JPH0981790A - Device and method for three-dimensional shape restoration - Google Patents

Device and method for three-dimensional shape restoration

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JPH0981790A
JPH0981790A JP7239645A JP23964595A JPH0981790A JP H0981790 A JPH0981790 A JP H0981790A JP 7239645 A JP7239645 A JP 7239645A JP 23964595 A JP23964595 A JP 23964595A JP H0981790 A JPH0981790 A JP H0981790A
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JP
Japan
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subject
dimensional shape
optical axis
image
axis direction
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Pending
Application number
JP7239645A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motohiro Ishikawa
基博 石川
Masakazu Matsugi
優和 真継
Kotaro Yano
光太郎 矢野
Toshiaki Kondo
俊明 近藤
Sunao Kurahashi
直 倉橋
Katsumi Iijima
克己 飯島
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restore a three-dimensional shape with high precision by enabling a viewpoint of an image to be freely set according to the shape of a subject. SOLUTION: This device is provided with an angular velocity sensor 6 and an acceleration sensor 7 which detect the movement of an image pickup device and an analysis part 8 which decides a correction quantity in an optical-axis direction on the basis of the movement of the image pickup device detected by the two sensors 6 and 7 and the movement of a subject image found by an image processing part 5; and a viewpoint at photography time can freely be selected by correcting an optical-axis direction at each viewpoint so that the optical axes from different viewpoints cross each other in the photography, and the respective images are made to correspond to each other so that the coordinate axes of the images from the respective viewpoints become common, thereby lightening the load of processing when the solid shape is restored.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の被写体を異
なる視点から撮影し、これにより得られた複数の画像中
の対応点を判定し、被写体の三次元形状を画像上で復元
する三次元形状復元装置および方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image in which a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points in a plurality of images obtained thereby are determined, and the three-dimensional shape of the subject is restored on the image. Shape restoration apparatus and method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特定の被写体を異なる視点から撮
影し、得られた複数の画像中の対応点を判定し、被写体
の立体形状を復元する方法が知られている。このような
三次元情報の獲得方法は、例えば「ロボットビジョン」
(谷内田正彦著:昭晃堂)の中で詳しく述べられてい
る。この方法は、視点が異なることにより生じる視差を
利用し、三角測量の原理をもとにして被写体の三次元情
報を得るものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method is known in which a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points in a plurality of obtained images are determined, and the three-dimensional shape of the subject is restored. Such 3D information acquisition method is, for example, “robot vision”.
(Masahiko Taniuchida: Shokoido). This method obtains three-dimensional information of a subject based on the principle of triangulation by utilizing parallax caused by different viewpoints.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、複数の画像中の対応点の判定が困難であ
るため、三次元形状の復元を高精度で行うためには、各
画像間の相対位置関係を把握することが必要であった。
However, in the above-mentioned conventional technique, it is difficult to determine the corresponding points in a plurality of images. Therefore, in order to restore the three-dimensional shape with high accuracy, the distance between the images is reduced. It was necessary to understand the relative positional relationship.

【0004】ところが、従来は、測定装置に対する被写
体の位置は固定されており、また、撮影位置もあらかじ
め決められていたため、自由な位置からの撮影ができな
かった。したがって、被写体の形状に適した視点からの
撮影を行うことができず、被写体の形状によっては三次
元形状の復元が困難な場合があった。
However, in the past, the position of the subject with respect to the measuring device was fixed, and the shooting position was also predetermined, so that it was not possible to shoot from a free position. Therefore, it may not be possible to shoot from a viewpoint suitable for the shape of the subject, and it may be difficult to restore the three-dimensional shape depending on the shape of the subject.

【0005】本発明はこのような状況に鑑みて成された
ものであり、撮影時の視点の動きを検知して画像中の被
写体位置を制御できる機能を持たせることにより、画像
の視点を被写体の形状によって自由に設定することがで
きるようにし、三次元形状を高精度に復元できるように
することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a situation, and has a function of detecting the movement of the viewpoint at the time of photographing to control the position of the subject in the image, thereby making the viewpoint of the image the subject. It is possible to freely set the shape of the three-dimensional shape and to restore the three-dimensional shape with high accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の三次元形状復元
装置は、特定の被写体を異なる視点から撮影し、得られ
た複数の画像中の被写体の対応点を求め、上記被写体の
三次元形状を画像上で復元する三次元形状復元装置にお
いて、上記異なる視点からの光軸が任意の点で交わるよ
うに、各視点での光軸方向を補正する光軸方向補正手段
を具備する。
A three-dimensional shape restoration device of the present invention takes a specific subject from different viewpoints, obtains corresponding points of the subject in a plurality of obtained images, and determines the three-dimensional shape of the subject. The three-dimensional shape restoration device for restoring the image on the image includes optical axis direction correction means for correcting the optical axis direction at each viewpoint so that the optical axes from the different viewpoints intersect at arbitrary points.

【0007】本発明の他の特徴とするところは、上記光
軸方向補正手段は、撮影時における撮影光学系の動きを
検出し、検出された動きをもとにして光軸方向の補正を
行うことを特徴とする。
Another feature of the present invention is that the optical axis direction correcting means detects the movement of the photographing optical system during photographing, and corrects the optical axis direction based on the detected movement. It is characterized by

【0008】本発明のその他の特徴とするところは、特
定の被写体を異なる視点から撮影し、得られた複数の画
像中の被写体の対応点を求め、上記被写体の三次元形状
を画像上で復元する三次元形状復元装置において、上記
被写体の撮影時に所定のパターンを上記被写体とともに
撮影する撮影手段と、上記撮影手段による撮影によって
得られた画像中の上記パターンを認識して上記パターン
と上記視点との相対位置関係を検出し、その検出結果に
基づいて、任意の点からの光軸方向のずれを補正する光
軸方向補正手段とを具備する。
Another feature of the present invention is that a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points of the subject in a plurality of obtained images are obtained, and the three-dimensional shape of the subject is restored on the image. In the three-dimensional shape restoration device, the photographing means for photographing a predetermined pattern together with the subject at the time of photographing the subject, and the pattern and the viewpoint by recognizing the pattern in the image obtained by the photographing by the photographing means. And an optical axis direction correcting means for correcting the deviation in the optical axis direction from an arbitrary point based on the detection result.

【0009】本発明のその他の特徴とするところは、上
記光軸方向補正手段は、上記パターンの撮影時における
パターン変形状態から撮影時の視点を検出し、その検出
結果に基づいて光軸方向の補正量を求めることを特徴と
する。
Another feature of the present invention is that the optical axis direction correcting means detects a viewpoint at the time of photographing from the pattern deformation state at the time of photographing the pattern, and based on the detection result, the optical axis direction correcting means detects the viewpoint. The feature is that the correction amount is obtained.

【0010】本発明のその他の特徴とするところは、特
定の被写体を異なる視点から撮影し、得られた複数の画
像中の被写体の対応点を求め、上記被写体の三次元形状
を画像上で復元する三次元形状復元装置において、上記
被写体が画像中におさまるように、各視点での光軸方向
を補正する光軸方向補正手段を具備する。
Another feature of the present invention is that a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points of the subject in a plurality of obtained images are obtained, and the three-dimensional shape of the subject is restored on the image. In the three-dimensional shape restoration device, the optical axis direction correction means for correcting the optical axis direction at each viewpoint is provided so that the subject is contained in the image.

【0011】本発明のその他の特徴とするところは、上
記光軸方向補正手段は、撮影時における撮影光学系の動
きを検出する検出手段と、上記検出手段により検出され
た撮影光学系の動きを被写体位置上での動きに変換する
変換手段と、上記変換手段により求められた動きと撮影
により得られた画像から求められた動きとを比較するこ
とにより被写体領域を判定し、上記被写体領域が画像中
におさまるように、各視点での光軸方向を補正する手段
とを具備することを特徴とする。
Another feature of the present invention is that the optical axis direction correcting means detects the movement of the photographing optical system during photographing and the movement of the photographing optical system detected by the detecting means. The subject area is determined by comparing the movement obtained by the transformation means with the transformation means for transforming the movement at the subject position with the movement obtained from the image obtained by photographing, and the subject area is the image. And a means for correcting the optical axis direction at each viewpoint so as to be contained therein.

