(57)【要約】【課題】画像処理に要する計算量およびメモリ使用量を抑えて、指示針計器の指示値を読み取ることができるようにする。【解決手段】本発明は、指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から指示針計器の指示値を導出する画像処理装置において、指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された撮像画像中の指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、基準画像で指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、撮像画像を射影変換する射影変換部と、射影変換された指示針検出座標列を用いて撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、指示針検出座標列を用いて射影変換された撮像画像から抽出した複数の画素値から、指示針の位置を検出する指示針検出部と、指示針検出部より検出された指示針の位置に対応する指示値を導出する指示値導出部とを備える。【選択図】      図１
2020135324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から前記指示針計器の指示値を導出する画像処理装置において、
前記指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された前記撮像画像中の前記指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、前記基準画像で前記指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、前記撮像画像を射影変換する射影変換部と、
射影変換された前記指示針検出座標列を用いて前記撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、前記指示針検出座標列を用いて射影変換された前記撮像画像から抽出した複数の画素値から、前記指示針の位置を検出する指示針検出部と、
上記指示針検出部より検出された前記指示針の位置に対応する前記指示値を導出する指示値導出部と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記指示針検出座標列が、
前記基準画像における前記指示針の存在領域内で、前記指示針計器の目盛り盤に対応させて設けた前記複数の座標値を有するものであり、
少なくとも、前記複数の座標値と、前記指示針計器における前記指示針の位置とを対応付けられたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記射影変換部が、前記射影変換パラメータを用いて前記指示針検出座標列を射影変換する際、
前記指示針検出部が、前記指示針検出座標列の射影変換後の前記各座標値を参照して、前記撮像画像から抽出した複数の画素値の中から、最小となる画素値に対応する前記指示針の位置を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記指示針検出座標列が、さらに、前記複数の座標値のそれぞれに対して、前記各座標値を識別する識別情報を付与されているものであり、
前記指示針検出部が、射影変換後の前記各座標値を参照して前記撮像画像から抽出した複数の画素値、前記識別情報と、前記指示針計器における前記指示針の位置とを対応付けた指示針検出画素値列を参照して、複数の画素値の中から、最小となる画素値に対応する前記指示針の位置を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記射影変換部が、前記射影変換パラメータを用いて前記撮像画像を射影変換する際、
前記指示針検出部が、前記指示針検出座標列の前記各座標値を参照して、射影変換後の前記撮像画像から抽出した複数の画素値の中から、最小となる画素値に対応する前記指示針の位置を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記指示針検出座標列が、さらに、前記複数の座標値のそれぞれに対して、前記各座標値を識別する識別情報を付与されているものであり、
前記指示針検出部が、射影変換後の前記撮像画像から抽出した複数の画素値、前記識別情報と、前記指示針計器における前記指示針の位置とを対応付けた指示針検出画素値列を参照して、複数の画素値の中から、最小となる画素値に対応する前記指示針の位置を検出する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項７】
入力された前記撮像画像から、当該撮像画像に映っている前記指示針計器の姿勢を特定する複数の頂点の各座標値を検出する姿勢情報検出部と、
前記基準画像を構成する複数の基準点の各座標値と、前記姿勢情報検出部より検出された前記複数の頂点の各座標値とに基づいて、前記射影変換パラメータを導出する射影変換パラメータ導出部と
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記姿勢情報検出部が、入力された前記撮像画像に映っている前記指示針計器の形状を特定し、前記指示針計器の形状に対応する前記複数の頂点の各座標値を検出することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記姿勢情報検出部が、入力された前記撮像画像に映っている前記指示針計器の表示面に取り付けられた姿勢情報検出治具を構成する前記複数の頂点の各座標値を検出することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から前記指示針計器の指示値を導出する画像処理プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された前記撮像画像中の前記指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、前記基準画像で前記指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、前記撮像画像を射影変換する射影変換部と、
射影変換された前記指示針検出座標列を用いて前記撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、前記指示針検出座標列を用いて射影変換された前記撮像画像から抽出した複数の画素値から、前記指示針の位置を検出する指示針検出部と、
上記指示針検出部より検出された前記指示針の位置に対応する前記指示値を導出する指示値導出部と
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１１】
指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から前記指示針計器の指示値を導出する画像処理方法において、
射影変換部が、前記指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された前記撮像画像中の前記指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、前記基準画像で前記指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、前記撮像画像を射影変換し、
指示針検出部が、射影変換された前記指示針検出座標列を用いて前記撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、前記指示針検出座標列を用いて射影変換された前記撮像画像から抽出した複数の画素値から、前記指示針の位置を検出し、
指示値導出部が、上記指示針検出部より検出された前記指示針の位置に対応する前記指示値を導出する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から前記指示針計器の指示値を導出する画像処理装置と、
前記画像処理装置により導出された前記指示針計器の指示値を含む信号を送信する第１の通信装置と、
前記第１の通信装置から送信された前記信号を受信する第２の通信装置と、
前記第２の通信装置により受信された前記信号に含まれている前記指示値を記憶する管理装置と
を備え、
前記画像処理装置が、請求項１〜９のいずれかに記載の画像処理装置であることを特徴とする情報収集システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び情報収集システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アナログメータは、目盛り盤と、目盛り盤の目盛りの並びに沿って指示針が移動して、目的対象の測定値を計測する計器である。このようなアナログメータは、様々な場面で利用されているが、例えば工場等の施設にある設備機器に設けられており、作業者がアナログメータの測定値を視認しながら設備機器の監視を行なうような場合に多く利用されている。
【０００３】
近年、工場等の施設では運用コストの削減の１つとして、アナログメータの測定値を自動的に読み取ることができ、そのデータを収集することが要求されている。アナログメータの自動読取方法には様々なものがあるが、その一例として、例えばアナログメータの交換やアナログメータの視認作業の自動化などがある。
【０００４】
アナログメータの交換とは、現在使用しているアナログメータに代えて、指示針が示す指示値をデジタルデータとして出力する専用メータに交換する方法である。この場合、現在使用しているアナログメータを専用メータに交換する必要があり、その交換期間のあいだ設備機器を停止させなければならないという問題がある。
【０００５】
アナログメータの視認作業の自動化は、アナログメータの指示針及び目盛り盤をカメラで撮影し、撮影された撮像画像を画像処理して、指示針が示す指示値を読み取るというものである。この場合、アナログメータを撮影するカメラと、撮像画像を画像処理する画像処理装置とを含む指示値読取装置を施設に設置することで、指示値の読み取りを自動化することができる。このような指示値読取装置を導入することで、例えば設備機器などを停止する必要がないという利点があるので、強い要求がある。
【０００６】
従来、アナログメータの視認作業の自動化に関するものとして、例えば特許文献１に開示されるものがある。特許文献１の記載技術は、カメラで撮像された撮像画像に映っている指示針の位置を検出するために、撮像画像の全体を２値化して、画像中の黒色を示す画素を探索していき、黒色を示す画素が最も多くある領域に、指示針が位置していると判定するものである。
【０００７】
