(57)【要約】【課題】撮像装置が撮像した画像を解析して撮像装置の回転量を算出する。【解決手段】時間的に連続して撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる、静止している被写体の、画像における変位ベクトルを、複数の画像ごとに算出する画像内移動量算出部１８０と、複数の画像ごとに算出された変位ベクトルに基づいて、回転量算出装置１００の回転量を算出する回転量算出部２２０を備える。回転量算出部２２０は、例えば、画像ごとに算出された、複数の被写体の変位ベクトル及び移動量を用いて、変位ベクトルを、距離に相関を有する変数成分と、距離とは相関を有さない定数成分とに分解し、定数成分に基づいて、撮像装置の撮像方向に直角に交わる軸を中心とする、撮像装置の回転量を算出する。【選択図】  図３
2004163139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置によって撮像された画像を解析して前記撮像装置の回転量を算出する回転量算出装置であって、
時間的に連続し、前記撮像装置によって撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる被写体の、前記複数の画像間の変位ベクトルを算出する画像内移動量算出部と、
前記変位ベクトルに基づいて、前記撮像装置の回転量を算出する回転量算出部と
を備えることを特徴とする回転量算出装置。
【請求項２】
更に、前記撮像装置から前記被写体まで距離を算出する距離算出部を備え、
前記回転量算出部は、複数の被写体の前記変位ベクトル及び前記距離に基づいて、前記変位ベクトル、及び前記撮像装置の撮像方向の双方に直角に交わる軸を中心とする回転量を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転量算出装置。
【請求項３】
前記画像内移動量算出部は、前記画像内において異なる位置にある複数の被写体の前記変位ベクトルを算出し、
前記回転量算出部は、前記複数の被写体の変位ベクトルに基づいて、前記撮像装置の撮像方向に平行な軸を中心とする、前記撮像装置の回転量を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転量算出装置。
【請求項４】
更に、前記複数の被写体のそれぞれから前記撮像装置までの距離を算出する距離算出部を備え、
前記回転量算出部は、前記複数の被写体の、前記撮像装置までの距離及び前記変位ベクトルを用いて、前記回転量を算出することを特徴とする請求項３に記載の回転量算出装置。
【請求項５】
前記回転量算出部は、更に、前記変位ベクトルに基づいて、前記撮像装置の実空間における移動量を算出することを特徴とする請求項１に記載の回転量算出装置。
【請求項６】
更に、前記撮像装置から前記被写体までの距離を算出する距離算出部を備え、
前記回転量算出部は、前記被写体までの距離を更に用いて、前記撮像装置の実空間における移動量を算出することを特徴とする請求項５に記載の回転量算出装置。
【請求項７】
更に、地図情報を、当該地図情報が示す位置の情報に対応付けて保持する地図情報保持部と、
前記撮像装置の位置の初期値を取得する初期値入力部と、
前記撮像装置の移動量及び回転量に基づいて、前記撮像装置の位置を更新する位置更新部と、
前記位置更新部の更新結果に基づいて、前記地図情報保持部から地図情報を読み出して出力する地図情報出力部と
を備えることを特徴とする請求項５に記載の回転量算出装置。
【請求項８】
前記回転量算出装置を利用者の身体の一部に装着する装着機構を更に備え、
更に、前記撮像装置の回転量を、前記身体の一部の回転量として出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転量算出装置。
【請求項９】
前記身体の一部を、利用者の身体の他の部分から識別する識別情報を格納する識別情報保持部を更に備え、
前記出力部は、前記回転量算出部が算出した回転量を、前記識別情報と共に出力することを特徴とする請求項８に記載の回転量算出装置。
【請求項１０】
撮像装置によって撮像された画像を解析して前記撮像装置の移動量を算出する移動量算出装置であって、
時間的に連続し、前記撮像装置によって撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる被写体の、前記複数の画像間の変位ベクトルを算出する画像内移動量算出部と、
