JPH09218941A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置を移動することで対象の部分画像を
撮像し画像合成処理により所望の画像を得る画像入力装
置において、従来よりも処理精度を向上させかつ処理コ
ストを削減可能とする。 【解決手段】 支持装置２により、撮像装置１０と位置
検出装置１１を一体化することにより、部分画像取得時
の撮像装置１０の位置を検出するとともに、撮像装置１
０が対象との距離を保ったまま安定して移動するように
支持する。位置検出装置１１により検出された位置に基
づいて、部分画像の合成画像上における位置を決定する
処理の対象領域を候補領域設定装置１６により限定する
ことで、処理コストの削減と処理精度の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は計算機に撮像装置を
用いて画像を入力する画像入力装置のうち、撮像装置に
より取得した対象の部分画像群から画像合成により一枚
の合成画像を生成することでユーザ所望の画像が入力可
能な画像入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、静止画像を計算機に入力するため
の画像入力装置は、電子スチルカメラとスキャナに大別
される。

【０００３】電子スチルカメラは撮像作業が一瞬で終了
し、対象を走査するための機械的な機構も不要なことか
ら、携帯性・操作性において優れている反面、撮像範囲
を広くすると解像度が低くなり必要な情報を読みとるこ
とができず、逆に、情報を十分に読みとることが可能な
解像度で撮像すると撮像範囲が狭くなり必要な範囲を撮
像することができない、という問題を抱えている。この
問題は、電子スチルカメラに利用されているエリアセン
サの画素数不足から生じるものであり、文書や図面など
特に精密な画像を必要とするとき、電子スチルカメラは
適しているとは言えなかった。

【０００４】一方スキャナは、走査線を移動させる機構
（走査機構）により、さらに、フラットベッド型、空間
走査型、ハンディ型に分類できる。フラットベッド型や
空間走査型では走査機構が大きくなるため携帯は難し
く、入力サイズが制限されるという欠点があった。ハン
ディ型は携帯は可能であるが、撮像範囲が装置の幅に限
定されてしまうため、広範囲を撮像することができなか
った。いずれの形式においても、スキャナは解像度の面
では文書や画像の入力に適しているものの、入力作業に
かなりの手間を必要とするなど操作性の面で問題があっ
た。

【０００５】さらには、電子スチルカメラおよびスキャ
ナとも、ユーザが対象上の本当に必要とする部分だけを
取得するためには、撮像作業後にさらに編集作業が必要
であり、ユーザが望み通りの画像を得ることが非常に難
しかった。

【０００６】従来の画像入力装置が抱える上記の問題を
解決する手法として、安価なエリアセンサを利用しなが
ら、必要な解像度で対象を複数に分割して部分画像を撮
像し、撮像範囲の不足を得られた部分画像の合成処理に
より補う装置が考案されている。この装置は対象の部分
画像の取得法により、次の４種に分類できる。

【０００７】分類１：複数のカメラを組み合わせて対象
を分割して撮像し、得られた部分画像を合成する 分類２：単一の光学系から入力した画像を複数のＣＣＤ
により受光し、得られた部分画像を合成する 分類３：対象物を移動して対象の部分画像を撮像し、得
られた部分画像を合成する 分類４：カメラを移動して対象の部分画像を撮像し、得
られた複数の画像を合成する 上記分類１の手法は、「相澤他、“超高精細画像取得の
ための基礎検討”、信学技報ＩＥ９０−５４」にあるよ
うに、あらかじめ配置された複数のカメラにより対象を
分割して撮像し、得られた部分画像を組み合わせるもの
である。この手法はカメラ間の位置合わせや調整が難し
く、それぞれが独立した光学系を持っているため、合成
するためには光学系による歪を除去する必要がある。

【０００８】上記分類２の手法は、「上平、“光学接続
型静止画カメラ”、画像電子学会誌、Ｖｏｌ．２０、Ｎ
ｏ．３、ｐｐ．２０３−２０８、１９９１」や「関口
他、“広視野モザイクＣＣＤカメラの開発と観測的宇宙
論の展望”、日本物理学会誌、Ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．
５、ｐｐ．３７６−３８１、１９９２」にあるように、
単一のレンズを経由した光を、複数のエリアセンサによ
り分割して受光し、得られた部分画像を合成することで
全体の解像度を向上させるものである。光学系が共通で
あることから、ピントや光量の調整、撮像作業も通常の
カメラと同様となる。

【０００９】上記分類１および分類２の手法は複数のエ
リアセンサを利用して解像度を向上させるものである。
しかしながら、エリアセンサの数が有限であるため、解
像度と撮像範囲の問題は完全に解消されるわけではな
い。また、撮像する領域が矩形に限られており、撮像作
業後に編集作業が必要になるという問題も依然残ったま
まである。

【００１０】上記分類３および分類４の手法は対象の分
割像を一台のカメラで取得することに特徴がある。

【００１１】上記分類３の手法は、対象の部分画像を得
る際にカメラを固定して対象を移動させるものであり、
「特開平３−９６０８１、『静止画入力装置及び静止画
記録再生方式』」などがある。この手法は対象を移動さ
せる機構が必要なため装置全体が大きくなり、携帯性が
損なわれるという問題がある。

