JP6104066B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、異なる視点から撮像された複数の画像データを用いる画像処理装置および画像処理方法に関する。
近年、複数の視点から撮像された画像データ(以下、多視点画像データという)を用いて被写体までの距離や形状を推定し、後からピント位置の調節(リフォーカス)や特定物の除去を可能とする画像処理技術が知られている。例えば、特許文献1では、被写体が不要物によって遮られている部分(以下、オクルージョン領域という)を、別の視点から撮像された画像データを用いて合成することにより、不要物を除去する技術が開示されている。
特開2010−20581号公報
しかしながら、特許文献1では、オクルージョン領域が不要物によって遮られていない視点から撮像された画像データが必要であり、撮影現場でそのような画像データを取得できているか否かを確認することができない。また、オクルージョン領域を含まない合成画像を示す合成画像データを生成するために、どの視点から撮像した画像データが必要なのかが撮影現場においてわからないという課題がある。
本発明にかかる情報処理装置は、複数の視点から得られる多視点画像データに基づいて、前記複数の視点から撮像することができない領域である被写体中のオクルージョン領域を特定する特定手段と、前記オクルージョン領域を撮像するために要する移動量を導出する導出手段と、前記移動量をユーザに報知する報知手段と、を有し、前記報知手段は、前記移動量に応じた移動後の画像とライブ画像とをオーバーレイ表示することで、前記移動量をユーザに報知することを特徴とする
本発明によれば、撮影現場において、不要物を除去するための多視点画像データを効率的に取得することができる。
複数の撮像部を備えた多眼方式の撮像装置の一例を示す図である。 多眼方式の撮像装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 撮像部の内部構成の一例を示す図である。 画像処理部および表示制御部の構成を示すブロック図である。 画像処理部の動作を示すフローチャート図である。 撮像装置と被写体との位置関係を示す概念図である。 多視点画像データの一例である。 被写体情報を説明する概念図である。 オクルージョン領域を説明する概念図である。 移動量導出部の動作を示すフローチャート図である。 移動量の導出方法を説明する概念図である。 不要物を除去した画像データの一例である。 移動量を報知する表示部の一例である。 移動量の制限を通知する表示部の一例である。 複数の撮像部を備えた多眼方式の撮像装置の別の例を示す図である。
以下に図面を参照して、発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
[実施例1]
図1は、複数の撮像部を備えた多眼方式による多視点撮像装置の一例を示す図である。撮像装置100は、カラー画像を取得する3個の撮像部101〜103及び撮影ボタン104を備えている。図1に示すように3個の撮像部は、直線上に均等に配置されている。ユーザが撮影ボタン104を押下すると、撮像部101〜103が被写体の光情報をセンサ(撮像素子)で受光し、受光した信号がA/D変換され、複数のカラー画像データ(デジタルデータ)が同時撮像される。
このような多眼方式の撮像装置により、同一の被写体を複数の視点位置から撮像したカラー画像群を得ることができる。このように同時撮像された複数の画像データのことを総称して多視点画像データと称する。なお、ここでは撮像部の数を3個としたが撮像部の数は3個に限定されず、撮像装置が複数の撮像部を有する限りにおいてその数によらず本実施例は適用可能である。
図2は、撮像装置100の内部構成を示すブロック図である。中央処理装置(CPU)201は、以下に述べる各部を統括的に制御する。RAM202は、CPU201の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ROM203は、CPU201で実行される制御プラグラム等を格納している。
バス204は、各種データの転送経路となる。例えば、撮像部101〜103によって取得されたデジタルデータは、このバス204を介して所定の処理部に送られる。操作部205はユーザの指示を受け取る。具体的にはボタンやモードダイヤルなどが含まれる。表示部206は撮像画像や文字の表示を行い、例えば、液晶ディスプレイが用いられる。表示部206はタッチスクリーン機能を有していても良く、その場合はタッチスクリーンを用いたユーザ指示を操作部205の入力として扱うことも可能である。
表示制御部207は、表示部206に表示される撮像画像や文字の表示制御を行う。また、表示制御部207では、ユーザに撮像装置の移動量の報知および本撮像の指示を行う。これらを含む表示制御部207の詳細については後述する。
撮像制御部208は、フォーカスを合わせる、シャッターを開く・閉じる、絞りを調節するなどの、CPU201からの指示に基づいた撮像部の制御を行う。デジタル信号処理部209は、バス204を介して受け取ったデジタルデータに対し、ホワイトバランス処理、ガンマ処理、ノイズ低減処理などの各種処理を行う。エンコード部210は、デジタルデータをJPEGやMPEGなどのファイルフォーマットに変換する処理を行う。外部メモリ制御部211は、撮像装置100を、PCやその他のメディア(例えば、ハードディスク、メモリーカード、CFカード、SDカード、USBメモリ)に結合するためのインターフェースである。
