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JP5353196B2 - Moving measuring device and moving measuring program - Google Patents

Moving measuring device and moving measuring program Download PDF

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JP5353196B2
JP5353196B2 JP2008293293A JP2008293293A JP5353196B2 JP 5353196 B2 JP5353196 B2 JP 5353196B2 JP 2008293293 A JP2008293293 A JP 2008293293A JP 2008293293 A JP2008293293 A JP 2008293293A JP 5353196 B2 JP5353196 B2 JP 5353196B2
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Description

本発明は、移動計測装置および移動計測プログラムに関する。さらに詳述すると、画面に表示されるカーソル位置等を制御するためのポインティングデバイスに好適な移動計測装置および移動計測プログラムに関する。   The present invention relates to a movement measurement device and a movement measurement program. More specifically, the present invention relates to a movement measurement apparatus and a movement measurement program suitable for a pointing device for controlling a cursor position displayed on a screen.

パーソナルコンピュータ(以下、PCという)などの電子機器には、マウス、タッチパッド(ノート型PC等のキーボード付近に配置されるタッチセンサ)、タッチパネル(携帯電話等のディスプレイ等に重畳されるタッチセンサ)等、画面に表示されるカーソル位置等を制御するためのポインティングデバイスと呼ばれる入力装置が広く利用されている。   Electronic devices such as personal computers (hereinafter referred to as PCs) include a mouse, a touch pad (a touch sensor disposed near a keyboard such as a notebook PC), and a touch panel (a touch sensor superimposed on a display such as a mobile phone). For example, an input device called a pointing device for controlling a cursor position displayed on a screen is widely used.

例えば、特許文献1には、光学レンズと光検出器アレイを持つマウスであって、机面を撮影することで、机と装置との相対的移動量を検出する技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a technique of detecting a relative movement amount between a desk and an apparatus by photographing a desk surface with a mouse having an optical lens and a photodetector array.

また、特許文献2に記載のように、複数のレンズを備えた撮像装置で時系列に撮影した複数の画像から、被写体の動きを検出する技術も知られている。   In addition, as described in Patent Document 2, a technique for detecting the movement of a subject from a plurality of images taken in time series with an imaging apparatus including a plurality of lenses is also known.

特開2004−213674号公報JP 2004-213673 A 特開2008−34948号公報JP 2008-34948 A

そこで、複数のレンズを備えた撮像装置を利用してユーザの手や指を撮影し、その動きを認識することでポインティングデバイスとする構成が考えられる。   In view of this, a configuration is considered in which a user's hand or finger is photographed using an imaging device including a plurality of lenses, and the movement is recognized to be a pointing device.

しかしながら、例えば、特許文献1に記載の装置は、マウスが机面から持ち上げられたこと(即ち、撮像装置から被写体までの距離が変化したこと)を検知するために、反射画像が暗くなることを利用している。これは、マウスを机面に接触させた状態で撮像視野を照明するように斜め方向から照明していることによるが、例えば、マウスを裏返した場合には、天井の照明等が視野に入るため暗くなるとは限らないため問題がある。   However, for example, the device described in Patent Document 1 is that the reflected image becomes dark in order to detect that the mouse is lifted from the desk surface (that is, the distance from the imaging device to the subject has changed). We are using. This is due to the fact that the imaging field of view is illuminated with the mouse in contact with the desk surface. For example, if the mouse is turned over, the ceiling illumination etc. will enter the field of view. There is a problem because it is not always dark.

また、被写体の高さが変化したことを検知するために、近接センサを備えているが、このように別個のセンサを備える構成は、コストがかかり、故障の可能性も増加する。さらに、相関度を用いているが、少し持ち上げただけで反応するためには、光学系の被写界深度が十分浅い必要がある等の問題がある。   Further, in order to detect that the height of the subject has changed, a proximity sensor is provided. However, such a configuration including a separate sensor is costly and increases the possibility of failure. Furthermore, although the degree of correlation is used, there is a problem that the depth of field of the optical system needs to be sufficiently shallow in order to respond with a slight lift.

即ち、机面の移動を認識する光学式マウス用センサと違い、ユーザの指などを認識するために外向きに撮影する場合は、認識対象となる被写体以外の物体が写ったり、外光が入射したりするという問題がある。また、光学式マウス用センサと同様に装置自身が動く場合にも正しく被写体の検出を行う必要がある。これらの問題を解決するためには、装置外界や装置自体の動きに影響を受けることなく、装置と被写体との距離を正確に検出することが要求される。尚、特許文献2に記載の技術では、複数のレンズは、視野を広げるためや、狭い視野を高いフレームレートで読み出すために利用されており、装置と被写体との距離の検出を目的とするものではない。   In other words, unlike an optical mouse sensor that recognizes the movement of a desk surface, when shooting outward to recognize a user's finger, an object other than the subject to be recognized is captured or external light is incident. There is a problem of doing. In addition, it is necessary to correctly detect the subject even when the apparatus itself moves like the optical mouse sensor. In order to solve these problems, it is required to accurately detect the distance between the apparatus and the subject without being affected by the external environment of the apparatus or the movement of the apparatus itself. In the technique described in Patent Document 2, a plurality of lenses are used to widen the field of view or to read a narrow field of view at a high frame rate, and the purpose is to detect the distance between the apparatus and the subject. is not.

さらには、近年、ノート型PC等の小型化が進み、携帯電話等のモバイル通信機器でも従来のボタン操作に変わってタッチパネルにより操作するものが増えているため、ポインティングデバイスの小型化も望まれている。   Furthermore, in recent years, downsizing of notebook PCs and the like has progressed, and mobile communication devices such as mobile phones have been increasingly operated by touch panels instead of conventional button operations, so that the size of pointing devices is also desired to be reduced. Yes.

そこで本発明は、装置外界や装置自体の動きに影響を受けることなく、ユーザによる操作を正確に認識できる移動計測装置を、小型かつ簡易な構成により提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mobile measuring device that can accurately recognize an operation by a user without being affected by the external environment of the device or the movement of the device itself, with a small and simple configuration.

