JPH01144871A

JPH01144871A - 画像入力装置

Info

Publication number: JPH01144871A
Application number: JP62304088A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Hiraoka; 平岡　規之; Tetsuo Hizuka; 哲男肥塚; Hiroyuki Tsukahara; 博之塚原; Giichi Kakigi; 柿木　義一; Masahito Nakajima; 雅人中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1989-06-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕高さレベルが複数である対象物体の全面にわたって合焦
状態にある画像を得ることができる画像入力装置に関し
、複数距離撮像装置の画像から合焦状態の画像のみを選択
して合成することによって、撮像距離が結像用レンズの
焦点深度範囲を超えて変化する被囁偉対象に対しても全
面的に合焦状態の画像を得ることができるようにするこ
とを目的とし、被礒像対象を異なる結像距離に対応して
複数の画面に撮像する複数距離撮像手段と、該撮像され
た複数画像の和をとる和画像作成手段と、該和画像を二
階微分して二階微分画像を求める二階微分手段と、該二
階微分画像の値の正または負に応じてそれぞれの領域に
おいてそれぞれ最大または最小の値をとる画像を抽出す
る判定手段と、該抽出された領域を合成して画像を合成
する画像合成手段とを具えて構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高さレベルが複数である対象物体の全面にわ
たって合焦状態にある画像を得ることができる画像入力
装置に関するものである。

撮像装置においては、結像用レンズから異なる距離にあ
る複数の対象物体、または同一の対象物体であってもそ
の面の各部分が結像用レンズから異なる距離にある場合
には、その距離の差がレンズによって定まる焦点深度以
内でないときは、すべての部分をピントの合った状態で
鮮明に撮像することは、通常できない。

しかしながら実用上においては、このように被撮像対象
の存在する範囲が、結像用レンズの焦点深度範囲を超え
ているような場合にも、全面にわたって合焦状態の画像
を得ることが必要になる場合がある。

〔従来の技術〕

従来、このような広範囲の被撮像対象を撮像する方法と
しては、固定した結像用レンズに対して結像面に置かれ
るセンサを結像距離に応じて移動させる方法や、ハーフ
ミラ−等を利用して結像用レンズ□の光路を分割し、異
なった焦点位置にそれぞれセンサを配置して撮像する方
法等が行われている。

第５図は従来の複数距離撮像装置の例を示したものであ
って、センサを移動させる場合を例示している。

第５図において、結像用レンズ１１は撮像装置に対して
固定して設けられている。結像面において偉はＣＯＤエ
リアセンサ（ビデオカメラセンサ）等のセンサ１２によ
って検出されるが、センサ１２は移動ステージ１３上に
搭載されていて結像距離に応じて移動できるように構成
されている。

いま結像用レンズ１１の中心から被撮像対象１４１゜１
４、．１４．までの距離すなわち撮像距離が’１　ｍ　
’１　ｓ　ａｍであったときの、レンズ中心から結像面
までの距離すなわち結像距離がｂＩｓ　ｂＭｐ　ｂｍ　
であったとき、移動ステージ１３を制御して撮像距離ａ
１〜ｔＬｓ　に対応して結像距離ｂＭ−６３になるよう
に移動させるとすれば、被撮像対象１４１〜１４１のす
べてに対して合焦画像を得ることができる。

第６図は従来の複数距離撮像装置の他の例を示したもの
であって、複数センサを用いる場合を例示している。

第６図において、結像用レンズ１１の光路はハーフミラ
−１５１，１５，によって分割され、それぞれセンサ１
２１　＝　１２ｍ　−１２１によって検出されるが、こ
の際結像用レンズ１１の中心から各センサ１２＋　、　
１２＊　−１２ｍまでの距離すなわち結像距離ｂｉ　ｔ
　６＊　ｅ　ｂＭは、被撮像対象１４１．１４．　、１
４．までの距離すなわち撮像距離が’１１’ｌ＊α１で
あったときの合焦距離になるように選ばれている。従っ
て第６図の場合も、被撮像対象１４１〜１４．のすべて
に対して合焦画像を得ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図、第６図に示されたような従来の複数距離撮像装
置では、ある結像距離に対応する撮像距離の被撮像対象
を合焦状態で撮像することができる。しかしながらそれ
以外の撮像距離にある被撮像対象は結像用レンズの焦点
深度範囲内になく、従って合焦状態で撮像することはで
きない。

