JP5468689B1 - Imaging apparatus, scale generation method of the imaging apparatus, program, and recording medium - Google Patents

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Abstract

【課題】観察対象物を撮影するときに、観察対象物の大きさの計測が可能であり、安価で簡潔な構成の撮像装置、該撮像装置の目盛生成方法、プログラム、及び記録媒体を提供する。
【解決する手段】本発明の撮像装置は、観察対象物を撮影する撮像部と、該撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射する1つ又は2つ以上のレーザー光源と、前記レーザー光の写り込みにより撮影画像上の観察対象物に重ねて生じた1つ又は2つ以上の光点を検出し、該光点の位置を計算する光点検出部と、前記光点の前記撮像画像上の位置に基づいて前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する目盛生成部と、該目盛生成部で計算された前記目盛幅に基づいて前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画部と、前記撮像画像と前記撮影画像上に重ねて描画された前記目盛を表示する表示部とを有する。
【選択図】図1
An imaging apparatus capable of measuring the size of an observation object when photographing the observation object, having an inexpensive and simple configuration, a scale generation method of the imaging apparatus, a program, and a recording medium are provided. .
An imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit that images an observation target, one or more laser light sources that irradiate laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit, and the laser light. A light spot detecting unit that detects one or more light spots generated on the observation object on the photographed image by the reflection of light and calculates the position of the light spot; and the captured image of the light spot A scale generation unit that calculates a scale width of a scale that is a measure of the size of the observation object in the captured image based on the upper position, and the imaging based on the scale width calculated by the scale generation unit A scale drawing unit that draws the scale on the image; and a display unit that displays the scale drawn on the captured image and the captured image.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、観察対象物を撮像し、撮像した撮像画像を表示する撮像装置において、前記撮像画像中に前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を重ねて表示する技術に関する。   The present invention relates to a technique for displaying an image of an observation object and displaying a captured image with a scale serving as a scale of the size of the observation object displayed in the captured image.

観察対象である観察対象物を撮像画像として撮像し、撮像した撮像画像を液晶ディスプレイや有機/無機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイ等の表示部にリアルタイムに表示する撮像装置、例えば内視鏡やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等が普及している。このような撮像装置では、レンズを用いて対象物で反射した反射光を被写体像としてCCDやCMOS 等のイメージングセンサに結像し、結像した被写体像を撮像画像として撮像する。   An imaging device that captures an observation target as an observation image as a captured image, and displays the captured image on a display unit such as a liquid crystal display or an organic / inorganic EL (Electro-Luminescence) display in real time, such as an endoscope or digital Cameras, digital video cameras, etc. are in widespread use. In such an imaging apparatus, the reflected light reflected by the object using a lens is imaged on an imaging sensor such as a CCD or CMOS as a subject image, and the imaged subject image is captured as a captured image.

ところで、このような撮像装置を用いて観察対象物を撮像する際に、観察と同時に、表示部に表示した撮像画像から観察対象物の大きさを知りたいといったニーズが存在する。これは、例えば、建築物のヘルスチェックを行う際において前記建築物に存在するひびの大きさを計測する際や、内視鏡を用いた体内の観察において病巣の大きさを評価する際等に該当する。   By the way, when imaging an observation object using such an imaging apparatus, there is a need to know the size of the observation object from the captured image displayed on the display unit simultaneously with the observation. This is, for example, when measuring the size of a crack present in the building when performing a health check of the building, or when evaluating the size of a lesion in observation inside the body using an endoscope, etc. Applicable.

このようなニーズを満たすために、例えば、特許文献1では、撮像装置を用いて観察対象物を観察する際に、レーザー距離計を用いて観察対象物とレーザー距離計との間の距離を計測するとともに、観察対象物に対して長さまたは面積の情報を含むスケール光を投光し、計測した距離に基づいて撮像画像中のスケール光に含まれる長さまたは面積の情報を較正することでスケール光を観察対象物の大きさの尺度とする技術が提案されている。   In order to satisfy such needs, for example, in Patent Document 1, when an observation object is observed using an imaging device, a distance between the observation object and the laser distance meter is measured using a laser distance meter. In addition, the scale light including the length or area information is projected onto the observation object, and the length or area information included in the scale light in the captured image is calibrated based on the measured distance. Techniques have been proposed that use scale light as a measure of the size of an observation object.

特許文献2においては、内視鏡で観察対象物を観察する際に、撮像画像中に長さの尺度となる指標が設けられた鉗子等の処置部材を写りこませ、撮像画像中に移りこんだ指標に基づいて観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像中に表示する技術が提案されている。   In Patent Document 2, when observing an observation object with an endoscope, a treatment member such as a forceps provided with an index serving as a length scale is reflected in the captured image, and is moved into the captured image. On the other hand, there has been proposed a technique for displaying a scale serving as a scale of the size of an observation object in a captured image based on an index.

さらに、特許文献3においては、観察対象物に対してレーザー光を照射し、該レーザー光の反射光強度に基づいて観察対象物と撮像装置先端との間の距離を計測し、計測した距離に基づいて観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画して表示する技術が提案されている。   Furthermore, in Patent Document 3, the observation target is irradiated with laser light, and the distance between the observation target and the imaging device tip is measured based on the reflected light intensity of the laser light. Based on this, a technique has been proposed in which a scale that is a scale of the size of an observation object is drawn and displayed on a captured image.

特開2001−280960JP 2001-280960 A 特開2008−194156JP2008-194156 特開2011−69965JP2011-69965

しかし、上述した特許文献1から特許文献3で提案されている技術には、以下に示すような課題がある。   However, the techniques proposed in Patent Document 1 to Patent Document 3 described above have the following problems.

特許文献1に記載の技術では、レーザー距離計や投光機等が必要であり構成が複雑でコストがかさむという課題がある。また、スケール光を尺度として観察対象物の大きさを求めるため、精密な計測が難しいという課題もある。   In the technique described in Patent Document 1, there is a problem that a laser distance meter, a projector, and the like are necessary, and the configuration is complicated and the cost is increased. In addition, since the size of the object to be observed is obtained using scale light as a scale, there is a problem that precise measurement is difficult.

特許文献2に記載の技術では、処置部材に設けられた指標に基づいて目盛を表示するため、処置部材を撮像画像に移りこむように配置する必要があり操作が複雑で扱いにくいといった課題がある。   In the technique described in Patent Document 2, since the scale is displayed based on the index provided on the treatment member, it is necessary to arrange the treatment member so as to move into the captured image, and there is a problem that the operation is complicated and difficult to handle.

特許文献3に記載の技術では、距離計測用のレーザー光と映像情報を含む光とを分光する必要があり、コスト低減のために構成の一層の簡略化が求められている。   In the technique described in Patent Document 3, it is necessary to split the laser light for distance measurement and the light including video information, and further simplification of the configuration is required for cost reduction.

そこで、本発明の目的は、観察対象物の大きさの計測が可能であり、安価で簡潔な構成の撮像装置、該撮像装置の目盛生成方法、プログラム、及び記録媒体を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can measure the size of an observation object and that is inexpensive and has a simple configuration, a scale generation method for the imaging apparatus, a program, and a recording medium.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、観察対象物を撮像画像として撮影する撮像部と、前記撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像部の周囲に配置するように固定されたつ以上のレーザー光源と、前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じたつ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出部と、前記つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算部と、前記光点検出部で検出された2つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算部と前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算部と前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算部、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正部からなる目盛幅補正部と、前記目盛幅補正部で計算された前記目盛幅に基づいて前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画部と、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像と前記撮影画像上に重ねて描画された前記目盛を表示する表示部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit that captures an observation object as a captured image, a laser beam that is irradiated in parallel with the imaging direction of the imaging unit, and the center of the imaging unit. Two or more laser light sources fixed so as to be arranged around the imaging unit at an equal distance from the unit, and two or more generated by overlapping the observation object on the photographed image by reflection of the laser light detecting the light point, the light spot detection section for calculating a position on the captured image of the light spot, based on the position on the two or more light spots of the captured image, the imaging with the light spot A reference point interval calculation unit for calculating an interval between the center of the image and two or more of the light spots detected by the light spot detection unit are arranged on the same straight line passing through the center of the captured image. predetermined computational at the reference point interval calculator for two light spots was And on the basis of the interval, the maximum value of the interval, the minimum value and the observation object of the imaging in the image at a distance from the tip of the imaging apparatus corresponding to any value of their average value magnitude of The scale width of the scale as a scale, geometrically, or the correspondence between the distance between the position of the intersection and the center of the captured image, and the distance between the observation object and the tip of the imaging device A facing scale width calculation unit that calculates using the distance calibration data indicating , and among the angles formed by the imaging surface of the imaging device and the observation object based on the interval, the height direction in the captured image or With respect to the scale width calculated by the tilt angle calculation unit that calculates the angle in the width direction as the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle, and the straight scale width calculation unit based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle, respectively. Teo In order to perform correction, a matrix calculation unit for calculating a projective transformation matrix for projective transformation of the scale based on the vertical or horizontal tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit, and the facing scale width calculation unit A scale width correction unit that includes a projection correction unit that corrects the scale width calculated in step S, based on the projective transformation matrix, and the scale on the captured image based on the scale width calculated by the scale width correction unit. And a scale drawing unit for drawing the image, and a display unit for displaying the scaled image overlaid on the captured image and the captured image on which the distortion correction of the image is not performed.

また、本発明の目盛生成方法は、観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置の前記目盛の生成方法であって、前記撮像装置に撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定されたつ以上のレーザー光源から、前記レーザー光を照射する照射ステップと、前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じたつ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出ステップと、前記つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算ステップと前記光点検出ステップで検出された2つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算部ステップで計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算ステップと前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算ステップと前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算ステップで計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算ステップ、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正ステップからなる目盛幅補正ステップと、前記目盛幅補正ステップで計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画ステップとを有することを特徴とする。 Further, the scale generation method of the present invention captures an observation object as a captured image, and displays the captured image and a scale that is a scale of the size of the observation object drawn on the captured image. A method for generating the scale of an apparatus, wherein the imaging apparatus is fixed so that the imaging apparatus is irradiated with laser light in parallel with an imaging direction and is arranged around the imaging object at an equal distance from the center of the imaging unit. from two or more laser sources to detect two or more light spots generated superimposed on the observed object on the captured image and the irradiation step, the reflection of the laser light irradiating the laser beam, a light spot detecting step of calculating the position on the captured image of the light spot, based on the position on the two or more light spots of the captured image, between the center of the light spot and the captured image reference point interval calculation to calculate the interval Step and, among the two or more of the light spot detected by the light spot detecting step, said reference point intervals calculated for a given two light spots that are arranged on the same straight line passing through the center of the captured image The observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the interval based on the interval calculated in the step The scale width of the scale, which is a measure of the size of the object, is determined geometrically or between the position of the intersection and the center of the captured image, and between the observation object and the tip of the imaging device. In the captured image, out of the angles formed by the imaging surface of the imaging device and the observation object based on the interval, a directly-facing scale width calculation step that calculates using distance calibration data indicating a correspondence relationship with the distance Height direction at or A tilt angle calculating step of calculating a direction of an angle as a longitudinal tilt angle or transversely tilt angle, respectively, with respect to the scale width calculated by the confronting scale width calculation step, based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle Matrix calculation step for calculating a projective transformation matrix for projective transformation of the scale based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit to perform tilt correction, and the straight scale width calculation A scale width correction step comprising a projection correction step for correcting the scale width calculated in the section based on the projection transformation matrix, and the distortion correction of the image based on the scale width calculated in the scale width correction step. And a scale drawing step of drawing the scale on the captured image that has not been performed.

