JP2017163587A - 明視野画像ファイルを符号化および復号するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の実施形態による、電子ファイル内に明視野画像データから合成される画像および画像を表すメタデータを記憶し、記憶された画像およびメタデータを使用して画像をレンダリングするように構成される、システムおよび方法が開示される。一実施形態は、プロセッサと、符号化アプリケーションおよび明視野画像データを含有するメモリとを含み、明視野画像データは、異なる視点から捕捉される光景の複数の低解像度画像を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
明視野画像データを明視野画像ファイルとして符号化するためのシステムであって、
プロセッサと、
符号化アプリケーションおよび明視野画像データを含有するメモリであって、上記明視野画像データは、異なる視点から捕捉される光景の複数の低解像度画像を備える、メモリと
を備え、
上記符号化アプリケーションは、
上記低解像度画像を使用して参照視点から上記光景のより高い解像度の画像を合成することであって、上記より高い解像度の画像を合成することは、上記より高い解像度の画像内のピクセルの参照視点から深度を規定する深度マップを作成することを伴う、ことと、
上記より高い解像度の画像を符号化することと、
符号化画像と、上記符号化画像を表すメタデータとを含む明視野画像ファイルを作成することであって、上記メタデータは、上記深度マップを含む、ことと
を行うように、上記プロセッサを構成する、システム。
(項目2)
上記符号化アプリケーションは、上記深度マップを符号化するように上記プロセッサを構成し、上記符号化画像を表す上記メタデータに含まれる上記深度マップは、符号化深度マップである、項目1に記載のシステム。
(項目3)
上記より高い解像度の画像を合成することは、上記参照視点内で閉塞される上記光景の上記複数の低解像度画像内のピクセルを識別することを伴い、
上記明視野画像ファイル内の上記符号化画像を表す上記メタデータは、閉塞ピクセルの説明を含む、
項目1に記載のシステム。
(項目4)
上記閉塞ピクセルの上記説明は、上記閉塞ピクセルの色、場所、および深度を含む、項目3に記載のシステム。
(項目5)
上記より高い解像度の画像を合成することは、上記深度マップの信頼マップを作成することを伴い、上記信頼マップは、上記深度マップ内のピクセルの深度値の信頼性を示し、
上記明視野画像ファイル内の上記符号化画像を表す上記メタデータは、上記信頼マップを含む、
項目3に記載のシステム。
(項目6)
上記符号化アプリケーションは、上記信頼マップを符号化するように上記プロセッサを構成する、項目1に記載のシステム。
(項目7)
上記符号化アプリケーションは、不連続性上に位置する合成画像内のピクセルを示すエッジマップを生成するように上記プロセッサを構成し、
上記明視野画像ファイル内の上記符号化画像を表す上記メタデータは、上記エッジマップを含む、
項目3に記載のシステム。
(項目8)
上記エッジマップは、ピクセルが強度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目7に記載のシステム。
(項目9)
上記エッジマップは、ピクセルが強度および深度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目7に記載のシステム。
(項目10)
上記符号化アプリケーションは、上記エッジマップを符号化するように上記プロセッサを構成する、項目7に記載のシステム。
(項目11)
上記符号化アプリケーションは、上記光景の上記複数の低解像度画像からのピクセルに対応しない、かつ合成画像内の隣接ピクセルからのピクセル値を補間することによって生成される、上記合成画像内のピクセルを示す、欠落ピクセルマップを生成するように上記プロセッサを構成し、
上記明視野画像ファイル内の上記符号化画像を表す上記メタデータは、上記欠落ピクセルマップを含む、
項目3に記載のシステム。
(項目12)
上記符号化アプリケーションは、上記欠落ピクセルマップを符号化するように上記プロセッサを構成する、項目1に記載のシステム。
(項目13)
上記メタデータはまた、焦点面も含む、項目1に記載のシステム。
(項目14)
上記明視野画像ファイルは、JFIF規格に準拠する、項目1に記載のシステム。
(項目15)
上記高解像度画像は、JPEG規格に従って符号化される、項目14に記載のシステム。
(項目16)
上記メタデータは、上記明視野画像ファイル内のアプリケーションマーカーセグメント内に位置する、項目15に記載のシステム。
(項目17)
上記アプリケーションマーカーセグメントは、APP9マーカーを使用して識別される、項目16に記載のシステム。
(項目18)
上記符号化アプリケーションは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って上記深度マップを符号化するように上記プロセッサを構成し、上記符号化深度マップは、上記メタデータを含有する上記アプリケーションマーカーセグメント内に記憶される、項目16に記載のシステム。
(項目19)
上記より高い解像度の画像を合成することは、上記参照視点内で閉塞される上記光景の上記複数の低解像度画像からピクセルを識別することを伴い、
上記閉塞ピクセルの説明は、上記メタデータを含有する上記アプリケーションマーカーセグメント内に記憶される、
項目18に記載のシステム。
(項目20)
上記閉塞ピクセルの上記説明は、上記閉塞ピクセルの色、場所、および深度を含む、項目19に記載のシステム。
(項目21)
上記より高い解像度の画像を合成することは、上記深度マップの信頼マップを作成することを伴い、上記信頼マップは、上記深度マップ内のピクセルの深度値の信頼性を示し、
上記信頼マップは、上記メタデータを含有する上記アプリケーションマーカーセグメント内に記憶される、
項目16に記載のシステム。
(項目22)
上記符号化アプリケーションは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って上記信頼マップを符号化するように上記プロセッサを構成する、項目21に記載のシステム。
(項目23)
上記符号化アプリケーションは、不連続性上に位置する上記合成画像内のピクセルを示すエッジマップを生成するように上記プロセッサを構成し、
上記エッジマップは、上記メタデータを含有する上記アプリケーションマーカーセグメント内に記憶される、
項目16に記載のシステム。
(項目24)
上記エッジマップは、ピクセルが強度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目23に記載のシステム。
