JP2017217170A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】LFデータ中に所定のオブジェクトを検出した場合、1枚のLFデータから複数の視点位置の画像を生成することにより、ユーザの利便性を向上させることができる表示装置の制御方法を提供すること。【解決手段】病変が画像中に写っているか否かを検出する病変検出部と、病変検出結果を入力し、表示すべき視点数を決定する表示視点数決定部と、表示視点数を入力し、その値分の視点位置を生成する視点位置生成部と、視点情報とLFデータを入力し、画像を再構築する再構築部と、を有する。【選択図】図5
Description
本発明は、撮影後に視点位置を変更可能な画像データを処理する技術に関する。
近年、ライトフィールド(以下、LFと略記する)カメラと呼ばれる撮像装置が実用化されている。この撮像装置は、イメージセンサ上に配置したマイクロレンズアレイによって入射光を分割することで、複数の方向の光を撮影して光線情報を得ることができる。以下では、LFカメラにより撮影された画像をLF画像といい、画像データをLFデータという。撮影後にLFデータに係る光線の強度とその入射方向に基づいて所定の計算処理を実行することによって、任意の視点位置の画像を構築できる。光線情報を利用した撮影後の計算処理により、任意の画像を再構築できることがLFカメラの利点である。
特許文献1には、LFデータを用いて仮想的な視点位置の合成画像を生成する技術が公開されている。特許文献1に記載の技術では、仮想的な視点位置に基づいて仮想結像面を導出し、導出された仮想結像面上で結像する光線量を所定の画素ピッチで求めることにより、任意の仮想的な視点位置の合成画像を生成することが可能となる。この特許文献1では、仮想的な視点位置情報の取得手段については、装置を操作しているユーザから取得する構成が示されている。
しかしながら、上述した従来の技術では、視点位置をユーザが指定する必要があるために、多数のLFデータを次々に閲覧するような場合に、ユーザの負担となっていた。
一方で、カメラを医療用途に活用しているカプセル型の内視鏡による診断では、体内にカメラを取込み、1秒間に2回程度の頻度で撮影を行い、撮影された画像群を医師が確認することで診断が行われる。この診断では、複数の方向から病変を確認するために、病変付近を撮影した複数枚の画像を連続でリピート再生するような、シネ再生という再生手段がある。1枚のLFデータから複数の視点位置における画像を生成する事が出来るため、LFカメラを内視鏡のカメラとして用いることは有用と考えられる。
しかし、内視鏡による撮影は1秒間に2回程度の頻度で行われるため、画像の数が多くなる。さらに、ユーザである医師は、診断に集中しているため、LFデータを閲覧するための視点位置制御をユーザに強いることは大きな負担となり、上述の課題が顕著となる。
そこで、本発明はLFデータ中に所定のオブジェクトを検出した場合、1枚のLFデータから複数の視点位置の画像を生成することにより、ユーザの利便性を向上させることができる表示装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、
再構築可能画像が所定の特徴を持つか否かを解析する解析部と、
前記解析結果によってそれぞれ異なる視点位置の数を決定する表示視点数決定部と、
前記決定した表示視点数の視点位置情報を生成する視点位置生成部と、
前記生成した表示視点位置に合致する用に再構築可能画像から画像を再構築する再構築部と、
前記再構築した画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
再構築可能画像が所定の特徴を持つか否かを解析する解析部と、
前記解析結果によってそれぞれ異なる視点位置の数を決定する表示視点数決定部と、
前記決定した表示視点数の視点位置情報を生成する視点位置生成部と、
前記生成した表示視点位置に合致する用に再構築可能画像から画像を再構築する再構築部と、
前記再構築した画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る表示装置によれば、LFデータ中に所定のオブジェクトを検出した場合、1枚のLFデータから複数の視点位置の画像を生成することが可能となり、ユーザの利便性を向上させることが出来る。
[実施例1]
