JP2014155071A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムに関し、特に撮影後に出力データから任意の被写体距離に合焦した画像を生成する技術に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an imaging apparatus, a control method, and a program, and more particularly to a technique for generating an image focused on an arbitrary subject distance from output data after shooting.
近年、デジタルカメラ等の撮像装置において、撮影時に光場の情報、即ち光の強度分布と進行方向とを出力データとして記録することで、記録後に該出力データから任意の被写体距離に合焦した画像を生成する技術が提案されている。このような撮像装置では、マイクロレンズアレイを介して撮像素子の各画素(光電変換素子)に撮像レンズの異なる瞳領域を通過した光束を結像させることにより、様々な方向から入射した光を分離して記録する方法等が用いられている(特許文献1、2)。 In recent years, in an imaging device such as a digital camera, information on a light field, that is, an intensity distribution of light and a traveling direction are recorded as output data at the time of photographing, and an image focused on an arbitrary subject distance from the output data after recording Techniques for generating are proposed. In such an imaging device, light incident from various directions is separated by forming light beams that have passed through different pupil regions of the imaging lens on each pixel (photoelectric conversion element) of the imaging device via a microlens array. The method of recording is used (Patent Documents 1 and 2).
前述の目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、以下の構成を備えることを特徴とする。具体的には画像処理装置は、同一時間に同一被写体を異なる視点につき撮像して得られた複数の画像信号であって、各画素が予め定められた複数の色成分のうちのいずれか1つの色成分の信号強度を示す画像信号を取得する取得手段と、取得手段により取得された複数の画像信号のうち、同一被写体距離に存在する同一の被写体像に対応する画素を特定する特定手段と、特定手段により特定された対応する画素の各々について、画素に存在しない色成分の信号強度を対応する画素のうちの他の画素の該色成分の信号強度を用いて生成する生成手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image processing apparatus of the present invention is characterized by having the following configuration. Specifically, the image processing apparatus is a plurality of image signals obtained by capturing the same subject at different viewpoints at the same time, and each pixel is any one of a plurality of predetermined color components. An acquisition means for acquiring an image signal indicating the signal intensity of the color component; and a specifying means for specifying pixels corresponding to the same subject image existing at the same subject distance among the plurality of image signals acquired by the acquisition means; Generating means for generating, for each of the corresponding pixels specified by the specifying means, the signal intensity of the color component that does not exist in the pixel by using the signal intensity of the color component of the other pixels among the corresponding pixels; It is characterized by that.
・「再構成画像」
LFデータから生成される、任意の焦点面の位置に合焦した画像。具体的にはLFデータから同一の瞳領域を通過した画素で生成される複数(瞳分割数)の画像について、生成する被写体距離に存在する被写体の像が一致するように位置合わせを行い、対応する画素の画素値を合算(重ね合わせ)することで得られる画像。
・ "Reconstructed image"
An image generated from LF data and focused on an arbitrary focal plane position. The images of a plurality (pupil division number) in particular generated by the pixels that have passed through the same pupil area from the LF data, an image of an object existing in the object distance generated by executing positioning to match the corresponding An image obtained by adding (superimposing) pixel values of pixels to be processed.
S304で、カメラ制御部101は、S302において生成された瞳分割数の輝度画像から輝度画像(注目輝度画像)を選択し、該画像を分割した各領域について他の輝度画像との画像信号間の位相差を検出する。即ち、本ステップにおいてカメラ制御部101は、注目輝度画像を分割した各領域に存在する被写体像について、注目輝度画像と他の輝度画像とのデフォーカス量を位相差検出方式で取得する。被写体が強い鏡面反射成分を有さないランバート面とみなせる場合、輝度画像において該被写体に対応する像は、光束が通過する分割瞳領域に依らず、即ち光束の入射方向に依らず同じ輝度値を示す。このためカメラ制御部101は、同一の被写体距離に存在する被写体が各RAW画像においてどの位置に存在するかを把握することができる。 In S304, the camera control unit 101 selects a luminance image (attention luminance image) from the luminance image of the number of pupil divisions generated in S302, and for each region obtained by dividing the image between image signals with other luminance images. Detect phase difference. That is, in this step, the camera control unit 101 acquires the defocus amount between the target luminance image and the other luminance image for the subject image existing in each region obtained by dividing the target luminance image by the phase difference detection method. When the subject can be regarded as a Lambertian surface that does not have a strong specular reflection component, the image corresponding to the subject in the luminance image does not depend on the divided pupil region through which the luminous flux passes, that is, the same luminance value regardless of the incident direction of the luminous flux. Show. For this reason, the camera control unit 101 can grasp the position where the subject existing at the same subject distance exists in each RAW image.
