(57)【要約】 【課題】  画像の周辺部での歪みが大きな画像であっても、レンズ歪みを適切に補正して、視野の広い画像でありながら画像歪みの小さな画像補正機能付撮影装置を提供する。【解決手段】  撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１０と、撮影の際における撮影レンズ部１０の撮影パラメータを検出する撮影パラメータ検出部２０と、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受け取る受光部３０と、受光部３０から画像信号を受け取り、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行う画像補正部５０とを備える。【選択図】  図１
2005094048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部と；
撮影の際における前記撮影レンズ部の撮影パラメータを検出する撮影パラメータ検出部と；
前記撮影レンズ部により形成された画像情報を受け取る受光部と；
前記受光部から画像信号を受け取り、前記撮影パラメータ検出部で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行う画像補正部と；
を備える画像補正機能付撮影装置。
【請求項２】
さらに、前記撮影パラメータに対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶する校正パラメータ記憶部を備え；
前記画像補正部は、前記校正パラメータ記憶部に記憶されたキャリブレーションパラメータから、前記撮影パラメータ検出部で検出された撮影パラメータに対応するキャリブレーションパラメータを抽出する；
請求項１記載の画像補正機能付撮影装置。
【請求項３】
前記撮影レンズ部は、当該撮影レンズ部の一部の移動によるズーム機能部と、当該ズーム機能部のズーム動作に応じて変化する前記撮影レンズ部の焦点距離データを出力する焦点距離データ出力部を有し； 
前記校正パラメータ記憶部には、前記キャリブレーションパラメータとしての前記撮影レンズ部の焦点距離に応じた校正データが記憶されており；
前記画像補正部は、前記校正データに基づき前記画像信号の歪補正を行うように構成された請求項１又は請求項２に記載の画像補正機能付撮影装置。
【請求項４】
前記撮影レンズ部は、当該撮影レンズ部を構成するレンズの位置又は光軸の傾きが変更可能に構成されており；
前記撮影パラメータ検出部は、前記撮影レンズ部のレンズ位置又は光軸の傾きを前記撮影パラメータとして検出し；
前記画像補正部が、前記撮影レンズ部のレンズ位置又は光軸の傾きに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うように構成されている；
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像補正機能付撮影装置。
【請求項５】
前記撮影レンズ部は、重複した撮影領域を有する複数の撮影レンズ部を有し；
撮影パラメータ検出部は、前記複数の撮影レンズ部の設置位置と光軸方向を前記撮影パラメータとして検出し、
前記画像補正部が、前記複数の撮影レンズ部の設置位置と光軸方向に対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うように構成されている；
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像補正機能付撮影装置。
【請求項６】
前記画像補正部は、前記撮影レンズ部によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するパノラマ画像形成部を有する；
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像補正機能付撮影装置。
【請求項７】
前記受光部は、デジタル画像信号を形成し；
さらに、前記受光部から送られたデジタル画像信号と共に撮影パラメータを記憶するデジタル画像記憶部を有し；
前記デジタル画像記憶部は、所定の画像フォーマットとして前記デジタル画像信号を記憶する；
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の画像補正機能付撮影装置。
【請求項８】
撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部と；
撮影の際における前記撮影レンズ部の撮影パラメータを検出する撮影パラメータ検出部と；
前記撮影レンズ部により形成された画像情報を受け取る受光部と；
前記受光部から出力される画像データと、当該画像データの撮影の際に前記撮影パラメータ検出部により検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成する撮影画像データ形成部と；
前記撮影データ画像形成部で形成された撮影画像データを出力する撮影画像データ出力部と；
を備え、前記撮影画像データ出力部で出力された撮影画像データは、当該撮影画像データの撮影パラメータを利用して、当該撮影画像データの補正に利用されることを特徴とする撮影装置。
【請求項９】
前記撮影画像データ出力部から出力される撮影画像データは、前記撮影レンズ部によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するパノラマ画像形成部によって処理される請求項８記載の撮影装置。
【請求項１０】
撮影レンズ部はデジタルカメラのレンズ部分であり；
前記パノラマ画像形成部は、前記デジタルカメラがパノラマモード撮影のときに、有効とされる請求項９記載の撮影装置。
【請求項１１】
撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部による撮影の際における、前記撮影レンズ部の撮影パラメータを検出するステップと；
前記撮影レンズ部により形成された画像情報を受光部で受け取るステップと；
前記受光部から画像信号を受け取り、前記検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うステップと；
を有する画像補正機能付撮影方法。
【請求項１２】
レンズの位置又は光軸の傾きが変更可能に構成された撮影レンズ部を用いて、所定のレンズ位置又は光軸の傾きにおける被写体の撮影を行なうステップと；
前記撮影レンズ部による撮影の際における、前記撮影レンズ部のレンズの位置又は光軸の傾きを検出するステップと；
前記撮影レンズ部により形成された画像情報を受光部で受け取るステップと；
前記受光部から画像信号を受け取り、前記検出されたレンズの位置又は光軸の傾きに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うステップと；
パノラマ画像形成部により、撮影レンズ部によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するステップと；
を有する画像補正機能付撮影方法。
【請求項１３】
各撮影レンズ部で撮影した画像において重複した撮影領域を有するように設置された複数の撮影レンズ部を用いて、所定の光軸方向における被写体の撮影を行なうステップと；
前記撮影レンズ部による撮影の際における、前記撮影レンズ部の光軸方向を検出するステップと；
前記撮影レンズ部により形成された画像情報を受光部で受け取るステップと；
前記受光部から画像信号を受け取り、前記検出された光軸方向に対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うステップと；
パノラマ画像形成部により、撮影レンズ部によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するステップと；
を有する画像補正機能付撮影方法。
【請求項１４】
撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部による撮影の際における、前記撮影レンズ部の撮影パラメータを検出するステップと；
前記撮影レンズ部により形成された画像情報を受光部で受け取るステップと；
前記受光部から出力される画像データと、当該画像データの撮影の際に前記撮影パラメータ検出部により検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成する撮影画像データ形成ステップと；
前記撮影データ画像形成ステップで形成された撮影画像データを出力するステップとを有し、前記撮影画像データ出力ステップで出力された撮影画像データは、当該撮影画像データの撮影パラメータを利用して、当該撮影画像データの補正に利用されることを特徴とする撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静止画を撮影するデジタルカメラや動画を撮影するビデオカメラに用いて好適な撮影装置及び方法に関し、特にＣＣＤ(Charge-coupled Device)カメラや監視用カメラ等で撮影された画像のレンズディストーション補正画像出力を行なう画像補正機能付撮影装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静止画を撮影するデジタルカメラや、動画を撮影するビデオカメラで撮影された画像は、例えば広角レンズや魚眼レンズ使用による画像歪みを特段修正することなく、そのまま印画紙にプリントしたりモニタ画面に表示しているのが一般的である。広角レンズや魚眼レンズでは、一枚の画像で撮影される視野が広いので、例えば監視用カメラのように視野の広さを優先して、画像歪みに関しては眼を瞑ることの多い分野に適している。また所謂パノラマ写真のように、複数枚の写真を並べて風景や景色を撮影することも行なわれている。さらに、ズーム機能を用いてレンズの焦点距離を調節することで、１枚の画像の視野を調節して、対象物に適した画像を構成するようにしたカメラもある。
【０００３】
他方、レンズディストーションによる画像歪みのない撮影画像を得たい場合は、例えば航空写真測量用カメラのような高精度のレンズを装着したカメラを利用することができる。しかし、高精度のレンズを装着したカメラは高価である為、例えば監視用カメラやパノラマ写真用カメラのように、投下する設備資金が限られている用途では利用することが困難であるという課題があった。また、レンズディストーションによる画像歪みを修正することも提案されているが（特許文献１参照）、ズームレンズや魚眼レンズのように画像歪みが複雑に変化する場合には、画像歪みの完全な修正は困難であるという課題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２９４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、監視用カメラに広角レンズや魚眼レンズを用いると、特に画像の周辺部での画像歪みが大きくなる。そこで、例えば建物における火災原因の追求や窃盗・強盗犯人の特定のように鮮明な画像が必要とされる場合には、画像歪みを修正することなく画像から診断することが困難になるという課題があった。また、パノラマ写真の場合にも、隣接する写真を繋ぎ合わせる際に、画像の周辺部での歪みが問題となっていた。さらに、ズーム機能を有するカメラの場合には、調整される焦点距離に応じてレンズ歪みが変動するため、固定焦点距離式カメラに比較して、画像歪みが大きくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決したもので、広角レンズや魚眼レンズのように画像の周辺部での歪みが大きな画像であっても、レンズ歪みを適切に補正して、視野の広い画像でありながら画像歪みの小さな画像補正機能付撮影装置及び方法を提供することを目的とする。また本発明は、パノラマ写真のように隣接した画像を接合して視野の広い画像を形成する場合に、レンズ歪みを適切に補正して、隣接した画像の接合部での画像の歪みが小さな画像補正機能付撮影装置及び方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、ズーム機能を搭載した動画カメラにおいても、常に適正に補正した画像が得られる画像補正機能付撮影装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の画像補正機能付撮影装置は、例えば図１に示すように、撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１０と、撮影の際における撮影レンズ部１０の撮影パラメータを検出する撮影パラメータ検出部２０と、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受け取る受光部３０と、受光部３０から画像信号を受け取り、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行う画像補正部５０とを備える。