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。本発明の実施形態に係る画像処理装置の説明に先立ち、LFカメラについて説明する。
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。本発明の実施形態に係る画像処理装置の説明に先立ち、LFカメラについて説明する。
図1はLFカメラの概略構成を例示する。
撮像光学系を構成する撮像レンズ11を通過してマイクロレンズアレイ12に入射した被写体からの光は、イメージセンサ13によって光電変換されて電気信号が得られる。なお、ここで得られた撮像データはLFデータである。撮像レンズ11は、被写体からの光をマイクロレンズアレイ12に投射する。撮像レンズ11は交換可能であり、撮像装置10の本体部に装着して使用する。ユーザは撮像レンズ11のズーム操作により撮像倍率を変更することができる。
マイクロレンズアレイ12は、微小レンズ(マイクロレンズ)を格子状に配列して構成されており、撮像レンズ11とイメージセンサ13の間に位置する。マイクロレンズアレイ12を構成する各マイクロレンズは、撮像レンズ11からの入射光を分割し、分割した光をイメージセンサ13に出力する。撮像部を構成するイメージセンサ13は、複数の画素を有する撮像素子であり、各画素にて光の強度を検出する。被写体からの光を受光するイメージセンサ13の各画素には、各マイクロレンズによって分割した光がそれぞれ入射する。
図2はマイクロレンズアレイ12とイメージセンサ13の各画素との位置関係を示す模式図である。
マイクロレンズアレイ12の各マイクロレンズは、イメージセンサ13における複数の画素が対応するように配置される。イメージセンサ13の各画素には各マイクロレンズが分割した光が入射し、各画素にて異なる方向からの光の強度(光線情報)を検出することができる。また、各マイクロレンズとイメージセンサ13の各画素との位置関係に応じて、マイクロレンズを介してイメージセンサ13の各画素に入射した光線の入射方向(方向情報)が分かる。
すなわち、光の強度分布と併せて、光の進行方向の情報が検出される。マイクロレンズアレイ12のレンズ頂点面からの距離が異なる焦点面での像は、各マイクロレンズの光軸からの偏心量に対応した位置にあるイメージセンサ13の画素の各出力を合成することで得られる。なお、光線は位置や方位、波長などのパラメータを用いて、平行な2平面によってパラメータ化される関数で表される。つまり、各マイクロレンズに対応する複数の画素の配置によって各画素への光の入射方向が決まっている。
以上のように、撮像装置10は光線情報と方向情報を取得し、光線の並べ替えと計算処理(以下、再構築という)を行うことにより、任意のフォーカス位置や視点での画像データを生成できる。この光線情報および方向情報はLFデータに含まれる。この場合のフォーカス位置は、撮影後にユーザが所望の画像領域に焦点を合わせることが可能な焦点位置である。
図3はマイクロレンズアレイ12のマイクロレンズへの入射光線の進行方向と、イメージセンサ13の記録領域との関係を説明する模式図である。
撮像レンズ11による被写体の像は、マイクロレンズアレイ12上に結像し、マイクロレンズアレイ12への入射光線はマイクロレンズアレイ12を介してイメージセンサ13で受光される。このとき、図3に示すように、マイクロレンズアレイ12への入射する光線は、その進行方向に応じてイメージセンサ13上の異なる位置で受光され、撮像レンズ11の形状に相似形となる被写体の像がマイクロレンズ毎に結像する。
図4はイメージセンサ13に入射する光線の情報を説明するための模式図である。
イメージセンサ13で受光される光線について図4を用いて説明する。ここで、撮像レンズ11のレンズ面上における直交座標系を(u,v)とし、イメージセンサ13の撮像面上における直交座標系(x,y)とする。さらに、撮像レンズ11のレンズ面とイメージセンサ13の撮像面との距離をFとする。すると、撮像レンズ11およびイメージセンサ13を通る光線の強度は、図中で示す4次元関数L(u,v,x,y)で表すことができる。
各マイクロレンズに入射する光線は、進行方向に応じて異なる画素に入射されることから、イメージセンサ13では、光線の位置情報に加え、光線の進行方向を保持する上記の4次元関数L(u,v,x,y)が記録される。
