JPH01162485A - Picture input device - Google Patents

Picture input device

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JPH01162485A
JPH01162485A JP62320942A JP32094287A JPH01162485A JP H01162485 A JPH01162485 A JP H01162485A JP 62320942 A JP62320942 A JP 62320942A JP 32094287 A JP32094287 A JP 32094287A JP H01162485 A JPH01162485 A JP H01162485A
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JP
Japan
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image
total
differential
distance
memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP62320942A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
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
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP62320942A priority Critical patent/JPH01162485A/en
Publication of JPH01162485A publication Critical patent/JPH01162485A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain the picture of a focused condition by selecting the mere picture element of a focused condition from the picture of plural distance image picking-up devices and synthesizing it. CONSTITUTION:Plural pictures obtained by plural distance image picking-up devices 21 are total differentiated respectively at a total differential circuit 24, and total differential results are stored to a total differential picture memory 25 respectively. The output of the memory 25 is inputted to an inter-picture difference circuit 26, a one story differential value is found by taking a one story difference and stored to a one story difference memory 27, moreover, a two story differential value is found by taking the on story difference and stored a two-story difference memory 28. A judging circuit 29 uses the output of memories 27 and 28 and selects a point, which the one story differential value is zero and the two story differential value becomes maximum for each picture element, extracts the picture at a picture synthesizing circuit 30, and writes and synthesizes at a corresponding position in a synthesizing picture memory 31.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第12図、第13図) 発明が解決しようとする問題点(第14図)問題点を解
決するための手段(第1図)作 用(第2図〜第7図) 実施例(第8図〜第11図) 発明の効果 〔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
状態の画像を得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素のみを選択して合成するこ
とによって、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、 被撮像対象を結像距離の異なる複数の原画面に撮像する
複数距離撮像手段と、撮像された複数画像から複数の全
微分画面を求める全微分手段と、全微分画面を1階微分
して複数の1階微分画面を求める1階微分手段と、全微
分画面を2階微分して複数の2階微分画面を求める2階
微分手段または全微分画面における各画像の分散を求め
る平面内分散手段と、各画素ごとに1階微分値が0で2
階微分値の絶対値が最大となる光軸方向距離または各画
素ごとに1階微分値が0で各画像ごとに分散値が最小と
なる光軸方向距離を判定する判定手段と、各画素ごとに
判定された距離に対応する原画面の画素を抽出して合成
する画像合成手段とを具えて構成される。
[Detailed description of the invention] [Table of contents] Overview Industrial field of application Conventional technology (Figures 12 and 13) Problems to be solved by the invention (Figure 14) Means for solving the problems (Fig. 1) Effect (Fig. 2 to Fig. 7) Example (Fig. 8 to Fig. 11) Effects of the invention [Summary] In-focus state can be maintained over the entire surface of a target object having multiple height levels. The purpose of this invention is to enable an image input device that obtains an image to obtain a completely focused image by selecting and combining only in-focus pixels from images from a multi-distance imaging device. , a multi-distance imaging means that images the object to be imaged on a plurality of original screens having different imaging distances, a total differentiation means that obtains a plurality of total differential screens from the multiple captured images, and a total differential screen that performs first-order differentiation of the total differential screen. a first-order differentiation means for obtaining a plurality of first-order differential screens; a second-order differentiation means for obtaining a plurality of second-order differential screens by second-order differentiation of all the differential screens; or an in-plane dispersion means for obtaining the dispersion of each image in the total differential screen. and the first differential value for each pixel is 0 and 2
a determination means for determining the distance in the optical axis direction at which the absolute value of the floor differential value is maximum or the distance in the optical axis direction at which the first floor differential value is 0 for each pixel and the variance value is the minimum for each image, and for each pixel. and an image synthesizing means for extracting and synthesizing pixels of the original screen corresponding to the distance determined.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

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人力
装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a human-powered image device that can obtain images that are in focus over the entire surface of a target object having multiple height levels.

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。
In an imaging device, when multiple target objects are located at different distances from the imaging lens, or when each part of the surface of the same target object is located at a different distance from the imaging lens, the distance If the difference is not within the depth of focus determined by the lens, it is usually not possible to capture a clear image with all parts in focus.

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。
However, in practice, it is necessary to obtain an image that is in focus over the entire surface even when the range in which the imaged object exists exceeds the depth of focus range of the imaging lens. There are cases.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、このような広範囲の被撮像対象な撮像する方法と
しては、固定した結像用レンズに対して結像面に置かれ
るセンサを撮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。
Conventionally, methods for capturing images of such a wide range of objects include methods of moving a sensor placed on the imaging plane with respect to a fixed imaging lens according to the imaging distance, or using a half mirror, etc. A method of dividing the optical path of an imaging lens and placing sensors at different focal positions to take images is currently being used.

