JP2018026619A - Imaging device and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、撮像装置および画像処理方法に関し、特に、被写体までの測距の精度を向上することができるようにした撮像装置および画像処理方法に関する。 The present disclosure relates to an imaging apparatus and an image processing method, and more particularly, to an imaging apparatus and an image processing method that can improve the accuracy of distance measurement to a subject.
従来より、ステレオベースのDepth測距装置が提案され、実用化されている(特許文献1参照)。ステレオベースのDepth測距において、対象物が遠距離に離れるに従い1ピクセルのDisparityでの距離誤差が大きくなり、測距精度が落ちる傾向にあった。 Conventionally, a stereo base depth measuring device has been proposed and put into practical use (see Patent Document 1). In stereo-based depth measurement, the distance error at 1-pixel disparity increases as the object moves away, and the distance measurement accuracy tends to decrease.
そこで、ベースラインを調整しようとすると、
1.ベースラインが狭い場合、遠距離に行くに従って、Disparityが発生しにくい傾向となる。
2.ベースラインが広い場合、1については改善するが、近距離において視点間の被写体の見え方が変わり、マッチングがとりにくくなり、Depthが正しく求まらないケースがでやすい傾向となる。
といったトレードオフの関係となってしまっていた。
So, trying to adjust the baseline,
1. When the baseline is narrow, disparity tends to be less likely to occur as the distance increases.
2. When the baseline is wide, the improvement is made for 1. However, the appearance of the subject between the viewpoints changes at short distances, matching becomes difficult, and the case where Depth cannot be obtained correctly tends to occur.
It was a trade-off relationship.
また、Disparityの1ピクセルあたりの精度を高める目的で画素ピッチを狭めた場合においても、セル面積が狭くなり画素値がノイジーになり、同様に測距精度が落ちてしまうことがあった。 Further, even when the pixel pitch is narrowed for the purpose of increasing the accuracy per pixel of the disparity, the cell area is narrowed and the pixel value becomes noisy, and the ranging accuracy may be similarly lowered.
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、被写体までの測距の精度を向上することができるものである。 The present disclosure has been made in view of such a situation, and can improve the accuracy of ranging to a subject.
本技術の一側面の撮像装置は、同じ特性または異なる特性を有するフィルタが2次元状に配列されたフィルタアレイと、前記フィルタからの光が入射される複数の画素が2次元状に配列された画素アレイとからなり、前記画素アレイから得られる画像を生成する複数の撮像部と、前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離を算出する距離算出部とを備え、少なくとも1つの前記撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている。 An imaging device according to an aspect of the present technology includes a filter array in which filters having the same characteristics or different characteristics are arranged in a two-dimensional manner, and a plurality of pixels into which light from the filter is incident are arranged in a two-dimensional manner A plurality of imaging units that generate an image obtained from the pixel array, and a distance calculation unit that calculates a distance to a subject by matching between images generated by the plurality of imaging units. In the filter array of at least one of the imaging units, filters having the same characteristics are arranged in the search direction in the matching.
前記複数の撮像部が2つで構成される場合、2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている。 When the plurality of imaging units are configured by two, the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
前記複数の撮像部が3つで構成される場合、基準となる撮像部のフィルタアレイは、Bayerに配列されており、2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている。 When the plurality of imaging units are configured by three, the filter array of the reference imaging unit is arranged in Bayer, and the filter arrays of the two imaging units all have the same characteristics in the search direction in the matching. The filters are arranged side by side.
前記複数の撮像部が3つで構成される場合、基準となる撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に同じ特性を有するフィルタが多くなるようにBayer配列を変更して配列されており、2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている。 When the plurality of imaging units are configured by three, the filter array of the reference imaging unit is arranged by changing the Bayer arrangement so that more filters having the same characteristics in the search direction in the matching are arranged. The filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向のみに高密度に構成されている。 A filter array in which filters having the same characteristics are all arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are configured with high density only in the search direction in the matching.
前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向と直行する方向に低密度に構成されている。 A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are configured with low density in a direction orthogonal to the search direction in the matching.
前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、アナモーフィックスレンズを通常の利用形態に対して90度回転させた配置とすることで、前記マッチングにおけるサーチ方向のみに高密度な空間解像度での撮像を行うことができる。 A filter array in which filters having the same characteristics are all arranged in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are arranged by rotating an anamorphic lens by 90 degrees with respect to a normal use form By doing so, it is possible to perform imaging with high-density spatial resolution only in the search direction in the matching.
