JP2017220715A - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
<第1の実施形態>
図1は第1の実施形態の画像処理装置100の概略構成を示す図である。本実施形態の画像処理装置100は、撮影動画から撮影軌跡を推定し、その推定された撮影軌跡に対し、手振れなどによる軌跡変動が低減するように補正を行い、その補正後の撮影軌跡に対応した安定化動画を生成する機能を有している。さらに、本実施形態の画像処理装置100は、撮影軌跡の変動が低減された安定化動画を生成する際に、被写体等が何も映っていないフレーム画像が生成されてしまう状態になり難くする機能を有している。
画像入力部101には動画や静止画等のデータが入力される。画像入力部101は、動画等を撮像する撮像装置(カメラ)であってもよいし、外部の撮像装置により撮像された撮影動画等が供給される入力インターフェイスであってもよい。本実施形態では、画像入力部101により撮影動画が入力される場合を例に挙げて説明する。画像メモリ102は、画像入力部101より入力された撮影動画の1フレーム又は複数のフレームの画像データを、一時的に記憶保持する。
画像マッチング部1031は、撮影動画の現フレーム画像(フレーム番号n)と次フレーム画像(フレーム番号n+1)とのマッチング処理を行う。ここで、画像マッチング部1031には、画像メモリ102から読み出されたフレーム画像と、画像入力部101から供給されたフレーム画像とが入力される。本実施形態では、画像メモリ102から読み出されるフレーム画像は、画像入力部101から入力されるフレーム画像の1フレーム前の画像であるとする。したがって、画像メモリ102から読み出されたフレーム画像がフレーム番号nの現フレーム画像である場合、画像入力部101から入力されるフレーム画像がフレーム番号n+1の次フレーム画像となる。マッチング処理の詳細は後述する。
基準点設定部1041は、撮影動画の最初のフレーム画像(フレーム番号0とする。)上で基準点を設定する。基準点の設定処理の詳細は後述する。パスプランニング部1042は、基準点設定部1041によって設定された基準点に基づいて、カメラ軌跡推定部103にて推定されたカメラ軌跡を補正する。カメラ軌跡の補正処理の詳細は後述する。
図7のS501において、カメラ軌跡推定部103の画像マッチング部1031は、撮影動画の現フレーム画像(フレーム番号n)と次フレーム画像(フレーム番号n+1)とのマッチング処理を行う。図8(a)は現フレーム画像621(フレーム番号n)の一例を示す図であり、図8(b)は次フレーム画像622(フレーム番号n+1)の一例を示す図である。また、図8(c)はマッチング処理の結果を説明する図である。マッチング処理は、例えばSIFT(Scale−Invariant Feature Transform)法やKLT(Kanade−Lucas−Tomasi)法などを用いて行う。SIFT法では、現フレーム画像と次フレーム画像の特徴点をそれぞれ算出して、それら算出した特徴点を用いた対応探索が行われる。KLT法では、現フレーム画像で特徴点を算出し、その算出した特徴点を、続くフレーム画像内で追跡する特徴点追跡が行われる。マッチング処理の方法は、SIFT法やKLT法などに限定されず、マッチング処理を行うことができるのであれば他の手法を用いてもよい。
図9のS801において、カメラ軌跡補正部104の基準点設定部1041は、撮影動画の最初のフレーム画像(フレーム番号0)内に基準点を設定する。基準点は、例えば、いわゆる消失点や、画像特徴点のような画像情報を基に設定されてもよいし、例えばディスプレイ画面の表示画像上でユーザが指定した任意の点に応じて設定されてもよい。なお、消失点とは、例えば遠近法や透視図法などにおいて、平行な直線群が奥行き方向に延びることで最終的に交わる無限遠の点である。すなわち、安定化動画の出力画像において被写体や消失点等が消えないように基準点を設定することができるのであれば、どのような手法で基準点が設定されてもよい。前述の図6(a)では、入力フレーム画像920内に基準点901が設定された例が示されている。本実施形態における基準点の設定は、ユーザにより設定される場合だけでなく、撮影動画の画像信号を基に算出等されて推定されて自動的に設定される場合も含む。S801の後、カメラ軌跡補正部104の処理は、パスプランニング部1042にて行われるS802の処理に進む。
前述したようにS801において、基準点設定部1041により、図6(a)のように入力フレーム画像920に対して基準点901(基準点pt(t))が設定されたとする。ここで、図6(b)は、図6(a)の入力フレーム画像920を補正カメラ位置p(t)に対応して変形させた変形フレーム画像921の例を示している。また、図6(b)の変形フレーム画像921において、出力画像903は、補正カメラ位置p(t)を基に切り出される画角領域の画像であるとする。図6(b)では、この出力画像903の中心点902(中心点c)と基準点901(基準点pt(t))とに、位置の差がある状態を表している。
図6(d)において、基準点901は基準点pt(t)、中心点902は中心点c、出力画像903は補正カメラ位置p(t)を基に切り出される画角領域の画像、出力画像904は補正カメラ位置pc(t)を基に切り出される画角領域の画像である。また、補正カメラ位置905は補正カメラ位置p(t)、補正カメラ位置906は補正カメラ位置pc(t)、入力カメラ位置907は入力カメラ位置pinである。さらに、位置908は基準点901(基準点pt(t))の空間上での位置、位置909は出力画像903の中心点902(中心点c)の空間上での位置である。出力画像904は補正カメラ位置903(補正カメラ位置pc(t))を基に切り出される画角領域の画像であり、基準点p(t)がカメラ中心点cに重なる場合の画像である。式(9)は補正カメラ位置905(補正カメラ位置p(t))を、補正カメラ位置906(補正カメラ位置pc(t))に近づける項になる。
以下、第2の実施形態の画像処理装置100について説明する。第2の実施形態の画像処理装置100において、前述した第1の実施形態の画像処理装置100と同一の構成及び処理については、それらの説明を省略する。
