JP2021111902A - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to information processing devices, information processing methods, and programs.
従来より、撮像装置に揺れが生じることで画像に顕在化するブレを補正する技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been known a technique for correcting blurring that becomes apparent in an image due to shaking of the image pickup apparatus (see, for example, Patent Document 1).
本発明が解決しようとする課題は、撮像画像のブレをより好適に抑制することである。 An object to be solved by the present invention is to more preferably suppress blurring of a captured image.
本発明に係る情報処理装置は、所定の筐体に支持された撮像部の当該筐体に対する位置に応じた位置情報と、前記撮像部と被写体との間の距離の推定結果と、少なくとも前記筐体の所定の回転方向の角度揺れを含む当該筐体の揺れの量の測定結果と、を取得する取得手段と、前記位置情報と、前記距離の推定結果と、前記揺れの量の測定結果と、に基づき、前記筐体の揺れに応じた前記撮像部の光軸の向きの変化が補正されるように、当該撮像部の姿勢を制御する制御手段と、を備える。 The information processing apparatus according to the present invention includes position information according to the position of an imaging unit supported by a predetermined housing with respect to the housing, an estimation result of a distance between the imaging unit and a subject, and at least the housing. The acquisition means for acquiring the measurement result of the amount of shaking of the housing including the angular shaking in the predetermined rotation direction of the body, the position information, the estimation result of the distance, and the measurement result of the amount of shaking. Based on the above, the control means for controlling the posture of the imaging unit is provided so that the change in the direction of the optical axis of the imaging unit in response to the shaking of the housing is corrected.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以降の説明では、本発明の一実施形態に係る技術の特徴をよりわかりやすくするために、撮像部におけるレンズ面と撮像素子との間の距離が、被写体と当該レンズ面との間の距離に比べて無視できる程度に短いものと仮定する。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. Further, in the following description, in order to make it easier to understand the features of the technique according to the embodiment of the present invention, the distance between the lens surface and the image sensor in the image pickup unit is set between the subject and the lens surface. Assume that it is negligibly short compared to the distance.
<技術思想>
図1〜図6を参照して、本実施形態に係る撮像装置による、揺れ等により撮像結果に応じた画像に顕在化するブレの補正に係る技術の基本思想について概要を説明する。
<Technical Thought>
With reference to FIGS. 1 to 6, the basic concept of the technique for correcting the blurring that becomes apparent in the image according to the image pickup result due to shaking or the like by the image pickup apparatus according to the present embodiment will be described.
例えば、図1は、本実施形態に係る撮像装置の設置条件について一例を示した概念図であり、本実施形態に係る撮像装置101を船舶100に設置した状態(換言すると、船舶100の筐体に撮像装置101が支持された状態)を模式的に示している。具体的には、図1は、船舶100が海面103上を航行している状況を、当該船舶100の進行方向に対して直行する平面上に表した概念図である。図1に示す例では、撮像装置101は、より遠くの他の船舶を撮像可能とするために、船舶100の重心102よりも高さHだけ高い位置に設置されている。
For example, FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the installation conditions of the image pickup device according to the present embodiment, and is a state in which the
ここで、図2を参照して、撮像装置101による見通し距離dとした場合に、見通し距離dと高さHとの関係について概要を説明する。図2に示す例では、地球の中心をOとし、地球の半径をRとしている。また、撮像装置101が設置されている位置Aの海面からの高さをH’とした場合に、当該撮像装置101により撮像可能な位置は、距離dだけ離れた位置Bが限界となる。以上のような条件のもとで、高さH’は、以下に式(1−1)として示す条件式で表される。
Here, with reference to FIG. 2, when the line-of-sight distance d by the
式(1−1)において、地球の半径Rを6400kmとし、大型船舶の制動距離が一般的には5km程度と言われているため、見通し距離dをその倍の10kmとすると、要求される高さH’は約8mとなる。また、船舶の重心は喫水線以下となるため、H>H’となる。そのため、この場合には、高さHとして、例えば、十数メートル程度の高さが要求されることとなる。 In equation (1-1), the radius R of the earth is 6400 km, and the braking distance of large vessels is generally said to be about 5 km. Therefore, if the line-of-sight distance d is double that, 10 km, the required height The H'is about 8 m. Further, since the center of gravity of the ship is below the waterline, H> H'. Therefore, in this case, the height H is required to be, for example, a height of about a dozen meters.