【００１２】上記分類４の手法は「岡田他、“実時間画
像貼り合わせ機能を持つハンドスキャン型文書画像入力
装置”、信学技法ＩＥ８１−１７」や「特開平６−２５
９５５７、『画像入力装置』」のように、部分画像取得
の際、対象を固定してカメラを移動させるものである。
カメラを移動させることから、ユーザは必要とする部分
だけを選択的に入力可能であり、解像度と撮像範囲の問
題だけではなく、撮像作業後の編集作業が不要になると
いう特徴を持つ。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の上
記分類４の手法を採用した画像入力装置では、カメラか
ら得られた部分画像を合成する処理を画像から得られる
情報のみを参照して行うため、計算量が膨大になり処理
コストが高くなるという問題があった。さらには繰り返
し模様など、対象が一様なテクスチャを持つ場合には、
画像間の位置関係を正しく再現できず誤って合成する問
題が発生した。例えば、図１２（Ａ）のような同様のテ
クスチャを含む二つの画像、画像４０１と画像４０２の
合成を考えた場合、画像情報のみでは図１２（Ｂ）と図
１２（Ｃ）など画像４０１と画像４０２の重複部分が同
じテクスチャを持っている場合は、どちらが正しく対象
を再現しているのかを判断することができなかった。

【００１４】また、カメラなどの撮像装置を人が手で保
持して移動させる場合には、撮像装置と対象の位置関係
の変動が大きいため部分画像毎に異なったスキューや拡
大・縮小などの歪みが含まれてしまい、これらの歪みが
さらに合成処理を困難にしていた。

【００１５】本発明は上記のような、従来の撮像装置を
移動して得た複数の部分画像を合成する形態の画像入力
装置が持つ課題を解消すべく行われたものであり、広範
囲かつ高解像度の画像を簡単に入力可能でありながら、
携帯性に優れ、安価な画像入力装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
撮像装置の位置を検出する位置検出装置と、撮像装置を
対象と一定の距離を保ったまま移動するように固定する
とともに位置検出装置と撮像装置を一体化する支持装置
と、撮像した部分画像の合成画像上における合成位置を
決定する際に位置検出装置より得られた情報から合成位
置の候補を限定する装置とを備えることで解決する。

【００１７】さらに詳しくは、撮像装置により撮像した
対象の部分画像を前記撮像装置の移動によって複数取得
し、前記部分画像群から画像合成処理により合成画像を
生成する画像入力装置において、部分画像取得時の撮像
装置の位置情報を取得する位置検出装置と、前記撮像装
置と前記対象とを一定の距離を保ったまま移動するよう
に固定するとともに、前記位置検出装置と前記撮像装置
を一体化する支持装置と、前記撮像装置により撮像した
部分画像を記憶するための部分画像メモリと、前記部分
画像の撮像時の位置情報と、前記部分画像の位置情報の
補正の結果を含む属性情報を記憶する画像属性テーブル
と、前記撮像装置より得られた部分画像を前記部分画像
メモリに記憶すると共に、前記位置検出装置により得ら
れた撮像装置の位置情報から部分画像の前記属性情報の
合成画像上における位置情報を生成し、前記位置情報を
前記画像属性テーブルに記憶させる画像取得装置と、前
記画像属性テーブルに記憶されている属性情報と、前記
位置検出装置と前記撮像装置の特性を参照して、前記画
像合成処理における部分画像の前記位置情報の補正量の
候補を限定した位置補正量候補集合を設定する補正量候
補設定装置と、前記部分画像メモリに記憶されている部
分画像、前記画像属性テーブルに記憶されている属性情
報、および前記補正量候補設定装置により設定された位
置補正量候補集合を参照して、画像間で位置合わせを行
い最適な補正量を決定し、画像属性テーブルの該当する
部分画像の位置情報の補正の結果を更新する位置補正装
置と、前記部分画像メモリに記憶されている部分画像お
よび前記位置補正装置により更新された画像属性テーブ
ルに記憶されている属性情報を参照して部分画像の合成
処理を行う合成装置とを備えることで前述した課題を解
決している。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施の形態の構成例を示
すブロック図である。

【００２０】図１において、本発明による画像入力装置
１は、撮像装置１０を対象との距離を一定に保ったまま
移動可能とすると共に位置検出装置１１と撮像装置１０
を一体化する支持装置２と、対象の部分画像を撮像する
撮像装置１０と、部分画像取得時の撮像装置１０の位置
情報を取得する位置検出装置１１と、定められた手順に
従い各装置を制御する制御装置１２と、撮像装置１０に
より撮像した部分画像を記憶するための部分画像メモリ
１８と、部分画像の撮像時の位置および位置補正装置１
４による位置補正の結果を属性情報として記憶するため
の画像属性テーブル１９と、撮像装置１０より得られた
部分画像を部分画像メモリ１８に記憶すると共に、位置
検出装置１１により得られた撮像装置の位置情報から部
分画像の属性情報を生成し、画像属性テーブル１９に記
憶させる画像取得装置１３と、画像属性テーブル１９に
記憶されている属性情報を参照して、部分画像の位置補
正量の候補の集合（位置補正量候補集合）を設定する補
正量候補設定装置１６と、部分画像メモリ１８に記憶さ
れている部分画像、画像属性テーブル１９に記憶されて
いる属性情報、および補正量候補設定装置１６により設
定された位置補正量候補集合を参照して、部分画像の位
置合わせを行い最適な補正量を決定し、画像属性テーブ
ル１９の属性情報を更新する位置補正装置１４と、部分
画像メモリ１８に記憶されている部分画像および位置補
正装置１４により更新された画像属性テーブル１９に記
憶されている属性情報を参照して部分画像を合成し、合
成画像メモリ２０に記憶する合成装置１５と、合成装置
１５により部分画像を合成して得られた合成画像を格納
するための合成画像メモリ２０と、制御装置１２にユー
ザの指示を伝えるための制御ボタン２１と、合成画像メ
モリ２０に格納されている合成画像を外部装置２３に送
信するための通信装置２２と、から構成されている。

