JP2022039635A - 画像計測装置、画像計測方法、および画像計測プログラム - Google Patents

画像計測装置、画像計測方法、および画像計測プログラム Download PDF

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圭 徳井
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Abstract

【課題】鉄筋の遮蔽を通知する。【解決手段】画像計測装置(1)は、撮像部(11、12)の鉄筋の撮像画像で、第1の層に配置された第1の鉄筋と、第1の層よりも撮像部から見て奥側の第2の層に第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なる場合に第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部(134)と、第2の鉄筋が遮蔽されている場合に遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部(137)とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、ステレオカメラで撮影した画像データから鉄筋の径と間隔を計測し、ユーザに分かりやすく表示した画像データを生成する画像計測装置、画像計測方法、および画像計測プログラムに関するものである。
鉄筋コンクリート造の建物における鉄筋の配置である配筋を検査する装置として、ステレオカメラを用いて鉄筋の三次元位置を取得し、複数の鉄筋の配置(配筋)を検査する装置がある。
例えば、特許文献1には、ステレオカメラを用いて、三次元空間の中の平面に配列された複数の鉄筋の位置情報を取得し、その位置情報に基づいて複数の鉄筋が配列された平面を特定し、当該平面に配列された複数の鉄筋を抽出して、配筋を検査する装置が開示されている。この装置では、撮影対象の鉄筋が複数の層状に構成される場合、撮影基準からの距離に基づいて平面を特定している。
特開2019-002737号公報
しかしながら、特許文献1で開示された方法には、以下の課題がある。すなわち、通常、建造物の強度を確保するために、鉄筋を複数の平行な平面上に、層状に並べて構成することがある。この際、鉄筋をカメラで撮影しようとすると、カメラから見たときに、手前の層の鉄筋が、後段の層の鉄筋を遮蔽する場合がある。その場合、遮蔽の発生した後段の層の鉄筋の計測結果に誤差が生じ得るが、ユーザは、撮影画像を詳細に確認しない限り、そのことを知ることができないという問題が生じる。
本発明の一態様は、上記課題を鑑みて、鉄筋の遮蔽を通知することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像計測装置は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測装置であって、前記撮像画像において、第1の層に配置された第1の鉄筋と、前記第1の層よりも前記撮像装置から見て奥側の第2の層に前記第1の鉄筋と平行に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部と、前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部と、を備える。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像計測装置は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測装置であって、ユーザの操作に応じて前記複数の層から対象層を選択する選択部と、前記撮像画像に基づいて前記対象層の鉄筋を計測する計測部と、前記撮像画像において、前記対象層よりも前記撮像装置から見て手前側の層に配置された第1の鉄筋と、前記対象層に前記第1の鉄筋と平行に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部と、前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部と、を備える。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像計測方法は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測方法であって、前記撮像画像において、第1の層に配置された第1の鉄筋と、前記第1の層よりも前記撮像装置から見て奥側の第2の層に前記第1の鉄筋と平行に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定ステップと、前記遮蔽判定ステップにおいて前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御ステップと、を含む。
本発明によれば、鉄筋の遮蔽を通知することができる。
本発明の実施形態1に係る画像計測装置の構成例を示すブロック図である。 1層目の鉄筋の構成を説明するための図である。 2層目の鉄筋の構成を説明するための図である。 2層構造の鉄筋および撮像部の撮影位置を説明するための図である。 2層構造の鉄筋の撮影画像の一例を説明するための図である。 2層構造の鉄筋の撮影画像の一例を説明するための図である。 2層構造の鉄筋の撮影画像の一例を説明するための図である。 2層構造の鉄筋の撮影画像の一例を説明するための図である。 2層構造の鉄筋の撮影画像の一例を説明するための図である。 2層構造の鉄筋および撮像部の撮影位置を説明するための図である。 2層構造の鉄筋の撮影画像の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態1に係る画像計測装置の処理例を示すフローチャートである。
