JP5896090B1 - Imaging apparatus and colorimetric method - Google Patents
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Abstract
撮像装置(10)は、被写体を撮像する第1の撮像部(1)と、第1の撮像部(1)の外部に位置して被写体を撮像する第2の撮像部(2)と、測距部(3)と、測色部(4)とを備える。測距部(3)は、第2の撮像部(2)の撮像素子(23)にて撮像された被写体の単眼画像と、第1の撮像部(1)の基準フィルタを介して撮像素子(13)にて撮像された被写体の個眼画像とを用いて、被写体までの距離を測定する。測色部(4)は、測距部(3)にて測定された距離と、上記撮像素子(13)にて、基準フィルタを介して撮像された上記個眼画像と、基準フィルタ以外のフィルタを介して撮像された他の個眼画像とを用いて、基準フィルタ以外のフィルタを透過する波長について被写体の測色値を求める。The imaging device (10) includes a first imaging unit (1) that images a subject, a second imaging unit (2) that is located outside the first imaging unit (1) and images a subject, and a measurement unit. A distance unit (3) and a colorimetric unit (4) are provided. The distance measuring unit (3) is configured to receive a monocular image of the subject imaged by the imaging device (23) of the second imaging unit (2) and a reference filter of the first imaging unit (1). The distance to the subject is measured using the single-eye image of the subject imaged in 13). The color measurement unit (4) includes a distance measured by the distance measurement unit (3), the single-eye image captured by the image sensor (13) via a reference filter, and a filter other than the reference filter. A colorimetric value of the subject is obtained for a wavelength that passes through a filter other than the reference filter, using another single-eye image captured via the.
Description
本発明は、光軸と垂直な方向に並んで配置される複数の撮像光学系を介して被写体を撮像する撮像部を備えた撮像装置と、その撮像装置を用いた被写体の測色方法とに関するものである。 The present invention relates to an imaging device including an imaging unit that images a subject via a plurality of imaging optical systems arranged side by side in a direction perpendicular to an optical axis, and a subject colorimetry method using the imaging device. Is.
微小な光学レンズを2次元的に配置したレンズアレイと固体撮像素子とを用いて被写体を撮像する複眼の撮像装置では、各光学レンズによって固体撮像素子の受光面上に被写体の像(各個眼画像)が形成される。各光学レンズは2次元的に配置されているため、各個眼画像は、被写体に対して僅かずつ異なった角度から見た像(視差を有する像)となる。したがって、各個眼画像を集めた複眼画像には、被写体の3次元形状に関する情報のほか、高解像度化の情報が含まれている。そこで、少しずつ異なる個眼画像を多数用いることにより、より多くの情報量に基づいて再構成画像を生成することができ、各個眼画像の解像度以上に高精細の再構成画像を得ることができる。 In a compound eye imaging device that images a subject using a lens array in which a minute optical lens is two-dimensionally arranged and a solid-state imaging device, an image of the subject (each individual-eye image is formed on the light-receiving surface of the solid-state imaging device by each optical lens. ) Is formed. Since each optical lens is two-dimensionally arranged, each single-eye image is an image (an image having parallax) viewed from a slightly different angle with respect to the subject. Therefore, the compound eye image obtained by collecting each single-eye image includes information on the three-dimensional shape of the subject and information for increasing the resolution. Therefore, by using a large number of individual images slightly different from each other, it is possible to generate a reconstructed image based on a larger amount of information, and it is possible to obtain a reconstructed image having a higher definition than the resolution of each individual eye image. .
特に、特許文献1の撮像装置では、レンズアレイの微小光学レンズの少なくとも一部に対応して、所定の波長透過特性を持つ光学フィルタを配置するとともに、任意の2種の光学フィルタに、波長について相関性を持たせている。なお、上記の相関性とは、共通に透過する波長または波長帯域が存在することを意味している。このように任意の2種の光学フィルタに相関性を持たせることで、上記2種の光学フィルタを介して撮像した個眼画像同士では、少なくとも一部に共通する部分が現れる。このため、上記個眼画像同士の相関が高くなって、画像マッチングによる位置合わせを高精度で行うことが可能となり、被写体までの距離として、より真値に近い距離を推定することが可能となっている。
In particular, in the imaging device of
ところが、特許文献1では、レンズアレイの各個眼を構成する2つの光学レンズを介して撮像した画像を用いて測距を行っている。この場合、レンズアレイの2つの光学レンズ間の距離(基線長)が短いため、測距精度が低下するという問題が生ずる。なお、レンズアレイの2つの光学レンズ間の距離は、装置の小型化等の観点から、極力短くなるように予め設計で決まっている。測距精度等を向上させるべく、各光学レンズ間の距離を長くすることは、レンズアレイの設計変更が必要となり、コスト上昇を招くため、望ましくない。また、2つの光学レンズ間の距離を長くすると、レンズアレイ全体が大きくなり、装置の小型化が図れない。一方で、2つの光学レンズ間の距離が短いために測距精度が低下すると、測定した距離の誤差が大きくなる。その結果、撮像装置から測定した距離に位置する被写体上の任意の点の測色の精度も低下する。
However, in
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、各個眼画像を形成するための複数のレンズ(撮像光学系)間の距離を変更することなく、測距精度を向上させることができ、これによって、測色の精度も向上させることができる撮像装置と、その撮像装置を用いた被写体の測色方法とを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to measure distance accuracy without changing the distance between a plurality of lenses (imaging optical systems) for forming individual eye images. Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of improving the accuracy of colorimetry, and a method for measuring the color of a subject using the imaging apparatus.
本発明の一側面に係る撮像装置は、被写体を撮像する第1の撮像部と、前記被写体を撮像する第2の撮像部と、前記第1の撮像部および前記第2の撮像部にて撮像された前記被写体の各画像を用いて、前記被写体までの距離を測定する測距部と、前記測距部にて測定された前記距離を用いて、前記被写体の測色値を求める測色部とを備え、前記第1の撮像部は、光軸と垂直な方向に並んで配置され、同一の視野を持つ複数の第1の撮像光学系と、前記複数の第1の撮像光学系と対応して配置され、複数の分光特性を有する複数の第1の光学フィルタと、対応する位置関係にある前記第1の撮像光学系および前記第1の光学フィルタを介して前記被写体を撮像する複数の撮像領域を有する第1の撮像素子とを含んでおり、前記第2の撮像部は、第2の撮像光学系および第2の光学フィルタと、前記第2の撮像光学系および前記第2の光学フィルタを介して前記被写体を撮像する第2の撮像素子とを有しており、前記第2の撮像部は、前記第1の撮像部の外部に位置しており、前記第2の光学フィルタは、前記複数の第1の光学フィルタのいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有しており、前記測距部は、前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の単眼画像と、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像とを用いて、前記被写体までの距離を測定し、前記測色部は、前記測距部にて測定された前記距離と、前記第1の撮像素子にて、前記基準フィルタを介して撮像された前記被写体の前記個眼画像と、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して撮像された前記被写体の他の個眼画像とを用いて、前記基準フィルタ以外の前記第1の光学フィルタを透過する波長について前記被写体の測色値を求める。 An imaging apparatus according to an aspect of the present invention is imaged by a first imaging unit that images a subject, a second imaging unit that images the subject, the first imaging unit, and the second imaging unit. A distance measuring unit that measures the distance to the subject using each of the images of the subject and a color measuring unit that obtains a colorimetric value of the subject using the distance measured by the distance measuring unit. The first imaging unit is arranged side by side in a direction perpendicular to the optical axis, and corresponds to a plurality of first imaging optical systems having the same field of view, and the plurality of first imaging optical systems And a plurality of first optical filters having a plurality of spectral characteristics and a plurality of the first imaging optical system and the plurality of first imaging filters that are in a corresponding positional relationship. A first imaging element having an imaging region, and the second imaging unit includes: The second imaging optical system and the second optical filter, and the second imaging element that images the subject through the second imaging optical system and the second optical filter. The imaging unit is located outside the first imaging unit, and the second optical filter uses one of the plurality of first optical filters as a reference filter and has substantially the same spectrum as the reference filter. The distance measuring unit includes a monocular image of the subject imaged by the second image sensor and the subject imaged by the first image sensor via the reference filter. The distance to the subject is measured using the single-eye image, and the color measurement unit uses the distance measured by the distance measurement unit and the reference filter using the first image sensor. The single-eye image of the subject imaged through Using the other single-eye image of the subject imaged through the first optical filter other than the reference filter, color measurement of the subject with respect to a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter Find the value.
