JP2016052115A - 撮像方法及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置は、可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子102と、撮像素子からの画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部104と、可視光信号生成部からの可視光信号から光源の色温度を推定しその結果を出力する光源色推定部106と、光源色推定部からの推定結果に応じて可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部108と、撮像素子からの信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部105と、白調整部にてホワイトバランス補正が行われた可視光信号と非可視光信号生成部からの非可視光信号とを合成して出力する画像合成部111と、を有する。
【選択図】図1
Description
本願は上記目的を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、撮像素子からの画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、可視光信号生成部からの可視光信号から光源の色温度を推定しその結果を出力する光源色推定部と、光源色推定部からの推定結果に応じて可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部と、撮像素子からの信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、白調整部にてホワイトバランス補正が行われた可視光信号と非可視光信号生成部からの非可視光信号とを合成して出力する画像合成部と、を有する撮像装置を提供する。
G=αgr×RIR+αgg×GIR+αgb×BIR+αgi×NIR・・・(2)
B=αbr×RIR+αbg×GIR+αbb×BIR+αbi×NIR・・・(3)
IR=αir×RIR+αig×GIR+αib×BIR+αii×NIR・・・(4)
この時の各々のαは各信号に対する係数であり、例えばαの係数として、
R=RIR−NIR・・・(6)
G=GIR−NIR・・・(7)
B=BIR−NIR・・・(8)
IR=NIR・・・(9)
図10に示すように、RIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とNIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に同等レベルであれば、非可視光成分を含まない可視光信号R、G,Bのそれぞれと、可視光成分を含まない非可視光信号IRとに分離することができる。ここでRIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とNIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に一致しない場合に関しては、式(5)の値を適宜変更することで、非可視光成分の量を所定量減衰させた可視光成分R,G,Bの各信号と、可視光成分を所定量減衰させた非可視光成分IRとに分離することができる。
Rgain=ΣG/ΣR・・・(10)
Ggain=ΣG/ΣG・・・(11)
Bgain=ΣG/ΣB・・・(12)
白調整部108は、可視光信号生成部104から出力されたR,G,B信号に対して、白調整用ゲイン算出部107から出力された利得値Rgain、Ggain、Bgainを用いて次式(13)〜(15)にて利得調整を行うことでホワイトバランス補正を行ったR2、G2、B2を算出し出力する。
R2=Rgain×R・・・(13)
G2=Ggain×G・・・(14)
B2=Bgain×B・・・(15)
以上の構成によれば、可視光信号生成部104から出力されたR,G,B信号から照明の色温度を推定し、その推定結果に基づいて可視光信号生成部104から出力されたR,G,B信号に対してホワイトバランス補正を行うことができる。
Rout=R2+IR・・・(16)
Gout=G2+IR・・・(17)
Bout=B2+IR・・・(18)
輝度信号生成部109は、上記Rout、Gout、Boutと所定の係数βyr、βyg、βybを用いて輝度信号Yを次式で算出し出力するものである。
Y=βyr×Rout+βyg×Gout+βyb×Bout・・・(19)
また色差信号生成部110は、上記Rout、Gout、Boutと所定の係数βur、βug、βub、βvr、βvg、βvbを用いて色差信号U、Vを次式で算出し出力する。
U=βur×Rout+βug×Gout+βub×Bout・・・(20)
V=βvr×Rout+βvg×Gout+βvb×Bout・・・(21)
以上の構成とすることで、ホワイトバランス補正を行った可視光成分R,G,Bと非可視光成分IRを合成し、1枚の画像として輝度信号及び色差信号を生成することができる。
本プログラムは、撮像装置または画像を取得可能な情報処理装置が備える記憶媒体に記憶され、CPU等の制御部がプログラムに従って演算を行うことで実施例1の撮像装置と同等の機能をソフトウェアで実現することができる。
可視光信号・非可視光信号分離ステップ202では、撮影ステップ201にて撮影された画像から信号処理を施すことにより可視光成分に対応した画像信号(可視光信号)と非可視光成分に対応した画像信号(非可視光信号)に各々分離する。
可視光信号白調整ステップ204では、光源色推定ステップ203から得られた色温度情報に基づいて可視光信号・非可視光信号分離ステップ202にて分離された信号のうち可視光信号に対してホワイトバランス補正を行う。
画像データ生成ステップ206では、可視光信号・非可視光信号合成ステップ205にて合成された画像からRGB画像やYUV画像などのカラー情報を有する画像データを生成する。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1と同様である。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2と同様である。
本プログラムは、撮像装置または画像を取得可能な情報処理装置が備える記憶媒体に記憶され、CPU等の制御部がプログラムに従って演算を行うことで実施例1の撮像装置と同等の機能をソフトウェアで実現することができる。
