JP2004289829A - 様式化された画像を生成するための方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】最初に、あるシーンから1組の画像が収集される。各画像は、異なるライティング条件下で収集される。1組の画像において、シルエットエッジが検出される。シルエットエッジに従って、1組の画像内のテクスチャ領域が特定され、シルエットエッジおよびテクスチャ領域が、選択された細部の画質を高めるか、あるいは強調の度合いを弱めるように変更された1組の画像の組み合わせから、出力画像が生成される。
【選択図】図1A
Description
図1Aは、本発明によるノンフォトリアリスティック(NPR)画像を生成するためのデジタルカメラ100を示す。カメラ100は複数のフラッシュユニット101〜104と、単一のレンズ105とを備える。フラッシュユニット101〜104は、レンズ105の投影中心(COP)106の周囲に分散して配置される。最も良好な結果を得るために、フラッシュユニットはできる限りCOPの近くに配置される。それゆえ、それはフラッシュユニットがカメラの前面107に取り付けられることを意味する。フラッシュユニットはCOPの周囲に均等に分散して配置させることができる。
図2は、あるシーンの様式化された画像201を生成するための本発明の方法200を示す。本明細書に記載されるように、様式化によって、エッジのような特定の細部を有する全てのノンフォトリアリスティック画像の画質が高められ、テクスチャおよび単調な背景のような他の細部が削減、抽象化あるいは他の方法で簡略化されることを意味している。
1組の画像110〜114が、レンズ105の投影中心(COP)106の極めて近くに配置されるフラッシュユニット101〜104を用いて、あるシーンから収集される(210)。図1を参照されたい。COPとフラッシュユニットとの間の基線が短いことに起因して、そのシーン内の深度不連続点を与える、その画像内の各シルエットエッジ付近に細い銀色の影が現れる。
図3Aは、本手法の根底をなすシルエットエッジ画素を検出するための手順300を示す。その概念は驚くほど簡単である。本発明の画像収集過程は照度差ステレオに密接に関連するが、本発明人が知る限りでは、それは、あるシーン内の影によって反映される深度不連続点を検出するためのコンピュータビジョンシステムにおいて用いられてこなかった。それにより、本発明は、消去の過程によって他のエッジを分類できるようになる。
Ik(x)=μkρkLk(x)・N(x)
そうでない場合には、
Ik(x)=0
ここで、μkは光の大きさであり、ρk(x)は点Xにおける反射率であり、Lk(x)は正規化された光ベクトルLk(x)=Pk−Xであり、N(x)は表面法線であり、それらは全てカメラ座標系内にある。
Rk(x)=Ik(x)/Imax(x)
=μk(Lk(x)・N(x))/maxi(μk(Li(x)・N(x))
また、本発明は、テクスチャおよび照明の変動のような、あるシーンのシルエットに関連しない、画像の領域内の細かい部分あるいは複雑な部分を削減するための手順も提供する。シルエットエッジ画素306が与えられるとき、テクスチャエッジに属する画素を特定することができる(230)。したがって、テクスチャ領域を特定することができる。これらの画素は照明の方向とは無関係である。テクスチャエッジは、最大画像Imax内の輝度画素から、検出されたシルエットエッジを引いたものである。
G(x,y)=▽I(x,y)・M(x,y)431
色の割当て
勾配フィールドからの画像構成440はスケールおよびシフトの曖昧さを伴う。
I”(x,y)=c1I’(x,y)+c2
I(x,y)=c1I’(x,y)+c2
シルエットエッジ画素を検出するための本発明による手順は、画像の画質を高めるために用いることができるさらに別の有用な情報も生成する。
より良好なライティングを用いて、背景に対するコントラストを改善し、物体を強調することができる。この手法の成功は一般的に撮影者の技量によるが、本発明は、明らかな幾何学的形状に基づく一般的な解決手段を提供する。さらに、光源がカメラのCOPに近いので、本発明による単体で十分な機能を有するカメラ100では、外部からの光源は不要であり、構成が簡略化される。
制御された照明を利用することに加えて、本発明は、自然に変化する照明で撮影されたシーンの画像の画質を高めることもできる。ありのまま制御されない照明は、照明の方向および輝度が制御されないことを意味する。
照明が変化することを別にして、あるシーンの幾何学的配置が一定のままであるとき、そのコンテクストはそのシーンを明瞭にし、対象のエリアを特定することができる。たとえば、あるシーンの低画質の夜間の画像を、それを同じシーンの高画質の日中の画像と組み合わせることにより改善することができる。
