(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物を撮像画像として撮影する撮像部と、
前記撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定された２つ以上のレーザー光源と、
前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じた２つ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出部と、
前記２つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算部と、
前記光点検出部で検出された２つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算部と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算部と、
前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算部、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正部からなる目盛幅補正部と、
前記目盛幅補正部で計算された前記目盛幅に基づいて前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画部と、
画像の歪補正が行われていない前記撮像画像と前記撮影画像上に重ねて描画された前記目盛を表示する表示部とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
少なくとも１つは同一直線上に位置しない前記レーザー光源を少なくとも４つ以上有し、
前記目盛幅計算部は、
前記光点検出部で検出された４つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心でお互いに直交する２組の同一直線上に存在する所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する正対目盛幅計算部と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算するあおり角計算部と、
前記縦あおり角および前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角および横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算部、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正部からなる目盛幅補正部とを有する撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撮像装置であって、
前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて前記撮像装置の先端と前記観察対象物との間の距離を計算する距離計算部を有し、
前記目盛描画部は、前記目盛に加え前記撮像画像上の所定の位置に距離計算部で計算された前記距離を前記撮像画像に重ねて描画する前記撮像装置。
【請求項４】
観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置の前記目盛の生成方法であって、
前記撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定された２つ以上のレーザー光源から、前記レーザー光を照射する照射ステップと、
前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じた２つ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出ステップと、
前記２つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算ステップと、
前記光点検出ステップで検出された２つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算ステップで計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算ステップと、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算ステップと、
前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算ステップで計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算ステップ、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正ステップからなる目盛幅補正ステップと、
前記目盛幅補正ステップで計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画ステップとを有することを特徴とする目盛生成方法。
【請求項５】
請求項４に記載の目盛生成方法であって、
少なくとも１つは同一直線上に位置しない前記レーザー光源を少なくとも４つ以上有し、
前記目盛幅計算ステップは、
前記光点検出ステップで検出された４つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心でお互いに直交する２組の同一直線上に存在する所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算ステップで計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する正対目盛幅計算ステップと、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算するあおり角計算ステップと、
前記縦あおり角および前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算ステップで計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角および横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算ステップ、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正ステップからなる目盛幅補正ステップとを有する目盛生成方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の目盛生成方法であって、
前記基準点間隔計算ステップで計算された前記間隔に基づいて前記撮像装置の先端と前記観察対象物との間の距離を計算する距離計算ステップを有し、
前記目盛描画ステップは、前記目盛に加え前記撮像画像上の所定の位置に距離計算ステップで計算された前記距離を前記撮像画像に重ねて描画する目盛生成方法。
【請求項７】
撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定された２つ以上のレーザー光源を備え、観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置に前記目盛を描画させる目盛生成プログラムであって、
前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じた２つ以上の光点を検出する光点検出手順と、
前記光点検出手順で検出された光点の前記撮像画像上での位置を計算する光点位置計算手順と、
