JP6245389B2 - Imaging apparatus and image processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複数の撮像素子を用いて被写体を撮像する撮像装置および画像処理装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an image processing apparatus that image a subject using a plurality of imaging elements.
従来から、複数の撮像素子(CMOSセンサ等)を用いて全方位を撮影し、該撮影して得られた複数の画像データについて合成処理を行い、パノラマ画像を生成する全方位撮像装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there are known omnidirectional imaging apparatuses that shoot an omnidirectional image using a plurality of image sensors (CMOS sensors, etc.), perform synthesis processing on a plurality of image data obtained by the imaging, and generate a panoramic image. ing.
しかしながら、従来の全方位撮像装置では、複数の撮像素子を用いて撮像された複数の画像データについて、それぞれ撮像素子対応の複数の画像処理回路で黒レベル補正、色補間、欠陥画素補正、その他、必要な画像処理を行っている。このため、撮像素子の数が増えるに伴い画像処理のハードウエア量が多く必要となり、コストアップとなる問題があった。また、複数の画像データを別々に扱うために、データハンドリングが煩雑となる問題があった。 However, in the conventional omnidirectional imaging device, for a plurality of image data captured using a plurality of imaging elements, black level correction, color interpolation, defective pixel correction, etc., respectively with a plurality of image processing circuits corresponding to the imaging elements, Necessary image processing is performed. For this reason, as the number of image pickup devices increases, a large amount of image processing hardware is required, which increases the cost. Further, since a plurality of image data are handled separately, there is a problem that data handling becomes complicated.
例えば、特許文献1には、複数のイメージセンサ(撮像素子)、複数の画像プロセッサ(画像処理回路)、画像ポストプロセッサ、及びネットワークインターフェース等で構成された多重センサパノラマネットワークカメラが記載されており、画像処理回路がイメージセンサの数だけ存在している。
For example,
本発明は、複数の撮像素子を使用する全方位撮像装置等の撮像装置において、撮像素子の数に伴う画像処理用ハードウエアの増加によるコストアップ、複数の画像データを別々に扱うことによるデータハンドリングの煩雑化を解決するとともに、信頼性の向上を図ることにある。 The present invention provides an image pickup apparatus such as an omnidirectional image pickup apparatus that uses a plurality of image pickup devices, which increases costs due to an increase in image processing hardware associated with the number of image pickup devices, and handles data by handling a plurality of image data separately. This is to solve the complication of the problem and to improve the reliability.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の撮像素子を有する撮像装置であって、前記複数の撮像素子から出力される半球画像データをそれぞれ格納する、前記複数の撮像素子に対応する複数のメモリと、前記複数のメモリに格納された前記半球画像データを時分割に読み出す読出し手段と、読み出された前記複数の撮像素子に対応する前記半球画像データに対して所定の画像処理を施す単一の画像処理手段と、前記単一の画像処理手段で所定の画像処理が施された複数の前記半球画像データに基づいて、全方位画像データを生成する画像生成手段と、を有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an imaging apparatus having a plurality of imaging elements, each storing the hemispherical image data output from the plurality of imaging elements. A plurality of memories corresponding to the imaging elements, a reading means for reading out the hemispherical image data stored in the plurality of memories in a time division manner, and the read hemispherical image data corresponding to the plurality of imaging elements A single image processing unit that performs predetermined image processing, and an image generation unit that generates omnidirectional image data based on the plurality of hemispherical image data subjected to predetermined image processing by the single image processing unit And having.
