JP2015034732A - 距離算出装置、撮像装置および距離算出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
下の整数)番目に高い周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを、i+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値から判断する判断手段と、前記距離情報算出手段は、前記第1画像に含まれる各領域について、当該領域の測距が可能な周波数成分のうち最も高い周波数成分に対応する距離依存値に基づいて、前記距離情報を算出する距離情報算出手段と、を含む、距離算出装置である。
れについて、前記第1画像および前記第2画像から抽出された周波数成分に基づいて距離依存値を算出する距離依存値算出ステップと、前記第1画像に含まれる各領域が、i(i
は1以上n−1以下の整数)番目に高い周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを、i+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値とから判断する判断ステップと、前記第1画像に含まれる各領域について、当該領域の測距が可能な周波数成分のうち最も高い周波数成分に対応する距離依存値に基づいて、前記距離情報を算出する距離情報算出ステップと、を含む、距離算出方法である。
図1は、撮像光学系のフォーカス位置を模式的に示す図である。図1を用いて、距離情報算出の為の撮影方法の1つであるフォーカスブラケット撮影について説明する。
2に変更し、破線で示される光路を経て同じ被写体を撮影する。これにより、ぼけが異なる2枚の画像を取得できる。このように、撮影条件(撮影パラメータ)のうちフォーカス位置を変更する撮影方法をフォーカスブラケット撮影と呼ぶ。この他、撮影条件を変更して2枚の画像のぼけを異ならせる撮影方法として、2枚の画像を撮影する際に開口絞り径を変更するアパーチャーブラケット撮影がある。ぼけが異なる2枚(または複数枚)の画像の撮影方法は、フォーカスブラケット撮影でもアパーチャーブラケット撮影でも、また他の撮影方法でもよい。
における信号値の平均値、I2iは第2撮影画像の小領域における信号値、I2avは第2
撮影画像の小領域における信号値の平均値である。
図2は、本発明の第1の実施例に係る撮像装置の構成を模式的に示している。撮像装置
1は、撮像光学系10、撮像素子11、制御部12、画像処理装置(距離算出装置)13、記憶部14を有している。
いてもよいし、バンドパスフィルタを用いてもよい。フーリエ変換を用いる場合は、撮影画像をフーリエ変換した後、測距に用いる周波数領域のみの周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分を逆フーリエ変換して実空間画像に戻すことで、測距に用いる周波数領域のみの周波数成分を有した画像情報を抽出する。バンドパスフィルタを用いる場合は、測距に用いる周波数領域を抽出可能なバンドパスフィルタを作成し、実空間画像にそのバンドパスフィルタを畳込み演算することで測距に用いる周波数領域のみの周波数成分を有した画像情報を抽出する。
れるにしたがって画像の鮮鋭度が低下する。また、破線はデフォーカス画像の鮮鋭度を示しており、デフォーカス画像の撮影時のフォーカス位置(グラフ中のデフォーカス位置:+6の位置)から離れるにしたがって画像の鮮鋭度が低下する。ここで、フォーカスブラケット量はフォーカス画像とデフォーカス画像とのフォーカス位置の間隔であるから、フォーカスブラケット量は12である。図では、フォーカス画像とデフォーカス画像のフォーカス位置の中点をデフォーカス位置0として表示している。図3のグラフ中、丸のマーカーが付いた実線はフォーカス画像とデフォーカス画像のぼけの違いから求められる距離依存値(前後判定反映前)を示している。ここでの距離依存値は、フォーカス画像とデフォーカス画像とから特定の周波数成分を抽出して相関値(式(1))を算出したものであり、デフォーカス0の位置で距離依存値が最大値を示す。図3の例では、周期T=2.00〜2.20画素の周波数成分における距離を示している。
にはあまり高い周波数は含まれないので、測距に高周波成分を用いた場合は特に問題となる。また、これらのテクスチャは洋服や建造物、家電製品のデザインによく見られるが、写真には一般的な被写体なので対策が必要性は非常に高い。
位置を採用すればよい。
このように、撮影した画像中に写る被写体の距離情報を算出する際に、複数の周波数成分から算出した距離依存値を用いるので、測距精度の安定性を向上させることができる。理想的には、いずれの周波数を用いても同じ距離情報が得られるが、被写体に含まれる周波数成分によっては各周波数成分から求められる距離情報が異なってしまう。このような場合に、複数の周波数成分から算出した距離依存値から求められる距離情報の平均値を採用することで、測距精度が安定する。
