JP2020035119A - 距離画像表示装置および距離画像表示方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】３次元カメラにより取得された３次元情報における所望の奥行き範囲の奥行きの相違を細かく区別可能に表示する。【解決手段】３次元カメラにより取得された被写体の３次元情報に基づいて、各画素に位置する被写体の３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を各画素に割り当てた第１の距離画像の内、表示させたい一部の距離範囲を操作者に指定させる距離範囲指定部２と、指定された距離範囲内に位置する各画素に対して、３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像を生成する距離画像生成部３と、生成された第２の距離画像を表示する表示部４とを備える距離画像表示装置１である。【選択図】図２

Description

本発明は、距離画像表示装置および距離画像表示方法に関するものである。
従来、３次元カメラにより取得した３次元情報を距離画像によって表示する表示方法が知られている（例えば、特許文献１。）。
距離画像は、３次元カメラの視野範囲において取得した被写体の３次元情報を画像の形で表現したものであり、画像の各画素の位置における被写体の高さまたは３次元カメラからの距離を、各画素の明るさ、あるいは色を用いて表したものである。
特開２０１３−１０１０４５号公報
しかしながら、距離画像として表示する際に、表示させる奥行き範囲が広いと距離の違いを細かく区別することができないという不都合がある。
本発明は、３次元カメラにより取得された３次元情報における所望の奥行き範囲の奥行きの相違を細かく区別可能に表示することができる距離画像表示装置および距離画像表示方法を提供することを目的としている。
本発明の一態様は、３次元カメラにより取得された被写体の３次元情報に基づいて、各画素における前記被写体の前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を各前記画素に割り当てた第１の距離画像の内、表示させたい距離範囲を操作者に指定させる距離範囲指定部と、指定された前記距離範囲内に位置する各前記画素に対して、前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像を生成する距離画像生成部と、生成された前記第２の距離画像を表示する表示部とを備える距離画像表示装置である。
本態様によれば、３次元カメラにより取得された被写体の３次元情報に基づいて生成された第１の距離画像が入力されると、距離範囲指定部が、表示させたい距離範囲を操作者に指定させる。距離範囲が指定されると、距離画像生成部により、指定された距離範囲内に位置する各画素に対して、３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を割り当てなおした第２の距離画像が生成される。そして、生成された第２の距離画像が表示部に表示される。
第２の距離画像は第１の距離画像と比較して、色または濃度を割り当てる距離範囲が短いので、操作者が表示させたいと考える距離範囲のみに色または濃度を細かく割り当てることができる。これにより、指定された距離範囲内における奥行きの相違を細かく区別可能に、距離画像を表示することができる。
上記態様においては、前記距離範囲指定部が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を指定させることにより、表示させたい前記距離範囲を指定させてもよい。
この構成により、操作者は、表示された第１の距離画像において、奥行きの相違を細かく区別して表示させたい画素を指定することによって、表示させたい距離範囲を間接的かつ直感的に指定することができる。
また、上記態様においては、前記距離範囲指定部が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を通過する直線によって、該直線を含みかつ前記距離の方向に延びる平面を指定させ、指定された該平面に沿う前記被写体の輪郭形状を表示させ、表示された該輪郭形状において、前記距離範囲を指定させてもよい。
この構成により、操作者が、表示された第１の距離画像において、表示させたい画素を通過する直線を指定することによって、直線を含み距離の方向に延びる平面を指定すると、指定された平面に沿う被写体の輪郭形状が表示される。