本発明の他の側面に係る被写体の測色方法は、所望の被写体を撮像する第1の撮像部であって、光軸と垂直な方向に並んで配置され、同一の視野を持ち前記被写体の像をそれぞれ形成する複数の第1の撮像光学系と、前記複数の第1の撮像光学系と対応して配置され、複数の分光特性を有する複数の第1の光学フィルタと、対応する位置関係にある前記第1の撮像光学系および前記第1の光学フィルタを介して形成された前記被写体の像をそれぞれ撮像する複数の撮像領域を有する第1の撮像素子とを含む、前記第1の撮像部を備えた撮像装置を用いた、被写体の測色値を求める測色方法であって、前記撮像装置はさらに、前記第1の撮像部の外部に位置する第2の撮像部であって、前記被写体の像を形成する第2の撮像光学系および第2の光学フィルタと、前記第2の撮像光学系および前記第2の光学フィルタを介して形成された前記被写体の像を撮像する第2の撮像素子とを有しており、前記第2の光学フィルタが、前記複数の第1の光学フィルタのいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有している前記第2の撮像部を備えており、前記測色方法は、前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の単眼画像と、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像とを用いて、前記被写体までの距離を測定する工程と、測定された前記距離と、前記第1の撮像素子にて、前記基準フィルタを介して撮像された前記被写体の前記個眼画像と、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して撮像された前記被写体の他の個眼画像とを用いて、前記基準フィルタ以外の前記第1の光学フィルタを透過する波長について前記被写体の測色値を求める工程とを有している。 A subject colorimetric method according to another aspect of the present invention is a first imaging unit that images a desired subject, and is arranged side by side in a direction perpendicular to the optical axis, and has the same field of view, A plurality of first imaging optical systems that respectively form images, a plurality of first optical filters that are arranged corresponding to the plurality of first imaging optical systems and have a plurality of spectral characteristics, and corresponding positional relationships The first imaging optical system and the first imaging device having a plurality of imaging regions that respectively capture images of the subject formed through the first optical filter. A colorimetric method for obtaining a colorimetric value of a subject using an imaging device comprising a unit, wherein the imaging device is further a second imaging unit located outside the first imaging unit, A second imaging optical system for forming an image of the subject; And a second imaging element that images the subject image formed through the second imaging optical system and the second optical filter, and the second optical filter includes: The second imaging unit having substantially the same spectral characteristics as the reference filter, using any one of the plurality of first optical filters as a reference filter. The distance to the subject is measured using a monocular image of the subject imaged by the imaging device and a single-eye image of the subject imaged by the first imaging device via the reference filter. The measured distance, the single image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter, and the first optical filter other than the reference filter. Imaged by By using the other ommatidium images Utsushitai, the wavelengths transmitted through the first optical filter other than the reference filter and a step of obtaining a colorimetric value of the subject.
第1の撮像部の各撮像光学系同士の距離を変更することなく、測距および測色の精度を向上させることができる。 The accuracy of distance measurement and color measurement can be improved without changing the distance between the imaging optical systems of the first imaging unit.
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(撮像装置の概略の構成)
図1は、本実施形態の撮像装置10の概略の構成を模式的に示す説明図である。撮像装置10は、第1の撮像部1と、第2の撮像部2と、測距部3と、測色部4とを備えている。第1の撮像部1および第2の撮像部2は、被写体を撮像するものである。第2の撮像部2は、第1の撮像部1の外部に位置している。本実施形態では、第2の撮像部2は、第1の撮像部1と離れて位置しているが、第1の撮像部1と接していてもよい。(Schematic configuration of the imaging device)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating a schematic configuration of an
第1の撮像部1は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)、黄(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色の光を透過させるフィルタが配置される領域を有しており、各領域のフィルタと撮像光学系(例えばレンズ)とを介して被写体を撮像する。なお、フィルタの種類は上記の種類に限定されるわけでない。第2の撮像部2は、例えばGの光を透過させるフィルタが配置される領域を有しており、このフィルタと撮像光学系とを介して被写体を撮像する。
In the
測距部3は、第1の撮像部1の基準フィルタ(例えばGのフィルタ)を介して撮像された被写体の画像と、第2の撮像部2のフィルタ(例えばGのフィルタ)を介して撮像された被写体の画像とを用いて、被写体までの距離を測定(演算)する。測色部4は、測距部3で測定された被写体までの距離と、第1の撮像部1の各フィルタを介して撮像された被写体の各画像とを用いて、被写体の測色値を求める。測距部3および測色部4は、上記した所定の処理(演算)を行う演算回路で構成可能である。
The
図2は、撮像装置10の簡易的な構成を示す説明図である。なお、同図では、第1の撮像部1を簡易的に3つの個眼(カメラ)で構成した場合を示している。撮像装置10は、上記した第1の撮像部1、第2の撮像部2、測距部3、測色部4に加えて、全体制御部5、記憶部6および出力部7をさらに備えている。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a simple configuration of the
全体制御部5は、撮像装置10の各部の動作を制御するものであり、例えばCPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成されている。なお、図2では、全体制御部5の制御信号を破線の矢印で示し、各種データの流れを実線の矢印で示している(他の図面でも同様とする)。
The overall control unit 5 controls the operation of each unit of the
記憶部6は、測距部3にて測定された被写体までの距離、測色部4にて求められた被写体の測色値Z、およびその測色値から得られる被写体のカラー画像(R/G/B)などの情報(データ)を記憶するメモリであり、例えばRAM(Random Access Memory)等の揮発性記憶素子や、ハードディスク等の大容量記憶装置で構成されている。
The
出力部7は、記憶部6に記憶された情報(被写体までの距離、測色値)および測色値に基づいて得られる被写体のカラー画像を出力するものであり、例えばCRTディスプレイ、LCD、有機ELディスプレイなどの表示装置や、プリンタ等の印刷装置で構成されている。なお、出力部7は、撮像装置10の外部に設けられていてもよい。つまり、記憶部6に記憶された情報を、撮像装置10の外部の出力部7に有線または無線で送信し、そこで被写体のカラー画像等を表示または印刷するようにしてもよい。
The
次に、撮像装置10の主要部の詳細について説明する。
Next, details of main parts of the
(第1の撮像部)
第1の撮像部1は、複数の個眼レンズ11(第1の撮像光学系)と、複数のフィルタ12(第1の光学フィルタ)と、撮像素子13(第1の撮像素子)とを有している。なお、図2では、個眼レンズ11およびフィルタ12の数をそれぞれ3つとしているが、それぞれ2つであってもよく、4つ以上であってもよい。また、各個眼レンズ11は、光軸に垂直な方向に並べて配置されているが、アレイ状に(マトリクス状に)配置されていてもよい。(First imaging unit)
The
1個の個眼レンズ11は、その光軸に沿って配置される1または複数の光学レンズで構成されている。各個眼レンズ11は、同一の視野を持ち、各光軸が互いに略平行となるように、撮像素子13の撮像領域(受光面)に平行な方向に並んで配置されている。なお、以下の説明の便宜上、光軸上に後述するフィルタ12Rが位置する個眼レンズ11を、個眼レンズ11Rと称し、光軸上にフィルタ12Gが位置する個眼レンズ11を、個眼レンズ11Gと称し、光軸上にフィルタ12Bが位置する個眼レンズ11を、個眼レンズ11Bと称する。
One
複数のフィルタ12は、複数の個眼レンズ11の光入射側に、各個眼レンズ11に対応して並んで配置されており、複数の分光特性を有している。なお、複数のフィルタ12は、複数の個眼レンズ11の光出射側に配置されていてもよい。
The plurality of
図3は、各フィルタ12の分光特性の一例を示している。各フィルタ12は、RGBのいずれかの波長域に透過波長のピークを有する分光特性を有している。ここでは、便宜上、Rの波長域に透過波長のピークを有するフィルタ12を、フィルタ12Rと称し、Gの波長域に透過波長のピークを有するフィルタ12を、フィルタ12Gと称し、Bの波長域に透過波長のピークを有するフィルタ12を、フィルタ12Bと称する。
FIG. 3 shows an example of the spectral characteristics of each
図3のように、フィルタ12R・12G・12Bは、互いに離散的な分光特性を有している。ここで、「互いに離散的な分光特性」とは、互いの分光特性を示すグラフが完全に離れている場合、および一部に重複する波長域があっても、その重複部分の波長域における透過率が、透過率のピークを100%としたときの30%以下(望ましくは20%以下)である場合を指す。
As shown in FIG. 3, the
撮像素子13は、対応する位置関係にある個眼レンズ11およびフィルタ12を介して被写体を撮像する複数の撮像領域を有するモノクロのイメージセンサで構成されている。イメージセンサとしては、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの複数の画素を有する撮像素子を用いることができる。
The
ここで、撮像素子13において、個眼レンズ11Rおよびフィルタ12Rを介して被写体を撮像する撮像領域を、撮像領域13Rとし、個眼レンズ11Gおよびフィルタ12Gを介して被写体を撮像する撮像領域を、撮像領域13Gとし、個眼レンズ11Bおよびフィルタ12Bを介して被写体を撮像する撮像領域を、撮像領域13Bとする。各撮像領域13R・13G・13Bからは受光量に応じた電気信号が出力されるが、その出力はA/D変換され、撮像された画像のデータとして、例えば8ビットで0〜255のデータがRGBのそれぞれについて得られる。図2では、撮像素子13から出力される画像データを、I1(R)、I1(G)、I1(B)で示している。Here, in the
個眼レンズ11R、フィルタ12R、撮像領域13Rによって、1つの個眼(カメラ)が構成されており、個眼レンズ11G、フィルタ12G、撮像領域13Gによって、1つの個眼が構成されており、個眼レンズ11B、フィルタ12B、撮像領域13Bによって、1つの個眼が構成されている。各個眼からは、同じ被写体について略視差だけずれた画像のデータが出力される。
The
(第2の撮像部)
第2の撮像部2は、単眼レンズ21(第2の撮像光学系)と、フィルタ22(第2の光学フィルタ)と、撮像素子23(第2の撮像素子)とを有している。(Second imaging unit)
The second imaging unit 2 includes a monocular lens 21 (second imaging optical system), a filter 22 (second optical filter), and an imaging element 23 (second imaging element).