かかる目的を達成するため、請求項1に記載の移動計測装置は、2以上のレンズが略平面状に並べられ、被写体像を像面上で結像させるためのレンズアレイから構成される撮像光学系及び受光素子の画素アレイにより構成され、撮像光学系による被写体像を撮像する撮像手段と、第1のレンズにより結像された撮像面領域の画像データである第1の個眼画像と、第1の個眼画像と同時に第2のレンズにより結像された撮像面領域の画像データである第2の個眼画像と、第1のレンズまたは第2のレンズのいずれかにより、第1の個眼画像及び第2の個眼画像とは所定時間差で結像された撮像面領域の画像データである第3の個眼画像との少なくとも3つの個眼画像に基づいて、被写体の移動量を算出する移動量算出手段とを備え、3つの個眼画像のうち2つの個眼画像について、一方の個眼画像を一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差が最も小さくなる移動量を算出する移動量算出手段は、同時に撮影された個眼画像間のシフト量を算出する第1のシフト量算出手段と、所定時間差で撮影された個眼画像間のシフト量を算出する第2のシフト量算出手段と、第1のシフト量算出手段で算出した第1のシフト量が所定の範囲にあるか否か判定する判定手段と、判定手段の判定結果に応じて、第2のシフト量算出手段で算出した第2のシフト量を移動量として出力する出力手段と、を備え、判定手段は、第1のシフト量に基づいて、撮像手段からの被写体の高さを判定し、出力手段は、判定手段の判定結果に応じて、第2のシフト量を、属性の異なる移動量として出力し、かつ、第1のシフト量が所定の範囲に入る場合には、移動量を出力しないものである。
In order to achieve this object, the movement measuring apparatus according to claim 1 is an imaging optical system including a lens array in which two or more lenses are arranged in a substantially planar shape and an object image is formed on the image plane. An imaging means configured to capture a subject image by the imaging optical system, a first single-eye image that is image data of an imaging surface area formed by the first lens, The first individual image is obtained by either the first lens or the second lens, and the second single-eye image that is image data of the imaging surface area formed by the second lens simultaneously with the single-eye image. The amount of movement of the subject is calculated based on at least three single-eye images with the third single-eye image that is image data of the imaging surface area formed with a predetermined time difference from the eye image and the second single-eye image. and a moving amount calculation means for, three single-eye For two ommatidium images of the image, while shifting the one ommatidium image pixel by pixel, the movement amount calculating means for calculating a movement amount of the luminance difference is smallest between ommatidium images, pieces were taken at the same time A first shift amount calculating unit that calculates a shift amount between eye images; a second shift amount calculating unit that calculates a shift amount between single-eye images photographed at a predetermined time difference; and a first shift amount calculating unit. Determining means for determining whether or not the first shift amount calculated in the step is within a predetermined range, and the second shift amount calculated by the second shift amount calculating means in accordance with the determination result of the determining means Output means, and the determination means determines the height of the subject from the imaging means based on the first shift amount, and the output means determines the second height according to the determination result of the determination means. Output the shift amount of as a shift amount with different attributes, , When the first shift amount is within a predetermined range is one that does not output the amount of movement.

また、請求項に記載の発明は、請求項1に記載の移動計測装置において、更に、撮像手段が有する全てのレンズにより撮影される個眼画像に基づいて複眼画像を合成し、出力する合成画像取得手段と、該合成画像取得手段と移動量算出手段とを適宜切り替え可能な選択手段とを備えるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the movement measuring device according to the first aspect, the compound eye image is further synthesized based on the single- eye images photographed by all the lenses of the imaging means and output. The image acquisition means and a selection means capable of appropriately switching between the composite image acquisition means and the movement amount calculation means are provided.

また、請求項に記載の移動計測プログラムは、2以上のレンズが略平面状に並べられ、被写体像を像面上で結像させるためのレンズアレイから構成される撮像光学系及び受光素子の画素アレイにより構成され、撮像光学系による被写体像を撮像する撮像手段により撮影された個眼画像に対し、同時に撮影された個眼画像間のシフト量として一方の個眼画像を一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差が最も小さくなるシフト量を算出する第1のシフト量算出処理と、所定時間差で撮影された個眼画像間のシフト量として一方の個眼画像を一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差が最も小さくなるシフト量を算出する第2のシフト量算出処理と、第1のシフト量算出処理で算出した第1のシフト量が所定の範囲にあるか否か判定する判定処理と、判定処理の判定結果に応じて、第2のシフト量算出処理で算出した第2のシフト量を移動量として出力する出力処理とをコンピュータに実行させるものであって、判定処理では、第1のシフト量に基づいて、撮像手段からの被写体の高さを判定し、出力処理では、判定処理の判定結果に応じて、第2のシフト量を、属性の異なる移動量として出力し、かつ、第1のシフト量が所定の範囲に入る場合には、移動量を出力しないものである。

According to a third aspect of the present invention, there is provided a moving measurement program including an imaging optical system and a light receiving element, each of which includes two or more lenses arranged in a substantially planar shape and a lens array for forming a subject image on the image plane. A single-eye image is shifted pixel by pixel as a shift amount between single-eye images captured by an imaging means that is configured by a pixel array and picks up a subject image by an imaging optical system. However, the first shift amount calculation process for calculating the shift amount that minimizes the luminance difference between the single-eye images, and one single-eye image as the shift amount between the single-eye images captured at a predetermined time difference one pixel at a time While shifting, the second shift amount calculation process for calculating the shift amount that minimizes the luminance difference between the single-eye images and the first shift amount calculated by the first shift amount calculation process are within a predetermined range. Whether or not A determination process, in accordance with the determination result of the determining process, there is to be executed and an output process of outputting the second shift amount as the movement amount calculated by the second shift amount calculation processing, to the computer, determination In the process, the height of the subject from the imaging unit is determined based on the first shift amount, and in the output process, the second shift amount is set as a movement amount having a different attribute according to the determination result of the determination process. If it is output and the first shift amount falls within a predetermined range, the movement amount is not output .

本発明によれば、複眼撮像装置を用いて同時に撮影した複数の個眼画像および所定の時間差で撮影した個眼画像を利用し、被写体の高さ(撮像装置から被写体までの距離)と被写体の時間的な移動量を同時に計測することにより、装置外界や装置自体の動きに影響を受けることなく、ユーザが機器を指でなぞる等の動きのみを抽出し、ユーザ操作として認識できる機器を実現することができる。さらに、このような複眼撮像装置を、マイクロレンズアレイを利用することにより小型、かつ安価で実現することができる。   According to the present invention, the height of the subject (distance from the imaging device to the subject) and the subject's height are determined using a plurality of single-eye images taken simultaneously using a compound-eye imaging device and a single-eye image taken at a predetermined time difference. By simultaneously measuring the amount of movement over time, it is possible to realize a device that can be recognized as a user operation by extracting only movements such as the user tracing the device with a finger without being affected by the movement of the outside of the device or the device itself. be able to. Furthermore, such a compound eye imaging device can be realized in a small size and at low cost by using a microlens array.

以下、本発明の構成を図1から図10に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。本発明の移動計測装置は、2以上のレンズが略平面状に並べられ、被写体像を像面上で結像させるためのレンズアレイから構成される撮像光学系及び受光素子の画素アレイにより構成され、撮像光学系による被写体像を撮像する撮像手段(複眼撮像部10)と、第1のレンズにより結像された撮像面領域の画像データである第1の個眼画像と、第1の個眼画像と同時に第2のレンズにより結像された撮像面領域の画像データである第2の個眼画像と、第1のレンズまたは第2のレンズのいずれかにより、第1の個眼画像及び第2の個眼画像とは所定時間差で結像された撮像面領域の画像データである第3の個眼画像との少なくとも3つの個眼画像に基づいて被写体の移動量を算出する移動量算出手段(第1のシフト量演算部20、前フレーム記録部30、第2のシフト量演算部40、高さ判定部50、出力設定部60)とを備えるものである。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS. The movement measuring apparatus according to the present invention includes an imaging optical system including a lens array in which two or more lenses are arranged in a substantially planar shape and forms a subject image on an image plane, and a pixel array of a light receiving element. , An imaging unit (compound eye imaging unit 10) that captures a subject image by the imaging optical system, a first single-eye image that is image data of an imaging surface area formed by the first lens, and a first single-eye The second single-eye image, which is image data of the imaging surface area imaged by the second lens at the same time as the image, and the first single-eye image and the first lens by either the first lens or the second lens. The movement amount calculation means for calculating the movement amount of the subject based on at least three single-eye images with the third single-eye image that is image data of the imaging surface area formed with a predetermined time difference from the two single-eye images. (First shift amount calculation unit 20, previous frame Recording unit 30, a second shift amount calculation unit 40, those having a height determining unit 50, the output setting unit 60) and.