また、本発明の目盛生成プログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体は、撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定されたつ以上のレーザー光源を備え、観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置に前記目盛を描画させる目盛生成プログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体であって、前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じたつ以上の光点を検出する光点検出手順と、前記光点検出手順で検出された光点の前記撮像画像上での位置を計算する光点位置計算手順と、前記光点位置計算手順で計算された光点の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心点との間の間隔を計算する基準点間隔計算手順と、前記レーザー光源の少なくとも2つ以上からレーザー光が照射され、前記光点検出手順及び前記光点位置計算手順でそれぞれ検出及び前記撮像画像上での位置の計算が行われた2つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算手順と、前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算手順と前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算手順で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算手順、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正手順からなる目盛幅補正手順と、前記目盛幅補正手順で計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正が行われいない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画手順とを前記撮像装置にコンピュータによって実行させることを特徴とする。 Further, the scale generation program of the present invention and the recording medium on which the program is recorded are irradiated with laser light in parallel with the imaging direction and arranged around the imaging object at an equal distance from the center of the imaging unit. Two or more laser light sources fixed to the image, the observation object is imaged as a captured image, and a scale serving as a scale for the size of the observation object drawn on the captured image and the captured image A scale generation program for drawing the scale on the imaging device to be displayed, and a recording medium on which the program is recorded, wherein two or more generated on the observation object on the captured image by the reflection of the laser light A light spot detection procedure for detecting a light spot, a light spot position calculation procedure for calculating a position of the light spot detected in the light spot detection procedure on the captured image, and a light spot position calculation procedure. On the basis of the light spot position, and the reference point interval calculation procedure for calculating the distance between the center point of the light spot and the captured image, the laser beam from at least two of the laser light source is irradiated, Of the two or more light spots detected and calculated in the light spot position calculation procedure and the light spot position calculation procedure, on the same straight line passing through the center of the captured image. Based on the interval calculated in the reference point interval calculation procedure for the two predetermined light spots arranged , the maximum value corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value thereof The scale width of the scale, which is a measure of the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device, is geometrically or between the position of the intersection and the center of the captured image. The interval, the observation object and the And confronting the scale width calculation procedure for calculating by using the distance calibration data showing a correspondence relationship between the distance between the tip of the image device, the observation object to the imaging plane of the imaging device is formed on the basis of the distance Of the angles, a tilt angle calculation procedure for calculating a height direction or a width direction angle in the captured image as a vertical tilt angle or a horizontal tilt angle, respectively, and the straight facing based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle. A projective transformation matrix for projectively transforming the scale based on the vertical or horizontal tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit in order to perform tilt correction on the scale width calculated in the scale width calculation procedure. A matrix calculation procedure for calculating the scale width correction procedure, and a scale width correction procedure comprising a projection correction procedure for correcting the scale width calculated by the facing scale width calculation unit based on the projective transformation matrix ; Based on the scale width calculated in the scale width correction procedure, causing the imaging device to execute a scale drawing procedure for drawing the scale on the captured image that has not been subjected to image distortion correction. It is characterized by.

本発明によれば、観察対象物上にレーザー光の照射により生じた光点を撮像画像中から検出し、検出された光点の位置に基づいて観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画する。   According to the present invention, a light spot generated by irradiating a laser beam on an observation object is detected from a captured image, and a scale serving as a measure of the size of the observation object is obtained based on the position of the detected light spot. Draw on the captured image.

このように本発明では、撮像画像中に写り込んだ光点を検出し、この光点の位置に基づいて目盛幅を計算し、撮像画像上に目盛を描画する。そのため、観察を行いながら観察対象物の大きさの計測が可能となる。   Thus, in the present invention, the light spot reflected in the captured image is detected, the scale width is calculated based on the position of the light spot, and the scale is drawn on the captured image. Therefore, it is possible to measure the size of the observation object while observing.

また、レーザー距離計などの特殊な計測装置が不要であるため、撮像装置の構成が簡潔となり安価に提供することができる。   In addition, since a special measuring device such as a laser distance meter is unnecessary, the configuration of the imaging device is simplified and can be provided at low cost.

本発明の第1の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した目盛生成部140の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the scale production | generation part 140 shown in FIG. 図1に示した撮像装置100と撮像装置100で撮像された撮像画像の一例を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of an imaging device 100 illustrated in FIG. 1 and a captured image captured by the imaging device 100. 図3に示した撮像装置100の動作を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining operation | movement of the imaging device 100 shown in FIG. 図3に示した撮像装置100の動作原理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the operation principle of the imaging device 100 shown in FIG. 図3に示した撮像装置100で目盛が描画された撮像画像のイメージ図である。FIG. 4 is an image diagram of a captured image in which a scale is drawn by the imaging apparatus 100 illustrated in FIG. 3. 本発明の第2の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device of the 2nd Embodiment of this invention. 図7に示した目盛生成部180の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the scale production | generation part 180 shown in FIG. 図8に示した目盛補正部185の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the scale correction | amendment part 185 shown in FIG. 図7に示した撮像装置101と撮像装置101で撮像された撮像画像の一例を示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an example of a captured image captured by the imaging device 101 and the imaging device 101 illustrated in FIG. 7. 図10に示した撮像装置101の動作を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining operation | movement of the imaging device 101 shown in FIG. 図10に示した撮像装置101の動作原理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the principle of operation of the imaging device 101 shown in FIG. 図10に示した撮像装置101で目盛が描画された撮像画像のイメージ図である。It is an image figure of the captured image by which the scale was drawn with the imaging device 101 shown in FIG. 本発明の第3の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device of the 3rd Embodiment of this invention. 図14に示した目盛生成部190の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the scale production | generation part 190 shown in FIG. 図15に示した目盛補正部195の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the scale correction | amendment part 195 shown in FIG. 図14に示した撮像装置102と撮像装置102で撮像された撮像画像の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the captured image imaged with the imaging device 102 and the imaging device 102 shown in FIG. 図17に示した撮像装置102で目盛が描画された撮像画像のイメージ図である。It is an image figure of the captured image by which the scale was drawn with the imaging device 102 shown in FIG.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の撮像装置100は、レーザー光源110と、撮像部120と、光点検出部130と、目盛生成部140と、距離計算部150と、目盛描画部160と、表示部170とを有している。また、図1には図示されていないが、撮像装置100は各構成要素をユーザーが操作するための操作部等も有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As illustrated in FIG. 1, the imaging apparatus 100 according to the present embodiment includes a laser light source 110, an imaging unit 120, a light spot detection unit 130, a scale generation unit 140, a distance calculation unit 150, and a scale drawing unit 160. And a display unit 170. Although not illustrated in FIG. 1, the imaging apparatus 100 also includes an operation unit and the like for the user to operate each component.

撮像部120は、撮像装置100の先端から観察対象物を撮像画像として撮影する。なお、図1には図示されていないが、撮像部120は、CCDやCMOS等のイメージングセンサや、光を導光し観察対象物をイメージングセンサに結像するための光学系等を含んでいる。また、撮像部120は、所定のフレームレートで撮像を繰り返すことも、スナップショットで撮像することも可能である。   The imaging unit 120 captures an observation object as a captured image from the tip of the imaging device 100. Although not shown in FIG. 1, the imaging unit 120 includes an imaging sensor such as a CCD or a CMOS, an optical system for guiding light to form an observation object on the imaging sensor, and the like. . In addition, the imaging unit 120 can repeat imaging at a predetermined frame rate or can take an image with a snapshot.

レーザー光源110は、撮像装置100の先端から撮像部120の撮像方向と並行にレーザー光を照射するよう配置されており、観察対象物に対してレーザー光を照射し、観察対象物上に光点を生じさせる。なお、図1には図示されていないが、レーザー光源110は、レーザー発振機や撮像装置100の先端から撮像部120の撮像方向にレーザーを照射するための光学系等を有している。また、ここでは1つのレーザー光源110を有するものとしているが、2つ以上のレーザー光源110を備えていても良い。レーザー光源110が観察対象物に照射するレーザー光の波長は、撮像部120にて撮像画像として撮像可能な波長領域である必要があり、撮像部120に一般的なCCDやCMOS等のイメージングセンサを用いる場合、その波長範囲としては380nm〜780nmの範囲が好ましい。   The laser light source 110 is disposed so as to irradiate laser light from the front end of the imaging device 100 in parallel with the imaging direction of the imaging unit 120, irradiates the observation target with laser light, and emits a light spot on the observation target. Give rise to Although not illustrated in FIG. 1, the laser light source 110 includes a laser oscillator and an optical system for irradiating a laser in the imaging direction of the imaging unit 120 from the tip of the imaging device 100. In addition, although one laser light source 110 is provided here, two or more laser light sources 110 may be provided. The wavelength of the laser light that the laser light source 110 irradiates the observation object needs to be in a wavelength region that can be imaged as a captured image by the imaging unit 120, and a general imaging sensor such as CCD or CMOS is used for the imaging unit 120. When used, the wavelength range is preferably 380 nm to 780 nm.

光点検出部130は、レーザー光源110から照射されたレーザー光の写り込みにより撮像部120で撮像された撮影画像上の観察対象物に重ねて生じた光点を検出し、光点の撮像画像上の位置を計算する。なお、ここではレーザー光源110を1つ有するものとしているため撮像画像上には1つの光点しか写り込まないが、2つ以上のレーザー光源110を有する場合、撮像画像上には2つ以上の光点が写り込む。その場合、光点検出部130は、撮像画像上に写り込んだ2つ以上の光点を検出し、それらの撮像画像上の位置を計算する。   The light spot detection unit 130 detects a light spot generated on the observation object on the photographed image captured by the imaging unit 120 by the reflection of the laser light emitted from the laser light source 110, and the captured image of the light spot. Calculate the top position. Note that, here, since one laser light source 110 is provided, only one light spot is reflected on the captured image. However, when two or more laser light sources 110 are provided, two or more laser light sources 110 are included on the captured image. A light spot is reflected. In that case, the light spot detection unit 130 detects two or more light spots reflected on the captured image, and calculates the positions on the captured image.

目盛生成部140は、光点検出部130で計算された、1つ又は2つ以上の光点の撮像画像上の位置に基づいて撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   The scale generation unit 140 is a scale that is a measure of the size of the observation object in the captured image based on the position of the one or more light spots calculated by the light spot detection unit 130 on the captured image. Calculate the scale width.

目盛描画部160は、目盛生成部140で計算された目盛幅に基づいて撮像画像上に目盛を重ねて描画する。   The scale drawing unit 160 draws the scale on the captured image based on the scale width calculated by the scale generation unit 140.

表示部170は、撮像画像と撮影画像上に重ねて描画された目盛を表示する。これにより、表示部170には、大きさの尺度となる目盛が描画された撮像画像が表示されるため、撮像装置100のユーザーは、この目盛を尺度として観察対象物の大きさを精密に計測することが可能となる。   The display unit 170 displays a scale drawn on the captured image and the captured image. As a result, the display unit 170 displays a captured image on which a scale serving as a scale of the size is drawn. Therefore, the user of the imaging apparatus 100 accurately measures the size of the observation object using the scale as a scale. It becomes possible to do.

