JP7274297B2 - 撮像装置、撮像方法及び撮像プログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、撮像方法及び撮像プログラムに関する。

従来から、撮像部で撮像された画像に基づいて被写体を認識して、その被写体の位置等を求める技術が存在する。特許文献１には、撮像部で撮像された２枚の画像（基準となる参照画像と、被写体が写る画像）から差分画像を作成して、その差分画像から被写体を認識し、撮像部の画角、設置角度及び設置位置に基づいて、認識した被写体の位置を取得することが記載されている。

特開２０１６－１８１７８６号公報

しかしながら、特許文献１には、撮像部の画角、設置角度及び設置位置に基づいて被写体の位置を取得することが記載されているが、撮像部の画角、設置角度及び設置位置に基づいて具体的にどのようにして被写体の位置を取得するのかは記載されていない。
また、従来では、被写体を撮像部で撮像させ、その撮像部で生成された画像データに基づく画像上の被写体の位置と、実際の被写体の位置とを対応付ける作業を繰り返し行った後、その対応付けに基づいて撮像部で新たに撮像された被写体の位置を特定する場合もあった。

本発明は、被写体の位置を特定する一手法を提供する撮像装置、撮像方法及び撮像プログラムを提供することを目的とする。

一態様の撮像装置は、被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像部と、定点撮像部が撮像する画像データ内に被写体が存在する場合に、被写体の実位置を示す位置情報を、画像データの被写体が存在するピクセル毎に対応付けた画像位置情報を記憶する記憶部と、定点撮像部によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する特定部と、を備える。

一態様の撮像装置は、光を受けて発電を行う発電パネル及び電源の少なくとも一方を備え、定点撮像部は、発電パネル及び電源の少なくとも一方から給電されることとしてもよい。

一態様の撮像装置では、記憶部は、被写体と、その被写体の特徴とを対応付けた対応関係をさらに記憶し、予め被写体の特徴を学習した結果である対応関係に基づいて、定点撮像部で生成された画像データに基づく画像から被写体の特徴を抽出し、抽出した特徴から被写体を認識する認識部をさらに備えることとしてもよい。

一態様の撮像装置は、定点撮像部によって撮像された画像データ内の被写体の高さと、定点撮像部の画角とに基づいて画像位置情報を取得する取得部を備えることとしてもよい。

一態様の撮像装置では、取得部は、被写体の高さと、定点撮像部の画角と、定点撮像部で撮像される画像の幅とを予め取得する第１取得部と、被写体が移動する場合、第１取得部で取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりの、画像データを構成するピクセル数を取得する第２取得部と、画像データに基づく画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、第２取得部で取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する第３取得部と、第１取得部で取得される画像の幅と、第２取得部で取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における実際の画像の幅を取得する第４取得部と、第４取得部で取得された実際の画像の幅と、第１取得部で取得された画角とに基づいて、定点撮像部から画像内の中心位置までの距離である第１距離を取得すると共に、地面から中心位置までの距離である第２距離を取得する第５取得部と、第５取得部で取得された第１距離及び第２距離に基づいて、地面と定点撮像部の撮像方向における中心線とのなす角を求める第６取得部と、第５取得部で取得された第１距離及び第２距離と、第６取得部で取得されたなす角とに基づいて、地面から定点撮像部までの高さを取得する第７取得部と、第７取得部で取得された地面から定点撮像部までの高さと、第６取得部で取得されたなす角とに基づいて、定点撮像部が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、さらに被写体のその位置を複数取得することに基づいて画像位置情報を取得する第８取得部と、を備えることとしてもよい。

一態様の撮像装置では、取得部は、第４取得部で取得された実際の画像の幅のうち、Ｙ座標の方向における基準位置の幅と、Ｙ座標の方向の所定位置における幅とに基づいて、Ｙ座標に対する幅比率を取得する第９取得部を備えることとしてもよい。

一態様の撮像方法では、コンピュータが、定点撮像部によって被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像ステップと、定点撮像部が撮像する画像データ内に被写体が存在する場合に、被写体の実位置を示す位置情報を、画像データの被写体が存在するピクセル毎に対応付けた画像位置情報を記憶部に記憶する記憶ステップと、定点撮像部によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する特定ステップと、を実行する。

一態様の撮像プログラムは、コンピュータに、定点撮像部によって被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像機能と、定点撮像部が撮像する画像データ内に被写体が存在する場合に、被写体の実位置を示す位置情報を、画像データの被写体が存在するピクセル毎に対応付けた画像位置情報を記憶部に記憶する記憶機能と、定点撮像部によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する特定機能と、を実現させる。

一態様の撮像装置は、予め画像位置情報を記憶部に記憶しておき、定点撮像部で被写体を撮像すると、画像位置情報に基づいて被写体の位置を特定するので、被写体の位置を特定する一手法を提供することができる。
また、一態様の撮像方法及び撮像プログラムは、上述した一態様の撮像装置と同様の効果を奏することができる。