ここで、地球の中心から船舶の重心に向かう方向を正の方向としたy軸と、船舶100の進行する方向を正の方向としたz軸と、に基づき右手系の座標系を構築すると、図1に示す座標系104となる。なお、以降では、説明をよりわかりやすくするために、船舶100の重心の位置を、座標系104の原点とする。この場合には、撮像装置101のxy座標は(0,H)となる。また、図1に示す例では、撮像装置101の光軸105は、矢印で示すように、x軸に沿った負の方向に向けられているものとする。すなわち、図1に示す例では、撮像装置101は、撮像方向がx軸に沿った負の方向となるように設置されているものとする。
Here, when a right-handed coordinate system is constructed based on the y-axis with the direction from the center of the earth toward the center of gravity of the ship as the positive direction and the z-axis with the direction of travel of the
ここで、図3を参照して、波浪により船舶100に揺れが生じた場合について考察する。図3に示す例では、船舶100が進行方向に対して横向きの方向からの波浪を受けて、進行方向に対して垂直な平面内の回転、所謂横揺れやローリングと称される揺れが生じた状況を模式的に示している。なお、説明をよりわかりやすくするために、撮像方向と揺れの向きを固定しているが、必ずしも本実施形態に係る技術の適用先を限定するものではない。すなわち、チルト方向等の所望の回転方向に沿った撮像装置101の姿勢の制御に基づき、揺れの影響を吸収することが可能であれば、撮像方向と揺れの向きについては特に限定されない。具体的な一例として、撮像装置101の撮像方向がz軸に沿った方向であったとしても、例えば、揺れの方向がx軸を中心軸とした回転方向である場合に、以降で詳細を説明する本実施形態に係る技術を適用することが可能である。
Here, with reference to FIG. 3, a case where the
ここで、船舶100の重心102と、撮像装置101と、を通る直線301と、y軸と、の成す角度302がφとなる場合に、撮像装置101内または船舶100内に配設されたジャイロセンサー等の揺れを検出する検出器が、角度φを出力するものとする。この角度φのブレを、以降では「角度ブレ」とも称する。
図3に示す例では、撮像装置101の光軸105が角度φだけ傾いたことにより、当該光軸105が海面の方向を向いており、撮像装置101による撮像結果に応じた画像が大きくぶれることとなる。例えば、303は、角度ブレが生じた上記光軸105を模式的に示している。このような状況下では、例えば、角度ブレが生じた光軸303が、304で示した光軸となるように、チルト方向にPT制御が行われることで、撮像装置101による撮像結果に応じた画像に顕在化する揺れの影響の吸収(ブレの補正)が行われる。
Here, when the
In the example shown in FIG. 3, since the
また、船舶100の揺れに伴い撮像装置101による撮像結果に応じた画像に顕在化するブレとして、角度φで示した角度ブレ以外にも、y軸方向に沿って並進するように撮像装置101の光軸105の位置がΔhだけずれることで顕在化するブレが挙げられる。このΔhのブレを、以降では「シフトブレ」とも称する。
Further, as the blur that becomes apparent in the image according to the image pickup result by the
ここで、図3とあわせて図4、図5、及び図6を参照して、シフトブレによる、被写体の像が結像する光学センサー上の位置の変化について以下に説明する。
まず、図4について説明する。図4は、撮像装置101のレンズ401及び撮像素子(光学センサー)403のそれぞれと、被写体402と、の間の位置関係を模式的に示した模式図である。図4に示す例では、レンズ401と被写体402とが距離lだけ離隔した状態で正対しているものとする。
なお、本開示において、正対とは、被写体の撮像対象となる面(以下、「撮像面」とも称する)が、撮像装置の光軸に対して略垂直である状態を示すものとする。以降では、説明をよりわかりやすくするために、撮像素子403及びレンズ401の光軸がx軸に略平行であり、被写体402の撮像面と撮像素子403のセンサー面とに対してy軸に略平行な座標系を設定するものとする。
すなわち、図4に示す例では、シフトブレとして考慮する(換言すると、後述するシフトブレの補正の対象とする)、波浪等による揺れの並進成分の向けられた方向(例えば、鉛直方向)が、y軸方向と略一致するように座標系が設定されている。また、x軸方向が、当該並進成分に垂直な方向(例えば、水平方向)に相当することとなる。
Here, with reference to FIGS. 4, 5, and 6 together with FIG. 3, the change in the position on the optical sensor on which the image of the subject is formed due to the shift blur will be described below.
First, FIG. 4 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the positional relationship between each of the
In the present disclosure, the term "face-to-face" means that the surface of the subject to be imaged (hereinafter, also referred to as "imaging surface") is substantially perpendicular to the optical axis of the imaging device. In the following, in order to make the explanation easier to understand, the optical axes of the
That is, in the example shown in FIG. 4, the direction (for example, the vertical direction) in which the translational component of the sway due to waves or the like is directed, which is considered as shift blur (in other words, is subject to correction of shift blur described later), is the y-axis. The coordinate system is set so that it substantially matches the direction. Further, the x-axis direction corresponds to the direction perpendicular to the translational component (for example, the horizontal direction).