【００２１】次に、本発明の実施の形態の動作の概略を
説明する。

【００２２】支持装置２は、位置検出装置１１と撮像装
置１０を一体化し、撮像装置１０が対象との距離を一定
に保ったまま移動可能とするとともに、部分画像取得時
の撮像装置１０の位置を位置検出装置１１が検出可能と
するものである。

【００２３】ユーザは、支持装置２により位置検出装置
１１と撮像装置１０が一体化された筐体を持ち、対象上
を滑らかに移動させる。この筐体の移動に伴い、位置検
出装置１１は撮像装置１０の位置を検出している。

【００２４】画像取得装置１３は、撮像装置１０により
撮像された対象の部分画像を部分画像メモリ１８に記憶
する。そして、位置検出装置１１の出力から部分画像取
得時の部分画像の位置を求め、この位置を含む部分画像
の属性情報を生成し、画像属性テーブル１９に記憶す
る。

【００２５】画像取得装置１３により生成された部分画
像の位置には誤差が含まれているため、位置補正装置１
４はこの誤差を補正する処理を行う。

【００２６】まず、補正量候補設定装置１６により、画
像属性テーブル１９に格納されている部分画像取得時の
位置および位置検出装置１１の特性から、部分画像の位
置補正量の候補集合を設定する。この集合は、部分画像
の合成画像上における位置を決定するパラメータ空間の
部分集合であり、位置補正装置１４は、画像間の位置合
わせ処理によりこの集合の一要素を選択することで部分
画像の合成画像上における位置を決定する。さらに位置
補正装置１４は、部分画像の位置を決定後、その結果に
したがって画像属性テーブル１９を更新する。

【００２７】合成装置１５は、部分画像メモリ１８内の
部分画像を、画像属性テーブル１９内の各部分画像の位
置情報を参照して合成画像上に配置し、合成画像メモリ
２０に記憶することで合成画像を生成する。

【００２８】生成された合成画像は、通信装置２２を経
由して外部装置２３に送信される。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の一実施例の動作を図面を用い
て詳細に説明する。

【００３０】図２は、本実施例の動作を説明するための
イメージ図である。

【００３１】図２において、支持装置２は撮像装置１０
を対象との距離を保ったまま鉛直下向きに固定し、位置
検出装置１１と撮像装置１０を一体化している。また、
制御ボタン２１も同じく一体化されている。なお、以下
の説明では、撮像装置１０、位置検出装置１１、制御ボ
タン２１が支持装置２により一体化された装置を撮像筐
体と呼ぶ。この撮像筐体を対象上で移動させることによ
り、撮像装置１０、撮像装置１０の撮像範囲３０２も移
動し対象３０３の部分画像を撮像する。このとき、撮像
装置１０は、支持装置２により対象３０３との距離を保
ったまま安定して移動可能ため、各部分画像にはスキュ
ーや拡大・縮小などの、撮像装置１０と対象３０３の距
離が変動することにより発生する歪みは含まれないとい
う効果がある。

【００３２】本実施例における位置検出装置１１は、図
４のように、撮像筐体の移動に伴って生じるボールの回
転をＸ方向ロータリエンコーダ１１１とＹ方向ロータリ
エンコーダ１１２によりパルスに変換し、カウンタ１１
３により計数することで位置を検出するものである。こ
の位置検出装置１１は、ある時点における撮像装置１０
の位置を原点とする、部分画像とＸ座標、Ｙ座標の向き
が同じである位置検出装置座標系３０４で撮像装置１０
の対象上に投影した位置を表現する。なお本実施例にお
いては、ロータリエンコーダを利用した位置検出装置１
１について説明するが、あくまで一実施例であって、磁
気センサや超音波センサや加速度センサなどを利用した
位置検出装置１１を用いることが可能である。

【００３３】本実施例における制御ボタン２１は撮像ボ
タン２１１、合成ボタン２１２、通信ボタン２１３の３
つの制御ボタンから構成されており、ユーザはこれらの
ボタンを押下することにより制御装置１２に指示を与え
る。また、本例はあくまで例であり、制御ボタンの数に
はこだわらない。

【００３４】図６は制御装置１２における処理の流れを
表す図である。

【００３５】本実施例においては撮像した部分画像には
撮像順に番号が付加されておりこれを画像番号と呼ぶ。
なお、画像番号は便宜的に設定するものであり、各部分
画像を特定できるものであればどのようなものでもかま
わない。制御装置１２は、次に撮像する部分画像の画像
番号をあらわす変数ｉを保持しており、変数ｉを初期化
した（ステップＡ１）後、制御ボタン２１の入力を監視
している。制御装置１２は、部分画像の画像番号を指定
する変数ｉから、 ｉ−１ （式１） により現在までに撮像された部分画像の枚数を知ること
ができる。

【００３６】ユーザは、必要部分が撮像装置１０により
撮像されるように、撮像装置１０が水平方向に回転しな
いように撮像筐体を対象上を平行に移動させながら、撮
像ボタン２１１押下により制御装置１２に部分画像の取
得を指示する。

【００３７】制御装置１２は、撮像ボタン２１１の押下
を検出すると（ステップＡ２）、画像取得装置１３に部
分画像ｉの取得と部分画像ｉの属性情報の生成および記
憶を指示する（ステップＢ０）。