前記撮像装置から前記被写体までの距離を算出する距離算出部と、
前記変位ベクトル、及び前記距離に基づいて、前記撮像装置の実空間における移動量を算出する実空間移動量算出部と
を備えることを特徴とする移動量算出装置。
【請求項１１】
撮像装置によって撮像された画像を解析する回転量算出方法であって、
前記撮像装置によって撮像された、時間的に連続する複数の画像のそれぞれに共通して含まれる、静止している被写体の、前記画像中の変位ベクトルを算出し、
前記変位ベクトルに基づいて前記撮像装置の回転量を算出することを特徴とする回転量算出方法。
【請求項１２】
撮像装置によって撮像された画像を解析して前記撮像装置の移動量を算出する移動量算出方法であって、
時間的に連続し、前記撮像装置によって撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる被写体の、前記画像間の変位ベクトルを算出し、
前記撮像装置から前記被写体までの距離を算出し、
前記変位ベクトル、及び前記距離に基づいて、前記撮像装置の実空間における移動量を算出することを特徴とする移動量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転量算出装置、移動量算出装置、回転量算出方法、及び移動量算出方法に関する。特に本発明は、撮像装置が撮像した画像を解析することで、その撮像装置の回転量又は移動量を算出する、回転量算出装置、移動量算出装置、回転量算出方法、及び移動量算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体の回転量を測定する手法として、その物体にジャイロを内蔵する方法がある。また、その物体を撮像装置により撮像し、撮像した画像を解析することで、物体の回転量を得る方法もある。後者の場合、物体の回転量に加え、物体の移動量も測定することができる。
現時点で先行技術文献の存在を認識していないので、先行技術文献に関する記載を省略する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
３次元空間において、物体の回転は、３つの成分を有する。しかし、ジャイロは水平面内の回転しか測定することができない。従って、ジャイロを用いる場合、物体の回転ベクトルを測定することは難しかった。
また、物体の動きを検出するためには、回転の他、移動を検出する必要がある。しかし、物体の移動を測定するためには、ジャイロの他、移動を検出する装置を設ける必要がある。
【０００４】
また、撮像装置には、撮像可能エリアがある。従って、物体を撮像した画像を解析して回転や移動を得る場合、測定可能エリアに制限が生じる。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる回転量算出装置、移動量算出装置、回転量算出方法、及び移動量算出方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、撮像装置によって撮像された画像を解析して撮像装置の回転量を算出する回転量算出装置であって、時間的に連続し、撮像装置によって撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる被写体の、複数の画像間の変位ベクトルを算出する画像内移動量算出部と、変位ベクトルに基づいて、撮像装置の回転量を算出する回転量算出部とを備えることを特徴とする回転量算出装置を提供する。
【０００７】
第１の形態の回転量算出装置において、更に、撮像装置から被写体まで距離を算出する距離算出部を備え、回転量算出部は、複数の被写体の変位ベクトル及び距離に基づいて、変位ベクトル、及び撮像装置の撮像方向の双方に直角に交わる軸を中心とする回転量を算出してもよい。
【０００８】
画像内移動量算出部は、画像内において異なる位置にある複数の被写体の変位ベクトルを算出し、回転量算出部は、複数の被写体の変位ベクトルに基づいて、撮像装置の撮像方向に平行な軸を中心とする、撮像装置の回転量を算出してもよい。
この場合、更に、複数の被写体のそれぞれから撮像装置までの距離を算出する距離算出部を備え、回転量算出部は、複数の被写体の、撮像装置までの距離及び変位ベクトルを用いて、回転量を算出してもよい。
【０００９】