本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面は、本発明の原理に則った具体的な実施形態を示すに過ぎない。これらは、本発明の理解のために用意されたに過ぎず、本発明を限定的に解釈させるためのものではない。また、各図面に図示される各要素は、本発明の理解を深めるために誇張して記載されているので、実際の各要素の間隔および大きさとは異なる。
以下の説明において、ある図面においてある要素に付された符号と同じ符号が他の図面内の同一の要素にも付されている場合、当該同一の要素の構成および機能等は当該ある要素と同一であるため、当該同一の要素についての詳細な説明を省略する。
〔実施形態1〕
本発明に係る実施形態1について、図面に基づき以下に説明する。以下では、2層で構成された鉄筋の計測を行う場合について説明する。
(画像計測装置1の構成)
図1は、本実施形態に係る画像計測装置1の構成を示すブロック図である。画像計測装置1は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて、当該鉄筋を計測する。図1に示すように、画像計測装置1は、ハードウェアとして、撮像部(撮像装置)11、12、制御部13、表示部14、入力部15、および、記憶部16を備えている。
撮像部11および12は、設定された露出、フォーカス位置等の撮影条件により画像を取得する。撮像部11および12は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)センサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の固体撮像素子、レンズ等から構成されるステレオカメラであり、それぞれが左右のカメラに対応する。
制御部13は、画像処理により手前の層の鉄筋が後段の層の鉄筋を遮蔽しているか否かを判定する。制御部13は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等によるソフトウェア処理、または、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等によるハードウェア処理によって実現される。
表示部14は、撮像部11、12で取得した画像、制御部13による算出結果、判定結果等を表示する。表示部14は、LCD(Liquid Crystal Display)、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等から構成される。入力部15は、ユーザの操作に応じて各種データを画像計測装置1内に取り込む。入力部15は、マウス、キーボード、表示部14のタッチパネル等から構成される。記憶部16は、画像、算出結果、判定結果等を記憶する。記憶部16は、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)等から構成される。
(制御部13の構成)
図1に示すように、制御部13は、機能ブロックとして、取得部131、選択部132、鉄筋検出部(計測部)133、遮蔽判定部134、鉄筋追跡部135、結果合成部136、出力制御部137、および、画像生成部138を構成要素として備えている。制御部13は、単一の部品または装置によって構成されていてもよいし、互いに通信可能な複数の部品または装置によって構成されていてもよい。制御部13が複数の部品または装置によって構成される場合、上述した各構成要素が当該複数の部品または装置のいずれかに設けられていればよい。
取得部131は、撮像部11および12で撮影された、時刻の異なる撮影画像データと、撮像部11および12の配置情報とを随時取得する。
選択部132は、ユーザの操作に応じて複数の層から対象層を選択する。詳細には、選択部132は、ユーザによる入力部15の操作に応じて、計測の対象とする鉄筋を1層目の鉄筋にするか、2層目の鉄筋にするかを選択することにより、対象層を選択する。複数の層に配置された鉄筋のうち、1層目の鉄筋とは、第1の層に配置された第1の鉄筋である。2層目の鉄筋とは、第1の層よりも撮像部11、12から見て奥側の第2の層に第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋である。なお、本実施形態において「沿う方向」とは平行である。一態様において、「沿う方向」とは、一方の鉄筋を他方の鉄筋の鉄筋平面に射影したときに両鉄筋のなす角度が1度以下、3度以下、5度以下または10度以下である場合に、両鉄筋は沿う方向にあると称する。
鉄筋検出部133は、撮影画像上の各層の鉄筋の3次元位置を検出する。特に、鉄筋検出部133は、撮像画像に基づいて、選択部132が選択した対象層の鉄筋を計測する。
遮蔽判定部134は、撮像画像において、1層目の鉄筋と、2層目の鉄筋とが実際に重なっている場合に、2層目の鉄筋が遮蔽されていると判定する。また、遮蔽判定部134は、選択部132が対象層を選択した場合には、撮像画像において、当該対象層よりも撮像部11、12から見て手前側の層に配置された第1の鉄筋と、当該対象層に第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する。なお、第1の鉄筋と第2の鉄筋とが交わる方向にあるとき、第2の鉄筋は遮蔽されていないものとする。なお、本実施形態において「交わる方向」とは直交である。一態様において、「交わる方向」とは、「沿う方向」以外の方向を指す。