1個の単眼レンズ21は、その光軸に沿って配置される1または複数の光学レンズで構成されている。単眼レンズ21の光軸は、第1の撮像部1の各個眼レンズ11の各光軸と略平行となっている。
One
フィルタ22は、単眼レンズ21の光入射側に配置されているが、光出射側に配置されていてもよい。フィルタ22は、第1の撮像部1のフィルタ12のいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有している。なお、「ほぼ同じ分光特性」とは、完全に分光特性が同じである場合も含むし、分光特性が完全に同じでなくても、分光特性のずれ量(例えば透過ピーク波長のずれ量)が30nm以下である場合も含む。ここでは、フィルタ22は、フィルタ12Gを基準フィルタとして、そのフィルタ12Gと同じ分光特性を有している。フィルタ12Gを基準フィルタとしているのは、Gが視感度の中心的な波長であることによる。なお、フィルタ12Rまたはフィルタ12Bを基準フィルタとし、フィルタ22の分光特性を、フィルタ12Rまたはフィルタ12Bの分光特性と合わせてもよい。このようにほぼ同じ分光特性を有するフィルタ22と基準フィルタをそれぞれ介して撮像された単眼画像と個眼画像を用いることにより、被写体までの距離を精度よく測定することができる。
The
撮像素子23は、単眼レンズ21およびフィルタ22を介して被写体を撮像する撮像領域を有するモノクロのイメージセンサで構成されている。上記のイメージセンサとしては、撮像素子13と同様に、例えばCCDやCMOSなどの複数の画素を有する撮像素子を用いることができる。上記撮像領域からは受光量に応じた電気信号が出力されるが、その出力はA/D変換され、撮像された画像のデータとして、例えば8ビットで0〜255のデータが、フィルタ22の透過波長の色(ここでは基準フィルタの透過波長と同じGの色)について得られる。図2では、撮像素子23から出力される画像データを、I2(G)で示している。The
ここで、第2の撮像部2の空間分解能は、撮像素子23の画素数と単眼レンズ21の焦点距離とで決まり、第1の撮像部1の各個眼の空間分解能は、撮像素子13の画素数と各個眼レンズ11の焦点距離とで決まる。本実施形態では、撮像素子13・23の画素ピッチと、各レンズ(単眼レンズ21、個眼レンズ11)の焦点距離とを調整することにより、第2の撮像部2の空間分解能と、第1の撮像部1の各個眼ごとの空間分解能とをほぼ同じにしている。第1の撮像部1と第2の撮像部2とで空間分解能が異なると、後述する測距部3での測距や測色部4での測色における精度が、空間分解能が粗い側に律速されるため、上記のように空間分解能を揃えることで、空間分解能の相違による測距精度や測色精度の低下を回避することができる。
Here, the spatial resolution of the second imaging unit 2 is determined by the number of pixels of the
本実施形態では、第1の撮像部1および第2の撮像部2において、内部パラメータは、設計とは若干ずれるため、既知の方法によって事前に求めておく。なお、内部パラメータとしては、例えばレンズ(個眼レンズ11、単眼レンズ21)の焦点距離、撮像素子13・23における撮像画像の中心(レンズ光軸との交点)がある。
In the present embodiment, the internal parameters in the
また、第2の撮像部2と、第1の撮像部1の少なくとも1つの個眼(特に基準フィルタを介して被写体を撮像する基準個眼)とおいて、外部パラメータは、設計とは若干ずれるため、既知の方法によって事前に求めておく。なお、外部パラメータとしては、例えば第2の撮像部2と第1の撮像部1の基準個眼との間での姿勢(光軸の向き、光軸方向の位置)がある。さらに、第1の撮像部1において、上記基準個眼と他の個眼との間でも、外部パラメータ(光軸の向き、光軸方向の位置)は既知の方法によって事前に求めておく。
In addition, in the second image pickup unit 2 and at least one single eye of the first image pickup unit 1 (particularly, the reference single eye that picks up the subject through the reference filter), the external parameters slightly deviate from the design. Obtain in advance by a known method. The external parameters include, for example, the posture (the direction of the optical axis and the position in the optical axis direction) between the second imaging unit 2 and the reference single eye of the
上記した内部パラメータおよび外部パラメータの算出方法としては、例えば“A Flexible New Technique for Camera Calibration, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, VOL.22, No.11, 1330-1334, November 2000”に記載の方法を採用することができる。 The calculation method of the internal parameter and the external parameter described above is described in, for example, “A Flexible New Technique for Camera Calibration, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, VOL.22, No.11, 1330-1334, November 2000”. The method can be adopted.
また、本実施形態では、前述した全体制御部5は、第2の撮像部2にて撮像される被写体の画像(単眼画像)と、第1の撮像部1にて基準フィルタを介して撮像される被写体の画像(個眼画像)とがほぼ同じ明るさとなるように、第2の撮像部2および第1の撮像部1における露光を制御する露光制御部として機能している。より具体的には、全体制御部5は、上記の単眼画像と上記の個眼画像とで、各画像の画素値の平均が8ビットで128程度になるように、撮像素子13・23の積分時間を制御する。
Further, in the present embodiment, the overall control unit 5 described above is captured by the second imaging unit 2 through the subject image (monocular image) and the
第2の撮像部2で撮像される被写体の単眼画像と、第1の撮像部1で撮像される被写体の個眼画像とで明るさが異なると、これらの画像を用いた測距や測色の精度が低下するため、明るさに起因する測距精度等の低下を回避することができる。
When the monocular image of the subject imaged by the second imaging unit 2 and the single-eye image of the subject imaged by the
(測距部)
次に、撮像装置10の測距部3の詳細について説明する。測距部3は、第2の撮像部2の撮像素子23にて撮像された被写体の単眼画像と、第1の撮像部1の基準フィルタ(例えばフィルタ12G)を介して撮像素子13にて撮像された被写体の個眼画像とを用いて、被写体までの距離を測定する。以下、より詳細に説明する。(Ranging unit)
Next, details of the
<対応点探索>
図4は、基準フィルタを介して撮像素子13にて撮像された被写体の個眼画像(基準画像)と、第2の撮像部2の撮像素子23にて撮像された被写体の単眼画像(参照画像)とを模式的に示している。測距部3は、まず、上記基準画像における注目点と上記参照画像上で対応する対応点の探索を行う。つまり、参照画像においてエピポーラ線上を走査し、基準画像における注目点との一致度を算出することにより、参照画像上で上記注目点と対応する対応点を求める。そして、このような対応点探索を、基準画像上で注目点をシフトさせながら行う。<Corresponding point search>
FIG. 4 shows a single-eye image (reference image) of a subject imaged by the
より具体的には、基準画像上で、対応点を探索したい所定の画素位置(注目点P)を中心に所定の大きさを持つウィンドウ(テンプレートT0)を設定する。同様に、参照画像上にも同じ大きさを持つウィンドウW0を、エピポーラ線E0上に複数設定する。そして、基準画像上におけるテンプレートT0に対する、参照画像上における各ウィンドウW0の一致度(相関度)を求め(テンプレートマッチング)、最も一致度の高いウィンドウW0における中心位置の画素を対応点Qとする。 More specifically, a window (template T0) having a predetermined size around a predetermined pixel position (attention point P) for which a corresponding point is to be searched is set on the reference image. Similarly, a plurality of windows W0 having the same size on the reference image are set on the epipolar line E0. Then, the degree of coincidence (correlation degree) of each window W0 on the reference image with respect to the template T0 on the standard image is obtained (template matching), and the pixel at the center position in the window W0 having the highest degree of coincidence is set as the corresponding point Q.
ここで、上記のエピポーラ線E0について説明を補足しておく。図5は、空間上の注目点Xと、一方のカメラのレンズの主点OLと、他方のカメラのレンズの主点ORとの位置関係を示している。主点OLと主点ORとを結ぶ直線が、一方のカメラによって撮像される基準画像と交わる点をeLとし、他方のカメラによって撮像される参照画像と交わる点をeRとする。主点OLと注目点Xとを結ぶ直線は、参照画像上に直線として投影される。この直線のことをエピポーラ線Eと呼ぶ。すなわち、主点OLと注目点Xとを結ぶ直線上の複数の点X1、X2、X3、・・・XLは、参照画像のエピポーラ線E上に並ぶ。したがって、参照画像においてエピポーラ線E上を走査し、基準画像における注目点との一致度を算出することにより、参照画像上で上記注目点と対応する対応点を求めることができる。Here, the description of the epipolar line E0 will be supplemented. Figure 5 illustrates the positional relationship between the target point X in the space, a main point O L of one camera lens, and the principal point O R of the other camera lens. The straight line connecting the principal point O L and the principal point O R is a point of intersection with the reference image captured by one camera and e L, the point of intersection with the reference image captured by the other camera and e R. Straight line connecting the target point X and the principal point O L is projected as a straight line on the reference image. This straight line is called an epipolar line E. That is, the principal point O L a plurality of points on the straight line connecting the point of
なお、エピポーラ線の算出方法としては、実際にエピポーラ線を測定する方法、画像上の点から数学的に求める方法、カメラパラメータから計算により求める方法、等があるが、いずれも公知の手法であるため、ここではその詳細な説明を省略する。 In addition, as an epipolar line calculation method, there are a method of actually measuring an epipolar line, a method of calculating mathematically from a point on an image, a method of calculating by a camera parameter, etc., all of which are known methods. Therefore, detailed description thereof is omitted here.