第12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。
FIG. 12 shows an example of a conventional multi-distance imaging device, in which the sensor is moved.

第12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。結像面において像はCCD
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
に搭載されていて撮像距離に応じて移動できろように構
成されている。
In FIG. 12, the imaging lens 11 is fixedly provided to the imaging device. At the imaging plane, the image is a CCD
It is detected by a sensor 12 such as an area sensor (video camera sensor), and the sensor 12 is mounted on a moving stage 13 and is configured to be movable according to the imaging distance.

いま結像用レンズ11の中心から被撮像対象141゜1
42 、14.までの距離すなわち撮像距離がal。
Now, from the center of the imaging lens 11 to the object to be imaged 141°1
42, 14. The distance to , that is, the imaging distance is al.

a2*a3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bl、b2.b3であったと
き、移動ステージ13を制御して撮像距離a1〜a3に
対応して結像距離b1〜b3になるように移動させると
すれば、被撮像対象141〜143のすべてに対して合
焦画像を得ることができる。
When a2*a3, the distance from the lens center to the imaging plane, that is, the imaging distance is bl, b2. b3, if the moving stage 13 is controlled to move to the imaging distances b1 to b3 corresponding to the imaging distances a1 to a3, then all of the imaged objects 141 to 143 will be A focused image can be obtained.

第13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。
FIG. 13 shows another example of a conventional multi-distance imaging device, illustrating a case where a plurality of sensors are used.

第13図において、結像用レンズ11の光路はハーフミ
ラ−151、152によって分割され、それぞれセンサ
121 、 122 、 123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121゜
122 、 12.までの距離すなわち結像距離b1.
b2゜b5は、被撮像対象141.142.145まで
の距離すなわち撮像距離がa1wa2+a3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13
図の場合も、被撮像対象141〜143のすべてに対し
て合焦画像を得ることができる。
In FIG. 13, the optical path of the imaging lens 11 is divided by half mirrors 151, 152 and detected by sensors 121, 122, 123, respectively. , 12. , that is, the imaging distance b1.
b2° and b5 are selected to be the focusing distances when the distance to the object to be imaged 141.142.145, that is, the imaging distance is a1wa2+a3. Therefore the 13th
In the case of the figure as well, focused images can be obtained for all of the imaged objects 141 to 143.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第12図、第13図に示されたより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、従って同一画面上に合焦状態で
撮像することはできない。
The conventional multi-distance imaging device shown in FIGS. 12 and 13 is capable of imaging an object to be imaged at an imaging distance corresponding to a certain imaging distance in a focused state. However, objects to be imaged at other imaging distances are not within the focal depth range of the imaging lens, and therefore cannot be imaged in focus on the same screen.

第14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、(a)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、面16の各部で撮
像距離が異なる。いま面16の各部16.、162.1
65が111次撮像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合焦状態の結像距離をとっ
たときの、センサ12における画像は(bl 、 (c
l 、 (dlに示されるようになる。各画像において
、そのときの結像距離に対応する位置161.162,
163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。
FIG. 14 shows an example of an image taken by a conventional multi-distance imaging device, in which (a) shows the relationship between the imaging device and the object to be imaged. When the surface 16 is tilted from the vertical, the imaging distance differs for each part of the surface 16. Each part 16 of the current surface 16. , 162.1
65 is assumed to have a smaller 111st imaging distance,
The image on the sensor 12 when the focused imaging distance is set according to each imaging distance is (bl, (c
l, (as shown in dl. In each image, the position 161, 162, corresponding to the imaging distance at that time is
The portion corresponding to 163 is in focus, but the other portions are out of focus and a clear image cannot be obtained.

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素のみ
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。
The present invention aims to solve these problems, and by selecting and compositing only in-focus pixels from images taken by a multi-distance imaging device, the imaging distance can be adjusted to the depth of focus of the imaging lens. The object of the present invention is to make it possible to obtain a completely focused image even for an object to be imaged that changes over a range.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明の原理的構成を示したものであって、(
a)は$1の発明を示し、複数距離撮像手段1と、全微
分手段2と、1階微分手段5と、2階微分手段4と、判
定手段5と、画像合成手段6ととを具えてなることが示
されている。また(b)は第2の発明を示し、複数距離
撮像手段1と、全微分手段2と、1階微分手段3と、平
面内分散手段7と、判定手段8と、画像合成手段6とを
具えてなることが示されている。
FIG. 1 shows the basic configuration of the present invention, (
a) shows the invention of $1, which includes a multi-distance imaging means 1, a total differentiating means 2, a first-order differentiating means 5, a second-order differentiating means 4, a determining means 5, and an image synthesizing means 6. It has been shown that the Further, (b) shows a second invention, which includes a multi-distance imaging means 1, a total differentiating means 2, a first-order differentiating means 3, an in-plane dispersing means 7, a determining means 8, and an image synthesizing means 6. It is shown that it is equipped with.

