JP2007306406A - Image processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像面までの距離が固定された2焦点レンズによる像を撮像し、近距離から遠距離まで比較的良好な画像を得ることのできる画像処理装置に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus capable of capturing an image by a bifocal lens with a fixed distance to an imaging surface and obtaining a relatively good image from a short distance to a long distance.
従来の画像処理装置は、図14に示すように、画像を生成する撮像部5と、画像の画像処理を実行する画像処理部9と、画像を表示する表示部10を備えている。
As shown in FIG. 14, the conventional image processing apparatus includes an
撮像部5は、焦点距離の異なるレンズ12とレンズ13とが組み合せられた2焦点レンズ11と、この2焦点レンズ11による像を撮像する撮像素子14とを含んでいる。一方、画像処理部9は、撮像部5からの画像を記憶する記憶部6と、2焦点レンズ11を構成している2つのレンズ12、13の内、何れか一方のレンズのボケ関数の逆関数の係数を記憶する係数記憶部8と、画像に畳込み演算を実行する畳込み部7とを含んでいる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に開示された従来の画像処理装置において、撮像素子14の撮像面上に結ばれる像は2つのレンズ12、13による合成像であり、この合成像が示された画像からどちらのレンズによるボケ成分を除去するかを選択する必要があった。また、実際の被写体までの距離とは異なる距離を仮定して画像に畳込み演算を実行した場合、何れか一方のレンズだけで撮像した画像よりも鮮明さが劣るという問題があった。
However, in the conventional image processing apparatus disclosed in
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、撮像面までの距離が固定された2焦点レンズで近距離から遠距離まで比較的良好な画像を得ることができる画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an image processing apparatus capable of obtaining a relatively good image from a short distance to a long distance with a bifocal lens having a fixed distance to an imaging surface. The purpose is to provide.
本発明の画像処理装置は、焦点距離が異なる第1及び第2レンズで構成され、前記第1及び第2レンズの光軸を一致させて同心円状に組み合せられた2焦点レンズと、前記2焦点レンズとの距離が固定され、前記第1及び第2レンズの両方による合成像が示された第1画像と、前記第1及び第2レンズの何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子と、前記第1画像と前記第1及び第2レンズの何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、前記畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部と、前記第1画像から第2画像を減算し、前記第1及び第2レンズの何れか他方による像が示された第4画像を算出する減算部と、前記第2乃至第4画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部とを備える構成を有している。 The image processing apparatus of the present invention includes a bifocal lens composed of first and second lenses having different focal lengths and concentrically combined with the optical axes of the first and second lenses, and the two focal points. A first image in which a distance from the lens is fixed and a composite image by both the first and second lenses is shown; and a second image in which an image by any one of the first and second lenses is shown A convolution operation of an inverse function of the blur function of one of the first image and the first and second lenses, and the execution result of the convolution operation is output as a third image A convolution unit that performs subtraction, a subtraction unit that subtracts the second image from the first image, and calculates a fourth image in which an image of one of the first and second lenses is displayed, and the second to second A comparison / determination unit for determining which of the four images is in focus; It has a configuration comprising.
この構成により、近距離から遠距離までの何れの被写体に対しても比較的良好な画像を出力することができる。 With this configuration, a relatively good image can be output for any subject from a short distance to a long distance.
また、本発明の画像処理装置は、前記比較判定部が、前記第2乃至第4画像夫々の少なくとも1つの特定領域の高周波成分の強度を算出し、前記第2乃至第4画像夫々の特定領域の高周波成分の強度に基づいて前記第2乃至第4画像から焦点の合っている画像を選択する構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the comparison / determination unit calculates the intensity of the high-frequency component of at least one specific area of each of the second to fourth images, and the specific area of each of the second to fourth images. A focused image is selected from the second to fourth images based on the intensity of the high-frequency component.
この構成により、被写体に焦点の合っている画像を正確に選択することができる。 With this configuration, it is possible to accurately select an image focused on the subject.
また、本発明の画像処理装置は、前記比較判定部が、前記第2乃至第4画像夫々の特定領域の高周波成分の強度に重みを付加する構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the comparison / determination unit adds a weight to the intensity of the high-frequency component in the specific region of each of the second to fourth images.
この構成により、被写体に焦点の合っている画像を正確に選択することができる。 With this configuration, it is possible to accurately select an image focused on the subject.
また、本発明の画像処理装置は、前記第3画像の中央部に定義された特定領域の重みは、前記第2及び第4画像の中央部に定義された特定領域の重みよりも大きい構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the weight of the specific area defined in the central portion of the third image is greater than the weight of the specific area defined in the central portions of the second and fourth images. Have.