図2は、図1に示した目盛生成部140の詳細な構成を示すブロック図である。
図2に示すように、目盛生成部140は、基準点間隔計算部141と、目盛幅計算部142とを有している。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the scale generation unit 140 shown in FIG.
As illustrated in FIG. 2, the scale generation unit 140 includes a reference point interval calculation unit 141 and a scale width calculation unit 142.

基準点間隔計算部141は、光点検出部130で計算された1つ又は2つ以上の光点の位置に基づいて、光点と撮像画像上の基準点との間の間隔を計算する。なお、基準点としては撮像画像の中心等を用いることができる。   The reference point interval calculator 141 calculates the interval between the light spot and the reference point on the captured image based on the position of one or more light spots calculated by the light spot detector 130. The center of the captured image can be used as the reference point.

目盛幅計算部142は、基準点間隔計算部141で計算された光点と基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置100の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   The scale width calculation unit 142 is based on the interval between the light spot calculated by the reference point interval calculation unit 141 and the reference point, and the observation in the captured image at the distance from the tip of the imaging apparatus 100 corresponding to the interval. The scale width of the scale, which is a measure of the size of the object, is calculated.

また、図1に示した距離計算部150は、基準点間隔計算部141で計算された光点と基準点との間の間隔に基づいて撮像装置100の先端と観察対象物との間の距離を計算する。なお、距離計算部150は、基準点間隔計算部141で2つ以上の光点に対して計算が行われた場合、計算された間隔のうち、最大、最小およびそれらの平均値のいずれかの値を用いて距離を計算する。   In addition, the distance calculation unit 150 illustrated in FIG. 1 is based on the distance between the light spot calculated by the reference point interval calculation unit 141 and the reference point, and the distance between the tip of the imaging device 100 and the observation object. Calculate Note that the distance calculation unit 150, when the reference point interval calculation unit 141 calculates two or more light spots, is one of the maximum, minimum, and average value of the calculated intervals. Use the value to calculate the distance.

距離計算部150で計算された距離の値は、目盛描画部160にて撮像画像上の所定の位置に重ねて描画される。これにより、表示部170には、観察対象物までの距離が表示されるため、撮像装置100のユーザーは、観察対象物までの距離を認識することが可能となる。   The distance value calculated by the distance calculation unit 150 is drawn by the scale drawing unit 160 in a superimposed manner at a predetermined position on the captured image. Accordingly, since the distance to the observation target is displayed on the display unit 170, the user of the imaging apparatus 100 can recognize the distance to the observation target.

図3は、撮像装置100(左図)と撮像装置100で撮像された撮像画像の一例(右図)を示す概念図である。
図4は、図3に示した撮像装置100の動作を示す概念図である。
また、図5は、図3に示した撮像装置100における目盛生成および距離計測の原理を示す概念図である。
図3、図4および図5を参照して撮像装置100の動作を説明する。なお、ここでは撮像画像の中心を基準点とする。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an imaging device 100 (left diagram) and an example (right diagram) of a captured image captured by the imaging device 100.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the operation of the imaging apparatus 100 shown in FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the principles of scale generation and distance measurement in the imaging apparatus 100 shown in FIG.
The operation of the imaging apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. Here, the center of the captured image is used as a reference point.

図3の左図に示すように本実施形態の撮像装置100では、観察対象物を撮像する撮像部120の撮像方向と並行してレーザー光を観察対象物に照射するようにレーザー光源110が固定して設置されている。なお、図3に示した形態は一例であり、この形態に限定するものではない。例えば、レーザー光源110の位置は、撮像部120の真横ではなく、真上や、撮像画像の対角線上に光点がくるような位置に設置されていても良い。また、例えば、内視鏡の先端から撮像方向に対してレーザーを照射するような形態としても良い。   As shown in the left diagram of FIG. 3, in the imaging apparatus 100 of the present embodiment, the laser light source 110 is fixed so as to irradiate the observation target with laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit 120 that images the observation target. Installed. In addition, the form shown in FIG. 3 is an example, and is not limited to this form. For example, the position of the laser light source 110 may not be directly beside the imaging unit 120 but may be installed at a position directly above or on a diagonal line of the captured image. For example, it is good also as a form which irradiates a laser with respect to an imaging direction from the front-end | tip of an endoscope.

図3の右図に示すように、このような撮像装置100で観察対象物を撮像した際の撮像画像には、レーザー光源110から照射されたレーザー光200により観察対象物上に生じた光点Aが光点A’として写り込む。   As shown in the right diagram of FIG. 3, the captured image when the observation object is imaged by such an imaging apparatus 100 includes a light spot generated on the observation object by the laser light 200 emitted from the laser light source 110. A is reflected as light spot A '.

光点検出部130は、この撮像画像中に写り込んだ光点A’を検出し、その重心を光点A’の位置として計算する。   The light spot detection unit 130 detects the light spot A ′ reflected in the captured image, and calculates the center of gravity as the position of the light spot A ′.

また、基準点間隔計算部141は光点検出部130で計算された光点A’の位置と基準点である撮像画像の中心との間の間隔d1を計算する。   The reference point interval calculation unit 141 calculates the interval d1 between the position of the light spot A ′ calculated by the light spot detection unit 130 and the center of the captured image as the reference point.

図4の上図に示すように、撮像装置100と観察対象物300との間の距離が遠距離である場合、観察対象物上に生じる光点Aは撮像画像上においては、その中心に近い位置で検出される。そのため、基準点と光点A’との間の間隔d1は短くなる。   As shown in the upper diagram of FIG. 4, when the distance between the imaging device 100 and the observation object 300 is a long distance, the light spot A generated on the observation object is close to the center on the captured image. Detected by position. For this reason, the distance d1 between the reference point and the light spot A 'is shortened.

これに対し、図4の下図に示すように、撮像装置100と観察対象物300との間の距離が近距離である場合、観察対象物上に生じる光点Aは撮像画像上においては、その外周に近い位置で検出される。そのため、基準点と光点A’との間の間隔d1は長くなる。
このように、撮像画像上で検出される光点A’の位置は、撮像装置100と観察対象物300との間の距離に応じて変化する。
On the other hand, as shown in the lower diagram of FIG. 4, when the distance between the imaging device 100 and the observation object 300 is a short distance, the light spot A generated on the observation object is It is detected at a position close to the outer periphery. Therefore, the distance d1 between the reference point and the light spot A ′ becomes long.
As described above, the position of the light spot A ′ detected on the captured image changes according to the distance between the imaging device 100 and the observation object 300.

ここで、図5に示すように、撮像部120の中心からレーザー光源110のレーザー照射口までの距離をαとすると、レーザー光200は直進性が強いため撮像装置100の先端と観察対象物の間の距離が変化しても距離αは常にほぼ一定であることから、幾何学的関係から撮像画像上の長さと実空間における長さとの対応はα/d1となる。これにより、撮像装置100の先端、厳密には撮像装置120の先端から光点Aまでの距離における撮像画像中の1画素と実空間における長さの対応関係を知ることができる。   Here, as shown in FIG. 5, when the distance from the center of the imaging unit 120 to the laser irradiation port of the laser light source 110 is α, the laser light 200 is highly linear, so the tip of the imaging device 100 and the observation object Since the distance α is always substantially constant even if the distance between them changes, the correspondence between the length on the captured image and the length in the real space is α / d1 due to the geometric relationship. Thereby, it is possible to know the correspondence between one pixel in the captured image and the length in the real space at the tip of the imaging device 100, strictly speaking, the distance from the tip of the imaging device 120 to the light spot A.

目盛幅計算部142においては、このような幾何学的関係を用いることで、基準点間隔計算部141で計算された光点Aと基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置100の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅の計算がおこなわれる。   In the scale width calculation unit 142, by using such a geometrical relationship, based on the interval between the light spot A and the reference point calculated by the reference point interval calculation unit 141, it corresponds to the interval. The scale width of the scale, which is a measure of the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device 100, is calculated.

また、図5に示すように、撮像部120の画角を2θ、撮像部120内の光学系に撮像面にフォーカスされた撮像画像の幅を2wとすると、撮像装置100の先端から観察対象物までの距離、より厳密には撮像部120の先端から観察対象物上に生じたA光点までの距離は、幾何学的関係から(α/tanθ)[{(w−d1)/d1 } + 1]となる。   As shown in FIG. 5, if the angle of view of the imaging unit 120 is 2θ, and the width of the captured image focused on the imaging surface by the optical system in the imaging unit 120 is 2w, the object to be observed from the front end of the imaging device 100. The distance from the tip of the imaging unit 120 to the A light spot generated on the object to be observed more precisely is (α / tan θ) [{(w−d1) / d1} + 1].

距離計算部150においては、このような幾何学的関係を用いることで、基準点間隔計算部141で計算された光点Aと基準点との間の間隔に基づいて撮像装置100の先端と観察対象物との間の距離の計算がおこなわれる。   In the distance calculation unit 150, by using such a geometrical relationship, the front end of the imaging device 100 and the observation are based on the interval between the light spot A and the reference point calculated by the reference point interval calculation unit 141. The distance between the objects is calculated.

なお、所定の距離よりも観察対象物300と撮像装置100の先端との間の距離が短い場合、撮像装置100で撮像可能な範囲外に光点Aが生じるため、光点検出部130において撮像画像から光点A’を検出することができない。   Note that when the distance between the observation object 300 and the tip of the imaging device 100 is shorter than the predetermined distance, the light spot A is generated outside the range that can be imaged by the imaging device 100, so that the light spot detection unit 130 captures an image. The light spot A ′ cannot be detected from the image.

より具体的には、図5に示すように幾何学的関係から、観察対象物300と撮像装置100の先端との間の距離がα/tanθより短い場合に光点Aは撮像部120で撮像可能な範囲外に生じ、光点検出部130での光点A’の検出ができなくなる。   More specifically, as shown in FIG. 5, the light spot A is imaged by the imaging unit 120 when the distance between the observation object 300 and the tip of the imaging device 100 is shorter than α / tanθ due to the geometric relationship. This occurs outside the possible range, and the light spot A ′ cannot be detected by the light spot detector 130.

本発明においては、図5に示す幾何学的な方法以外にも、前記光点の位置と前記撮像画像の基準点との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離構成データを利用して目盛の目盛幅の計算を行っても良い。その方法は次の通りである。   In the present invention, in addition to the geometric method shown in FIG. 5, the distance between the position of the light spot and the reference point of the captured image, and between the observation object and the tip of the imaging device. The scale width of the scale may be calculated using distance configuration data indicating the correspondence with the distance. The method is as follows.

図4に示すように、撮像画像上で検出される光点Aの位置は、撮像装置100と観察対象物300との間の距離に応じて変化する。そのため、間隔d1と撮像装置100と観察対象物300との間の距離の対応関係を示す距離較正データをあらかじめ求めておき、その距離較正データを記憶装置に記憶させておくことで、距離計算部150において間隔d1から撮像装置100と観察対象物300との間の距離を計算することが可能となる。ここで、前記の記憶装置は、目盛生成部140と距離計算部150との間でデータのやり取りを行うために、両者のどちらかの付属的な装置として備えても良いし、両者から独立させて記憶部として備えても良い。   As shown in FIG. 4, the position of the light spot A detected on the captured image changes according to the distance between the imaging device 100 and the observation object 300. Therefore, distance calculation data indicating a correspondence relationship between the distance d1 and the distance between the imaging device 100 and the observation object 300 is obtained in advance, and the distance calibration data is stored in the storage device, so that the distance calculation unit At 150, the distance between the imaging device 100 and the observation object 300 can be calculated from the interval d1. Here, in order to exchange data between the scale generation unit 140 and the distance calculation unit 150, the storage device may be provided as an auxiliary device of either of them, or may be independent of both. It may be provided as a storage unit.