(項目25)
上記エッジマップは、ピクセルが強度および深度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目23に記載のシステム。
(項目26)
上記符号化アプリケーションは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って上記エッジマップを符号化するように上記プロセッサを構成する、項目23に記載のシステム。
(項目27)
上記符号化アプリケーションは、上記光景の上記複数の低解像度画像からのピクセルに対応しない、かつ上記合成画像内の隣接ピクセルからのピクセル値を補間することによって生成される、上記合成画像内のピクセルを示す、欠落ピクセルマップを生成するように上記プロセッサを構成し、
上記欠落ピクセルマップは、上記メタデータを含有する上記アプリケーションマーカーセグメント内に記憶される、
項目16に記載のシステム。
(項目28)
上記符号化アプリケーションは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って上記欠落ピクセルマップを符号化するように上記プロセッサを構成する、項目27に記載のシステム。
(項目29)
明視野画像データを明視野画像ファイルとして符号化するための方法であって、
符号化デバイスおよび明視野画像データを使用して、参照視点からの光景のより高い解像度の画像、および合成画像内のピクセルの深度を表す深度マップを合成することであって、上記明視野画像データは、異なる視点から捕捉される光景の複数の低解像度画像を備え、上記より高い解像度の画像を合成することは、上記より高い解像度の画像内のピクセルの上記参照視点から深度を規定する深度マップを作成することを伴う、ことと、
上記符号化デバイスを使用して、上記より高い解像度の画像を符号化することと、
上記符号化デバイスを使用して、上記符号化画像と、上記符号化画像を表すメタデータとを含む明視野画像ファイルを作成することであって、上記メタデータは、上記深度マップを含む、ことと
を含む、方法。
(項目30)
プロセッサ命令を含有する機械可読媒体であって、プロセッサによる上記命令の実行は、上記プロセッサに、
明視野画像データを使用して、参照視点からの光景のより高い解像度の画像を合成することであって、上記明視野画像データは、異なる視点から捕捉される光景の複数の低解像度画像を備え、上記より高い解像度の画像を合成することは、上記より高い解像度の画像内のピクセルの上記参照視点から深度を規定する深度マップを作成することを伴う、ことと、
上記より高い解像度の画像を符号化することと、
符号化画像と、上記符号化画像を表すメタデータとを含む、明視野画像ファイルを作成することであって、上記メタデータは、上記深度マップを含む、ことと
を含む、プロセスを行わせる、
機械可読媒体。
(項目31)
符号化画像と、上記符号化画像を表すメタデータとを含む明視野画像ファイルを使用して、画像をレンダリングするためのシステムであって、上記メタデータは、上記符号化画像内のピクセルの参照視点から深度を規定する深度マップを備え、
上記システムは、
プロセッサと、
レンダリングアプリケーションと、符号化画像と上記符号化画像を表すメタデータとを含む明視野画像ファイルとを含有する、メモリであって、上記メタデータは、上記符号化画像内のピクセルの上記参照視点から深度を規定する深度マップを備える、メモリと
を備え、
上記レンダリングアプリケーションは、
上記明視野画像ファイル内の上記符号化画像の場所を規定することと、
上記符号化画像を復号することと、
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータの場所を規定することと、
レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、復号画像を後処理することと
を行うように、上記プロセッサを構成する、システム。
(項目32)
上記レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理するように上記プロセッサを構成する、上記レンダリングアプリケーションは、深度ベースの効果を上記復号画像の上記ピクセルに適用することを含む、項目31に記載のシステム。
(項目33)
上記深度ベースの効果は、
上記復号画像の焦点面を修正することと、
上記復号画像の被写界深度を修正することと、
上記復号画像の焦点外領域中のぼやけを修正することと、
上記復号画像の上記被写界深度を局所的に変化させることと、
上記復号画像内の異なる深度で複数の焦点領域を作成することと、
深度関連のぼやけを適用することと
から成る群より選択される、少なくとも1つの効果を含む、
項目32に記載のシステム。
(項目34)
上記符号化画像は、異なる視点から光景を捕捉する複数のより低い解像度の画像を使用して、参照視点から合成される光景の画像であり、
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からのピクセルを備え、
上記レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理するように上記プロセッサを構成する、上記レンダリングアプリケーションは、上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることを含む、
項目31に記載のシステム。
(項目35)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータは、上記閉塞ピクセルの色、場所、および深度を含む、上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルの説明を含み、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、
上記ピクセルの上記深度に基づいて、上記復号画像からのピクセルおよび上記メタデータ内の上記閉塞ピクセルを上記異なる視点へ移行することと、
ピクセル閉塞を判定することと、
閉塞されていない移行ピクセルを使用して、かつ閉塞されていない隣接ピクセルを使用して欠落ピクセルを埋めるように補間することによって、上記異なる視点から画像を生成することと
を含む、
項目34に記載のシステム。
(項目36)
上記異なる視点からレンダリングされる上記画像は、立体の一対の画像の一部である、項目34に記載のシステム。