操作者は、３次元カメラからの距離の方向に延びる平面によって切断した断面における被写体の輪郭形状において、奥行きの相違を細かく区別して表示させたい距離範囲を直接的かつ直感的に指定することができる。
また、上記態様においては、前記輪郭形状における前記距離範囲の指定が、前記距離の方向に離れた相互に平行な２本の直線の位置および間隔の指定により行われてもよい。
この構成により、奥行きの相違を細かく区別して表示させたい距離範囲を２本の直線の位置調整によって簡易に指定することができる。
また、本発明の他の態様は、３次元カメラにより取得された被写体の３次元情報に基づいて、各画素における前記被写体の前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を各前記画素に割り当てた第１の距離画像の内、表示させたい距離範囲を操作者に指定させ、指定された前記距離範囲内に位置する各前記画素に対して、前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像を生成し、生成された該第２の距離画像を表示する距離画像表示方法である。
上記態様においては、前記距離範囲の指定が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を指定させてもよい。
また、上記態様においては、前記距離範囲の指定が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を通過する直線によって、該直線を含みかつ前記距離の方向に延びる平面を指定させ、指定された該平面に沿う前記被写体の輪郭形状を表示させ、表示された該輪郭形状において、前記距離範囲を指定させてもよい。
また、上記態様においては、前記輪郭形状における前記距離範囲の指定が、前記距離の方向に離れた相互に平行な２本の直線の位置および間隔の指定により行われてもよい。
本発明によれば、３次元カメラにより取得された３次元情報における所望の奥行き範囲の奥行きの相違を細かく区別可能に表示することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る距離画像表示装置を備える距離画像表示システムの一例を示す全体構成図である。 図１の距離画像表示装置を示すブロック図である。 図１の距離画像表示システムの画像処理装置により出力された第１の距離画像の一例を示す図である。 図３の示される第１の距離画像上において切断平面を指定する操作を説明する図である。 図４の切断平面に沿う被写体の輪郭形状と、距離範囲の指定操作を説明する図である。 図５において指定された距離範囲に基づいて距離画像生成部により生成された第２の距離画像の一例を示す図である。 図２の距離画像表示装置を用いた本発明の一実施形態に係る距離画像表示方法を説明するフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る距離画像表示装置１および距離画像表示方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る距離画像表示装置１は、図１に示される距離画像表示システム１００に備えられている。
距離画像表示システム１００は、ロボットの手先に取り付けられ被写体Ｗの３次元画像（３次元情報）を取得する３次元カメラ１１０と、３次元カメラ１１０により取得された３次元画像を処理して第１の距離画像Ｇ１を生成する画像処理装置１２０と、画像処理装置１２０によって生成された第１の距離画像Ｇ１が入力される本実施形態に係る距離画像表示装置１とを備えている。
３次元カメラ１１０により取得される３次元画像は、３次元カメラ１１０の視野範囲Ｓ内に配置される被写体Ｗを撮影して、各画素Ｃ１，Ｃ２に対応する被写体Ｗの表面上の各点の３次元カメラ１１０からの距離情報を各画素Ｃ１，Ｃ２に対応づけて記憶している。
画像処理装置１２０は、図３に示されるように、被写体Ｗの存在が想定される比較的大きな距離範囲Ａ１に初期設定された状態で、３次元画像の各画素Ｃ１，Ｃ２に位置する被写体Ｗの３次元カメラ１１０からの距離に応じた色または濃度を各画素Ｃ１，Ｃ２に割り当てることにより第１の距離画像Ｇ１を生成する。
本実施形態に係る距離画像表示装置１は、図２に示されるように、表示させたい距離範囲Ａ２を操作者に指定させる距離範囲指定部２と、指定された距離範囲Ａ２内に位置する各画素Ｃ１，Ｃ２に対して、３次元カメラ１１０からの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像Ｇ２を生成する距離画像生成部３と、生成された第２の距離画像Ｇ２を表示する表示部４とを備えている。