この構成により、中距離の被写体が撮像されたか否かを正確に判定することができる。 With this configuration, it can be accurately determined whether or not a medium-distance subject has been imaged.
また、本発明の画像処理装置は、前記第2又は第4画像の上側周辺部の特定領域の重みは、他の画像の上側周辺部の特定領域の重みより大きく、下側周辺部の特定領域の重みは、前記他の画像の下側周辺部の特定領域の重みより小さい構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the weight of the specific area in the upper peripheral portion of the second or fourth image is larger than the weight of the specific area in the upper peripheral portion of the other image, and the specific area in the lower peripheral portion. Has a configuration smaller than the weight of the specific area in the lower peripheral portion of the other image.
この構成により、近距離の被写体と遠距離の被写体が撮像されたか否かを正確に判定することができる。 With this configuration, it is possible to accurately determine whether a short-distance subject and a long-distance subject have been imaged.
また、本発明の画像処理装置は、前記比較判定部が、前記第2乃至第4画像夫々を複数の部分画像に分割し、前記第2乃至第4画像の部分画像の高周波成分の強度に基づいて焦点の合っている部分画像を選択し、前記選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成する構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the comparison / determination unit divides each of the second to fourth images into a plurality of partial images, and based on the intensity of the high-frequency component of the partial images of the second to fourth images. A partial image in focus is selected, and one focused image is generated from the selected partial image.
この構成により、距離の異なる複数の被写体が撮像されても被写体夫々に焦点の合っている比較的良好な画像を出力することができる。 With this configuration, even when a plurality of subjects having different distances are imaged, it is possible to output a relatively good image in which each subject is in focus.
また、本発明の画像処理装置は、前記第2乃至第4画像夫々の部分画像が、隣接の部分画像と重複する重複領域を有し、前記比較判定部が、前記選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成するとき、前記重複領域に重みを付加し、前記重みが付加された重複領域を重ねる構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, each of the partial images of the second to fourth images has an overlapping area overlapping with an adjacent partial image, and the comparison / determination unit is configured to focus on the selected partial image. When one matching image is generated, a weight is added to the overlapping region, and the overlapping region to which the weight is added is overlapped.
この構成により、分割画像の重なる部分まで比較的良好な画像を出力することができる。 With this configuration, it is possible to output a relatively good image up to a portion where the divided images overlap.
また、本発明の画像処理装置は、前記畳込み部が、前記第1画像と前記第1及び第2レンズの何れか他方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、第5画像として出力する構成を有している。 In the image processing apparatus according to the aspect of the invention, the convolution unit may perform a convolution operation of an inverse function of the other blur function of the first image and the first and second lenses as a fifth image. It has a configuration to output.
この構成により、近距離から遠距離までの何れの被写体に対しても比較的良好な画像を出力することができる。 With this configuration, a relatively good image can be output for any subject from a short distance to a long distance.
また、本発明の画像処理装置は、前記比較判定部が、前記第2乃至第5画像夫々の少なくとも1つの特定領域の高周波成分の強度を算出し、前記第2乃至第5画像夫々の特定領域から抽出される高周波成分の強度に基づいて前記第2乃至第5画像から焦点の合っている画像を選択する構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the comparison / determination unit calculates the intensity of the high frequency component of at least one specific region of each of the second to fifth images, and the specific region of each of the second to fifth images. The in-focus image is selected from the second to fifth images based on the intensity of the high-frequency component extracted from the image.
この構成により、被写体に焦点の合っている画像を正確に選択することができる。 With this configuration, it is possible to accurately select an image focused on the subject.
また、本発明の画像処理装置は、前記比較判定部が、前記第2乃至第5画像夫々の高周波成分に重みを付加する構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the comparison / determination unit adds a weight to the high-frequency component of each of the second to fifth images.
この構成により、被写体に焦点の合っている画像を正確に選択することができる。 With this configuration, it is possible to accurately select an image focused on the subject.
また、本発明の画像処理装置は、前記第3及び第5画像の中央部に定義された特定領域の重みは、前記第2及び第4画像の中央部に定義された特定領域の重みよりも大きい構成を有している。 In the image processing apparatus according to the aspect of the invention, the weight of the specific area defined in the central portion of the third and fifth images may be greater than the weight of the specific area defined in the central portion of the second and fourth images. It has a large configuration.
この構成により、中距離の被写体が撮像されたか否かを正確に判定することができる。 With this configuration, it can be accurately determined whether or not a medium-distance subject has been imaged.
