壁面、天井面を高精細に再現できる撮影方法
【課題】壁面やレンズ面の歪みを考慮して撮影することにより、実際の壁面や天井面に描かれた文化財をデジタル情報として、歪み無く高精細に記録保存することを課題とする。
【解決手段】本発明は、ラインカメラと壁面の距離とを設定する距離設定手段と、壁面の全幅を設定する全幅設定手段と、距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、からなることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、ラインカメラと壁面の距離とを設定する距離設定手段と、壁面の全幅を設定する全幅設定手段と、距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、からなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインセンサ（一次元イメージセンサ）を用いた平面である壁面、天井面を実物大サイズで高精細に再現できる撮影方法に関する。詳しくは古墳、文化財の歴史的発掘、保存調査向けに壁画、天井画をフォトマップ撮影（正確な写真を撮影した後コンピュータで画像解析を行い、精度の高い実測図と写真画像を得るもの）するために過去にはない、最高水準の撮影画像を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタルカメラは、高精細カメラ、プロ向けデジタルカメラとしては、１０００万画素〜２０００万画素のＣＣＤセンサーが用いられている。この仕様は、縦×横の画素数として約３０００×３０００画素、３０００×６０００画素を示すが、デジタルカメラはエリアＣＣＤセンサーを使用しているため、実際は４画素（２×２のマトリックス状）を使って一つのエリアを記録している。よって、ＲＧＢフィルターを並べてフルカラーデータを作成するため、実質の解像度については、１／２×１／２＝１／４相当の解像度になる。
【０００３】
したがって、デジタルカメラの画素数が増え、高画質となったとしても、壁面、天井面という大きな対象物（４ｍ〜１０ｍ大）を高精細デジタルカメラで撮影しても実物大以上のサイズで実現するだけの高精細画像は期待出来ず、実現することは困難である。
【０００４】
このデジタルカメラを使ってワイドな景観画像を得る手法に関しては、ソフトウエアによるパノラマ合成画像を作成し、そのカメラの持つ最大限の解像度を保ち、広げていくことが周知の改善技術として広まっている。しかし、その処理はワイド方向（幅方向）のみで、他方向は本来のカメラの画素数に依存することになり、画素数が上がると、改善にはなるがその効果は不十分である。
【０００５】
一方、他の撮影手法であるラインCCDセンサーカメラは、一般的にマシンビジョン（産業向け）の検査向けの用途が多く、高速に流れるラインを読取るカメラとして高精細より、リアルタイム（高速）性を望まれるため、通常、解像度はデジタルカメラ相当の仕様（１０００万画素〜２０００万画素）が一般的である。また、上述のデジタルカメラと同様に、ラインＣＣＤカメラもワイド方向はデジタルカメラより、リニアに改善できるが他方向は同様にその効果は不十分である。
【０００６】
従来、ＣＣＤセンサーなどの撮像素子を用いて周囲３６０度の画像を撮像して得たパノラマ 画像を領域毎に切出して出力できるパノラマ撮像システムが提案されている（特許文献１）
【特許文献１】特開平１１−１３６５８４号公報 この従来の発明においては、撮像したパノラマ画像から所定領域の画像を短時間で得ることができるが、パノラマ画像の全体を得ることはできず、尚且つ、高精細に歪み無く記録することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、壁面やレンズ面の歪みを考慮して撮影することにより、実際の壁面や天井面に描かれた文化財をデジタル情報として、歪み無く高精細に記録保存することを課題とする。
現存場所から動かせない古墳、文化財等を、恒久的保存を行う手段として正確な実測図と高精細な写真画像を提供するフォトマップ撮影を実行することで、更に高精彩な実物サイズで復元することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光をラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて壁面を撮影する方法であって、ラインカメラと壁面の距離とを設定する距離設定手段と、壁面の全幅を設定する全幅設定手段と、距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、からなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は１画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光をラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて天井面を撮影する方法であって、ラインカメラを回転させる回転手段を重力方向に対して90度回転させることにより、撮影レンズを天井面に向ける撮影方向変更手段と、ラインカメラと天井面の距離とを設定する距離設定手段と、天井面の全幅を設定する全幅設定手段と、距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、からなる天井面撮影方法とからなることを特徴とする。
