JPH10145667A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JPH10145667A JPH10145667A JP8307531A JP30753196A JPH10145667A JP H10145667 A JPH10145667 A JP H10145667A JP 8307531 A JP8307531 A JP 8307531A JP 30753196 A JP30753196 A JP 30753196A JP H10145667 A JPH10145667 A JP H10145667A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動的に撮像装置の傾きにより生ずるひずみ
を補正できる撮像装置。 【解決手段】 撮像装置の傾きを測定する傾き測定手段
４と、撮像された画像中の拡大率を変える電子ズーム手
段６と、撮像装置の焦点距離及び傾きに応じて撮像画像
の拡大率を演算し電子ズーム手段を制御する拡大率制御
手段５を有している。
を補正できる撮像装置。 【解決手段】 撮像装置の傾きを測定する傾き測定手段
４と、撮像された画像中の拡大率を変える電子ズーム手
段６と、撮像装置の焦点距離及び傾きに応じて撮像画像
の拡大率を演算し電子ズーム手段を制御する拡大率制御
手段５を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータに画
像を取り込む画像入力装置、ビデオカメラおよびデジタ
ルカメラ等の撮像装置に関するものである。
像を取り込む画像入力装置、ビデオカメラおよびデジタ
ルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、撮像装置の上方または下方に存在
する被写体を撮影する際、撮像装置と被写体との位置関
係により遠近差が生じて、撮影された被写体の画像の大
きさに光学的なひずみが生じる。
する被写体を撮影する際、撮像装置と被写体との位置関
係により遠近差が生じて、撮影された被写体の画像の大
きさに光学的なひずみが生じる。
【０００３】例えば、正方形を撮像する際に撮像装置の
光軸が正方形に垂直な場合は、図８の従来図に示すよう
に、右側の撮影された画像は正方形になるが、撮像装置
が正方形を上方から見下ろすように撮影した場合は、図
９の従来図に示すように、正方形の上部は大きく下方に
いくに従い小さくなってしまう。
光軸が正方形に垂直な場合は、図８の従来図に示すよう
に、右側の撮影された画像は正方形になるが、撮像装置
が正方形を上方から見下ろすように撮影した場合は、図
９の従来図に示すように、正方形の上部は大きく下方に
いくに従い小さくなってしまう。
【０００４】このような現象の問題点として、例えば、
コンピュータへの入力手段としての撮像装置を考えた場
合、このような用途の撮像装置は通常モニタの上に配置
されるもので、コンピュータネットワーク上等で使用す
る画像としてコンピュータの使用者の画像を撮影するよ
うな場合に、上述のような配置では人物を上方から見下
ろすように撮影することになって、頭部が大きく胴体部
は小さいという人物画を撮影することになってしまう。
コンピュータへの入力手段としての撮像装置を考えた場
合、このような用途の撮像装置は通常モニタの上に配置
されるもので、コンピュータネットワーク上等で使用す
る画像としてコンピュータの使用者の画像を撮影するよ
うな場合に、上述のような配置では人物を上方から見下
ろすように撮影することになって、頭部が大きく胴体部
は小さいという人物画を撮影することになってしまう。
【０００５】従って、従来は入力された画像信号を電子
ズーム回路を用いて画面中の拡大率を変化させることに
より、上述のようなひずみが無くなるように補正を行っ
ている。
ズーム回路を用いて画面中の拡大率を変化させることに
より、上述のようなひずみが無くなるように補正を行っ
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ひずみの補正について、撮影された画像を表
示装置に表示してユーザーが画面を見ながら、電子ズー
ム回路により画面中の拡大率を変化させて、ひずみが無
くなるように補正量を調整しなければならないという手
間のかかる修正処理が必要になるという問題がある。
来例では、ひずみの補正について、撮影された画像を表
示装置に表示してユーザーが画面を見ながら、電子ズー
ム回路により画面中の拡大率を変化させて、ひずみが無
くなるように補正量を調整しなければならないという手
間のかかる修正処理が必要になるという問題がある。
【０００７】そこで、請求項１記載の発明の目的は、ユ
ーザーにひずみ補正の手間がかからないように、撮像装
置の傾きが原因となって生ずるひずみを自動的に補正で
きる撮像装置を提供することにある。
ーザーにひずみ補正の手間がかからないように、撮像装
置の傾きが原因となって生ずるひずみを自動的に補正で
きる撮像装置を提供することにある。
【０００８】更に、請求項２又は３に記載の発明の目的
は、撮像装置の傾きが原因で生ずるひずみを自動的に補
正する際の補正量を、正確に算出できる撮像装置を提供
することにある。
は、撮像装置の傾きが原因で生ずるひずみを自動的に補
正する際の補正量を、正確に算出できる撮像装置を提供
することにある。
【０００９】更に、請求項４又は５に記載の発明の目的
は、撮像装置の傾きが原因で生ずるひずみを自動的に補
正する補正処理を、高速に正確に実行できる撮像装置を
提供することにある。
は、撮像装置の傾きが原因で生ずるひずみを自動的に補
正する補正処理を、高速に正確に実行できる撮像装置を
提供することにある。
【００１０】更に、請求項６に記載の発明の目的は、撮
像装置の傾きが原因で生ずるひずみを自動的に補正する
調整処理を、撮像装置のハード構成を削減しながら実現