ところで、上述した指示値読取装置は、それぞれのアナログメータに設置する必要がある。そのため、例えば工場等の施設のように、多数のアナログメータがある場合には、メータ読取装置の導入コストが高くなってしまうので、その導入コストを低く抑えることが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−１２６１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１の記載技術は、撮像画像の全体を２値化処理したり、画像全体において画素探索を行なう必要があるので、演算処理量が膨大となり、画像処理に係る負荷が大きいという問題がある。また、高性能かつ高価な演算処理装置やカメラなどを用いることが必要となってしまい、導入コストを抑えることが難しいという課題もある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、画像処理に要する計算量およびメモリ使用量を抑えて、アナログメータの指示針が示す値を読み取ることが可能な画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び情報収集システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る画像処理装置は、指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から指示針計器の指示値を導出する画像処理装置において、（１）指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された撮像画像中の指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、基準画像で指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、撮像画像を射影変換する射影変換部と、（２）射影変換された指示針検出座標列を用いて撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、指示針検出座標列を用いて射影変換された撮像画像から抽出した複数の画素値から、指示針の位置を検出する指示針検出部と、（３）指示針検出部より検出された指示針の位置に対応する指示値を導出する指示値導出部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第２の本発明に係る画像処理プログラムは、指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から指示針計器の指示値を導出する画像処理プログラムにおいて、コンピュータを、（１）指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された撮像画像中の指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、基準画像で指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、撮像画像を射影変換する射影変換部と、（２）射影変換された指示針検出座標列を用いて撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、指示針検出座標列を用いて射影変換された撮像画像から抽出した複数の画素値から、指示針の位置を検出する指示針検出部と、（３）指示針検出部より検出された指示針の位置に対応する指示値を導出する指示値導出部として機能させることを特徴とする。
【００１３】
第３の本発明に係る画像処理方法は、指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から指示針計器の指示値を導出する画像処理方法において、（１）射影変換部が、指示針計器の仮想的な基準画像と、入力された撮像画像中の指示針計器の画像との射影変換パラメータを用いて、基準画像で指示針計器の指示針の位置を示す複数の座標値を有する指示針検出座標列、若しくは、撮像画像を射影変換し、（２）指示針検出部が、射影変換された指示針検出座標列を用いて撮像画像から抽出した複数の画素値、若しくは、指示針検出座標列を用いて射影変換された撮像画像から抽出した複数の画素値から、指示針の位置を検出し、（３）指示値導出部が、指示針検出部より検出された指示針の位置に対応する指示値を導出することを特徴とする。
【００１４】
第４の本発明に係る情報収集システムは、（１）指示針計器の表示面を撮影した撮像画像から前記指示針計器の指示値を導出する画像処理装置と、（２）画像処理装置により導出された指示針計器の指示値を含む信号を送信する第１の通信装置と、（３）第１の通信装置から送信された前記信号を受信する第２の通信装置と、（４）第２の通信装置により受信された信号に含まれている指示値を記憶する管理装置とを備え、画像処理装置が、第１の本発明に係る画像処理装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像処理に要する計算量およびメモリ使用量を抑えて、アナログメータの指示針が示す値を読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る情報収集システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】アナログメータを撮像するカメラとアナログメータとの相対的な位置関係と撮像画像の一例を説明する説明図である（その１）。
【図３】第１の実施形態に係る画像処理装置の内部構成を示す内部構成図である。
【図４】第１の実施形態に係る姿勢基準情報を説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る指示針検出座標列を説明する説明図である。
【図６】第１の実施形態に係る画像処理方法の動作を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る姿勢情報検出部による４個の頂点座標の検出方法を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態に係る姿勢情報検出部による４個の頂点座標の検出方法を説明する説明図である。
【図９】第１の実施形態における指示針検出画素値列と指示針検出座標列との関係を説明する説明図である。
【図１０】アナログメータを撮像するカメラとアナログメータとの相対的な位置関係と撮像画像の一例を説明する説明図である（その２）。
【図１１】第２の実施形態に係る画像処理装置の内部構成を示す内部構成図である。
【図１２】第２の実施形態に係る姿勢情報検出治具の構成を示す構成図である。
【図１３】第２の実施形態に係る姿勢情報検出治具をアナログメータに取り付けた状態を説明する説明図である。
【図１４】第２の実施形態に係る画像処理装置による画像処理の動作を示すフローチャートである。
【図１５】姿勢基準情報の４個の基準点を変換元として、姿勢情報検出治具の４個の頂点を変換先とした射影変換を説明する説明図である。
【図１６】第２の実施形態に係る姿勢情報検出部の姿勢情報検出治具の検出方法を示すフローチャートである。
【図１７】第２の実施形態の４個の頂点にラベルを付与する方法を説明する説明図である。
【図１８】第３の実施形態に係る姿勢情報検出治具の構成を示す構成図である。
【図１９】第３の実施形態に係る姿勢情報検出治具をアナログメータに取り付けた状態を説明する説明図である。
【図２０】第３の実施形態に係る姿勢情報検出部の姿勢情報検出治具の検出方法を示すフローチャートである。
【図２１】第４の実施形態に係る画像処理装置の内部構成を示す内部構成図である。
【図２２】第４の実施形態に係る画像処理装置における画像処理を示すフローチャートである。
【図２３】第１の実施形態において、検出した指示針角度と指示値との対応関係を示すテーブルの構成を例示する構成図である。
【図２４】変形実施形態に係る指示針検出座標列の各座標値を含む一定領域の画素値を判断する場合を説明する説明図である。
【図２５】変形実施形態に係るアナログメータの目盛り盤及び指示針の構成と、姿勢基準情報の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明に係る画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び情報収集システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）情報収集システムの全体構成
図１は、第１の実施形態に係る情報収集システムの全体構成を示す構成図である。
【００１９】
図１において、第１の実施形態に係る情報収集システム１０は、アナログメータ１、カメラ２、画像処理装置３、通信装置４及び５、管理装置６を有する。
【００２０】
情報収集システム１０は、カメラ２がアナログメータ１を撮影し、その撮像画像からアナログメータ１の指示針が指し示している指示値を取得し、指示値を読み取ったり、指示値を収集したりするものである。これにより、アナログメータ１の指示値をリアルタイムで読み取ることができたり、指示値を蓄積していき履歴情報として保持することもできる。
【００２１】
アナログメータ１は、目盛り盤と、目盛り盤に配列されている目盛りに沿って指示針が移動し、測定値を計測する指示針式計器である。アナログメータ１は、例えば工場などの施設にある設備機器等に設けられているものとすることができ、例えばアナログ電圧計、アナログ電流計等のような計器とすることができる。アナログメータ１には、回転軸を軸として指示針が目盛り盤の目盛領域で回転するものや、目盛り盤が縦方向若しくは横方向にあり、指示針が縦方向若しくは横方向に移動するものなどがあるが、この実施形態では、目盛り盤の目盛り領域で、指示針が回転するタイプを例示して説明する。
【００２２】
カメラ２は、アナログメータ１を撮像する撮像装置であり、接続している画像処理装置３に撮像画像を与えるものである。カメラ２は、例えば撮像した画像を補正する機能等を有していない汎用的なカメラを適用することができる。その結果、安価なカメラを用いることができるので、指示値読取システムの導入コストを抑えることができる。
【００２３】
画像処理装置３は、カメラ２からアナログメータ１を含む撮像画像を取得し、その撮像画像を解析して、当該撮像画像において指示針の指示値を導出するものである。また、画像処理装置３は、指示値を含むデータを通信装置４に与えるものである。画像処理装置３の詳細な説明は後述するが、この実施形態によれば、指示値の算出処理の処理負荷を抑えることができるので、マイクロコンピュータ等の汎用な演算処理装置を用いることができ、指示値読取システムの導入コストを抑えることができる。
【００２４】