このような構成によりLFカメラは複数方向の光線情報を4次元関数として記録する事が出来る。このように記録した複数方向の光線情報を用いて、任意の視点位置の画像を再構築する処理としては、特許文献1に記載されている処理がある。これは、再構築したい視点位置に対する仮想結合面を求め、その仮想結合面を通る光線の強度を画素値として取得するような処理となる。本発明における再構築処理も、この処理を行うものとする。
次に、本発明の第1の実施形態について説明する。
以下に示す実施の形態は、LFカメラを用いた内視鏡の診断において、複数の方向から病変を確認するために病変付近を撮影した複数枚の画像を連続でリピート再生するような、シネ再生を行う装置である。本装置に入力されるLFデータは、特定の病変部付近を撮影した複数枚のLFデータが、撮影した順番で次々に入力される場合について説明する。
図5は本実施例に係る表示装置100の構成を示すブロック図である。
LFデータ入力部101は外部からLFデータを入力し、代表画像取得部102及び再構築部106にLFデータを出力する。
代表画像取得部102は、入力したLFデータから代表画像を取得する。LFデータから代表画像を取得する処理はさまざまな手段が考えられるが、ここでは、LFデータに対して特定の視点位置で画像を再構築する処理とする。特定の視点位置としては、システム固有の値としても良いし、LFデータに対するメタデータから取得する値としても良い。再構築した代表画像を病変検出部103へ出力する。
病変検出部103は、入力した代表画像に対して、病変が代表画像中に写っているか否かを検出する。検出のアルゴリズムはさまざまな手段が考えられるが、ここでは、特定の色を持つ画素が閾値以上存在するか否かによって、病変が写っているか否かを検出する。本実施例においては、閾値は全画素数の1割を閾値とする。病変検出結果を表示視点数決定部104に出力する。
表示視点数決定部104は、病変検出結果を入力し、表示すべき視点数を決定する。決定方法の詳細については後述する。決定した表示視点数を視点位置生成部105に出力する。視点位置生成部105は、表示視点数を入力し、その値分の視点位置を生成する。生成方法の詳細については後述する。生成した視点位置を再構築部106に出力する。再構築部106は、視点情報とLFデータを入力し、画像を再構築する。このとき、視点情報が複数ある場合は複数の画像を再構築する。再構築した画像を表示部107へ出力する。表示部107は、入力した画像の表示を行う。
図6はシネ再生における表示装置100の動作を説明するためのフロー図である。
ステップS200では、LFデータ入力部101が、未処理のLFデータが存在するか否かを判断する。全てのLFデータを処理し終えた場合には、シネ再生を終了とする。未処理のLFデータがある場合には該当のLFデータを入力し、ステップS201へ進む。
ステップS201では、代表画像取得部102がLFデータから代表画像を取得し、病変検出部103が代表画像に病変が写っているか否かを検出する。病変を検出しなかった場合はステップS202へ、病変を検出した場合はステップS206へ進む。
ステップS202では、表示視点数決定部104が表示視点数を1に決定し、ステップS203へ進む。
ステップS203では、視点位置生成部105が1つの視点位置を生成し、ステップS204へ進む。
ステップS204では、生成した視点位置を用いて再構築部106が画像を再構築し、ステップS205へ進む。
ステップS205では、表示部107が再構築した画像を表示し、S212へ進む。
ステップS206では、表示視点数決定部104が表示視点数を3に決定し、ステップS207へ進む。
ステップS207では、視点位置生成部105が3つの視点位置を生成し、ステップS208へ進む。3つの視点位置を生成する手段はさまざまな方法が考えられるが、ここでは入力したLFデータに関して再構築可能な視点位置の範囲において、水平方向の最も端に位置する2点と、それらの中央に位置する点と、を生成する。
ステップS208では、再構築部106が、視点位置生成部105が生成した視点位置の全てについて表示済みか否かを判断する。全て表示済みであればステップS212へ進み、終わっていなければステップS209へ進む。
ステップS209では、再構築部106が、生成した視点位置の中から表示が終わっていない視点情報を用いて画像を再構築し、ステップS210へ進む。
ステップS210では、表示部106が再構築した画像を表示し、ステップS211へ進む。
ステップS211では、再構築部106がステップ209で使用した視点位置を表示済みに設定し、次の視点位置を表示するためステップS208へ戻る。