遮蔽判定部134は、1層目の鉄筋の両側端部分として検出されたエッジの一方が、2層目の鉄筋の両側端部分として検出されたエッジの一方に接している場合、1層目の鉄筋による遮蔽が発生したと判定してもよい。また、上述したように、遮蔽判定部134は、1層目と2層目とが接しつつ、かつ、2層目の鉄筋の直径が1層目の鉄筋の直径よりも短い場合に、遮蔽が発生したと判定してもよい。
なお、2層目の鉄筋のサイズの設計値があらかじめ設定されており、実際の2層目の鉄筋の直径が当該設計値よりも小さい場合、または、実際の2層目の鉄筋の長さおよび直径の少なくとも一方が所定の閾値を越えて当該設計値よりも小さい場合に、遮蔽判定部134は、遮蔽が発生したと判定してもよい。また、沿う方向にある1層目の鉄筋と2層目の鉄筋とが、設計図面上同一の配置である場合には、遮蔽判定部134は、2層目の鉄筋のうち、1層目の鉄筋と撮影画像上同一の配置でない部分に遮蔽が発生したと判定してもよい。
さらに、遮蔽判定部134は、前述した1層目の鉄筋位置から推定した2層目の鉄筋位置の代わりに、設計図面を用いても構わない。例えば、画像上における2層目鉄筋位置を設計図面から求め、その位置付近に鉄筋が検出されない場合には、そこに遮蔽が発生したと判定してもよい。さらに、カメラと1層目の鉄筋との相対位置を求め、設計図から幾何学的に、1層目の鉄筋が、2層目の鉄筋を遮蔽するか否かを判定してもよい。このように遮蔽判定部134は、設計図面に基づいて、撮像画像において第1の鉄筋と第2の鉄筋とが重なると判断される場合にも、撮像画像において第1の鉄筋と第2の鉄筋とが重なり、第2の鉄筋が遮蔽されていると判定してもよい。
鉄筋追跡部135は、異なる時刻に撮影された複数の撮影画像において、同じ鉄筋の位置を同定する。
結果合成部136は、異なる時刻に撮影された複数の撮影画像の計測結果を合成し、合成した計測結果に応じた通知情報を生成する。すなわち、結果合成部136は、撮像部11、12によって第1のタイミングにおいて撮像された撮像画像に基づいて計測された計測結果と、撮像部11、12によって第2のタイミングにおいて撮像された撮像画像に基づいて計測された計測結果とを合成する。
出力制御部137は、遮蔽判定部134が2層目の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を表示部14に表示(出力)させる。
画像生成部138は、結果合成部136が生成した通知情報を含む画像を生成する。
ここで、撮影画像データは、撮像部11および12の位置および向きを変えて撮影した、時刻の異なる複数のステレオ画像データを示す。撮影画像データは、例えば、画角内にすべての鉄筋が収まらなかった場合に、移動して撮影したり、2層目の鉄筋が1層目の鉄筋で隠れている場合に、2層目の鉄筋が見えるように、位置や角度を調整して撮影したりする場合に取得した画像データである。また、配置情報は、ステレオカメラを構成する2つの撮像部11、12の位置および向きの情報であり、ステレオ計測で用いられる一般的な情報である。
以下、制御部13に備わる各部の詳細を説明する。
(取得部131)
取得部131は、撮像部11および12から、時刻の異なる撮影画像データと、撮像部11および12の配置情報とを取得する。
(選択部132)
選択部132は、計測の対象とする鉄筋を、1層目の鉄筋、2層目の鉄筋、または、1層目および2層目の両方の鉄筋にするかについて、ユーザによる入力部15の操作を受け付け、ユーザ操作が指示する内容に合わせて、計測対象の層を設定する。これにより、選択部132は、対象層を選択する。
(鉄筋検出部133)
鉄筋検出部133は、鉄筋の3次元位置を計測する。鉄筋の検出方法には、汎用的な方法を用いればよい。鉄筋検出部133は、例えば、画像上の鉄筋位置をエッジ検出で求め、ステレオマッチングにより当該鉄筋位置を3次元位置に変換する。このとき、エッジ検出には、画像のエッジを利用した汎用的な方法を用いればよい。鉄筋検出部133は、例えば、Sobelやcanny法等のエッジ検出手法を用いて鉄筋のエッジを検出する。また、ステレオマッチングも汎用的な手法でもよい。これらは、本実施形態の主要な構成ではないため、その詳細な説明は省略する。
さらに、鉄筋検出部133は、算出した鉄筋エッジの3次元データから同一平面上に並ぶものを検出する。このとき、鉄筋検出部133は、2つの異なる平面となる、1層目および2層目の鉄筋平面をそれぞれ算出し、検出した鉄筋の属する平面の種別を、1層目または2層目の平面として分類する。なお、鉄筋平面の算出方法は、汎用的なものでよく、各層の平面を構成する代表的な鉄筋位置、ユーザが指定して算出してもよいし、鉄筋位置のすべての三次元位置の分布から、RANSAC等の手法を用いて算出してもよい。
なお、鉄筋検出部133は、求めた鉄筋の3次元位置から、各層の鉄筋の径、間隔等を算出し、鉄筋の3次元位置とともに、鉄筋計測データとして出力制御部137に出力する。
(遮蔽判定部134)
遮蔽判定部134は、2層目鉄筋を計測する際にのみ動作し、鉄筋検出部133が算出した鉄筋計測データを用いて、1層目の鉄筋による、2層目の鉄筋の遮蔽の有無を判定し、2層目鉄筋の遮蔽の有無を示す遮蔽情報を生成し、出力する。
(鉄筋追跡部135)
鉄筋追跡部135は、ある時刻に撮影された画像に対して、撮影の位置、向き、または、その両方を変えて、別の時刻に撮影された画像との間で同じ鉄筋を追跡し、追跡結果を出力する。ここで、追跡の方法は汎用的なものでよく、例えば、追跡対象の各鉄筋領域にテンプレートマッチングを行う手法、KLT(Kanade-Lucas-Tomasi)法、SHIFT(Scale Invariant Feature Transform)等の、特徴量を使う手法がある。これらは、本実施形態の主要な構成ではないため、その詳細な説明は省略する。
