JPH01175456A - 画像入力装置 - Google Patents

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〕 高さレベルか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スの
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ｆＷることができるようにする
ことを目的とし、被撮像対象を異なる撮像距離に対応し
て複数の画面に撮像する複数距離撮像手段と、該撮像さ
れた複数画像をそれぞれ複数個の小領域に分割する画像
分割手段と、該分割された小領域ごとに前記複数の画像
のそれぞれの分散を計算する分散計算手段と、該複数の
画像のうぢ最大の分散を有するものを検出する最大値検
出手段と、該最大の分散を有する小領域ごとに画像を合
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、高ざ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
の面の各部分か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１〜の合った状態
で鮮明に撮像することは、通常てぎない。

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。

第６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６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（象ばＣＣＤ
エリアセンサ（ヒデオカメラセンザ）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１４．。

１４２．１４３までの距離ずなわら撮像距離がａｌ。

ａ２．ａ３であったときの、レンズ中心から結像面ま−
での距離ずなわぢ結像距離がす、、ｂ２．ｂ３であった
とき、移動ステージ１３を制御して撮像距離ａ　Ｉ−ａ
　３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°ζ合焦画像を７，６７ることかできる。

第７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７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１
２　＋　、　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−Ｉｌ′１２
１゜１２２．１２３までの距離ずなわぢ結像距離す、、
ｂ２、ｂ３は、被撮像対象１４゜、１４２．１４３まで
の距離ずなわち撮像距離がａＨ，ａ２．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７図
の場合も、被撮像対象１４□〜１４３のすべてに対して
合焦画像を得ることができる。

〔発明か解決しようとする問題点〕

第６図、第７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８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、（８１ば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１
６が垂直から傾いている場合には、面１６の各部で撮像
距離か異なる。いま而１６の各部１６　＋　、　１６２
　、１６３が順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結像距離をとったときの
、センサ１２における画像は（ｂ）。

（Ｃ１，（ｄｌ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１６　＋　、　１６２　、１
６３に対する部分は合焦状態にあるか、その他の部分は
ピンＩ・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、画像分割手段２と、分散計算手段
３と、最大値検出手段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撮像距離に
対応して複数の画面に撮像するものである。

画像分割手段２ば、該撮像された複数画像をそれぞれ複
数個の小領域に分割するものである。

分散計算手段３は、該分割された小領域ごとに前記複数
の画像のそれぞれの分散を計算するものである。

最大値検出手段４は、該複数の画像のうち最大の分散を
有するものを検出するものである。

画像合成手段５は、該最大の分散を有する小領域ごとに
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し
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同じ複数個の小
領域に分割する。このようにして分割された小領域ごと
に、前記複数の画像のそれぞれについて標準偏差を求め
る。複数の画像のうち最大の標準偏差を有するものを検
出する。

このような手順を各小領域ごとに行い、最大の標準偏差
を有する小領域のみによって画像を合成する。この画像
は分割された各小領域かすべて標準偏差最大であって合
焦状態にあり、従って合成された画像は、その各部かす
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（象を得ることがで
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７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エリアセンナ等のセンサを
含んでいて、ｎ個の結像距離にり１応するｎ個の画像を
得ることができるものである。２２ば画像入力回路であ
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。

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
、標準偏差作成回路２４．最大値検出回路２５、画像合
成回路２６２合成画像メモリ２７を有し、各部はハス２
８を経て相互に接続され、制御回路２９の制御に基つい
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。

第３図は第２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２図におけると同じ部分
を同じ番号によって示している。

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、前述のようにしてｎ面のフレームメモリ２３１
〜２３ｎからなる原画像メモリ２３に画像ごとに記ｉｌ
ｌされる。各メモリ２３．〜２３ｎの画像は複数個の小
領域に分割され、各画像の対応する小領域の画像は読み
出されて標準偏差作成回路２４に入力される。

第４図は画像の分割を説明するものであって、１画面を
例えば縦方向にＭ分割し、横方向にＮ分割することによ
って、ＭＸＮ個の小領域を得ることが示されている。

標準偏差作成回路２４においては、入力されたｎ個の対
応する小領域の画像についてそれぞれ標準偏差を作成す
る。標準偏差は小領域内の各点（画知ることによって、
周知の方法によって求めることかできる。

最大値検出回路２５は、ｎ個の小頭域中最大の標準偏差
を有するものを検出する。画像合成回路２６は検出され
た小領域の画像信号をそのメモリから読み出しζ、合成
画像メモリ２７にお６Ｊる対応する位置に書き込む。

制御回路２９ば、原画像メモリ２３における画像のすべ
ての小領域についてこのような処理を終了して、合成画
像メモリ２７におけるずべての領域の書き込みが終了し
たとき、合成画像メモリ２７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、合焦状態の小領
域のみによって構成されている。

第５図は、分割して得られた各小領域に対応する各セン
サ出力と濃淡ヒストグラムとの関係を説明したものであ
る。同図においては、あるパターンを有する領域（０，
０）をｘ−ｘ’　方向に走査したときのセンサ出力と濃
淡ヒス１へグラムとを、（ａ）合焦状態（結像距離ｂ　
ｉ　）　、　（ｂｌｌ多少ピント子れの場合（結像比Ｍ
ｌｔ　ｂ　ｉ＋１　）　、　（ｃ１人きいピントずれの
場合（結像距離ｂ　ｉ＋２　）について示している。

すなわち合焦状態（ａ）においてはセンサ出力ｅｉは尖
鋭に立ち」二かり、これに対する濃淡ヒストグラムは黒
の部分と白の部分の２つの濃度の箇所に集中して頻度の
高い部分を生じている。多少ピンＩ−ずれの場合（ｂ）
においてはセンサ出力ｅ　ｉ＋１は尖鋭さを減少し、濃
淡ヒストグラムにおける黒と白の頻度最大の点は接近し
てくる。さらに大きいピントずれの場合（Ｃ１において
はセンサ出力ｅ　ｉ＋２の尖鋭さは最も小ざ＜、濃淡ヒ
ストグラムにおける黒と白の頻度最大の点は合体して１
つになる。

さらに以上の各場合における濃淡ヒストグラムの標準偏
差σを比較すると、（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ１の各場
合に対応する標準偏差σｊ、σｊ＋１．σ目２は順次小
さくなる。このように小領域内の合焦状態の良否は、そ
の領域内における濃淡ヒストグラムの標準偏差によって
判定することができるものであり、そのため第４図の実
施例においては濃淡ヒストグラムを求めることなく、領
域内の画像について直接標準偏差を求めることによって
、その最大値によって合焦画像を決定ずろようにしてい
る。

〔発明の効果〕

以」二説明したように本発明によれば、複数距離撮像装
置の画像を小領域に分割し、それぞれの小領域から合焦
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ス
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図は画像の分割を説明する図、 第５図は分割された小領域に対応する各センサ出力と濃
淡ヒストグラムとの関係を説明する図、第６図は従来の
複数距離撮像装置の一例を示す図、 第７図は従来の複数距離撮像装置の他の例を示す図、 第８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・・・標準偏差作成回路 ２５・・・最大値検出回路 ２６・・・画像合成回路２６ ２７・・・合成画像メモリ ２８・・・バス ２９・・・制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   像をそれぞれ複数個の小領域に分割する画像分割手段（
   ２）と、 該分割された小領域ごとに前記複数の画像のそれぞれの
   分散を計算する分散計算手段（３）と、該複数の画像の
   うち最大の分散を有するものを検出する最大値検出手段
   （４）と、該最大の分散を有する小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。