JP2015046776A - Imaging device and image processing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device that can perform proper imaging even when brightness image information is small.SOLUTION: An imaging device has an imaging optical system for forming an imaging target image, a light receiving unit for outputting primary brightness image information: Sand polarized image information, a polarized image component generator for dividing the polarized image information by secondary brightness image information containing the primary brightness image information: Sto obtain a polarized image component, and a brightness polarized superimposing unit for superimposing a superimposition polarized image component using the polarized image component as brightness variation of each pixel on brightness image information giving the primary brightness image information and outputting a brightness polarized superimposed image. The secondary brightness image information as a divisor of the division in the polarized image component generator is a function: f(S) containing the primary brightness image information: Sas a variable, and set to be equal to a predetermined definite value for the primary brightness image information: S=0 or S≒0.

Description

この発明は、撮像装置および画像処理装置に関する。   The present invention relates to an imaging device and an image processing device.

カメラ等の撮像装置において、撮像素子上に「領域分割した偏光フィルタ」を配置し、ピクセルが取得する光の偏光方向を変えて撮像を行うことが知られている。   In an imaging apparatus such as a camera, it is known that a “region-divided polarizing filter” is arranged on an imaging element and imaging is performed by changing the polarization direction of light acquired by a pixel.

このようにして、撮像画像の偏光画像情報を得ることにより、輝度画像情報だけでは判断の付かない物体の判別を行うことができる。   In this way, by obtaining the polarization image information of the captured image, it is possible to determine an object that cannot be determined only by the luminance image information.

偏光画像情報としては、撮像素子の各画素における「偏光度や差分偏光度」の2次元配列情報が用いられることが多い(特許文献1)。   As polarization image information, two-dimensional array information of “polarization degree and differential polarization degree” in each pixel of an image sensor is often used (Patent Document 1).

偏光度あるいは差分偏光度は、撮像素子により直接に得られるものではなく、偏光画像情報を輝度画像情報で除算する演算を実行して得られる量である。   The degree of polarization or the degree of differential polarization is not obtained directly by the image sensor, but is an amount obtained by executing an operation for dividing the polarization image information by the luminance image information.

このように、偏光度や差分偏光度は「除算」と言う演算を経て得られるものであるため、分母の輝度画像情報が微小になると、偏光度等は極めて大きな値になる。   As described above, the degree of polarization and the difference degree of polarization are obtained through an operation called “division”. Therefore, when the luminance image information in the denominator becomes minute, the degree of polarization becomes extremely large.

このような大きな値は「適正な値」ではなく、ノイズ成分が拡大されたものであり、「ノイズ成分が拡大された偏光度等」を用いると、適正な撮像画像は得られない。   Such a large value is not an “appropriate value” but an expanded noise component, and an appropriate captured image cannot be obtained using “polarization degree or the like with an expanded noise component”.

輝度画像情報が小さい場合とは、例えば、夜間撮影の場合や、道路の路面が黒色に近く被写体の反射率が低い場合等である。   The case where the luminance image information is small is, for example, when photographing at night or when the road surface of the road is black and the reflectance of the subject is low.

このような場合にノイズ成分が拡大されると、適正な撮像が困難になる。
このような「輝度画像情報」が微小であることに起因するノイズ成分の拡大の問題を扱った先行技術文献は、発明者の知る限りにおいて存在しない。
In such a case, if the noise component is enlarged, proper imaging becomes difficult.
As far as the inventor is aware, there is no prior art document dealing with the problem of expansion of the noise component due to such a small “brightness image information”.

この発明は、輝度画像情報が小さい場合においても適正な撮像が可能な撮像装置の実現を課題とする。   This invention makes it a subject to implement | achieve the imaging device which can image appropriately, even when luminance image information is small.

この発明の撮像装置は、撮影対象物の像を結像する撮像光学系と、該撮像光学系による前記撮影対象物の像を受光し、1次輝度画像情報:Sと偏光画像情報とを出力する受光部と、前記1次輝度画像情報:Sを含む2次輝度画像情報により、前記偏光画像情報を除算して、偏光画像成分を得る偏光画像成分生成部と、前記偏光画像成分を用いる重畳用偏光画像成分を、各ピクセルの輝度の変化として、前記1次輝度画像情報を与える輝度画像情報に重畳して、輝度偏光重畳画像情報を出力する輝度偏光重畳部とを有し、前記偏光画像成分生成部における除算の除数となる2次輝度画像情報は、前記1次輝度画像情報:Sを含む関数:f(S)であって、該関数:f(S)は、1次輝度画像情報:S=0もしくはS≒0において、所定の有限値となるように設定されていることを特徴とする。 Imaging apparatus of the present invention includes an imaging optical system for forming an image of the object to be shot, it receives an image of the shooting target according to the imaging optical system, the primary luminance image information: the S 0 and the polarization image information A light receiving unit that outputs, a polarized image component generating unit that obtains a polarized image component by dividing the polarized image information by the secondary luminance image information including the primary luminance image information: S 0 , and the polarized image component A luminance polarization superimposing unit that superimposes the polarization image component for superimposition to be used on luminance image information that gives the primary luminance image information as a change in luminance of each pixel, and outputs luminance polarization superimposed image information; secondary luminance image information as a divisor of the division in the polarization image component generation unit, the primary luminance image information: function including S 0: a f (S 0), the function: f (S 0) is The primary luminance image information: S 0 = 0 or S 0 ≒ 0 odor , Characterized in that it is set to a predetermined finite value.

この発明の撮像装置は、偏光画像成分を生成する際に、偏光画像情報を除算する2次輝度画像情報が、1次輝度画像情報:Sが0となっても有限の値に留まる。 Imaging apparatus of the present invention, when generating the polarized image components, secondary luminance image information by dividing the polarized image information, primary luminance image information: even if the S 0 is 0 remains in a finite value.

従って、偏光画像成分におけるノイズ成分が無制限に拡大されることがない。   Therefore, the noise component in the polarization image component is not expanded without limit.

物体による反射のモデルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the model of the reflection by an object. 撮像装置の実施の1形態を説明する図である。It is a figure explaining one Embodiment of an imaging device. ノイズ成分の拡大防止効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the expansion prevention effect of a noise component. ノイズ成分の拡大防止効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the expansion prevention effect of a noise component.

発明の実施の形態を説明するのに先立って、先ず、偏光の取り扱いを説明する。   Prior to describing the embodiment of the invention, first, the handling of polarized light will be described.

撮像装置は一般に、撮影対象物による反射光を結像させて撮像を行う。   In general, an imaging apparatus performs imaging by forming an image of reflected light from an object to be photographed.

従って、先ず、撮影対象物である物体の反射特性を説明する。   Therefore, first, the reflection characteristics of an object that is an object to be imaged will be described.

物体表面の反射特性は、双方向反射分布関数(Bi-directional Reflectance Distribution Function 以下「BRDF」と表記する)により表現される。
物体表面上の「ある点におけるBRDF」は入射方向と反射方向の双方向に依存し、照明方向からの入射光の強さに対する、観測方向への反射光の強さの比として定義される。
The reflection characteristic of the object surface is expressed by a bi-directional reflection distribution function (hereinafter referred to as “BRDF”).
“BRDF at a certain point” on the object surface depends on the two directions of the incident direction and the reflection direction, and is defined as the ratio of the intensity of the reflected light in the observation direction to the intensity of the incident light from the illumination direction.

「偏光現象」を記述する反射モデルは、種々提案されている。   Various reflection models that describe the “polarization phenomenon” have been proposed.

以下では、鏡面反射成分として「Torrance Sparrowモデル」を用い、拡散反射成分として「Lambertモデル」を用いて説明する。   In the following description, the “Torrance Sparrow model” is used as the specular reflection component, and the “Lambert model” is used as the diffuse reflection component.

図1は、物体OBによる反射のモデルを説明するための図である。図1において「N」は物体OBの反射位置における「外向き法線ベクトル」を表す。   FIG. 1 is a diagram for explaining a model of reflection by an object OB. In FIG. 1, “N” represents an “outward normal vector” at the reflection position of the object OB.

「L」は、前記反射位置から光源へ向かうベクトルで「光源ベクトル」と呼ぶ。「V」は、前記反射位置から観察位置へ向かうベクトルで「視線方向ベクトル」と呼ぶ。   “L” is a vector from the reflection position toward the light source, and is referred to as “light source vector”. “V” is a vector from the reflection position to the observation position and is referred to as a “gaze direction vector”.

「H」は、光源ベクトル:Lと視線方向ベクトル:Vとの成す角を2等分する方向のベクトルで簡単に「2等分方向ベクトル」と呼ぶ。   “H” is a vector in a direction that bisects the angle formed by the light source vector: L and the line-of-sight direction vector: V, and is simply referred to as “bisected direction vector”.

これら各ベクトル:N、L、V、Hは「同一平面」上に位置する。   Each of these vectors: N, L, V, and H are located on the “same plane”.

この同一平面内で、角:ψ、θ、α、θ、及びθを、図の如くに定める。 In this same plane, angles: ψ, θ L , α, θ i , and θ are determined as shown in the figure.

物体OBによる「S偏光BRDF:ρ(ψ,θ)」は、以下のように与えられる。
ρ(ψ,θ)=k)D+kcosθ (A)
同様に、「P偏光BRDF:ρ(ψ,θ)」は、以下のように与えられる。
ρ(ψ,θ)=k)D+kcosθ (B)
式(A)、(B)における右辺第1項が鏡面反射モデル項(Torrance Sparrowモデル)、第2項が拡散反射モデル項(Lambertモデル)である。
“S-polarized light BRDF: ρ S (ψ, θ)” by the object OB is given as follows.
ρ S (ψ, θ) = k S R Si ) D + k d cos θ L (A)
Similarly, “P-polarized light BRDF: ρ P (ψ, θ)” is given as follows.
ρ P (ψ, θ) = k P R Pi ) D + k d cos θ L (B)
In the expressions (A) and (B), the first term on the right side is a specular reflection model term (Torrance Sparrow model), and the second term is a diffuse reflection model term (Lambert model).