前記光点位置計算手順で計算された光点の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算手順と、
前記レーザー光源の少なくとも２つ以上からレーザー光が照射され、前記光点検出手順及び前記光点位置計算手順でそれぞれ検出及び前記撮像画像上での位置の計算が行われた２つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算手順と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算手順と、
前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算手順で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算手順、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正手順からなる目盛幅補正手順と、
前記目盛幅補正手順で計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正がおこなわれていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画手順とを前記撮像装置にコンピュータによって実行させるための目盛生成プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の目盛生成プログラムであって、
前記目盛幅計算手順は、
少なくとも１つは同一直線上に位置しない少なくとも４つ以上の前記レーザー光源からレーザー光が照射され、前記光点検出手順及び前記光点位置計算手順でそれぞれ検出及び前記撮像画像上での位置の計算が行われた４つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心でお互いに直交する２組の同一直線上に存在する所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する正対目盛幅計算手順と、
前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算するあおり角計算手順と、
前記縦あおり角および前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算手順で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角および横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算手順、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正手順からなる目盛幅補正手順とを有する目盛生成プログラム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の目盛生成プログラムであって、
前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて前記撮像装置の先端と前記観察対象物との間の距離を計算する距離計算手順を有し、
前記目盛描画手順は、前記目盛に加え前記撮像画像上の所定の位置に距離計算手順で計算された前記距離を前記撮像画像に重ねて描画する目盛生成プログラム。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象物を撮像し、撮像した撮像画像を表示する撮像装置において、前記撮像画像中に前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を重ねて表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察対象である観察対象物を撮像画像として撮像し、撮像した撮像画像を液晶ディスプレイや有機／無機EL（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の表示部にリアルタイムに表示する撮像装置、例えば内視鏡やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等が普及している。このような撮像装置では、レンズを用いて対象物で反射した反射光を被写体像としてCCDやCMOS 等のイメージングセンサに結像し、結像した被写体像を撮像画像として撮像する。
【０００３】
ところで、このような撮像装置を用いて観察対象物を撮像する際に、観察と同時に、表示部に表示した撮像画像から観察対象物の大きさを知りたいといったニーズが存在する。これは、例えば、建築物のヘルスチェックを行う際において前記建築物に存在するひびの大きさを計測する際や、内視鏡を用いた体内の観察において病巣の大きさを評価する際等に該当する。
【０００４】
このようなニーズを満たすために、例えば、特許文献１では、撮像装置を用いて観察対象物を観察する際に、レーザー距離計を用いて観察対象物とレーザー距離計との間の距離を計測するとともに、観察対象物に対して長さまたは面積の情報を含むスケール光を投光し、計測した距離に基づいて撮像画像中のスケール光に含まれる長さまたは面積の情報を較正することでスケール光を観察対象物の大きさの尺度とする技術が提案されている。
【０００５】
特許文献２においては、内視鏡で観察対象物を観察する際に、撮像画像中に長さの尺度となる指標が設けられた鉗子等の処置部材を写りこませ、撮像画像中に移りこんだ指標に基づいて観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像中に表示する技術が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３においては、観察対象物に対してレーザー光を照射し、該レーザー光の反射光強度に基づいて観察対象物と撮像装置先端との間の距離を計測し、計測した距離に基づいて観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画して表示する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８０９６０
【特許文献２】特開２００８−１９４１５６
【特許文献３】特開２０１１−６９９６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献１から特許文献３で提案されている技術には、以下に示すような課題がある。
【０００９】
特許文献１に記載の技術では、レーザー距離計や投光機等が必要であり構成が複雑でコストがかさむという課題がある。また、スケール光を尺度として観察対象物の大きさを求めるため、精密な計測が難しいという課題もある。
【００１０】
特許文献２に記載の技術では、処置部材に設けられた指標に基づいて目盛を表示するため、処置部材を撮像画像に移りこむように配置する必要があり操作が複雑で扱いにくいといった課題がある。
【００１１】