(項目37)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記深度マップの信頼マップを備え、上記信頼マップは、上記深度マップによってピクセルに提供される深度値の信頼性を示し、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、上記信頼マップに基づいて少なくとも1つのフィルタを適用することを含む、
項目34に記載のシステム。
(項目38)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、不連続性上に位置する上記復号画像内のピクセルを示すエッジマップを備え、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、上記エッジマップに基づいて少なくとも1つのフィルタを適用することを含む、
項目34に記載のシステム。
(項目39)
上記エッジマップは、ピクセルが強度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目38に記載のシステム。
(項目40)
上記エッジマップは、ピクセルが強度および深度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目38に記載のシステム。
(項目41)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記光景の上記複数の低解像度画像からのピクセルに対応しない、かつ合成画像内の隣接ピクセルからのピクセル値を補間することによって生成される、上記復号画像内のピクセルを示す、欠落ピクセルマップを備え、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、上記欠落ピクセルマップに基づいてピクセルを無視することを含む、
項目34に記載のシステム。
(項目42)
上記明視野画像ファイルは、JFIF規格に準拠し、上記符号化画像は、JPEG規格に従って符号化され、
上記メモリは、JPEGデコーダアプリケーションを備え、
上記レンダリングアプリケーションは、
上記明視野画像ファイル内で画像開始マーカーの場所を規定することによって、上記符号化画像の場所を規定することと、
上記JPEGデコーダを使用して、上記符号化画像を復号することと
を行うように、上記プロセッサを構成する、
項目31に記載のシステム。
(項目43)
上記メタデータは、上記明視野画像ファイル内のアプリケーションマーカーセグメント内に位置する、項目42に記載のシステム。
(項目44)
上記アプリケーションマーカーセグメントは、APP9マーカーを使用して識別される、項目43に記載のシステム。
(項目45)
上記深度マップは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って符号化され、
上記レンダリングアプリケーションは、
上記深度マップを備える上記メタデータを含有する、少なくとも1つのアプリケーションマーカーセグメントの場所を規定することと、
上記JPEGデコーダを使用して、上記深度マップを復号することと
を行うように、上記プロセッサを構成する、
項目43に記載のシステム。
(項目46)
上記符号化画像は、異なる視点から光景を捕捉する複数のより低い解像度の画像を使用して、参照視点から合成される上記光景の画像であり、
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からのピクセルを備え、
上記レンダリングアプリケーションは、上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からのピクセルを備える、上記メタデータを含有する、少なくとも1つのアプリケーションマーカーセグメントの場所を規定するように上記プロセッサを構成し、
上記レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記ピクセルの上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理するように上記プロセッサを構成する、上記レンダリングアプリケーションは、上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることを含む、
項目43に記載のシステム。
(項目47)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータは、上記閉塞ピクセルの色、場所、および深度を含む、上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルの説明を含み、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、
上記ピクセルの上記深度に基づいて、上記復号画像からのピクセルおよび上記メタデータ内の上記閉塞ピクセルを上記異なる視点へ移行することと、
ピクセル閉塞を判定することと、
閉塞されていない移行ピクセルを使用して、かつ閉塞されていない隣接ピクセルを使用して欠落ピクセルを埋めるように補間することによって、上記異なる視点から画像を生成することと
を含む、
項目46に記載のシステム。
(項目48)
上記異なる視点からレンダリングされる上記画像は、立体の一対の画像の一部である、項目46に記載のシステム。
(項目49)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記深度マップの信頼マップを備え、上記信頼マップは、上記深度マップによってピクセルに提供される深度値の信頼性を示し、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、上記信頼マップに基づいて少なくとも1つのフィルタを適用することを含む、
項目46に記載のシステム。
(項目50)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、不連続性上に位置する上記復号画像内のピクセルを示すエッジマップを備え、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、上記エッジマップに基づいて少なくとも1つのフィルタを適用することを含む、
項目46に記載のシステム。
(項目51)
上記エッジマップは、ピクセルが強度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目50に記載のシステム。
(項目52)
上記エッジマップは、ピクセルが強度および深度不連続性上に位置するかどうかを識別する、項目50に記載のシステム。
(項目53)
上記エッジマップは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って符号化され、
