JP2013090059A - 撮像装置、画像生成システム、サーバおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、撮像レンズと、撮像レンズの通過光線を互いに異なる複数の視点からの光線に分離する視点分離素子と、複数の画素を含むと共に、各画素において視点分離素子の通過光線を受光し、その受光量に基づく撮像データを得る撮像素子と、撮像データに対し可逆的圧縮を施すデータ圧縮部とを備える。撮像レンズの通過光線が、視点分離素子によって複数の視点からの光線に分離され、撮像素子の各画素において受光されることにより、その受光量に基づく撮像データが得られる。撮像データに対して可逆的圧縮を施すことにより、視点分離素子を用いて取得した上記撮像データにおいて、その実質的な性質を損なうことなく、データ量を削減する。
【選択図】図1
Description
1.実施の形態(レンズアレイを用いて撮影した撮像データに対し可逆的圧縮を施す撮像装置の例)
2.適用例(画像生成システムの例)
[全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置(撮像装置1)の全体構成を表すものである。撮像装置1は、いわゆる単眼方式のライトフィールドカメラであり、例えば被写体2を撮像して、複数の視点成分を含む多視点撮像データ(RAW画像データ)を出力するものである。この撮像装置1は、撮像レンズ11、レンズアレイ12、イメージセンサ13、データ圧縮部14、イメージセンサ駆動部15および制御部16を備える。尚、以下では、光軸Z1に沿った方向をZとし、光軸Z1に直交する面内において、水平方向(横方向)をX、垂直方向(縦方向)をYとする。
(撮像データの取得)
撮像装置1では、撮像レンズ11の結像面にレンズアレイ12が設けられ、このレンズアレイ12の結像面にイメージセンサ13が設けられることにより、イメージセンサ13の各画素には、被写体2からの光線が、その強度分布に加え進行方向(視点)についての情報が保持された光線ベクトルとして記録される。即ち、レンズアレイ12を通過した光線は、視点毎に分離され、イメージセンサ13の異なる画素において受光される。
本実施の形態では、図4に示したように、撮像装置1の外部に設けられた画像処理部112が、上記のような撮像データD0に基づいて、複数(ここでは9つ)の視点画像を生成する。具体的には、各マトリクス領域Ma間で互いに同一位置にある画素データ(図6において同一の数字が付された画素データ)を抽出して合成する(各画素データを並べ替える)ことにより、9つの視点画像を生成することができる(図7(A)〜(I))。尚、画像処理部112は、上記視点画像に対し、他の画像処理、例えばデモザイク処理等のカラー補間処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、ノイズリダクション処理等を必要に応じて施す。
本実施の形態では、上述のように、上記画像処理が撮像装置1の外部の画像処理部112において行われる。即ち、イメージセンサ13から出力された撮像データD0は、通信回線を介して画像処理部112側へ転送される。撮像装置1では、データ圧縮部14が、撮像データD0を可逆的圧縮し、これを符号化することにより転送用の出力データDoutを生成する。以下、このデータ圧縮部14の詳細な圧縮処理動作(出力データDout生成動作)について説明する。図9には、本実施の形態のデータ圧縮処理の処理フローについて示す。
ここで、上記のような撮像データD0において、各画素データは、イメージセンサ13上に設けられたカラーフィルタ(図示せず)の色配列に対応したカラーの信号として記録される。図10に、撮像データD0における各画素データの色配列について模式的に示す。このように、撮像データD0として、カラーフィルタの色配列(ここでは、ベイヤー配列)に応じて、R,G,Bのいずれかの色の画素データを含む画素データ群が得られる。例えば、撮像データD0として、2×2の単位配列Uで配列したR,G,Bのいずれかの色のデータが画素毎に得られる。
続いて、データ処理部14は、上記のような視点画像データR2〜R9の圧縮処理後、基準視点画像データとして残った視点画像データR1に対し、以下に説明するような圧縮処理(第2の圧縮処理)を施す。即ち、視点画像データR1を構成する画素データ群において、2以上の画素データからなるブロック領域間で、互いに同一位置にある画素データ同士の差分値(第2の差分値)を算出し、この差分値を各画素データと置き換える(図9のステップS4)。図18(A),(B)に、この差分演算処理について模式的に示す。