一実施形態に係る撮像装置について説明するためのブロック図である。 画像位置情報を取得する場合の説明に用いるための図である。 定点撮像部で撮像される画像の一例について説明するための図である。 Ｙ座標とピクセル数との関係を示すグラフである。 画像位置情報の一例について説明するためのグラフである。 Ｙ座標と画像の幅の比率との関係を示すグラフである。 一実施形態に係る撮像方法について説明するための第１のフローチャートである。 一実施形態に係る撮像方法について説明するための第２のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
一実施形態に係る撮像装置は、定点撮像部によって被写体を撮像し、被写体が記録される画像に基づいて、定点撮像部から被写体までの距離を取得する構成である。その撮像装置は、定点撮像部を所定の位置に配置した場合、定点撮像部の撮像範囲内に、例えば、人などを歩かせて、その人の位置を特定する（画像位置情報を取得する）。これにより、撮像装置は、定点撮像部で新たに被写体が撮像される場合でも、画像位置情報に基づいて被写体の位置を特定する、すなわち、画像内で、定点撮像部から被写体までの距離を取得する。

図１は、一実施形態に係る撮像装置について説明するためのブロック図である。

撮像装置１は、定点撮像部１１、記憶部１２、特定部１３、認識部１４及び取得部１５を備える。また、撮像装置１は、発電パネル１６又は電源１７のうち少なくとも一方を備える。

定点撮像部１１は、被写体を撮像して画像データを生成する。すなわち、定点撮像部１１は、動画、又は、所定時間ごとに連続して静止画を生成する。定点撮像部１１は、所定の場所に配置されて、所定の方向を撮像する。
定点撮像部１１は、地面に固定されたポール等に設置され、又は、移動可能な三脚等に設置される。定点撮像部１１は、移動可能な三脚等に設置された場合、その三脚と共に移動させることが可能である。これにより、定点撮像部は、ユーザの所望の場所に容易に配置され、またユーザが必要とする期間のみ所望の場所に配置されることができる。
定点撮像部１１で撮像された画像に歪み等が存在すると、被写体の位置を取得するときの位置精度に影響がある。このため、定点撮像部１１には、相対的に歪みの少ない画像を得られる撮像レンズ等が用いられること好ましい。

定点撮像部１１は、例えば、発電パネル１６又は電源１７の少なくとも一方から給電される。
発電パネル１６は、光を受けて発電を行う。発電パネル１６は、エネルギハーベスティング技術を利用したデバイス、すなわち、周囲の環境のエネルギを収穫して電力に変換するデバイスであってよい。具体的な一例として、発電パネル１６は、太陽電池パネルであってよい。発電パネル１６で発電された電力は、例えば、バッテリなどに蓄電して、そのバッテリから定点撮像部１１に給電してもよい。
電源１７は、例えば、一次電池、二次電池又は商用電源等である。電源１７として一次電池又は二次電池が用いられる場合、その一次電池又は二次電池が交換可能なように撮像装置１に配される。また、電源１７として二次電池が用いられる場合、その二次電池が充電可能なように撮像装置１に配されてもよい。
なお、発電パネル１６又は電源１７は、定点撮像部１１の他に、記憶部１２、特定部１３、認識部１４及び取得部１５に給電してもよい。

記憶部１２は、被写体と、その被写体の特徴とを対応付けた対応関係（学習モデル）を記憶する。対応関係は、認識部１４において被写体を認識するときに用いられる。対応関係は、一例として、深層学習等が行われることにより生成される。すなわち、対応関係は、深層学習等が行われることに基づいて被写体の特徴が学習され、被写体と、被写体の特徴との関係を対応付けることにより生成される。対応関係を生成する場合に利用される被写体は、定点撮像部によって常時撮影される被写体（後述する「新たな被写体」）ではなく、対応関係（学習モデル）を生成する場合にのみ利用される被写体である。対応関係は、例えば、認識部１４によって生成され、記憶部１２に記憶される。又は、対応関係は、他の装置（図示せず）で生成されてもよい。他の装置で生成された対応関係は、外部メモリ等の記録媒体又は通信ネットワークを介して、記憶部１２にダウンロード（記憶）されてもよい。

また、記憶部１２は、定点撮像部１１が撮像する画像データ内に被写体が存在する場合に、被写体の実位置を示す位置情報を、画像データの被写体が存在するピクセル毎に対応付けた画像位置情報を記憶する。画像位置情報の生成方法については、後述する。

認識部１４は、定点撮像部１１で生成された画像データに被写体が記録される場合、記憶部１２に記憶される対応関係（学習モデル）に基づいて被写体を認識する。すなわち、認識部１４は、予め被写体の特徴を学習して、対応関係（学習モデル）を記憶部１２に記憶する。認識部１４は、対応関係（学習モデル）に基づいて、定点撮像部１１で生成された画像データに基づく画像から被写体の特徴を抽出し、抽出した特徴から被写体を認識する。
認識部１４は、一例として、深層学習等を利用することにより、被写体の特徴を予め学習する。認識部１４は、学習の結果としての被写体の特徴と、その特徴に対応する被写体とを対応付けた関係（対応関係）を記憶部１２に記憶する。この場合、認識部１４は、定点撮像部１１で生成された画像データに含まれる被写体に基づいて、その被写体の特徴を予め学習してもよい。また、認識部１４は、深層学習を利用するのではなく、例えば、パターンマッチング等を行うことにより、被写体を認識することとしてもよい。