回転量算出部は、更に、変位ベクトルに基づいて、撮像装置の実空間における移動量を算出してもよい。
この場合、更に、撮像装置から被写体までの距離を算出する距離算出部を備え、回転量算出部は、被写体までの距離を更に用いて、撮像装置の実空間における移動量を算出してもよい。
また、更に、地図情報を、当該地図情報が示す位置の情報に対応付けて保持する地図情報保持部と、撮像装置の位置の初期値を取得する初期値入力部と、撮像装置の移動量及び回転量に基づいて、撮像装置の位置を更新する位置更新部と、位置更新部の更新結果に基づいて、地図情報保持部から地図情報を読み出して出力する地図情報出力部とを備えてもよい。
【００１０】
回転量算出装置を利用者の身体の一部に装着する装着機構を更に備え、更に、撮像装置の回転量を、身体の一部の回転量として出力する出力部を備えてもよい。
この場合、身体の一部を、利用者の身体の他の部分から識別する識別情報を格納する識別情報保持部を更に備え、出力部は、回転量算出部が算出した回転量を、識別情報と共に出力してもよい。
【００１１】
本発明の第２の形態は、撮像装置によって撮像された画像を解析して撮像装置の移動量を算出する移動量算出装置であって、時間的に連続し、撮像装置によって撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる被写体の、複数の画像間の変位ベクトルを算出する画像内移動量算出部と、撮像装置から被写体までの距離を算出する距離算出部と、変位ベクトル、及び距離に基づいて、撮像装置の実空間における移動量を算出する実空間移動量算出部とを備えることを特徴とする移動量算出装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３の形態は、撮像装置によって撮像された画像を解析する回転量算出方法であって、撮像装置によって撮像された、時間的に連続する複数の画像のそれぞれに共通して含まれる、静止している被写体の、画像中の変位ベクトルを算出し、変位ベクトルに基づいて撮像装置の回転量を算出することを特徴とする回転量算出方法を提供する。
【００１３】
本発明の第４の形態は、撮像装置によって撮像された画像を解析して撮像装置の移動量を算出する移動量算出方法であって、時間的に連続し、撮像装置によって撮像された複数の画像のそれぞれに共通して含まれる被写体の、画像間の変位ベクトルを算出し、撮像装置から被写体までの距離を算出し、変位ベクトル、及び距離に基づいて、撮像装置の実空間における移動量を算出することを特徴とする移動量算出方法を提供する。
【００１４】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態である回転量算出装置１００ａ〜ｄ（以下、回転量算出装置１００と総称する）の使用状態を示す図である。回転量算出装置１００は、使用時に、利用者の両手両足にそれぞれ取り付けられる。回転量算出装置１００は撮像装置を兼ねており、外部を時間的に連続して撮像する。そして、撮像した画像を解析して、利用者の手又は足の回転ベクトル及び移動ベクトルを算出し、算出した回転ベクトル及び移動ベクトルを、コンピュータ２０へ無線で出力する。
これにより、利用者の手足の動きが、コンピュータ２０へ入力される。
【００１７】
また、回転量算出装置１００ａ〜ｄのそれぞれは、利用者の身体のいずれの部分に装着されるかを識別する識別情報を予め格納する。そして、識別情報を、検出した回転ベクトル及び移動ベクトルに対応付けて出力する。このため、コンピュータ２０は、いずれの回転量算出装置１００から回転ベクトル及び移動ベクトルを受信したかを識別できる。すなわち、コンピュータ２０は、どの手又は足の回転ベクトル又は移動ベクトルを受信したか認識することができる。
【００１８】
図２は、回転量算出装置１００の平面図である。回転量算出装置１００は、本体部１０２、及び本体部１０２を利用者の手足に装着する装着機構１０４を有する。
【００１９】
本体部１０２は、表面に、撮像部１０６ａ及び撮像部１０６ｂを有する。すなわち、回転量算出装置１００は、撮像部１０６ａ及び１０６ｂによって撮像された画像を、三角測量の原理を用いて解析し、画像に含まれる複数の被写体の各々までの距離を算出する。また、本体部１０２は、回転量算出装置１００の回転ベクトル及び移動ベクトルを算出するための処理回路を内蔵する。
装着機構１０４は、例えばバンドであるが、これに限定されない。
【００２０】