【０００８】
このように構成された装置において、撮影レンズ部１０は撮影パラメータが調整可能なもので、例えば撮影パラメータとして焦点距離、ストロボ点灯時間、被写体距離、絞り等がある。撮影パラメータ検出部２０は、被写体の撮影の際における撮影レンズ部１０の撮影パラメータを検出する。受光部３０は、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受け取る。画像補正部５０は、受光部３０から画像信号を受け取り、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行う。そこで、撮影レンズ部１０で撮影した画像の周辺部での画像歪みが大きい場合にも、画像補正部５０により画像信号の歪補正がなされて、見易い画像が得られる。
【０００９】
本発明の画像補正機能付撮影装置において、好ましくは、撮影パラメータに対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶する校正パラメータ記憶部６０を備え、画像補正部５０は、校正パラメータ記憶部６０に記憶されたキャリブレーションパラメータから、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応するキャリブレーションパラメータを抽出する構成とするとよい。校正パラメータ記憶部６０を用いると、撮影レンズ部１０に関して撮影パラメータに対応した所定のキャリブレーションパラメータを取得すると、毎回キャリブレーションパラメータを求めることなく、過去のキャリブレーションパラメータを利用できる。
【００１０】
本発明の画像補正機能付撮影装置において、好ましくは、撮影レンズ部１０は、当該撮影レンズ部の一部の移動によるズーム機能部１１と、ズーム機能部１１のズーム動作に応じて変化する撮影レンズ部１０の焦点距離データを出力する焦点距離データ出力部１２を有し、校正パラメータ記憶部６０には、キャリブレーションパラメータとしての撮影レンズ部１０の焦点距離に応じた校正データが記憶されており、画像補正部５０は、前記校正データに基づき前記画像信号の歪補正を行うように構成されている。撮影レンズ部１０にズーム機能部１１を設けると、被写体の撮影に適した視野が得られるように焦点距離を調整できる。焦点距離データ出力部１２はズーム機能部１１のズーム動作に応じて変化する撮影レンズ部１０の焦点距離データを出力するので、画像補正部５０は、校正パラメータ記憶部６０から焦点距離データに対応した校正データに基づき画像信号の歪補正を行うことができる。
【００１１】
本発明の画像補正機能付撮影装置において、例えば図３に示すように、好ましくは、撮影レンズ部１０は、撮影レンズ部１０を構成するレンズの位置又は光軸の傾きが変更可能に構成されており、撮影パラメータ検出部２０は、撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きを前記撮影パラメータとして検出し、画像補正部５０が、撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うように構成されている。このように構成すると、被写体が一枚の画像に入りきらない大きさの場合に、撮影レンズ部１０を構成するレンズの位置又は光軸の傾きを変更して、複数枚の画像で被写体を撮影することが可能となる。画像補正部５０は、撮影パラメータ検出部２０により検出された撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きに対応させて、所定のキャリブレーションパラメータに基づき、複数枚画像の画像信号の歪補正を行うので、複数枚の画像を組み合わせて被写体を表現することが可能となる。
【００１２】
本発明の画像補正機能付撮影装置において、例えば図５に示すように、好ましくは、撮影レンズ部１０は、重複した撮影領域を有する複数の撮影レンズ部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）を有し、撮影パラメータ検出部２０は、前記複数の撮影レンズ部の設置位置と光軸方向を前記撮影パラメータとして検出し、画像補正部５０が、前記複数の撮影レンズ部の設置位置と光軸方向に対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うように構成されている。このように構成すると、被写体が一枚の画像に入りきらない大きさの場合に、重複した撮影領域を有する複数の撮影レンズ部により撮影した複数枚の画像で被写体を撮影することが可能となる。画像補正部５０は、撮影パラメータ検出部２０により検出された複数の撮影レンズ部の設置位置と光軸方向に対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、複数の撮影レンズ部の画像信号の歪補正を行うので、複数の撮影レンズ部の画像を組み合わせて被写体を表現することが可能となる。
【００１３】
本発明の画像補正機能付撮影装置において、例えば図１、図３、図５に示すように、好ましくは、画像補正部５０は、撮影レンズ部１０によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するパノラマ画像形成部５２を有するように構成されているとよい。このように構成すると、パノラマ画像形成部５２が所定のキャリブレーションパラメータに基づき、複数枚画像又は複数の撮影レンズ部の画像信号の歪補正を行うので、各画像の周辺部分の画像歪が修正されて隣接する画像の接合が簡便に行え、複数枚の画像又は複数の撮影レンズ部の画像を組み合わせてパノラマ画像により被写体を表現することが可能となる。
【００１４】
本発明の画像補正機能付撮影装置において、例えば図１、図３、図５に示すように、好ましくは、受光部３０は、デジタル画像信号を形成する構成であり、更に受光部３０から送られたデジタル画像信号と共に撮影パラメータを記憶するデジタル画像情報記憶部４０を有し、デジタル画像情報記憶部４０は、所定の画像フォーマットとして前記デジタル画像信号を記憶するように構成されているとよい。このように構成すると、デジタル画像情報記憶部４０にはデジタル画像信号と共に撮影パラメータが記憶されているので、外部の画像処理装置によって更に精密な画像歪修正が可能となる。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の撮影装置は、例えば図７に示すように、撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１１０と、撮影の際における撮影レンズ部１１０の撮影パラメータを検出する撮影パラメータ検出部１２０と、撮影レンズ部１１０により形成された画像情報を受け取る受光部１３０と、受光部１３０から出力される画像データと、当該画像データの撮影の際に撮影パラメータ検出部１２０により検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成する撮影画像データ形成部１４０と、撮影画像データ形成部１４０で形成された撮影画像データを出力する撮影画像データ出力部１５０とを備え、撮影画像データ出力部１５０で出力された撮影画像データは、当該撮影画像データの撮影パラメータを利用して、当該撮影画像データの補正に利用される。
【００１６】
このように構成された装置において、撮影レンズ部１１０は撮影パラメータが調整可能なものである。撮影パラメータ検出部１２０は、被写体の撮影の際における撮影レンズ部１１０の撮影パラメータを検出する。受光部１３０は、撮影レンズ部１１０により形成された画像情報を受け取り、撮影画像データ形成部１４０によって当該画像データの撮影の際に撮影パラメータ検出部１２０により検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成して、撮影画像データ出力部１５０により出力する。すると、外部の画像処理装置２００によって、撮影画像データ出力部１５０で出力された撮影画像データの撮影パラメータを利用して、当該撮影画像データの補正を行なうことができる。そこで、撮影レンズ部１１０で撮影した画像の周辺部での画像歪みが大きい場合にも、例えば外部の画像処理装置２００によって、画像信号の歪補正が可能となる。
【００１７】
本発明の撮影装置において、好ましくは、撮影画像データ出力部１５０から出力される撮影画像データは、撮影レンズ部１１０によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するパノラマ画像形成部２２０によって処理されるとよい。このように構成すると、パノラマ画像形成部２２０が所定のキャリブレーションパラメータに基づき、重複領域を有する複数の画像データの歪補正を行うので、各画像データの周辺部分の画像歪が修正されて隣接する画像の接合が簡便に行え、重複領域を有する複数の画像データを組み合わせてパノラマ画像により被写体を表現することが可能となる。
【００１８】
本発明の撮影装置において、好ましくは、撮影レンズ部１１０はデジタルカメラのレンズ部分であり、パノラマ画像形成部２２０は、前記デジタルカメラがパノラマモード撮影のときに、有効とされるように構成されているとよい。このように構成すると、外部の画像処理装置２００によって、画像信号の歪補正を行う場合に、デジタルカメラがパノラマモード撮影のときにパノラマ画像形成部２２０が有効とされるので、パノラマ画像により被写体を表現する処理が円滑に行える。
【００１９】
上記目的を達成する本発明の画像補正機能付撮影方法は、例えば図２に示すように、撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１０による撮影の際における、撮影レンズ部１０の撮影パラメータを検出するステップ（Ｓ１０８）と、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受光部で受け取るステップ（Ｓ１０４）と、受光部３０から画像信号を受け取り、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うステップ（Ｓ１１２）とを有している。
【００２０】
上記目的を達成する本発明の画像補正機能付撮影方法は、例えば図４に示すように、レンズの位置又は光軸の傾きが変更可能に構成された撮影レンズ部１０を用いて、所定のレンズ位置又は光軸の傾きにおける被写体の撮影を行なうステップ（Ｓ２０４）と、撮影レンズ部１０による撮影の際における、撮影レンズ部１０のレンズの位置又は光軸の傾きを検出するステップ（Ｓ２１０）と、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受光部で受け取るステップ（Ｓ２０８）と、受光部３０から画像信号を受け取り、前記検出されたレンズの位置又は光軸の傾きに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うステップ（Ｓ２１４）と、パノラマ画像形成部５２により、撮影レンズ部によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するステップ（Ｓ２１８）とを有している。
【００２１】
上記目的を達成する本発明の画像補正機能付撮影方法は、例えば図６に示すように、各撮影レンズ部（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）で撮影した画像において重複した撮影領域を有するように設置された複数の撮影レンズ部を用いて、所定の光軸方向における被写体の撮影を行なうステップ（Ｓ３０４）と、撮影レンズ部による撮影の際における、撮影レンズ部１０の光軸方向を検出するステップ（Ｓ３１０）と、撮影レンズ部により形成された画像情報を受光部３０で受け取るステップ（Ｓ３０８）と、受光部３０から画像信号を受け取り、前記検出された光軸方向に対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、前記画像信号の歪補正を行うステップ（Ｓ３１４）と、パノラマ画像形成部５２により、撮影レンズ部によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するステップ（Ｓ３１６）とを有している。
【００２２】
