JP4578566B2 - 画像生成方法、装置、およびそのプログラム並びにプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
本願は、2007年10月15日に出願された特願2007−267613号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
画像合成では、元のカメラ映像は空間中のどの方向から撮影した画像情報であるかを示すカメラパラメータがわかっているとする。画像合成には種々の方法がある。
例えば、奥行き情報を推定して合成する方法がある。まず元のカメラ映像間で画像情報の対応点探索を行い視差情報を求め、視差情報からシーンの奥行き情報を推定する。そして、仮想カメラ位置の奥行き情報を推定して、対応する画像情報を元のカメラの画像情報から作成する(非特許文献1参照)。
Keita Takahashi and Takeshi Naemura,"Layered Light-Field Rendering with Focus Measurement", EURASIP Signal Processing: Image Communication, vol.21, no.6, pp.519-530(2006.7). M. Droese, T. Fujii and M. Tanimoto,"Ray-Space Interpolation Constraining Smooth Disparities Based On Loopy Belief Propagation", Proc. of IWSSIP2004, pp.247-250, Poznan, Poland, Sept. 2004. 松山隆司、高井勇志、ウ小軍、延原章平:「3次元ビデオ映像の撮影・編集・表示」、日本バーチャルリアリティ学会論文誌、Vol.7, No.4, pp.521-532, 2002.12. E.Reinhard, M.Stark, P.Shirley and J.Ferwerda, "Photographic Tone Reproduction for Digital Images", presented at SIGGRAPH, 2002.
多視点撮像系でビット深度の異なるカメラを用いた場合には、低いビット深度の画像と高いビット深度の画像が混在することになる。また、同じビット深度のカメラで撮影した場合であっても、例えば一部のカメラ映像のビット深度を低減することで情報量を削減できるため、多視点画像の圧縮には好適な場合がある。この場合においても、低いビット深度の画像と高いビット深度の画像が混在することになる。
ビット深度とは、例えば8ビットであるとか10ビットであるとかいった、信号のダイナミックレンジを指している。撮影されていないレンジがあると(即ち、ダイナミックレンジが狭くなると)、その部分の情報が欠落しており、主観品質が悪くなるため、多視点映像の符号量を削減しようとした場合に問題となる。
この場合の閾値を低いビット深度の画像情報と一緒にファイル化しておくことも好適である。ファイル化された低いビット深度の画像情報から高いビット深度の画像情報を生成する際に、ファイルに含まれる閾値を使用することで、生成する際に常に同じ画像が得られることを保障できる。
(i) 対応する画像Cの各画素位置に画像Dの画像情報を設定する、もしくは、
(ii) 対応する画像Cの各画素位置に画像Dの画像情報と画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定する
ようにする。
(i) 対応する画像Cの各画素位置に画像Dの画像情報を設定する、もしくは、
(ii) 対応する画像Cの各画素位置に画像Dの画像情報と画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定する
ようにする。
102、202、302、402 対応点推定部
103、203、303、403 対応画像設定部
204、304、404 画像補間部
305、405 画像ビット深度縮小部
306、406 差分作成部
307、407 画像選択部
308、408 画像生成部
409 生成差分合計部
410 閾値設定部
411 閾値決定部
412 基準画像ビット深度縮小部
第1の実施例として、別のカメラで撮影された低ビット深度の画像Aと高ビット深度の画像Bから、画像Aに対応する高ビット深度(画像Bのビット深度に対応)の画像Cを生成する場合の例を示す。ここで、カメラで撮影される信号は、全てYUV信号(輝度Y、色差U,V)により色信号が設定されているものとし、実施例では、Y信号のみ扱うものとする。
また、対応点推定部102では、カメラパラメータもしくは既知のマッチング技術を用いて、画像Cの各画素について(画像B中の)対応する画素の候補を(1〜複数)仮定し、対応する画素間で差分の絶対値を求めて、それら絶対値の最小値が予め設定した閾値よりも小さい場合には、その最小値となる点を対応点と推定し、閾値よりも大きい場合には、画像Cの当該画素については対応点はないと推定するものとする。
なお、画像ビット深度拡大部101では、他のトーンマッピング方法を用いてもよい。
