JP6247927B2 - 撮影装置及び画像補間装置 - Google Patents
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Description
つまり、基準原色第1圧縮画像は、4画素のうちの1画素を第1注目画素として抽出して付加情報を加えているので、基準原色の撮影画像に比べてデータ量が約1/4に低減している。
つまり、基準原色第2圧縮画像は、基準原色第1圧縮画像と同様、基準原色の撮影画像に比べてデータ量が約1/4に低減している。
つまり、第2原色圧縮画像は、基準原色第1圧縮画像と同様、第2原色の撮影画像に比べてデータ量が約1/4に低減している。
つまり、第3原色圧縮画像は、基準原色第1圧縮画像と同様、第3原色の撮影画像に比べてデータ量が約1/4に低減している。
このように、撮影装置は、3原色の撮影画像のデータ量が大幅に低減された圧縮画像を生成し、圧縮画像の補間に必要な付加情報を付加して、カメラコントロールユニットに送信する。
その後、カメラコントロールユニットは、画像合成部によって、基準原色の撮影画像と、第2原色の撮影画像と、第3原色の撮影画像とを合成することで、被写体画像を生成する。
本願発明に係る撮影装置は、3原色の撮影画像のデータ量が大幅に低減された圧縮画像を生成し、圧縮画像の補間に必要な付加情報を付加して、カメラコントロールユニットに送信する。そして、本願発明に係るカメラコントロールユニットは、圧縮画像に付加された付加情報を用いて、隣接画素の相関を考慮した補間により、被写体画像を生成する。これによって、本願発明に係る撮影装置及びカメラコントロールユニットは、データ量の低減と、解像度劣化の抑制とを両立できるので、低消費電力化を図りつつ、高品質な撮影画像を提供することができる。
以下、本願発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1を参照し、本願発明の実施形態に係る撮影カメラシステム1の概略について、説明する。
図1に示すように、撮影カメラシステム1は、被写体(不図示)を撮影するものであり、カメラヘッド(撮影装置)10と、カメラコントロールユニット(画像補間装置)20と、ケーブル30とを備える。
ここで、カメラコントロールユニット20は、一般的なカメラコントロールユニットと同様、カメラヘッド10の各種制御機能及び各種画像処理機能を備えるが、その説明を省略する。
図2を参照し、カメラヘッド10の構成について、説明する(適宜図1参照)。
図2に示すように、カメラヘッド10は、分光手段13と、撮像素子14と、信号生成部15と、信号送信部(画像送信部)16とを備える。
本実施形態では、3原色のうち緑色が基準原色として設定され、赤色が第2原色として設定され、青色が第3原色として設定されていることとする。
なお、緑撮影画像、赤撮影画像及び青撮影画像は、同一画素数であることとする。
なお、赤信号生成部15Rは、1つの赤撮影画像から1つの赤信号を生成する(青色も同様)。
図3,図4を参照し、G1信号及びG2信号の生成について、詳細に説明する(適宜図2参照)。
図3では、説明を簡易にするため、緑撮影画像が縦横5画素であることとする。
例えば、G1信号生成部15Gaは、隣接画素a,cが1番目及び2番目の場合、隣接画素a,cが第1注目画素G1の左右に位置するので、左右方向相関を示す付加情報を生成する(例えば、‘01’)。
また、例えば、G1信号生成部15Gaは、隣接画素b,dが1番目及び2番目の場合、隣接画素b,dが第1注目画素G1の上下に位置するので、上下方向相関を示す付加情報を生成する(例えば、‘10’)。
また、G1信号生成部15Gaは、1番目及び2番目の隣接画素が前記以外の組み合わせの場合、相関方向無を示す付加情報を生成する(例えば、‘00’)。
このように、G1信号生成部15Gaは、付加情報を2ビットで表すため、付加情報の付加によるデータ量の増加を最小限に抑えることができる。