通信装置４及び５は、アナログメータ１の指示値データを含む信号を授受する通信装置である。通信装置４は、画像処理装置３から取得したアナログメータ１の指示値データを含む通信信号を送信するものであり、通信装置５は、通信装置４から送信された通信信号を受信し、その通信信号に含まれている指示値データを管理装置６に与えるものである。通信装置４及び５は、例えばマルチホップ無線通信の無線通信プロトコル等に従って無線通信するものを適用することができる。なお、無線通信プロトコルは、特に限定されるものではない。さらに、通信装置４及び５は、有線通信によりアナログメータ１の指示値データを含む信号を通信するものであってもよい。
【００２５】
管理装置６は、通信装置５から与えられたアナログメータ１の指示値データを記録し、アナログメータ１の指示値データを管理するものである。管理装置６は、ＣＰＵ等の演算処理装置やモニタ等の表示手段などを有し、アナログメータ１の指示値データをリアルタイムで表示したり、履歴をとった過去の指示値データを用いて統計処理等を行ない、そのデータを表示したりすることができる。なお、指示値データを用いた管理装置６の管理方法は、特に限定されるものではなく様々な方法を適用できる。
【００２６】
（Ａ−１−２）カメラによる撮像画像の例
図２は、アナログメータ１を撮像するカメラ２とアナログメータ１との相対的な位置関係と撮像画像の一例を説明する説明図である。
【００２７】
アナログメータ１は、例えば設備機器等に設置されていることが多いので、アナログメータ１の位置や向きを変えることができないことが想定される。カメラ２の撮像画像を解析してアナログメータ１の指示針の指示値を算出する場合、アナログメータ１の正面にカメラ２が配置されていることが望ましいが、必ずしもそのような位置関係とならないケースもある。
【００２８】
この実施形態では、汎用的なカメラ２を用いる場合を想定しているので、カメラ２の姿勢やアナログメータ１との相対的な位置関係に応じて、撮像画像は補正されない。
【００２９】
そこで、ここでは、まず、アナログメータ１とカメラ２との相対的な位置関係を説明し、そのような位置関係にある場合に、撮像画像に映し出されるアナログメータ１の画像を説明する。
【００３０】
図２（Ａ）は、カメラ２がアナログメータ１の正面に配置されている場合を例示する。この場合、カメラ２は、アナログメータ１のパネル部分（目盛り盤及び指示針がある部分）を正面から撮影することができ、図２（Ｂ）に示すような撮像画像Ｐ１が得られる。このとき、撮像画像Ｐ１に映し出されるアナログメータ１の像は正立姿勢となる。
【００３１】
なお、カメラ２による撮像画像は、画像座標系において一定の大きさを有しており、画像座標系のＸＹ平面上の座標値（ＸＹ座標値）で表すことができる。
【００３２】
一方、図２（Ｃ）は、アナログメータ１に対して左斜め方向にカメラ２が配置されている場合を例示している。この場合、カメラ２は、アナログメータ１のパネル部分を左斜め方向から撮影することになるので、図２（Ｄ）に示すような撮像画像Ｐ２が得られる。つまり、撮像画像Ｐ２に映し出されるアナログメータ１の像は、斜めに変形した姿勢となる。
【００３３】
このように、アナログメータ１に対するカメラ２の位置やカメラ２の姿勢によって、撮像画像に映し出されるアナログメータ１の姿勢も変形し得るので、撮像画像に映し出されるアナログメータ１の指示針の指示値を算出する際には、撮像画像におけるアナログメータ１の姿勢や変形を考慮することが必要となる。
【００３４】
（Ａ−１−３）画像処理装置の詳細な構成
図３は、第１の実施形態に係る画像処理装置３の内部構成を示す内部構成図である。
【００３５】
図３において、第１の実施形態に係る画像処理装置３は、画像入力部３１、姿勢情報検出部３２、記憶部３３、射影変換パラメータ算出部３４、指示針検出座標列射影変換部３５、指示針検出部３６、指示値算出部３７、出力部３８を有する。
【００３６】
画像処理装置３のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インターフェース等を有して構成され、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納される処理プログラム（例えば、画像処理プログラム）を実行することにより、各種機能が実現される。なお、画像処理プログラムは、ＣＰＵ等のコンピュータにインストールされることにより、画像処理が構築されるようにしてもよく、その場合でも画像処理プログラムは、図３の各機能部として表すことができる。
【００３７】
画像入力部３１は、アナログメータ１を撮影するカメラ２から、アナログメータ１を含む撮像画像を入力するものである。
【００３８】
姿勢情報検出部３２は、入力された撮像画像に映っているアナログメータ１の姿勢を検出するために、撮像画像（実画像）におけるアナログメータ１の形状に応じた頂点の座標値を検出するものである。
【００３９】
ここで、姿勢情報検出部３２が検出する頂点の座標値を「姿勢情報」とも呼ぶ。第１の実施形態では、姿勢情報検出部３２が、箱形のアナログメータ１の外枠のうち、目盛り盤及指示針を含んでいる矩形の面形状を検出し、その面の４個の頂点座標を検出する。
【００４０】
例えば箱形のアナログメータ１の正面にカメラ２が設けられている場合、カメラ２はアナログメータ１を正面から撮影することができる。その場合、撮像画像において、略矩形のアナログメータ１の外枠が撮像画像に映り込むことになるので、頂点座標検出部３２は、アナログメータ１の外枠の４辺を割り出し、各辺の交点を頂点とし、各頂点の座標値を検出するようにしてもよい。また例えば、アナログメータ１に対して斜め方向からカメラ２が、アナログメータ１を撮影する場合には、アナログメータ１の画像は、例えば台形のように変形した状態で映り込むことになる。その場合、姿勢情報検出部３２は、台形を形成する４辺を割り出し、各辺の交点を頂点とし、各頂点の座標値を検出する。いずれにしても、姿勢情報検出部３２は、撮像画像に映り込んでいるアナログメータ１の外枠を特定することで、アナログメータ１の位置、姿勢を特定し、４個の頂点の座標値を検出するようにする。
【００４１】
記憶部３３は、予め設定された姿勢基準情報３３１、指示針検出座標列３３２などを記憶するものである。
【００４２】
姿勢基準情報３３１は、射影変換処理に用いられる複数の基準点の座標値を含む情報である。例えば基準画像における４個の基準点の位置を示す座標値に関する情報である。指示針検出座標列３３２は、基準画像において、アナログメータ１の指示針の位置を特定するための情報である。なお、姿勢基準情報３３１及び指示針検出座標列３３２の詳細な構成は後述する。
【００４３】
ここで、基準画像とは、アナログメータ１が理想的に正立している状態の仮想的な画像を含むものである。カメラ２がアナログメータ１を撮影した撮像画像に映り込むアナログメータ１の姿勢は、カメラ２との相対的な位置関係やカメラ２の姿勢等により歪みが生じたり変形し得るのに対して、基準画像にはアナログメータ１が理想的に正立し、歪みや回転等をしていない状態の仮想的な画像である。以下の説明において述べる「基準画像」は、いずれも仮想的なものである。
【００４４】
このように、記憶部３３に記憶される姿勢基準情報３３１は、仮想的な基準画像に写り込む、正立かつ歪みや回転等をしていないアナログメータ１の像における、４個の基準点の位置を示す座標値に関する情報である。換言すると、第１の実施形態において、画像処理装置３は記憶部３３に、座標値に関する情報である姿勢基準情報３３１を記憶すればよく、例えば基準画像に相当する画像情報（明るさや色の情報を含み、画像を描画可能とする情報）を記憶する必要はない。
【００４５】
射影変換パラメータ算出部３４は、姿勢情報検出部３２により検出された４個の座標（つまり、カメラ２により撮影された実画像における４個の座標）と、予め設定された姿勢基準情報３３１とに基づいて、射影変換パラメータ（射影変換係数とも呼ぶ。）を導出するものである。
【００４６】
例えば、射影変換パラメータは、理想的に正立しているアナログメータ１が映り込む仮想的な基準画像（例えば２次元平面）を、カメラ２の撮影画像に映っているアナログメータ１の画像領域（例えば２次元平面）に射影する際に用いられるパラメータであり、一般的に８個の未知数になる。この８個の係数を定めるために、射影変換パラメータ算出部３４は、姿勢情報検出部３２により検出された４個の頂点座標の値と、姿勢基準情報３３１の４個の基準値の座標値とを用いて算出する。
【００４７】
指示針検出座標列射影変換部３５は、射影変換パラメータ算出部３４により導出された射影変換パラメータを用いて、基準画像における指示針検出座標列３３２の全ての座標値を、射影変換するものである。これにより、基準画像における指示針検出座標列の全ての座標値が、基準画像から実画像に射影変換される。
【００４８】
指示針検出部３６は、射影変換後の指示針検出座標列の各座標値に基づいて、カメラ２からの撮像画像（原画像）から画素値を取得し、取得された全ての画素値で構成する指示針検出画素値列を作成する。そして、指示針検出部３６は、指示針検出画素値列を構成する全ての画素値の中から指示針の位置を検出する。指示針検出部３６の詳細な説明は後述する。
【００４９】
指示値算出部３７は、指示針検出座標列３３２を参照して、指示針検出部３６により検出された座標に対応する指示針角度を算出し、その指示針角度に基づく指示値を出力するものである。
【００５０】
（Ａ−１−４）姿勢基準情報３３１と指示針検出座標列３３２
図４は、第１の実施形態に係る姿勢基準情報３３１を説明する説明図である。
【００５１】
図４（Ａ）は、基準画像における姿勢基準情報３３１を構成する４個の基準点の位置座標を例示している。
【００５２】
図４（Ａ）に示すように、４個の基準点に対して、例えば、点Ａｒ、点Ｂｒ、点Ｃｒ、点Ｄｒのようにインデックスを割り当てる。このインデックスの割当は任意に割り当てるようにしてもよい。そして、図４（Ｂ）に例示するように、点Ａｒ、点Ｂｒ、点Ｃｒ、点Ｄｒの各基準点の座標値（０，０）、（０，４００）、（４００，４００）、（４００，０）を、インデックスに対応付けて記憶部３３に記憶されているものとする。
【００５３】
なお、基準画像の座標系は、カメラ２により撮影される撮像画像の座標系と同じとしてもよい。姿勢基準座標を構成する４個の基準点は、カメラ２により撮影された撮像画像の座標系において、予め設定された任意に選択した点とすることができる。図４（Ａ）の例では、基準画像において正方形を形成し、その正方形の４個の頂点をそれぞれ基準点としている。基準画像における正方形の大きさは、特に限定されないが、例えば撮像画像（実画像）に映るアナログメータ１の大きさと同程度とするようにしてもよい。
【００５４】
図５は、第１の実施形態に係る指示針検出座標列３３２を説明する説明図である。
【００５５】
図５（Ｂ）に示すように、指示針検出座標列３３２は、例えば、「インデックス」、「座標」、「指示針角度」を項目として有する情報である。
【００５６】