【0012】本発明の三次元形状復元方法は、特定の被
写体を異なる視点から撮影し、得られた複数の画像中の
被写体の対応点を求め、上記被写体の三次元形状を画像
上で復元する三次元形状復元方法において、上記異なる
視点からの光軸が任意の点で交わるように、各視点での
光軸方向を補正するようにする。
According to the three-dimensional shape restoration method of the present invention, a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points of the subject in a plurality of obtained images are obtained, and the three-dimensional shape of the subject is restored on the image. In the three-dimensional shape restoration method, the optical axis directions at the respective viewpoints are corrected so that the optical axes from the different viewpoints intersect at arbitrary points.

【0013】本発明の他の特徴とするところは、請求項
7に記載の光軸方向の補正は、撮影時における撮影光学
系の動きを検出し、検出された動きをもとにして行う補
正であることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that the correction in the optical axis direction according to claim 7 is performed by detecting the movement of the photographing optical system during photographing and based on the detected movement. Is characterized in that.

【0014】本発明のその他の特徴とするところは、特
定の被写体を異なる視点から撮影し、得られた複数の画
像中の被写体の対応点を求め、上記被写体の三次元形状
を画像上で復元する三次元形状復元方法において、上記
被写体の撮影時に所定のパターンを上記被写体とともに
撮影し、これにより得られる画像中の上記パターンを認
識して上記パターンと上記視点との相対位置関係を検出
し、その検出結果に基づいて、任意の点からの光軸方向
のずれを補正するようにする。
Another feature of the present invention is that a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points of the subject in a plurality of obtained images are obtained, and the three-dimensional shape of the subject is restored on the image. In the three-dimensional shape restoring method, the predetermined pattern is photographed together with the subject at the time of photographing the subject, and the pattern in the image obtained thereby is recognized to detect the relative positional relationship between the pattern and the viewpoint, Based on the detection result, the deviation from the arbitrary point in the optical axis direction is corrected.

【0015】本発明のその他の特徴とするところは、請
求項9に記載の光軸方向の補正は、上記パターンの撮影
時における上記パターンの変形状態から撮影時の視点を
検出し、その検出結果に基づいて光軸方向の補正量を求
めるものであることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that the correction in the optical axis direction according to claim 9 detects the viewpoint at the time of photographing from the deformed state of the pattern at the time of photographing the pattern, and the detection result thereof. It is characterized in that the correction amount in the optical axis direction is obtained based on

【0016】本発明のその他の特徴とするところは、特
定の被写体を異なる視点から撮影し、得られた複数の画
像中の被写体の対応点を求め、上記被写体の三次元形状
を画像上で復元する三次元形状復元方法において、上記
被写体が画像中におさまるように、各視点での光軸方向
を補正するようにする。
Another feature of the present invention is that a specific subject is photographed from different viewpoints, corresponding points of the subject in a plurality of obtained images are obtained, and the three-dimensional shape of the subject is restored on the image. In the three-dimensional shape restoration method described above, the optical axis direction at each viewpoint is corrected so that the subject is contained in the image.

【0017】本発明のその他の特徴とするところは、請
求項11に記載の光軸方向の補正は、撮影時における撮
影光学系の動きを検出し、この検出した撮影光学系の動
きを被写体位置上での動きに変換し、こうして求めた動
きと、撮影により得られた画像から求められた動きとを
比較することにより被写体領域を判定し、上記被写体領
域が画像中におさまるように、各視点での光軸方向を補
正するものであることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that the correction in the optical axis direction according to claim 11 detects the movement of the photographing optical system during photographing, and detects the movement of the photographing optical system. The subject area is determined by converting it into the above movement and comparing the movement thus obtained with the movement obtained from the image obtained by shooting, and each viewpoint is adjusted so that the above-mentioned subject area fits in the image. It is characterized in that the optical axis direction is corrected.

【0018】[0018]

【作用】本発明は上記技術手段より成るので、撮影時の
視点を自由に選択することが可能であり、このように視
点を自由に設定しても各視点からの光軸が任意の点で必
ず交わるように光軸方向が調整されるので、各視点から
の画像の座標軸が共通となって各画像間の対応付けが容
易となり、立体形状を復元する際の処理の負担が軽減さ
れる。
Since the present invention comprises the above technical means, it is possible to freely select the viewpoint at the time of shooting, and even if the viewpoint is freely set in this way, the optical axis from each viewpoint does not have to be an arbitrary point. Since the optical axis directions are adjusted so as to always intersect, the coordinate axes of the images from the respective viewpoints are common, the correspondence between the images is facilitated, and the processing load at the time of restoring the three-dimensional shape is reduced.

【0019】また、本発明の他の特徴によれば、撮影光
学系の動きを検出するための特別なセンサ類を必要とせ
ずに、撮影時の視点を自由に選択することが可能となる
とともに、立体形状を復元する際の処理の負担が軽減さ
れる。
Further, according to another feature of the present invention, it becomes possible to freely select the viewpoint at the time of photographing without requiring special sensors for detecting the movement of the photographing optical system. The load of processing when the three-dimensional shape is restored is reduced.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図5は、本実施の形態において被
写体が撮影される状態を示しており、被写体が特定の撮
影範囲にあり、この被写体を撮影者が視点をA,B,
C,…と変えながら撮影する場合を表している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 shows a state in which a subject is photographed in the present embodiment. The subject is in a specific photographing range, and the photographer views the viewpoints A, B, and
The figure shows the case of shooting while changing to C, ....

【0021】ところで、三次元形状の復元を高精度で行
う方法としては、異なる視点間の相対位置関係または被
写体と視点との相対位置関係を利用して画像間の対応付
けを行う方法がある。
By the way, as a method of highly accurately restoring a three-dimensional shape, there is a method of associating images by utilizing the relative positional relationship between different viewpoints or the relative positional relationship between a subject and a viewpoint.

【0022】例えば、図6に示されるように、視点Oを
中心とした座標を考えると、撮影された画像中の点a
(x,y)と、実際の被写体位置A(X,Y)との関係
は、撮影時の光学系の焦点距離をf、視点Oと被写体上
の点Aとの距離をZとすると、次式によって表すことが
できる。 x=Xf/Z、y=Yf/Z …(1式)
For example, as shown in FIG. 6, considering the coordinates around the viewpoint O, the point a in the photographed image
The relationship between (x, y) and the actual subject position A (X, Y) is as follows, where f is the focal length of the optical system at the time of shooting and Z is the distance between the viewpoint O and the point A on the subject. It can be represented by an expression. x = Xf / Z, y = Yf / Z (1 expression)

【0023】この状態で視点を変えた場合には、変更前
後の視点間の平行移動および光軸方向の回転による式の
変換が必要になる。例えば、視点がX方向に距離dXだ
け移動し、さらに角度dQだけ座標軸が回転したとする
と、点Aの変換後の点A′の座標(X′,Y′,Z′)
は次のようになる。 X′=Xcos dQ+Zsin dQ+dX …(2式) Y′=Y …(3式) Z′=−Xsin dQ+Zcos dQ …(4式)
When the viewpoint is changed in this state, it is necessary to convert the expressions before and after the change by parallel movement and rotation in the optical axis direction. For example, if the viewpoint moves in the X direction by a distance dX and the coordinate axis rotates by an angle dQ, the coordinates (X ′, Y ′, Z ′) of the point A ′ after the point A is converted.
Is as follows. X ′ = Xcos dQ + Zsin dQ + dX (Equation 2) Y ′ = Y (Equation 3) Z ′ = − Xsin dQ + Zcos dQ (Equation 4)