画像処理部212は、撮像部101〜103で取得されたカラー画像群或いは、デジタル信号処理部209から出力されるカラー画像群から、画像合成などの画像処理を行う。画像処理部212は、複数の視点で撮像された画像データを用いて移動量の導出および不要物の除去を行う。画像処理部212の詳細については後述する。
なお、撮像装置の構成要素は上記以外にも存在するが、本実施例の主眼ではないので、説明を省略する。
図3は、撮像部101の内部構成を示す図である。なお、撮像部102、103についても同様の構成とする。撮像部101は、レンズ301〜303、絞り304、シャッター305、光学ローパスフィルタ306、iRカットフィルタ307、カラーフィルタ308、センサ309及びA/D変換部310で構成される。レンズ301〜303は夫々、ズームレンズ301、フォーカスレンズ302、ぶれ補正レンズ303である。センサ309は、例えばCMOSやCCDなどのセンサであり、上記の各レンズでフォーカスされた被写体の光量を検知する。検知された光量はアナログ値としてセンサ309から出力され、A/D変換部310によってデジタル値に変換されて、デジタルデータとなってバス204に出力される。
図4は、画像処理部212および表示制御部207の構成を示すブロック図である。以下では、画像処理部212および表示制御部207の詳細について説明する。
(画像処理部)
ここでは、画像処理部212の詳細について説明する。画像処理部212は、多視点画像取得部401、被写体選定部402、被写体情報取得部403、オクルージョン領域特定部404、移動量導出部405、および不要物除去部406を有する。
多視点画像取得部401は、撮像部101〜103で複数の視点で撮像されたカラー画像データ群を多視点画像データとして取得する。被写体選定部402は、ユーザによる操作部205の操作などによって被写体を選定する。被写体情報取得部403は、被写体選定部402によって選定された被写体の被写体情報を取得する。オクルージョン領域特定部404は、被写体情報取得部403で取得された被写体情報と、多視点画像取得部401にて取得された多視点画像データとに基づいてオクルージョン領域を特定する。
移動量導出部405は、オクルージョン領域特定部404によって特定されたオクルージョン領域を含まない合成画像を生成するために用いられる多視点画像データを撮像するために必要な撮像装置の移動量を導出する。
不要物除去部406は、オクルージョン領域特定部404によって特定されたオクルージョン領域における不要物を除去する処理を行う。
図5は、画像処理部212の動作を示すフローチャート図である。以下、図5を参照して画像処理部212の処理について説明する。なお、図5に示すフローチャートは、RAM202に展開されたプログラムをCPU201が実行することにより実現される。
まず、ステップS501では、多視点画像取得部401が撮像部101〜103で撮像した多視点画像データを取得する。多視点画像データは、撮影ボタン104または操作部205からのユーザの指示に基づいて、撮像制御部208が撮像部101〜103のシャッターを閉じることにより得られる画像データ群である。また、これらの多視点画像データは、RAM202またはPCやその他のメディアから外部メモリ制御部211を通じて画像入力されるものでも構わない。
ここで、撮像装置と被写体との位置関係について説明する。図6は、本実施例で用いる撮像装置と被写体との位置関係を示す概念図である。図6は、撮像装置と被写体との位置関係を上から見た図であり、撮像装置の前に、奥側に被写体Aがあり手前側に被写体Bがあり、各々、撮像装置からd1、d2離れた距離に配置されている。また、1つの撮像部で撮像できる範囲は視野範囲aの広さを持つ。
図7は、本実施例で用いる多視点画像データの一例である。画像データ701〜703は、各々、撮像部101〜103で撮像されたものである。図7において、被写体Aは各々704、705、706であり、被写体Bは各々707、708、709である。なお、図7に示す画像データを取得した際の撮像のことを、後述する本撮像に対して、以下、プレ撮像と呼ぶ。
次にステップS502では、被写体選定部402が被写体を選定する。例えば、顔認識技術を用いて特定の人物を被写体として選定したり、フォーカスの合った被写体を自動的に選定したりすることができる。もちろん、操作部205からのユーザの指示に基づいて被写体を選定しても構わない。例えば、表示部206にタッチパネルを用いて、表示部206に表示された被写体をタッチすることにより被写体を選定しても構わない。
次に、ステップS503では、被写体情報取得部403が被写体情報を取得する。被写体情報は、画像データにおいて被写体を特定可能な情報であればよい。例えば、被写体選定部402で選定された被写体が撮像されている画像中の画素の座標情報を領域情報として保持すればよい。図8は、被写体情報を説明する概念図であり、被写体Aの領域情報801が被写体情報となる。なお、ここでは、被写体情報を領域情報として説明したが、より高度には被写体の形状情報を保持することが望ましい。被写体の形状情報を用いれば、後述する移動量の導出を高精度に行うことができる。被写体の形状情報は、レーザ光や赤外光などを用いて計測したり、予め既知の物体であれば3次元のモデルデータなどを用いたりして取得することができる。また、多視点画像データを用いて被写体の距離や形状を推定する方法が知られているが、本実施例の主眼ではないため詳細は省略する。