赤信号生成部15Rは、赤撮影画像に第1注目画素が水平に1画素シフトした位置で第3注目画素を設定し、第3注目画素と第3注目画素の隣接画素とに基づいて、第3注目画素に対応する第3対応画素の画素値を算出し、第3対応画素で構成される赤信号(第2原色圧縮画像)を生成するものである。そして、赤信号生成部15Rは、第3注目画素を基準とした隣接画素の相関を表す付加情報を第3対応画素毎に付加して、信号送信部16に出力する。
図5〜図7を参照し、赤信号及び青信号の生成について、詳細に説明する(適宜図2参照)。
図5では、説明を簡易にするため、赤色及び青撮影画像が縦横5画素であることとする。
例えば、赤信号生成部15Rは、隣接画素d,eの係数合計値が最大の場合、隣接画素d,eが第3注目画素Rの左右に位置するので、左右方向相関を示す付加情報を生成する(例えば、‘01’)。
また、例えば、赤信号生成部15Rは、隣接画素b,gの係数合計値が最大の場合、隣接画素b,gが第3注目画素Rの上下に位置するので、上下方向相関を示す付加情報を生成する(例えば、‘00’)。
また、例えば、赤信号生成部15Rは、隣接画素a,hの係数合計値が最大の場合、隣接画素a,hが第3注目画素Rの左斜めに位置するので、左斜め方向相関を示す付加情報を生成する(例えば、‘10’)。
また、赤信号生成部15Rは、隣接画素c,fの係数合計値が最大の場合、隣接画素c,fが第3注目画素Rの右斜めに位置するので、右斜め方向相関を示す付加情報を生成する(例えば、‘11’)。
このように、赤信号生成部15Rは、付加情報を2ビットで表すため、付加情報の付加によるデータ量の増加を最小限に抑えることができる。
信号送信部16は、G1信号生成部15Gaから入力されたG1信号と、G2信号生成部15Gbから入力されたG2信号と、赤信号生成部15Rから入力された赤信号と、青信号生成部15Bから入力された青信号とを、カメラコントロールユニット20に送信するものである。
以下、G1信号、G2信号、赤信号及び青信号を圧縮信号と呼ぶことがある。
図2に戻り、カメラコントロールユニット20の構成について、説明する(適宜図1参照)。
図2に示すように、カメラコントロールユニット20は、信号受信部(画像受信部)21と、信号補間部22と、画像合成部23とを備える。
図9,図10を参照し、緑撮影画像の生成について、説明する(適宜図2参照)。
図9(a)では、説明を簡易にするため、緑撮影画像が縦横4画素であることとする。また、図9(b)は、図9(a)の太枠部分に対応する。
また、例えば、緑信号補間部22Gは、画素Gaの付加信号が左右方向相関(例えば、‘01’)の場合、画素Gaを相関あり(正相関)として集計する。
また、例えば、緑信号補間部22Gは、画素Gaの付加信号が上下方向相関(例えば、‘10’)の場合、画素Gaを逆相関として集計する。
赤信号補間部22Rは、信号受信部21から入力された赤信号の付加情報を参照して、第3対応画素Rの間に位置する補間対象画素R1’,R2’を補間することで、赤撮影画像を生成するものである。そして、赤信号補間部22Rは、生成した赤撮影画像を画像合成部23に出力する。
図12,図13を参照し、第1の補間手法について、説明する(適宜図2参照)。
図12では、補間対象画素R’の斜めに位置する第3対応画素Rを符号Ra〜Rdで図示した。この補間対象画素R’は、図11の補間対象画素R1’に相当する。
例えば、赤信号補間部22Rは、第3対応画素Raの付加情報が左斜め方向相関(例えば、‘10’)の場合、第3対応画素Raが補間対象画素R’の左斜め上方向なので、正相関の分類に集計する。
さらに、赤信号補間部22Rは、第3対応画素Raと同様、第3対応画素Rb〜Rdも相関なし、相関あり又は逆相関の何れかの分類に集計する。
ここで、赤信号補間部22Rは、図13に示すように、重み付け加算の規則を示したテーブルが予め設定される。