上記目的を達成する本発明の撮影方法は、例えば図８に示すように、撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１１０による撮影の際における、撮影レンズ部１１０の撮影パラメータを検出するステップ（Ｓ４０８）と、撮影レンズ部１１０により形成された画像情報を受光部１３０で受け取るステップ（Ｓ４０４）と、受光部１３０から出力される画像データと、当該画像データの撮影の際に撮影パラメータ検出部１２０により検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成する撮影画像データ形成ステップ（Ｓ４１２）と、撮影データ画像形成ステップで形成された撮影画像データを出力するステップ（Ｓ４１４）とを有し、前記撮影画像データ出力ステップで出力された撮影画像データは、当該撮影画像データの撮影パラメータを利用して、当該撮影画像データの補正に利用される（Ｓ４１６）ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像補正機能付撮影装置によれば、撮影レンズ部１０で撮影した画像の周辺部での画像歪みが大きい場合にも、画像補正部５０により画像信号の歪補正がなされて、見易い画像が得られる。本発明の画像補正機能付撮影装置によれば、パノラマ写真のように隣接した画像を接合して視野の広い画像を形成する場合でも、レンズ歪みを適切に補正して、隣接した画像の接合部での画像の歪みが小さくなり、パノラマ画像の取り扱いが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下図面を用いて本発明を説明する。本発明は、例えば以下の実施例１〜４によって例示されるもので、各実施例１〜４に共通の事項は［ズームレンズのキャリブレーション］、［キャリブレーション装置の説明］、［接続標定］の項で説明している。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の第１の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。第１の実施の形態においては、レンズ歪みを修正した画像を撮影装置単体で出力する構成となっている。図において、本発明の画像補正機能付撮影装置は、撮影レンズ部１０、撮影パラメータ検出部２０、受光部３０、デジタル画像情報記憶部４０、画像補正部５０、校正パラメータ記憶部６０を備えている。
【００２６】
撮影レンズ部１０は、撮影パラメータが調整可能なもので、例えば撮影パラメータとして焦点距離、ストロボ点灯時間、焦点深度、絞り等がある。撮影レンズ部１０は、例えば撮影レンズ部１０を構成する一部レンズの移動により焦点距離を調整して、レンズ視野の広狭を調節するズーム機能部１１と、ズーム機能部１１のズーム動作に応じて変化する撮影レンズ部１０の焦点距離データを出力する焦点距離データ出力部１２を有する。
【００２７】
撮影パラメータ検出部２０は、撮影の際における撮影レンズ部１０の撮影パラメータを検出するもので、例えば焦点距離データ出力部１２から出力される撮影レンズ部１０の焦点距離データを用いて、撮影パラメータの１種である焦点距離を検出する。受光部３０は、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受け取るもので、例えばＣＣＤ素子が用いられる。
【００２８】
デジタル画像情報記憶部４０は、受光部３０から送られたデジタル画像信号と共に撮影パラメータを記憶するもので、例えばＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協会）で仕様が策定されているｅｘｉｆのようなディジタルカメラ用画像フォーマットを用いて、デジタル画像信号を記憶するように構成されているとよい。ｅｘｉｆには、画像の幅や高さ（ピクセル）のような画像情報の他に、露出時間、Ｆ値、露出プログラム、シャッタースピード、絞り、輝度、被写体距離のような撮影パラメータも含まれている。
【００２９】
画像補正部５０は、受光部３０から画像信号を受け取り、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、画像信号の歪補正を行う。所定のキャリブレーションパラメータは、例えば画像補正部５０によって、校正パラメータ記憶部６０に記憶されたキャリブレーションパラメータから、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応するキャリブレーションパラメータとして抽出される。キャリブレーションパラメータには、例えば主点位置、焦点距離、レンズ歪みパラメータが含まれる。
【００３０】
校正パラメータ記憶部６０は、撮影パラメータに対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶するもので、例えばズーム式の撮影レンズ部１０を用いる場合は、各焦点距離においてキャリブレーションを行なって、キャリブレーションパラメータを求めておく。ズーム式の撮影レンズ部１０に対するキャリブレーションの詳細は後で説明する。
【００３１】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図２は、第１の実施の形態を説明するフローチャートである。まず、校正パラメータ記憶部６０に、撮影レンズ部１０の撮影パラメータに対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶させておく（Ｓ１００）。次に、撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１０による被写体の撮影を行なう（Ｓ１０２）。撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受光部３０で受け取り（Ｓ１０４）、デジタル画像情報記憶部４０に画像情報を記憶させる。画像補正部５０は、受光部３０から画像信号を受け取る（Ｓ１０６）が、デジタル画像情報記憶部４０に画像情報が記憶されている場合は記憶された画像情報を読込む。
【００３２】
撮影パラメータ検出部２０は、撮影レンズ部１０の撮影パラメータを検出する（Ｓ１０８）。画像補正部５０は、校正パラメータ記憶部６０に記憶されたキャリブレーションパラメータから、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応するキャリブレーションパラメータを抽出する（Ｓ１１０）。画像補正部５０は、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、画像信号の歪補正を行う（Ｓ１１２）。
【実施例２】
【００３３】
図３は本発明の第２の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。図において、本発明の画像補正機能付撮影装置は、撮影レンズ部１０、撮影パラメータ検出部２０、受光部３０、デジタル画像情報記憶部４０、画像補正部５０、校正パラメータ記憶部６０を備えている。撮影レンズ部１０は、例えばコンビニエンスストア等に監視カメラとして設置されるもので、首振りによって監視エリア内を定周期（例えば５秒程度）にて監視して、買い物客による万引などの犯罪行為を撮影する。撮影レンズ部１０の視野は広いものが良く、例えば広角レンズや魚眼レンズが使用される。撮影レンズ部１０は、光軸方向調整部１３とカメラ位置調整部１４を有している。光軸方向調整部１３は、撮影レンズ部１０の首振り角度の範囲と角速度を調整する。カメラ位置調整部１４は、撮影レンズ部１０に首振り以外に、前後・上下・左右の移動が可能である場合の位置調整を担当する。画像補正部５０には、撮影レンズ部１０によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するパノラマ画像形成部５２を設ける。パノラマ画像形成部５２は、各画像の接続標定を行って画像接続するもので、接続標定の詳細は後で説明する。
【００３４】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図４は、第２の実施の形態を説明するフローチャートである。まず、撮影レンズ部１０を構成するレンズの位置又は光軸の傾きが変更可能に構成された撮影レンズ部１０を設置する（Ｓ２００）。また、校正パラメータ記憶部６０に、撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きに対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶させておく（Ｓ２０２）。即ち、例えばズーム式の撮影レンズ部１０を用いる場合は、各焦点距離においてキャリブレーションを行ない、撮影レンズ部１０のキャリブレーションパラメータに含まれる、例えば主点位置、焦点距離、レンズ歪みパラメータを測定する。なお、撮影レンズ部１０の経時変化が撮影精度に影響を及ぼす場合は、キャリブレーション装置を用いて定期的にキャリブレーションパラメータを調整する。また、撮影レンズ部１０を動かして被写体に関するパノラマ画像を撮影する場合に、動かす範囲内となる撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きにおける外部標定要素を、校正用三次元フィールド７０のような校正用の基準点が設けられたチャートを撮影して求めておく。そして、パノラマ画像形成部５２によって、撮影レンズ部１０による個別のレンズの位置又は光軸の傾きにおけるカメラ画像のうち、隣接する２つのカメラ画像を用いて基準点６点以上に関して標定を行い、撮影レンズ部１０の各レンズの位置又は光軸の傾きにおける外部標定要素を算出する。外部標定要素には、カメラの位置、傾きがある。相互標定要素の検出は、例えば特願２００２−４２９７０明細書「ステレオ画像用処理装置および方法」に記載されている。各レンズの位置又は光軸の傾きで撮影した画像は、パノラマ画像形成部５２により接続標定を行い、各パラメータを調整して、座標系を基準座標に変換した後、パノラマ画像形成部５２により画像接続する。
【００３５】
次に、撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きを調整して、所定のレンズ位置又は光軸の傾きにおける被写体の撮影を行なう（Ｓ２０４）。画像補正機能付撮影装置は、撮影レンズ部１０により形成された画像情報を受光部３０で受け取り（Ｓ２０６）、デジタル画像情報記憶部４０に画像情報を記憶させる。画像補正部５０は、受光部３０から画像信号を受け取る（Ｓ２０８）が、デジタル画像情報記憶部４０に画像情報が記憶されている場合は記憶された画像情報を読込む。
【００３６】
撮影パラメータ検出部２０は、撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きを検出する（Ｓ２１０）。画像補正部５０は、校正パラメータ記憶部６０に記憶されたキャリブレーションパラメータから、撮影パラメータ検出部２０で検出されたレンズ位置又は光軸の傾きに対応するキャリブレーションパラメータを抽出する（Ｓ２１２）。画像補正部５０は、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、画像信号の歪補正を行う（Ｓ２１４）。画像補正機能付撮影装置は、被写体や監視対象の撮影を行なうべき、他の撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きはあるか判断し（Ｓ２１６）、ＹＥＳであればＳ２０４に戻って撮影レンズ部１０のレンズ位置又は光軸の傾きを調整する。ＮＯであれば、パノラマ画像形成部５２により、撮影レンズ部１０によって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成する（Ｓ２１８）。
【００３７】
なお、パノラマ画像を形成する場合であっても、動かしている撮影レンズ部１０のレンズ位置で受光部３０が受像した生画像や、画像補正部５０で歪み補正した個別画面の画像を、ＣＲＴのような監視用画像装置に一旦出力する構成としてもよく、また監視画像を各位置で撮影し終えた後にパノラマ画像形成部５２で処理した合成パノラマ画像を監視用画像装置に出力してもよい。監視用画像装置に出力する画像は、動かしている撮影レンズ部１０のレンズ位置で受光部３０が受像した生画像や、画像補正部５０で歪み補正した個別画面の画像や、合成パノラマ画像の双方でもよい。合成パノラマ画像のために個別画像を接続する場合は、各レンズの位置又は光軸の傾きで撮影した画像に対して接続標定を行い、各パラメータを調整して、座標系を基準座標に変換した後、画像接続する。なお、合成パノラマ画像が出力されるタイミングは、合成パノラマ画像の対象となる個別画像に対応する各レンズの位置又は光軸の傾きの撮影が完了した後となる。
【実施例３】
【００３８】