前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向と直行する方向に階段状にオフセットさせた配列とすることで、前記マッチングにおけるサーチ方向のみに高密度な空間解像度での撮像を行うことができる。 A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are arranged in a staircase offset in a direction orthogonal to the search direction in the matching By doing so, it is possible to perform imaging with high-density spatial resolution only in the search direction in the matching.
前記フィルタアレイは、同じ色の特性または異なる色の特性を有するカラーフィルタが2次元状に配列されたカラーフィルタアレイである。 The filter array is a color filter array in which color filters having the same color characteristics or different color characteristics are two-dimensionally arranged.
本技術の一側面の画像処理方法は、同じ特性または異なる特性を有するフィルタが2次元状に配列されたフィルタアレイと、前記フィルタからの光が入射される複数の画素が2次元状に配列された画素アレイとからなり、前記複数の画素から得られる画像を生成する複数の撮像部を備え、少なくとも1つの前記撮像部のフィルタアレイが、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている撮像装置の距離算出部が、前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離を算出する。 An image processing method according to one aspect of the present technology includes a filter array in which filters having the same characteristic or different characteristics are arranged in a two-dimensional manner, and a plurality of pixels into which light from the filter is incident are arranged in a two-dimensional manner. A plurality of imaging units that generate images obtained from the plurality of pixels, and at least one filter array of the imaging units is lined with filters having the same characteristics in the search direction in the matching. The distance calculation unit of the imaging devices arranged in (1) calculates the distance to the subject by matching between the images generated by the plurality of imaging units.
本技術の一側面においては、同じ特性または異なる特性を有するフィルタが2次元状に配列されたフィルタアレイと、前記フィルタからの光が入射される複数の画素が2次元状に配列された画素アレイとからなり、前記複数の画素から得られる画像を生成する複数の撮像部が備えられ、少なくとも1つの前記撮像部のフィルタアレイが、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている。そして、前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離が算出される。 In one aspect of the present technology, a filter array in which filters having the same characteristic or different characteristics are two-dimensionally arranged, and a pixel array in which a plurality of pixels to which light from the filter is incident are two-dimensionally arranged A plurality of imaging units that generate images obtained from the plurality of pixels, and at least one filter array of the imaging units is arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching Has been. Then, the distance to the subject is calculated by matching between the images generated by the plurality of imaging units.
本技術によれば、被写体までの測距の精度を向上することができる。 According to the present technology, it is possible to improve the accuracy of ranging to the subject.
なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and the effect of this technique is not limited to the effect described in this specification, and there may be an additional effect.
以下、本開示を実施するための形態(以下実施の形態とする)について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present disclosure (hereinafter referred to as embodiments) will be described.
<撮像装置の構成例>
図1は、本技術を適用した撮像装置の構成例を示すブロック図である。図1の撮像装置11においては、複数台のカメラからの画像間のステレオマッチングを用いた測距が行われる。
<Configuration example of imaging device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus to which the present technology is applied. In the imaging device 11 of FIG. 1, distance measurement is performed using stereo matching between images from a plurality of cameras.
図1の例において、撮像装置11は、カメラ画像入力部21、演算部22、および記憶部23を含むように構成されている。
In the example of FIG. 1, the imaging device 11 is configured to include a camera image input unit 21, a
カメラ画像入力部21は、撮像素子(センサ)を有するRGBカメラや赤外線カメラなどの複数のカメラ(センサ)により構成されている。カメラ画像入力部21は、被写体Mを撮像し、撮像した被写体Mの画像を、演算部22に入力する。カメラ画像入力部21が、カメラ21Lおよびカメラ21Rで構成される場合、例えば、図2に示されるように配置される。
The camera image input unit 21 includes a plurality of cameras (sensors) such as an RGB camera and an infrared camera having an image sensor (sensor). The camera image input unit 21 images the subject M and inputs the captured image of the subject M to the
<カメラの配置例>