また、本発明の画像処理装置は、前記第2又は第4画像の上側周辺部の特定領域の重みは、他の画像の上側周辺部の特定領域の重みより大きく、下側周辺部の特定領域の重みは、前記他の画像の下側周辺部の特定領域の重みより小さい構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the weight of the specific area in the upper peripheral portion of the second or fourth image is larger than the weight of the specific area in the upper peripheral portion of the other image, and the specific area in the lower peripheral portion. Has a configuration smaller than the weight of the specific area in the lower peripheral portion of the other image.
この構成により、近距離の被写体と遠距離の被写体が含まれているかを正確に判定することができる。 With this configuration, it is possible to accurately determine whether a short-distance subject and a long-distance subject are included.
また、本発明の画像処理装置は、前記比較判定部が、前記第2乃至第5画像夫々を複数の部分画像に分割し、前記第2乃至第5画像の部分画像の高周波成分の強度に基づいて焦点の合っている部分画像を選択し、前記選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成する構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, the comparison / determination unit divides each of the second to fifth images into a plurality of partial images, and based on the intensity of the high-frequency component of the partial images of the second to fifth images. A partial image in focus is selected, and one focused image is generated from the selected partial image.
この構成により、距離の異なる複数の被写体が撮像されても被写体夫々に焦点の合っている比較的良好な画像を出力することができる。 With this configuration, even when a plurality of subjects having different distances are imaged, it is possible to output a relatively good image in which each subject is in focus.
また、本発明の画像処理装置は、前記第2乃至第5画像夫々の部分画像は、隣接の部分画像と重複する重複領域を有し、前記比較判定部は、前記選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成するとき、前記重複領域に重みを付加し、前記重みが付加された重複領域を重ねる構成を有している。 In the image processing apparatus of the present invention, each of the partial images of the second to fifth images has an overlapping area overlapping with an adjacent partial image, and the comparison / determination unit is configured to focus on the selected partial image. When one matching image is generated, a weight is added to the overlapping region, and the overlapping region to which the weight is added is overlapped.
この構成により、分割画像の重なる部分まで比較的良好な画像を出力することができる。 With this configuration, it is possible to output a relatively good image up to a portion where the divided images overlap.
本発明は、焦点距離が異なる第1及び第2レンズで構成され、第1及び第2レンズの光軸を一致させて同心円状に組み合せられた2焦点レンズと、2焦点レンズとの距離が固定され、第1及び第2レンズの両方による合成像が示された第1画像と、第1及び第2レンズの何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子と、第1画像と第1及び第2レンズの何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部と、第1画像から第2画像を減算し、第1及び第2レンズの何れか他方による像が示された第4画像を算出する減算部と、第2乃至第4画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部とを備えることにより、機械的な焦点調整機構を持たなくても近距離から遠距離まで比較的良好な画像を得ることができるものである。 The present invention is composed of first and second lenses having different focal lengths, and the distance between the bifocal lens and the bifocal lens fixed by concentrically combining the optical axes of the first and second lenses is fixed. An imaging device for generating a first image showing a composite image by both the first and second lenses and a second image showing an image by either one of the first and second lenses; A convolution unit that executes a convolution operation of an inverse function of one image and the blur function of one of the first and second lenses, and outputs a result of the convolution operation as a third image; Subtracting two images and calculating a fourth image showing an image by one of the first and second lenses, and determining whether any of the second to fourth images is in focus And a comparison / determination unit that does not have a mechanical focus adjustment mechanism. In which it is possible to obtain a relatively good image from the distance to the long distance.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態に係る画像処理装置について説明する。 Hereinafter, an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
本実施の形態の画像処理装置は、図1に示すように、被写体の画像を生成する撮像部20と、画像に画像処理を実行する画像処理部30と、画像処理された画像を表示する表示部40とを備えている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the image processing apparatus according to the present embodiment includes an
撮像部20は、焦点距離が異なる第1及び第2レンズ22、23からなる2焦点レンズ21(図3参照)と、2焦点レンズ21までの距離が固定され、第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像が示された第1画像と、第1及び第2レンズ22、23の何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子24と、第1レンズ22の口径より小さい開口部を有する遮光板25とを含んでいる。
The
画像処理部30は、第1画像を記憶する第1記憶部31と、第2画像を記憶する第2記憶部35と、第1画像と第1及び第2レンズ22、23の何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部33と、第3画像を記憶する第3記憶部34と、第1画像から第2画像を減算し、第1及び第2レンズ22、23の何れか他方による像が示された第4画像を算出する減算部36と、第4画像を記憶する第4記憶部37と、第2乃至第4画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部28とを備えている。
The
2焦点レンズ21は、図3に示すように、第1及び第2レンズ22、23の光軸を一致させて同心円状に組み合せられている。
As shown in FIG. 3, the
2焦点レンズ21と撮像素子24との間に遮光板25が配置されていないときには、図4に示すように、第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像が撮像面3に形成され、2焦点レンズ21と撮像素子24との間に遮光板25が配置されているときには、図5に示すように、第1レンズ22による像が撮像面3に形成される。
When the
また、第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像は、図6に示すように、焦点の合った点像aの周辺にボケ像bが広がる場合と、図7に示すように、焦点の合った点像cから離れた場所にリング状にボケ像dが広がる場合がある。
Further, in the composite image by both the first and
畳込み部33は、このようなボケ像を補正するため、第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像が示された第1画像と第1及び第2レンズ22、23の何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第3画像として出力するようになっている。
In order to correct such a blurred image, the
なお、ボケ関数は、光軸上に置かれた点光源の結像面での散乱を示す関数で、点広がり関数(Point Spread Function)とも呼ばれている。 The blur function is a function indicating scattering on the imaging surface of a point light source placed on the optical axis, and is also called a point spread function.