そして、対応点推定部102は、画像Cと画像B1の対応点の有無と位置を、上記と同様の方法で推定する。対応画像設定部103は、対応点推定部102で対応点があると推定された各位置における画像B1の画像情報を画像Cへ設定する。
次に、対応点推定部102は、画像Cと画像B2の対応点の有無と位置を、同様に推定する。対応画像設定部103は、対応点推定部102で対応点があると推定された各位置における画像B2の画像情報を画像Cへ設定する。
以上により画像Cを生成する。
画像Bが3つ以上ある場合にも同様に高ビット深度の画像Cを生成することができる。
以下に説明する他の実施例についても複数の画像Bがある場合に、同様に実施することができる。
次に、第2の実施例として、第1の実施例と同様に、別のカメラで撮影された低ビット深度の画像Aと高ビット深度の画像Bから、画像Aに対応する高ビット深度の画像Cを生成する場合の例を示す。ただし、対応点がない場合には、周囲の高ビット深度の画像情報から補間して生成する場合の例を示す。
次に、第3の実施例として、第1の実施例と同様に、別のカメラで撮影された低ビット深度の画像Aと高ビット深度の画像Bから、画像Aに対応する高ビット深度(画像Bのビット深度に対応)の画像Cを生成する場合の例を示す。ただし、生成した画像情報のダイナミックレンジを縮小した画像と元の画像Aとの差が小さい画素位置にだけ、生成した画像情報を適用する場合の例を示す。
以下の説明で、画像Dは、画像Aを初めにトーンマッピング拡大した画像、画像Eは、画像Dと同サイズ(同じ画素構成)の一時的な処理用画像である。
また、画像Fは、画像Eをトーンマッピング縮小して作成した、ビット深度の小さい画像(画像Aと同じビット深度を有する、一時的な処理用画像)である。
差分作成部306では、各画素位置で上記差分を作成するものとする。
画像選択部307では、予め差分の閾値を設定しておき、差分作成部306で得られる差分との比較をするものとする。
画像ビット深度縮小部305は、画像Eをトーンマッピング縮小してビット深度の小さい画像Fを作成する(ステップS34)。差分作成部306は、画像Aと画像Fの差分を作成する(ステップS35)。
画像選択部307では、差分作成部306で得られる差分に従い、各画素位置について、画像Eまたは画像Dを選択して画像Cを生成する(ステップS36)。
また、差分作成部306では、対象画素を中心とするブロック間の差分を作成してもよい(第1の実施例参照)。
この画像選択部307の代わりに、図7に示す画像生成部308を設けてもよい。
これによれば、差分が大きい場合にトーンマッピング拡大した画像Dを用いるのではなく、トーンマッピング拡大した画像Dと他の画像から生成した画像Eの重み付け平均を用いることができる。本手法は、トーンマッピング拡大した画像Dの劣化が大きい場合に好適である。
次に、第4の実施例として、別のカメラで撮影された同じビット深度の画像AとBがあり、画像Aの縮小画像と画像Bから画像Aに近い画像Cを生成する場合の例を示す。ここでは、生成した画像情報のダイナミックレンジを縮小した画像と元の画像Aとの差が小さい画素位置にだけ生成した画像情報を適用する場合の例を示す。この実施例では、各画素位置における2画像間の差分に対する閾値も推定することが特徴である。
・画像Aをトーンマッピングしてビット深度の小さい画像Gを作成する基準画像ビット深度縮小部412と、
・画像Gをトーンマッピング拡大して、画像A,Bと同じビット深度の画像Dを作成する画像ビット深度拡大部401と、
・画像Dの各画素位置と画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定部402と、
・対応点推定部402で対応点があると推定された、画像D中の画素位置と同じ画像E(同サイズの一時的な処理画像)中の画素位置に、画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定部403と、
・対応点推定部402で対応点がないと推定された、画像D中の画素位置と同じ画像E中の画素位置の画像情報を、対応画像設定部403で設定された画像情報から作成する画像補間部404と、
・画像Eをトーンマッピングしてビット深度の小さい(画像Gと同じビット深度の)画像Fを作成する画像ビット深度縮小部405と、
・画像Gの各画素位置において、画像Gの画像情報と、同じ画素位置の画像Fの画像情報との差分を求める差分作成部406と、
・予め設定した範囲で複数の閾値を設定する閾値設定部410と、
・閾値設定部410で設定した各閾値に対し、差分作成部406で求めた各画素位置における差分が閾値よりも小さい場合には、対応する画像Cの各画素位置に画像Eの画像情報を設定し、差分作成部406で求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する画像Cの各画素位置に画像Dの画像情報を設定する画像選択部407と、
・画像選択部407で得られる画像Cと画像Aの各画素位置における画像情報の差分の合計を算出する生成差分合計部409と、