1.第1の実施形態
第1の実施形態の移動計測装置の機能ブロック図の一例を図1に示す。本実施形態の移動計測装置1は、少なくとも複眼撮像部10、第1のシフト量演算部(第1のシフト量演算手段)20、前フレーム記録部30、第2のシフト量演算部(第2のシフト量演算手段)40、高さ判定部(高さ判定手段)50及び出力設定部(出力手段)60を備えており、複眼撮像部10で撮影された画像データを基に被写体の移動量を算出し、当該移動量を出力情報として不図示のホスト装置に送信するものである。尚、複眼撮像部10を除く各ブロックは、マイクロプロセッサ、RAM、ROM等のハードウェア資源により構成される。また、移動計測装置1は、図示しない通信手段により接続されたホスト装置との間で通信を行うものである。以下、各ブロックについて説明する。
1. First Embodiment FIG. 1 shows an example of a functional block diagram of a movement measuring apparatus according to a first embodiment. The movement measurement apparatus 1 of the present embodiment includes at least a compound eye imaging unit 10, a first shift amount calculation unit (first shift amount calculation unit) 20, a previous frame recording unit 30, a second shift amount calculation unit (second Shift amount calculation means) 40, height determination section (height determination section) 50, and output setting section (output means) 60, and the amount of movement of the subject based on the image data photographed by the compound eye imaging section 10. And the movement amount is transmitted as output information to a host device (not shown). Each block excluding the compound eye imaging unit 10 is configured by hardware resources such as a microprocessor, RAM, and ROM. In addition, the mobile measurement device 1 performs communication with a host device connected by a communication means (not shown). Hereinafter, each block will be described.

複眼撮像部10は、複眼画像を撮像、取得する手段であり、例えば、図2に示すように、レンズアレイ3、遮光部材4、撮像素子5、カバーガラス6により構成される。   The compound eye imaging unit 10 is a unit that captures and acquires a compound eye image, and includes, for example, a lens array 3, a light shielding member 4, an imaging element 5, and a cover glass 6 as shown in FIG.

レンズアレイ3は被写体像を結像させるためのものであり、2つのレンズ(以下、第1のレンズ3a、第2のレンズ3bとする)をレンズ光軸と略直交する平面内に配列させたものである。   The lens array 3 is for forming a subject image, and two lenses (hereinafter referred to as a first lens 3a and a second lens 3b) are arranged in a plane substantially orthogonal to the lens optical axis. Is.

遮光部材4は、レンズアレイ3の各レンズ3a,3bを通過した光線の像面上でのクロストークを防止し、ゴーストやフレアなどのノイズを抑制するためのものである。   The light blocking member 4 is for preventing crosstalk on the image plane of the light beam that has passed through the lenses 3a and 3b of the lens array 3 and suppressing noise such as ghost and flare.

撮像素子5は、レンズアレイ3の各レンズ3a,3bにより結像される像(以下、個眼画像という)の集合である複眼画像を撮像するための手段であり、具体的には例えば受光素子5aが二次元配列されたCMOS撮像素子等が用いられる。ここでは撮像素子5は受光素子5aによる光電変換信号のゲインを調整したり、アナログ信号からデジタル信号へ変換したりする回路を内蔵し、撮像画像をデジタル画像データとして出力する構成のものとする。以下、レンズ3aにより結像される個眼画像を第1の個眼画像(個眼画像1)、レンズ3bにより結像される個眼画像を第2の個眼画像(個眼画像2)ともいう。   The image pickup device 5 is a means for picking up a compound eye image that is a set of images (hereinafter referred to as single-eye images) formed by the lenses 3a and 3b of the lens array 3, and specifically, for example, a light receiving device. A CMOS image sensor or the like in which 5a is two-dimensionally arranged is used. Here, the imaging device 5 is configured to incorporate a circuit that adjusts the gain of a photoelectric conversion signal by the light receiving device 5a or converts an analog signal to a digital signal, and outputs a captured image as digital image data. Hereinafter, the single-eye image formed by the lens 3a is referred to as a first single-eye image (single-eye image 1), and the single-eye image formed by the lens 3b is referred to as a second single-eye image (single-eye image 2). Say.

また、複眼撮像部10の外面は保護のためカバーガラス6で覆われており、このカバーガラス6を通して被写体2を撮影するものである。   Further, the outer surface of the compound-eye imaging unit 10 is covered with a cover glass 6 for protection, and the subject 2 is photographed through the cover glass 6.

第1のシフト量演算部20は、同時に撮影した2つの個眼画像(第1の個眼画像及び第2の個眼画像)間のシフト量(以下、第1のシフト量ともいう)を算出する手段である。ここで、個眼画像間には各レンズと被写体との位置関係に起因する視差(複眼視差)が存在することが知られている。以下、図3を用いて個眼画像間の視差の生じるしくみについて説明する。   The first shift amount calculation unit 20 calculates a shift amount (hereinafter also referred to as a first shift amount) between two single-eye images (first single-eye image and second single-eye image) that are taken simultaneously. It is means to do. Here, it is known that parallax (compound eye parallax) due to the positional relationship between each lens and the subject exists between single-eye images. Hereinafter, a mechanism for generating parallax between single-eye images will be described with reference to FIG.

図3は、各レンズ3a,3bの中心から被写体の高さhに存在する被写体2の像が、各レンズ3a,3bにより撮像面7上に、それぞれ第1の個眼画像、第2の個眼画像として写る場合を示している。   FIG. 3 shows an image of the subject 2 existing at the height h of the subject from the center of each lens 3a, 3b on the imaging surface 7 by each lens 3a, 3b. The case where it appears as an eye image is shown.

ここで、被写体2上にある点pは、各個眼画像上ではq1, q2に写る。この第1の個眼画像上の像位置q1と第2の個眼画像上の像位置q2との差を視差と呼ぶ。即ち、各レンズ3a,3bおよび撮像面7の相対位置が固定されている場合、視差は被写体2の高さに応じて変化するといえる。   Here, the point p on the subject 2 appears in q1 and q2 on each single-eye image. The difference between the image position q1 on the first single-eye image and the image position q2 on the second single-eye image is called parallax. That is, when the relative positions of the lenses 3 a and 3 b and the imaging surface 7 are fixed, it can be said that the parallax changes according to the height of the subject 2.

したがって、複数の個眼画像間の視差を求めることにより、被写体の高さhを計測することができる。個眼画像間のシフト量は、例えば、以下に述べる処理により求めることができる。   Therefore, the height h of the subject can be measured by obtaining the parallax between a plurality of single-eye images. The shift amount between single-eye images can be obtained by, for example, the processing described below.

一方の個眼画像を左右(図3における左右方向)に一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差を計算し、輝度差が最も小さくなるシフト量を求める。ここで、輝度差Eは数式1により求められ、輝度差Eは、その値が小さいほど画像が類似していることを示している。即ち、数式1において、輝度差Eが最小となるときのsx,syが視差であり、求めるシフト量(以下、シフト量1、第1のシフト量ともいう)となる。尚、視差の方向(符号)と範囲は、レンズの配置および想定する被写体の高さによって決まるので、所定範囲、例えば0〜10画素の範囲で1画素刻みに10通りのシフト量での輝度差を計算して最小値を求めるようにすれば良い。   While shifting one individual image left and right (left and right in FIG. 3) pixel by pixel, the luminance difference between the individual images is calculated, and the shift amount that minimizes the luminance difference is obtained. Here, the luminance difference E is obtained by Equation 1, and the luminance difference E indicates that the smaller the value is, the more similar the images are. That is, in Equation 1, sx and sy when the luminance difference E is the minimum are parallaxes, and are the required shift amounts (hereinafter also referred to as shift amount 1 and first shift amount). The direction (symbol) and range of the parallax are determined by the lens arrangement and the height of the assumed subject. Therefore, the luminance difference with 10 different shift amounts per pixel within a predetermined range, for example, 0 to 10 pixels. To obtain the minimum value.