距離範囲指定部２は、表示制御部２１と、輪郭画像生成部２２と、操作部２３とを備えている。表示制御部２１は、入力されてきた第１の距離画像Ｇ１を、図３に示されるように、表示部４に表示させるとともに、図４に示されるように、表示部４に表示された第１の距離画像Ｇ１上において移動可能な直線Ｌ１を表示部４に表示させる。直線Ｌ１は、距離範囲Ａ１内に位置する画素Ｃ１，Ｃ２を通過し、距離の方向（図４において紙面に直交する方向）に延びる平面を指定させるためのもので、操作者が操作部２３によって、第１の距離画像Ｇ１上の任意の位置に移動させることができる。
操作部２３は、マウス、キーボード、タッチディスプレイ等の任意の操作入力部である。
輪郭画像生成部２２は、表示制御部２１により第１の距離画像Ｇ１上に表示された直線Ｌ１の位置が操作部２３によって設定されたときに、指定された直線Ｌ１を含み、距離の方向に延びる平面に沿う被写体Ｗの輪郭形状を生成する。表示制御部２１は、指定された平面に沿う被写体Ｗの輪郭形状が生成されたときには、図５に示されるように、生成された輪郭形状を表示部４に表示するとともに、表示された輪郭形状において、距離範囲Ａ２を指定させるための距離の方向（矢印の方向）に移動可能な平行な２本の直線Ｌ２，Ｌ３を表示部４に表示させる。
操作者が操作部２３によって、２本の直線Ｌ２，Ｌ３を移動させることにより、表示制御部２１は、２本の直線Ｌ２，Ｌ３によって挟まれた範囲を、距離画像として表示させたい距離範囲Ａ２として指定する。
表示制御部２１は距離範囲Ａ２が指定されたときには、指定された距離範囲Ａ２を距離画像生成部３に送り、距離画像生成部３において、図６に示されるように、指定された距離範囲Ａ２内に位置する各画素Ｃ１，Ｃ２に対して、３次元カメラ１１０からの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像Ｇ２が生成される。
表示制御部２１は、距離画像生成部３により生成された第２の距離画像Ｇ２を表示部４に表示させる。
画像処理装置１２０、表示制御部２１、輪郭画像生成部２２および距離画像生成部３は、プロセッサにより構成され、表示部４はモニタにより構成されている。
このように構成された本実施形態に係る距離画像表示装置１を用いた距離画像表示方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る距離画像表示方法は、図７に示されるように、３次元カメラ１１０により取得された被写体Ｗの３次元画像に基づいて、各画素Ｃ１，Ｃ２における被写体Ｗの３次元カメラ１１０からの距離に応じた色または濃度を各画素Ｃ１，Ｃ２に割り当てた第１の距離画像Ｇ１が入力されると、第１の距離画像Ｇ１の内、表示させたい距離範囲Ａ２を操作者に指定させ（ステップＳ１）、指定された距離範囲Ａ２内に位置する各画素Ｃ１，Ｃ２に対して、３次元カメラ１１０からの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像Ｇ２を生成し（ステップＳ２）、生成された第２の距離画像Ｇ２を表示する（ステップＳ３）。
表示させたい距離範囲Ａ２を操作者に指定させるステップＳ１は、図７に示されるように、表示部４に第１の距離画像Ｇ１を表示し（ステップＳ１１）、表示された第１の距離画像Ｇ１において表示させたい距離範囲Ａ２内に位置する画素Ｃ１，Ｃ２を通過する直線Ｌ１を操作部２３により移動させ、それによって、その直線Ｌ１を含みかつ距離の方向に延びる平面（切断平面）を指定させる（ステップＳ１２）。そして、指定された平面に沿う被写体Ｗの輪郭形状を表示部４に表示させ（ステップＳ１３）、表示された輪郭形状において、２本の直線Ｌ２，Ｌ３を移動させることにより距離範囲Ａ２を指定させる（ステップＳ１４）。
本実施形態に係る距離画像表示装置１および距離画像表示方法によれば、被写体Ｗが位置することが想定される広い範囲にわたって設定されている初期の距離範囲Ａ１よりも十分に狭い距離範囲Ａ２について色または濃度を割り当て直した第２の距離画像Ｇ２を表示するので、３次元カメラ１１０により取得された３次元画像における所望の距離範囲Ａ２の距離の相違を細かく区別可能に表示することができるという利点がある。
すなわち、距離画像においては、距離の変化に伴って色または濃度が滑らかにあるいは徐々に変化する態様で割り当てられるため、比較的広い初期の距離範囲Ａ１について色または濃度を割り当てた、図３に示される第１の距離画像Ｇ１においては、距離の方向に近接する２つの面の色どうしまたは濃度どうしは似通っていて区別を付け難い。これに対し、初期の距離範囲Ａ１よりも十分に狭い距離範囲Ａ２について色または濃度を割り当て直した、図６に示される第２の距離画像Ｇ２においては、距離の方向に近接する２つの面の色または濃度を大きく異ならせることができて、距離の相違を細かく区別可能に表示することができる。
