JP6168794B2 - 情報処理方法および装置、プログラム。 - Google Patents
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Description
この技術を用いれば、ピント調整した画像データを撮像後に生成できるため、撮像時のピント調整の失敗を画像処理で補うことができるという利点がある。
〔実施例1の背景〕
本実施例では、ライトフィールドデータを使った新たな情報処理として、ブレ補正処理(ブレ低減処理)について説明する。
図1(a)は、本実施例に係る情報処理システム主要な構成要素を示す図である。
図2(b)はライトフィールドデータ取得用マイクロレンズアレイを概念的に表したものである。
次に、ブレ補正部104の詳細について説明する。
ライトフィールドデータの概念について説明する。なお簡単のため、以下、二次元空間に置かれた撮像部101がライトフィールドデータを取得する場合を説明するが、実際には、撮像部101は三次元空間に置かれている。
ここでL(u, x)はライトフィールド座標(u, x)を通る光線の強度(本実施例では色空間における輝度)を表しており、I(u)は画像データである。
式(1)に従って生成した画像を図5(b)に示す。
次にライトフィールド座標上でブレがどのように発生するかを、手ブレする場合を例に説明する。
観測されるブレたライトフィールドデータLblur(u, v, x, y)は、
となる。ここでLはライトフィールドデータの強度、Tは露出時間、*は畳み込みであり、ブレフィルタhは以下の式で定義される。
ここで、δ4は4次元のデルタ関数である。
本実施例の処理の概念図を図7に示す。
本実施例の処理の流れについて説明する。
続いて、ブレ補正部104における処理の流れについて説明する。
デコンボリューション部304の動作について説明する。
となる。ここで、F4[ ]は4次元フーリエ変換であり、以下の式で定義される。
式(5)、(6)において、iは虚数であり、変数(k,l,ω,ξ)はそれぞれ(x,y,u,v)に対応した角周波数である。
ここで、hは式(3)で定義されたブレフィルタである。
合成画像生成部105の動作について説明する。
となる。これが直線1110の方程式である。
となる。αはピント面の位置を表わすとすると、被写体1102にピントが合った画像を得るには、直線1110の方向にライトフィールドデータを積分すればよい。よって、合成画像生成部105は
を計算して、画像データを得る。
・情報処理部100は撮像部101の内部にあってもよい。これにより、ユーザは情報処理部100と撮像部101と物理的に二つの機器を同時に扱う必要がなく、一つの機器を操作することにより、上述の実施例を実施することが可能となる。
実施例1においてはデコンボリューション部304は4次元フーリエ逆変換をして、合成画像生成部105にブレを補正したライトフィールドデータを渡した。
ここで、αの定義は式(8)と同様であり、ピント面の位置を表している。また、F2[]は2次元フーリエ変換であり、以下の式で定義される。
本実施例の処理の流れの概念図を図14に示す。ライトフィールドデータは本来4次元であるが、図示の都合上2次元で表示し、画像は1次元で表示してある。
式(11)の2次元逆フーリエ変換を計算することが、実施例1との計算(式(10))と理論上等価であることを説明する。
と変換すると、dUdVdxdy=α2dudvdxdyとなるので、式(13)に代入して
となる。
の部分は、式(10)と同様の計算であり、これをI(U,V)と置くと、式(15)は
となる。式(14)より、式(8)は式(7)の2次元フーリエ変換に等しいことが分かるので、式(8)を2次元フーリエ逆変換することで、式(7)の結果を得ることができる。
実施例1、2ではライトフィールド座標上でライトフィールドデータを補正することで、ブレの補正を行った。本実施例では、ライトフィールド座標上でライトフィールドデータを補正することでメインレンズの収差を補正する場合について説明する。
本実施例の動作原理について説明する。図16はある点1601から出た光線1602、1603、1604がレンズ1605によって屈折し、光線1606、1607、1608になる様子を表している。レンズ1605が理想レンズであれば、光線1606、1607、1608は一点で結像するが、一般的には収差の影響で1点に交わらない。なおライトフィールドデータを取得するためには、レンズ1605の後ろにマイクロレンズアレイなど、光線の方向を弁別する光学系を挿入する必要があるが、ここでは省略してある。
実施例1、2ではライトフィールド座標を変換してブレ補正を行ったが、本実施例では光線を選択的に組み合わせてブレを補正する場合について説明する。
本実施例のブレ補正の原理は実施例1と同様であり、計算上の表現の仕方が異なるのみである。
ここで、F −4[]は4次元フーリエ逆変換を表す。
逆フィルタhinv はhinv*h=δ4(u,v,x,y)を満たす。*は畳み込みであり、δ4は4次元デルタ関数である。
となる。最終的にブレを補正した画像は式(10)で得ることができるので、式(10)に式(19)を代入し、
となる。