撮像素子403は、レンズ401に対してx軸に沿って焦点距離fだけ離隔して配設されているものとする。また、撮像素子403のセンサー面のサイズは、y軸に沿った方向を高さ方向とした場合に、高さが2hであり、幅が2wであるものとする。被写体402の光軸より上方の高さをt1とした場合に、撮像素子403のセンサー面上における像高t2は、以下に式(1−2)として示す条件式で表される。
It is assumed that the
すなわち、像高t2が撮像素子403のセンサー面の高さhよりも小さい場合には、被写体がフレームから外れることなく、画像中に撮像されることとなる。
That is, when the image height t2 is smaller than the height h of the sensor surface of the
次いで、図5について説明する。図5は、撮像素子403のセンサー面の中心を回転の中心として、x軸及びy軸それぞれに略直行する軸回りに撮像装置が角度φだけ回転した状況を模式的に示した模式図である。図5に示すレンズ501及び被写体502は、図4に示すレンズ401及び被写体402にそれぞれ対応している。図5に示す例において、撮像素子403のセンサー面上における、被写体502の像高t2’は、以下に式(1−3)として示す条件式で表される。
Next, FIG. 5 will be described. FIG. 5 is a schematic view schematically showing a situation in which the image sensor rotates by an angle φ around an axis substantially orthogonal to each of the x-axis and the y-axis with the center of the sensor surface of the
ここで、回転したレンズ501の中心を通り、撮像素子403のセンサー面に対して略垂直な光軸をx’とし、y軸に対して角度φだけ回転させた軸をy’とする。また、被写体502の端点から光軸x’に対して垂直となるように引いた線分と、当該光軸x’との交点をuとしたうえで、交点uとレンズ501の中心との距離をl’とし、引いた線分の端点と交点uとの間の距離をt’1とする。この場合には、距離l’及びt’1のそれぞれは、以下に式(1−4)及び式(1−5)として示す条件式に基づき算出することが可能である。
Here, the optical axis passing through the center of the rotated
なお、上記式(1−4)及び式(1−5)では、前述したl>>fの関係に基づく近似が適用されている。上記式(1−4)及び式(1−5)に基づく距離l’及びt’1を、前述した式(1−3)に代入すると、以下に式(1−6)として示す条件式に変換される。 In the above equations (1-4) and (1-5), the above-mentioned approximation based on the relationship of l >> f is applied. Substituting the distances l'and t'1 based on the above equations (1-4) and (1-5) into the above equation (1-3), the conditional expression shown below as the equation (1-6) is obtained. Will be converted.
ここで、式(1−2)で表される像高t2が、角度φの回転揺れによって式(1−6)で表される像高t’2に変化した場合に着目すると、角度φの回転揺れによる像高の変化量Δtは、以下に式(1−7)で示す条件式で表される。 Here, focusing on the case where the image height t2 represented by the equation (1-2) changes to the image height t'2 represented by the equation (1-6) due to the rotational fluctuation of the angle φ, the angle φ The amount of change Δt in the image height due to rotational shaking is expressed by the conditional expression shown in the following equation (1-7).
また、図6は、例えば、波浪等による揺れのうちy方向(例えば、鉛直方向)に向けた並進成分により、撮像装置の位置がy軸に沿ってΔhだけシフト移動した状況を模式的に示した模式図である。具体的には、図6は、撮像素子403の光軸が、x軸と略一致する位置から、当該x軸からΔhだけ下方向(−y方向)に位置し、かつ当該x軸に対して略平行なx’軸と略一致する位置に移動した状況を示している。この場合に、被写体の像高t’’2は、以下に式(1−8)として示す条件式で表される。
Further, FIG. 6 schematically shows a situation in which the position of the image pickup apparatus is shifted by Δh along the y-axis due to the translational component in the y-direction (for example, the vertical direction) of the shaking caused by waves or the like. It is a schematic diagram. Specifically, FIG. 6 shows that the optical axis of the
ここで、シフト移動に伴う被写体の像高の変化量をΔt2=t’’2−t2とした場合に、式(1−8)に基づき、fΔh/lが撮像素子403のセンサー面の高さ2hに比べて十分に小さい場合には、Δt2を無視することが可能である。すなわち、シフト移動に対しての像高の変動を考慮しなくてもよくなる。この場合の像高の変化量Δt2は、以下に式(1−9)として示す条件式で表される。
Here, when the amount of change in the image height of the subject due to the shift movement is Δt2 = t''2-t2, fΔh / l is the height of the sensor surface of the
マクロ撮影等を考慮する必要がなければf<<1の条件が一般的には成り立つため、Δhが大きくない場合には、式(1−9)として示す条件式は十分に成り立つこととなる。 If it is not necessary to consider macro photography and the like, the condition of f << 1 is generally satisfied. Therefore, if Δh is not large, the conditional expression shown in Eq. (1-9) is sufficiently satisfied.
一方で、式(1−7)より、回転による像高の変化量Δtを無視できる条件は限定的である。例えば、撮像素子のセンサーサイズをフルサイズ(36mm×24mm)とし、焦点距離fを50mmとした場合には、焦点距離fのオーダーと、センサーサイズ(2h)のオーダーとが同程度となるため、像高の変化量Δtを無視することが困難となる。一般的には、超広角のレンズが用いられる状況下で、揺れの角度φが比較的小さい場合に、当該揺れに伴う像高の変化量Δtを無視することが可能となる。 On the other hand, from Eq. (1-7), the conditions under which the amount of change in image height Δt due to rotation can be ignored are limited. For example, when the sensor size of the image sensor is full size (36 mm × 24 mm) and the focal length f is 50 mm, the order of the focal length f and the order of the sensor size (2h) are about the same. It becomes difficult to ignore the amount of change Δt in the image height. In general, when an ultra-wide-angle lens is used and the shaking angle φ is relatively small, the amount of change Δt in the image height due to the shaking can be ignored.
