JPWO2019043878A1 - 画像解析距離情報提供システム、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置と撮像対象物体との間の距離を測定可能な技術を提供する。【解決手段】本発明の画像解析距離情報提供システム１は、コンピュータ装置１０と、撮像装置２０とを備える。コンピュータ１０の制御部１１は、撮像装置２０によって撮像された被撮像対象物の画像から、（１）被撮像対象物の種類の特定、（２）被撮像対象物の画像の単位長さあたりの被撮像対象物の実際の長さの算出、（３）当該算出の結果から被撮像対象物の画像の撮影範囲の算出を経て、（４）算出された撮影範囲から、撮像装置２０から被撮像対象物までの距離を推測する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像解析距離情報提供システム、方法及びプログラムに関する。

従来より、撮像対象物体を撮影して、撮像対象物体の大きさを測定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−０２３９６２号公報

しかしながら、これまで提案されている技術は、撮像対象物体を撮像し、画像解析を用いて撮像対象物体そのものの大きさを測定する技術であり、撮像装置と撮像対象物体との間の距離を測定するものではない。撮像装置と撮像対象物体との間の距離を測定可能な技術を提供することで、例えば、撮像装置の設置場所の周辺に新しい建物が建ったとき、撮像装置を管理する管理者に対し、撮像装置から新しい建物までの距離を伝えることができる。

本発明は、このような要望に鑑みてなされたものであり、撮像装置と撮像対象物との間の距離を測定可能な技術を提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

第１の特徴に係る発明は、
対象物の形状に関する形状情報と前記対象物の寸法に関する寸法情報とを含む対象物情報が予め記憶された対象物情報記憶手段と、
撮像装置によって撮像された被撮像対象物の画像を取得する画像取得手段と、
前記形状情報を参照し、前記被撮像対象物の種類を特定する種類特定手段と、
前記特定された前記被撮像対象物の種類に関連づけられた前記寸法情報を参照し、前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さを算出する長さ算出手段と、
前記長さ算出手段による算出結果から前記被撮像対象物の画像の撮影範囲を算出する撮影範囲算出手段と、
前記撮影範囲から、前記撮像装置から前記被撮像対象物までの距離を推測する距離推測手段と、
前記推測された距離の情報を提供する提供手段と、
を備える画像解析距離情報提供システムを提供する。

第１の特徴に係る発明によれば、撮像装置を用いて対象物を撮像するだけで、撮像装置から被撮像対象物までの距離を推測することが可能となる。その際、撮像装置の台数が特に限定されるものでなく、１台であってもよいし、複数台のステレオタイプであってもよいため、予算と推測の精度とを考慮してシステムを自由に構築できる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、
前記距離推測手段は、前記撮像装置の画角及び倍率に応じて前記撮像装置から前記被撮像対象物までの距離を推測する、画像解析距離情報提供システムを提供する。

第２の特徴に係る発明によると、撮像装置の画角及び倍率に応じて撮像装置から被撮像対象物までの距離が推測されるため、推測の精度をよりいっそう高めることができる。

第３の特徴に係る発明は、第１又は第２の特徴に係る発明であって、
前記撮像装置の撮像角度に応じて前記被撮像対象物の画像を補正する補正手段をさらに備え、
前記長さ算出手段は、前記特定された前記被撮像対象物の種類に関連づけられた前記寸法情報を参照し、前記補正手段によって補正された前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さを算出する、画像解析距離情報提供システムを提供する。

第３の特徴に係る発明によると、撮像装置の撮像角度に応じて被撮像対象物の画像が補正されるため、撮像装置から被撮像対象物までの距離を推測する精度をよりいっそう高めることができる。

第４の特徴に係る発明は、第１から第３のいずれかの特徴に係る発明であって、
前記撮像装置の位置座標と前記距離推測手段によって推測された距離とに応じて前記被撮像対象物が存在する位置座標を推測する位置座標推測手段をさらに備え、
前記提供手段は、前記距離推測手段によって推測された距離の情報と、前記位置座標推測手段によって推測された位置座標の情報とを提供する、画像解析距離情報提供システムを提供する。