取得部１５は、定点撮像部１１によって生成された画像データに記録される被写体の高さと、定点撮像部１１の画角とに基づいて、画像データ内の画像位置情報を取得する。すなわち、取得部１５は、定点撮像部１１によって撮像される画像に基づいて、画像内の位置に関する情報（画像位置情報）を取得する。詳しくは、取得部１５は、定点撮像部１１によって撮像された画像データに基づいて、上述した認識部１４が被写体を認識した場合、被写体の高さと、定点撮像部１１の画角とに基づいて、定点撮像部１１で撮像される画像内の位置情報（画像位置情報（定点撮像部１１から被写体までの距離に関る情報））を取得する。

図２は、画像位置情報を取得する場合の説明に用いるための図である。
図３は、定点撮像部で撮像される画像の一例について説明するための図である。
図４は、Ｙ座標とピクセル数との関係を示すグラフである。図４の横軸はＹ座標を示し、縦軸は１ｍ当たりのピクセル数を示す。ここで、定点撮像部で撮像される画像内における奥行方向がＹ座標であり、その画像の幅方向がＸ座標である。
図５は、画像位置情報の一例について説明するためのグラフである。図５の横軸はＹ座標を示し、縦軸は、定点撮像部が配される地面の位置から任意のＹ座標の位置までの距離を示す。
図６は、Ｙ座標と画像の幅の比率との関係を示すグラフである。図６の横軸はＹ座標を示し、縦軸は画像の幅の比率を示す。

ここで、図２では、Ｙ軸方向（Ｙ座標方向）が奥行方向になる。また、図２において、Ｙ軸方向（Ｙ座標方向）の所定位置にいる被写体１１０を定点撮像部１１で撮像した場合、その所定位置における画像を符号１００ａで示す。画像１００ａの幅（Ｘ軸方向のサイズ）を符号ｗで示す。その画像１００ａの中心位置を符号Ｐｃとすると、定点撮像部１１から中心位置Ｐｃまでの距離を第１距離Ｌ１とし、中心位置Ｐｃから地面までの距離を第２距離Ｌ２とする。また、Ｙ軸方向に沿った、定点撮像部１１から画像１００ａの地面に対応する位置までの直線と、地面とのなす角を符号θとする。さらに、地面からの定点撮像部１１の高さをＨとし、定点撮像部１１が配される位置の地面位置をＰ０とし、Ｙ軸方向に沿った地面位置Ｐ０から画像１００ａまでの距離を第３距離Ｌ３とする。
取得部１５は、第３距離Ｌ３を取得して、定点撮像部１１で撮像される画像内の位置と第３距離Ｌ３とを対応付けることにより、画像位置情報を取得する。

具体的には、図１に示すように、取得部１５は、第１取得部１５１、第２取得部１５２、第３取得部１５３、第４取得部１５４、第５取得部１５５、第６取得部１５６、第７取得部１５７、第８取得部１５８及び第９取得部１５９を備える。

第１取得部１５１は、被写体の高さ、定点撮像部１１の画角及び定点撮像部１１で撮像される画像幅を予め取得する。
画像位置情報を取得するために、まず、定点撮像部１１の撮像範囲内で被写体１１０を移動させる。被写体１１０は、例えば、人などである。被写体１１０が人の場合、例えば、不図示の入力装置を用いて、人の身長（被写体の高さ）が入力される。第１取得部１５１は、入力された人の身長を取得する。
また、第１取得部１５１は、定点撮像部１１が撮影する画角θ２を取得する。画角θ２は、例えば、不図示の入力装置を用いて入力される。第１取得部１５１は、入力された画角θ２を取得する。画角θ２は、定点撮像部１１の撮像素子（図示せず）の平面サイズ、及び、定点撮像部１１の撮像レンズ（図示せず）の焦点距離等によって定まる。
また、第１取得部１５１は、定点撮像部１１で得られる画像の幅（一例として、ピクセル数）を取得する。画像の幅（画像幅）は、例えば、不図示の入力装置を用いて入力される。

第２取得部１５２は、第１取得部１５１で取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりの、画像データを構成するピクセル数を取得する。
第２取得部１５２は、撮像範囲内で被写体（人）１１０を歩かせることにより、画像内の任意に位置において、定点撮像部１１で撮像される画像内での１ｍ当たりのピクセル数を取得する。すなわち、第２取得部１５２は、第１取得部１５１で取得された人の身長に基づいて画像１００ａ内における１ｍの大きさ（長さ）を取得し、さらに取得した１ｍの大きさ当たりの画像のピクセル数を取得する。
図３に例示する場合、定点撮像部１１に用いられる撮像素子（定点撮像部１１で得られる画像）のサイズは、１２８０ピクセル×９６０ピクセルである。第２取得部１５２は、図３に例示する画像に被写体１１０（図３には図示せず）が記録される場合、被写体１１０の高さと、撮像素子（画像）のピクセル数とに基づいて、１ｍの大きさ当たりのピクセル数を取得する。

