专利名称：摄像装置、图像合成装置及图像处理方法
技术领域：
本发明涉及一种能够获取对象物的可重叠的多张图像的摄像装置、能将对象物的多张图像拼接成一张图像的图像合成装置及图像处理方法。
背景技术：
目前，在合成拍摄对象物图像并生成全景图像的技术中，对实时取景显示的拍摄装置，当检测出与其他拍摄图像重合的重叠摄影区域，并在该重叠摄影区域内求出距离摄像装置最近位置的拍摄对象距离，在拍摄对象具体未到达阈值时，会发出合成状况不良的提示，这样就可以避免合成不良情况的发生。即使这样可以预先避免产生合成不良的情况，但无法保证不产生合成不良图像的拍摄，并且，即使是生成了已拼接的全景图像，也不能保证生成的全景图像正确显示对象物的形成、尺寸等状态。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种摄像装置、图像合成装置及图像处理方法，能够拍摄对象物的多张图像并拼接成一张正确掌握该对象物状态的图像。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种摄像装置，包括能够从不同位置拍摄对象物并可获得对象物的可重叠的多张图像的摄像单元、测定所述拍摄单元到被拍摄对象物距离的测距装置、根据所述测距装置的测定结果并保持所述拍摄单元到被拍摄对象物的距离在允许误差范围内对所述拍摄单元进行方向调整的方向调整单元以及存储所述拍摄单元拍摄的多张图像和该图像相关图像数据的数据存储单元。作为本发明的进一步改进，所述测距装置能够发出激光和超声波其中之一来测定所述拍摄单元到被拍摄对象物的距离。作为本发明的进一步改进，所述摄像装置还具有一能够使该摄像装置整体移动的移动装置。作为本发明的进一步改进，所述拍摄单元具有若干台相机单元，该若干台相机单兀在与所述移动装置移动方向相垂直的方向上排列成一排。作为本发明的进一步改进，所述数据存储单元存储被拍摄对象物的多张图像的图像数据以及所述移动装置移动的距离。作为本发明的进一步改进，所述拍摄单元具有对被拍摄对象物的拍摄范围进行对焦检测和调整的对焦结构。作为本发明的进一步改进，当所述拍摄单元的对焦结构里发生焦点异常时，所述方向调整单元能够调整所述拍摄单元相对于被拍摄对象物的方向。作为本发明的进一步改进，还包括根据所述拍摄装置的数据存储单元存储的被拍摄对象物的多张图像的图像数据生成一张拼接后的合成图像的图像拼接处理单元。本发明还提供一种通过拍摄装置从不同位置拍摄对象物并获得对象物的可重叠的多张图像的图像处理方法，其特征在于包括以下工序:①在拍摄单元到被拍摄对象物的相对位置关系信息中，至少测定拍摄单元到被拍摄对象物距离的测距工序；②根据所述测距工序的测定结果，并将拍摄单元到被拍摄对象物的距离保持在允许误差的范围内，调整拍摄单元方向的方向调整工序；③在拍摄单元到被拍摄对象物的相对位置关系保持在允许误差范围内，拍摄对象物的拍摄工序；④存储上述拍摄工序拍摄的对象物的多张图像数据的数据存储工序。本发明的有益效果是:通过上述拍摄装置，可获得拍摄单元从不同位置拍摄的多张对象物图像，且该多张图像是基于测距装置的测定结果，拍摄单元到对象物的距离至少保持在一定允许误差范围内的状态下取得的，因此，拼接多张图像生成的合成图像，与被拍摄对象物各个部分的相对大小、距离等高度一致，比如如实显示在表面(或虚拟表面)展开对象物的状态。此外，对象物可以是特地场所，如海底、隧道内壁等，并可正确捕捉此场所状态，同时，不仅可以拍摄相对于固定的对象物位置，也可以通过移动装置达到不同位置的对象物的拍摄。
图1为实施例1所述拍摄装置的方框结构示意图；图2为实施例1所述拍摄装置使用示例图；图3为实施例1所述拍摄装置的拍摄工序流程图；图4为实施例2所述拍摄装置的方框结构示意图；图5为实施例2所述拍摄装置使用示例图；图6为图5所述拍摄装直拍摄情况不例图；图7A-7E为实施例2所述对焦异常时拍摄装置方向调整示意图；图8为实施例2所述拍摄装装置的拍摄工序流程图；图9为图8中对焦点异常拍摄时拍摄装置进行方向调整工序的流程图；图10为实施例3所述拍摄装置的一个示例图；图11为实施例3拍摄工序流程图。