これらの式(A)、(B)において、「k」はS偏光の鏡面反射係数、「k」はP偏光の鏡面反射係数を表し、「k」は拡散反射係数を表す。 In these equations (A) and (B), “k S ” represents the specular reflection coefficient of S-polarized light, “k P ” represents the specular reflection coefficient of P-polarized light, and “k d ” represents the diffuse reflection coefficient.

また、「R)およびR)」は、それぞれS偏光、P偏光に対する「フレネル反射率」であり、以下の式により与えられる。 “R Si ) and R Pi )” are “Fresnel reflectivities” for S-polarized light and P-polarized light, respectively, and are given by the following equations.

)={(ncosθ−ncosθ')/(ncosθ+ncosθ')}2
)={(ncosθ'−ncosθ)/(ncosθ'+ncosθ)}2
ここに、n、nは、それぞれ空気および物体OBの屈折率である。
R Si ) = {(n 1 cos θ i −n 2 cos θ i ′) / (n 1 cos θ i + n 2 cos θ i ′)} 2
R Pi ) = {(n 1 cos θ i '−n 2 cos θ i ) / (n 1 cos θ i ' + n 2 cos θ i )} 2
Here, n 1 and n 2 are the refractive indexes of air and the object OB, respectively.

また、角:θ'は、角:θおよび屈折率:n、nと以下の関係にある。 Further, the angle: θ i ′ has the following relationship with the angle: θ i and the refractive index: n 1 , n 2 .

sinθ'=(n/n)sinθ
従って、「θ'」は、次式で与えられる。
θ'=arcsin{(n/n)sinθ} 。
sin θ i ′ = (n 1 / n 2 ) sin θ i
Accordingly, “θ i ′” is given by the following equation.
θ i ′ = arcsin {(n 1 / n 2 ) sin θ i }.

上記フレネル反射率の項により、反射モデルの挙動として偏光依存性が反映される。   The above-mentioned Fresnel reflectance term reflects the polarization dependence as the behavior of the reflection model.

上記の式(A)、(B)における「D」は、反射位置における微小面積の「法線分布項」である。   “D” in the above formulas (A) and (B) is a “normal distribution term” of a minute area at the reflection position.

法線分布項:Dは、以下のように表される。   Normal distribution term: D is expressed as follows.

D=exp(−α/2a)
ここに、「α」は、右辺の分布関数の中心座標値であり、図2における角度パラメータ:αに対応している。また、「a」は分布関数における標準偏差である。
D = exp (−α 2 / 2a 2 )
Here, “α” is the center coordinate value of the distribution function on the right side, and corresponds to the angle parameter α in FIG. “A” is a standard deviation in the distribution function.

なお、「a」は微小面積の「角度分布に関するパラメータ」である。法線分布項:Dは、正規分布を表す「ガウス分布」となっている。   “A” is a “parameter regarding angular distribution” of a minute area. Normal distribution term: D is a “Gaussian distribution” representing a normal distribution.

次に、偏光情報として「偏光度に基づく偏光情報」と「差分偏光度に基づく偏光情報」を説明する。   Next, “polarization information based on polarization degree” and “polarization information based on differential polarization degree” will be described as polarization information.

「偏光度(Degree of polarization)」は、偏光現象に関する周知のストークスパラメータ:S、S、S、Sを用いて定義される量であり、以下「DOP」と略記する。 “Degree of polarization” is an amount defined using well-known Stokes parameters regarding polarization phenomenon: S 0 , S 1 , S 2 , S 3 , and is hereinafter abbreviated as “DOP”.

DOPは、ストークスパラメータ:S〜Sを用いて、以下の式により定義される。 DOP is defined by the following equation using Stokes parameters: S 0 to S 3 .

DOP={√(S +S +S )}/SDOP = {√ (S 1 2 + S 2 2 + S 3 2 )} / S 0 .

「差分偏光度(Sub−DOP)」は、ストークスパラメータ:S、Sを用いて以下のように定義される量であり、以下「SDOP」と略記する。 “Differential degree of polarization (Sub-DOP)” is an amount defined as follows using Stokes parameters: S 0 and S 1 , and is abbreviated as “SDOP”.

SDOP=S/S={I(0,φ)−I(90,φ)}/{I(0,φ)+I(90,φ)}
ここに、I(0,φ)は、軸角度を0度としたときの「偏光フィルタを通した光強度」であり、I(90,φ)は軸角度を90度としたときの偏光子を通した光強度である。
SDOP = S 1 / S 0 = {I (0, φ) −I (90, φ)} / {I (0, φ) + I (90, φ)}
Here, I (0, φ) is the “light intensity through the polarizing filter” when the axial angle is 0 degree, and I (90, φ) is the polarizer when the axial angle is 90 degrees. Is the light intensity transmitted through.

ストークスパラメータ:S=S=0の場合には、以下の関係がなりたつ。
DOP=|SDOP|
即ち、差分偏光度:SDOPは偏光度:DOPの特殊な場合である。
When the Stokes parameter: S 2 = S 3 = 0, the following relationship holds.
DOP = | SDOP |
That is, the differential polarization degree: SDOP is a special case of the polarization degree: DOP.

この明細書では、以下、これらDOP、SDOPに即して偏光情報を説明する。   In this specification, polarization information will be described below in accordance with these DOP and SDOP.

DOPおよびSDOPを定義する上記定義式において、分母(除数)となるストークスパラメータ:Sで与えられる量を「輝度情報」と呼ぶ。 In the defining equation for defining the DOP and SDOP, Stokes parameters become denominator (divisor): the amount given by S 0 is referred to as "luminance information".

また、上記定義式における分子:{√(S +S +S )}を「DOPに基づく偏光情報」、Sを「SDOPに基づく偏光情報」と呼ぶ。 In addition, the numerator in the above definition formula: {√ (S 1 2 + S 2 2 + S 3 2 )} is referred to as “polarization information based on DOP”, and S 1 is referred to as “polarization information based on SDOP”.

これらを区別しないときは単に「偏光情報」と呼ぶ。   When these are not distinguished, they are simply called “polarization information”.

図2は、撮像装置の実施の1形態を説明するための図である。   FIG. 2 is a diagram for describing one embodiment of an imaging apparatus.

図2(a)は、撮像装置の基本的な部分を説明するための概念図である。   FIG. 2A is a conceptual diagram for explaining a basic part of the imaging apparatus.

図2(a)において、符号10で示す部分は「撮像光学系」、符号11で示す部分は「撮像素子」、符号14で示す部分は「分離部」、符号15で示す部分は「生成部」である。   In FIG. 2A, the part indicated by reference numeral 10 is “imaging optical system”, the part indicated by reference numeral 11 is “imaging element”, the part indicated by reference numeral 14 is “separation part”, and the part indicated by reference numeral 15 is “generation part”. Is.

また、符号20で示す部分は「輝度偏光重畳部」、符号30で示す部分は「画像処理/画像認識部」である。   Further, a part indicated by reference numeral 20 is a “luminance polarization superimposing part”, and a part indicated by reference numeral 30 is an “image processing / image recognition part”.

これらのうち、撮像光学系10、撮像素子11、分離部14、生成部15、輝度偏光重畳部20が「撮像装置」を構成し、撮像素子11と分離部14は「受光部」を構成する。   Among these, the imaging optical system 10, the imaging device 11, the separation unit 14, the generation unit 15, and the luminance polarization superimposing unit 20 constitute an “imaging device”, and the imaging device 11 and the separation unit 14 constitute a “light receiving unit”. .

画像処理/画像認識部30は、撮像装置に組み込まれて撮像装置の一部をなしても良いし、撮像装置とは別体で、撮像装置に適宜に着脱されるものでもよい。   The image processing / image recognition unit 30 may be incorporated in the imaging device to form a part of the imaging device, or may be separately attached to and detached from the imaging device separately from the imaging device.

撮像光学系10は、撮影対象物の像を撮像素子11に結像する。撮像光学系10は「1枚のレンズ」として描いているが、勿論、一般には複数枚のレンズ系として構成される。   The imaging optical system 10 forms an image of the photographing object on the imaging element 11. Although the imaging optical system 10 is depicted as “one lens”, it is of course generally configured as a plurality of lens systems.

撮像素子11を、図2(b)と(c)を参照して説明する。   The image sensor 11 will be described with reference to FIGS.

図2(b)および(c)に示すように、撮像素子11は、撮像素子部12と、光学フィルタ13により構成されている。   As shown in FIGS. 2B and 2C, the image sensor 11 includes an image sensor unit 12 and an optical filter 13.

撮像素子部12は、基板ST上にピクセルが2次元配列したものである。説明中の例では、ピクセルの配列は正方行列配置となっている。   The image sensor section 12 is a two-dimensional array of pixels on the substrate ST. In the example in the description, the pixel array has a square matrix arrangement.

光学フィルタ13は、偏光フィルタ132を、透明基板131と充填層133で挟持した構成となっている。   The optical filter 13 has a configuration in which a polarizing filter 132 is sandwiched between a transparent substrate 131 and a filling layer 133.

図2(c)では、離れたように描かれている光学フィルタ13と撮像素子部12とは互いに密着している。   In FIG. 2 (c), the optical filter 13 and the image pickup device portion 12, which are drawn away from each other, are in close contact with each other.

即ち、偏光フィルタ132と撮像素子部12の近接部に充填層133が「接着剤」として充填されて両者を一体化している。   In other words, the filling layer 133 is filled as an “adhesive” in the vicinity of the polarizing filter 132 and the image pickup device portion 12 to integrate them.