次のステップとして、各距離における撮像画像中の1画素と実空間における長さの対応関係を示す目盛較正データをあらかじめ求めておき、前記の記憶装置又は記憶部に記憶させておくことで、距離計算部142で計算された距離と目盛較正データとに基づいて、撮像画像上に目盛を重ねて描画することが可能となる。   As the next step, the scale calibration data indicating the correspondence between one pixel in the captured image at each distance and the length in the real space is obtained in advance, and stored in the storage device or the storage unit. Based on the distance calculated by the calculation unit 142 and the scale calibration data, the scale can be drawn on the captured image.

図6は、目盛描画部160で目盛が重ねて描画された撮像画像のイメージ図であり、撮像装置100を用いて観察対象物上のひびを検査している場合をイメージしている。   FIG. 6 is an image diagram of a captured image drawn with scales drawn by the scale drawing unit 160, and shows an image in which a crack on the observation target is inspected using the image pickup apparatus 100.

図6に示すように、撮像画像上に目盛を描画することで、目盛を尺度としてひびの大きさを計測することが可能となる。また、図6に示すように、撮像画像上に計算された撮像装置100の先端と観察対象物との間の距離を描画することで、撮像装置100の使用者は観察対象物までの距離と、観察対象物上のひびの大きさを容易に知ることができる。   As shown in FIG. 6, by drawing a scale on the captured image, the size of the crack can be measured using the scale as a scale. Also, as shown in FIG. 6, by drawing the calculated distance between the tip of the imaging apparatus 100 and the observation target on the captured image, the user of the imaging apparatus 100 can determine the distance to the observation target. The size of the crack on the observation object can be easily known.

なお、図6においては目盛の形状を十字目盛として描画しているが、これに限定されるものではなく、例えば格子状の目盛としてもよい。また、撮像部120の光学系による歪曲収差を考慮した補正を行った目盛を描画しても良い。   In FIG. 6, the scale shape is drawn as a cross scale, but the present invention is not limited to this, and may be a grid scale, for example. Further, a scale that has been corrected in consideration of distortion by the optical system of the imaging unit 120 may be drawn.

次に、本実地形態の効果について説明する。
上述したように、本実施形態の撮像装置100によれば、レーザー光源110からの照射したレーザー光により観察対象物上に生じた光点の撮像画像上での位置を計算し、撮像画像上の基準点と光点との間の間隔に応じた距離における観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画し、表示部170に表示することができる。
Next, the effect of the present embodiment will be described.
As described above, according to the imaging apparatus 100 of the present embodiment, the position on the captured image of the light spot generated on the observation object by the laser light emitted from the laser light source 110 is calculated, and the image on the captured image is displayed. A scale serving as a measure of the size of the observation object at a distance corresponding to the distance between the reference point and the light spot can be drawn on the captured image and displayed on the display unit 170.

そのため、本実実施形態の撮像装置100においては、観察対象物を観察しながら、撮像画像上に描画した目盛を尺度として観察対象物の大きさを計測することができる。   Therefore, in the imaging apparatus 100 according to the present embodiment, the size of the observation object can be measured using the scale drawn on the captured image as a scale while observing the observation object.

また、本実施形態の撮像装置100は構成が簡潔であり、例えば、PCとWebカメラ、レーザーポインタ等を用いて構成することが可能なことから、上述した従来の技術と比較して安価に提供することができる。   In addition, the imaging apparatus 100 according to the present embodiment has a simple configuration, and can be configured using, for example, a PC, a web camera, a laser pointer, and the like. can do.

さらに、本実施形態の撮像装置100においては、撮像画像上の基準点と光点との間の間隔に基づいて撮像装置100の先端から観察対象物までの距離を計算し、表示部170に表示することができる。これにより、観察対象物を観察しながら、観察対象物までの距離を認識することができる。   Furthermore, in the imaging apparatus 100 of the present embodiment, the distance from the tip of the imaging apparatus 100 to the observation object is calculated based on the interval between the reference point on the captured image and the light spot, and displayed on the display unit 170. can do. Thus, the distance to the observation object can be recognized while observing the observation object.

(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図7に示すように、本実施形態の撮像装置101は、図1に示した第1の実施形態の撮像装置100と比較して、レーザー光源110に加えレーザー光源111を有する点と、目盛生成部140の代わりに目盛生成部180を有する点とが異なる。なお、他の構成要素については、図1に示した撮像装置100と同様のため説明を省略する。また、ここでは必要最小限の構成としてレーザー光源110、111の2つを有するものとしたが、2つ以上のレーザー光源を有しても良い。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
As illustrated in FIG. 7, the imaging apparatus 101 according to the present embodiment is different from the imaging apparatus 100 according to the first embodiment illustrated in FIG. The difference is that a scale generation unit 180 is provided instead of the unit 140. The other components are the same as those of the imaging device 100 shown in FIG. In addition, although the two laser light sources 110 and 111 are provided as the minimum necessary configuration here, two or more laser light sources may be provided.

レーザー光源111は、レーザー光源110と同様に、撮像装置101の先端から撮像部120の撮像方向と並行にレーザー光を照射するよう配置されており、観察対象物に対してレーザー光を照射し、観察対象物上に光点を生じさせる。   Similarly to the laser light source 110, the laser light source 111 is disposed so as to irradiate laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit 120 from the tip of the imaging device 101, and irradiates the observation target with laser light. A light spot is generated on the observation object.

目盛生成部180は、基準点間隔計算部141で計算された2つ以上の光点と撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置101の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   The scale generation unit 180 is based on the interval between the two or more light spots calculated by the reference point interval calculation unit 141 and the reference point on the captured image, from the tip of the imaging device 101 corresponding to the interval. A scale width that is a scale of the size of the observation object in the captured image at a distance is calculated.

図8は、図7に示した目盛生成部180の詳細な構成を示すブロック図である。
図8に示すように、目盛生成部170は、図2に示した目盛生成部140と比較して、目盛幅計算部142の代わりに目盛幅計算部182を有する。
また、目盛幅182は、正対目盛幅計算部183と、あおり角計算部184と、目盛幅補正部185とを有している。
FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of the scale generation unit 180 shown in FIG.
As illustrated in FIG. 8, the scale generation unit 170 includes a scale width calculation unit 182 instead of the scale width calculation unit 142 as compared with the scale generation unit 140 illustrated in FIG. 2.
Further, the scale width 182 includes a directly-facing scale width calculation unit 183, a tilt angle calculation unit 184, and a scale width correction unit 185.

目盛幅計算部182は、光点検出部130で検出された2つの以上の光点のうち所定の2つの光点に対して基準点間隔計算部141で計算された基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に応じた距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛幅を、撮像装置101の撮像面と観察対象物と間のなす角度を考慮して計算する。   The scale width calculation unit 182 is an interval between the reference point calculated by the reference point interval calculation unit 141 with respect to two predetermined light points among the two or more light points detected by the light point detection unit 130. Based on the above, a scale width that is a measure of the size of the observation object in the captured image at a distance corresponding to the interval is calculated in consideration of the angle formed between the imaging surface of the imaging device 101 and the observation object. .

正対目盛幅計算部183は、光点検出部130で検出された2つ以上の光点のうち所定の2つの光点に対して基準点間隔計算部141で計算された撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、それらの間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した撮像装置101の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   The directly-facing scale width calculation unit 183 is a reference on the captured image calculated by the reference point interval calculation unit 141 with respect to two predetermined light spots among the two or more light spots detected by the light spot detection unit 130. Based on the distance between the points, the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device 101 corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the distances Calculate the scale width of the scale, which is a measure of height.

あおり角計算部184は、光点検出部130で検出された2つ以上の光点のうち所定の2つの光点に対して基準点間隔計算部141で計算された基準点との間の間隔に基づいて撮像装置101の撮像面と観察対象物とがなす角度のうち、撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度を縦あおり角もしくは横あおり角として計算する。   The tilt angle calculation unit 184 is an interval between the reference point calculated by the reference point interval calculation unit 141 for two predetermined light points among the two or more light points detected by the light point detection unit 130. Based on the above, among the angles formed by the imaging surface of the imaging apparatus 101 and the observation object, the angle in the height direction or the width direction in the captured image is calculated as a vertical tilt angle or a horizontal tilt angle.

目盛幅補正部185は、あおり角計算部184で計算された縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて正対目盛幅計算部183で計算された目盛幅に対してあおり補正を行う。   The scale width correction unit 185 performs tilt correction on the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit 183 based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit 184.

図9は、図8に示した目盛幅補正部185の詳細な構成を示すブロック図である。
図9に示すように、目盛幅補正部185は、行列計算部186と射影補正部187とを有している。
FIG. 9 is a block diagram showing a detailed configuration of the scale width correction unit 185 shown in FIG.
As illustrated in FIG. 9, the scale width correction unit 185 includes a matrix calculation unit 186 and a projection correction unit 187.

行列計算部186は、あおり角計算部184で計算された縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて目盛を射影変換する射影変換行列を計算する。   The matrix calculation unit 186 calculates a projective transformation matrix for projectively transforming the scale based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit 184.

射影補正部187は、正対目盛幅計算部183で計算された目盛幅を、行列計算部186で計算された射影変換行列に基づいてあおり補正する。   The projection correction unit 187 corrects the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit 183 based on the projection transformation matrix calculated by the matrix calculation unit 186.

図10は、撮像装置101(左図)と撮像装置101で撮像された撮像画像(右図)の一例を示す概念図である。
図11は、図10に示した撮像装置101の動作を示す概念図である。
また、図12は、図10に示した撮像装置101におけるあおり角を考慮した目盛生成の原理を示す概念図である。
図10、図11および図12を参照して撮像装置101の動作を説明する。なお、ここでは撮像画像の中心を基準点とするものとする。
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example of the imaging device 101 (left diagram) and a captured image (right diagram) captured by the imaging device 101.
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the operation of the imaging apparatus 101 shown in FIG.
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the principle of scale generation in consideration of the tilt angle in the imaging apparatus 101 illustrated in FIG.
The operation of the imaging apparatus 101 will be described with reference to FIGS. 10, 11, and 12. Here, the center of the captured image is assumed to be the reference point.

図10の左図に示すように本実施形態の撮像装置101では、観察対象物を撮像する撮像部120の撮像方向と並行してレーザー光を観察対象物に照射するようにレーザー光源110とレーザー光源111とが、これらを結ぶ直線が撮像画像中心を通り、撮像画像の幅方向と平行になるように固定して設置されている。また、レーザー光源110,111は撮像部120の中心から等距離にあるものとする。   As shown in the left diagram of FIG. 10, in the imaging apparatus 101 of the present embodiment, the laser light source 110 and the laser are irradiated so as to irradiate the observation target with laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit 120 that images the observation target. The light source 111 is fixedly installed so that a straight line connecting them passes through the center of the captured image and is parallel to the width direction of the captured image. Further, it is assumed that the laser light sources 110 and 111 are equidistant from the center of the imaging unit 120.

