[发明专利]图像处理装置、其辅助装置提供方法及接受订货处理方法

说明书

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及利用被摄物体的三维空间位置信息进行图像处理的技术。

图8所示是能够摄取距离图像(纵深图像)的行程测量仪测距装置的基本构造(特願平11-144097)。在图8中，51是摄像机，52a、52b是两个光源，55是控制这两个光源52a、52b发光动作的光源控制部，56是根据摄像机51摄取的图像生成距离图像的距离计算部。光源控制部55是与摄像机51的垂直同步信号同步，使光源52a、52b依次发光。

图9(a)所示的是光源52a、52b的构成例的图。如图9(a)所示，作为光源52a、52b，例如，纵向配置有氙闪光灯等闪光光源57、58；其后面分别在左、右错位配置有反射板59、60。图9(b)是图9(a)的俯视图。光源52a、52b分别辐射出如图9(b)所示A、B范围的光线。此处用的纵向配置有氙灯发光部很小，俯看时很像点光源，而且光源52a、52b的间隔只有1厘米，因此看上去光大致是从一点投射出来的。

根据图10～图13来说明图8所示行程测量仪测距装置的动作原理。

图10表示的是由图9所示光源52a、52b辐射的光图形示意图。在图10中，实线La、Lb表示从光源52a、52b照射到想象屏幕Y的关于投射光在屏幕面上的明亮度。明亮的程度根据实线La、Lb沿箭头→方向的高度表示出来。从图10可以看出投射光的投射特性，各光源52a、52b的投射光的投射方向沿其中心轴投射最明亮，越到周边越暗。这一特性是因为在闪光光源57、58背后配置有半圆筒状的反射板59、60而引起的。根据反射板59、60的方向，各光源52a、52b的投射光其中的一部分是重叠的。

图11是图10在H方向上投射光的角度φ与光强度关系的坐标图。H方向是包含有光源中心和透镜中心的任意面S与想象的屏幕Y的交差线方向，角度φ照射光在XZ平面的投影相对X轴形成的角度。图11所示的光图形α部分是从光源52a、52b照射到被摄物体空间的光。由光源侧看，从一侧光源看是右侧亮左侧暗，从另一侧光源看左侧亮右侧暗。但是，图11所示光图形的高度方向(Y方向)与含有光源中心和透镜中心的面是不同的。

图12是关于图11的α部分的投射光角度φ与光强度比的关系的坐标图。α部分的光强度比与角度φ的关系是1∶1的关系。

在此，为了测定距离，于光源垂直方向在规定距离处有一垂直平面，有两种类型的光图形交替投射到此平面，摄像机51摄取其反射光。因此，可事先获得象图12那样的光强度比与投射光角度关系的Y坐标值(CCD上对应的Y坐标)，然后，将光源52a、52b设置成连接光源52a、52b的线段的CCD摄像面的X轴与摄像机51的透镜中心平行，再根据事先得到的光强度比与投射光角度关系的Y坐标数据，能够进行正确的距离计算。

现在注意看图8的点P，由摄像机51的摄像图像来求得由光源52a、52b投射到点P的投射光的光强度比。利用求得的光强度比和图12所示与点P的Y坐标相对应的关系，可以计算出从光源52a、52b侧看到的点P的角度φ。另外，从摄像机51侧看点P的角度θ，能够由点P的像点坐标值与焦点距离即透镜系的光学中心位置等的摄像机参数来决定。因此，由这两个角度φ、θ和基线长度即是由光源52a、52b的位置与摄像机51的光学中心位置间的距离，再根据三角函数测量关系原理可计算出距离。

以摄像机51的光学中心作为原点，摄像机51的光轴方向设定为Z轴，水平方向设定为X轴，垂直方向设定为Y轴。从光源52a、52b处看点P的方向与X轴形成角φ，从摄像机51处看点P的方向与X轴形成角θ，基线长是D即光源52a、52b的位置即是(0，-D)，点P的纵深值Z由下式求得：

Z=Dtanθtanφ/(tanθ-tanφ)

此外，利用图13所示角度ω，根据下式能够算出三维坐标(X，Y，Z)：

    X=Z/tanθ

    Y=Z/tanω

另外，将光源52a、52b发光时摄得的图像进行加权平均，可以得到普通的彩色图像。因此，由图8所示的构造能够摄得含有三维空间位置信息的图像。

然而，象上述单从技术本身能够摄得包含有三维空间位置信息的图像，只是这些的话，未必能是市场上受欢迎的有魅力的制品。以上述技术内容作基础，要开发出使用很便利，另一方面使用户感到有情趣的功能是商品开发中的极重要的一点。

本发明鉴于上述问题，其目的是在图像处理中，利用被摄物体的三维空间位置信息，提高用户使用的便利性，并且能够实现一些很有魅力的功能。