第３取得部１５３は、画像データに基づく画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、第２取得部１５２で取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する。
図３に例示する場合、画像の縦方向が実空間の奥行方向に対応し、その画像の縦方向の座標がＹ座標になる。また、図３に例示する場合、画像の横方向が実空間の幅方向に対応し、その画像の横方向の座標がＸ座標になる。そして、図３の左上のピクセルを原点の座標（０，０）とすると、右上のピクセルの座標が（１２８０，０）になる。図３の中心位置のピクセルの座標が（６４０，４８０）になる。図３の左下のピクセルの座標が（０，９６０）になり、右下のピクセルの座標が（１２８０，９６０）になる。

定点撮像部１１の撮像範囲内（座標（０，０）、座標（１２８０，０）、座標（１２８０，９６０）及び座標（０，９６０）で囲まれる範囲内）を、例えば、被写体（人）を縦横に歩かせることにより、第３取得部１５３は、複数のＹ座標の位置において１ｍ当たりのピクセル数を取得する。

図４に一例を示すように、第３取得部１５３によって取得されるＹ座標と１ｍ当たりのピクセル数との関係は線形になる。ここで、図２に示すように、Ｙ座標の数値は、定点撮像部１１に近づくに従って大きくなる。すなわち、Ｙ座標が大きくなるに従って（被写体が定点撮像部１１に近づくに従って）、１ｍ当たりのピクセル数は多くなる。換言すると、Ｙ座標が小さくなるに従って（被写体が定点撮像部１１から遠ざかるに従って）、１ｍ当たりのピクセル数は少なくなる。

第４取得部１５４は、第１取得部１５１によって取得された画像の幅と、第２取得部１５２で取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における被写体１１０を検出した画像１００ａの実際の幅ｗを取得する。
図２に例示するように、被写体１１０がいるＹ座標の位置（Ｙ座標の方向の所定位置）における画像１００ａを考える。第４取得部１５４は、定点撮像部１１で撮像される画像の幅方向のピクセル数（図３に例示する場合では１２８０ピクセル）は第１取得部１５１によって取得されるため、１ｍ当たりのピクセル数に基づいて、そのＹ座標の所定位置における画像１００ａの幅ｗの実際の長さを取得する。

第５取得部１５５は、第４取得部１５４で取得された実際の画像の幅ｗと、第１取得部１５１で取得された画角θ２とに基づいて、定点撮像部１１から画像１００ａ内の中心位置Ｐｃまでの距離である第１距離を取得すると共に、地面から中心位置Ｐｃまでの距離である第２距離を取得する。
第５取得部１５５は、上述したＹ座標の所定位置における画像１００ａの幅ｗの実際の長さ、及び、定点撮像部１１の画角θ２に基づいて、定点撮像部１１から画像１００ａの中心位置Ｐｃまでの実際の距離（第１距離Ｌ１）を取得する。また、第５取得部１５５は、画像のピクセル数、１ｍ当たりのピクセル数、Ｙ座標の所定位置における画像１００ａの幅ｗの実際の長さ、及び、定点撮像部１１の画角に基づいて、画像１００ａの中心位置Ｐｃから地面までの実際の距離（第２距離Ｌ２）を取得する。

第６取得部１５６は、第５取得部１５５で取得された第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２に基づいて、定点撮像部１１の撮像方向における中心線と地面とのなす角θを求める。すなわち、第６取得部１５６は、三角関数を利用することにより、第５取得部１５５で取得された第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２に基づいて、地面と定点撮像部１１とのなす角θを求める。

第７取得部１５７は、第５取得部１５５で取得された第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２と、第６取得部１５６で取得されたなす角θとに基づいて、地面から定点撮像部１１までの高さＨを取得する。すなわち、第７取得部１５７は、三角関数を利用することにより、第１距離Ｌ１、第２距離Ｌ２及びなす角θに基づいて、地面から定点撮像部１１までの高さＨを取得する。

第８取得部１５８は、第７取得部１５７で取得された地面から定点撮像部１１までの高さＨと、第６取得部１５６で取得されたなす角θとに基づいて、定点撮像部１１が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、さらに被写体のその位置を複数取得することに基づいて画像位置情報を取得する。
すなわち、第８取得部１５８は、地面から定点撮像部１１までの高さＨと、定点撮像部１１と地面とのなす角θとに基づいて、定点撮像部１１が配される地面位置Ｐ０からＹ座標の所定位置（画像１００ａ）までの距離Ｌ３を取得する。第８取得部１５８は、その距離Ｌ３と、画像内の所定位置におけるＹ座標とを対応付けることにより、画像内の位置に関する情報（画像位置情報）を取得する。また、第８取得部１５８は、被写体１１０を定点撮像部１１の撮像範囲内を移動させて、撮像範囲内の任意の位置における定点撮像部１１が配される地面位置Ｐ０から被写体（人）１１０までの距離を取得することに基づいて、画像位置情報を取得する。第８取得部１５８は、画像位置情報を記憶部１２に記憶する。

画像位置情報は、定点撮像部１１で撮像される画像内の任意のピクセルの位置（座標）が、定点撮像部１１から何ｍの距離であるかを示す情報である。画像位置情報は、具体的な一例として、図３に示すピクセルの座標（６４０，４８０）は定点撮像部１１から１０ｍの距離がある、ピクセルの座標（６４０，７２０）は定点撮像部１１から１５ｍの距離がある、ピクセルの座標（６４０，８４０）は定点撮像部１１から２０ｍの距離があるという情報である。

