JPH1023297A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の大きさの被写体の撮影に容易に対応可
能な画像入力装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも被写体を撮影する撮像部を有
するカメラ部１と、被写体Ａを回転させる回転パッド２
とを、互いに分離可能に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体の立体的な
形状を示す三次元データを生成する画像入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、被写体の立体形状を測定する装置
は、大別すると何等かのエネルギーを被写体に投射する
能動的な手法に基づくものと、ＣＣＤ（撮像素子）等の
光電変換素子で撮像された画像信号を解析する受動的な
手法に基づくものがある。

【０００３】前記能動的な手法としては、電波、超音
波、光等を被写体に放射して、それが戻ってくるまでの
伝播時間から被写体までの距離を測定する手法や、被写
体に規則的な模様を投影して被写体表面に人工的な模様
を生じさせ、その模様の生じ具合から被写体の形状を測
定する手法があった。

【０００４】一方、受動的な手法としては、撮像手段に
よって撮影された視点の異なる複数の画像間の対応点の
位置関係から三角測量の原理に基づいて距離を測定する
手法や、撮影された被写体の焦点のずれ量から被写体の
距離を求める手法があった。そして、得られた被写体の
三次元データから、該被写体を任意の視点から見た場合
の被写体映像を二次元のディスプレイ等に再生すること
が可能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例にあっては、被写体の形状を精度良く測定する
ために、いずれも被写体を載せる台と撮像手段を搭載し
たカメラ部の相対的な位置関係が変化しないように被写
体を載せる台とカメラ部が一体的に構成されている。そ
のため１つの三次元測定装置であらゆる大きさの被写体
に対応させることが困難であるという問題点があった。

【０００６】本発明は上述した従来の技術の有するこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の
目的とするところは、種々の大きさの被写体の撮影に容
易に対応可能な画像入力装置を提供しようとするもので
ある。

【０００７】また、本発明の第２の目的とするところ
は、被写体の立体形状情報を持つ三次元画像を生成可能
な画像入力装置を提供しようとするものである。

【０００８】また、本発明の第３の目的とするところ
は、被写体を立体形状情報を持つ三次元画像と前記立体
形状情報を持たない二次元画像の両方の画像で生成可能
な画像入力装置を提供しようとするものである。

【０００９】更に、本発明の第４の目的とするところ
は、三次元撮像手段の操作性を向上させることができる
画像入力装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１記載の画像入力装置は、少なくとも被
写体を撮影する撮像部を有する画像データ入力手段と、
被写体を回転させる被写体回転手段と、前記画像データ
入力手段と前記被写体回転手段との間で信号の授受を行
う信号授受手段とを具備し、前記画像データ入力手段と
前記被写体回転手段は、互いに分離可能に設けられてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】また、上記第１の目的を達成するために請
求項２記載の画像入力装置は、少なくとも被写体を撮影
する撮像部を有する画像データ入力手段と、被写体を回
転させる被写体回転手段と、前記画像データ入力手段と
前記被写体回転手段との間で信号の授受を行う信号授受
手段とを具備し、前記画像データ入力手段と前記被写体
回転手段は、互いに分離した状態に設けられていること
を特徴とするものである。

【００１２】また、上記第２の目的を達成するために請
求項３記載の画像入力装置は、請求項１または２記載の
画像入力装置において、前記画像データ入力手段と前記
被写体回転手段の略回転中心との間の距離を測距する距
離検知手段と、前記被写体回転手段の回転角を検知する
回転検知手段とを具備したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、上記第３の目的を達成するために請
求項４記載の画像入力装置は、請求項１，２または３記
載の画像入力装置において、前記画像データ入力手段に
は撮影開始信号の発生によって１回の撮影を行う通常撮
影モードと前記撮影開始信号の発生によって前記回転手
段を前記信号授受手段を介して回転制御しながら複数回
の撮影を行い且つ同一被写体において複数の画像データ
を得る複数撮影モードとを切り換えるモード切換手段を
具備したことを特徴とするものである。