また、本実施形態においては、第１の距離画像Ｇ１を表示部４に表示して、表示された第１の距離画像Ｇ１において、切断平面を直線Ｌ１によって簡易に指定することができる。指定に当たって、第１の距離画像Ｇ１上において、操作者が距離を細かく区別可能な第２の距離画像Ｇ２として表示させたい画素Ｃ１，Ｃ２を通過する位置に直線Ｌ１を移動させるだけでよいので簡易かつ直感的である。さらに、距離範囲Ａ２の指定においても、切断平面に沿う被写体Ｗの輪郭形状を表示部４に表示し、２本の平行な直線Ｌ２，Ｌ３によって挟むことで、簡易かつ直感的に距離範囲Ａ２を指定することができる。
なお、本実施形態においては、距離の方向に延びる切断平面に沿う被写体Ｗの輪郭形状を表示して距離範囲Ａ２を指定したが、これに限定されるものではなく、第１の距離画像Ｇ１上において、操作者に、距離を細かく区別可能な第２の距離画像Ｇ２として表示させたい画素Ｃ１，Ｃ２あるいは領域を指定させてもよい。また、距離範囲Ａ２を操作者に数値入力させてもよい。
１ 距離画像表示装置
２ 距離範囲指定部
３ 距離画像生成部
４ 表示部
１１０ ３次元カメラ
Ａ１，Ａ２ 距離範囲
Ｃ１，Ｃ２ 画素
Ｇ１ 第１の距離画像
Ｇ２ 第２の距離画像
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 直線
Ｗ 被写体

Claims (8)

  1. ３次元カメラにより取得された被写体の３次元情報に基づいて、各画素における前記被写体の前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を各前記画素に割り当てた第１の距離画像の内、表示させたい距離範囲を操作者に指定させる距離範囲指定部と、
    指定された前記距離範囲内に位置する各前記画素に対して、前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像を生成する距離画像生成部と、
    生成された前記第２の距離画像を表示する表示部とを備える距離画像表示装置。
  2. 前記距離範囲指定部が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を指定させることにより、表示させたい前記距離範囲を指定させる請求項１に記載の距離画像表示装置。
  3. 前記距離範囲指定部が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を通過する直線によって、該直線を含みかつ前記距離の方向に延びる平面を指定させ、指定された該平面に沿う前記被写体の輪郭形状を表示させ、表示された該輪郭形状において、前記距離範囲を指定させる請求項１に記載の距離画像表示装置。
  4. 前記輪郭形状における前記距離範囲の指定が、前記距離の方向に離れた相互に平行な２本の直線の位置および間隔の指定により行われる請求項３に記載の距離画像表示装置。
  5. ３次元カメラにより取得された被写体の３次元情報に基づいて、各画素における前記被写体の前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を各前記画素に割り当てた第１の距離画像の内、表示させたい距離範囲を操作者に指定させ、
    指定された前記距離範囲内に位置する各前記画素に対して、前記３次元カメラからの距離に応じた色または濃度を割り当て直した第２の距離画像を生成し、
    生成された該第２の距離画像を表示する距離画像表示方法。
  6. 前記距離範囲の指定が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を指定させる請求項５に記載の距離画像表示方法。
  7. 前記距離範囲の指定が、前記第１の距離画像を表示し、表示された該第１の距離画像において表示させたい前記距離範囲内に位置する前記画素を通過する直線によって、該直線を含みかつ前記距離の方向に延びる平面を指定させ、指定された該平面に沿う前記被写体の輪郭形状を表示させ、表示された該輪郭形状において、前記距離範囲を指定させる請求項５に記載の距離画像表示方法。
  8. 前記輪郭形状における前記距離範囲の指定が、前記距離の方向に離れた相互に平行な２本の直線の位置および間隔の指定により行われる請求項７に記載の距離画像表示方法。
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