JP5440532B2 - 画像撮像装置及びプログラム - Google Patents
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Description
ハンディーターミナル(業務用携帯端末)などのシンボル読取装置は、カメラ等の撮像装置でシンボルを含む被写体を撮像し、当該撮像した撮像画像をデコードエンジンにより解析することで、シンボルの内容を読み取る。
従来、シームレスなフォーカス調整機能を有するデジタルカメラにおいて、バーコード等の被写体の撮影に最適なフォーカス位置を選択するための手段として、以下のような方法が存在する。例えば、PSD(Position Sensitive Detector)を利用した測距センサや2組のリニアイメージセンサを利用した位相差差分方式をとることで直接対象物までの距離を計測し、或いはレーザー照射を利用した測距方法をとることで距離を計測し、その値に沿ったフォーカス位置へとレンズを直接移動するという方法が存在する。
コントラスト法とは、フォーカス位置を最遠方端から最近接端まで移動しながら逐次画像をキャプチャーし、キャプチャーされた画像のコントラストが最も高いと判定されるフォーカス位置を探索するというものである。ただし、この方法にはフォーカス位置を移動しながら逐次画像をキャプチャーするという動作が伴うため、時間が掛かるという欠点がある。
図1に示すように、シンボル読取装置1は、撮像部10と、データ処理部20と、ユーザインタフェース部30と、加速度センサ40と、を備えて構成される。
撮像レンズ部11は、例えば、被写体を撮影するために光を集光する複数のレンズで構成され、倍率を調整するためのズームレンズ11aやピントを調整するためのフォーカスレンズ11b等を備える。
レンズ駆動部12は、被写体の撮像の際に、ズームレンズ11aを光軸方向に移動させるズームレンズ駆動部12a、フォーカスレンズ11bを光軸方向に移動させるフォーカスレンズ駆動部12b等を備える。なお、ズームレンズ駆動部12a及びフォーカスレンズ駆動部12bはそれぞれエンコーダを備え、各モータの回転量を検出することができる。
イメージセンサ13は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子により構成され、撮像レンズ部11が光を集光することによって結像した画像を、デジタル化した画像データとして取り込む。取り込まれた画像データは、データ処理部20のメモリ21に一時的に記憶される。
メモリ21は、撮影処理を行う度にイメージセンサ13が取り込んだ画像データ(例えばバーコード画像等)を一時的に記憶する。また、メモリ21は、画像処理に必要な画像データ、各種フラグの値、閾値等も記憶する。さらに、メモリ21は、画像表示を行うための表示画像データの記憶と読み出しを行うための表示メモリ領域を含んでいる。
画像処理部22は、メモリ21に一時記憶されている画像データに対して、画像表示を行うための所定の画像処理を施す。当該画像処理を施された画像データは、表示画像データとしてメモリ21の表示メモリ領域に格納される。
画像出力部23は、メモリ21の表示メモリ領域に格納された表示画像データを読み出し、当該読み出された表示画像データに基づいてRGB信号を生成し、当該生成されたRGB信号をユーザインタフェース部30の液晶表示部31に出力する。また、RGB信号を、ユーザインタフェース部30の外部インタフェース33を介して外部出力させることにより、テレビやPC、プロジェクタ等の外部機器に画像表示させることも可能である。
ズームレンズ駆動制御部24aは、DCモータによるズームレンズ11aの駆動に必要なパルス数(駆動量)を予め算出して保持しており、当該駆動量に基づいてズームレンズ11aの駆動を制御する。
フォーカスレンズ駆動制御部24bは、撮像レンズ部11により結像された画像のフォーカス精度の評価値、例えば、コントラスト値や、エッジ量に応じて、フォーカスレンズ11bの位置を制御する。また、フォーカスレンズ駆動制御部24bは、算出された駆動量に基づいてフォーカス追従位置を算出し、当該フォーカス追従位置へとフォーカスレンズ11bを駆動させる。
ぶれ補正処理部24cは、後述する加速度センサ40から入力されたシンボル読取装置1のぶれ量に応じて、撮像レンズ部11の図示しないぶれ補正レンズを光軸と直交する方向に駆動し、イメージセンサ13に結像する画像のぶれを補正するよう制御する。
