(57)【要約】【課題】本発明は、撮像手段と被写体の位置関係が一定になり、複数領域に分割して撮影した画像を合成する際のオーバーラップ領域でのずれを低減できる画像入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】被写体２５の画像を撮影して保持する撮像手段１７と、撮像手段を被写体から離間させて支持する支持手段２１ａ，２１ｂと、撮像手段を支持手段に対し変位させ撮像位置を移動させる移動手段１３を有する画像入力装置において、撮像手段で撮像した画像から特徴点を検出する特徴点検出手段Ｓ１−４，Ｓ２−４，Ｓ２−８と、撮像した画像における特徴点座標が所定位置となるよう移動手段に前記撮像位置を移動させて調整を行う調整手段Ｓ１−５〜Ｓ１−７，Ｓ２−１１〜Ｓ２−１３を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の画像を撮影して保持する撮像手段と、前記撮像手段を前記被写体から離間させて支持する支持手段と、前記撮像手段を前記支持手段に対し変位させ撮像位置を移動させる移動手段を有する画像入力装置において、
前記撮像手段で撮像した画像から特徴点を検出する特徴点検出手段と、
前記撮像した画像における特徴点座標が所定位置となるよう前記移動手段に前記撮像位置を移動させて調整を行う調整手段を
有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像入力装置において、
前記特徴点が検出されないとき前記移動手段により撮像位置を移動させる検索手段を
有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像入力装置において、
前記検索手段は、前記撮像装置の撮像倍率を可変する撮像倍率可変手段を
有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか記載の画像入力装置において、
前記特徴点を、前記被写体に設けたことを特徴とする画像入力装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか記載の画像入力装置において、
前記特徴点を、前記支持手段に設けたことを特徴とする画像入力装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか記載の画像入力装置において、
前記特徴点を、前記支持手段から展開される調整部材に設けたことを特徴とする画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の画像を撮影し画像データとして取り込む画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）の処理能力が飛躍的に向上しており、画像データを容易に操作できるようになった。それに伴い、オフィスでの文書作成などにも画像データが数多く使われ、画像データは非常に重要なものとなった。このような状況下、どこにいても手元にある文書や物体を画像として簡単に取り込みたいという要求が高まっている。
【０００３】
例えば特許文献１には、原稿ガイドの位置を全体撮影画像から検出して、それに基づき原稿サイズを検出し、撮像位置、方向、合成処理を決定することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、回動可能に支持された撮像手段により上方から被写体を撮影する書画タイプの画像入力装置において、撮像手段の位置の再現性を向上させることを目的として、前記回動手段の回転角度を検出する回転検出手段（エンコーダ）を設けることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２９８２２６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平８−３０７７５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
撮像部を移動し被写体を複数領域に分割して撮像する画像入力装置では、撮像部の位置と被写体との位置関係が変化すると、異なった領域が撮影されてしまう。そして、複数領域の分割画像を合成して一枚の全体画像を生成する場合、撮像部の位置と被写体との位置関係が一定にならないとオーバーラップ領域でずれが生じてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、撮像手段と被写体の位置関係が一定になり、複数領域に分割して撮影した画像を合成する際のオーバーラップ領域でのずれを低減できる画像入力装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被写体の画像を撮影して保持する撮像手段と、前記撮像手段を前記被写体から離間させて支持する支持手段と、前記撮像手段を前記支持手段に対し変位させ撮像位置を移動させる移動手段を有する画像入力装置において、