偏光フィルタ132は、偏光方向の異なる複数種の偏光フィルタ素子を撮像素子11のピクセルに併せて2次元的に配列してなる所謂「領域分割偏光フィルタ」である。   The polarizing filter 132 is a so-called “region-dividing polarizing filter” in which a plurality of types of polarizing filter elements having different polarization directions are two-dimensionally arranged along with the pixels of the image sensor 11.

図2(b)において、隣接する4つのピクセルPC1、PC2、PC3、PC4に対応して、偏光フィルタ素子POL1、POL2、POL3、POL4が重畳されている。   In FIG. 2B, polarization filter elements POL1, POL2, POL3, and POL4 are superimposed corresponding to the four adjacent pixels PC1, PC2, PC3, and PC4.

偏光フィルタ132に用いられた「偏光フィルタ素子の種類」は、P偏光を透過させるものと、S偏光を透過させるものの2種類である。   There are two types of “polarizing filter elements” used for the polarizing filter 132: one that transmits P-polarized light and one that transmits S-polarized light.

これら2種の偏光フィルタ素子の一方POL1、POL2は、図2(b)の撮像素子部12のピクセル配列の縦方向(2次元行列の列方向)を長手方向とする短冊状である。   One of these two types of polarizing filter elements, POL1 and POL2, has a strip shape whose longitudinal direction is the vertical direction (column direction of the two-dimensional matrix) of the pixel array of the image sensor section 12 in FIG.

また、偏光フィルタ素子の他方POL3、POL4は、図2(b)の撮像素子部12のピクセル配列の横方向(2次元行列の行方向)を長手方向とする短冊状である。   In addition, the other POL3 and POL4 of the polarizing filter elements are in the form of a strip whose longitudinal direction is the horizontal direction (row direction of the two-dimensional matrix) of the pixel array of the image pickup element unit 12 in FIG.

これら2種の「短冊状の偏光フィルタ素子」は、横方向(行方向)へ交互に配列されている。   These two types of “strip-shaped polarizing filter elements” are alternately arranged in the horizontal direction (row direction).

図2(b)のように、ピクセルPC1とPC2が配列する縦方向には、S偏光を透過させる偏光フィルタ素子POL1、POL2が配列されてこれらピクセルに対応する。   As shown in FIG. 2B, polarization filter elements POL1 and POL2 that transmit S-polarized light are arranged in the vertical direction in which the pixels PC1 and PC2 are arranged, and correspond to these pixels.

また、ピクセルPC3とPC4が配列する縦方向には、P偏光を透過させる偏光フィルタ素子POL3、POL4が配列してこれらピクセルに対応する。   In the vertical direction in which the pixels PC3 and PC4 are arranged, polarization filter elements POL3 and POL4 that transmit P-polarized light are arranged and correspond to these pixels.

撮像光学系10により結像された撮影対象物の像は、偏光フィルタ132上に結像し、各偏光フィルタ素子を透過してPあるいはS偏光となって撮像素子部12に受光される。   The image of the object to be imaged formed by the imaging optical system 10 is formed on the polarization filter 132, passes through each polarization filter element, and is received by the imaging element unit 12 as P or S polarized light.

このようにして、撮像素子部12により、ピクセルごとにP偏光もしくはS偏光の画像が撮像される。   In this manner, an image of P-polarized light or S-polarized light is captured for each pixel by the image sensor unit 12.

即ち、偏光フィルタ132には、P偏光を透過させる偏光フィルタ素子POL3と、S偏光を透過させる偏光フィルタ素子POL1が2次元的に配列されている。   That is, the polarizing filter 132 has a two-dimensional array of a polarizing filter element POL3 that transmits P-polarized light and a polarizing filter element POL1 that transmits S-polarized light.

そこで、撮像素子部12の撮像領域を2次元x,y座標で表し、位置:(x,y)のピクセルが受光したS、P偏光の強度をそれぞれ「I(x,y)、I(x,y)」とする。 Therefore, the imaging region of the imaging device unit 12 is represented by two-dimensional x and y coordinates, and the intensities of S and P polarized light received by the pixel at the position: (x, y) are respectively “I S (x, y), I P. (x, y) ".

これらの強度を用いると、先に示したSDOPの式:
SDOP=S/S={I(0,φ)−I(90,φ)}/{I(0,φ)+I(90,φ)}
は、以下のように表すことができる。
Using these intensities, the SDOP equation shown above:
SDOP = S 1 / S 0 = {I (0, φ) −I (90, φ)} / {I (0, φ) + I (90, φ)}
Can be expressed as:

SDOP={I(x,y)−I(x,y)}/{I(x,y)+I(x,y)} (C)
この式(C)の、右辺における分母:I(x,y)+I(x,y)を「1次輝度画像情報」と呼ぶ。1次輝度画像情報は上記「S」である。
SDOP = {I S (x, y) −I P (x, y)} / {I S (x, y) + I P (x, y)} (C)
In this equation (C), the denominator on the right side: I S (x, y) + I P (x, y) is referred to as “primary luminance image information”. The primary luminance image information is “S 0 ”.

また、式(C)右辺の分子:I(x,y)−I(x,y)を「偏光画像情報」と呼ぶ。 Further, the molecule on the right side of the formula (C): I S (x, y) −I P (x, y) is referred to as “polarized image information”.

付言すると、輝度画像情報は、一般的には、以下のように定義される。   In addition, luminance image information is generally defined as follows.

輝度画像情報={I(x,y)+I(x,y)}/2 。 Luminance image information = {I S (x, y) + I P (x, y)} / 2.

即ち、輝度画像情報は、上記の1次輝度画像情報:Sの1/2である。 That is, the luminance image information, said primary luminance image information: one half of S 0.

即ち、輝度画像情報が与えられれば、1次輝度画像情報は、輝度画像情報を2倍することで与えられる。このことを「輝度画像情報が1次輝度画像情報を与える」と言う。   That is, if luminance image information is given, the primary luminance image information is given by doubling the luminance image information. This is called “luminance image information gives primary luminance image information”.

上記の如く「1次輝度画像情報:S」は、I(x,y)+I(x,y)で定義される。 As described above, “primary luminance image information: S 0 ” is defined by I S (x, y) + I P (x, y).

即ち、1次輝度画像情報:Sは、上に説明した輝度情報が2次元に分布して「x,y画像」として構成されたものである。 That is, the primary luminance image information S 0 is configured as an “x, y image” in which the luminance information described above is distributed two-dimensionally.

同様に、偏光画像情報:I(x,y)−I(x,y)は、上に説明した偏光情報が2次元に分布して「x,y画像」として構成されたものである。 Similarly, polarization image information: I S (x, y) −I P (x, y) is configured as an “x, y image” in which the polarization information described above is distributed two-dimensionally. .

偏光画像情報:I(x,y)−I(x,y)は、式(C)により「SDOP」に基づいて定められるものであるので、これを「SDOPに基づく偏光画像情報」と呼ぶ。 Polarized image information: I S (x, y) −I P (x, y) is determined on the basis of “SDOP” according to the equation (C). Therefore, this is referred to as “polarized image information based on SDOP”. Call.

図2(b),(c)の撮像素子部12からは、各ピクセルからの光強度信号:I(x,y)、I(x,y)が出力される。 2B and 2C, light intensity signals from each pixel: I S (x, y), I P (x, y) are output.

出力された光強度信号は、図2(a)に示すように、信号SG1として分離部14に入力する。   As shown in FIG. 2A, the output light intensity signal is input to the separation unit 14 as a signal SG1.

分離部14は、入力する光強度信号SG1(=I(x,y)、I(x,y))に基づき、上記「SDOPに基づく偏光画像情報」と「1次輝度画像情報」を生成して出力する。 Based on the input light intensity signal SG1 (= I S (x, y), I P (x, y)), the separation unit 14 obtains the “polarized image information based on SDOP” and the “primary luminance image information”. Generate and output.

即ち、分離部14は、入力する光強度信号SG1を、1次輝度画像情報SG2(=S)と、SDOPに基づく偏光画像情報SG3とに分離して出力する。 That is, the separation unit 14 separates and outputs the input light intensity signal SG1 into primary luminance image information SG2 (= S 0 ) and polarization image information SG3 based on SDOP.

即ち、図2(a)の撮像素子11と分離部14とは、撮像光学系10による撮影対象物の像を受光し、1次輝度画像情報:Sと偏光画像情報とを出力する受光部を構成する。 That is, the image pickup device 11 shown in FIG. 2 (a) and the separation section 14 receives the image of the shooting target by the imaging optical system 10, a primary luminance image information: S 0 and a light receiving unit for outputting a polarized image information Configure.

分離部14から出力された、1次輝度画像情報SG2は分岐され、一方は輝度偏光重畳部20に入力し、他方は生成部15に入力する。   The primary luminance image information SG <b> 2 output from the separation unit 14 is branched, one is input to the luminance polarization superimposing unit 20, and the other is input to the generation unit 15.

分離部14から出力された、SDOPに基づく偏光画像情報SG3は生成部15に入力する。   The polarization image information SG3 based on SDOP output from the separation unit 14 is input to the generation unit 15.

生成部15は「偏光画像成分生成部」であって、1次輝度画像情報:S(SG2)を含む2次輝度画像情報により偏光画像情報SG3を除算して「偏光画像成分」を得る。 The generation unit 15 is a “polarization image component generation unit”, and obtains a “polarization image component” by dividing the polarization image information SG3 by the secondary luminance image information including the primary luminance image information: S 0 (SG2).

