JPH01162482A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 高さレベルが複数である対象物体から、特定の高さにあ
る部分のみの画像を合焦状態で得ることができる画像入
力装置に関し、 複数距離撮像装置の画像から合焦状態にある特定の撮像
距離の画像のみを抽出することによって、撮像距離が結
像用レンズの焦点深度範囲を超えて変化する被撮像対象
から、特定距離にあるもののみを合焦状態の画像として
得ることができるようにすることを目的とし、 被撮像対象を異なる結像距離に対応して複数の画面に撮
像する複数距離撮像手段と、該撮像された複数画像をそ
れぞれ２次元微分する２次元微分手段と、前記複数の画
像を分割した小エリアごとに該エリアにおける前記２次
元微分値のピーク値を抽出する微分情報抽出手段と、該
各小エリアごとに前記複数の画像中最大の微分ピーク値
を有する画面を合焦画像として選択する合焦画像選択手
段と、該各小エリアの合焦画像中特定された距離にある
ものを抽出して抽出画像を得る画像抽出手段とを具えて
構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高さレベルが複数である対象物体から、特定
の高さにある部分のみの画像を合焦状態で得ることがで
きる画像入力装置に関するものである。

撮像装置においては、結像用レンズから異なる距離にあ
る複数の対象物体、または同一の対象物体であってもそ
の面の各部分が結像用レンズから異なる距離にある場合
には、その距離の差がレンズによって定まる焦点深度以
内でないときは、すべての部分をピントの合った状態で
鮮明に撮像することは、通常できない。

しかしながら実用上においては、このように被撮像対象
の存在する範囲が、結像用レンズの焦点深度範囲を超え
ているような場合に、特定の撮像距離にある被撮像対象
のみを抽出して鮮明に撮像することが必要になる場合が
ある。

〔従来の技術〕

従来、このような広範囲の被撮像対象を撮像する方法と
しては、固定した結像用レンズに対して結像面に置かれ
るセンサを結像距離に応じて移動させる方法や、ハーフ
ミラ−等を利用して結像用レンズの光路を分割し、異な
った結像位置にそれぞれセンサを配置して撮像する方法
等が行われている。

第６図は従来の複数距離撮像装置の例を示したものであ
って、センサを移動させる場合を例示している。

第６図において、結像用レンズ１１は撮像装置に対して
固定して設けられている。結像面において像はＣＯＤエ
リアセンサ（ビデオカメラセンサ）等のセンサ１２によ
って検出されるが、センサ１２は移動ステージ１３上に
搭載されていて結像距離に応じて移動できるように構成
されている。

いま結像用レンズ１１の中心から被撮像対象１４．。

１４ｚ　、　１４ｓまでの距離すなわち撮像距離がａＩ
ｔａ　Ｚ　：　　”３であったときの、レンズ中心から
結像面までの距離すなわち結像距離がす、、ｂ２．ｂ。

であったとき、移動ステージ１３を制御して撮像距離ａ
１〜ａ３に対応して結像距離す、−ｂ３になるように移
動させるとすれば、被撮像対象１４．〜１４３のすべて
に対して合焦画像を得ることができる。

第７図は従来の複数距離撮像装置の他の例を示したもの
であって、複数センサを用いる場合を例示している。

第７図において、結像用レンズ１１の光路はハーフミラ
−１５＋　、　１５ｚによって分割され、それぞれセン
サ１２．　、１２□、１２３によって検出されるが、こ
の際結像用レンズ１１の中心から各センサ１２．。

１２□、１２３までの距離すなわち結像距離す、、ｂ２
゜ｂ３は、被撮像対象１４１　、１４□、１４３までの
距離すなわち撮像距離がａｌ　＋　　ａ’２　＋　　ａ
３であったときの合焦距離になるように選ばれている。

従って第７図の場合も、被撮像対象１４．〜１４３のす
べてに対して合焦画像を得ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図、第７図に示されたような従来の複数距離撮像装
置では、ある結像距離に対応する撮像距離の被撮像対象
を合焦状態で撮像することができる。しかしながらそれ
以外の撮像距離にある被撮像対象は結像用レンズの焦点
深度範囲内になく、従って合焦状態で撮像することはで
きない。

第８図は従来の複数距離撮像装置による画像の一例を示
したものであって、（ａ）は撮像装置と被撮像対象との
関係を示し、結像用レンズ１１の光軸に対し被撮像面１
６が垂直から傾いている場合には、面１６の各部で撮像
距離が異なる。いま面１６の各部１６、　、１６□、１
６３が順次撮像距離が小さくなっているものとし、それ
ぞれの撮像距離に応じた結像距離をとったときの、セン
サ１２における画像は（ｂ）。