第４の特徴に係る発明によると、撮像装置から被撮像対象物までの距離だけでなく、被撮像対象物が存在する位置座標の情報も提供される。例えば、監視カメラを管理する監視者に、監視カメラと不審者との間の距離だけでなく、不審者の位置座標を伝えることで、セキュリティ技術のよりいっそうの向上に繋がり得る。

本発明によれば、撮像装置と撮像対象物との間の距離を測定可能な技術を提供することができる。

図１は、本実施形態における、画像解析距離情報提供システム１のハードウェア構成とソフトウェア機能を示すブロック図である。 図２は、本実施形態における撮像装置の基本情報データベース３３１の一例である。 図３は、本実施形態における撮像装置の対象物情報データベース３３２の一例である。 図４は、本実施形態における距離情報の提供方法を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態の画像解析距離情報提供システム１の動作の一例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

＜画像解析距離情報提供システム１の構成＞
図１は、本実施形態における画像解析距離情報提供システム１のハードウェア構成とソフトウェア機能を説明するためのブロック図である。

本実施形態では、画像解析の対象が建築物であり、撮像装置と建築物との間の距離を測定可能な技術であるものとして説明するが、画像解析の対象は、建築物に限るものではない。画像解析の対象は、移動可能な有体物であれば、特に限定されない。

以下、画像解析距離情報提供システム１を単に「システム１」ともいう。

システム１は、コンピュータ装置１０と、コンピュータ装置１０とネットワークを介して接続される撮像装置２０とを含んで構成される。

〔コンピュータ１０〕
コンピュータ１０は、撮像装置２０によって撮像された対象物の画像から、撮像装置から被撮像対象物までの距離を推測する機能を有する。コンピュータ１０は、コンピュータ１０の動作を制御する制御部１１と、外部とネットワークを介して接続される通信部１２と、制御部１１のマイクロコンピューターで実行される制御プログラム等があらかじめ格納される記憶部１３と、コンピュータ装置１０を使用する管理者に所定の画像を表示する画像表示部１４とを備える。

［制御部１１］
制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。

また、制御部１１は、所定のプログラムを読み込むことで、画像取得モジュール１１１と、補正モジュール１１２と、種類特定モジュール１１３と、長さ算出モジュール１１４と、撮影範囲算出モジュール１１５と、距離計測モジュール１１６と、位置座標計測モジュール１１７と、提供モジュール１１８とを実現する。

［通信部１２］
通信部１２は、撮像装置２０と通信可能に構成され、撮像装置２０から遠隔制御信号を受信する。

［記憶部１３］
記憶部１３は、データやファイルを記憶する装置であって、ハードディスクや半導体メモリ、記録媒体、メモリカード等による、データのストレージ部を備える。

そして、記憶部１３には、撮像装置の基本情報データベース１３１と、対象物情報データベース１３２と、被撮像対象物の画像記憶領域１３３とが設けられる。

図２は、撮像装置の基本情報データベース１３１を示す一例である。基本情報データベース１３１には、撮像装置２０に関する情報が予め記憶される。撮像装置２０に関する情報の例として、撮像装置２０の設置位置（住所・緯度・経度）、撮像装置２０に設けられたイメージセンサの情報、撮像装置２０の焦点距離・画角（視野角）・解像度の情報等が挙げられる。

また、本実施形態では、撮像装置２０の撮像倍率は、１倍であるものとして説明するが、これに限るものではない。撮像装置２０の撮像倍率が１倍でない場合、倍率に関する情報も、撮像装置の基本情報データベース１３１に記憶される。

また、本実施形態では、撮像装置２０の撮像方向に関する情報が記憶されていてもよい。

図３は、対象物情報データベース１３２を示す一例である。対象物情報データベース１３２には、撮影対象となる対象物（本実施形態では、建築物）に関する情報が予め記憶される。

建築物に関する情報には、建築物の形状に関する形状情報と、建築物の寸法（全高・全幅）に関する寸法情報とが含まれる。そして、これらの情報は、建築物の種類（例えば、建築物の名称等）を識別する対象物識別情報に関連づけて予め記憶される。