【００１０】
図４は、カメラ部の回転で距離が変化することによるひずみとレンズのひずみの関係を示す図である。この図４で示すように、回転ひずみとレンズひずみが大きいとトータルの画像ひずみは大きくなる。本発明によるフォトマップ撮影方法においては、図５で示すように、回転半径を大きくし、レンズの被写界深度を深く取る（絞りを大きく、距離を長くとる）設定にすることで、トータルの画像のひずみを小さくする手法を採用している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、歪みが少なく、高精細な画像を得ることができる。また、壁面・天井を一度に撮影できることから、デジタルカメラで撮影された複数の画像をつなぎ合わせる場合より、より現物に近い画像を記録保存することが可能となる。更に、重要文化財等の移動させることが困難な壁面や天井面に描かれた絵画等を高精細に現状記録保存が可能になる。
【００１２】
詳しくは、神社仏閣のデジタルアーカイブとして、動かせない仏像、壁画、襖等の再現、また、大きな対象物を原寸大で再現として、自動車、一戸建て、樹木、花木、機械、等の原寸大画像再現が可能となる
本発明による平面の高精細撮影方法による発生するレンズと回転による画像ひずみは、実際の場所の正確な実測図を伴えば、画像処理ソフトにて正確にひずみ補正が可能である。もっとも重要なのは、高精細画像の提供である。本発明による平面の高精細撮影方法は、原寸大サイズの復元も可能となり、画期的手法である。
【実施例】
【００１３】
図１を用いて壁面撮影方法を詳しく説明する。符号２は、画像の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサで構成されたカメラ部である。また、符号３は、被写体からの光をラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能なレンズ部である。さらに、符号４は、カメラ部２とレンズ部３を副走査方向に回転させる回転機構部である。
【００１４】
上記回転機構部は、カメラ用の三脚５に設けられた雲台に固定され、コンパクトに持ち運び可能である。また、このレンズ部は通常のカメラマウントを使用しているため、レンズ交換が可能となっている。
【００１５】
また、符号６で示されるのは、コントローラー部である。このコントローラー部は、カメラ部２と回転機構部４と接続され、カメラ部２からの画像データを変換したり、回転機構部４の回転速度を制御したりする。
【００１６】
符号７で示されるのはパーソナルコンピュータ（以後ＰＣと略す）である。このＰＣ７は、コントローラー６から出力された画像をソフトウエアを用いて表示させたり、コントローラー６を制御する設定値を入力したりするために用いられる。
【００１７】
実際に壁面Aを撮影する方法を説明する。図２で示すように、カメラ部２を壁面の中央に来るように三脚５ごと配置する。次に、カメラ部２と壁面Aの距離を測定し、ＰＣ７を用いてコントローラー６に数値を入力する。
【００１８】
次に、壁面Aの長さを、ＰＣ７を用いてコントローラー６に入力する。更に、使用するカメラレンズに応じたレンズ補正値を、ＰＣ７を用いてコントローラー６に入力する。
【００１９】
次に、撮影する壁面Aの明るさを露出計で測定し、レンズ部３の撮影レンズの絞り値を決定する。その際、絞り値は、壁面Aの全幅を考慮して、被写界深度が高くなるように設定する。その撮影レンズの絞り値もＰＣ７を用いてコントローラー６に入力する。
【００２０】
すべての設定が終了したなら、撮影を開始する。図３で示すように、カメラ部２がゆっくりと副走査方向に回転していき、壁面Aの全体を一度に撮影する。撮影された画像は、コントローラー６を介してＰＣ７に入力され、ＰＣ７内のソフトウエアにて画像が記録保存されることになる。
【００２１】
その撮影の際、ＰＣ７は、内蔵したソフトウエアにて壁面Aの大きさとカメラ部２との距離、撮影レンズの歪、壁面Aの明るさを考慮して回転機構部４の回転速度を計算する。詳しくは、ＰＣ７にて壁面Aとカメラ部２の距離や、撮影レンズのゆがみ、壁面Aの明るさに応じて回転速度を変化させることで、壁面Ａの撮影画像のひずみを無くようにしている。その計算結果をコントローラー６に入力して、回転機構部４を制御している。
【００２２】
また、本発明は、壁面だけではなく天井面でも撮影が可能となる。詳しくは、回転機構部４の回転方向を重力方向と同じ方向にすることで、カメラ部を天井方向に向けることで実現している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、重要文化財等移動させることが困難であり、且つ、平面的に大きな作品（襖絵、天井画等）を記録保存することに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は壁面撮影方法のための装置の全体図である。