できる撮像装置を提供することにある。
像装置の傾きが原因で生ずるひずみを自動的に補正する
調整処理を、撮像装置のハード構成を削減しながら実現
できる撮像装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する構成は、請求項１に記載のように、撮像装置
の傾きを測定する傾き測定手段と、撮像された画像中の
拡大率を変えることが可能な電子ズーム手段と、前記撮
像装置の焦点距離および傾きに応じて撮像画像の拡大率
を演算し前記電子ズーム手段を制御する第１の拡大率制
御手段を有することを特徴とする撮像装置にある。
を実現する構成は、請求項１に記載のように、撮像装置
の傾きを測定する傾き測定手段と、撮像された画像中の
拡大率を変えることが可能な電子ズーム手段と、前記撮
像装置の焦点距離および傾きに応じて撮像画像の拡大率
を演算し前記電子ズーム手段を制御する第１の拡大率制
御手段を有することを特徴とする撮像装置にある。
【００１２】この構成によれば、拡大率制御手段で演算
した画像の拡大率に応じて、電子ズーム手段により画像
中の拡大率を変えて画像のひずみを補正することができ
る。
した画像の拡大率に応じて、電子ズーム手段により画像
中の拡大率を変えて画像のひずみを補正することができ
る。
【００１３】本出願に係る発明の目的を実現する具体的
な構成は、請求項２に記載のように、前記拡大率制御手
段は、カメラの傾き方向の拡大率を、αｆ／（ｆ・ｃｏ
ｓθ＋αｙ・ｓｉｎθ）、但し、ｆは焦点距離、θは傾
き、ｙは画像中の傾き方向の座標、αは撮像装置固有の
定数、として演算することを特徴とする請求項１記載の
撮像装置にある。
な構成は、請求項２に記載のように、前記拡大率制御手
段は、カメラの傾き方向の拡大率を、αｆ／（ｆ・ｃｏ
ｓθ＋αｙ・ｓｉｎθ）、但し、ｆは焦点距離、θは傾
き、ｙは画像中の傾き方向の座標、αは撮像装置固有の
定数、として演算することを特徴とする請求項１記載の
撮像装置にある。
【００１４】この構成によれば、カメラの傾き方向の拡
大率ＫＹ＝αｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙ・ｓｉｎθ）と
して正確に算出できる。
大率ＫＹ＝αｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙ・ｓｉｎθ）と
して正確に算出できる。
【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する他の具
体的な構成は、請求項３に記載のように、前記拡大率制
御手段は、カメラの傾きと垂直な方向の拡大率を、αｆ
・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙ・ｓｉｎθ）、但
し、ｆは焦点距離、θは傾き、ｙは画像中の傾き方向の
座標、αは撮像装置固有の定数、として演算することを
特徴とする請求項１記載の撮像装置にある。
体的な構成は、請求項３に記載のように、前記拡大率制
御手段は、カメラの傾きと垂直な方向の拡大率を、αｆ
・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙ・ｓｉｎθ）、但
し、ｆは焦点距離、θは傾き、ｙは画像中の傾き方向の
座標、αは撮像装置固有の定数、として演算することを
特徴とする請求項１記載の撮像装置にある。
【００１６】この構成によれば、カメラの傾きと垂直な
方向の拡大率ＫＸ＝αｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋
αｙ・ｓｉｎθ）として正確に算出して、ＫＹとＫＸに
よる補正により完全にひずみを無くすことができる。
方向の拡大率ＫＸ＝αｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋
αｙ・ｓｉｎθ）として正確に算出して、ＫＹとＫＸに
よる補正により完全にひずみを無くすことができる。
【００１７】本出願に係る発明の目的を実現する他の構
成は、請求項４に記載のように、撮像装置の傾きを測定
する傾き測定手段と、撮像された画像中の拡大率を変え
ることが可能な電子ズーム手段と、前記撮像装置の焦点
距離、傾きおよび画像の座標に対して拡大率を設定した
ルックアップテーブルと、前記ルックアップテーブルを
参照して拡大率を決定し前記電子ズーム手段を制御する
第２の拡大率制御手段を有することを特徴とする撮像装
置にある。
成は、請求項４に記載のように、撮像装置の傾きを測定
する傾き測定手段と、撮像された画像中の拡大率を変え
ることが可能な電子ズーム手段と、前記撮像装置の焦点
距離、傾きおよび画像の座標に対して拡大率を設定した
ルックアップテーブルと、前記ルックアップテーブルを
参照して拡大率を決定し前記電子ズーム手段を制御する
第２の拡大率制御手段を有することを特徴とする撮像装
置にある。
【００１８】この構成によれば、ルックアップテーブル
に設定済みの各拡大率を参照して電子ズーム手段を制御
することにより、ひずみの補正処理を高速化することが
できる。
に設定済みの各拡大率を参照して電子ズーム手段を制御
することにより、ひずみの補正処理を高速化することが
できる。
【００１９】本出願に係る発明の目的を実現する具体的
な構成は、請求項５に記載のように、前記ルックアップ
テーブルには、予め演算済みの拡大率の解にあたるデー
タが登録されていることを特徴とする請求項４記載の撮
像装置にある。
な構成は、請求項５に記載のように、前記ルックアップ
テーブルには、予め演算済みの拡大率の解にあたるデー
タが登録されていることを特徴とする請求項４記載の撮
像装置にある。
【００２０】この構成によれば、このルックアップテー
ブルには、撮像装置の焦点距離、傾きおよび画像の座標
に対応するアドレスに所望の拡大率データがそれぞれ登
録されているので、焦点距離と傾きと座標点の数値が分