上記した一致度は、NCC(Normalized Cross Correlation;正規化相互相関係数)、SAD(Sum of Absolute Difference)、SSD(Sum of Squared Difference)などを用いた公知の方法で求めることができる。例えばNCCを用いて一致度を求める場合、以下の数1式によって求めることができる。なお、T(i,j)は、テンプレートT0の画素の輝度値であり、I(i,j)は、参照画像のウィンドウW0の画素の輝度値である。座標(i,j)は、テンプレートT0の幅をM画素、高さをN画素としたとき、テンプレートの左上の座標を(0,0)、右下を(M−1,N−1)とする場合の座標である。 The degree of coincidence described above can be obtained by a known method using NCC (Normalized Cross Correlation), SAD (Sum of Absolute Difference), SSD (Sum of Squared Difference), or the like. For example, when the degree of coincidence is obtained using NCC, it can be obtained by the following equation (1). T (i, j) is the luminance value of the pixel of the template T0, and I (i, j) is the luminance value of the pixel of the window W0 of the reference image. Coordinates (i, j) are, when the template T0 has a width of M pixels and a height of N pixels, the upper left coordinates of the template are (0, 0) and the lower right are (M-1, N-1). It is a coordinate when doing.
図6は、エピポーラ線E0上の位置(座標)と一致度との関係を模式的に示している。一致度の最も高い点(対応点)を求めるにあたっては、図6の曲線の頂点に対応する位置を、対応点の位置とすればよい。このとき、図7に示すように、上記曲線における頂点付近の3点を抽出して2次関数による近似を行い、その頂点に対応する位置を、対応点の位置としてもよい。後者の場合、対応点をより高精度に求めることができる。 FIG. 6 schematically shows the relationship between the position (coordinates) on the epipolar line E0 and the degree of coincidence. In obtaining the point (corresponding point) having the highest degree of coincidence, the position corresponding to the vertex of the curve in FIG. 6 may be set as the position of the corresponding point. At this time, as shown in FIG. 7, three points near the vertex in the curve may be extracted and approximated by a quadratic function, and the position corresponding to the vertex may be set as the position of the corresponding point. In the latter case, the corresponding points can be obtained with higher accuracy.
<三次元位置測定>
測距部3は、上記の対応点探索を行った後、注目点および対応点の各位置(座標)、上述した内部パラメータおよび外部パラメータを用いて、被写体上の各点の三次元位置を測定する。<3D position measurement>
After performing the above-described corresponding point search, the
図8は、XYZ直交座標系におけるZX面での、被写体Obと、第1の撮像部1および第2の撮像部2の各部との位置関係を模式的に示している。ここで、基準フィルタと対応した位置関係にある個眼レンズ11Gと単眼レンズ21との距離(基線長)、すなわち、個眼レンズ11Gの主点O0と単眼レンズ21の主点O1との距離をbとする。また、個眼レンズ11Gおよび単眼レンズ21の各焦点距離をfとし、個眼レンズ11Gの光軸AX1から撮像素子13における注目点に対応する画素(注目画素)までの距離をuとし、単眼レンズ21の光軸AX2から撮像素子23における対応点に対応する画素(対応画素)までの距離をvとする。なお、光軸AX1・AX2は平行であるとする。FIG. 8 schematically shows the positional relationship between the subject Ob and each part of the
基準個眼の個眼レンズ11Gの主点O0を三次元座標の原点とし、被写体Ob上の点の座標を(x,y,z)としたとき、同図より、以下の関係式が得られる。
z:x=f:u (1)
z:(b−x)=f:v (2)When the principal point O 0 of the
z: x = f: u (1)
z: (b−x) = f: v (2)
上記の2式は、以下のように変形できる。
z=(f/u)・x (1’)
z=(f/v)・(b−x) (2’)The above two formulas can be modified as follows.
z = (f / u) · x (1 ′)
z = (f / v) · (b−x) (2 ′)
各パラメータ(f、u、v、b)は予めわかっているため、上記の連立方程式を解くことにより、zおよびxを求めることができる。そして、YZ面についても同様に考えることにより、被写体Ob上の点の三次元座標(x,y,z)を求めることができる。このような処理を、基準個眼の複数の画素を注目画素として行うことで、被写体Ob上の複数の点の三次元座標を求めることができ、これによって、被写体Obの三次元形状を求めることができる。 Since each parameter (f, u, v, b) is known in advance, z and x can be obtained by solving the simultaneous equations. By considering the YZ plane in the same way, the three-dimensional coordinates (x, y, z) of the point on the subject Ob can be obtained. By performing such processing using a plurality of pixels of the reference single eye as a target pixel, it is possible to obtain the three-dimensional coordinates of a plurality of points on the subject Ob, thereby obtaining the three-dimensional shape of the subject Ob. Can do.
(測色部)
次に、撮像装置10の測色部4の詳細について説明する。測色部4は、測距部3にて測定された被写体までの距離と、撮像素子13にて、基準フィルタ(フィルタ12G)を介して撮像された被写体の個眼画像と、基準フィルタ以外のフィルタ(フィルタ12R・12B)を介して撮像された被写体の他の個眼画像とを用いて、基準フィルタ以外のフィルタを透過する波長(例えばRやB)について被写体の測色値を求める。なお、基準フィルタを透過する波長(例えばG)についての被写体の測色値は、基準フィルタを介して撮像素子13(撮像領域13G)にて被写体を撮像したときの画素値をそのまま用いればよい。以下、例として、被写体のBの測色値を求める方法について説明する。(Colorimetric part)
Next, details of the
まず、測色部4は、測距部3にて測定された被写体上の各点の三次元位置から、基準フィルタであるフィルタ12Gを介して撮像素子13(撮像領域13G)にて撮像された被写体の個眼画像における注目点と、フィルタ12Bを介して撮像された被写体の個眼画像上で対応する対応点を検出する。
First, the
すなわち、図8において、フィルタ12Gを介して撮像素子13にて撮像された被写体Obの個眼画像を基準画像とし、フィルタ12Bを介して撮像素子13にて撮像された被写体Obの個眼画像を参照画像とする。測距部3により、被写体Ob上の点の座標(x、y、z)がわかっているので、測色部4は、上述した(1’)(2’)の式から、基準画像における注目点(注目画素)と参照画像上で対応する対応点(対応画素)の位置(対応点の光軸AX2からのずれ量v)を求めることができる。
That is, in FIG. 8, a single-eye image of the subject Ob captured by the
上記対応点が求まると、測色部4は、求めた対応点の画素値を、フィルタ12Bを透過する波長(B)についての測色値とする。つまり、図8では、被写体Ob上の点と主点O1とを結ぶ線の延長上の点の画素値が、Bの測色値となる。When the corresponding point is obtained, the
なお、Rの測色値についても上記と同様にして求めることができる。つまり、基準画像はそのままとし(フィルタ12Gを介して撮像された個眼画像とし)、フィルタ12Rを介して撮像された被写体の個眼画像を参照画像として、上記と同様の処理を行うことにより、Rの測色値を求めることができる。
The colorimetric value of R can be obtained in the same manner as described above. That is, by performing the same processing as described above with the standard image as it is (a single-eye image captured through the
以上のように、本実施形態において、測距部3は、第2の撮像部2で撮像された被写体の単眼画像と、第1の撮像部1で撮像された被写体の個眼画像のうち、第2の撮像部2のフィルタ22と分光特性が同じフィルタ12Gを介して撮像された個眼画像とを用いて、被写体までの距離を測定する。第2の撮像部2は、第1の撮像部の外部に位置しているため、フィルタ12Gに対応する個眼レンズ11Gと、第2の撮像部2の単眼レンズ21との距離(基線長)を、第1の撮像部1における隣り合う個眼レンズ11G・11R間の距離よりも容易に長くできる。基線長が長くなることで、測距精度の精度を向上させることができる。また、個眼レンズ11G・11R間の距離を短くするなど、レンズアレイの設計を変更することなく測距を行うことができるため、レンズアレイの設計変更によるコスト上昇や装置の大型化を回避することもできる。
As described above, in the present embodiment, the
特に、図2で示したように、第2の撮像部2は第1の撮像部1と離れて位置していていることで、上記の基線長を確実に長くできるので、測距精度を確実に向上させることができる。
In particular, as shown in FIG. 2, the second imaging unit 2 is located away from the
また、測色部4は、測距部3にて測定された被写体までの距離と、基準フィルタ(フィルタ12G)を介して撮像された個眼画像と、基準フィルタ以外のフィルタ12(フィルタ12R・12B)を介して撮像された他の個眼画像とを用いて、基準フィルタ以外のフィルタ12の透過波長について被写体の測色値を求める。上記した測距精度の向上により、測距誤差が小さくなるため、測定された距離に位置する被写体上の任意の点のBやRの測色の精度を向上させることが可能となる。
The
特に、測距部3は、基準フィルタを介して撮像された個眼画像における注目点と単眼画像上で対応する対応点の探索を、注目点をシフトさせながら行い、上述した関係式から被写体上の各点の三次元位置を測定するので、被写体全体の三次元形状を求めることができる。
In particular, the
また、測色部4は、被写体上の各点の三次元位置から、基準フィルタを介して撮像された個眼画像における注目点と他の個眼画像上で対応する対応点を検出し、対応点の画素値を測色値とするので、基準フィルタ以外のフィルタ12を透過する波長についての測色値を精度高く得ることができる。
In addition, the
また、測色部4で得られる測色値(RやB)や撮像素子13で得られるGの画像データは、記憶部6を介して出力部7に出力され、出力部7にてRGBのカラー画像が表示される。このとき、RGBの各画像は、被写体上の同じ点を表す画素がRGBで一致するように重ね合わされる必要がある。つまり、撮像素子13の各撮像領域13R・13G・13Bで撮像されるRGBの各画像は視差を持っているため、この視差を補正してRGBの各画像を重ね合わせる必要がある。本実施形態では、測距精度の向上により、Gについて求めた距離の誤差が小さく、その求めた距離を用いてGの注目画素と対応するRおよびBの画素の位置(図8の測色時のv)を精度よく求めることができるため、被写体上の同じ点を表す画素がRGBで一致するように、RGBの各画像を精度よく重ね合わせて、視差補正の精度を向上させることができる。すなわち、基線長(図8のbに相当)が長くなることは、測距精度の向上のみならず、視差補正精度の向上にもつながる。
Further, the colorimetric values (R and B) obtained by the
また、図3で示したように、第1の撮像部1のフィルタ12R・12G・12Bは、互いに離散的な分光特性を有しており、各分光特性にほとんど相関性がない(透過波長に共通する部分が少ない)。各分光特性に相関性を持たせた場合、ある波長範囲(400nm〜700nmの波長域)で測色を行う際に、各分光特性に重なりが生じるため、用いるフィルタ12の数(種類)を増大させる必要があるが、各分光特性が離散的であることにより、用いるフィルタ12の数(種類)を少なくできる。これにより、対応する個眼レンズ11の数(種類)も少なくすることができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。また、少ない個眼数で測距できるため、1個眼あたりの画素数を増大させて分解能を向上させることもできる。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、各分光特性に相関性を持たせた場合、例えばGのフィルタがG以外にもBの光を透過させることになり、Gの測色の精度が低下するため、被写体の画像を表示するときに色再現性が低下する。しかし、本実施形態では、各分光特性が離散的であるため、各色の測色精度の低下による色再現性の低下を抑えることができる。 Further, when correlation is given to each spectral characteristic, for example, the G filter transmits B light in addition to G, and the accuracy of G colorimetry is lowered, so that an image of the subject is displayed. Sometimes color reproducibility deteriorates. However, in this embodiment, since each spectral characteristic is discrete, it is possible to suppress a decrease in color reproducibility due to a decrease in colorimetric accuracy of each color.