【図２】図２は壁面撮影方法の装置を配置するための配置図である。
【図３】図３は壁面撮影方法の動作を説明する平面図である。
【図４】図４は本発明の作用を説明する平面図である。
【図５】図５は本発明の作用を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ 壁面撮影方法のための装置
２ カメラ部
３ レンズ部
４ 回転機構部
５ 三脚部
６ コントローラー部
７ パーソナルコンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインセンサ（一次元イメージセンサ）を用いた平面である壁面、天井面を実物大サイズで高精細に再現できる撮影方法に関する。詳しくは古墳、文化財の歴史的発掘、保存調査向けに壁画、天井画をフォトマップ撮影（正確な写真を撮影した後コンピュータで画像解析を行い、精度の高い実測図と写真画像を得るもの）するために過去にはない、最高水準の撮影画像を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタルカメラは、高精細カメラ、プロ向けデジタルカメラとしては、１０００万画素〜２０００万画素のＣＣＤセンサーが用いられている。この仕様は、縦×横の画素数として約３０００×３０００画素、３０００×６０００画素を示すが、デジタルカメラはエリアＣＣＤセンサーを使用しているため、実際は４画素（２×２のマトリックス状）を使って一つのエリアを記録している。よって、ＲＧＢフィルターを並べてフルカラーデータを作成するため、実質の解像度については、１／２×１／２＝１／４相当の解像度になる。
【０００３】
したがって、デジタルカメラの画素数が増え、高画質となったとしても、壁面、天井面という大きな対象物（４ｍ〜１０ｍ大）を高精細デジタルカメラで撮影しても実物大以上のサイズで実現するだけの高精細画像は期待出来ず、実現することは困難である。
【０００４】
このデジタルカメラを使ってワイドな景観画像を得る手法に関しては、ソフトウエアによるパノラマ合成画像を作成し、そのカメラの持つ最大限の解像度を保ち、広げていくことが周知の改善技術として広まっている。しかし、その処理はワイド方向（幅方向）のみで、他方向は本来のカメラの画素数に依存することになり、画素数が上がると、改善にはなるがその効果は不十分である。
【０００５】
一方、他の撮影手法であるラインCCDセンサーカメラは、一般的にマシンビジョン（産業向け）の検査向けの用途が多く、高速に流れるラインを読取るカメラとして高精細より、リアルタイム（高速）性を望まれるため、通常、解像度はデジタルカメラ相当の仕様（１０００万画素〜２０００万画素）が一般的である。また、上述のデジタルカメラと同様に、ラインＣＣＤカメラもワイド方向はデジタルカメラより、リニアに改善できるが他方向は同様にその効果は不十分である。
【０００６】
従来、ＣＣＤセンサーなどの撮像素子を用いて周囲３６０度の画像を撮像して得たパノラマ 画像を領域毎に切出して出力できるパノラマ撮像システムが提案されている（特許文献１）
【特許文献１】特開平１１−１３６５８４号公報 この従来の発明においては、撮像したパノラマ画像から所定領域の画像を短時間で得ることができるが、パノラマ画像の全体を得ることはできず、尚且つ、高精細に歪み無く記録することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、壁面やレンズ面の歪みを考慮して撮影することにより、実際の壁面や天井面に描かれた文化財をデジタル情報として、歪み無く高精細に記録保存することを課題とする。
現存場所から動かせない古墳、文化財等を、恒久的保存を行う手段として正確な実測図と高精細な写真画像を提供するフォトマップ撮影を実行することで、更に高精彩な実物サイズで復元することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光をラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて壁面を撮影する方法であって、ラインカメラと壁面の距離とを設定する距離設定手段と、壁面の全幅を設定する全幅設定手段と、距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、からなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は１画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光をラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて天井面を撮影する方法であって、ラインカメラを回転させる回転手段を重力方向に対して90度回転させることにより、撮影レンズを天井面に向ける撮影方向変更手段と、ラインカメラと天井面の距離とを設定する距離設定手段と、天井面の全幅を設定する全幅設定手段と、距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、からなる天井面撮影方法とからなることを特徴とする。