上記レンダリングアプリケーションは、
上記エッジマップを備える上記メタデータを含有する、少なくとも1つのアプリケーションマーカーセグメントの場所を規定することと、
上記JPEGデコーダを使用して、上記エッジマップを復号することと
を行うように、上記プロセッサを構成する、
項目50に記載のシステム。
(項目54)
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記光景の上記複数の低解像度画像からのピクセルに対応しない、かつ上記合成画像内の隣接ピクセルからのピクセル値を補間することによって生成される、上記復号画像内のピクセルを示す、欠落ピクセルマップを備え、
上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用して、異なる視点から画像をレンダリングすることはさらに、上記欠落ピクセルマップに基づいてピクセルを無視することを含む、
項目46に記載のシステム。
(項目55)
上記欠落ピクセルマップは、可逆圧縮を使用して上記JPEG規格に従って符号化され、
上記レンダリングアプリケーションは、
上記欠落ピクセルを備える上記メタデータを含有する、少なくとも1つのアプリケーションマーカーセグメントの場所を規定することと、
上記JPEGデコーダを使用して、上記欠落ピクセルマップを復号することと
行うように、上記プロセッサを構成する、
項目54に記載のシステム。
(項目56)
符号化画像と、上記符号化画像を表すメタデータとを含む、明視野画像ファイルを使用して、画像をレンダリングするための方法であって、上記メタデータは、上記符号化画像内のピクセルの参照視点から深度を規定する深度マップを備える、方法であって、
レンダリングデバイスを使用して、上記明視野画像ファイル内の上記符号化画像の場所を規定することと、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記符号化画像を復号することと、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記明視野画像ファイル内の上記メタデータの場所を規定することと、
上記レンダリングデバイスを使用してレンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理することと
を含む、方法。
(項目57)
上記レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理することは、上記レンダリングデバイスを使用して、深度ベースの効果を上記復号画像の上記ピクセルに適用することを含む、項目56に記載の方法。
(項目58)
上記深度ベースの効果は、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記復号画像の焦点面を修正することと、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記復号画像の被写界深度を修正することと、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記復号画像の焦点外領域中のぼやけを修正することと、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記復号画像の上記被写界深度を局所的に変化させることと、
上記レンダリングデバイスを使用して、上記復号画像内の異なる深度で複数の焦点領域を作成することと、
上記レンダリングデバイスを使用して、深度関連のぼやけを適用することと
から成る群より選択される、少なくとも1つの効果を含む、
項目57に記載の方法。
(項目59)
上記符号化画像は、異なる視点から光景を捕捉する複数のより低い解像度の画像を使用して、参照視点から合成される上記光景の画像であり、
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータはさらに、上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からのピクセルを備え、
上記レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理することは、上記レンダリングデバイスを使用して異なる視点から画像をレンダリングするために、上記深度マップ、および上記参照視点内で閉塞される上記より低い解像度の画像からの上記ピクセルを使用することを含む、
項目57に記載の方法。
(項目60)
プロセッサ命令を含有する機械可読媒体であって、プロセッサによる上記命令の実行は、上記プロセッサに、
明視野画像ファイル内の符号化画像の場所を規定することであって、上記明視野画像ファイルは、符号化画像と、上記符号化画像内のピクセルの参照視点から深度を規定する深度マップを備える、上記符号化画像を表すメタデータとを含む、ことと、
上記符号化画像を復号することと、
上記明視野画像ファイル内の上記メタデータの場所を規定することと、
レンダリングされた画像を作成するように、上記深度マップ内で示される上記深度に基づいて上記ピクセルを修正することによって、上記復号画像を後処理することと
を含む、プロセスを行わせる、
機械可読媒体。
明視野画像データの捕捉 しばしば、光景内の全ての点で全ての方向からの光を特徴付ける、4D関数として定義される、明視野は、光景の2次元(2D)画像の2D集合として解釈することができる。明視野画像を捕捉するために、Venkataramanらに対する「Capturing and Processing of Images using Monolithic Camera Array with Heterogeneous Imagers」と題された米国特許出願第12/935,504号で説明されているもの等のアレイカメラを利用することができる。いくつかの実施形態では、アレイカメラによって捕捉される明視野内のより低い解像度の画像から、より高い解像度の2D画像または立体の一対のより高い解像度の2D画像を合成するために、Lelescuらに対する「Systems and Methods for Synthesizing High Resolution Images Using Super−Resolution Processes」と題された米国特許出願第12/967,807号で説明されているもの等の超解像度プロセスが利用される。高いまたはより高い解像度、および低いまたはより低い解像度という用語は、ここでは、アレイカメラによって捕捉される画像の特定の解像度を示すためではなく、相対的な意味で使用される。米国特許出願第12/935,504号および米国特許出願第12/967,807号の開示は、それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる。