複数距離撮像手段1は、被撮像対象を異なる撮像距離に
対応して複数の画面に撮像するものである。
The multi-distance imaging means 1 images the object to be imaged on a plurality of screens corresponding to different imaging distances.

全微分手段2は、撮像された複数画像をそれぞれ画素ご
とに全微分して複数の全微分画面を求めるものである。
The total differentiation means 2 performs total differentiation on each pixel of a plurality of captured images to obtain a plurality of total differential screens.

1階微分手段6は、複数の全微分画面間をそれぞれ画素
ごとに1階微分して複数の全微分画面を求めるものであ
る。
The first-order differentiating means 6 performs first-order differentiation between the plurality of total differential screens for each pixel to obtain a plurality of total differential screens.

2階微分手段4は、複数の全微分画面間をそれぞれ画素
ごとに2階微分して複数の2階微分画面!求めるもので
ある。
The second-order differentiating means 4 performs second-order differentiation for each pixel between the plurality of total differential screens to obtain a plurality of second-order differential screens! That's what I'm looking for.

判定手段5は、各画素ごとに1階微分値が0で2階微分
値の絶対値が最大となる光軸方向距離を判定するもので
ある。
The determining means 5 determines, for each pixel, the distance in the optical axis direction at which the first differential value is 0 and the absolute value of the second differential value is maximum.

画像合成手段6は、各画素ごとに判定された距離に対応
する原画面の画素を抽出して合成するものである。
The image synthesis means 6 extracts and synthesizes pixels of the original screen corresponding to the distance determined for each pixel.

平面内分散手段7は、全微分画面における各画像の光軸
と垂直面内における分散を求めるものである。
The in-plane dispersion means 7 obtains the dispersion of each image in a plane perpendicular to the optical axis in the entire differential screen.

判定手段8は、全微分画面における各画素ごとに1階微
分値が0でかつ各画像ごとに分散値が最小となる光軸方
向距離を判定するものである。
The determining means 8 determines the distance in the optical axis direction at which the first-order differential value is 0 for each pixel in the entire differential screen and the dispersion value is minimum for each image.

〔作 用〕[For production]

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
た異なる撮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それぞれ全微分する。
The same object to be imaged is imaged on a plurality of screens corresponding to different imaging distances depending on the focal depth range of an imaging lens. Then, each of the plurality of captured images is fully differentiated.

第2図は画像の全微分を説明するものであって、(al
は対象を示し、図示のような白黒のパターンを撮像する
ものとする。(b)はセンサの撮像レンズからの距離Z
が変化したときの、各センサ位置Z1+Z 2 * Z
 5における画像データを示し、x−x’線上における
画像出力eによって示される。なおこの場合Zl<Z2
<Z3とする。ここでは距離Z2が最も合焦位置に近く
従って画像出力e尖鋭に立ち上がっているが、距離z、
、z3では非合焦状態であることが示されている。(c
lは各距離Z 1 rz2.z5における全微分データ
を示したものである。ここで全微分gは画像出力eにつ
いて次式によって定義されるものである。
Figure 2 explains the total differential of the image, (al
indicates an object, and assumes that a black and white pattern as shown is to be imaged. (b) is the distance Z from the sensor to the imaging lens
When changes, each sensor position Z1 + Z 2 * Z
5, and is indicated by the image output e on the xx' line. In this case, Zl<Z2
<Z3. Here, the distance Z2 is closest to the in-focus position, so the image output e rises sharply, but the distance z,
, z3 indicates an out-of-focus state. (c
l is each distance Z 1 rz2. This shows the total differential data at z5. Here, the total differential g is defined with respect to the image output e by the following equation.

第2図(clにみられるごとく、全微分出力gは合焦位
置において、最も値が大きくなる特性を示すものであり
、本発明においてはこの性質を利用して合焦の判定を行
う。
As shown in FIG. 2 (cl), the total differential output g exhibits a characteristic in which its value becomes the largest at the in-focus position, and in the present invention, this characteristic is utilized to determine focus.