かればルックアップテーブルを検索して、即該当する拡
大率データを得ることができる。
ブルには、撮像装置の焦点距離、傾きおよび画像の座標
に対応するアドレスに所望の拡大率データがそれぞれ登
録されているので、焦点距離と傾きと座標点の数値が分
かればルックアップテーブルを検索して、即該当する拡
大率データを得ることができる。
【００２１】本出願に係る発明の目的を実現する他の構
成は、請求項６に記載のように、撮像装置の傾きを測定
する傾き測定手段と、画像信号と撮像装置の焦点距離お
よび傾き情報を送信する送信手段を備えた撮像装置と、
該撮像装置に連結されたコンピュータ上に前記送信手段
より送信された信号を受信する受信手段と、前記コンピ
ュータ上で動作するアプリケーションソフトとして撮像
装置の焦点距離および傾きに応じて撮像された画像の拡
大率を変換する電子ズーム手段と第３の拡大率制御手段
を有することを特徴とする撮像装置にある。
成は、請求項６に記載のように、撮像装置の傾きを測定
する傾き測定手段と、画像信号と撮像装置の焦点距離お
よび傾き情報を送信する送信手段を備えた撮像装置と、
該撮像装置に連結されたコンピュータ上に前記送信手段
より送信された信号を受信する受信手段と、前記コンピ
ュータ上で動作するアプリケーションソフトとして撮像
装置の焦点距離および傾きに応じて撮像された画像の拡
大率を変換する電子ズーム手段と第３の拡大率制御手段
を有することを特徴とする撮像装置にある。
【００２２】この構成によれば、撮像装置の焦点距離、
傾き情報を受信して、画像のひずみ補正をコンピュータ
のアプリケーションソフトの動作として実行できる。
傾き情報を受信して、画像のひずみ補正をコンピュータ
のアプリケーションソフトの動作として実行できる。
【００２３】
（第１の実施の形態）以下、本発明の第１の実施の形態
について図を参照して説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。図１に
おいて、撮像装置に入力する画像は撮像レンズ１からな
る光学処理装置を通り、ＣＣＤ２上に結像する。ＣＣＤ
２で入力画像を電気信号に変換しデジタル信号処理回路
３へ入力して、自動利得制御（ＡＧＣ）、アナログ・デ
ジタルＡ／Ｄ変換、ガンマ補正等、撮像装置として必要
な画像信号処理を行う。
について図を参照して説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。図１に
おいて、撮像装置に入力する画像は撮像レンズ１からな
る光学処理装置を通り、ＣＣＤ２上に結像する。ＣＣＤ
２で入力画像を電気信号に変換しデジタル信号処理回路
３へ入力して、自動利得制御（ＡＧＣ）、アナログ・デ
ジタルＡ／Ｄ変換、ガンマ補正等、撮像装置として必要
な画像信号処理を行う。
【００２４】傾き検出器４は撮像装置本体が垂直軸に対
して何度傾いているかを測定する。傾きの測定方法は、
例えば、図７に示す傾き検出器の原理図のように、おも
りＷと支点Ｏの先端が抵抗ＡＣＢに対する可動接点Ｃに
なるようにして、おもりＷの動きによるＡＣ間の抵抗の
変化から重力方向に対する角度を求める方法等によって
測定する。
して何度傾いているかを測定する。傾きの測定方法は、
例えば、図７に示す傾き検出器の原理図のように、おも
りＷと支点Ｏの先端が抵抗ＡＣＢに対する可動接点Ｃに
なるようにして、おもりＷの動きによるＡＣ間の抵抗の
変化から重力方向に対する角度を求める方法等によって
測定する。
【００２５】拡大率制御回路５は光学処理装置からの焦
点距離、撮像装置の傾きから撮像装置の傾きが原因で生
じる光学的なひずみを補正するような拡大率を演算し、
拡大率を電子ズーム回路へ入力する。電子ズーム回路６
は拡大率制御回路５からの拡大率に従って入力画像の電
子ズーム処理を行う。具体的には、電子ズーム回路６は
図示していない画像メモリ、メモリ読み書き制御回路、
補間演算回路からなり、拡大率に従って隣接するライン
間や画素間の補間演算や間引きを行うことによって画像
の拡大縮小処理を行う。
点距離、撮像装置の傾きから撮像装置の傾きが原因で生
じる光学的なひずみを補正するような拡大率を演算し、
拡大率を電子ズーム回路へ入力する。電子ズーム回路６
は拡大率制御回路５からの拡大率に従って入力画像の電
子ズーム処理を行う。具体的には、電子ズーム回路６は
図示していない画像メモリ、メモリ読み書き制御回路、
補間演算回路からなり、拡大率に従って隣接するライン
間や画素間の補間演算や間引きを行うことによって画像
の拡大縮小処理を行う。
【００２６】つぎに各図を参照して拡大率制御の動作に
ついて説明する。図４は図１に示す撮像装置の光軸が被
写体に対して垂直に交差している場合の光学系の模式図
である。図５は図４に示す撮像装置が被写体に対しθだ
け傾いた場合の光学系のＹ−Ｚ平面上の模式図である。
図６は図５に示す撮像装置の光学系のＸ−Ｚ平面上の模
式図である。
ついて説明する。図４は図１に示す撮像装置の光軸が被
写体に対して垂直に交差している場合の光学系の模式図
である。図５は図４に示す撮像装置が被写体に対しθだ
け傾いた場合の光学系のＹ−Ｚ平面上の模式図である。
図６は図５に示す撮像装置の光学系のＸ−Ｚ平面上の模
式図である。
【００２７】図４は被写体に対し撮像装置の光軸が垂直
に交わっている理想的で傾きの無い場合を示したもの
で、物点ＯとＰは、像点Ｏ′とＰ′に結像する。この場
合の像点Ｐ′は具体的には次のように求める。
に交わっている理想的で傾きの無い場合を示したもの
で、物点ＯとＰは、像点Ｏ′とＰ′に結像する。この場
合の像点Ｐ′は具体的には次のように求める。
【００２８】点Ｐより光軸に平行な直線と主平面Ｈとの
交点をＡとし、Ｐと前側焦点Ｆを通る直線と主平面Ｈと
の交点をＢとして、Ｂと光軸に平行な直線とＡから後側
焦点Ｆ′への直線の交点がＰ′となる。
交点をＡとし、Ｐと前側焦点Ｆを通る直線と主平面Ｈと