なお、本実施形態では、測色可能な波長帯域を、可視域(400nm〜700nm)としているが、この範囲に限定されるわけではなく、紫外域から近赤外域など、イメージセンサの撮像可能範囲で任意に設定可能である。 In the present embodiment, the wavelength band in which colorimetry can be performed is the visible range (400 nm to 700 nm), but is not limited to this range, and the image sensor imaging range such as the ultraviolet range to the near infrared range. Can be set arbitrarily.
<動作>
図9は、撮像装置10において、測距処理及び測色処理を含む動作の流れを示すフローチャートである。図9及び図2を参照して、本実施形態の撮像装置10の動作について説明する。<Operation>
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of operations including distance measurement processing and color measurement processing in the
全体制御部5の指示により処理が開始されると、第1の撮像部1の各個眼及び第2の撮像部の単眼による被写体Obの撮像を行い(ステップ10)、撮像画像を出力する(ステップ11)。ステップ11では、具体的に、第1の撮像部1の各撮像領域13R・13G・13B及び第2の撮像部の撮像素子23から、撮像された各画像データ(図2におけるI1(R),I1(G),I1(R))を、測距部3に出力する。When the process is started by an instruction from the overall control unit 5, the subject Ob is imaged by each individual eye of the
測距部3は、第1の撮像部1の基準フィルタを介して撮像素子13にて撮像された被写体の個眼画像(基準画像。例えば、図2ではフィルタ12Gを介して撮像された画像。)における注目点と、第2の撮像部2の撮像素子23にて撮像された被写体の単眼画像(参照画像。図2ではフィルタ22を介して撮像された画像。)における対応点の探索を、基準画像上の注目点をシフトさせながら行う(ステップ12)。
The
測距部3は、上記対応点探索を行った後、被写体Ob上の各点の三次元位置を測定する(ステップ13)。その後、測色部3は、上記の被写体Ob上の各点の三次元位置から、基準フィルタを介して撮像素子13にて撮像された被写体の個眼画像における注目点と、基準フィルタ以外のフィルタ(図2ではフィルタ12B)を介して撮像される他の個眼画像上で対応する対応点を検出し(ステップ14)、求めた対応点の画素値を、基準フィルタ以外を透過する波長(図2では波長B)についての測色値とする(ステップ15)。
After performing the corresponding point search, the
(変形例)
図10は、第1の撮像部1の各フィルタ12の分光特性の他の例を示している。各フィルタ12の透過波長は、RGBには限定されない。例えば、図10の破線の曲線で示すように、各フィルタ12として、透過波長のピークがBのピークよりも短波長側にあるフィルタa1と、透過波長のピークがBのピークとGのピークの間にあるフィルタa2と、透過波長のピークがRの波長域にあるフィルタa3とを組み合わせて用いてもよい。また、第2の撮像部2のフィルタ22としては、フィルタa1・a2・a3のいずれかと同じ分光特性を有するものを用いてもよいが、例えば透過波長のピークがGの波長域にあるフィルタa4を用いてもよい。この場合、フィルタa4に最も分光特性が近いフィルタa2を基準フィルタとすればよい。さらに、各フィルタ12に加えて、赤外光を吸収するIRカットフィルタa5を設けてもよい。このように、必ずしも、各フィルタ12及びフィルタ22は、RGBフィルタに限らない。例えば、フィルタ12としては特殊用途のフィルタを用い、フィルタ22としては、汎用的で低コストのRGBのいずれかのフィルタを用いることができ、かつ、実施の形態1と同等の測距精度、測色精度を得ることができる。(Modification)
FIG. 10 shows another example of the spectral characteristics of each
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図11は、本実施形態の撮像装置10の構成を示す説明図である。本実施形態では、撮像装置10の第1の撮像部1の各フィルタ12として、フィルタ12X・12Y・12Zを用い、第2の撮像部2のフィルタ22として、フィルタ22aを用いている。なお、測距部3での測距および測色部4での測色の方法については、実施の形態1と全く同様である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the
図12は、フィルタ12X・12Y・12Zと、フィルタ22aの分光特性を示している。フィルタ22aは、ベイヤー配列のカラーフィルタであり、2×2の4画素のうち、Rを1画素、Gを2画素、Bを1画素に配置し、これを1セットにして規則的に並べたものである。したがって、撮像素子23は、フィルタ22aを介して被写体を撮像することにより、RGBの画像データをI2として出力する。なお、カラーフィルタの色の配列は、上記のR/G/G/B以外にも、C(シアン)/M(マゼンタ)/Y(イエロー)/Gや、W(白)/Y/R/Ir(赤外)、等であってもよい。一方、撮像素子13は、フィルタ12X・12Y・12Zを介して被写体を撮像することにより、XYZの画像データをI1(X)、I1(Y)、I1(Z)として出力する。FIG. 12 shows the spectral characteristics of the
上記のように、フィルタ22aは、RGBの光を透過させる分光特性を有しているが、図12より、フィルタ22aのBの分光特性は、フィルタ12Zの分光特性とほぼ同じである。そこで、本実施形態では、フィルタ12X・12Y・12Zのうち、フィルタ12Zを基準フィルタとして用いる。
As described above, the
本実施形態のように、第2の撮像部2のフィルタ22aがRGBの光を透過させる場合でも、そのうちのいずれかの波長(上記の例ではB)についての分光特性が、第1の撮像部1のフィルタ12の基準フィルタ(フィルタ12Z)の分光特性とほぼ同じである。これにより、フィルタ12Zを介して撮像される個眼画像と、フィルタ22aを介して撮像される単眼画像とを用いて、実施の形態1と同様に精度の高い測距および測色を行うことが可能となる。
Even when the
また、本実施形態の撮像装置10は、実施の形態1の構成に加えて画像生成部8をさらに備えている。画像生成部8は、第2の撮像部2のフィルタ22aを介して撮像素子23にて撮像された被写体の画像から、フィルタ22aの透過波長(本実施形態ではRGBの各波長)について画素を補間して表示用のカラー画像を生成する画像処理部である。このような画像生成部8は、上記の画像処理を行う画像処理回路で構成可能である。画像生成部8にて生成されたカラー画像のデータは、実施の形態1で示した記憶部6に出力され、必要に応じて出力部7にて出力(例えば表示)される。
In addition to the configuration of the first embodiment, the
画像生成部8にて表示用のカラー画像を生成するようにすると、第1の撮像部1にて撮像された画像から表示用のカラー画像を生成しなくても済む。したがって、第1の撮像部1で用いるフィルタ12として、本実施形態のようにXYZフィルタ(フィルタ12X・12Y・12Z)を用いることができる。XYZフィルタを用いることで、測色の分野で一般的なXYZの測色値を求めることができ、便利である。
If the image generation unit 8 generates a display color image, it is not necessary to generate a display color image from the image captured by the
なお、XYZの各画素ごとの測色値は、記憶部6に記憶される。したがって、出力部7にて被写体のカラー画像をRGBのデータに基づいて表示し、カーソルを画像上の任意の点に合わせたとき、その点でのXYZの測色値を表示させるようにすることもできる。
Note that colorimetric values for each pixel of XYZ are stored in the
また、フィルタ12としては、上記のXYZフィルタの代わりに、RGB以外のNB(ナローバンド)フィルタを用いることもできる。しかし、出力部7での表示は、RGBのデータに基づいて行われるため、画像生成部8にて表示用のカラー画像を生成しない場合、NBフィルタを介して撮像される画像からRGBの画像データを得る必要がある。この場合、分光特性のずれたNBフィルタを数種類も用意し、得られるデータを加算してRGBのデータを生成する必要があり、計算量が膨大となる。また、NBフィルタの透過波長の帯域が狭く、表示用のRGBの帯域に満たない場合には、表示用画像の色再現性が低下する場合がある。しかし、本実施形態では、画像生成部8にて表示用の画像(RGBの画像)が生成されるため、第1の撮像部1のフィルタ12として、RGB以外のNBフィルタを用いても、上記の不都合が生じることはない。すなわち、フィルタ12として、NBフィルタを用いることが可能となる。
As the
以上の各実施の形態で説明した撮像装置は、以下のように表現することができ、これによって以下の作用効果を奏する。 The imaging device described in each of the above embodiments can be expressed as follows, and thereby has the following effects.