なお、テーブルは、図10と同様のものであるため、説明を省略する。また、赤信号補間部22Rは、緑信号補間部22Gと同様に重み付け加算を行うため、説明を省略する。
図14,図15を参照し、第2の補間手法について、説明する(適宜図2参照)。
図14では、補間対象画素R’の左右に隣接する第3対応画素Rを符号Ra,Rbで図示した。この補間対象画素R’は、図11の補間対象画素R2’に相当する。
図14に示すように、第3対応画素Ra,Rbに付加情報が付加されているので、この付加情報から、補間対象画素R’が第3対応画素Ra,Rbにどの程度相関するか分かる。
青信号補間部22Bは、信号受信部21から入力された青信号の付加情報を参照して、第4注目画素Bの間に位置する補間対象画素を補間することで、青撮影画像を生成するものである。
図16(a)を参照し、カメラヘッド10の動作について、説明する(適宜図2参照)。
図16(a)に示すように、カメラヘッド10は、分光手段13によって、被写体からの光を3原色に分光し、撮像素子14によって、3原色それぞれの撮影画像を生成する(ステップS1)。
カメラヘッド10は、信号生成部15によって、付加情報を生成し、付加情報を圧縮信号に付加する(ステップS3)。
カメラヘッド10は、信号送信部16によって、圧縮信号をカメラコントロールユニット20に送信する(ステップS4)。
図16(b)を参照し、カメラコントロールユニット20の動作について、説明する(適宜図2参照)。
図16(b)に示すように、カメラコントロールユニット20は、信号受信部21によって、カメラヘッド10から圧縮信号を受信する(ステップS11)。
カメラコントロールユニット20は、信号補間部22によって、付加情報を用いて、圧縮信号を補間し、3原色の撮影画像を生成する(ステップS13)。
カメラコントロールユニット20は、画像合成部23によって、3原色の撮影画像を合成し、被写体画像を生成する(ステップS14)。
以上のように、本願発明の実施形態に係るカメラヘッド10は、3原色の撮影画像のデータ量が大幅に低減されたG1信号、G2信号、赤信号及び青信号を生成し、付加情報をG1信号、G2信号、赤信号及び青信号に付加し、カメラコントロールユニット20に送信する。そして、本願発明の実施形態に係るカメラコントロールユニット20は、G1信号、G2信号、赤信号及び青信号に付加された付加情報を用いて、隣接画素の相関を考慮した補間を行って3原色の撮影画像を生成及び合成して、被写体画像を生成する。これによって、カメラヘッド10及びカメラコントロールユニット20は、データ量の低減と、解像度劣化の抑制とを両立することができる。
例えば、本願発明は、赤色が基準原色であり、青色が第2原色であり、緑色が第3原色であってもよい。
また、例えば、本願発明は、青色が基準原色であり、赤色が第2原色であり、緑色が第3原色であってもよい。
10 カメラヘッド(撮影装置)
11 撮影レンズ
12 三脚
13 分光手段
14 撮像素子
14G 緑撮像素子
14R 赤撮像素子
14B 青撮像素子
15 信号生成部
15G 緑信号生成部
15Ga G1信号生成部(基準原色第1圧縮画像生成部)
15Gb G2信号生成部(基準原色第2圧縮画像生成部)
15R 赤信号生成部(第2原色圧縮画像生成部)
15B 青信号生成部(第3原色圧縮画像生成部)
16 信号送信部(画像送信部)
20 カメラコントロールユニット(画像補間装置)
21 信号受信部(画像受信部)
22 信号補間部
22G 緑信号補間部(基準原色撮影画像補間部)
22R 赤信号補間部(第2原色撮影画像補間部)
22B 青信号補間部(第3原色撮影画像補間部)
23 画像合成部
30 ケーブル
Claims (7)
- 被写体からの光を、3原色のうち予め定めた基準原色と、前記基準原色以外の第2原色と、前記基準原色及び前記第2原色以外の第3原色とに分光し、前記被写体を撮影する3板式の撮影装置であって、