図３は、回転量算出装置１００の機能構成を示すブロック図である。回転量算出装置１００は、撮像部１０６ａ及び１０６ｂの他に、画像格納部１４０、テンプレート保持部１５０、被写体切出部１６０、画像内移動量算出部１８０、距離算出部２００、回転量算出部２２０、識別情報保持部２４０、及び出力部２６０を備える。
【００２１】
２つの撮像部１０６は、同じタイミングで撮像を連続して実行し、それぞれ画像を生成する。撮像間隔は、例えば０．５秒以下である。
【００２２】
画像格納部１４０は、２つの撮像部１０６が撮像した画像を格納する。このとき、画像格納部１４０は、画像を、撮像タイミングに対応付けて格納する。
【００２３】
テンプレート保持部１５０は、被写体となり得る物の標準的な画像であるテンプレート画像を、複数の被写体毎に予め保持する。テンプレート画像は、被写体の特徴的な部分のみの画像であってもよい。
【００２４】
被写体切出部１６０は、テンプレート保持部１５０が保持するテンプレート画像を用いて、画像格納部１４０が格納する画像から、複数の静止している被写体の像をそれぞれ切り出す。
【００２５】
画像内移動量算出部１８０は、同一の撮像部１０６ａ又は１０６ｂにより撮像された２枚の画像から切り出された、同一の被写体の２つの像の、画像間の位置の差分、すなわち被写体の像の画像間の変位ベクトルを算出する。
【００２６】
距離算出部２００は、撮像部１０６ａ及び１０６ｂが同じタイミングで撮像した被写体の２つの像を用いて、回転量算出装置１００から複数の被写体のそれぞれまでの距離を算出する。
【００２７】
回転量算出部２２０は、画像内移動量算出部１８０が算出した変位ベクトル、及び距離算出部２００が算出した距離に基づいて、回転量算出装置１００の、実空間における回転ベクトル及び移動ベクトルを算出する。回転量算出部２２０が実行する具体的な処理は後述のフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
識別情報保持部２４０は、利用者の身体のいずれの部分に装着されるかを識別する識別情報を予め保持する。
出力部２６０は、回転量算出部２２０が算出した回転ベクトル及び移動ベクトルを、識別情報保持部が保持する識別情報に対応付けてコンピュータ２０に無線で出力する。
【００２９】
すなわち、回転量算出装置１００は、撮像した画像を解析し、被写体の画像内の変位ベクトル、及び回転量算出装置１００から被写体までの距離を算出する。そして、算出した変位ベクトル及び距離に基づいて、回転量算出装置１００の実空間における回転ベクトル及び移動ベクトルを算出する。
【００３０】
図４は、回転量算出装置１００の動作の全体を示すフローチャートである。回転量算出装置１００の撮像部１０６ａ及び１０６ｂは、それぞれ外部を連続して２回撮像する（Ｓ２０）。画像格納部１４０は、撮像された４つの画像を格納する（Ｓ４０）。
被写体切出部１６０は、画像格納部１４０が格納する４つの画像のそれぞれに共通して含まれる複数の被写体の像を、各画像から切り出す（Ｓ６０）。
【００３１】
画像内移動量算出部１８０は、撮像部１０６ａ又は１０６ｂの一方が、異なるタイミングで撮像した２枚の画像間の被写体の像の、画像における位置の差分を、各被写体毎に算出する。そして、算出した差分に基づいて、画像間の被写体像の変位ベクトルを、各被写体毎に算出する（Ｓ８０）。画像内移動量算出部１８０は、例えば、被写体の特徴的な部分の位置の差分を、変位ベクトルとする。
【００３２】
また、距離算出部２００は、切り出された被写体の像を用いて、各被写体までの距離を、三角測量の原理に基づいて算出する（Ｓ１００）。
詳細には、距離算出部２００は、各被写体毎に以下の処理を実行する。すなわち、撮像部１０６ａ及び１０６ｂのそれぞれが同じタイミングで撮像することで生成された、２枚の画像のそれぞれから切り出された、同一の被写体の像を選択する。そして、選択した被写体の像の位置の差分を算出する。距離算出部２００は、算出した位置の差分を、三角測量の原理に基づいて処理し、各撮像タイミングにおける、回転量算出装置１００から被写体までの距離を算出する。
【００３３】
そして、回転量算出部２２０は、実空間における回転量算出装置１００の回転ベクトル及び移動ベクトルを算出する（Ｓ１２０）。
そして、出力部２６０は、算出された回転ベクトル及び移動ベクトルを、識別情報に対応付けてコンピュータ２０に出力する（Ｓ１４０）。
【００３４】