指示針検出座標列３３２は、基準画像において、指示針の位値を特定するために、回転する指示針の存在領域内で指示針が存在し得る各位置座標に、インデックス（ラベル）を付与する。そして、各インデックスと、各インデックスのＸＹ座標値と、アナログメータ１における指示針の角度とを対応付けて作成される。つまり、指示針検出座標列３３２は、各指示針検出座標（インデックス）のＸＹ座標値と、そのときの指示針角度値とをペアとしたデータを１単位とし、複数のデータが連なった構造となっている。
【００５７】
例えば、アナログメータ１の目盛り盤と指示針が、図５（Ｃ）に示すものとする。基準画像において、図５（Ｃ）のアナログメータ１の目盛り「０」の位置に相当する位置に、インデックス「Ｇ１」を付与する。この場合、インデックス「Ｇ１」のＸＹ座標値（１００，１００）とする。さらに、指示針の位置が「Ｇ１」にあるとき、アナログメータ１では、目盛り「０」に相当するので「指示針角度：０」と設定する。
【００５８】
その後、指示針角度を単位角度ずつ移動させたときの指示針の位置に相当する各位置に、インデックスＧ２、Ｇ３、…、Ｇｎのように付与していき、各インデックスＧ２、Ｇ３、…、ＧｎのＸＹ座標値を付与していくと共に、各インデックスに指示針角度を対応つけていく。そうすると、図５（Ａ）に示すように、指示針検出座標列３３２を構成する各インデックスは、仮想円ＶＣ２上に形成されたものとなる。なお、上述の単位角度の大きさは任意であってよい。
【００５９】
ここで、指示針検出座標列３３２を構成する仮想円ＶＣ２が、指示針の位置の存在領域内に形成する理由を説明する。例えば、カメラ２による撮像画像において、指示針がアナログメータ１の目盛りと交差していないこともあり、そのような場合には、指示針が指し示している指示値を読み取ることができないことがある。しかし、第１の実施形態のように、指示針検出座標列を構成する仮想円ＶＣ２を、指示針の位置の存在領域に形成することにより、すなわち仮想円ＶＣ２の半径が仮想円ＶＣ１のそれよりも小さくすることにより、指示針と目盛りとが交差していない場合でも、画像における指示針の位置座標を検出でき、さらに指示針の角度を検出できる。
【００６０】
指示針検出座標列３３２を構成する仮想円ＶＣ２は、指示針の位置の存在領域に形成されるものであるため、アナログメータ１の各目盛りの位置で形成される仮想円ＶＣ１の領域内に形成されるものとなる。言い換えれば、点Ｓを中心とする仮想円ＶＣ２の半径は、点Ｓを中心とする仮想円ＶＣ１の半径よりも小さいものとなる。
【００６１】
点Ｓは、姿勢基準座標を構成する４個の基準点で形成される正方形の中心であり、例えば、点Ａｒと点Ｃｒとを結んだ線分と、点Ｂｒと点Ｄｒとを結んだ線分との交点である。また、点Ｓは、アナログメータ１における指示針が回転する中心に対応する点である。したがって、点Ｓは、姿勢基準情報３３１の４個の基準点で形成される正方形の中心と、指示針検出座標列３３２を構成する仮想円ＶＣ２の中心とが一致するような位置関係にある。
【００６２】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係る画像処理装置３による画像処理の動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６３】
図６は、第１の実施形態に係る画像処理方法の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
［ステップＳ１］
カメラ２により撮影された撮像画像（原画像）が、画像処理装置３の画像入力部３１に入力される。ここで、カメラ２からの撮像画像には、アナログメータ１が映し出されているものとする。
【００６５】
［ステップＳ２］
姿勢情報検出部３２は、入力された撮像画像（原画像）に映し出されているアナログメータ１の姿勢情報を取得するため、アナログメータ１の画像領域を検出し、アナログメータ１の外形を示す４個の頂点の座標値を検出する。
【００６６】
ここで、姿勢情報検出部３２が検出した４個の頂点（点Ａｍ、点Ｂｍ、点Ｃｍ、点Ｄｍ）のＸＹ座標値を姿勢情報と呼ぶ。
【００６７】
以下では、姿勢情報検出部３２が、撮像画像からアナログメータ１の外形を示す４個の頂点の座標値を検出方法の一例を説明する。
【００６８】
図７は、第１の実施形態に係る姿勢情報検出部３２による４個の頂点座標の検出方法を示すフローチャートであり、図８は、第１の実施形態に係る姿勢情報検出部３２による４個の頂点座標の検出方法を説明する説明図である。
【００６９】
ここでは、アナログメータ１に対して斜め方向からカメラ２がアナログメータ１を撮影し、撮影画像は、図８（Ａ）に示すように、アナログメータ１の姿勢が変形した状態で映し出されている場合を例示する。
【００７０】
姿勢情報検出部３２は、撮像画像Ｐに映り込んでいるアナログメータ１の外枠の辺を示す４本の直線を検出する（ステップＳ１１）。
【００７１】
ここで、例えば姿勢情報検出部３２は、カメラ２からの原画像からアナログメータ１の外枠を含む領域を抽出するために、原画像に対して２値化処理を施し、白色の目盛り盤の領域と、その目盛り盤の周囲にある外枠部分の領域とを区別したり、アナログメータ１の外枠の領域と背景画像の領域とを区別できるようにしてもよい。さらに、姿勢情報検出部３２は、画像に対してＨｏｕｇｈ変換を行なって、アナログメータ１の外枠の辺を含む直線を抽出するようにしてもよい。
【００７２】
そして、姿勢情報検出部３２は、撮像画像Ｐにおいて検出した４本の直線のうち、２本の直線を１つの組み合わせとして、当該２本の直線の交点を検出する。それぞれ異なる直線の組み合わせ毎に交点の検出する（ステップＳ１２）。
【００７３】
例えば、図８（Ａ）の４本の直線ＶＶ´、ＴＴ´、ＷＷ´、ＵＵ´が検出されたものとする。このとき、直線ＶＶ´と直線ＴＴ´との交点、直線ＴＴ´と直線ＷＷ´との交点、直線ＷＷ´と直線ＵＵ´との交点、直線ＵＵ´と直線ＶＶ´との交点を検出する。
【００７４】
姿勢情報検出部３２は、４個の交点を４個の頂点とし、各頂点に点Ａｍ、Ｂｍ、Ｃｍ、Ｄｍのインデックス（ラベル）を付与し（ステップＳ１３）、各頂点の座標値と各ラベルとを対応付け、これを原画像における姿勢情報として記憶部３３に保持する（ステップＳ１４）。
【００７５】
例えば、図８（Ａ）の点Ａｍにはインデックス「Ａｍ」というラベルを付し、当該インデックス「Ａｍ」の座標値（Ｘａｍ，Ｙａｍ）とラベル「Ａｍ」とを対応付ける。このように他の３個の頂点についても同様に、対応付けたラベルと各頂点の座標値とを対応付ける。このようにして得られた図８（Ｂ）の姿勢情報が記憶部３３に記憶される。
【００７６】
［ステップＳ３］
射影変換パラメータ算出部３４は、姿勢情報検出部３２により検出された４個の頂点のＸＹ座標値と、予め設定されている姿勢基準情報を構成する４個の基準点のＸＹ座標値との合計８個のＸＹ座標値を用いて、射影変換パラメータを導出する。
【００７７】
ここで、射影変換パラメータは、同次座標を利用し、かつ、既知の変換元と変換先との対応点が４組ある場合、対応点の座標値から一意に導出することができる。
【００７８】
例えば、射影変換パラメータ算出部３４は、図４（Ｂ）の姿勢基準情報を構成する点Ａｒ，Ｂｒ、Ｃｒ、Ｄｒの４個のＸＹ座標値をそれぞれ変換元とし、図８（Ｂ）の原画像における姿勢情報を構成する点Ａｍ、Ｂｍ、Ｃｍ、Ｄｍの４個のＸＹ座標値のそれぞれを変換先とし、変換元の各点を、変換先の各点に射影変換できるような射影変換パラメータを算出する。
【００７９】
［ステップＳ４］
指示針検出座標列射影変換部３５は、射影変換パラメータ算出部３４で導出された射影変換パラメータを用いて、指示針検出座標列３３２の全ての座標値を、射影変換する。
【００８０】
例えば、図５（Ｂ）に例示する指示針検出座標列３３２は、それぞれインデックスが付与されたｎ個の座標値を有して構成されているが、ｎ個の座標値が射影変換パラメータにより射影変換される。
【００８１】
［ステップＳ５］
指示針検出部３６は、射影変換後の指示針検出座標列を用いて、カメラ２からの撮影画像（原画像）から画素値を取得し、各座標値の画素値で構成する指示針検出画素値列３６１を作成する。
【００８２】
図９は、第１の実施形態における指示針検出画素値列３６１と指示針検出座標列３３２との関係を説明する説明図である。
【００８３】
指示針検出画素値列３６１は、射影変換後の指示針検出座標列３３２を構成する全てのインデックスについて、原画像における各座標値の画素値を有するものである。また、指示針検出画素値列３６１は、指示針検出座標列３３２の各インデックスに対応付けられた指示針角度も付与するようにしてもよい。
【００８４】
ここで、上述した「射影変換後の指示針検出座標列を用いて、原画像から画素値を取得する」とは、指示針検出部３６が、射影変換後の指示針検出座標列を構成する各座標値の画素値を、原画像から取得することを意味する。
【００８５】
また、指示針検出座標列３３２を構成する各座標値はインデックスが付与されているので、指示針検出部３６は、射影変換後の指示針検出座標列３３２の各座標値の画素値を原画像から取得し、各画素値を、対応するインデックスと関連付けて、指示針検出画素値列３６１を作成する。つまり、指示針検出画素値列３６１は、指示針検出座標列３３２を構成するインデックスと同数のインデックスを有しており、さらに指示針検出画素値列３６１の各インデックスは、指示針検出座標列３３２の各インデックスと対応する関係にある。
【００８６】
したがって、指示針検出画素値列３６１は、指示針検出座標列３３２のインデックスと、原画像における射影変換後の指示針検出座標列の各座標値の画素値と、指示針角度と、を対応付けた情報となる。
【００８７】
なお、図９の指示針検出画素値列３６１は、原画像における射影変換後の各座標値の画素値をインデックスに対応させたものとしたが、各インデックスに、原画像における射影変換後の各座標値を対応付けるようにしてもよい。
【００８８】
［ステップＳ６］
指示針検出部３６は、指示針検出画素値列３６１を構成する全ての画素値を参照して、指示針の角度を算出する。
【００８９】
指示針の角度を算出する方法としては、例えば、指示針検出画素値列３６１を構成する全ての画素値について、各画素の輝度値を算出し、全ての輝度値の中から最小値となる画素のインデックスを求めるようにしてもよい。これにより、指示針検出座標列３３２、若しくは、指示針角度をインデックス毎に対応付けた指示針検出画素値列３６１を参照することにより、当該インデックスに対応する指示針角度を導出することができる。
【００９０】
また例えば、指示針検出画素値列３６１を構成する全ての画素値について、各画素の輝度値を算出し、閾値を用いて各輝度値を２値化し、黒色となった画素の連続数が最も大きい区間の中央の画素のインデックスを求めるようにしてもよい。これにより、指示針検出座標列３３２、若しくは、指示針角度をインデックス毎に対応付けた指示針検出画素値列３６１を参照することにより、当該インデックスに対応する指示針角度を導出することができる。
【００９１】