前記基準原色の撮影画像に第1注目画素を1画素間隔で設定し、前記第1注目画素と前記第1注目画素の隣接画素とに基づいて、前記第1注目画素に対応する第1対応画素の画素値を算出し、前記第1対応画素で構成される基準原色第1圧縮画像を生成し、前記第1注目画素を基準とした隣接画素の相関を表す付加情報を、前記第1対応画素毎に付加する基準原色第1圧縮画像生成部と、
前記基準原色の撮影画像に前記第1注目画素が水平及び垂直に1画素シフトした位置で第2注目画素を設定し、前記第2注目画素と前記第2注目画素の隣接画素とに基づいて、前記第2注目画素に対応する第2対応画素の画素値を算出し、前記第2対応画素で構成される基準原色第2圧縮画像を生成し、前記第2注目画素を基準とした隣接画素の相関を表す付加情報を、前記第2対応画素毎に付加する基準原色第2圧縮画像生成部と、
前記第2原色の撮影画像に前記第1注目画素が水平に1画素シフトした位置で第3注目画素を設定し、前記第3注目画素と前記第3注目画素の隣接画素とに基づいて、前記第3注目画素に対応する第3対応画素の画素値を算出し、前記第3対応画素で構成される第2原色圧縮画像を生成し、前記第3注目画素を基準とした隣接画素の相関を表す付加情報を、前記第3対応画素毎に付加する第2原色圧縮画像生成部と、
前記第3原色の撮影画像に前記第1注目画素が垂直に1画素シフトした位置で第4注目画素を設定し、前記第4注目画素と前記第4注目画素の隣接画素とに基づいて、前記第4注目画素に対応する第4対応画素の画素値を算出し、前記第4対応画素で構成される第3原色圧縮画像を生成し、前記第4注目画素を基準とした隣接画素の相関を表す付加情報を、前記第4対応画素毎に付加する第3原色圧縮画像生成部と、
前記基準原色第1圧縮画像と、前記基準原色第2圧縮画像と、前記第2原色圧縮画像と、前記第3原色圧縮画像とを画像補間装置に送信する画像送信部と、
を備えることを特徴とする撮影装置。 - 前記基準原色第1圧縮画像生成部は、
前記第1注目画素の画素値の1/2と、前記第1注目画素の上下左右に隣接する隣接画素の画素値の1/8とを加算して、前記第1対応画素の画素値を算出し、
前記第1注目画素と、前記第1注目画素の上下左右に隣接する隣接画素との画素値が近似する順位により、上下方向相関、左右方向相関又は相関方向無を示す付加情報を生成し、
前記基準原色第2圧縮画像生成部は、
前記第2注目画素の画素値の1/2と、前記第2注目画素の上下左右に隣接する隣接画素の画素値の1/8とを加算して、前記第2対応画素の画素値を算出し、
前記第2注目画素と、前記第2注目画素の上下左右に隣接する隣接画素との画素値が近似する順位により、上下方向相関、左右方向相関又は相関方向無を示す付加情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮影装置。 - 前記第2原色圧縮画像生成部は、
前記第3注目画素の画素値の1/2と、前記第3注目画素に上下左右斜めに隣接する隣接画素の画素値の1/16とを加算して、前記第3対応画素の画素値を算出し、
前記第3注目画素と、前記第3注目画素に上下左右斜めに隣接する隣接画素との画素値が近似する順位により、上下方向相関、左右方向相関、右斜め方向相関又は左斜め方向相関を示す付加情報を生成し、
前記第3原色圧縮画像生成部は、
前記第4注目画素の画素値の1/2と、前記第4注目画素に上下左右斜めに隣接する隣接画素の画素値の1/16とを加算して、前記第4対応画素の画素値を算出し、
前記第4注目画素と、前記第4注目画素に上下左右斜めに隣接する隣接画素との画素値が近似する順位により、上下方向相関、左右方向相関、右斜め方向相関又は左斜め方向相関を示す付加情報を生成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮影装置。 - 請求項1に記載の撮影装置から受信した画像を補間する画像補間装置であって、