図10の右図に示すように、このような撮像装置101で観察対象物を撮像した際の撮像画像には、レーザー光源110から照射されたレーザー光により観察対象物上に生じた光点とレーザー光源121から照射されたレーザー光による光点とがそれぞれ光点B’、光点C’として’写り込む。   As shown in the right diagram of FIG. 10, the captured image when the observation target is imaged by such an imaging apparatus 101 includes light spots generated on the observation target by the laser light emitted from the laser light source 110. The light spots from the laser light emitted from the laser light source 121 are reflected as light spots B ′ and C ′, respectively.

光点検出部130では、撮像画像中に写り込んだ光点B’および光点C’が検出され、その位置が計算される。   In the light spot detection unit 130, the light spot B 'and the light spot C' reflected in the captured image are detected and their positions are calculated.

基準点間隔計算部141では、光点検出部130で計算された位置に基づいて、撮像画像中に写り込んだ光点B’および光点C’と基準点である像画像の中心との間の間隔d2,d3がそれぞれ計算される。なお、図10の左図に示した撮像装置101においては、レーザー光源110,111の2つのみしか有していないため、これらから照射されて生じた光点B’,C’が所定の2つの光点となる。 In the reference point interval calculator 141, based on the calculated position light spot detection section 130, the light spot B fancy-through in the captured image 'and point C' and the center of which is an imaging image reference point The intervals d2 and d3 are calculated respectively. In addition, since the imaging apparatus 101 shown in the left diagram of FIG. 10 has only two laser light sources 110 and 111, the light spots B ′ and C ′ generated by irradiating them have predetermined two values. One light spot.

このとき、図11の上図に示すように、撮像装置101と観察対象物300との間の位置関係が正対している場合、観察対象物上に生じる光点Bと光点Cとは撮像画像上においては、その中心を境とした対称の位置で検出される。そのため、間隔d2と間隔d3は同じ長さとなる。   At this time, as shown in the upper diagram of FIG. 11, when the positional relationship between the imaging device 101 and the observation object 300 is facing each other, the light spot B and the light spot C generated on the observation object are captured. On the image, it is detected at a symmetrical position with the center as the boundary. Therefore, the interval d2 and the interval d3 have the same length.

これに対し、図11の下図に示すように、撮像装置101と観察対象物300との間の位置関係が正対していない場合、観察対象物上に生じる光点Bと光点Cとは撮像画像上においては、その中心を境とした非対象な位置で検出される。そのため、撮像画像表の光点B’と光点C’と基準点との間の間隔d2,d3は異なる長さとなる。   On the other hand, as shown in the lower diagram of FIG. 11, when the positional relationship between the imaging device 101 and the observation object 300 is not directly opposed, the light spot B and the light spot C generated on the observation object are captured. On the image, it is detected at an untargeted position with the center as the boundary. Therefore, the distances d2 and d3 between the light spot B ′, the light spot C ′, and the reference point in the captured image table have different lengths.

このように、間隔d2,d3の長さの関係は、撮像装置101と観察対象物300との間の位置関係に応じて変化する。   Thus, the relationship between the lengths of the distances d2 and d3 changes according to the positional relationship between the imaging device 101 and the observation object 300.

そのため、あおり角計算部184において、間隔d2,間隔d3に基づいて観察対象物300と撮像装置101の間の角度を計算し、描画する目盛のあおり角として用いることができる。なお、図10に示すような位置にレーザー光源110とレーザー光源111を設置した場合、撮像画像中の幅方向のあおり角を計算することが可能である。高さ方向のあおり角を計算する場合には、レーザー光源110,111が、これらを結ぶ直線が撮像画像の高さ方向と平行になるように固定して設置されている必要がある。   Therefore, the tilt angle calculation unit 184 calculates the angle between the observation object 300 and the imaging device 101 based on the interval d2 and the interval d3, and can use it as the tilt angle of the scale to be drawn. In addition, when the laser light source 110 and the laser light source 111 are installed at positions as shown in FIG. 10, it is possible to calculate the tilt angle in the width direction in the captured image. When calculating the tilt angle in the height direction, the laser light sources 110 and 111 need to be fixedly installed so that the straight line connecting them is parallel to the height direction of the captured image.

より具体的には、図12に示すように、図10の左図に示した撮像装置101の場合、撮像部120の画角を2θ、撮像画像の幅を2wとすると、幾何学的関係から撮像装置101の撮像面と観察対象物300がなす角度のうち、撮像画像中における幅方向の角度である横あおり角ξはtan-1[ (1/2tanθ) × {(w−d2)/d2 − (w−d3)/d3}]となる。ここで、θとwは撮像部120の固有の値であることから、間隔d2,間隔d3に基づいて横あおり角ξを計算出来ることがわかる。 More specifically, as shown in FIG. 12, in the case of the imaging apparatus 101 shown in the left diagram of FIG. 10, if the angle of view of the imaging unit 120 is 2θ and the width of the captured image is 2w, the geometric relationship Of the angles formed by the imaging surface of the imaging apparatus 101 and the observation object 300, the lateral tilt angle ξ, which is the angle in the width direction in the captured image, is tan −1 [(1/2 tan θ) × {(w−d2) / d2 − (W−d3) / d3}]. Here, since θ and w are unique values of the imaging unit 120, it can be seen that the lateral tilt angle ξ can be calculated based on the interval d2 and the interval d3.

なお、上述の例は一例であり撮像装置101における撮像部120やレーザー光源110,111の配置、基準点の位置に応じて幾何学的関係が変化することから計算式の形も変化する。しかし、計算式内において、撮像装置101の撮像面と観察対象物の位置関係に応じて値が変化するのは2つの光点と基準点との間の間隔のみであり、その他の計算に必要なパラメータは装置固有の値となるため、上述の例と同様に2つの光点と基準点との間の間隔がわかればあおり角を計算することができる。   Note that the above-described example is an example, and the geometrical relationship changes according to the arrangement of the imaging unit 120 and the laser light sources 110 and 111 and the position of the reference point in the imaging apparatus 101, so that the form of the calculation formula also changes. However, in the calculation formula, the value changes according to the positional relationship between the imaging surface of the imaging device 101 and the observation object only in the interval between the two light spots and the reference point, and is necessary for other calculations. Since these parameters are device-specific values, the tilt angle can be calculated if the distance between the two light spots and the reference point is known, as in the above example.

図13は、目盛描画部160で目盛が重ねて描画された撮像画像のイメージ図であり、撮像装置101を用いて観察対象物上のひびを検査している場合をイメージしている。   FIG. 13 is an image diagram of a captured image drawn with scales drawn by the scale drawing unit 160, and illustrates the case where a crack on the observation target is inspected using the imaging device 101.

図13に示すように、撮像画像上に目盛を描画することで、目盛を尺度としてひびの大きさを計測することが可能となる。なお、本実施形態においては、図6に示した第1の実施形態の撮像装置100で目盛が描画された撮像画像のイメージ図と比較して、横あおり角を考慮した目盛が描画されているため、撮像画像中の幅方向におけるひびの大きさを第1に実施形態の撮像装置100よりも正確に計測することができる。   As shown in FIG. 13, by drawing a scale on the captured image, the size of the crack can be measured using the scale as a scale. In the present embodiment, since the scale in consideration of the horizontal tilt angle is drawn as compared with the image diagram of the captured image in which the scale is drawn by the imaging apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. First, the size of the crack in the width direction in the captured image can be measured more accurately than the imaging apparatus 100 of the first embodiment.

また、図13に示すように、撮像画像上に計算された撮像装置101の先端と観察対象物との間の距離を描画することで、撮像装置101の使用者は観察対象物までの距離と、観察対象物上のひびの大きさを容易に知ることができる。   Further, as shown in FIG. 13, by drawing the calculated distance between the tip of the imaging device 101 and the observation target on the captured image, the user of the imaging device 101 can determine the distance to the observation target. The size of the crack on the observation object can be easily known.

なお、図13においては目盛の形状を十字目盛として描画しているが、これに限定されるものではなく、例えば格子状の目盛としてもよい。また、撮像部120の光学系による歪曲収差を考慮した補正を行った目盛を描画しても良い。   In FIG. 13, the scale shape is drawn as a cross scale, but the present invention is not limited to this, and may be a grid scale, for example. Further, a scale that has been corrected in consideration of distortion by the optical system of the imaging unit 120 may be drawn.

次に、本実地形態の効果について説明する。
上述したように、本実施形態の撮像装置101によれば、レーザー光源110とレーザー光源111から照射したレーザー光により観察対象物上に生じた光点の撮像画像上での位置を計算し、これらの光点と撮像画上の基準点との間の間隔に基づいて、撮像装置101の撮像面と観察対象物のなす角のうち撮像画像における高さ方向もしくは幅方向のあおり角を考慮した観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画し、表示部170に表示することができる。
Next, the effect of the present embodiment will be described.
As described above, according to the imaging apparatus 101 of the present embodiment, the positions on the captured image of the light spots generated on the observation object by the laser light emitted from the laser light source 110 and the laser light source 111 are calculated. Observation in consideration of the tilt angle in the height direction or the width direction in the picked-up image among the angles formed by the image pickup surface of the image pickup apparatus 101 and the observation object based on the interval between the light spot of the image pickup and the reference point on the picked-up image A scale serving as a scale of the size of the object can be drawn on the captured image and displayed on the display unit 170.

そのため、第1の実施形態の撮像装置100と同様の効果に加え、撮像装置100と比較して撮像画像上に描画した撮像画像における高さ方向もしくは幅方向のあおり角を考慮した目盛を尺度としてより正確に観察対象物の大きさを計測することができる。   Therefore, in addition to the same effect as the imaging device 100 of the first embodiment, a scale that takes into account the tilt angle in the height direction or the width direction in the captured image drawn on the captured image as compared with the imaging device 100 is used as a scale. The size of the observation object can be measured more accurately.

このように、本実施形態の撮像装置101は、撮像装置が観察対象物に正対しない場合でも、目盛幅の補正を簡便に行うことができ、正確な目盛の描画を行う上で極めて有用である。   As described above, the imaging apparatus 101 according to the present embodiment can easily correct the scale width even when the imaging apparatus does not face the object to be observed, and is extremely useful for drawing an accurate scale. is there.

また、本実施形態の撮像装置101は構成が簡潔であり、例えば、PCとWebカメラ、レーザーポインタ等を用いて構成することが可能なことから、従来の技術と比較して安価に提供することができる。   In addition, the imaging apparatus 101 of the present embodiment has a simple configuration, and can be configured using, for example, a PC, a web camera, a laser pointer, and the like, and therefore, provided at a lower cost than the conventional technology. Can do.

したがって、本実施形態の撮像装置は、従来のものと比べて、コスト低減に対して大きな効果を得ることができる。例えば、前記の特許文献3に記載の撮像装置は、観察対象部に対して正対しないで傾いている場合、2つ以上のレーザーを設置することによって傾斜角(あおり角)を求めて距離測定値の補正が行う必要があるが、複数のレーザー距離計を備えるため、撮像装置のコスト低減に対して限界があった。この課題は、高価なレーザー距離計を必要としない本実施形態によって解決することができる。   Therefore, the imaging apparatus of the present embodiment can obtain a great effect on cost reduction as compared with the conventional one. For example, when the imaging apparatus described in Patent Document 3 is tilted without facing directly to the observation target portion, two or more lasers are installed to obtain the tilt angle (tilt angle) and measure the distance. Although it is necessary to correct the value, there is a limit to reducing the cost of the imaging apparatus because it includes a plurality of laser distance meters. This problem can be solved by the present embodiment that does not require an expensive laser rangefinder.