Figure 0005353196
Figure 0005353196

尚、シフト量の算出は、数式1による処理に限られるものではなく、例えば、数式1における絶対値に代えて二乗和を求めたり、正規化相関係数を計算するなどの様々な演算処理が可能である。   Note that the calculation of the shift amount is not limited to the processing according to Equation 1. For example, various arithmetic processing such as obtaining a sum of squares instead of the absolute value in Equation 1 or calculating a normalized correlation coefficient may be performed. Is possible.

前フレーム記録部30は、一方の個眼画像のみ1フレーム分記録する手段である。尚、本実施形態では、前フレーム記録部30にて、第1の個眼画像を記録するようにしているが、いずれか一方の個眼画像を記録すればよい(即ち、図1中の個眼画像1と個眼画像2とは逆であっても良い)。また、以下、前フレーム記録部30にて記録された前フレームの第1の個眼画像を、第1のシフト量演算部20等で処理対象となる第1の個眼画像と区別するために第3の個眼画像ともいう。   The previous frame recording unit 30 is a means for recording only one single-eye image for one frame. In the present embodiment, the first frame image is recorded in the previous frame recording unit 30, but any one of the individual images may be recorded (that is, the individual image in FIG. 1). The eye image 1 and the single eye image 2 may be reversed). Hereinafter, in order to distinguish the first single-eye image of the previous frame recorded by the previous frame recording unit 30 from the first single-eye image to be processed by the first shift amount calculation unit 20 or the like. Also referred to as a third individual image.

第2のシフト量演算部40は、前フレーム記録部30に記録されている第3の個眼画像と第1の個眼画像とのシフト量を計算する手段である。   The second shift amount calculation unit 40 is means for calculating the shift amount between the third single-eye image and the first single-eye image recorded in the previous frame recording unit 30.

第2のシフト量演算部40は、上述の第1のシフト量演算部20と同様の手法により、各シフト量での輝度差を計算し、最小値を求める(上記数式1参照)。即ち、数式1において、輝度差Eが最小となるときのsx,syが求めるシフト量(以下、シフト量2、第2のシフト量ともいう)である。ここで、第2のシフト量は、視差ではなく被写体(指)の動きにより生じるもので、シフト方向は上下左右2次元方向に生じる。本実施形態では、中心となる画素から上下左右に1画素ずつ、計9通りのシフトで最小値を求めるようにしているが、これに限られるものではない。また、第2のシフト量は、指の移動速度と撮影間隔によって決まるため、例えば、より広い範囲での最小値を求めることにより、速い動きに対応することも可能となる。   The second shift amount calculation unit 40 calculates a luminance difference at each shift amount by a method similar to that of the first shift amount calculation unit 20 described above, and obtains a minimum value (see Equation 1 above). That is, in Equation 1, sx and sy when the luminance difference E is the minimum are the shift amounts to be obtained (hereinafter also referred to as shift amount 2 and second shift amount). Here, the second shift amount is caused not by the parallax but by the movement of the subject (finger), and the shift direction is generated in the two-dimensional direction, up, down, left and right. In the present embodiment, the minimum value is obtained by a total of nine shifts, one pixel vertically and horizontally from the center pixel. However, the present invention is not limited to this. Further, since the second shift amount is determined by the finger moving speed and the photographing interval, for example, by obtaining the minimum value in a wider range, it is possible to cope with a fast movement.

尚、上述の第1のシフト量演算部20と第2のシフト量演算部40との演算処理は、演算装置の性能に応じて、時分割で動作させることも好ましい。   In addition, it is also preferable to operate the arithmetic processing of the first shift amount calculation unit 20 and the second shift amount calculation unit 40 described above in a time division manner according to the performance of the calculation device.

高さ判定部50は、第1のシフト量演算部20で算出される第1のシフト量を閾値により判断し、被写体の高さを判定する。上述のように被写体の高さ、即ち、被写体と撮像素子との距離が近いほど視差は大きくなるからである。ここで、第1のシフト量に設定する閾値と判定結果(case0〜3)との関係を図4にしめす。   The height determination unit 50 determines the first shift amount calculated by the first shift amount calculation unit 20 based on a threshold value, and determines the height of the subject. This is because, as described above, the parallax increases as the height of the subject, that is, the distance between the subject and the image sensor becomes shorter. Here, the relationship between the threshold value set for the first shift amount and the determination results (case 0 to 3) is shown in FIG.

本実施形態では、第1のシフト量を3つの閾値(th0,th1,th2、但し、th0>th1>th2である)と比較して、表1に示す4通り(case0〜3)を判定するようにしている。   In this embodiment, the first shift amount is compared with three threshold values (th0, th1, th2, where th0> th1> th2), and the four types shown in Table 1 (case 0 to 3) are determined. I am doing so.

Figure 0005353196
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ここで、装置(複眼撮像部10)表面はカバーガラス6で覆われているので、被写体2は一定の距離以内には入らない。したがって、例えば、最大の閾値th0をカバーガラス6よりわずかに外側に対応する高さに設定しておくことで、装置表面に被写体2が接触している場合には th0より第1のシフト量が大きい(case0)と判定できる。   Here, since the surface of the device (compound eye imaging unit 10) is covered with the cover glass 6, the subject 2 does not enter within a certain distance. Therefore, for example, by setting the maximum threshold th0 to a height slightly corresponding to the outside of the cover glass 6, when the subject 2 is in contact with the apparatus surface, the first shift amount is greater than th0. It can be determined to be large (case 0).

出力設定部60は、第2のシフト量演算部40で算出された第2のシフト量と、高さ判定部50の判定結果(case0〜3)との双方に基づいて出力情報を決定する。   The output setting unit 60 determines the output information based on both the second shift amount calculated by the second shift amount calculation unit 40 and the determination result (case 0 to 3) of the height determination unit 50.

判定結果に応じた出力情報を表2に示す。   Table 2 shows the output information corresponding to the determination result.

Figure 0005353196
Figure 0005353196

本実施形態における出力情報は、移動量種別(1または2)、x方向の移動量、y方向の移動量の3つの数値からなるデジタル信号とする。尚、移動量種別の1は、第1,第2方向の移動量を指し、移動量種別の2は、第3,第4方向の移動量を指す。   The output information in the present embodiment is a digital signal composed of three numerical values: a movement amount type (1 or 2), a movement amount in the x direction, and a movement amount in the y direction. The movement amount type 1 indicates the movement amount in the first and second directions, and the movement amount type 2 indicates the movement amount in the third and fourth directions.

表2に示すように、判定結果がcase0の場合は、x,y方向の移動量(シフト量2)を第1,第2方向の移動量としてホスト装置へ出力する。ここで、第1,第2方向の移動量は、通常のマウスと同様に、ホスト装置の表示画面上のカーソル移動量として利用することができる。   As shown in Table 2, when the determination result is case 0, the movement amount in the x and y directions (shift amount 2) is output to the host device as the movement amount in the first and second directions. Here, the amount of movement in the first and second directions can be used as the amount of movement of the cursor on the display screen of the host device, as with a normal mouse.

即ち、被写体(指)が装置表面に接触している場合は、移動量をカーソル移動量とするものである。   That is, when the subject (finger) is in contact with the surface of the apparatus, the movement amount is the cursor movement amount.