図2の例においては、基本的なステレオマッチングにおけるカメラの配置形態が示されている。カメラ21Lおよびカメラ21Rは、被写体Mを撮像する、各撮像面が同一平面上にあるように配置されている。ベースラインBLは、カメラ21Lが配置される位置と、カメラ21Rが配置される位置との距離である。
<Camera layout example>
In the example of FIG. 2, a camera arrangement form in basic stereo matching is shown. The
演算部22は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、およびDSP(Digital Signal Processor)などで構成される。演算部22は、図3に示されるように、Disparity(視差)算出部31およびDepth値算出部32からなる。Disparity算出部31は、ステレオマッチング処理、すなわち、カメラ画像入力部21からの画像間でのマッチング処理を行うことで、Disparityを算出する。Depth値算出部32は、算出されたDisparityからDepth値を算出する。
The
記憶部23は、メモリやハードディスクなどからなる。記憶部23は、演算部22により各種データなどが記憶される。
The
<撮像装置の動作>
次に、図4のフローチャートを参照して、撮像装置11の測距処理について説明する。ステップS11において、カメラ画像入力部21は、被写体Mを撮像し、撮像した被写体Mの画像を、Disparity算出部31に入力する。
<Operation of imaging device>
Next, distance measurement processing of the imaging apparatus 11 will be described with reference to the flowchart of FIG. In step S <b> 11, the camera image input unit 21 captures the subject M, and inputs the captured image of the subject M to the
ステップS12において、Disparity算出部31は、カメラ画像入力部21からの画像間でのマッチング処理を行うことで、Disparityを算出する。Disparity算出部31は、算出されたDisparityをDepth値算出部32に供給する。
In step S <b> 12, the
ステップS13において、Depth値算出部32は、Disparity算出部31からのDisparity から、Depth値を算出する。撮像装置11においては、このようにて求められたDepth値が即距に用いられ、測距処理は終了する。
In step S <b> 13, the depth
ここで、ステップS13のDepth値の算出は、図5Aおよび図5Bに示されるように、Depth、Disparity、ベースラインBL、Focal Lengthを用いての3角形の相似関係から、次の式(1)で求まる。なお、図5Aの例においては、被写体Mに対するカメラ21Lおよびカメラ21Rの配置の例が示されており、図5Bの例においては、撮像面側から見たカメラ21Lおよびカメラ21Rが示されている。
Here, as shown in FIG. 5A and FIG. 5B, the calculation of the depth value in step S13 is based on the similarity of triangles using Depth, Disparity, Baseline BL, and Focal Length. It is obtained by 5A shows an example of the arrangement of the
DisparityをPixl(ピクセル)単位で考えた場合、遠距離を測距する際に、1 PixlのDisparityの差によって生じるDepth値は、Disparityが小さくなるに従って大きくなるため、一般的に遠距離での測距分解能/精度は劣化していく傾向になる。 When disparity is considered in units of pixels (pixels), the depth value resulting from the difference in disparity of 1 Pixl increases as the disparity decreases. Distance resolution / accuracy tends to deteriorate.
そこで、測距分解能低下への対処としては、カメラやセンサの構成を変更することで、上述した式(1)における変数、すなわち、Disparity、ベースラインBL、Focal Lengthが変化する。これらの変数の変化は、それぞれ、分解能向上に対して、トレードオフの関係となる場合がある。以下、それぞれ各変数について測距分解能を向上させる場合の施策によって生じる悪影響を順に述べる。 Therefore, as a countermeasure for the reduction in ranging resolution, the variables in the above-described equation (1), that is, the disparity, the baseline BL, and the Focal Length are changed by changing the configuration of the camera and the sensor. Each of these variable changes may have a trade-off relationship with respect to the resolution improvement. Hereinafter, the adverse effects caused by the measures for improving the ranging resolution for each variable will be described in order.
ベースラインBLについては、ベースラインBL距離を広げることで、カメラ間で重複して撮像可能な領域が狭まり、特に近距離がマッチング対象の両カメラに写らなくなってしまう恐れがある。また、映った場合でも、近距離において視点間の被写体の見え方が大きく変わり、マッチングが取りにくくなることで、測距精度が落ちることがある。 With respect to the baseline BL, by increasing the baseline BL distance, the area that can be imaged overlapping between cameras is narrowed, and in particular, there is a possibility that the short distance may not be captured in both cameras to be matched. Even when the image is reflected, the appearance of the subject between the viewpoints changes greatly at a short distance, and the matching accuracy becomes difficult to obtain.
Focal Lengthについては、Focal Lengthを長くすることで、視野角が狭くなり、撮影できる画枠が狭くなることがある。 Regarding Focal Length, increasing the Focal Length may narrow the viewing angle and narrow the image frame that can be taken.
Disparityについては、センサの画素ピッチを狭めることで、遠距離でもDisparityが発生しやすくなるが、セル面積が小さく狭くなってしまうので、画素値がノイジーになり、マッチング精度が低下する。結果として、出力結果のDepth値もノイジーになり、信頼度が落ちる傾向となってしまう。 As for the disparity, disparity is likely to occur even at a long distance by narrowing the pixel pitch of the sensor, but the cell area becomes small and narrow, so that the pixel value becomes noisy and matching accuracy decreases. As a result, the Depth value of the output result also becomes noisy, and the reliability tends to decrease.