【0024】また、複数の画像中に共通に存在する点b
がある場合、視点から被写体までの距離は次の方法によ
り求められる。今、単純に視点がX方向にdXだけ平行
移動したとする。このとき、画像中の点bでの画素の傾
きをEb、変更前後の2枚の画像間の点bでの画素の傾
きをEtとすると、fを焦点距離として次式が成り立
つ。 −f・Eb・dX/Z+Et=0 …(5式)
Further, a point b commonly existing in a plurality of images
If there is, the distance from the viewpoint to the subject is obtained by the following method. Now, assume that the viewpoint is simply translated in the X direction by dX. At this time, if the inclination of the pixel at the point b in the image is Eb and the inclination of the pixel at the point b between the two images before and after the change is Et, then the following equation is established with f being the focal length. −f · Eb · dX / Z + Et = 0 (5 expression)

【0025】したがって、視点間の相対位置関係および
光学系の焦点距離fが分かれば、画像間の対応付けが可
能となる。ところが実際には、各視点間の相対位置関係
は、方向および角度で6つの自由度を持っており、複数
の画像があれば、対応付けの処理は複雑になる。そこ
で、本実施の形態では、この処理を簡略化できるように
するために、複数の画像間で座標軸を共通にするように
している。
Therefore, if the relative positional relationship between viewpoints and the focal length f of the optical system are known, it becomes possible to associate the images. However, in reality, the relative positional relationship between the viewpoints has six degrees of freedom in directions and angles, and if there are a plurality of images, the association process becomes complicated. Therefore, in the present embodiment, in order to simplify this processing, the coordinate axes are made common between a plurality of images.

【0026】座標軸の共通化は、図5に示すように、各
視点A,B,Cからの光軸が常に1点で交わるように制
御することによって行う。すなわち、撮影時に図5中の
点Pに相当する共通点に光軸方向を常に向ける制御を行
う。これにより、処理の負担が減り、三次元形状をリア
ルタイムで復元することが可能となる。
As shown in FIG. 5, the coordinate axes are commonly used by controlling so that the optical axes from the viewpoints A, B, and C always intersect at one point. That is, the control is performed such that the optical axis direction is always directed to the common point corresponding to the point P in FIG. As a result, the processing load is reduced, and the three-dimensional shape can be restored in real time.

【0027】この方法を実現する装置の一例を、図1に
示す。図1に示されるように、本実施の形態の三次元形
状復元装置は、レンズ1、撮像デバイス2、第1のA/
D変換器3a、第2のA/D変換器3b、第3のA/D
変換器3c、信号処理部4、画像処理部5、角速度セン
サ6、加速度センサ7、解析部8、メモリ9、光軸制御
部10、プリズム11、駆動部12、復元部13から成
っている。
An example of an apparatus for realizing this method is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the three-dimensional shape restoration apparatus according to the present embodiment has a lens 1, an imaging device 2, and a first A / A unit.
D converter 3a, second A / D converter 3b, third A / D
The converter 3c, the signal processing unit 4, the image processing unit 5, the angular velocity sensor 6, the acceleration sensor 7, the analysis unit 8, the memory 9, the optical axis control unit 10, the prism 11, the drive unit 12, and the restoration unit 13 are included.

【0028】上記レンズ1は、被写体を撮影するための
ものであり、被写体像を撮像デバイス2上に結像させ
る。上記撮像デバイス2は、上記レンズ1によって結像
された被写体像を電気信号に変換するためものである。
The lens 1 is for photographing a subject, and forms a subject image on the image pickup device 2. The image pickup device 2 is for converting the subject image formed by the lens 1 into an electric signal.

【0029】上記第1のA/D変換器3aは、上記撮像
デバイス2からのアナログ信号をディジタル信号に変換
し、第2のA/D変換器3bは、上記角速度センサ6か
らのアナログ信号をディジタル信号に変換し、第3のA
/D変換器3cは、上記加速度センサ7からのアナログ
信号をディジタル信号に変換する。
The first A / D converter 3a converts the analog signal from the image pickup device 2 into a digital signal, and the second A / D converter 3b converts the analog signal from the angular velocity sensor 6 into a digital signal. Converted to digital signal, the third A
The / D converter 3c converts the analog signal from the acceleration sensor 7 into a digital signal.

【0030】上記信号処理部4は、上記撮像デバイス2
から出力され、上記第1のA/D変換器3aによってデ
ィジタル化された電気信号を画像信号に変換する。上記
画像処理部5は、上記信号処理部4によって変換された
画像信号を処理して動きベクトルを検出する。
The signal processing section 4 includes the image pickup device 2
The electric signal output from the first A / D converter 3a and digitized by the first A / D converter 3a is converted into an image signal. The image processing unit 5 processes the image signal converted by the signal processing unit 4 to detect a motion vector.

【0031】上記角速度センサ6は、撮像装置の動きを
角速度を基準にして検出するものであり、上記加速度セ
ンサ7は、撮像装置の動きを加速度を基準にして検出す
るものである。また、上記解析部8は、光軸方向の補正
量を判定するものであり、上記メモリ9は、光軸方向の
情報および画像を保存するためのものである。
The angular velocity sensor 6 detects the movement of the image pickup device based on the angular velocity, and the acceleration sensor 7 detects the movement of the image pickup device based on the acceleration. The analysis unit 8 determines the correction amount in the optical axis direction, and the memory 9 stores the information and the image in the optical axis direction.

【0032】上記光軸制御部10は、上記解析部8から
の信号により光軸方向の調整を行うものであり、プリズ
ム11は光軸を実際に調整するためのものである。ま
た、上記駆動部12は、プリズム11を駆動して光軸方
向を調整するためのものであり、復元部13は、得られ
た画像および各画像の相対位置関係から被写体の立体形
状を復元するものである。
The optical axis control unit 10 adjusts the optical axis in accordance with the signal from the analysis unit 8, and the prism 11 is for actually adjusting the optical axis. The drive unit 12 is for driving the prism 11 to adjust the optical axis direction, and the restoration unit 13 restores the three-dimensional shape of the subject from the obtained image and the relative positional relationship between the images. It is a thing.

【0033】このように構成された本実施の形態の三次
元形状復元装置では、撮影時においては、被写体映像が
レンズ1を介して撮像デバイス2上に結像され、電気信
号に変換される。そして、撮像デバイス2から出力され
る電気信号は、第1のA/D変換器3aを通してディジ
タル化された後に、信号処理部4で画像信号に変換され
る。
In the three-dimensional shape restoration apparatus of this embodiment having the above-described structure, a subject image is formed on the image pickup device 2 via the lens 1 and is converted into an electric signal at the time of photographing. The electric signal output from the image pickup device 2 is digitized by the first A / D converter 3a and then converted into an image signal by the signal processing unit 4.

【0034】また、信号処理部4から出力される画像信
号は、画像処理部5および解析部8へ順次送られる。画
像処理部5では、信号処理部4から直接送られてきた画
像信号と、メモリ9に保持されていた一定期間前の画像
信号とから、画像中に設定した複数の領域内で動きベク
トルの算出を行う。
The image signal output from the signal processing unit 4 is sequentially sent to the image processing unit 5 and the analyzing unit 8. The image processing unit 5 calculates a motion vector in a plurality of regions set in the image from the image signal directly sent from the signal processing unit 4 and the image signal stored in the memory 9 for a predetermined period. I do.

【0035】ここで、時系列上にある2枚の画像信号か
ら動きベクトルを求める方法としては、既知の方法を用
いることができる。なお、ここでは、その詳しい説明は
省略する。画像処理部5により計算された動きベクトル
は、次に、解析部8へ送られる。
Here, as a method for obtaining a motion vector from two image signals in time series, a known method can be used. The detailed description is omitted here. The motion vector calculated by the image processing unit 5 is then sent to the analysis unit 8.