図19は、上記のような視点画像データR1内におけるブロック差分処理後、残った基準ブロック領域U11等を模式的に表したものである。データ処理部14は、このような基準ブロック領域U11等に対し、以下に説明するような圧縮処理(第3の圧縮処理)を施す。即ち、行方向(X方向)に沿って配列した基準ブロック領域間において、互いに同一位置にある画素データ同士の差分値(第3の差分値)を算出し、この差分値を各画素データと置き換える(図9のステップS5)。図20(A),(B)に、この差分演算処理について模式的に示す。尚、図19および図20では、視点画像データR1内において、既に圧縮済みの(差分値に置き換わっている)画素データの図示を省略している。
図21は、上記のような基準ブロック領域間の差分処理後、残った左端の基準ブロック領域(以下、説明上「行基準ブロック領域」という)U11,U21,…を模式的に表したものである。データ処理部14は、このような行基準ブロック領域U11等に対し、以下に説明するような圧縮処理(第4の圧縮処理)を施す。即ち、列方向(Y方向)に沿って配列した行基準ブロック領域間において、互いに同一位置にある画素データ同士の差分値(第4の差分値)を算出し、この差分値を各画素データと置き換える(図9のステップS6)。図22(A),(B)に、この差分演算処理について模式的に示す。尚、図21および図22では、視点画像データR1内において、既に圧縮済みの(差分値に置き換わっている)画素データの図示を省略している。
図23は、上記実施の形態の撮像装置1から出力に基づいて視点画像を生成する画像生成システムの一例を模式的に表したものである。このように、撮像装置1は、例えば、複数のインターフェース(センサーインターフェース121,USBインターフェース120,記憶部124とのインターフェース122、ネットワークインターフェース(外部インターフェース)123)を有している。撮像装置1は、ネットワークインターフェース123を介して、ネットワーク上のサーバ125あるいは電子機器126と通信可能となっている。サーバ125は、画像処理部112を備えており、所定のソフトウェア等を用いて様々な画像処理(デモザイク処理、視点画像生成処理等)を施すことができる。これにより、撮像装置1からサーバ125へ、圧縮後の撮像データD2(RAW画像データ)を転送する(アップロードする)ことができる。また、サーバ125では、取得した撮像データD2を展開後、その展開後のRAW画像データに対して画像処理を施すことで、様々な画像を生成可能である。例えば、展開した撮像データD2に基づいて、上述したように、各マトリクス領域M内で互いに同一位置にある画素データを抽出し、これらを合成する処理を行うと共に、デモザイク処理や他の画像処理を行うことにより、複数の視点画像を生成する。このようにして生成した視点画像(処理画像)D3は、例えばPCやネットTV等の電子機器126に取り込む(ダウンロードする)ことも可能である。
(1)撮像レンズと、前記撮像レンズの通過光線を、互いに異なる複数の視点からの光線に分離する視点分離素子と、複数の画素を含むと共に、各画素において前記視点分離素子の通過光線を受光し、その受光量に基づく多視点の撮像データを出力する撮像素子と、前記撮像データに対し可逆的圧縮を施すデータ圧縮部とを備えた撮像装置。
(2)前記撮像データは、複数の画素データを含む画素データ群からなり、前記データ圧縮部は、前記画素データ群に基づいて、それぞれが視点画像に対応するN個(Nは1以上の整数)の視点画像データを生成し、N個の視点画像データ間で互いに同一座標にある画素データ同士の第1の差分値を算出し、前記第1の差分値を当該画素データと置き換える第1の圧縮処理を行う上記(1)に記載の撮像装置。
(3)前記撮像素子は、各画素データとして、2以上の色のうちのいずれかの色の画素データを取得し、前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理において、前記N個の視点画像データのうちの1の視点画像データを基準視点画像データとし、前記基準視点画像データを構成する画素データ群と同一の色配列となるように、他の視点画像データを構成する画素データ群の並べ替えを行い、前記画素データ群の並べ替えの後、前記第1の差分値を算出する上記(2)に記載の撮像装置。