特許文献３に記載の技術では、距離計測用のレーザー光と映像情報を含む光とを分光する必要があり、コスト低減のために構成の一層の簡略化が求められている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、観察対象物の大きさの計測が可能であり、安価で簡潔な構成の撮像装置、該撮像装置の目盛生成方法、プログラム、及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、観察対象物を撮像画像として撮影する撮像部と、前記撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像部の周囲に配置するように固定された２つ以上のレーザー光源と、前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じた２つ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出部と、前記２つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算部と、前記光点検出部で検出された２つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算部で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算部と、前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算部と、前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算部、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正部からなる目盛幅補正部と、前記目盛幅補正部で計算された前記目盛幅に基づいて前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画部と、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像と前記撮影画像上に重ねて描画された前記目盛を表示する表示部とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の目盛生成方法は、観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置の前記目盛の生成方法であって、前記撮像装置に撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定された２つ以上のレーザー光源から、前記レーザー光を照射する照射ステップと、前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じた２つ以上の光点を検出し、当該光点の前記撮像画像上の位置を計算する光点検出ステップと、前記２つ以上の光点の前記撮像画像上の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心との間の間隔を計算する基準点間隔計算ステップと、前記光点検出ステップで検出された２つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算部ステップで計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算ステップと、前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算ステップと、前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算ステップで計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算ステップ、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正ステップからなる目盛幅補正ステップと、前記目盛幅補正ステップで計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画ステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の目盛生成プログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体は、撮像方向と並行にレーザー光を照射し、且つ、前記撮像部の中心部から等距離で前記撮像物の周囲に配置するように固定された２つ以上のレーザー光源を備え、観察対象物を撮像画像として撮像し、前記撮影画像及び該撮影画像上に重ねて描画された前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛を表示する撮像装置に前記目盛を描画させる目盛生成プログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体であって、前記レーザー光の写り込みにより前記撮影画像上の前記観察対象物に重ねて生じた２つ以上の光点を検出する光点検出手順と、前記光点検出手順で検出された光点の前記撮像画像上での位置を計算する光点位置計算手順と、前記光点位置計算手順で計算された光点の位置に基づいて、当該光点と前記撮像画像の中心点との間の間隔を計算する基準点間隔計算手順と、前記レーザー光源の少なくとも２つ以上からレーザー光が照射され、前記光点検出手順及び前記光点位置計算手順でそれぞれ検出及び前記撮像画像上での位置の計算が行われた２つ以上の前記光点のうち、前記撮像画像の中心を通る同一直線上に配置された所定の２つの光点に対して前記基準点間隔計算手順で計算された前記間隔に基づいて、当該間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した前記撮像装置の先端からの距離における前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を、幾何学的に、又は前記交点の位置と前記撮像画像の中心との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離較正データを利用して計算する正対目盛幅計算手順と、前記間隔に基づいて前記撮像装置の撮像面と前記観察対象物がなす角度のうち、前記撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角もしくは横あおり角として計算するあおり角計算手順と、前記縦あおり角もしくは前記横あおり角に基づいて前記正対目盛幅計算手順で計算された前記目盛幅に対してあおり補正を行うために、前記あおり角計算部で計算された前記縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて前記目盛を射影変換する射影変換行列を計算する行列計算手順、及び前記正対目盛幅計算部で計算された前記目盛幅を前記射影変換行列に基づいて補正する射影補正手順からなる目盛幅補正手順と、前記目盛幅補正手順で計算された前記目盛幅に基づいて、画像の歪補正が行われていない前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画手順とを前記撮像装置にコンピュータによって実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、観察対象物上にレーザー光の照射により生じた光点を撮像画像中から検出し、検出された光点の位置に基づいて観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画する。
【００１８】
このように本発明では、撮像画像中に写り込んだ光点を検出し、この光点の位置に基づいて目盛幅を計算し、撮像画像上に目盛を描画する。そのため、観察を行いながら観察対象物の大きさの計測が可能となる。
【００１９】
また、レーザー距離計などの特殊な計測装置が不要であるため、撮像装置の構成が簡潔となり安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した目盛生成部１４０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した撮像装置１００と撮像装置１００で撮像された撮像画像の一例を示す概念図である。
【図４】図３に示した撮像装置１００の動作を説明する概念図である。