実施例1〜4では、人が通常眼にする画像に対する処理に関して説明した。本実施例では、ライトフィールドデータから画像データとして被写体までの距離画像データを生成する場合について説明する。
図19は図4の被写体配置において、ライトフィールド座標704に直線の傾きを検出する処理を施し、それを距離画像データに直したものである。図19において、画素値の取り得る範囲は「0,255]であるとし、距離が近い被写体ほど距離画像の画素値が小さくなるように定義した。被写体403、404以外の背景部分は十分遠方にあるとし、画素値の最大値である255で丸めて表記している。1901は被写体403に対応し、1902は被写体404に対応している。被写体403の方が被写体404より撮像部101に近いため、1901の画素値は1902の画素値より小さくなっている。
本実施例では、RGBフィルタの画素配置を元に、ライトフィールド座標上で色補間を行う場合について説明する。
近傍画素の探索ステップS2305では、方向判定ステップS2304で求めた直線2310近傍の画素を、ライトフィールド座標上で探索する。探索の方法としては、各画素から直線2310までの距離を求め、距離が最小のものを選定する方法がある。距離を算出する方法としては、例えば、以下の公式を用いる方法がある。
本実施例では、RGB画素配置を元に、ライトフィールド座標上で色補間を行う場合で、実施例6以外の方法について説明する。
以上、ステップS2406からS2409までを、画像データの補間画素数分、全画像データに対して行う。
本実施例では、欠陥画素の位置を元に、ライトフィールド座標上で欠陥画素を補間する場合について説明する。
前述のようにPlenopticカメラや多眼カメラを用いることで光線の方向と輝度の情報を持つライトフィールドデータを取得することができる。しかし、各光線の方向や輝度の情報には乗っていること一般的であり、必ずしも理想的なライトフィールドデータが取得できるわけではない。そこで、本実施例ではライトフィールドデータにおける光線の輝度情報に対するノイズに着目し、ライトフィールド座標上で光線の輝度情報のノイズ低減処理を行う場合について説明する。
以下にフィルタ算出部2914の動作を、図30を例に説明する。図30において、3001はノイズ低減処理を行う注目点を表す。また、3002は方向判定部2913で求めた注目点におけるライトフィールド座標上の直線を表す。グレーでマスク表示した3003は、ノイズ低減フィルタの実施適用範囲を示す。3003に示すように、注目点を中心として、方向判定部2913で求めた直線上のデータに対し適用されるようなフィルタを算出する。
上式において、注目点のライトフィールド上の座標を(u’、v’、x’、y’)とすると、距離dは下記式で表わされる。
以下にフィルタ実施部2915の動作を説明する。フィルタ実施部2915では、前述のように、ライトフィールドデータの注目点を通過する直線上データに対し、フィルタ算出部2914で算出したフィルタを実施する。
以上が本実施例における補正処理部104の処理である。
本実施例では、撮像装置の製造時に含まれる設計値との製造誤差および製造後の撮像装置の変形による、ライトフィールドデータ上での誤差を補正する処理について説明する。
ここでは、撮像装置に含まれる設計値とのずれが、ライトフィールドデータに及ぼす影響について説明する。概念図を図32に示す。説明を簡単化するため、Plenopticカメラのメインレンズが位置する面をu平面、マイクロレンズアレイが位置する面をx平面とし、本来4次元である空間を2次元の空間とする。
図33(a)は実施例10の画像処理部の内部構成を示すブロック図である。本実施例におけるLF補正部3303の処理について詳細を説明する。
本実施例におけるLF補正部3303の処理の流れについて説明する。
また、本発明の目的は、以下の処理を実行することによっても達成される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
Claims (16)
- 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得手段と、
前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正手段と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する画像生成手段と
を有し、
前記補正手段は、前記ライトフィールドデータの周波数特性を補正することを特徴とする情報処理装置。 - 前記補正されたライトフィールドデータから前記被写体までの距離を示す距離画像データを取得する距離画像データ手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記補正手段は、前記ライトフィールドデータにフィルタを作用させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記画像生成手段は、前記座標上において、前記ライトフィールドデータを特定の方向に積分して前記画像データを得ることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得手段と、
