JP2014215261A5 - - Google Patents

Description

本発明の距離算出装置は、被写体に対する少なくとも２つの異なる視点にて取得した複数の視差画像信号を生成する撮像部と、前記複数の視差画像信号に基づき被写体の距離情報を算出する距離算出部を備えた距離算出装置である。前記距離算出部は、前記複数の視差画像信号のうち１つを基準画像信号と設定し、前記視差画像信号のうち基準画像信号と設定した視差画像信号とは異なる視差画像信号のうち１つを参照画像信号と設定し、前記基準画像信号と前記参照画像信号とを一次形式で含む合成信号に基づき算出される重心位置を用いて、前記視差画像信号の間の視差の算出を行う。より具体的には、例えば、前記距離算出部は、前記基準画像信号に基づき算出される重心位置と、前記基準画像信号と前記参照画像信号の和信号に基づき算出される重心位置と、を用いて視差の算出を行う。

本発明では、被写体に対する少なくとも２つの異なる視点にて取得した視差画像信号の１つを基準画像信号と設定し、視差画像信号のうち基準画像信号と設定した視差画像信号とは異なる視差画像信号を参照画像信号と設定する。そして、基準画像信号と参照画像信号とを一次形式で含む合成信号に基づき算出される重心位置を用いて、視差画像信号の間の視差の算出を行う。これにより、Ａ像とＢ像の像形状の非対称性により生じる視差量などの算出誤差を低減できて、視差画像信号に基づき被写体の距離情報を高精度に算出することができる。基準画像信号と参照画像信号に対して如何なる対象範囲を設定し、対象範囲が設定された基準画像信号と参照画像信号を如何なる一次形式で組み合わせて異なる合成信号を作成するかは、被写体の信号成分の重心間距離を直接算出するという観点から、決める。従って、後述する実施例における異なる合成信号の作成方法は、あくまで例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

Claims (15)