次に、ステップS504では、オクルージョン領域特定部404が被写体中のオクルージョン領域を特定する。一般的にオクルージョン領域とは、被写体が前方にある物体によって遮られている領域のことであるが、本実施例では、いずれの撮像部からも見ることができない被写体の領域のことを示すものとする。
図9は、オクルージョン領域を説明する概念図である。ここでは、撮像部102の画像データ702におけるオクルージョン領域について説明する。画像データ702において、被写体Aが被写体Bによって遮られている領域は708である。しかし、画像データ701によれば、被写体Aの領域の一部901が撮像されていることがわかる。同様に、画像データ703によれば、被写体Aの領域の一部902が撮像されていることがわかる。したがって、いずれの撮像部からも見ることができない領域、すなわちオクルージョン領域は、903となる。なお、被写体Aの領域の一部901および902は、被写体の特徴点を抽出し、特徴点を対応づける写像関数を求めることにより画像データ702に合成することができる。
次に、ステップS505では、オクルージョン領域特定部404は、オクルージョン領域があるか否かを判定する。オクルージョン領域があるか否かの判定は、例えば被写体の特徴点の対応付けができるか否かによって判定することができる。オクルージョン領域がある場合はステップS506へ、そうでない場合はステップS508へ進む。
ステップS506では、移動量導出部405が撮像装置100の撮影位置の移動量を導出する。ここでは、ステップS504で特定したオクルージョン領域を含まなくなるように移動量が決定される。図10は、移動量導出部405の動作を示すフローチャート図である。
まず、ステップS1001で移動量導出部405は、多視点画像データから被写体の特徴点を抽出し、特徴点に対応する画素(対応画素)を導出する。対応画素の導出には、パターンマッチング法などを用いればよい。
次に、ステップS1002で移動量導出部405は、各被写体の距離情報を導出する。図11は距離情報の導出と移動量導出とを説明する概念図である。例えば被写体までの距離d1は、図11(a)に示すα、β、sを用いて以下の式で表わされる。
ここで、αは被写体の特徴点1101と撮像部101とのなす角であり、対応画素の座標より導出される。また、βは被写体の特徴点1101と撮像部102とのなす角であり、対応画素の座標より導出される。また、sは撮像部101と撮像部102との距離であり、この距離は既知である。同様に、ステップS1002において移動量導出部405は、被写体Bまでの距離d2も同様に導出する。
次に、ステップS1003で移動量導出部405は、オクルージョン領域の大きさを導出する。オクルージョン領域の大きさnは、図11(b)に示すθ、d1を用いて以下の式で表わされる。
ここで、θは撮像部102の画角であり、Wは画像データの水平方向の画素数であり、xはオクルージョン領域の水平方向の画素数である。画像データの水平方向の画素数W及び画角θは既知である。オクルージョン領域の水平方向の画素数xは、ステップS504において導出されている。
最後に、ステップS1004で移動量導出部405は、カメラ移動量を導出する。カメラ移動量pは、図11(c)に示すd1、d2を用いて以下の式で表わされる。
ここで、d1は被写体Aまでの距離であり、d2は被写体Bまでの距離である。以上により、カメラ移動量を導出できる。図11(c)の例では、撮像部103がカメラ移動量pだけ移動して103’の位置で撮像することで、被写体Aのオクルージョン領域903に対応する領域を撮像することが可能である。
次に、ステップS507では、移動量導出部405が導出した移動量を報知部407に通知する。報知部407の詳細については、後述の表示制御部で説明する。
最後に、ステップS508では、不要物除去部406が不要物を除去した画像データを生成する。不要物を除去した画像データは、ステップS504におけるオクルージョン領域の特定と同様の方法で合成できる。すなわち、被写体の特徴点を抽出し、特徴点を対応づける写像関数を求めることにより各画像データを合成する。図12は、不要物を除去した画像データの一例であり、被写体Bが除去できていることがわかる。
(表示制御部)
次に、図4に戻り、表示制御部207の詳細について説明する。表示制御部207は、図4に示すように、報知部407、本撮像指示部408、保持部409を有する。
報知部407は、画像処理部212から通知されたカメラ移動量を表示部206を介してユーザに報知する。図13は、報知部407がユーザに移動量を報知する際のGUI(グラフィカルユーザインタフェース)の一例である。図13では、画像を表示する表示領域1301、ユーザの操作を入力する操作部1302、ユーザへ情報を報知する表示領域1303を示している。なお、表示領域1301に表示する画像は、任意の撮像部101〜103で得られた画像であってよく、図13の例では、撮像部102で得られた画像を表示している。