【００１０】
図４は、カメラ部の回転で距離が変化することによるひずみとレンズのひずみの関係を示す図である。この図４で示すように、回転ひずみとレンズひずみが大きいとトータルの画像ひずみは大きくなる。本発明によるフォトマップ撮影方法においては、図５で示すように、回転半径を大きくし、レンズの被写界深度を深く取る（絞りを大きく、距離を長くとる）設定にすることで、トータルの画像のひずみを小さくする手法を採用している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、歪みが少なく、高精細な画像を得ることができる。また、壁面・天井を一度に撮影できることから、デジタルカメラで撮影された複数の画像をつなぎ合わせる場合より、より現物に近い画像を記録保存することが可能となる。更に、重要文化財等の移動させることが困難な壁面や天井面に描かれた絵画等を高精細に現状記録保存が可能になる。
【００１２】
詳しくは、神社仏閣のデジタルアーカイブとして、動かせない仏像、壁画、襖等の再現、また、大きな対象物を原寸大で再現として、自動車、一戸建て、樹木、花木、機械、等の原寸大画像再現が可能となる
本発明による平面の高精細撮影方法による発生するレンズと回転による画像ひずみは、実際の場所の正確な実測図を伴えば、画像処理ソフトにて正確にひずみ補正が可能である。もっとも重要なのは、高精細画像の提供である。本発明による平面の高精細撮影方法は、原寸大サイズの復元も可能となり、画期的手法である。
【実施例】
【００１３】
図１を用いて壁面撮影方法を詳しく説明する。符号２は、画像の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサで構成されたカメラ部である。また、符号３は、被写体からの光をラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能なレンズ部である。さらに、符号４は、カメラ部２とレンズ部３を副走査方向に回転させる回転機構部である。
【００１４】
上記回転機構部は、カメラ用の三脚５に設けられた雲台に固定され、コンパクトに持ち運び可能である。また、このレンズ部は通常のカメラマウントを使用しているため、レンズ交換が可能となっている。
【００１５】
また、符号６で示されるのは、コントローラー部である。このコントローラー部は、カメラ部２と回転機構部４と接続され、カメラ部２からの画像データを変換したり、回転機構部４の回転速度を制御したりする。
【００１６】
符号７で示されるのはパーソナルコンピュータ（以後ＰＣと略す）である。このＰＣ７は、コントローラー６から出力された画像をソフトウエアを用いて表示させたり、コントローラー６を制御する設定値を入力したりするために用いられる。
【００１７】
実際に壁面Aを撮影する方法を説明する。図２で示すように、カメラ部２を壁面の中央に来るように三脚５ごと配置する。次に、カメラ部２と壁面Aの距離を測定し、ＰＣ７を用いてコントローラー６に数値を入力する。
【００１８】
次に、壁面Aの長さを、ＰＣ７を用いてコントローラー６に入力する。更に、使用するカメラレンズに応じたレンズ補正値を、ＰＣ７を用いてコントローラー６に入力する。
【００１９】
次に、撮影する壁面Aの明るさを露出計で測定し、レンズ部３の撮影レンズの絞り値を決定する。その際、絞り値は、壁面Aの全幅を考慮して、被写界深度が高くなるように設定する。その撮影レンズの絞り値もＰＣ７を用いてコントローラー６に入力する。
【００２０】
すべての設定が終了したなら、撮影を開始する。図３で示すように、カメラ部２がゆっくりと副走査方向に回転していき、壁面Aの全体を一度に撮影する。撮影された画像は、コントローラー６を介してＰＣ７に入力され、ＰＣ７内のソフトウエアにて画像が記録保存されることになる。
【００２１】
その撮影の際、ＰＣ７は、内蔵したソフトウエアにて壁面Aの大きさとカメラ部２との距離、撮影レンズの歪、壁面Aの明るさを考慮して回転機構部４の回転速度を計算する。詳しくは、ＰＣ７にて壁面Aとカメラ部２の距離や、撮影レンズのゆがみ、壁面Aの明るさに応じて回転速度を変化させることで、壁面Ａの撮影画像のひずみを無くようにしている。その計算結果をコントローラー６に入力して、回転機構部４を制御している。
【００２２】
また、本発明は、壁面だけではなく天井面でも撮影が可能となる。詳しくは、回転機構部４の回転方向を重力方向と同じ方向にすることで、カメラ部を天井方向に向けることで実現している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、重要文化財等移動させることが困難であり、且つ、平面的に大きな作品（襖絵、天井画等）を記録保存することに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は壁面撮影方法のための装置の全体図である。