本発明の撮像装置によれば、複数の撮像素子に対応した複数の画像処理手段が不要であり、コストアップを抑制することができる。また、単一の画像処理手段を使用することにより、複数の撮像素子の画像データを単一の画像素子の画像データとして扱うことが可能になり、データハンドリングの煩雑化が解消される。さらに、書込み監視手段の使用により、複数の画像素子の同一ラインの画像データが正しく画像処理手段に送ることができるため、信頼性が向上する。 According to the imaging apparatus of the present invention, a plurality of image processing means corresponding to a plurality of imaging elements is unnecessary, and an increase in cost can be suppressed. Also, by using a single image processing means, it becomes possible to handle the image data of a plurality of image sensors as image data of a single image element, and the complexity of data handling is eliminated. Furthermore, the use of the write monitoring means can correctly send the image data of the same line of the plurality of image elements to the image processing means, so that the reliability is improved.
以下、本発明の一実施形態について図面にもとづいて説明する。以下では、撮像装置は2つの撮像素子を使用した全方位撮像装置とするが、一般に撮像素子は2つ以上いくつでもよく、また、必ずしも全方位撮像装置である必要はない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the imaging apparatus is an omnidirectional imaging apparatus using two imaging elements. However, in general, there may be any number of two or more imaging elements, and it is not always necessary to be an omnidirectional imaging apparatus.
図1は、本実施形態に係る全方位撮像装置の全体的構成図である。本全方位撮像装置は撮像ユニット10、画像処理ユニット20、撮像制御ユニット30、CPU40、ROM50やSRAM60やDRAM70などのメモリ、操作部80、外部I/F回路90で構成され、撮像装置筐体内に収容されている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an omnidirectional imaging apparatus according to the present embodiment. The omnidirectional imaging apparatus includes an imaging unit 10, an
撮像ユニット10は、2つの撮像素子11,12を備えている。撮像素子11,12は、各々半球画像を結像するための180°以上の画角を有する魚眼レンズ、該魚眼レンズによる光学像を電気信号の画像データに変換して出力するCMOSセンサなどの画像センサ、該画像センサの水平/垂直同期信号や画素クロックなどを生成するタイミング生成回路、当該撮像素子の動作に必要な種々のコマンド、パラメータなどが設定されるレジスタ群などを有している。この種の撮像素子は良く知られているので、撮像素子11,12の具体的構成は省略する。
The imaging unit 10 includes two
撮像ユニット10の撮像素子11,12は、各々、画像処理ユニット20とはパラレルI/Fバスで接続され、一方、撮像制御ユニット30とは、別途、シリアルI/Fバス(I2Cバス等)で接続されている。画像処理ユニット20及び撮像制御ユニット30は、バス100を介してCPU40と接続される。さらに、バス100には、ROM50、SRAM60、DRAM70、操作部80、外部I/F90なども接続される。
The
画像処理ユニット20は、撮像素子11,12から出力される画像データをパラレルI/Fバスを通して取り込み、それぞれの画像データに対して所定の処理を施した後、これらの画像データを合成処理して全方位画像データを生成する。本発明は、特にこの画像処理ユニット20に関する。この画像処理ユニット20の構成、動作については、後で詳しく説明する。
The
撮像制御ユニット30は、一般に該撮像制御ユニット30をマスタデバイス、撮像素子11,12をスレーブデバイスとして、I2Cバスを利用して、撮像素子11,12のレジスタ群にコマンド等を設定する。必要なコマンド等は、CPU40から受け取る。また、該撮像制御ユニット30は、同じくI2Cバスを利用して、撮像素子11,12のレジスタ群のステータス・データ等を取り込み、CPU40に送る。