本発明の実施例2について説明する。実施例2は、低周波数成分の距離情報を用いて高周波成分から算出した距離情報の測距範囲外の画素または小領域を検出する点と、測距範囲外と検出された画素または小領域の距離情報に測距範囲外を示すスコアを付与した点が実施例1と異なる。
カス画像とデフォーカス画像の夫々から高周波成分である第1周波数成分を抽出する。第2周波数成分抽出工程(ステップS81)では、周波数成分抽出部132が、フォーカス画像とデフォーカス画像の夫々から第1周波数成分よりも低い周波数成分である第2周波数成分を抽出する。本実施例ではフーリエ変換を用いてフォーカス画像及びデフォーカス画像から第1周波数成分と第2周波数成分を抽出する。
側の測距範囲外と後側の測距範囲外とを区別して検出することができる。
このように、本実施例の撮像装置では、測距に用いる周波数成分よりも低い周波数成分から算出した距離依存値を用いて、測距に用いる周波数成分の測距範囲内と測距範囲外を識別可能としている。特には、測距範囲外を識別して測距範囲外の距離情報として測距範囲外を意味する情報に置き換えている。これにより、測距範囲外のデフォーカス位置に被
写体が存在した場合においても、正確な距離情報を取得することが可能となる。また、正確な距離情報を用いて距離マップを作成することができる。
本発明の実施例3について説明する。実施例2では、測距範囲外の小領域または画素について、測距範囲外を表す距離情報を付与するだけであった。実施例3は、測距範囲外であると検出された画素または小領域の距離情報を、より低周波成分から算出した距離情報で置き換えて測距範囲を拡大した点が実施例2と異なる。以下、実施例2と異なる部分を中心に説明する。
値から求められる像面側のデフォーカス量であってもよいし、物体側の距離であってもよい。また、距離情報は、距離依存値そのものと当該距離依存値を算出する際に用いた周波数帯との情報であってもよい。
工程(ステップS1303)では、フォーカス画像とデフォーカス画像の夫々から第3周波数成分よりも低い周波数の第4周波数成分を抽出する。第5周波数成分抽出工程(ステップS1304)では、フォーカス画像とデフォーカス画像の夫々から第4周波数成分よりも低い周波数の第5周波数成分を抽出する。
このように、本実施例の撮像装置では、複数の種類の周波数成分を用いて距離依存値を算出し、各距離依存値から最終的な距離情報を算出するようにしたので、測距の距離分解能を高度に維持したまま、測距範囲を拡大することができるメリットがある。また、元となる画像は、ぼけを異ならせて撮影した2枚の画像だけであり、従来のDFD方式と変わ
らない。すなわち、測距範囲を拡大するに当たり、新たな画像を撮影する必要がなく撮影に時間が掛からない点も大きなメリットである。
上記の実施例では、2枚の画像を撮影して距離マップを算出する撮像装置を例に説明したが、本発明では必ずしも2枚の画像を撮影により取得しなくても良い。例えば、本発明の一実施例は、異なる撮影パラメータを用いて撮影されたぼけが異なる2枚の撮影画像を、記憶媒体やネットワーク経由で取得し、取得された撮影画像から距離マップを算出する距離算出装置である。この距離算出装置は、実施例1に係る撮像装置から撮像系や画像形成回路を除き、データ読み取り装置やネットワークインタフェースを加えたものとして構成することができる。
132:周波数成分抽出部
133:距離算出部
Claims (23)
- 異なる撮影パラメータを用いて撮影されたぼけが異なる第1画像と第2画像から被写体の距離情報を算出する距離算出装置であって、
前記第1画像および前記第2画像のそれぞれから、第1周波数帯の成分である第1周波数成分と、前記第1周波数帯よりも低い第2周波数帯の成分である第2周波数成分とを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出した周波数成分から前記距離情報を算出する距離算出手段と、
を備え、
前記距離算出手段は、
前記第1画像の前記第1周波数成分と前記第2画像の前記第1周波数成分とのぼけの違いから第1距離依存値を算出する第1距離依存値算出手段と、
前記第1画像の前記第2周波数成分と前記第2画像の前記第2周波数成分とのぼけの違いから第2距離依存値を算出する第2距離依存値算出手段と、
前記第1距離依存値と前記第2距離依存値に基づいて、前記距離情報を算出する距離情報算出手段と、
を含む、距離算出装置。 - 前記距離算出手段は、前記第1画像に含まれる各領域が、前記第1周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを、前記第2距離依存値が所定の範囲内の値であるか否かに応じて判断する判断手段を、更に含み、
前記距離情報算出手段は、前記第1周波数成分に基づく測距が不可能であると判断された領域の距離情報を、測距範囲外を示す値とする、
請求項1に記載の距離算出装置。 - 前記距離算出手段は、前記第1画像に含まれる各領域が、前記第1周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを、前記第2距離依存値が所定の範囲内の値であるか否かに応じて判断する判断手段を、更に含み、