図５は本発明の第３の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。図において、本発明の画像補正機能付撮影装置は、複数組の撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、受光部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、デジタル画像情報記憶部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを備えている。ここでは、組数として３組を例示しているが、２組でもよく、４組以上でも良い。また、撮影パラメータ検出部２０、画像補正部５０、校正パラメータ記憶部６０を備えている。撮影レンズ部１０は、例えばコンビニエンスストア等に監視カメラとして複数組設置されるもので、各組の撮影レンズ部１０による画像を組合せると、重複撮影領域が得られるように焦点距離と視野が定められている。撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの視野は広いものが良く、例えば広角レンズや魚眼レンズが使用される。画像補正部５０には、複数組の撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成するパノラマ画像形成部５２を設ける。
【００３９】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図６は、第３の実施の形態を説明するフローチャートである。まず、複数の撮影レンズ部１０を、各撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃで撮影した画像において重複した撮影領域を有するように設置する（Ｓ３００）。各撮影レンズ部１０では、校正用三次元フィールド７０のような校正用の基準点が設けられたチャートを撮影する。そして、各撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによるカメラ画像のうち、隣接する２つのカメラ画像を用いて、パノラマ画像形成部５２を用いて基準点６点以上に関して標定を行い、各撮影レンズ部１０の外部標定要素を算出する。各撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃで撮影した画像は、パノラマ画像形成部５２により接続標定を行い、各パラメータを調整して、座標系を基準座標に変換した後、パノラマ画像形成部５２により画像接続する。
【００４０】
校正パラメータ記憶部６０に、撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの設置位置と光軸方向に対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶させておく（Ｓ３０２）。例えばズーム式の撮影レンズ部１０を用いる場合は、各焦点距離においてキャリブレーションを行なって、キャリブレーションパラメータを求めておく。即ち、撮影レンズ部１０のキャリブレーションパラメータに含まれる、例えば主点位置、焦点距離、レンズ歪みパラメータを測定する。
【００４１】
各設置位置の撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにより、所定の光軸方向における被写体や監視対象の撮影を行なう（Ｓ３０４）。撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにより形成された画像情報を受光部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃで受け取り（Ｓ３０６）、必要に応じてデジタル画像情報記憶部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに記憶しておく。画像補正部５０は、受光部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃから画像信号を受け取るもので（Ｓ３０８）、デジタル画像情報記憶部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに画像信号が記憶されている場合は記憶された画像信号を受取る。
【００４２】
撮影パラメータ検出部２０は、撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの設置位置と光軸方向を検出する（Ｓ３１０）。画像補正部５０は、校正パラメータ記憶部６０に記憶されたキャリブレーションパラメータから、撮影パラメータ検出部２０で検出された設置位置と光軸方向に対応するキャリブレーションパラメータを抽出する（Ｓ３１２）。画像補正部５０は、撮影パラメータ検出部２０で検出された撮影パラメータに対応する所定のキャリブレーションパラメータに基づき、画像信号の歪補正を行う（Ｓ３１４）。そして、画像補正機能付撮影装置は、パノラマ画像形成部５２により、撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによって撮影された重複領域を有する複数の画像データを関係付けてパノラマ画像を形成する（Ｓ３１６）。即ち、各撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの画像を、Ｓ３００で予め求めてある外部標定要素、調整パラメータを利用して接続して、パノラマ画像として表示する。
【００４３】
実施例３の利点としては、撮影装置としてのカメラが近年低価格となっているため、仮に多数の撮影装置を用いて監視システムを構築しても、必要な投資額が低廉で済むと共に、システム構成も比較的簡単ですむ点にある。即ち、撮影装置側で合成画像を出力するように構成した場合は、各撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの撮影画像を全て記憶するのに代えて、画像修正後のパノラマ画像を記憶すれば良いので、監視画像を記憶する画像メモリの倹約ができる。なお、監視システムにおいては、撮影装置の生画像をビデオテープやハードディスクに記録しておいて、必要な場合のみパノラマ画像を合成する処理を行なっても良い。また、撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを用いて、複数の焦点位置に対応させるためには、撮影レンズ部１０を各焦点位置に応じて動かすか、或いは各焦点位置毎に異なる焦点の撮影レンズ部１０を設置してもよい。また、合成パノラマ画像が出力されるタイミングは、合成パノラマ画像の対象となる個別画像が撮影レンズ部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃで同時に撮影されているので、実施例２のように合成パノラマ画像を構成する個別画像の各レンズの位置又は光軸の傾きの撮影が完了するまで待つ必要がないから、合成パノラマ画像の更新周期を実施例２に比較して短くでき、実施例３は監視システムとして優れている。
【実施例４】
【００４４】
第４の実施の形態においては、撮影装置単体ではレンズ歪みを修正する前の画像を出力し、撮影画像処理装置でレンズ歪みを修正する構成となっている。図７は本発明の第４の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。図において、本発明の撮影装置１００は、撮影レンズ部１１０、撮影パラメータ検出部１２０、受光部１３０、撮影画像データ形成部１４０、撮影画像データ出力部１５０を備えている。撮影レンズ部１１０の視野は広いものが良く、例えば広角レンズや魚眼レンズが使用される。撮影画像データ形成部１４０は、受光部１３０から出力される画像データと、当該画像データの撮影の際に撮影パラメータ検出部１２０により検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成する。撮影画像データ出力部１５０は、撮影画像データ形成部１４０で形成された撮影画像データを出力するもので、撮影画像データをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような電磁気的記憶媒体を用いて出力しても良く、また赤外線やインターネット接続によるデータ通信により出力してもよい。
【００４５】
撮影画像処理装置２００は、撮影画像データ入力部２１０、画像補正部２２０、校正パラメータ記憶部２３０、撮影画像表示部２４０を備えている。撮影画像データ入力部２１０は、撮影画像データ出力部１５０で出力された撮影画像データを撮影画像処理装置２００に読込むもので、データの読取は電磁気的記憶媒体を読込むものでも良く、また赤外線やインターネット接続によるデータ通信による受信機能でも良い。画像補正部２２０は、撮影画像データ入力部２１０で読み取った撮影画像データの撮影パラメータを利用して、撮影画像データの補正を行う。校正パラメータ記憶部２３０は、撮影パラメータに対応した撮影レンズ部１１０に対する所定のキャリブレーションパラメータを記憶する。撮影画像表示部２４０は、撮影画像データ入力部２１０で読込んだ画像補正前の撮影画像データを表示してもよく、また画像補正部２２０で画像補正された撮影画像データを表示してもよい。撮影画像表示部２４０には、標準的な画面サイズを有するＣＲＴや液晶画面でもよく、またパノラマ画像表示に適する幅広の画面サイズでも良い。
【００４６】
このように構成された装置の動作を次に説明する。図８は、第４の実施の形態を説明するフローチャートである。まず、校正パラメータ記憶部６０に、撮影レンズ部１１０の撮影パラメータに対応した所定のキャリブレーションパラメータを記憶させておく（Ｓ４００）。撮影パラメータが調整可能な撮影レンズ部１１０による被写体の撮影を行なう（Ｓ４０２）。撮影レンズ部１１０により形成された画像情報を受光部１３０で受け取る（Ｓ４０４）。
【００４７】
撮影パラメータ検出部１２０は、撮影レンズ部１１０の撮影パラメータを検出する（Ｓ４０８）。撮影画像データ形成部１４０は、撮影パラメータ検出部１２０で検出された撮影パラメータとを組み合わせて、撮影画像データを形成する（Ｓ４１２）。撮影画像データ出力部１５０は、撮影データ画像形成ステップＳ４１２で形成された撮影画像データを出力する（Ｓ４１４）。出力された撮影画像データは、撮影画像処理装置２００が撮影パラメータを利用して、画像データの画像データを補正するのに利用される（Ｓ４１６）。即ち画像補正部２２０は、校正パラメータ記憶部２３０に記憶されたキャリブレーションパラメータから、撮影画像データ入力部２１０で読み取った撮影画像データの撮影パラメータに対応するキャリブレーションパラメータを抽出して、撮影画像データの補正を行う。
【００４８】
なお、上記実施の形態において、撮影レンズ部１０、１１０としてズームレンズを利用する場合は、各焦点位置の画像を撮影し、各焦点位置において画像接続した画像を作成表示する、ということも可能できる。この場合、各焦点位置において、撮影レンズ部の撮影するカメラ位置も異なる（撮影レンズ部の撮影倍率が違うため）から、監視システムには各焦点位置毎に区分して記憶する画像メモリを用いる。このように、各焦点位置において画像接続した画像を用いると、カメラ撮影位置を設置場所に固定したまま、ズームレンズの焦点距離を調整することで、被写体や監視対象を撮影する視野を自由に選択できる利点がある。
【００４９】
［ズームレンズのキャリブレーション］
次に、上記実施例１〜４で説明した事項に関して、詳細な説明を行う。まず、ズームレンズのキャリブレーションのうち、校正用三次元フィールドについて説明する。図９はズームレンズの撮影パラメータに対するキャリブレーションシステムの要部構成ブロック図である。図において、ズームレンズのキャリブレーション装置は、第１画像取得部６１、第２画像取得部６２、補正係数算出部６４、基準マーク位置情報データベース部６５、基準マーク推論部６６を備えている。基準マーク推論部６６は、重複基準マーク抽出部６７と追加基準マーク位置情報抽出部６８を備えている。キャリブレーション対象となる撮影レンズ部１０としては、例えば可動焦点距離式のズームレンズを有するデジタルカメラやビデオカメラが用いられる。撮影レンズ部１０では、ズーム機能を利用して連続的に焦点距離を調整して画像を取得する。
【００５０】
第１画像取得部６１は、焦点距離が第１の焦点距離に設定された撮影レンズ部１０により、校正用の基準マークが配置された領域（以下、『校正用三次元フィールド７０』という）を撮影して、第１の校正用画像を取得する。第２画像取得部６２は、焦点距離が第２の焦点距離に設定された撮影レンズ部１０により、校正用三次元フィールド７０を撮影して、第２の校正用画像を取得する。ここで、撮影レンズ部１０の第１の焦点距離と第２の焦点距離が近接していると、第１の校正用画像と第２の校正用画像に撮影されている校正用の基準マークの画像が似たものとなり、キャリブレーション作業が円滑に行なえる。撮影レンズ部１０のズーム比が大きい場合には、第１の焦点距離と第２の焦点距離との比を小さく保持したまま（例えば１．２〜１．５倍）、焦点距離を多段に変更して設定する。そして、第１の焦点距離と第２の焦点距離は、多段に設定された焦点距離について、隣接する焦点距離の組を用いて逐次読替えて行くと良い。ズーム機能を利用して連続的に焦点距離を調整することで、撮影レンズ部１０のキャリブレーション補正係数が焦点距離に依存している関係を正確に表すことができると共に、第１の焦点距離と第２の焦点距離との比を小さく保持することで、徒に測定する焦点距離の数を増大させることなく、効率的にキャリブレーション補正係数を求めることができる。