(4)前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理において、前記基準視点画像データを第1面の視点画像データとして、第N面の視点画像データと第(N−1)面の視点画像データとの間で前記第1の差分値を算出し、算出した第1の差分値を前記第N面の視点画像データにおける各画素データと置き換える処理を、第N面から第2面の視点画像データについて順次行うことにより、前記基準視点画像データ以外の(N−1)個の視点画像データの各画素データを前記第1の差分値に置き換える上記(3)に記載の撮像装置。
(5)前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理において、前記基準視点画像データと、その他の(N−1)個の視点画像データのそれぞれとの間で前記第1の差分値を順次算出し、算出した第1の差分値を前記(N−1)個の視点画像データにおける各画素データと順次置き換える上記(3)に記載の撮像装置。
(6)前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理の後、前記基準視点画像データを構成する画素データ群に対し、2以上の画素データからなるブロック領域間で、互いに同一位置にある画素データ同士の第2の差分値を算出し、前記第2の差分値を当該画素データと置き換える第2の圧縮処理を行う上記(3)〜(5)のいずれかに記載の撮像装置。
(7)前記データ圧縮部は、前記第2の圧縮処理において、前記基準視点画像データの画素データ群を、それぞれがp×q(p,qは2以上の整数)の画素データからなるブロック領域に分割し、全ブロック領域のうちの選択的な複数のブロック領域を基準ブロック領域として、前記基準ブロック領域とこれに隣接するブロック領域との間において、前記第2の差分値を順次算出し、算出した第2の差分値と、前記基準ブロック領域以外のブロック領域における各画素データを置き換える上記(6)に記載の撮像装置。
(8)前記データ圧縮部は、前記第2の圧縮処理の後、前記複数の基準ブロック領域のうち、互いに同一の行方向に沿って配列した基準ブロック領域間で互いに同一位置にある画素データ同士の第3の差分値を算出し、前記第3の差分値を当該画素データと置き換える第3の圧縮処理を行う上記(6)または(7)に記載の撮像装置。
(9)前記データ圧縮部は、前記第3の圧縮処理において、前記行方向に沿って一方の端部側から順に第n番目(nは2以上の整数)まで配列した複数の基準ブロック領域において、第n番目の基準ブロック領域と第(n−1)番目の基準ブロック領域との間で前記第3の差分値を算出し、算出した第3の差分値を第n番目の基準ブロック領域における各画素データと置き換える処理を、第n番目から第2番目の基準ブロック領域について、行毎に順次行うことにより、第1番目の基準ブロック領域(行基準ブロック領域)以外の基準ブロック領域の各画素データを前記第3の差分値に置き換える上記(8)に記載の撮像装置。
(10)前記データ圧縮部は、前記第3の圧縮処理の後、各行の端部において列方向に沿って配置された前記行基準ブロック領域同士の間で互いに同一位置にある画素データ同士の第4の差分値を算出し、前記第4の差分値を当該画素データと置き換える第4の圧縮処理を行う上記(9)に記載の撮像装置。
(11)前記データ圧縮部は、前記第4の圧縮処理において、前記列方向に沿って一方の端部側から順に第m番目(mは2以上の整数)まで配列した複数の行基準ブロック領域において、第m番目の行基準ブロック領域と第(m−1)番目の行基準ブロック領域との間で前記第4の差分値を算出し、算出した第4の差分値を第m番目の行基準ブロック領域における各画素データと置き換える処理を、第m番目から第2番目の行基準ブロック領域について順次行うことにより、前記第1番目の行基準ブロック領域以外の行基準ブロック領域の各画素データを前記第4の差分値に置き換える上記(10)に記載の撮像装置。
(12)前記撮像素子から得られる画素データ群の色配列は、ベイヤー配列である上記(3)〜(11)のいずれかに記載の撮像装置。
(13)前記データ圧縮部は、圧縮後の撮像データを符号化して出力データを生成する上記(1)〜(12)のいずれかに記載の撮像装置。