前記距離情報算出手段は、前記第1周波数成分に基づく測距が可能であると判断された領域では前記第1距離依存値または前記第1距離依存値および前記第2距離依存値から前記距離情報を算出し、前記第1周波数成分に基づく測距が不可能であると判断された領域では前記第2距離依存値から前記距離情報を算出する、
請求項1に記載の距離算出装置。 - 前記判断手段は、前記第1距離依存値および前記第2距離依存値の大小関係も考慮して、前記第1周波数成分に基づく測距可能な領域であるか否かを判断する、
請求項2または3に記載の距離算出装置。 - 前記距離情報算出手段は、前記第1距離依存値から求められる距離情報と前記第2距離依存値から求められる距離情報との平均値を、最終的な距離情報として算出する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の距離算出装置。 - 前記距離情報算出手段は、前記第1距離依存値から求められる距離情報と前記第2距離依存値から求められる距離情報とを、前記第1距離依存値および前記第2距離依存値の信頼度に応じた重みにより重み付けした平均値から前記距離情報を算出し、
前記第1距離依存値の信頼度は、前記第1周波数成分の振幅量の総和と第1周波数帯とに基づいて決定され、
前記第2距離依存値の信頼度は、前記第2周波数成分の振幅量の総和と第2周波数帯とに基づいて決定される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の距離算出装置。 - 前記第1距離依存値算出手段は、前記第1画像から抽出した第1周波数成分および第2画像から抽出した第1周波数成分の大小関係を考慮して、前記第1距離依存値を算出し、
前記第2距離依存値算出手段は、前記第1画像から抽出した第2周波数成分および第2画像から抽出した第2周波数成分の大小関係を考慮して、前記第2距離依存値を算出する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の距離算出装置。 - 異なる撮影パラメータを用いて撮影されたぼけが異なる第1画像と第2画像から被写体の距離情報を算出する距離算出装置であって、
前記第1画像および前記第2画像のそれぞれから、n(nは2以上の整数)個の周波数帯の周波数成分を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段が抽出した周波数成分から前記距離情報を算出する距離算出手段と、
を備え、
前記距離算出手段は、
前記n個の周波数成分のそれぞれについて、前記第1画像および前記第2画像から抽出された周波数成分に基づいて距離依存値を算出する距離依存値算出手段と、
前記第1画像に含まれる各領域が、i(iは1以上n−1以下の整数)番目に高い周波
数成分に基づいて測距可能であるか否かを、i+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値から判断する判断手段と、
前記距離情報算出手段は、前記第1画像に含まれる各領域について、当該領域の測距が可能な周波数成分のうち最も高い周波数成分に対応する距離依存値に基づいて、前記距離情報を算出する距離情報算出手段と、
を含む、距離算出装置。 - 前記判断手段は、i+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値が所定の範囲内の値であるか否かに応じて、i番目に高い周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを判断する、
請求項8に記載の距離算出装置。 - 前記判断手段は、i番目に高い周波数成分に対応する距離依存値とi+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値の大小関係も考慮して、i番目に高い周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを判断する、
請求項9に記載の距離算出装置。 - 前記距離情報算出手段は、前記判断手段によってn−1番目に高い周波数成分に基づく測距が不可能と判断された領域の距離情報を、測距範囲外を示す値とする、
請求項8から10のいずれか1項に記載の距離算出装置。 - 撮像手段と、
請求項1から11のいずれか1項に記載の距離算出装置と、
を備え、
前記距離算出装置は、前記撮像手段によって異なる撮影パラメータを用いて撮影されたぼけが異なる複数の画像から被写体の距離情報を算出する、
撮像装置。 - 異なる撮影パラメータを用いて撮影されたぼけが異なる第1画像と第2画像から被写体の距離情報を算出する距離算出方法であって、
前記第1画像および前記第2画像のそれぞれから、第1周波数帯の成分である第1周波数成分と、前記第1周波数帯よりも低い第2周波数帯の成分である第2周波数成分とを抽
出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された周波数成分から前記距離情報を算出する距離算出ステップと、
を含み、
前記距離算出ステップは、
前記第1画像の前記第1周波数成分と前記第2画像の前記第1周波数成分とのぼけの違いから第1距離依存値を算出する第1距離依存値算出ステップと、