具体实施例方式实施例1:以下就本发明第I实施例相关拍摄装置，参考附图进行说明。如图1所示一种拍摄装置100，具有CPU10、拍摄单元11、存储装置12、显示装置
13、输入装置14、测距装置15、方向调整结构16、总线50等。CPUlO通过总线50，可以在拍摄单元11、存储装置12、显示装置13、输入装置14、测距装置15、方向调整结构16之间进行相互数据传输。而且，CPUlO根据输入装置14的操作指示，从存储装置12读出指定的程序、数据，并基于这些程序、数据进行各种处理。具体来说，CPUlO收集拍摄单元11所拍摄的对象物的图像数据信息。特别是CPUlO基于从测距装置15获取的信息，通过方向调整结构16，来调整拍摄单元11的方向。拍摄单元11内置了由例如(XD、CM0S等组成的固体拍摄装置。通过此固体拍摄装置检测出的图像可以以数码图像信号形式输出。拍摄单元11拍摄作为判定对象的对象物，生成可进行数码处理的图像数据。具体来说，方向调整结构16可根据对象物的位置调整拍摄单元11的方向。存储装置12具备两个领域:一个是存储使拍摄装置100动作的各种程序等的程序领域，另一个是临时保存输入指示、输入数据、处理结果等的数据领域。存储装置12保存从拍摄单元11所拍摄的图像中获取的各种信息，同时保存处理这些信息的各种程序。比如存储装置12存储拍摄单元11所拍摄图像的张数。显示装置13由基于从CPUlO输入的数据而生成驱动信号的显示驱动回路和基于从显示驱动回路输入的驱动信号，进行必要显示的图像显示单元等构成，根据CPUlO的指令信号，进行必要显示。输入装置14由键盘等构成，将反映操作人员操作拍摄装置100的想法的指令信号输入到CPUlO。测距装置15在拍摄单元11附近，是通过向对象物表面发射比如激光或超声波并被对象物反射回来，依次来测量激光或超声波到对象物的往返时间，算出在所测量的时间内激光或超声波行进的距离，进而测定拍摄单元11到对象物距离。在此举例说明，测距装置就是为了划定拍摄对象物范围的。方向调整结构16是配置了摄像单元11及测距装置15，并可调整摄像单元到对象物的距离、角度等的机构。下面参考附图2对拍摄装置100的结构举例说明。在此，拍摄装置100由控制装置110、拍摄结构120组成。控制装置110相当于附图1的CPU10、存储装置12、显示装置13及输入装置14。拍摄结构120相当于附图1的拍摄单元11、测距装置15及方向调整结构16。也就是说拍摄结构120是拍摄对象物CO的结构，控制装置110将反应操作人员想法的各种动作指令传送到拍摄结构120，且生成、存储测距装置15的测距结果、拍摄单元11的角度信息等各种数据，且这些数据应附带于拍摄结构120所拍摄图像的图像数据、图像中。下面就附图2所示拍摄结构120各单元的构成及动作进行详细说明。此时的对象物CO(杯子)如图所示，被配置于转台TT的中央，此转台以沿上下方向即Y方向延伸的中心轴AX为标准旋转。对象物CO通过转台TT旋转在拍摄中变化方向。比如，拍摄装置100每拍摄一次，对对象物CO进行一定角度的旋转，一定次数重复拍摄后，进行了刚好360度(I周)的拍摄，可以获得生成全景图像的图像数据，此全景图像是指将对象物CO从侧面彻底拍摄的图像。拍摄结构120中，拍摄单元11和测距装置15被配置在后续介绍的方向调整结构16的支撑臂单元16a的前端侧，通过方向调整结构16的调整，可保持与对象物CO正面相对的状态。此间，测距装置15朝向对象物CO发出激光或超声波，并测量检测出在对象物CO表面反射回的激光或超生波的时间，以此测定拍摄单元11到对象物CO的距离。拍摄单元11在测距装置15进行测距、方向调整结构进行方向调整的状态下，来拍摄对象物CO。拍摄结构120中，方向调整结构16调整拍摄单元11及测距装置15相对于对象物CO的距离、角度。为此，方向调整结构16由支撑臂单元16a、第一模具16b、第二模具16c和驱动回路16d构成。支撑臂单元16a是在其前端侧即靠近对象物CO侧(+Z侧)搭载拍摄单元11及测距装置15，并可进行旋转。第一模具16b能够使支持臂单元16a沿垂直方向(Y方向)移动，第二模具16c能够支持第一模具16b沿水平方向(Z方向)移动,驱动回路16d是根据控制装置110发出的指示，驱动支持臂单元16a、第一模具16b及第二模具16c。