前記撮像手段で撮像した画像から特徴点を検出する特徴点検出手段と、
前記撮像した画像における特徴点座標が所定位置となるよう前記移動手段に前記撮像位置を移動させて調整を行う調整手段を有することにより、
撮像手段と被写体の位置関係が一定になり、複数領域に分割して撮影した画像を合成する際のオーバーラップ領域でのずれを低減できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、特徴点が検出されないとき前記移動手段により撮像位置を移動させる検索手段を有することにより、撮像手段と被写体の位置関係が大きくずれてしまった場合にも、位置関係を調整することが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、検索手段は、前記撮像装置の撮像倍率を可変する撮像倍率可変手段を有することにより、撮像手段と被写体の位置関係が更に大きくずれてしまった場合にも、位置関係を調整することが可能になる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、特徴点を、前記支持手段に設けたことにより、被写体に特徴点を設ける必要がなくなる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、特徴点を、前記支持手段から展開される調整部材に設けたことにより、被写体に特徴点を設ける必要がなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の画像入力装置を構成する撮像装置の一実施例のブロック図、図２は、本発明の画像入力装置の第１実施例の外観図を示す。
【００１５】
図１において、被写体の像は、固定レンズ１、ズームレンズ２、絞り機構３、シャッタ４、フォーカスレンズ５を通して、撮像素子６上に形成される。シャッタ４により露光時間が制御される。撮像素子６の出力する画像信号はＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）回路７でサンプリングされた後、Ａ／Ｄ変換器８でデジタル化される。このデジタル化におけるタイミングはＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）９で生成される。
【００１６】
デジタル画像信号は、ＩＰＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｅ−Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０でアパーチャ補正などの画像処理や圧縮処理等を行ってメモリ１１に保存される。各ユニットの動作は、ＭＰＵ１２によって制御される。また、解像度指示部１４により要求解像度が入力でき、撮影スイッチ１５により、画像記録の開始が指示される。前記要求解像度に応じて前記ズームレンズ２を設定し、適した撮像倍率が計算されて設定され、更に、駆動部１３による分割撮影の条件が決定される。調整モード選択スイッチ１６の操作により、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１２は撮像装置と被写体の位置関係を調整する。
【００１７】
図２において、画像入力装置は、撮像装置１７と、撮像装置１７を支持するための支持柱２１ａ、支持柱２１ａを固定するための支持ユニット２１ｂ、支持ユニット２１ｂに配設された制御ユニット２３、撮像装置１７を任意の直交する２軸方向に回転（変位）させるための駆動部１３より構成される。駆動部１３により撮像装置１７を回転させることで、被写体２５を分割撮影領域２７に分割して撮影する。
【００１８】
被写体２５は、前記支持ユニット２５ａに設けられた原稿ガイド２８と前記支持ユニット２５ａの端面に押し当てられることで一定の位置に位置決めする構成とする。被写体２５にはパターンマッチング等の一般的な画像処理手法により抽出することで、その位置を求めることができる特徴点（マーク）２５ａを印刷する。本発明では、特徴点２５ａの位置情報を用いて、撮像装置１７と被写体２５の位置関係を調整する。
【００１９】