図3に示す例における撮像装置101は、式(1−7)において角度φが0と略等しくなるようにチルト方向に沿って姿勢が制御されることで、回転に関する像高の変化分をキャンセルアウトすることが可能となる。ここで、一般的には無視することが可能なシフト移動に関する像高変化量を、図1に示すような船舶100に撮像装置101を設置するケースに関して見積もる。具体的には、図3に示すように、船舶100が重心102を中心に角度φだけ傾いた場合に、撮像装置101のシフト移動量は、以下に式(1−10)として示す条件式で表される。
In the example shown in FIG. 3, the
ここで、高さHは、10km先を見通すことが可能となるように船舶100に撮像装置101を設置するために、式(1−1)から10mオーダーとなる。例えば、被写体との距離lと略等しいオーダーとなった場合には、シフト移動による像高の変化量のオーダーO(Δt)は、以下に式(1−11)として示す条件式で表され、十分にセンサーサイズ(2h)のオーダーとなる。
Here, the height H is on the order of 10 m from the formula (1-1) in order to install the
したがって、図3に示すように、撮像装置101の姿勢をチルト方向に角度φだけ回転させて光軸を304で示す方向に戻したとしても、シフト移動による像高の変化分を無視することが困難であるため、被写体がフレームから外れる可能性がある。本実施形態では、シフトブレに伴い被写体がフレームから外れる可能性を減じるために、撮像装置101の姿勢をチルト方向にさらに角度θだけ回転させて光軸を305で示す方向に向けることを特徴とする。具体的には、シフト移動によって変化した像高は式(1−8)により示され、この像高を式(1−6)のt2に代入することで、結果としてt’2がt2となればよいため、上記角度θは以下に式(1−12)として条件式を満たすように設定されるとよい。
Therefore, as shown in FIG. 3, even if the posture of the
上記式(1−12)を角度θに関して解くと、角度θは、以下に式(1−13)として示す条件式で表される。 When the above equation (1-12) is solved with respect to the angle θ, the angle θ is expressed by the conditional equation shown below as the equation (1-13).
なお、以降の説明では、上記式(1−13)で表される角度θを、便宜上「シフト補正角θ」とも称する。 In the following description, the angle θ represented by the above equation (1-13) is also referred to as a “shift correction angle θ” for convenience.
以上、図1〜図6を参照して、本実施形態に係る撮像装置による、揺れ等により撮像結果に応じた画像に顕在化するブレの補正に係る技術の基本思想について概要を説明した。 As described above, with reference to FIGS. 1 to 6, the outline of the basic concept of the technique for correcting the blurring that becomes apparent in the image according to the image pickup result due to shaking or the like by the image pickup apparatus according to the present embodiment has been described.
<構成例1>
構成例1として、図7を参照して、本実施形態に係る撮像装置の機能構成の一例について説明する。撮像装置101は、撮像部701と、駆動部702と、制御部703と、距離推定部704と、揺れ測定部705と、設置位置設定部706とを含む。なお、撮像装置101は、便宜上、図1に示すように船舶100上に設置され、船舶100の傾きφに加えてシフト補正角θに基づき、波浪等による揺れに対して、対象となる被写体がフレームから外れないようにチルト方向に姿勢が制御されるものとする。
<Structure example 1>
As a configuration example 1, an example of the functional configuration of the image pickup apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. The
撮像部701は、レンズ等の光学系を介して被写体を撮像し、撮像結果に応じた画像データ(例えば、静止画像や動画像のデータ)を出力する。撮像部701は、撮像結果に応じた画像データを撮像装置101内の記憶領域に記憶させてもよいし、ネットワークを介して他の装置に出力してもよい。また、撮像部701は、被写体の撮像時におけるレンズ(光学系)の焦点距離fに関する情報を制御部703に出力する。
The
駆動部702は、制御部703から目標座標及び目標画角に関する指示を受け、当該目標座標に撮像部701を向け、当該撮像部701のレンズの画角が当該目標画角となるように制御する。駆動部702は、このような動作を実現するためのアクチュエータ等の駆動デバイスや、当該駆動デバイスの動作を制御する制御デバイス(例えば、IC等)により実現され得る。
The
制御部703は、揺れ測定部705から、船舶100の傾きφの測定結果に応じた情報を取得する。制御部703は、設置位置設定部706から、撮像装置101の設置位置に応じた、船舶100の重心と撮像装置101の距離Hの算出結果に応じた情報を取得する。制御部703は、距離推定部704から、被写体と撮像装置101(撮像部701)との間の距離lの推定結果に応じた情報を取得する。制御部703は、撮像部701から、当該撮像部701のレンズの焦点距離fに関する情報を取得する。
なお、制御部703が、上述した傾きφ、距離H、距離l、及び焦点距離fに関する情報を、揺れ測定部705、設置位置設定部706、、距離推定部704、及び撮像部701からそれぞれ取得する処理が、「取得処理」の一例に相当する。
そして、制御部703は、傾きφ、距離H、距離l、及び焦点距離fに基づき、チルト方向に沿った撮像装置101の姿勢の制御に係るチルト駆動角φ1を決定する。チルト駆動角φ1は、例えば、船舶100の傾きφと、シフト補正角θと、に基づき、以下に式(1−14)として示す条件式で表される。
The
The
Then, the
なお、上記シフト補正角θについては、式(1−13)に基づき算出される。また、式(1−9)と式(1−10)とから、Δt2=fH(1−cosφ)/lが所定の閾値以下の場合に、シフト移動の影響は限定的となるため、シフト補正角θ=0としてもよい。ここで、上記閾値は、式(1−11)に示すように、センサーサイズに基づき決定され、例えば、10^(−2)でもよい。 The shift correction angle θ is calculated based on the equation (1-13). Further, from the equations (1-9) and (1-10), when Δt2 = fH (1-cosφ) / l is equal to or less than a predetermined threshold value, the influence of the shift movement is limited, so that the shift correction is performed. The angle θ = 0 may be set. Here, the threshold value is determined based on the sensor size as shown in the equation (1-11), and may be, for example, 10 ^ (-2).