方向调整结构16的支持臂单元16a通过旋转结构(图中未示)，比如沿3个旋转方向旋转拍摄单元11及测距装置15，以此实现3个角度(α、β、Y)的角度调整，保持拍摄单元11和测距装置15的相对位置关系，并可以实现他们的自由旋转。而且，支持臂单元16a通过滑动结构(图中未示)，相对于第一模具16b可以做上下方向(Y方向)滑动。也就是说相对于对象物CO，第一模具16b可以在高度方向(Y方向)调整拍摄单元11及测距装置15。而且，第一模具16b通过滑动结构，相对于第二模具16c在前后方向(Z方向)进行滑动。也就是说相对于对象物CO，第二模具16c可以在远近方向(Z方向)即前后方向调整拍摄单元11及测距装置15。另外，对于水平方向的调整实质上相当于转台TT旋转量的调整。根据以上所述，关于相对于对象物CO的拍摄单元11及测距装置15的距离、角度，方向调整结构16拥有6个自由度(3个方向X、Y、Z及角度α、β、Y)，可以自由调整方向。综上所述，本实施例里，根据方向调整结构16的方向调整，可以精确控制拍摄单元11和对象物CO的相对位置关系。因此，针对伴随着转台TT的旋转而变化方向的对象物CO，通常可以以保持在一定允许误差范围内的距离、角度进行拍摄。因此拼接所拍图像而得到的合成图像可以做成展开对象物CO侧面的精密图像。此外，关于一定的允许误差，根据拍摄对象对象物CO的大小及所要求的精度而定。比如像杯子那样比较小的拍摄对象与海底、隧道内壁等比较大的拍摄对象时，允许误差是不同的。以下参考附图3的流程图，就拍摄装置100的拍摄动作举例说明。首先，拍摄装置100的CPUlO通过测距装置15发射、检测激光即进行测距，确认对象物CO的位置(步骤S101)。其次，基于步骤SlOl的结果，为使图像是在一定允许误差范围且是从正面拍摄对象物CO的状态下所拍摄的，CPU 10算出3个位置及3个角度必要的补正量，以算出的结果为依据，驱动方向调整结构16，进行拍摄单元11及测距装置15的方向调整(步骤S102)。另外，作为步骤S102方向调整之一，比如通过第I及第2模具16b、16c，可以调整拍摄单元11及测距装置15到对象物CO的距离。另外，方向调整中，也可以调整拍摄单元相对于对象物CO的朝向。调整时是这样考虑的，比如在测距装置进行测距时，针对从对象物中心领域到比如沿高度方向(Y方向)周边侧的朝向，CPUlO确认对焦状态，并根据需要进行调整。关于朝向的调整方法，具体来讲，首先CPUlO根据拍摄单元11的自动对焦功能，使对象物的中心领域侧处于对焦状态，确认此状态下+Y侧、-Y侧等周边侧的焦点状态。其次，CPUio判断周边侧焦点严重偏离时，通过支持臂单元16a的旋转结构，调整拍摄单元11等的朝向(角度)，使拍摄单元11的通过对焦功能调整的焦点状态在一定允许误差范围内。根据此朝向调整，可以确定拍摄单元11正面朝向对象物CO即拍摄方向。而且，CPUlO如上所示，在方向调整的状态下，根据测距装置15再次进行测距，确认拍摄单元11相对于对象物CO的的距离，并将方向调整后的拍摄单元相对于对象物的角度、距离等信息作为各种数据的一部分保存在存储装置12里。再次，拍摄单元11进行对象物CO的拍摄，CPUlO将所拍摄图像的图像数据同上述各种数据一起保存于存储装置12里(步骤103)。最后，CPUlO确认拍摄处理是否是为达成目的而必须进行的(步骤S104)，若判断未达成(步骤S104:No)，则重复步骤I 3的动作，若判断达成，结束(步骤104)动作。在此，关于步骤S104的判断，比如是图2的结构，对象物CO在转台TT上旋转一次期间的图像，相邻图像有重叠领域，若没有被隐藏的部分，此种状态就足够了。