調整モード選択スイッチ１６の操作により、撮像装置１７と被写体２５の位置関係が調整される。調整モード選択スイッチ１６は、図１では撮像装置１７に設ける構成としているが、図２に示す制御ユニット２３に、有線や無線等により接続された図示しないコントローラ上に設ける構成としても良い。
【００２０】
また、調整モード選択スイッチ１６は、プッシュ式、ダイアル式等の機械的なスイッチや、別途に設けたＬＣＤ等の表示手段とスイッチの組み合わせで、表示手段により画像入力装置の動作状態（モード）を確認しながらスイッチを操作するような構成とする。
【００２１】
制御ユニット２３は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とハードディスク、半導体メモリ等の記録媒体、インタフェース２４より構成されており、被写体２５を分割撮影するための撮像装置１７の動作制御、分割撮影した各画像の射影変換行列から貼り合わせ等の画像処理や編集、記録等を行う。また、外部機器へインタフェース２４を介して接続され、外部機器との通信を行なう。インタフェース２４としては、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＩＥＥＥ１３９４、ネットワークアダプタ、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）等のＰＣ用の汎用インタフェースを用いる。
【００２２】
本発明では、全ての実施例において、支持ユニット２１ｂ上に配設された制御ユニット２３を用いる構成を示しているが、制御ユニット２３により行う処理や記録を撮像装置１７内のＭＰＵ１２で代用するような構成としても構わない。
【００２３】
図３は、図２に示す画像入力装置の調整処理の第１実施例のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１−１で調整モード選択スイッチ１６の操作により調整モードが指示されるとステップＳ１−２に進み、撮像装置１７は静止画モードに設定される。次に、ステップＳ１ー３で撮像装置１７は所定の位置に固定した状態で、予め設定された撮像倍率にて撮影動作を行う。
【００２４】
次に、ステップＳ１ー４で撮影画像からパターンマッチング手法により特徴点（マーク）２５ａの検出を行い、特徴点２５ａを検出した場合にはステップＳ１ー５で特徴点２５ａにおける特定部位の画素の位置を撮像素子６上の特徴点座標として算出する。上記特定部位とは、特徴点２５ａの特定のエッジ等の再現性良く座標検出ができる部位である。
【００２５】
次に、ステップＳ１−６で撮像素子６上の特徴点座標を予め決められた所定座標位置にするための駆動部１３の２軸回転機構の回転変位量を算出し、ステップＳ１−７で算出した回転変位量に従って駆動部１３を駆動し、特徴点２５ａが撮影画像の所定座標位置となるよう撮像装置１７を回転変位させて撮像位置を移動させ、撮像素子６と被写体２５の位置関係が一定となるようにする。
【００２６】
なお、ステップＳ１ー４で特徴点を検出できない場合にはステップＳ１ー８に進んで、調整モード選択スイッチの操作により調整の終了が指示されたか否かを判別し、調整終了でなければステップＳ１−２に進んで処理を続行し、調整終了であればステップＳ１−９でエラー処理を行い、この調整処理を終了する。
【００２７】
被写体を分割撮影し、各画像の射影変換行列から貼り合わせ処理を行う画像入力装置では、各画像を撮影する際の撮像装置１７と被写体２５の位置関係が貼り合わせ精度に影響し、各画像のオーバーラップ領域での位置ずれの少なさに影響するため、上記実施例により位置再現性が確保できれば貼り合わせ精度を向上させることができ、画質向上につながる。
【００２８】
次に、撮像装置１７と被写体２５の位置関係が大きくずれた場合にも一定の位置関係に調整することが可能な方法について説明する。
【００２９】
図４は、図２に示す画像入力装置の調整処理の第２実施例のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ２−１で調整モード選択スイッチ１６の操作により調整モードが指示されるとステップＳ２−２に進み、撮像装置１７を動画モードに設定して動画像データを取得できる状態となる。
【００３０】
次に、ステップＳ２−３で駆動部１３を駆動して被写体２５に対し撮像素子６を変位して撮像位置を移動し、ステップＳ２−４で撮影画像からパターンマッチング手法により動画像データから特徴点（マーク）２５ａの検出を行い、特徴点を検出の有無を判断する。特徴点が検出されるとステップＳ２−９に進み、撮像装置１７を静止画モードに設定する。