距離推定部704は、撮像部701により撮像される被写体と当該撮像部701(撮像装置101)との間の距離lを推定し、当該距離lの推定結果に応じた情報を制御部703に出力する。なお、距離lを推定することが可能であれば、その方法は特に限定されない。
具体的な一例として、船舶に備えられているレーダーの出力(例えば、対象に向けて送信された所定の信号の反射波の受信結果)が、距離lの推定に利用されてもよい。また、被写体が船舶であれば、船舶に備えられているAIS(Automatic Identification System)受信機からの出力が、距離lの推定に利用されてもよい。また、VHF(Very High Frequency)/HF(High Frequency)にてDistress信号が受信された場合には、DSC(Digital Selective Calling)の情報が、距離lの推定に利用されてもよい。また、撮像部701による撮像結果に応じた画像の解析が行われることで、当該解析の結果が距離lの推定に利用されてもよい。具体的には、画像に撮像された被写体のうちサイズが既知または推定可能な物体が特定され、当該物体の像高と焦点距離fとに基づき距離lが推定されてもよい。
The
As a specific example, the output of the radar provided on the ship (for example, the reception result of the reflected wave of a predetermined signal transmitted to the target) may be used for estimating the distance l. If the subject is a ship, the output from the AIS (Automatic Identification System) receiver provided on the ship may be used to estimate the distance l. Further, when a Distress signal is received by VHF (Very High Frequency) / HF (High Frequency), DSC (Digital Selective Calling) information may be used for estimating the distance l. Further, by analyzing the image according to the image pickup result by the
揺れ測定部705は、例えば、ジャイロセンサーのような姿勢の変化を検知可能なセンサー等を利用して船舶100の傾きφ(換言すると、船舶100の角度揺れ)を測定し、当該測定の結果に応じた情報を制御部703に出力する。
The
設置位置設定部706は、船舶100等のような撮像装置101を支持する物体の重心と、当該撮像装置101と、の間の距離Hを算出し、当該算出の結果に応じた情報を制御部703に出力する。
具体的な一例として、設置位置設定部706は、撮像装置101が設置された位置(支持された位置)の高度に関する情報を入力として受け、当該高度に基づき上記距離Hを算出してもよい。この場合には、撮像装置101が設置された位置の高度に関する情報の取得方法は特に限定されない。例えば、撮像装置101が設置された位置の高度に関する情報は、所定の入力デバイスを介したユーザからの指示に基づく情報であってもよいし、撮像装置101に備えられた高度計や気圧計による高度や気圧の測定結果に基づく情報であってもよい。また、設置位置設定部706は、一般的な船舶の重心と喫水線との距離に関する情報をあらかじめ保持して起き、当該情報を距離Hの算出に利用してもよい。
なお、上述した距離Hの算出結果に応じた情報が、船舶100のような物体の筐体に支持された撮像装置101(撮像部701)の当該筐体に対する位置に応じた「位置情報」の一例に相当する。
The installation
As a specific example, the installation
The information according to the calculation result of the distance H described above is the "position information" according to the position of the image pickup device 101 (imaging unit 701) supported by the housing of an object such as the
以上、構成例1として、図7を参照して、本実施形態に係る撮像装置の機能構成の一例について説明した。 As described above, as the configuration example 1, an example of the functional configuration of the image pickup apparatus according to the present embodiment has been described with reference to FIG. 7.