【0036】一方、撮像装置本体(図示せず)に取り付
けられた角速度センサ6および加速度センサ7では、そ
れぞれ撮像装置の動き(回転・平行運動成分)が検出さ
れる。これら2つのセンサ6および7で検出された信号
は、それぞれA/D変換器3b,3cを通してディジタ
ル化される。これらのディジタル化された角速度信号お
よび加速度信号は解析部8へ送られる。解析部8には、
このようにして画像信号、動きベクトル、角速度信号お
よび加速度信号がそれぞれ入力される。
On the other hand, the angular velocity sensor 6 and the acceleration sensor 7 attached to the image pickup apparatus main body (not shown) detect the movement (rotation / parallel motion component) of the image pickup apparatus. The signals detected by these two sensors 6 and 7 are digitized through A / D converters 3b and 3c, respectively. These digitized angular velocity signal and acceleration signal are sent to the analysis unit 8. In the analysis unit 8,
In this way, the image signal, the motion vector, the angular velocity signal and the acceleration signal are input respectively.

【0037】図2に、解析部8での処理の過程を示す。
解析部8では、まず、撮像装置がどのような運動を行っ
たかを判定する。すなわち、最初のステップS1におい
て、撮像装置の運動を示す信号が、2つのセンサ6およ
び7から角速度信号および加速度信号の形で送られてく
るので、これを入力する。
FIG. 2 shows a process of processing in the analysis unit 8.
The analysis unit 8 first determines what kind of motion the imaging device has performed. That is, in the first step S1, a signal indicating the motion of the image pickup apparatus is sent from the two sensors 6 and 7 in the form of an angular velocity signal and an acceleration signal, which is input.

【0038】次に、ステップS2に進み、ステップS1
において入力した角速度信号および加速度信号を画像信
号に同期させて積分し、角度と速度および移動距離の形
にする。これらの値はメモリ9に記録され、次の角度・
速度・移動距離を求める際に定数項として加えられる。
Then, the process proceeds to step S2 and step S1.
The angular velocity signal and the acceleration signal input at are synchronized with the image signal and integrated to form an angle, a velocity and a moving distance. These values are recorded in the memory 9 and the next angle
It is added as a constant term when calculating the speed / movement distance.

【0039】次に、ステップS3に進み、ステップS2
にて求められた角度と速度とから、画像中の被写体部分
に相当する動きベクトルを計算して求める。すなわち、
画像中に設定された動きベクトルを求める複数の領域の
それぞれに対し、領域中の任意の一点p(x,y)を選
択する。そして、観測側の光学的な節点を中心としたx
yz座標系を設定し、x、y、z軸方向の水平運動成分
をTx、Ty、Tzとし、x、y、z軸を中心とした回
転運動成分をWx、Wy、Wzとする。
Next, the process proceeds to step S3, and step S2
A motion vector corresponding to the subject portion in the image is calculated and calculated from the angle and the speed obtained in. That is,
An arbitrary point p (x, y) in the area is selected for each of the plurality of areas for which the motion vector is set in the image. Then, x centered on the optical node on the observation side
An yz coordinate system is set, horizontal motion components in the x, y, and z axis directions are Tx, Ty, and Tz, and rotary motion components around the x, y, and z axes are Wx, Wy, and Wz.

【0040】いま、光学系の焦点距離をfとし、さらに
物体までの距離Zを被写体までの距離に相当する値に設
定すると、動きベクトル(u,v)は次の近似式を用い
て求められる。 u=(-f・Tx+x・Tz)/Z+( -f・Wy+y・Wz+x・y ・Wx/f-x2 ・Wy/f) …(6式) v=(-f・Ty+y・Tz)/Z+(f・Wz-x・Wz-x・y ・Wy/f+y2 ・Wx /f) …(7式)
Now, assuming that the focal length of the optical system is f and the distance Z to the object is set to a value corresponding to the distance to the object, the motion vector (u, v) can be obtained using the following approximate expression. . u = (-f ・ Tx + x ・ Tz) / Z + (-f ・ Wy + y ・ Wz + x ・ y ・ Wx / fx 2・ Wy / f) (6 formulas) v = (-f ・ Ty + y ・ Tz) / Z + (f ・ Wz-x ・ Wz-x ・ y ・ Wy / f + y 2・ Wx / f) (7 formulas)

【0041】次に、ステップS4において画像からの動
きベクトルを画像処理部5より入力する。そして、次の
ステップS5において、ステップS3にて計算した動き
ベクトルと、ステップ4にて入力した画像から求められ
た動きベクトルとを比較し、これらのベクトル要素がほ
ぼ等しい場合には被写体が存在する領域として判断す
る。次に、ステップS6において、全ての領域について
被写体の存在を判断し、画像中の被写体領域を決定す
る。
Next, in step S4, the motion vector from the image is input from the image processing unit 5. Then, in the next step S5, the motion vector calculated in step S3 is compared with the motion vector obtained from the image input in step 4, and if these vector elements are substantially equal, a subject exists. Judge as an area. Next, in step S6, the presence of the subject is determined for all the regions, and the subject region in the image is determined.

【0042】被写体領域が決定されたら、次に、ステッ
プS7に進み、メモリ9内に保存されている過去の被写
体領域との相関を調べる。ここでは、求められた相関値
があらかじめ設定されたしきい値より大きい場合は、前
回と同一の被写体であると判断し、次の処理に移る。
After the subject area is determined, the process proceeds to step S7 to check the correlation with the past subject area stored in the memory 9. Here, when the obtained correlation value is larger than the preset threshold value, it is determined that the subject is the same as the previous subject, and the process proceeds to the next process.

【0043】一方、この時点で相関値がしきい値よりも
小さい場合は、光軸調整は行わず、現在の状態を保持す
る。この時点で、ステップS8において、画像信号およ
び画像中の被写体と判断された領域に関するデータをメ
モリ9に保存する。
On the other hand, if the correlation value is smaller than the threshold value at this point, the optical axis is not adjusted and the current state is maintained. At this point, in step S8, the image signal and the data regarding the area determined to be the subject in the image are stored in the memory 9.

【0044】次に、ステップS9〜S11において、光
軸方向の補正量を決定するとともに、被写体距離を計算
する。すなわち、角速度センサ6および加速度センサ7
によって求められた視点の角度・距離変化量から、前回
までの光軸が交差する位置に対する今回の補正量を幾何
学的に計算し、これを角度補正量とする。
Next, in steps S9 to S11, the correction amount in the optical axis direction is determined and the subject distance is calculated. That is, the angular velocity sensor 6 and the acceleration sensor 7
From this viewpoint angle / distance change amount obtained by, the current correction amount for the position where the optical axis intersects up to the previous time is geometrically calculated, and this is set as the angle correction amount.

【0045】また、上述したように、画像処理部5にお
いて前回撮影された画像と今回撮影された画像との動き
ベクトルが求められているが、この動きベクトルの中か
ら、今回被写体領域と判断された領域のベクトルを抽出
し、これをもとに二次元の画像上のずれ量を求める。
Further, as described above, the motion vector between the image captured last time and the image captured this time is obtained by the image processing section 5, and it is judged from this motion vector that it is the subject region this time. The vector of the region is extracted, and the displacement amount on the two-dimensional image is obtained based on this.

【0046】この求められたずれ量は、画素を単位とし
た位置ずれであるので、これを角度情報に変換する。ず
れ量と角度との関係は、fを焦点距離、xを像面上の画
素単位のずれ量、aを角度とすると、次式で表せられ
る。 f=x・tan(a) …(8式)
Since the calculated shift amount is a positional shift in units of pixels, it is converted into angle information. The relationship between the shift amount and the angle can be expressed by the following equation, where f is the focal length, x is the shift amount in pixel units on the image plane, and a is the angle. f = x · tan (a) (Equation 8)

【0047】上記(8式)を用いてずれ量を角度に変換
する。次に、このずれ量(角度)と2つのセンサ6およ
び7より求められた角度・速度・移動距離の各信号とか
ら、被写体までの距離を計算する。
The shift amount is converted into an angle by using the above (Equation 8). Next, the distance to the subject is calculated from the deviation amount (angle) and the respective signals of the angle, speed, and movement distance obtained from the two sensors 6 and 7.