また本実施形態では、各マイクロレンズ20に割り当てられた画素群から1つずつ画素を抽出して輝度画像を生成している。このようにして生成された輝度画像は、撮像光学系202をマイクロレンズ20に割り当てられた画素の数に分割した限定的な瞳領域を通過する、所謂絞り状態で得られた光束に対応している。即ち、被写界深度が深いため、様々な被写体距離に存在する被写体像について位相差が検出できる。しかしながら、本発明の実施において各被写体の位相差検出のために生成される輝度画像はこれに限られず、少なくとも2種類の瞳領域に対応する輝度画像が位相差検出のために用いられればよい。 In the present embodiment, a luminance image is generated by extracting pixels one by one from the pixel group assigned to each microlens 20. The luminance image generated in this way corresponds to the light flux obtained in a so-called stop state that passes through a limited pupil region obtained by dividing the imaging optical system 202 into the number of pixels assigned to the microlens 20. Yes. That is, since the depth of field is deep, phase differences can be detected for subject images existing at various subject distances. However, the luminance image generated for detecting the phase difference of each subject in the implementation of the present invention is not limited to this, and luminance images corresponding to at least two types of pupil regions may be used for phase difference detection.
再構成画像の水平1ラインの各画素は、このような5種類の水平ラインから適切な画素の画素値を積算することで生成される。積算に用いられる画素は、生成する再構成画像が対応する被写体距離(再構成画像において合焦する被写体に対応する距離)に応じて異なる。 Each pixel in one horizontal line of the reconstructed image is generated by integrating pixel values of appropriate pixels from these five types of horizontal lines. The pixels used for integration differ according to the subject distance to which the generated reconstructed image corresponds (the distance corresponding to the subject in focus in the reconstructed image).
例えば、LFデータの撮影時に合焦していた被写体距離に存在する被写体については、光束が通過する撮像光学系202の瞳領域によらず、各マイクロレンズ20に対応する画素群において同一の座標に結像される。即ち、該被写体については合焦しているため、瞳領域ごとに画像を生成したとしても該被写体の像に位相差は生じない。このため、撮影時に設定されていた被写体距離に合焦した再構成画像を生成する場合、各画素はマイクロレンズ20に対応する画素群のうちの同一位置関係にある画素を足し合わせる、即ち図5において縦方向に並んだ画素群502が1画素の生成のために積算される。つまり、画素群502は、撮像時の焦点位置において合焦している被写体像の同一部分に対応する光束が通過する画素群である。図では画素群502についてのみ枠を用いて示したが、撮影時に設定された焦点位置に合焦した再構成画像の水平1ラインを生成するためには、横軸に並んだ他の画素についても同様に縦方向に並んだ画素群を積算すればよい。 For example, for the subject existing at the subject distance focused at the time of photographing the LF data, the same coordinate is set in the pixel group corresponding to each microlens 20 regardless of the pupil region of the imaging optical system 202 through which the light beam passes. Imaged. In other words, since the subject is in focus, even if an image is generated for each pupil region, there is no phase difference in the subject image. Therefore, when generating a reconstructed image focused on the subject distance set at the time of shooting, each pixel adds up pixels in the same positional relationship in the pixel group corresponding to the microlens 20, that is, FIG. The pixel groups 502 arranged in the vertical direction are integrated for generating one pixel. That is, the pixel group 502 is a pixel group through which a light beam corresponding to the same portion of the subject image focused at the focal position at the time of imaging passes. In the figure, only the pixel group 502 is shown by using a frame. However, in order to generate one horizontal line of the reconstructed image focused on the focal position set at the time of shooting, other pixels aligned on the horizontal axis are also generated. Similarly, pixel groups arranged in the vertical direction may be integrated.