<構成例2>
構成例2として、図8及び図9を参照して、本実施形態に係る撮像装置の機能構成の他の一例について説明する。なお、以降の説明では、図8に構成の一例を示した構成例2に係る撮像装置を、図7に構成の一例を示した構成例1に係る撮像装置101と明示的に区別する場合には、便宜上「撮像装置200」とも称する。
<Structure example 2>
As a configuration example 2, another example of the functional configuration of the image pickup apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In the following description, when the imaging device according to the configuration example 2 showing an example of the configuration in FIG. 8 is explicitly distinguished from the
まず、図8について説明する。撮像装置200は、画像処理部207を備える点で、図7に示した撮像装置101と異なり、その他の構成要素については当該撮像装置101と実質的に同様である。そこで、以降では、撮像装置200の構成の一例について、図7に示す撮像装置101と異なる部分に着目して説明し、その他の部分については詳細な説明は省略する。
First, FIG. 8 will be described. The
画像処理部207は、撮像部701から撮像結果に応じた画像(例えば、静止画像や動画像)を取得し、当該画像に対して所定の補正処理を施したうえで、所定の出力先に出力する。
The
前述した構成例1に係る撮像装置101は、図3を参照して説明したように、船舶100が角度φだけ傾いた場合に、式(1−14)に基づく角度φ1だけ当該撮像装置101の姿勢をチルト方向に制御することで、当該船舶100の揺れの影響を減じている。この場合には、船舶100の傾きはキャンセルアウトされるため、被写体と撮像部701の撮像素子との間のそれぞれが互いに正対した状態からのずれは、前述したシフト補正角θとなる。この場合には、被写体と撮像部701の撮像素子とが正対していない状態となるため、当該撮像素子に結像する当該被写体の像には、方形の物体が台形として撮像ざれるような歪みが生じることとなる。画像処理部207は、画像に顕在化するこの被写体像の歪みを補正する。
As described with reference to FIG. 3, the
画像に顕在化する被写体像の歪みを補正する方法としては、例えば、幾何変換を利用した方法が適用されてもよい。ここで、図9を参照して、幾何変換の一例について説明する。図9は、図5に示すように撮像装置が備える撮像素子のセンサー面が被写体の撮像面に対して傾いている状態を、光軸を新たなx軸とする新たな座標系に基づき表現した図である。なお、図5に示す角度φは、式(1−13)に基づくシフト補正角θとし、撮像装置がシフト補正角θだけ被写体を下方から撮像する状況であるものとする。 As a method of correcting the distortion of the subject image that appears in the image, for example, a method using geometric transformation may be applied. Here, an example of geometric transformation will be described with reference to FIG. FIG. 9 represents a state in which the sensor surface of the image sensor included in the image pickup device is tilted with respect to the image pickup surface of the subject as shown in FIG. 5 based on a new coordinate system in which the optical axis is a new x-axis. It is a figure. The angle φ shown in FIG. 5 is a shift correction angle θ based on the equation (1-13), and it is assumed that the imaging device images the subject from below by the shift correction angle θ.
図9に示す例では、901は、被写体の撮像面を模式的に示している。上記にて新たに設定した座標系において、被写体の撮像面901は、撮像装置の光軸に対して角度θだけ傾くこととなる。902は、撮像面901と直交し、かつ撮像装置のレンズ903の中心を通る線を模式的に示している。
撮像面901と線902との交点をPとし、レンズ903の中心をOとすると、線分POの長さはlとなる。また、撮像面901の一方の端点をRとし、撮像面901とx軸との交点をQとしたうえで、端点Rからx軸に対して垂直に下した線と当該x軸との交点をQ’とする。線分RPの長さをt1とすると、線分Q’Oの長さがt1sinθ+lcosθで表され、線分RQ’の長さがt1cosθ−lsinθで表されることとなる。この場合には、線分RQの像高はt2となる。この際に、線分RQは、線分RQ’に射影されるため、以下に式(2−1)で示す条件式で表される比率αだけ、撮像素子のセンサー面上における像は縮小される。
In the example shown in FIG. 9, 901 schematically shows the imaging surface of the subject. In the coordinate system newly set above, the
Assuming that the intersection of the
したがって、より簡単な補正方法としては、変換の対象とする点と中心との距離をrとすると、中心から距離rの画素値を、中心から距離r×αの画素値に変換する方法が挙げられる。ここで、比率αは、式(2−1)により定められる値である。また、変換元のない画素の画素値についてはバイキュービック補間法等を用いて変換を行えばよい。また、一部の領域を対象として上記比率αに基づく補正が適用されてもよい。例えば、距離rが所定の閾値を超えた領域に対して、上記比率αに基づく補正が適用されてもよい。 Therefore, as a simpler correction method, assuming that the distance between the point to be converted and the center is r, there is a method of converting the pixel value of the distance r from the center to the pixel value of the distance r × α from the center. Be done. Here, the ratio α is a value determined by the equation (2-1). Further, the pixel value of a pixel having no conversion source may be converted by using a bicubic interpolation method or the like. Further, the correction based on the above ratio α may be applied to a part of the regions. For example, a correction based on the ratio α may be applied to a region where the distance r exceeds a predetermined threshold value.
また、より厳密に変換を近似するために、傾いている系での像高t2を求める場合には、例えば、当該像高t2は以下に式(2−2)として示す条件式で表される。 Further, when the image height t2 in a tilted system is obtained in order to approximate the conversion more strictly, for example, the image height t2 is expressed by the conditional expression shown in the following equation (2-2). ..