【００１４】更に、上記第４の目的を達成するために請
求項５記載の画像入力装置は、請求項４記載の画像入力
装置において、前記信号授受手段によって前記画像デー
タ入力手段と前記被写体回転手段との信号の授受が可能
か否かを検知する信号検知手段と、該信号検知手段によ
って前記画像データ入力手段と前記被写体回転手段との
信号の授受が可能であると判断されたときに前記モード
切換手段が前記撮影モードを前記複数撮影モードに切り
換えるように制御する制御手段とを具備したことを特徴
とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
面に基づき説明する。

【００１６】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図１〜図７に基づき説明する。図１は、
本発明の第１の実施の形態に係る画像入力装置である電
子カメラシステムの構成を示す図であり、同図中、１は
後述する撮影光学系や撮像素子を搭載したカメラ部（撮
像部）である。２は被写体であるカップＡを載せて回転
させる回転パッド（被写体回転手段）である。３は回転
パッド２とカメラ部１を電気的に接続するパッド通信手
段（信号授受手段）である。４はカメラ部１で得られた
画像データを所定の画像データに変換したり、テキスト
データ等の他のデータとの合成等を行うための画像再生
手段である。５はカメラ部１と画像再生手段４とを電気
的に接続する着脱可能なデータ出力手段である。６は画
像再生手段４で生成された画像データを表示するモニタ
である。７は画像再生手段４で生成された画像データを
印刷するプリンタである。

【００１７】図２は図１に示す電子カメラシステムの構
成を示すブロック図である。なお、同図において、１は
カメラ部、２は回転パッド、４は画像再生手段である。

【００１８】カメラ部１は、撮影光学系８、撮像素子
９、レリーズボタン１０、モード切換手段１１、メモリ
１２、カメラコントローラ１３を有している。撮影光学
系８は撮影光量を制御する図示しない絞り、被写体Ａへ
のピント調節を行うピントレンズ、被写体の光量を測定
する図示しない測光手段を備えている。撮像素子９は撮
影光学系８で結像された光学像を電気的な映像信号に変
換する。レリーズボタン１０はこれを操作することによ
りレリーズ信号（撮影開始信号）を発生する。モード切
換手段１１は前記レリーズ信号の発生により被写体を１
回撮影する通常撮影モードと前記レリーズ信号の発生に
より回転パッド２を回転制御しながら被写体を所定の回
数撮影する複数撮影モードとを切り換える。メモリ１２
は撮像素子９で得られた画像データと後述する被写体Ａ
の回転角度情報を記憶する。カメラコントローラ１３は
カメラ部１の全ての制御を行う。

【００１９】回転パッド２は、回転テーブル部１４、パ
ッド駆動手段１５、回転角検知手段１６を有している。
回転テーブル部１４は被写体Ａを載せて回転する。パッ
ド駆動手段１５は回転テーブル部１４を回転駆動する。
回転角検知手段１６は回転テーブル部１４の回転角度を
検知して回転角度情報を出力する。

【００２０】画像再生手段４は、一時記憶メモリ１７、
三次元画像データ演算部１８、二次元画像データ演算部
１９、操作手段２０、保存メモリ２１、再生部コントロ
ーラ２２を有している。一時記憶メモリ１７はメモリ１
２に記憶された画像データとそれに対応する回転角度情
報等をデータ出力手段５を介して読み込んで記憶する。
三次元画像データ演算部１８は一時記憶メモリ１７に記
憶された前記複数撮影モードで撮影された被写体Ａの画
像データと角度情報から被写体Ａの三次元画像データを
三角測量の原理に基づいて演算する。