(結果合成部136)
結果合成部136は、過去に計測したデータがある場合、新たに計測したデータを合成し、合成計測データを生成する。ここで、結果合成部136は、鉄筋追跡部135の追跡結果を用いて鉄筋を同定し、合成する。例えば、まず、鉄筋追跡部135は、異なる時刻に撮影された2枚の画像に対して、双方の画像に共通に映り込む1層目の鉄筋を同定する。次に、結果合成部136は、同定した鉄筋のうちの1本を基準鉄筋として、異なる画像から計測した鉄筋の鉄筋計測データを合成する。
ここで、結果合成部136は、合成計測データを作成する場合、過去の計測データに同一の鉄筋の計測データが複数あるとき、その中から一つを選択してもよいし、それらの平均を用いてもよい。
また、合成計測データには、属性情報を付加して管理する。属性情報は、合成結果の算出に用いられた鉄筋ごとに作成された情報であり、各鉄筋を識別するためのIDから構成される。
1層目も2層目も合成方法は同様に行うが、2層目の鉄筋を計測する場合のみ、遮蔽を考慮した処理が必要となる。以下に、2層目の鉄筋を計測する際に追加で必要な処理について説明する。
2層目の鉄筋が計測された場合、属性情報に、計測済フラグが追加される。計測済フラグは、その鉄筋の計測データが過去にあるか否かを示す。計測済フラグの値が0であれば過去の計測データなしを示し、計測済フラグの値が1であれば過去の計測データありを示す。
ここで、結果合成部136は、2層目の鉄筋の計測データを合成する際、遮蔽判定部134の遮蔽情報を参照して、遮蔽があれば、そのデータは用いないようにしてもよい。遮蔽がある2層目鉄筋のデータは、鉄筋の一部が隠れており、信頼性が低くなる。そのため、このようにすることにより、合成計測データの信頼度を上げることができる。このとき、遮蔽がある2層目の鉄筋の鉄筋計測データは、合成計測データに追加されず、属性情報のみが追加される。
結果合成部136は、合成計測データを作成する。その後、結果合成部136は、各種の撮影のサポートをするための通知を行う指示を画像生成部138に出力する。結果合成部136は、例えば、2層目の鉄筋に遮蔽がある場合、遮蔽のある旨の通知、遮蔽を解消可能な移動方向の通知等を行わせるための指示を画像生成部138に出力する。また、結果合成部136は、例えば、2層目の鉄筋のうち遮蔽が解消されたものがある場合、シャッターを促す旨の通知を行わせるための指示を画像生成部138に出力する。
(出力制御部137)
出力制御部137は、遮蔽判定部134、画像生成部138等から表示すべきデータを取得して、表示部14に表示させる。例えば、出力制御部137は、1層目の鉄筋の長手方向と異なる方向に撮像部11、12を移動させるように促す通知をさらに出力させてもよい。また、出力制御部137は、撮像部11、12、1層目の鉄筋および2層目の鉄筋の位置関係を参照して、撮像画像における1層目の鉄筋と2層目の鉄筋との重なりが小さくなるように、撮像部11、12を移動させる方向を特定し、当該方向を示す通知をさらに出力させる。
例えば、1層目の鉄筋の長手方向に垂直な方向に撮像部11、12を移動させる場合、出力制御部137は、互いに反対の2つの方向のうち、何れか1つの方向を特定する。その場合、出力制御部137は、撮像部11、12から見た撮像画像において、1層目の鉄筋の両エッジのうち、何れの側に2層目の鉄筋のエッジが存在するかを認識して、当該2層目の鉄筋のエッジが存在する方向を、撮像部11、12を移動させる方向として特定する。
(画像生成部138)
画像生成部138は、結果合成部136から出力された通知があれば、その通知の内容に基づき、撮影画像上に各種通知画面や、撮影サポート表示を重畳した画像を生成する。そして、画像生成部138は、生成した画像を、出力制御部137に出力する。
(制御部13の動作例)
次に、遮蔽判定部134、結果合成部136、および、画像生成部138の動作の例について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
図2および図3は、2層で構成された鉄筋の各層の構成を示す図である。図2は、1層目の鉄筋の構成を示す。図3は、2層目の鉄筋の構成を示す。
図2に示すように、縦鉄筋20および21が垂直方向に配置され、横鉄筋22および23が水平方向に、かつ、縦鉄筋20および21に直交するように配置されている。図3に示すように、縦鉄筋24および25が垂直方向に配置され、横鉄筋26および27が水平方向に、かつ、縦鉄筋24および25に直交するように配置されている。すなわち、2層目の鉄筋は、1層目と同様に配置されている。ここで、各層を構成する鉄筋は同一平面上に配置されており、各層は平行となるように配置されている。
図4は、2層構造の鉄筋および撮像部11、12の撮影位置を説明するための図である。例えば、図4に示すように、図2および図3に示した2層の鉄筋を撮像部11、12で撮影を行う。ここで、撮像部11、12の左側のカメラから見ると、縦鉄筋24の右側が、縦鉄筋20で遮蔽されている配置となっている。遮蔽判定部134は、鉄筋検出部133が算出した鉄筋の3次元位置データを用いて、異なる層の、同一方向の鉄筋が重なっていれば、遮蔽があったと判定する。
次に、実際の撮影画像の例を示し、通知画面の内容について説明する。以下に示す撮影画像は、いずれも撮像部11、12の左側のカメラの画像とする。図5は、このときの撮影画像上に通知を重畳した画像の一例を示す図である。図5に示すように、1層目の縦鉄筋20と、2層目の縦鉄筋24とが重なっていることから、遮蔽判定部134は、遮蔽が発生していると判定する。