また、第2乃至第4画像は、図8に示すように、高周波成分に対する重みが定義された特定領域51a乃至51eを有している。
Further, as shown in FIG. 8, the second to fourth images have
比較判定部28は、第2記憶部35からの第2画像の特定領域51a乃至51eの高周波成分の強度と、第3記憶部34からの第3画像の特定領域51a乃至51eの高周波成分の強度と、第4記憶部37からの第4画像の特定領域51a乃至51eの高周波成分の強度とを算出し、焦点の合っている方の画像が高周波成分を多く含むという特徴を利用して第2乃至第4画像の内の1つを焦点の合っている画像として選択するようになっている。また、比較判定部28は、第2乃至第4画像夫々の高周波成分の強度に重みを付加している。
The comparison /
次に、図9を参照し、第2乃至第4画像夫々の高周波成分の強度に付加される重みについて説明する。 Next, the weight added to the intensity of the high frequency component of each of the second to fourth images will be described with reference to FIG.
中距離の被写体(人物など)53に焦点が合う第3画像では、図9(B)に示すように、中央部に定義された特定領域56cの重みが、第2及び第4画像の中央部に定義された特定領域57c、55cの重みよりも大きい。一方、遠距離の被写体(風景など)52に焦点が合う第2画像では、図9(A)に示すように、上側周辺部に定義された特定領域57a、57bの重みが、第3画像の上側周辺部に定義された特定領域55a、55b及び第4画像の上側周辺部に定義された特定領域56a、56bの重みよりも大きい。
As shown in FIG. 9B, in the third image focused on the medium-distance subject (such as a person) 53, the weight of the
また、近距離の被写体54に焦点が合う第4画像では、図9(C)に示すように、下側周辺部に定義された特定領域55d、55eの重みが、第2画像の下側周辺部に定義された特定領域57d、57e及び第4画像の下側周辺部に定義された特定領域56d、56eの重みよりも大きい。
Further, in the fourth image focused on the subject 54 at a short distance, as shown in FIG. 9C, the weights of the
比較判定部28は、第2乃至第4画像夫々の特定領域の高周波成分の強度に付加される重みをこのように定義することにより、更に精度の高い判定を実行することができる。
The comparison /
また、比較判定部28は、第2乃至第4画像夫々を複数の部分画像に分割し、部分毎に焦点が合っているか否かを判定し、焦点の合っている部分画像から1つの画像を合成するようにしてもよい。
Further, the comparison /
次に、図10乃至図13を参照し、部分毎に焦点が合っているか否かを判定し、焦点の合っている部分画像から1つの画像を合成する方法について説明する。 Next, with reference to FIGS. 10 to 13, a method of determining whether or not each part is in focus and synthesizing one image from the focused partial images will be described.
遠距離の被写体(本実施例では山と樹木)60、61と、中距離の被写体(本実施例では案内板)63と、比較的近距離の被写体(本実施例では人物)62が撮像される場合の比較判定部28の動作について説明する。
Long-distance subjects (mountains and trees in this embodiment) 60, 61, medium-distance subjects (guide plates in this embodiment) 63, and relatively short-distance subjects (people in this embodiment) 62 are imaged. The operation of the comparison /
図10のような被写体には、遠距離の山60と、遠距離の樹木61と、比較的近距離の人物62と、中距離の案内板63とが含まれている。
The subject as shown in FIG. 10 includes a long-
図11(A)に示された2焦点レンズ21の第2レンズ23だけの画像は、遠距離の山60と樹木61にピントが合い、図11(C)に示された2焦点レンズ21の第1レンズ22だけの画像は、比較的近距離の人物62にピントが合っている。一方、第1画像と第1及び第2レンズ22、23の何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算から得られた第3画像は、図11(B)に示すように、中距離の案内板63に最もピントが合っている。
The image of only the
これらの画像夫々が、例えば、16個の部分画像に分割され、図12に示すように焦点が合っている領域が選択され、選択された部分画像から一枚の画像が合成される。 Each of these images is divided into, for example, 16 partial images, a focused region is selected as shown in FIG. 12, and one image is synthesized from the selected partial images.