【００３８】図７は画像取得装置１３における撮像処理
（ステップＢ０）の処理の流れを説明するための図であ
る。

【００３９】画像取得装置１３は、まず、撮像装置１０
が撮像した画像を部分画像ｉとして部分画像メモリ１８
に記憶する（ステップＢ１）。

【００４０】次に、撮像と同時に位置検出装置１１から
撮像装置１０の位置を取得し（ステップＢ２）、部分画
像ｉの画像の属性情報を生成する（ステップＢ３）。図
５に属性情報の例を説明するための図を示す。属性情報
は、部分画像ｉ取得時の位置（初期位置）およびその補
正量から構成されており、補正量は（０，０）に初期化
される。初期位置は、位置検出装置座標系３０４と原点
および各軸の方向が同じであり単位距離が部分画像の１
画素に相当する合成画像座標系３０５で表現されてい
る。以下の処理はすべてこの合成画像座標系３０５上に
て行われる。

【００４１】初期位置（Ｘ′，Ｙ′）は、位置検出装置
１１の解像度Ｌ、画像の解像度Ｍ、カウンタ１１３内で
計数された位置検出装置１１の出力（Ｘ，Ｙ）、および
位置補正装置１４における補正結果に基づいて設定され
る出力補正値（Ｄｘ，Ｄｙ）を用いて、 Ｘ′＝Ｍ÷Ｌ×Ｘ＋Ｄｘ （式２−１） Ｙ′＝Ｍ÷Ｌ×Ｙ＋Ｄｙ （式２−２） により計算する。生成された画像属性情報は画像属性テ
ーブル１９に記憶される（ステップＢ４）。

【００４２】本実施例のようにロータリエンコーダを利
用した位置検出装置１１では移動距離に応じて誤差が蓄
積されていくという性質がある。そのため、撮像作業が
進むにつれて初期位置に含まれる誤差が増大していくと
いう問題が発生する。出力補正値は、新しく取得した部
分画像の初期位置に含まれる誤差を低く押さえるための
ものであり、位置補正装置１４における初期位置の補正
結果に基づいて更新される。なお、磁気センサや超音波
センサを利用したもの等、信号源からの絶対位置を検出
する形態の位置検出装置１１では、検出された位置の誤
差が常に絶対的な値以内に収まるため、このような出力
補正値の更新処理は必要としない。

【００４３】画像取得装置１３による画像処理（ステッ
プＢ０）が終了すると、すでに撮像されている部分画像
が存在するかどうかを変数ｉの値が２以上かどうかで確
認し（ステップＡ５）、２以上である場合は、補正量候
補設定装置１６により部分画像ｉの位置補正量候補集合
を設定し（ステップＦ０）、部分画像ｉの位置の補正量
を部分画像ｉ−１を基準として位置補正装置１４にて決
定する（ステップＣ０）。

【００４４】位置検出装置１１から出力される情報には
いくらかの誤差が含まれており、また、撮像装置１０お
よび位置検出装置１１の解像度の測定誤差も存在するこ
とから、部分画像取得時の初期位置には誤差が含まれる
と考えられる。この誤差を解消するために位置検出装置
１１の精度を向上させる手法や、撮像装置１０および位
置検出装置１１の解像度を正確に測定する手法がある
が、これらの手法では装置コストや計算量の増大という
問題が発生する。本発明においては、位置補正処理（ス
テップＣ０）により、部分画像の初期位置に含まれるこ
の誤差を補正し合成処理の精度を向上させる。

【００４５】図８は位置補正装置１４における位置補正
処理（ステップＣ０）の処理手順を説明するための図で
ある。また、図３は補正量候補設定処理（ステップＦ
０）および位置補正処理（ステップＣ０）を説明するた
めの図であり、位置補正の対象となる部分画像ｉ２０１
と基準となる部分画像ｉ−１２０２の位置関係の例を示
している。これらの図に基づいて補正量候補設定処理１
６および位置補正装置１４における処理を説明する。

【００４６】本実施例においては、部分画像ｉ２０１の
初期位置２０４から合成画像上における位置への補正量
は、Ｘ方向補正量およびＹ方向補正量から構成されるベ
クトル（補正ベクトル２０７）で表現される。初期位置
２０４周辺の領域を考えた場合、初期位置２０４からこ
の領域内の各点へのベクトルが部分画像ｉ２０１の補正
量の候補であり、初期位置２０４周辺の領域内の各点が
部分画像ｉ２０１の位置補正量候補集合の要素に１対１
に対応している。すなわち、位置補正量候補集合を設定
する処理はこの周辺領域を設定する手続きに相当し、位
置補正量候補集合の中から補正量を決定する処理はこの
周辺領域内の１点を決定する手続きに相当する。この周
辺領域を候補領域２０３と呼ぶ。以下、各処理の詳細な
手順を示す。

【００４７】まず、補正量候補設定装置１６は、画像属
性テーブル１９から、部分画像ｉ２０１の初期位置２０
４を取得する。そして、この初期位置２０４の周辺領域
を、部分画像ｉ２０１の正しい位置が含まれる候補の領
域（候補領域２０３）とする（ステップＣ１）。候補領
域２０３の範囲および形状は、位置検出装置１４の特
性、精度、および撮像装置１０の解像度により決定され
る。例えば、位置検出装置１１のロータリエンコーダの
解像度が４００ｄｐｉ、部分画像の解像度が２００ｄｐ
ｉの場合、位置検出装置の誤差および解像度の測定誤差
から生じる初期位置の誤差が±１０％程度であれば、初
期位置２０４を中心とした一辺４０画素程度の矩形領域
とすればよい。