これらに対して、本技術においては、センサのカラーフィルタのセル単位の配列が、RGBがそれぞれ1列に並んだ状態とされる。これにより、測距分解能を向上することができる。以下、本技術について、具体的に説明していく。 On the other hand, in the present technology, the array of the sensor color filters in units of cells is in a state where RGB is arranged in one row. Thereby, ranging resolution can be improved. Hereinafter, the present technology will be specifically described.
<カラーフィルタの配置例>
図6の例においては、図2および図5のように左右にカメラ21Lおよびカメラ21Rを配置する2眼ステレオに適したカメラのカラーフィルタ(画素)配列の一部の例が示されている。なお、図6の例においては、カメラの撮像素子の撮像面側から見ており、カラーフィルタ配列(アレイ)の下には、対応する画素配列(アレイ)が配置されている。また、図6の例においては、横がステレオマッチングにおけるDisparityサーチ方向(ステレオマッチングのスキャン方向)である。さらに、図6Aにおいては、図6B、図6Cに記載の本技術のカラーフィルタ(画素)配列と比較するために、カラーフィルタ(画素)配列が、Bayer配列の場合の例が示されている。
<Color filter arrangement example>
6 shows an example of a part of a color filter (pixel) array of a camera suitable for a binocular stereo in which a
図6Aに示されるように、Bayer配列において、カラーフィルタは、上から、1段目、R(Red),G(Green),R,G,…,2段目、G,B(Blue),G,B,…,3段目、R,G,…,4段目、G,B,…の順に配列されている。 As shown in FIG. 6A, in the Bayer arrangement, the color filters are arranged in the first row from the top, R (Red), G (Green), R, G,..., The second row, G, B (Blue), G, B,..., 3rd stage, R, G,..., 4th stage, G, B,.
これに対して、図6Bに示されるように、本技術のカラーフィルタは、1段目、R,R,R,R…,2段目、B,B,B,…,3段目、G,G,G,…の順に配列される。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, the color filter of the present technology has the first stage, R, R, R, R..., The second stage, B, B, B,. , G, G,...
このように、カラーフィルタの配列をDisparityサーチ方向に揃える(同じ色のカラーフィルタを並べる)ことで、色毎にマッチングする場合に、図6Aのような従来のカラーフィルタ配列と比して、色毎のDisparty分解能が向上する。 In this way, by aligning the color filter array in the disparity search direction (by arranging color filters of the same color), when matching for each color, the color filter is compared with the conventional color filter array as shown in FIG. 6A. Each party resolution improves.
なお、図6の例においては、1段目R,2段目G,3段目Bとした例を説明したが、分解能が向上する配置であれば、どの段の画素をどの色のカラーフィルタとしてもよい。 In the example of FIG. 6, the example in which the first stage R, the second stage G, and the third stage B are described has been described. It is good.
また、図6Cの例においては、カラーフィルタの配列は、図6Bの例のカラーフィルタと同じであるが、Disparityサーチ方向のみ、ピクセル密度が高く(高解像度化)されている。これにより、さらに分解能を向上することができる。 In the example of FIG. 6C, the arrangement of the color filters is the same as that of the color filter of the example of FIG. 6B, but the pixel density is increased (higher resolution) only in the disparity search direction. Thereby, the resolution can be further improved.
ここで、カメラ画像入力部21が、カメラ21L、カメラ21R、およびカメラ21Tで構成される場合、例えば、図7に示されるように配置される。
Here, when the camera image input unit 21 includes the
<カメラの配置例>
図7の例においては、左右に加えて上下方向にもステレオマッチングする3眼ステレオの場合のカメラの配置形態が示されている。例えば、この場合、カメラ画像入力部21は、カメラ21L、カメラ21R、カメラ21Tで構成され、カメラ21Tは、カメラ21Lの上に配置される。
<Camera layout example>
In the example of FIG. 7, a camera arrangement form in the case of a three-lens stereo that performs stereo matching in the vertical direction in addition to the left and right is shown. For example, in this case, the camera image input unit 21 includes a
図7Aの例においては、被写体Mに対するカメラ21Lおよびカメラ21R、加えてカメラ21Tの配置の例が示されている。図7Bの例においては、撮像面側から見たカメラ21L、カメラ21R、カメラ21Tが示されている。カメラ21Tは、カメラ21Lの画像を基準として、カメラ21Lの上に配置されている。
In the example of FIG. 7A, an example of the arrangement of the