(14)撮像装置と、前記撮像装置からの出力データを通信回線を介して取得し、取得した出力データに基づいて画像処理を行う画像処理部とを備え、前記撮像装置は、撮像レンズと、前記撮像レンズの通過光線を、互いに異なる複数の視点からの光線に分離する視点分離素子と、複数の画素を含むと共に、各画素において前記視点分離素子の通過光線を受光し、その受光量に基づく多視点の撮像データを出力する撮像素子と、前記撮像素子から得られた撮像データに対し可逆的圧縮を施すことにより、前記出力データを生成するデータ圧縮部と、を有する画像生成システム。
(15)前記画像処理部は、ネットワーク上のサーバまたは電子機器内に設けられ、前記出力データを展開後、前記画像処理を行う上記(14)に記載の画像生成システム。
(16)前記画像処理部は、前記出力データを展開後、展開後のデータから選択的な画素データを抽出して並べ替えを行うことにより、複数の視点画像を生成する上記(14)または(15)に記載の画像生成システム。
(17)可逆的圧縮が施された多視点撮像データを受信し、受信した多視点撮像データを展開し、展開された多視点撮像データに基づいて画像処理を行うサーバ。
(18)可逆的圧縮が施された多視点撮像データを受信し、受信した多視点撮像データを展開し、展開された多視点撮像データに基づいて画像処理を行う電子機器。
Claims (18)
- 撮像レンズと、
前記撮像レンズの通過光線を、互いに異なる複数の視点からの光線に分離する視点分離素子と、
複数の画素を含むと共に、各画素において前記視点分離素子の通過光線を受光し、その受光量に基づく多視点の撮像データを出力する撮像素子と、
前記撮像データに対し可逆的圧縮を施すデータ圧縮部と
を備えた撮像装置。 - 前記撮像データは、複数の画素データを含む画素データ群からなり、
前記データ圧縮部は、
前記画素データ群に基づいて、それぞれが視点画像に対応するN個(Nは1以上の整数)の視点画像データを生成し、
N個の視点画像データ間で互いに同一座標にある画素データ同士の第1の差分値を算出し、前記第1の差分値を当該画素データと置き換える第1の圧縮処理を行う
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、各画素データとして、2以上の色のうちのいずれかの色の画素データを取得し、
前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理において、
前記N個の視点画像データのうちの1の視点画像データを基準視点画像データとし、前記基準視点画像データを構成する画素データ群と同一の色配列となるように、他の視点画像データを構成する画素データ群の並べ替えを行い、
前記画素データ群の並べ替えの後、前記第1の差分値を算出する
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理において、
前記基準視点画像データを第1面の視点画像データとして、第N面の視点画像データと第(N−1)面の視点画像データとの間で前記第1の差分値を算出し、算出した第1の差分値を前記第N面の視点画像データにおける各画素データと置き換える処理を、第N面から第2面の視点画像データについて順次行うことにより、前記基準視点画像データ以外の(N−1)個の視点画像データの各画素データを前記第1の差分値に置き換える
請求項3に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理において、
前記基準視点画像データと、その他の(N−1)個の視点画像データのそれぞれとの間で前記第1の差分値を順次算出し、
算出した第1の差分値を前記(N−1)個の視点画像データにおける各画素データと順次置き換える
請求項3に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第1の圧縮処理の後、
前記基準視点画像データを構成する画素データ群に対し、2以上の画素データからなるブロック領域間で、互いに同一位置にある画素データ同士の第2の差分値を算出し、前記第2の差分値を当該画素データと置き換える第2の圧縮処理を行う
請求項3に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第2の圧縮処理において、