被撮像対象物の画像記憶領域１３３には、撮像装置２０によって撮像された対象物のイメージデータが記憶される。

［画像表示部１４］
図１に戻る。画像表示部１４は、コンピュータ装置１０を使用する管理者にとって所望の画像を表示可能な構成であれば、特に限定されない。

〔撮像装置２０〕
撮像装置２０は、コンピュータ装置１０とネットワークで接続され、撮像機構２１と、報知機構２２とを備える。撮像装置２０の種類は特に限定されないが、例えば、所定の建築物から周囲の状況を撮像可能なカメラが挙げられる。

撮像機構２１は、レンズにより取り込んだ光学像をＡＰＳ−Ｃ等の撮像素子によって画像信号に変換（撮像）可能な機構であれば、特に限定されない。撮像機構２１の種類は、撮影対象の画像解析手法によって適宜選択すればよい。

報知機構２２は、撮像装置２０の周囲にいる人にとって所望の情報を報知可能な構成であれば、特に限定されるものでなく、音による聴覚的に伝える報知態様であってもよいし、映像等による視覚的に伝える報知態様であってもよい。

＜距離情報の提供方法を示すフローチャート＞
図４は、システム１を用いた撮像装置２０と被撮像対象物との間の距離情報の提供方法を示すフローチャートである。上述した各ハードウェアと、ソフトウェアモジュールが実行する処理について説明する。

〔ステップＳ１０：被撮像対象物の画像を取得〕
まず、システム１のコンピュータ１０における制御部１１は、画像取得モジュール１１１を実行し、撮像装置２０によって撮像された被撮像対象物の画像を取得する。

〔ステップＳ１１：画像の補正〕
続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、補正モジュール１１２を実行し、撮像装置の撮像角度に応じて被撮像対象物の画像を補正する。

対象物情報データベース１３２には、対象物の側面・正面・背面の画像データが格納される。補正モジュール１１２を実行し、撮像装置２０によって撮像された被撮像対象物の画像を座標変換することで、後の処理によって撮像装置２０から被撮像対象物までの距離を推測する精度をよりいっそう高めることができる。

〔ステップＳ１２：被撮像対象物の種類を特定〕
続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、種類特定モジュール１１３を実行し、対象物情報データベース１３２に記憶された対象物の形状についてのイメージデータを参照し、被撮像対象物の画像（好ましくはステップＳ１１によって補正処理された画像）を画像解析することで、被撮像対象物の種類（本実施形態では、撮像装置２０によって撮像された建築物の車種）を特定する。

図５は、本実施形態のシステム１の動作を示す模式図である。

本実施形態では、撮像装置２０からＸ（ｍ）離れたところに新たに建てられた建築物３０を撮像し、撮像した撮像画像を解析して、撮像装置２０と建築物３０との間の距離を推定する。必要に応じて図５を参照しながら、本実施形態のシステム１の動作について説明する。

図５の上段にある模式図は、撮像装置２０を用いて建築物３０を撮像したときの撮像画像を示す。

対象物情報データベース１３２によると、建築物３０の撮像画像は、建築物Ａに相当する。これにより、被撮像対象物の種類は、建築物Ａであると特定される。

〔ステップＳ１３：被撮像対象物の単位長さを算出〕
図４に戻る。続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、長さ算出モジュール１１４を実行する。制御部１１は、対象物情報データベース１３２に記憶されている情報のうち、ステップＳ１２の処理で特定された被撮像対象物の種類に関連づけられた対象物の寸法に関する情報を参照する。そして、制御部１１は、被撮像対象物の画像の単位長さあたりの被撮像対象物の実際の長さを算出する。

図５において、被撮像対象物の種類は、建築物Ａであると特定された。そして、撮像画像での建築物３０において、建築物Ａの全高に相当する箇所の長さは、１７００ピクセルである。対象物情報データベース１３２によると、建築物Ａの全高に相当する実際の長さは、１２０ｍである。これにより、被撮像対象物の画像の単位長さ（１ピクセル）あたりの被撮像対象物の実際の長さは、１２０ｍ／１７００ピクセル＝０．０７１ｍ／ピクセルであると推定される。

〔ステップＳ１４：被撮像対象物の画像の撮像範囲を推測〕
図４に戻る。続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、撮像範囲算出モジュール１１５を実行する。制御部１１は、ステップＳ１３の処理で得られた算出結果から、被撮像対象物の画像の撮影範囲を推定する。

