JP6299788B2 - プレノプティック・システムにおける視差 - Google Patents
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Description
δ=d−di (1)
−δ=di−d (2)
であり、do<dfのときに負の視差を示す。
詳細な説明は多くの個別的事項を含むが、それは本開示の範囲を限定するものではなく、単に本開示の実施形態の種々の例および側面を例解するものと解釈すべきである。本開示の範囲は上記で詳細に論じていない他の実施形態をも含むことは理解しておくべきである。当業者にとって明白であろう他のさまざまな修正、変更および変形が、付属の請求項において定義される実施形態の精神および範囲から外れることなく、本稿に開示される本願の実施形態の方法および装置の構成、動作および細部になされてもよい。したがって、特許請求される実施形態の範囲は、付属の請求項およびその法的な等価物によって決定されるべきである。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様1〕
オブジェクトの画像を生成するライトフィールド撮像システムであって、
オブジェクトの光学像を形成する一次光学サブシステムであって、前記光学像は前記一次光学サブシステムの像平面に位置する、一次光学サブシステムと;
二次結像アレイおよびセンサー・アレイを有するライトフィールド・センサー・モジュールであって、前記二次結像アレイは、前記一次光学サブシステムのひとみを前記センサー・アレイ上に結像し、前記二次結像アレイは前記像平面から変位しており、前記センサー・アレイは前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイを捕捉するよう構成されている、ライトフィールド・センサー・モジュールと;
所望される解像度向上値を達成するための一つまたは複数の光学パラメータを決定するよう構成された処理モジュールとを有しており、
前記一次光学サブシステムおよびライトフィールド・センサー・モジュールは、前記一つまたは複数の光学パラメータに従って調整可能である、
ライトフィールド撮像システム。
〔態様2〕
前記一つまたは複数の光学パラメータは、前記一次光学サブシステムの有効焦点距離fを含み、前記一次光学サブシステムは有効焦点距離に関して調整可能である、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様3〕
前記一つまたは複数の光学パラメータは、前記一次光学サブシステムから前記二次結像アレイまでの距離diを含み、当該ライトフィールド撮像システムは距離diに関して調整可能である、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様4〕
前記所望される解像度向上値が1より大きな整数値である、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様5〕
前記処理モジュールがさらに:
前記オブジェクトの多重化されたビューの第一の捕捉されたアレイについての解像度向上値が閾値以上であるかどうかを判定し;
もしそうであれば、多重化されたビューの前記第一の捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されている、
態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様6〕
前記処理モジュールがさらに:
前記オブジェクトの多重化されたビューの第一の捕捉されたアレイについての解像度向上値が閾値以上であるかどうかを判定し;
もしそうでなければ、多重化されたビューの第二の捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されており、多重化されたビューの前記第二の捕捉されたアレイは、前記一次光学サブシステムおよび/またはライトフィールド・センサー・モジュールが前記一つまたは複数の光学パラメータに従って調整されたときに捕捉されたものである、
態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様7〕
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/またはライトフィールド・センサー・モジュールを自動的に調整する自動脱焦点モジュールをさらに有しており、
前記処理モジュールがさらに、多重化されたビューの第二の捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されており、多重化されたビューの前記第二の捕捉されたアレイは、前記自動脱焦点モジュールによる自動調整後に捕捉されたものである、
態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様8〕
前記処理モジュールがさらに:
多重化されたビューの第一の捕捉されたアレイ内の関心領域を決定し;
前記関心領域についての初期視差を計算し;
前記初期視差を使って前記関心領域の奥行き範囲を決定し;
決定された奥行き範囲のもとで前記所望される解像度向上を決定するよう構成されている、
態様7記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様9〕
前記処理モジュールがさらに、
fは前記一次光学サブシステムの有効焦点距離であり、
doは前記一次光学サブシステムからオブジェクト平面までの距離であり、
dfは視差が0であるときの前記一次光学サブシステムからオブジェクト平面までの距離であり、
fμは前記二次結像アレイの焦点距離であり、
αは画像処理を考慮に入れるために加えられる因子であり、
wpは前記センサー・アレイ内のセンサーのサイズであり、
φはビュー内の隣り合うピクセルの間の距離である、
態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様10〕
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/またはライトフィールド・センサー・モジュールを自動的に調整する自動脱焦点モジュールをさらに有する、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様11〕
前記自動脱焦点モジュールが、前記処理モジュールからフィードバックを受領し、該フィードバックを使って、前記所望される解像度向上値を達成するよう前記一つまたは複数の光学パラメータを調整する、態様10記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様12〕
前記処理モジュールがさらに、多重化されたビューの捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されている、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様13〕
前記一次光学サブシステムが解像度リングをもつ調整可能なレンズを含み、前記解像度リングは、前記レンズを調整するために回転可能であり、当該ライトフィールド撮像システムの解像度向上値をユーザーに対して示す、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様14〕
前記調整可能なレンズが、前記レンズを調整するために回転可能であり、前記一次光学サブシステムの有効焦点距離をユーザーに対して示す焦点リングをも含む、態様13記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様15〕