The
また、撮像制御ユニット30は、操作部80のシャッタボタンが押下されたタイミングで、撮像素子11,12に画像データの出力を指示する。撮像装置によっては、ディスプレイ(図1では省略)によるプレビュー表示機能や動画対応機能を持つ場合もある。その場合は、撮像素子11,12からの画像データ出力は、所定のフレームレート(フレーム/分)にて連続して行われる。撮像制御ユニット30は基本的に従来と同様であるので、これ以上の説明は省略する。
Further, the
CPU40は、当該撮像装置全体の動作を制御すると共に必要な処理を実行する。ROM50は、CPU40のための種々のプログラムを記憶している。SRAM60及びDRAM70はワークメモリであり、CPU40で実行するプログラムや処理途中のデータ等を記憶する。特にDRAM70は、画像処理ユニット20での処理途中の画像データや処理済みの全方位画像データを記憶する。
The
操作部80は、種々の操作ボタンや電源スイッチ、シャッタボタンなどの総称である。ユーザは操作ボタンを操作することで、種々の撮影モードや撮影条件などを入力する。
The
外部I/F90は、外付けメモリ(SDカード、フラッシュメモリ等)やパーソナルコンピュータなどとのインターフェース回路(USBI/F等)の総称である。また、外部I/F90としては、無線、有線を問わずにネットワークインターフェースである場合も考えられる。DRAM70に記憶された全方位画像データは、該外部I/F90を介して外付けメモリに蓄積されたり、必要に応じて、ネットワークI/Fとなる外部I/F90を介してパーソナルコンピュータに転送される。
The external I /
以下に、画像処理ユニット20の構成、動作について詳述する。
Hereinafter, the configuration and operation of the
図2は、本実施形態に係る画像処理ユニット20の詳細構成図である。本画像処理ユニット20は、撮像素子(1)11に対応するページメモリ210,撮像素子(2)12に対応するページメモリ220、ページメモリ読出し回路230、書込み監視回路240、単一の画像処理回路250、画像合成回路260、バスI/F回路270、及び、画像処理回路250と画像合成回路260とバスI/F回路270を接続する内部バス280からなる。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the
ページメモリ210,220は、それぞれ撮像素子11,12からライン単位で出力される画像データを順次蓄積する。ここでは、ページメモリ210,220は、各撮像素子11,12に対応して、それぞれ2ページ分のページメモリを持つ構成としている。すなわち、ページメモリ210,220は、それぞれ撮像素子11,12から出力される画像データを最大2ページ分蓄積することが可能である。ページメモリ210は、撮像素子11から出力される画像データをページ単位で、順次、ページメモリ1,ページメモリ2,ページメモリ1,・・・とトグル形式に蓄積していく。同様に、ページメモリ220は、撮像素子12〜出力される画像データをページ単位で、順次、ページメモリ1、ページメモリ2、ページメモリ1,・・・とトグル形式に蓄積していく。
The
ページメモリ210,220からの画像データの読出しは、書込み動作とは独立に、ページメモリ読出し回路230により制御される。ページメモリ読出し回路230は、ページメモリ210,220の次に読み出すべきページメモリを示すリードポインタを持っている。ページメモリ読出し回路230は、書込み監視回路240からページメモリ読出し開始指示信号を受け取ると、ページメモリ210,220からそれぞれリードポインタで示されるページメモリの画像データをライン単位で時分割に読み出す。そして、リードポインタで示されるページメモリの読出しが終了すると、リードポインタを更新して、次のページメモリが読み出せるようにする。つまり、リードポインタは、1→2→1→2→1→・・・とトグル形式で更新される。このようにして、ページメモリ読出し回路230は、書込み監視回路240からページメモリ読出し開始指示信号を受け取ると、ページメモリ210,220からそれぞれページメモリ1,ページメモリ2,ページメモリ1,ページメモリ2,ページメモリ1,・・・とトグル形式に順番に画像データをライン単位で時分割に読み出していく。書込み監視回路240については後述する。
Reading of the image data from the
画像処理回路250は、ページメモリ読出し回路230によりページメモリ210,220の各ページメモリからライン単位で時分割に読み出された画像データを入力して、順次、リアルタイムに所定の画像処理を施していく。画像処理回路250には、ページメモリ読出し回路230から同期信号等も供給される。ここで、画像処理回路250での画像処理には、黒レベル補正、色補正、欠陥画素補正、ホワイトバランス補正等がある。該画像処理回路250で画像処理された各撮像素子11,12の画像データは、バスI/F回路270を介して、DRAM70に転送される。DRAM70に転送された撮像素子11,12の画像データは、各撮像素子11,12毎に分離されて、DRAM30内の各撮像素子11,12に対応する記憶領域にそれぞれ書き込まれる。
The