上記の撮像装置は、被写体を撮像する第1の撮像部と、前記被写体を撮像する第2の撮像部と、前記第1の撮像部および前記第2の撮像部にて撮像された前記被写体の各画像を用いて、前記被写体までの距離を測定する測距部と、前記測距部にて測定された前記距離を用いて、前記被写体の測色値を求める測色部とを備え、前記第1の撮像部は、光軸と垂直な方向に並んで配置され、同一の視野を持つ複数の第1の撮像光学系と、前記複数の第1の撮像光学系と対応して配置され、複数の分光特性を有する複数の第1の光学フィルタと、対応する位置関係にある前記第1の撮像光学系および前記第1の光学フィルタを介して前記被写体を撮像する複数の撮像領域を有する第1の撮像素子とを含んでおり、前記第2の撮像部は、第2の撮像光学系および第2の光学フィルタと、前記第2の撮像光学系および前記第2の光学フィルタを介して前記被写体を撮像する第2の撮像素子とを有しており、前記第2の撮像部は、前記第1の撮像部の外部に位置しており、前記第2の光学フィルタは、前記複数の第1の光学フィルタのいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有しており、前記測距部は、前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の単眼画像と、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像とを用いて、前記被写体までの距離を測定し、前記測色部は、前記測距部にて測定された前記距離と、前記第1の撮像素子にて、前記基準フィルタを介して撮像された前記被写体の前記個眼画像と、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して撮像された前記被写体の他の個眼画像とを用いて、前記基準フィルタ以外の前記第1の光学フィルタを透過する波長について前記被写体の測色値を求める。 The imaging apparatus includes a first imaging unit that images a subject, a second imaging unit that images the subject, the first imaging unit, and the second imaging unit. A distance measuring unit that measures the distance to the subject using each image, and a color measuring unit that obtains a colorimetric value of the subject using the distance measured by the distance measuring unit, The first imaging unit is arranged side by side in a direction perpendicular to the optical axis, and is arranged corresponding to the plurality of first imaging optical systems having the same field of view, and the plurality of first imaging optical systems, A plurality of first optical filters having a plurality of spectral characteristics, a first imaging optical system having a corresponding positional relationship, and a plurality of imaging regions for imaging the subject through the first optical filter. And the second imaging unit includes a second imaging optical unit. And a second optical filter, a second imaging element that images the subject via the second imaging optical system and the second optical filter, and the second imaging unit includes: The second optical filter is located outside the first imaging unit, and has one of the plurality of first optical filters as a reference filter and has substantially the same spectral characteristics as the reference filter. And the ranging unit includes a monocular image of the subject imaged by the second image sensor, and a single-eye image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter. The distance to the subject is measured using the colorimetric unit, and the colorimetric unit captures the distance measured by the distance measuring unit and the first image sensor through the reference filter. The single eye image of the subject and the reference film A colorimetric value of the subject is obtained for a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter, using another single-eye image of the subject imaged through a first optical filter other than .
測距部は、第2の撮像光学系および第2の光学フィルタを介して第2の撮像素子にて撮像された被写体の画像(単眼画像)と、基準フィルタを介して第1の撮像素子にて撮像された被写体の画像(個眼画像)とを用いて、つまり、ほぼ同じ分光特性を持つ光学フィルタを介して撮像された各画像を用いて、被写体までの距離を測定する。このとき、第1の撮像部の外部に第2の撮像部が位置しているので、第1の撮像部の基準フィルタに対応する第1の撮像光学系と、第2の撮像部の第2の撮像光学系との距離(基線長)を、例えば第1の撮像部における各第1の撮像光学系同士の距離よりも長く確保することが可能となる。これにより、測距精度を向上させることができる。また、各第1の撮像光学系同士の距離を変更する(例えば短くする)ことなく測距を行うことができるので、設計変更(各第1の撮像光学系の配置位置の変更)によるコスト上昇を回避することもできる。さらに、2つの第1の撮像光学系間の距離を長くすることなく、測距精度を向上させることができるため、装置の小型化を図ることが可能となる。 The distance measuring unit applies an image of a subject (monocular image) captured by the second image sensor via the second imaging optical system and the second optical filter, and the first image sensor via the reference filter. The distance to the subject is measured using the image of the subject (single-eye image) captured in this manner, that is, using each image captured through optical filters having substantially the same spectral characteristics. At this time, since the second imaging unit is located outside the first imaging unit, the first imaging optical system corresponding to the reference filter of the first imaging unit, and the second of the second imaging unit. It is possible to ensure a distance (baseline length) to the imaging optical system longer than the distance between the first imaging optical systems in the first imaging unit, for example. Thereby, ranging accuracy can be improved. Further, since it is possible to perform distance measurement without changing (for example, shortening) the distance between the first imaging optical systems, the cost increases due to the design change (change in the arrangement position of each first imaging optical system). Can also be avoided. Further, since the distance measurement accuracy can be improved without increasing the distance between the two first imaging optical systems, the apparatus can be downsized.
また、測色部は、測距部にて測定された被写体までの距離と、基準フィルタを介して第1の撮像素子にて撮像された被写体の個眼画像と、基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して第1の撮像素子にて撮像された被写体の他の個眼画像とを用いて、基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを透過する波長について被写体の測色値を求める。上記した測距精度の向上により、測定した距離の誤差が小さくなるため、その距離と複数の個眼画像とを用いて行われる被写体の測色の精度を向上させることができる。 In addition, the color measurement unit includes the distance to the subject measured by the distance measurement unit, the single-eye image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter, and the first other than the reference filter. A colorimetric value of the subject is obtained for a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter, using another single-eye image of the subject imaged by the first image sensor via the optical filter. Since the error in the measured distance is reduced due to the improvement in the distance measurement accuracy described above, the accuracy of the color measurement of the subject performed using the distance and a plurality of single-eye images can be improved.
前記測距部は、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像における注目点と前記単眼画像上で対応する対応点の探索を、前記注目点をシフトさせながら行い、前記基準フィルタと対応した位置関係にある第1の撮像光学系と、前記第2の撮像光学系との距離と、前記第1の撮像光学系および前記第2の撮像光学系の各焦点距離と、前記第1の撮像光学系の光軸から前記第1の撮像素子における前記注目点に対応する画素までの距離と、前記第2の撮像光学系の光軸から前記第2の撮像素子における前記対応点に対応する画素までの距離とに基づいて、前記被写体上の各点の三次元位置を測定してもよい。 The distance measuring unit searches the attention point in the monocular image of the subject captured by the first imaging element via the reference filter and the corresponding point corresponding to the monocular image, and uses the attention point as a search point. The distance between the first imaging optical system and the second imaging optical system, which are performed while being shifted and have a positional relationship corresponding to the reference filter, the first imaging optical system, and the second imaging optical system , The distance from the optical axis of the first imaging optical system to the pixel corresponding to the point of interest in the first imaging element, and the second from the optical axis of the second imaging optical system. The three-dimensional position of each point on the subject may be measured based on the distance to the pixel corresponding to the corresponding point in the image sensor.
測距部により被写体上の各点の三次元位置が求まるので、撮像装置から被写体上の各点までの距離のみならず、被写体の三次元形状を測定することができる。 Since the three-dimensional position of each point on the subject is obtained by the distance measuring unit, not only the distance from the imaging device to each point on the subject but also the three-dimensional shape of the subject can be measured.
前記測色部は、前記測距部にて測定された前記被写体上の各点の三次元位置から、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像における注目点と、前記他の個眼画像上で対応する対応点を検出し、前記対応点の画素値を、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを透過する波長についての測色値としてもよい。 The colorimetric unit is a monocular image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter from a three-dimensional position of each point on the subject measured by the distance measuring unit. And a corresponding point corresponding to the other single-eye image is detected, and the pixel value of the corresponding point is used as a colorimetric value for a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter. Good.
この場合、第1の撮像素子にて得られる各個眼画像から、基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを透過する波長についての測色値を確実に得ることができる。 In this case, a colorimetric value for a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter can be reliably obtained from each single-eye image obtained by the first image sensor.
前記複数の第1の光学フィルタは、互いに離散的な分光特性を有していることが望ましい。各第1の光学フィルタの分光特性がほとんど相関性を持たないようにする、つまり、透過波長に共通性をほとんど持たないようにすることにより、ある波長域(例えば400nm〜700nmの波長域)を測色するにあたって、用いる第1の光学フィルタの数を少なくすることができる。これにより、用いる第1の撮像光学系の数も少なくすることができ、装置の小型化を図ることが可能となる。 It is desirable that the plurality of first optical filters have discrete spectral characteristics. A certain wavelength range (for example, a wavelength range of 400 nm to 700 nm) is obtained by making the spectral characteristics of each first optical filter have little correlation, that is, making the transmission wavelength have little commonality. In the color measurement, the number of first optical filters to be used can be reduced. As a result, the number of first imaging optical systems to be used can be reduced, and the apparatus can be miniaturized.