也就是说若进行相当于转台TT 一次旋转的拍摄，CPUlO就会判断为取得了所需要的必要图像。但是，比如图示对象物CO杯子在横方向有曲率大的曲面，靠近此杯子进行拍摄时，通过拍摄单元11的自动对焦功能而能够进行自动对焦的领域在横方向变窄。此时，比如将横方向的角度范围进行狭窄分割，通过拼接图像，可得到必要图像。拍摄单元11相对于对象物CO的的正面方向通过步骤S102的方向调整来决定，因此，在拍摄对象物CO的图像表面，有与实物表面相等的情形和变成虚拟表面的情形。具体来讲，在上述例子中，因为测距装置15对对象物中心领域进行测距，对象物中心领域或其附近图像如实显示了对象物CO的表面，，但是关于周边图像，因为被以中心侧为基准平均化了，会有与实物表面一致的情形，也会出现虚拟的表面。因此，拼接的所取得的图像，是展开所得对象物CO的图像照片并显示了如上所述在表面或虚拟表面展开对象物的写真，此写真对于实物对象物CO来说是如实的照片。如上，从本实施例相关拍摄装置100可以获得多张对象物CO图像，这些图像是通过拍摄单元11从不同角度拍摄得来的。此时，所拍摄的多张图像是根据测距装置15的测定结果，将拍摄单元11到对象物CO的距离保持在一定允许误差范围内，且根据拍摄单元11的对焦，调整从对象物CO正面方向进行拍摄。因此拼接多张图像生成的合成图像是如上述所述，显示了从拍摄单元11的正面方向以表面或疑似表面形式展开对象物CO的状态的照片，比如所拍摄各部分的相对大小、距离等高度一致。此外，拍摄装置100中，在存储装置12里编入了拼接多张图像作成合成图像的程序，如上所述，若CPUlO是适宜进行了图像拼接处理的装置，则拍摄装置100就作为合成图像生成装置发挥功能，此图像合成装置装有根据多张图像相关图像数据生成I张拼接图像的图像拼接处理单元。另外，拍摄装置100里若不进行图像拼接，所谓的拍摄装置100就是使用别的图像处理装置，根据拍摄装置100所拍摄的多张图像的图像数据来生成合成图像的装置。如上所述，测距装置15针对对象物中心领域进行测距，但是关于测距对象的范围，并不仅限于此。比如对对象物可以进行多处测距，然后平均各处所得的测定结果。如上所述，朝向相关方向调整，可以是就高度方向(Y方向)进行的调整，也可根据需要进行其他方向的调整。而且，比如对象物CO是柱状物，可以预先知道高度方向(Y方向)就是大概的垂直距离，此时就可以省略高度方向(Y方向)的调整。在上述附图2的示例中，转台TT是独立于拍摄装置100的，比如可以通过控制装置110来控制转台TT的旋转动作。此时，可以联动拍摄结构120的拍摄动作和转台TT的旋转动作，自动获取必要的图像。实施例2:以下结合附图4等，就本发明第2实施例相关拍摄装置进行说明。本实施例相关拍摄装置是第I实施例的变形，在概念性表示拍摄拍摄装置的结构的图4里，关于与图1相同符号的部分，与拍摄装置100的相同，因此此处不再说明。如图4所示，本实施例相关拍摄装置200除具有CPU10、拍摄单元11、存储装置12、显示装置13、输入装置14、测距装置15、方向调整结果16、总线50等外，还具有移动装置
217和 GPS218。以下参考附图5，就拍摄装置200的构造，以具体示例进行说明。此处拍摄装置200由控制装置210和拍摄结构220构成。控制装置210相当于图4的CPU10、存储装置12、显示装置13及输入装置14。拍摄结构220相当于图4的拍摄单元11、测距装置15及方向调整结构16。也就是说，拍摄结构220是拍摄对象物CO的结构，控制装置210是将反应操作者意思的各种动作指令传送到拍摄结构220，且生成、存储各种数据。所谓各种数据是指测距装置15的测距结果、拍摄单元11的角度信息等，而这些数据原本应附带于拍摄结构220拍摄图像的图像数据、图像里的。以下，结合附图5所示拍摄结构220的各部构成及动作进行详细说明。此处的对象物CO如图所示，是海底、湖水水底，拍摄结构220搭载水中相机且可移动。