第3図はエツジの全微分データを示したものである。f
atはエツジを示し例えば図示のようにY方向に平行な
エツジを撮像するものとするが、エツジの向きはこの方
向でなくてもよい。(blは全微分データを、光軸方向
の距離2を変えなからX−Z平面上に描くことによっで
ある曲面が得られることを示したものである。
FIG. 3 shows the total differential data of edges. f
At indicates an edge, and for example, as shown in the figure, an edge parallel to the Y direction is imaged, but the direction of the edge does not have to be in this direction. (bl shows that a certain curved surface can be obtained by drawing all the differential data on the X-Z plane without changing the distance 2 in the optical axis direction.

第4図は全微分データの性質を説明するものであって、
第2図に示されたごとき対象のエツジにおける画像出力
eと全微分出力gとの変化を、エツジに一致した点Aと
エツジから僅かに離れた点Bとについて示したものであ
る。
Figure 4 explains the properties of total differential data,
Changes in the image output e and the total differential output g at the edge of the object as shown in FIG. 2 are shown for a point A coinciding with the edge and a point B slightly away from the edge.

第4図において(alは合焦状態、(b)は少し非合焦
状態、(C)は著しく非合焦状態を示している。各図に
おいて、エツジに相当する点Aでは、全微分出力gは合
焦状態でも非合焦状態でもピークに一致する。しかしな
がらエツジから少しずれた点Bでは、全微分出力gは合
焦状態では小さくなるが、非合焦状態では逆に増加する
場合があることが示されている。
In Fig. 4, (al shows the in-focus state, (b) shows a slightly out-of-focus state, and (C) shows a markedly out-of-focus state. In each figure, at point A corresponding to the edge, the total differential output g matches the peak in both the in-focus and out-of-focus states.However, at point B, which is slightly off the edge, the total differential output g decreases in the in-focus state, but may increase in the out-of-focus state. It has been shown that there is.

第5図は全微分画像における全微分データの変化を説明
するものである。同図において、(a)はエツジにおけ
る全微分出力gの光軸Z方向の変化を示し、(b)はエ
ツジから少し離れた点における全微分出力gのZ方向の
変化を示している。
FIG. 5 explains changes in total differential data in a total differential image. In the figure, (a) shows the change in the total differential output g in the optical axis Z direction at the edge, and (b) shows the change in the total differential output g in the Z direction at a point slightly away from the edge.

第3図において破線で示されるAは、エツジにおける全
微分出力gの変化を示し、第5図(a) K対応してい
る。Bは同じくエツジから僅かに離れた点における全微
分出力gの変化を示し、第5図(b)説明するものであ
って、(a)は第5図において(alで示したエツジに
おける全微分出力gの変化に対応でいる。また(clは
第5図において(bJで示したエツジから僅かに離れた
点における全微分出力gの変質化を示したものである。
A shown by a broken line in FIG. 3 indicates a change in the total differential output g at the edge, and corresponds to K in FIG. 5(a). B also shows the change in the total differential output g at a point slightly away from the edge, which is explained in Figure 5(b), and (a) shows the change in the total differential output g at the edge indicated by (cl) indicates the change in the total differential output g at a point slightly away from the edge indicated by (bJ) in FIG.

第6図(aJ 、 (b)から明らかなように、エツジ
上のの点が合焦位置であり、この点では2階微分出力ら
かなように、エツジから僅かにすれた点におい2の点が
合焦状態の位置である。
As is clear from Figure 6 (aJ, (b)), point 2 on the edge is the in-focus position, and point 2 is slightly off the edge, as the second-order differential output is clear at this point. is the in-focus position.

求めることによって、合焦位置の判定を行うこと説明す
るものである。第5図(alに示されたように、エツジ
を通るライン上の点においては、全微分吊持つ点が最も
合焦状態の点であるが、エツジから僅かに離れたライン
上の点では、全微分出力gの被数生じるので、付加的な
条件が必要になる。第2の発明においては、このような
条件として全微分データの分散を用いる。
This explains how to determine the in-focus position by determining the focal position. As shown in Figure 5 (al), for points on the line passing through the edge, the point with the total differential is the most in-focus point, but for points on the line slightly away from the edge, Since the decimal of the total differential output g is generated, an additional condition is required.In the second invention, the variance of the total differential data is used as such a condition.

第7図において(alは、第5図(aJの場合における
ピーク点cY通る光軸と垂直な切断面Cにおける全微分
出力gの分散を示したものであって、この場合の分散σ
Cは小さい。また(blは第5図(blの場合における
複数のピーク点の一つdを通る光軸と垂直な切断面りに
おける全微分出力gの分散を示したものであって、この
場合の分散σDは太きい。
In FIG. 7, (al indicates the dispersion of the total differential output g in the cross section C perpendicular to the optical axis passing through the peak point cY in the case of aJ in FIG. 5, and the dispersion σ
C is small. In addition, (bl is the dispersion of the total differential output g in the cross section perpendicular to the optical axis passing through one of the plurality of peak points d in the case of Fig. 5 (bl), and the dispersion σD in this case is It's thick.