前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正手段と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する画像生成手段と
を有し、
前記補正手段は、前記画像データが示す画像に影響を及ぼす要因を表す情報に基づいて、前記ライトフィールドデータを補正し、
前記画像に影響を及ぼす要因を表す情報は、ブレを示す情報であることを特徴とする情報処理装置。 - 前記補正手段は、ブレを示す情報から、ブレフィルタを算出しデコンボリューションを行うことを特徴とする請求項5に記載の情報処理装置。
- 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得手段と、
前記被写体の動き又は前記撮像部の動きに起因するブレを示す情報から、前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正手段と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する生成手段と
を有することを特徴とする情報処理装置。 - 被写体から撮像装置に入射される光線の方向と強度を示すライトフィールドデータを取得する取得手段と、
ブレを示す情報から前記ライトフィールドデータから選択的に光線を組み合わせることにより画像データを生成する生成手段と
を有することを特徴とする情報処理装置。 - 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得手段と、
前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正手段と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する画像生成手段と
を有し、
前記補正手段は、前記画像データが示す画像に影響を及ぼす要因を表す情報に基づいて、前記ライトフィールドデータを補正し、
前記画像に影響を及ぼす要因を表す情報は、ライトフィールドデータ上の直線の方向を示す情報であることを特徴とする情報処理装置。 - 前記補正手段は、ライトフィールドデータ上の直線の方向を示す情報から、ライトフィールド座標上でノイズの低減を行うことを特徴とする請求項9に記載の情報処理装置。
- 被写体から撮像装置に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを含む情報を取得する取得工程と、
前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正工程と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する画像生成工程と
を有し、
前記補正工程は、前記ライトフィールドデータの周波数特性を補正することを特徴とする情報処理方法。 - コンピュータを請求項1〜10のいずれか1項に記載の情報処理装置として機能させるためのプログラム。
- 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得工程と、
前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正工程と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する画像生成工程と
を有し、
前記補正工程は、前記画像データが示す画像に影響を及ぼす要因を表す情報に基づいて、前記ライトフィールドデータを補正し、
前記画像に影響を及ぼす要因を表す情報は、ブレを示す情報であることを特徴とする情報処理方法。 - 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得工程と、
前記被写体の動き又は前記撮像部の動きに起因するブレを示す情報から、前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正工程と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する生成工程と
を有することを特徴とする情報処理方法。 - 被写体から撮像装置に入射される光線の方向と強度を示すライトフィールドデータを取得する取得工程と、
ブレを示す情報から前記ライトフィールドデータから選択的に光線を組み合わせることにより画像データを生成する生成工程と
を有することを特徴とする情報処理方法。 - 被写体から撮像部に入射される光線の方向と強度とを示すライトフィールドデータを取得する取得工程と、
前記ライトフィールドデータの座標上において前記ライトフィールドデータを補正する補正工程と、
前記補正されたライトフィールドデータから画像データを生成する画像生成工程と
を有し、
前記補正工程は、前記画像データが示す画像に影響を及ぼす要因を表す情報に基づいて、前記ライトフィールドデータを補正し、
前記画像に影響を及ぼす要因を表す情報は、ライトフィールドデータ上の直線の方向を示す情報であることを特徴とする情報処理方法。
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