このとき部分画像間の境界が目立たないように、図13に示すように境界の補間が実行される。例えば、部分画像70と隣の部分画像71の境界が重なるように画像が分割され、重なる部分72で部分画像70の成分と部分画像71の成分の補間が実行される。
At this time, the boundary interpolation is executed as shown in FIG. 13 so that the boundary between the partial images is not conspicuous. For example, the image is divided so that the boundary between the
また、位置によって混合比を変更すると、境界部分を目立たなくすることができる。なお、分割数及び分割位置は、この例に限定するものではなく、境界の補間方法も特に限定するものではない。 Further, if the mixing ratio is changed depending on the position, the boundary portion can be made inconspicuous. Note that the number of divisions and the division position are not limited to this example, and the boundary interpolation method is not particularly limited.
次に、本実施の形態の画像処理装置の撮像部20の動作について説明する。
Next, the operation of the
被写体に向けて撮像されるとき、2焦点レンズ21と撮像素子24との間に遮光板25が挿入されない状態で第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像が示された第1画像と、2焦点レンズ21と撮像素子24との間に遮光板25が挿入された状態で第1レンズ22による像が示された第2画像とが生成され、第1及び第2画像は画像処理部30に出力される。
A first image showing a composite image by both the first and
次に、本実施の形態の画像処理装置の画像処理部30の動作について説明する。
Next, the operation of the
2焦点レンズ21を介して被写体が撮影されるとき、第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像が示された第1画像が第1記憶部31に記憶され、第1レンズ22だけによる像が示された第2画像が第2記憶部35に記憶される。
When a subject is photographed via the
2焦点レンズ21全体による第1画像の明るさに対する第1レンズ22による第2画像の明るさの比は、2焦点レンズ21全体の面積に対する第1レンズ22の面積の比とほぼ同じであることを考慮し、比較判定部28に出力される第2画像の明るさが補正される。
The ratio of the brightness of the second image by the
畳込み部33では、係数記憶部32からの第1レンズ22のボケ関数の逆関数の係数と第1記憶部31からの第1画像との畳込み演算が実行され、畳込み演算の結果が第3画像として第3記憶部34に記憶される。
In the
一方、第1画像から第2画像が減算され、第2レンズ23だけによる像が示された第4画像が減算部36によって算出され、第4記憶部37に記憶される。
On the other hand, the second image is subtracted from the first image, and a fourth image showing an image by only the
また、2焦点レンズ21全体による第1画像の明るさに対する第2レンズ23による第4画像の明るさの比は、2焦点レンズ21全体の面積に対する第2レンズ23の面積の比とほぼ同じであることを考慮し、比較判定部28に出力される第4画像の明るさが補正される。
The ratio of the brightness of the fourth image by the
次いで、第2乃至第4画像の内で最もピントの合っている画像が比較判定部28で選択され、表示部40に表示される。
Next, the most in-focus image among the second to fourth images is selected by the
次に、本実施の形態の画像処理装置の比較判定部28の動作について説明する。
Next, the operation of the comparison /
比較判定部28では、第2記憶部35からの第2画像の特定領域(図8参照)の高周波成分の強度と、第3記憶部34からの第3画像の特定領域(図8参照)の高周波成分の強度と、第4記憶部37からの第4画像の特定領域(図8参照)の高周波成分の強度とが算出される。次いで、ピントが外れている画像に比べてピントの合っている画像の方が高周波成分を多く含むという特徴を利用し、最もピントが合っている画像が選択される。
In the
以上説明したように、本実施の形態の画像処理装置によれば、焦点距離が異なる第1及び第2レンズで構成され、第1及び第2レンズの光軸を一致させて同心円状に組み合せられた2焦点レンズと、2焦点レンズとの距離が固定され、第1及び第2レンズの両方による合成像が示された第1画像と、第1及び第2レンズの何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子と、第1画像と第1及び第2レンズの何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部と、第1画像から第2画像を減算し、第1及び第2レンズの何れか他方による像が示された第4画像を算出する減算部と、第2乃至第4画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部とを備えることにより、近距離から遠距離までの何れの被写体に対しても比較的良好な画像を出力することができる。 As described above, according to the image processing apparatus of the present embodiment, the first and second lenses having different focal lengths are combined concentrically with the optical axes of the first and second lenses being matched. The distance between the bifocal lens and the bifocal lens is fixed, and a first image showing a composite image by both the first and second lenses and an image by either one of the first and second lenses are shown. An image sensor for generating the second image, a convolution operation of an inverse function of the first image and the blur function of one of the first and second lenses, and a result of the convolution operation as a third result. A convolution unit that outputs as an image, a subtraction unit that subtracts the second image from the first image, and calculates a fourth image showing an image of one of the first and second lenses, and second to second A comparison / determination unit that determines which of the four images is in focus. And it makes it possible to output a relatively good image for any object from short range to long range.