前記第2の光学フィルタは、赤、緑、青の波長の光を透過させる分光特性を有しており、そのうちのいずれかの波長についての分光特性が、前記基準フィルタの分光特性とほぼ同じであってもよい。 The second optical filter has a spectral characteristic that transmits light of red, green, and blue wavelengths, and the spectral characteristic for any one of the wavelengths is substantially the same as the spectral characteristic of the reference filter. There may be.
第2の光学フィルタがRGBの光を透過させる場合でも、そのうちのいずれかの波長についての分光特性が、第1の光学フィルタの基準フィルタの分光特性とほぼ同じであるので、測距精度や測色の精度を向上させることができる。 Even when the second optical filter transmits RGB light, the spectral characteristics of any one of the wavelengths are almost the same as the spectral characteristics of the reference filter of the first optical filter. Color accuracy can be improved.
上記の撮像装置は、前記第2の光学フィルタを介して前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の画像から、前記各波長について画素を補間して表示用のカラー画像を生成する画像生成部をさらに備えていてもよい。 The image pickup apparatus generates a color image for display by interpolating pixels for each wavelength from the image of the subject picked up by the second image pickup element via the second optical filter. You may further provide the production | generation part.
この場合、画像生成部にて、第2の撮像素子にて撮像された画像から表示用のカラー画像が生成されるため、第1の撮像部にて撮像された画像から表示用のカラー画像を生成しなくても済む。このため、第1の撮像部で用いる第1の光学フィルタとして、第2の光学フィルタとは異なる分光特性を持つフィルタを用いることができる。したがって、例えば第1の光学フィルタとして、XYZフィルタを用いれば、測色の分野で一般的なXYZの測色値を求めることが可能となる。 In this case, since the color image for display is generated from the image captured by the second image sensor in the image generation unit, the color image for display is generated from the image captured by the first image capture unit. It does not have to be generated. For this reason, a filter having spectral characteristics different from those of the second optical filter can be used as the first optical filter used in the first imaging unit. Therefore, for example, if an XYZ filter is used as the first optical filter, XYZ colorimetric values common in the field of colorimetry can be obtained.
前記第2の撮像素子の画素数と前記第2の撮像光学系の焦点距離とで決まる前記第2の撮像部の空間分解能は、前記第1の撮像素子の画素数と前記第1の撮像光学系の焦点距離とで決まる前記第1の撮像部の各個眼の空間分解能とほぼ同じであることが望ましい。 The spatial resolution of the second imaging unit determined by the number of pixels of the second imaging element and the focal length of the second imaging optical system is the number of pixels of the first imaging element and the first imaging optics. It is desirable that the spatial resolution of each individual eye of the first imaging unit determined by the focal length of the system is substantially the same.
第1の撮像部と第2の撮像部とで空間分解能が異なると、測距や測色の精度は、空間分解能が粗い側に律速されるため、空間分解能の相違による測距精度等の低下を回避することができる。 If the first imaging unit and the second imaging unit have different spatial resolutions, the accuracy of distance measurement and colorimetry is rate-determined to the side where the spatial resolution is coarse, so that the accuracy of distance measurement and the like decreases due to the difference in spatial resolution. Can be avoided.
上記の撮像装置は、前記第2の撮像部にて撮像される前記被写体の単眼画像と、前記第1の撮像部にて前記基準フィルタを介して撮像される前記被写体の個眼画像とがほぼ同じ明るさとなるように、前記第2の撮像部および前記第1の撮像部における露光を制御する露光制御部をさらに備えていてもよい。 In the imaging apparatus, the monocular image of the subject imaged by the second imaging unit and the monocular image of the subject imaged by the first imaging unit via the reference filter are approximately You may further provide the exposure control part which controls the exposure in a said 2nd imaging part and a said 1st imaging part so that it may become the same brightness.
第2の撮像部で撮像される被写体の単眼画像と、第1の撮像部で撮像される被写体の個眼画像とで明るさが異なると、これらの画像を用いた測距や測色の精度が低下するため、明るさに起因する測距精度等の低下を回避することができる。 If the brightness of the monocular image of the subject imaged by the second imaging unit is different from that of the monocular image of the subject imaged by the first imaging unit, the accuracy of distance measurement and colorimetry using these images Therefore, it is possible to avoid a decrease in distance measurement accuracy and the like due to brightness.
前記第2の撮像部は、前記第1の撮像部とは離れて位置していてもよい。この場合、第1の撮像部の基準フィルタに対応する第1の撮像光学系と、第2の撮像部の第2の撮像光学系との距離(基線長)を確実に長くして、測距精度等を確実に向上させることができる。 The second imaging unit may be located away from the first imaging unit. In this case, the distance (baseline length) between the first imaging optical system corresponding to the reference filter of the first imaging unit and the second imaging optical system of the second imaging unit is surely increased to measure the distance. Accuracy and the like can be improved reliably.
また、以上の各実施の形態で説明した被写体の測色方法は、以下のように表現することができ、これによって上述した撮像装置によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。 In addition, the subject colorimetry method described in each of the above embodiments can be expressed as follows, and thereby, the same effect as that obtained by the imaging apparatus described above can be obtained.
以上で説明した被写体の測色方法は、所望の被写体を撮像する第1の撮像部であって、光軸と垂直な方向に並んで配置され、同一の視野を持ち前記被写体の像をそれぞれ形成する複数の第1の撮像光学系と、前記複数の第1の撮像光学系と対応して配置され、複数の分光特性を有する複数の第1の光学フィルタと、対応する位置関係にある前記第1の撮像光学系および前記第1の光学フィルタを介して形成された前記被写体の像をそれぞれ撮像する複数の撮像領域を有する第1の撮像素子とを含む、前記第1の撮像部を備えた撮像装置を用いた、被写体の測色値を求める測色方法であって、前記撮像装置はさらに、前記第1の撮像部の外部に位置する第2の撮像部であって、前記被写体の像を形成する第2の撮像光学系および第2の光学フィルタと、前記第2の撮像光学系および前記第2の光学フィルタを介して形成された前記被写体の像を撮像する第2の撮像素子とを有しており、前記第2の光学フィルタが、前記複数の第1の光学フィルタのいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有している前記第2の撮像部を備えており、前記測色方法は、前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の単眼画像と、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像とを用いて、前記被写体までの距離を測定する工程(ステップ12、ステップ13)と、測定された前記距離と、前記第1の撮像素子にて、前記基準フィルタを介して撮像された前記被写体の前記個眼画像と、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して撮像された前記被写体の他の個眼画像とを用いて、前記基準フィルタ以外の前記第1の光学フィルタを透過する波長について前記被写体の測色値を求める工程(ステップ14、ステップ15)とを有している。
The subject colorimetric method described above is a first imaging unit that captures a desired subject, and is arranged side by side in a direction perpendicular to the optical axis, and forms an image of the subject with the same field of view. A plurality of first imaging optical systems, and a plurality of first optical filters arranged corresponding to the plurality of first imaging optical systems and having a plurality of spectral characteristics, and in a corresponding positional relationship. And a first image pickup device having a plurality of image pickup areas for picking up images of the subject formed through the first image pickup optical system and the first optical filter. A colorimetric method for obtaining a colorimetric value of a subject using an imaging device, wherein the imaging device is further a second imaging unit located outside the first imaging unit, the image of the subject A second imaging optical system and a second optical film And a second imaging element that captures an image of the subject formed through the second imaging optical system and the second optical filter, and the second optical filter includes: One of the plurality of first optical filters is used as a reference filter, and the second imaging unit having substantially the same spectral characteristics as the reference filter is provided, and the color measurement method includes the second color filter. A distance to the subject is measured using a monocular image of the subject imaged by the imaging device and a single-eye image of the subject imaged by the first imaging device via the reference filter. A step (
前記被写体までの距離を測定する工程では、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像における注目点と前記単眼画像上で対応する対応点の探索を、前記注目点をシフトさせながら行い(ステップ12)、前記基準フィルタと対応した位置関係にある第1の撮像光学系と、前記第2の撮像光学系との距離と、前記第1の撮像光学系および前記第2の撮像光学系の各焦点距離と、前記第1の撮像光学系の光軸から前記第1の撮像素子における前記注目点に対応する画素までの距離と、前記第2の撮像光学系の光軸から前記第2の撮像素子における前記対応点に対応する画素までの距離とに基づいて、前記被写体上の各点の三次元位置を測定することにより、前記被写体までの距離を測定してもよい(ステップ13)。 In the step of measuring the distance to the subject, a search for a corresponding point on the monocular image of the subject imaged by the first imaging element via the reference filter and a corresponding point corresponding to the monocular image is performed. , While shifting the point of interest (step 12), the distance between the first imaging optical system and the second imaging optical system in a positional relationship corresponding to the reference filter, and the first imaging optical System, the focal length of the second imaging optical system, the distance from the optical axis of the first imaging optical system to the pixel corresponding to the point of interest in the first imaging device, and the second imaging The distance to the subject is determined by measuring the three-dimensional position of each point on the subject based on the distance from the optical axis of the optical system to the pixel corresponding to the corresponding point in the second image sensor. May be measured -Up 13).