第７図は従来の複数距離、撮像装置による画像の一例を
示したものであって、（α）は撮像装置と被撮像対象と
の関係を示し、結像用レンズ１１の光軸に対し被撮像面
１６が垂直から傾いている場合には、ｆｒ１６の各部で
撮像距離が異なる。いま面１６の各部１６１．１６上ｍ
　１６ｓ　が順次慢傷距離が小さくなっているものとし
、それぞれの撮像距離に応じた結像距離をとったときの
、センサ１２における画像は（ｂ）。

（ａ）、ｃｄ）に示されるようになる。各画像において
、結像距離に対応する位置１６１，１６曾ｉ６ｇに対す
る部分は合焦状態にあるが、その他の部分はピントが合
わず鮮明な画像が得られない。

本発明はこのような問題点を解決しようとするものであ
って、複数距離撮像装置の画像から合焦状態の画像のみ
を選択して合成することによって、撮像距離が結像用レ
ンズの焦点深度範囲を超えて変化する被撮像対象に対し
ても全面的に合焦状態の画像を得ることができるように
することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示したものであって、複
数距離撮像手段１と、和画像形成手段２と、二階微分手
段３と、判定手段４と、画像合成手段５とを具えて構成
されている。

複数距離撮像手段１は、被撮像対象を異なる結像距離に
対応して複数の画面に撮像するものである。

和画像形成手段２は、該撮像された複数画像の和をとる
ものである。

二階微分手段３は、該和画像を二階微分して二階微分画
像を求めるものである。

判定手段４は、該二階微分画像の値の正または負に応じ
てそれぞれの領域においてそれぞれ最大または最小の値
をとる画像を抽出するものである。

画像合成手段５は、該抽出された領域ごとに画像を合成
するものである。

〔作　用〕

同一の被撮像対象を結像用レンズの焦点深度範囲に応じ
た異なる結像距離に対応して複数の画面に撮像する。そ
してこの撮像された複数画像をすべて加算して和画像を
作成する。このようにして作成された和画像を二階微分
して各点の二階微分値によって表された二階微分画像を
求める。そしてこの二階微分画像の値が正であるか負で
あるかに応じて、それぞれの領域においてそれぞれ最大
または最小の値をとる画像を、撮像された複数の画像か
ら抽出する。そして抽出されたすべての領域の画像によ
って画像を合成することによって、合成画像を得る。

二階微分画像は濃淡画面における濃と淡の境界で０とな
シ、濃地に淡のパターンのときは正の値をとシ、淡地に
濃のパターンのときは負の値をとることが知られている
。そして二階微分画像の正または負の範囲に対応する画
像中量、もその値が大きいのは合焦画像である。従って
上述のようにして合成された画像は、その各部がすべて
合焦状態にある。このようにして被撮像対象に対する撮
像距離が結像用レンズの焦点深度範囲を超えて変化する
ような被撮像対象に対しても、全面的に合焦状態の画像
を得ることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。同図において２１は複数距離撮像装置であって
、第６図または第６図等に示されたごとき構成を有し、
結像用レンズ、およびＣＣＤエリアセンサ等のセンサを
含んでいて、ｎ個の結像距離に対応するｎ個の画像を得
ることができるものである。２２は画像入力回路であっ
て、撮像装置２１から得られた画像信号をディジタル化
して画像ごとに出力する。この信号は３面からなる原画
像メモリ２３に入力されて、画像ごとにそれぞれ記憶さ
れる。

第２図の実施例においてはさらに画像処理を行うために
、和画像作成回路２４．和画像メモリ２５゜二階微分回
路２６２判定回路２７２画像合成回路２８゜合成画像メ
モリ２９を有し、各部はバス３０を経て相互に接続され
、制御回路３１の制御に基づいて一定のシーケースによ
って動作するように構成さするｎ画像は、前述のように
して３面のフレームメモリ２３．〜２３％からなる原画
像メモリ２３に画像ごとに記憶される。

いま原画像メモリ２３における各メモリ２３．〜２３％
に、それぞれ結像距離す、〜ｂ％に対応して画像ｔｌ（
ｘ、ｙ）〜八（Ｘ、Ｙ）が蓄積されるものとする。ここ
でＸ、Ｙは画像面の座標を表わしている。

和画像作成回路２４は各面像へ（Ｘ、Ｙ）〜ｆ％（ｚ、
ｙ）の和Ｆ（Ｘ、Ｙ）を作成する。すなわちＦ（Ｘ、Ｙ
）はＦ（Ｘ、Ｙ）＝、Σｆｔ（ｚ、ｙ）　　　　　　・
・・・・・（１）ｍｌこのようにして作成された和画像は、和画像メモリ２５
に記憶される。