【図５】図３に示した撮像装置１００の動作原理を説明する概念図である。
【図６】図３に示した撮像装置１００で目盛が描画された撮像画像のイメージ図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した目盛生成部１８０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示した目盛補正部１８５の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１０】図７に示した撮像装置１０１と撮像装置１０１で撮像された撮像画像の一例を示す概念図である。
【図１１】図１０に示した撮像装置１０１の動作を説明する概念図である。
【図１２】図１０に示した撮像装置１０１の動作原理を説明する概念図である。
【図１３】図１０に示した撮像装置１０１で目盛が描画された撮像画像のイメージ図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示した目盛生成部１９０の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示した目盛補正部１９５の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１７】図１４に示した撮像装置１０２と撮像装置１０２で撮像された撮像画像の一例を示す概念図である。
【図１８】図１７に示した撮像装置１０２で目盛が描画された撮像画像のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の撮像装置１００は、レーザー光源１１０と、撮像部１２０と、光点検出部１３０と、目盛生成部１４０と、距離計算部１５０と、目盛描画部１６０と、表示部１７０とを有している。また、図１には図示されていないが、撮像装置１００は各構成要素をユーザーが操作するための操作部等も有している。
【００２３】
撮像部１２０は、撮像装置１００の先端から観察対象物を撮像画像として撮影する。なお、図１には図示されていないが、撮像部１２０は、CCDやCMOS等のイメージングセンサや、光を導光し観察対象物をイメージングセンサに結像するための光学系等を含んでいる。また、撮像部１２０は、所定のフレームレートで撮像を繰り返すことも、スナップショットで撮像することも可能である。
【００２４】
レーザー光源１１０は、撮像装置１００の先端から撮像部１２０の撮像方向と並行にレーザー光を照射するよう配置されており、観察対象物に対してレーザー光を照射し、観察対象物上に光点を生じさせる。なお、図１には図示されていないが、レーザー光源１１０は、レーザー発振機や撮像装置１００の先端から撮像部１２０の撮像方向にレーザーを照射するための光学系等を有している。また、ここでは１つのレーザー光源１１０を有するものとしているが、２つ以上のレーザー光源１１０を備えていても良い。レーザー光源１１０が観察対象物に照射するレーザー光の波長は、撮像部１２０にて撮像画像として撮像可能な波長領域である必要があり、撮像部１２０に一般的なCCDやCMOS等のイメージングセンサを用いる場合、その波長範囲としては３８０nm〜７８０nmの範囲が好ましい。
【００２５】
光点検出部１３０は、レーザー光源１１０から照射されたレーザー光の写り込みにより撮像部１２０で撮像された撮影画像上の観察対象物に重ねて生じた光点を検出し、光点の撮像画像上の位置を計算する。なお、ここではレーザー光源１１０を１つ有するものとしているため撮像画像上には１つの光点しか写り込まないが、２つ以上のレーザー光源１１０を有する場合、撮像画像上には２つ以上の光点が写り込む。その場合、光点検出部１３０は、撮像画像上に写り込んだ２つ以上の光点を検出し、それらの撮像画像上の位置を計算する。
【００２６】
目盛生成部１４０は、光点検出部１３０で計算された、１つ又は２つ以上の光点の撮像画像上の位置に基づいて撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【００２７】
目盛描画部１６０は、目盛生成部１４０で計算された目盛幅に基づいて撮像画像上に目盛を重ねて描画する。
【００２８】
表示部１７０は、撮像画像と撮影画像上に重ねて描画された目盛を表示する。これにより、表示部１７０には、大きさの尺度となる目盛が描画された撮像画像が表示されるため、撮像装置１００のユーザーは、この目盛を尺度として観察対象物の大きさを精密に計測することが可能となる。
【００２９】
図２は、図１に示した目盛生成部１４０の詳細な構成を示すブロック図である。
図２に示すように、目盛生成部１４０は、基準点間隔計算部１４１と、目盛幅計算部１４２とを有している。
【００３０】
基準点間隔計算部１４１は、光点検出部１３０で計算された１つ又は２つ以上の光点の位置に基づいて、光点と撮像画像上の基準点との間の間隔を計算する。なお、基準点としては撮像画像の中心等を用いることができる。
【００３１】
目盛幅計算部１４２は、基準点間隔計算部１４１で計算された光点と基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置１００の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【００３２】
また、図１に示した距離計算部１５０は、基準点間隔計算部１４１で計算された光点と基準点との間の間隔に基づいて撮像装置１００の先端と観察対象物との間の距離を計算する。なお、距離計算部１５０は、基準点間隔計算部１４１で２つ以上の光点に対して計算が行われた場合、計算された間隔のうち、最大、最小およびそれらの平均値のいずれかの値を用いて距離を計算する。
【００３３】
距離計算部１５０で計算された距離の値は、目盛描画部１６０にて撮像画像上の所定の位置に重ねて描画される。これにより、表示部１７０には、観察対象物までの距離が表示されるため、撮像装置１００のユーザーは、観察対象物までの距離を認識することが可能となる。
【００３４】
図３は、撮像装置１００（左図）と撮像装置１００で撮像された撮像画像の一例（右図）を示す概念図である。
図４は、図３に示した撮像装置１００の動作を示す概念図である。
また、図５は、図３に示した撮像装置１００における目盛生成および距離計測の原理を示す概念図である。
図３、図４および図５を参照して撮像装置１００の動作を説明する。なお、ここでは撮像画像の中心を基準点とする。
【００３５】
図３の左図に示すように本実施形態の撮像装置１００では、観察対象物を撮像する撮像部１２０の撮像方向と並行してレーザー光を観察対象物に照射するようにレーザー光源１１０が固定して設置されている。なお、図３に示した形態は一例であり、この形態に限定するものではない。例えば、レーザー光源１１０の位置は、撮像部１２０の真横ではなく、真上や、撮像画像の対角線上に光点がくるような位置に設置されていても良い。また、例えば、内視鏡の先端から撮像方向に対してレーザーを照射するような形態としても良い。
【００３６】
図３の右図に示すように、このような撮像装置１００で観察対象物を撮像した際の撮像画像には、レーザー光源１１０から照射されたレーザー光２００により観察対象物上に生じた光点Aが光点A’として写り込む。
【００３７】
光点検出部１３０は、この撮像画像中に写り込んだ光点A’を検出し、その重心を光点A’の位置として計算する。
【００３８】
また、基準点間隔計算部１４１は光点検出部１３０で計算された光点A’の位置と基準点である撮像画像の中心との間の間隔ｄ１を計算する。
【００３９】
図４の上図に示すように、撮像装置１００と観察対象物３００との間の距離が遠距離である場合、観察対象物上に生じる光点Aは撮像画像上においては、その中心に近い位置で検出される。そのため、基準点と光点A’との間の間隔ｄ１は短くなる。