【００４８】補正量候補設定装置１６により設定された
候補領域２０３を用いて、位置補正装置１４は部分画像
ｉの位置補正量を決定する。

【００４９】次に、部分画像ｉ２０１の位置を候補領域
２０３内のいずれに移動しても位置合わせの基準となる
部分画像ｉ−１２０２と重ならない場合には、部分画像
ｉ２０１と部分画像ｉ−１２０２が対象上の離れた地点
を撮像した画像であることを示しており、部分画像ｉ２
０１の位置補正を行わずに、位置補正処理を終了する
（ステップＣ４）。従来の技術では画像情報のみに基づ
いて位置合わせを行うため、部分画像が対象上の離れた
地点を撮像した画像であるかどうかを識別不可能であっ
た。そのため、このような本来相関が存在しない画像間
にも誤って位置合わせ処理を施してしまい、得られる合
成画像の品質が大きく劣化するという問題が発生した。
本発明は位置検出装置１１の情報を利用するため、合成
画像の品質劣化を防ぐことが可能となる。

【００５０】この候補領域２０３内において、部分画像
ｉ２０１の位置の補正量を、部分画像ｉ−１２０２を基
準とした位置合わせ処理により決定する（ステップＣ
２）。詳細には、候補領域２０３内の各点に部分画像ｉ
２０１を移動したときに形成される部分画像ｉ−１２０
２と部分画像ｉ２０１の重複領域２０５において相互相
関係数を計算し、最も高い相互相関係数を与える位置
（最良位置２０６）を求め、初期位置から最良位置２０
６へのベクトル（補正ベクトル２０７）を部分画像ｉ２
０１の位置の補正量とする。

【００５１】従来、このような位置合わせ処理は膨大な
計算を要し、処理時間を短縮するためには、高速なハー
ドウェアを利用するなど、装置コストの増大という問題
が生じた。しかしながら、本発明においては、補正量候
補設定装置１６により位置合わせ処理の処理対象領域を
候補領域２０３内に限定するため、位置合わせ処理に要
する計算量を削減可能である。また、候補領域２０３内
に位置合わせ処理の処理対象領域を限定するため、対象
が一様なテクスチャを持つ場合にも正しい位置補正結果
を生成することが可能となる。

【００５２】なお、上記の候補領域２０３の大きさおよ
び形状は位置検出装置１１の特性に応じてさまざまに設
定可能である。例えば、位置検出装置１１の精度が高け
れば候補領域の大きさをより小さくすることが可能であ
り、上記の場合よりもさらに計算量を削減できる。位置
検出装置１１の誤差の大きさが、移動距離に応じて変化
する場合には、前回の部分画像取得時からの撮像装置１
０の移動距離に応じて設定してもよい。位置検出装置１
１の出力特性に応じて候補領域２０３の形状を矩形に限
らず円形や扇形にすることも可能である。

【００５３】位置合わせ処理には、上記の相互相関係数
を利用した処理以外に残差を利用するものなど、従来の
技術を利用可能である。従来の位置合わせ処理技術につ
いては、「共立出版、ｂｉｔ別冊『コンピュータ・サイ
エンス』，エーシーエム・コンピューティング・サーベ
イズ’９２、７７〜１１９頁」に詳しく述べられている
ため、詳細は割愛する。いずれの位置合わせ処理技術を
利用したとしても、補正量候補設定装置１６により位置
合わせ処理の処理対象領域を候補領域２０３内に限定す
ることによる本発明の効果は失われない。

【００５４】また、本実施例においては、位置合わせの
基準として部分画像ｉの直前に取得した部分画像ｉ−１
を利用したが、位置合わせの基準はこれに限るものでは
なく、すでに撮像されている部分画像のうち、部分画像
ｉと相関のあるものならばいずれの画像を利用してもよ
い。このとき、初期位置の情報から部分画像間の相関存
在有無を判断することが可能となることも本発明におけ
る大きな特徴である。また、基準画像を１枚だけではな
く、複数の画像とすることも可能である。この場合、部
分画像ｉの位置補正量は各基準毎に生成された位置補正
量の平均とすればよい。また、相関をあらわす指標が正
規化されているならば、最も良い相関を与えた基準画像
による位置補正量を採用することも可能である。

【００５５】このようにして得られた部分画像ｉの補正
量は、画像属性テーブル１９内の部分画像ｉの属性情報
に反映される（ステップＣ３）。

【００５６】次に制御装置１２は、部分画像ｉの補正量
にもとづいて位置検出装置１１の出力補正値を更新する
（ステップＤ０）。この出力補正値は０に初期化されて
いるが、位置補正処理（ステップＣ０）により得られた
部分画像ｉの位置補正量を（Ｃｘ，Ｃｙ）、現在の出力
補正値（Ｄｘ′，Ｄｙ′）から Ｄｘ＝Ｄｘ′＋Ｃｘ （式３−１） Ｄｙ＝Ｄｙ′＋Ｃｙ （式３−２） により更新される。

【００５７】本実施例のようにロータリエンコーダを利
用した位置検出装置１１では移動距離に応じて誤差が蓄
積されていく。この誤差の蓄積を上記の出力補正値によ
り解消することで、初期位置に含まれる誤差を低く押さ
える効果を発生させるのである。なお、磁気センサや超
音波センサを利用した位置検出装置１１など、移動距離
に関係なく位置検出装置１１の誤差が常に絶対的な値以
内に収まる場合は、このような出力補正値の更新処理は
必要ない。