他のピーク点についても同様である。さらに第5図(b
lの場合におけるピーク以外の点、例えばbにおいては
分散は極めて太きい。
The same applies to other peak points. Furthermore, Figure 5 (b
At points other than the peak in the case of l, for example at b, the dispersion is extremely thick.

で、その近傍の分散σ2=σX2+σy2  が最小と
なる位置を求めることによって、合焦位置の判定を行う
ことができる。
The in-focus position can be determined by finding the position in the vicinity where the variance σ2=σX2+σy2 is the minimum.

本発明においては、このようにして画素ごとに合焦位置
の判定が行われたとき、複数の原画像メモリにおけるデ
ータから合焦位置に対応する画素を抽出して合成画像メ
モリにおいて1画面に合成することによって、全画面に
わたって合焦状態の画像を得る。
In the present invention, when the focus position is determined for each pixel in this way, pixels corresponding to the focus position are extracted from data in a plurality of original image memories and combined into one screen in a composite image memory. By doing this, you can obtain an image that is in focus over the entire screen.

〔実施例〕〔Example〕

第8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12図または第13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。この倫号はn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。
FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a multi-distance imaging device, which has the configuration shown in FIG. 12 or 13, etc., and includes an imaging lens and sensors such as a CCD area sensor, and has n n images corresponding to the imaging distance can be obtained. 22 is an image input circuit that digitizes the image signal obtained from the imaging device 21 and outputs it for each image. This Ringo is input into the original image memory 23 consisting of n sides and stored for each image.

第8図の実施例においてはさらに画像処理を行うために
、全微分回路24.全微分画像メモリ25゜画像間差分
回路26.1階差分メモIJ 27.2階差分メモリ2
81判定回路299画像合成回路309合成画像メモリ
31を有し、各部はバス32を経て相互に接続され、制
御回路33の制御に基づいて一定のシーケンスによって
動作するように構成されている。
In the embodiment of FIG. 8, in order to further perform image processing, the total differential circuit 24. Total differential image memory 25° Inter-image difference circuit 26. 1st floor difference memo IJ 27. 2nd floor difference memory 2
81 judgment circuit 299 image composition circuit 309 composition image memory 31, each part is connected to each other via bus 32, and is configured to operate according to a fixed sequence under the control of control circuit 33.

第9図は第8図に示された実施例における画像処理のた
めの構成を示す図であって、第8図におけると同じ部分
を同じ番号によって示している。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration for image processing in the embodiment shown in FIG. 8, and the same parts as in FIG. 8 are designated by the same numbers.

撮像装置21によって撮像された結像距離を異にするn
画像は、原画像メモリ23において、n面の画像メモリ
231〜23nにそれぞれ画像ごとに記憶される。一方
、n画像は全微分回路24において、n個の全微分ユニ
ット241〜24nにおいてそれぞれ全微分され、全微
分結果は全微分画像メモリ25において、n面の画像メ
モリ251〜25nにそれぞれ記憶される。
Different imaging distances for imaging by the imaging device 21
In the original image memory 23, the images are stored in n-side image memories 231 to 23n for each image. On the other hand, the n images are fully differentiated in the n total differentiation units 241 to 24n in the total differentiation circuit 24, and the total differentiation results are stored in the n-side image memories 251 to 25n in the total differentiation image memory 25, respectively. .

全微分画像メモリ25の出力は画像間差分回路26に人
力され、1階差分をとることによって1階微分値を求め
て(n−1)個・の1階差分メモIJ 271−2+2
72−31・・・+ 27(n−1)−nからなる1階
差分メモリ27に記憶する。すなわち画像メモリ231
の出力と画像メモリ232の出力との差分をとって1階
差分メモリ27+−2に記憶し、画像メモリ232の出
力と画像メモリ233の出力との差分をとって1階差分
メモリ272−5に記憶し、以下同様にして、画像メモ
リ23n−、の出力と画像メモリ23nの出力との差分
なとって1階差分メモリ2スn−1)−0に記憶する。
The output of the total differential image memory 25 is inputted to the inter-image difference circuit 26, which calculates the first-order differential value by taking the first-order difference, and outputs (n-1) first-order difference memos IJ 271-2+2.
72-31...+27(n-1)-n is stored in the first-order difference memory 27. That is, the image memory 231
The difference between the output of the image memory 232 and the output of the image memory 232 is taken and stored in the first-order difference memory 27+-2, and the difference between the output of the image memory 232 and the output of the image memory 233 is taken and stored in the first-order difference memory 272-5. Similarly, the difference between the output of the image memory 23n- and the output of the image memory 23n is obtained and stored in the first-order difference memory 2sn-1)-0.