此外，拍摄装置200的控制装置210是被配置于漂浮在水上的船SH上，通过远距离操作来控制拍摄结构220。拍摄结构220里的拍摄单元11及测距装置15即使在水中也可动作，拍摄单元11拍摄做为对象物CO的海底或湖水水底部分，测距装置15测定拍摄单元11相对于对象物CO的距离即水底到拍摄单元的距离Tl。测距装置15可以由比如SONAR来构成。此外，若水底部分是平坦的，此水底到拍摄单元的距离Tl差不多是一定的。通过将水底到拍摄单元的距离Tl保持在一定值，合成所拍摄多张图像的合成图像是真实再现水底部分的照片地图，而且进一步可以作为包含了经度、纟韦度等各种信息的信息地图加以利用。拍摄结构220的方向调整结构16可以自由旋转且上下前后左右移动拍摄单元11。拍摄结构220的移动装置217由推进器单元217a和旋转推动器单元217a的马达构成，该移动装置可以使拍摄结构220的位置进行变更和移动。在此，如图所示，是沿箭头ARl方向使之沿直线移动。拍摄结构220的GPS218是识别拍摄结构220位置的，比如移动装置217每次进行移动时，确认拍摄结构220的位置，将确认结果发送到船上的控制装置210。此处，移动距离是指沿水平方向箭头ARl的方向直线移动的距离。由此，作为经度、纬度等拍摄位置的信息作为拍摄图像的附件信息加以应用。有以上结构的拍摄装置200通过移动装置217在每次进行一定的距离移动时进行拍摄。换而言之，在水底部分，每一定间隔Pi进行图像数据收集。也就是说，拍摄范围的中心每达到一定间隔的点PT时，与第I实施例的情形相同，通过测距装置15进行测距，通过方向调整结构16进行拍摄单元11的方向调整，通过测距装置15进行再次测距，通过拍摄单元11进行拍摄。在此，如本实施例那样，当水中的底面部分作为对象物CO时，会发生明显的形状变化。即底面到拍摄单元11的距离发生明显变化，此时仅通过方向调整结构16进行的方向调整有可能不能充分应付。以下，参照附图6等，就此种状态的一个例子进行说明。如附图6所示例，虚线所表示的拍摄结构220拍摄比较平坦的水底部分C01，由此状态，继续进行移动期间，如实线所表示的拍摄结构220那样，也会出现拍摄陡峭斜面的水底部分C02的情形。此时，测距装置15的测距即水底到拍摄单元的距离Tl发生显著变化，必须要通过方向调整结构16进行可调整方向范围以上的补正。在本实施例里，从拍摄单元11的对焦结构Ila的对焦状态开始，调整拍摄结构220整体的方向使之成为图中虚线所示的状态，由此，即使是陡峭斜面的水底部分C02，也可以维持从正面进行拍摄的状态。在此，像上述那样，在拍摄范围内，对象物CO发生急剧变化时，比如右端侧和左端侦牝因为到对象物CO的距离大不相同，所以拍摄单元11的对焦状态因位置而大不相同。因此，为补正这种异常对焦状态，不仅仅是方向调整结构16需要调整，拍摄结构220的整体方向也要针对这种情况进行调整，使拍摄单元正面朝向待拍摄对象物。图7A 7E针对上述使方向发生变化的情形进行说明。首先，图7A表示相对于拍摄结构220的框体单元220a、方向调整结构16，没有倾斜状态下的拍摄单元11。与此相对，若发生对焦状态异常，CPUlO应订正异常，比如，如图7B、图7C所示，使拍摄单元11相对方向调整结构16和框体单元220a处于倾斜状态。在图7B示例中，将用2点划线表示的拍摄单元11朝纸面左方向倾斜，即将拍摄单元11的前端侧沿纸面顺时针方向倾斜。图7C示例中，相反，将用虚线表示的拍摄单元11朝纸面右方向倾斜，既将拍摄单元的前端侧沿纸面逆时针方向倾斜。然后，为使倾斜的拍摄单元再次变成如图7A所示的无倾斜普通状态，CPUlO将方向调整结构16、框体部220a等非拍摄单元11的装置倾斜，使其与拍摄单元相配合。如图7D所示，从图7B的状态旋转移动装置217，将除去拍摄单元11的装置全体向纸面顺时针方向倾斜，如图7E所示，从图7C的状态旋转移动装置217，将除去拍摄单元11的装置全体向纸面逆时针方向倾斜，以此，可以将拍摄单元11相对于框体单元220a、方向调整结构16返回到没有倾斜的通常状态。