の交点をＢとして、Ｂと光軸に平行な直線とＡから後側
焦点Ｆ′への直線の交点がＰ′となる。
【００２９】この時のＰＯの距離をｙ、Ｐ′Ｏ′の距離
をｙ′、前側焦点距離をｆ、前側焦点Ｆと物平面との距
離をｚ、後側焦点距離をｆ′、後側焦点Ｆ′と像平面と
の距離をｚ′とすると、これらの間にはニュートンの公
式（ｚｚ′＝ｆｆ′）より、次の関係が成り立つ。
をｙ′、前側焦点距離をｆ、前側焦点Ｆと物平面との距
離をｚ、後側焦点距離をｆ′、後側焦点Ｆ′と像平面と
の距離をｚ′とすると、これらの間にはニュートンの公
式（ｚｚ′＝ｆｆ′）より、次の関係が成り立つ。
【００３０】 ｙ′／ｙ＝ｆ／ｚ＝ｚ′／ｆ′ …（５−１） 次に、被写体物面が光軸Ｚに対してＹ軸方向にπ−θの
角をなす場合について考えると、これは垂直な被写体に
対して撮像装置がθだけ傾いた場合と同義であり、図５
にその場合の光学系のＹ−Ｚ平面上の模式図を示す。
角をなす場合について考えると、これは垂直な被写体に
対して撮像装置がθだけ傾いた場合と同義であり、図５
にその場合の光学系のＹ−Ｚ平面上の模式図を示す。
【００３１】図５で、物点Ｐの像点Ｐ１′は、Ｐ１の写
像になり、Ｐ１のＹ座標をｙ１とするとＰ１′のＹ′座
標はｙ１′になる。
像になり、Ｐ１のＹ座標をｙ１とするとＰ１′のＹ′座
標はｙ１′になる。
【００３２】今、撮像装置がθだけ傾くことによって、
像点のＹ′座標はｙ′からｙ１′に変化したことにな
り、この変化量を補正するためには、像点Ｐ１′の画像
に対し（ｙ′／ｙ１′）の拡大縮小処理を行えばよい。
ｙ′／ｙ１′の値はｙ／ｙ１の値に等しいので、ｙとｙ
１の関係を求めると、図５より、 ｙ／ｙ１＝（ｚ−ｙ・ｓｉｎθ）／ｚ・ｃｏｓθ …（６−１） ｚ＝ｆｙ／ｙ′より ｙ／ｙ１＝（ｆ−ｙ′・ｓｉｎθ）／ｆ・ｃｏｓθ ＝ｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋ｙ１′・ｓｉｎθ） …（６−２） となり、これよりＹ軸方向の拡大率ＫＹは、カメラの傾
きθ、焦点距離ｆ、像点のＹ′座標ｙ１′の関数として
表すことができる。
像点のＹ′座標はｙ′からｙ１′に変化したことにな
り、この変化量を補正するためには、像点Ｐ１′の画像
に対し（ｙ′／ｙ１′）の拡大縮小処理を行えばよい。
ｙ′／ｙ１′の値はｙ／ｙ１の値に等しいので、ｙとｙ
１の関係を求めると、図５より、 ｙ／ｙ１＝（ｚ−ｙ・ｓｉｎθ）／ｚ・ｃｏｓθ …（６−１） ｚ＝ｆｙ／ｙ′より ｙ／ｙ１＝（ｆ−ｙ′・ｓｉｎθ）／ｆ・ｃｏｓθ ＝ｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋ｙ１′・ｓｉｎθ） …（６−２） となり、これよりＹ軸方向の拡大率ＫＹは、カメラの傾
きθ、焦点距離ｆ、像点のＹ′座標ｙ１′の関数として
表すことができる。
【００３３】また、ｙ１′は像平面状の距離なので、実
際に電子ズーム回路で補正の対象となる画像上での座標
ｙａに変換する。基本的に像平面状の画像と、補正対象
となる画像の間に相似関係が成り立つので、その相似比
をαとすると、ｙ１′＝αｙａとすれば、 ＫＹ（θ，ｆ，ｙａ）＝ αｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙａ・ｓｉｎθ） …（６−３） になる。
際に電子ズーム回路で補正の対象となる画像上での座標
ｙａに変換する。基本的に像平面状の画像と、補正対象
となる画像の間に相似関係が成り立つので、その相似比
をαとすると、ｙ１′＝αｙａとすれば、 ＫＹ（θ，ｆ，ｙａ）＝ αｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙａ・ｓｉｎθ） …（６−３） になる。
【００３４】従って、拡大率制御回路５では、撮像装置
の傾きと焦点距離及び電子ズーム対象の画像の各座標に
対し、（６−３）式で表される演算を行い、その値をＹ
軸方向の拡大率として電子ズーム回路６へ送出する。
の傾きと焦点距離及び電子ズーム対象の画像の各座標に
対し、（６−３）式で表される演算を行い、その値をＹ
軸方向の拡大率として電子ズーム回路６へ送出する。
【００３５】次に、Ｘ軸方向の拡大率の演算について図
６を参照して説明する。図６は図５と同じ、被写体物面
が光軸Ｚに対してＹ軸方向にπ−θの角をなす場合の光
学系のＸ−Ｚ平面上の模式図である。図６で、物点Ｐと
前側焦点Ｆとを結ぶ直線と、Ｏを含む光軸に垂直な平面
との交点をＰ１とすれば、物点Ｐの像点Ｐ１′はＰ１の
写像になる。Ｐ１のＸ座標をｘ１とするとＰ１′のＸ′
座標はｘ１′になる。
６を参照して説明する。図６は図５と同じ、被写体物面
が光軸Ｚに対してＹ軸方向にπ−θの角をなす場合の光
学系のＸ−Ｚ平面上の模式図である。図６で、物点Ｐと
前側焦点Ｆとを結ぶ直線と、Ｏを含む光軸に垂直な平面
との交点をＰ１とすれば、物点Ｐの像点Ｐ１′はＰ１の
写像になる。Ｐ１のＸ座標をｘ１とするとＰ１′のＸ′
座標はｘ１′になる。
【００３６】今、撮像装置がθだけ傾くことによって、
像点のＸ′座標はｘ′からｘ１′に変化したことにな
り、この変化量を補正するためには、像点Ｐ１′の画像
に対し（ｘ′／ｘ１′）の拡大縮小処理を行えばよい。
ｘ′／ｘ１′の値はｘ／ｘ１の値に等しいので、ｘとｘ
１の関係を求めると、図６より、 ｘ／ｘ１＝（ｚ−ｙ・ｓｉｎθ）／ｚ …（７−１） ｚ＝ｆｘ／ｘ′より ｘ／ｘ１＝（１−ｙ′・ｓｉｎθ）／ｆ …（７−２） ｙ′＝ｆｙ１′／（ｆ・ｃｏｓθ＋ｙ１′・ｓｉｎθ） （７−２）式より ｘ／ｘ１＝ｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋ｙ１′・ｓｉｎθ） …（７−３） となり、Ｘ軸方向の拡大率ＫＸは、傾きθ、焦点距離
ｆ、像点のＹ′座標ｙ１′の関数として表せる。ｙ１′
は像平面状の距離なので実際に電子ズーム回路６で補正
の対象となる面像上での座標ｙａに変換する。基本的に