また、本実施の形態の画像処理装置は、比較判定部が、第2乃至第4画像夫々の特定領域から抽出される高周波成分に重みを付加し、重みが付加された高周波成分の強度に基づいて第2乃至第4画像の内の1つを焦点の合っている画像として選択することにより、被写体に焦点の合っている画像を正確に選択することができる。 Further, in the image processing apparatus according to the present embodiment, the comparison / determination unit adds a weight to the high-frequency component extracted from the specific area of each of the second to fourth images, and based on the intensity of the high-frequency component to which the weight is added. Thus, by selecting one of the second to fourth images as the focused image, it is possible to accurately select the image focused on the subject.
また、本実施の形態の画像処理装置は、第3画像の中央部に定義された特定領域の重みは、第2及び第4画像の中央部に定義された特定領域の重みよりも大きいので、中距離の被写体が撮像されたか否かを正確に判定することができる。 In the image processing apparatus according to the present embodiment, the weight of the specific area defined in the central portion of the third image is larger than the weight of the specific area defined in the central portion of the second and fourth images. It is possible to accurately determine whether or not a medium-distance subject has been imaged.
また、本実施の形態の画像処理装置は、第2又は第4画像の上側周辺部の特定領域の重みが、他の画像の上側周辺部の特定領域の重みより大きく、下側周辺部の特定領域の重みが、他の画像の下側周辺部の特定領域の重みより小さいので、近距離の被写体と遠距離の被写体が撮像されたか否かを正確に判定することができる。 In addition, the image processing apparatus according to the present embodiment is configured such that the weight of the specific area in the upper peripheral portion of the second or fourth image is larger than the weight of the specific region in the upper peripheral portion of the other image, and the lower peripheral portion is specified. Since the weight of the area is smaller than the weight of the specific area in the lower peripheral part of the other image, it is possible to accurately determine whether or not a short-distance subject and a long-distance subject have been imaged.
また、本実施の形態の画像処理装置は、比較判定部が、第2乃至第4画像夫々を複数の部分画像に分割し、第2乃至第4画像の部分画像の高周波成分の強度に基づいて焦点の合っている部分画像を選択し、選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成することにより、距離の異なる複数の被写体が撮像されても被写体夫々に焦点の合っている比較的良好な画像を出力することができる。 In the image processing apparatus according to the present embodiment, the comparison / determination unit divides each of the second to fourth images into a plurality of partial images, and based on the intensity of the high-frequency component of the partial images of the second to fourth images. By selecting a partial image that is in focus and generating a single focused image from the selected partial image, even if multiple subjects with different distances are captured, each subject is in focus A good image can be output.
また、本実施の形態の画像処理装置は、比較判定部が、選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成するとき、重複領域に重みを付加し、重みが付加された重複領域を重ねることにより、分割画像の重なる部分まで比較的良好な画像を出力することができる。 In the image processing apparatus according to the present embodiment, when the comparison / determination unit generates one focused image from the selected partial image, the overlap region is added with a weight, and the overlap region with the weight is added. By overlapping the images, it is possible to output a relatively good image up to the overlapping portion of the divided images.