時間とともにシーンの幾何学的配置が変化するときに、さらに多くの興味深い応用形態がある。静的な背景および動的な前景の概念を用いるとき、本発明は動作またはイベントのコンテクストを与えることができる。その動的なシーンの構成要素は、静的な画像あるいはビデオに収集することができる。
記録されたイベントおよび動作にコンテクストを与えることにより、低画質の映像を改善することができる。上記のようなコンテクストは、画質が高い方の画像に由来する。しかしながら、映像はいくつかのさらに別の難題を突きつける。フレーム内の一貫性が保持されなければならない。すなわち、連続する画像内の重みが滑らかに変動するようにしなければならない。そして、局部的な分散が小さい場合、たとえば移動中の車のヘッドライトとテールライトとの間のエリアの場合であっても、低画質の画像からの画素が重要な場合もある。
Wj(x,y)=F(Mk(x,y))、k=j−c:j+c
ここで、cは時間的な広がりであり、たとえば各方向に10フレームである。
Gj xy(x,y)=Wj(x,y)Gj xy(x,y)
+(1−Wj(x,y))G* xy(x,y)
それ以外の場合には、以下のように計算される。
Gj xy(x,y)=(1−Wj(x,y))max(Sj xy(x,y),G* xy(x,y))
ただし、G* xy662は「理想的な」照明下にあるシーンから収集される1つの高画質の画像内の勾配である。
本発明によるエッジ分類手順は、エッジを基にするステレオおよびエリアを基にするステレオの対応を改善することもできる。エッジの照合は、シルエットエッジが適当に照合されるときに改善される。エリアを基にする技術は部分的な遮蔽に起因して動作が劣化するが、そのような問題のあるエリアを検出することができる。またエッジ分類は、低コントラストの画像の場合でも、色およびテクスチャセグメント化技術を支援することができ、それにより、その画像をレイヤ抽出および画像圧縮のために用いることができる。
本発明は、複数のシーンの多数の画像の照明に依存する特性を利用することにより、それらの画像から有用な情報を抽出するための新規の技術を提供する。本発明は、基本的なプロトタイプ、エッジ改善、画像処理および映像処理のための関連する手順に関して記載されてきた。
Claims (9)
- 様式化された画像を生成するための方法であって、
それぞれ異なる照明条件下で収集される、あるシーンの1組の画像を収集することと、
前記異なる照明条件によって前記1組の画像内のシルエットエッジを検出することと、
前記シルエットエッジに従って、前記1組の画像内のテクスチャ領域を特定することと、
前記シルエットエッジおよび前記テクスチャ領域が修正された1組の画像の組み合わせから出力画像を生成することと
を含む方法。 - 前記シルエットエッジにおける深度不連続点に比例する前記シルエットエッジの幅を形成することと、
前記テクスチャ領域の色勾配に従って、前記テクスチャ領域の強調の度合いを弱めることと
をさらに含む請求項1に記載の方法。 - 各画像内の各画素を、シルエットエッジ画素、テクスチャエッジ画素あるいは特徴のない画素のいずれかとして分類することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記シルエットエッジ画素は、前記シーン内の深度不連続点において特定され、前記テクスチャエッジ画素は、前記シーン内の反射率の変化および物質の不連続点によって特定され、前記特徴のない画素は、概ね一定の反射率および低い曲率を有する前記シーン内の部分に対応する請求項3に記載の方法。
- 前記シルエットエッジ画素は、ある画像空間において定義されるキャストシャドウに対応する請求項3に記載の方法。
- 周囲光を用いて前記1組の画像のうちの1つの画像を収集することと、
異なるフラッシュユニットを用いて前記1組の画像のうちの他の画像をそれぞれ収集することと
をさらに含み、
前記異なるフラッシュユニットは、前記1組の画像を収集するために用いられるカメラのレンズの投影中心の周囲に均等に分散配置される
請求項1に記載の方法。 - 前記フラッシュユニットは、前記投影中心の概ね近くにある前記カメラの前面に取り付けられる請求項6に記載の方法。
- 前記修正することは、
前記シルエットエッジおよび前記テクスチャ領域の画質を改善することをさらに含む請求項1に記載の方法。 - 前記修正することは、
前記シルエットエッジおよび前記テクスチャ領域の強調の度合いを弱めることをさらに含む請求項1に記載の方法。
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