「偏光画像成分生成部」である生成部15は、1次輝度画像情報SG2(=S)と偏光画像情報SG3との入力を受け、偏光画像成分を算出して信号SG4として出力する。 The generation unit 15, which is a “polarization image component generation unit”, receives the input of the primary luminance image information SG 2 (= S 0 ) and the polarization image information SG 3, calculates the polarization image component, and outputs it as a signal SG 4.

そして、このようにして得られる「偏光画像成分」を用いる「重畳用偏光画像成分」が「1次輝度画像情報を与える輝度画像情報」に重畳される。   Then, the “polarized image component for superimposition” using the “polarized image component” obtained in this way is superimposed on “luminance image information giving primary luminance image information”.

「重畳」については後述する。   The “superimposition” will be described later.

生成部15には、1次輝度画像情報:S(=SG2)に応じて2次輝度画像情報を算出する関数形:f(X)が予め設定されている。 In the generation unit 15, a function form: f (X) for calculating the secondary luminance image information in accordance with the primary luminance image information: S 0 (= SG2) is set in advance.

即ち、関数形:f(X)は、1次輝度画像情報:Sを変数:Xとする関数であって、1次輝度画像情報:Sの入力を受けると、X=Sとしてf(S)が算出される。 That is, the function form: f (X) is a function in which the primary luminance image information: S 0 is a variable: X. When the primary luminance image information: S 0 is received, X = S 0 and f (S 0 ) is calculated.

このように算出されるf(S)が「2次輝度画像情報」である。2次輝度画像情報は勿論「x,yを変数とする2変数関数」であって2次元画像に対応する。 The f (S 0 ) calculated in this way is “secondary luminance image information”. The secondary luminance image information is, of course, a “two-variable function with x and y as variables” and corresponds to a two-dimensional image.

生成部15は、信号SG2として入力する1次輝度画像情報:Sに基づき2次輝度画像情報:f(S)を算出する。 The generation unit 15 calculates secondary luminance image information: f (S 0 ) based on the primary luminance image information: S 0 input as the signal SG2.

そして、信号SG3として入力する偏光画像情報:I(x,y)+I(x,y)を2次輝度画像情報:f(S)で除する除算を行い、その結果を信号SG4として出力する。 Then, division is performed by dividing the polarized image information: I S (x, y) + I P (x, y) input as the signal SG3 by the secondary luminance image information: f (S 0 ), and the result is set as a signal SG4. Output.

このように出力される信号SG4により表現される画像が「偏光画像成分」であって、勿論ピクセルの座標:(x、y)の関数である。   The image expressed by the signal SG4 output in this way is a “polarized image component”, and of course is a function of pixel coordinates: (x, y).

関数:f(X)は、変数:Xである1次輝度画像情報:S=0もしくはS≒0において「所定の有限値」となるように設定されている。 The function: f (X) is set to be a “predetermined finite value” when the primary luminance image information: S 0 = 0 or S 0 ≈0, which is the variable: X.

=0もしくはS≒0において「所定の有限値」となることが関数:f(X)の関数形に課せられた条件であり、この条件を満足する限り、任意に設定できる。 It is a condition imposed on the function form of the function: f (X) to be “predetermined finite value” at S 0 = 0 or S 0 ≈0, and can be arbitrarily set as long as this condition is satisfied.

所定の有限値は、S=0もしくはS≒0のとき、偏光画像成分のノイズ成分の拡大を有効に抑制でき、S0が十分に大きいときに偏光画像成分が過小にならない値である。 The predetermined finite value is a value that can effectively suppress the expansion of the noise component of the polarization image component when S 0 = 0 or S 0 ≈0, and the polarization image component does not become excessively small when S0 is sufficiently large.

従って、2次輝度画像情報:f(S)は「0または略0のように小さい1次輝度画像情報:S」の場合に偏光画像情報に対する除算を行っても結果が過大になることはない。 Accordingly, when the secondary luminance image information: f (S 0 ) is “0 or a primary luminance image information as small as approximately 0: S 0 ”, the result is excessive even if the division is performed on the polarization image information. There is no.

すなわち、偏光画像情報に含まれるノイズ成分の拡大を有効に防止できる。   That is, it is possible to effectively prevent the noise component included in the polarization image information from expanding.

関数形:f(X)は、1次輝度画像情報:Sを変数:Xとして用いて2次輝度画像情報:f(S)が得られるものであり、この明細書中において関数:f(S)と記載される。 The function form: f (X) is used to obtain the secondary luminance image information: f (S 0 ) using the primary luminance image information: S 0 as the variable: X. In this specification, the function: f (X) (S 0 ).

上記条件を満足する関数:f(S)として「f(S)≠0でSの単調増加関数」は好適なものの1つである。 Functions satisfying the condition: f (S 0) as "f (S 0) monotonically increasing function of S 0 at ≠ 0" is one of those suitable.

このような場合の具体的な例としては、「c」を「正の定数」として、
f(S)=log(S+1)+c
などを挙げることができる。
As a specific example in such a case, “c” is set as a “positive constant”.
f (S 0 ) = log (S 0 +1) + c
And so on.

あるいはまた、c」を「正の定数」として、
f(S)=S+c
も好適な例である。
Alternatively, let c "be a" positive constant "
f (S 0 ) = S 0 + c
Is also a suitable example.

除算の分子となる偏光画像情報:I(x,y)−I(x,y)も、分母となる1次輝度画像情報:S(=I(x,y)+I(x,y))もピクセルの座標の関数である。 Polarization image information as a numerator of division: I S (x, y) −I P (x, y) is also used as primary luminance image information as a denominator: S 0 (= I S (x, y) + I P (x , Y)) is also a function of pixel coordinates.

また、1次輝度画像情報:Sがピクセルの座標の関数であることに応じて、2次輝度画像情報:f(S)もピクセルの座標の関数である。 Further, in response to the fact that the primary luminance image information: S 0 is a function of pixel coordinates, the secondary luminance image information: f (S 0 ) is also a function of pixel coordinates.

除算:{I(x,y)+I(x,y)}/f(S)は、分子・分母の対応するピクセルの座標ごとに行われ、算出される偏光画像情報もピクセルの座標(x、y)の関数になる。 Division: {I S (x, y) + I P (x, y)} / f (S 0 ) is performed for each pixel coordinate corresponding to the numerator / denominator, and the calculated polarization image information is also the pixel coordinate. It becomes a function of (x, y).

具体的な例は後述することにして、ここで「重畳用偏光画像成分」の「1次輝度画像情報を与える輝度画像情報」への重畳を説明する。   A specific example will be described later, and the superposition of the “polarization image component for superimposition” on “luminance image information giving primary luminance image information” will be described here.

先ず「1次輝度画像情報を与える輝度画像情報」は、上に説明した例で言えば、前述の「{I(x,y)+I(x,y)}/2」であり、1次輝度画像情報:Sの2倍である。 First, “luminance image information giving primary luminance image information” is the above-described “{I S (x, y) + I P (x, y)} / 2” in the example described above. next luminance image information: twice the S 0.

この輝度画像情報に重畳されるべき「重畳用偏光画像成分」は、偏光画像成分を用いる
画像成分であり「偏光画像成分そのもの」である場合も、そうでない場合もある。
The “polarization image component for superimposition” to be superimposed on the luminance image information is an image component using the polarization image component and may or may not be the “polarization image component itself”.

「重畳用偏光画像成分が、偏光画像成分そのものではない」場合とは、偏光画像成分に対して「付加的な演算が施される場合」である。   The case where the polarization image component for superimposition is not the polarization image component itself is a case where “additional calculation is performed” on the polarization image component.

付加的な演算の例は、後述する。   Examples of additional operations will be described later.

「重畳」については、以下の3通りを挙げる。   Regarding "superimposition", the following three types are given.

輝度画像情報を「Ibright(x,y)」と表す。
重畳される「重畳用偏光画像成分」を「Ipor(x,y)」と表す。
The luminance image information is represented as “I bright (x, y)”.
The “superimposed polarization image component” to be superimposed is represented as “I por (x, y)”.

重畳後の画像を「Ibright-por(x,y)」で表す。 The superimposed image is represented by “I bright-por (x, y)”.

重畳の態様の第1は、輝度画像情報:Ibright(x,y)に、重畳用偏光画像成分:IPOR(x,y)を、次式の如く「線形和」として重畳する態様である。 The first superimposition mode is a mode in which the polarization image component for superimposition: I POR (x, y) is superimposed on the luminance image information: I bright (x, y) as a “linear sum” as shown in the following equation. .

bright-por(x,y)=Ibright(x,y)+k・Ipor(x,y) (D)
重畳の態様の第2は、輝度画像情報:Ibright(x,y)に、重畳用偏光画像成分:IPOR(x,y)を、次式の如く「乗算」として重畳する態様である。
I bright-por (x, y) = I bright (x, y) + k · I por (x, y) (D)
The second superimposition mode is a mode in which the polarization image component for superimposition: I POR (x, y) is superimposed on luminance image information: I bright (x, y) as “multiplication” as shown in the following equation.

bright-por(x,y)=Ibright(x,y)×k・Ipor(x,y) (E)
上記式(D)、(E)において、「k」は、重畳の程度を表す定数であり「具体的な重畳の条件に応じて、適宜に設定可能」である。
I bright-por (x, y) = I bright (x, y) × k · I por (x, y) (E)
In the above formulas (D) and (E), “k” is a constant representing the degree of superposition, and “can be appropriately set according to specific superposition conditions”.

線形和演算・積演算は「座標(x、y)が同一のピクセル毎」に行われる。   The linear sum operation / product operation is performed for each pixel having the same coordinate (x, y).

重畳の態様の第3は、以下の如きものである。   The third aspect of superposition is as follows.

bright-por(x,y)=k・Ibright(x,y) (F)
k=k if Ipor(x,y)≧TH (G)
k=k if Ipor(x,y)<TH (H) 。
I bright-por (x, y) = k · I bright (x, y) (F)
k = k 1 if I por (x, y) ≧ TH (G)
k = k 2 if I por (x, y) <TH (H).