边确认对焦状态，边按需要重复以上动作，以此，可以将图6实线所示拍摄结构220状态调整到虚线表示的状态。如上对应对象物CO发生急剧变化而进行方向调整时，方向调整后的拍摄单元11到对象物C02的距离T3与初期规定的水底到拍摄单元的距离Tl、方向调整前的拍摄单元11到对象物C02的距离T2 —般来说是不一致的。也就是说开始收集以与新的距离为标准的图像，即生成方向调整前后不同群的合成图像。以下参考附图8及附图9的流程图，就拍摄装置200的拍摄动作举例说明。首先，拍摄装置200的CPUlO移动拍摄结构220 (步骤S201)，通过GPS218确认到达拍摄目的的位置(步骤S202)。其次，CPUlO应确认相对于对象物CO的拍摄单元11的位置，通过测距装置15进行测距，同时通过拍摄单元进行对焦。由此，检测作为拍摄对象的对象物CO(水底部分)的状态(步骤S203)，判断检测结果是否是平时的状态，是否可以进行拍摄(步骤S204)。即确认到作为拍摄对象的对象物CO的距离与上次拍摄相比，是否在允许阈值范围内，进而确认对焦是否在允许阈值范围内。在步骤S204中，若判断无异常，可以进行拍摄(步骤S204:Yes)，根据需要，算出补正量，基于算出结果，驱动方向调整结构16，进行拍摄单元11及测距装置15的方向调整(步骤205)。而且，CPUlO在方向调整的状态下，通过测距装置15进行再次测距，确认拍摄单元11到对象物CO的距离，将方向调整后拍摄单元11到对象物CO的角度、距离等信息作为各种数据的一部分存储到存储装置12里。接着，CPUlO在拍摄单元11里对对象物CO进行拍摄，将所拍摄图像的图像数据与上述各种数据一起保存到存储装置12里(步骤S206)。而且，CPUlO将拍摄时的测距数据即拍摄图像的相机角度、距离等画像数据相关各种信息作为经度、维度等拍摄位置信息的附带信息在拍摄时一起保存到存储装置12里(步骤S207)。而像水底部分等时时刻刻发生变化，且因变化时的天气等外部环境而发生状态大幅变动的情形下，作为信息的一种，保存当时相关信息就变得非常重要。其次，CPUlO确认是否拍摄处理仅是为达成目的而进行的(步骤S208)，若判断没有达成(步骤S208:No)，重复步骤S201 S207的动作，若判断达成(步骤S208:Yes)，结束动作。另一方面，在步骤S204，若判断发生异常，无法进行拍摄(步骤S204:No)，通过图6等，进行上述方向、距离的调整(步骤S209)，再次通过步骤S203进行状态检测，一直重复，直至无异常。以下，参考附图9，就步骤S209的动作进行详细说明。首先，对于步骤S204里判断的异常，CPUlO测量焦点偏离量到什么程度(步骤S09a)。即比如计算图6中用实线表示的对焦结构Ila的右端同左端的焦点差。其次，CPUlO进行拍摄单元11的方向调整(步骤S209b)。即对应步骤S209a的结果，确定是倾斜于图7A那样的状态，还是倾斜于图7B那样的状态，进而变化拍摄单元的方向。之后如图7C或图7D那样变化方向，根据需求重复此动作。通过以上步骤，可以达到如图6虚线所示的状态。其次，通过测距装置15，CPUlO测定到拍摄对象为斜面水底部分的对象物C02的距离(步骤S209c)，将设定距离的变更及变化的距离存储到存储装置12中(步骤S209d、S209e)。如上所述，本实施例相关拍摄装置200，通过拍摄单元11可以获得以海底等作为对象物CO的多张拍摄图像。此时，所拍摄的多张图像基于测距装置15的测定结果，拍摄单元11到对象物CO的距离被保持在一定允许误差范围内，且从正面拍摄对象物CO而得到的。以此，拼接多张图像作成的合成图像显示了从正面方向将对象物CO作为表面或虚拟表面展开时的状态。以此，拼接这一系列多张图像得到的合成图像是所拍摄各个部分相对大小、距离高度一致的图像，可以作为真实再现水底部分的照片地图加以利用。此时，在照片地图里，可以包含拍摄时获得的其他信息(经度、纬度、测距等)的记录、所拍摄图像的相机位置等种种信息，即可以使照片地图成为包含了各种信息的信息地图。