ここで、回転量算出部２２０の動作の原理について説明する。
回転量算出装置１００が、例えば静止している被写体を２回撮像した場合、被写体の像の、画像内の位置の変位は、回転量算出装置１００の実空間における移動及び回転に起因して生じる。
【００３５】
回転量算出装置１００が実空間において移動した場合、被写体の像の変位ベクトルは、実空間の移動方向とは逆方向になる。また、変位ベクトルの大きさは、回転量算出装置１００の移動量に比例する。
従って、被写体の変位ベクトルに基づいて、回転量算出装置１００の実空間における移動量を算出することができる。
【００３６】
また、図５（Ａ）に示すように、回転量算出装置１００の本体部１０２が、ｘｙ平面内で回転した場合、すなわち撮像方向に平行な軸を回転軸として回転した場合、画像に含まれる被写体１２の像は、図５（Ｂ）に示すように、画像の中心を軸に回転する。その回転量は、回転量算出装置１００の回転量に比例する。
従って、被写体１２の変位ベクトルに基づいて、回転量算出装置１００の、撮像方向に平行な軸を回転軸とした回転量を算出することができる。
【００３７】
また、図６（Ａ）に示すように、回転量算出装置１００の本体部１０２が、ｙｚ平面内又はｘｚ平面内で回転した場合、すなわち撮像方向に垂直な軸を回転軸として回転した場合、画像に含まれる被写体１２の像は、図６（Ｂ）に示すように、回転ベクトルを撮像面に投影したベクトルとは逆方向に動く。その移動量は、回転量算出装置１００の回転量に比例する。
従って、被写体１２の変位ベクトルに基づいて、回転量算出装置１００の、撮像方向に垂直な軸を回転軸とした回転量を算出することができる。
【００３８】
図７は、回転量算出部２２０の動作、すなわち図４のＳ１２０の詳細を示すフローチャートである。
回転量算出部２２０は、まず、ｘｙ平面内の回転量、すなわち撮像方向に平行な軸を中心とする回転量を算出する（Ｓ２００）。そして、Ｓ２００で算出した回転量から、この回転量に起因した変位ベクトルを算出する。そして、画像間の変位ベクトルから、新たに算出した変位ベクトルを差し引く（Ｓ２１０）。
次に、差し引いた後の変位ベクトル、及び被写体までの距離に基づいて、ｘｚ平面内の回転量及びｙｚ平面内の回転量、すなわち撮像方向に垂直な軸を中心とする回転量を算出する。また、差し引いた後の変位ベクトル、及び被写体までの距離に基づいて、回転量算出装置１００の移動ベクトルのｘ成分及びｙ成分、すなわち撮像方向に垂直な平面における移動ベクトルを算出する（Ｓ２２０）。
そして、各撮像タイミングにおける、回転量算出装置１００から被写体までの距離に基づいて、回転量算出装置１００の移動ベクトルのｚ成分、すなわち撮像方向に平行な方向における回転量算出装置１００の移動量を算出する（Ｓ２３０）。
【００３９】
図７に示す処理を実行することで、回転量算出部２２０は、回転量算出装置１００の実空間における６自由度全ての変位量を算出することができる。
【００４０】
図８は、図７のＳ２００の処理の詳細を示すフローチャートである。回転量算出部１００は、同一の画像に含まれる複数の被写体の像のうち、回転量算出装置１００までの距離が略等しく、画像の中心を境に略点対称な位置にある２つの被写体の像を選択する（Ｓ３００）。そして、選択した被写体の像の変位ベクトルの差である差分ベクトルを算出する（Ｓ３１０）。そして、差分ベクトルに基づいて、ｘｙ平面内の回転量を算出する（Ｓ３２０）。
【００４１】
被写体の、画像間の変位ベクトルのうち、撮像方向に垂直な軸を回転軸として回転量算出装置１００が回転したことに起因する成分の大きさ及び方向は、２つの被写体の像において同一である。従って、Ｓ３１０の処理を実行することで、この成分は取り除かれる。
また、被写体の、画像間の変位ベクトルのうち、回転量算出装置１００の実空間における移動に起因する成分は、回転量算出装置１００からの距離が等しい場合は、全ての被写体において同じ成分となる。従って、Ｓ３１０の処理を実行することで、この成分は取り除かれる。
従って、図７に示す処理を実行することで、回転量算出部２２０は、撮像方向に平行な軸を中心とする回転量を算出することができる。
【００４２】
図９は、図７のＳ２２０の処理の詳細を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、原理を説明する。撮像装置が撮像方向に平行な軸を回転軸として回転していない場合、撮像装置の移動に起因する変位量は、撮像装置から被写体までの距離が遠いほど小さくなる。撮像装置の回転に起因する変位量は、撮像装置から被写体までの距離に依存しない。