像平面状の面像と補正対象となる画像の間には相似関係
が成り立つので、その相似比をαとすると、ｙ１′＝α
ｙとなり、 ＫＸ（θ，ｆ，ｙａ）＝ αｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙａ・ｓｉｎθ） …（７−４） になる。従って、拡大率制御回路５では、撮像装置の傾
きと焦点距離および電子ズーム対象の画像の各座標に対
し、（７−４）式で表される演算を行い、その値をＸ軸
方向の拡大率として電子ズーム回路６へ送出する。こう
して、撮像装置の傾きが原因で生じる光学的なひずみを
補正した画像を出力する。
像点のＸ′座標はｘ′からｘ１′に変化したことにな
り、この変化量を補正するためには、像点Ｐ１′の画像
に対し（ｘ′／ｘ１′）の拡大縮小処理を行えばよい。
ｘ′／ｘ１′の値はｘ／ｘ１の値に等しいので、ｘとｘ
１の関係を求めると、図６より、 ｘ／ｘ１＝（ｚ−ｙ・ｓｉｎθ）／ｚ …（７−１） ｚ＝ｆｘ／ｘ′より ｘ／ｘ１＝（１−ｙ′・ｓｉｎθ）／ｆ …（７−２） ｙ′＝ｆｙ１′／（ｆ・ｃｏｓθ＋ｙ１′・ｓｉｎθ） （７−２）式より ｘ／ｘ１＝ｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋ｙ１′・ｓｉｎθ） …（７−３） となり、Ｘ軸方向の拡大率ＫＸは、傾きθ、焦点距離
ｆ、像点のＹ′座標ｙ１′の関数として表せる。ｙ１′
は像平面状の距離なので実際に電子ズーム回路６で補正
の対象となる面像上での座標ｙａに変換する。基本的に
像平面状の面像と補正対象となる画像の間には相似関係
が成り立つので、その相似比をαとすると、ｙ１′＝α
ｙとなり、 ＫＸ（θ，ｆ，ｙａ）＝ αｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙａ・ｓｉｎθ） …（７−４） になる。従って、拡大率制御回路５では、撮像装置の傾
きと焦点距離および電子ズーム対象の画像の各座標に対
し、（７−４）式で表される演算を行い、その値をＸ軸
方向の拡大率として電子ズーム回路６へ送出する。こう
して、撮像装置の傾きが原因で生じる光学的なひずみを
補正した画像を出力する。
【００３７】このように、第１の実施の形態によれば、
拡大率制御回路６において、自動的にＹ軸方向の拡大率
ＫＹと、Ｘ軸方向の拡大率ＫＸを演算して電子ズーム回
路６を制御するように構成したので、撮像装置の傾きに
よる画像のひずみをＸ，Ｙ双方向から自動的に正確に補
正することが可能になる。
拡大率制御回路６において、自動的にＹ軸方向の拡大率
ＫＹと、Ｘ軸方向の拡大率ＫＸを演算して電子ズーム回
路６を制御するように構成したので、撮像装置の傾きに
よる画像のひずみをＸ，Ｙ双方向から自動的に正確に補
正することが可能になる。
【００３８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態について説明する。図２は本発明の第２の
実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。第２の
実施の形態は、前実施の形態が行った拡大率ＫＹ，ＫＸ
の演算処理をルックアップテーブルを設けて省略し、補
正処理を高速化するものである。
の実施の形態について説明する。図２は本発明の第２の
実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。第２の
実施の形態は、前実施の形態が行った拡大率ＫＹ，ＫＸ
の演算処理をルックアップテーブルを設けて省略し、補
正処理を高速化するものである。
【００３９】図２に示すように、撮像装置に入力した画
像は撮像レンズ１からなる光学処理装置を通りＣＣＤ２
上に結像する。ＣＣＤ２は入力画像を電気信号に変換し
てデジタル信号処理回路３へ入力する。デジタル信号処
理回路３では、自動利得制御（ＡＧＣ）、Ａ／Ｄ変換、
ガンマ補正等の撮像装置として必要な画像信号処理が行
われる。傾き検出器４は図７に示すような第１の実施の
形態と同構成のものが使用される。
像は撮像レンズ１からなる光学処理装置を通りＣＣＤ２
上に結像する。ＣＣＤ２は入力画像を電気信号に変換し
てデジタル信号処理回路３へ入力する。デジタル信号処
理回路３では、自動利得制御（ＡＧＣ）、Ａ／Ｄ変換、
ガンマ補正等の撮像装置として必要な画像信号処理が行
われる。傾き検出器４は図７に示すような第１の実施の
形態と同構成のものが使用される。
【００４０】拡大率制御回路５ｂはメモリに多次元のル
ックアップテーブル７を有し、ルックアップテーブル７
には、例えば前実施の形態で演算したＫＹ（６−３
式）、ＫＸ（７−４式）等の拡大率の解に当たるデータ
が予め登録されている。
ックアップテーブル７を有し、ルックアップテーブル７
には、例えば前実施の形態で演算したＫＹ（６−３
式）、ＫＸ（７−４式）等の拡大率の解に当たるデータ
が予め登録されている。
【００４１】電子ズーム回路６は前実施の形態と同様
に、拡大率制御回路５ｂからの拡大率に従って入力画像
の電子ズーム処理を行う。つまりメモリ、メモリ読み書
き制御回路、補間演算回路等の構成で、拡大率に従い隣
接するライン間や画素間の補間演算や間引きにより画像
の拡大縮小処理を行うものである。
に、拡大率制御回路５ｂからの拡大率に従って入力画像
の電子ズーム処理を行う。つまりメモリ、メモリ読み書
き制御回路、補間演算回路等の構成で、拡大率に従い隣
接するライン間や画素間の補間演算や間引きにより画像
の拡大縮小処理を行うものである。
【００４２】第２の実施の形態における拡大率制御は、
拡大率制御回路５ｂが焦点距離、撮像装置の傾き、拡大
する座標データでルックアップテーブル７を参照して、
該当する拡大率データを選択し読出して電子ズーム回路
６へ入力する。電子ズーム回路６は拡大率に応じて画像
の拡大縮小処理を行い、ひずみの補正されたクリアな画
像を出力する。
拡大率制御回路５ｂが焦点距離、撮像装置の傾き、拡大