・生成差分合計部409で得られる差分の合計が最も小さくなる閾値を決定する閾値決定部411と
を備える。
画像ビット深度拡大部401は、画像Gからビット深度の大きい(画像A,Bと同じビット深度を有する)画像Dを作成する(ステップS41)。
そして、対応点推定部402は、画像Dと画像Bの対応点の有無と位置を推定する(ステップS42)。
対応画像設定部403は、対応点推定部402で対応点があると推定された位置における画像Bの画像情報を、画像Eへ設定する(ステップS43)。
画像ビット深度縮小部405は、画像Eからビット深度の小さい画像Fを作成する(ステップS45)。
差分作成部406は、画像Gと画像Fの差分を作成する(ステップS46)。
画像選択部407では、差分作成部406で得られる差分と閾値を比較し、各画素位置毎に画像Eまたは画像Dを選択して画像Cを生成する(ステップS48)。
生成差分合計部409は、画像Cと画像Aとの差分の合計を求める(ステップS49)。
以上の閾値設定部410と画像選択部407と生成差分合計部409の処理を、閾値を10ずつ増やしながら50まで繰り返し実行する(ステップS50、S51)。
画像生成部408では、差分作成部406で求めた各画素位置における差分が小さい場合には、対応する画像Cの各画素位置に画像Eの画像情報を設定し、差分作成部406で求めた各画素位置における差分が大きい場合には、対応する画像Cの各画素位置に画像Dの画像情報と画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定する。
すなわち、動画像中の各フレームのビット深度が異なる場合に、低ビット深度のフレームの画像に対して、他の高ビット深度のフレームの画像を利用して、高いビット深度の画像を生成することができる。
例えば、低ビット深度のフレームを画像Aとし、他の高ビット深度のフレームを画像Bとして、高ビット深度の画像Cを生成する処理に適用できる。
また、YUV信号がありY信号のビット深度が同じであるが、UV信号のビット深度が異なる場合にも適用できる。この場合には、画像拡大部においてUV信号のみ拡大し、Y信号はそのままコピーする。そして、対応点推定部における対応点推定の処理をUまたはV信号を拡大した信号ではなく、Y信号で行ってもよい。
Claims (18)
- 第1の画像Aと、画像Aよりもビット深度の高い第2の画像Bから、第3の画像Cの画像情報を生成する画像生成方法であって、
第1の画像Aをトーンマッピング拡大して、画像Bと同じビット深度を有する第3の画像Cを作成する画像ビット深度拡大ステップと、
第3の画像Cの各画素位置と第2の画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定ステップと、
前記対応点推定ステップで対応点があると推定された、第3の画像C中の画素位置に、第2の画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定ステップと、
を実行することを特徴とする画像生成方法。 - 前記対応点推定ステップで対応点がないと推定された、第3の画像C中の画素位置の画像情報を、前記対応画像設定ステップで設定された画像情報から補間して作成する画像補間ステップ、
を更に実行することを特徴とする、請求項1記載の画像生成方法。 - 第1の画像Aと、画像Aよりもビット深度の高い第2の画像Bから第3の画像Cの画像情報を生成する画像生成方法であって、
第1の画像Aをトーンマッピング拡大して、画像Bと同じビット深度を有する第4の画像Dを作成する画像ビット深度拡大ステップと、
第4の画像Dの各画素位置と第2の画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定ステップと、
前記対応点推定ステップで対応点があると推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置に、第2の画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定ステップと、
前記対応点推定ステップで対応点がないと推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置の画像情報を、前記対応画像設定ステップで設定された画像情報から補間して作成する画像補間ステップと、
第5の画像Eをトーンマッピング縮小して、画像Aと同じビット深度を有する第6の画像Fを作成する画像ビット深度縮小ステップと、
第1の画像Aの各画素位置において、第1の画像Aの画像情報と、同じ画素位置の第6の画像Fの画像情報との差分を求める差分作成ステップと、
前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも小さい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第5の画像Eの画像情報を設定し、前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報に基づいた画像情報を設定する画像情報設定ステップと、