【００５８】位置補正処理（ステップＣ０）が終了する
と、変数ｉの値を１増やし（ステップＡ６）、制御装置
１２は再びユーザからの指示を待つ。ユーザは、撮像筐
体の移動、撮像ボタン２１１押下による撮像作業を、対
象上の必要部分すべてを部分画像により撮像するまで繰
り返すことで、所望の画像を入力できるのである。そし
てユーザは、対象上の必要部分すべてを撮像したなら
ば、合成ボタン２１２を押下し、制御装置１２に合成画
像の生成を指示する。

【００５９】制御装置１２は合成ボタン２１２が押下さ
れると、合成装置１５に部分画像の合成を指示する（ス
テップＥ０）。図９に合成装置１５における処理の流れ
を示す。

【００６０】合成装置１５は、まず、合成する部分画像
の画像番号を指定する変数ｊを１に初期化する（ステッ
プＥ１）。合成装置１５は、変数ｊと制御装置１２に保
持されている次に撮像する部分画像番号を示す変数ｉを
比較することですべての部分画像の合成が終了したかど
うかを判断し（ステップＥ２）、まだ合成されていない
部分画像が存在するならば、それらの部分画像を合成す
る。詳細には、画像属性テーブル１９内の部分画像ｊの
初期位置および位置補正量から部分画像ｊの合成画像上
における位置を計算し（ステップＥ３）、部分画像メモ
リ１８から読み出した部分画像ｊを計算された位置に基
づいて合成画像メモリ２０に書き込む（ステップＥ４）
のである。部分画像ｊの合成画像上における位置（Ｘ
ｍ，Ｙｍ）は、部分画像ｊの初期位置（Ｘ，Ｙ）および
位置補正装置１４により決定された補正量（Ｃｘ，Ｃ
ｙ）から、 Ｘｍ＝Ｘ＋Ｃｘ （式４−１） Ｙｍ＝Ｙ＋Ｃｙ （式４−２） で生成される。部分画像ｊを合成画像上に書き込んだ
後、変数ｊが次に撮像した部分画像を示すように、変数
ｊの値を１増加させる（ステップＥ５）。すべての部分
画像の合成が終われば合成装置１５は処理を終了する。

【００６１】なお、位置補正済みの部分画像から合成画
像を生成する手法には、従来の手法を適用することが可
能である。この手法は「東京大学出版会、『画像解析ハ
ンドブック』、ｐｐ．４６２〜４６７」や「総研出版、
『コンピュータ画像処理：応用実践編２』、ｐｐ．１５
７〜１８２」に述べられているため、詳細は割愛する。

【００６２】ユーザは、合成装置１５により生成され、
合成画像メモリ２０に記憶されている画像を、通信ボタ
ン２１３を押下することで外部装置２３に送信すること
が可能である。

【００６３】上記の実施例では、画像入力装置の動作を
すべてユーザが制御ボタン２１により指示しているが、
制御装置１２が独自に判断して動作を行うように構成す
ることも可能である。例えば、撮像ボタン２１１押下の
かわりに、位置検出装置１１の出力を監視し、撮像装置
の移動量が閾値を越えれば画像取得装置１３に部分画像
の取得を指示することが可能である。この場合、閾値が
部分画像の大きさよりも小さくなるようにすれば、連続
して撮像した部分画像間に必ず相関が存在するような部
分画像群を取得できる。また、合成ボタン２１２押下の
かわりに、取得した部分画像の枚数が閾値をこえれば合
成処理を行うように制御することも可能である。

【００６４】さらには、本実施例における撮像筐体は、
支持装置２により計算機やワードプロセッサの周辺機器
である小型カメラおよびマウス装置を一体化することで
も実現可能である。図１０は、マウス装置４１と小型カ
メラ４０を支持装置２により一体化することを説明する
ための図であり、（Ａ）は一体化する前の小型カメラ４
０とマウス装置４１を示している。（Ｂ）は、支持装置
２により小型カメラ４０とマウス装置４１を一体化する
ことで、小型カメラ４０を撮像装置１０として、マウス
装置４１のロータリエンコーダおよびカウンタを位置検
出装置１１として、マウス装置４１のボタンを制御ボタ
ン２１としてそれぞれ利用されることを示している。こ
の場合、通常の計算機の使用においては、それぞれ小型
カメラ４０およびマウス装置４１として単独に利用可能
であり、高解像度・広範囲の画像を入力する必要が生じ
た場合のみ支持装置２により本発明による画像入力装置
を実現可能となる。

【００６５】また、上記の実施例では、撮像筐体は水平
方向にも回転せず同じ姿勢を保ったまま平行に移動する
場合について説明したが、本発明は撮像筐体の移動をこ
れだけに限定するものではない。撮像筐体が水平方向に
回転するような場合には、部分画像の合成画像上におけ
る位置を決定するためには回転量および平行移動量が必
要となるが、位置検出装置１１として撮像装置１０の回
転角を検出可能なものを使用すれば、上記実施例と同様
に部分画像の位置補正量候補集合を設定することで計算
量を削減することが可能である。たとえ、位置検出装置
１１が撮像装置１０の回転角を検出不可能であっても、
部分画像の位置を決定するパラメータのうち平行移動に
関する補正量の候補を限定することが可能であることか
ら、上記実施例で述べた効果は失われない。

【００６６】次に、本発明の第２の実施例を説明する。

【００６７】図１１は、本発明の第２の実施例のうち、
第１の実施例の支持装置２に相当する部分の構成を説明
するための図である。

【００６８】第２の実施の形態では、第１の実施例にお
ける支持装置２を、撮像装置１０を保持する撮像装置保
持装置３０と、撮像装置１０と撮像装置保持装置３０を
介して接続され、撮像装置１０と対象の距離を変更可能
とする高さ調節装置３１と、撮像装置１０および撮像装
置保持装置３０および高さ調節装置３１を保持し、位置
検出装置１１と一体化する撮像部支持装置３２と、によ
り構成する。