ここで、輝度値が最小となるインデックスを導出する理由を説明する。例えば、原画像において指示針が位置している画素は、指示針が位置していない画素に比べて、画素値（例えば輝度値等）が小さくなる。したがって、指示針検出部３６は、指示針検出画素値列を構成する画素値列の中から、画素値が最小値となるものを選択することで、指示針の位置を特定することができる。
【００９２】
さらに、上述したように、指示針検出画素値列３６１のインデックスと、指示針検出座標列３３２のインデックスとは対応する関係にあるので、複雑な座標変換処理を必要とせず、指示針の位置を示す画素の画素値を特定することができ、その画素値に対応するインデックスを特定することができれば、そのインデックスに対応する指示針角度を導出することができる。換言すると、指示針検出画素値列３６１は、少なくとも、インデックスと、画素値とをペアとするデータで構成されているので、例えば、全ての画素値の中から最小値である画素値のインデックスを特定できれば、インデックスに対応する指示針角度を導出することができる。
【００９３】
［ステップＳ７、Ｓ８］
指示値算出部３７は、指示針検出座標列３３２を参照して、指示針検出部３６により検出された指示針角度に基づいて、指示針の指示値を算出する。そして、出力部３８が、指示値を含む情報を後段に出力する。
【００９４】
例えば、指示値算出部３７は、図２３に例示するような指示針角度と、指示値とを対応付けたテーブルを有しており、検出された指示針角度に対応する指示値を導出するようにしてもよい。より具体的には、例えば、アナログメータ１が電圧計等の場合に、指示針角度と電圧値とを対応させたテーブルを有しており、指示針角度に対応する電圧値（測定値）を指示値として導出するようにしてもよい。
【００９５】
なお、指示針検出部３６により検出された指示針角度に基づいて指示針の指示値を導出方法は、上述した方法に限定されるものではない。
【００９６】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態の画像処理装置は、入力された撮像画像に映り込むアナログメータの形状に基づく４個の点の座標値と、姿勢基準情報を構成する４個の基準点の座標値とに基づいて射影変換パラメータを導出し、当該射影変換パラメータを用いて指示針検出座標列の全ての座標値（座標情報）を射影変換する。そして、射影変換後の指示針検出座標列の全ての座標値を用いて、原画像から画素値を取得して、指示針の指示値を読み取ることができる。
【００９７】
また、第１の実施形態の画像処理装置は、射影変換パラメータを用いて指示針検出座標列のみを射影変換するので、明るさの情報や色の情報などの多大な情報量を含む撮像画像を射影変換するのと比べ、処理する情報量が少ない。そのため、入力された撮像画像に映り込むアナログメータの形状を理想的な形状へと近づけるような撮像画像を補正する処理に比べ、第１の実施形態の画像処理装置が行う座標変換処理は、処理に要する計算量およびメモリ使用量が少ない。
【００９８】
さらに、第１の実施形態の画像処理装置は、指示針検出画素値列のインデックスと、指示針検出座標列のインデックスとは対応する関係にあるので、複雑な座標変換処理を必要とせず、指示針の位置を示す画素の画素値を特定でき、その画素値に対応するインデックスを特定することができれば、そのインデックスに対応する指示針角度を導出することができる。その結果、撮像画像の全体を対象として解析する手法に比べて、解析に要する計算量およびメモリ使用量が少ない。
【００９９】
また、第１の実施形態の画像処理装置は、指示針検出画素値列のインデックスに対応する座標値の画素値に基づいて指示針の位置を特定するので、指示針の形状の制限が従来技術よりも少なくなるため、適用可能なアナログメータの種類が多くなる。
【０１００】
また、第１の実施形態の画像処理装置は、座標変換処理に要する計算量が少ないため、処理に要する消費電力も少ない。画像処理装置はマイクロコンピュータ等の汎用な演算処理装置が用いられ、電池等の内部電源（図示せず）から電力供給を受けることが想定されるが、第１の実施形態の画像処理装置を適用すれば、内部電源の寿命を伸ばすことができる。
【０１０１】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明に係る画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び情報収集システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１０２】
（Ｂ−１）第２の実施形態の基本概念
カメラがアナログメータを撮影する際、その運用環境等の状況によっては、例えばアナログメータやカメラが設備機器等からの振動等を受けてしまうことがある。そのような場合、アナログメータやカメラの位置が微妙に動いてしまい、アナログメータを正立姿勢で撮像できなくなってしまうことがある。
【０１０３】
また、アナログメータを撮影するカメラの設置環境によって、当初からカメラ視点が回転する姿勢にあり、カメラがアナログメータを正立姿勢で撮影できないことがある。例えば、図１０（Ａ）に示すように、アナログメータに対してカメラが傾いた状態で（図１０（Ａ）では右側に９０度傾いた状態）で撮影することも想定され、そのような場合には、図１０（Ｂ）に示すように、撮像画像においてアナログメータが回転した状態で映り込んでしまうことがある。
【０１０４】
上記課題を解決するために、カメラの姿勢に応じて、撮像画像の向きを補正する機能を有するカメラを利用したり、カメラの姿勢を保持するための器具を用いる等の方法があるが、そうすると導入コストが増大してしまう。
【０１０５】
そのため、撮像画像に映り込むアナログメータの位置や姿勢を、より効率的に検出し、撮像画像に画像処理を行ない、指示針が指し示す指示針指示値を効率的に読み取ることが求められる。
【０１０６】
（Ｂ−２）第２の実施形態の構成
図１１は、第２の実施形態に係る画像処理装置３の内部構成を示す内部構成図である。
【０１０７】
図１１において、第２の実施形態に係る画像処理装置３Ａは、画像入力部３１、姿勢情報検出部３２Ａ、記憶部３３、射影変換パラメータ算出部３４、指示針検出座標列射影変換部３５、指示針検出部３６、指示値算出部３７、出力部３８を有する。
【０１０８】
第２の実施形態の画像処理装置１０Ａは、姿勢情報検出部３２Ａによる姿勢情報の検出方法が、第１の実施形態と異なる。それ以外の構成要素は第１の実施形態で説明した構成要素と同一又は対応するものを適用できるので、以下では、第１の実施形態と異なる構成要素を中心に説明する。
【０１０９】
第２の実施形態は、カメラ２の撮像画像（原画像）のアナログメータ１の姿勢情報を検出するために、アナログメータ１に取り付ける治具（以下、「姿勢情報検出治具」とも呼ぶ。）５０を用いる。そして、この姿勢情報検出治具５０をアナログメータ１の目盛り盤を囲む位置に取り付けた上で、カメラ２がアナログメータ１を撮影し、姿勢情報検出部３２Ａが、撮像画像に映っている姿勢情報検出治具５０の特徴点の位置を特定することで姿勢情報を検出する。
【０１１０】
図１２は、第２の実施形態に係る姿勢情報検出治具５０の構成を示す構成図である。
【０１１１】
姿勢情報検出治具５０は、全体として略正方形をなしている。姿勢情報検出治具５０を略正方形と見たとき、４個の頂点のうち１個の頂点を成す２辺における当該頂点近傍領域と、他の３個の頂点の頂点近傍領域とでは、それぞれ異なる色を持つように構成されている。
【０１１２】
例えば、姿勢情報検出治具５０の点Ａの頂点近傍領域を説明する。領域Ｒ１１と領域Ｒ１２とは同じ色で形成された領域である。領域Ｒ１１は、左端上部５０１が湾曲しており、左端下部５０２は直線状に形成されている。領域Ｒ１２は、上端左部５０３が湾曲しており、上端右部５０４が直線状に形成されている。このように、点Ａは、領域Ｒ１１と領域Ｒ１２との境界点に位置している。
【０１１３】
次に、他の頂点である点Ｂ、点Ｃ、点Ｄを代表して点Ｂの頂点近傍領域を説明する。領域Ｒ２１と領域Ｒ２２とは、同じ色で形成されている。領域Ｒ２１と領域Ｒ２２とは、領域Ｒ１１及び領域Ｒ１２に対し、ＨＳＩ表色系で色を表現したとき、色相環上で離れた位置の色の領域である。領域Ｒ２１は、右端上部５０５が湾曲しており、右端下部５０６は直線状に形成されており、領域Ｒ２２は、上端右部５０７が湾曲しており、上端左部５０８が直線状に形成されている。点Ｂは、領域Ｒ２１と領域Ｒ２２との境界点に位置している。
【０１１４】
また、例えば略正方形の姿勢情報検出治具５０の上辺では、それぞれ色が異なる領域Ｒ１１と領域Ｒ２１とが存在するが、これは、姿勢情報検出治具５０が、点Ａの頂点近傍領域と、点Ｂの頂点近傍領域とをそれぞれ異なる色を持つように構成するようにしたからである。射影変換を行なう場合、変換元の点と、変換先の点との対応関係が求められる。したがって、この実施形態では、姿勢情報検出治具５０の４個の頂点のうち、点Ａと、それ以外の点（点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ）とを区別するために、点Ａの頂点近傍領域とそれ以外の点の頂点近傍領域との色が異なるようにしている。姿勢情報検出治具５０の左辺についても同様である。
【０１１５】
図１３は、第２の実施形態に係る姿勢情報検出治具５０をアナログメータ１に取り付けた状態を説明する説明図である。
【０１１６】
姿勢情報検出治具５０は、アナログメータ１の目盛り盤の表示面において、目盛り盤を囲むようにアナログメータ１の外枠１１１に取り付けられる。このとき、姿勢情報検出治具５０の中心と、指示針の回転中心とが同一軸上となるように、姿勢情報検出治具５０を配置すると共に、姿勢情報検出治具５０の中心と、姿勢情報検出治具５０の点Ａと、アナログメータ１の目盛り「０」の位置とが直線Ｌ１上に並ぶように姿勢情報検出治具５０を配置する。
【０１１７】
（Ｂ−３）第２の実施形態の動作
（Ｂ−３−１）全体動作
次に、第２の実施形態に係る画像処理装置３Ａによる画像処理の動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１１８】
図１４は、第２の実施形態に係る画像処理装置３Ａによる画像処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１９】
［ステップＳ１］
カメラ２により撮影された撮像画像（原画像）が、画像処理装置３の画像入力部３１に入力される。
【０１２０】
ここで、アナログメータ１には、図１２の姿勢情報検出治具５０が取り付けられており、入力される撮像画像には、姿勢情報検出治具５０が取り付けられているアナログメータ１が撮影されているものとする。また、カメラ２が撮影する画像の形式は、例えばＲＧＢ形式等のように色の情報を持つものとする。
【０１２１】
［ステップＳ２０］
姿勢情報検出部３２Ａは、入力された撮像画像（原画像）から姿勢情報検出治具５０を検出し、当該画像中における姿勢情報検出治具５０の４個の頂点（点Ａｍ、点Ｂｍ、点Ｃｍ、点Ｄｍ）のＸＹ座標値を取得する。