【００４０】
これに対し、図４の下図に示すように、撮像装置１００と観察対象物３００との間の距離が近距離である場合、観察対象物上に生じる光点Aは撮像画像上においては、その外周に近い位置で検出される。そのため、基準点と光点A’との間の間隔ｄ１は長くなる。
このように、撮像画像上で検出される光点A’の位置は、撮像装置１００と観察対象物３００との間の距離に応じて変化する。
【００４１】
ここで、図５に示すように、撮像部１２０の中心からレーザー光源１１０のレーザー照射口までの距離をαとすると、レーザー光２００は直進性が強いため撮像装置１００の先端と観察対象物の間の距離が変化しても距離αは常にほぼ一定であることから、幾何学的関係から撮像画像上の長さと実空間における長さとの対応はα／ｄ１となる。これにより、撮像装置１００の先端、厳密には撮像装置１２０の先端から光点Aまでの距離における撮像画像中の１画素と実空間における長さの対応関係を知ることができる。
【００４２】
目盛幅計算部１４２においては、このような幾何学的関係を用いることで、基準点間隔計算部１４１で計算された光点Aと基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置１００の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅の計算がおこなわれる。
【００４３】
また、図５に示すように、撮像部１２０の画角を２θ、撮像部１２０内の光学系に撮像面にフォーカスされた撮像画像の幅を２wとすると、撮像装置１００の先端から観察対象物までの距離、より厳密には撮像部１２０の先端から観察対象物上に生じたA光点までの距離は、幾何学的関係から(α／tanθ)[{(w−d1)／d1 } + 1]となる。 
【００４４】
距離計算部１５０においては、このような幾何学的関係を用いることで、基準点間隔計算部１４１で計算された光点Aと基準点との間の間隔に基づいて撮像装置１００の先端と観察対象物との間の距離の計算がおこなわれる。
【００４５】
なお、所定の距離よりも観察対象物３００と撮像装置１００の先端との間の距離が短い場合、撮像装置１００で撮像可能な範囲外に光点Aが生じるため、光点検出部１３０において撮像画像から光点A’を検出することができない。
【００４６】
より具体的には、図５に示すように幾何学的関係から、観察対象物３００と撮像装置１００の先端との間の距離がα／tanθより短い場合に光点Aは撮像部１２０で撮像可能な範囲外に生じ、光点検出部１３０での光点A’の検出ができなくなる。
【００４７】
本発明においては、図５に示す幾何学的な方法以外にも、前記光点の位置と前記撮像画像の基準点との間の間隔と前記観察対象物と前記撮像装置の先端との間の距離との対応関係を示す距離構成データを利用して目盛の目盛幅の計算を行っても良い。その方法は次の通りである。
【００４８】
図４に示すように、撮像画像上で検出される光点Aの位置は、撮像装置１００と観察対象物３００との間の距離に応じて変化する。そのため、間隔ｄ１と撮像装置１００と観察対象物３００との間の距離の対応関係を示す距離較正データをあらかじめ求めておき、その距離較正データを記憶装置に記憶させておくことで、距離計算部１５０において間隔ｄ１から撮像装置１００と観察対象物３００との間の距離を計算することが可能となる。ここで、前記の記憶装置は、目盛生成部１４０と距離計算部１５０との間でデータのやり取りを行うために、両者のどちらかの付属的な装置として備えても良いし、両者から独立させて記憶部として備えても良い。
【００４９】
次のステップとして、各距離における撮像画像中の１画素と実空間における長さの対応関係を示す目盛較正データをあらかじめ求めておき、前記の記憶装置又は記憶部に記憶させておくことで、距離計算部１４２で計算された距離と目盛較正データとに基づいて、撮像画像上に目盛を重ねて描画することが可能となる。
【００５０】
図６は、目盛描画部１６０で目盛が重ねて描画された撮像画像のイメージ図であり、撮像装置１００を用いて観察対象物上のひびを検査している場合をイメージしている。
【００５１】
図６に示すように、撮像画像上に目盛を描画することで、目盛を尺度としてひびの大きさを計測することが可能となる。また、図６に示すように、撮像画像上に計算された撮像装置１００の先端と観察対象物との間の距離を描画することで、撮像装置１００の使用者は観察対象物までの距離と、観察対象物上のひびの大きさを容易に知ることができる。
【００５２】
なお、図６においては目盛の形状を十字目盛として描画しているが、これに限定されるものではなく、例えば格子状の目盛としてもよい。また、撮像部１２０の光学系による歪曲収差を考慮した補正を行った目盛を描画しても良い。
【００５３】
次に、本実地形態の効果について説明する。
上述したように、本実施形態の撮像装置１００によれば、レーザー光源１１０からの照射したレーザー光により観察対象物上に生じた光点の撮像画像上での位置を計算し、撮像画像上の基準点と光点との間の間隔に応じた距離における観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画し、表示部１７０に表示することができる。
【００５４】
そのため、本実実施形態の撮像装置１００においては、観察対象物を観察しながら、撮像画像上に描画した目盛を尺度として観察対象物の大きさを計測することができる。
【００５５】
また、本実施形態の撮像装置１００は構成が簡潔であり、例えば、PCとWebカメラ、レーザーポインタ等を用いて構成することが可能なことから、上述した従来の技術と比較して安価に提供することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態の撮像装置１００においては、撮像画像上の基準点と光点との間の間隔に基づいて撮像装置１００の先端から観察対象物までの距離を計算し、表示部１７０に表示することができる。これにより、観察対象物を観察しながら、観察対象物までの距離を認識することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、本実施形態の撮像装置１０１は、図１に示した第１の実施形態の撮像装置１００と比較して、レーザー光源１１０に加えレーザー光源１１１を有する点と、目盛生成部１４０の代わりに目盛生成部１８０を有する点とが異なる。なお、他の構成要素については、図１に示した撮像装置１００と同様のため説明を省略する。また、ここでは必要最小限の構成としてレーザー光源１１０、１１１の２つを有するものとしたが、２つ以上のレーザー光源を有しても良い。
【００５８】
レーザー光源１１１は、レーザー光源１１０と同様に、撮像装置１０１の先端から撮像部１２０の撮像方向と並行にレーザー光を照射するよう配置されており、観察対象物に対してレーザー光を照射し、観察対象物上に光点を生じさせる。
【００５９】
目盛生成部１８０は、基準点間隔計算部１４１で計算された２つ以上の光点と撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置１０１の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【００６０】
図８は、図７に示した目盛生成部１８０の詳細な構成を示すブロック図である。
図８に示すように、目盛生成部１７０は、図２に示した目盛生成部１４０と比較して、目盛幅計算部１４２の代わりに目盛幅計算部１８２を有する。
また、目盛幅１８２は、正対目盛幅計算部１８３と、あおり角計算部１８４と、目盛幅補正部１８５とを有している。
【００６１】