さらに1階差分メモリ27の出力は画像間差分回路26
に入力され、1階差分をとることによって2階微分値を
求めて(n−2)個の2階差分メモリ281−2−5 
、 ”°l 28(n−2)−(n−j)−nからなる
2階差分メモリ28に記憶する。すなわち1階差分メモ
リ27、−2の出力と1階差分メモリ272−3の出力
との差分をとって2階差分メモリ281−2−5に記憶
し、以下同様にして、1階差分メモリ27(n−2)−
(n−+ )の出力と1階差分メモリ27(n−N−0
の出力との差分なとって2階差分メモリ2B(n−21
−(n−+ )−nに記憶する。
Furthermore, the output of the first-order difference memory 27 is sent to the inter-image difference circuit 26.
is inputted into the memory 281-2-5, the second-order differential value is determined by taking the first-order difference, and (n-2) second-order difference memories 281-2-5
, "°l 28(n-2)-(n-j)-n. That is, the output of the first-order difference memory 27,-2 and the output of the first-order difference memory 272-3. The difference is taken and stored in the second floor difference memory 281-2-5, and in the same manner, the first floor difference memory 27(n-2)-
(n-+) output and the first-order differential memory 27 (n-N-0
The difference between the output of
-(n-+)-n.

次に判定回路29は1階差分メモリ27の出力と、2階
差分メモリ28の出力とを用いて、各画素につる距離Z
を選択する。画像合成回路60は各画素ごとに判定回路
29において選択された距離に対応する原画像メモリ2
3の面の画像を抽出して、合成画像メモリ31における
対応する位置に書き込む。制御回路63は、原画像メモ
リ23における画像のすべての画素についてこのような
処理を終了して、合成画像メモリ30におけるすべての
画素の書き込みが終了したとき、合成画像メモリ61か
ら合成画像の信号を出力する。この画像は所望の画像で
あって、合焦状態の画素のみによって構成されている。
Next, the determination circuit 29 uses the output of the first-order difference memory 27 and the output of the second-order difference memory 28 to determine the distance Z for each pixel.
Select. The image synthesis circuit 60 stores the original image memory 2 corresponding to the distance selected by the determination circuit 29 for each pixel.
3 is extracted and written to the corresponding position in the composite image memory 31. When the control circuit 63 completes such processing for all pixels of the image in the original image memory 23 and writes all the pixels in the composite image memory 30, the control circuit 63 receives the composite image signal from the composite image memory 61. Output. This image is a desired image and is composed only of pixels in focus.

第10図は本発明の他の実施例を示すものであって、第
8図におけると同じ部分を同じ番号で示し、64は平面
内分散回路である。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention, in which the same parts as in FIG. 8 are designated by the same numbers, and 64 is an in-plane distributed circuit.

第10図において複数距離撮像装置21によってn個の
結像距離に対応するn個の画像を得、画像入力回路22
を経てn面からなる原画像メモリ23に画像ごとにそれ
ぞれ記憶することは、第8図の実施例と同じである。
In FIG. 10, n images corresponding to n imaging distances are obtained by the multi-distance imaging device 21, and the image input circuit 22
The storage of each image in the original image memory 23 consisting of n planes through the process is the same as in the embodiment shown in FIG.

第10図の実施例においてはさらに画像処理を行うため
の各部を有するが、$8図の場合と異なり2階差分メモ
リを欠き、代りに平面内分散回路64を有している。各
部はバス32を経て相互に接続され、制御回路33の制
御に基づいて一定のシーケンスによって動作するように
構成されている点も第8図の場合と同様である。
The embodiment of FIG. 10 further includes various parts for image processing, but unlike the case of FIG. 8, it lacks a second-order differential memory and has an in-plane distribution circuit 64 instead. Similar to the case of FIG. 8, each part is connected to each other via a bus 32 and is configured to operate according to a fixed sequence under the control of a control circuit 33.

第11図は第10図に示された実施例における画像処理
のための構成な示す図であって、第10図におけると同
じ部分を同じ番号によって示している。
FIG. 11 is a diagram showing the configuration for image processing in the embodiment shown in FIG. 10, and the same parts as in FIG. 10 are indicated by the same numbers.

撮像装置21によって撮像された結像距離を異にするn
画像は、原画像メモリ26におけるn面の画像メモリ2
31〜23nにそれぞれ記憶される。またn画像は、全
微分回路24におけるn個の全微分ユニット241〜2
4nにおいてそれぞれ全微分され、その結果は全微分画
像メモリ25における、n面の画像メモリ251〜25
nにそれぞれ記憶される。
Different imaging distances for imaging by the imaging device 21
The image is stored in the n-side image memory 2 in the original image memory 26.
31 to 23n, respectively. Further, n images are obtained by n total differentiation units 241 to 2 in the total differentiation circuit 24.
4n, and the results are stored in the n-plane image memories 251 to 25 in the total differential image memory 25.
n respectively.