ここで、シフト補正角θが小さく、距離lが像高t2に比べて長すぎない条件として、以下に式(2−3)で示す条件式を満たすとすると、像高t2は、式(2−2)の右辺の第1項のみとなる。 Here, assuming that the conditional expression shown in the following equation (2-3) is satisfied as a condition that the shift correction angle θ is small and the distance l is not too long as compared with the image height t2, the image height t2 is expressed by the equation (2). -2) Only the first term on the right side.
そのうえで、以下に式(2−4)として示す条件式を満たすように比率αを求めると、比率αによって像高はt2からt1に変換される。比率αは、以下に式(2−5)として示す条件式で表される。 Then, when the ratio α is obtained so as to satisfy the conditional expression shown by the following equation (2-4), the image height is converted from t2 to t1 by the ratio α. The ratio α is represented by the conditional expression shown below as the equation (2-5).
すなわち、変換対象となる点と、レンズの中心と、の間の距離をrとすると、中心から距離rの画素値を中心から距離r×αの距離の画素値として変換を行うことが可能となる。ここで、比率αは、式(2−5)において像高t2を距離rとして算出した値である。また、変換元のない画素の画素値についてはバイキュービック補間法等を用いて変換を行えばよい。 That is, assuming that the distance between the point to be converted and the center of the lens is r, it is possible to convert the pixel value of the distance r from the center as the pixel value of the distance r × α from the center. Become. Here, the ratio α is a value calculated with the image height t2 as the distance r in the equation (2-5). Further, the pixel value of a pixel having no conversion source may be converted by using a bicubic interpolation method or the like.
以上のような処理を実行する画像処理部207を適用することで、船舶100の揺れにより被写体がフレームアウトする可能性を減ずるために撮像装置101の姿勢をチルト方向に制御することで画像に顕在化する被写体の歪みを軽減することが可能となる。
By applying the
<補足>
図7及び図8を参照して説明した機能構成はあくまで一例であり、必ずしも本実施形態に係る技術の適用先を限定するものではない。例えば、撮像部701等のような画像の撮像に係る部分や、駆動部702のような撮像装置(撮像部701)の姿勢の制御に係る部分と、これらの動作を制御する制御部703に相当する部分と、が互いに異なる装置により実現されてもよい。なお、この場合には、制御部703に相当する部分を備える装置が、「情報処理装置」の一例に相当する。
<Supplement>
The functional configuration described with reference to FIGS. 7 and 8 is merely an example, and does not necessarily limit the application destination of the technology according to the present embodiment. For example, it corresponds to a portion related to image imaging such as an
ここで、図10を参照して、制御部703に相当する部分を備える装置(情報処理装置)を実現するためのハードウェア構成の一例について説明する。なお、以降の説明では、制御部703に相当する部分を備える装置を、便宜上「情報処理装置1000」とも称する。
Here, with reference to FIG. 10, an example of a hardware configuration for realizing a device (information processing device) including a portion corresponding to the
図10に示すように、情報処理装置1000は、CPU(Central Processing Unit)1011と、ROM(Read Only Memory)1012と、RAM(Random Access Memory)1013とを含む。また、情報処理装置1000は、補助記憶装置1014と、出力装置1015と、入力装置1016と、通信I/F1017とを含む。CPU1011と、ROM1012と、RAM1013と、補助記憶装置1014と、出力装置1015と、入力装置1016と、通信I/F1017とは、バス1018を介して相互に接続されている。
As shown in FIG. 10, the
CPU1011は、情報処理装置1000の各種動作を制御する中央演算装置である。例えば、CPU1011は、情報処理装置1000全体の動作を制御してもよい。ROM1012は、CPU1011で実行可能な制御プログラムやブートプログラムなどを記憶する。RAM1013は、CPU1011の主記憶メモリであり、ワークエリア又は各種プログラムを展開するための一時記憶領域として用いられる。
The
補助記憶装置1014は、各種データや各種プログラムを記憶する。補助記憶装置1014は、HDD(Hard Disk Drive)や、SSD(Solid State Drive)に代表される不揮発性メモリ等のような、各種データを一時的または持続的に記憶可能な記憶デバイスにより実現される。
The
出力装置1015は、各種情報を出力する装置であり、ユーザに対する各種情報の提示に利用される。本実施形態では、出力装置1015は、ディスプレイ等の表示デバイスにより実現される。出力装置1015は、各種表示情報を表示させることで、ユーザに対して情報を提示する。ただし、他の例として、出力装置1015は、音声や電子音等の音を出力する音響出力デバイスにより実現されてもよい。この場合には、出力装置1015は、音声や電信等の音を出力することで、ユーザに対して情報を提示する。また、出力装置1015として適用されるデバイスは、ユーザに対して情報を提示するために利用する媒体に応じて適宜変更されてもよい。
The
入力装置1016は、ユーザからの各種指示の受け付けに利用される。本実施形態では、入力装置1016は、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力デバイスを含む。ただし、他の例として、入力装置1016は、マイクロフォン等の集音デバイスを含み、ユーザが発話した音声を集音してもよい。この場合には、集音された音声に対して音響解析や自然言語処理等の各種解析処理が施されることで、この音声が示す内容がユーザからの指示として認識される。また、入力装置1016として適用されるデバイスは、ユーザからの指示を認識する方法に応じて適宜変更されてもよい。また、入力装置1016として複数種類のデバイスが適用されてもよい。
The
通信I/F1017は、外部の装置とのネットワークを介した通信に利用される。なお、通信I/F1017として適用されるデバイスは、通信経路の種別や適用される通信方式に応じて適宜変更されてもよい。
The communication I /
CPU1011は、ROM1012又は補助記憶装置1014に記憶されたプログラムをRAM1013に展開し、このプログラムを実行することで、図7及び図8に示す撮像装置の機能構成(特に、撮像部701や駆動部702の制御に係る部分が実現される。また、上記プログラムの実行に伴い、図7及び図8に示す撮像装置の処理(特に、制御部703の処理)が実現される。
The
<その他の実施形態>
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記録媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
<Other Embodiments>
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or recording medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
また、本実施形態に係る処理をコンピュータで実現するために、当該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も、本発明の実施形態の一例に相当する。また、コンピュータが読みだしたプログラムに含まれる指示に基づき、コンピュータで稼働しているOS(Operating System)等が、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても上述した実施形態の機能が実現されてもよい。 Further, the program code itself installed in the computer in order to realize the processing according to the present embodiment corresponds to an example of the embodiment of the present invention. Further, based on the instruction included in the program read by the computer, the OS (Operating System) or the like running on the computer performs a part or all of the actual processing, and the processing also performs the function of the above-described embodiment. May be realized.