【００５１】
補正係数算出部６４は、第１及び第２の校正用画像で撮影された校正用の基準マークを用いて、撮影レンズ部１０の第１及び第２の焦点距離に対するキャリブレーション補正係数を算出する。詳細は後で説明する。基準マーク位置情報データベース部６５は、校正用三次元フィールド７０における、基準マークの三次元位置情報が記憶されている。基準マーク推論部６６は、第１の校正用画像で撮影された校正用の基準マークの位置情報を用いて、第２の校正用画像で撮影された校正用の基準マークの位置関係を推論する。撮影レンズ部１０の焦点距離は、連続的に変えることが可能であることから、焦点距離から定まるズーム比の情報を用いて、補正係数算出部６４で用いる探索エリア、テンプレートサイズを自動的に可変させることが可能できる。
【００５２】
重複基準マーク抽出部６７は、第１の校正用画像で撮影された校正用の基準マークと、第２の校正用画像で撮影された校正用の基準マーク画像とが一致する基準マーク群を抽出する。追加基準マーク位置情報抽出部６８は、第２の校正用画像の基準マーク画像中から、第１の校正用画像に対応する基準マークの存在しない追加基準マークを抽出して、基準マーク位置情報データベース部６５を参照して、追加基準マークに関する三次元位置情報を読み出す。
【００５３】
図１０は校正用三次元フィールドを説明する全体図で、明暗の二値画像にて示してある。図１１は図１０の校正用三次元フィールドのうち、望遠用領域を拡大した要部説明図で、明暗の二値画像にて示してある。図において、校正用三次元フィールド７０は、広角用領域７２と、広角用領域７２と重複する領域中に設けられた望遠用領域７５とを有している。
【００５４】
広角用領域７２は、ズームレンズの広角側のキャリブレーション画像の撮影に使用されるもので、撮影されたキャリブレーション画像において概括的な位置合わせに利用される広角用の粗位置合わせ基準マーク７３と、撮影されたキャリブレーション画像において詳細な位置合わせに利用される広角用の精密位置合わせ基準マーク７４が設けられている。広角用の粗位置合わせ基準マーク７３は、望遠用領域７５の近傍に７ヶ所設けられており、撮影するズームレンズの画角が小さい場合でも、確実に撮影されるように配慮してある。広角用の精密位置合わせ基準マーク７４は、例えば１００個乃至２００個設けられたもので、撮影されたキャリブレーション画像において満遍なく写るように、均等な密度で配置されている。広角用の粗位置合わせ基準マーク７３は、広角用の精密位置合わせ基準マーク７４と同一形状（例えば円形『○』であるが、星型『★』や三角印『△』でもよい）の中心点と、この中心点を囲う矩形の枠線にて構成されている。枠線は、矩形に代えて丸型や三角形以上の多角形であればよく、要するに広角用の粗位置合わせ基準マーク７３として識別できるものであれば良い。
【００５５】
望遠用領域７５は、ズームレンズの望遠側のキャリブレーション画像の撮影に使用されるもので、撮影されたキャリブレーション画像において概括的な位置合わせに利用される望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６と、撮影されたキャリブレーション画像において詳細な位置合わせに利用される望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７が設けられている。望遠用領域７５は、広角用領域７２と重複する領域の中側の狭い領域に設けられているので、撮影を行うカメラと校正用三次元フィールドとの間隔を充分確保できない場合でも、画角の小さな望遠側の焦点距離に設定されたズームレンズによりキャリブレーション画像が撮影できる。
【００５６】
望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６は、望遠用領域７５の中心近傍に７ヶ所設けられており、撮影するズームレンズの画角が小さい場合でも、確実に撮影されるように配慮してある。望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７は、例えば１００個乃至２００個設けられたもので、撮影されたキャリブレーション画像において満遍なく写るように、均等な密度で配置されている。望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６は、望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７と同一形状の中心点と、この中心点を囲う矩形の枠線にて構成されている。枠線は、矩形に代えて丸型や三角形以上の多角形であればよく、要するに望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６として識別できるものであれば良い。
【００５７】
広角用の粗位置合わせ基準マーク７３は、望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６よりも大きな外形を有し、広角用の精密位置合わせ基準マーク７４は、望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７よりも大きな外形を有している。カメラで撮影されたキャリブレーション画像において、ズームレンズの広角側で撮影すると望遠用の基準マーク７６、７７が小さく撮影されるので、広角用の基準マーク７３、７４が識別容易となる。また、ズームレンズの望遠側で撮影すると、望遠用の基準マーク７６、７７は適切な大きさで写り、カメラで撮影されたキャリブレーション画像における望遠用の基準マーク７６、７７が識別容易となる。
【００５８】
基準マーク７３、７４、７６、７７には、高い反射率を有する反射ターゲットを用いると、明暗の二値画像でキャリブレーション画像を撮影することが容易にできる。反射ターゲットには、例えばアルミ蒸着したガラス板のような反射率の高い基準マークを用いると、カメラで撮影されたキャリブレーション画像に基準マークが高輝度で写り、校正用三次元フィールドの背景面と基準マークとのコントラストが容易に確保できる。基準マークの高さは、例えばコンクリート壁面からのターゲット板の高さを違えることで、調整される。多様な高さの基準マークを、キャリブレーション画像に満遍なく均等に配置することによって、キャリブレーション対象となるズームレンズの内部パラメータが正確に算出できる。
【００５９】
図１２は、キャリブレーション対象となるズームレンズにて校正用三次元フィールドを撮影する手順を説明するフローチャートである。まず最初に、撮影レンズ部１０を校正用三次元フィールド７０を撮影する位置に設置する（Ｓ５００）。そして、撮影レンズ部１０について、キャリブレーションしたい焦点距離に設定する（Ｓ５０２）。焦点距離は、例えば広角側と望遠側のうち、ズームレンズの広角側に設定するのが良いが、望遠側でも差し支えない。次に、撮影レンズ部１０の画面に、校正用三次元フィールド７０の基準マークがいっぱいに映るようにカメラの設置位置を調整する（Ｓ５０４）。撮影レンズ部１０が広角側の焦点距離であるときは、広角用の基準マーク７３、７４が写るように設定する。撮影レンズ部１０が望遠側であるときは、望遠用の基準マーク７６、７７が写るように設定する。
【００６０】
まず、キャリブレーションチャート撮影用カメラの露出設定を、校正用三次元フィールド７０の基準マークを除く背景領域に対して露出不足であって、校正用三次元フィールド７０の基準マークに対して露出オーバーに設定する（Ｓ５０６）。次に、キャリブレーションチャート撮影用カメラのストロボ撮影により、校正用三次元フィールド７０を撮影する（Ｓ５０８）。ズームレンズは絞りを最大限に絞って撮影できるため、被写体深度が深くなり、仮にピントが合っていなくても鮮明な解析画像が得られやすくなる。
【００６１】
続いて、撮影されたキャリブレーションチャート画像に対して、コントラストが強調されるように現像する（Ｓ５１０）。このように撮影されたキャリブレーションチャート画像では、コンクリートの壁面のような校正用三次元フィールドの背景画を暗くして、広角用の基準マーク７３、７４及び望遠用の基準マーク７６、７７を明るくした２値画像が得られる（Ｓ５１２）。
【００６２】
そして、撮影レンズ部１０がキャリブレーションに必要な画像をすべて撮影したか判断する（Ｓ５１４）。撮影レンズ部１０について、一つの焦点距離で必要枚数の撮影が終了したのち、撮影レンズ部１０がズームレンズの場合には、必要とする全ての焦点距離で撮影が終了したか判定する（Ｓ５１６）。Ｓ５１６にて未了と判断されると、必要とされる次の焦点距離に対する撮影処理をＳ５０２に戻って繰り返す。例えば、撮影レンズ部１０の焦点距離として、補間したい必要焦点数についてズームレンズを調整して、Ｓ５０２〜Ｓ５１６の処理を繰り返す。ここで、撮影レンズ部１０のキャリブレーション画像の対象となる焦点距離数はキャリブレーションの必要精度に変えるのが良く、またズームレンズのレンジに応じて変えてもよい。この焦点距離数は、最低値として２焦点距離であるが、３以上の焦点距離でもよい。例えば、撮影レンズ部１０が広角から望遠まで５焦点の場合は５回行う。従って、撮影レンズ部１０について焦点距離変更した場合、キャリブレーション画像を撮影レンズ部１０の画面いっぱいに撮影できるよう、カメラ位置を変更して繰り返す。
【００６３】
撮影レンズ部１０によるキャリブレーション画像の撮影が終了したら、撮影されたキャリブレーション画像を第１画像取得部６１や第２画像取得部６２に格納する（Ｓ５１８）。キャリブレーション画像の格納は、フレキシブルディスクのような電磁気的記憶媒体でも良く、またインターネット経由にて通信によりキャリブレーション装置に画像データを転送してもよい。そして、Ｓ５１８の処理が完了すると戻しとなる。
【００６４】
このように撮影されたキャリブレーションチャート画像は、現像された２値画像の三次元計測位置と、予め測定された広角用の基準マーク７３、７４及び望遠用の基準マーク７６、７７の三次元座標とを比較演算して、ズームレンズの焦点距離毎にカメラの内部パラメータ（主点位置、画面距離、歪曲パラメータ）を解析的に求めるのに使用される。校正用三次元フィールド７０の基準マークを除く背景領域は、均一な暗い領域画像となるので、後工程で行なわれるキャリブレーションチャート画像を用いたキャリブレーション作業において、広角用の基準マーク７３、７４及び望遠用の基準マーク７６、７７が正確に検出できる。例えば、本発明者の実験によると、基準マーク（ターゲット）の重心位置検出の精度が、２値画像では１／１０画素程度であるのに対して、背景の壁面が写し込まれていると１／４画素程度と２倍〜３倍程度粗くなる。
【００６５】
なお、上記のズームレンズのキャリブレーションシステムにおいては、広角用の基準マーク及び望遠用の基準マークは共通の壁面に固定して設置されている場合を示したが、校正用の基準マークが配置された領域としての校正用三次元フィールドはこれに限定されない。例えば、広角用の基準マークは壁面に固定して設置されるが、望遠用の基準マークは移動式のパネルに固定すると共に、壁面に対して移動式のパネルを適切に位置決めすることにより、広角用の基準マーク及び望遠用の基準マークの位置決めを行なうように構成しても良い。
【００６６】
［キャリブレーション装置の説明］
次にズームレンズのキャリブレーションのうち、キャリブレーション装置及びその操作手順について説明する。図１３は、キャリブレーション装置を説明する全体構成ブロック図である。校正用三次元フィールド７０は、例えば前述の図１０、図１１で説明したような広角用の基準マーク及び望遠用の基準マークを有するものである。撮影レンズ部１０は、既に説明したように、典型的にはキャリブレーションの対象となるズームレンズを有するカメラであるが、広角レンズや魚眼レンズであってもよい。
【００６７】
画像データ記憶部３は、前述した第１画像取得部６１や第２画像取得部６２に対応するもので、ここでは撮影レンズ部１０によって撮影されたキャリブレーション画像データを記憶する記憶装置、例えば磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭのような電磁気的記憶媒体が用いられる。画像データ記憶部３では、第１画像取得部６１や第２画像取得部６２に格納されたキャリブレーション画像が、撮影時の焦点距離が判別できる態様で記憶されているとよい。キャリブレーション画像データには、前述の第１の校正用画像や第２の校正用画像が対応している。