図13(a)では、報知部407は表示領域1303にカメラ移動量に関する情報を表示する。例えば、移動量が4cmであった場合、「右に4cm移動してください」などと表示する。また、矢印などの図形を用いて移動量を表示したり、移動量に基づいて矢印の大きさを変化させたりしても構わない。また、ここでは、画像を表示する表示領域1301と情報を報知する表示領域1303とを分けて説明したが、報知する情報を画像上にオーバーレイ表示するなどして同一の表示領域に表示してもよいことは言うまでもない。
図13(b)では、報知部407は表示領域1301に移動後の撮影位置に関する情報を表示する。例えば、プレ撮像時の画像とカメラ移動量とに基づいて移動後の合成画像を画像処理部212にて生成させて、表示領域1301にオーバーレイ表示する。なお、プレ撮像時の画像の移動後の合成画像には、プレ撮像時にオクルージョン領域が含まれている場合には、オクルージョン領域が含まれた状態の画像となる。移動後の合成画像の生成には、多視点画像を用いて自由視点画像を生成する方法が知られているが詳細は省略する。また、簡単には、図9に示すオクルージョン領域の水平方向の画素数だけプレ撮像画像をシフトしたものを用いてもよい。
図13(b)の表示領域1301では、任意の撮像部からのライブ画像1305の上に、カメラ移動後の合成画像1304が半透明でオーバーレイ表示されている。なお、ここではオーバーレイ表示の例をわかりやすく説明するために、ライブ画像1305を表示している撮像部の位置は、例えば図6の撮像部101よりも左側に位置している例を挙げている。図13(b)では、移動後の合成画像1304の特徴として、「DEFG」が表示されており、ライブ画像1305には「ABCDE」が表示されている。ユーザは移動後の画像1304にライブ画像1305を合わせることにより撮影位置を決定できる。なお、移動後の撮影位置に関する情報は、被写体の特徴点などを用いて示してもよいことは言うまでもない。また、上記の例では、任意の撮像部からのライブ画像にカメラ移動後の合成画像がオーバーレイ表示される例を説明したが、合成画像ではなく、カメラ移動後の位置に対応する任意の撮像部からの画像をオーバーレイ表示してもよい。
本撮像指示部408は、移動量に基づいて撮像装置が移動した際に、本撮像をユーザに指示する。例えば、図13(b)に示すように、ライブ画像が移動後の画像に近づいた際に、本撮影が指示されるようにすればよい。もちろん、本撮影を自動的に行ってもよいことは言うまでもない。
保持部409は、移動量に制限がある場合に、制限値を保持する。例えば、撮影場所が制限されており移動できるスペースが限られている場合や、構図を維持したい場合などにユーザが制限値を設定することができる。図14は、報知部407がユーザに移動量の制限を通知する際のGUIの一例である。図14では、制限値を表示する表示表示領域1401が備わっており、操作部1302を介して制限値を入力することができる。そして、移動量が制限値を超える場合、制限に関する情報を表示領域1303に表示する。例えば、移動量が制限値を超える場合に、「移動できません」などと表示する。これにより、撮影現場において、オクルージョン領域を小さくするための多視点画像データを得られたかをユーザに知らせることができる。また、プレ撮像のやり直しや制限値の変更を促す情報を表示しても構わない。
以上により、オクルージョン領域がある場合に、本撮像位置への移動量をユーザに報知することができる。これにより、ユーザはオクルージョン領域を小さくするための多視点画像データを効率的に取得することができる。
[実施例2]
上述した実施例1では、カメラ移動量をユーザに報知し、ユーザによってカメラ位置が移動される例について説明した。実施例2では、撮像部101〜103のうち、少なくとも1つの撮像部に移動可能な機構が備えられている例を説明する。すなわち、撮像装置自体を移動するのではなく個々の撮像部を移動することによっても実施例1と同様の効果を得ることができる。
図15は、実施例2における、複数の撮像部を備えた多眼方式による多視点撮像装置の一例を示す図である。撮像装置1500は、カラー画像を取得する3個の撮像部1501〜1503及び撮影ボタン1504を備えている。図15に示すように3個の撮像部は、直線上に均等に配置されている。また、撮像部1503は移動機構1510が備えられており、左右に移動可能になっている。移動機構1510によって撮像部1503が、導出されたカメラ移動量だけ移動することができる。
ここで、カメラ移動量を導出する際には、移動機構1510が備えられている撮像部1503が移動の対象としてカメラ移動量を導出すればよい。その他の実施例2における撮像装置1500の内部構成やカメラ移動量の導出方法やユーザへの報知方法については実施例1で説明したものと同様とすることができるので説明を省略する。
また、撮像部の移動可能な機構はユーザによって操作されて移動可能であってもよいし、導出された移動量に基づいて自動的に移動制御されてもよい。移動的に移動制御される機構が備わっている場合には、カメラ移動量に基づいて移動後の撮像部を用いて撮像され合成された画像をユーザに表示してもよい。この場合、ユーザにはカメラ移動量に応じた合成画像が表示され、撮影現場で不要物が除去できる多視点画像データを得られたかを確認することができる。
