遠近歪を有する指示器画像のシフトレンズ系による補正と画像認識による読み取りの研究

1.研究目的本研究は、水道メータのような表示器に対して、その表示器の辺縁部に配置した小型カメラによって、表示指針すなわち計量値を読み取る方法に関する研究である。カメラを周縁部に配置する理由は、表示器の中央部を空けておくことにより、目視による読み取りを常時可能にするためである。しかし周縁部から斜めに撮像することにより遠近歪が生じる。この歪はコンピュータによる画像処理によって補正可能ではあるが、コストや処理時間が掛かるという問題がある。そこで本研究では、シフトレンズと呼ばれる光学系を用いてこの遠近歪を補正し、撮像と同時に遠近歪が補正された画像が得られることを検証する。2.研究方法上記シフトレンズは特殊なレンズであり、小型カメラモジュールとして入手することは難しい。そこで汎用の小型カメラモジュールをレンズと画像センサ部とに分離し、これらを光学ステージおよび自作加工した部品と組み合わせてオリジナルの実験装置を製作した。この装置によってレンズのシフト量のみならず、被写体からの距離、中心軸からのオフセット量等を自由に変えて実験することができた。被写体は、φ50mmの円(表示器外形を模す)に内接するように配置したφ12.5mmの小円(水道メータの指針を模す)を紙に印刷して用いた。評価方法は、シフトレンズ系を用いた場合と、これを用いずに傾斜撮影した場合の、上記小円の扁平率を比較することによって行った。真円の扁平率は0であり、数値が大きくなるにつれてより潰れた楕円となる。3.研究成果シフトレンズを用いずに、45度傾けて撮影した場合の上述の真円の扁平率は0.54であった。一方、シフトレンズを用いて傾けないで測定した場合の扁平率は0.34であり、遠近歪の補正効果が得られることが確認できた。それでも0にならない理由は、広角レンズ特有の樽型歪が残存していたためと考えられる。

1.研究目的本研究は、水道メータのような表示器に対して、その表示器の辺縁部に配置した小型カメラによって、表示指針すなわち計量値を読み取る方法に関する研究である。カメラを周縁部に配置する理由は、表示器の中央部を空けておくことにより、目視による読み取りを常時可能にするためである。しかし周縁部から斜めに撮像することにより遠近歪が生じる。この歪はコンピュータによる画像処理によって補正可能ではあるが、コストや処理時間が掛かるという問題がある。そこで本研究では、シフトレンズと呼ばれる光学系を用いてこの遠近歪を補正し、撮像と同時に遠近歪が補正された画像が得られることを検証する。2.研究方法上記シフトレンズは特殊なレンズであり、小型カメラモジュールとして入手することは難しい。そこで汎用の小型カメラモジュールをレンズと画像センサ部とに分離し、これらを光学ステージおよび自作加工した部品と組み合わせてオリジナルの実験装置を製作した。この装置によってレンズのシフト量のみならず、被写体からの距離、中心軸からのオフセット量等を自由に変えて実験することができた。被写体は、φ50mmの円(表示器外形を模す)に内接するように配置したφ12.5mmの小円(水道メータの指針を模す)を紙に印刷して用いた。評価方法は、シフトレンズ系を用いた場合と、これを用いずに傾斜撮影した場合の、上記小円の扁平率を比較することによって行った。真円の扁平率は0であり、数値が大きくなるにつれてより潰れた楕円となる。3.研究成果シフトレンズを用いずに、45度傾けて撮影した場合の上述の真円の扁平率は0.54であった。一方、シフトレンズを用いて傾けないで測定した場合の扁平率は0.34であり、遠近歪の補正効果が得られることが確認できた。それでも0にならない理由は、広角レンズ特有の樽型歪が残存していたためと考えられる。