(第2の実施の形態)
図2を参照し、本発明の第2の実施の形態に係る画像処理装置の構成について説明する。
(Second Embodiment)
The configuration of the image processing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
画像処理装置は、図2に示すように、撮像部20と画像処理部30を備えている。
As shown in FIG. 2, the image processing apparatus includes an
本実施の形態の画像処理装置は、被写体の画像を生成する撮像部20と、画像に画像処理を実行する画像処理部30と、画像処理された画像を表示する表示部40とを備えている。
The image processing apparatus according to the present embodiment includes an
撮像部20は、焦点距離が異なる第1及び第2レンズ22、23で構成され、第1及び第2レンズ22、23の光軸を一致させて同心円状に組み合せられた2焦点レンズ21と、2焦点レンズとの距離が固定され、第1及び第2レンズ22、23の両方による合成像が示された第1画像と、第1及び第2レンズ22、23の何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子24と、第1レンズ22の口径より小さい開口部を有する遮光板25とを含んでいる。
The
一方、画像処理部30は、第1画像を記憶する第1記憶部31と、第2画像を記憶する第2記憶部35と、第1画像と第1及び第2レンズ22、23の何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部33と、第3画像を記憶する第3記憶部34とを備えている。
On the other hand, the
畳込み部33は、第1画像と第1及び第2レンズ22、23の何れか他方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第5画像として出力するようになっている。
The
画像処理部30は、更に、第5画像を記憶する第5記憶部39と、第1画像から第2画像を減算し、第1及び第2レンズ22、23の何れか他方による像が示された第4画像を算出する減算部36と、第4画像を記憶する第4記憶部37と、第2乃至第5画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部38とを備えている。
The
次に、第2の実施の形態に係る画像処理装置の画像処理部の動作について説明する。 Next, the operation of the image processing unit of the image processing apparatus according to the second embodiment will be described.
2焦点レンズ21を介して被写体が撮影されるとき、第1及び第2レンズ22、23の両方による像が示された第1画像が第1記憶部31に記憶され、第1レンズ22だけによる像が示された第2画像が第2記憶部35に記憶される。一方、第1画像から第2画像が減算され、第2レンズ23だけによる像が示された第4画像が減算部36によって算出され、第4記憶部37に記憶される。
When a subject is photographed through the
また、畳込み部33では、第1レンズ22のボケ関数の逆関数と第1画像との畳込み演算と、第2レンズ23のボケ関数の逆関数と第1画像との畳込み演算が実行され、畳込み演算の結果が第3記憶部34と第5記憶部39に記憶される。
Further, the
次いで、第2乃至第5記憶部34、35、37、39の内で最もピントの合っている画像が選択される。
Next, the most focused image is selected from the second to
なお、5つの記憶部(第1乃至第5記憶部31、34、35、37、39)夫々が、1画面分の画像データを記憶できるだけの容量を確保する必要はない。
Note that it is not necessary for each of the five storage units (first to
以上説明したように、本実施の形態の画像処理装置は、焦点距離が異なる第1及び第2レンズで構成され、第1及び第2レンズの光軸を一致させて同心円状に組み合せられた2焦点レンズと、2焦点レンズとの距離が固定され、第1及び第2レンズの両方による合成像が示された第1画像と、第1及び第2レンズの何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子と、第1画像と第1及び第2レンズの何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部と、第1画像から第2画像を減算し、第1及び第2レンズの何れか他方による像が示された第4画像を算出する減算部と、第2乃至第4画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部とを備え、畳込み部が、第1画像と第1及び第2レンズの何れか他方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、第5画像として出力するので、近距離から遠距離までの何れの被写体に対しても比較的良好な画像を出力することができる。 As described above, the image processing apparatus according to the present embodiment is composed of the first and second lenses having different focal lengths, and is combined in a concentric manner by matching the optical axes of the first and second lenses. A distance between the focal lens and the bifocal lens is fixed, and a first image showing a composite image by both the first and second lenses and an image by one of the first and second lenses are shown. An image sensor that generates a second image, a convolution operation of the inverse function of the blur function of one of the first image and the first and second lenses, and a result of the convolution operation as a third image A convolution unit for outputting, a subtraction unit for subtracting the second image from the first image, and calculating a fourth image showing an image by one of the first and second lenses, and the second to fourth images And a comparison / determination unit that determines whether one of the two is in focus. However, since the convolution operation of the inverse function of the other blur function of the first image and the first lens and the second lens is executed and output as the fifth image, any object from a short distance to a long distance can be obtained. However, a relatively good image can be output.
本実施の形態の画像処理装置は、比較判定部が、第2乃至第5画像夫々の特定領域から抽出される高周波成分に重みを付加し、重みが付加された高周波成分の強度に基づいて第2乃至第5画像の内の1つを焦点の合っている画像として選択するので、被写体に焦点の合っている画像を正確に選択することができる。 In the image processing apparatus according to the present embodiment, the comparison / determination unit adds a weight to the high-frequency component extracted from each specific region of the second to fifth images, and the first determination is based on the intensity of the high-frequency component to which the weight is added. Since one of the second to fifth images is selected as the focused image, the image focused on the subject can be accurately selected.