ステップS212では、ステップS200で選択したLFデータを処理済みに設定し、次のLFデータを処理するためにステップS200へ戻る。
以上の処理フローによって、病変が写っているLFデータは3つの異なる視点位置によって画像を再構築および表示し、病変が写っていないLFデータは1つの視点位置によって画像を再構築および表示するシネ再生制御となる。このように制御することで、ユーザは煩雑な視点位置指定をすることなく、病変に対して多くの複数視点位置からの画像を確認することが出来る。一方で、病変が写っていないLFデータについては、少ない表示回数に抑えることが出来る。
図7(a)は内視鏡としてのLFカメラが腸内を撮影する様子を示している。
図の両側に斜線で示された領域は腸を、黒い三角形で示された領域は病変を、矩形と台形で示された領域はLFカメラを、破線で示された領域はLFカメラにおける特定視点位置からの視野角を、示している。図では、時刻Tが1,2,3の時におけるLFカメラがそれぞれ腸内でどこに位置しているかを示している。また、各時刻のLFカメラにおいて、視点位置Pが1,2,3の場合に、どの向きの視野角の領域が画像として再構築できるかを示している。
特に時刻Tが1および2の時には病変が写りこむ位置にLFカメラが存在し、時刻Tが3の時には病変が写りこまない位置に存在していることを示している。
図7(b)は図7(a)で示されたLFカメラによって撮影されたLFデータを表示装置100で表示した場合の画面を示している。
表示装置100は、図の最も下の画像から最も上の画像までを、一定の間隔で順番に表示する。最初に表示される画像は、時刻Tが1の時に撮影されたLFデータについて、視点位置Pを1として再構築した画像である。次に表示される画像は、時刻Tが1で、視点位置Pが2となる画像である。その後、時刻Tが1で視点位置Pが3の画像が表示され、時刻Tが2で視点位置Pが1の画像が表示され、と続き、最後は時刻Tが3で視点位置Pが2の画像を表示して、終了となる。
このように、本実施例係る表示装置100では、病変が写っている時には複数の視点位置による再構築画像を表示し、病変が写っていない時には一つの視点位置による再構築画像を表示する動作となる。これによって、病変が写っているLFカメラのデータについては視点位置制御の様な煩雑な操作を診断している医師に強いることなく、複数の視点位置からの画像を閲覧させることが出来る。また、病変が写っていないLFカメラのデータについては、無駄に複数の視点位置からの画像を閲覧しなくて済む。
なお、再構築した画像を表示する際に、GUIとして時刻情報と視点位置情報も表示してもよい。このようにする事で、順番に表示される各々の画像が、どの時刻に撮影されたLFデータなのか、どの視点位置から再構築した画像なのか、を把握する事が出来る。
[実施例2]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
本実施例では、既に別の医師による診断が行われたLFデータについて、再度別の医師がシネ再生するような場合における表示制御について説明する。このように別の医師が既に診断済みである場合、病変が写っているか否かを示すアノテーションがメタデータとしてLFデータに付与されている。
以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成、同一の動作については実施例1と同一の符号を付与して説明を省略する。
図8は本実施例に係る表示装置800の構成を示すブロック図である。
メタデータ取得部802は、LFデータ入力部101で入力したLFデータに付随するメタデータを取得する。本実施例におけるメタデータとは、別の医師による診断結果である。このメタデータをメタデータ判断部803に出力する。
メタデータ判断部803は、メタデータを解析し、病変がLFデータ中に存在するか否かを判断する。本実施例では、メタデータ中を「予見あり」という文字列で検索を行い、文字列が見つかれば病変が存在すると、見つからなければ存在しないと、判断する。判断結果を病変検出結果として表示視点数決定部104に出力する。
以上の様な構成とする事で、別の医師が予見ありと判断したLFデータを表示する場合には、複数の視点による再生を行い、予見なりと判断しなかったLFデータについては、1枚だけの視点による再生を行うような、シネ再生を行うことが出来る。