図11は、第2の実施形態の画像処理装置100におけるカメラ軌跡補正部104の概略構成を示す図である。図11において、前述した図3と同じ構成については、それぞれ同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。第2の実施形態の場合、カメラ軌跡補正部104は、図3の基準点設定部1041の代わりに、基準・候補点設定部1043を有している。また、図12は、第2の実施形態のカメラ軌跡補正部104において、図4のS403で行うカメラ軌跡補正処理の流れを示すフローチャートである。図12において、前述した図9と同じ処理ステップについてはそれぞれ同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。第2の実施形態の場合、カメラ軌跡補正部104は、図9のS801の処理に代えてS1201の処理を行い、また、図9のS805の処理に代えてS1202の処理を行う。
以下、第3の実施形態の画像処理装置100について説明する。第3の実施形態の画像処理装置100において、前述した第1の実施形態の画像処理装置100と同一の構成及び処理については、それらの説明を省略する。
図14は、第3の実施形態の画像処理装置100におけるカメラ軌跡補正部104の概略構成を示す図である。図13において、前述した図3と同じ構成については、それぞれ同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。第3の実施形態の場合、カメラ軌跡補正部104は、図3の基準点設定部1041の代わりに、消失点推定部1044と水平線推定部1045を有し、また、前述したパスプランニング部1042に加えて、パスプランニング部1046を更に有している。なお、以下の説明では、パスプランニング部1042を第1のパスプランニング部1042、パスプランニング部1046を第2のパスプランニング部1046と表記する。また、図15は、第3の実施形態のカメラ軌跡補正部104において、図4のS403で行うカメラ軌跡補正処理の流れを示すフローチャートである。図15において、前述した図9と同じ処理ステップについてはそれぞれ同一の参照符号を付して、それらの説明は省略する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (14)
- 第1の動画が撮影された際の撮影軌跡を前記第1の動画から推定する軌跡推定手段と、
前記推定された撮影軌跡の軌跡変動を補正する軌跡補正手段と、
前記補正された撮影軌跡に対応した第2の動画を、前記第1の動画から生成する生成手段と、
前記第1の動画から、少なくとも一つの基準点を設定する設定手段と、を有し、
前記軌跡補正手段は、前記第2の動画を構成するフレーム画像における前記基準点の位置が、前記フレーム画像の所定の範囲内に存在するように前記撮影軌跡を補正することを特徴とする画像処理装置。 - 前記設定手段は、少なくとも消失点を、前記基準点として設定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記設定手段は、前記基準点が所定の範囲外となる場合、前記基準点を前記第1の動画から再設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 前記設定手段は、
前記基準点と基準点候補とを設定し、
前記撮影軌跡の変動量が所定の閾値以上である場合には、前記基準点候補を前記基準点として再設定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像処理装置。 - 第1の動画が撮影された際の撮影軌跡を前記第1の動画から推定する軌跡推定手段と、
前記推定された撮影軌跡の軌跡変動を補正する軌跡補正手段と、
前記補正された撮影軌跡に対応した第2の動画を、前記第1の動画から生成する生成手段と、
前記第1の動画から水平線を推定する線推定手段と、を有し、
前記軌跡補正手段は、前記第2の動画を構成するフレーム画像における前記水平線の位置が、前記フレーム画像の所定の範囲内に存在するように前記撮影軌跡を補正することを特徴とする画像処理装置。 - 前記軌跡補正手段は、更に、前記第2の動画を構成するフレーム画像における前記水平線を水平に保つように前記撮影軌跡を補正することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記線推定手段は、前記第1の動画から二つの消失点を推定し、前記二つの消失点を含む線分を前記水平線として推定することを特徴とする請求項5又は6に記載の画像処理装置。
- 前記軌跡補正手段は、前記撮影軌跡の長さを短くするように前記撮影軌跡の補正を行うことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記軌跡補正手段は、前記第1の動画が撮影された際のカメラ位置姿勢の変動を補正するように前記撮影軌跡の補正を行うことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記軌跡補正手段は、前記撮影軌跡と前記補正された撮影軌跡との差分を少なくするように前記撮影軌跡の補正を行うことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記生成手段は、前記第1の動画よりも短時間の前記第2の動画を生成することを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 第1の動画が撮影された際の撮影軌跡を前記第1の動画から推定する軌跡推定工程と、
前記第1の動画から、少なくとも一つの基準点を設定する設定工程と、
前記推定された撮影軌跡の軌跡変動を補正する軌跡補正工程と、
前記補正された撮影軌跡に対応した第2の動画を、前記第1の動画から生成する生成工程と、を含み、
前記軌跡補正工程では、前記第2の動画を構成するフレーム画像における前記基準点の位置が、前記フレーム画像の所定の範囲内に存在するように前記撮影軌跡を補正することを特徴とする画像処理装置の画像処理方法。 - 第1の動画が撮影された際の撮影軌跡を前記第1の動画から推定する軌跡推定工程と、
前記第1の動画から水平線を推定する線推定工程と、
前記推定された撮影軌跡の軌跡変動を補正する軌跡補正工程と、
前記補正された撮影軌跡に対応した第2の動画を、前記第1の動画から生成する生成工程と、を含み、
前記軌跡補正工程では、前記第2の動画を構成するフレーム画像における前記水平線の位置が、前記フレーム画像の所定の範囲内に存在するように前記撮影軌跡を補正することを特徴とする画像処理装置の画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1乃至11の何れか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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