【００２１】ここで、三次元画像データ演算部１８での
三次元画像データの演算方法について簡単に説明する。
前記複数撮影モードで撮影された被写体Ａの画像データ
には、被写体距離と回転角度情報とが付加されてる。ま
た、前記複数撮影モードにおいて、被写体Ａを角度θ回
転させて得た２つの画像データは図７に示すように、被
写体Ａを中心にカメラ部１を角度θ回転させて撮影した
場合と被写体Ａに対しては等価な画像が得られる。そし
て、カメラ部１と回転パッド２の回転中心との距離Ｚと
角度θによってカメラ部１の見掛けの移動量Ｌを求める
ことができる。但し、本実施の形態では距離Ｚを被写体
距離に近似させて、被写体距離情報を用いてカメラ部１
の見掛けの移動量Ｌを求めている。そして、移動前に撮
影された画像データと移動後に撮影された画像データの
対応点を探索し、移動量Ｌ、撮影光学系の焦点距離情報
等を用いて三角測量の原理に基づいて、画素ごとの三次
元形状を求めて行く。なお、三角測量の原理に基づいた
距離の演算方法については公知なので、その説明は省略
する。

【００２２】再び図２に戻って、二次元画像データ演算
部１９は三次元画像データ演算部１８で得られた被写体
Ａの三次元画像データから後述する操作手段２０によっ
て指定された所定の視点方向から被写体Ａを見たときの
画像データを演算したり、前記通常撮影モードで撮影さ
れた被写体Ａの画像データとテキストデータ等、他のデ
ータとの合成及び編集作業を行う。操作手段２０は被写
体Ａを見る視点を移動させたり、二次元画像データ演算
部１９による各データの合成及び編集作業を行う。保存
メモリ２１は三次元画像データ演算部１８で得られた画
像データや二次元画像データ演算部１９で得られた画像
データを記録保存する。再生部コントローラ２２は画像
再生手段４全体を制御する。

【００２３】なお、本実施の形態では図３に示すよう
に、使用者は被写体Ａを自然画３１と、被写体Ａのエッ
ジを線で表わした線画３２と、被写体Ａの表面を所定の
大きさの平面の連続体として表わすポリゴン画３３の３
つの画像形態に、操作手段２０によって選択可能なもの
とする。

【００２４】次に上記構成の電子カメラシステムの動作
を図４に基づき説明する。

【００２５】図４はカメラ部１の処理動作の流れを示す
フローチャートである。なお、特に断らない限り動作は
全てカメラコントローラ１３が行うものとする。

【００２６】図４において、まず、カメラ部１の図示し
ない電源を投入すると（ステップＳ４０１）、カメラ部
１と回転パッド２がパッド通信手段３を介して接続され
ているか否かを判断する（ステップＳ４０２）。そし
て、接続されている場合はステップＳ４０３へ、接続さ
れていない場合はステップＳ４１１へそれぞれ進む。ス
テップＳ４０３で使用者がカメラ部１を被写体Ａに向
け、レリーズボタン１０を操作してオン（ＯＮ）させる
と、撮影光学系８の図示しない絞りは最大開口状態に制
御され、図示しないピントレンズは被写体であるカップ
Ａに合焦するように駆動され、合焦時のピントレンズの
位置から被写体距離を演算する（ステップＳ４０４）。

【００２７】次に図示しない測光手段の値に応じて前記
絞り値及び露光時間が決定され、１回目の撮影が行われ
（ステップＳ４０５）、最初の画像データとこの画像デ
ータが前記複数撮影モードで撮影されたことを示すデー
タと、被写体距離情報及び撮影光学系８の焦点距離がメ
モリ１２に記憶され、撮影が１回行われたことをカウン
トする（ステップＳ４０６）。次に所定の回数撮影が行
われているかを判断するために撮影回数の検知を行い
（ステップＳ４０７）、所定の回数撮影が行われている
とステップＳ４１４へ進んで撮影を終了した後、本処理
動作を終了する。また、前記ステップＳ４０７において
所定の回数撮影が行われていないとステップＳ４０８へ
進む。

【００２８】このステップＳ４０８ではカメラ部１は回
転パッド２に回転命令信号を発し、回転パッド２は該回
転命令信号を受信するとパッド駆動手段１５が回転テー
ブル部１４を回転駆動し、回転角度検知手段１６は回転
角度の検知を行い、その回転角度情報は随時パッド通信
手段３を介してカメラ部１側に伝達され、回転テーブル
部１４が所定の角度回転する（ステップＳ４０９）と該
回転テーブル部１４を停止させ（ステップＳ４１０）、
これ以降、前記ステップＳ４０４〜ステップＳ４１０の
処理動作を繰り返す。