【００３１】
一方、ステップＳ２−４で特徴点が検出されない場合にはステップＳ２ー５で撮像素子６が可動範囲内（駆動可能な範囲）であるか否かを判別し、可動範囲内の場合には、ステップＳ２−３の撮像位置の移動と、ステップＳ２ー４の特徴点検出の判断を繰り返し行う。
【００３２】
そして、撮像素子６が可動範囲外になった場合、ステップＳ２ー５からステップＳ２ー６に進んで撮像倍率を変更（減少）して、ステップＳ２ー７で撮像倍率が可変範囲内であるか否かを判別し、可変範囲内の場合にはステップＳ２ー８で撮影画像からパターンマッチング手法により動画像データから特徴点（マーク）２５ａの検出を行い、特徴点を検出の有無を判断する。特徴点が検出されるとステップＳ２−９に進み、撮像装置１７を静止画モードに設定する。
【００３３】
ステップＳ２−８で特徴点が検出されない場合はステップＳ２ー３に進んでステップＳ２−３の撮像位置の移動と、ステップＳ２ー４の特徴点検出の判断を再度実行し、撮像倍率が可変できなくなるまで繰り返し実施する。ステップＳ２ー７で撮像倍率が可変範囲外になった場合、ステップＳ２ー１４でエラー処理を行い、この調整処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ２−９で静止画モードが設定されると、特徴点（マーク）２５ａが撮像範囲に存在しているので、ステップＳ２ー１０で撮影を行う。次に、ステップＳ２−１１で撮影画像からパターンマッチング手法により特徴点２５ａを抽出し、特徴点２５ａにおける特定部位の画素の位置を撮像素子上の特徴点座標として算出する。
【００３５】
次に、ステップＳ２−１２で撮像素子６上の特徴点座標を予め決められた所定座標位置にするための駆動部１３の２軸回転機構の回転変位量を算出し、ステップＳ２−１３で算出した回転変位量に従って駆動部１３を駆動することで、特徴点２５ａが撮影画像の所定座標位置となるよう撮像装置１７を回転変位させて撮像位置を移動させ、撮像素子６と被写体２５の位置関係が一定となるように制御する。
【００３６】
動画モードでは前記特徴点の判断ができれば良いので、１フレーム６４０×４８０画素等の低解像度の画像データを用い、特徴点検出の判断を行った後は不要なデータとして削除しシステムに負荷をかけないようにする。
【００３７】
また、静止画モードでは、特徴点の所定部位の正確な（画素レベルでの）座標を求める必要があるので１フレーム２０４８×１５３６画素等の高解像度の画像データを用いる。
【００３８】
図５は、本発明の画像入力装置の調整動作を詳細に説明するための図である。図中、破線３０で囲まれた領域が撮像可能領域であり、実線３２で囲まれた撮像素子６の撮像領域３２を移動軌跡３４で示すように移動させて撮像することで撮像可能領域の全てを撮像できる。
【００３９】
ＸＳ−ＹＳは被写体の座標系を示し、図示した面に対して垂直な方向をＺＳ軸とする紙面座標系と定義する。また、撮像領域の撮像座標系をＸＣ−ＹＣ−ＺＣと定義する。ここで、紙面座標系での特徴点２５ａの特定部位の座標値を（ＸＦ，Ｓ，ＹＦ，Ｓ）とし、紙面座標系でのホーム位置３５の座標値を（ＸＨ，Ｓ，ＹＨ，Ｓ）とする。また、ホーム位置の座標値が撮像座標系の原点として撮像される位置をホームポジションと定義する。
【００４０】
撮像領域を動画撮影状態にして移動軌跡上を移動させ、特徴点が撮像範囲内に入ったら停止し、静止画像を撮影する。静止画像上での特徴点２５ａの画像座標を求め、座標変換式から撮像座標系の原点にホーム位置３５が撮像されるようになる撮像素子の２軸の駆動量を算出し、駆動量で駆動させることで、撮像素子と被写体の位置関係が一定になるようにする。
【００４１】
このようにして、撮像装置１７と被写体２５の位置関係が大きくずれてしまった場合にも、位置関係を調整することが可能になる。
【００４２】
図６は、本発明の画像入力装置の第２実施例の外観図を示す。同図中、図２と同一部分には同一符号を付す。図６において、支持柱２１ａ上の撮像装置１７の撮像可能範囲に特徴点２５ｂを設けている。特徴点２５ｂは、撮像装置１７の撮像可能範囲内であれば、支持ユニット２１ｂ、制御ユニット２３等の筐体に設けても良い。
【００４３】
この実施例では、画像入力装置に設けられた特徴点２５ｂを用いて撮像装置１７と特徴点２５ｂの位置関係の調整を行い、被写体２５上の特徴点位置を用いて撮像装置１７と被写体２５の位置関係の調整を行うものではないため、被写体２５に特徴点２５ａを設ける必要がなく、また、画像入力装置は原稿ガイド２８を持たない構成であっても良い。
【００４４】