（Ｃ１，（ｄ）に示されるようになる。各画像において
、結像距離に対応する位置１６．　、１６□、１６３に
対する部分は合焦状態にあるが、その他の部分はピント
が合わず鮮明な画像が得られない。

本発明はこのような問題点を解決しようとするものであ
って、複数距離撮像装置の画像から合焦状態にある特定
の撮像距離の画像のみを抽出することによって、撮像距
離が結像用レンズの焦点深度範囲を超えて変化する被撮
像対象から、特定距離にあるもののみを合焦状態の画像
として得ることができるようにすることを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示したものであって、複
数距離撮像手段１と、２次元微分手段２と、微分情報抽
出手段３と、合焦画像選択手段４と、画像抽出手段５と
を具えて構成されている。

複数距離撮像手段１は、被撮像対象を異なる結像距離に
対応して複数の画面に撮像するものである。

２次元微分手段２は、該撮像された複数画像をそれぞれ
２次元微分するものである。

微分情報抽出手段３は、前記複数の画像を分割した小エ
リアごとに該エリアにおける前記２次元微分値のピーク
値を抽出するものである。

合焦画像選択手段４は、該各小エリアごとに前記複数の
画像中最大の微分ピーク値を有する画面を合焦画像とし
て選択するものである。

画像抽出手段５は、該各小エリアの合焦画像中指定され
た距離にあるものを抽出して抽出画像を得るものである
。

〔作　用〕

同一の被撮像対象を結像用レンズの焦点深度範囲に応じ
た異なる結像距離に対応して複数の画面に撮像する。そ
してこの撮像された複数画像をそれぞれ２次元微分する
。そして得られた２次元微分値のピーク値を複数の画像
を分割した小エリアごとに抽出して、それぞれの画面ご
とに微分情報メモリに記憶する。さらにこの各小エリア
ごとに最大の微分ピーク値を有する画面を、複数の画像
から選択する。このようにして選択された最大の微分ピ
ーク値を有する各小エリアを合焦画像として、その画面
コードを各小エリアごとに登録することによって、合焦
エリアマツプを生成する。そして合焦エリアマツプで指
定されたアドレスと画面コードとによって、原画像メモ
リから指定された距離にある小エリアのみの画像を抽出
することによって抽出画像を得る。

合焦エリアマツプで指定される各小エリアは、複数の画
像におけるその小エリアから２次元微分値が最大ピーク
値を有するものを選択したものであって、最も合焦状態
に近いものである。従ってこのような各小エリアに対応
する原画像メモリの画像中指定距離にあるもののみを抽
出して形成した抽出画像は合焦状態にあり、且つ指定距
離以外の部分の画像は現れない。このように本発明によ
れば、被撮像対象に対する撮像距離が結像用レンズの焦
点深度範囲を超えて変化するような被撮像対象に対して
も、常に指定距離の画像のみを合焦状態で得ることがで
きる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。同図において２１は複数距離撮像装置であって
、第６図または第７図等に示されたごとき構成を有し、
結像用レンズ、およびＣＣＤエリアセンサ等のセンサを
含んでいて、ｎ個の撮像距離に対応するｎ個の画像を得
ることができるものである。２２は画像入力回路であっ
て、撮像装置２１から得られた画像信号をディジタル化
して画像ごとに出力する。画像入力回路２１の動作はり
、ＭＡ　（Ｄｉｒｅｃｔ　　Ｍｅｉｍｏｒｙ　　Ａｃｃ
ｅｓｓ）によって行われ、出力信号はｎ面からなる原画
像メモリ２３に入力されて、画像ごとに記憶される。

第２図の実施例においてはさらに画像処理を行うために
、２次元微分回路２４、微分情報メモリ２５、合焦エリ
アマツプメモリ２６、画像抽出回路２７、抽出画像メモ
リ２８を有し、各部はバス２ヲを経て相互に接続され、
中央制御装置（ＣＰＵ）、メインメモリ等を含む制御回
路３０の制御に基づいて一定のシーケンスによって動作
するように構成されている。

第３図は第２図に示された実施例における画像処理のた
めの構成を示す図であって、第２図におけると同じ部分
を同じ番号によって示している。

撮像装置２１によって撮像された結像距離を異にするｎ
画像は、前述のようにしてｎ面のフレームメモリ２３、
〜２３ｎからなる原画像メモリ２３に画像ごとに記憶さ
れる。入力画像は例えば８ビツト（２５６階調）の濃淡
画像からなり、各フレームメモリの容量はＣＣＤエリア
センザの場合５１２　Ｘ５１２×８ビツト（２５６ＫＢ
）であって、これがｎ面設けられる。