する座標データでルックアップテーブル７を参照して、
該当する拡大率データを選択し読出して電子ズーム回路
６へ入力する。電子ズーム回路６は拡大率に応じて画像
の拡大縮小処理を行い、ひずみの補正されたクリアな画
像を出力する。
【００４３】このような、第２の実施の形態によれば、
各焦点距離、カメラの傾き、拡大する座標に対応する拡
大率の解データを演算済みの形でルックアップテーブル
７に登録し、ルックアップテーブル７を参照することで
演算無しに拡大率データを得て拡大率制御を行うように
構成したので、第１の実施の形態の自動化による効果に
加えて補正処理を高速化することが可能になる。
各焦点距離、カメラの傾き、拡大する座標に対応する拡
大率の解データを演算済みの形でルックアップテーブル
７に登録し、ルックアップテーブル７を参照することで
演算無しに拡大率データを得て拡大率制御を行うように
構成したので、第１の実施の形態の自動化による効果に
加えて補正処理を高速化することが可能になる。
【００４４】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態について説明する。図３は本発明の第３の実
施の形態に係る撮像装置のブロック図である。第３の実
施の形態は、拡大率制御回路５、電子ズーム回路６等を
コンピュータのアプリケーションソフトとして構成した
例である。
実施の形態について説明する。図３は本発明の第３の実
施の形態に係る撮像装置のブロック図である。第３の実
施の形態は、拡大率制御回路５、電子ズーム回路６等を
コンピュータのアプリケーションソフトとして構成した
例である。
【００４５】図３に示すように、撮像装置に入力した画
像は撮像レンズ１からなる光学処理装置を通りＣＣＤ２
上に結像する。ＣＣＤ２は入力した画像を電気信号に変
換しデジタル信号回路３へ入力する。デジタル信号回路
３では同様に、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換、ガンマ補正等の撮
像装置として必要な画像信号処理を行う。傾き検出器４
は前実施の形態と同一構成で図７に示すような検出器を
用いる。
像は撮像レンズ１からなる光学処理装置を通りＣＣＤ２
上に結像する。ＣＣＤ２は入力した画像を電気信号に変
換しデジタル信号回路３へ入力する。デジタル信号回路
３では同様に、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換、ガンマ補正等の撮
像装置として必要な画像信号処理を行う。傾き検出器４
は前実施の形態と同一構成で図７に示すような検出器を
用いる。
【００４６】第３の実施の形態では、送信回路８から光
学的処理装置からの焦点距離、撮像装置の傾きとデジタ
ル信号処理回路３からの画像信号を外部へ出力する。コ
ンピュータは撮像装置からの信号を受信回路９を介して
受信入力し、コンピュータに付属する記憶装置１２に記
憶する。
学的処理装置からの焦点距離、撮像装置の傾きとデジタ
ル信号処理回路３からの画像信号を外部へ出力する。コ
ンピュータは撮像装置からの信号を受信回路９を介して
受信入力し、コンピュータに付属する記憶装置１２に記
憶する。
【００４７】また、電子ズーム手段１１と第３の拡大率
制御手段１０は、コンピュータ内のプログラムとして存
在し、コンピュータのＣＰＵ１３によって随時、実行処
理される。
制御手段１０は、コンピュータ内のプログラムとして存
在し、コンピュータのＣＰＵ１３によって随時、実行処
理される。
【００４８】以上のような構成において、撮像装置より
入力する画像信号は、コンピュータ上で撮像装置の傾き
が原因となって生じる光学的なひずみを補正するように
画像変換される。画像変換の方式は前実施の形態と同様
に、焦点距離、傾き、補正する画像の座標データより拡
大率制御手段１０がＫＹ，ＫＸを求め、電子ズーム手段
１１により拡大処理される。この拡大率制御手段１０と
電子ズーム手段１１の画像変換動作は、コンピュータ上
のアプリケーションソフトとして動作する。こうして、
ひずみ補正された画像は表示装置１４に表示され、また
記憶装置１２に記憶される。
入力する画像信号は、コンピュータ上で撮像装置の傾き
が原因となって生じる光学的なひずみを補正するように
画像変換される。画像変換の方式は前実施の形態と同様
に、焦点距離、傾き、補正する画像の座標データより拡
大率制御手段１０がＫＹ，ＫＸを求め、電子ズーム手段
１１により拡大処理される。この拡大率制御手段１０と
電子ズーム手段１１の画像変換動作は、コンピュータ上
のアプリケーションソフトとして動作する。こうして、
ひずみ補正された画像は表示装置１４に表示され、また
記憶装置１２に記憶される。
【００４９】このような、第３の実施の形態によれば、
第１、第２の実施の形態と同様に撮像装置の傾きによる
画像のひずみを自動的に補正されると同時に、補正の画
像変換をアプリケーションソフトで処理するように構築
したので、電子ズーム回路、拡大率制御回路等のハード
構成を簡略化できる。
第１、第２の実施の形態と同様に撮像装置の傾きによる
画像のひずみを自動的に補正されると同時に、補正の画
像変換をアプリケーションソフトで処理するように構築
したので、電子ズーム回路、拡大率制御回路等のハード
構成を簡略化できる。
【００５０】（請求項と実施の形態の対応）傾き測定手
段は図７に示したような傾き検出器４である。
段は図７に示したような傾き検出器４である。
【００５１】電子ズーム手段はメモリの書込み読出し動
作による電子ズーム回路６又は請求項６のようなアプリ
ケーションソフト（電子ズーム手段１１）による画像の
拡大処理である。
作による電子ズーム回路６又は請求項６のようなアプリ
ケーションソフト（電子ズーム手段１１）による画像の
拡大処理である。
【００５２】第１の拡大率制御手段はＫＹ，ＫＸを演算
して制御する拡大率制御回路５である。第２の拡大率制