【０１２２】
ここで、姿勢情報検出部３２Ａが検出した４個の頂点（点Ａｍ、点Ｂｍ、点Ｃｍ、点Ｄｍ）のＸＹ座標値を姿勢情報と呼ぶ。なお、原画像から姿勢情報検出治具５０を検出する方法の詳細な説明は後述する。
【０１２３】
［ステップＳ３］
射影変換パラメータ算出部３４は、姿勢情報検出部３２Ａにより検出された４個の頂点（点Ａｍ、点Ｂｍ、点Ｃｍ、点Ｄｍ）のＸＹ座標値と、予め設定されている姿勢基準情報を構成する４個の基準点（点Ａｒ、点Ｂｒ、点Ｃｒ、点Ｄｒ）のＸＹ座標値との合計８個のＸＹ座標値を用いて、射影変換パラメータを導出する。
【０１２４】
図１５は、姿勢基準情報の基準点Ａｒ，Ｂｒ、Ｃｒ、Ｄｒを変換元として、点Ａｍ、Ｂｍ、Ｃｍ、Ｄｍを変換先とした射影変換を説明する説明図である。
【０１２５】
図１５に示すように、第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、例えば、図４（Ｂ）の姿勢基準情報を構成する点Ａｒ，Ｂｒ、Ｃｒ、Ｄｒの４個のＸＹ座標値をそれぞれ変換元とし、姿勢情報検出部３２Ａが原画像から検出した姿勢情報を構成する点Ａｍ、Ｂｍ、Ｃｍ、Ｄｍの４個のＸＹ座標値のそれぞれを変換先とし、変換元の各点を、変換先の各点に射影変換できるような射影変換パラメータを算出する。
【０１２６】
［ステップＳ４］
指示針検出座標列射影変換部３５は、射影変換パラメータ算出部３４に導出された射影変換パラメータを用いて、射影変換前の指示針検出座標列の全ての座標値を、射影変換する。
【０１２７】
第２の実施形態においても、第１の実施形態の図５（Ｂ）の指示針検出座標列を構成する全ての座標値を射影変換する。
【０１２８】
［ステップＳ５］
指示針検出部３６は、第１の実施形態と同様にして、射影変換後の指示針検出座標列を構成する全ての座標値を用いて、撮影画像（原画像）から画素値を取得し、指示針検出画素値列３６１を作成する。
【０１２９】
指示針検出画素値列３６１は、図９に例示する通り、インデックスと画素値とをペアとしたデータを１単位とし、当該データを複数個連なった構造となっている。指示針検出画素値列３６１のデータ個数は指示針検出座標列３３２のデータ個数と同一とする。指示針検出画素値列３６１のインデックスと、指示針検出座標列３３２のインデックスとはそれぞれ対応関係にある。
【０１３０】
［ステップＳ６］
指示針検出部３６は、指示針検出画素値列３６１を構成する全ての画素値を参照して、指示針の角度を算出する。
【０１３１】
第２の実施形態において、第１の実施形態と同様に、例えば、指示針検出画素値列３６１を構成する全ての画素値について、各画素の輝度値を算出し、閾値を用いて各輝度値を２値化し、全ての輝度値の中から最小値となる画素のインデックスを求めるようにしてもよい。これにより、指示針検出座標列３３２、若しくは、指示針角度をインデックス毎に対応付けた指示針検出画素値列３６１を参照することにより、当該インデックスに対応する指示針角度を導出することができる。また第１の実施形態と同様に、例えば、指示針検出画素値列３６１を構成する全ての画素値について、各画素の輝度値を算出し、閾値を用いて各輝度値を２値化し、黒色となった画素の連続数が最も大きい区間の中央の画素のインデックスを求めるようにしてもよい。
【０１３２】
ここで、輝度値が最小となるインデックスを導出する理由を説明する。例えば、原画像において指示針が位置している画素は、指示針が位置していない画素に比べて、画素値（例えば輝度値等）が小さくなる。したがって、指示針検出部３６は、指示針検出画素値列を構成する画素値列の中から、画素値が最小値となるものを選択することで、指示針の位置を特定することができる。
【０１３３】
さらに、上述したように、指示針検出画素値列３６１のインデックスと、指示針検出座標列３３２のインデックスとは対応する関係にあるので、複雑な座標変換処理を必要とせず、指示針の位置を示す画素の画素値を特定でき、その画素の座標値に対応するインデックスを特定することができれば、そのインデックスに対応する指示針角度を導出することができる。
【０１３４】
［ステップＳ７、Ｓ８］
指示値算出部３７は、指示針検出座標列３３２を参照して、指示針検出部３６により検出された指示針角度に基づいて、指示針の指示値を算出する。そして、出力部３８が、指示値を含む情報を後段に出力する。
【０１３５】
（Ｂ−３−２）姿勢情報検出治具５０の検出方法
図１６は、第２の実施形態に係る姿勢情報検出部３２Ａの姿勢情報検出治具５０の検出方法を示すフローチャートである。
【０１３６】
ここで、姿勢情報検出治具５０は、略正方形であり、４個の頂点のうち、点Ａを成す２辺の領域Ｒ１１及び領域Ｒ１２には「色Ａ」が施されており、他の３個の頂点（点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ）を成す各辺の領域Ｒ２１、領域Ｒ２２、領域Ｒ２３、領域Ｒ２４には「色Ｂ」が施されているものとする。
【０１３７】
［ステップＳ２１］
姿勢情報検出部３２Ａは、領域Ｒ１１及び領域Ｒ１２に施されている色Ａを強調した画像（これを「色Ａ強調画像」とも呼ぶ。）を原画像から作成する。
【０１３８】
［ステップＳ２２］
姿勢情報検出部３２Ａは、作成した色Ａ強調画像に対してコーナー検出を行なう。ここで、コーナー検出手法については、例えばＨａｒｒｉｓのコーナー検出などを用いることができる。
【０１３９】
［ステップＳ２３］
姿勢情報検出部３２Ａは、ステップＳ２２で検出されたコーナーから最も適切であると考えられるコーナーを１点選択する。なお、コーナーの選択方法については後述する。
【０１４０】
［ステップＳ２４］
続いて、姿勢情報検出部３２Ａは、姿勢情報検出治具５０の４個の頂点のうち、点Ａ以外の３個の頂点を成す色Ｂを強調した画像（以下、「色Ｂ強調画像」とも呼ぶ。）を原画像から作成する。
【０１４１】
［ステップＳ２５］
姿勢情報検出部３２Ａは、作成した色Ｂ強調画像に対してコーナー検出を行なう。このコーナー検出手法についても、ステップＳ２２と同様に、例えばＨａｒｒｉｓのコーナー検出などを用いる。
【０１４２】
［ステップＳ２６］
姿勢情報検出部３２Ａは、ステップＳ２５で検出されたコーナーから最も適切であると考えられるコーナーを３点選択する。なお、コーナーの選択方法については後述する。
【０１４３】
［ステップＳ２７］
続いて、姿勢情報検出部３２Ａは、ステップＳ２３及びＳ２６で検出した４点にラベルを付与する。
【０１４４】
ここでは、４点のうち、任意の点に対してラベルＡｔを付与し、原画像中において、点Ａｔを起点として時計回りに、点Ｂｔ、点Ｃｔ、点Ｄｔと順番にラベルを付与する。なお、４点にラベルを付与する詳細な説明は後述する。
【０１４５】
［ステップＳ２８］
姿勢情報検出部３２Ａは、姿勢情報検出治具５０の色Ａの領域が成す点のラベルがＡｔとなるようにラベルを付け替える。
【０１４６】
このとき、ラベルの配列が時計回りであることを維持するように、それぞれラベルの付け替えを行なう。各点が姿勢情報検出治具５０の色Ａもしくは色Ｂのどちらによって成されているか否かの判定方法の詳細は説明も後述する。この後、Ａｔ，Ｂｔ，Ｃｔ，ＤｔをそれぞれＡｍ，Ｂｍ，Ｃｍ，Ｄｍと付け替えて出力して終了する。
【０１４７】
［コーナー選択法の説明］
次に、ステップＳ２２及びＳ２５におけるコーナー選択法を説明する。ここでは、撮像画像（原画像）に映っている姿勢情報検出治具５０の４個の頂点である点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄを検出する。
【０１４８】
点Ａは、色Ａが施されている２つの領域の境界点であり、それぞれ際立った２つのエッジの交点であるコーナーに位置しているので、色Ａ強調画像からコーナーを選択することで点Ａを検出できる。
【０１４９】
また、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄは、色Ｂが施されている２つの領域との境界点であり、それぞれ際立った２つのエッジの交点であるコーナーに位置しているので、色Ｂ強調画像からコーナーを選択することで点Ｂ、点Ｃ、点Ｄを検出できる。
【０１５０】
まず、姿勢情報検出部３２Ａは、コーナーと判定された画素を白、コーナーではないと判定された画素を黒とした２値画像（コーナー２値画像）を作成する。
【０１５１】
その後、コーナー２値画像に適当な回数の膨張処理を実行する。本処理で選択したいコーナーは姿勢情報検出治具５０の頂点である。ここで、姿勢情報検出治具５０の各頂点は、画像領域中においては十分な距離を持って分布している。そのため、互いにごく近い距離にあるコーナーは１つのコーナーから由来するものであると考えられるので、本膨張処理を行なう。
【０１５２】
続いて、姿勢情報検出部３２Ａは、膨張処理を行なったコーナー２値画像中における白領域の塊の個数を数える。該塊の個数により、後の処理が変化する。
【０１５３】
塊の個数が目標個数未満である場合、コーナー検出処理におけるコーナーと判定する閾値を緩め、コーナー検出処理を再試行する、もしくは原画像の再撮影から処理をやり直す。
【０１５４】
ここで、目標個数は、検出しようとするコーナーの数を意味する。例えば、ステップＳ２２では、色Ａ強調画像から１点のコーナーを検出する場合であるため、この場合、目標個数は１個となる。また、ステップＳ２５では、色Ｂ強調画像から３点のコーナーを検出する場合であるため、この場合、目標個数は３個となる。
【０１５５】
一方、塊の個数が目標個数を超える場合、塊の中から目標個数だけの塊を選択する必要があり、例えば、次のような塊選択方法を用いることができる。
【０１５６】
例えば、各塊の領域における重心座標値を中心とした適当な半径の領域（以下、塊領域）を考える。原画像における塊領域の色の構成の比率と、姿勢情報検出治具５０の頂点を中心とした適当な半径の領域（以下、治具頂点領域）の色の構成の比率とを比較する。そして、塊領域の色の構成の比率と治具頂点領域の色の構成の比率とが類似しているものから、上位必要個数を選択する。
【０１５７】
比率の類似判定においては、例えば各塊領域及び治具頂点領域の色比率をベクトルとして考え、各塊領域のベクトルと、治具頂点領域のベクトルとでコサイン類似度を計算し、コサイン類似度が高い上位必要個数を選択する、といった手法を用いてもよい。
【０１５８】
そして、塊の個数が目標個数と一致する場合、各塊中からコーナーである１個の画素を選択する。この１個の画素の選択方法は、例えば任意の方法を用いることができ、例えば、塊領域の重心に位置している１個の画素をコーナーとして選択する方法等を用いることができる。
【０１５９】
［ステップＳ２７の詳細な動作］
図１７は、第２の実施形態の４個の頂点にラベルを付与する方法を説明する説明図である。
【０１６０】
まず、図１７（Ａ）に例示するように、姿勢情報検出部３２Ａは、４点に仮ラベル（点Ａｔ，点Ｂｔ，点Ｃｔ，点Ｄｔ）を付与する。このときのラベルの付与の仕方は任意の方法で付与してよい。