1. 被写体に対する少なくとも２つの異なる視点にて取得した複数の視差画像信号を生成する撮像部と、前記複数の視差画像信号に基づき被写体の距離情報を算出する距離算出部を備えた距離算出装置であって、
   前記距離算出部は、
   前記複数の視差画像信号のうち１つを基準画像信号と設定し、前記視差画像信号のうち基準画像信号と設定した視差画像信号とは異なる視差画像信号のうち１つを参照画像信号と設定し、
   前記基準画像信号と前記参照画像信号とを一次形式で含む合成信号に基づき算出される重心位置を用いて、前記視差画像信号の間の視差の算出を行うことを特徴とする距離算出装置。
2. 前記距離算出部は、前記基準画像信号に基づき算出される重心位置と、前記基準画像信号と前記参照画像信号の和信号に基づき算出される重心位置と、を用いて視差の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の距離算出装置。
3. 前記距離算出部は、
   前記基準画像信号に対して第１の対象範囲を設定し、前記参照画像信号に対して、前記第１の対象範囲と対応する位置から第１の変位量だけ変位させた位置に第２の対象範囲を設定する対象範囲設定工程と、
   前記基準画像信号の前記第１の対象範囲に含まれる信号要素に基づき第１の重心位置を算出し、前記基準画像信号の前記第１の対象範囲に含まれる信号要素と前記参照画像信号の前記第２の対象範囲に含まれる信号要素との和に基づき第２の重心位置を算出する重心位置算出工程と、
   前記第１の重心位置と前記第２の重心位置が等しくなる前記第１の変位量の値を算出する変位量算出工程と、
   を実行して視差を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の距離算出装置。
4. 前記距離算出部は、
   前記基準画像信号と前記参照画像信号に対して第１の対象範囲を設定し、前記基準画像信号に対して前記第１の対象範囲と対応する位置から第１の変位量だけ変位させた位置に第２の対象範囲を設定し、前記参照画像信号に対して前記第１の対象範囲と対応する位置から第２の変位量だけ変位させた位置に第３の対象範囲を設定する対象範囲設定工程と、
   前記基準画像信号の前記第１の対象範囲に含まれる信号要素に基づき算出される重心位置と、前記参照画像信号の前記第１の対象範囲に含まれる信号要素に基づき算出される重心位置と、の差分である第１の重心位置差を算出するとともに、前記基準画像信号の前記第２の対象範囲に含まれる信号要素と前記参照画像信号の前記第１の対象範囲に含まれる信号要素との和に基づき算出される重心位置と、前記参照画像信号の前記第３の対象範囲に含まれる信号要素と前記基準画像信号の前記第１の対象範囲に含まれる信号要素との和に基づき算出される重心位置と、の差分である第２の重心位置差を算出する重心位置差算出工程と、
   前記第１の重心位置差と前記第２の重心位置差が等しくなる前記第１の変位量の値を算出する変位量算出工程と、
   を実行して視差を算出し、
   前記第１の変位量の絶対値と前記第２の変位量の絶対値が等しく逆符号であることを特徴とする請求項１または２に記載の距離算出装置。
5. 前記変位量算出工程は、前記第１の重心位置と前記第２の重心位置の差分値、または前記第１の重心位置差と前記第２の重心位置差の差分値、を評価値として設定し、前記評価値が０となる前記第１の変位量の値を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の距離算出装置。
6. 前記距離情報は、視差量、デフォーカス量、又は、被写体までの距離、であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の距離算出装置。
7. 前記撮像部は、結像光学系と、前記結像光学系の撮像面に配置される撮像素子と、を備え、
   前記撮像素子は、第１の光電変換部と第２の光電変換部を備えた測距画素が複数配列されて構成され、
   前記第１の光電変換部は、前記結像光学系の第１の瞳領域を通過した光束による第１の視差画像信号を生成し、前記第２の光電変換部は、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過した光束による第２の視差画像信号を生成し、
   前記距離算出部にて、前記第１の視差画像信号と前記第２の視差画像信号に基づき前記距離情報を算出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の距離算出装置。
8. 前記撮像部は、結像光学系と、前記結像光学系の撮像面に配置される撮像素子と、を備え、
   前記撮像素子は、第１の光電変換部を備えた第１の測距画素と、第２の光電変換部を備えた第２の測距画素と、が複数配列されて構成され、
   前記第１の光電変換部は、前記結像光学系の第１の瞳領域を通過した光束による第１の視差画像信号を生成し、前記第２の光電変換部は、前記結像光学系の第２の瞳領域を通過した光束による第２の視差画像信号を生成し、
   前記距離算出部にて、前記第１の視差画像信号と前記第２の視差画像信号に基づき前記距離情報を算出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の距離算出装置。
9. 請求項７または８に記載の距離算出装置と画像生成部を備えた撮像装置であって、
   前記画像生成部は、前記第１の視差画像信号と前記第２の視差画像信号に基づき画像を生成することを特徴とする撮像装置。
10. 請求項７または８に記載の距離算出装置であって前記撮像素子が前記結像光学系を通過した光束による撮影用画像信号を生成する撮像画素をさらに備える距離算出装置と、画像生成部を備えた撮像装置であって、
    前記画像生成部は、前記第１の被写体像信号及び前記第２の被写体像信号と、前記撮影用画像信号の少なくとも一方に基づき画像を生成することを特徴とする撮像装置。
11. 前記距離算出装置と前記画像生成部が撮影筺体の内部に格納されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像装置。
12. 請求項７または８に記載の距離算出装置であって前記撮像素子が前記結像光学系を通過した光束による撮影用画像信号を生成する撮像画素をさらに備える距離算出装置と、画像生成部を備えた撮像装置であって、
    前記画像生成部は、前記第１の被写体像信号及び前記第２の被写体像信号と、前記撮影用画像信号の少なくとも一方に基づき画像を生成し、
    前記距離算出装置に含まれる前記撮像素子及び前記距離算出部と、前記画像生成部が撮影筐体の内部に格納され、前記結像光学系がレンズ筐体の内部に格納され、前記撮影筐体と前記レンズ筐体を接続する接続部を備えたことを特徴とする撮像装置。
13. 被写体に対する第１の視点にて取得した視差画像信号である第１の信号において、第１の対象範囲に含まれる第１の部分信号を抽出し、
    被写体に対する第２の視点にて取得した視差画像信号である第２の信号において、前記第１の対象範囲と対応する位置から第１の変位量だけ変位させた位置に配置される第２の対象範囲に含まれる第２の部分信号を抽出し、
    前記第１の変位量を変化させることで変化する、前記第１の部分信号を含む信号と前記第２の部分信号を含む信号との相対的な変位量を演算する変位量演算方法であって、
    前記第１の部分信号の重心位置である第１の重心位置と、前記第１の部分信号に前記第２の部分信号を加算した第３の部分信号を算出した後に前記第３の部分信号の重心位置である第２の重心位置を算出し、
    前記第１の重心位置と前記第２の重心位置とが等しくなる前記第１の変位量を算出して、前記視差画像信号の間の視差を算出する、
    ことを特徴とする変位量演算方法。
14. 被写体に対する第１の視点にて取得した視差画像信号である第１の信号及び被写体に対する第２の視点にて取得した視差画像信号である第２の信号において、それぞれ、第１の対象範囲に含まれる第１の部分信号及び第１の対象範囲に含まれる第２の部分信号を抽出し、
    前記第１の信号において、前記第１の対象範囲と対応する位置から第１の変位量だけ変位させた位置に配置される第２の対象範囲に含まれる第３の部分信号を抽出し、
    前記第２の信号において、前記第１の対象範囲と対応する位置から前記第１の変位量と絶対値が等しく逆符号の第２の変位量だけ変位させた位置に配置される第３の対象範囲に含まれる第４の部分信号を抽出し、
    前記第１の変位量を変化させることで変化する、前記第１及び第２の部分信号を含む信号と前記第１、第２、第３、及び第４の部分信号を含む信号との相対的な差分量を演算する変位量演算方法であって、
    前記第１の部分信号の重心位置と前記第２の部分信号の重心位置との差分である第１の重心位置差を算出し、
    前記第３の部分信号と前記第２の部分信号の和の重心位置と、前記第４の部分信号と前記第１の部分信号の和の重心位置と、の差分である第２の重心位置差を算出し、
    前記第１の重心位置差と前記第２の重心位置差とが等しくなる前記第１の変位量を算出して、前記視差画像信号の間の視差を算出する、
    ことを特徴とする変位量演算方法。
15. 被写体に対する少なくとも異なる視点にて取得した視差画像信号に基づき被写体の距離情報を算出するためのプログラムであって、
    請求項１３または１４に記載の変位量演算方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。