[実施例3]
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成、同一の動作については実施例1と同一の符号を付与して説明を省略する。
図9は本実施例に係る表示装置900の構成を示すブロック図である。
特徴量取得部901は、入力した代表画像に対する特徴量を取得する。具体的には、特定の色を持つ画素が、画面全体の画素のどれくらいの割合を占めているかを特徴量として取得する。取得した値はパーセントとして0〜100に正規化し、表示数決定部904に出力する。特徴量視点数対応保持部902は、特徴量と視点数の対応表を保持する。図10は特徴量と視点数の対応表の例である。
表示数決定部904は、特徴量取得部901から入力した特徴量について、特徴量視点数対応保持部902が保持する対応表を参照することで、視点数を決定する。例えば、特徴量が30である場合には、対応表より視点数を2と決定する。決定した視点数を、視点位置生成部105へ出力する。
以上の様な構成によって、病変が大きく写っているLFデータについては多数の視点数による表示を行い、病変が小さく写っているLFデータについては少数の視点数による表示を行うことが出来る。
[実施例4]
次に、本発明の第4の実施例について説明する。
次に、本発明の第4の実施例について説明する。
以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成、同一の動作については実施例1と同一の符号を付与して説明を省略する。
図11は本実施例に係る表示装置1100の構成を示すブロック図である。
領域分割部1101は、代表画像を左右に分割する。分割した2つの画像を病変検出部103へ出力する。
表示視点数決定部1104は、左右の代表画像に対する病変結果をそれぞれ入力し、それぞれについて、表示すべき視点数を決定する。決定方法の詳細については実施例1と同様である。左右の領域について、それぞれ決定した視点数を視点位置生成部1105に出力する。
視点位置生成部1105は、左右の領域について、それぞれ決定した視点数を入力し、視点位置を生成する。例として左の領域についての視点位置の決定処理について述べる。左の領域について、視点数が1と判断された場合には、とりうる水平方向の最も左側に位置する点と中央に位置する点との中点を、視点位置として生成する。視点数が3と判断された場合には、1と判断された場合の点に加えて、最も左側に位置する点と、中央に位置する点を視点位置として生成する。右の領域についても同様の処理によって視点位置を生成する。仮に、左右の視点数が共に3である場合には、中央に位置する視点位置が重複して生成されるため片方を削除し、左右の合計で5つの視点位置を生成する。
以上の様な構成により、LFカメラの左右どちらかだけに病変があるような場合に、病変が存在する側の視点数が、病変が存在しない側の視点数よりも多くなるようなシネ再生を行うことが出来る。
[実施例5]
次に、本発明の第5の実施例について説明する。
次に、本発明の第5の実施例について説明する。
以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成、同一の動作については実施例1と同一の符号を付与して説明を省略する。
図12は本実施例に係る表示装置1200の構成を示すブロック図である。
再生モード切替部1201は、ユーザからの指定により、表示視点数を固定にする固定モードと、表示視点数を病変検出結果に応じて変化させる適応モードと、の2つのモードを切り替える。現在のモードを表示視点数決定部1204に出力する。表示視点数決定部1204は、固定モードであれば常に視点数を3に決定し、変動モードであれば実施例1と同様の処理によって視点数を決定する。
以上の構成により、病変が検出されなかったLFデータについても、ユーザによる煩雑な操作なしに複数の視点位置からの画像を閲覧することができる。
[実施例6]
次に、本発明の第6の実施例について説明する。
次に、本発明の第6の実施例について説明する。
実施例1では内視鏡で撮影された画像を再生する処理として説明したが、本実施例では、民生用のカメラとしてLFカメラを用いた場合のスナップ写真を再生する処理における、本発明の処理を説明する。
以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成、同一の動作については実施例1と同一の符号を付与して説明を省略する。