前記被写体の測色値を求める工程では、前記測距部にて測定された前記被写体上の各点の三次元位置から、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像における注目点と、前記他の個眼画像上で対応する対応点を検出し(ステップ14)、前記対応点の画素値を、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを透過する波長についての測色値としてもよい(ステップ15)。 In the step of obtaining the colorimetric value of the subject, the image picked up by the first image sensor through the reference filter from the three-dimensional position of each point on the subject measured by the distance measuring unit. A point of interest in the single eye image of the subject and a corresponding point corresponding to the other single eye image are detected (step 14), and the pixel value of the corresponding point is transmitted through the first optical filter other than the reference filter. A colorimetric value for the wavelength to be used may be used (step 15).
本発明の撮像装置は、例えば被写体の三次元形状の測定や、美容や医療分野での分光イメージングに利用可能である。 The imaging apparatus of the present invention can be used for, for example, measuring a three-dimensional shape of a subject, and spectral imaging in the beauty and medical fields.
1 第1の撮像部
2 第2の撮像部
3 測距部
4 測色部
5 全体制御部(露光制御部)
8 画像生成部
10 撮像装置
11、11R、11G、11B 個眼レンズ(第1の撮像光学系)
12、12R、12G、12B、12X、12Y、12Z フィルタ(第1の光学フィルタ)
13 撮像素子(第1の撮像素子)
13R、13G、13B 撮像領域
21 単眼レンズ(第2の撮像光学系)
22、22a フィルタ(第2の光学フィルタ)
23 撮像素子(第2の撮像素子)DESCRIPTION OF
8
12, 12R, 12G, 12B, 12X, 12Y, 12Z filter (first optical filter)
13 Image sensor (first image sensor)
13R, 13G,
22, 22a filter (second optical filter)
23 Image sensor (second image sensor)
Claims (12)
前記被写体を撮像する第2の撮像部と、
前記第1の撮像部および前記第2の撮像部にて撮像された前記被写体の各画像を用いて、前記被写体までの距離を測定する測距部と、
前記測距部にて測定された前記距離を用いて、前記被写体の測色値を求める測色部とを備え、
前記第1の撮像部は、
光軸と垂直な方向に並んで配置され、同一の視野を持つ複数の第1の撮像光学系と、
前記複数の第1の撮像光学系と対応して配置され、複数の分光特性を有する複数の第1の光学フィルタと、
対応する位置関係にある前記第1の撮像光学系および前記第1の光学フィルタを介して前記被写体を撮像する複数の撮像領域を有する第1の撮像素子とを含んでおり、
前記第2の撮像部は、
第2の撮像光学系および第2の光学フィルタと、
前記第2の撮像光学系および前記第2の光学フィルタを介して前記被写体を撮像する第2の撮像素子とを有しており、
前記第2の撮像部は、前記第1の撮像部の外部に位置しており、
前記第2の光学フィルタは、前記複数の第1の光学フィルタのいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有しており、
前記測距部は、前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の単眼画像と、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像とを用いて、前記被写体までの距離を測定し、
前記測色部は、前記測距部にて測定された前記距離と、前記第1の撮像素子にて、前記基準フィルタを介して撮像された前記被写体の前記個眼画像と、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して撮像された前記被写体の他の個眼画像とを用いて、前記基準フィルタ以外の前記第1の光学フィルタを透過する波長について前記被写体の測色値を求めることを特徴とする撮像装置。 A first imaging unit that images a subject;
A second imaging unit that images the subject;
A distance measuring unit that measures a distance to the subject using each image of the subject imaged by the first imaging unit and the second imaging unit;
A colorimetric unit that obtains a colorimetric value of the subject using the distance measured by the distance measuring unit;
The first imaging unit includes:
A plurality of first imaging optical systems arranged in a direction perpendicular to the optical axis and having the same field of view;
A plurality of first optical filters arranged corresponding to the plurality of first imaging optical systems and having a plurality of spectral characteristics;
A first imaging device having a plurality of imaging regions for imaging the subject via the first imaging optical system and the first optical filter that are in a corresponding positional relationship,
The second imaging unit includes:
A second imaging optical system and a second optical filter;
A second imaging element that images the subject through the second imaging optical system and the second optical filter;
The second imaging unit is located outside the first imaging unit,
The second optical filter has one of the plurality of first optical filters as a reference filter and has substantially the same spectral characteristics as the reference filter,
The distance measuring unit uses a monocular image of the subject imaged by the second image sensor and a single-eye image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter. Measure the distance to the subject,
The color measurement unit includes the distance measured by the distance measurement unit, the single-eye image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter, and other than the reference filter. A colorimetric value of the subject is obtained for a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter, using another single-eye image of the subject imaged through the first optical filter. An imaging apparatus characterized by the above.
光軸と垂直な方向に並んで配置され、同一の視野を持ち前記被写体の像をそれぞれ形成する複数の第1の撮像光学系と、
前記複数の第1の撮像光学系と対応して配置され、複数の分光特性を有する複数の第1の光学フィルタと、
対応する位置関係にある前記第1の撮像光学系および前記第1の光学フィルタを介して形成された前記被写体の像をそれぞれ撮像する複数の撮像領域を有する第1の撮像素子とを含む、前記第1の撮像部を備えた撮像装置を用いた、被写体の測色値を求める測色方法であって、
前記撮像装置はさらに、
前記第1の撮像部の外部に位置する第2の撮像部であって、
前記被写体の像を形成する第2の撮像光学系および第2の光学フィルタと、
前記第2の撮像光学系および前記第2の光学フィルタを介して形成された前記被写体の像を撮像する第2の撮像素子とを有しており、前記第2の光学フィルタが、前記複数の第1の光学フィルタのいずれかを基準フィルタとして、その基準フィルタとほぼ同じ分光特性を有している前記第2の撮像部を備えており、
前記測色方法は、
前記第2の撮像素子にて撮像された前記被写体の単眼画像と、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像とを用いて、前記被写体までの距離を測定する工程と、
測定された前記距離と、前記第1の撮像素子にて、前記基準フィルタを介して撮像された前記被写体の前記個眼画像と、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを介して撮像された前記被写体の他の個眼画像とを用いて、前記基準フィルタ以外の前記第1の光学フィルタを透過する波長について前記被写体の測色値を求める工程とを有していることを特徴とする、被写体の測色方法。 A first imaging unit that images a desired subject,
A plurality of first imaging optical systems that are arranged side by side in a direction perpendicular to the optical axis, each having the same field of view and forming an image of the subject;
A plurality of first optical filters arranged corresponding to the plurality of first imaging optical systems and having a plurality of spectral characteristics;
A first imaging device having a plurality of imaging regions that respectively capture images of the subject formed through the first imaging optical system and the first optical filter in a corresponding positional relationship, A colorimetry method for obtaining a colorimetric value of a subject using an image pickup apparatus including a first image pickup unit,
The imaging device further includes
A second imaging unit located outside the first imaging unit,
A second imaging optical system and a second optical filter for forming an image of the subject;
A second imaging device that captures an image of the subject formed through the second imaging optical system and the second optical filter, and the second optical filter includes the plurality of Including any one of the first optical filters as a reference filter, the second imaging unit having substantially the same spectral characteristics as the reference filter;
The colorimetric method is:
Using the monocular image of the subject imaged by the second image sensor and the single-eye image of the subject imaged by the first image sensor via the reference filter, Measuring the distance;
The measured distance, the single-eye image of the subject imaged through the reference filter, and the first image sensor, imaged through the first optical filter other than the reference filter. A step of obtaining a colorimetric value of the subject for a wavelength that passes through the first optical filter other than the reference filter using another single-eye image of the subject. The colorimetric method of the subject.
前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像における注目点と前記単眼画像上で対応する対応点の探索を、前記注目点をシフトさせながら行い、前記基準フィルタと対応した位置関係にある第1の撮像光学系と、前記第2の撮像光学系との距離と、前記第1の撮像光学系および前記第2の撮像光学系の各焦点距離と、前記第1の撮像光学系の光軸から前記第1の撮像素子における前記注目点に対応する画素までの距離と、前記第2の撮像光学系の光軸から前記第2の撮像素子における前記対応点に対応する画素までの距離とに基づいて、前記被写体上の各点の三次元位置を測定することにより、前記被写体までの距離を測定する、請求項10に記載の被写体の測色方法。 In the step of measuring the distance to the subject,
Searching for the corresponding point on the monocular image of the subject imaged by the first image sensor through the reference filter and corresponding points on the monocular image while shifting the target point, A distance between the first imaging optical system and the second imaging optical system that are in a positional relationship corresponding to a reference filter; and focal lengths of the first imaging optical system and the second imaging optical system; The distance from the optical axis of the first imaging optical system to the pixel corresponding to the point of interest in the first imaging element, and the correspondence in the second imaging element from the optical axis of the second imaging optical system The subject colorimetric method according to claim 10, wherein the distance to the subject is measured by measuring a three-dimensional position of each point on the subject based on the distance to the pixel corresponding to the point.
前記被写体までの距離を測定する工程において測定された前記被写体上の各点の三次元位置から、前記基準フィルタを介して前記第1の撮像素子にて撮像された前記被写体の個眼画像における注目点と、前記他の個眼画像上で対応する対応点を検出し、前記対応点の画素値を、前記基準フィルタ以外の第1の光学フィルタを透過する波長についての測色値とする、請求項11に記載の被写体の測色方法。 In the step of obtaining the colorimetric value of the subject,
Attention in the single-eye image of the subject imaged by the first image sensor through the reference filter from the three-dimensional position of each point on the subject measured in the step of measuring the distance to the subject A point and a corresponding point corresponding to the other single-eye image are detected, and a pixel value of the corresponding point is set as a colorimetric value for a wavelength that passes through a first optical filter other than the reference filter. Item 12. A colorimetric method for a subject according to Item 11.
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