図７は、本発明の画像入力装置の第３実施例の側面図を示す。同図中、図２と同一部分には同一符号を付す。図７において、支持ユニット２１ｂには調整チャート３０が回転機構３１を用いて取り付けられている。調整チャート３０は矢印方向に回動自在であり、調整を行わない際には調整チャート３０は支持柱２１ａに接合した状態で図示しないロック機構により固定される。調整チャート３０には、図７の下部に示すように、特徴点（マーク）２５ｃが設けられている。
【００４５】
調整時には、調整チャート３０を展開し、調整チャート３０上の特徴点２５ｃを撮像装置１７で撮像して位置関係の調整を行う。調整が終了すると調整チャート３０を支持柱２１ａに接合させて収納する。
【００４６】
この実施例では、画像入力装置に設けられた調整チャート３０上の特徴点２５ｃを用いて撮像装置１７と特徴点２５ｃの位置関係の調整を行うため、被写体２５に特徴点２５ａを設ける必要がなく、また、画像入力装置は原稿ガイド２８を持たない構成であっても良い。
【００４７】
ところで、図３、図４に示す調整処理は、画像入力装置の電源の投入時に調整を行う。これにより、電源投入前の画像入力装置の移動や衝撃等により撮像装置１７が支持柱２１ａに対して位置ずれを起こした場合に、撮像装置１７と特徴点の位置関係を調整して位置ずれを修正することができる。
【００４８】
図６、図７に示す撮像装置１７を支持柱２１ａに対し着脱可能とした場合には、撮像装置１７の着脱を検出する着脱検出手段を設ける。そして、着脱検出手段により撮像装置１７の装着を検出した場合に、撮像装置１７と特徴点の位置関係の調整を行うようにする。
【００４９】
これにより、撮像装置１７の装着時に撮像装置１７の支持柱２１ａに対する位置ずれが発生しても、撮像装置１７と特徴点の位置関係を調整することで、所定の撮影領域の撮影が可能となる。
【００５０】
なお、撮像装置１７が請求項記載の撮像手段に対応し、支持柱２１ａ，支持ユニット２１ｂが支持手段に対応し、駆動部１３が移動手段に対応し、ステップＳ１−４，Ｓ２−４，Ｓ２−８が特徴点検出手段に対応し、ステップＳ１−５〜Ｓ１−７，Ｓ２−１１〜Ｓ２−１３が調整手段に対応し、ステップＳ２−３が検索手段に対応し、ステップＳ２−６が撮像倍率可変手段に対応する。
【００５１】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、撮像手段と被写体の位置関係が一定になり、複数領域に分割して撮影した画像を合成する際のオーバーラップ領域でのずれを低減できる。
【００５２】
請求項２に記載の発明によれば、撮像手段と被写体の位置関係が大きくずれてしまった場合にも、位置関係を調整することが可能になる。
【００５３】
請求項３に記載の発明によれば、撮像手段と被写体の位置関係が更に大きくずれてしまった場合にも、位置関係を調整することが可能になる。
【００５４】
請求項５に記載の発明によれば、被写体に特徴点を設ける必要がなくなる。
【００５５】
請求項６に記載の発明によれば、被写体に特徴点を設ける必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像入力装置を構成する撮像装置の一実施例のブロック図である。
【図２】本発明の画像入力装置の第１実施例の外観図である。
【図３】画像入力装置の調整処理の第１実施例のフローチャートである。
【図４】示す画像入力装置の調整処理の第２実施例のフローチャートである。
【図５】本発明の画像入力装置の調整動作を詳細に説明するための図である。
【図６】本発明の画像入力装置の第２実施例の外観図である。
【図７】本発明の画像入力装置の第３実施例の側面図である。
【符号の説明】
１  固定レンズ
２  ズームレンズ
３  絞り機構
４  シャッタ
５  フォーカスレンズ
６  撮像素子
７  ＣＤＳ回路
８  Ａ／Ｄ変換器
９  ＴＧ
１０  ＩＰＰ１０
１１  メモリ
１２  ＭＰＵ
１３  駆動部
１４  解像度指示部
１５  撮影スイッチ
１６  調整モード選択スイッチ
１７  撮像装置
２１ａ  支持柱
２１ｂ  支持ユニット
２３  制御ユニット
２５  被写体
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  特徴点
２７  分割撮影領域
２８  原稿ガイド
３０  調整チャート
【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】
2004272378.tif 000008
【図７】
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