(第3の実施形態)
図14は、本発明の第3の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図14に示すように、本実施形態の撮像装置102は、図7に示した第2の実施形態の撮像装置101と比較して、レーザー光源112,113を有する点と、目盛生成部180の代わりに目盛生成部190を有する点とが異なる。なお、他の構成要素については、図7に示した撮像装置101と同様のため説明を省略する。また、ここでは必要最小限の構成としてレーザー光源110,111,112,113の4つを有するものとしたが、4つ以上のレーザー光源を有しても良い。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 14, the imaging device 102 of the present embodiment is different from the imaging device 101 of the second embodiment shown in FIG. 7 in that it has laser light sources 112 and 113 and the scale generation unit 180. Instead, the difference is that the scale generation unit 190 is provided. The other components are the same as those of the imaging device 101 shown in FIG. In this example, the laser light sources 110, 111, 112, and 113 are provided as the minimum necessary configuration, but four or more laser light sources may be provided.

レーザー光源112,113は、レーザー光源110,111と同様に、撮像装置102の先端から撮像部120の撮像方向と並行にレーザー光を照射するよう配置されており、観察対象物に対してレーザー光を照射し、観察対象物上に光点を生じさせる。また、レーザー光源110,111,112,113のうち少なくとも1つは同一直線上に位置しないものとする。   Similarly to the laser light sources 110 and 111, the laser light sources 112 and 113 are arranged so as to irradiate laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit 120 from the tip of the imaging device 102, and laser light is applied to the observation object. To produce a light spot on the observation object. Further, it is assumed that at least one of the laser light sources 110, 111, 112, and 113 is not located on the same straight line.

目盛生成部190は、基準点間隔計算部141で計算された4つ以上の光点と撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置101の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   The scale generation unit 190 is based on the interval between the four or more light spots calculated by the reference point interval calculation unit 141 and the reference point on the captured image, from the tip of the imaging device 101 corresponding to the interval. A scale width that is a scale of the size of the observation object in the captured image at a distance is calculated.

図15は、図14に示した目盛生成部190の詳細な構成を示すブロック図である。
図15に示すように、目盛生成部190は、図7に示した目盛生成部180と比較して、目盛幅計算部182の代わりに目盛幅計算部192を有する。
FIG. 15 is a block diagram showing a detailed configuration of the scale generation unit 190 shown in FIG.
As illustrated in FIG. 15, the scale generation unit 190 includes a scale width calculation unit 192 instead of the scale width calculation unit 182 as compared with the scale generation unit 180 illustrated in FIG. 7.

また、目盛幅192は、正対目盛幅計算部193と、あおり角計算部194と、目盛幅補正部195とを有している。   The scale width 192 includes a directly-facing scale width calculation unit 193, a tilt angle calculation unit 194, and a scale width correction unit 195.

目盛幅計算部192は、光点検出部130で検出された4つの以上の光点のうち2組の所定の2つの光点に対して基準点間隔計算部141で計算された基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に応じた距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛幅を、撮像装置102の撮像面と観察対象物と間のなす角度を考慮して計算する。   The scale width calculation unit 192 calculates the reference point calculated by the reference point interval calculation unit 141 for two predetermined two light points among the four or more light points detected by the light point detection unit 130. Based on the interval between them, the scale width, which is a measure of the size of the observation object in the captured image at a distance corresponding to the interval, is taken into account the angle between the imaging surface of the imaging device 102 and the observation object. To calculate.

正対目盛幅計算部193は、光点検出部130で検出された4つ以上の光点のうち2組の所定の2つの光点に対して基準点間隔計算部141で計算された撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、それらの間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した撮像装置102の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   The directly-facing scale width calculation unit 193 is a captured image calculated by the reference point interval calculation unit 141 with respect to two sets of two predetermined light spots among the four or more light spots detected by the light spot detection unit 130. Based on the distance from the upper reference point, the observation target in the captured image at a distance from the tip of the imaging device 102 corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the distance Calculate the scale width of the scale, which is a measure of the size of the object.

あおり角計算部194は、光点検出部130で検出された4つ以上の光点のうち2組の所定の2つの光点に対して基準点間隔計算部141で計算された基準点との間の間隔に基づいて撮像装置102の撮像面と観察対象物とがなす角度のうち、撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算する。   The tilt angle calculation unit 194 calculates the reference point calculated by the reference point interval calculation unit 141 for two predetermined two light points among the four or more light points detected by the light point detection unit 130. Among the angles formed by the imaging surface of the imaging apparatus 102 and the observation object based on the interval between them, the angles in the height direction and the width direction in the captured image are calculated as a vertical tilt angle and a horizontal tilt angle, respectively.

目盛幅補正部195は、あおり角計算部194で計算された縦あおり角および横あおり角に基づいて正対目盛幅計算部193で計算された目盛幅に対してあおり補正を行う。   The scale width correction unit 195 performs tilt correction on the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit 193 based on the vertical tilt angle and the horizontal tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit 194.

図16は、図15に示した目盛幅補正部195の詳細な構成を示すブロック図である。
図16に示すように、目盛幅補正部195は、行列計算部196と射影補正部197とを有している。
FIG. 16 is a block diagram showing a detailed configuration of the scale width correction unit 195 shown in FIG.
As illustrated in FIG. 16, the scale width correction unit 195 includes a matrix calculation unit 196 and a projection correction unit 197.

行列計算部196は、あおり角計算部194で計算された縦あおり角および横あおり角に基づいて目盛を射影変換する射影変換行列を計算する。   The matrix calculation unit 196 calculates a projective transformation matrix for projective transformation of the scale based on the vertical and horizontal tilt angles calculated by the tilt angle calculation unit 194.

射影補正部197は、正対目盛幅計算部193で計算された目盛幅を、行列計算部196で計算された射影変換行列に基づいてあおり補正する。   The projection correction unit 197 corrects the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit 193 based on the projection transformation matrix calculated by the matrix calculation unit 196.

図17は、撮像装置102(左図)と撮像装置102で撮像された撮像画像(右図)の一例を示す概念図である。
図17を参照して撮像装置102の動作を説明する。なお、ここでは撮像画像の中心を基準点とするものとする。
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating an example of the imaging device 102 (left diagram) and a captured image (right diagram) captured by the imaging device 102.
The operation of the imaging apparatus 102 will be described with reference to FIG. Here, the center of the captured image is assumed to be the reference point.

図17の左図に示すように本実施形態の撮像装置102では、観察対象物を撮像する撮像部120の撮像方向と並行してレーザー光を観察対象物に照射するようにレーザー光源110,111,112,113が配置されており、レーザー光源110とレーザー光源111とが、これらを結ぶ直線が撮像画像中心を通り、撮像画像の幅方向と平行になるように固定して設置されている。また、レーザー光源112とレーザー光源113とが、これらを結ぶ直線が撮像画像中心を通り、撮像画像の高さ方向と平行になるように固定して設置されている。なお、レーザー光源110,111,112,113は撮像部120の中心から等距離にあるものとする。   As shown in the left diagram of FIG. 17, in the imaging apparatus 102 of the present embodiment, the laser light sources 110 and 111 are configured to irradiate the observation target with laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit 120 that images the observation target. 112, 113, and the laser light source 110 and the laser light source 111 are fixedly installed so that a straight line connecting them passes through the center of the captured image and is parallel to the width direction of the captured image. Further, the laser light source 112 and the laser light source 113 are fixedly installed so that a straight line connecting them passes through the center of the captured image and is parallel to the height direction of the captured image. The laser light sources 110, 111, 112, and 113 are assumed to be equidistant from the center of the imaging unit 120.

図17の右図に示すように、このような撮像装置102で観察対象物を撮像した際の撮像画像には、レーザー光源110,111,112,113から照射されたレーザー光により観察対象物上に生じた光点がそれぞれ光点B’,C’,D’,E’として写り込む。 As shown in the right diagram of FIG. 17, the captured image when the observation object is imaged by such an imaging device 102 is displayed on the observation object by the laser light emitted from the laser light sources 110, 111, 112, 113. Are reflected as light spots B ′, C ′, D ′, and E ′, respectively.

光点検出部130では、撮像画像中に写り込んだ光点B’,C’,D’,E’が検出され、その位置が計算される。   The light spot detection unit 130 detects light spots B ′, C ′, D ′, and E ′ reflected in the captured image and calculates their positions.

基準点間隔計算部141では、光点検出部130で計算された位置に基づいて、撮像画像中に写り込んだ光点B’,C’,D’,E’と基準点であると撮像画像の中心との間の間隔d2,d3,d4,d5がそれぞれ計算される。なお、図11の左図に示した撮像装置102においては、レーザー光源110,111,112,113の4つのみしか有していないため、これらから照射されて生じた光点B’,C’,D’,E’のうち光点B’,C’と光点D’,E’の組み合わせが2組の所定の2つの光点となる。   In the reference point interval calculation unit 141, based on the position calculated by the light point detection unit 130, the captured image is the light spots B ′, C ′, D ′, E ′ reflected in the captured image and the reference point. , D2, d3, d4, and d5 are calculated respectively. 11 has only four laser light sources 110, 111, 112, and 113. Therefore, light spots B ′ and C ′ generated by irradiation from these laser light sources 110, 111, 112, and 113 are provided. , D ′, E ′, the combination of the light spots B ′, C ′ and the light spots D ′, E ′ becomes two predetermined two light spots.

間隔d2,d3,d4,d5は、第1および第2の実施形態でも示したように、撮像装置102と観察対象物との間の距離や位置関係に応じて変化する。そのため、間隔d2,d3,d4,d5に基づいて観察対象物までの距離や、撮像装置102の撮像面と観察対象物との間の角度のうち、撮像画像の高さ方向および幅方向の角度に対応する縦あおり角および横あおり角を計算することができる。   The intervals d2, d3, d4, and d5 change according to the distance and the positional relationship between the imaging device 102 and the observation target as shown in the first and second embodiments. Therefore, among the distance to the observation object based on the distances d2, d3, d4, and d5 and the angle between the imaging surface of the imaging device 102 and the observation object, the angle in the height direction and the width direction of the captured image The vertical and horizontal tilt angles corresponding to can be calculated.

より具体的には、正対目盛幅計算部193は、光点B’,C’と光点D’,E’の組み合わせを2組の所定の2つの光点の組み合わせとして間隔d2,d3,d4,d5のうち、最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した撮像装置102の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。   More specifically, the directly-facing scale width calculation unit 193 determines the distances d2, d3, and the combination of the light spots B ′ and C ′ and the light spots D ′ and E ′ as a combination of two predetermined light spots. A scale scale that is a measure of the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device 102 corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value among d4 and d5 Calculate the width.

また、あおり角計算部194は、光点B’,C’と光点D’,E’の組み合わせを2組の所定の2つの光点の組み合わせとして間隔d2,d3,d4,d5に基づいて縦あおり角および横あおり角を計算する。なお、第2の実施形態の撮像装置101のあおり角計算部184と同様に光点B’,C’に対応する間隔d2,d3に基づいて横あおり角が計算でき、光点D’,E’に対応する間隔d4,d5に基づいて縦あおり角が計算できる。算出原理については、第2の実施形態のあおり角計算部184と同様のためここでは割愛する。   Further, the tilt angle calculation unit 194 uses the combination of the light spots B ′ and C ′ and the light spots D ′ and E ′ as a combination of two predetermined light spots based on the intervals d2, d3, d4, and d5. Calculate the vertical and horizontal tilt angles. Similar to the tilt angle calculation unit 184 of the imaging apparatus 101 of the second embodiment, the horizontal tilt angle can be calculated based on the distances d2 and d3 corresponding to the light spots B ′ and C ′, and the light spots D ′ and E are calculated. The vertical tilt angle can be calculated based on the intervals d4 and d5 corresponding to '. Since the calculation principle is the same as that of the tilt angle calculation unit 184 of the second embodiment, it is omitted here.