【0048】この時点で、各視点の光軸が交わる点が設
定されていない時は、ステップS9からステップS10
に進み、先に求めた被写体までの距離をもとに、この距
離より交点が遠くになるように設定する。その後、ステ
ップS11において、この設定した位置に対する光軸方
向に補正量を求めるとともに、交点の位置をメモリ9に
保存する。
At this point, if the point where the optical axes of the respective viewpoints intersect is not set, steps S9 to S10 are performed.
Then, based on the distance to the subject obtained earlier, the intersection is set to be farther than this distance. Then, in step S11, the correction amount is calculated in the optical axis direction with respect to the set position, and the position of the intersection is stored in the memory 9.

【0049】以上のようにして解析部8で求められた光
軸方向のずれを補正する角度情報は、補正信号として光
軸制御部10へ送られる。また、角度・速度・移動距離
等の被写体位置に関する情報はメモリ9へ保存される。
光軸制御部10では、解析部8から与えられる補正信号
に相当するプリズム11の変化量が求められ、プリズム
用の補正信号とされる。
The angle information for correcting the deviation in the optical axis direction obtained by the analysis unit 8 as described above is sent to the optical axis control unit 10 as a correction signal. In addition, information about the position of the subject such as angle, speed, and moving distance is stored in the memory 9.
In the optical axis control unit 10, the amount of change of the prism 11 corresponding to the correction signal given from the analysis unit 8 is obtained and used as the correction signal for the prism.

【0050】光軸制御部10で求められた補正信号は、
駆動部12へ送られる。駆動部12では、レンズ1の前
方に置かれたプリズム11の角度を変化させることによ
って光軸方向を変化させ、画像中の被写体位置の補正を
行う。この光軸補正方法については、上述したようなプ
リズム11による補正の他に、ステッピングモーターに
よる鏡筒方向の調整を行っても同じ効果が得られる。
The correction signal obtained by the optical axis control unit 10 is
It is sent to the drive unit 12. The drive unit 12 changes the optical axis direction by changing the angle of the prism 11 placed in front of the lens 1, and corrects the subject position in the image. With respect to this optical axis correction method, the same effect can be obtained by adjusting the lens barrel direction by a stepping motor in addition to the correction by the prism 11 as described above.

【0051】また、復元部13では、撮影により得られ
た複数の画像と、それらの画像間の相対位置関係の情報
とをメモリ9から読み出し、上述した(1式)〜(4
式)を用いて被写体の三次元形状を復元する。
Further, in the restoration section 13, a plurality of images obtained by photographing and information on the relative positional relationship between the images are read out from the memory 9, and the above-mentioned (1 formula) to (4) are read.
(3) is used to restore the three-dimensional shape of the subject.

【0052】以上の方法により、被写体に対して視点を
移動させながら被写体の撮影を行った場合においても、
各視点からの光軸は設定された点を常に通過するように
なる。したがって、この方法を用いて得られた画像を立
体形状認識等の処理に用いた場合、処理の精度を上げる
ことができる、処理の負担を軽減することができる、等
のメリットが得られる。
By the above method, even when the subject is photographed while moving the viewpoint to the subject,
The optical axis from each viewpoint always passes through the set point. Therefore, when an image obtained by using this method is used for processing such as three-dimensional shape recognition, the processing accuracy can be increased and the processing load can be reduced.

【0053】以下、第2の実施の形態について図面に基
いて説明する。図3は、第2の実施の形態に係わる撮像
装置であり、レンズ1、撮像デバイス2、第1のA/D
変換器3a、第4のA/D変換器3d、信号処理部4、
画像抽出部16、磁気センサ14、センサ・ドライブ部
15、解析部8、メモリ9、復元部13から成ってい
る。
The second embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows an image pickup apparatus according to the second embodiment, which includes a lens 1, an image pickup device 2, and a first A / D.
Converter 3a, fourth A / D converter 3d, signal processor 4,
The image extraction unit 16, the magnetic sensor 14, the sensor drive unit 15, the analysis unit 8, the memory 9, and the restoration unit 13 are included.

【0054】ここで、上記画像抽出部16は、上記信号
処理部4で得られた画像信号から必要範囲の画像を切り
出す処理を行うものである。上記磁気センサ14は、撮
像装置の位置および角度を検出するものである。上記セ
ンサ・ドライブ部15は、上記磁気センサ14を作動さ
せるための磁界を発生させるものである。
Here, the image extraction unit 16 performs a process of cutting out an image in a required range from the image signal obtained by the signal processing unit 4. The magnetic sensor 14 detects the position and angle of the image pickup device. The sensor drive unit 15 generates a magnetic field for operating the magnetic sensor 14.

【0055】また、上記第4のA/D変換器3dは、上
記磁気センサ14から出力されるアナログ信号をディジ
タル信号に変換するためのものである。上記メモリ9
は、被写体情報を保存するためのものである。その他の
部分は、図1に示したものと同じである。
The fourth A / D converter 3d is for converting the analog signal output from the magnetic sensor 14 into a digital signal. Memory 9 above
Is for storing subject information. Other parts are the same as those shown in FIG.

【0056】本実施の形態における撮影の状況として
は、図3に示すセンサ・ドライブ部15が被写体の近傍
または同じ位置にあるものとする。なお、図3におい
て、信号処理部4で画像信号を得るまでの処理は、第1
の実施の形態と同様であるので説明を省略する。上記信
号処理部4で求められた画像信号は、画像抽出部16へ
送られる。
As for the situation of photographing in the present embodiment, it is assumed that the sensor drive unit 15 shown in FIG. 3 is near or at the same position as the subject. Note that, in FIG. 3, the processing until the image signal is obtained by the signal processing unit 4 is the first
The description is omitted because it is the same as the embodiment. The image signal obtained by the signal processing unit 4 is sent to the image extracting unit 16.

【0057】一方、撮像装置本体に取り付けられた磁気
センサ14からは、センサ・ドライブ部15が置かれた
地点を座標中心とした撮像装置の位置および角度を示す
信号が得られる。磁気センサ14では、この位置・角度
信号を画像信号と同期して検出する。磁気センサ14に
より検出された位置・角度の各信号は、それぞれ第4の
A/D変換器3dを通してディジタル化される。そし
て、ディジタル化された位置・角度信号は、解析部8へ
送られる。
On the other hand, from the magnetic sensor 14 attached to the main body of the image pickup device, a signal indicating the position and angle of the image pickup device with the point where the sensor drive unit 15 is placed as the coordinate center is obtained. The magnetic sensor 14 detects this position / angle signal in synchronization with the image signal. The position / angle signals detected by the magnetic sensor 14 are digitized through the fourth A / D converter 3d. Then, the digitized position / angle signal is sent to the analysis unit 8.

【0058】解析部8では、光軸方向の補正量を判定す
る。すなわち、得られた位置・角度信号から、撮像時の
光軸の向きと、理想的な光軸の向きとを算出する。理想
的な光軸の向きは、目標地点と撮像位置との相対的な位
置関係としてあらかじめ設定可能であり、ここではセン
サ・ドライブ部15のある位置と撮像位置とをつなぐ直
線を理想的な光軸とする。
The analysis unit 8 determines the correction amount in the optical axis direction. That is, the direction of the optical axis at the time of imaging and the ideal direction of the optical axis are calculated from the obtained position / angle signals. The ideal direction of the optical axis can be set in advance as a relative positional relationship between the target point and the image capturing position. Here, a straight line connecting the position where the sensor / drive unit 15 is located and the image capturing position is an ideal optical axis. The axis.