目盛幅計算部１８２は、光点検出部１３０で検出された２つの以上の光点のうち所定の２つの光点に対して基準点間隔計算部１４１で計算された基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に応じた距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛幅を、撮像装置１０１の撮像面と観察対象物と間のなす角度を考慮して計算する。
【００６２】
正対目盛幅計算部１８３は、光点検出部１３０で検出された２つ以上の光点のうち所定の２つの光点に対して基準点間隔計算部１４１で計算された撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、それらの間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した撮像装置１０１の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【００６３】
あおり角計算部１８４は、光点検出部１３０で検出された２つ以上の光点のうち所定の２つの光点に対して基準点間隔計算部１４１で計算された基準点との間の間隔に基づいて撮像装置１０１の撮像面と観察対象物とがなす角度のうち、撮像画像中における高さ方向もしくは幅方向の角度を縦あおり角もしくは横あおり角として計算する。
【００６４】
目盛幅補正部１８５は、あおり角計算部１８４で計算された縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて正対目盛幅計算部１８３で計算された目盛幅に対してあおり補正を行う。
【００６５】
図９は、図８に示した目盛幅補正部１８５の詳細な構成を示すブロック図である。
図９に示すように、目盛幅補正部１８５は、行列計算部１８６と射影補正部１８７とを有している。
【００６６】
行列計算部１８６は、あおり角計算部１８４で計算された縦あおり角もしくは横あおり角に基づいて目盛を射影変換する射影変換行列を計算する。
【００６７】
射影補正部１８７は、正対目盛幅計算部１８３で計算された目盛幅を、行列計算部１８６で計算された射影変換行列に基づいてあおり補正する。
【００６８】
図１０は、撮像装置１０１（左図）と撮像装置１０１で撮像された撮像画像（右図）の一例を示す概念図である。
図１１は、図１０に示した撮像装置１０１の動作を示す概念図である。
また、図１２は、図１０に示した撮像装置１０１におけるあおり角を考慮した目盛生成の原理を示す概念図である。
図１０、図１１および図１２を参照して撮像装置１０１の動作を説明する。なお、ここでは撮像画像の中心を基準点とするものとする。
【００６９】
図１０の左図に示すように本実施形態の撮像装置１０１では、観察対象物を撮像する撮像部１２０の撮像方向と並行してレーザー光を観察対象物に照射するようにレーザー光源１１０とレーザー光源１１１とが、これらを結ぶ直線が撮像画像中心を通り、撮像画像の幅方向と平行になるように固定して設置されている。また、レーザー光源１１０，１１１は撮像部１２０の中心から等距離にあるものとする。
【００７０】
図１０の右図に示すように、このような撮像装置１０１で観察対象物を撮像した際の撮像画像には、レーザー光源１１０から照射されたレーザー光により観察対象物上に生じた光点とレーザー光源１２１から照射されたレーザー光による光点とがそれぞれ光点B’、光点C’として’写り込む。
【００７１】
光点検出部１３０では、撮像画像中に写り込んだ光点B’および光点C’が検出され、その位置が計算される。
【００７２】
基準点間隔計算部１４１では、光点検出部１３０で計算された位置に基づいて、撮像画像中に写り込んだ光点B’および光点C’と基準点である撮像画像の中心との間の間隔ｄ２，ｄ３がそれぞれ計算される。なお、図１０の左図に示した撮像装置１０１においては、レーザー光源１１０，１１１の２つのみしか有していないため、これらから照射されて生じた光点B’，C’が所定の２つの光点となる。
【００７３】
このとき、図１１の上図に示すように、撮像装置１０１と観察対象物３００との間の位置関係が正対している場合、観察対象物上に生じる光点Bと光点Cとは撮像画像上においては、その中心を境とした対称の位置で検出される。そのため、間隔ｄ２と間隔ｄ３は同じ長さとなる。
【００７４】
これに対し、図１１の下図に示すように、撮像装置１０１と観察対象物３００との間の位置関係が正対していない場合、観察対象物上に生じる光点Bと光点Cとは撮像画像上においては、その中心を境とした非対象な位置で検出される。そのため、撮像画像表の光点B’と光点C’と基準点との間の間隔ｄ２，ｄ３は異なる長さとなる。
【００７５】
このように、間隔ｄ２，ｄ３の長さの関係は、撮像装置１０１と観察対象物３００との間の位置関係に応じて変化する。
【００７６】
そのため、あおり角計算部１８４において、間隔ｄ２，間隔ｄ３に基づいて観察対象物３００と撮像装置１０１の間の角度を計算し、描画する目盛のあおり角として用いることができる。なお、図１０に示すような位置にレーザー光源１１０とレーザー光源１１１を設置した場合、撮像画像中の幅方向のあおり角を計算することが可能である。高さ方向のあおり角を計算する場合には、レーザー光源１１０，１１１が、これらを結ぶ直線が撮像画像の高さ方向と平行になるように固定して設置されている必要がある。
【００７７】
より具体的には、図１２に示すように、図１０の左図に示した撮像装置１０１の場合、撮像部１２０の画角を２θ、撮像画像の幅を２ｗとすると、幾何学的関係から撮像装置１０１の撮像面と観察対象物３００がなす角度のうち、撮像画像中における幅方向の角度である横あおり角ξはtan-1[ (1／2tanθ) × {(w−d2)／d2 − (w−d3)／d3}]となる。ここで、θとｗは撮像部１２０の固有の値であることから、間隔ｄ２，間隔ｄ３に基づいて横あおり角ξを計算出来ることがわかる。
【００７８】
なお、上述の例は一例であり撮像装置１０１における撮像部１２０やレーザー光源１１０，１１１の配置、基準点の位置に応じて幾何学的関係が変化することから計算式の形も変化する。しかし、計算式内において、撮像装置１０１の撮像面と観察対象物の位置関係に応じて値が変化するのは２つの光点と基準点との間の間隔のみであり、その他の計算に必要なパラメータは装置固有の値となるため、上述の例と同様に２つの光点と基準点との間の間隔がわかればあおり角を計算することができる。
【００７９】
図１３は、目盛描画部１６０で目盛が重ねて描画された撮像画像のイメージ図であり、撮像装置１０１を用いて観察対象物上のひびを検査している場合をイメージしている。
【００８０】
図１３に示すように、撮像画像上に目盛を描画することで、目盛を尺度としてひびの大きさを計測することが可能となる。なお、本実施形態においては、図６に示した第１の実施形態の撮像装置１００で目盛が描画された撮像画像のイメージ図と比較して、横あおり角を考慮した目盛が描画されているため、撮像画像中の幅方向におけるひびの大きさを第１に実施形態の撮像装置１００よりも正確に計測することができる。
【００８１】
また、図１３に示すように、撮像画像上に計算された撮像装置１０１の先端と観察対象物との間の距離を描画することで、撮像装置１０１の使用者は観察対象物までの距離と、観察対象物上のひびの大きさを容易に知ることができる。
【００８２】
なお、図１３においては目盛の形状を十字目盛として描画しているが、これに限定されるものではなく、例えば格子状の目盛としてもよい。また、撮像部１２０の光学系による歪曲収差を考慮した補正を行った目盛を描画しても良い。
【００８３】
次に、本実地形態の効果について説明する。
上述したように、本実施形態の撮像装置１０１によれば、レーザー光源１１０とレーザー光源１１１から照射したレーザー光により観察対象物上に生じた光点の撮像画像上での位置を計算し、これらの光点と撮像画上の基準点との間の間隔に基づいて、撮像装置１０１の撮像面と観察対象物のなす角のうち撮像画像における高さ方向もしくは幅方向のあおり角を考慮した観察対象物の大きさの尺度となる目盛を撮像画像上に描画し、表示部１７０に表示することができる。