【００６８】
キャリブレーション装置は、抽出部４、概略マーク位置測定部５、精密マーク位置測定部６、演算処理部７、画像処理部８、マーク座標記憶部７ａ並びにレンズ収差補償パラメータ記憶部７ｂを備えると共に、外部機器として画像データ記憶部３や表示部９を備えている。キャリブレーション装置には、例えばＣＰＵとしてインテル社製のペンティアム（登録商標）やセレロン（登録商標）を搭載したコンピュータを用いるとよい。前述の補正係数算出部６４は、抽出部４、概略マーク位置測定部５、精密マーク位置測定部６、演算処理部７、画像処理部８の機能を用いて実現される。さらに、撮影レンズ部１０の焦点距離情報を用いて迅速に校正用三次元フィールド７０の基準マーク位置を検出する為に、基準マーク推論部６６としての機能を、抽出部４や概略マーク位置測定部５で用いている。
【００６９】
抽出部４は、画像データ記憶部３に格納される画像データから第１マークを抽出して、第１マークの画像座標値を求める第１マーク抽出処理を行うもので、基準マーク推論部６６を用いて、従前の焦点距離で求めた校正用三次元フィールド７０の基準マーク位置情報を利用して、今回の焦点距離における第２の校正用画像に撮影された基準マークの位置関係を利用する。第１マーク抽出処理は、概略マーク位置測定部５による第２マークの概略位置算出と対応付けの前処理として行われる。この第１マークの画像座標値は、マーク座標記憶部７ａに記憶される。ここで、第１マークとは、広角用の粗位置合わせ基準マーク７３や望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６をいう。また、第２マークは、広角用の精密位置合わせ基準マーク７４や望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７をいう。抽出部４による基準マーク推論部６６を用いた第１マーク抽出処理の詳細は、後で説明する。
【００７０】
概略マーク位置測定部５は、抽出部４にて抽出された第１マークの画像座標値から射影変換を行って外部標定要素を求め、単写真標定の定理、並びに共線条件式を用いて、第２マークの概略位置を演算して、校正用写真組の画像相互の対応付けを行う。概略マーク位置測定部５による第２マークの概略位置演算処理では、基準マーク推論部６６を用いて、各焦点距離毎に効率的に第２マークが抽出される。
【００７１】
精密マーク位置測定部６は、校正用写真組の画像に対して第２マークの認識を行い、重心位置検出法等によって第２マークの位置を精密に演算する。演算処理部７は、精密マーク位置測定部６にて演算された第２マークの位置が、校正用三次元フィールド７０の画像データにおける他の第２マークの位置と著しい齟齬が生じていた場合には、齟齬の生じた第２マークの位置を除外する機能を有する。また、演算処理部７は、精密マーク位置測定部６にて演算された第２マークのうち、キャリブレーションに適切な第２マークを抽出して、外部標定要素と対象点座標を同時調整すると共に、撮影レンズ部１０の内部パラメータを演算する。演算された撮影レンズ部１０の内部パラメータは、レンズ収差補償パラメータ記憶部７ｂに格納すると良い。撮影レンズ部１０の内部パラメータには、主点位置、画面距離、歪曲パラメータがある。なお、ここでは歪曲パラメータのみを求めているが、ザイデルの５収差を構成する球面収差、コマ、非点収差、像面のそりについても、求めても良い。演算処理部７にて求められた内部パラメータは、表示部９にてグラフィック表示される。
【００７２】
画像処理部８は、演算処理部７にて求められた内部パラメータを用いて、撮影レンズ部１０によって撮影された画像（特に、校正用三次元フィールド７０以外の画像）のデータ画像を再配列する。すると、撮影レンズ部１０によって撮影された画像が、レンズ収差の大部分が除去された歪の著しく少ない画像として、表示部９に表示される。表示部９は、ＣＲＴや液晶ディスプレイのような画像表示装置である。
【００７３】
マーク座標記憶部７ａには、各焦点距離毎に撮影されたキャリブレーション画像における第１マークの画像座標値が記憶されていると共に、第２マークの画像座標値が記憶されているもので、好ましくは前述の基準マーク位置情報データベース部６５に記憶された校正用三次元フィールド７０における、基準マークの三次元位置情報も記憶していると良い。レンズ収差補償パラメータ記憶部７ｂには、演算処理部７にて演算された撮影レンズ部１０の内部パラメータとしてのキャリブレーション補正係数が、撮影レンズ部１０の焦点距離と共に記憶されている。
【００７４】
次に、図１４を参照して、本発明のキャリブレーション装置を用いたキャリブレーション処理の流れ全体について説明する。図１４は、キャリブレーション処理の流れ全体を説明するフローチャートである。まず、レンズ収差の補償対象となる撮影レンズ部１０を所定の焦点距離に設定して、校正用三次元フィールド７０を撮影する（Ｓ６００）。この撮影の詳細は、例えば図１２のフローチャートにおけるＳ５０２〜Ｓ５１４にて詳細に説明されている。
【００７５】
続いて、画像データ記憶部３に格納されたキャリブレーション画像に関して、画像上に記録されている焦点位置を読み込む（Ｓ６１０）。次に、キャリブレーション画像に関して、撮影レンズ部１０の同一焦点距離の画像を一グループとして、各焦点距離ごとのキャリブレーション画像グループを作成する（Ｓ６２０）。
【００７６】
続いて、各焦点距離ごとに形成されたキャリブレーション画像グループから今回の処理対象となる画像が選択される（Ｓ６３０）。即ち、キャリブレーション装置は、選択されたキャリブレーション画像グループの画像データを画像データ記憶部３から読込んで、表示部９に表示する。そして、操作者は表示部９に表示された画像から、基準マークとしてのターゲットの対応付け及び計測を行う画像を選択する。そして、抽出部４により、選択された画像につき第１マーク抽出処理を行う（Ｓ６４０）。
【００７７】
（Ｉ）：第１マーク抽出処理
第１マーク抽出処理では、校正用三次元フィールド７０とその画像座標（カメラ側）との二次射影変換式を決定するため、平面座標上の第１マークのうち、最低３点以上を画像データ上で計測する。ここでは、第１マークの中に第２マークを含んでいるので、含まれた第２マークの位置を指定することで、正確に第１マークの位置を指定する。第１マーク抽出処理は、次のＩ−＜ｉ＞からＩ−＜ｉｖ＞までの処理を第１マークの点数分繰り返す。即ち、前述の図１０、図１１で説明したような広角用の基準マーク及び望遠用の基準マークにおいて、各広角用の粗位置合わせ基準マーク７３の中に、広角用の精密位置合わせ基準マーク７４が形成されている。また、各望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６の中に、望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７が形成されている。
【００７８】
Ｉ−＜ｉ＞…操作者は表示部９に表示された全体画像上で、検出したい第１マーク中の第２マークにマウスのカーソル位置を合わせクリックし、第１マークの概略位置を求める。
Ｉ−＜ｉｉ＞…Ｉ−＜ｉ＞で求められた画像座標を中心として、拡大画像より第２マークを含んだ、局所となる画像を切り出して、表示する。このとき、第２マークを含む画像を第２マーク精密位置測定のテンプレートとして使うことができる。
Ｉ−＜ｉｉｉ＞…Ｉ−＜ｉｉ＞で表示した拡大画像に対して、第２マークの重心位置にマウスのカーソル位置を合わせクリックし、この画像座標を第１マークの重心位置とする。なお、後続の処理で概略位置対応付けを行うために、Ｉ−＜ｉｉｉ＞での位置あわせは厳密でなくともよい。
Ｉ−＜ｉｖ＞…次に、マーク座標記憶部７ａに記憶された第２マークの管理番号と対応させるために、Ｉ−＜ｉｉｉ＞で計測された第１マークの重心位置に対応する第２マークの管理番号を入力する。このとき、入力された第２マークの管理番号には、Ｉ−＜ｉｉｉ＞で計測された第１マークの重心位置が基準点座標として記憶される。
【００７９】
なお、第１マーク抽出処理では、例えば校正用三次元フィールド７０上の第１マークの計測順序を予め決めておけば、第２マークの管理番号を入力せずとも、抽出部４側で自動採番処理が可能である。また、第１マーク抽出処理では、操作者が作業しやすいように、例えば、表示部９に表示されている選択画像を二つに分割し、片側に図１０、図１１のような全体画像、もう一方側に単一の広角用の粗位置合わせ基準マーク７３や望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６の拡大画像を表示するようにすれば、位置計測がしやすくなる。
【００８０】
次に、第１マーク抽出処理の他の処理手順として、拡大画像を用いないで図１０、図１１のような全体画像だけで計測する方式がある。この場合、Ｉ−＜ｉ＞の処理を行うと共に、Ｉ−＜ｉｖ＞においてＩ−＜ｉ＞で計測された第１マークの重心位置に対応する第２マークの管理番号を入力する。このようにすると、拡大画像を用いないため、Ｉ−＜ｉｉ＞、Ｉ−＜ｉｉｉ＞の処理が省略できる。ただし全体画像表示なので、第１マークが小さく表示されるため、操作者の好みで拡大画像を利用するかしないか判断すればよい。
【００８１】
次に、第１マーク抽出処理を抽出部４により自動処理する場合を説明する。まず、第１マークのうち第２マークを含まない外枠部分をテンプレートとして登録する。この登録は、例えば先に説明した、第１マーク抽出処理における最初の第１マークをテンプレート画像として登録すればよい。すると、テンプレートマッチング処理にて、残りの第１マークを自動で計測することができる。また、第１マークの場合の位置対応付けは、第１マークの位置が画像上から明確であるため容易に行える。例えば図１０、図１１の第１マーク配置であれば、その検出座標から各第１マークの対応付けを行うのは容易である。なお、テンプレートマッチングの処理については、後で説明する第２マーク精密位置測定におけるターゲットの認識処理（Ｓ６６２）と同様なので、説明を省略する。
【００８２】
続いて、第１マーク抽出処理を抽出部４によりさらに自動処理する場合を説明する。第１マーク抽出処理における第１マークのテンプレート画像を、予め抽出部４に登録しておく。すると、第１マークのテンプレート画像を用いて、テンプレートマッチングの処理により第１マークが個別に抽出されるので、Ｉ−＜ｉ＞の第１マークを指定する作業は全て省略することも可能である。即ち第１マークが第２マークに対して明確に異なるマークであれば、仮想のテンプレート画像を抽出部４が持つことによっても、自動処理が可能となる。
【００８３】
続いて、概略マーク位置測定部５により第２マーク概略位置測定と対応付けを行う（Ｓ６５０）。第２マーク概略位置測定と対応付けは、外部標定要素を求める工程（II−１）と、第２マークの概算位置を演算する工程（II−２）を含んでいる。第２マークとは、前述したように、広角用の精密位置合わせ基準マーク７４や望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７である。
（II−１）：外部標定要素を求める工程
概略マーク位置測定部５では、Ｓ６４０で求めた第１マークの画像座標と対応する基準点座標を式（１）、（２）に示す二次の射影変換式に代入し、観測方程式をたてパラメータｂ１〜ｂ８を求める。
Ｘ＝（ｂ１・ｘ＋ｂ２・ｙ＋ｂ３）／（ｂ７・ｘ＋ｂ８・ｙ＋１）  （１）
Ｙ＝（ｂ４・ｘ＋ｂ５・ｙ＋ｂ６）／（ｂ７・ｘ＋ｂ８・ｙ＋１）  （２）
ここで、ＸとＹは基準点座標、ｘとｙは画像座標を示している。
【００８４】
次に、基準点座標と画像座標の関係を説明する。図１６（Ａ）は中心投影における画像座標系と対象座標系の説明図である。中心投影の場合、投影中心点Ｏｃを基準にして校正用三次元フィールド７０の置かれる基準点座標系としての対象座標系８２と、撮影レンズ部１０のフィルム又はＣＣＤが置かれる画像座標系８０が図１６（Ａ）のような位置関係にある。対象座標系８２における基準マークのような対象物の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、投影中心点Ｏｃの座標を（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）とする。画像座標系８０における座標を（ｘ，ｙ）、投影中心点Ｏｃから画像座標系８０までの画面距離をＣとする。ω、φ、κは、画像座標系８０の対象座標系８２を構成する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚに対するカメラ撮影時の傾きを表すもので、外部標定要素と呼ばれる。
【００８５】
そして、式（１）、（２）のパラメータｂ１〜ｂ８を用いて、式（３）より次の外部標定要素を求める。
ω＝ｔａｎ-1（Ｃ・ｂ８）
φ＝ｔａｎ-1（−Ｃ・ｂ７・ｃｏｓω）
κ＝ｔａｎ-1（−ｂ４／ｂ１）  （φ＝０のとき）