第４図は本発明における画像抽出の手順をフローチャー
トによって示したものである。以下第２図ないし第４図
に基づいて、本発明における画像処理を説明する。

複数距離撮像装置２１からの２５６階調の入力濃淡画像
は、ｎ面からなる原画像メモリ２３に書き込まれる（ス
テップＳｌ）。またこの画像は２次元微分回路２４にお
いて２次元微分を行われる（ステップ３２）。２次元微
分は例えば３×３マトリクスを用いたソベル（Ｓｏｂｅ
ｌ）のオペレータによって、画素ごとに走査する周知の
方法によって行うことができる。このようにして得られ
たｎ画面の２次元微分情報は、それぞれｎ面の微分情報
メモリ２５に記憶される。

次に各面の５１２　Ｘ５１２画素からなる画像エリアを
、例えば８×８画素単位の小エリアに分割したときの各
小エリア内の微分値のピーク値を、数値データとして６
４　Ｘ　６４アドレスからなるメモリマツプ内に登録す
る。この操作はｎ面からなる微分画像のすべてについて
行われる（ステップＳ３）。

次にｎ面の６４　Ｘ　６４アドレスのメモリマツプの同
一位置にある小エリアごとに、ｎ面中最も大きい微分ピ
ーク値を有する画面を比較検出する（ステップＳ４）。

そしてその画面コードを合焦エリアマツプメモリ２６に
各小エリアごとに登録する。このような操作を６４　Ｘ
　６４アドレスのすべてについて行うことによって、合
焦エリアマツプが生成される（ステップＳ５）。

その後画像を表示すべき撮像距離を指定すると、画像抽
出回路２７は指定距離に相当する画面コードによって、
合焦エリアマツプから指定された画面コードに対応する
小エリアのアドレスを読み出す（ステップＳ６）。

そして原画像メモリ２３における指定された画面コード
のフレームメモリから指定されたアドレスの小エリアを
抽出して、ビデオラム等からなる抽出画像メモリ２８に
おける対応する位置に書き込む。

このような操作を６４　Ｘ　６４アドレスのすべてにつ
いて行うことによって、抽出画像が作成される（ステッ
プＳ７）。

制御回路３０は抽出画像メモリ２８における全画像の書
き込みが終了したとき、これから抽出画像の信号を出力
する。画像信号は例えばＣＲＴ　（陰極線管）デイスプ
レィ等において表示される。

この画像は、指定された撮像距離において最大の微分ピ
ーク値を有する画像のみを抽出して作成したものである
。従って出力された画像は指定距離における画像のみが
合焦状態で鮮明に表示され、その他の距離の画像は表示
されない。

第５図は本発明による表示画像の例を示したものである
。同図において（ａｌは通常の撮像装置による画像を示
し、遠景”Ｉ＋中中量２．近景ａ３が同時に表示されて
いる。（ｂ）は本発明による画像を示し、例えば中距離
を指定した場合図示のように中量ａ２のみが鮮明に表示
される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、複数距離撮像装置
の画像を小エリアに分割し、それぞれの小エリア中指定
距離において、合焦状態の画像のみを抽出することによ
って所望の画像を得るようにしたので、撮像距離が結像
用レンズの焦点深度範囲を超えて変化する被撮像対象に
対し、指定距離の画像のみを鮮明に表示した画像を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の一実施例の全体構成を示す図、第３図は第２図の実施
例における画像処理のための構成を示す図、 第４図は本発明における画像抽出の手順を示すフローチ
ャート、 第５図は本発明による表示画像の例を示す図、第６図は
従来の複数距離撮像装置の一例を示す図、 第７図は従来の複数距離撮像装置の他の例を示す図、 第８図は従来の複数画像撮像装置による画像の一例を示
す図である。 ２１・・・複数距離撮像装置 ２２・・・画像入力回路 ２３・・・原画像メモリ ２４・・・２次元微分回路 ２５・・・微分情報メモリ ２６・・・合焦エリアマツプメモリ ２７・・・画像抽出回路 ２８・・・抽出画像メモリ ２９・・・バス ３０・・・制御卸回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被撮像対象を異なる結像距離に対応して複数の画面に撮
   像する複数距離撮像手段（１）と、該撮像された複数画
   像をそれぞれ２次元微分する２次元微分手段（２）と、 前記複数の画像を分割した小エリアごとに該エリアにお
   ける前記２次元微分値のピーク値を抽出する微分情報抽
   出手段（３）と、 該各小エリアごとに前記複数の画像中最大の微分ピーク
   値を有する画面を合焦画像として選択する合焦画像選択
   手段（４）と、 該各小エリアの合焦画像中指定された距離にあるものを
   抽出して抽出画像を得る画像抽出手段（５）と を具えたことを特徴とする画像入力装置。