<カラーフィルタの配置例>
図8の例においては、図7のように左右にカメラ21Lおよびカメラ21Rを配置し、カメラ21Lの上にカメラ21Tを配置する場合の3眼ステレオに適したカメラのカラーフィルタ(画素)配列の一部が示されている。なお、カメラの撮像素子の撮像面側から見た、カメラ21Tおよびカメラ21Lの上下方向配置においては、縦がステレオマッチングのDisparityサーチ方向であり、カメラ21Lおよびカメラ21Rの左右方向配置においては、横がステレオマッチングのDisparityサーチ方向である。
<Color filter arrangement example>
In the example of FIG. 8, the
この場合のカラーフィルタ配列は、基準となるカメラ21Lのみ、Bayer配列であり、縦のマッチング対象のカメラ21Tと、横のマッチング対象のカメラ21Rは、それぞれ、対応する縦/横Disparityサーチ方向のみ高解像度とし、Disparityサーチ方向に沿ってRGBがライン毎に並んだ配列となる。
In this case, the color filter array is a Bayer array only for the
すなわち、カメラ21Lにおいて、カラーフィルタは、上から1段目、R(Red),G(Green),R,G,…,2段目、G,B(Blue),G,B,…,3段目、R,G,…,4段目、G,B,…の順に配列されている。
That is, in the
カメラ21Rにおいて、カラーフィルタは、横のDisparityサーチ方向に、同じカラーフィルタが並ぶように、上から1段目、R,R,R,R…,2段目、B,B,B,…,3段目、G,G,G,…,4段目、B,B,B,…の順に配列されている。
In the
カメラ21Tにおいて、カラーフィルタは、縦のDisparityサーチ方向に、同じカラーフィルタが並ぶように、左から1列目、R,R,R,R…,2列目、B,B,B,…,3列目、G,G,G,…,4列目、B,B,B,…の順に配列されている。
In the
このように配列することで、ステレオマッチング精度を高めると同時に、基準カメラ(カメラ21L)においては、通常の写真画質を保ったRGB画像が出力できる。
By arranging in this way, the stereo matching accuracy can be improved, and at the same time, the reference camera (
また、他の例としては、写真画質の品質をそれほど必要としない場合においては、図9および図10に示されるように、基準カメラ(カメラ21L)についても、RGBのマッチング方向になるべく各色の画素数が多くなる配列とすることで、さらに高解像度化を図ることができる。
As another example, when the quality of photographic image quality is not so high, as shown in FIGS. 9 and 10, the reference camera (
図9の例においては、赤色を優先した場合の例が示されている。図9のカメラ21Lについては、1段目の左から2番目および4番目の画素において、図8のカメラ21LのBayer配列のGがRに入れ替えられている。2段目と4段目の左から1番目の画素において、図8のカメラ21LのBayer配列のGがRに入れ替えられている。3段目の左から3番目の画素において、図8のカメラ21LのBayer配列のRがGに入れ替えられている。
In the example of FIG. 9, an example in which red is prioritized is shown. For the
図10の例においては、図9の例からさらに、緑色を優先した場合の例が示されている。図10のカメラ21Lについては、1段目の左から3番目の画素において、図9のカメラ21Lの配列のRがGに入れ替えられている。3段目の左から1番目の画素において、図9のカメラ21Lの配列のRがGに入れ替えられている。
In the example of FIG. 10, an example in which green is given priority from the example of FIG. 9 is shown. For the
さらに、Anamorphicレンズを利用して、Disparityサーチ方向のピクセル解像度を向上させることも可能である。 Furthermore, it is possible to improve the pixel resolution in the disparity search direction using an Anamorphic lens.
<Anamorphic(アナモーフィックス)レンズの利用例>
図11に示されるように、Anamorphicレンズ101は、本来、映画撮影においてワイドな(=横長な)スクリーン照射を想定した画枠情報111を、ナロウな(4:3や35mmなどの通常サイズの)フィルム(センサ)112に撮影、保存することを目的として考案された光学系である。
<Usage example of Anamorphic lens>
As shown in FIG. 11, the
ここでは、空間方向の分解能を縦横で変動できる点を利用して、ステレオマッチングのDisparityサーチ方向の分解能を大きくとる構成とする。具体的には、図12に示されるように、Anamorphicレンズ101を90度回転した配置にすることで、普通のレンズで撮像した画像121に対して、Anamorphicレンズ101で撮像した画像122は、縦方向が、光学的に圧縮された状態で入力される。これにより、通常の矩形のセンサ配列においても、Disparityサーチ方向である横方向の分解能のみ高い状態で撮像することが可能となる。
Here, the resolution in the disparity search direction of stereo matching is increased by utilizing the point that the resolution in the spatial direction can be fluctuated vertically and horizontally. Specifically, as shown in FIG. 12, by placing the
その他、Anamorphicレンズを用いない場合にも、縦方向の空間分解能について、カラーフィルタ(センサ)を、図13に示されるように、オフセットを付けて位置をずらした配置とする方法がある。 In addition, even when the Anamorphic lens is not used, there is a method in which the color filters (sensors) are arranged with an offset to shift the spatial resolution in the vertical direction as shown in FIG.