前記基準視点画像データの画素データ群を、それぞれがp×q(p,qは2以上の整数)の画素データからなるブロック領域に分割し、
全ブロック領域のうちの選択的な複数のブロック領域を基準ブロック領域として、前記基準ブロック領域とこれに隣接するブロック領域との間において、前記第2の差分値を順次算出し、
算出した第2の差分値と、前記基準ブロック領域以外のブロック領域における各画素データを置き換える
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第2の圧縮処理の後、
前記複数の基準ブロック領域のうち、互いに同一の行方向に沿って配列した基準ブロック領域間で互いに同一位置にある画素データ同士の第3の差分値を算出し、前記第3の差分値を当該画素データと置き換える第3の圧縮処理を行う
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第3の圧縮処理において、
前記行方向に沿って一方の端部側から順に第n番目(nは2以上の整数)まで配列した複数の基準ブロック領域において、第n番目の基準ブロック領域と第(n−1)番目の基準ブロック領域との間で前記第3の差分値を算出し、算出した第3の差分値を第n番目の基準ブロック領域における各画素データと置き換える処理を、第n番目から第2番目の基準ブロック領域について、行毎に順次行うことにより、第1番目の基準ブロック領域(行基準ブロック領域)以外の基準ブロック領域の各画素データを前記第3の差分値に置き換える
請求項8に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第3の圧縮処理の後、
各行の端部において列方向に沿って配置された前記行基準ブロック領域同士の間で互いに同一位置にある画素データ同士の第4の差分値を算出し、前記第4の差分値を当該画素データと置き換える第4の圧縮処理を行う
請求項9に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、前記第4の圧縮処理において、
前記列方向に沿って一方の端部側から順に第m番目(mは2以上の整数)まで配列した複数の行基準ブロック領域において、第m番目の行基準ブロック領域と第(m−1)番目の行基準ブロック領域との間で前記第4の差分値を算出し、算出した第4の差分値を第m番目の行基準ブロック領域における各画素データと置き換える処理を、第m番目から第2番目の行基準ブロック領域について順次行うことにより、前記第1番目の行基準ブロック領域以外の行基準ブロック領域の各画素データを前記第4の差分値に置き換える
請求項10に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子から得られる画素データ群の色配列は、ベイヤー配列である
請求項3に記載の撮像装置。 - 前記データ圧縮部は、圧縮後の撮像データを符号化して出力データを生成する
請求項1に記載の撮像装置。 - 撮像装置と、前記撮像装置からの出力データを通信回線を介して取得し、取得した出力データに基づいて画像処理を行う画像処理部とを備え、
前記撮像装置は、
撮像レンズと、
前記撮像レンズの通過光線を、互いに異なる複数の視点からの光線に分離する視点分離素子と、
複数の画素を含むと共に、各画素において前記視点分離素子の通過光線を受光し、その受光量に基づく多視点の撮像データを出力する撮像素子と、
前記撮像素子から得られた撮像データに対し可逆的圧縮を施すことにより、前記出力データを生成するデータ圧縮部と
を有する画像生成システム。 - 前記画像処理部は、ネットワーク上のサーバまたは電子機器内に設けられ、前記出力データを展開後、展開されたデータに基づいて前記画像処理を行う
請求項14に記載の画像生成システム。 - 前記画像処理部は、展開されたデータから選択的な画素データを抽出して並べ替えを行うことにより、複数の視点画像を生成する
請求項15に記載の画像生成システム。 - 可逆的圧縮が施された多視点撮像データを受信し、
受信した多視点撮像データを展開し、
展開された多視点撮像データに基づいて画像処理を行う
サーバ。 - 可逆的圧縮が施された多視点撮像データを受信し、
受信した多視点撮像データを展開し、
展開された多視点撮像データに基づいて画像処理を行う
電子機器。
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