なお、画像処理回路250での画像処理には、例えばレンズ補正のように、撮像素子11,12の画像データをまとめて処理できないものもある。これについては、次のようにして処理すればよい。まず、各撮像素子11,12の1画面分の処理済み画像データをDRAM70に格納する。その後、CPU40が、各撮像素子11,12の画像データをそれぞれ読み出して、画像処理回路250に送り、画像処理回路250でさらに所定の画像処理を行い、再びDRAM70に書き込むようにする。
Note that some image processing in the
画像合成回路260は、バスI/F回路270を介して、DRAM70から各撮像素子11,12の画像データを取り込んで合成処理する。DRAM70には、撮像素子11,12でそれぞれ撮影して得られた2つの半球画像データが、所定の画像処理が施されて格納されている。この2つの半球画像データは、先に述べたように、画角が180度以上有した画像データであるため、互いにオーバーラップ領域を有している。画像合成回路260は、この2つの半球画像データについて、互いのオーバーラップ領域をもとに合成して全方位画像データを生成する。
The
この生成された全方位画像データは、バスI/F回路270を介して再度、DRAM70に格納される。その後、全方位画像データは、DRAM70から外付けメモリに蓄積されたり、必要に応じて外部I/F回路90を通して、パーソナルコンピュータ等に転送される。
The generated omnidirectional image data is stored again in the
次に、書込み監視回路240について説明する。書込み監視回路240は、撮像素子11,12からの画像データのページメモリ210,220への書込みを監視する回路である。撮像素子11,12では、それぞれ画像データと同時に、水平/垂直同期信号、画素クロック等も出力している。書込み監視回路240は、撮像素子11,12が出力する同期信号を監視して、撮像素子11,12の1ページ分の画像データがページメモリ210,220に揃ったタイミングで、ページメモリ読出し回路230に対してページメモリ読出し開始指示信号を送出する。
Next, the
本実施形態では、各撮像素子11,12に対してページメモリ210,220はそれぞれ2ページ分のページメモリを持つ構成としている。この場合、撮像素子11,12の画像データの同期ずれは最大1ページまで許容可能である。書込み監視回路240は、撮像素子11,12が出力する1ページ分の画像データがそれぞれページメモリ210,220に揃ったタイミングで、ページメモリ読出し回路230に対してページメモリ読出し開始指示信号を送出する。
In this embodiment, the
ページメモリ読出し回路230は、書込み監視回路240からページメモリ読出し開始指示信号を受け取ると、ページメモリ210,220からの画像データの読出しを開始する。すなわち、本実施形態の場合、ページメモリ読出し回路230では、ページメモリ210,220内の既に1ページ分の画像データが格納されたページメモリをトグル形式で一定の順番で選択して、該画像データをライン単位で時分割に読み出すことができる。これにより、撮像素子11,12から出力される画像データに同期ずれがあっても、撮像素子11,12のページ先頭からの画像データを正しく後段の画像処理回路250に送出することが可能になる。
When the page memory read
なお、本実施形態では、ページメモリ210,220はそれぞれ2ページ分のページメモリを持つ構成としたが、ページメモリの数は、撮像素子(CMOSセンサ)の特性等に応じて決めればよい。各撮像素子(CMOSセンサ)が同一種類のばらつきの少ない同一特性の場合には、1ページ分のページメモリの構成でもよい。
In the present embodiment, the
また、ページメモリ210,220では書込み動作と読出し動作が独立に行われるが、書込みと読出しのクロックを異なる周波数とし、読出しクロックの周波数は、書込みクロックの周波数のn倍(n≧2)以上とする。これにより、ページメモリ210,220の書込み読出し動作、画像処理回路250のライン単位でのリアルタイム処理が実現する。
In the
図3は本実施形態の画像データの転送の様子を示した図、図4はページメモリ210,220の画像データの格納の様子を示した図である。なお、図3中の信号は横軸を時間軸として書かれている。
FIG. 3 is a diagram showing how image data is transferred according to this embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing how image data is stored in the
図3において、上段は撮像素子11が出力する信号で、Vsync_Aは垂直同期信号(2次元画像の1ページの先頭に1回だけ出力)、Hsync_Aは水平同期信号(ライン単位の先頭に出力)、DE_Aはデータイネーブル信号(データ有効を示す)、A(1),A(2),A(3),・・・は各ラインの画像データである。中段は撮像素子12が出力する信号で、Vsync_Bは垂直同期信号、Hsync_Bは水平同期信号、DE_Bはデータイネーブル信号、B(1),B(2),B(3),・・・は各ラインの画像データである。なお、撮像素子11,12からは画素クロックも出力されるが、図3では省略している。
In FIG. 3, the upper row is a signal output from the