結果合成部136は、その判定結果を参照して、合成計測データの合成に用いる2層目の鉄筋に遮蔽がある場合に、その旨を示す通知情報を生成し、当該通知情報を画像生成部138に出力する。画像生成部138は、当該通知情報を受け付けて、2層目の鉄筋に遮蔽が存在する旨の通知画面28を撮影画像上に重畳した画像を生成する。このとき、画像生成部138は、遮蔽の存在する鉄筋が、縦鉄筋なのか横鉄筋なのかを通知する通知画面を生成してもよく、両方に遮蔽がある場合には、縦方向および横方向に遮蔽がある旨を通知する通知画面を生成してもよい。
これにより、複数の撮影画像から計測した2層目の鉄筋に遮蔽があることをユーザに提示することができ、ユーザに別角度や別の位置からの撮影が必要であること等を示唆することができるため、2層目の鉄筋をすべて計測することができる。ここで、一方の画像しか表示していない場合には、遮蔽による計測ミスが発生したか否かが分かり難い。それに対して、ステレオカメラである撮像部11、12の撮影画像は左右2つあり、一方の撮影画像で遮蔽が発生していなくても、他方の撮影画像では遮蔽が発生している場合があるので、上記で述べたような鉄筋計測データに基づき、遮蔽の有無を判定し、その結果を撮影画像上に重畳して表示することで、撮影の失敗を防ぐことができる。
また、このとき、遮蔽のある鉄筋の位置が分かる撮影サポート表示を行ってもよい。例えば、撮影サポート表示として、遮蔽のあるエリアを強調するために、そのエリア上に、マーク、矩形等を表示してもよいし、遮蔽された2層目の鉄筋、それを遮蔽している1層目の鉄筋に対して、鉄筋またはその一部の色、明るさ等を変えてもよいし、そのエリアがユーザに明示できる手法であれば、どのような表示を行ってもよい。
図6は、撮影サポート表示の一例を示す図である。図6に示すように、遮蔽の発生している、縦鉄筋20および24を囲む点線29が、撮影サポート表示として表示される。
これにより、遮蔽の位置をユーザに提示することができ、2層目の鉄筋データを、抜けによる撮影の失敗がなく、かつ、より効率的に計測することができる。
また、遮蔽が解消される方向に撮像部11、12を動かす通知を行ってもよい。図7は、このときの通知の一例を示す図である。図7に示すように、遮蔽が発生しており、それを解消するためにカメラを動かして撮影する旨のメッセージを表示した通知画面30を重畳してもよい。また、左右の移動を示す旨のマークを重畳してもよい。図8は、そのマークの一例を示す図である。図8に示すように、左右方向の矢印であるマーク31を表示してもよい。
このとき、遮蔽が解消するための移動距離がより少ない方向に移動する旨の通知を行ってもよい。ここで、より短い移動距離で遮蔽を解消できる撮影方向は、遮蔽のある1層目および2層目の鉄筋の3次元位置と、撮像部11、12の位置との関係から算出される。図9は、左方向に移動する旨の通知であるマーク32を表示した際の表示画面の一例を示す図である。これにより、より効率的に2層目の鉄筋を計測することができる。
すなわち、遮蔽判定部134は、2層目の鉄筋が遮蔽されていると判定した後、撮像部11、12によって逐次撮像されている鉄筋の画像において、2層目の鉄筋から1層目の鉄筋が離れたことを判定してもよい。そして、出力制御部137は、遮蔽判定部134が2層目の鉄筋から1層目の鉄筋が離れたことを判定した場合に、遮蔽がないことを示す通知を出力させてもよい。
なお、撮像部11、12の左方向の移動により、2層目の鉄筋の遮蔽が解消された場合に、出力制御部137は、さらに撮像部11、12の撮影方向を右側に向ける(撮像装置の角度を変更する)ように促す通知を出力させてもよい。これにより、1層目の鉄筋からさらに離れた2層目の鉄筋を撮影することができる。
ここで、撮像部11、12を移動させる通知をした際、ユーザは、どの程度移動して撮影すればいいのかがわからず、適切な画像が撮影できない場合がある。このような問題を解決するため、出力制御部137は、撮像部11、12を移動させる通知をさせた後、遮蔽がなくなった場合に、ユーザにシャッターを押すことを促す旨の通知を行わせてもよい。
このとき、例えば、取得部131は、鉄筋追跡部135の追跡に応じて、撮像部11、12から連続的に画像を取得(スルーアウトプット画像を取得)する。鉄筋追跡部135は、その画像に対して、最初に撮影した画像において遮蔽している1層目の鉄筋を追跡する。鉄筋追跡部135は、追跡した鉄筋と対になる2層目の鉄筋の位置を予め算出しておく。当該2層目の鉄筋の遮蔽が解消された場合に、出力制御部137は、ユーザにシャッターを押すことを促す旨の通知を行わせる。
図10、11は、その例を示す図である。例えば、ユーザは、最初の、左方向に移動する旨の通知に従って、図10に示すように、撮像部11、12を遮蔽が解消される位置まで左方向に動かす。その場合、図11に示すように、出力制御部137は、シャッターを押すことを促す旨のメッセージを、表示部14に通知画面33に表示させる。
また、ユーザが撮像部11、12の位置を移動させ過ぎて、新たな遮蔽が発生した場合に、出力制御部137は、撮像部11、12の移動が大きいため、元の位置に近付けるように促す旨の通知を行わせてもよい。これにより、より効率的に計測を行うことができる。
なお、追跡、遮蔽検知等の処理は、遮蔽の発生したエリア周辺で行うが、処理が重い場合には、縮小画像で行ったり、さらにエリアを限定して行ったりしてもよい。また、上記では、表示による通知について説明したが、警告音、メッセージ等の音声による通知であってもよい。すなわち、出力制御部137は、ユーザへの通知を表示部14(画面上)に出力させたり、音声出力部(不図示)をさらに備えている場合には、音声出力部に当該通知を音声として出力させてもよい。