κ＝ｔａｎ-1（−ｂ２／ｂ５）  （φ≠０、ω＝０のとき）
κ＝ｔａｎ-1｛−（Ａ１・Ａ３−Ａ２・Ａ４）／（Ａ１・Ａ２−Ａ３・Ａ４）｝（φ≠０、ω≠０のとき）
【００８６】
Ｚ0＝Ｃ・ｃｏｓω・｛（Ａ２２＋Ａ３２）／（Ａ１２＋Ａ４２）｝1/２＋Ｚｍ
Ｘ0＝ｂ３−(ｔａｎω・ｓｉｎκ／ｃｏｓφ−ｔａｎφ・ｃｏｓκ)×(Ｚｍ−Ｚ0)
Ｙ0＝ｂ６−(ｔａｎω・ｃｏｓκ／ｃｏｓφ−ｔａｎφ・ｓｉｎκ)×(Ｚｍ−Ｚ0)                （３）
ただし、Ａ１＝１＋ｔａｎ２φ、Ａ２＝Ｂ１＋Ｂ２・ｔａｎφ／ｓｉｎω、Ａ３＝Ｂ４＋Ｂ５・ｔａｎφ／ｓｉｎω、Ａ４＝ｔａｎφ／(ｃｏｓφ・ｔａｎω）とする。また、Ｚｍは第１マークの平均標高とするから、例えば広角用の粗位置合わせ基準マーク７３を用いる場合は図２に示す７点、望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６を用いる場合は図１０に示す７点の平均をとる。Ｃは焦点距離で、前述の画面距離に相当している。
【００８７】
（II−２）：第２マークの概算位置を演算する工程
次に、単写真標定の原理から、対象座標系８２で表される地上の対象物（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対する、画像座標系８０で表される傾いたカメラ座標系におけるカメラ座標（ｘｐ、ｙｐ、ｚｐ）は、式（４）で与えられる。
【数１】
2005094048.tif 000003
ここで、Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0は、前述したように、図１６（Ａ）に示すような投影中心点Ｏｃの地上座標とする。
【００８８】
ここで、式（３）で求めたカメラの傾き（ω、φ、κ）を、式（４）中に代入し、回転行列の計算をして、回転行列の要素ａ11〜ａ33を求める。
【００８９】
次に、求めた回転行列の要素ａ11〜ａ33と式（３）で求めたカメラの位置（Ｘ0、Ｙ0、Ｚ0）、及びターゲットの基準点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を共線条件式｛式（５）｝に代入し、ターゲットの画像座標（ｘ、ｙ）を求める。ここで、共線条件式とは、投影中心、写真像及び地上の対象物が一直線上にある場合に成立する関係式である。これにより、レンズ収差がない場合の第２マークの位置が算出されるので、レンズ収差のある現実の撮影レンズ部１０で撮影した画像におけるターゲットの概略の画像座標が求める。
ｘ＝−Ｃ・｛ａ11（Ｘ−Ｘ0）＋ａ12（Ｘ−Ｘ0）＋ａ13（Ｚ−Ｚ0）｝／
｛ａ31（Ｘ−Ｘ0）＋ａ32（Ｘ−Ｘ0）＋ａ33（Ｚ−Ｚ0）｝
ｙ＝−Ｃ・｛ａ21（Ｘ−Ｘ0）＋ａ22（Ｘ−Ｘ0）＋ａ23（Ｚ−Ｚ0）｝／
｛ａ31（Ｘ−Ｘ0）＋ａ32（Ｘ−Ｘ0）＋ａ33（Ｚ−Ｚ0）｝  （５）
【００９０】
ところで、式（３）中のｔａｎ-1の演算では解が二つ求めるため、カメラの傾き（ω、φ、κ）はそれぞれ２つ解をもち全通りの計算を行う。そして、第１マーク抽出処理で計測した第１マークの画像座標と、式（５）で求めた対応する画像座標との残差の比較により、正解となるω、φ、κを算出する。
なお、ここでは射影変換式として二次の射影変換式を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、三次の射影変換式等の他の射影変換式を利用しても良い。また、概略マーク位置測定部５では、例えばマーク座標記憶部７ａに格納されている基準点座標ファイルに付加してある第２マークの管理番号を、各第１マークのターゲット（第２マーク）に割り振ることにより、第２マークの対応づけを行う。
【００９１】
図９に戻り、精密マーク位置測定部６によって第２マークの精密位置測定を行う（Ｓ６６０）。以下、図１５を用いて第２マークの精密位置測定の処理手順を詳細に説明する。まず、精密マーク位置測定部６は、第２マークとしてのターゲットを認識する（Ｓ６６２）。このターゲット認識には、例えば正規化相関を用いたテンプレ−トマッチングを用いる。以下、ターゲット認識の詳細について説明する。
【００９２】
（III）ターゲット認識
図１６（Ｂ）はターゲット認識に用いられる正規化相関のテンプレ−ト画像と対象画像の説明図である。まず、第１マーク抽出処理（Ｓ６４０）で計測した第１マークの重心位置の中から、任意のターゲットを選ぶ。正規化相関のテンプレ−ト画像は、選ばれたターゲットの重心位置（画像座標）を中心とする、Ｍ×Ｍ画素の画像とする。また、第２マーク概略位置測定（Ｓ６５０）で算出したターゲットの概略位置（画像座標）を中心として、Ｎ×Ｎ画素の画像を対象画像とする。
【００９３】
次に、対象画像に対して、式（６）に示す正規化相関によるテンプレ−トマッチングを施し、相関値が最大となる位置を求める。この相関値が最大値となる位置にて重ね合わせが達成され、最大値となる位置にてターゲットが認識されたとみなす。ここでのテンプレ−ト画像の中心座標を等倍画像上の画像座標に換算し、検出点とする。
Ａ＝｛Ｍ２×Σ（Ｘｉ×Ｔｉ）−ΣＸｉ×ΣＴｉ｝／
［｛Ｍ２×ΣＸｉ２−（ΣＸｉ)２｝×｛Ｍ２×ΣＴｉ２−（ΣＴｉ)２｝］  （６）
ここで、Ａは相関値、Ｍはテンプレ−ト画像の正方サイズ、Ｘｉは対象画像、Ｔｉはテンプレ−ト画像とする。また、画像の正方サイズＮ、Ｍは可変であるが、処理時間の高速化をはかるため、Ｎ、Ｍはターゲットが十分格納できるのを前提にできるだけ小さくするのがよい。
【００９４】
次に、基準マーク推論部６６を用いた第１マーク抽出処理と第２マークの概略位置演算処理の詳細を説明する。図１７は、被校正撮影装置の焦点距離を調整した場合のターゲット認識とテンプレート画像の関係を説明する図で、校正用三次元フィールド７０に従前の焦点距離による校正画像と今回の焦点距離による校正画像の撮影領域を示してある。撮影レンズ部１０の焦点距離が順次変更される場合には、従前の焦点距離による校正画像のターゲット位置情報を用いて、今回の焦点距離による校正画像のターゲット位置とターゲット画像の大きさが推定できる。ここで、ターゲットとは、第１マークとしての広角用の粗位置合わせ基準マーク７３と第２マークとしての広角用の精密位置合わせ基準マーク７４、或いは第１マークとしての望遠用の粗位置合わせ基準マーク７６と第２マークとしての望遠用の精密位置合わせ基準マーク７７をいう。そこで、第１マークの場合には抽出部４が第１マークの画像座標値を抽出し、第２マークの場合には概略マーク位置測定部５が第２マークの概略位置を演算するが、その際に基準マーク推論部６６によってターゲット位置の抽出を迅速にする。
【００９５】
即ち、重複基準マーク抽出部６７によって、従前の焦点距離による校正画像としての第１の校正用画像で撮影された校正用の基準マークと、今回の焦点距離による校正画像としての第２の校正用画像で撮影された校正用の基準マーク画像とが一致する基準マーク群を抽出する。そして、追加基準マーク位置情報抽出部６８によって、第２の校正用画像の基準マーク画像中から、第１の校正用画像に対応する基準マークの存在しない追加基準マークを抽出して、基準マーク位置情報データベース部６５を参照して、追加基準マークに関する三次元位置情報を読み出す。
【００９６】
図１８は、相互相関係数法による重複基準マーク抽出の一例を説明する図で、（Ａ）は従前の焦点距離による校正画像、（Ｂ）は今回の焦点距離による校正画像の場合を示している。相互相関係数による方法では、次式を用いた以下の手順による。
【数２】
2005094048.tif 000004
３−＜ｉ＞：例えば、重複基準マーク抽出部６７で抽出された基準マークとなる点を中心とした、Ｎ１×Ｎ１画素の画像をテンプレート画像として従前の焦点距離による校正画像から切出す。そして、従前の焦点距離と今回の焦点距離から、テンプレート画像の寸法をＮ２×Ｎ２画素の画像に変換する。図１８（Ｂ）は切出されたテンプレート画像と変換後のテンプレート画像の一例を示す図である。
３−＜ｉｉ＞：テンプレート画像より大きい今回の焦点距離による校正画像中のＭ１×Ｍ１画素を探索範囲（Ｍ１−Ｎ１＋１）２として、探索範囲上でテンプレート画像を動かす。
３−＜ｉｉｉ＞：上式の相互相関係数Ｃ(a,b)が最大になるような画像位置を求めて、テンプレート画像に対し探索されたとみなす。完全に従前の焦点距離による校正画像と今回の焦点距離による校正画像が一致していれば、相互相関係数値Ｃ(a,b)が1.0となる。
３−＜ｉｖ＞：今回の焦点距離による校正画像において、従前の焦点距離による校正画像に撮影されていない基準マークが存在するときは、追加基準マーク位置情報抽出部６８により処理する。
【００９７】
図１５に戻り、第２マークの精密位置測定を行うために、第２マークのサブピクセルエッジ検出を行う（Ｓ６６４）。第２マークのサブピクセルエッジ検出を行う対象画像は、Ｓ６６２でターゲットと認識された検出点を中心としてＮ×Ｎ画素の画像とする。対象画像に存在する濃淡波形に、式（７）に示すガウス関数の二次微分であるラプラシアン・ガウシアン・フィルタ（ＬＯＧフィルタ）を施し、演算結果の曲線の２箇所のゼロ交差点、つまりエッジをサブピクセルで検出する。ここで、サブピクセルとは一画素よりも細かい精度で位置検出を行うことを言う。
∇２・Ｇ（ｘ）＝｛（ｘ２−２σ２）／２πσ６｝・ｅｘｐ（−ｘ２／２σ２）  （１２）
ここで、σはガウス関数のパラメーターである。
【００９８】
次に、ターゲットの重心位置を検出し（Ｓ６６６）、戻しとする（Ｓ６６８）。ここでは、式（１２）を用いて求めたｘ、ｙ方向のエッジ位置より、その交点をターゲットの重心位置とする。なお、第２マークの精密位置測定は、Ｓ６６２〜Ｓ６６６に開示した処理に限定されるものではなく、他の重心位置検出法、例えばモーメント法やテンプレートマッチング法をさらに改良して利用するなど、どのような求め方をしても良い。
【００９９】
図９に戻り、全ターゲット重心位置の確認をし、一見明白な過誤のないことを確認する（Ｓ６７０）。即ち、ターゲット認識されたターゲットの位置検出が適切であるか確認する。操作者による確認の便宜のために、検出されたターゲットの位置を表示部９に表示する。過誤がない場合には、Ｓ６９０に行く。過誤があれば、不適切なターゲットの位置を修正する（Ｓ６８０）。例えば、Ｓ６６２で演算された相関値が低いターゲットや、重心検出位置が概略検出位置とあまりにかけ離れてしまったターゲットは、表示部９上にそのターゲット表示を赤くするなど、操作者に明確にわかるように表示する。すると、過誤のあったターゲットに関しては、操作者によるマニュアルにて計測しなおす（マウスで重心位置を指定する）。なお、ここで過誤のあったターゲット位置を無理に修正しなくとも、あとのキャリブレーションパラメーターを求めるためのＳ７００の処理過程によっても、異常点として検出されるので、取り除くことが可能である。
【０１００】
そして、Ｓ６３０〜Ｓ６８０の処理を、レンズ収差の測定に必要な画像分繰り返す（Ｓ６９０）。例えば、撮影された画像が５枚であれば、全ての５枚について繰り返しても良く、またレンズ収差の測定に必要な画像分に到達していれば、撮影された画像の全部を繰り返して処理しなくてもよい。
【０１０１】
レンズ収差の測定に必要な画像分の計測処理を終了したら、次に演算処理部７のカメラの内部パラメータ演算処理を用いて、レンズ収差のキャリブレーション補正係数を求める処理に移る（Ｓ７００）。ここでは、キャリブレーション補正係数の演算対象として、校正用三次元フィールド７０上の第２マークについて、概略マーク位置測定部５と精密マーク位置測定部の処理により対応づけがなされ重心位置が求められている全ての第２マークについて行う。
【０１０２】
（IV）：カメラの内部パラメータ演算処理（セルフキャリブレーション付きバンドル調整法）
演算処理部７のカメラの内部パラメータ演算処理としては、例えば写真測量分野で使用されている「セルフキャリブレーション付きバンドル調整法」を用いる。ここで、「バンドル調整」とは、被写体、レンズ、ＣＣＤ面を結ぶ光束（バンドル）は同一直線上になければならないという共線条件に基づき、各画像の光束１本毎に観測方程式をたて、最小２乗法によりカメラの位置と傾き（外部標定要素）と第２マークの座標位置を同時調整する方法である。「セルフキャリブレーション付き」とはさらに、キャリブレーション補正係数、即ちカメラの内部定位（レンズ収差、主点、焦点距離）を求めることができる方法である。セルフキャリブレーション付きバンドル調整法（以下単に「バンドル調整法」という）の共線条件基本式は、次の式（１３）と式（１４）である。
【０１０３】
【数３】
2005094048.tif 000005
【数４】
2005094048.tif 000006
【０１０４】