本実施の形態の画像処理装置は、比較判定部が、第2乃至第5画像夫々を複数の部分画像に分割し、第2乃至第5画像の部分画像の高周波成分の強度に基づいて焦点の合っている部分画像を選択し、選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成するので、距離の異なる複数の被写体が撮像されても被写体夫々に焦点の合っている比較的良好な画像を出力することができる。 In the image processing apparatus according to the present embodiment, the comparison / determination unit divides each of the second to fifth images into a plurality of partial images, and adjusts the focus based on the intensity of the high-frequency component of the second to fifth image partial images. Since a matching partial image is selected, and one focused image is generated from the selected partial image, even if a plurality of subjects with different distances are captured, each subject is relatively in focus. An image can be output.
以上のように、本発明にかかる画像処理装置は、撮像面までの距離が固定された2焦点レンズで近距離から遠距離まで比較的良好な画像を得ることのできる効果を有し、カメラ付き携帯端末や超小型デジタルスチルカメラとして有用である。 As described above, the image processing apparatus according to the present invention has an effect that a relatively good image can be obtained from a short distance to a long distance with a bifocal lens in which the distance to the imaging surface is fixed. It is useful as a portable terminal or ultra-small digital still camera.
1 2焦点レンズの周辺部に平行光線が入射したときの光跡
2 2焦点レンズの中央部に平行光線が入射したときの光跡
3 撮像面
4 2焦点レンズの光軸
20 撮像部
21 2焦点レンズ
22 第1レンズ
23 第2レンズ
24 撮像素子
25 遮光板
28 比較判定部
30 画像処理部
31 第1記憶部
32 係数記憶部
33 畳込み部
34 第3記憶部
35 第2記憶部
36 減算部
37 第4記憶部
38 比較判定部
39 第5記憶部
40 表示部
50 画像
51a、51b、51c、51d、51e 特定領域
52 遠距離の被写体
53 中距離の被写体
54 近距離の被写体
55a、55b 重み付け小の特定領域
56a、56b、56c、56d 重み付け中の特定領域
57a、57b 重み付け大の特定領域
60 遠距離の被写体
61 遠距離の被写体
62 比較的近距離の被写体
63 中距離の被写体
64 選択されなかった領域
70 部分画像
71 部分画像
72 補間する領域
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記2焦点レンズとの距離が固定され、前記第1及び第2レンズの両方による合成像が示された第1画像と、前記第1及び第2レンズの何れか一方による像が示された第2画像とを生成する撮像素子と、
前記第1画像と前記第1及び第2レンズの何れか一方のボケ関数の逆関数の畳込み演算を実行し、前記畳込み演算の実行結果を第3画像として出力する畳込み部と、
前記第1画像から第2画像を減算し、前記第1及び第2レンズの何れか第2画像の生成に用いられていない他方による像が示された第4画像を算出する減算部と、
前記第2乃至第4画像の何れに焦点が合っているか否かを判定する比較判定部とを備えることを特徴とする画像処理装置。 A bifocal lens composed of first and second lenses having different focal lengths and concentrically combined with the optical axes of the first and second lenses matched;
A first image in which a distance from the bifocal lens is fixed, a composite image by both the first and second lenses is shown, and an image by any one of the first and second lenses is shown. An image sensor for generating two images;
A convolution unit that performs a convolution operation of an inverse function of the blur function of one of the first image and the first and second lenses, and outputs a result of the convolution operation as a third image;
A subtractor that subtracts a second image from the first image and calculates a fourth image showing an image of the first lens and the second lens that is not used to generate the second image;
An image processing apparatus comprising: a comparison determination unit configured to determine which of the second to fourth images is in focus.
前記比較判定部は、前記選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成するとき、前記重複領域に重みを付加し、前記重みが付加された重複領域を重ねることを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。 Each partial image of the second to fourth images has an overlapping area overlapping with an adjacent partial image,
The comparison / determination unit adds a weight to the overlap region and overlaps the overlap region to which the weight is added when generating one focused image from the selected partial image. Item 7. The image processing apparatus according to Item 6.
前記比較判定部は、前記選択した部分画像から焦点の合っている1つの画像を生成するとき、前記重複領域に重みを付加し、前記重みが付加された重複領域を重ねることを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。 Each of the partial images of the second to fifth images has an overlapping area overlapping with an adjacent partial image,
The comparison / determination unit adds a weight to the overlap region and overlaps the overlap region to which the weight is added when generating one focused image from the selected partial image. Item 14. The image processing apparatus according to Item 13.
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