従って、回転量算出部２２０は、変位ベクトルを、撮像装置から被写体までの距離に依存する変数成分と、距離に依存しない定数成分に分解し、変数成分及び定数成分のそれぞれを処理することで、撮像装置の移動量及び変位量を算出することができる。
【００４４】
次に、実際に行う処理の一例を説明する。
まず、回転量算出部２２０は、２つの被写体の回転量算出装置１００に対する相対位置を、画像内の被写体の位置、及び被写体までの距離に基づいて、各撮像タイミング毎に定義する（Ｓ４１０）。そして、定義した相対位置を、撮像方向に平行であり、かつ互いに直交する２つの平面（例えばＸＺ平面及びＹＺ平面）にそれぞれ投影する（Ｓ４２０）。そして、各平面毎に、以下の５つの方程式、α−α’の値、及びβ−β’の値に基づいて、各平面内における回転量を算出する。
【００４５】
【数１】
2004163139.tif 000003
【数２】
2004163139.tif 000004
【数３】
2004163139.tif 000005
【数４】
2004163139.tif 000006
【数５】
2004163139.tif 000007
【００４６】
ここで、数式中の各記号の意味を、図１０を用いて説明する。図１０は、２つの被写体１２、１４及び回転量算出装置１００の位置を、ある平面に投影した図である。
αは、投影面における、被写体１２と被写体１４を結んだ直線に対して回転量算出装置１００から下ろした垂線と、被写体１２と回転量算出装置１００を結んだ直線が成す角である。
βは、投影面における、被写体１２と被写体１４を結んだ直線に対して回転量算出装置１００から下ろした垂線と、被写体１４及び回転量算出装置１００を結んだ直線が成す角である。
Ｋは、投影面に垂直な軸を中心とする回転量算出装置１００の回転量に起因して現れる、被写体１２及び１４の画像内の移動量である。
ｌは、投影面における、被写体１２と回転量算出装置１００の距離である。Ｌは、投影面における、被写体１４と回転量算出装置１００の距離である。
ｍは、投影面における、被写体１２と被写体１４を結んだ直線に対して回転量算出装置１００から下ろした垂線の長さである。
ｎは、投影面における、被写体１２及び被写体１４の距離であり、定数である。
【００４７】
（１）式〜（５）式のうち、（１）式及び（２）式は、同一の撮像装置１０６が撮像した２枚の画像のうち前に撮像された画像における式であり、（３）及び（４）は、２枚の画像のうち後に撮像された画像における式である。これらの式のうち、未知数は、α、α’、β、β’、ｍ、ｍ’、及びＫである。α−α’、及びβ−β’は、被写体の変位ベクトルを、図１０の平面に投影した投影ベクトルの一成分の長さとなる。すなわち、（１）式〜（５）式に加え、α−α’、及びβ−β’の値を用いることで、７つの未知数に対して７つの関係式が成立する。
従って、７つの未知数は全て算出できる。
【００４８】
以上に基づいて、回転量算出部２２０は、連立方程式に基づいて、変位ベクトルのうち被写体までの距離によらない成分すなわちＫを、各平面毎に算出する。そして、Ｋに予め定められた定数を乗ずることで、回転量算出装置１００の回転量を、ｘｚ平面及びｙｚ平面ごとに算出する（Ｓ４３０）。乗ずべき定数は、被写体の回転量と、Ｋとの関係を予め実測により求めることで、定める。
【００４９】
そして、回転量算出部２２０は、連立方程式に基づいて、ｍ及びｍ’を各平面毎に算出する。そして、各平面毎にｍ’−ｍを算出する。算出した値は、
回転量算出装置１００の実空間における移動ベクトルの、ｘ成分及びｙ成分である（Ｓ４４０）。
【００５０】
従って、図９に示す処理を実行することで、回転量算出部２２０は、図５及び図６で算出されなかった２方向の回転量及び２方向の移動量を算出することができる。
【００５１】
図１１は、回転量算出装置１００の変形例である回転量算出装置４００の使用例を示す図である。回転量算出装置４００は、例えば車両に搭載され、回転量算出装置１００と同じ処理を実行することで、車両の移動方向及び移動量を検出する。回転量算出装置４００は、移動方向を更新するときに、回転ベクトルを用いる。そして、回転量算出装置４００は、車両の移動に合わせて地図を読み出し、表示する。
従って、回転量算出装置４００は、車両に乗車している人に道案内を行うことができる。