可視光信号・非可視光信号分離ステップ402では、撮影ステップ401にて撮影された画像から信号処理を施すことにより可視光成分に対応した画像(可視光信号)と非可視光成分に対応した画像(非可視光信号)に各々分離する。
可視光信号白調整ステップ404では、光源色推定ステップ403から得られた色温度情報に基づいて可視光信号・非可視光信号分離ステップ402にて分離された信号のうち可視光信号に対してホワイトバランス補正を行う。
可視光信号利得調整ステップ406では、可視光・非可視光比率算出ステップ405で算出された比率に基づいて可視光信号白調整ステップ404でホワイトバランス補正を行った後の可視光信号に対して利得調整を行う。
可視光信号・非可視光信号合成ステップ408では、可視光信号利得調整ステップ406にて利得調整された後の可視光信号と可視光信号利得調整ステップ407にて利得調整された後の非可視光信号とを所定の比率で合成した信号を生成する。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2または3と同様である。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2または3または4と同様である。
R=αrr×RIR+αrg×GIR+αrb×BIR+αrw×WIR・・・(22)
G=αgr×RIR+αgg×GIR+αgb×BIR+αgw×WIR・・・(23)
B=αbr×RIR+αbg×GIR+αbb×BIR+αbw×WIR・・・(24)
IR=αir×RIR+αig×GIR+αib×BIR+αiw×WIR・・・(25)
この時の各々のαは各信号に対する係数であり、例えばαの係数として、
G=(-RIR+GIR-BIR+WIR)/2・・・(28)
B=(-RIR-GIR+BIR+WIR)/2・・・(29)
IR=(RIR+GIR+BIR-WIR)/2・・・(30)
図11に示すように、RIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とWIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に同等レベルであれば、式(27)から(30)に従い非可視光成分を含まない可視光成分R、G,Bのそれぞれの信号と、可視光成分を含まない非可視光成分IRの信号とに分離することができる。一方、RIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とWIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に一致しない場合に関しては、式(26)のαの係数を適宜変更することで、非可視光成分の量を所定量減衰させた可視光成分R,G,Bの各信号と、可視光成分を所定量減衰させた非可視光成分IRとに分離することができる。
RIR≦WIR ∧ GIR≦WIR ∧ BIR≦WIR・・・(31)
が成り立つとすれば、WIRの画素はほかの3つの画素に対して飽和しやすいと定義できる。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2または3または4または5と同様である。
波長解析及び光源色推定部701は、可視光信号生成部104からの可視光信号と、非可視光信号生成部105からの非可視光信号とを入力し、可視光信号の各々の信号と非可視光信号との波長分布を解析し、光源色を推定する。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1〜7と同様である。
Claims (12)
- 可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、
該撮像素子からの画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、
該可視光信号生成部からの可視光信号から光源の色温度を推定しその結果を出力する光源色推定部と、
該光源色推定部からの推定結果に応じて前記可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部と、
前記撮像素子からの信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、
前記白調整部にてホワイトバランス補正が行われた可視光信号と前記非可視光信号生成部からの非可視光信号とを合成して出力する画像合成部と、
を有する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
前記可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記可視光信号に利得調整を行うための第一の利得情報と前記非可視光信号に利得調整を行うための第二の利得情報を個別に算出し出力する画質調整パラメータ算出部と、
前記画質調整パラメータ算出部から出力された第一の利得情報を用いて前記可視光信号から出力された可視光信号または前記白調整部から出力されたホワイトバランス補正後の可視光信号に利得調整を行う第一の利得調整部と、
前記画質調整パラメータ算出部から出力された第二の利得情報を用いて前記非可視光信号生成部から出力された非可視光信号に利得調整を行う第二の利得調整部と、
を有する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
前記可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記画像合成部から出力される画像信号の彩度を変更するための第三の利得情報を算出し出力する画質調整パラメータ算出部と、
前記画質調整パラメータ算出部から出力された第三の利得情報を用いて前記画像合成部から出力された画像の彩度を変更する彩度変更部と、
を有する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記撮像素子へ照射される光のうち所定の波長帯域をカットする光学フィルタを移動させることで光路上に出し入れするためのフィルタ駆動部と、
前記撮像素子からの画素信号レベルと前記撮像素子において設定されている露光条件の設定に基づいて、前記撮像素子の露光条件の設定を変更し且つ前記フィルタ駆動部を制御することで前記光学フィルタの出し入れを制御する露光制御部と、