判定結果がcase1の場合は、画像のシフト量に拘らず移動量を出力しない。これにより、ユーザが装置表面からわずかに指を浮かせただけで、 ただちに入力を停止することができる。また、ユーザの指が意図せずcase0またはcase2の範囲からわずかに外れた場合、例えばスクロール操作中に誤ってカーソルを移動させてしまうなどの誤操作を防止することができる。   When the determination result is case 1, the movement amount is not output regardless of the image shift amount. As a result, the input can be stopped immediately when the user lifts his / her finger slightly from the surface of the device. Further, when the user's finger is unintentionally slightly out of the range of case 0 or case 2, it is possible to prevent an erroneous operation such as moving the cursor by mistake during a scroll operation, for example.

判定結果がcase2の場合は、x,y方向の移動量(シフト量2)を第3,第4方向の移動量としてホスト装置へ出力する。ここで、第3,第4方向の移動量は、市販されているスクロールホイール付きマウスと同様のスクロール量として利用したり、また、移動量を適切に閾値処理等することにより、ボタン押下状態として利用することができる。   When the determination result is case 2, the movement amount in the x and y directions (shift amount 2) is output to the host device as the movement amount in the third and fourth directions. Here, the amount of movement in the third and fourth directions is used as a scroll amount similar to that of a commercially available mouse with a scroll wheel, or by appropriately thresholding the amount of movement, and so on. Can be used.

判定結果がcase3の場合も、case1の場合と同様に画像のシフト量に拘らず移動量を出力しない。これにより、ユーザが装置付近に存在しない場合に、遠景の被写体や装置自身の移動、回転等により、ユーザの意図しない入力が生じることを防止できる。   When the determination result is “case 3”, the movement amount is not output regardless of the shift amount of the image as in the case 1. Thereby, when the user does not exist in the vicinity of the apparatus, it is possible to prevent an unintended input from being generated by the user due to a distant subject or the movement or rotation of the apparatus itself.

次に、上述した移動計測装置1をタッチパッドのようなポインティングデバイスとして利用する携帯端末装置に適用した場合を例に動作の詳細を説明する。   Next, the details of the operation will be described by taking as an example the case where the above-described movement measuring apparatus 1 is applied to a portable terminal device that is used as a pointing device such as a touch pad.

ここでは、第1のシフト量に対して3つの高さ閾値(a>b>c)を設定し、ホスト装置では各領域での出力を、表3の通り扱うものとする。   Here, it is assumed that three height thresholds (a> b> c) are set for the first shift amount, and the host apparatus handles outputs in each region as shown in Table 3.

Figure 0005353196
Figure 0005353196

(非使用時)指などを装置から一定距離(c>シフト量1)以内に近づけなければ、装置を何に向けても、また装置自身を動かしても、本装置は反応しない。上述のcase3に対応し、複眼撮像部10の出力する画像データの内容によらず、視差が閾値c以下の場合には移動量を出力しないからである。   (When not in use) If the finger or the like is not brought within a certain distance (c> shift amount 1) from the device, the device does not react even if the device is pointed toward anything or the device itself is moved. This is because the amount of movement is not output when the parallax is equal to or less than the threshold value c regardless of the content of the image data output from the compound-eye imaging unit 10 corresponding to the above-described case3.

(接触時)指で装置表面を撫でると(シフト量1>a)、指の移動方向にカーソルが移動する。上述のcase0に対応する。   (At the time of contact) When the surface of the apparatus is stroked with a finger (shift amount 1> a), the cursor moves in the direction of finger movement. This corresponds to the case 0 described above.

(指戻し動作)装置から一定の距離(a>シフト量1>b)だけ離して指を動かす場合、本装置は反応しない。上述のcase1に対応し、この場合は、図5に示すような指戻し動作が行われている状態であると判断できるからである。このようにすることにより、ユーザは、指を浮かせて戻しながら、繰り返し一方向にカーソルを移動させることができる。   (Finger return operation) When the finger is moved away from the device by a certain distance (a> shift amount 1> b), the device does not react. This is because it corresponds to the case 1 described above, and in this case, it can be determined that the finger returning operation as shown in FIG. 5 is being performed. By doing so, the user can repeatedly move the cursor in one direction while lifting and returning the finger.

(スクロール動作)装置からある程度(b>シフト量1>c)、指や手を離してかざした状態で、指や手を上下左右に動かすと、ホスト装置の画面表示内容が上下左右にスクロールする。状j梅雨のcase2に対応する。   (Scrolling operation) When the finger or hand is moved up, down, left or right with the finger or hand held away from the device to some extent (b> shift amount 1> c), the screen display content of the host device scrolls up, down, left or right. . Corresponds to case 2 of the state j rainy season.

尚、第1のシフト量の判定について、本実施形態では、3つの閾値を用いて4つの場合に分類したが、これに限られるものではなく、ユーザインタフェースの要求等に応じ、種々の変形が可能である。   In the present embodiment, the determination of the first shift amount is classified into four cases using three threshold values. However, the present invention is not limited to this, and various modifications may be made according to user interface requirements and the like. Is possible.

例えば、一定以下の高さの場合のみ移動量を出力するようにしても良い。カーソル移動とスクロールのような複数種類の入力が必要ない場合、閾値を1つ設定し、2通りの場合分けすることで、誤入力の可能性を減らすことができる。   For example, the movement amount may be output only when the height is below a certain level. When multiple types of input such as cursor movement and scrolling are not necessary, the possibility of erroneous input can be reduced by setting one threshold and dividing the case into two cases.

また、例えば、特定の高さ範囲(例えば2cm〜5cm)のみ移動量を出力するようにしても良い。この場合、例えば、筐体の保持のために指が触れても反応せず、装置から一定距離以上離して手をかざした時だけ反応する等の動作を実現できる。   Further, for example, the movement amount may be output only in a specific height range (for example, 2 cm to 5 cm). In this case, for example, it is possible to realize an operation that does not react even when a finger touches it for holding the housing, and reacts only when a hand is held away from the device by a certain distance or more.

以上のように、移動計測装置1によれば、シフト量の閾値処理という簡単な演算回路により、移動量の計測が有効に機能する高さに制限を与えることができる。また、機器に触れる程度の高さでのみ動き検知機能を働かせることにより、タッチパッドのような接触式センサと同様の使用感をユーザに提供することができる。さらに、被写体の高さにより、複数の属性の情報を入力できるので、カーソル移動とスクロールなど入力できる情報を増加させ、より高機能なポインティングデバイスを実現できる。さらに、入力操作として有効な高さ範囲の間などに無反応領域を設定することにより、誤操作を低減することができる。   As described above, according to the movement measuring apparatus 1, it is possible to limit the height at which the movement amount measurement functions effectively by a simple arithmetic circuit called threshold processing of the shift amount. In addition, by using the motion detection function only at a height enough to touch the device, it is possible to provide the user with a feeling of use similar to that of a contact sensor such as a touch pad. Furthermore, since information of a plurality of attributes can be input depending on the height of the subject, information that can be input such as cursor movement and scrolling can be increased, and a more sophisticated pointing device can be realized. Furthermore, erroneous operations can be reduced by setting a no-reaction area between the height ranges effective as input operations.

2.第2の実施形態
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。尚、第1の実施形態と同様の点については、説明を省略する。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted.