図５に示すように、画像位置情報は、Ｙ座標が大きくなるに従って、定点撮像部１１が配される地面位置Ｐ０からの距離が近くなることを示す情報である。換言すると、画像位置情報は、Ｙ座標が小さくなるに従って、定点撮像部１１が配される地面位置Ｐ０からの距離が遠くなることを示す情報である。

ここで、第９取得部１５９は、第４取得部１５４で取得された複数の画像それぞれの実際の幅ｗのうち、Ｙ座標の方向における基準位置の幅と、Ｙ座標の方向の所定位置における幅とに基づいて、Ｙ座標に対する幅比率を取得する。
すなわち、第４取得部１５４では、実際の画像の幅ｗを取得する。被写体１１０がいない位置（人が歩いていない位置に対応するＹ座標）においては、第４取得部１５４は、実際の画像の幅ｗを取得することができない。このため、第９取得部１５９は、第４取得部１５４でＹ座標の複数の位置で画像の幅ｗを取得した場合、その複数の位置での画像の幅ｗに基づいて、Ｙ座標の任意の位置における画像の幅を算出する。例えば、第９取得部１５９は、第４取得部１５４で取得された複数の画像の幅のうち１つをＹ座標の基準位置の画像の幅（基準幅）と設定し、複数の画像の幅のうち基準幅を除く他の画像の幅と、基準幅との比率（幅比率）を求める。第９取得部１５９は、第４取得部１５４で取得された複数の画像それぞれに基づいて、基準幅との比率（幅比率）を求める。この幅比率をグラフに示すと、図６のようになる。

図６に例示すように、Ｙ座標が大きくなるに従って（定点撮像部１１からの距離が近くなるに従って）、画像の幅比率は小さくなる。換言すると、Ｙ座標が小さくなるに従って（定点撮像部１１からの距離が遠くなるに従って）画像の幅比率は大きくなる。

上述した第５取得部１５５は、第４取得部１５４で画像の幅ｗが取得されていない位置でも、第９取得部１５９で取得される画像の幅比率を利用して、任意のＹ座標における画像の幅を取得できるので、第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２を取得することができる。
これにより、画像位置情報の取得を終了する。

次に、画像位置情報を取得した後の被写体の位置測定では、特定部１３は、定点撮像部１１によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する。すなわち、定点撮像部１１によって新たな被写体が撮像された場合、特定部１３は、画像内の被写体の位置（Ｙ座標）と、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する。特定部１３は、新たな被写体の位置を特定することとして、定点撮像部１１が配される地面位置から新たな被写体までの距離を特定する。
より具体的には、特定部１３は、定点撮像部１１によって撮像される画像に新たな被写体が記録される場合、その被写体の画像内の位置（ピクセル位置（座標））を取得する。特定部１３は、取得した新たな被写体のピクセル位置と、画像位置情報とを比較することにより、定点撮像部１１から新たな被写体までの距離を特定する。

このような撮像装置１の各部は、コンピュータに配される処理装置の一機能として実現されてもよい。すなわち、その一機能は、コンピュータでプログラムが実行されることにより実現されてよい。プログラムは、例えば、外部メモリ又は光ディスク等の記録媒体に記録されていてもよい。

次に、一実施形態に係る撮像方法について説明する。

まず、画像位置情報を取得する方法について説明する。
図７は、一実施形態に係る撮像方法について説明するための第１のフローチャートである。

ステップＳＴ１１において、定点撮像部１１は、被写体を撮像する。

ステップＳＴ１２において、認識部１４は、予め学習した結果に基づいてステップＳＴ１１で撮像された被写体の特徴を抽出し、その抽出の結果に基づいて被写体を認識する。

ステップＳＴ１３において、取得部１５は、ステップＳＴ１１で撮像された被写体、すなわち、ステップＳＴ１２で認識された被写体の高さと、定点撮像部１１の画角とに基づいて、画像位置情報を取得する。
すなわち、取得部１５は、第１～９取得部１５１～１５９により、以下の処理を行う。
第１取得部１５１は、被写体の高さと、定点撮像部１１の画角と、定点撮像部１１で差撮像される画像の幅を予め取得する。
第２取得部１５２は、被写体が移動する場合、第１取得部１５１で取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりのピクセル数を取得する。
第３取得部１５３は、画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、第２取得部１５２で取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する。
第４取得部１５４は、第１取得部１５１で取得される画像の幅と、第２取得部１５２で取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における実際の画像の幅ｗを取得する。
第５取得部１５５は、第４取得部１５４で取得された実際の画像の幅ｗと、第１取得部１５１で取得された画角θ２とに基づいて、定点撮像部１１から画像内の中心位置Ｐｃまでの距離である第１距離Ｌ１と、地面から中心位置Ｐｃまでの距離である第２距離Ｌ２とを取得する。
第６取得部１５６は、第５取得部１５５で取得された第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２に基づいて、地面と定点撮像部１１の撮像方向における中心線（Ｙ軸方向に沿う線）とのなす角θを求める。
第７取得部１５７は、第５取得部１５５で取得された第１距離Ｌ１及び第２距離Ｌ２と、第６取得部１５６で取得されたなす角θとに基づいて、地面から定点撮像部１１までの高さＨを取得する。
第８取得部１５８は、第７取得部１５７で取得された地面から定点撮像部１１までの高さＨと、第６取得部１５６で取得されたなす角θとに基づいて、定点撮像部１１が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、画像位置情報を取得する。
ここで、第９取得部１５９は、第４取得部１５４で取得された画像の幅のうち、Ｙ座標の方向における基準位置の幅と、Ｙ座標の方向の所定位置における幅とに基づいて、Ｙ座標に対する幅比率を取得することとしてもよい。