【００２９】なお、２回目以降の撮影では、メモリ１２
には画像データとこの画像データが最初に撮影された画
像データと関連していることを示すデータと、回転パッ
ド２の回転角度が記憶される。また、２回目以降の撮影
では、撮影光学系８の絞り値、ピントレンズ位置と露光
時間は１回目の撮影された状態に対して変更されないも
のとする。

【００３０】本実施の形態では、被写体Ａを水平方向の
みに回転させているので、後述するように完全でないも
のの、以上の動作で被写体Ａの三次元画像データを演算
するのに十分な画像データが得られることになる。な
お、これ以降、前記複数撮影モードで撮影された画像デ
ータには回転パッド２の回転角度情報等の関連情報も含
まれているものとする。

【００３１】また、前記ステップＳ４０２における判断
結果が否定（ＮＯ）で前記ステップＳ４１１へ進んだ場
合には、１回のレリーズ操作で１回の撮影が行われ（ス
テップＳ４１２）、画像データと前記通常撮影モードで
撮影されたことを示すデータ等がメモリ１２に記憶さ
れ、撮影を終了する（ステップＳ４１３）。

【００３２】次に撮影した被写体Ａを再生する場合は、
カメラ部１と画像再生手段４とをデータ出力手段５で電
気的に接続して行う。

【００３３】図４はこのときの画像再生手段４の処理動
作の流れを示すフローチャートである。なお、特に断ら
ない限り動作は全て再生部コントローラ２２が行うもの
とする。

【００３４】図４において、まず、図示しない画像再生
手段４の電源スイッチが投入されると（ステップＳ５０
１）、カメラ部１が起動され、該カメラ部１のメモリ１
２から画像再生手段４の一時記憶メモリ１７に画像デー
タが転送される（ステップＳ５０２）。次に一時記憶メ
モリ１７に記憶された画像データが複数撮影モードで撮
影されたのか通常撮影モードで撮影されたのかを判断し
（ステップＳ５０３）、複数撮影モードで撮影された場
合はステップＳ５０４へ、通常撮影モードで撮影された
場合はステップＳ５０７へそれぞれ進む。

【００３５】ステップＳ５０４では最初に転送された画
像データに関連する全ての画像データをカメラ部１のメ
モリ１２から読み出し、一時記憶メモリ１７に記憶す
る。次に三次元画像データ演算部１８では前述したよう
に読み出されたそれぞれの画像データから、撮影した被
写体の三次元画像データを演算する（ステップＳ５０
５）。次に二次元画像データ演算部１９では前記三次元
画像データを所定の視点方向、倍率、画像形態での二次
元画像データを演算し（ステップＳ５０６）、モニタ６
に表示する（ステップＳ５０７）。また、このとき操作
手段２０によって前記視点方向、倍率、画像形態を変更
することも可能である（ステップＳ５０８、ステップＳ
５０９）。

【００３６】但し、本実施の形態では、被写体Ａを水平
方向のみ回転させて撮影しているので、被写体Ａによっ
ては被写体Ａの完全な三次元画像データが得られるわけ
ではない。例えば、図１に示した被写体であるカップＡ
では、該カップＡ内部の状態等は必要なデータが得られ
ず、完全な三次元画像データを演算できない。

【００３７】そこで、本実施の形態では、三次元画像デ
ータを二次元画像データに変換する際に図６に示すよう
にカップＡの内部や回転パッド２との接地面等、形状が
不明なところは一様に黒く塗り潰して表現するようにし
ている。そして、三次元画像データ演算部１８によって
演算された被写体Ａの三次元画像データを保存したい場
合は、保存メモリ２１に記憶させる（ステップＳ５１
０、ステップＳ５１１）。