【００８４】
そのため、第１の実施形態の撮像装置１００と同様の効果に加え、撮像装置１００と比較して撮像画像上に描画した撮像画像における高さ方向もしくは幅方向のあおり角を考慮した目盛を尺度としてより正確に観察対象物の大きさを計測することができる。
【００８５】
このように、本実施形態の撮像装置１０１は、撮像装置が観察対象物に正対しない場合でも、目盛幅の補正を簡便に行うことができ、正確な目盛の描画を行う上で極めて有用である。
【００８６】
また、本実施形態の撮像装置１０１は構成が簡潔であり、例えば、PCとWebカメラ、レーザーポインタ等を用いて構成することが可能なことから、従来の技術と比較して安価に提供することができる。
【００８７】
したがって、本実施形態の撮像装置は、従来のものと比べて、コスト低減に対して大きな効果を得ることができる。例えば、前記の特許文献３に記載の撮像装置は、観察対象部に対して正対しないで傾いている場合、２つ以上のレーザーを設置することによって傾斜角（あおり角）を求めて距離測定値の補正が行う必要があるが、複数のレーザー距離計を備えるため、撮像装置のコスト低減に対して限界があった。この課題は、高価なレーザー距離計を必要としない本実施形態によって解決することができる。
【００８８】
（第３の実施形態）
図１４は、本発明の第３の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図１４に示すように、本実施形態の撮像装置１０２は、図７に示した第２の実施形態の撮像装置１０１と比較して、レーザー光源１１２，１１３を有する点と、目盛生成部１８０の代わりに目盛生成部１９０を有する点とが異なる。なお、他の構成要素については、図７に示した撮像装置１０１と同様のため説明を省略する。また、ここでは必要最小限の構成としてレーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３の４つを有するものとしたが、４つ以上のレーザー光源を有しても良い。
【００８９】
レーザー光源１１２，１１３は、レーザー光源１１０，１１１と同様に、撮像装置１０２の先端から撮像部１２０の撮像方向と並行にレーザー光を照射するよう配置されており、観察対象物に対してレーザー光を照射し、観察対象物上に光点を生じさせる。また、レーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３のうち少なくとも１つは同一直線上に位置しないものとする。
【００９０】
目盛生成部１９０は、基準点間隔計算部１４１で計算された４つ以上の光点と撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に対応した撮像装置１０１の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【００９１】
図１５は、図１４に示した目盛生成部１９０の詳細な構成を示すブロック図である。
図１５に示すように、目盛生成部１９０は、図７に示した目盛生成部１８０と比較して、目盛幅計算部１８２の代わりに目盛幅計算部１９２を有する。
【００９２】
また、目盛幅１９２は、正対目盛幅計算部１９３と、あおり角計算部１９４と、目盛幅補正部１９５とを有している。
【００９３】
目盛幅計算部１９２は、光点検出部１３０で検出された４つの以上の光点のうち２組の所定の２つの光点に対して基準点間隔計算部１４１で計算された基準点との間の間隔に基づいて、その間隔に応じた距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛幅を、撮像装置１０２の撮像面と観察対象物と間のなす角度を考慮して計算する。
【００９４】
正対目盛幅計算部１９３は、光点検出部１３０で検出された４つ以上の光点のうち２組の所定の２つの光点に対して基準点間隔計算部１４１で計算された撮像画像上の基準点との間の間隔に基づいて、それらの間隔の最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した撮像装置１０２の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【００９５】
あおり角計算部１９４は、光点検出部１３０で検出された４つ以上の光点のうち２組の所定の２つの光点に対して基準点間隔計算部１４１で計算された基準点との間の間隔に基づいて撮像装置１０２の撮像面と観察対象物とがなす角度のうち、撮像画像中における高さ方向および幅方向の角度をそれぞれ縦あおり角および横あおり角として計算する。
【００９６】
目盛幅補正部１９５は、あおり角計算部１９４で計算された縦あおり角および横あおり角に基づいて正対目盛幅計算部１９３で計算された目盛幅に対してあおり補正を行う。
【００９７】
図１６は、図１５に示した目盛幅補正部１９５の詳細な構成を示すブロック図である。
図１６に示すように、目盛幅補正部１９５は、行列計算部１９６と射影補正部１９７とを有している。
【００９８】
行列計算部１９６は、あおり角計算部１９４で計算された縦あおり角および横あおり角に基づいて目盛を射影変換する射影変換行列を計算する。
【００９９】
射影補正部１９７は、正対目盛幅計算部１９３で計算された目盛幅を、行列計算部１９６で計算された射影変換行列に基づいてあおり補正する。
【０１００】
図１７は、撮像装置１０２（左図）と撮像装置１０２で撮像された撮像画像（右図）の一例を示す概念図である。
図１７を参照して撮像装置１０２の動作を説明する。なお、ここでは撮像画像の中心を基準点とするものとする。
【０１０１】
図１７の左図に示すように本実施形態の撮像装置１０２では、観察対象物を撮像する撮像部１２０の撮像方向と並行してレーザー光を観察対象物に照射するようにレーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３が配置されており、レーザー光源１１０とレーザー光源１１１とが、これらを結ぶ直線が撮像画像中心を通り、撮像画像の幅方向と平行になるように固定して設置されている。また、レーザー光源１１２とレーザー光源１１３とが、これらを結ぶ直線が撮像画像中心を通り、撮像画像の高さ方向と平行になるように固定して設置されている。なお、レーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３は撮像部１２０の中心から等距離にあるものとする。
【０１０２】
図１７の右図に示すように、このような撮像装置１０２で観察対象物を撮像した際の撮像画像には、レーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３から照射されたレーザー光により観察対象物上に生じた光点がそれぞれ光点B’，C’，D’，E’として写り込む。
【０１０３】
光点検出部１３０では、撮像画像中に写り込んだ光点B’，C’，D’，E’が検出され、その位置が計算される。
【０１０４】
基準点間隔計算部１４１では、光点検出部１３０で計算された位置に基づいて、撮像画像中に写り込んだ光点B’，C’，D’，E’と基準点であると撮像画像の中心との間の間隔ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５がそれぞれ計算される。なお、図１１の左図に示した撮像装置１０２においては、レーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３の４つのみしか有していないため、これらから照射されて生じた光点B’，C’，D’，E’のうち光点B’，C’と光点D’，E’の組み合わせが２組の所定の２つの光点となる。
【０１０５】