【0059】上述のように、撮像装置の位置・角度(向
き)は、磁気センサ14により分かるので、理想的な光
軸が画像中のどの位置になるかは、幾何学的な関係か
ら、上記(8式)より計算することが可能である。解析
部8は、こうして計算した画像上の光軸の位置を光軸補
正信号として画像抽出部16へ送る。
As described above, the position / angle (orientation) of the image pickup device can be known by the magnetic sensor 14. Therefore, the position of the ideal optical axis in the image is determined from the geometrical relation as described above. It is possible to calculate from (Equation 8). The analysis unit 8 sends the position of the optical axis on the image thus calculated to the image extraction unit 16 as an optical axis correction signal.

【0060】画像抽出部16では、解析部8で得られた
光軸補正信号をもとに、信号処理部4で得られた画像信
号から必要部分の画像の切り出しを行う。すなわち、画
像抽出部16では、信号処理部4から画像信号が入力さ
れると、解析部8からの光軸補正信号に基づき画像の切
り出しによって光軸調整を行う。
The image extraction unit 16 cuts out a necessary portion of the image from the image signal obtained by the signal processing unit 4 based on the optical axis correction signal obtained by the analysis unit 8. That is, when the image signal is input from the signal processing unit 4, the image extraction unit 16 performs optical axis adjustment by cutting out the image based on the optical axis correction signal from the analysis unit 8.

【0061】つまり、画像抽出部16は、解析部8から
の光軸補正信号で示される画像上の位置を中心にして、
設定された範囲内の画像を切り出す。そして、この切り
出した画像を新たな画像信号とし、この画像信号および
撮像装置の位置・角度信号を復元部13へ送る。復元部
13では、このようにして得られた画像および視点と被
写体との相対位置関係より被写体の立体形状を復元す
る。
In other words, the image extraction unit 16 centers on the position on the image indicated by the optical axis correction signal from the analysis unit 8,
Cuts out the image within the set range. Then, the cut-out image is used as a new image signal, and the image signal and the position / angle signal of the imaging device are sent to the restoration unit 13. The restoration unit 13 restores the three-dimensional shape of the subject based on the image thus obtained and the relative positional relationship between the viewpoint and the subject.

【0062】以上の方法により、被写体の立体形状を得
ることができる。この実施の形態では、第1の実施の形
態に比べ、撮像装置の位置および角度の検出から光軸補
正までの処理に時間遅れが少ないため、制御が容易とい
うメリットがある。
The three-dimensional shape of the subject can be obtained by the above method. Compared to the first embodiment, this embodiment has a merit that control is easy because there is less time delay in processing from detection of the position and angle of the image pickup device to optical axis correction.

【0063】以下、第3の実施の形態について図面に基
いて説明する。図4は、第3の実施の形態に係わる撮像
装置であり、レンズ1、撮像デバイス2、第1のA/D
変換器3a、信号処理部4、解析部21、メモリ9、光
軸制御部10、復元部13、ステッピングモーター18
および駆動部22から成っている。
The third embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows an image pickup apparatus according to the third embodiment, which includes a lens 1, an image pickup device 2, and a first A / D.
Converter 3a, signal processing unit 4, analysis unit 21, memory 9, optical axis control unit 10, restoration unit 13, stepping motor 18
And a drive unit 22.

【0064】ここで、解析部21は、被写体位置の補正
量を判定するためのものである。ステッピングモーター
18は、後述するレール17上を撮像装置の光学系を移
動させるためのものであり、レール17上の撮像装置の
光学系をヨー角・ピッチ角・ロール角方向に駆動する。
また、駆動部22は、ステッピングモータ18を駆動す
るためのものである。
Here, the analysis unit 21 is for determining the correction amount of the subject position. The stepping motor 18 is for moving an optical system of the image pickup device on a rail 17 described later, and drives the optical system of the image pickup device on the rail 17 in the yaw angle, pitch angle, and roll angle directions.
The drive unit 22 is for driving the stepping motor 18.

【0065】本実施の形態における撮影の状況として
は、図7に示すように、撮像装置は固定されたレール1
7上を自由に走査することができるようになされる。そ
して、レール17内の撮影範囲の任意の位置には、適当
な複数のパターン19が描かれたカード20が置かれ
る。このカード20は、レール17内の位置を判定する
ために利用される。
As for the situation of photographing in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the imaging device is fixed to the rail 1
7 can be freely scanned. Then, a card 20 on which an appropriate plurality of patterns 19 are drawn is placed at an arbitrary position within the rail 17 in the photographing range. This card 20 is used to determine the position within the rail 17.

【0066】上記パターン19の信号は、ディジタル化
されてあらかじめ撮像装置内のメモリ9に保存されてい
る。図7に示すように、被写体は、このカード20の上
に全てのパターン19が隠れない状態で置かれているも
のとする。被写体がレール17内の撮影領域より大きい
場合には、被写体上にパターン19が存在するようにし
てもかまわない。
The signal of the pattern 19 is digitized and stored in the memory 9 in the image pickup apparatus in advance. As shown in FIG. 7, it is assumed that the subject is placed on the card 20 in a state where all the patterns 19 are not hidden. When the subject is larger than the photographing area in the rail 17, the pattern 19 may be present on the subject.

【0067】レール17により設定された撮影範囲内の
被写体およびカード20の映像は、図4のレンズ1を介
して撮像デバイス2上に結像され、電気信号に変換され
る。撮像デバイス2から出力される電気信号は、第1の
A/D変換器3aを通してディジタル化された後に、信
号処理部4で画像信号に変換される。信号処理部4から
出力される画像信号は解析部21へ送られる。
The subject and the image of the card 20 within the photographing range set by the rail 17 are imaged on the image pickup device 2 through the lens 1 of FIG. 4 and converted into an electric signal. The electric signal output from the imaging device 2 is digitized through the first A / D converter 3a and then converted into an image signal by the signal processing unit 4. The image signal output from the signal processing unit 4 is sent to the analysis unit 21.

【0068】解析部21では、まず、信号処理部4より
入力される画像信号とメモリ9に記憶されているカード
20上のパターン19の信号とのマッチングを行う。な
お、画像中にパターン19がない場合、解析部21では
その画像中に被写体がないものと判断し、光軸調整は行
わないようにする。
The analysis unit 21 first matches the image signal input from the signal processing unit 4 with the signal of the pattern 19 on the card 20 stored in the memory 9. If the pattern 19 is not present in the image, the analysis unit 21 determines that there is no subject in the image, and the optical axis adjustment is not performed.

【0069】画像中にパターン19がある場合は、図8
に示すように、カード20上のパターン19は、光学系
の光軸方向によって見え方が変化している。そこで、マ
ッチング処理においてはこの点を考慮し、既存のパター
ン19を変形させたパターン19′を幾つか作り、この
変形したパターン19′と画像中のパターンとのマッチ
ング処理を逐次行う。このパターンの変形のさせ方は、
ある平面に対してカード20を適当な角度だけ傾けて投
影して出来たパターン19′を用いるものとする。
If the pattern 19 is present in the image, the pattern shown in FIG.
As shown in, the appearance of the pattern 19 on the card 20 changes depending on the optical axis direction of the optical system. Therefore, in consideration of this point in the matching process, some patterns 19 ′ obtained by modifying the existing pattern 19 are created, and the matching process between the modified pattern 19 ′ and the pattern in the image is sequentially performed. How to transform this pattern is
A pattern 19 'formed by projecting the card 20 at an appropriate angle with respect to a certain plane is used.

【0070】次に、最もよく一致した変形パターン1
9′を選び出し、この変形パターン19′とオリジナル
のパターン19とを比較し、オリジナルパターン19を
見た光軸方向を計算する。これは、パターン19を変形
する際に投影した角度を求めることにより計算すること
が可能である。
Next, the best matching transformation pattern 1
9'is selected, this modified pattern 19 'is compared with the original pattern 19, and the optical axis direction looking at the original pattern 19 is calculated. This can be calculated by obtaining the angle projected when the pattern 19 is deformed.