即ち、重畳用偏光画像成分:Ipor(x,y)に対する閾値:THを設定して、これら両者の大小を、ピクセルごとに判別する。 That is, the threshold value TH for the superimposed polarization image component: I por (x, y) is set, and the magnitude of both is determined for each pixel.

そして、Ipor(x,y)がTHよりも大きいピクセル(上記(G))については、輝度画像情報:Ibright(x,y)を定数:k倍する。 And, for the I por (x, y) is larger pixels than TH (above (G)), the luminance image information: I bright (x, y) constant: k 1 factor is.

また、Ipor(x,y)がTHよりも小さいピクセル(上記(H))については、輝度画像情報:Ibright(x,y)を定数:k倍する。 Also, the I por (x, y) is smaller pixels than TH (above (H)), the luminance image information: I bright (x, y) constant: k 2-fold.

即ち、重畳の第3の態様では、重畳用偏光画像成分:Ipor(x,y)が直接に、輝度画像情報:Ibright(x,y)に重畳される訳ではない。 That is, in the third mode of superimposition, the polarization image component for superimposition: I por (x, y) is not directly superimposed on the luminance image information: I bright (x, y).

しかし、求める画像:Ibright-por(x,y)の算出に、重畳用偏光画像成分:Ipor(x,y)が、上記判別(G)、(H)により加味されているので、この場合も「重畳」と言う。 However, since the polarization image component for superimposition: I por (x, y) is added to the calculation of the required image: I bright-por (x, y) by the determinations (G) and (H), this This is also called “superimposition”.

重畳の第3の態様の場合、上記(F)、(G)、(H)から明らかなように、重畳用偏光画像成分:Ipor(x,y)と閾値:THの大小に応じて定数:k、kが決定される。 In the case of the third mode of superimposition, as is clear from the above (F), (G), and (H), the polarization image component for superimposition: I por (x, y) and the threshold: a constant depending on the magnitude of TH : K 1 and k 2 are determined.

そして「輝度画像情報」は、定数:k、kにより変調されて出力される。 The “luminance image information” is modulated by constants: k 1 and k 2 and output.

上に説明した重畳の3態様のうち、第1および第2の態様(D)、(E)では、重畳される重畳用偏光画像成分:Ipor(x,y)は、各ピクセルの輝度の変化として重畳される。 Of the three modes of superposition described above, in the first and second modes (D) and (E), the superimposed polarization image component: I por (x, y) is the luminance of each pixel. It is superimposed as a change.

また、第3の態様(F)、(G)、(H)では、求める画像:Ibright-por(x,y)は、輝度画像情報:Ibright(x,y)を定数倍するものである。 In the third modes (F), (G), and (H), the image to be obtained: I bright-por (x, y) is a constant multiple of the luminance image information: I bright (x, y). is there.

従って、上に説明した重畳の3態様で得られる画像:Ibright-por(x,y)は「輝度情報の画像」として処理することができる。 Accordingly, the image obtained in the three modes of superimposition described above: I bright-por (x, y) can be processed as an “image of luminance information”.

重畳の態様が上記第1の態様であるときは、輝度偏光重畳部20は、偏光画像情報と輝度画像情報を線形和として重畳する。   When the superimposing mode is the first mode, the luminance polarization superimposing unit 20 superimposes the polarization image information and the luminance image information as a linear sum.

重畳の態様が上記第2の態様であるときは、輝度偏光重畳部20は、偏光画像情報と輝度画像情報を乗算として重畳する。   When the superimposing mode is the second mode, the luminance polarization superimposing unit 20 superimposes the polarization image information and the luminance image information as multiplication.

重畳の態様が上記第3の態様であるときは、輝度偏光重畳部20は、偏光画像情報と閾値の大小に応じて輝度画像情報を変調して出力する
図2(a)に示す実施の形態において、分離部14や生成部15、輝度偏光重畳部20は、実体としてはCPUやマイクロコンピュータとして構成される。
When the superimposing mode is the third mode, the luminance polarization superimposing unit 20 modulates and outputs the luminance image information in accordance with the polarization image information and the threshold value. Embodiment shown in FIG. The separating unit 14, the generating unit 15, and the luminance polarization superimposing unit 20 are actually configured as a CPU or a microcomputer.

そして、上記(D)〜(H)等のアルゴリズムに従うプログラム演算により輝度画像情報と重畳用偏光画像情報の重畳を行う。   Then, the luminance image information and the polarization image information for superimposition are superimposed by a program calculation according to the algorithms (D) to (H) described above.

このようにして輝度画像情報と重畳用偏光画像情報を重畳された後、図2(b)に示す出力画像情報IMO(上記「Ibright-por(x,y)」)として出力される。 After the luminance image information and the polarization image information for superimposition are superimposed in this manner, the output image information IMO (“I bright-por (x, y)”) shown in FIG. 2B is output.

この出力画像情報IMOが「輝度偏光重畳画像情報」である。   This output image information IMO is “luminance polarization superimposed image information”.

上記の如く、出力画像情報IMOは「従来から知られている通常の輝度画像処理」が可能である。   As described above, the output image information IMO can be “normal luminance image processing conventionally known”.

このように従来の輝度画像処理が可能である出力画像情報IMOは、図2(a)の例では、画像処理/画像認識部30に入力される。   Thus, the output image information IMO that can be processed by the conventional luminance image processing is input to the image processing / image recognition unit 30 in the example of FIG.

画像処理/画像認識部30は、出力画像情報IMOの入力を受けて、所望の画像処理や画像認識の処理を行う。   The image processing / image recognition unit 30 receives the output image information IMO and performs desired image processing and image recognition processing.

例えば、図2(a)の撮像装置が「車両制御システム用」に車載される場合であれば、画像処理/画像認識部30により「認識物体の抽出処理」などの処理が行われる。   For example, if the imaging apparatus of FIG. 2A is mounted on the vehicle for “vehicle control system”, the image processing / image recognition unit 30 performs processing such as “recognition object extraction processing”.

そして、その結果を受けた車両制御手段により、例えば、車両のブレーキやハンドル操作のアシストなどの車両制御が行われる。   The vehicle control means that receives the result performs vehicle control such as vehicle braking and steering operation assistance.

出力画像情報IMOは「従来から行われている輝度画像処理」により画像処理できるので、「偏光画像用に画像処理や画像認識処理を新たに開発」する必要は無い。   Since the output image information IMO can be image-processed by “conventional luminance image processing”, there is no need to “newly develop image processing and image recognition processing for polarized images”.

図2の画像処理システムを用いることにより、認識率の向上や、誤検知の低減を図ることが出来る。   By using the image processing system of FIG. 2, it is possible to improve the recognition rate and reduce false detection.

ここで、「重畳の第3の態様」として上に説明した式(F)〜(H)による重畳の場合を例にとって、ノイズ成分の拡大の防止を具体的に説明する。   Here, the prevention of the expansion of the noise component will be specifically described by taking as an example the superposition according to the expressions (F) to (H) described above as the “third mode of superposition”.

撮像光学系10により「夜間の路上状態」を撮像した。この撮像で得られた輝度画像情報:Ibright(x,y)に対して、式(F)による重畳を行った。 The imaging optical system 10 captured the “night road condition”. The luminance image information: I bright (x, y) obtained by this imaging was superimposed by the equation (F).

このとき、式(G)、(H)で閾値:THと大小を判別される「Ipor(x,y)」は、1次輝度画像情報:S(=I(x,y)+I(x,y))を用いた。 At this time, “I por (x, y)”, which is distinguished from the threshold value TH and the magnitude by the expressions (G) and (H), is the primary luminance image information: S 0 (= I S (x, y) + I P (x, y)) was used.

また、式(G)、(H)において、TH=−∞、k=5500、k=0とした。このとき、式(F)の左辺として得られた画像:Ibright-por(x,y)を、図3(a)に示す。 In the formulas (G) and (H), TH = −∞, k 1 = 5500, and k 2 = 0. At this time, an image obtained as the left side of the formula (F): I bright-por (x, y) is shown in FIG.

図3(a)に示す画像は「夜間画像」であるため、1次輝度画像情報:Ibright(x,y)は「殆ど0」に近く、このため、偏光画像情報のノイズ成分が著しく拡大されている。 Since the image shown in FIG. 3A is a “night image”, the primary luminance image information: I bright (x, y) is close to “almost 0”, and therefore the noise component of the polarization image information is significantly enlarged. Has been.

図3(a)のような画像は、実用上の使用には不適である。   An image as shown in FIG. 3A is not suitable for practical use.

そこで、この発明の場合として、関数:f(S)として「S+c」を用いて2次輝度画像情報を求め、式(F)〜(H)による重畳を行った。 Therefore, in the case of the present invention, secondary luminance image information is obtained using “S 0 + c” as the function: f (S 0 ), and superposition is performed according to equations (F) to (H).

即ち、f(S)={I(x,y)+I(x,y)+c}である。 That is, f (S 0 ) = {I S (x, y) + I P (x, y) + c}.

具体的には、TH=−∞、k=5500、k=0、c=1000である。 Specifically, TH = −∞, k 1 = 5500, k 2 = 0, and c = 1000.

このようにして式(F)の左辺として得られた画像:Ibright-por(x,y)を、図3(b)に示す。 The image: I bright-por (x, y) obtained as the left side of the formula (F) in this way is shown in FIG.

「夜間撮影で1次輝度画像情報:Sが極めて小さい」にも拘わらず、良好で実用的な画像が得られている。 In spite of “primary luminance image information at night photography: S 0 is extremely small”, a good and practical image is obtained.