前記光学フィルタの出し入れの状態に基づいて前記可視光信号に利得調整を行うための第一の利得情報と前記非可視光信号に利得調整を行うための第二の利得情報を個別に算出し出力する画質調整パラメータ算出部と、
前記画質調整パラメータ算出部から出力された第一の利得情報を用いて前記可視光信号から出力された可視光信号または前記白調整部から出力されたホワイトバランス補正後の可視光信号に利得調整を行う第一の利得調整部と、
前記画質調整パラメータ算出部から出力された第二の利得情報を用いて前記非可視光信号生成部から出力された非可視光信号に利得調整を行う第二の利得調整部と、
を有する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記撮像素子に画素単位で配列された複数の透過特性を持ったフィルタを介して光電変換された画素信号のうち、最も透過率の高いフィルタを介して光電変換された画素信号を抽出する信号抽出部と、
前記抽出された画素信号の信号レベルが所定のレベルより高いか低いかに応じて前記可視光信号に対する重みづけを行い、前記重みづけ後の可視光信号から光源色を推定する光源色推定部と、
前記光源色推定部により推定された結果に基づいて前記可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部と、
を有する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記撮像素子に画素単位で配列された複数の透過特性を持ったフィルタを介して光電変換された画素信号のうち、所定の画像領域において最も信号レベルの高い画素信号を抽出する信号抽出部と、
前記抽出された画素信号の信号レベルが所定のレベルより高いか低いかに応じて前記可視光信号に対する重みづけを行い、前記重みづけ後の可視光信号から光源色を推定する光源色推定部と、
前記光源色推定部により推定された結果に基づいて前記可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部と、
を有する撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記光源色推定部は、前記可視光信号生成部からの可視光信号の信号分布と前記非可視光信号生成部からの非可視光信号の信号分布とに基づいて被写体に照射された光源の色温度及びその種類を推定し、その推定結果を出力すること、
を特徴とする撮像装置。 - 可視光および非可視光を含む光を光電変換し画像信号として出力する撮影ステップと、
前記撮影ステップで出力された画像信号を可視光信号と非可視光信号に分離する可視光信号・非可視光信号分離ステップと、
前記可視光信号のみあるいは前記可視光信号と非可視光信号の信号分布に基づいて被写体に照射されている照明光の色温度を推定する光源色推定ステップと、
該光源色推定ステップで推定された色温度情報に基づいて前記可視光信号にホワイトバランス補正を行う可視光信号白調整ステップと、
前記可視光信号白調整ステップにてホワイトバランス補正がなされた可視光信号と前記可視光信号・非可視光信号分離ステップで分離された非可視光信号とを合成する可視光信号・非可視光信号合成ステップと、
を有する撮像方法。 - 可視光及び非可視光を含む光を所定の波長成分に分光して撮影することのできる撮像素子を用いて画像信号として出力する撮影ステップと、
前記撮影ステップからの画像信号から可視光信号と非可視光信号に分離する可視光信号・非可視光信号分離ステップと、
前記可視光信号のみあるいは前記可視光信号と非可視光信号の信号分布に基づいて被写体に照射されている照明光の色温度を推定する光源色推定ステップと、
該光源色推定ステップで推定された色温度情報に基づいて前記可視光信号にホワイトバランス補正を行う可視光信号白調整ステップと、
前記可視光信号・非可視光信号分離ステップで分離された可視光信号または前記可視光信号白調整ステップでホワイトバランス補正された可視光信号と前記可視光信号・非可視光信号分離ステップで分離された非可視光信号との比率を算出する可視光・非可視光比率算出ステップと、
該可視光・非可視光比率算出ステップで算出された比率に基づいて前記可視光信号白調整ステップでホワイトバランス補正を行った後の可視光信号に利得調整を行う可視光信号利得調整ステップと、
前記可視光・非可視光比率算出ステップで算出された比率に基づいて前記可視光信号・非可視光信号分離ステップで算出された非可視光信号に利得調整を行う非可視光信号利得調整ステップと、
前記可視光信号利得調整ステップにて利得調整された後の可視光信号と前記可視光信号利得調整ステップにて利得調整された後の非可視光信号とを所定の比率で合成した信号を生成する可視光信号・非可視光信号合成ステップと、
を有する撮像方法。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記撮像素子へ照射される光のうち所定の波長帯域をカットする光学フィルタ部を移動させることで光路上に出し入れするためのフィルタ駆動部と、
前記撮像素子からの画素信号レベルに基づいて、前記撮像素子の露光条件の設定を変更する露光制御部と、
可視光信号と非可視光信号との比率を算出する可視光・非可視光信号比率算出部と、
前記可視光・非可視光比率算出部にて算出された比率と、前記露光制御部で設定された露光条件と、を基に被写体に照射される照明の種類を推定し、照明の種類の推定結果に基づいて前記フィルタ駆動部を制御することで前記光学フィルタを移動させる制御部と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記光学フィルタ部は非可視光を減衰または遮断する光学フィルタを含んでおり、
可視光信号の比率が非可視光信号の比率に対して予め定めたレベル以下である場合に前記光学フィルタ部を光路上へ挿入するよう制御すること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項8または9に記載の撮像方法において、可視光信号と非可視光信号の比率を算出する可視光・非可視光比率算出ステップと、
前記可視光・非可視光比率算出ステップで算出した比率に応じて前記撮像素子の波長感度特性を所定の波長透過特性を持つ光学フィルタで変更するステップと、
を有する撮像方法。
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