を実行することを特徴とする画像生成方法。 - 前記画像情報設定ステップにおいて、前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報を設定することを特徴とする請求項3記載の画像生成方法。
- 前記画像情報設定ステップにおいて、前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報と第5の画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定することを特徴とする請求項3記載の画像生成方法。
- 同じビット深度を有する第1の画像Aと第2の画像Bから第3の画像Cの画像情報を、第4〜第7の画像D〜Gを用いて生成する画像生成方法であって、
第1の画像Aをトーンマッピング縮小してビット深度の小さい第7の画像Gを作成する基準画像ビッ卜深度縮小ステップと、
第7の画像Gをトーンマッピング拡大して、画像Aと同じビット深度を有する第4の画像Dを作成する画像ビット深度拡大ステップと、
第4の画像Dの各画素位置と第2の画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定ステップと、
前記対応点推定ステップで対応点があると推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置に、第2の画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定ステップと、
前記対応点推定ステップで対応点がないと推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置の画像情報を、前記対応画像設定ステップで設定された画像情報から補間して作成する画像補間ステップと、
第5の画像Eをトーンマッピング縮小して、画像Gと同じビット深度を有する第6の画像Fを作成する画像ビット深度縮小ステップと、
第7の画像Gの各画素位置において、第7の画像Gの画像情報と、同じ画素位置の第6の画像Fの画像情報との差分を求める差分作成ステップと、
閾値を設定する閾値設定ステップと、
前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも小さい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第5の画像Eの画像情報を設定し、前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報に基づいた画像情報を設定する画像情報設定ステップと、
前記画像情報設定ステップで得られる第3の画像Cと第1の画像Aの各画素位置における画像情報の差分の合計を算出する生成差分合計ステップと、
前記閾値設定ステップで設定した閾値を予め定められた範囲内で変えながら前記画像情報設定ステップと前記生成差分合計ステップとを繰り返した結果から、前記生成差分合計ステップで得られる差分の合計が最も小さくなる閾値を決定する閾値決定ステップと、
を実行することを特徴とする画像生成方法。 - 前記画像情報設定ステップにおいて、前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報を設定することを特徴とする請求項6記載の画像生成方法。
- 前記画像情報設定ステップにおいて、前記差分作成ステップで求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報と第5の画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定することを特徴とする請求項6記載の画像生成方法。
- 第1の画像Aと、画像Aよりもビット深度の高い第2の画像Bから第3の画像Cの画像情報を生成する画像生成装置であって、
第1の画像Aをトーンマッピング拡大して、画像Bと同じビット深度を有する第3の画像Cを作成する画像ビット深度拡大部と、
第3の画像Cの各画素位置と第2の画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定部と、
前記対応点推定部で対応点があると推定された、第3の画像C中の画素位置に、第2の画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定部と、
を備えることを特徴とする画像生成装置。 - 前記対応点推定部で対応点がないと推定された、第3の画像C中の画素位置の画像情報を、前記対応画像設定部で設定された画像情報から補間して作成する画像補間部、
を更に備えることを特徴とする請求項9記載の画像生成装置。 - 第1の画像Aと、画像Aよりもビット深度の高い第2の画像Bから第3の画像Cの画像情報を生成する画像生成装置であって、
第1の画像Aをトーンマッピング拡大して、画像Bと同じビット深度を有する第4の画像Dを作成する画像ビット深度拡大部と、
第4の画像Dの各画素位置と第2の画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定部と、