以下、説明を補足する。   The supplementary explanation will be given below.

「撮像光学系と撮像素子」の組み合わせは、図2(a)に示すものに限定されない。   The combination of “imaging optical system and image sensor” is not limited to that shown in FIG.

例えば、特許文献1に記載された「複数の偏光方向の偏光子を組み合わせた偏光子プレートを結像レンズの前に配し、回転しつつ撮像を行う構成のもの」でもよい。   For example, “a configuration in which a polarizer plate in which polarizers of a plurality of polarization directions are combined is arranged in front of an imaging lens and imaging is performed while rotating” described in Patent Document 1 may be used.

また、2個の撮像光学系の一方に「S偏光を透過させる偏光フィルタ」、他方に「P偏光を透過させる偏光フィルタ」を組み合わせたものでもよい。   Alternatively, one of the two imaging optical systems may be combined with a “polarizing filter that transmits S-polarized light” and the other with a “polarizing filter that transmits P-polarized light”.

即ち、一方のカメラでは「S偏光情報をもつ画像情報」、他方のカメラでは「P偏光情報をもつ画像情報」を撮像し、各カメラの画像情報を合わせて偏光画像情報とする。   That is, “image information having S-polarization information” is captured by one camera, and “image information having P-polarization information” is captured by the other camera, and the image information of each camera is combined into polarization image information.

このように、種々の撮像部(撮像光学系と撮像素子)で取得される「偏光画像」に対して、上述の画像処理(輝度画像情報と重畳用偏光画像成分の重畳)を実施できる。   As described above, the above-described image processing (superimposition of luminance image information and superimposing polarization image components) can be performed on “polarized images” acquired by various image capturing units (imaging optical system and image sensor).

上に説明した偏光フィルタ132は、例えば「サブ波長構造(SWS)」により構成することができる。   The polarizing filter 132 described above can be configured by, for example, a “sub-wavelength structure (SWS)”.

また上の例では、撮像素子部12として「モノクロのイメージセンサ」が想定されているが、これに限らず、カラーイメージセンサを用いることもできる。   In the above example, a “monochrome image sensor” is assumed as the imaging element unit 12, but not limited to this, a color image sensor can also be used.

上に説明した例では、重畳用偏光画像情報は「偏光画像情報それ自体」である。
そして偏光画像情報は「差分偏光度(SDOP)に基づく偏光画像情報」である。
In the example described above, the polarization image information for superimposition is “polarization image information itself”.
The polarization image information is “polarization image information based on differential polarization degree (SDOP)”.

しかし、これに限らず、偏光画像情報は「偏光度(DOP)に基づく偏光画像情報」であることもできる。   However, the present invention is not limited to this, and the polarization image information may be “polarization image information based on the degree of polarization (DOP)”.

以下、重畳用偏光画像成分が「偏光画像成分と異なる場合」の扱いを説明する。   Hereinafter, the handling when the polarization image component for superimposition is “different from the polarization image component” will be described.

図1に即して説明したモデルでは、反射光の偏光状態は、物体OBの材質(屈折率、表面状態、内部散乱係数)、光源と物体の角度、物体と観測点の角度を変数として表せる。   In the model described with reference to FIG. 1, the polarization state of the reflected light can be expressed by using the material of the object OB (refractive index, surface state, internal scattering coefficient), the angle between the light source and the object, and the angle between the object and the observation point as variables. .

即ち、上記偏光状態は、以下の式(K)により表すことができる。   That is, the polarization state can be expressed by the following formula (K).

偏光状態=F(光源状態、材質、角度) (K)
Fは関数であることを表す。
Polarization state = F (light source state, material, angle) (K)
F represents a function.

この式において、各変数は以下のとおりである。   In this equation, each variable is as follows.

光源状態=ψの角度分布
材質=K、k,k,n
角度=θ 。
Angle distribution of light source state = ψ
Material = K S , k P , k d , n 2 etc.
Angle = θ.

式(K)は、光源状態・材質・角度のうち、どれか2つが決まれば残りの1つが定まる関係となっている。   Expression (K) has a relationship in which the remaining one is determined if any two of the light source state, material, and angle are determined.

図1に即しての説明は「光源状態は不変」であることを前提としている。   The description according to FIG. 1 is based on the premise that the light source state is unchanged.

従って「照明状態が不変である室内での撮像により得られる偏光画像」の重畳に対して、上に説明した重畳方法は有効である。   Therefore, the superimposing method described above is effective for superimposing “a polarized image obtained by imaging in a room where the illumination state is unchanged”.

上に説明した反射モデルでは、物体OBの表面での「正反射によるスペキュラ光」を表す項(Rs、Rpの項)が偏光状態を特徴付ける重要な量となっている。   In the reflection model described above, terms (Rs and Rp terms) representing “specular light due to regular reflection” on the surface of the object OB are important quantities that characterize the polarization state.

撮影対象物である物体OBに対して、撮像光学系10と光源が同じ角度にあるような場合には、スペキュラ光は殆ど戻って来ず「偏光情報」は得られない。   When the imaging optical system 10 and the light source are at the same angle with respect to the object OB that is the object to be imaged, the specular light hardly returns and “polarization information” cannot be obtained.

光源の状態をコントロールできない場合、例えば、光源の条件を固定できない車載用途などへの応用を考えた場合には以下の点を考慮することが必要になる。   When the state of the light source cannot be controlled, for example, when considering application to an in-vehicle application where the light source condition cannot be fixed, it is necessary to consider the following points.

「偏光状態」は、式(K)で示す関係にあるため、照射光を投射しない車載カメラでは、光源状態に依存して「偏光画像情報の持つ偏光情報」が変化する。
例えば「車載目的の撮像装置」の場合の実使用状況では「順光の場合には撮像される物体の略全てが順光照明を受ける」と考えられる。
Since the “polarization state” has the relationship represented by the equation (K), the “polarization information held by the polarization image information” changes depending on the light source state in an in-vehicle camera that does not project the irradiation light.
For example, in an actual use situation in the case of an “on-vehicle imaging device”, it is considered that “almost all of the object to be imaged receives direct light illumination in the case of normal light”.

また「逆光の場合には撮像されるものの略全てが逆光照明を受ける」と考えられる。   Further, it is considered that “in the case of backlight, substantially all of the imaged image is subjected to backlight illumination”.

この点を考慮すると、種々の物体が撮像された状態において、SDOPやDOPなどの偏光情報は「順光と逆光で、平均としては値に偏りが生じる」と考えられる。   Considering this point, it can be considered that polarization information such as SDOP and DOP is “normal light and backlight, and the value is biased as an average” when various objects are imaged.

偏光情報におけるこの偏りを「オフセット」と言う。   This bias in polarization information is called “offset”.

このような点を考慮すると、順光と逆光など光源の状態の影響は「画面全体のSDOPなど偏光画像情報のオフセット」を除去することで略キャンセルできる。   In consideration of such points, the influence of the state of the light source such as forward light and backlight can be substantially canceled by removing the “offset of polarized image information such as SDOP of the entire screen”.

このように「オフセットを考慮した重畳」を行うことが好ましい。   In this way, it is preferable to perform “superposition in consideration of offset”.

重畳を線形和で行う「第1の態様」の場合、オフセットを考慮した重畳の式は、以下の式(M)の如くになる。   In the case of the “first mode” in which the superimposition is performed by a linear sum, the superimposition formula in consideration of the offset is as the following formula (M).

bright-por(x,y)
=Ibright(x,y)+k[Ipor(x,y)−{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}] (M)
式(M)において、Ibright(x,y)、Ipor(x,y)は、先に説明した式(D)におけるものと同一である。
I bright-por (x, y)
= I bright (x, y) + k [I por (x, y) − {ΣΣI por (x, y) / X · Y}] (M)
In formula (M), I bright (x, y) and I por (x, y) are the same as those in formula (D) described above.

式(M)の右辺の大括弧内の部分、即ち、
[Ipor(x,y)−{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}]
が「重畳用偏光画像成分」を与える。
The part in square brackets on the right side of the formula (M), that is,
[I por (x, y) − {ΣΣI por (x, y) / X · Y}]
Gives a "polarized polarization image component".

大括弧内の第2項、即ち、中括弧内の部分、
{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}
が、偏光画像成分:Ipor(x,y)の「オフセット」である。
The second term in square brackets, ie the part in curly brackets,
{ΣΣI por (x, y) / X · Y}
Is the “offset” of the polarization image component: I por (x, y).

この「オフセット」は、偏光画像成分における平均値である。   This “offset” is an average value in the polarization image component.

即ち、撮像素子11に結像する画像の「X,Yで定まる所定範囲」内における「偏光画像情報を2次輝度画像情報」で除した「偏光画像成分」の平均値である。   That is, it is an average value of “polarized image components” obtained by dividing “polarized image information by secondary luminance image information” within the “predetermined range determined by X and Y” of the image formed on the image sensor 11.

偏光画像情報は「SDOPに基づく偏光画像情報」である。   The polarization image information is “polarization image information based on SDOP”.

X,Yで定まる「所定範囲」は、その選び方は一義的ではなく任意性がある。   The “predetermined range” determined by X and Y is not unique and is arbitrary.

例えば「光源の状態の影響を、画面全体を用いて除去」することを考え、X、Yで定まる画像領域を「画面全体から空(そら)の領域を除いた領域」とすることができる。   For example, considering that “the influence of the state of the light source is removed using the entire screen”, an image area determined by X and Y can be set to “an area obtained by removing an empty area from the entire screen”.

このように演算される所定領域における平均が「オフセット」であり、このオフセットを偏光画像情報から減算する。   The average in the predetermined area calculated in this way is “offset”, and this offset is subtracted from the polarization image information.