全微分画像メモリ25の出力は画像間差分回路26に入
力されて1階差分をとられ、その結果は1階差分メモリ
27における(n−1)個の1階差分メモリ271−2
 + 272−3 +・・・+ 27(n−1)−1に
記憶される。
The output of the total differential image memory 25 is input to the inter-image difference circuit 26 to take the first-order difference, and the result is stored in (n-1) first-order difference memories 271-2 in the first-order difference memory 27.
+272-3 +...+ Stored in 27(n-1)-1.

すなわち画像メモリ231の出力と画像メモリ232の
出力との差分なとって1階差分メモリ27.−2に記憶
し、画像メモリ262の出力と画像メモリ233の出力
との差分なとって1階差分メモリ272−3に記憶し、
以下同様にして、画像メモリ23n−4の出力と画像メ
モリ23nの出力との差分をとって1階差分メモIJ 
27(n−1)−0に記憶する。以上の処理は第8図に
示された実施例の場合と同様である。
That is, the difference between the output of the image memory 231 and the output of the image memory 232 is taken and stored in the first-order difference memory 27. -2, and stores the difference between the output of the image memory 262 and the output of the image memory 233 in the first difference memory 272-3,
Thereafter, in the same manner, the difference between the output of the image memory 23n-4 and the output of the image memory 23n is calculated to create a first-order difference memo IJ.
27(n-1)-0. The above processing is the same as in the embodiment shown in FIG.

平面内分散回路34は全微分画像メモリ25の各画像メ
モリの画像出力を用い、これを分割した小f 区分ごとに  −〇となる点の近傍についてX。
The in-plane dispersion circuit 34 uses the image output of each image memory of the total differential image memory 25, and divides it into small f sections.

■ y平面内の分散σ =σχ +σy を求める。■ Find the variance σ = σχ + σy in the y plane.

判定回路29は1階差分メモリ271−2+ 272−
3 +・・・+ 27(n−1)−nにおける1階微分
値から、各画素t ごとに  =0となる点を求めろ。このようにして求め
られた各点のうち、全微分画像メモリ上のt 複数の面において  =0の条件を満たすものがT あったときは、平面内分散回路34において分散σ2=
σx2+σy2が最小となる距離のものを選択する。
The judgment circuit 29 is a first-order differential memory 271-2+ 272-
From the first-order differential value at 3 +...+ 27(n-1)-n, find the point where =0 for each pixel t. Among the points obtained in this way, if there is a point T that satisfies the condition t = 0 in multiple planes on the total differential image memory, the in-plane dispersion circuit 34 calculates the dispersion σ2=
The one with the minimum distance of σx2+σy2 is selected.

画像合成回路30は各画素ごとに判定回路29において
選択された距離に対応する全画像メモリ23の面の画像
を抽出して、合成画像メモリ31における対応する位置
に書き込む。
The image synthesis circuit 30 extracts the image of the surface of the entire image memory 23 corresponding to the distance selected by the determination circuit 29 for each pixel, and writes it into the corresponding position in the synthesized image memory 31.