また、上述した実施形態では、主に撮像装置が船舶に設置されるような状況を想定し、当該船舶の揺れにより当該撮像装置による撮像結果に応じた画像に顕在化するブレの影響を低減する場合の一例について説明した。一方で、恒常的に揺れが発生し得る環境下において、当該揺れにより撮像結果に応じた画像に顕在化するブレを補正するような状況であれば、本実施形態に係る技術の適用先は特に限定されない。 Further, in the above-described embodiment, it is assumed that the image pickup device is mainly installed on the ship, and the influence of the blurring that becomes apparent in the image according to the image pickup result by the image pickup device due to the shaking of the ship is reduced. An example of the case has been described. On the other hand, in an environment where shaking can occur constantly, if the situation is such that the blur that becomes apparent in the image according to the imaging result due to the shaking is corrected, the application of the technique according to this embodiment is particularly applicable. Not limited.
101 撮像装置
701 撮像部
702 駆動部
703 制御部
704 距離推定部
705 測定部
706 設置位置設定部
101
Claims (12)
前記位置情報と、前記距離の推定結果と、前記揺れの量の測定結果と、に基づき、前記筐体の揺れに応じた前記撮像部の光軸の向きの変化が補正されるように、当該撮像部の姿勢を制御する制御手段と、
を備える、情報処理装置。 Includes position information according to the position of the imaging unit supported by the housing with respect to the housing, an estimation result of the distance between the imaging unit and the subject, and at least angular fluctuation of the housing in a predetermined rotation direction. The measurement result of the amount of shaking of the housing, the acquisition means for acquiring, and
Based on the position information, the estimation result of the distance, and the measurement result of the amount of shaking, the change in the direction of the optical axis of the imaging unit according to the shaking of the housing is corrected. A control means for controlling the posture of the image pickup unit and
Information processing device.
前記距離lは、前記船舶のAIS(Automatic Identification System)により取得された情報に基づき推定される、
請求項3に記載の情報処理装置。 The housing is a housing of a ship.
The distance l is estimated based on the information acquired by the AIS (Automatic Identification System) of the ship.
The information processing device according to claim 3.
前記距離lは、DSC(Digital Selective Calling)に基づき推定される、
請求項3に記載の情報処理装置。 The housing is a housing of a ship.
The distance l is estimated based on DSC (Digital Selective Calling).
The information processing device according to claim 3.
所定の筐体に支持された撮像部の当該筐体に対する位置に応じた位置情報と、前記撮像部と被写体との間の距離の推定結果と、少なくとも前記筐体の所定の回転方向の角度揺れを含む当該筐体の揺れの量の測定結果と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報と、前記距離の推定結果と、前記揺れの量の測定結果と、に基づき、前記筐体の揺れに応じた前記撮像部の光軸の向きの変化が補正されるように、当該撮像部の姿勢を制御する制御ステップと、
を含む、情報処理方法。 It is an information processing method executed by an information processing device.
Position information according to the position of the imaging unit supported by the housing with respect to the housing, the estimation result of the distance between the imaging unit and the subject, and at least the angular fluctuation of the housing in the predetermined rotation direction. The measurement result of the amount of shaking of the housing including, and the acquisition step to acquire
Based on the position information, the estimation result of the distance, and the measurement result of the amount of shaking, the change in the direction of the optical axis of the imaging unit according to the shaking of the housing is corrected. A control step that controls the posture of the image pickup unit,
Information processing methods, including.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020003743A JP2021111902A (en) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | Information processing device, information processing method, and program |
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WO2023112347A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | 古野電気株式会社 | Target monitoring device, target monitoring method, and program |
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- 2020-01-14 JP JP2020003743A patent/JP2021111902A/en active Pending
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