【００３８】以上で基本的な再生動作は終了であるが、
これ以降使用者は操作手段２０を操作することによっ
て、三次元画像データを他の画像形態に変更したり、他
のデータと合成したりといった画像加工処理が可能とな
る。前記画像加工処理によって図６の６１〜６７のよう
に任意の視点方向から見た被写体像に変更したり、図３
に示すように画像形態に変更した後、図１のようにテキ
ストデータと合成してプリンタ７に出力したりすること
ができる。

【００３９】以上詳述したように本実施の形態によれ
ば、以下のような効果がある。

【００４０】（１）被写体Ａを撮影するカメラ部１と、
得られた画像データから被写体Ａの三次元画像データを
生成する画像再生手段４を互いに分離しているので、カ
メラ部１をコンパクトにすることができる。

【００４１】（２）撮影した画像データを記憶するメモ
リ１２をカメラ部１に設けているので、カメラ部１単独
で撮影が可能となり、撮影場所等の選択の自由度が向上
する。

【００４２】（３）カメラ部１と回転パッド２の回転中
心との距離を撮影光学系のピント位置を基に求めた被写
体距離で代用しているので、新たに測距手段を設ける必
要がない。

【００４３】なお、本実施の形態では、カメラ部１と画
像再生手段４は、図２に示すように構成されているが、
本発明の趣旨はこれに限られるものではなく、カメラ部
１と画像再生手段４の各構成要素は、カメラ部１と画像
再生手段４のどちらに含まれていても良く、また、カメ
ラ部１と画像再生手段４とを互いに一体に構成しても良
い。

【００４４】また、本実施の形態では、パッド通信手段
３はカメラ部１と接続されるように構成されているが、
画像再生手段４に接続するようにしても良い。

【００４５】また、本実施の形態では、パッド通信手段
３はカメラ部１と接続されているか否かによって撮影モ
ードの変更を行っているが、撮影モード切換手段を設け
て、使用者がこれを操作して撮影モードの切り換えを行
うようにしても良い。

【００４６】（第２の実施の形態）上述した第１の実施
の形態では、カメラ部１と回転パッド２との通信手段と
して電気的な接続手段を用いているが、別な方法とし
て、例えば赤外線を用いた光通信手段を用いても良い。
この場合、カメラ部１と回転パッド２が物理的に結合し
ていないので、カメラ部１の撮影位置の制約がほとんど
無く、また、カメラ部１の操作性も向上するといった効
果がある。

【００４７】（第３の実施の形態）また、上述した第１
の実施の形態では、カメラ部１は単眼構成であったが、
これを複眼構成にしても良い。この場合、以下のような
効果がある。

【００４８】（１）複数の撮像系で撮影しているので撮
影回数が少なくて済み、複数撮影モードでの撮影時間を
短縮するこことができる。

【００４９】（２）各撮像系間の距離は既知なので、１
回の撮影で得られた複数の画像データ間での被写体の立
体形状をより正確に知ることができる。

【００５０】（３）被写体の視差を検知することによっ
て被写体距離をより正確に知ることができる。

【００５１】（第４の実施の形態）また、上述した第１
の実施の形態では、三次元撮影モードにおいて回転パッ
ド２は被写体Ａを水平方向のみに回転させて撮影を行っ
ているが、回転パッド２を被写体Ａを水平、垂直の２方
向に回転できるようにしても良い。この場合、カップ等
の凹部のある被写体でも回転パッド２との設置面以外
は、ほとんど完全な三次元画像データを得ることができ
るという効果がある。

【００５２】（第５の実施の形態）また、上述した第１
の実施の形態では、カメラ部１と回転パッド２の回転中
心との距離を撮影光学系のピント位置を基に求めている
が、別な手段として超音波センサー等の距離検出センサ
ーを用いても良い。超音波センサーは超音波の発信源と
検出部とからなり、超音波の伝播時間を計測することに
より、超音波の発信源と検出部との間の距離を求めるも
のである。よって、超音波の発信源をカメラ部１に、検
出部を回転パッド２の回転中心に配置することにより、
カメラ部１と回転パッド２の距離を検出することができ
る。この場合、被写体の大きさに関係なくカメラ部１と
回転パッド２の距離を検出することができるという効果
がある。