(画像計測装置1の処理)
図12は、本実施形態に係る画像計測装置1の処理例を示すフローチャートである。以下、1層目および2層目の鉄筋の3次元位置を計測する処理について説明する。
画像計測装置1では、制御部13の取得部131が撮影画像および撮像部11、12の配置情報を取得すると、処理を開始する。
(ステップS1201)
まず、鉄筋検出部133は、撮影画像のエッジ情報、視差情報等を解析することにより、1層目の鉄筋の位置と、2層目の鉄筋の位置と、1層目の鉄筋が構成する平面(1層目の平面)と、2層目の鉄筋が構成する平面(2層目の平面)とを検出する。
このとき、例えば、鉄筋検出部133は、すべてが見えている鉄筋の手前のエッジを含む1層目の平面を先に求め、その後、1層目の平面から法線方向に所定の距離にあるエッジ(すなわち、1層目の鉄筋におけるエッジであって、撮像部11および12から見て奥側のもう1つのエッジ)を除き、残りのエッジの三次元位置から2層目の鉄筋の位置と、2層目の平面とを求める。
別の方法として、鉄筋検出部133は、鉄筋のエッジの位置を求めて、当該エッジと、撮像部11、12との間の距離を計算し、その距離の分布が2つに分かれた場合に、2つの平面を特定する。
(ステップS1202)
次に、鉄筋追跡部135は、2層目の鉄筋に対応する、過去の鉄筋計測データが記憶部16にあるか否かを判定する。過去の鉄筋計測データがある場合(ステップS1202のYES)、制御部13は、ステップS1203の処理を実行する。過去の鉄筋計測データがない場合(ステップS1202のNO)、制御部13は、ステップS1204の処理を実行する。
(ステップS1203)
鉄筋追跡部135は、画像のマッチング、画像の特徴量等を用いて、1層目の鉄筋の位置を追跡する。結果合成部136は、追跡した1層目の鉄筋の位置のうちから、基準鉄筋位置を特定し、当該基準鉄筋位置を基に各撮影画像の計測結果を合成する。
(ステップS1204)
結果合成部136は、2層目の各鉄筋の計測済フラグの値を0で初期化する。
(ステップS1205:遮蔽判定ステップ)
遮蔽判定部134は、1層目の鉄筋の位置と、2層目の鉄筋の位置とにより、鉄筋同士の遮蔽の有無を判定し、遮蔽の有無を示す遮蔽情報を出力する。結果合成部136は、遮蔽判定部134が出力した遮蔽情報を参照して、遮蔽が存在するか否かを判定する。遮蔽が存在する場合(ステップS1205のYES)、結果合成部136は、ステップS1210の処理を実行する。遮蔽が存在しない場合(ステップS1205のNO)、結果合成部136は、ステップS1206の処理を実行する。
(ステップS1206)
結果合成部136は、計測済フラグが0となる2層目の鉄筋があるか否かを判定する。計測済フラグが0の2層目の鉄筋が存在する場合(ステップS1206のYES)、制御部13は、ステップS1207の処理を実行する。計測済フラグが0の2層目の鉄筋が存在しない場合(ステップS1206のNO)、制御部13は、ステップS1212の処理を実行する。
(ステップS1207)
画像生成部138は、シャッターを押す旨の通知画面を重畳した画像を生成する。出力制御部137は、画像生成部138が生成した画像を表示部14に表示させる。
(ステップS1208)
次に、結果合成部136は、シャッターが押されたか否かを判定する。シャッターが押された場合(ステップS1208のYES)、制御部13は、ステップS1209の処理を実行する。シャッターが押されていない場合(ステップS1208のNO)、制御部13は、ステップS1212の処理を実行する。
(ステップS1209)
結果合成部136は、計測済フラグを1に更新する。そして、ステップS1201の処理を再度実行する。
(ステップS1210:出力制御ステップ)
ステップS1205で遮蔽が存在する場合、画像生成部138は、遮蔽のある旨の通知画面を重畳した画像を生成する。出力制御部137は、生成した画像を表示部14に表示させる。
(ステップS1211)
次に、画像生成部138は、遮蔽を解消できる移動方向を示す通知、または、矢印等のマークを重畳した画像を生成する。出力制御部137は、生成した画像を表示部14に表示させる。
(ステップS1212)
制御部13は、ユーザが入力部15の撮影終了ボタンを押したか否かを判定する。ユーザが撮影終了ボタンを押した場合(ステップS1212のYES)、制御部13は、処理を終了する。ユーザが撮影終了ボタンを押していない場合(ステップS1212のNO)、制御部13は、ステップS1201の処理を再度実行する。
なお、2層目のみの鉄筋を計測する際の処理は、1層目の鉄筋の計測データの合成を行わないだけで、他の処理は上記と同様となる。また、1層目のみの鉄筋を計測する際は、2層目に関する処理(遮蔽検出と計測済フラグの生成、各種通知等)を除外した処理と同様になる。このように、1層目と比べ、2層目の鉄筋の計測処理には、遮蔽を回避するために必要な処理が発生するため、あらかじめユーザが取得したい層の鉄筋の計測データを指定しておけば、より効率的に所望の層の鉄筋の計測が可能となる。
なお、1層目の鉄筋を計測する際、現在の撮影画像と、直前の撮影画像とにおいて共通するエリアが、所定の割合以下になったら、シャッター通知を行ってもよい。これにより効率的に1層目の鉄筋の計測結果を合成できる。
上述した本発明の実施形態1に係る画像計測装置1によれば、複数の異なる位置から撮影し、各撮影画像の計測結果を合成して2層目の鉄筋位置の計測を行う際、入力画像の遮蔽の有無を検出し、遮蔽の有無や、その位置、遮蔽を解消するための撮像部11、12の移動方向、および、遮蔽が解消された状態になった旨を通知し、撮像部11、12の移動方向、撮影のタイミング等をユーザに分かりやすく表示することができる。これによって、より効率的に2層で構成された鉄筋の三次元位置を計測することができる。
