JP2021007247A - 画像処理方法、画像処理装置、および、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第1の実施例に係る画像処理方法を適用した撮像装置であるカメラの全体構成を例示して、以下に説明する。
本実施例における撮像素子の画素と副画素の配列の概略図を図2に示す。図2の左右方向をx軸方向とし、上下方向をy軸方向とし、x軸方向およびy軸方向に直交する方向(紙面に垂直な方向)をz軸方向と定義する。図2は、本実施例の2次元CMOSセンサー(撮像素子)の画素(撮像画素)配列を4列×4行の範囲で、副画素配列を8列×4行の範囲で示したものである。
本実施例の撮像素子により取得されるLFデータ(入力画像)から生成される第1視点画像と第2視点画像(第1視点画像から第NLF視点画像)のデフォーカス量と、像ずれ量との関係について、以下に説明する。
本実施例では、第1視点画像と第2視点画像(第1視点画像から第NLF視点画像)のデフォーカス量と像ずれ量の関係性を用いて、撮像画像に対して、撮影後に、フォーカス位置を再修正するリフォーカス処理を行う。本実施例では、リフォーカス処理として以下の2つを組み合わせた処理を行う。1つは、第1視点画像と第2視点画像(第1視点画像から第NLF視点画像)を用いたシフト合成処理によるリフォーカス処理である。もう1つは、像ずれ差分量分布に応じた先鋭化と平滑化によって先鋭度の高い領域とボケ度合いの高い領域を適応的に制御するシャープ/アンシャープ制御である。しかし、本実施例としてはこれに限らず、上記のリフォーカス処理、シャープ/アンシャープ制御両者のうち、いずれか一方のみを画像に行ってもよい。いずれか一方を行う場合には、図9にていずれか一方の処理にのみ係るステップを省略すればよい。
図9のステップS1で、本実施例の撮像素子により取得されたLFデータ(入力画像)から、結像光学系の異なる瞳部分領域毎に、複数の視点画像を生成し、結像光学系の異なる瞳部分領域を合成した瞳領域に応じた撮像画像(合成画像)を生成する。
図9のステップS2で、本実施例の撮像画像(合成画像)と複数の視点画像から、それぞれ、空間周波数の高周波帯域成分を領域毎に抽出して、コントラスト分布を生成する。本実施例のコントラスト分布は、視点画像間の差に応じた調整が行われる。
図9のステップS3において、コントラスト分布MCON(j,i)の値が所定値以上である各位置(j,i)で、第1視点画像と第2視点画像(複数の視点画像)から、第1視点画像と第2視点画像の相関(信号の一致度)に基づき像ずれ量分布を生成する。なお、本実施例はこれに限らず、コントラスト分布MCON(j,i)の値に関係なく各視点画像に基づき像ずれ量分布を生成してもよい。
図9のステップS4で、像ずれ量分布MDIS(j,i)と所定像ずれ量から、像ずれ差分量分布MDIFF(j,i)を生成する。
図9のステップS5で、第1視点画像と第2視点画像(第1視点画像から第NLF視点画像)に対して、像ずれ差分量分布MDIFF(j,i)に応じて、第1の先鋭化および第1の平滑化の処理を行う。そして、第1修正視点画像と第2修正視点画像(第1修正視点画像から第NLF修正視点画像)を生成する。
図9のステップS6で、所定領域において被写界深度を微修正するために、第1修正視点画像と第2修正視点画像(第1修正視点画像から第NLF修正視点画像)毎の重み係数を設定する。
図9のステップS7で、第1修正視点画像と第2修正視点画像(第1修正視点画像から第NLF修正視点画像)毎に重み係数をかけて、瞳分割方向(x軸方向)に相対的にシフトして加算する処理(シフト合成処理)を行う。そして、複数の視点画像による合成画像である中間画像を生成する。
図22の概略図を参照して、本実施例でのシフト合成処理によるリフォーカス可能範囲について説明する。撮像面600には撮像素子(不図示)が配置され、図4、図7、図8の場合と同様に、結像光学系の射出瞳が、第1瞳部分領域501と第2瞳部分領域502に2×1分割される。
図9のステップS8で、第1修正視点画像と第2修正視点画像(第1修正視点画像から第NLF修正視点画像)より生成されたシフト合成画像(中間画像)に対し、像ずれ差分量分布MDIFF(j,i)に応じた第2の先鋭化および第2の平滑化の処理を行う。この処理によって、撮影後に、先鋭度の高い領域とボケ度合いの高い領域を適応的に制御するシャープ/アンシャープ制御された出力画像を生成する。
遠近競合やオクルージョンを生じている領域など、空間周波数成分が大きく異なる複数の被写体像が混成している領域に、先鋭化や平滑化などの画像処理を強く行うと、画質品位が低下する場合がある。
次に、本発明の第2の実施例を説明する。なお、第1の実施例の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。本実施例では、第1視点画像と第2視点画像(第1視点画像から第NLF視点画像)のデフォーカス量と像ずれ量の関係性を用いて、撮影後に、彩度を修正する処理を行う。
図25のステップS5で、撮像画像に対して、像ずれ差分量分布MDIFF(j,i)に応じて、彩度強調および彩度低減の処理を行い、彩度が修正された出力画像を生成する。
本実施例では、撮像画像I(j、i)に対して、像ずれ差分量分布が0以上(MDIFF(j,i)≧0)の領域では、彩度強調処理を行う。一方、像ずれ差分量分布が0未満(MDIFF(j,i)<0)の領域では、彩度低減処理を行う。そして、出力画像を生成する。
次に、本発明の第3の実施例を説明する。なお、第1の実施例の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。
図9のステップS1で、本実施例の撮像素子により取得されたLFデータ(入力画像)から、結像光学系の異なる瞳部分領域毎に、複数の視点画像を生成し、結像光学系の異なる瞳部分領域を合成した瞳領域に応じた撮像画像を生成する。ステップS1において、まず、本実施例の撮像素子により取得されたLFデータ(入力画像)を入力する。もしくは、予め本実施例の撮像素子により撮影され、記録媒体に保存されているLFデータ(入力画像)を用いても良い。
図9のステップS2で、本実施例の撮像画像と複数の視点画像から、それぞれ、空間周波数の高周波帯域成分を領域毎に抽出して、コントラスト分布を生成する。本実施例のコントラスト分布は、視点画像間の差に応じた調整が行われる。ステップS2において、まず、ベイヤー配列のRGB信号である撮像画像I(j、i)から、位置(j,i)ごとに、各色RGBの色重心を一致させて、撮像輝度信号Yを、式(3A)により生成する。同様に、ベイヤー配列のRGB信号である第k視点画像Ik(k=1〜NLF)から、第k視点輝度信号Ykを、式(3B)により生成する。
Claims (1)
- 複数の視点画像を取得し、
前記複数の視点画像からコントラスト分布を生成し、
前記複数の視点画像に基づく画像に対して、前記コントラスト分布に応じた画像処理を行い、出力画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
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