図3の上段と中段に示すように、ここでは、撮像素子11,12から出力される画像データが任意のラインずれているとする。具体的には、撮像素子11の出力画像データに対して、撮像素子12の出力画像データは数ライン遅れているとする。
As shown in the upper and middle stages of FIG. 3, it is assumed here that the image data output from the
撮像素子11,12から出力された画像データは、それぞれページメモリ210,220の各ページメモリに順次、ライン単位で格納される。図4は、この様子を示したものである。一方、書込み監視回路240は、撮像素子11,12から出力される画像データのページメモリ210,220への書込み状態を監視して、撮像素子11,12の出力する画像データがそれぞれ1ページ分、ページメモリ210,220のあるページメモリに揃ったタイミングで、ページメモリ読出し回路230に対してページメモリ読出し開始指示信号を送出する。
The image data output from the
実施例では、撮像素子11のページ先頭の画像データA(1),A(2),A(3)・・・がページメモリ210のページメモリ1に順次格納され、これより数ライン遅れて、撮像素子12のページ先頭の画像データB(1),B(2),・・・がページメモリ220のページメモリ1に順次格納される。こうして、撮像素子11,12から出力された1ページ分の全ての画像データが格納されたタイミングで、書込み監視回路240から、ページメモリ読出し回路230に対してページメモリ読出し開始指示信号が送出される。例では、撮像素子12の画像データB(n)がページメモリ220のページメモリ1に格納されたタイミングで、ページメモリ読出し開始指示信号が出される。
In the embodiment, image data A (1), A (2), A (3)... At the top of the page of the
ページメモリ読出し回路230は、書込み監視回路240からページメモリ読出し開始指示信号を受け取ることで、ページメモリ210,220からの画像データの時分割読出しを開始する。すなわち、ページメモリ読出し回路230は、まず、ページメモリ210におけるページメモリ1の1ライン目の画像データA(1)を読み出して画像処理回路250に送り、引き続いてページメモリ220におけるページメモリ1の1ライン目の画像データB(1)を読み出して画像処理回路250に送る。以下、同様にして、ページメモリ読出し回路230は、ページメモリ210,220の各ページメモリ1から画像データA(2)とB(2)、A(3)とB(3),・・・を順番に読み出しては画像処理回路250に送る。また、ページメモリ読出し回路230は、画像処理回路250に対して同期信号等も送る。
The page
画像処理回路250は、ページメモリ読出し回路230から送られてきた画像データA(1)とB(1),A(2)とB(2),A(3)とB(3),・・・に対して、順次、リアルタイムに所定の画像処理を施して出力する。図3の下段はこれを示している。ここで、Vsync_Oは画像処理回路250の垂直同期信号、Hsync_Oは同平同期信号(ライン単位の先頭に出力)、DE_Oは同データイネーブル信号である。また、O(1)はA(1)とB(1)の画像処理済みの出力画像データを意味している。同様に、O(2)は、A(2)とB(2)の画像処理済みの出力画像データを意味する。
The
このように、本実施形態では、それぞれ2ページ分のページメモリからなるページメモリ210,220を用いて、撮像素子11,12から出力される画像データをページメモリ210,220に蓄積し、ページメモリ読出し回路230で、ページメモリ210,220から撮像素子11,12の画像データを時分割で読み出して単一の画像処理回路250に送り、該画像処理回路250で撮像素子11,12の画像データに対して一括して所定の画像処理を行っている。これにより、各撮像素子対応の画像処理回路を必要とせず、画像処理回路のハードウエア数を削減することができ、コストアップを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, image data output from the
さらに、本実施形態では、書込み監視回路240により、撮像素子11,12の1ページ分の画像データがページメモリ210,220のあるページメモリに揃ったタイミングで、ページメモリ読出し回路230に対してページメモリ読出し開始指示信号を送出している。これにより、撮像素子11,12の同一ページの画像データを正しく後段の画像処理回路250に送ることができる。
Further, in the present embodiment, the page
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の撮像装置は図示の構成に限定されるものではない。先に述べたように、撮像素子は3つあるいはそれ以上でもよい。また、ページメモリは2ページである必要もない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the imaging device of this invention is not limited to the structure of illustration. As described above, there may be three or more image sensors. Also, the page memory need not be two pages.