ステップＳＴ１４において、取得部１５は、ステップＳＴ１３で取得された画像位置情報を記憶部１２に記憶する。

次に、定点撮像部１１を用いて被写体までの距離を測定する方法について説明する。
図８は、一実施形態に係る撮像方法について説明するための第２のフローチャートである。

ステップＳＴ２１において、定点撮像部１１は、被写体を撮像する。

ステップＳＴ２２において、認識部１４は、予め学習した結果に基づいてステップＳＴ２１で撮像された被写体の特徴を抽出し、その抽出の結果に基づいて被写体を認識する。

ステップＳＴ２３において、特定部１３は、ステップＳＴ２１で撮像された被写体、すなわち、ステップ２２で被写体が認識された場合、被写体の位置を特定する。すなわち、特定部１３は、認識部１４で認識された被写体の画像内のＹ座標と、記憶部１２に記憶される画像位置情報とに基づいて、定点撮像部１１が配される地面の位置から被写体までの距離を取得する。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
撮像装置１は、被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像部１１と、画像位置情報を記憶する記憶部１２と、定点撮像部１１で生成された画像データと、記憶部１２に記憶される画像位置情報とに基づいて、被写体の位置を特定する特定部１３と、を備える。
これにより、撮像装置１は、被写体の位置（被写体までの距離）を取得できる。
また、撮像装置１は、記憶部１２に記憶される画像位置情報に基づいて被写体までの距離を取得する。このため、本実施形態の撮像装置１は、従来のようにステレオカメラで視差を利用することにより被写体までの距離を求める手法とは別の手法で被写体までの距離を取得できる。本実施形態の撮像装置１は、１つの撮像系（撮像レンズ及び撮像素子）で実現できるので、従来のステレオカメラ（２つの撮像系）を用いる場合に比べて、定点撮像部１１の構成を簡略化することができる。
また、撮像装置１は、コンピュータ処理により画像位置情報を取得し、その画像位置情報に基づいて被写体までの距離を取得する。このため、本実施形態の撮像装置１は、従来の手法のように、画像内の被写体の位置と、被写体までの実際の距離とを対応付ける作業を繰り返し行う必要がなく、作業者の手間を省くことができると共に、従来の手法とは別の手法により被写体までの距離を取得できる。

撮像装置１では、定点撮像部１１は、発電パネル１６及び電源１７の少なくとも一方から給電されることとしてもよい。
定点撮像部１１が発電パネル１６から給電されることにより、撮像装置１は、商用電源が配されない場所でも動作することができる。また、定点撮像部１１が電源１７から給電されることにより、撮像装置１は、安定した給電を得ることができる。

撮像装置１は、予め被写体の特徴を学習し、その学習の結果に基づいて、定点撮像部１１で生成された画像データに基づく画像から被写体の特徴を抽出し、抽出した特徴から被写体を認識する認識部１４を備えることとしてもよい。
撮像装置１は、一例として、深層学習等を利用して被写体を認識するので、対応関係が記憶部１２に記憶されていれば、相対的に低性能のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いた場合でも、被写体を認識することができる。
撮像装置１は、相対的に低性能のＣＰＵを利用する場合、その撮像装置１の価格を相対的に安価にすることができる。
また、当然ではあるが、撮像装置１は、相対的に中性能又は高性能のＣＰＵを用いることとしてもよい。相対的に低～中性能のＣＰＵの一例は、ＶＰＵ（Ｖｉｓｕａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等である。相対的に中性能のＣＰＵの一例は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等である。相対的に中～高性能のＣＰＵの一例は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｓｅｃｃｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等である。

撮像装置１は、定点撮像部１１によって撮像された画像データ内の被写体の高さと、定点撮像部１１の画角とに基づいて画像位置情報を取得する取得部１５を備えることとしてもよい。
撮像装置１は、被写体の高さと定点撮像部１１の画角とが入力されることにより、計算により画像位置情報を取得することができる。

撮像装置１では、取得部１５は、被写体の高さと、定点撮像部１１の画角と、定点撮像部１１で撮像される画像の幅とを予め取得する第１取得部１５１と、第１取得部１５１で取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりのピクセル数を取得する第２取得部１５２と、画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、第２取得部１５２で取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する第３取得部１５３と、第１取得部１５１で取得される画像の幅と、第２取得部１５２で取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における実際の画像の幅を取得する第４取得部１５４と、第４取得部１５４で取得された実際の画像の幅と、第１取得部１５１で取得された画角とに基づいて、定点撮像部１１から画像内の中心位置までの距離である第１距離と、地面から中心位置までの距離である第２距離とを取得する第５取得部１５５と、第５取得部１５５で取得された第１距離及び第２距離に基づいて、地面と定点撮像部１１の撮像方向における中心線とのなす角θを求める第６取得部１５６と、第５取得部１５５で取得された第１距離と、第６取得部１５６で取得されたなす角θとに基づいて、地面から定点撮像部１１までの高さを取得する第７取得部１５７と、第７取得部１５７で取得された地面から定点撮像部１１までの高さと、第６取得部１５６で取得されたなす角とに基づいて、定点撮像部１１が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、画像位置情報を取得する第８取得部１５８と、を備えることとしてもよい。
撮像装置１は、第１～８取得部１５１～１５８それぞれが処理を行うことより、被写体の高さと定点撮像部１１の画角とに基づいて画像位置情報を取得することができる。