図13の例においては、上から順に、1段目は、R,R,R,…,2段目は、画素の横サイズの1/5ほどオフセットを付けて、R,R,R,…, 3段目は、さらに、横サイズの1/5ほどオフセットを付けてR,R,R,…, 4段目は、G,G,G,…,2段目は、横サイズの1/5ほどオフセットを付けて、G,G,G,…, 3段目は、さらに、横サイズの1/5ほどオフセットを付けて、G,G,G,…というように配置されている。 In the example of FIG. 13, in order from the top, the first stage is offset by R, R, R,..., The second stage is offset by about 1/5 of the horizontal size of the pixel, and R, R, R,. , The third row is further offset by about 1/5 of the horizontal size, R, R, R, ..., the fourth row is G, G, G, ..., the second row is 1 / of the horizontal size G, G, G,..., The third stage is further offset by about 1/5 of the lateral size, and is arranged as G, G, G,.
このように縦方向についてオフセットを付けて位置をずらした配置とすることでも、Disparityサーチ方向(横方向)のマッチング分解能を上げることができる In this way, the matching resolution in the disparity search direction (horizontal direction) can also be increased by providing an offset in the vertical direction and shifting the position.
なお、上記説明においては、RGB画素の配列を例に説明したが、IRなどの非可視光やさらに多岐に渡る分光フィルタ、単色のグレースケールの場合、複数方向の偏向フィルタを含むケースにも適用可能である。 In the above description, the arrangement of RGB pixels has been described as an example. However, in the case of invisible light such as IR, a wide variety of spectral filters, and a single-color gray scale, it can also be applied to cases including a multi-directional deflection filter. Is possible.
また、上記説明においては、画素配列に対応してカラーフィルタアレイを対応させる例を説明したが、1列同じ色であれば、同じ列の複数の画素で1つのフィルタであってもよい。 In the above description, the example in which the color filter array is associated with the pixel array has been described. However, as long as the color is the same in one column, one filter may be used for a plurality of pixels in the same column.
以上のように、本技術によれば、ステレオベースで求められるDepthの精度を向上させることができる。特に、ベースラインが狭く、Disparityが発生しにくい場合、対象物が遠距離にあり、1ピクセルのDisparityが測距結果に大きな影響を及ぼす場合に、測距精度の向上が達成できる。 As described above, according to the present technology, it is possible to improve Depth accuracy required for a stereo base. In particular, when the baseline is narrow and disparity is unlikely to occur, the accuracy of distance measurement can be improved when the object is at a long distance and the disparity of one pixel has a large effect on the distance measurement result.
<パーソナルコンピュータ>
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
<Personal computer>
The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. When a series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed in the computer. Here, the computer includes a computer incorporated in dedicated hardware, a general-purpose personal computer capable of executing various functions by installing various programs, and the like.
図14は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するパーソナルコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram showing a hardware configuration example of a personal computer that executes the above-described series of processing by a program.
パーソナルコンピュータ500において、CPU(Central Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503は、バス504により相互に接続されている。
In the
バス504には、さらに、入出力インタフェース505が接続されている。入出力インタフェース505には、入力部506、出力部507、記憶部508、通信部509、及びドライブ510が接続されている。
An input /
入力部506は、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる。出力部507は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部508は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部509は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ510は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア511を駆動する。
The
以上のように構成されるパーソナルコンピュータ500では、CPU501が、例えば、記憶部508に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース505及びバス504を介して、RAM503にロードして実行する。これにより、上述した一連の処理が行われる。
In the
コンピュータ(CPU501)が実行するプログラムは、リムーバブルメディア511に記録して提供することができる。リムーバブルメディア511は、例えば、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等)、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディア等である。また、あるいは、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
The program executed by the computer (CPU 501) can be provided by being recorded on the
コンピュータにおいて、プログラムは、リムーバブルメディア511をドライブ510に装着することにより、入出力インタフェース505を介して、記憶部508にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部509で受信し、記憶部508にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM502や記憶部508に、あらかじめインストールしておくことができる。
In the computer, the program can be installed in the
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要な段階で処理が行われるプログラムであっても良い。 Note that the program executed by the computer may be a program that is processed in time series in the order described in this specification, or in a necessary stage such as in parallel or when a call is made. It may be a program for processing.