【００５２】
図１２は、回転量算出装置４００の機能構成を示すブロック図である。回転量算出装置４００は、図３に示す回転量算出装置１００の機能ブロック図において、識別情報保持部２４０及び出力部２６０の代わりに、地図情報保持部４２０、初期値入力部４４０、位置算出部４６０、及び地図情報表示部４８０を備える。他の構成及び機能については、図３と同じであるため、説明を省略する。
【００５３】
地図情報保持部４２０は、緯度経度などの位置情報に対応付けて地図情報を予め保持する。
初期値入力部４４０は、回転量算出装置４００の位置の初期値を入力する。
位置算出部４６０は、回転量算出部２２０が算出した、回転量算出装置４００の回転量及び移動量に基づいて、回転量算出装置４００の位置を更新する。
地図情報表示部４８０は、地図情報出力部の一例であり、位置算出部４４０が更新した回転量算出装置４００の位置に基づいて、表示すべき地図情報を、地図情報保持部４２０から読み出し、表示する。
【００５４】
図１３は、回転量算出装置４００の動作の全体を示すフローチャートである。まず、回転量算出装置４００の初期入力部４４０は、回転量算出装置４００の位置の初期値を取得する（Ｓ１０）。そして、図４のＳ２０〜Ｓ１２０と同じ処理を実行する。
そして、回転量算出装置４００の位置を更新し（Ｓ５００）、更新した位置に基づいて、表示している地図情報を更新する（Ｓ５２０）。
【００５５】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５６】
例えば、回転量算出装置１００の移動量が既知の場合、図８のＳ３００において、回転量算出部２２０は、距離及び点対称に関する条件を外し、変位ベクトルが互いに略逆方向を向いている、という条件のみで２つの被写体の像を選択してもよい。
【００５７】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、撮像装置が撮像した画像から、撮像装置の回転量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の第１の例である回転量算出装置１００の使用状態を示す図である。
【図２】回転量算出装置１００の平面図である。
【図３】回転量算出装置１００の機能構成を示すブロック図である。
【図４】回転量算出装置１００の動作全体を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は、本体部１０２が回転する方向を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す方向に回転したときの、画像における被写体の変位を説明する図である。
【図６】（Ａ）は、本体部１０２が他の回転する方向を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す方向に回転したときの、画像における被写体の変位を説明する図である。
【図７】図４のＳ１２０の詳細を示すフローチャートである
【図８】図７のＳ２００の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図７のＳ２２０の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】２つの被写体１２、１４及び回転量算出装置１００の位置を、ある平面に投影した図である。
【図１１】回転量算出装置１００の変形例である回転量算出装置４００の使用例を示す図である。
【図１２】回転量算出装置４００の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】回転量算出装置４００の動作全体を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  回転量算出装置（撮像装置）
１８０  画像内移動量算出部
２００  距離算出部
２２０  回転量算出部
２４０  識別情報保持部
２６０  出力部
４２０  地図情報保持部
４６０  位置算出部
４８０  地図情報表示部（地図情報出力部）
【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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