【０１６１】
続いて、姿勢情報検出部３２Ａは、以下のようにして、４点に付与した仮ラベルの付け替えを行なう。
【０１６２】
まず、線分Ａｔ−Ｂｔと線分Ｃｔ−Ｄｔが交差するか否かを判定する。交差する場合、点Ａｔと点Ｄｔのラベルを入れ替える。例えば、図１７（Ｂ）では、線分Ａｔ−Ｂｔと線分Ｃｔ−Ｄｔが交差するので、点Ａｔと点Ｄｔのラベルを入れ替える。
【０１６３】
続いて、線分Ｄｔ―Ａｔと線分Ｂｔ−Ｃｔが交差するか否かを判定する。交差する場合、点Ａｔと点Ｂｔのラベルを入れ替える。例えば、図１７（Ｃ）では、線分Ｄｔ−Ａｔと線分Ｂｔ−Ｃｔは交差しないので、ラベルの入れ替えをしない。
【０１６４】
この後、画像上において、４点が時計回りに配列しているか否かを判定する。反時計回りに配列している場合、点Ａｔと点Ｃｔのラベルを入れ替える。例えば、図１７（Ｃ）に示すように、点Ａｔを起点として時計回りの配列を見ると、点Ａｔ→点Ｄｔ→点Ｃｔ→点Ｂｔと順番に配列していないので、点Ａｔと点Ｃｔのラベルを入れ替える。そうすると、図１７（Ｄ）に示すように、点Ａｔを起点としてラベルが順番に配列されるようになる。
【０１６５】
なお、上述した線分交差及び点の配列方向の判定の具体的な手段は、上述した手法に限定されるものではなく、点Ａｔを起点としてラベルが順番に配列できる方法であれば、任意の手段を用いてよい。
【０１６６】
［ステップＳ２８の判定方法］
次に、ステップＳ２８における判定方法の動作について説明する。本動作は、前述のコーナー選択法における塊選択方法に類似している。
【０１６７】
まず、４個の頂点の座標を中心とした適当な半径の領域（以下、頂点領域）と、色Ａが成す領域（以下、色Ａ領域）との、原画像中における色比率を考える。
【０１６８】
各頂点領域の色比率と、色Ａ領域の色比率とをそれぞれベクトルとして考え、頂点領域のベクトルと、色Ａ領域のベクトルとでコサイン類似度を計算する。そして、コサイン類似度が最も高い点を点Ａｔとして選択する。
【０１６９】
（Ｂ−４）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態の画像処理装置によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１７０】
また、第２の実施形態の画像処理装置によれば、アナログメータに姿勢情報検出治具を取り付け、カメラが、姿勢情報検出治具が取り付けられたアナログメータを撮影し、画像処理装置が、姿勢情報検出治具の４頂点の位置を用いて、撮像画像に映り込むアナログメータの理想的な位置と姿勢との差分を示す射影変換パラメータを導出し、当該射影変換パラメータを用いて指示針検出座標列の全ての座標値（座標情報）を射影変換する。そして、射影変換後の指示針検出座標列の全ての座標値の画素値に基づいて、指示針の指示値を読み取ることができる。
【０１７１】
第２の実施形態は、色相環上の離れた位置にある色の組み合わせからなる略正方形の姿勢情報検出治具を用いるので、色同士の色相差が充分であるため、姿勢情報検出治具の４個の頂点の位置を容易に導出することができる。その結果、姿勢情報検出治具の４個の頂点と、姿勢情報の４個の基準点とに基づいて、射影変換パラメータを容易に導出することができる。
【０１７２】
また、第２の実施形態は、姿勢情報検出治具をアナログメータに取り付けるという簡単な手法であるため、指示値読取システムに係る導入コストを抑えることができる。さらに、カメラの撮影範囲の中に、アナログメータの目盛り盤の面と姿勢情報検出治具が映っていれば本発明の効果は十分に発揮されるため、アナログメータとカメラとの相対的な位置関係やカメラの向きの制限を緩和することできる。そのため、アナログメータに対するカメラの設置の自由度が大きくなる。
【０１７３】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明に係る画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び情報収集システムの第３の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０１７４】
（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、アナログメータに姿勢情報検出治具を取り付けて、姿勢情報検出部が、撮像画像から姿勢情報検出治具の４頂点の位置を検出し、その４頂点の座標値と姿勢基準情報の４個の基準点とに基づいて射影変換パラメータを導出するものである。
【０１７５】
しかし、第３の実施形態は、アナログメータに取り付ける姿勢情報検出治具の構成と、姿勢情報検出部による撮像画像から姿勢情報検出治具の４頂点の位置を検出する処理とが、第２の実施形態と異なる。
【０１７６】
したがって、第３の実施形態の画像処理装置は、第２の実施形態の図１１を用いて、第２の実施形態と異なる構成要素を中心に説明する。
【０１７７】
図１８は、第３の実施形態に係る姿勢情報検出治具５０Ａの構成を示す構成図である。
【０１７８】
姿勢情報検出治具５０Ａは、全体として略正方形をなしている。略正方形の姿勢情報検出治具５０Ａの各辺は２色で構成されている。２色で構成されている各辺の色の組み合わせは、例えばＨＳＩ表色系で色を表現したときに、色相環上の離れた位置にある色を選択する。
【０１７９】
２色で構成されている各辺において、各色の領域の境界線を直線ａ、直線ｂ、直線ｃ、直線ｄとしている。また、直線ｄと直線ａで成す頂点を点Ａ、直線ａと直線ｂで成す頂点を点Ｂ、直線ｂと直線ｃで成す頂点を点Ｃ、直線ｃと直線ｄで成す頂点を点Ｄとしている。
【０１８０】
４辺のうち、直線ｂと直線ｃを境界線とする２辺は、同じ色の組み合わせとしている。したがって、姿勢情報検出治具５０Ａの各辺は、３組の色の組み合わせで形成されている。このように、色の組み合わせの数は少なくとも３組を用いることが望ましい。
【０１８１】
図１９は、第３の実施形態に係る姿勢情報検出治具５０Ａをアナログメータ１に取り付けた状態を説明する説明図である。
【０１８２】
姿勢情報検出治具５０Ａのアナログメータ１への取付方法は、基本的には、第２の実施形態と同じである。すなわち、姿勢情報検出治具５０Ａは、アナログメータ１の目盛り盤を囲むように、アナログメータ１の外枠１１１に設けられる。
【０１８３】
このとき、姿勢情報検出治具５０Ａの中心と、指示針の回転中心とが同一軸上となるように、姿勢情報検出治具５０Ａを配置すると共に、姿勢情報検出治具５０Ａの中心と、姿勢情報検出治具５０Ａの点Ａと、アナログメータ１の目盛り「０」の位置とが直線Ｌ１上に並ぶように姿勢情報検出治具５０を配置する。
【０１８４】
（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
第３の実施形態に係る画像処理装置３Ａの画像処理方法は、基本的には、第２の実施形態において、図１４のフローチャートを用いて説明した方法と同じである。
【０１８５】
したがって、第３の実施形態では、姿勢情報検出部３０Ａによる姿勢情報検出治具５０Ａの４頂点の位置を検出する処理を詳細に説明する。
【０１８６】
図２０は、第３の実施形態に係る姿勢情報検出部３２Ａの姿勢情報検出治具５０の検出方法を示すフローチャートである。
【０１８７】
［ステップＳ３１］
姿勢情報検出部３２Ａは、画像入力部１１から入力された撮像画像（原画像）をＨＳＩ変換する。これにより、撮像画像を、色相、彩度、輝度の３つの成分からなる画像とすることができる。
【０１８８】
［ステップＳ３２〜Ｓ３７］
ステップＳ３２〜Ｓ３７では、色相、彩度、輝度の３つの成分のうち、各画素の色相（Ｈ成分）に着目してＨ成分差分画像を作成する。ここでは、原画像の全画素のうち、ある画素を注目画素として以下の処理を行ない、また全画素についてステップＳ３２〜Ｓ３７の処理をそれぞれ繰り返し行なう。
【０１８９】
［ステップＳ３３］
姿勢情報検出部３２Ａは、原画像において、ある画素を注目画素とし、その注目画素のＨ成分の値と、当該注目画素の周辺８画素のＨ成分の値との差分の絶対値を算出する。これにより、１個の注目画素について８個のＨ成分の差分絶対値が得られる。
【０１９０】
［ステップＳ３４］
姿勢情報検出部３２Ａは、注目画素に関する８個のＨ成分の差分絶対値の大小関係を判断して、最大値を、当該注目画素のＨ成分差分値とする。
【０１９１】
［ステップＳ３５］
次に、姿勢情報検出部３２Ａは、注目画素の彩度（Ｓ成分）の値を取得し、そのＳ成分の値と閾値とを比較する。そして、注目画素のＳ成分の値が閾値未満であれば、ステップＳ３６に移行する。注目画素のＳ成分の値が閾値未満でなければ、ステップＳ３７に移行する。
【０１９２】
［ステップＳ３６］
注目画素のＳ成分の値が閾値未満であるとき、当該注目画素のＨ成分差分値を０とする。
【０１９３】
［ステップＳ３７］
姿勢情報検出部３２Ａは、撮像画像（原画像）の全ての画素に対してステップＳ３２〜Ｓ３７の処理を行ない、Ｈ成分差分画像を作成する。したがって、全ての画素について処理が完了していない場合、全ての画素に対してステップＳ３２〜Ｓ３７の処理を行なう。
【０１９４】
［ステップＳ３８］
姿勢情報検出部３２Ａは、Ｈ成分差分画像にハフ変換を適用し、姿勢情報検出治具５０Ａを構成する４本の直線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４を検出する。なお、この４本の直線それぞれは、姿勢情報検出治具５０Ａを構成する各辺における、２つの色の境界に相当する。
【０１９５】
［ステップＳ３９］
姿勢情報検出部３２Ａは、検出された４本の直線を用いて、４個の交点を検出する。
【０１９６】
具体的には、４本の直線のうち、ある直線を基準直線とし、基準直線の傾きと、他の３本の直線の傾きとの差分の絶対値を算出する。そして、該傾きの差分の絶対値が大きい２本の直線を選択する。基準直線と、該２本の直線との交点を算出する。結果として２個の交点が得られる。
【０１９７】
上述した処理を４本の直線のそれぞれについて行ない、これにより得られた座標値の重複を除くと、４個の座標値が得られる。
【０１９８】
［ステップＳ４０］
姿勢情報検出部３２Ａは、ステップＳ３８で検出した４本の直線を、それぞれ直線ａ、直線ｂ、直線ｃ、直線ｄとラベル付けする。４本の直線のうち、ある直線の上には、ステップＳ３９で検出した交点のうちの２個が存在することになる。原画像における、該２交点を結んだ線分の近傍領域の画素のＨ成分の値から、姿勢情報検出治具５０Ａのどの直線であるかを識別し、ラベル付けする。
【０１９９】
［ステップＳ４１］
姿勢情報検出部３２Ａは、ステップＳ３９で検出した４個の交点に対して、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄとラベル付けする。
【０２００】
ラベル付けの際には、どの２直線から成る交点であるかを判定するために、ステップＳ４０でラベル付けした直線のラベルを用いる。