このように「オフセットを除去された偏光画像成分」は、重畳用偏光画像成分となって、輝度画像情報:Ibright(x,y)に線形和により重畳される。 In this way, the “polarized image component from which the offset has been removed” becomes a superimposed polarization image component and is superimposed on the luminance image information: I bright (x, y) by a linear sum.

このとき、式(M)の右辺第2項の大括弧の前にある係数:kが「括弧内の量(重畳用偏光画像成分)に掛け合わされた」ものが加算される。   At this time, the coefficient k before the square bracket in the second term on the right side of the equation (M) is “multiplied by the amount in the parenthesis (superimposed polarization image component)”.

係数:kは、以下の(M1)、(M2)のように定められる。   The coefficient: k is determined as in the following (M1) and (M2).

k=k1 if {ΣΣIpor(x,y)/X・Y}≧TH(順光以外) (M1)
k=k2 if {ΣΣIpor(x,y)/X・Y}<TH(順光) (M2) 。
k = k 1 if {ΣΣI por (x, y) / X · Y} ≧ TH (other than forward light) (M1)
k = k 2 if {ΣΣI por (x, y) / X · Y} <TH (forward light) (M2).

ここで、kとkは「重畳用偏光画像成分重畳係数」である。
「TH」は「閾値」で、「順光状態を認識できる」ように設定する。
Here, k 1 and k 2 are “polarization image component superposition coefficients for superposition”.
“TH” is a “threshold value”, and is set to “recognize the follow light state”.

前述の式(A)、(B)による反射モデル理論では「撮像状況が順光状態に近い」ほどSDOP(前述の式(C)参照)は0に近づく。   In the reflection model theory according to the above-described equations (A) and (B), SDOP (see the above-described equation (C)) approaches 0 as “the imaging state is closer to the follow light state”.

従って、前記「オフセット」も、撮像状況が順光状態に近いほど小さくなる。   Accordingly, the “offset” is also smaller as the imaging state is closer to the follow light state.

そこで、閾値:THとオフセットの大小関係を判定し、オフセットが閾値:THより小さいときは、光源の状態(撮像状況)が順光状態であると判断する。   Therefore, the magnitude relationship between the threshold value TH and the offset is determined, and when the offset is smaller than the threshold value TH, it is determined that the state of the light source (imaging state) is the follow light state.

また、オフセット量が、閾値:THより大きいときは、光源の状態が逆光等の「順光状態でない」と判断する。   Further, when the offset amount is larger than the threshold value TH, it is determined that the state of the light source is “not in the following light state” such as backlight.

そして、これらの判断に従って「重畳用偏光画像成分重畳係数:k」をk、kに切り換える。 Then, according to these determinations, the “polarization image component superposition coefficient for superposition: k” is switched between k 1 and k 2 .

一般に、k<kであり、例えば「TH=−∞、k=−300、k=0」のように設定される。 In general, k 1 <k 2 is set, for example, “TH = −∞, k 1 = −300, k 2 = 0”.

式(M)、(M1)、(M2)ように、偏光画像成分:Ipor(x,y)からオフセット:{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}を除去した重畳用偏光画像成分を輝度画像情報に重畳する。 Polarization image component for superimposition obtained by removing the offset: {ΣΣI por (x, y) / X · Y} from the polarization image component: I por (x, y) as in the expressions (M), (M1), and (M2) Is superimposed on the luminance image information.

このようにすれば、輝度画像情報が0もしくは≒0である場合にも、偏光画像情報のノイズ成分が拡大されず、順・逆光の影響を除去した出力画像を得ることができる。   In this way, even when the luminance image information is 0 or ≈0, the noise component of the polarization image information is not enlarged, and an output image from which the influence of forward / backlight is removed can be obtained.

オフセットを考慮した頂上の別の例として、以下の式(S)、(M1)、(M2)を挙げることができる。   As another example of the top in consideration of the offset, the following formulas (S), (M1), and (M2) can be given.

bright-por(x,y)
=Ibright(x,y)・k[Ipor(x,y)/{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}] (S)
式(S)において、Ibright(x,y)、Ipor(x,y)は、先に説明した式(D)におけるものと同一である。
I bright-por (x, y)
= I bright (x, y) · k [I por (x, y) / {ΣΣI por (x, y) / X · Y}] (S)
In the formula (S), I bright (x, y) and I por (x, y) are the same as those in the formula (D) described above.

式(S)の右辺の大括弧内の部分、即ち、
[Ipor(x,y)/{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}]
が「重畳用偏光画像成分」を与える。
The part in square brackets on the right side of the formula (S), that is,
[I por (x, y) / {ΣΣ I por (x, y) / X · Y}]
Gives a "polarized polarization image component".

大括弧内の分母部分、
{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}
は、上記の場合と同じく偏光画像成分:Ipor(x,y)の「オフセット」である。
The denominator part in square brackets,
{ΣΣI por (x, y) / X · Y}
Is the “offset” of the polarization image component: I por (x, y) as in the above case.

この重畳態様では、偏光画像成分:Ipor(x,y)をオフセットで除することにより、オフセットが除去された「重畳用偏光画像成分」となる。 In this superposition mode, the polarization image component: I por (x, y) is divided by the offset to obtain a “superimposed polarization image component” from which the offset has been removed.

「重畳用偏光画像成分重畳係数:k」は、前述の式(M1)、(M2)に従って、順光以外の状態と順光時とでk、kに切り換える。 The “polarization image component superposition coefficient for superposition: k” is switched between k 1 and k 2 according to the above-described equations (M1) and (M2) depending on the state other than the normal light and the normal light.

このようにすれば、輝度画像情報が0もしくは≒0である場合にも、偏光画像情報のノイズ成分を拡大することなく、順・逆光の影響を除去した出力画像を得ることができる。   In this way, even when the luminance image information is 0 or ≈0, it is possible to obtain an output image from which the influence of forward / backlight is removed without enlarging the noise component of the polarization image information.

上記の如く、オフセットの除去は、偏光画像成分に対するオフセットの減算もしくは除算により行うことができる。   As described above, the offset can be removed by subtracting or dividing the offset from the polarization image component.

撮像状況はまた、昼間と夜間でも「光源の状態」が異なる。   The imaging conditions also differ in “light source state” between daytime and nighttime.

即ち、昼間は太陽光線による照明状態であり、夜間は車のヘッドライトや街灯による照明となっている。
この点を考慮すると、上述の輝度偏光重畳係数:k、kの値は「昼間と夜間で変更する」ことが好ましい。
That is, it is illuminated by sunlight during daytime, and illuminated by car headlights or street lights at night.
Considering this point, it is preferable that the values of the above-described luminance polarization superposition coefficients k 1 and k 2 are “changed between daytime and nighttime”.

昼間と夜間の判別は、ヘッドライトのスイッチのオン・オフの情報や、自動露光調整を行っている場合には、露光量から周囲の明るさを検知して行うことが出来る。
さらに「直射日光下であるか曇りであるか」など天候によっても、輝度偏光重畳係数:k、kの値を切り換えると、さらに良い効果が得られる。
直射日光下では撮影対象物の照度が高いから、自動露光調整を行っている場合には、その露光量を検知して「直射日光下であるか曇りであるか」を判断出来る。
The discrimination between daytime and nighttime can be made by detecting the ambient brightness from the amount of exposure when information on on / off of the headlight switch or automatic exposure adjustment is performed.
Furthermore, even if the weather is “under direct sunlight or cloudy”, a better effect can be obtained by switching the values of the luminance polarization superposition coefficients k 1 and k 2 .
Since the illuminance of the object to be photographed is high under direct sunlight, when the automatic exposure adjustment is performed, the exposure amount can be detected to determine “under direct sunlight or cloudy”.

また「取得した画像に飽和している領域」がある場合、当該領域に関して「重畳を行わない」ようにkの値を0にするか、演算不能として一定定数を出力することが好ましい。   In addition, when there is a “region saturated in the acquired image”, it is preferable that the value of k is set to 0 so that “overlay is not performed” for the region, or a constant constant is output so that calculation is impossible.

即ち、閾値:THを適切な定数に設定することにより「偏光情報を用いて検出物体以外の物体」を出力画像から除外することが出来る。
このようにすると、夜間撮影で1次輝度画像情報:Sが0または0に近い場合に、偏光画像成分のノイズ成分の拡大を抑制して良好な撮像を行うことができる。
That is, by setting the threshold value TH to an appropriate constant, it is possible to exclude “an object other than a detection object using polarization information” from the output image.
In this way, primary luminance image information at night shooting: If S 0 is close to 0 or 0, it is possible to perform good imaging by suppressing the expansion of a noise component of the polarized image components.

オフセットの除去は、図2(a)に示す実施の形態であれば、例えば、生成部15と輝度偏光重畳部20との間に「オフセット除去演算部」を配置して行うことができる。   In the embodiment shown in FIG. 2A, the removal of the offset can be performed, for example, by arranging an “offset removal calculating unit” between the generation unit 15 and the luminance polarization superimposing unit 20.

このような「オフセット除去演算部」に、偏光画像成分である信号SG4を入力させ、
式(M)や(S)の演算を行わせるようにすれば良い。
A signal SG4 that is a polarization image component is input to such an “offset removal calculation unit”,
What is necessary is just to make calculation of Formula (M) and (S) perform.

「オフセット除去演算部」にはオフセットを定義{ΣΣIpor(x,y)/X・Y}に従って算出する機能を与えておく。 A function for calculating an offset according to the definition {ΣΣI por (x, y) / X · Y} is given to the “offset removal calculation unit”.

そして、算出されたオフセットを用いて式(M)や(S)を演算する。   Then, equations (M) and (S) are calculated using the calculated offset.

また、順光時と順光時以外を検出するには、上記の如く、閾値:THを「順光状態を認識できる」ように設定する。   Further, in order to detect the time of following light and other than the time of following light, as described above, the threshold value TH is set so that “the following light state can be recognized”.