図6に第2の実施形態における移動計測装置1の機能ブロック図を示す。第2の実施形態の移動計測装置1は、撮像装置90とホスト装置100から構成される。本実施形態の撮像装置90は後述の複眼撮像部10を有し、図示しない通信手段を介してホスト装置100と接続されている。ホスト装置100は上述の移動量算出手段(第1のシフト量演算部20、前フレーム記録部30、第2のシフト量演算部40、高さ判定部50及び出力設定部60)、及び後述する合成画像取得部(合成画像取得手段)70、選択部(選択手段)80を有している。尚、ホスト装置100としては、例えば、演算装置、主記憶装置、補助記憶装置等を備えたパーソナルコンピュータを用いることができる。   FIG. 6 shows a functional block diagram of the movement measuring apparatus 1 in the second embodiment. The movement measurement apparatus 1 according to the second embodiment includes an imaging device 90 and a host device 100. The imaging device 90 of this embodiment has a compound eye imaging unit 10 described later, and is connected to the host device 100 via a communication unit (not shown). The host apparatus 100 includes the above-described movement amount calculation means (the first shift amount calculation unit 20, the previous frame recording unit 30, the second shift amount calculation unit 40, the height determination unit 50, and the output setting unit 60), and will be described later. A composite image acquisition unit (composite image acquisition unit) 70 and a selection unit (selection unit) 80 are included. As the host device 100, for example, a personal computer including an arithmetic device, a main storage device, an auxiliary storage device, or the like can be used.

第1の実施形態の移動計測装置1は、移動計測装置1内でシフト量算出などの各演算を実行し、ホスト装置に対しては、出力情報として演算の結果得られる移動量種別および移動量を送信するようにしていたが、第2の実施形態の移動計測装置1は、撮像装置90内では画像の取得のみ行い、画像データのままホスト装置100に転送し、その他の各演算はホスト装置100内で実行する構成としている。このような構成は、ホスト装置100がパーソナルコンピュータのように高い演算性能を持つ場合に好適である。   The movement measurement apparatus 1 of the first embodiment executes each calculation such as shift amount calculation in the movement measurement apparatus 1, and the movement amount type and movement amount obtained as a result of the calculation as output information for the host device. However, the movement measurement apparatus 1 according to the second embodiment only acquires an image in the imaging apparatus 90, transfers the image data as it is to the host apparatus 100, and performs other calculations for the host apparatus. It is configured to execute within 100. Such a configuration is suitable when the host device 100 has high computing performance like a personal computer.

本実施形態の複眼撮像部10の一例を図7に示す。複眼撮像部10は、多数のレンズからなるレンズアレイ3を有し、当該レンズアレイ3により結像される被写体像の複眼画像を撮像し、それをデジタル画像データとして出力する。   An example of the compound eye imaging unit 10 of the present embodiment is shown in FIG. The compound eye imaging unit 10 has a lens array 3 composed of a large number of lenses, captures a compound eye image of a subject image formed by the lens array 3, and outputs it as digital image data.

また、第2の実施形態の移動計測装置1は、上述の移動量算出手段によりポインティングデバイスとして動作するモード(以下、ポインティングモード)を有するだけではなく、合成画像取得部70により静脈認証用のカメラや人物などを撮影するための一般のカメラとして動作するモード(以下、カメラモード)を有している。   In addition, the movement measuring apparatus 1 of the second embodiment not only has a mode (hereinafter referred to as a pointing mode) in which the above-described movement amount calculation means operates as a pointing device, but also uses a composite image acquisition unit 70 to perform a vein authentication camera. And a mode that operates as a general camera for photographing a person or a person (hereinafter referred to as a camera mode).

合成画像取得部70は、複眼撮像部10が有する全てのレンズにより撮影された個眼画像の画像データに基づいて複眼画像を合成する。尚、合成画像取得部70による当該処理には、公知又は新規の手法を用いればよく、特に限られるものではないが、例えば、特開2008−97327号公報に記載されている処理方法を適用することができる。   The composite image acquisition unit 70 synthesizes a compound eye image based on image data of a single-eye image captured by all the lenses included in the compound eye imaging unit 10. The processing by the composite image acquisition unit 70 may be a known or new method, and is not particularly limited. For example, the processing method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-97327 is applied. be able to.

選択部80は、ポインティングモード及びカメラモードの切り替えを可能としている。即ち、本実施形態の複眼撮像部10は、ホスト装置100からの指示に従い、撮像面上の特定の領域のみの画像を出力することができる。   The selection unit 80 can switch between the pointing mode and the camera mode. That is, the compound eye imaging unit 10 of the present embodiment can output an image of only a specific area on the imaging surface in accordance with an instruction from the host device 100.

図8にポインティングモードとカメラモードとの撮像領域を模式化した図を示す。図8における小さい正方形が個眼画像領域(複数の画素からなる)にあたり、全体が撮像素子の全撮像領域を示している。カメラモードでは、例えば撮像素子全体の、ポインティングモードでは、例えば中央付近の個眼画像ふたつ分の領域のみの画像データを取り込みホスト計算機へ送信する。尚、選択部80は、例えば、CMOS撮像素子のモードの設定により可能である。   FIG. 8 shows a schematic diagram of the imaging areas in the pointing mode and the camera mode. A small square in FIG. 8 corresponds to a single-eye image region (consisting of a plurality of pixels), and the whole indicates the entire imaging region of the imaging device. In the camera mode, for example, the entire image pickup device, for example, in the pointing mode, for example, image data of only a region corresponding to two single-eye images near the center is captured and transmitted to the host computer. Note that the selection unit 80 is possible, for example, by setting the mode of the CMOS image sensor.

ここで、撮像素子の撮像にかかる時間は、画像データの転送処理時間が支配的であり、転送時間は画素数に比例する。したがって、本実施形態のように撮像領域の大きさを切替え可能とすることで、カメラモードでは全画素を利用して高解像度の画像を取得することができ、ポインティングモードでは少数の画素だけを高速に (単位時間あたりの撮影回数を多く)撮像し、被写体の速い動きにも追従できる。   Here, the time taken for imaging by the image sensor is dominant in the image data transfer processing time, and the transfer time is proportional to the number of pixels. Therefore, by enabling switching of the size of the imaging area as in this embodiment, a high-resolution image can be acquired using all pixels in the camera mode, and only a small number of pixels can be acquired at high speed in the pointing mode. In addition, it can take images (many shots per unit time) and follow the fast movement of the subject.

このようにポインティングモードとカメラモードとの双方のモードを備えることにより、一つのセンサで高速(低解像度)と高解像度(低速)の両方の撮像機能を持つので、ポインティングデバイスとしての他、静脈認証用カメラや人物などを撮影するための通常のカメラと共用することができ、それぞれ個別のセンサを塔載するよりも、低コスト化、小型化を実現できる。   By providing both a pointing mode and a camera mode in this way, a single sensor has both high-speed (low resolution) and high-resolution (low speed) imaging functions. The camera can be shared with ordinary cameras for taking pictures of people and people, and it is possible to realize cost reduction and downsizing rather than mounting individual sensors.

3.移動計測プログラム
次に、本発明に係る移動計測プログラムについて説明する。移動計測プログラムは、例えば、ホスト装置100の補助記憶装置に記憶されており、当該プログラムがCPUに読み込まれ実行されることによって、ホスト装置100が移動計測装置1として機能する。また、移動計測プログラムは、ホスト装置100全体の資源を管理するオペレーティングシステム内のデバイスドライバとして動作することが好ましい。
3. Next, the movement measurement program according to the present invention will be described. The movement measurement program is stored in, for example, an auxiliary storage device of the host device 100, and the host device 100 functions as the movement measurement device 1 when the program is read and executed by the CPU. The movement measurement program preferably operates as a device driver in an operating system that manages the resources of the entire host device 100.