【0071】また、カード20上には複数のパターン1
9が存在するので、これらのパターン19の位置関係か
らカード20と光学系との相対位置関係を知ることがで
きる。以上の処理により、カード20上の任意の位置
と、光軸がカード20と交差する位置とのずれ量が計算
できる。
Further, a plurality of patterns 1 are formed on the card 20.
9 exists, the relative positional relationship between the card 20 and the optical system can be known from the positional relationship of these patterns 19. With the above processing, the amount of deviation between the arbitrary position on the card 20 and the position where the optical axis intersects the card 20 can be calculated.

【0072】そこで、カード20上の任意の位置をあら
かじめメモリ9上に設定しておくことで、光学系の位置
が動いてもそのずれ量を常に検出できる。このずれ量
は、画素を単位として計算されるため、(8式)を用い
て角度に変換し、最終的な位置補正値を得る。この位置
補正値および画像は、メモリ9へ保存される。
Therefore, by setting an arbitrary position on the card 20 in the memory 9 in advance, even if the position of the optical system moves, the shift amount can always be detected. Since this displacement amount is calculated in units of pixels, it is converted into an angle using (Equation 8) to obtain a final position correction value. The position correction value and the image are stored in the memory 9.

【0073】また、上述のようにして求められた位置補
正信号は、光軸制御部10へ送られる。光軸制御部10
では、解析部21からの位置補正信号に相当するステッ
ピングモーター18の駆動量、すなわち、鏡筒のヨー角
・ピッチ角・ロール角を変化させるための駆動量を求
め、これを駆動部22へ送る。
Further, the position correction signal obtained as described above is sent to the optical axis controller 10. Optical axis control unit 10
Then, the drive amount of the stepping motor 18 corresponding to the position correction signal from the analysis unit 21, that is, the drive amount for changing the yaw angle, the pitch angle, and the roll angle of the lens barrel is obtained and sent to the drive unit 22. .

【0074】そして、駆動部22により、鏡筒に接続さ
れたステッピングモーター18を駆動させて光軸方向を
変化させ、画像中の被写体位置の補正を行う。復元部1
3では、撮影により得られた画像および視点と被写体と
の相対位置関係より被写体の立体形状を復元する。
Then, the drive unit 22 drives the stepping motor 18 connected to the lens barrel to change the optical axis direction and correct the subject position in the image. Restoration unit 1
In 3, the three-dimensional shape of the subject is restored from the image obtained by photographing and the relative positional relationship between the viewpoint and the subject.

【0075】以上の方法により、被写体の立体形状を得
ることができる。この実施の形態では、第1、第2の実
施の形態に比べ、センサが不要であることから装置の構
成を簡単にできるというメリットがある。
By the above method, the three-dimensional shape of the subject can be obtained. Compared with the first and second embodiments, this embodiment does not require a sensor, and thus has an advantage that the device configuration can be simplified.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明は上述したように、異なる視点か
らの光軸が任意の点で交わるように、各視点での光軸方
向を補正するようにしたので、撮影時の視点を自由に選
択することが可能となるとともに、各視点からの画像の
座標軸が共通となるようにして各画像間の対応付けを容
易にすることができ、立体形状を復元する際の処理の負
担を軽減することができる。したがって、被写体に適し
た視点から撮影を行うことが可能となり、これにより被
写体の三次元形状の復元の精度を上げることができ、か
つ復元時の処理速度を上げることができる。
As described above, according to the present invention, the optical axis direction at each viewpoint is corrected so that the optical axes from different viewpoints intersect at arbitrary points. It becomes possible to make a selection, and the coordinate axes of the images from the respective viewpoints can be made common to facilitate the correspondence between the images, thereby reducing the processing load when the three-dimensional shape is restored. be able to. Therefore, it is possible to perform shooting from a viewpoint suitable for the subject, which can improve the accuracy of restoring the three-dimensional shape of the subject and increase the processing speed at the time of restoration.

【0077】また、本発明の他の特徴によれば、所定の
パターンを被写体とともに撮影し、パターンマッチング
により検出した視点間の相対位置関係に基づいて光軸補
正を行うようにしたので、特殊なセンサを必要とせずに
被写体に適した視点からの撮影を行うことが可能とな
り、簡単な装置の構成で、被写体の三次元形状復元の精
度を上げることができ、かつ復元時の処理速度を上げる
ことができる。
According to another feature of the present invention, a predetermined pattern is photographed together with a subject, and the optical axis correction is performed based on the relative positional relationship between viewpoints detected by pattern matching, so that it is special. It is possible to shoot from a viewpoint suitable for the subject without the need for a sensor. With a simple device configuration, it is possible to improve the accuracy of the three-dimensional shape restoration of the subject and increase the processing speed during restoration. be able to.

【0078】また、本発明のその他の特徴によれば、被
写体が画像中におさまるように各視点での光軸方向を補
正するようにしたので、撮影時の視点を自由に選択する
ことが可能となるとともに、各画像間の対応付けを容易
にすることができ、立体形状を復元する際の処理の負担
を軽減することができる。したがって、被写体に適した
視点から撮影を行うことが可能となり、これにより被写
体の三次元形状の復元の精度を上げることができ、かつ
復元時の処理速度を上げることができる。
According to another feature of the present invention, since the optical axis direction at each viewpoint is corrected so that the subject is contained in the image, the viewpoint at the time of photographing can be freely selected. In addition, the correspondence between the images can be facilitated, and the processing load when the three-dimensional shape is restored can be reduced. Therefore, it is possible to perform shooting from a viewpoint suitable for the subject, which can improve the accuracy of restoring the three-dimensional shape of the subject and increase the processing speed at the time of restoration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態での解析部の処理を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing processing of an analysis unit in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施の形態を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図5】第1の実施の形態において被写体が撮影される
状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which a subject is photographed in the first embodiment.

【図6】視点を原点としたときの被写体と撮像面上との
関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a subject and an imaging surface when a viewpoint is an origin.

【図7】第3の実施の形態において被写体が撮影される
状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a subject is photographed in the third embodiment.

【図8】第3の実施の形態での視点によるパターンの変
形状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a deformed state of a pattern from a viewpoint in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レンズ 2 撮像デバイス 3a,3b,3c,3d A/D変換器 4 信号処理部 5 画像処理部 6 角速度センサ 7 加速度センサ 8、21 解析部 9 メモリ 10 光軸制御部 11 プリズム 12、22 駆動部 13 復元部 14 磁気センサ 15 センサ・ドライブ部 16 画像抽出部 17 レール 18 ステッピングモータ 19 パターン 20 カード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 lens 2 imaging device 3a, 3b, 3c, 3d A / D converter 4 signal processing unit 5 image processing unit 6 angular velocity sensor 7 acceleration sensor 8, 21 analysis unit 9 memory 10 optical axis control unit 11 prism 12, 22 drive unit 13 restoration unit 14 magnetic sensor 15 sensor drive unit 16 image extraction unit 17 rail 18 stepping motor 19 pattern 20 card