図５において、被撮像対象物の画像の単位長さ（１ピクセル）あたりの被撮像対象物の実際の長さは、１２０ｍ／１７００ピクセル＝０．０７１ｍ／ピクセルであると推定された。撮像装置２０が設置された位置が○○県○○市○○であるとする。この場合、撮像装置の基本情報データベース１３１（図２参照）によると、被撮像対象物の画像における垂直方向の解像度は、２５９２ピクセルである。

そのため、被撮像対象物の画像における垂直方向の撮影範囲は、０．０７１ｍ／ピクセル×２５９２ピクセル＝１８４ｍであると推測される。

また、本実施形態では、撮像装置２０の撮像倍率は、１倍であるものとして説明するが、これに限るものではない。撮像装置２０の撮像倍率が１倍でない場合、倍率に応じて撮像範囲を適宜修正すればよい。

〔ステップＳ１５：撮像装置から被撮像対象物までの距離を推測〕
図４に戻る。続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、距離推測モジュール１１６を実行する。制御部１１は、ステップＳ１４の処理で推測された撮影範囲から、撮像装置２０から被撮像対象物（図５における建築物３０）までの距離を推測する。

当該距離に関し、垂直方向については、撮影範囲×焦点距離／イメージデータの垂直サイズで求められる。ステップＳ１４の処理により、撮影範囲は、１８４ｍである。また、撮像装置の基本情報データベース１３１（図２）によると、Ｎｏ．１の撮像装置における焦点距離は、３５ｍｍであり、イメージデータの垂直サイズは、１６．７ｍｍである。

したがって、撮像装置２０から被撮像対象物（図５における建築物３０）までの距離Ｘは、１８４ｍ×３５ｍｍ／１６．７ｍｍ＝３８６ｍと推測される。

〔ステップＳ１６：被撮像対象物が存在する位置座標を推測〕
図４に戻る。続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、位置座標推測モジュール１１７を実行する。制御部１１は、撮像装置の基本情報データベース１３１に記憶されている撮像装置２０の位置座標と、撮像装置の基本情報データベース１３１に記憶されている撮像装置２０の撮像方向に関する情報と、ステップＳ１５の処理によって推測された距離とに応じて、被撮像対象物が存在する位置座標を推測する。

〔ステップＳ１７：推測した結果を提供〕
続いて、コンピュータ１０の制御部１１は、提供モジュール１１８を実行し、撮像装置２０に対し、ステップＳ１５の処理で推測された距離の情報、ステップＳ１６の処理で推測された位置座標の情報を、報知機構２２を通じて撮像装置２０の周囲に報知するよう指令する。ステップＳ１８の処理を終えると、システム１は、本実施形態に係る距離情報の提供方法の一連の処理を終了する。

本実施形態に記載の発明によれば、撮像装置２０を用いて対象物を撮像するだけで、撮像装置２０から被撮像対象物までの距離を推測することが可能となる。その際、撮像装置２０の台数が特に限定されるものでなく、１台であってもよいし、複数台のステレオタイプであってもよいため、予算と推測の精度とを考慮してシステムを自由に構築できる。

そして、本実施形態に記載の発明によると、撮像装置２０の画角及び倍率に応じて撮像装置から被撮像対象物までの距離が推測されるため、推測の精度をよりいっそう高めることができる。なお、画角は、画角に関するパラメータであれば足り、例えば、イメージセンサのサイズ及び焦点距離が分かっていれば、画角の大きさが分かるため、イメージセンサのサイズ及び焦点距離は、画角に関するパラメータに相当する。

また、本実施形態に記載の発明によると、撮像装置２０の撮像角度に応じて被撮像対象物の画像が補正されるため、撮像装置２０から被撮像対象物までの距離を推測する精度をよりいっそう高めることができる。