本実施形態では、ポインティングデバイスおよびカメラのふたつのデバイスとして動作し、これらの機能をシステムへ提供するものとする。また、デバイスドライバとして機能することにより、計算機上で実行されるさまざまなアプリケーションでポインティングおよび画像入力機能を利用できる。   In the present embodiment, it operates as two devices, a pointing device and a camera, and provides these functions to the system. Further, by functioning as a device driver, the pointing and image input functions can be used in various applications executed on a computer.

また、本実施形態では、移動計測プログラムは、デフォルトではポインティングモードで動作し、カメラボタン押下等のユーザ指示により一時的にカメラモードへ移行し、カメラモードでの動作である画像取得が完了した後、自動的にポインティングモードへ戻るものとしている。図9〜図10のフローチャートを参照して、双方のモードでの動作を説明する。   Further, in the present embodiment, the movement measurement program operates in the pointing mode by default, temporarily shifts to the camera mode in response to a user instruction such as pressing the camera button, and the image acquisition that is the operation in the camera mode is completed. , Automatically return to pointing mode. The operation in both modes will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

3−1.ポインティングモード
ポインティングモードにおいて移動計測プログラムが実行する処理(移動量算出処理)の一例を、図9のフローチャートに示す。尚、移動量算出処理は、タイマー割り込みを利用して定期的に繰り返される。
3-1. Pointing Mode An example of processing (movement amount calculation processing) executed by the movement measurement program in the pointing mode is shown in the flowchart of FIG. The movement amount calculation process is periodically repeated using a timer interruption.

先ず、複眼撮像部10から画像データの入力がされる(S11)。具体的には、個眼画像二つ分の画像データが入力される。   First, image data is input from the compound eye imaging unit 10 (S11). Specifically, image data for two single-eye images is input.

次に、シフト量演算1(S12:第1のシフト量算出処理)が実行され、シフト量1(同時視差)が算出される。尚、処理内容は、上記第1のシフト量演算部20によるものと同様である。   Next, shift amount calculation 1 (S12: first shift amount calculation process) is executed, and shift amount 1 (simultaneous parallax) is calculated. The processing content is the same as that by the first shift amount calculation unit 20.

次に、高さ判定(S13:判定処理)が実行される。尚、処理内容は、上述の高さ判定部50によるものと同様である。即ち、上述の閾値設定例では、判定結果がcase0及び2(表1)の場合(S13:有効)は、次のシフト量演算2(S14)へ進み、判定結果がcase1及び3の場合(S13:無効)は、個眼像記録(S16)へ移行する。   Next, height determination (S13: determination processing) is performed. The processing content is the same as that by the height determination unit 50 described above. That is, in the above threshold setting example, when the determination results are cases 0 and 2 (Table 1) (S13: valid), the process proceeds to the next shift amount calculation 2 (S14), and when the determination results are cases 1 and 3 (S13). : Invalid) shifts to single-eye image recording (S16).

次に、シフト量演算2(S14:第2のシフト量算出処理)が実行され、シフト量2(被写体の移動量)が算出される。尚、処理内容は、上述の第2のシフト量演算部40によるものと同様である。   Next, shift amount calculation 2 (S14: second shift amount calculation process) is executed to calculate shift amount 2 (subject movement amount). The processing content is the same as that by the second shift amount calculation unit 40 described above.

次に、移動量出力(S15:出力処理)が実行される。尚、処理内容は、上述の出力設定部50によるものと同様である。即ち、高さ判定結果とシフト量2に基づいて求めた移動量種別、x方向移動量、y方向移動量をホスト装置へ送信する。   Next, movement amount output (S15: output processing) is executed. The processing content is the same as that by the output setting unit 50 described above. That is, the movement amount type, the x-direction movement amount, and the y-direction movement amount obtained based on the height determination result and the shift amount 2 are transmitted to the host device.

次に、個眼像記録(S16)が実行される。尚、処理内容は、上述の前フレーム記録部30によるものと同様である。即ち、次フレームの計算のため、個眼画像1をメモリに記録する。以上が、ポインティングモードにおける移動計測プログラムが実行する処理であり、当該処理を一定時間おきに繰り返す。   Next, single-eye image recording (S16) is executed. The processing content is the same as that by the previous frame recording unit 30 described above. That is, the single image 1 is recorded in the memory for calculation of the next frame. The above is the process executed by the movement measurement program in the pointing mode, and the process is repeated at regular intervals.

3−2.カメラモード
カメラモードにおいて移動計測プログラムが実行する処理(合成画像取得処理)の一例を、図10のフローチャートに示す。合成画像取得処理は、複眼画像を合成処理し一枚の画像データとして出力する。
3-2. Camera Mode An example of processing (composite image acquisition processing) executed by the movement measurement program in camera mode is shown in the flowchart of FIG. In the synthesized image acquisition process, a compound eye image is synthesized and output as a single piece of image data.

先ず、複眼撮像部10から画像データが入力される(S21)。カメラモードでは全ての個眼画像が入力される。   First, image data is input from the compound eye imaging unit 10 (S21). In the camera mode, all single-eye images are input.

次に、基準画像設定(S22)が実行される。即ち、各個眼画像の領域を抽出し、視差検出、再構成の基準となる個眼画像が設定される。   Next, reference image setting (S22) is executed. That is, a region of each single-eye image is extracted, and a single-eye image serving as a reference for parallax detection and reconstruction is set.

次に、視差検出(S23)が実行される。即ち、各個眼画像の基準個眼画像に対する視差が検出される。   Next, parallax detection (S23) is performed. That is, the parallax of each single-eye image with respect to the reference single-eye image is detected.

次に、各個眼画像データから視差を考慮し、再構成演算(S24)が実行される。即ち、各個眼画像は、対象物の高さに応じた視差を持つため、仮想的な合成画像の各画素位置に対応する個眼画像上の位置を検出された視差を利用して求め、その位置の画素値を補間によって求めて合成画像の画素値とするものである。尚、複数の個眼画像の領域内に対応位置が存在する場合には、各個眼画像から求めた画素値の平均を合成画像の画素値とすれば良い。   Next, the reconstruction calculation (S24) is executed in consideration of the parallax from each single-eye image data. That is, since each single-eye image has a parallax corresponding to the height of the object, the position on the single-eye image corresponding to each pixel position of the virtual composite image is obtained using the detected parallax, The pixel value of the position is obtained by interpolation and used as the pixel value of the composite image. In addition, when the corresponding position exists in the area | region of a several single-eye image, what is necessary is just to use the average of the pixel value calculated | required from each single-eye image as the pixel value of a synthesized image.

次に、再構成された合成画像をカメラでの取得画像として出力する(S25)。当該処理により、各個眼画像の情報を統合し、解像度の高い合成画像を得ることができる。このような合成画像は、一般的なカメラとして、または従来技術と同様の静脈認証用画像入力手段としてなど、様々な用途に利用することができる。   Next, the reconstructed composite image is output as an image acquired by the camera (S25). By this processing, information of each individual eye image can be integrated and a composite image with high resolution can be obtained. Such a composite image can be used for various purposes such as a general camera or a vein authentication image input unit similar to the conventional art.