一方、図2(b)の画素21に対応して生成された水平ラインと画素25に対応して生成された水平ラインとにおいて、2画素分の位相差が生じている被写体に合焦した再構成画像を生成する場合、図5に示した画素群503が1画素の生成のために積算される。即ち、該被写体について合焦する被写体距離においては位相差がなくなるため、図示されたように画素群503の画素504と画素505は、該被写体距離に合焦した再構成画像において合焦する同一の被写体像についての光束に対応している。図では画素群503についてのみ枠を用いて示したが、撮影時に設定された焦点位置に合焦した再構成画像の水平1ラインを生成するためには、各画素について設定された同様の傾き(画像の位相差によって決まる)を有する枠に含まれる画素群を積算すればよい。 On the other hand, in the horizontal line generated corresponding to the pixel 21 and the horizontal line generated corresponding to the pixel 25 in FIG. When generating a configuration image, the pixel group 503 shown in FIG. 5 is integrated to generate one pixel. That is, since there is no phase difference at the subject distance focused on the subject , the pixel 504 and the pixel 505 of the pixel group 503 are the same in the reconstructed image focused on the subject distance as illustrated. It corresponds to the luminous flux of the subject image. In the figure, only the pixel group 503 is shown by using a frame. However, in order to generate one horizontal line of the reconstructed image focused on the focus position set at the time of shooting, a similar inclination ( Pixel groups included in a frame having (determined by the phase difference of the image) may be integrated.
なお、再構成画像の生成において積算される画素群を示す枠の傾きは、生成する再構成画像に対応する焦点面の位置が、LFデータの撮影時に設定されていた焦点位置から遠いか小さいかによって正負が異なる。 It should be noted that the inclination of the frame indicating the pixel group accumulated in the generation of the reconstructed image is whether the position of the focal plane corresponding to the generated reconstructed image is far or small from the focus position set at the time of shooting the LF data The sign varies depending on the type.
例えば図7(a)及び(b)に示されるように、撮影時にデジタルカメラ100からの距離が異なる被写体701及び702が画角に含まれる場合について考える。また、該状況についてのRAW−LFデータが、被写体701と被写体702の中間にある任意の距離703の被写体に合焦する設定で取得されたとする。このとき、RAW−LFデータから生成した各分割瞳領域についてのRAW画像は、再構成画像を生成する際と同様に、特定の被写体距離で位相差がなくなる被写体に注目することで、各画素に不足している色成分の信号強度を補間することができる。 For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, a case where subjects 701 and 702 having different distances from the digital camera 100 during shooting are included in the angle of view will be considered. Further, it is assumed that RAW-LF data regarding the situation is acquired with a setting for focusing on a subject at an arbitrary distance 703 that is between the subject 701 and the subject 702. At this time, as in the case of generating the reconstructed image, the RAW image for each divided pupil region generated from the RAW-LF data is applied to each pixel by paying attention to a subject that has no phase difference at a specific subject distance. The signal strength of the missing color component can be interpolated.
以上説明したように、本実施形態の画像処理装置は、好適に色再現した画像を再構成可能なLFデータを生成することができる。具体的には画像処理装置は、同一時間に同一被写体を異なる位置で撮像して得られた複数の画像信号であって、各画素が予め定められた複数の色成分のうちのいずれか1つの色成分の信号強度を示す画像信号を取得する。そして取得した複数の画像信号のうち、同一被写体距離に存在する同一の被写体像に対応する画素を特定し、該対応する画素の各々について、画素に存在しない色成分の信号強度を対応する画素のうちの他の画素の該色成分の信号強度を用いて生成する。 As described above, the image processing apparatus of the present embodiment can generate LF data that can reconstruct an image that has been favorably color-reproduced. Specifically, the image processing apparatus is a plurality of image signals obtained by imaging the same subject at different positions at the same time, and each pixel is any one of a plurality of predetermined color components. An image signal indicating the signal intensity of the color component is acquired. Then, a pixel corresponding to the same subject image existing at the same subject distance is identified from among the obtained plurality of image signals, and the signal intensity of the color component that does not exist in the pixel is determined for each of the corresponding pixels. It is generated using the signal intensity of the color component of other pixels.