この式（１３）と式（１４）は、第１マーク抽出処理で説明した単写真標定の共線条件式（５）を基本式とするものである。即ちバンドル調整法は、式（１３）と式（１４）を用いて、複数画像から最小二乗近似して、各種解を算出する手法であり、各撮影位置のカメラの外部標定要素を同時に求めることが可能となる。即ち、カメラのキャリブレーション補正係数を求めることが可能となる。
【０１０５】
次に、内部定位の補正モデル（レンズ収差）として、放射方向レンズ歪を有する場合の一例を次の式（１５）に示す。
【数５】
2005094048.tif 000007
補正モデルはこれに限らず、使用レンズにあてはまるものを選択すればよい。これら計算は、基準点を地上座標と画像座標で６点以上あれば、逐次近似解法によって算出される。なお、演算処理部７では、逐次近似解法の閾値によって、閾値以上となった場合の誤差の大きい校正用三次元フィールド７０上の第２マークを省くことによって、正確なキャリブレーション補正係数を求めることが可能となる。そこで、ターゲット位置重心位置確認（Ｓ７０）において、誤差の大きい第２マークとして検出されなかった場合でも、Ｓ７００にて過誤のある第２マークを検出して、除去することが可能である。
【０１０６】
図９に戻り、演算処理部７によるキャリブレーション補正係数を求める演算処理結果を判断し（Ｓ７１０）、演算処理が収束しなかったり、或いは得られたキャリブレーション補正係数が適正と思われないものであった場合、Ｓ７２０にて対処する。Ｓ７２０では、過誤のある第２マークを含む画像を選択する。Ｓ７００におけるキャリブレーション終了時点で、演算処理部７によりどの画像のどの第２マークに過誤があるか判明しているので、その各画像における該当ターゲット検出点を表示して、確認する。
【０１０７】
そして、操作者はマニュアル操作にて過誤のある第２マークを修正する（Ｓ７３０）。即ち、過誤のある第２マークの重心位置座標がずれて表示されているので、過誤のある第２マークとして表示されているマークを、適性として表示されている重心位置に移動させることで、修正が行われる。そして、過誤のある第２マークの位置修正が完了したか判断し（Ｓ７４０）、完了していればＳ７００のキャリブレーション補正係数演算に戻り、キャリブレーション補正係数を演算しなおす。他方、他に修正箇所があれば、Ｓ７２０に戻って、過誤のある第２マークの位置修正操作を繰り返す。
【０１０８】
キャリブレーション補正係数を求める演算処理結果が適性であれば、他の焦点距離のキャリブレーション画像グループが存在するか判断する（Ｓ７５０）。もし、他の焦点距離のキャリブレーション画像グループが存在していれば、Ｓ６３０に戻る。全ての焦点距離のキャリブレーション画像グループに関して、キャリブレーション補正係数を求める演算処理結果が適性であれば、結果を表示部９に表示する（Ｓ７６０）。
【０１０９】
図１９は、キャリブレーション補正係数の演算処理結果の一例を示す説明図である。例えば、表示部９への表示には、キャリブレーション補正係数である焦点距離、主点位置、歪曲パラメータを表示する。レンズ収差を示すディストーションについては、補正前曲線９２、補正後曲線９４、理想に補正された場合の理想曲線９６についてグラフィック表示するとわかりやすい。
【０１１０】
次に、演算処理部７で算出された内部パラメータを用いて、焦点距離を変数とするキャリブレーション補正係数関数の説明する。図２０は、焦点距離と内部パラメータ関数に用いられる係数の関係を説明する図で、（Ａ）は式（１５）の係数ｋ１、（Ｂ）は式（１５）の係数ｋ２、（Ｃ）は画像座標系ｘでのカメラ主点と画像中心のｘ軸位置ずれ係数ｘ０、（Ｄ）は画像座標系ｙでのカメラ主点と画像中心のｙ軸位置ずれ係数ｙ０を表している。ここでは、撮影レンズ部１０の焦点距離が７．２ｍｍから５０．８ｍｍで調整可能な場合を取り上げる。焦点距離データの測定個数を６個とすると、７．２ｍｍが最広角となり、５２．２ｍｍが最望遠となり、中間の測定点として光学的意味での等間隔で測定をする為に、８．７ｍｍ、１１．６ｍｍ、２４．８ｍｍ、３９．０ｍｍが選択される。
【０１１１】
式（１５）の係数ｋ１、ｋ２は、最広角側で最大値をとり、最望遠側では小さくなっている。画像座標系ｘでのカメラ主点と画像中心のｘ軸位置ずれ係数ｘ０は、撮影レンズ部１０の焦点距離が８．７６ｍｍで極小値４．４７をとり、５２．２ｍｍで最小値４．４４をとり、２４．８ｍｍで最大値４．５５をとる複雑な変化をしているので、焦点距離の五次曲線で近似している。画像座標系ｙでのカメラ主点と画像中心のｙ軸位置ずれ係数ｙ０は、撮影レンズ部１０の焦点距離に応じて単調に変化している。なお、チャート撮影画像はピントが合った状態で撮影されるので、撮影レンズ部１０の焦点距離ｆと、投影中心点Ｏｃから画像座標系８０までの画面距離Ｃとは、等しくなっている。
【０１１２】
演算処理部７では、焦点距離ｆを入力すると、内部パラメータ関数に用いられる係数ｋ１、ｋ２、ｘ０、ｙ０が得られる構成とするとよい。そして、内部パラメータ関数としての式（１３）、式（１４）、式（１５）にこれらの係数を代入して、それぞれの観測点に関して観測方程式を立てる。そして、観測方程式を連立して解くと共に、最小自乗法を適用することで、最も確からしい内部パラメータが算出できる。
【０１１３】
［接続標定］
続いて、実施例２及び実施例３のパノラマ画像形成部５２によるパノラマ画像形成に必要な接続標定について説明する。図２１は、パノラマ画像形成に必要な接続標定作業の手順を説明するフローチャートである。まず、各撮影レンズ部の隣接した２つの画像の相互標定をそれぞれ行う（Ｓ８００）。図２２は、相互標定が終了したときの隣接モデルの状態説明図である。相互標定が終了したとき、右モデルの左側の画像の傾きをφ１ｒ、κ１ｒとし、右モデルの右側の画像の傾きを、ω２ｒ、φ２ｒ、κ２ｒとする。また左モデルの左側の画像の傾きをφ１ｌ、κ１ｌとし、左モデルの右側の画像の傾きを、ω２ｌ、φ２ｌ、κ２ｌとする。
【０１１４】
次に、それぞれのステレオモデルペアの傾きおよび縮尺を統一し、互いに独立なモデル座標系であらわされていたモデル座標を、１つの統一した座標系に順次座標変換する（Ｓ８１０）。図２３は、右モデルの左画像の傾きを左モデルの右画像の傾きに一致させる状態説明図である。即ち、左側のカメラ座標系を固定して、右画像の傾きおよび投影中心のずれを標定要素に取り入れる。そして、右モデルの左画像の傾きを左モデルの右画像の傾きに一致させ、次に縮尺を統一し、投影中心を平行移動させる（図２３の右モデル参照）。これを繰り返すことにより、座標系が統一される。このＳ８０２の手順を更に詳細に説明する。
【０１１５】
まず、右のモデルを左のモデルに結合する（Ｓ８１２）。即ち、接続すべき右モデルの左画像の傾きが、接続が終了している左モデルの右画像の傾きに一致するように右モデル全体を回転させる（図２３参照）。この作業が終了したときのモデル座標を（Ｘ”、Ｙ”、Ｚ”）とすると、次式が成立する。
【数６】
2005094048.tif 000008
ここで、Ω２ｌ、Φ２ｌ、Κ２ｌは左画像の傾きを表している。この式により、モデル座標だけでなく、右モデルの投影中心の座標（１，０，０）を代入して、新たに傾きを統一したときの投影中心（Ｘ０”、Ｙ０”、Ｚ０”）を求めておく。この投影中心の座標値は、縮尺係数および平行移動量の算出に用いられる。
【０１１６】
次に、右モデルの右画像の傾きを求める（Ｓ８１４）。この傾きは、後続のモデルの結合に用いられる。即ち、接続が終了したときの右モデルの右側の画像の３軸の傾きを、Κ２ｒ、Φ２ｒ、Ω２ｒとすれば、次式で回転行列が与えられる。
【数７】
2005094048.tif 000009
【０１１７】
続いて、縮尺の統一をする（Ｓ８１６）。相互標定においては、通常基線長は単位長さ１としている。従って、それぞれに独立に行われる相互標定から得られるモデルの縮尺はそれぞれ異なる。そこで、隣接する２つのモデルで共通する点を用いて縮尺係数を算出し、右のモデル座標の値にこの縮尺係数を乗じて縮尺の統一をする。画像の傾きが統一された投影中心のモデル座標（Ｘ”、Ｙ”、Ｚ”）は次の式により縮尺の変換がなされる
【数８】
2005094048.tif 000010
ここで、Ｓは縮尺係数である。
【０１１８】
続いて、統一された座標系を基準座標系に変換し、画像をそれぞれ修正して合成する（Ｓ８２０）。図２４は、右モデルのモデル座標に縮尺係数を乗じ、平行移動して左モデルに座標系を統一する状態説明図である。すでに傾きおよび縮尺が統一されているので、接続が終了している左モデルの右画像の投影中心の座標だけ、接続すべき右モデルの傾きおよび縮尺の統一されたモデル座標を平行移動させれば、統一された座標系が得られる（図２４参照）。
【数９】
2005094048.tif 000011
ここで、（Ｘ”’、Ｙ”’、Ｚ”’）は統一されたモデル座標、(Ｘ02l、Ｙ02l、Ｚ02l)は左モデルの右画像の投影中心の座標を表している。なお、パノラマ画像形成に必要な接続標定処理は、図２１〜図２４で説明された方法によらず、独立モデル法やバンドル調整法などを用いて座標系の統一を行い、画像合成を行ってもよい。
【０１１９】
図２５は、広角レンズで撮影された画像を用いてパノラマ画像形成をする処理の一例を説明する図で、（Ａ）は画像歪補正前の隣接した横３枚の画像、（Ｂ）は画像歪補正後の隣接した横３枚の画像、（Ｃ）はパノラマ画像形成により一枚に統合された画像を示している。広角レンズで撮影された画像は、視野が広いものの画像の周辺でのレンズ歪が大きく、画像中央部に比較して周辺部では被写体が小さく撮影されている。そこで、広角レンズで撮影された画像に画像歪補正処理を施すと、画像中央部と周辺部の被写体の撮影された大きさが略同一になる。そして、パノラマ画像形成処理を行うと、横３枚の画像の接合部での接合が円滑に行え、一枚に統合された視野の広い画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図２】第１の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図４】第２の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図６】第３の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第４の実施の形態を説明する全体構成ブロック図である。
【図８】第４の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図９】ズームレンズの撮影パラメータに対するキャリブレーションシステムの要部構成ブロック図である。
【図１０】校正用三次元フィールドを説明する全体図で、明暗の二値画像にて示してある。
【図１１】校正用三次元フィールドのうち、望遠用領域を拡大した要部説明図で、明暗の二値画像にて示してある。
【図１２】キャリブレーション対象となるズームレンズにて校正用三次元フィールドを撮影する手順を説明するフローチャートである。
【図１３】キャリブレーション装置を説明する全体構成ブロック図である。
【図１４】キャリブレーション処理の流れ全体を説明するフローチャートである。
【図１５】Ｓ６０における第２マーク精密位置計測を説明するフローチャートである。
【図１６】（Ａ）は中心投影における画像座標系と対象座標系の説明図、（Ｂ）はターゲット認識に用いられる正規化相関のテンプレ−ト画像と対象画像の説明図である。
【図１７】焦点距離と内部パラメータ関数に用いられる係数の関係を説明する図である。
【図１８】相互相関係数法による重複基準マーク抽出の一例を説明する図である。
【図１９】被校正撮影装置の焦点距離を調整した場合のターゲット認識とテンプレート画像の関係を説明する図である。
【図２０】キャリブレーション補正係数の演算処理結果の一例を示す説明図である。
【図２１】パノラマ画像形成に必要な接続標定作業の手順を説明するフローチャートである。
【図２２】相互標定が終了したときの隣接モデルの状態説明図である。
【図２３】右モデルの左画像の傾きを左モデルの右画像の傾きに一致させる状態説明図である。
【図２４】右モデルのモデル座標に縮尺係数を乗じ、平行移動して左モデルに座標系を統一する状態説明図である。
【図２５】広角レンズで撮影された画像を用いてパノラマ画像形成をする処理の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０、１１０  撮影レンズ部
１１、１１１  ズーム機能部
１２、１１２  焦点距離データ出力部
２０、１２０  撮影パラメータ検出部
３０、１３０  受光部
４０  デジタル画像情報記憶部
５０  画像補正部
５２  パノラマ画像形成部
６０  校正パラメータ記憶部
１００  撮影装置
１４０  撮影画像データ形成部
１５０  撮影画像データ出力部
【図１】
2005094048.tif 000012
【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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