そして、閾値:THとオフセットの大小関係を判定し、オフセットが閾値:THより小さいときは、光源の状態(撮像状況)が順光状態であると判断する。   Then, the magnitude relationship between the threshold value TH and the offset is determined. When the offset is smaller than the threshold value TH, it is determined that the state of the light source (imaging state) is the follow light state.

また、オフセット量が、閾値:THより大きいときは、光源の状態が逆光等の「順光状態でない」と判断する。   Further, when the offset amount is larger than the threshold value TH, it is determined that the state of the light source is “not in the following light state” such as backlight.

そして、これらの判断に従って、「重畳用偏光画像成分重畳係数:k」をk、kに切り換える。この切換は、輝度偏光重畳部20で行うようにすれば良い。 Then, according to these judgments, the “polarized image component superposition coefficient for superposition: k” is switched between k 1 and k 2 . This switching may be performed by the luminance polarization superimposing unit 20.

また、昼間と夜間とで輝度偏光重畳係数を切り換える場合は、ヘッドライトのスイッチのオン・オフの情報や、自動露光調整で調整される露光量を用いる。   In addition, when switching the luminance polarization superposition coefficient between daytime and nighttime, information on on / off of a headlight switch and an exposure amount adjusted by automatic exposure adjustment are used.

即ち、これらを昼間と夜間を区別する信号として輝度偏光重畳部20に入力し、輝度偏光重畳係数を切り換えるようにすればよい。   That is, these may be input to the luminance polarization superimposing unit 20 as a signal for distinguishing between daytime and nighttime, and the luminance polarization superposition coefficient may be switched.

また「取得した画像に飽和している領域」がある場合、当該領域に関して「重畳を行わない」ようにkの値を0にするか、演算不能として一定定数を出力することが好ましい。   In addition, when there is a “region saturated in the acquired image”, it is preferable that the value of k is set to 0 so that “overlay is not performed” for the region, or a constant constant is output so that calculation is impossible.

即ち、閾値:THを適切な定数に設定することにより「偏光情報を用いて検出物体以外の物体」を出力画像から除外することが出来る。
このような操作も輝度偏光重畳部20に組み入れることができる。
That is, by setting the threshold value TH to an appropriate constant, it is possible to exclude “an object other than a detection object using polarization information” from the output image.
Such an operation can also be incorporated into the luminance polarization superimposing unit 20.

上に説明したしたように、図2(a)に示す撮像装置は、1次偏光画像の画像上の規定範囲の平均値による1次偏光画像情報に対する減算もしくは除算により1次偏光画像情報におけるオフセットを除去する「オフセット除去部」を有することができる。   As described above, the imaging apparatus shown in FIG. 2A offsets the primary polarization image information by subtracting or dividing the primary polarization image information by the average value of the prescribed range on the image of the primary polarization image. It is possible to have an “offset removing unit” that removes.

そして、偏光画像成分生成部は、オフセット除去部によりオフセットを除去された1次偏光画像情報に対し、2次輝度画像情報による除算を行うことができる。   Then, the polarization image component generation unit can perform division by the secondary luminance image information on the primary polarization image information from which the offset is removed by the offset removal unit.

また、図2(a)の撮像装置における生成部15は、1次輝度画像情報:Sの関数:f(S)を予め設定され、f(S)を2次輝度画像情報として、偏光画像情報を除算する演算を行い、偏光画像成分を生成する偏光画像成分生成部である。 Further, the generation unit 15 in the imaging apparatus of FIG. 2A has primary luminance image information: a function of S 0 : f (S 0 ) set in advance, and f (S 0 ) as secondary luminance image information. It is a polarization image component generation unit that performs an operation to divide polarization image information and generates a polarization image component.

f(S)は、Sを変数として含み、S=0もしくはS≒0において所定の有限値となる関数である。 f (S 0 ) is a function including S 0 as a variable and having a predetermined finite value when S 0 = 0 or S 0 ≈0.

従って、生成部15は「画像処理装置」を構成する。   Accordingly, the generation unit 15 constitutes an “image processing apparatus”.

10 撮像光学系
11 撮像素子
12 撮像素子部
13 光学フィルタ
132 偏光フィルタ
15 生成部(偏光画像成分生成部)
10 Imaging optical system
11 Image sensor
12 Image sensor
13 Optical filter
132 Polarizing filter
15 generator (polarized image component generator)

特開2011−29903号公報JP 2011-29903 A

Claims (11)

撮影対象物の像を結像する撮像光学系と、
該撮像光学系による前記撮影対象物の像を受光し、1次輝度画像情報:Sと偏光画像情報とを出力する受光部と、
前記1次輝度画像情報:Sを含む2次輝度画像情報により、前記偏光画像情報を除算して、偏光画像成分を得る偏光画像成分生成部と、
前記偏光画像成分を用いる重畳用偏光画像成分を、各ピクセルの輝度の変化として、前記1次輝度画像情報を与える輝度画像情報に重畳して、輝度偏光重畳画像情報を出力する輝度偏光重畳部とを有し、
前記偏光画像成分生成部における除算の除数となる2次輝度画像情報は、前記1次輝度画像情報:Sを含む関数:f(S)であって、該関数:f(S)は、1次輝度画像情報:S=0もしくはS≒0において、所定の有限値となるように設定されていることを特徴とする撮像装置。
An imaging optical system that forms an image of the object to be imaged;
Receiving an image of the shooting target according to the imaging optical system, the primary luminance image information: a light receiving section for outputting the S 0 and the polarization image information,
A polarized image component generation unit that obtains a polarized image component by dividing the polarized image information by the secondary luminance image information including the primary luminance image information: S 0 ;
A luminance polarization superimposing unit that superimposes the polarization image component for superimposition using the polarization image component on luminance image information giving the primary luminance image information as a change in luminance of each pixel, and outputs luminance polarization superimposed image information; Have
Secondary luminance image information as a divisor of the division in the polarized image component generation unit, the primary luminance image information: function including S 0: A f (S 0), The function: f (S 0) is Primary luminance image information: An imaging apparatus that is set to have a predetermined finite value when S 0 = 0 or S 0 ≈0.
請求項1記載の撮像装置において、
関数:f(S)は、f(S)≠0で、Sの単調増加関数であることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
Function: f (S 0) is the f (S 0)0, an imaging apparatus which is a monotonically increasing function of S 0.
請求項1または2記載の撮像装置において、
関数:f(S)は、c(≠0)を定数として、f(S+c)であることを特徴とする
撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1 or 2,
Function: f (S 0 ) is f (S 0 + c), where c (≠ 0) is a constant.
請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置において、
偏光画像情報が、偏光度に基づく偏光画像情報であることを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An imaging apparatus, wherein the polarization image information is polarization image information based on a degree of polarization.
請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置において、
偏光画像情報が、差分偏光度に基づく偏光画像情報であることを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An imaging apparatus, wherein the polarization image information is polarization image information based on a differential polarization degree.
請求項1〜5の何れか1項に記載の撮像装置において、
輝度偏光重畳部は、重畳用偏光画像成分と輝度画像情報を線形和として重畳することを特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The luminance polarization superimposing unit superimposes the polarization image component for superimposition and the luminance image information as a linear sum.
請求項1〜5の何れか1項に記載の撮像装置において、
輝度偏光重畳部は、重畳用偏光画像成分と輝度画像情報を乗算として重畳することを特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 5,
The luminance polarization superimposing unit superimposes the polarization image component for superimposition and the luminance image information as multiplications.
請求項1〜7の何れか1項に記載の撮像装置において、
輝度偏光重畳部は、重畳用偏光画像成分と閾値の大小に応じて、輝度画像情報を変調して出力することを特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 7,
The luminance polarization superimposing unit modulates and outputs luminance image information in accordance with the polarization image component for superimposition and the threshold value.
請求項1〜8の何れか1項に記載の撮像装置において、
受光部から出力される偏光画像情報を1次偏光画像情報とし、該1次偏光画像の画像上の規定範囲の平均値による前記1次偏光画像情報に対する減算もしくは除算により前記1次偏光画像情報におけるオフセットを除去するオフセット除去部を有し、
偏光画像成分生成部は、前記オフセット除去部によりオフセットを除去された前記1次偏光画像情報に対し、2次輝度画像情報による除算を行うことを特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 8,
The polarization image information output from the light receiving unit is set as primary polarization image information, and the primary polarization image information is subtracted or divided from the primary polarization image information by an average value of a prescribed range on the image of the primary polarization image. Having an offset removal unit for removing the offset;
The polarization image component generation unit performs division by secondary luminance image information on the primary polarization image information from which the offset has been removed by the offset removal unit.
請求項1〜9の何れか1項に記載の撮像装置において、
受光部が、領域分割偏光フィルタを配置された撮像素子部を有することを特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 9,
An image pickup apparatus, wherein the light receiving portion includes an image pickup device portion on which a region-dividing polarizing filter is disposed.
請求項1〜10の何れか1項に記載の撮像装置において、
受光部から得られる1次輝度画像情報:Sを変数として含み、S=0もしくはS≒0において、所定の有限値となる関数:f(S)を予め設定され、前記関数:f(S)を2次輝度画像情報として、偏光画像情報を除算する演算を行い、偏光画像成分を生成する偏光画像成分生成部を有することを特徴とする画像処理装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 10,
The primary luminance image information obtained from the light receiving unit: S 0 is included as a variable, and when S 0 = 0 or S 0 ≈0, a function that becomes a predetermined finite value: f (S 0 ) is preset, and the function: An image processing apparatus comprising a polarization image component generation unit that performs a calculation to divide polarization image information using f (S 0 ) as secondary luminance image information and generates a polarization image component.
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