【０２０１】
（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上のように、第３の実施形態の画像処理装置によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２０２】
（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明に係る画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び情報収集システムの第４の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０２０３】
以下、第２又は第３の実施形態に第４の実施形態を適用する場合を例示するが、第１の実施形態に第４の実施形態を適用する場合にも同様の効果を得ることができる。
【０２０４】
図２１は、第４の実施形態に係る画像処理装置の内部構成を示す内部構成図である。
【０２０５】
図２１において、第４の実施形態の画像処理装置３Ｂは、画像入力部３１、姿勢情報検出部３２Ａ、記憶部３３、射影変換パラメータ算出部３４Ｂ、原画像射影変換部３９、指示針検出部３６Ｂ、指示値算出部３７、出力部３８を有する。
【０２０６】
第４の実施形態では、射影変換パラメータ算出部３４Ｂ及び指示針検出部３６Ｂの各処理と、第１〜第３の実施形態の指示針検出座標列射影変換部３５を、原画像射影変換部３９に置き換えている点が、第１〜第３の実施形態と異なる。
【０２０７】
射影変換パラメータ算出部３４Ｂは、撮像画像（原画像）から検出した４個の頂点Ａｍ、Ｂｍ、Ｃｍ、ＤｍのＸＹ座標値と、姿勢基準情報３３１を構成する４個の基準点Ａｒ、Ｂｒ、Ｃｒ、ＤｒのＸＹ座標値の８個の点のＸＹ座標値に基づいて、射影変換パラメータを算出する点は、第１〜第３の実施形態と同様であるが、射影変換パラメータの算出方法が第１〜第３の実施形態と異なる。
【０２０８】
つまり、射影変換パラメータ算出部３４Ｂは、撮像画像（原画像）から検出した、撮像画像（原画像）から抽出した４個の頂点Ａｍ、Ｂｍ、Ｃｍ、Ｄｍを変換元として、姿勢基準情報３３１を構成する４個の基準点Ａｒ、Ｂｒ、Ｃｒ、Ｄｒを変換先として射影変換する。このように変換元と変換先とする座標値が第１〜第３の実施形態と異なる。
【０２０９】
原画像射影変換部３９は、射影変換パラメータ算出部３４Ｂにより算出された射影変換パラメータを用いて、撮像画像（原画像）を射影変換するものである。
【０２１０】
指示針検出部３６Ｂは、指示針検出座標列３３２を構成する各座標値を参照して、原画像射影変換部３９によって射影変換された原画像から画素値を取得し、指示針検出画素値列を作成するものである。
【０２１１】
つまり、第１〜第３の実施形態では、射影変換パラメータを用いて、指示針検出座標列を構成する各座標値を射影変換して、原画像における対応する座標値の画素値を取得して、指示針検出画素値列を作成していたが、第４の実施形態の指示針検出部３６Ｂは、射影変換後の原画像から、指示針検出座標列を構成する各座標値の画素値を取得して、指示針検出画素値列を作成する。
【０２１２】
（Ｄ−２）第４の実施形態の動作
図２２は、第４の実施形態に係る画像処理装置３Ｂにおける画像処理を示すフローチャートである。
【０２１３】
［ステップＳ１、Ｓ２０］
カメラ２により撮影された撮像画像（原画像）が、画像処理装置３の画像入力部３１に入力され（ステップＳ１）、姿勢情報検出部３２Ａは、入力された撮像画像（原画像）から姿勢情報検出治具５０を検出し、当該画像中における姿勢情報検出治具５０の４個の頂点（点Ａｍ、点Ｂｍ、点Ｃｍ、点Ｄｍ）のＸＹ座標値を取得する（ステップＳ２０）。
【０２１４】
［ステップＳ５０］
射影変換パラメータ算出部３４は、姿勢情報検出部３２により検出された４個の頂点（点Ａｍ、点Ｂｍ、点Ｃｍ、点Ｄｍ）のＸＹ座標値を変換元とし、姿勢基準情報を構成する４個の基準点（点Ａｒ、点Ｂｒ、点Ｃｒ、点Ｄｒ）のＸＹ座標値を変換先として、変換元の点を、変換先の点へ、射影変換できるような射影変換パラメータを算出する。
【０２１５】
［ステップＳ５１］
原画像射影変換部３９は、射影変換パラメータ算出部３４Ｂにより算出された射影変換パラメータを用いて、撮像画像（原画像）を射影変換する。
【０２１６】
［ステップＳ５２］
そして、指示針検出部３６Ｂは、指示針検出座標列３３２を構成する各座標値を参照して、原画像射影変換部３９によって射影変換された原画像から画素値を取得し、指示針検出画素値列を作成する。
【０２１７】
［ステップＳ６〜Ｓ８］
ステップＳ６〜Ｓ８の処理は、第１〜第３の実施形態と同様であるため、ここの詳細な説明は省略する。
【０２１８】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上のように、第４の実施形態の画像処理装置によっても、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２１９】
（Ｅ）他の実施形態
（Ｅ−１）上述した第１〜第３の実施形態では、射影変換された指示針検出座標列を参照して、撮像画像から抽出した複数の画素値を検出することを例示した。また、第４の実施形態では、指示針検出座標列を用いて射影変換された撮像画像から抽出した複数の画素値から指示針の位置を検出する場合を例示した。
【０２２０】
このとき、指示針検出座標列の各座標値の画素値から指示針の位置を検出する際、指示針検出座標列の各座標値を含む一定領域の画素値を考慮し、各座標値を含む一定領域の画素値から指示針の位置を検出するようにしてもよい。これは、例えば、図２４（Ａ）に示すように、目盛り盤には、例えば「０」などの数字が付与されており、そのときには撮像画像における当該座標値の画素値が小さくなってしまうことがある。そのような場合、目盛り盤の数字と被らない位置に、指示針検出座標列の各座標値を配置させる仮想円ＶＣ２の位置を設定することで回避できる。しかし、仮に、目盛り盤の数字と被ってしまった位置に仮想円ＶＣ２があるときには、図２４（Ｂ）に示すように、指示針検出座標列の各座標値を含む一定の広がりを持つ領域の画素値を考慮するようにしてもよい。
【０２２１】
（Ｅ−２）上述した第１〜第４の実施形態では、射影変換パラメータの算出に関して、カメラ２からの撮像画像が入力するたびに射影変換パラメータを算出しているように表現しているが、射影変換パラメータの算出処理は、画像処理システムの初期設定の際に行なったなり、所定の時間毎に行なったりするようにしてもよい。
【０２２２】
つまり、画像処理のたびに、射影変換パラメータを算出することに限定されるものではなく、１度算出した射影変換パラメータを保持しておき、その射影変換パラメータを用いて、指示針検出座標列若しくは原画像を射影変換するようにしてもよい。これにより、射影変換パラメータの算出に係る処理負荷を軽減することができる。勿論、画像処理のたびに、射影変換パラメータを算出するようにしてもよい。
【０２２３】
（Ｅ−３）上述した第２〜第４の実施形態では、アナログメータに姿勢情報検出治具を取り付ける際、アナログメータの指示針が動く範囲を囲むようにして、姿勢情報検出治具を取り付ける場合を例示した。しかし、姿勢情報検出治具を取り付ける位置は、これに限定されるものではない。
【０２２４】
姿勢情報検出治具は、撮影画像に映っている姿勢情報検出治具の４個の頂点のＸＹ座標値と、姿勢基準情報の４個の基準値のＸＹ座標値とを用いて、射影変換パラメータを導出することに寄与している。したがって、撮像画像に、アナログメータの指示針と共に姿勢情報検出治具が映っているのであれば、取付位置には特に限定されない。
【０２２５】
この場合、姿勢情報検出治具を構成する４頂点のＸＹ座標値を、指示針検出座標列が構成する円（仮想円ＶＣ２）の直径及び位置を考慮して定めることに注意が必要である。また、カメラでの撮影時には、姿勢情報検出治具と、アナログメータの指示針の可動範囲とがすべて撮像範囲に収まることも必要となるので、この点にも注意が必要となる。
【０２２６】
（Ｅ−４）上述した第２〜第４の実施形態では、姿勢情報検出治具が略正方形である場合を例示したが、姿勢情報検出治具の形状を任意の四角形としてもよい。この場合、任意の四角形を構成する４頂点の座標を、指示針検出座標列が構成する円の直径及び位置を考慮して定めることが必要となる。
【０２２７】
（Ｅ−５）上述した第１〜第４の実施形態では、指示針が回転するアナログメータである場合を例示し、指示針の位置を検出するための座標群（指示針検出座標列）が仮想円ＶＣ２上に存在する場合を例示した。しかし、指示針検出座標列の各座標値が直線上に配置されたものであってもよいし、その他任意の形状であってもよい。この場合、姿勢情報検出治具を構成する４頂点の座標を、該座標群が構成する形状を考慮して定めることに留意するべきである。
【０２２８】
例えば図２５（Ａ）に示すように、指示針が横方向に移動する横型計器であってもよく、この場合、図２５（Ｂ）に示すように、指示針検出座標列を構成する各座標値が、指示針の動きに応じた横方向（Ｘ軸方向）の直線上に配列されているものであってもよい。
【０２２９】
また、指示針が縦方向に移動する縦型計器であってもよく、この場合、指示針検出座標列を構成する各座標値が、指示針の動きに応じた縦方向（Ｙ軸方向）の直線上に配列されているものであってもよい。
【０２３０】
（Ｅ−６）上述した第２〜第４の実施形態では、アナログメータに姿勢情報検出治具を取り付ける際、姿勢情報検出治具の中心と、指示針の回転中心とを同一軸上に合わせ、姿勢情報検出治具の中心と、姿勢情報検出治具の点Ａと、アナログメータの目盛り「０」の位置とが直線上に並ぶように、姿勢情報検出治具アナログメータに取り付ける例を説明した。しかし、このような配置に限定されるものではなく、姿勢情報検出治具の中心と、姿勢情報検出治具の点Ａと、アナログメータの目盛り「０」とが、直線上に並ぶように姿勢情報検出治具を取り付けなくともよい。この場合、姿勢情報検出治具の点Ａと、姿勢情報検出治具の中心と、アナログメータの目盛り「０」が成す角度を画像処理装置に与える必要がある。
【符号の説明】
【０２３１】
１０…情報収集システム、１、１Ａ…アナログメータ、２…カメラ、３、３Ａ、３Ｂ…画像処理装置、４…通信装置、５…通信装置、６…管理装置、３１…画像入力部、３２、３２Ａ…姿勢情報検出部、３３…記憶部、３３１…姿勢基準情報、３３２…指示針検出座標列、３４、３４Ｂ…射影変換パラメータ算出部、３５…指示針検出座標列射影変換部、３６、３６Ｂ…指示針検出部、３７…指示値導出部、３８…出力部、３９…原画像射影変換部、３６１…指示針検出画素値列、５０、５０Ａ…姿勢情報検出治具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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