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。 Further, in the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in chronological order according to the described order, but is not necessarily performed in chronological order. It also includes processes that are executed individually.
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス(装置)により構成される装置全体を表すものである。 Further, in this specification, the system represents the entire apparatus composed of a plurality of devices (apparatuses).
例えば、本開示は、1つの機能を、ネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。 For example, the present disclosure may take a cloud computing configuration in which one function is shared and processed by a plurality of devices via a network.
また、以上において、1つの装置(または処理部)として説明した構成を分割し、複数の装置(または処理部)として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置(または処理部)として説明した構成をまとめて1つの装置(または処理部)として構成されるようにしてもよい。また、各装置(または各処理部)の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置(または処理部)の構成の一部を他の装置(または他の処理部)の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 In addition, in the above description, the configuration described as one device (or processing unit) may be divided and configured as a plurality of devices (or processing units). Conversely, the configurations described above as a plurality of devices (or processing units) may be combined into a single device (or processing unit). Of course, a configuration other than that described above may be added to the configuration of each device (or each processing unit). Furthermore, if the configuration and operation of the entire system are substantially the same, a part of the configuration of a certain device (or processing unit) may be included in the configuration of another device (or other processing unit). . That is, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present disclosure belongs can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present disclosure.
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1) 同じ特性または異なる特性を有するフィルタが2次元状に配列されたフィルタアレイと、前記フィルタからの光が入射される複数の画素が2次元状に配列された画素アレイとからなり、前記複数の画素から得られる画像を生成する複数の撮像部と、
前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離を算出する距離算出部と
を備え、
少なくとも1つの前記撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
撮像装置。
(2) 前記複数の撮像部が2つで構成される場合、
2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
前記(1)に記載の撮像装置。
(3) 前記複数の撮像部が3つで構成される場合、
基準となる撮像部のフィルタアレイは、Bayerに配列されており、
2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
前記(1)に記載の撮像装置。
(4) 前記複数の撮像部が3つで構成される場合、
基準となる撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に同じ特性を有するフィルタが多くなるようにBayer配列を変更して配列されており、
2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
前記(1)に記載の撮像装置。
(5) 前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向のみに高密度に構成されている
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像装置。
(6) 前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向と直行する方向に低密度に構成されている
前記(5)に記載の撮像装置。
(7) 前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、アナモーフィックスレンズを通常の利用形態に対して90度回転させた配置とすることで、前記マッチングにおけるサーチ方向のみに高密度な空間解像度での撮像を行う
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(8) 前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されているフィルタアレイおよび前記フィルタアレイに対応する画素アレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向と直行する方向に階段状にオフセットさせた配列とすることで、前記マッチングにおけるサーチ方向のみに高密度な空間解像度での撮像を行う
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(9) 前記フィルタアレイは、同じ色の特性または異なる色の特性を有するカラーフィルタが2次元状に配列されたカラーフィルタアレイである
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の撮像装置。
(10) 同じ特性または異なる特性を有するフィルタが2次元状に配列されたフィルタアレイと、前記フィルタからの光が入射される複数の画素が2次元状に配列された画素アレイとからなり、前記複数の画素から得られる画像を生成する複数の撮像部を備え、少なくとも1つの前記撮像部のフィルタアレイが、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている撮像装置の
距離算出部が、前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離を算出する
画像処理方法。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1) a filter array in which filters having the same characteristic or different characteristics are two-dimensionally arranged, and a pixel array in which a plurality of pixels into which light from the filter is incident are two-dimensionally arranged, A plurality of imaging units for generating an image obtained from a plurality of pixels;
A distance calculation unit that calculates a distance to a subject by matching between images generated by the plurality of imaging units;
The filter array of at least one of the imaging units includes an array of filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
(2) When the plurality of imaging units are configured by two,
The imaging device according to (1), wherein the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
(3) When the plurality of imaging units are configured by three,
The filter array of the reference imaging unit is arranged in Bayer,
The imaging device according to (1), wherein the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
(4) When the plurality of imaging units are configured by three,
The filter array of the imaging unit serving as a reference is arranged by changing the Bayer arrangement so that there are many filters having the same characteristics in the search direction in the matching,
The imaging device according to (1), wherein the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
(5) A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are configured with high density only in the search direction in the matching. The imaging device according to any one of (1) to (4).
(6) A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are configured with low density in a direction orthogonal to the search direction in the matching. The imaging apparatus according to (5).
(7) A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array rotate the anamorphic lens by 90 degrees with respect to a normal use form The imaging apparatus according to any one of (1) to (6), wherein imaging is performed with high-density spatial resolution only in the search direction in the matching by adopting the arrangement described above.