液晶表示部31は、画像出力部23から出力されたRGB信号に基づいて被写体画像を表示する。具体的には、撮像部10により生成された複数の画像データに基づいたライブビュー画像や、録画中に外部メモリ34に記録される動画像を表示したり、外部メモリ34に記録された動画像を再生表示したりする。なお、液晶表示部31に、画像出力部23から適宜出力される表示画像データを一時的に記憶する画像メモリ(図示せず)を備えるようにしてもよい。
操作部32は、ユーザがシンボル読取装置1における所定の操作を行うための機能であり、ユーザの操作に応じた操作信号を制御部24に出力する。操作部32は、例えば、シャッタボタン、選択決定用ボタン、再生ボタン、撮影ボタン、モード切替ボタン等を備えている。モード切替ボタンは、動画を撮影するための動画撮影モードと静止画を撮影するための静止画撮影モードとを切り替える際に用いられるボタンである。
外部インタフェース33は、テレビやPC、プロジェクタ等の外部機器との接続用端子であり、所定の通信ケーブルを介してデータの送受信を行う。
外部メモリ34は、例えば、カード型の不揮発性メモリ(フラッシュメモリ)やハードディスク等により構成され、撮像部10により撮影され、画像処理部22により圧縮・符号化された被写体画像の画像データを、複数記憶する。
ID抽出部51は、制御部24からの指令に基づいて、メモリ21に格納されているバーコード画像からIDを抽出する。抽出されたIDは、ID格納部52に格納される。
以下、図2〜図8を用いて、デジタルカメラ1の動作を説明する。
例えば、シンボル読取装置1の撮像部10から二次元コードまでの距離が近い場合は、シンボル画像がより大きく撮像される領域でピントが合う。つまり、フォーカスレンズ11bが近接側(F−)にあるときに読み取りが成功する。
また、シンボル読取装置1の撮像部10から二次元コードまでの距離がピント位置付近にある場合は、フォーカスレンズ11bをデフォルト位置(F0)から動かさずにピントを合わせることが可能である。本実施形態では、画像解析処理を行うことにより、少々のピンボケは許容できる。そのため、比較的広い範囲でデコードを成功させることができる。
また、シンボル読取装置1の撮像部10から二次元コードまでの距離が遠い場合は、シンボル画像がより小さく撮像される領域でピントが合う。つまり、フォーカスレンズ11bが遠方側(F+)にあるときに読み取りが成功する。
図4は、本実施形態に係るシンボル読取装置1内で行われる二次元コード読取処理の一例について示したフローチャートである。この二次元コード読取処理は、制御部24がプログラムメモリ25に格納されている二次元コード読取プログラムを実行することにより実現される。
ステップS102では、撮像部10により撮像されているシンボル画像を液晶表示部31にスルー表示させる。
ステップS103では、ユーザにより操作部32の撮影ボタンが押下されたか否かを判定する。撮影ボタンが押下された場合は、次のステップS104へと移行し、撮影ボタンが押下されていなかった場合は、ステップS102へと移行する。
ステップS104では、シンボル領域算出処理を行う。このシンボル領域算出処理について、図5、図6を用いて具体的に説明する。
図5に示すように、ステップS201では、図4のステップS102でスルー表示された元画像(図6(a)参照)を2値化する(図6(b)参照)。
ステップS202では、ステップS201で2値化された元画像をブロック分割する(図6(c)参照)。例えば、QVGA(320×240)画像を8ピクセル単位で40×30個のブロックに分割する。なお、適切なピクセル単位は、予め評価実験により設定されるものとする。
ステップS203では、ステップS202で分割された各ブロックを黒ブロックと白ブロックに分割する。黒ブロックと判定するための設定値は、予め評価実験により算出されている。ただし、実際の環境に合わせて、後から変更することも可能である。
ステップS204では、元画像の中心付近の黒ブロックの塊を探索する。具体的には、元画像にラベリング処理を施すことにより塊ブロックを抽出する。
ステップS205では、黒ブロックの塊が占める総ブロック数をカウントする。
ステップS106では、フォーカスレンズ11bを遠方側(F+)へと移動させる。