これにより、目盛幅補正部195において縦あおり角および横あおり角に基づいて正対目盛幅計算部193で計算された目盛幅に対してあおり補正を行うことができる。   As a result, the scale width correction unit 195 can perform the tilt correction on the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit 193 based on the vertical tilt angle and the horizontal tilt angle.

図18は、目盛描画部160で目盛が重ねて描画された撮像画像のイメージ図であり、撮像装置102を用いて観察対象物上のひびを検査している場合をイメージしている。   FIG. 18 is an image diagram of a captured image drawn with scales drawn by the scale drawing unit 160, and illustrates the case where a crack on the observation object is inspected using the imaging device 102.

図18に示すように、撮像画像上に目盛を描画することで、目盛を尺度としてひびの大きさを計測することが可能となる。なお、本実施形態においては、図13に示した第2の実施形態の撮像装置101で目盛が描画された撮像画像のイメージ図と比較して、横あおり角に加え縦あおり角も考慮した目盛が描画されているため、撮像画像中の高さ方向におけるひびの大きさを第2に実施形態の撮像装置101よりも正確に計測することができる。   As shown in FIG. 18, by drawing a scale on the captured image, it is possible to measure the size of the crack using the scale as a scale. In the present embodiment, the scale in consideration of the vertical tilt angle in addition to the horizontal tilt angle is compared with the image diagram of the captured image in which the scale is drawn by the imaging apparatus 101 of the second embodiment shown in FIG. Since it is drawn, the size of the crack in the height direction in the captured image can be measured more accurately than the imaging device 101 of the second embodiment.

また、図18に示すように、撮像画像上に計算された撮像装置102の先端と観察対象物との間の距離を描画することで、撮像装置102の使用者は観察対象物までの距離と、観察対象物上のひびの大きさを容易に知ることができる。   Also, as shown in FIG. 18, by drawing the calculated distance between the tip of the imaging device 102 and the observation target on the captured image, the user of the imaging device 102 can determine the distance to the observation target. The size of the crack on the observation object can be easily known.

なお、図18においては目盛の形状を十字目盛として描画しているが、これに限定されるものではなく、例えば格子状の目盛としてもよい。また、撮像部120の光学系による歪曲収差を考慮した補正を行った目盛を描画しても良い。   In FIG. 18, the scale shape is drawn as a cross scale, but the present invention is not limited to this, and may be a grid scale, for example. Further, a scale that has been corrected in consideration of distortion by the optical system of the imaging unit 120 may be drawn.

なお、上述の例は一例であり撮像装置102における撮像部120やレーザー光源110,111,112,113の配置、基準点の位置に応じて幾何学的関係が変化することから計算式の形も変化する。しかし、計算式内において、撮像装置102の撮像面と観察対象物の位置関係に応じて値が変化するのは4つの光点と基準点との間の間隔のみであり、その他の計算に必要なパラメータは装置固有の値となるため、上述の例と同様に4つの光点と基準点との間の間隔がわかればあおり角を計算することができる。   Note that the above example is merely an example, and the geometric relationship changes depending on the arrangement of the imaging unit 120 and the laser light sources 110, 111, 112, and 113 in the imaging apparatus 102, and the position of the reference point. Change. However, in the calculation formula, the value changes according to the positional relationship between the imaging surface of the imaging device 102 and the observation object only in the interval between the four light spots and the reference point, and is necessary for other calculations. Since these parameters are device-specific values, the tilt angle can be calculated if the distances between the four light spots and the reference point are known, as in the above example.

次に、本実地形態の効果について説明する。
上述したように、本実施形態においては、第1、第2の実施形態の効果に加え、観察対象物と撮像装置103が正対していない場合、間隔d2,d3と間隔d4,d5に基づいて縦あおり角および横あおり角を計算し、縦あおり角および横あおり角を考慮した目盛を撮像画像上に描画することができる。
Next, the effect of the present embodiment will be described.
As described above, in this embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, when the observation target and the imaging device 103 are not facing each other, based on the intervals d2 and d3 and the intervals d4 and d5. The vertical tilt angle and the horizontal tilt angle can be calculated, and a scale in consideration of the vertical tilt angle and the horizontal tilt angle can be drawn on the captured image.

また、撮像装置の大幅な低コスト化に対しても、高価なレーザー距離計が不要となるため、第2の実施形態と同じ効果が得られる。さらに、第2の実施形態の撮像装置101と比較して、本実施形態においては2つのあおり角を考慮して目盛を描画しているためより正確に観察対象物の大きさを計測することができる。   In addition, an expensive laser distance meter is not required for a significant cost reduction of the imaging apparatus, and thus the same effect as that of the second embodiment can be obtained. Furthermore, compared to the imaging apparatus 101 of the second embodiment, in this embodiment, the scale is drawn in consideration of two tilt angles, so that the size of the observation object can be measured more accurately. it can.

なお、上述した第1、第2、第3の実施形態の撮像装置100,101,102は一例であり、その構成及び動作は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。例えば、上述した第1の実施形態では1つの、第2の実施形態では2つの、第3の実施形態では4つのレーザー光源を有しているが、より多くのレーザー光源を設けても良い。これにより複数の光点の間隔を用いて距離等の計算が行えるようになることから、その計算精度を向上させることができる。   Note that the imaging devices 100, 101, and 102 of the first, second, and third embodiments described above are examples, and the configuration and operation thereof can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention. For example, in the first embodiment described above, one laser light source is provided in the second embodiment, and two laser light sources are provided in the third embodiment. However, more laser light sources may be provided. This makes it possible to calculate distances and the like using the intervals between a plurality of light spots, so that the calculation accuracy can be improved.

また、本発明の撮像装置100,101,102の機能は、上述のように専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、撮像装置100,101,102に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撮像装置100,101,102に読み込ませ、コンピュータで実行するものであってもよい。撮像装置100,101,102に読み取り可能な記録媒体とは、フロッピー(登録商標)ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM等の記録媒体、撮像装置100,101,102に内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、撮像装置100,101,102に読み取り可能な記録媒体は、撮像装置100,101,102内部の揮発性メモリのように動的に一定時間プログラムを保持しているものを含む。   In addition to the functions realized by the dedicated hardware as described above, the functions of the imaging devices 100, 101, and 102 of the present invention are stored in the imaging devices 100, 101, and 102 with programs for realizing the functions. The program may be recorded on a readable recording medium, the program recorded on the recording medium is read by the imaging apparatuses 100, 101, and 102, and executed by a computer. Recording media readable by the imaging devices 100, 101, 102 include recording media such as floppy (registered trademark) disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, and hard disk devices incorporated in the imaging devices 100, 101, 102, etc. Refers to a storage device. Further, the recording media that can be read by the imaging devices 100, 101, 102 include those that dynamically hold a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside the imaging devices 100, 101, 102.

100,101,102 撮像装置
110,111,112,113 レーザー光源
120 撮像部
130 光点検出部
140,180,190 目盛生成部
141,181,191 基準点間隔計算部
142,182,192 目盛幅計算部
183,193 正対目盛幅計算部
184,194 あおり角計算部
185,195 目盛幅補正部
186,196 行列計算部
187,197 射影補正部
150 距離計算部
160 目盛描画部
170 表示部
200,201 レーザー光
300 観察対象物
100, 101, 102 Imaging device 110, 111, 112, 113 Laser light source 120 Imaging unit 130 Light spot detection unit 140, 180, 190 Scale generation unit 141, 181, 191 Reference point interval calculation unit 142, 182, 192 Scale width calculation Units 183 and 193 Face-to-face scale width calculation units 184 and 194 Angle angle calculation units 185 and 195 Scale width correction units 186 and 196 Matrix calculation units 187 and 197 Projection correction unit 150 Distance calculation unit 160 Scale drawing unit 170 Display units 200 and 201 Laser beam 300 Observation target

Claims (10)