御手段はルックアップテーブル７を参照して制御する拡
大率制御回路５ｂである。第３の拡大率制御手段はコン
ピュータのアプリケーションソフトとして画像変換を制
御する拡大率制御手段１０である。
して制御する拡大率制御回路５である。第２の拡大率制
御手段はルックアップテーブル７を参照して制御する拡
大率制御回路５ｂである。第３の拡大率制御手段はコン
ピュータのアプリケーションソフトとして画像変換を制
御する拡大率制御手段１０である。
【００５３】（他の実施の形態）本実施の形態では、傾
き検出器として図７に示すようなオモリ型の検出器を提
示したが、これに限定するものではなく、光学的な光軸
偏位検出型あるいはジャイロ型等を含め傾きを検出でき
る機構であれば全て適用可能である。
き検出器として図７に示すようなオモリ型の検出器を提
示したが、これに限定するものではなく、光学的な光軸
偏位検出型あるいはジャイロ型等を含め傾きを検出でき
る機構であれば全て適用可能である。
【００５４】また、本実施の形態ではここまで、単に撮
像装置の傾きによる画像のひずみ補正として説明してき
たが、コンピュータの画像データ入力処理から、撮像画
像を入力するシステムとして監視カメラシステム、ＴＶ
会議システム、ＴＶ電話システム等の全てのシステムに
ついて適用可能である。
像装置の傾きによる画像のひずみ補正として説明してき
たが、コンピュータの画像データ入力処理から、撮像画
像を入力するシステムとして監視カメラシステム、ＴＶ
会議システム、ＴＶ電話システム等の全てのシステムに
ついて適用可能である。
【００５５】また、これらの画像変換方式を拡張するこ
とによって、パン、チルト等の場合の動画に対する補正
も可能となってくるものである。
とによって、パン、チルト等の場合の動画に対する補正
も可能となってくるものである。
【００５６】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１に記載
の発明によれば、撮像装置の傾き測定手段と、画像の拡
大率を変更する電子ズーム手段と、拡大率を演算して電
子ズーム手段を制御する拡大率制御手段を備えたので、
ユーザーに歪み補正の手間をかけさせずに、自動的に撮
像装置の傾きが原因となって生ずるひずみを補正するこ
とが可能になる。
の発明によれば、撮像装置の傾き測定手段と、画像の拡
大率を変更する電子ズーム手段と、拡大率を演算して電
子ズーム手段を制御する拡大率制御手段を備えたので、
ユーザーに歪み補正の手間をかけさせずに、自動的に撮
像装置の傾きが原因となって生ずるひずみを補正するこ
とが可能になる。
【００５７】更に、請求項２又は３に記載の発明によれ
ば、カメラの傾き方向の拡大率ＫＹと、カメラの傾きと
垂直な方向の拡大率ＫＸを、焦点距離ｆ、傾きθ、画像
中の傾き方向の座標ｙ、撮像装置固有の定数α、から演
算するようにしたので、撮像装置の傾きが原因で生ずる
ひずみの補正量を正確に算出することができる。
ば、カメラの傾き方向の拡大率ＫＹと、カメラの傾きと
垂直な方向の拡大率ＫＸを、焦点距離ｆ、傾きθ、画像
中の傾き方向の座標ｙ、撮像装置固有の定数α、から演
算するようにしたので、撮像装置の傾きが原因で生ずる
ひずみの補正量を正確に算出することができる。
【００５８】更に、請求項４又は５に記載の発明によれ
ば、撮像装置の傾き測定手段と、拡大率を変える電子ズ
ーム手段と、焦点距離、傾きおよび画像の座標に対する
拡大率を予め演算して登録したルックアップテーブル
と、それを参照して電子ズーム手段を制御する第２の拡
大率制御手段を備えたので、自動的に撮像装置の傾きが
原因で生ずるひずみを補正する補正処理を高速で正確に
実行することが可能になる。
ば、撮像装置の傾き測定手段と、拡大率を変える電子ズ
ーム手段と、焦点距離、傾きおよび画像の座標に対する
拡大率を予め演算して登録したルックアップテーブル
と、それを参照して電子ズーム手段を制御する第２の拡
大率制御手段を備えたので、自動的に撮像装置の傾きが
原因で生ずるひずみを補正する補正処理を高速で正確に
実行することが可能になる。
【００５９】更に、請求項６に記載の発明によれば、撮
像装置の傾き測定手段と、画像信号と情報の送信手段を
有する撮像装置と、その撮像装置に連結されたコンピュ
ータ上に送信信号の受信手段と、コンピュータ上で動作
するアプリケーションソフトとして撮像装置の焦点距
離、傾きに応じて画像の拡大率を変換する電子ズーム手
段と第３の拡大率制御手段を備えたので、自動的に撮像
装置の傾きが原因で生ずるひずみを正確に補正する処理
を、撮像装置のハード構成を削減しながら実現すること
ができる。
像装置の傾き測定手段と、画像信号と情報の送信手段を
有する撮像装置と、その撮像装置に連結されたコンピュ
ータ上に送信信号の受信手段と、コンピュータ上で動作
するアプリケーションソフトとして撮像装置の焦点距
離、傾きに応じて画像の拡大率を変換する電子ズーム手
段と第３の拡大率制御手段を備えたので、自動的に撮像
装置の傾きが原因で生ずるひずみを正確に補正する処理
を、撮像装置のハード構成を削減しながら実現すること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】図１に示す撮像装置の光軸が被写体に対して垂
直に交差している場合の光学系の模式図である。
直に交差している場合の光学系の模式図である。
【図５】図４に示す撮像装置が被写体に対しθだけ傾い
た場合の光学系のＹ−Ｚ平面上の模式図である。
た場合の光学系のＹ−Ｚ平面上の模式図である。
【図６】図５に示す撮像装置の光学系のＸ−Ｚ平面上の
模式図である。
模式図である。
【図７】図１に示す傾き検出器の原理図である。
【図８】従来の撮像装置の光軸が被写体に対し垂直な場
合の画像の説明図である。
合の画像の説明図である。
【図９】図８に示す撮像装置の光軸の傾きにより生ずる
画像のひずみの説明図である。
画像のひずみの説明図である。