上述中，关于步骤S204的对焦是否在允许阈值范围内的确认，通过已知的对焦传感器实时进行判定，比如可以通过最大值焦点是否在允许范围内来进行判断。另外，当步骤S204里检测到异常时，将当时的位置信息、测距结果、相机角度信息等种种信息一并作为异常状态下的信息进行记录。另外，如上，移动距离是指沿水平方向直向前进的距离，但也并不仅限于此，例如，可以根据拍摄装置200实际移动的距离即到深度方向(垂直方向)的距离，来定义移动距离。实施例3:下面结合附图10等，就本发明第3实施例相关拍摄装置进行说明。本实施例相关拍摄装置是第I实施例等的变形例，关于拍摄装置的构造，如图1所示与第I实施例的图像处理装置100等相同，因此在此省略图例及说明。以下，参考附图10，就拍摄装置300 —具体例子进行说明。此处，拍摄装置300由控制装置310、拍摄结构320构成。控制装置310相当于图1的CPU10、存储装置12、显示装置13及输入装置14。拍摄结构320相当于图1的拍摄单元11、测距装置15及方向调整结构16。即拍摄结构320是拍摄对象物CO的结构，此处，拍摄结构320是被配置在车子AM的上部。控制装置310被安装在车子AM的车内。此种情况下，车子AM发挥移动装置的作用。以下，就图10里所示拍摄结构320的各单元的结构及动作进行详细说明。此处的对象物CO是如图所示的隧道TU内侧面，拍摄结构320作为拍摄单元11，拥有多台相机单元311a。另外，在各相机单元311a的附近，安装着作为测距装置15的多个传感器单元315a。在此省略图例，在各相机单元311a及传感器单元315a里，设置着方向调整结构16，可进行方向调整。相对于车子AM的运行方向Z方向，在垂直Z方向的X方向排列一排相机单元31 la，各相机单元311a呈正对着对象物隧道TU内壁的状态。根据以上结构，与第I实施例情形相同，拍摄装置300在车子AM每移动一定距离后进行拍摄动作。即通过测距装置15进行测距，通过方向调整结构16进行拍摄单元11的方向调整，通过测距装置15再次进行测距，通过拍摄单元11进行拍摄。在此，以上的动作是在每个相机单元311a及每个传感器单元315a里进行的。以下，参照附图11的流程图，就拍摄装置300的拍摄动作举例说明。首先，拍摄装置300的CPUlO通过移动车子AM，变更相对于对象物CO，拍摄结构320的位置(步骤S301)，通过车子AM的移动量确认达到拍摄目的位置(步骤S302)。而且，根据需要，可以前后移动车子，调整到目标的位置。其次，CPUlO应确认相对于对象物CO，作为拍摄单元的相机单元311a中各台相机的位置，通过作为测距装置15的传感器单元315a分别进行测距。由此，确认作为拍摄对象的对象物CO(隧道TU内面)状态(步骤S303)，根据需要，算出补正量，基于算出结果，驱动方向调整结构16，分别进行相机单元311a及传感器单元315a的方向调整(步骤S304)。另外，通过已经调整过方向的传感器单元315a，CPUlO分别进行再次测距，确认相机单元311a相对于对象物CO的距离，将方向调整后的相机单元311a相对于对象物的角度、距离信息作为各种数据的一部分保存到存储装置12里。然后，CPUlO通过拍摄单元进行对象物CO的拍摄，将所拍摄图像的图像数据与上述各种数据一起保存到存储装置12里(步骤S305)。同时，CPUlO将拍摄时刻作为拍摄位置的附带信息保存到存储装置12里(步骤S306)。然后，CPUlO确认拍摄处理是否仅为达成目标时进行(步骤S307)，若判断没有达成(步骤307:No)，再次重复步骤S301 S306的动作，若判断为达成(步骤S307:Yes)，结束动作。如上，通过本实施例相关拍摄装置300，取得多张拍摄单元11即多台相机单元311a拍摄的对象物CO隧道TU内侧面的图像。此时，所拍摄的多张图像是基于作为测距装置15的传感器单元315a的的定结果，将各相机单元311a到对象物CO的距离保持在一定允许误差范围内，且在从正面拍摄对象物的状态下进行拍摄的图像。