次に二階微分回路２６は、和画像Ｆ’（Ｘ、Ｙ）を二階
微分して二階微分画像Ｇ（Ｘ、Ｙ）を作成する。すなわ
ち二階微分画像Ｇ（Ｘ、Ｙ）判定回路２７は二階微分画像Ｇ（Ｘ、Ｙ）の値の正負を
判定して、判定結果に応じて原画像メモリ２３から画像
を抽出する。すなわち（１１Ｇ（Ｘ、Ｙ）＜０の領域についてはＭａｔ　ｌ／
ｉ　ｌを抽出する。

（２）　Ｇ（Ｘ、Ｙ＞＞０の領域についてはＭｉｆＬ［
ｆｓ　ｌを抽出する。

ここでＭａｔ　ｌ／、ｌ　、Ｍｊｓ［／ｊｌは、画像出
力がそれぞれ最大または最小となる結像距離ｂｉに対応
する画像である。

第４図は二階微分画像の抽出を説明したものである。同
図において（ロ））はあるパターンを有する画像・領域
を示す。の）はとの画像領域をＸ−ｒ方向に走査したと
きの出力−を示し、６は最も合焦に近い結像距離ｂ１に
対応する出力、Ｇ　ｐ　’Ｍ　＊・・・・・・、ｈはそ
れぞれ屓次合焦位置から遠ざかる結像距離ｂ＊　ｅ　ｈ
ａ　ｅ・・・−、ｂｓに対応する出力である。（６）は
和画像に対する出力ｐ（＝ｅ、＋ｔｒ、＋・・・・・・
＋ｇｓ）を示している。（ｄ）は和二Ｌａ意画像に対する二階微分出力Ｇ（＝Ｃ，Ｘ２　＋ｐ）Ｆｌ
　　を示し、前述のようにａ＜ａの領域に対して最大値
の画像Ｍａｚ　Ｉ　ｔｉ　ｌが、Ｇ〉０の領域に対して
は最小値の画像Ｗｉｎ　（ｆｉ　ｌが選択される。

第４図において（１）は濃地に淡のパターンの場合を、
（２）は淡地に農のパターンの場合を示し、いずれの場
合も二階微分値Ｇの正負に応じて出力最小または最大の
画像を選択することによって、最も合焦状態に近い画像
を抽出できることが示されている。

画像合成回路２８は、判定回路２７において抽出された
画像をそのメモリから読み出して、合成画像メモリ２９
における対応する位置に書き込む。

制御回路３１は、原画像メモリ２３における画像のすべ
てについてこのような処理を終了して、合　・成画像メ
モリ２９におけるすべての領域の書き込みが終了したと
き、合成画像メモリ２９から画像信号を出力する。この
画像は所望の画像であって、その全面が合焦状態の領域
によって構成されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、複数距離撮像装置
の画像の和画像を作成してその二階微分値を求め、二階
微分値が負の範囲では最大出力の画像を、二階微分値が
正の範囲では最小出力の画像を抽出して、抽出された画
像によって合成画像を得るようにしたので、撮像距離が
結像用レンズの焦点深度範囲を超えて変化する被撮像対
象に対しても全面的に合焦状態の画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の一実施例の全体構成を示す図、第３図は第２図の実施
例における画像処理のための構成を示す図、゛　　第４図は二階微分画像の抽出を説明する図、第５
図は従来の複数距離撮像装置の一例を示す図、第６図は従来の複数距離撮像装置の他の例を示す図、第７図は従来の複数距離撮像装置による画像の一例を示
す図である。２１・・・複数距離撮像装置２２・・・画像入力回路２３・・・原画像メモリ２４・・・和画像作成回路２５・・・和画像メモリ２６・・・二階微分回路２７・・・判定回路２８・・−画像合成回路２９・・・合成画像メそり３０・・・バス３１・・・制御回路

Claims

【特許請求の範囲】被撮像対象を異なる結像距離に対応して複数の画面に撮
像する複数距離撮像手段（１）と、該撮像された複数画
像の和をとる和画像作成手段（２）と、該和画像を二階微分して二階微分画像を求める二階微分
手段（３）と、該二階微分画像の値の正または負に応じてそれぞれの領
域においてそれぞれ最大または最小の値をとる画像を抽
出する判定手段（４）と、該抽出された領域ごとに画像を合成する画像合成手段（
５）とを具えたことを特徴とする画像入力装置。