間隔ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５は、第１および第２の実施形態でも示したように、撮像装置１０２と観察対象物との間の距離や位置関係に応じて変化する。そのため、間隔ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５に基づいて観察対象物までの距離や、撮像装置１０２の撮像面と観察対象物との間の角度のうち、撮像画像の高さ方向および幅方向の角度に対応する縦あおり角および横あおり角を計算することができる。
【０１０６】
より具体的には、正対目盛幅計算部１９３は、光点B’，C’と光点D’，E’の組み合わせを２組の所定の２つの光点の組み合わせとして間隔ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５のうち、最大値、最小値およびそれらの平均値のいずれかの値に対応した撮像装置１０２の先端からの距離における撮像画像中の観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する。
【０１０７】
また、あおり角計算部１９４は、光点B’，C’と光点D’，E’の組み合わせを２組の所定の２つの光点の組み合わせとして間隔ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５に基づいて縦あおり角および横あおり角を計算する。なお、第２の実施形態の撮像装置１０１のあおり角計算部１８４と同様に光点B’，C’に対応する間隔ｄ２，ｄ３に基づいて横あおり角が計算でき、光点D’，E’に対応する間隔ｄ４，ｄ５に基づいて縦あおり角が計算できる。算出原理については、第２の実施形態のあおり角計算部１８４と同様のためここでは割愛する。
【０１０８】
これにより、目盛幅補正部１９５において縦あおり角および横あおり角に基づいて正対目盛幅計算部１９３で計算された目盛幅に対してあおり補正を行うことができる。
【０１０９】
図１８は、目盛描画部１６０で目盛が重ねて描画された撮像画像のイメージ図であり、撮像装置１０２を用いて観察対象物上のひびを検査している場合をイメージしている。
【０１１０】
図１８に示すように、撮像画像上に目盛を描画することで、目盛を尺度としてひびの大きさを計測することが可能となる。なお、本実施形態においては、図１３に示した第２の実施形態の撮像装置１０１で目盛が描画された撮像画像のイメージ図と比較して、横あおり角に加え縦あおり角も考慮した目盛が描画されているため、撮像画像中の高さ方向におけるひびの大きさを第２に実施形態の撮像装置１０１よりも正確に計測することができる。
【０１１１】
また、図１８に示すように、撮像画像上に計算された撮像装置１０２の先端と観察対象物との間の距離を描画することで、撮像装置１０２の使用者は観察対象物までの距離と、観察対象物上のひびの大きさを容易に知ることができる。
【０１１２】
なお、図１８においては目盛の形状を十字目盛として描画しているが、これに限定されるものではなく、例えば格子状の目盛としてもよい。また、撮像部１２０の光学系による歪曲収差を考慮した補正を行った目盛を描画しても良い。
【０１１３】
なお、上述の例は一例であり撮像装置１０２における撮像部１２０やレーザー光源１１０，１１１，１１２，１１３の配置、基準点の位置に応じて幾何学的関係が変化することから計算式の形も変化する。しかし、計算式内において、撮像装置１０２の撮像面と観察対象物の位置関係に応じて値が変化するのは４つの光点と基準点との間の間隔のみであり、その他の計算に必要なパラメータは装置固有の値となるため、上述の例と同様に４つの光点と基準点との間の間隔がわかればあおり角を計算することができる。
【０１１４】
次に、本実地形態の効果について説明する。
上述したように、本実施形態においては、第１、第２の実施形態の効果に加え、観察対象物と撮像装置１０３が正対していない場合、間隔ｄ２，ｄ３と間隔ｄ４，ｄ５に基づいて縦あおり角および横あおり角を計算し、縦あおり角および横あおり角を考慮した目盛を撮像画像上に描画することができる。
【０１１５】
また、撮像装置の大幅な低コスト化に対しても、高価なレーザー距離計が不要となるため、第２の実施形態と同じ効果が得られる。さらに、第２の実施形態の撮像装置１０１と比較して、本実施形態においては２つのあおり角を考慮して目盛を描画しているためより正確に観察対象物の大きさを計測することができる。
【０１１６】
なお、上述した第１、第２、第３の実施形態の撮像装置１００，１０１，１０２は一例であり、その構成及び動作は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。例えば、上述した第１の実施形態では１つの、第２の実施形態では２つの、第３の実施形態では４つのレーザー光源を有しているが、より多くのレーザー光源を設けても良い。これにより複数の光点の間隔を用いて距離等の計算が行えるようになることから、その計算精度を向上させることができる。
【０１１７】
また、本発明の撮像装置１００，１０１，１０２の機能は、上述のように専用のハードウェアにより実現されるもの以外に、その機能を実現するためのプログラムを、撮像装置１００，１０１，１０２に読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを撮像装置１００，１０１，１０２に読み込ませ、コンピュータで実行するものであってもよい。撮像装置１００，１０１，１０２に読み取り可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、撮像装置１００，１０１，１０２に内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、撮像装置１００，１０１，１０２に読み取り可能な記録媒体は、撮像装置１００，１０１，１０２内部の揮発性メモリのように動的に一定時間プログラムを保持しているものを含む。
【符号の説明】
【０１１８】
１００，１０１，１０２    撮像装置
１１０，１１１，１１２，１１３    レーザー光源
１２０    撮像部
１３０    光点検出部
１４０，１８０，１９０    目盛生成部
１４１，１８１，１９１    基準点間隔計算部
１４２，１８２，１９２    目盛幅計算部
１８３，１９３    正対目盛幅計算部
１８４，１９４    あおり角計算部
１８５，１９５    目盛幅補正部
１８６，１９６    行列計算部
１８７，１９７    射影補正部
１５０    距離計算部
１６０    目盛描画部
１７０    表示部
２００，２０１  レーザー光
３００    観察対象物
【要約】
【課題】観察対象物を撮影するときに、観察対象物の大きさの計測が可能であり、安価で簡潔な構成の撮像装置、該撮像装置の目盛生成方法、プログラム、及び記録媒体を提供する。
【解決する手段】本発明の撮像装置は、観察対象物を撮影する撮像部と、該撮像部の撮像方向と並行にレーザー光を照射する１つ又は２つ以上のレーザー光源と、前記レーザー光の写り込みにより撮影画像上の観察対象物に重ねて生じた１つ又は２つ以上の光点を検出し、該光点の位置を計算する光点検出部と、前記光点の前記撮像画像上の位置に基づいて前記撮像画像中の前記観察対象物の大きさの尺度となる目盛の目盛幅を計算する目盛生成部と、該目盛生成部で計算された前記目盛幅に基づいて前記撮像画像上に前記目盛を重ねて描画する目盛描画部と、前記撮像画像と前記撮影画像上に重ねて描画された前記目盛を表示する表示部とを有する。
【選択図】図１【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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