由此，拼接多张图像得到的合成图像，所拍摄各部分的相对大小、距离等的精度非常高，例如进行隧道修理工程时，可以作为参照图面来使用。本实施例是将多台相机单元311a排成一列，进行线状拍摄，但这只是一个例子，多台相机的排列方法并不仅限于此，比如也可以排列成矩阵装，进行面状拍摄。本发明的保护范围并不限于上述具体实施例，在本发明保护范围内任何所做的简单变换或等效，都将落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种摄像装置，其特征在于:包括能够从不同位置拍摄对象物并可获得对象物的可重叠的多张图像的摄像单元、测定所述拍摄单元到被拍摄对象物距离的测距装置、根据所述测距装置的测定结果并保持所述拍摄单元到被拍摄对象物的距离在允许误差范围内对所述拍摄单元进行方向调整的方向调整单元以及存储所述拍摄单元拍摄的多张图像和该图像相关图像数据的数据存储单元。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于:所述测距装置能够发出激光和超声波其中之一来测定所述拍摄单元到被拍摄对象物的距离。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于:所述摄像装置还具有一能够使该摄像装置整体移动的移动装置。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于:所述拍摄单元具有若干台相机单元，该若干台相机单兀在与所述移动装置移动方向相垂直的方向上排列成一排。
5.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于:所述数据存储单元存储被拍摄对象物的多张图像的图像数据以及所述移动装置移动的距离。
6.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于:所述拍摄单元具有对被拍摄对象物的拍摄范围进行对焦检测和调整的对焦结构。
7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于:当所述拍摄单元的对焦结构里发生焦点异常时，所述方向调整单元能够调整所述拍摄单元相对于被拍摄对象物的方向。
8.一种包括权利要求1至7中任一项所述的拍摄装置的图像合成装置，其特征在于:还包括根据所述拍摄装置的数据存储单元存储的被拍摄对象物的多张图像的图像数据生成一张拼接后的合成图像的图像拼接处理单元。
9.一种通过拍摄装置从不同位置拍摄对象物并获得对象物的可重叠的多张图像的图像处理方法，其特征在于包括以下工序:①在拍摄单元到被拍摄对象物的相对位置关系信息中，至少测定拍摄单元到被拍摄对象物距离的测距工序根据所述测距工序的测定结果，并将拍摄单元到被拍摄对象物的距离保持在允许误差的范围内，调整拍摄单元方向的方向调整工序；③在拍摄单元到被拍摄对象物的相对位置关系保持在允许误差范围内，拍摄对象物的拍摄工序；④存储上述拍摄工序拍摄的对象物的多张图像数据的数据存储工序。
全文摘要
本发明公开了一种摄像装置、图像合成装置及图像处理方法，其通过拍摄装置，可获得拍摄单元从不同位置拍摄的多张对象物图像，且该多张图像是基于测距装置的测定结果，拍摄单元到对象物的距离至少保持在一定允许误差范围内的状态下取得的，因此，拼接多张图像生成的合成图像，与被拍摄对象物各个部分的相对大小、距离等高度一致。此外，对象物可以是特地场所，如海底、隧道内壁等，并可正确捕捉此场所状态，同时，不仅可以拍摄相对于固定的对象物位置，也可以通过移动装置达到不同位置的对象物的拍摄。
文档编号G01C3/00GK103167232SQ20121041433
公开日2013年6月19日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者门洪涛 申请人:苏州比特速浪电子科技有限公司