(8) A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are offset stepwise in a direction perpendicular to the search direction in the matching. The imaging apparatus according to any one of (1) to (6), wherein imaging is performed with high-density spatial resolution only in the search direction in the matching.
(9) The imaging device according to any one of (1) to (8), wherein the filter array is a color filter array in which color filters having the same color characteristics or different color characteristics are two-dimensionally arranged. .
(10) A filter array in which filters having the same characteristic or different characteristics are two-dimensionally arranged, and a pixel array in which a plurality of pixels into which light from the filter is incident are two-dimensionally arranged, An imaging apparatus comprising a plurality of imaging units that generate images obtained from a plurality of pixels, wherein at least one filter array of the imaging units is arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching An image processing method in which a distance calculation unit calculates a distance to a subject by matching between images generated by the plurality of imaging units.
11 撮像装置, 21 カメラ画像入力部, 21L,21R,21T カメラ, 22 演算部, 23 記憶部, 31 Disparity算出部, 32 Depth値算出部, 51,51R,51L 画像, 101 Anamorphicレンズ, 111 画枠情報、 112 フィルム, 121,122 画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Imaging device, 21 Camera image input part, 21L, 21R, 21T Camera, 22 Calculation part, 23 Storage part, 31 Disparity calculation part, 32 Depth value calculation part, 51, 51R, 51L image, 101 Anamorphic lens, 111 Image frame Information, 112 films, 121, 122 images
Claims (10)
前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離を算出する距離算出部と
を備え、
少なくとも1つの前記撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
撮像装置。 A plurality of pixels each having a filter array in which filters having the same characteristics or different characteristics are two-dimensionally arranged, and a pixel array in which a plurality of pixels to which light from the filter is incident are two-dimensionally arranged A plurality of imaging units for generating images obtained from
A distance calculation unit that calculates a distance to a subject by matching between images generated by the plurality of imaging units;
The filter array of at least one of the imaging units includes an array of filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
請求項1に記載の撮像装置。 When the plurality of imaging units are configured by two,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
基準となる撮像部のフィルタアレイは、Bayerに配列されており、
2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
請求項1に記載の撮像装置。 When the plurality of imaging units are configured by three,
The filter array of the reference imaging unit is arranged in Bayer,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
基準となる撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に同じ特性を有するフィルタが多くなるようにBayer配列を変更して配列されており、
2つの撮像部のフィルタアレイは、前記マッチングにおけるサーチ方向に全て同じ特性を有するフィルタが並んで配列されている
請求項1に記載の撮像装置。 When the plurality of imaging units are configured by three,
The filter array of the imaging unit serving as a reference is arranged by changing the Bayer arrangement so that there are many filters having the same characteristics in the search direction in the matching,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the filter arrays of the two imaging units are arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching.
請求項1に記載の撮像装置。 The filter array in which filters having the same characteristics are all arranged side by side in the search direction in the matching and the pixel array corresponding to the filter array are configured with high density only in the search direction in the matching. The imaging device described.
請求項5に記載の撮像装置。 A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are configured with low density in a direction orthogonal to the search direction in the matching. Item 6. The imaging device according to Item 5.
請求項1に記載の撮像装置。 A filter array in which filters having the same characteristics are all arranged in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are arranged by rotating an anamorphic lens by 90 degrees with respect to a normal use form The imaging apparatus according to claim 1, wherein imaging with high-density spatial resolution is performed only in a search direction in the matching.
請求項1に記載の撮像装置。 A filter array in which filters having all the same characteristics are arranged side by side in the search direction in the matching and a pixel array corresponding to the filter array are arranged in a staircase offset in a direction orthogonal to the search direction in the matching The imaging apparatus according to claim 1, wherein imaging with high-density spatial resolution is performed only in a search direction in the matching.
請求項1に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the filter array is a color filter array in which color filters having the same color characteristics or color characteristics are two-dimensionally arranged.
距離算出部が、前記複数の撮像部により生成された画像間でのマッチングにより被写体までの距離を算出する
画像処理方法。 A plurality of pixels each having a filter array in which filters having the same characteristics or different characteristics are two-dimensionally arranged, and a pixel array in which a plurality of pixels to which light from the filter is incident are two-dimensionally arranged A distance calculation unit of an imaging apparatus including a plurality of imaging units that generate an image obtained from the filter, wherein at least one filter array of the imaging unit is arranged side by side with filters having the same characteristics in the search direction in the matching An image processing method for calculating a distance to a subject by matching between images generated by the plurality of imaging units.
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