ステップS107では、サイズが設定値2より大きいか否かを判定する。設定値2とは、図3に示したaの値、すなわちデフォルト位置(F0)で撮像可能な範囲と近接側(F−)で撮像可能な範囲との境界点のことである。サイズが設定値2より大きかった場合は、次のステップS108へと移行し、サイズが設定値2以下であった場合は、ステップS109へと移行する。
ステップS108では、フォーカスレンズ11bを近接側(F−)へと移動させる。
ステップS110では、ステップS109でキャプチャーされた静止画像を解析し、デコード処理を行う。
ステップS111では、静止画像のデコードが成功したか否かを判定する。デコードが成功した場合は、当該二次元コード読取処理を終了し、デコードが成功しなかった場合は、次のステップS112へと移行する。
ステップS112では、デコード処理の再試行回数を超過したか否かを判定する。当該再試行回数は、ユーザが任意に設定可能である。再試行回数を超過した場合は、次のステップS113へと移行し、再試行回数を超過しなかった場合は、ステップS109へと移行する。
ステップS113では、デコード失敗を液晶表示部31にメッセージ表示させる。当該メッセージが表示されると、当該二次元コード読取処理を終了する。
特に、液体レンズのように、1画面のキャプチャー時間よりもフォーカス移動の方が圧倒的に速いカメラモジュールでは高い効果を発揮する。
図7、図8は、本実施形態に係るシンボル読取装置1内で行われる二次元コード読取処理の一例(二次元コード読取処理2)について示したフローチャートである。
図7に示すように、ステップS301では、フォーカスレンズ11bの位置をデフォルト位置(F0)に移動させる。
ステップS302では、撮像部10により撮像されているシンボル画像を液晶表示部31にスルー表示させる。
ステップS303では、ユーザにより操作部32の撮影ボタンが押下されたか否かを判定する。撮影ボタンが押下された場合は、次のステップS304へと移行し、撮影ボタンが押下されていなかった場合は、ステップS302へと移行する。
ステップS305では、ステップS304でキャプチャーされた静止画像を解析し、デコード処理を行う。
ステップS306では、静止画像のデコードが成功したか否かを判定する。デコードが成功した場合は、当該二次元コード読取処理を終了し、デコードが成功しなかった場合は、次のステップS307へと移行する。
ステップS307では、デコード処理の再試行回数を超過したか否かを判定する。当該再試行回数は、ユーザが任意に設定可能である。再試行回数を超過した場合は、次のステップS308へと移行し、再試行回数を超過しなかった場合は、ステップS309へと移行する。
ステップS308では、デコード失敗を液晶表示部31にメッセージ表示させる。当該メッセージが表示されると、当該二次元コード読取処理を終了する。
ステップS310では、シンボル領域算出処理を行う。このシンボル領域算出処理については、図5、図6を用いて具体的に説明したので、ここでは説明を省略する。
ステップS311では、サイズが設定値1より小さいか否かを判定する。設定値1とは、図3に示したbの値、すなわちデフォルト位置(F0)で撮像可能な範囲と遠方側(F+)で撮像可能な範囲との境界点のことである。サイズが設定値1より小さかった場合は、次のステップS312へと移行し、サイズが設定値1以上であった場合は、ステップS313へと移行する。
ステップS312では、フォーカスレンズ11bを遠方側(F+)へと移動させる。
ステップS313では、サイズが設定値2より大きいか否かを判定する。設定値2とは、図3に示したaの値、すなわちデフォルト位置(F0)で撮像可能な範囲と近接側(F−)で撮像可能な範囲との境界点のことである。サイズが設定値2より大きかった場合は、次のステップS314へと移行し、サイズが設定値2以下であった場合は、ステップS304へと移行する。
ステップS314では、フォーカスレンズ11bを近接側(F−)へと移動させる。
ステップS316では、フォーカスレンズ11bを遠方側(F+)へと移動させる。
ステップS317では、推定サイズが設定値4より大きいか否かを判定する。設定値4とは、図3に示したaの値、すなわちデフォルト位置(F0)で撮像可能な範囲と近接側(F−)で撮像可能な範囲との境界点のことである。推定サイズが設定値4より大きかった場合は、次のステップS318へと移行し、推定サイズが設定値4以下であった場合は、ステップS304へと移行する。