【００６９】ユーザは、高さ調節装置３１を調節して対
象と撮像装置１０の距離を変更することが可能であり、
必要に応じて部分画像の解像度を変更することができ
る。高解像度の画像が必要ならば、対象と撮像装置１０
の距離を短くし、逆に解像度が低くとも一度の撮像で得
られる範囲を広くしたい場合には対象と撮像装置１０の
距離を広くすることができるため、ユーザが必要とする
解像度および撮像範囲を持った画像を提供できる画像入
力装置となる。

【００７０】

【発明の効果】本発明による第１の効果は、撮像装置が
対象に対して平行移動することに起因する歪み以外は含
まれないことである。これは、支持装置により撮像装置
を支持することで対象との距離を一定に保ったまま安定
して撮像装置を移動可能であることから生じるものであ
り、各部分画像にはスキューや拡大・縮小など撮像装置
の不安定な移動により生じる歪みが含まれないため、こ
れらの歪みを取り除く処理が不要となり、処理を簡略化
できるのである。

【００７１】以下、第２から第５の効果は、支持装置に
より撮像装置と位置検出装置を一体化することで、部分
画像取得時の撮像装置の位置から各部分画像における初
期位置を付加可能となることにより生じるものである。

【００７２】本発明による第２の効果は、本来相関が存
在しない画像間には位置合わせ処理を施さないため、得
られる合成画像の品質が大きく劣化しないということで
ある。これは支持装置により撮像装置と位置検出装置を
一体化することで、部分画像取得時の撮像装置の位置か
ら各部分画像に付加される初期位置により、部分画像が
対象上の離れた地点を撮像した画像であるかどうかを識
別可能であることから生じるものである。

【００７３】本発明による第３の効果は、撮像装置の移
動量を検出し移動量が閾値を越えれば部分画像を自動的
に取得することが可能なことである。これは、支持装置
により撮像装置と位置検出装置を一体化することにより
生じる効果であり、その結果、閾値が部分画像の大きさ
よりも小さくなるようにすれば、連続して撮像した部分
画像間に必ず相関が存在するような部分画像群を取得で
きる。

【００７４】本発明による第４の効果は、計算機やワー
ドプロセッサの周辺機器である小型カメラおよびマウス
を撮像装置および位置検出装置として利用可能なことで
ある。これは、第３の効果と同じく、支持装置により撮
像装置と位置検出装置を一体化することにより生じる効
果であり、通常はそれぞれ小型カメラおよびマウスとし
て独立に使用しながら、高解像度・広範囲の画像を入力
する必要が生じた場合には支持装置により一体化するこ
とで本発明による画像入力装置として利用することがで
きる。そのため、手軽かつ安価に本発明による画像入力
装置を実現可能となる。

【００７５】本発明による第５の効果は、部分画像が合
成画像上で取り得る位置の候補を位置検出装置の情報か
ら限定できることから、従来の画像情報のみにより合成
処理を行う装置に比べて大幅に計算量を削減可能なこと
である。これは、各部分画像に付加された位置検出装置
の情報および位置検出装置の特性から位置補正量候補集
合を設定する候補領域設定装置による効果である。

【００７６】本発明による第６の効果は、部分画像の補
正量の候補を位置検出装置から得られた値の周辺要素に
限定することから、対象が一様なテクスチャを持つ場合
にも正しい合成画像を生成可能なことである。これは、
第５の効果と同様に、各部分画像に付加された位置検出
装置の情報および位置検出装置の特性から位置補正量候
補集合を設定する候補領域設定装置による効果である。

【００７７】本発明による第７の効果は、移動距離に応
じて誤差が蓄積されていく性質を持つような安価な位置
検出装置を利用しても、初期位置に含まれる誤差を低く
押さえることが可能なことである。これは、以前の初期
位置補正結果に応じて位置検出装置の出力を補正するこ
とにより生じる効果であり、結果として、計算コストを
削減できる。

【００７８】本発明による第８の効果は、ユーザが必要
とする解像度および撮像範囲を持った画像を提供できる
画像入力装置を提供可能なことである。これは第２の実
施例において、撮像装置と対象との距離を可変にする装
置を設けたことにより、高解像度の画像が必要ならば、
対象と撮像装置の距離を短くし、逆に解像度が低くとも
一度の撮像で得られる範囲を広くしたい場合には対象と
撮像装置の距離を広くすることが可能な構成としたこと
による効果である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像入力装置の構成を説明するた
めの図である。

