納部から、前記マーカのうち指定された部分に関連付けられた部分範囲を読み出し、当該部分範囲における解析結果を基に前記被写体の解析範囲を決定する、ことを特徴とする画像解析方法。
コンピュータに、
マーカが付された台座上の被写体を、撮像装置を用いて撮像する処理と、
前記台座と前記撮像装置とが所定の位置関係を有する場合の、前記マーカの各部分と前記撮像装置が生成する画像の部分範囲とを関連付けて格納する格納部から、前記マーカのうち指定された部分に関連付けられた部分範囲を読み出し、当該部分範囲における解析結果を基に前記被写体の解析範囲を決定する処理と、を実行させることを特徴とする画像解析プログラム。