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明に係る移動計測装置の機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the movement measuring device concerning the present invention. 複眼撮像部の概略構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram of a compound eye imaging part. 個眼画像間に生じる視差を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parallax which arises between single-eye images. シフト量に設定する閾値を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the threshold value set to a shift amount. 指戻し操作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating finger return operation. 第2の実施形態の移動計測装置の機能ブロック図の一例である。It is an example of the functional block diagram of the movement measurement apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の複眼撮像部の概略構成図の一例である。It is an example of the schematic block diagram of the compound eye imaging part of 2nd Embodiment. 動作モードごとの撮像領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the imaging region for every operation mode. ポインティングモードにおいて移動計測プログラムが実行する処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which a movement measurement program performs in pointing mode. カメラモードにおいて移動計測プログラムが実行する処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process which a movement measurement program performs in camera mode.

符号の説明Explanation of symbols

1 移動計測装置
2 被写体
3 レンズアレイ
4 遮光部材
5 撮像素子
6 カバーガラス
10 複眼撮像部
20 第1のシフト量演算部
30 前フレーム記録部
40 第2のシフト量演算部
50 高さ判定部
60 出力設定部
70 合成画像取得部
80 選択部
90 撮像装置
100 ホスト計算機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movement measuring device 2 Subject 3 Lens array 4 Light-shielding member 5 Imaging element 6 Cover glass 10 Compound eye imaging unit 20 First shift amount calculation unit 30 Previous frame recording unit 40 Second shift amount calculation unit 50 Height determination unit 60 Output Setting unit 70 Composite image acquisition unit 80 Selection unit 90 Imaging device 100 Host computer

Claims (3)

2以上のレンズが略平面状に並べられ、被写体像を像面上で結像させるためのレンズアレイから構成される撮像光学系及び受光素子の画素アレイにより構成され、前記撮像光学系による被写体像を撮像する撮像手段と、
第1のレンズにより結像された撮像面領域の画像データである第1の個眼画像と、前記第1の個眼画像と同時に第2のレンズにより結像された撮像面領域の画像データである第2の個眼画像と、前記第1のレンズまたは前記第2のレンズのいずれかにより、前記第1の個眼画像及び前記第2の個眼画像とは所定時間差で結像された撮像面領域の画像データである第3の個眼画像との少なくとも3つの個眼画像に基づいて、被写体の移動量を算出する移動量算出手段とを備え
記3つの個眼画像のうち2つの個眼画像について、一方の個眼画像を一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差が最も小さくなる移動量を算出する前記移動量算出手段は、
同時に撮影された個眼画像間のシフト量を算出する第1のシフト量算出手段と、
所定時間差で撮影された個眼画像間のシフト量を算出する第2のシフト量算出手段と、
前記第1のシフト量算出手段で算出した第1のシフト量が所定の範囲にあるか否か判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて、前記第2のシフト量算出手段で算出した第2のシフト量を移動量として出力する出力手段と、を備え、
前記判定手段は、前記第1のシフト量に基づいて、前記撮像手段からの前記被写体の高さを判定し、
前記出力手段は、前記判定手段の判定結果に応じて、前記第2のシフト量を、属性の異なる移動量として出力し、かつ、前記第1のシフト量が所定の範囲に入る場合には、前記移動量を出力しないことを特徴とする移動計測装置。
Two or more lenses are arranged in a substantially planar shape, and are composed of an imaging optical system composed of a lens array for forming a subject image on the image plane and a pixel array of a light receiving element, and the subject image by the imaging optical system Imaging means for imaging
A first single-eye image that is image data of the imaging surface region imaged by the first lens, and image data of the imaging surface region that is imaged by the second lens simultaneously with the first single-eye image. Imaging in which a second single-eye image and the first single-eye image and the second single-eye image are formed with a predetermined time difference by either the first lens or the second lens. Movement amount calculation means for calculating the movement amount of the subject based on at least three single-eye images with the third single-eye image that is image data of the surface area ;
For two ommatidium images of the previous SL three ommatidium images, one with the ommatidium image shifted by one pixel, the movement amount calculating means for calculating a movement amount of the luminance difference is smallest between ommatidium images Is
First shift amount calculating means for calculating a shift amount between single-eye images taken at the same time;
A second shift amount calculating means for calculating a shift amount between single-eye images photographed at a predetermined time difference;
Determining means for determining whether or not the first shift amount calculated by the first shift amount calculating means is within a predetermined range;
Output means for outputting, as a movement amount, the second shift amount calculated by the second shift amount calculation means according to the determination result of the determination means,
The determination means determines the height of the subject from the imaging means based on the first shift amount,
The output means outputs the second shift amount as a movement amount having a different attribute according to the determination result of the determination means, and when the first shift amount falls within a predetermined range, A movement measuring apparatus characterized by not outputting the movement amount .
更に、前記撮像手段が有する全てのレンズにより撮影される個眼画像に基づいて複眼画像を合成し、出力する合成画像取得手段と、
該合成画像取得手段と前記移動量算出手段とを適宜切り替え可能な選択手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の移動計測装置。
Furthermore, a composite image acquisition unit that combines and outputs a compound eye image based on single-eye images captured by all the lenses included in the imaging unit;
The movement measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a selecting unit that can appropriately switch between the synthetic image acquiring unit and the movement amount calculating unit.
2以上のレンズが略平面状に並べられ、被写体像を像面上で結像させるためのレンズアレイから構成される撮像光学系及び受光素子の画素アレイにより構成され、前記撮像光学系による被写体像を撮像する撮像手段により撮影された個眼画像に対し、
同時に撮影された個眼画像間のシフト量として一方の個眼画像を一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差が最も小さくなるシフト量を算出する第1のシフト量算出処理と、
所定時間差で撮影された個眼画像間のシフト量として一方の個眼画像を一画素ずつシフトしながら、個眼画像間の輝度差が最も小さくなるシフト量を算出する第2のシフト量算出処理と、
前記第1のシフト量算出処理で算出した第1のシフト量が所定の範囲にあるか否か判定する判定処理と、
前記判定処理の判定結果に応じて、前記第2のシフト量算出処理で算出した第2のシフト量を移動量として出力する出力処理と
をコンピュータに実行させるものであって、
前記判定処理では、前記第1のシフト量に基づいて、前記撮像手段からの前記被写体の高さを判定し、
前記出力処理では、前記判定処理の判定結果に応じて、前記第2のシフト量を、属性の異なる移動量として出力し、かつ、前記第1のシフト量が所定の範囲に入る場合には、前記移動量を出力しない
ことを特徴とする移動計測プログラム。
Two or more lenses are arranged in a substantially planar shape, and are composed of an imaging optical system composed of a lens array for forming a subject image on the image plane and a pixel array of a light receiving element, and the subject image by the imaging optical system For single-eye images taken by the imaging means for imaging
A first shift amount calculation process for calculating a shift amount that minimizes the luminance difference between the single-eye images while shifting one single-eye image pixel by pixel as a shift amount between the single-eye images captured simultaneously;
Second shift amount calculation processing for calculating a shift amount that minimizes a luminance difference between single-eye images while shifting one single-eye image pixel by pixel as a shift amount between single-eye images captured at a predetermined time difference When,
A determination process for determining whether or not the first shift amount calculated in the first shift amount calculation process is within a predetermined range;
In response to said determination process of the determination result, there is to be executed and an output process of outputting the second shift amount calculated by the second shift amount calculation processing as the movement amount to the computer,
In the determination process, the height of the subject from the imaging unit is determined based on the first shift amount,
In the output process, according to the determination result of the determination process, the second shift amount is output as a movement amount having different attributes, and when the first shift amount falls within a predetermined range, A movement measurement program that does not output the movement amount .
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