【図２】本発明による画像入力装置の利用イメージおよ
び位置検出装置から出力される位置の座標系を説明する
ための図である。

【図３】本実施例における位置補正処理を説明するため
の図である。

【図４】本実施例における位置検出装置の構成を説明す
るための図である。

【図５】本実施例における画像属性テーブルの例を表わ
すための図である。

【図６】本実施例における制御装置における処理の流れ
を説明するための図である。

【図７】本実施例における画像取得処理の処理の流れを
説明するための図である。

【図８】本実施例における位置補正処理の処理の流れを
説明するための図である。

【図９】本実施例における合成処理の処理の流れを説明
するための図である。

【図１０】マウス装置および小型カメラを利用して本発
明による画像入力装置を構成可能なことを説明するため
の図である。

【図１１】第２の実施例の構成を説明するための図であ
る。

【図１２】従来の手法の問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 本発明による画像入力装置 ２ 支持装置 １０ 撮像装置 １１ 位置検出装置 １２ 制御装置 １３ 画像取得装置 １４ 位置補正装置 １５ 合成装置 １６ 補正量候補設定装置 １８ 部分画像メモリ １９ 画像属性テーブル ２０ 合成画像メモリ ２１ 制御ボタン ２２ 通信装置 ２３ 外部装置 ３０ 撮像装置保持装置 ３１ 高さ調節装置 ３２ 撮像部支持装置 ４０ 小型カメラ ４１ マウス装置 １１１ Ｘ方向ロータリエンコーダ １１２ Ｙ方向ロータリエンコーダ １１３ カウンタ ２０１ 部分画像ｉ ２０２ 部分画像ｉ−１ ２０３ 候補領域 ２０４ 初期位置 ２０５ 重複領域 ２１１ 撮像ボタン ２１２ 合成ボタン ２１３ 通信ボタン ３０２ 撮像装置１０による部分画像の撮像範囲 ３０３ 撮像の対象 ３０４ 位置検出装置座標系 ３０５ 合成画像座標系

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像装置により撮像した対象の部分画像を
   前記撮像装置の移動によって複数取得し、前記部分画像
   群から画像合成処理により合成画像を生成する画像入力
   装置において、 部分画像取得時の前記撮像装置の位置を検出する位置検
   出装置と、 前記撮像装置と前記対象とを一定の距離を保ったまま移
   動するように固定するとともに、前記位置検出装置と前
   記撮像装置を一体化する支持装置とを備えることを特徴
   とする画像入力装置。
2. 【請求項２】撮像装置により撮像した対象の部分画像を
   前記撮像装置の移動によって複数取得し、前記部分画像
   群から画像合成処理により合成画像を生成する画像入力
   装置において、 部分画像取得時の前記撮像装置の位置情報を取得する位
   置検出装置と、 前記撮像装置と前記対象とを一定の距離を保ったまま移
   動するように固定するとともに、前記位置検出装置と前
   記撮像装置を一体化する支持装置と、 前記画像合成処理において、前記位置情報を参照して前
   記部分画像の合成画像上における位置を決定する処理の
   計算範囲を限定する補正量候補設定装置を備えることを
   特徴とする画像入力装置。
3. 【請求項３】撮像装置により撮像した対象の部分画像を
   前記撮像装置の移動によって複数取得し、前記部分画像
   群から画像合成処理により合成画像を生成する画像入力
   装置において、 部分画像取得時の前記撮像装置の位置情報を取得する位
   置検出装置と、 前記撮像装置と前記対象とを一定の距離を保ったまま移
   動するように固定するとともに、前記位置検出装置と前
   記撮像装置を一体化する支持装置と、 前記位置情報と、前記位置検出装置の特性および前記撮
   像装置の特性を参照して前記部分画像の合成画像上にお
   ける位置を決定する処理の対象範囲を位置補正量候補集
   合に限定する補正量候補設定装置と、 前記位置補正量候補集合の中から、前記部分画像の最良
   補正量を前記部分画像間の位置合わせ処理により決定
   し、前記位置検出装置が検出した前記部分画像の位置情
   報を補正する位置補正装置とを備え、 前記画像合成処理において、前記位置補正装置により補
   正された位置情報から、前記部分画像を合成画像上に合
   成することを特徴とする画像入力装置。
4. 【請求項４】前記特性が、前記位置検出装置の精度と、
   前記撮像装置の解像度であることを特徴とする請求項３
   に記載の画像入力装置。
5. 【請求項５】撮像装置により撮像した対象の部分画像を
   前記撮像装置の移動によって複数取得し、前記部分画像
   群から画像合成処理により合成画像を生成する画像入力
   装置において、 部分画像取得時の前記撮像装置の位置情報を取得する位
   置検出装置と、 前記撮像装置と前記対象とを一定の距離を保ったまま移
   動するように固定するとともに、前記位置検出装置と前
   記撮像装置を一体化する支持装置と、 前記撮像装置により撮像した部分画像を記憶するための
   部分画像メモリと、 前記部分画像の撮像時の位置情報と、前記部分画像の位
   置情報の補正の結果を含む属性情報を記憶する画像属性
   テーブルと、 前記撮像装置より得られた部分画像を前記部分画像メモ
   リに記憶すると共に、前記位置検出装置により得られた
   撮像装置の位置情報から部分画像の前記属性情報の合成
   画像上における位置情報を生成し、前記位置情報を前記
   画像属性テーブルに記憶させる画像取得装置と、 前記画像属性テーブルに記憶されている属性情報と、前
   記位置検出装置と前記撮像装置の特性を参照して、前記
   画像合成処理における部分画像の前記位置情報の補正量
   の候補を限定した位置補正量候補集合を設定する補正量
   候補設定装置と、 前記部分画像メモリに記憶されている部分画像、前記画
   像属性テーブルに記憶されている属性情報、および前記
   補正量候補設定装置により設定された位置補正量候補集
   合を参照して、部分画像間で位置合わせを行い最適な補
   正量を決定し、画像属性テーブルの該当する部分画像の
   位置情報の補正の結果を更新する位置補正装置と、 前記部分画像メモリに記憶されている部分画像および前
   記位置補正装置により更新された画像属性テーブルに記
   憶されている属性情報を参照して部分画像の合成処理を
   行う合成装置とを備えることを特徴とする画像入力装
   置。
6. 【請求項６】前記支持装置が、前記撮像装置と対象との
   距離を変更可能であることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４または５に記載の画像入力装置。