Claims (12)
前記取得手段により取得された前記複数の画像信号のうち、同一被写体距離に存在する同一の被写体像に対応する画素を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された前記対応する画素の各々について、画素に存在しない色成分の信号強度を前記対応する画素のうちの他の画素の該色成分の信号強度を用いて生成する生成手段と、を有する
ことを特徴とする画像処理装置。 A plurality of image signals obtained by imaging the same subject from different viewpoints at the same time, each image signal indicating the signal intensity of any one of a plurality of predetermined color components Obtaining means for obtaining
A specifying unit for specifying pixels corresponding to the same subject image existing at the same subject distance among the plurality of image signals acquired by the acquiring unit;
Generating means for generating, for each of the corresponding pixels specified by the specifying means, a signal intensity of a color component that does not exist in the pixel using a signal intensity of the color component of another pixel of the corresponding pixels; And an image processing apparatus.
前記撮像手段により出力された前記複数の画像信号のうち、同一被写体距離に存在する同一の被写体像に対応する画素を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された前記対応する画素の各々について、画素に存在しない色成分の信号強度を前記対応する画素のうちの他の画素の該色成分の信号強度を用いて生成する生成手段と、を有する
ことを特徴とする撮像装置。 Imaging means for imaging the same subject at different viewpoints at the same time, and outputting a plurality of image signals each of which indicates the signal intensity of any one of a plurality of color components,
A specifying unit for specifying pixels corresponding to the same subject image existing at the same subject distance among the plurality of image signals output by the imaging unit;
Generating means for generating, for each of the corresponding pixels specified by the specifying means, a signal intensity of a color component that does not exist in the pixel using a signal intensity of the color component of another pixel of the corresponding pixels; An imaging apparatus comprising:
前記画像処理装置の特定手段が、前記取得工程において取得された前記複数の画像信号のうち、同一被写体距離に存在する同一の被写体像に対応する画素を特定する特定工程と、
前記画像処理装置の生成手段が、前記特定工程において特定された前記対応する画素の各々について、画素に存在しない色成分の信号強度を前記対応する画素のうちの他の画素の該色成分の信号強度を用いて生成する生成工程と、を有する
ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。 The acquisition means of the image processing apparatus is a plurality of image signals obtained by imaging the same subject from different viewpoints at the same time, and each pixel has a color selected from a plurality of predetermined color components An acquisition step of acquiring an image signal indicating the signal intensity of the component;
A specifying step in which the specifying unit of the image processing device specifies pixels corresponding to the same subject image existing at the same subject distance among the plurality of image signals acquired in the acquiring step;
For each of the corresponding pixels specified in the specifying step, the generation unit of the image processing device uses the signal intensity of the color component of the other pixels among the corresponding pixels to determine the signal intensity of the color component that does not exist in the pixel. And a generation step of generating using the intensity. A control method for an image processing apparatus.
前記撮像装置の特定手段が、前記撮像工程において出力された前記複数の画像信号のうち、同一被写体距離に存在する同一の被写体像に対応する画素を特定する特定工程と、
前記撮像装置の生成手段が、前記特定工程において特定された前記対応する画素の各々について、画素に存在しない色成分の信号強度を前記対応する画素のうちの他の画素の該色成分の信号強度を用いて生成する生成工程と、を有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 The imaging means of the imaging device images the same subject at different viewpoints at the same time, and outputs a plurality of image signals each of which indicates the signal intensity of one of the plurality of color components. An imaging process to
A specifying step of specifying a pixel corresponding to the same subject image existing at the same subject distance among the plurality of image signals output in the imaging step;
For each of the corresponding pixels specified in the specifying step, the generation unit of the imaging device determines the signal intensity of the color component that does not exist in the pixel and the signal intensity of the color component of the other pixels of the corresponding pixels. And a generation step of generating using the imaging method.
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