前記第1画像の前記第2周波数成分と前記第2画像の前記第2周波数成分とのぼけの違いから第2距離依存値を算出する第2距離依存値算出ステップと、
前記第1距離依存値と前記第2距離依存値に基づいて、前記距離情報を算出する距離情報算出ステップと、
を含む、距離算出方法。 - 前記距離算出ステップは、前記第1画像に含まれる各領域が、前記第1周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを、前記第2距離依存値が所定の範囲内の値であるか否かに応じて判断する判断ステップを、更に含み、
前記距離情報算出ステップでは、前記第1周波数成分に基づく測距が不可能であると判断された領域の距離情報を、測距範囲外を示す値とする、
請求項13に記載の距離算出方法。 - 前記距離算出ステップは、前記第1画像に含まれる各領域が、前記第1周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを、前記第2距離依存値が所定の範囲内の値であるか否かに応じて判断する判断ステップを、更に含み、
前記距離情報算出ステップでは、前記第1周波数成分に基づく測距が可能であると判断された領域では前記第1距離依存値または前記第1距離依存値および前記第2距離依存値から前記距離情報を算出し、前記第1周波数成分に基づく測距が不可能であると判断された領域では前記第2距離依存値から前記距離情報を算出する、
請求項13に記載の距離算出方法。 - 前記判断ステップでは、前記第1距離依存値および前記第2距離依存値の大小関係も考慮して、前記第1周波数成分に基づく測距可能な領域であるか否かを判断する、
請求項14または15に記載の距離算出方法。 - 前記距離情報算出ステップでは、前記第1距離依存値から求められる距離情報と前記第2距離依存値から求められる距離情報との平均値を、最終的な距離情報として算出する、
請求項13から16のいずれか1項に記載の距離算出方法。 - 前記距離情報算出ステップでは、前記第1距離依存値から求められる距離情報と前記第2距離依存値から求められる距離情報とを、前記第1距離依存値および前記第2距離依存値の信頼度に応じた重みにより重み付けした平均値から前記距離情報を算出し、
前記第1距離依存値の信頼度は、前記第1周波数成分の振幅量の総和と第1周波数帯とに基づいて決定され、
前記第2距離依存値の信頼度は、前記第2周波数成分の振幅量の総和と第2周波数帯とに基づいて決定される、
請求項13から16のいずれか1項に記載の距離算出方法。 - 前記第1距離依存値算出ステップでは、前記第1画像から抽出した第1周波数成分および第2画像から抽出した第1周波数成分の大小関係を考慮して、前記第1距離依存値を算出し、
前記第2距離依存値算出ステップでは、前記第1画像から抽出した第2周波数成分およ
び第2画像から抽出した第2周波数成分の大小関係を考慮して、前記第2距離依存値を算出する、
請求項13から18のいずれか1項に記載の距離算出方法。 - 異なる撮影パラメータを用いて撮影されたぼけが異なる第1画像と第2画像から被写体の距離情報を算出する距離算出方法であって、
前記第1画像および前記第2画像のそれぞれから、n(nは2以上の整数)個の周波数帯の周波数成分を抽出する抽出ステップと、
前記抽出手段が抽出した周波数成分から前記距離情報を算出する距離算出ステップと、
を含み、
前記距離算出ステップは、
前記n個の周波数成分のそれぞれについて、前記第1画像および前記第2画像から抽出された周波数成分に基づいて距離依存値を算出する距離依存値算出ステップと、
前記第1画像に含まれる各領域が、i(iは1以上n−1以下の整数)番目に高い周波
数成分に基づいて測距可能であるか否かを、i+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値とから判断する判断ステップと、
前記第1画像に含まれる各領域について、当該領域の測距が可能な周波数成分のうち最も高い周波数成分に対応する距離依存値に基づいて、前記距離情報を算出する距離情報算出ステップと、
を含む、距離算出方法。 - 前記判断ステップでは、i+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値が所定の範囲内の値であるか否かに応じて、i番目に高い周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを判断する、
請求項20に記載の距離算出方法。 - 前記判断ステップでは、i番目に高い周波数成分に対応する距離依存値とi+1番目に高い周波数成分に対応する距離依存値の大小関係も考慮して、i番目に高い周波数成分に基づいて測距可能であるか否かを判断する、
請求項21に記載の距離算出方法。 - 前記距離情報算出ステップでは、前記判断手段によってn−1番目に高い周波数成分に基づく測距が不可能と判断された領域の距離情報を、測距範囲外を示す値とする、
請求項20から22のいずれか1項に記載の距離算出方法。
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