【００５３】（第６の実施の形態）また、上述した第１
の実施の形態では、被写体の三次元形状データを演算し
て、被写体を任意の視点から見た映像を再生可能にして
いるが、前記複数撮影モードで撮影された画像データを
選択的に表示するだけでも良い。この場合、被写体の視
点変更は、回転パッド２の回転方向のみとなるものの、
被写体の三次元形状データを演算する必要がないので、
画像再生手段４の構成が簡単になるという効果がある。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の請求項１及
び２記載の画像入力装置によれば、被写体の大きさに応
じて回転手段を交換するだけで、あらゆる大きさの被写
体に対応することができると共に、被写体距離を任意に
設定することができるので、ズームレンズ等の光学的な
変倍手段を設ける必要がなく、その分コストを低減する
ことができるという効果を奏する。

【００５５】また、本発明の請求項３記載の画像入力装
置によれば、二次元画像データを得る電子スチルカメラ
としても使用可能になるという効果を奏する。

【００５６】更に、本発明の請求項４及び５記載の画像
入力装置によれば、撮影モードの設定を使用者が行わな
くても良いという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像入力装置
である電子カメラのシステム構成図である。

【図２】同電子カメラの構成を示すブロック図である。

【図３】同電子カメラにおける被写体の画像形態を示す
図である。

【図４】同電子カメラにおけるカメラ部の処理動作を示
すフローチャートである。

【図５】同電子カメラにおける画像差再生部の処理動作
を示すフローチャートである。

【図６】同電子カメラにおける被写体を見る視点を変化
させた状態を示す図である。

【図７】同電子カメラの撮影状態と等価な撮影状態を示
す図である。

【符号の説明】

１ カメラ部 ２ 回転パッド ３ パッド通信手段 ４ 画像再生手段 ５ データ出力手段 ６ モニタ ７ プリンタ ８ 撮像光学系 ９ 撮像素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡内 茂樹 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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも被写体を撮影する撮像部を有
   する画像データ入力手段と、被写体を回転させる被写体
   回転手段と、前記画像データ入力手段と前記被写体回転
   手段との間で信号の授受を行う信号授受手段とを具備
   し、前記画像データ入力手段と前記被写体回転手段は、
   互いに分離可能に設けられていることを特徴とする画像
   入力装置。
2. 【請求項２】 少なくとも被写体を撮影する撮像部を有
   する画像データ入力手段と、被写体を回転させる被写体
   回転手段と、前記画像データ入力手段と前記被写体回転
   手段との間で信号の授受を行う信号授受手段とを具備
   し、前記画像データ入力手段と前記被写体回転手段は、
   互いに分離した状態に設けられていることを特徴とする
   画像入力装置。
3. 【請求項３】 前記画像データ入力手段と前記被写体回
   転手段の略回転中心との間の距離を測距する距離検知手
   段と、前記被写体回転手段の回転角を検知する回転検知
   手段とを具備したことを特徴とする請求項１または２記
   載の画像入力装置。
4. 【請求項４】 前記画像データ入力手段には撮影開始信
   号の発生によって１回の撮影を行う通常撮影モードと前
   記撮影開始信号の発生によって前記回転手段を前記信号
   授受手段を介して回転制御しながら複数回の撮影を行い
   且つ同一被写体において複数の画像データを得る複数撮
   影モードとを切り換えるモード切換手段を具備したこと
   を特徴とする請求項１，２または３記載の画像入力装
   置。
5. 【請求項５】 前記信号授受手段によって前記画像デー
   タ入力手段と前記被写体回転手段との信号の授受が可能
   か否かを検知する信号検知手段と、該信号検知手段によ
   って前記画像データ入力手段と前記被写体回転手段との
   信号の授受が可能であると判断されたときに前記モード
   切換手段が前記撮影モードを前記複数撮影モードに切り
   換えるように制御する制御手段とを具備したことを特徴
   とする請求項４記載の画像入力装置。