１ 撮像レンズ ２ ＣＣＤ ３ デジタル信号処理回路 ４ 傾き測定器 ５，５ｂ，１０ 拡大率制御回路 ６，１１ 電子ズーム回路 ７ メモリ（ルックアップテーブル） ８ 送信回路 ９ 受信回路 １２ 記憶装置 １３ ＣＰＵ １４ 表示装置
Claims (6)
- 【請求項１】 撮像装置の傾きを測定する傾き測定手段
と、撮像された画像中の拡大率を変えることが可能な電
子ズーム手段と、前記撮像装置の焦点距離および傾きに
応じて撮像画像の拡大率を演算し前記電子ズーム手段を
制御する第１の拡大率制御手段を有することを特徴とす
る撮像装置。 - 【請求項２】 前記拡大率制御手段は、カメラの傾き方
向の拡大率を、αｆ／（ｆ・ｃｏｓθ＋αｙ・ｓｉｎ
θ）（但し、ｆは焦点距離、θは傾き、ｙは画像中の傾
き方向の座標、αは撮像装置固有の定数）として演算す
ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項３】 前記拡大率制御手段は、カメラの傾きと
垂直な方向の拡大率を、αｆ・ｃｏｓθ／（ｆ・ｃｏｓ
θ＋αｙ・ｓｉｎθ）（但し、ｆは焦点距離、θは傾
き、ｙは画像中の傾き方向の座標、αは撮像装置固有の
定数）として演算することを特徴とする請求項１記載の
撮像装置。 - 【請求項４】 撮像装置の傾きを測定する傾き測定手段
と、撮像された画像中の拡大率を変えることが可能な電
子ズーム手段と、前記撮像装置の焦点距離、傾きおよび
画像の座標に対して拡大率を設定したルックアップテー
ブルと、前記ルックアップテーブルを参照して拡大率を
決定し前記電子ズーム手段を制御する第２の拡大率制御
手段を有することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項５】 前記ルックアップテーブルには、予め演
算済みの拡大率の解にあたるデータが登録されているこ
とを特徴とする請求項４記載の撮像装置。 - 【請求項６】 撮像装置の傾きを測定する傾き測定手段
と、画像信号と撮像装置の焦点距離および傾き情報を送
信する送信手段を備えた撮像装置と、該撮像装置に連結
されたコンピュータ上に前記送信手段より送信された信
号を受信する受信手段と、前記コンピュータ上で動作す
るアプリケーションソフトとして撮像装置の焦点距離お
よび傾きに応じて撮像された画像の拡大率を変換する電
子ズーム手段と第３の拡大率制御手段を有することを特
徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8307531A JPH10145667A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8307531A JPH10145667A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10145667A true JPH10145667A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=17970219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8307531A Pending JPH10145667A (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10145667A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1427194A2 (en) * | 2002-12-05 | 2004-06-09 | NEC Viewtechnology, Ltd. | Document camera |
| WO2007082591A1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Camera for electronic device |
| US7822338B2 (en) | 2006-01-20 | 2010-10-26 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Camera for electronic device |
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| US8044331B2 (en) | 2006-08-18 | 2011-10-25 | Kyocera Corporation | Image pickup apparatus and method for manufacturing the same |
| US8059955B2 (en) | 2006-09-25 | 2011-11-15 | Kyocera Corporation | Image pickup apparatus and method and apparatus for manufacturing the same |
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| US8310583B2 (en) | 2008-09-29 | 2012-11-13 | Kyocera Corporation | Lens unit, image pickup apparatus, electronic device and an image aberration control method |
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-
1996
- 1996-11-05 JP JP8307531A patent/JPH10145667A/ja active Pending
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