撮像部11、12を上下左右に移動させる順序は、撮像部11、12に優先順位を設定している場合は、優先順位の高い順に動かしてもよいし、優先順位を設定していない場合には、どちらが先でもよい。
また、上記では、縦鉄筋に遮蔽がある場合について説明を行ったが、横鉄筋に遮蔽がある場合についても、方向が異なるだけで同様である。例えば、横鉄筋に遮蔽がある場合、出力制御部137は、撮像部11、12を上下に移動させるように促す通知を出力させる。また、縦鉄筋および横鉄筋共に遮蔽がある場合、撮像部11、12を左右に移動させた後に、上下に移動させるように促す通知(矢印を含んでもよい)を出力させる。
また、上記では2層構造の鉄筋について説明を行ったが、3層以上であってもよく、各層に対する処理の内容は同様である。すなわち、3つ以上の層がある場合に、それらの層のうち、選択された層の手前側にある層を第1の層、奥側の選択された層を第2の層としてもよい。また、第2の層は、第1の層の直近であってもよいし、直近でなくてもよい。すなわち、第1の層と、第2の層とは、隣接した2つの層でなくてもよい。なお、第2層の手前に複数の層が存在する場合には、遮蔽判定部134は、第2層の手前の各層を第1の層として、第2層と、それぞれの第1層との間で遮蔽判定を行い、結果合成部136は各判定結果を合成してもよい。
なお、本実施形態に係る画像計測装置1は、外部の、LCD、有機ELディスプレイ等の表示装置や、フラッシュメモリやハードディスク等の記憶装置に接続することができ、画像計測装置1で生成した画像データを、表示装置に表示したり、画像データファイルとして記憶装置に記憶したり、記憶装置に記憶された画像を読み込んで、表示装置に表示したりすることができる。
本実施形態の各処理は、CPU、GPU等によるソフトウェア処理、または、ASIC、FPGA等によるハードウェア処理によって実現することができる。
また、本実施の形態で説明した機能を実現する方法は、プログラムとして提供することもできる。プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませたり、インターネットからダウンロードしたりして実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る画像計測装置は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測装置であって、前記撮像画像において、第1の層に配置された第1の鉄筋と、前記第1の層よりも前記撮像装置から見て奥側の第2の層に前記第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部と、前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部と、を備えている。
本発明の態様2に係る画像計測装置は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測装置であって、ユーザの操作に応じて前記複数の層から対象層を選択する選択部と、前記撮像画像に基づいて前記対象層の鉄筋を計測する計測部と、前記撮像画像において、前記対象層よりも前記撮像装置から見て手前側の層に配置された第1の鉄筋と、前記対象層に前記第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部と、前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部と、を備えている。
本発明の態様3に係る画像計測装置は、上記態様1または2において、前記出力制御部が、前記第1の鉄筋の長手方向と異なる方向に前記撮像装置を移動させるように促す通知をさらに出力させてもよい。
本発明の態様4に係る画像計測装置は、上記態様3において、前記出力制御部が、前記撮像装置、前記第1の鉄筋および前記第2の鉄筋の位置関係を参照して、前記撮像画像における前記第1の鉄筋と前記第2の鉄筋との重なりが小さくなるように、前記撮像装置を移動させる方向を特定し、当該方向を示す通知をさらに出力させてもよい。
本発明の態様5に係る画像計測装置は、上記態様4において、前記遮蔽判定部が、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した後、前記撮像装置によって逐次撮像されている前記鉄筋の画像において、前記第2の鉄筋から前記第1の鉄筋が離れたことを判定し、前記出力制御部が、前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋から前記第1の鉄筋が離れたことを判定した場合に、前記遮蔽がないことを示す通知を出力させてもよい。
本発明の態様6に係る画像計測装置は、上記態様1から5の何れか1つにおいて、前記撮像装置によって第1のタイミングにおいて撮像された前記撮像画像に基づいて計測された計測結果と、前記撮像装置によって第2のタイミングにおいて撮像された前記撮像画像に基づいて計測された計測結果とを合成する結果合成部をさらに備えてもよい。
本発明の態様7に係る画像計測装置は、上記態様1から6の何れか1つにおいて、前記出力制御部が、前記通知を画面上に出力させ、または、前記通知を音声として出力させてもよい。