前記対応点推定部で対応点があると推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置に、第2の画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定部と、
前記対応点推定部で対応点がないと推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置の画像情報を、前記対応画像設定部で設定された画像情報から補間して作成する画像補間部と、
第5の画像Eをトーンマッピング縮小して、画像Aと同じビット深度を有する第6の画像Fを作成する画像ビット深度縮小部と、
第1の画像Aの各画素位置において、第1の画像Aの画像情報と、同じ画素位置の第6の画像Fの画像情報との差分を求める差分作成部と、
前記差分作成部で求めた各画素位置における差分が閾値よりも小さい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第5の画像Eの画像情報を設定し、前記差分作成部で求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報に基づいた画像情報を設定する画像情報設定部と、
を備えることを特徴とする画像生成装置。 - 前記画像情報設定部は、前記差分作成部が求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報を設定することを特徴とする請求項11記載の画像生成装置。
- 前記画像情報設定部は、前記差分作成部が求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報と第5の画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定することを特徴とする請求項11記載の画像生成装置。
- 同じビット深度を有する第1の画像Aと第2の画像Bから第3の画像Cの画像情報を、第4〜第7の画像D〜Gを用いて生成する画像生成装置であって、
第1の画像Aをトーンマッピング縮小してビット深度の小さい第7の画像Gを作成する基準画像ビット深度縮小部と、
第7の画像Gをトーンマッピング拡大して、画像Aと同じビット深度を有する第4の画像Dを作成する画像ビット深度拡大部と、
第4の画像Dの各画素位置と第2の画像B中の対応点の有無および対応点位置を推定する対応点推定部と、
前記対応点推定部で対応点があると推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置に、第2の画像B中の対応位置の画像情報を設定する対応画像設定部と、
前記対応点推定部で対応点がないと推定された、第4の画像D中の画素位置と同じ第5の画像E中の画素位置の画像情報を、前記対応画像設定部で設定された画像情報から補間して作成する画像補間部と、
第5の画像Eをトーンマッピング縮小して、画像Gと同じビット深度を有する第6の画像Fを作成する画像ビット深度縮小部と、
第7の画像Gの各画素位置において、第7の画像Gの画像情報と、同じ画素位置の第6の画像Fの画像情報との差分を求める差分作成部と、
閾値を設定する閾値設定部と、
前記差分作成部で求めた各画素位置における差分が閾値よりも小さい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第5の画像Eの画像情報を設定し、前記差分作成部で求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報に基づいた画像情報を設定する画像情報設定部と、
前記画像情報設定部で得られる第3の画像Cと第1の画像Aの各画素位置における画像情報の差分の合計を算出する生成差分合計部と、
前記閾値設定部で設定した閾値を予め定められた範囲内で変えながら前記画像情報設定部と前記生成差分合計部とによる処理を繰り返した結果から、前記生成差分合計部で得られる差分の合計が最も小さくなる閾値を決定する閾値決定部と、
を備えることを特徴とする画像生成装置。 - 前記画像情報設定部は、前記差分作成部が求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報を設定することを特徴とする請求項14記載の画像生成装置。
- 前記画像情報設定部は、前記差分作成部が求めた各画素位置における差分が閾値よりも大きい場合には、対応する第3の画像Cの各画素位置に第4の画像Dの画像情報と第5の画像Eの画像情報を重み付け平均した値を設定することを特徴とする請求項14記載の画像生成装置。
- 請求項1、3、及び6のいずれか1項に記載の画像生成方法を、コンピュータに実行させるための画像生成プログラム。
- 請求項1、3、及び6のいずれか1項に記載の画像生成方法を、コンピュータに実行させるための画像生成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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