アレイカメラアーキテクチャ
本発明の実施形態によるアレイカメラは、アレイカメラソフトウェアが明視野画像データの捕捉を制御することができ、種々の適切に構成されたレンダリングデバイスのうちのいずれかで1つ以上の画像をレンダリングするために使用することができるファイルの中へ明視野画像データを捕捉することができるように、構成される。本発明の実施形態による、撮像装置アレイを含むアレイカメラが、図1で図示されている。アレイカメラ100は、焦点面104のアレイを有し、プロセッサ108と通信するように構成される、センサ102を含む。プロセッサはまた、画像データを記憶し、および/または以下で説明される種々のプロセスを含む(がそれらに限定されない)プロセスを行うようにプロセッサを構成するために利用される機械可読命令を含有するために使用することができる、1つ以上の異なる種類のメモリ110と通信するように構成される。アレイカメラ100はまた、ユーザインターフェースをユーザに提示するため、および明視野画像データを使用してレンダリングされる画像を表示するためにプロセッサ108によって利用することができる、ディスプレイ112も含む。プロセッサは、単一のプロセッサとして図示されているが、本発明の実施形態によるアレイカメラは、グラフィックスプロセッシングユニット(GPU)を含む(がそれに限定されない)単一のプロセッサまたは複数のプロセッサを利用することができる。
明視野画像データの捕捉および記憶
本発明の多くの実施形態による、明視野画像データを捕捉および記憶するためのプロセスは、明視野画像データを捕捉することと、参照視点から深度マップを生成することと、参照視点から画像を合成するために明視野画像データおよび深度マップを使用することとを伴う。次いで、合成画像は、記憶するために圧縮することができる。後処理で利用することができる深度マップおよび付加的なデータはまた、符号化画像とともに同一のコンテナファイルに記憶することができるメタデータとして符号化することもできる。
いくつかの実施形態では、合成画像の符号化および明視野画像ファイルを作成するために利用されるコンテナファイル形式は、静止画像をビットストリームとして符号化するためのJPEG規格(ISO/IEC 10918−1)およびJFIF規格(ISO/IEC 10918−5)を含むが、それらに限定されない規格に基づく。これらの規格を利用することによって、合成画像は、JFIFファイル内に含有されたJPEG画像のレンダリングをサポートするように構成される任意のレンダリングデバイスによってレンダリングすることができる。多くの実施形態では、合成画像の後処理で利用することができる、深度マップおよび補助データ等(であるがそれらに限定されない)の合成画像に関する付加的なデータを、JFIFファイル内のアプリケーションマーカーと関連付けられるメタデータとして記憶することができる。従来のレンダリングデバイスは、単純に、このメタデータを含有するアプリケーションマーカーを飛ばすことができる。本発明の多くの実施形態によるレンダリングデバイスは、メタデータを復号し、種々の後処理プロセスのうちのいずれかでメタデータを利用することができる。
明視野画像データから合成された画像の符号化
超解像度処理を使用して明視野画像データから合成される画像は、本発明の実施形態によれば、明視野画像ファイルに含むためにJPEG規格に従って符号化することができる。JPEG規格は、不可逆圧縮規格である。しかしながら、情報損失は、典型的には、オブジェクトのエッジに影響を及ぼさない。したがって、画像の符号化中の情報の損失は、典型的には、(符号化合成画像とは対照的に)合成画像に基づいて生成されるマップの精度に影響を及ぼさない。JFIF規格に準拠するファイル内に含有された画像内のピクセルは、典型的には、YCbCr値として符号化される。多くのアレイカメラは、画像を合成し、各ピクセルは、赤、緑、青の強度値に関して表される。いくつかの実施形態では、合成画像を符号化するプロセスは、符号化の前にRGBドメインからYcbCrドメインへ画像のピクセルをマッピングすることを伴う。他の実施形態では、RGBドメイン内の画像を符号化するために、機構がファイル内で使用される。典型的には、YcbCrドメイン内の符号化は、より良好な圧縮比を提供し、RGBドメイン内の符号化は、より高い復号画像の質を提供する。
明視野画像データから導出される付加的なメタデータの記憶
JFIF規格は、アレイカメラによって生成される深度マップまたは補助データを記憶するための形式を規定しない。しかしながら、JFIF規格は、ファイル内に含有された符号化画像に関するメタデータを記憶するために利用することができる、16個のアプリケーションマーカーを提供する。いくつかの実施形態では、ファイル内に含有された符号化画像の後処理で利用することできる、符号化深度マップおよび/または1つ以上の補助マップを記憶するために、JFIFファイルのアプリケーションマーカーのうちの1つ以上が利用される。
深度マップ
図4を再び参照すると、アプリケーションマーカーセグメントはまた、アプリケーションマーカーセグメント内に含まれた深度マップ416を表す、「深度マップヘッダ」406も含む。「深度マップヘッダ」406は、「深度マップヘッダ」に含まれた「深度マップ属性」410のサイズの指示408と、「深度マップ属性」410と、「深度マップ記述子」412とを含む。上述のように、深度マップ416は、白黒の画像であると見なすことができ、JFIFファイルに含まれた「深度マップデータ」を圧縮するために、可逆または不可逆JPEG符号化を利用することができる。
閉塞データ
図4を再び参照すると、アプリケーションマーカーセグメントはまた、明視野画像ファイル内に含有された画像を合成するために利用される明視野画像データを捕捉した、アレイカメラ内の個々のカメラの閉塞データ428を表す、「カメラアレイヘッダ」418も含む。閉塞データは、符号化画像の視点を修正することを伴うプロセスを含む(がそれに限定されない)種々の後処理プロセスにおいて有用であり得る。「カメラアレイヘッダ」418は、「カメラアレイヘッダ」内に含まれた「カメラアレイ一般属性」表422のサイズの指示420と、「カメラアレイ一般属性」表422と、「カメラアレイ記述子」424とを含む。
補助マップ
図4を再び参照すると、種々の補助マップのうちのいずれかを、本発明の実施形態に従ってJFIFファイル内のアプリケーションマーカーセグメントに含むことができる。補助マップの総数および補助マップの種類を、アプリケーションマーカーセグメントの中で示すことができる。「補助マップ記述子」432および「補助マップデータ」434を使用して、各補助マップを表すことができる。図示した実施形態では、「補助マップ記述子」432は、JFIFファイルの中のアプリケーションマーカーセグメント内の「補助マップヘッダ」430に含まれる。