上述した手段、機能は、コンピュータ（ＣＰＵ、情報処理装置、各種端末を含む）が、所定のプログラムを読み込んで、実行することによって実現される。プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭなど）、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど）等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体からプログラムを読み取って内部記憶装置又は外部記憶装置に転送し記憶して実行する。また、そのプログラムを、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に予め記録しておき、その記憶装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 画像解析距離情報提供システム
１０ コンピュータ装置
１１ 制御部
１１１ 画像取得モジュール
１１２ 補正モジュール
１１３ 種類特定モジュール
１１４ 長さ算出モジュール
１１５ 撮影範囲算出モジュール
１１６ 距離推測モジュール
１１７ 位置座標推測モジュール
１１８ 提供モジュール
１２ 通信部
１３ 記憶部
１３１ 撮像装置の基本情報データベース
１３２ 対象物情報データベース
１３３ 被撮像対象物の画像記憶領域
１４ 画像表示部
２０ 撮像装置
２１ 撮像機構
２２ 報知機構

Claims (6)

1. 対象物の形状に関する形状情報と前記対象物の寸法に関する寸法情報とを含む対象物情報が予め記憶された対象物情報記憶手段と、
   撮像装置によって撮像された被撮像対象物の画像を取得する画像取得手段と、
   前記形状情報を参照し、前記被撮像対象物の種類を特定する種類特定手段と、
   前記特定された前記被撮像対象物の種類に関連づけられた前記寸法情報を参照し、前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さを算出する長さ算出手段と、
   前記長さ算出手段による算出結果から前記被撮像対象物の画像の撮影範囲を算出する撮影範囲算出手段と、
   前記撮影範囲から、前記撮像装置から前記被撮像対象物までの距離を推測する距離推測手段と、
   前記推測された距離の情報を提供する提供手段と、
   を備える画像解析距離情報提供システム。
2. 前記距離推測手段は、前記撮像装置の画角及び倍率に応じて前記撮像装置から前記被撮像対象物までの距離を推測する、請求項１に記載の画像解析距離情報提供システム。
3. 前記撮像装置の撮像角度に応じて前記被撮像対象物の画像を補正する補正手段をさらに備え、
   前記長さ算出手段は、前記特定された前記被撮像対象物の種類に関連づけられた前記寸法情報を参照し、前記補正手段によって補正された前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さを算出する、請求項１又は２に記載の画像解析距離情報提供システム。
4. 前記撮像装置の位置座標と前記距離推測手段によって推測された距離とに応じて前記被撮像対象物が存在する位置座標を推測する位置座標推測手段をさらに備え、
   前記提供手段は、前記距離推測手段によって推測された距離の情報と、前記位置座標推測手段によって推測された位置座標の情報とを提供する、請求項１から３のいずれかに記載の画像解析距離情報提供システム。
5. 撮像装置によって撮像された画像を解析して撮像装置と被写体との間の距離に関する距離情報を提供するシステムを用いて前記距離情報を提供する方法であって、
   前記システムは、
   対象物の形状に関する形状情報と前記対象物の寸法に関する寸法情報とを含む対象物情報が予め記憶された対象物情報記憶手段を備え、
   前記方法は、
   前記撮像装置によって撮像された被撮像対象物の画像を取得するステップと、
   前記形状情報を参照し、前記被撮像対象物の種類を特定するステップと、
   前記特定された前記被撮像対象物の種類に関連づけられた前記寸法情報を参照し、前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さを算出するステップと、
   前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さの算出結果から前記被撮像対象物の画像の撮影範囲を算出するステップと、
   前記撮影範囲から、前記撮像装置から前記被撮像対象物までの距離を推測するステップと、
   前記推測された距離の情報を提供するステップと、
   を備える方法。
6. 対象物の形状に関する形状情報と前記対象物の寸法に関する寸法情報とを含む対象物情報が予め記憶された対象物情報記憶手段を備え、
   撮像装置によって撮像された画像を解析して撮像装置と被写体との間の距離に関する距離情報を提供するシステムに、
   前記撮像装置によって撮像された被撮像対象物の画像を取得するステップと、
   前記形状情報を参照し、前記被撮像対象物の種類を特定するステップと、
   前記特定された前記被撮像対象物の種類に関連づけられた前記寸法情報を参照し、前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さを算出するステップと、
   前記被撮像対象物の画像の単位長さあたりの前記被撮像対象物の実際の長さの算出結果から前記被撮像対象物の画像の撮影範囲を算出するステップと、
   前記撮影範囲から、前記撮像装置から前記被撮像対象物までの距離を推測するステップと、
   前記推測された距離の情報を提供するステップと、
   を実行させるためのプログラム。
   
   

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