これにより、二次元コードのデコードに失敗したときにも、シンボルサイズの推定ができてさえいれば、改めて二次元コードの撮影を行わなくても画像を解析してデコード処理を行うことができるため、無駄な撮影動作を省くことが可能となる。
10 撮像部
11 撮像レンズ部
11a ズームレンズ
11b フォーカスレンズ
12 レンズ駆動部
12a ズームレンズ駆動部
12b フォーカスレンズ駆動部
13 イメージセンサ
20 データ処理部
21 メモリ
22 画像処理部
23 画像出力部
24 制御部
24a ズームレンズ駆動制御部
24b フォーカスレンズ駆動制御部
24c ぶれ補正処理部
25 プログラムメモリ
30 ユーザインタフェース部
31 液晶表示部
32 操作部
33 外部インタフェース
34 外部メモリ
40 加速度センサ
50 ID判別部
51 ID抽出部
52 ID格納部
Claims (5)
- 画像を撮像する撮像手段を備えた画像撮像装置であって、
前記撮像手段で撮像された画像を画像解析することで当該画像内に含まれる特定被写体に対する読取処理を実行する画像処理手段と、
前記画像処理手段での前記読取処理が失敗した場合に、前記撮像手段で撮像された前記画像内に含まれる前記特定被写体の大きさを判定する判定手段と、
この判定手段で判定された前記特定被写体の大きさを所定の大きさの範囲と比較することで前記撮像手段における焦点位置の変更を制御する焦点制御手段と、
を備え、
前記焦点制御手段は、前記特定被写体の大きさが前記所定の大きさの範囲内にあるか否かに基づいて前記焦点位置を変更するか否かを判別し、前記焦点位置を変更する場合には、前記焦点位置を遠方側の位置へと変更するか近接側の位置へと変更するかを制御し、
前記画像処理手段は、前記焦点制御手段による制御の後に前記撮像手段で新たな画像の撮像を行い、その新たに撮像された画像に対して前記画像解析と前記読取処理とを再度実行する、
ことを特徴とする画像撮像装置。
- 前記焦点制御手段は、前記被写体の大きさが前記範囲よりも小さい場合には前記焦点位置を遠方側の位置へ変更し、前記被写体の大きさが前記範囲よりも大きい場合には前記焦点位置を近接側の位置へ変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像撮像装置。 - 前記焦点制御手段は、前記被写体の大きさが、前記範囲よりも小さい場合あるいは大きい場合に、前記焦点位置を変更する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像撮像装置。 - 前記焦点制御手段は、前記被写体の大きさが前記範囲内にある場合には前記焦点位置の変更は行わないように制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像撮像装置。 - 画像を撮像する撮像手段を備えた画像撮像装置のコンピュータを制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記撮像手段で撮像された画像に対して画像解析を行うことで当該画像内に含まれる特定被写体に対する読取処理を実行する画像処理手段、
前記画像処理手段での前記読取処理が失敗した場合に、前記撮像手段で撮像された前記画像内に含まれる前記特定被写体の大きさを判定する判定手段、
この判定手段で判定された前記特定被写体の大きさを所定の大きさの範囲と比較することで前記撮像手段における焦点位置の変更を制御する焦点制御手段、
として機能させ、
前記焦点制御手段は、前記特定被写体の大きさが前記所定の大きさの範囲内にあるか否かに基づいて前記焦点位置を変更するか否かを判別し、前記焦点位置を変更する場合には、前記焦点位置を遠方側の位置へと変更するか近接側の位置へと変更するかを制御し、
前記画像処理手段は、前記焦点制御手段による制御の後に前記撮像手段で新たな画像の撮像を行い、その新たに撮像された画像に対して前記画像解析と前記読取処理とを再度実行する、
ようにしたことを特徴とするコンピュータ読み取り可能なプログラム。
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