観察対象物を撮像画像として撮影する撮像部と、
前記撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定されたつ以上のレーザー光源と、
前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じたつ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出部と、
前記つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算部と、
前記光点検出部で検出された2つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算部と
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算部と
前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算部、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正部からなる目盛幅補正部と
前記目盛幅補正部で計算された前記目盛幅に基づいて前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画部と、
画像の歪補正が行われていない前記撮像画像と前記撮影画像上に重ねて描画された前記目盛を表示する表示部とを有することを特徴とする撮像装置。
An imaging unit for capturing an observation object as a captured image;
Two or more laser light sources fixed so as to irradiate laser light in parallel with the imaging direction of the imaging unit and to be arranged around the imaging object at an equal distance from the center of the imaging unit;
A light spot detection section for calculating said superimposed on the observed object on the photographed image to detect two or more light spots produced, the position on the captured image of the light spot by reflection of the laser light,
A reference point interval calculation unit that calculates an interval between the light spot and the center of the captured image based on positions of the two or more light spots on the captured image;
Of the two or more light spots detected by the light spot detection section, the reference point interval calculation section calculates the predetermined two light spots arranged on the same straight line passing through the center of the captured image. Based on the measured interval , the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the interval The scale width of the scale serving as a measure of the scale, the correspondence between the distance between the position of the intersection and the center of the captured image, and the distance between the observation object and the tip of the imaging device A facing scale width calculation unit that calculates using distance calibration data indicating the relationship,
Of the angles formed by the imaging surface of the imaging device and the observation object based on the interval, the angle in the height direction or the width direction in the captured image is calculated as a vertical or horizontal tilt angle, respectively. And
The vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit or the vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit in order to perform tilt correction on the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle. A matrix calculation unit that calculates a projective transformation matrix that performs projective transformation of the scale based on a lateral tilt angle, and a projection correction unit that corrects the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit based on the projective transformation matrix A scale width correction unit comprising :
A scale drawing unit for drawing the scale on the captured image based on the scale width calculated by the scale width correction unit;
An imaging apparatus comprising: the captured image that has not been subjected to image distortion correction; and a display unit that displays the scale drawn on the captured image.
請求項1に記載の撮像装置であって、
少なくとも1つは同一直線上に位置しない前記レーザー光源を少なくとも4つ以上有し、
前記目盛幅計算部は、
前記光点検出部で検出された4つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心でお互いに直交する2組の同一直線上に存在する所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する正対目盛幅計算部と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算するあおり角計算部と、
前記縦あおり角および前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角および横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算部、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正部からなる目盛幅補正部とを有する撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1,
At least one has at least four laser light sources that are not collinear;
The scale width calculator is
Among the four or more light spots detected by the light spot detection unit, the reference point with respect to two predetermined light spots that are on the same straight line and orthogonal to each other at the center of the captured image Based on the interval calculated by the interval calculation unit, the observation in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the interval A directly-facing scale width calculator that calculates the scale width of the scale, which is a measure of the size of the object,
Of the angles formed by the imaging surface of the imaging apparatus and the object to be observed based on the interval, the angle in the height direction and the width direction in the captured image is calculated as a vertical tilt angle and a horizontal tilt angle, respectively. And
The vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit and the vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit in order to correct the tilt width calculated by the directly-facing scale width calculation unit based on the vertical tilt angle and the horizontal tilt angle. A matrix calculation unit that calculates a projective transformation matrix that performs projective transformation of the scale based on a lateral tilt angle, and a projection correction unit that corrects the scale width calculated by the directly-facing scale width calculation unit based on the projective transformation matrix An imaging apparatus having a scale width correction unit comprising:
請求項1又は2に記載の撮像装置であって、
前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて前記撮像装置の先端と前記観察対象物との間の距離を計算する距離計算部を有し、
前記目盛描画部は、前記目盛に加え前記撮像画像上の所定の位置に距離計算部で計算された前記距離を前記撮像画像に重ねて描画する前記撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1 or 2 ,
A distance calculator that calculates a distance between the tip of the imaging device and the observation object based on the interval calculated by the reference point interval calculator;
The scale drawing unit draws the distance calculated by the distance calculation unit at a predetermined position on the captured image in addition to the scale and draws it on the captured image.
観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置の前記目盛の生成方法であって、
前記撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定されたつ以上のレーザー光源から、前記レーザー光を照射する照射ステップと、
前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じたつ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出ステップと、
前記2つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算ステップと
前記光点検出ステップで検出された2つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算ステップで計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算ステップと
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算ステップと
前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算ステップで計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算ステップ、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正ステップからなる目盛幅補正ステップと、
前記目盛幅補正ステップで計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画ステップとを有することを特徴とする目盛生成方法。
A method for generating the scale of an imaging apparatus, which captures an observation object as a captured image, and displays a scale that is a measure of the size of the observation object drawn on the captured image and the captured image. ,
Irradiating a laser beam parallel to the imaging direction of the imaging unit, and, two or more laser light sources which are fixed to place around the imaging object equidistant from the center of the imaging unit, the laser An irradiation step of irradiating light;
A light spot detecting step of detecting at least two light spots caused superimposed on the observed object on the captured image by reflection of the laser beam, calculates the position on the captured image of the light spot,
A reference point interval calculating step for calculating an interval between the light spot and the center of the captured image based on positions of the two or more light spots on the captured image;
Among the two or more light spots detected in the light spot detection step, calculation is performed in the reference point interval calculation step for two predetermined light spots arranged on the same straight line passing through the center of the captured image. Based on the measured interval , the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the interval The scale width of the scale serving as a measure of the scale, the correspondence between the distance between the position of the intersection and the center of the captured image, and the distance between the observation object and the tip of the imaging device A straight scale width calculation step to calculate using the distance calibration data indicating the relationship;
Of the angles formed by the imaging surface of the imaging device and the observation object based on the interval, the angle in the height direction or the width direction in the captured image is calculated as a vertical or horizontal tilt angle, respectively. Steps ,
The vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit or the vertical tilt angle calculated in the tilt angle calculation unit in order to perform tilt correction on the scale width calculated in the facing scale width calculation step based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle. A matrix calculation step for calculating a projection transformation matrix for projective transformation of the scale based on a lateral tilt angle, and a projection correction step for correcting the scale width calculated by the facing scale width calculation unit based on the projection transformation matrix; A scale width correction step consisting of:
A scale generation step comprising: a scale drawing step for drawing the scale in a superimposed manner on the captured image that has not been subjected to image distortion correction based on the scale width calculated in the scale width correction step. Method.
請求項に記載の目盛生成方法であって、
少なくとも1つは同一直線上に位置しない前記レーザー光源を少なくとも4つ以上有し、
前記目盛幅計算ステップは、
前記光点検出ステップで検出された4つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心でお互いに直交する2組の同一直線上に存在する所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算ステップで計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する正対目盛幅計算ステップと、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算するあおり角計算ステップと、
前記縦あおり角および前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算ステップで計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角および横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算ステップ、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正ステップからなる目盛幅補正ステップとを有する目盛生成方法。
It is the scale production | generation method of Claim 4 , Comprising:
At least one has at least four laser light sources that are not collinear;
The scale width calculating step includes:
Among the four or more light spots detected in the light spot detection step, the reference point with respect to two predetermined light spots that are on the same straight line and orthogonal to each other at the center of the captured image Based on the interval calculated in the interval calculation step, the observation in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the interval A straight scale width calculation step for calculating a scale width of the scale which is a measure of the size of the object;
Of the angles formed by the imaging surface of the imaging apparatus and the object to be observed based on the interval, the angle in the height direction and the width direction in the captured image is calculated as a vertical tilt angle and a horizontal tilt angle, respectively. Steps,
The vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit and the vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit to correct the tilt width calculated in the directly-facing scale width calculation step based on the vertical tilt angle and the horizontal tilt angle. A matrix calculation step for calculating a projection transformation matrix for projective transformation of the scale based on a lateral tilt angle, and a projection correction step for correcting the scale width calculated by the facing scale width calculation unit based on the projection transformation matrix; A scale generation method comprising a scale width correction step.
請求項4又は5に記載の目盛生成方法であって、
前記基準点間隔計算ステップで計算された前記間隔に基づいて前記撮像装置の先端と前記観察対象物との間の距離を計算する距離計算ステップを有し、
前記目盛描画ステップは、前記目盛に加え前記撮像画像上の所定の位置に距離計算ステップで計算された前記距離を前記撮像画像に重ねて描画する目盛生成方法。
A scale generation method according to claim 4 or 5 ,
A distance calculation step of calculating a distance between the tip of the imaging device and the observation object based on the interval calculated in the reference point interval calculation step;
The scale drawing step is a scale generation method in which, in addition to the scale, the distance calculated in the distance calculation step is drawn at a predetermined position on the captured image so as to overlap the captured image.
撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定されたつ以上のレーザー光源を備え、観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置に前記目盛を描画させる目盛生成プログラムであって、
前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じたつ以上の光点を検出する光点検出手順と、
前記光点検出手順で検出された光点の前記撮像画像上での位置を計算する光点位置計算手順と、
前記光点位置計算手順で計算された光点の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算手順と、
前記レーザー光源の少なくとも2つ以上からレーザー光が照射され、前記光点検出手順及び前記光点位置計算手順でそれぞれ検出及び前記撮像画像上での位置の計算が行われた2つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算手順と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算手順と
前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算手順で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算手順、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正手順からなる目盛幅補正手順と、
前記目盛幅補正手順で計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正がおこなわれていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画手順とを前記撮像装置にコンピュータによって実行させるための目盛生成プログラム。
Irradiates laser light in parallel with the imaging direction, and includes two or more laser light sources fixed so as to be arranged around the imaging object at an equal distance from the center of the imaging unit, and images an observation object A scale generation program for capturing an image as an image and drawing the scale on an imaging device that displays the captured image and a scale serving as a scale of the size of the observation object drawn on the captured image.
A light spot detecting step of detecting two or more light spots generated superimposed on the observed object on the captured image by reflection of the laser light,
A light spot position calculation procedure for calculating the position of the light spot detected in the light spot detection procedure on the captured image;
A reference point interval calculation procedure for calculating an interval between the light spot and the center of the captured image based on the position of the light spot calculated in the light spot position calculation procedure;
Two or more light beams irradiated with laser light from at least two of the laser light sources and subjected to detection and position calculation on the captured image in the light spot detection procedure and the light spot position calculation procedure, respectively. Based on the interval calculated in the reference point interval calculation procedure for two predetermined light spots arranged on the same straight line passing through the center of the captured image among the points, the maximum value and minimum value of the interval A scale width of a scale that is a measure of the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any of the value and the average value thereof , geometrically, Alternatively, a straight scale that is calculated using distance calibration data indicating the correspondence between the distance between the position of the intersection and the center of the captured image and the distance between the observation object and the tip of the imaging device. Width calculation procedure,
Of the angles formed by the imaging surface of the imaging device and the observation object based on the interval, the angle in the height direction or the width direction in the captured image is calculated as a vertical or horizontal tilt angle, respectively. Procedure and
The vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit or the vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit in order to perform tilt correction on the scale width calculated by the straight scale width calculation procedure based on the vertical tilt angle or the horizontal tilt angle. Matrix calculation procedure for calculating a projection transformation matrix for projective transformation of the scale based on a lateral tilt angle, and a projection correction procedure for correcting the scale width calculated by the facing scale width calculation unit based on the projection transformation matrix A scale width correction procedure consisting of :
Based on the scale width calculated in the scale width correction procedure, the imaging apparatus causes the imaging apparatus to execute a scale drawing procedure for drawing the scale on the captured image that has not been subjected to image distortion correction. Scale generation program for.
請求項に記載の目盛生成プログラムであって、
前記目盛幅計算手順は、
少なくとも1つは同一直線上に位置しない少なくとも4つ以上の前記レーザー光源からレーザー光が照射され、前記光点検出手順及び前記光点位置計算手順でそれぞれ検出及び前記撮像画像上での位置の計算が行われた4つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心でお互いに直交する2組の同一直線上に存在する所定の2つの光点に対して前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する正対目盛幅計算手順と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算するあおり角計算手順と、
前記縦あおり角および前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算手順で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角および横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算手順、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正手順からなる目盛幅補正手順とを有する目盛生成プログラム。
A scale generation program according to claim 7 ,
The scale width calculation procedure is as follows:
At least one is irradiated with laser light from at least four laser light sources that are not located on the same straight line, and is detected and calculated in the light spot position calculation procedure and the position on the captured image, respectively. Among the four or more light spots that have been subjected to the calculation, calculation is performed with the reference point interval calculation procedure for two predetermined light spots that exist on the same straight line that are orthogonal to each other at the center of the captured image. Based on the measured interval, the size of the observation object in the captured image at a distance from the tip of the imaging device corresponding to any one of the maximum value, the minimum value, and the average value of the interval The straight scale width calculation procedure to calculate the scale width of the scale that is the scale of
Of the angles formed by the imaging surface of the imaging apparatus and the object to be observed based on the interval, the angle in the height direction and the width direction in the captured image is calculated as a vertical tilt angle and a horizontal tilt angle, respectively. Procedure and
The vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit and the vertical tilt angle calculated by the tilt angle calculation unit to correct the tilt width calculated by the straight scale width calculation procedure based on the vertical tilt angle and the horizontal tilt angle. Matrix calculation procedure for calculating a projection transformation matrix for projective transformation of the scale based on a lateral tilt angle, and a projection correction procedure for correcting the scale width calculated by the facing scale width calculation unit based on the projection transformation matrix A scale generation program having a scale width correction procedure comprising:
請求項7又は8に記載の目盛生成プログラムであって、
前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて前記撮像装置の先端と前記観察対象物との間の距離を計算する距離計算手順を有し、
前記目盛描画手順は、前記目盛に加え前記撮像画像上の所定の位置に距離計算手順で計算された前記距離を前記撮像画像に重ねて描画する目盛生成プログラム。
A scale generation program according to claim 7 or 8 ,
A distance calculation procedure for calculating a distance between the tip of the imaging device and the observation object based on the interval calculated in the reference point interval calculation procedure;
The scale drawing procedure is a scale generation program that draws the distance calculated by the distance calculation procedure at a predetermined position on the captured image in addition to the scale so as to be superimposed on the captured image.
請求項7〜9の何れかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded.
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