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 俊明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 倉橋 直 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 飯島 克己 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Toshiaki Kondo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Nao Kurahashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Katsumi Iijima 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 特定の被写体を異なる視点から撮影し、
得られた複数の画像中の被写体の対応点を求め、上記被
写体の三次元形状を画像上で復元する三次元形状復元装
置において、 上記異なる視点からの光軸が任意の点で交わるように、
各視点での光軸方向を補正する光軸方向補正手段を具備
することを特徴とする三次元形状復元装置。
1. A specific subject is photographed from different viewpoints,
Obtaining corresponding points of the subject in the obtained plurality of images, in a three-dimensional shape restoration device that restores the three-dimensional shape of the subject on the image, so that the optical axes from the different viewpoints intersect at any point,
A three-dimensional shape restoration device comprising an optical axis direction correction means for correcting the optical axis direction at each viewpoint.
【請求項2】 上記光軸方向補正手段は、撮影時におけ
る撮影光学系の動きを検出し、検出された動きをもとに
して光軸方向の補正を行うことを特徴とする請求項1に
記載の三次元形状復元装置。
2. The optical axis direction correcting means detects a movement of a photographing optical system during photographing, and corrects the optical axis direction based on the detected movement. The three-dimensional shape restoration device described.
【請求項3】 特定の被写体を異なる視点から撮影し、
得られた複数の画像中の被写体の対応点を求め、上記被
写体の三次元形状を画像上で復元する三次元形状復元装
置において、 上記被写体の撮影時に所定のパターンを上記被写体とと
もに撮影する撮影手段と、 上記撮影手段による撮影によって得られた画像中の上記
パターンを認識して上記パターンと上記視点との相対位
置関係を検出し、その検出結果に基づいて、任意の点か
らの光軸方向のずれを補正する光軸方向補正手段とを具
備することを特徴とする三次元形状復元装置。
3. A specific subject is photographed from different viewpoints,
In a three-dimensional shape restoration device that finds corresponding points of the subject in the obtained plurality of images and restores the three-dimensional shape of the subject on the image, a photographing means for photographing a predetermined pattern together with the subject at the time of photographing the subject. Detecting the relative positional relationship between the pattern and the viewpoint by recognizing the pattern in the image obtained by the photographing by the photographing means, and based on the detection result, in the optical axis direction from an arbitrary point. A three-dimensional shape restoring device, comprising: an optical axis direction correcting means for correcting a deviation.
【請求項4】 上記光軸方向補正手段は、上記パターン
の撮影時におけるパターン変形状態から撮影時の視点を
検出し、その検出結果に基づいて光軸方向の補正量を求
めることを特徴とする請求項3に記載の三次元形状復元
装置。
4. The optical axis direction correction means detects a viewpoint at the time of photographing from a pattern deformation state at the time of photographing the pattern, and obtains a correction amount in the optical axis direction based on the detection result. The three-dimensional shape restoration device according to claim 3.
【請求項5】 特定の被写体を異なる視点から撮影し、
得られた複数の画像中の被写体の対応点を求め、上記被
写体の三次元形状を画像上で復元する三次元形状復元装
置において、 上記被写体が画像中におさまるように、各視点での光軸
方向を補正する光軸方向補正手段を具備することを特徴
とする三次元形状復元装置。
5. A specific subject is photographed from different viewpoints,
In a three-dimensional shape restoration device that finds corresponding points of the subject in the obtained plurality of images and restores the three-dimensional shape of the subject on the image, the optical axis at each viewpoint is set so that the subject fits in the image. A three-dimensional shape restoration device comprising an optical axis direction correction means for correcting the direction.
【請求項6】 上記光軸方向補正手段は、撮影時におけ
る撮影光学系の動きを検出する検出手段と、 上記検出手段により検出された撮影光学系の動きを被写
体位置上での動きに変換する変換手段と、 上記変換手段により求められた動きと撮影により得られ
た画像から求められた動きとを比較することにより被写
体領域を判定し、上記被写体領域が画像中におさまるよ
うに、各視点での光軸方向を補正する手段とを具備する
ことを特徴とする請求項5に記載の三次元形状復元装
置。
6. The optical axis direction correcting means detects the movement of the photographing optical system during photographing, and converts the movement of the photographing optical system detected by the detecting means into movement on the subject position. The subject area is determined by comparing the movement obtained by the converting means and the movement obtained by the image obtained by photographing with the movement obtained by the converting means, and at each viewpoint so that the subject area is contained in the image. 6. The three-dimensional shape restoration device according to claim 5, further comprising means for correcting the optical axis direction of the.
【請求項7】 特定の被写体を異なる視点から撮影し、
得られた複数の画像中の被写体の対応点を求め、上記被
写体の三次元形状を画像上で復元する三次元形状復元方
法において、 上記異なる視点からの光軸が任意の点で交わるように、
各視点での光軸方向を補正するようにすることを特徴と
する三次元形状復元方法。
7. A specific subject is photographed from different viewpoints,
Obtaining corresponding points of the subject in the obtained plurality of images, in the three-dimensional shape restoration method of restoring the three-dimensional shape of the subject on the image, so that the optical axes from the different viewpoints intersect at any point,
A three-dimensional shape restoring method characterized by correcting the optical axis direction at each viewpoint.
【請求項8】 請求項7に記載の光軸方向の補正は、撮
影時における撮影光学系の動きを検出し、検出された動
きをもとにして行う補正であることを特徴とする三次元
形状復元方法。
8. The three-dimensional correction according to claim 7, wherein the correction in the optical axis direction is a correction performed by detecting a movement of a photographing optical system during photographing and based on the detected movement. Shape restoration method.
【請求項9】 特定の被写体を異なる視点から撮影し、
得られた複数の画像中の被写体の対応点を求め、上記被
写体の三次元形状を画像上で復元する三次元形状復元方
法において、 上記被写体の撮影時に所定のパターンを上記被写体とと
もに撮影し、これにより得られる画像中の上記パターン
を認識して上記パターンと上記視点との相対位置関係を
検出し、その検出結果に基づいて、任意の点からの光軸
方向のずれを補正するようにすることを特徴とする三次
元形状復元方法。
9. A specific subject is photographed from different viewpoints,
In the three-dimensional shape restoration method of obtaining corresponding points of the subject in the obtained plurality of images and restoring the three-dimensional shape of the subject on the image, a predetermined pattern is photographed together with the subject at the time of photographing the subject, and By recognizing the pattern in the image obtained by detecting the relative positional relationship between the pattern and the viewpoint, and correcting the deviation in the optical axis direction from an arbitrary point based on the detection result. A three-dimensional shape restoration method characterized by:
【請求項10】 請求項9に記載の光軸方向の補正は、
上記パターンの撮影時における上記パターンの変形状態
から撮影時の視点を検出し、その検出結果に基づいて光
軸方向の補正量を求めるものであることを特徴とする三
次元形状復元方法。
10. The correction in the optical axis direction according to claim 9,
A three-dimensional shape restoration method, comprising: detecting a viewpoint at the time of shooting from the deformed state of the pattern at the time of shooting the pattern, and obtaining a correction amount in the optical axis direction based on the detection result.
【請求項11】 特定の被写体を異なる視点から撮影
し、得られた複数の画像中の被写体の対応点を求め、上
記被写体の三次元形状を画像上で復元する三次元形状復
元方法において、 上記被写体が画像中におさまるように、各視点での光軸
方向を補正するようにすることを特徴とする三次元形状
復元方法。
11. A three-dimensional shape restoration method for photographing a specific subject from different viewpoints, obtaining corresponding points of the subject in a plurality of obtained images, and restoring the three-dimensional shape of the subject on the image. A three-dimensional shape restoration method, characterized in that the optical axis direction at each viewpoint is corrected so that the subject fits in the image.
【請求項12】 請求項11に記載の光軸方向の補正
は、撮影時における撮影光学系の動きを検出し、この検
出した撮影光学系の動きを被写体位置上での動きに変換
し、こうして求めた動きと、撮影により得られた画像か
ら求められた動きとを比較することにより被写体領域を
判定し、上記被写体領域が画像中におさまるように、各
視点での光軸方向を補正するものであることを特徴とす
る三次元形状復元方法。
12. The optical axis direction correction according to claim 11, wherein a movement of the photographing optical system at the time of photographing is detected, and the detected movement of the photographing optical system is converted into a movement on a subject position. A subject area is determined by comparing the obtained movement with the movement obtained from an image obtained by shooting, and the optical axis direction at each viewpoint is corrected so that the subject area is contained in the image. A three-dimensional shape restoration method characterized by:
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