信頼マップ
特定のピクセルの場所における情報の相対的信頼性に関する情報を提供するために、信頼マップを利用することができる。いくつかの実施形態では、信頼マップは、符号化画像を合成するために使用される画像の一部のみで可視的であった符号化画像内のピクセルを表すピクセルマップにつき相補的な1ビットとして表される。他の実施形態では、信頼マップは、超解像度処理中に判定される信頼尺度、またはピクセルが可視的である画像の数を含む(がそれらに限定されない)、種々の測定基準のうちのいずれかを使用して、信頼を表すために情報の付加的なビットを利用することができる。
エッジマップ
規則的エッジマップおよびシルエットマップを含む(がそれらに限定されない)、種々のエッジマップを提供することができる。規則的エッジマップは、エッジが強度不連続性である、画像内のエッジ上にあるピクセルを識別するマップである。シルエットエッジマップは、エッジが強度不連続性および深度不連続性を伴う、エッジ上にあるピクセルを識別するマップである。いくつかの実施形態では、それぞれを、別個の1ビットマップとして表すことができ、または2つのマップを、マップにつき2つのピクセルを含むマップとして組み合わせることができる。ビットは、単純に、種々のエッジ保存および/またはエッジ鮮明化フィルタを含む(がそれらに限定されない)フィルタを適用する後処理プロセスに特定の場所における特定の種類のエッジの存在を信号伝達する。
欠落ピクセルマップ
欠落ピクセルマップは、明視野画像データからのピクセルを含まないが、代わりに補間ピクセル値を含む、合成画像内のピクセルの場所を示す。いくつかの実施形態では、ピクセルマップにつき相補的な1ビットを使用して、欠落ピクセルマップを表すことができる。欠落ピクセルマップは、画質を向上させるように後処理フィルタの選択を可能にする。多くの実施形態では、明視野画像データからのより高い解像度の合成中に、単純補間アルゴリズムを使用することができ、より計算的に高価な補間プロセスを後処理プロセスとして適用するために、欠落ピクセルマップを利用することができる。他の実施形態では、本発明の実施形態によれば、特定の用途の要件に適切であるように、種々の異なる後処理プロセスのうちのいずれかで欠落ピクセルマップを利用することができる。
明視野撮像ファイルを使用した画像のレンダリング
明視野画像データが明視野画像ファイル内で符号化されるとき、明視野画像ファイルは、限定されないが、カメラ、モバイルデバイス、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、ネットワーク接続されたテレビ、ネットワーク接続されたゲームコンソール、ネットワーク接続されたメディアプレーヤ、およびインターネットに接続され、画像を表示するように構成することができる任意の他のデバイスを含む、種々のレンダリングデバイスと共有することができる。本発明の実施形態による明視野画像ファイルを共有するためのシステムが、図18で図示されている。システム1800は、明視野画像データを捕捉し、明視野画像ファイル内の明視野画像データを符号化するように構成されるアレイカメラを含む、モバイルデバイス1802を含む。モバイルデバイス1802はまた、インターネット1804を介した他のレンダリングデバイスへの明視野画像ファイルの転送を可能にする、ネットワークインターフェースも含む。いくつかの実施形態では、明視野画像ファイルは、他のデバイスによるアクセスのために明視野画像ファイルを記憶するか、または明視野画像ファイルを他のレンダリングデバイスに伝えるかのいずれかができる、サーバシステム1806の助けを借りて転送される。多くの実施形態では、サーバシステム1806は、ユーザがデバイスに提供される画像のレンダリングを修正することを可能にする、ユーザインターフェースを提供する。いくつかの実施形態では、サーバシステム1806は、明視野画像ファイルをレンダリングのためのデバイスに提供する。図示した実施形態では、携帯電話およびパーソナルコンピュータを含む、種々のネットワーク接続されたレンダリングデバイス1808が図示されている。他の実施形態では、種々のネットワーク接続および/または切断されたデバイスのうちのいずれかが、本発明の実施形態に従って、明視野画像ファイルを使用して画像をレンダリングすることができる。本発明の実施形態による、画像をレンダリングするためのレンダリングデバイスおよびプロセスが、以下でさらに論議される。
レンダリングデバイス
本発明の実施形態によるレンダリングデバイスは、典型的には、プロセッサと、明視野画像データファイルに基づいて画像のレンダリングを可能にするレンダリングアプリケーションとを含む。最も単純なレンダリングは、レンダリングデバイスが明視野画像データファイル内に含有された符号化画像を復号することである。より複雑なレンダリングは、画像の視点を修正すること、および/または画像の焦点面を修正することを含む(がそれらに限定されない)操作を行うように、明視野画像ファイル内に含有されたメタデータを使用して、後処理を符号化画像に適用することを伴う。
明視野画像ファイルを使用して画像をレンダリングするためのプロセス
上述のように、明視野画像ファイルをレンダリングすることは、明視野画像ファイル内に含有された符号化画像を復号することのように単純であり得るか、または符号化画像を合成するために使用される同一の明視野画像データから導出されるメタデータを使用した、符号化画像のより複雑な後処理を伴うことができる。本発明の実施形態による明視野画像をレンダリングするためのプロセスが、図20で図示されている。プロセス2000は、画像ファイル内に含有された符号化画像の場所を規定するように、明視野画像ファイルを解析すること(2002)を含む。符号化画像ファイルは、復号される(2004)。上述のように、規格ベースのエンコーダを使用して画像を符号化することができ、したがって、復号プロセスは、レンダリングデバイス内の規格ベースのコーデックを利用することができ、または専有符号化を使用して画像を符号化することができ、画像を復号するように、専有デコーダがレンダリングデバイス上に提供される。画像をレンダリングするためのプロセスが、単純に、画像をレンダリングすることを伴うとき、復号画像を表示することができる。画像をレンダリングするためのプロセスが後処理を含むとき、後処理を行うために利用することができるファイル内のメタデータの場所を規定するように、画像ファイルが解析される(2006)。メタデータは、復号される(2008)。メタデータはしばしば、規格ベースの画像エンコーダを使用して符号化することができる、マップの形態を成すことができ、メタデータを復号するために、レンダリングデバイス上に存在する規格ベースのデコーダを利用することができる。他の実施形態では、メタデータを復号するために、専有復号プロセスが利用される。次いで、符号化画像の後処理を行う(2010)ためにメタデータを使用することができ、画像を表示することができる(2012)。画像の表示は、局所的であり得る。代替として、画像は、遠隔デバイスにストリーム配信するか、または画像として符号化し、表示するために遠隔デバイスに提供することができる。