また、撮像部の移動機構による移動量が、導出された移動量よりも小さい場合には、その旨をユーザに報知して撮像装置自体を移動することをユーザに促してもよい。すなわち、撮像部の移動機構による移動量が、導出された移動量よりも小さい場合は、実施例1で説明した報知方法を行ってもよい。
[その他の実施形態]
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施例の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種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(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。また、本発明は、複数のプロセッサが連携して処理を行うことによっても実現できるものである。

Claims (11)

  1. 複数の視点から得られる多視点画像データに基づいて、前記複数の視点から撮像することができない領域である被写体中のオクルージョン領域を特定する特定手段と、
    前記オクルージョン領域を撮像するために要する移動量を導出する導出手段と
    前記移動量をユーザに報知する報知手段と、を有し、
    前記報知手段は、前記移動量に応じた移動後の画像とライブ画像とをオーバーレイ表示することで、前記移動量をユーザに報知する
    ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記移動量に応じた移動の後に、前記被写体を本撮像する指示を行う指示手段を更に有することを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
  3. 前記本撮像により得られた複数の視点から得られる多視点画像データに基づいて、被写体中の不要物の除去を行う不要物除去手段を更に有することを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
  4. 前記不要物除去手段は、前記本撮像により得られた複数の視点から得られる多視点画像データの少なくとも一部を合成することによって前記不要物の除去を行うことを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
  5. 前記特定手段は、前記多視点画像データに基づいて得られる被写体の形状を示す形状情報に基づいて前記オクルージョン領域を特定することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の画像処理装置。
  6. 前記導出手段は、前記被写体の距離情報を導出し、前記被写体の距離情報に基づいて前記オクルージョン領域の大きさを導出し、導出した被写体の距離情報とオクルージョン領域の大きさとに基づいて移動量を導出することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の画像処理装置。
  7. 移動量の制限値を保持する保持手段を更に有し、
    前記導出手段により導出された移動量が前記制限値を超えた場合、導出された移動量が前記制限値を超えたことをユーザに通知する通知手段を更に有することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の画像処理装置。
  8. 複数の視点位置に設けられた複数の撮像手段と、
    前記複数の撮像手段から得られる多視点画像データに基づいて、前記複数の視点から撮像することができない領域である被写体中のオクルージョン領域を特定する特定手段と、
    前記オクルージョン領域を撮像するために要する移動量を導出する導出手段と、
    前記移動量をユーザに報知する報知手段と、を有し、
    前記報知手段は、前記移動量に応じた移動後の画像とライブ画像とをオーバーレイ表示することで、前記移動量をユーザに報知する
    ことを特徴とする撮像装置。
  9. 前記撮像手段のうちの少なくとも1つは移動可能な機構を有し、
    前記導出手段で導出された移動量に基づいて前記移動可能な機構を有する撮像手段を移動させる制御手段をさらに有することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  10. 複数の視点から得られる多視点画像データに基づいて、前記複数の視点から撮像することができない領域である被写体中のオクルージョン領域を特定する特定工程と、
    前記オクルージョン領域を撮像するために要する移動量を導出する導出工程と
    前記移動量をユーザに報知する報知工程と、を有し、
    前記報知工程において、前記移動量に応じた移動後の画像とライブ画像とをオーバーレイ表示することで、前記移動量がユーザに報知される
    ことを特徴とする画像処理方法。
  11. コンピュータを請求項1からのいずれか一項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
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