11,12 撮像素子
20 画像処理ユニット
30 撮像制御ユニット
40 CPU
70 DRM
210,220 ページメモリ
230 ページメモリ読出し回路
240 書込み監視回路
250 画像処理回路
260 画像合成回路
DESCRIPTION OF
70 DRM
210, 220
Claims (6)
前記複数の撮像素子から出力される半球画像データをそれぞれ格納する、前記複数の撮像素子に対応する複数のメモリと、
前記複数のメモリに格納された前記半球画像データを時分割に読み出す読出し手段と、
読み出された前記複数の撮像素子に対応する前記半球画像データに対して所定の画像処理を施す単一の画像処理手段と、
前記単一の画像処理手段で所定の画像処理が施された複数の前記半球画像データに基づいて、全方位画像データを生成する画像生成手段と、
を有する、撮像装置。 An imaging apparatus having a plurality of imaging elements,
A plurality of memories corresponding to the plurality of image sensors, each storing hemispherical image data output from the plurality of image sensors;
Reading means for reading out the hemispherical image data stored in the plurality of memories in a time-sharing manner;
A single image processing means for performing predetermined image processing on the hemispherical image data corresponding to the read image sensors;
Image generating means for generating omnidirectional image data based on a plurality of the hemispherical image data subjected to predetermined image processing by the single image processing means;
An imaging device.
前記書込み監視手段は、前記複数の撮像素子の前記半球画像データの1ページ分が各ページメモリに揃ったタイミングで、前記ページメモリ読出し手段に対してページメモリ読出し開始を指示する、請求項3に記載の撮像装置。 Each of the plurality of page memories has a page memory for at least one page;
The write monitoring unit instructs the page memory reading unit to start page memory reading at a timing when one page of the hemispherical image data of the plurality of image sensors is aligned in each page memory. The imaging device described.
読み出された前記複数の撮像素子に対応する前記半球画像データに対して、所定の画像処理を施す単一の画像処理手段と、
前記単一の画像処理手段で所定の画像処理が施された複数の前記半球画像データに基づいて、全方位画像データを生成する画像生成手段と、
を有する、画像処理装置。 Reading means for reading out the hemispherical image data in a time-sharing manner from a plurality of memories each storing hemispherical image data output from a plurality of imaging elements included in the imaging device;
A single image processing means for performing predetermined image processing on the hemispherical image data corresponding to the plurality of read image sensors;
Image generating means for generating omnidirectional image data based on a plurality of the hemispherical image data subjected to predetermined image processing by the single image processing means;
An image processing apparatus.
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