JFIF明視野画像ファイルを使用した画像のレンダリング
展開されたJPEGデコーダを活用する能力は、明視野画像をレンダリングするプロセスを大いに単純化することができる。明視野画像ファイルがJFIF規格に準拠し、明視野画像ファイル内で符号化される画像および/またはメタデータがJPEG規格に従って符号化されるとき、レンダリングアプリケーションは、明視野画像ファイルを使用して画像をレンダリングするために、JPEGデコーダの既存の実装を活用することができる。明視野画像ファイルが、画像符号化のための別の頻用されている規格に従って符号化される画像および/またはメタデータを含む、類似効率を得ることができる。
JFIF明視野画像ファイルから画像をレンダリングするためのプロセス
JFIF規格に準拠する明視野画像ファイルを使用して画像をレンダリングするためのプロセスは、符号化画像およびメタデータを識別するために明視野画像ファイル内のマーカーを利用することができる。メタデータ内のヘッダは、ファイルの中に存在するメタデータに関する情報を提供し、ファイルの解析を支援するように、ファイル内の付加的なメタデータおよび/またはマーカーの場所へのオフセット情報またはポインタを提供することができる。いったん適切な情報の場所が規定されると、ファイル内の符号化画像および/またはマップを復号するために、標準JPEGデコーダ実装を利用することができる。
明視野画像データから導出されるメタデータを使用した画像の後処理
種々の方法で、明視野画像データから画像を合成することができる。本発明の実施形態による、明視野画像ファイルに含まれたメタデータは、超解像度処理を行う必要なく、明視野画像データから合成される単一の画像から画像がレンダリングされることを可能にすることができる。このようにして画像をレンダリングすることの利点は、最終画像を得るプロセスがあまりプロセッサ集約的ではなく、最終画像を得るためにより少ないデータが使用されることを含むことができる。しかしながら、明視野画像データは、複数の視点からの捕捉された光景に関する豊富な情報を提供する。多くの実施形態では、典型的には明視野画像データ内に含有された付加的な情報のうちのいくらかを提供するように、明視野画像データからの深度マップおよび閉塞ピクセル(すなわち、合成画像の参照視点から可視的ではないピクセル)を明視野画像ファイルに含むことができる。深度マップは、画像をレンダリングするときに焦点面を修正するため、および/または深度依存効果をレンダリングされた画像に適用するために利用することができる。深度マップおよび閉塞ピクセルは、異なる視点から画像を合成するために利用することができる。いくつかの実施形態では、結果として生じるレンダリングされた画像を向上させるように代替的な視点をレンダリングするときに利用することができる、付加的なマップ(限定されないが、信頼マップ、エッジマップ、および欠落ピクセルマップ等)が提供される。異なる視点から画像をレンダリングする能力は、異なる視点から画像を単純にレンダリングするために利用することができる。多くの実施形態では、異なる視点から画像をレンダリングする能力は、3D視認のために立体ペアを生成するために利用することができる。いくつかの実施形態では、レンダリングデバイスの運動に基づいて視点を修正し、運動視差効果を生じるために、(その開示がその全体で参照することにより本明細書に組み込まれる)Jainに対する「Synthesizing Images From Light Fields Utilizing Virtual Viewpoints」と題された米国仮特許出願第61/707,691号で説明されているものに類似する、プロセスを利用することができる。深度ベースの効果を使用して画像をレンダリングするため、および異なる視点を使用して画像をレンダリングするためのプロセスが、以下でさらに論議される。
深度ベースの効果を使用した画像のレンダリング
本発明の実施形態によれば、画像の動的再集束を適用すること、画像内の被写界深度を局所的に変化させること、異なる深度における焦点領域中の倍数を選択すること、および/または1つ以上の深度関連ぼやけモデルを適用することを含む(がそれらに限定されない)、種々の深度ベースの効果を、明視野画像データから合成される画像に適用することができる。本発明の実施形態による、明視野画像データから合成され、かつ深度マップを含む明視野画像ファイル内に含有された画像に深度ベースの効果を適用するためのプロセスが、図23で図示されている。プロセス2300は、明視野画像ファイル内に含有された明視野画像データから合成される画像を復号すること(2302)を含む。加えて、合成画像を表す明視野画像データから導出される深度マップも、明視野画像ファイル内に含有されたメタデータから復号される(2304)。次いで、深度マップによって示されるピクセルの深度に基づいて、1つ以上の深度依存効果を、復号画像のピクセルに適用することができる(2406)。いくつかの実施形態では、深度依存効果は、焦点面および/またはF数(異なる被写界深度および焦点外領域中のぼやけの程度を提供する)を修正することによって自動的に判定される。次いで、画像を表示することができる(2308)。多くの実施形態では、画像は、ローカルディスプレイ上に表示される。いくつかの実施形態では、画像は、遠隔ディスプレイにストリーム配信されるか、または画像として符号化され、表示するために遠隔デバイスに転送される。
異なる視点を使用した画像のレンダリング