図13は本実施例に係る表示装置1300の構成を示すブロック図である。
顔検出部1301は、入力した代表画像に対して、人物の顔が写っているか否かを検出する。顔検出のアルゴリズムはさまざまな手段が考えられるが、ここでは、所定の教師画像とのブロックマッチングによって顔を検出する。検出結果を表示視点数決定部104に出力する。
以上の構成により、顔が写っているLFデータについては、複数の視点での表示を行い、そうでないLFデータについては、1視点での表示を行うような再生をする事が出来る。
100 表示装置、103 病変検出部、104 表示視点数決定部、105 視点位置生成部
Claims (7)
- 撮影後に視点位置を変更することが可能な再構築可能画像を再構築して表示する表示装置であって、
再構築可能画像が所定の特徴を持つか否かを解析する解析部と、
前記解析結果によってそれぞれ異なる視点位置の数を決定する表示視点数決定部と、
前記決定した表示視点数の視点位置情報を生成する視点位置生成部と、
前記生成した表示視点位置に合致する用に再構築可能画像から画像を再構築する再構築部と、
前記再構築した画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする表示装置。 - 前記請求項1に記載の解析部が、
再構築可能画像について代表画像を取得する代表画像取得部と、
前記代表画像について所定の色を持つ画素の数が閾値以上か否かによって病変を検出し、その検出結果を解析結果とする病変検出部と、から構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記解析部が、
再構築可能画像に付随するメタデータを取得するメタデータ取得部と、
前記取得したメタデータについて、所定の値を持つか否かを解析結果とするメタデータ判断部と、から構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 撮影後に視点位置を変更することが可能な再構築可能画像を再構築して表示する表示装置であって、
再構築可能画像について代表画像を取得する代表画像取得部と、
前記代表画像について所定の色を持つ画素の割合を特徴量として取得する特徴量取得部と、
特徴量と視点数の対応表を保持する特徴量視点数対応保持部と、
前記特徴量と視点数の対応表を参照して、前記取得した特徴量に対応する視点数を取得し、表示すべき視点数として決定する表示視点数決定部と、
前記決定した表示視点数の視点位置情報を生成する視点位置生成部と、
前記生成した表示視点位置に合致する用に再構築可能画像から画像を再構築する再構築部と、
前記再構築した画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする表示装置。 - 前記解析部が、
再構築可能画像について代表画像を取得する代表画像取得部と、
前記代表画像を複数の領域に分割する領域分割部と、
前記分割された代表画像の各々の領域について所定の色を持つ画素の数が閾値以上か否かによって病変を検出し、その検出結果を解析結果とする病変検出部と、から構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記常に固定の視点数を生成する固定モードと、解析結果によって視点数を変動させる適応モードと、を切り替える再生モード切替部を持つ、ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記解析部が、
再構築可能画像について代表画像を取得する代表画像取得部と、
前記代表画像について教師画像とのブロックマッチングにより顔を検出し、その検出結果を解析結果とする病変検出部と、から構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108769462A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-11-06 | 北京邮电大学 | 自由视角场景漫游方法及装置 |
CN117689846A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 武汉大学 | 线状目标的无人机摄影重建多交向视点生成方法及装置 |
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