3原色のうち予め定めた基準原色の撮影画像から抽出した第1対応画素で構成される基準原色第1圧縮画像と、前記基準原色の撮影画像から抽出した第2対応画素で構成される基準原色第2圧縮画像と、前記基準原色以外の第2原色の撮影画像から抽出した第3対応画素で構成される第2原色圧縮画像と、前記基準原色及び前記第2原色以外の第3原色の撮影画像から抽出した第4対応画素で構成される第3原色圧縮画像とを、前記撮影装置から受信する画像受信部と、
前記第1対応画素及び前記第2対応画素を1画素間隔で展開し、前記第1対応画素及び前記第2対応画素の付加情報を参照し、前記第1対応画素と前記第2対応画素とに囲まれた補間対象画素を補間することで、前記基準原色の撮影画像を生成する基準原色撮影画像補間部と、
前記第3対応画素を1画素間隔で展開し、前記第3対応画素の付加情報を参照し、前記第3対応画素の間に位置する補間対象画素を補間することで、前記第2原色の撮影画像を生成する第2原色撮影画像補間部と、
前記第4対応画素を1画素間隔で展開し、前記第4対応画素の付加情報を参照し、前記第4対応画素の間に位置する補間対象画素を補間することで、前記第3原色の撮影画像を生成する第3原色撮影画像補間部と、
前記基準原色の撮影画像と、前記第2原色の撮影画像と、前記第3原色の撮影画像とを合成することで、被写体が撮影された被写体画像を生成する画像合成部と、
を備えることを特徴とする画像補間装置。 - 前記基準原色撮影画像補間部は、
前記補間対象画素の上下左右に隣接する第1対応画素及び第2対応画素を、上下方向相関、左右方向相関又は相関方向無を示す前記付加情報の分類毎に集計し、
前記分類毎の画素数に応じた重みを用いて、前記第1対応画素及び前記第2対応画素の画素値を重み付け加算することで、前記基準原色の撮影画像における補間対象画素の画素値を算出することを特徴とする請求項4に記載の画像補間装置。 - 前記第2原色撮影画像補間部は、
前記補間対象画素の斜めに位置する第3対応画素を、前記付加情報が上下方向相関又は左右方向相関のときに無相関の分類に集計し、前記付加情報が右斜め方向相関又は左斜め方向相関のとき、前記第3対応画素から見た補間対象画素の方向と前記付加情報の方向とが一致すれば正相関の分類に集計し、一致しなければ逆相関の分類に集計し、
前記分類毎の画素数に応じた重みを用いて、前記第3対応画素の画素値を重み付け加算することで、前記第2原色の撮影画像における補間対象画素を補間し、
前記第3原色撮影画像補間部は、
前記補間対象画素の斜めに位置する第4対応画素を、前記付加情報が上下方向相関又は左右方向相関のときに無相関の分類に集計し、前記付加情報が右斜め方向相関又は左斜め方向相関のとき、前記第4対応画素から見た補間対象画素の方向と前記付加情報の方向とが一致すれば正相関の分類に集計し、一致しなければ逆相関の分類に集計し、
前記分類毎の画素数に応じた重みを用いて、前記第4対応画素の画素値を重み付け加算することで、前記第3原色の撮影画像における補間対象画素を補間することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の画像補間装置。 - 前記第2原色撮影画像補間部は、
前記補間対象画素の上下又は左右に隣接する第3対応画素の対について、前記付加情報の組み合わせに応じた重みを用いて、前記第3対応画素の画素値を重み付け加算することで、前記第2原色の撮影画像における補間対象画素を補間し、
前記第3原色撮影画像補間部は、
前記補間対象画素の上下又は左右に隣接する第4対応画素の対について、前記付加情報の組み合わせに応じた重みを用いて、前記第4対応画素の画素値を重み付け加算することで、前記第3原色の撮影画像における補間対象画素を補間することを特徴とする請求項4から請求項6の何れか一項に記載の画像補間装置。
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