撮像装置１では、取得部１５は、第４取得部１５４で取得された実際の画像の幅のうち、Ｙ座標の方向における基準位置の幅と、Ｙ座標の方向の所定位置における幅とに基づいて、Ｙ座標に対する幅比率を取得する第９取得部１５９を備えることとしてもよい。
撮像装置１は、第９取得部１５９が幅比率を取得することにより、被写体（一例として、人）が歩いていないＹ座標の位置であっても、画像の幅を取得することができる。これにより、撮像装置１は、任意のＹ座標の位置において、被写体までの距離を取得することができる。

撮像方法では、コンピュータが、定点撮像部１１によって被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像ステップと、定点撮像部１１が撮像する画像データ内に被写体が存在する場合に、被写体の実位置を示す位置情報を、画像データの被写体が存在するピクセル毎に対応付けた画像位置情報を記憶部１２に記憶する記憶ステップと、定点撮像部１１によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する特定ステップと、を実行する。
これにより、撮像方法は、被写体の位置（被写体までの距離）を取得できる。
また、撮像方法は、記憶部１２に記憶される画像位置情報に基づいて被写体までの距離を取得する。このため、本実施形態の撮像装置１は、従来とは別の手法で被写体までの距離を取得できる。

撮像プログラムは、コンピュータに、定点撮像部１１によって被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像機能と、定点撮像部１１が撮像する画像データ内に被写体が存在する場合に、被写体の実位置を示す位置情報を、画像データの被写体が存在するピクセル毎に対応付けた画像位置情報を記憶部１２に記憶する記憶機能と、定点撮像部１１によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の位置を特定する特定機能と、を実現させる。
これにより、撮像プログラムは、被写体の位置（被写体までの距離）を取得できる。
また、撮像プログラムは、記憶部１２に記憶される画像位置情報に基づいて被写体までの距離を取得する。このため、本実施形態の撮像装置１は、従来とは別の手法で被写体までの距離を取得できる。

１ 撮像装置
１１ 定点撮像部
１２ 記憶部
１３ 特定部
１４ 認識部
１５ 取得部
１５１ 第１取得部
１５２ 第２取得部
１５３ 第３取得部
１５４ 第４取得部
１５５ 第５取得部
１５６ 第６取得部
１５７ 第７取得部
１５８ 第８取得部
１５９ 第９取得部
１６ 発電パネル
１７ 電源

Claims (6)