制御回路は原画像メモリ23におけるすべての画素の書
込みが終了したとき、合成画像メモリ31から合成画像
の信号を出力する。この画像は合焦状態の画素のみによ
って構成されていることは、第6図に示された実施例の
場合と同様である。
The control circuit outputs a composite image signal from the composite image memory 31 when writing of all pixels in the original image memory 23 is completed. As in the case of the embodiment shown in FIG. 6, this image is composed only of pixels in a focused state.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、複数距離撮像装置
によって得られた複数画像の全微分画面から、画素ごと
に1階微分値が0で2階微分値が最大となる点、または
画素ごとの1階微分値が0で画像の分散が最小となる点
を選択して合焦位置とし、その位置に対応する原画像デ
ータを合成することによって所望の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。
As explained above, according to the present invention, from all differential screens of multiple images obtained by a multiple distance imaging device, the point where the first differential value is 0 and the second differential value is maximum for each pixel, or for each pixel, The point where the first differential value of Even for an object to be imaged whose depth of focus changes beyond the depth of focus range of the imaging lens, it is possible to obtain a fully focused image.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理的構成を示す図、第2図は画像の
全微分、を説明する図、第3図はエツジの全微分画像を
示す図、第4図は全微分データの性質を説明する図、第
5図は全微分画像における全微分データの変説明する図
、 第8図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
、 第9図は第8図に示された実施例における画像処理のた
めの構成を示す図、 第10図は本発明の他の実施例の全体構成を示すブロッ
ク図、 第11図は第10図に示された実施例における画像処理
のための構成を示す図、 第12図は従来の複数距離撮像装置の一例を示す図、 第13図は従来の複数距離撮像装置の他の例を示す図、 第14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・・・全微分回路 25・・・全微分画像メモリ 26・・・画像間差分回路 27・・・1階差分メモリ 28・・・2階差分メモリ 31・・・合成画像メモリ 52・・・バス 33・・・制御回路 64・・・平面内分散回路
Figure 1 is a diagram showing the principle configuration of the present invention, Figure 2 is a diagram explaining the total differential of an image, Figure 3 is a diagram showing a total differential image of an edge, and Figure 4 is a diagram showing the properties of the total differential data. 5 is a diagram illustrating changes in total differential data in a total differential image. FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing the configuration for image processing in the embodiment shown in FIG. 12 is a diagram showing an example of a conventional multiple distance imaging device. FIG. 13 is a diagram showing another example of a conventional multiple distance imaging device. FIG. 14 is a diagram showing a conventional multiple distance imaging device. FIG. 3 is a diagram showing an example of an image taken by the device. 21...Multi-distance imaging device 22...Image input circuit 23...Original image memory 24...Full differential circuit 25...Full differential image memory 26...Inter-image difference circuit 27...1 Floor difference memory 28...Second floor difference memory 31...Synthetic image memory 52...Bus 33...Control circuit 64...In-plane distributed circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被撮像対象を異なる結像距離に対応して複数の原
画面に撮像する複数距離撮像手段(1)と、該撮像され
た複数画像をそれぞれ画素ごとに全微分して複数の全微
分画面を求める全微分手段(2)と、 該全微分画面間において画素ごとに1階微分して複数の
1階微分画面を求める1階微分手段(3)と、前記全微
分画面間において画素ごとに2階微分して複数の2階微
分画面を求める2階微分手段(4)と、 各画素ごとに1階微分値が0で2階微分値の絶対値が最
大となる光軸方向距離を判定する判定手段(5)と、 各画素ごとに該判定された距離に対応する原画面の画素
を抽出して合成する画像合成手段(6)とを具えたこと
を特徴とする画像入力装置。
(1) A multi-distance imaging means (1) that images the object to be imaged on a plurality of original screens corresponding to different imaging distances, and a plurality of total differentials by fully differentiating the plurality of images for each pixel. a total differentiation means (2) for obtaining a screen; a first-order differentiation means (3) for obtaining a plurality of first-order differential screens by performing first-order differentiation on a pixel-by-pixel basis between the total differential screens; a second-order differentiation means (4) for obtaining a plurality of second-order differential screens by performing second-order differentiation on An image input device comprising: a determining means (5) for determining; and an image synthesizing means (6) for extracting and synthesizing pixels of an original screen corresponding to the determined distance for each pixel.
(2)被撮像対象を異なる結像距離に対応して複数の原
画面に撮像する複数距離撮像手段(1)と、該撮像され
た複数画像をそれぞれ画素ごとに全微分して複数の全微
分画面を求める全微分手段(2)と、 該全微分画面間において画素ごとに1階微分して複数の
1階微分画面を求める1階微分手段(3)と、前記全微
分画面における各画像の光軸と垂直面内における分散を
求める平面内分散手段(7)と、各画素ごとに1階微分
値が0でかつ各画像ごとに分散値が最小となる光軸方向
距離を判定する判定手段(8)と、 各画素ごとに該判定された距離に対応する原画面の画素
を抽出して合成する画像合成手段(6)とを具えたこと
を特徴とする画像入力装置。
(2) A multi-distance imaging means (1) that images the object to be imaged on a plurality of original screens corresponding to different imaging distances, and a plurality of total differentials by fully differentiating the plurality of images for each pixel. a total differentiation means (2) for calculating a screen; a first-order differentiation means (3) for performing first-order differentiation for each pixel between the total differential screens to obtain a plurality of first-order differential screens; In-plane dispersion means (7) for determining dispersion in a plane perpendicular to the optical axis; and determination means for determining the distance in the optical axis direction at which the first differential value is 0 for each pixel and the dispersion value is minimum for each image. An image input device characterized by comprising (8) and image synthesis means (6) for extracting and synthesizing pixels of the original screen corresponding to the determined distance for each pixel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344930B1 (en) 1999-03-03 2002-02-05 Denso Corporation Total-focus imaging apparatus using a variable-focus lens

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