計算撮像の有力側面のうちの1つは、異なる視点から画像を合成するために明視野画像データを使用する能力である。異なる視点から画像を合成する能力は、3D用途のための立体ペアの作成、およびユーザが画像と相互作用する際の運動視差のシミュレーションを含む、興味深い可能性を生じる。本発明の多くの実施形態による明視野画像ファイルは、参照視点からの明視野画像データから合成される画像と、合成画像のための深度マップと、参照視点内で閉塞される明視野画像データからのピクセルに関する情報とを含むことができる。レンダリングデバイスは、ピクセルに適用する適切な移行を判定し、それらを異なる視点から出現するであろう場所に移行するために、合成画像内のピクセルの深度および閉塞画像の深度に関する情報を使用することができる。異なる視点からの閉塞ピクセルを識別することができ、欠落ピクセルである異なる視点のグリッド上の場所を識別することができ、隣接する非閉塞ピクセルの補間を使用して、穴埋めを行うことができる。多くの実施形態では、レンダリングプロセスを精緻化するために使用することができる補助マップの形態で付加的な情報を提供することによって、異なる視点からレンダリングされる画像の質を増加させることができる。いくつかの実施形態では、補助マップは、信頼マップ、エッジマップ、および欠落ピクセルマップを含むことができる。これらのマップのそれぞれは、ユーザによって提供されるカスタマイズされた選好に基づいて画像をレンダリングする方法に関する情報をレンダリングプロセスに提供することができる。他の実施形態では、特定のレンダリングプロセスの要件にとって適宜に、付加的な補助マップを含む種々の補助情報のうちのいずれかを提供することができる。
Claims (20)
- 画像処理システムであって、
プロセッサと、
符号化アプリケーションを含有するメモリと
を備え、
前記符号化アプリケーションは、
画像データを取得することであって、前記画像データは、複数の異なる視点から捕捉される光景の複数の画像を含む、ことと、
前記画像データの少なくとも一部を使用して、参照画像におけるピクセルの深度を特定する深度マップを作成することと、
前記参照画像を含む画像ファイルを記憶することであって、前記深度マップは、前記画像ファイル内のメタデータとして前記メモリに記憶される、ことと
を行うように前記プロセッサを構成する、システム。 - 前記符号化アプリケーションは、前記深度マップを符号化するように前記プロセッサを構成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、前記参照画像内で閉塞される前記光景の前記複数の画像内のピクセルを識別するように前記プロセッサを構成し、前記メタデータは、閉塞ピクセルの説明を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記閉塞ピクセルの前記説明は、前記閉塞ピクセルの色、場所、深度を含む、請求項3に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、前記深度マップに対する信頼マップを作成するように前記プロセッサを構成し、前記信頼マップは、前記深度マップにおけるピクセルに対する深度値の信頼性を示し、前記メタデータは、前記信頼マップをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、前記信頼マップを符号化するように前記プロセッサを構成する、請求項5に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、不連続性上に位置する前記参照画像内のピクセルを示すエッジマップを作成するように前記プロセッサを構成し、前記メタデータは、前記エッジマップをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記エッジマップは、ピクセルが強度不連続性上に位置するかどうかを識別する、請求項7に記載のシステム。
- 前記エッジマップは、ピクセルが強度および深度不連続性上に位置するかどうかを識別する、請求項7に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、前記エッジマップを符号化するように前記プロセッサを構成する、請求項7に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、前記光景の前記複数の画像からのピクセルに対応しない前記参照画像内のピクセルを示す欠落ピクセルマップを作成するように前記プロセッサを構成し、前記メタデータは、前記欠落ピクセルマップをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、前記欠落ピクセルマップを符号化するように前記プロセッサを構成する、請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の画像のうちの少なくとも1つは、前記参照画像の視点から分離されかつ区別される視点から捕捉される、請求項1に記載のシステム。
- 前記画像ファイルは、JFIF規格に準拠する、請求項1に記載のシステム。
- 前記参照画像は、JPEG規格に従って符号化される、請求項14に記載のシステム。
- 前記メタデータは、前記画像ファイル内のアプリケーションマーカーセグメント内に位置される、請求項15に記載のシステム。
- 前記アプリケーションマーカーセグメントは、APP9マーカーを使用して識別される、請求項16に記載のシステム。
- 前記符号化アプリケーションは、可逆圧縮を使用して前記JPEG規格に従って前記深度マップを符号化するように前記プロセッサを構成し、符号化深度マップは、前記メタデータを含有する前記アプリケーションマーカーセグメント内に記憶される、請求項16に記載のシステム。
- 画像データを画像ファイルとして符号化するための方法であって、
符号化デバイスおよび画像データを使用して、参照視点からの光景のより高い解像度の画像と、合成画像内のピクセルの深度を表す深度マップとを合成することであって、前記画像データは、複数の異なる視点から捕捉される光景の複数の低解像度画像を備え、前記より高い解像度の画像を合成することは、前記より高い解像度の画像内のピクセルの前記参照視点からの深度を特定する深度マップを作成することを含む、ことと、
前記符号化デバイスを使用して、前記より高い解像度の画像を符号化することと、
前記符号化デバイスを使用して、符号化画像を含む画像ファイルと、前記符号化画像を表すメタデータとを作成することであって、前記メタデータは、前記深度マップを含む、ことと
を含む、方法。 - プロセッサ命令を含有する非一時的機械可読媒体であって、プロセッサによる前記命令の実行は、
明視野画像データを使用して、参照視点からの光景のより高い解像度の画像を合成することであって、前記画像データは、複数の異なる視点から捕捉される光景の複数の低解像度画像を備え、前記より高い解像度の画像を合成することは、前記より高い解像度の画像内のピクセルの前記参照視点からの深度を特定する深度マップを作成することを含む、ことと、
前記より高い解像度の画像を符号化することと、
符号化画像を含む画像ファイルと、前記符号化画像を表すメタデータとを作成することであって、前記メタデータは、前記深度マップを含む、ことと
を含むプロセスを実行することを前記プロセッサに行わせる、非一時的機械可読媒体。
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