1. 被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像部と、
   前記定点撮像部によって撮像された画像データ内の被写体の高さと、前記定点撮像部の画角とに基づいて画像位置情報を取得する取得部と、
   前記定点撮像部が撮像する前記画像データ内に被写体が存在する場合に、前記被写体の実位置を示す位置情報を、前記画像データの前記被写体が存在するピクセル毎に対応付けた、前記定点撮像部から被写体までの距離に係る前記画像位置情報を記憶する記憶部と、
   前記定点撮像部によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、前記画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の実位置を特定する特定部と、を備え、
   前記取得部は、
   被写体の高さと、前記定点撮像部の画角と、前記定点撮像部で撮像される画像の幅とを予め取得する第１取得部と、
   被写体が移動する場合、前記第１取得部で取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりの、画像データを構成するピクセル数を取得する第２取得部と、
   画像データに基づく画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、前記第２取得部で取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する第３取得部と、
   前記第１取得部で取得される画像の幅と、前記第２取得部で取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における実際の画像の幅を取得する第４取得部と、
   前記第４取得部で取得された実際の画像の幅と、前記第１取得部で取得された画角とに基づいて、前記定点撮像部から画像内の中心位置までの距離である第１距離を取得すると共に、地面から前記中心位置までの距離である第２距離を取得する第５取得部と、
   前記第５取得部で取得された前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、地面と前記定点撮像部の撮像方向における中心線とのなす角を求める第６取得部と、
   前記第５取得部で取得された前記第１距離及び前記第２距離と、前記第６取得部で取得された前記なす角とに基づいて、地面から前記定点撮像部までの高さを取得する第７取得部と、
   前記第７取得部で取得された地面から前記定点撮像部までの高さと、前記第６取得部で取得された前記なす角とに基づいて、前記定点撮像部が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、さらに被写体のその位置を複数取得することに基づいて前記画像位置情報を取得する第８取得部と、
   を備える
   撮像装置。
2. 光を受けて発電を行う発電パネル及び電源の少なくとも一方を備え、
   前記定点撮像部は、前記発電パネル及び前記電源の少なくとも一方から給電される
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記記憶部は、被写体と、その被写体の特徴とを対応付けた対応関係をさらに記憶し、
   予め被写体の特徴を学習した結果である前記対応関係に基づいて、前記定点撮像部で生成された画像データに基づく画像から被写体の特徴を抽出し、抽出した特徴から被写体を認識する認識部をさらに備える
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記取得部は、前記第４取得部で取得された実際の画像の幅のうち、前記Ｙ座標の方向における基準位置の幅と、前記Ｙ座標の方向の所定位置における幅とに基づいて、前記Ｙ座標に対する幅比率を取得する第９取得部を備える
   請求項１～３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. コンピュータが、
   定点撮像部によって被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像ステップと、
   前記定点撮像部によって撮像された画像データ内の被写体の高さと、前記定点撮像部の画角とに基づいて画像位置情報を取得する取得ステップと、
   前記定点撮像部が撮像する前記画像データ内に被写体が存在する場合に、前記被写体の実位置を示す位置情報を、前記画像データの前記被写体が存在するピクセル毎に対応付けた、前記定点撮像部から被写体までの距離に係る前記画像位置情報を記憶部に記憶する記憶ステップと、
   前記定点撮像部によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、前記画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の実位置を特定する特定ステップと、を実行し、
   前記取得ステップは、
   被写体の高さと、前記定点撮像部の画角と、前記定点撮像部で撮像される画像の幅とを予め取得する第１取得ステップと、
   被写体が移動する場合、前記第１取得ステップで取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりの、画像データを構成するピクセル数を取得する第２取得ステップと、
   画像データに基づく画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、前記第２取得ステップで取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する第３取得ステップと、
   前記第１取得ステップで取得される画像の幅と、前記第２取得ステップで取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における実際の画像の幅を取得する第４取得ステップと、
   前記第４取得ステップで取得された実際の画像の幅と、前記第１取得ステップで取得された画角とに基づいて、前記定点撮像部から画像内の中心位置までの距離である第１距離を取得すると共に、地面から前記中心位置までの距離である第２距離を取得する第５取得ステップと、
   前記第５取得ステップで取得された前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、地面と前記定点撮像部の撮像方向における中心線とのなす角を求める第６取得ステップと、
   前記第５取得ステップで取得された前記第１距離及び前記第２距離と、前記第６取得ステップで取得された前記なす角とに基づいて、地面から前記定点撮像部までの高さを取得する第７取得ステップと、
   前記第７取得ステップで取得された地面から前記定点撮像部までの高さと、前記第６取得ステップで取得された前記なす角とに基づいて、前記定点撮像部が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、さらに被写体のその位置を複数取得することに基づいて前記画像位置情報を取得する第８取得ステップと、を実行する
   撮像方法。
6. コンピュータに、
   定点撮像部によって被写体を撮像して画像データを生成する定点撮像機能と、
   前記定点撮像部によって撮像された画像データ内の被写体の高さと、前記定点撮像部の画角とに基づいて画像位置情報を取得する取得機能と、
   前記定点撮像部が撮像する前記画像データ内に被写体が存在する場合に、前記被写体の実位置を示す位置情報を、前記画像データの前記被写体が存在するピクセル毎に対応付けた、前記定点撮像部から被写体までの距離に係る前記画像位置情報を記憶部に記憶する記憶機能と、
   前記定点撮像部によって新たな被写体が撮像された場合、新たな被写体が存在する画像データと、前記画像位置情報とに基づいて、新たな被写体の実位置を特定する特定機能と、を実現させ、
   前記取得機能として、
   被写体の高さと、前記定点撮像部の画角と、前記定点撮像部で撮像される画像の幅とを予め取得する第１取得機能と、
   被写体が移動する場合、前記第１取得機能で取得された被写体の高さに基づいて、１ｍ当たりの、画像データを構成するピクセル数を取得する第２取得機能と、
   画像データに基づく画像の奥行方向の座標となるＹ座標と、前記第２取得機能で取得される被写体の１ｍ当たりのピクセル数との関係を取得する第３取得機能と、
   前記第１取得機能で取得される画像の幅と、前記第２取得機能で取得された１ｍ当たりのピクセル数とに基づいて所定位置における実際の画像の幅を取得する第４取得機能と、
   前記第４取得機能で取得された実際の画像の幅と、前記第１取得機能で取得された画角とに基づいて、前記定点撮像部から画像内の中心位置までの距離である第１距離を取得すると共に、地面から前記中心位置までの距離である第２距離を取得する第５取得機能と、
   前記第５取得機能で取得された前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、地面と前記定点撮像部の撮像方向における中心線とのなす角を求める第６取得機能と、
   前記第５取得機能で取得された前記第１距離及び前記第２距離と、前記第６取得機能で取得された前記なす角とに基づいて、地面から前記定点撮像部までの高さを取得する第７取得機能と、
   前記第７取得機能で取得された地面から前記定点撮像部までの高さと、前記第６取得機能で取得された前記なす角とに基づいて、前記定点撮像部が配される撮像位置から被写体までの位置を取得し、さらに被写体のその位置を複数取得することに基づいて前記画像位置情報を取得する第８取得機能と、
   を実現させる
   撮像プログラム。

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