【図２】図２は壁面撮影方法の装置を配置するための配置図である。
【図３】図３は壁面撮影方法の動作を説明する平面図である。
【図４】図４は本発明の作用を説明する平面図である。
【図５】図５は本発明の作用を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ 壁面撮影方法のための装置
２ カメラ部
３ レンズ部
４ 回転機構部
５ 三脚部
６ コントローラー部
７ パーソナルコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光を前記ラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、前記ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて壁面を撮影する方法であって、
前記ラインカメラと壁面の距離とを設定する距離設定手段と、
壁面の全幅を設定する全幅設定手段と、
前記距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて前記回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、
からなる壁面、天井面を高精細に再現できる撮影方法。
【請求項２】
１画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光を前記ラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、前記ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて天井面を撮影する方法であって、
前記ラインカメラを回転させる回転手段を重力方向に対して90度回転させることにより、撮影レンズを天井面に向ける撮影方向変更手段と、
前記ラインカメラと天井面の距離とを設定する距離設定手段と、
天井面の全幅を設定する全幅設定手段と、
前記距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて前記回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、
からなる壁面、天井面を高精細に再現できる撮影方法。
【請求項１】
１画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光を前記ラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、前記ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて壁面を撮影する方法であって、
前記ラインカメラと壁面の距離とを設定する距離設定手段と、
壁面の全幅を設定する全幅設定手段と、
前記距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて前記回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、
からなる壁面、天井面を高精細に再現できる撮影方法。
【請求項２】
１画面の撮影において一定のライン周期で１ライン分の撮影である主走査を繰り返すラインセンサと、被写体からの光を前記ラインセンサへ入射させる焦点距離の変更が可能な撮影レンズと、前記ラインセンサと撮影レンズを副走査方向に回転させる回転手段と、からなるラインカメラを用いて天井面を撮影する方法であって、
前記ラインカメラを回転させる回転手段を重力方向に対して90度回転させることにより、撮影レンズを天井面に向ける撮影方向変更手段と、
前記ラインカメラと天井面の距離とを設定する距離設定手段と、
天井面の全幅を設定する全幅設定手段と、
前記距離設定手段と全幅設定手段で設定された数値を用いて前記回転手段の副走査速度を設定する回転速度設定手段と、
からなる壁面、天井面を高精細に再現できる撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１１１０６（Ｐ２０１０−１１１０６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８２１０（Ｐ２００８−１６８２１０）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００１１１２４７）ニューリー株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００１１１２４７）ニューリー株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
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