本発明の態様8に係る画像計測方法は、撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測方法であって、前記撮像画像において、第1の層に配置された第1の鉄筋と、前記第1の層よりも前記撮像装置から見て奥側の第2の層に前記第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定ステップと、前記遮蔽判定ステップにおいて前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御ステップと、を含む。
本発明の各態様に係る画像計測装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記画像計測装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより上記画像計測装置をコンピュータにて実現させる画像計測装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1 画像計測装置
11、12 撮像部(撮像装置)
13 制御部
14 表示部
15 入力部
16 記憶部
132 選択部
133 鉄筋検出部(計測部)
134 遮蔽判定部
135 鉄筋追跡部
136 結果合成部
137 出力制御部
138 画像生成部

Claims (9)

  1. 撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測装置であって、
    前記撮像画像において、第1の層に配置された第1の鉄筋と、前記第1の層よりも前記撮像装置から見て奥側の第2の層に前記第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部と、
    前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部と、
    を備えることを特徴とする画像計測装置。
  2. 撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測装置であって、
    ユーザの操作に応じて前記複数の層から対象層を選択する選択部と、
    前記撮像画像に基づいて前記対象層の鉄筋を計測する計測部と、
    前記撮像画像において、前記対象層よりも前記撮像装置から見て手前側の層に配置された第1の鉄筋と、前記対象層に前記第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定部と、
    前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御部と、
    を備えることを特徴とする画像計測装置。
  3. 前記出力制御部は、前記第1の鉄筋の長手方向と異なる方向に前記撮像装置を移動させるように促す通知をさらに出力させることを特徴とする請求項1または2に記載の画像計測装置。
  4. 前記出力制御部は、前記撮像装置、前記第1の鉄筋および前記第2の鉄筋の位置関係を参照して、前記撮像画像における前記第1の鉄筋と前記第2の鉄筋との重なりが小さくなるように、前記撮像装置を移動させる方向を特定し、当該方向を示す通知をさらに出力させることを特徴とする請求項3に記載の画像計測装置。
  5. 前記遮蔽判定部は、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した後、前記撮像装置によって逐次撮像されている前記鉄筋の画像において、前記第2の鉄筋から前記第1の鉄筋が離れたことを判定し、
    前記出力制御部は、前記遮蔽判定部が前記第2の鉄筋から前記第1の鉄筋が離れたことを判定した場合に、前記遮蔽がないことを示す通知を出力させる
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像計測装置。
  6. 前記撮像装置によって第1のタイミングにおいて撮像された前記撮像画像に基づいて計測された計測結果と、前記撮像装置によって第2のタイミングにおいて撮像された前記撮像画像に基づいて計測された計測結果とを合成する結果合成部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の画像計測装置。
  7. 前記出力制御部は、前記通知を画面上に出力させ、または、前記通知を音声として出力させることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の画像計測装置。
  8. 撮像装置によって撮像された複数の層に配置された鉄筋の撮像画像に基づいて前記鉄筋を計測する画像計測方法であって、
    前記撮像画像において、第1の層に配置された第1の鉄筋と、前記第1の層よりも前記撮像装置から見て奥側の第2の層に前記第1の鉄筋と沿う方向に配置された第2の鉄筋とが重なっている場合に、前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定する遮蔽判定ステップと、
    前記遮蔽判定ステップにおいて前記第2の鉄筋が遮蔽されていると判定した場合に、遮蔽があることを示す通知を出力させる出力制御ステップと、
    を含むことを特徴とする画像計測方法。
  9. 請求項1に記載の画像計測装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、前記遮蔽判定部、および、前記出力制御部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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