前記調整可能なレンズが、前記レンズを調整するために回転可能であり、前記一次光学サブシステムの焦点共役をユーザーに対して示す焦点リングをも含む、態様13記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様16〕
当該ライトフィールド撮像システムのユーザーに対して解像度インジケータを呈示するよう構成された電子ディスプレイをさらに有しており、前記解像度インジケータは、当該ライトフィールド撮像システムの解像度向上値をユーザーに対して示す、態様1記載のライトフィールド撮像システム。
〔態様17〕
一次光学サブシステムと、二次結像アレイおよびセンサー・アレイを有するライトフィールド・センサー・モジュールとを有するライトフィールド撮像システムを使ってオブジェクトの画像を生成する方法であって、
所望される解像度向上値を達成するための一つまたは複数の光学パラメータを決定する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記ライトフィールド撮像システムを調整する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って調整された前記ライトフィールド撮像システムを用いて前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイを捕捉する段階とを含む、
方法。
〔態様18〕
前記ライトフィールド撮像システムを調整する段階が、前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記ライトフィールド撮像システムを自動的に調整することを含む、態様17記載の方法。
〔態様19〕
多重化されたビューの前記捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせる段階をさらに含む、態様17記載の方法。
〔態様20〕
一次光学サブシステムと、二次結像アレイおよびセンサー・アレイを有するライトフィールド・センサー・モジュールとを有するライトフィールド撮像システムを使ってオブジェクトの画像を生成するための実行可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行可能であり、前記ライトフィールド撮像システムに:
所望される解像度向上値を達成するための一つまたは複数の光学パラメータを決定する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記ライトフィールド撮像システムを調整する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って調整された前記ライトフィールド撮像システムを用いて前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイを捕捉する段階とを含む方法を実行させるものである、
非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
112 一次結像光学系
114 マイクロ結像アレイ、二次結像アレイ
115 マイクロレンズ
125 開口
140 画像
150 オブジェクト
155 ビュー、光学像
170 複合光学像
171 像
180 センサー
190 処理モジュール
255 オブジェクト領域
492 ビュー抽出モジュール
494 視差決定モジュール
496 超解像度モジュール
498 ぼけ除去モジュール
510 自動脱焦点
700 光学描画
705 像平面
710 オブジェクト面
720 零視差平面
721 点
722 点
750 光学描画
770 光学描画
800 プロセス
805 空間的に多重化された画像を捕捉
810 空間的に多重化された画像からビューを抽出
815 抽出されたビューから関心領域(ROI)を決定
820 ROIについて初期視差を計算
825 初期視差を使ってROIの奥行きを決定
830 解像度向上値を決定
835 部分的には解像度向上値に基づいて一つまたは複数の光学パラメータを調整
840 第二の空間的に多重化された画像を捕捉
845 第二の空間的に多重化された画像からビューを抽出
850 解像度向上を実行
900 プロセス
922 解像度向上値(REF: resolution enhancement value)を決定
924 REV≧閾値か?
1000 レンズ
1005 ボディ
1010 光学アセンブリー
1015 マウント
1020 焦点リング
1025 焦点インジケータ
1030 解像度リング
1035 解像度インジケータ
1100 電子ディスプレイ
1110 解像度向上画面
1120 焦点バー
1130 解像度バー
1140 画像
Claims (20)
- オブジェクトの画像を生成するライトフィールド撮像システムであって、
オブジェクトの光学像を形成する一次光学サブシステムであって、前記光学像は前記一次光学サブシステムの像平面に位置する、一次光学サブシステムと;
二次結像アレイおよびセンサー・アレイを有するライトフィールド・センサー・モジュールであって、前記二次結像アレイは複数のマイクロレンズを有し、各マイクロレンズは前記一次光学サブシステムのひとみを前記センサー・アレイの複数の対応するセンサー要素上に結像する、ライトフィールド・センサー・モジュールと;
処理モジュールとを有しており、
前記一次光学サブシステムおよび/または前記ライトフィールド・センサー・モジュールは、一つまたは複数の光学パラメータに従って調整可能であり、
前記処理モジュールは、一つのマイクロレンズに対応する異なるセンサー要素が、所望される解像度向上値に基づくサブピクセル視差に従って互いにシフトされた光を集め、かつ、前記センサー・アレイ上で前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイが捕捉されるような前記二次結像アレイと前記像平面との間の変位を達成するための前記一つまたは複数の光学パラメータを決定するよう構成されており、
多重化されたビューの数は一つのマイクロレンズに対応するセンサー要素の数に基づき、
前記処理モジュールは、前記所望される解像度向上値に基づく前記サブピクセル視差に従って前記多重化されたビューのアレイにおいて捕捉された多重化されたビューを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるようさらに構成されている、ライトフィールド撮像システム。 - 前記一つまたは複数の光学パラメータは、前記一次光学サブシステムの有効焦点距離fを含み、前記一次光学サブシステムは有効焦点距離に関して調整可能である、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記一つまたは複数の光学パラメータは、前記一次光学サブシステムから前記二次結像アレイまでの距離diを含み、当該ライトフィールド撮像システムは距離diに関して調整可能である、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記所望される解像度向上値が1より大きな整数値である、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記処理モジュールがさらに:
前記オブジェクトの多重化されたビューの捕捉されたアレイについての解像度向上値が閾値以上であるかどうかを判定し;
もしそうである場合に前記多重化されたビューを組み合わせる処理を実行するよう構成されている、
請求項1記載のライトフィールド撮像システム。 - 前記処理モジュールがさらに:
前記オブジェクトの多重化されたビューの第一の捕捉されたアレイについての解像度向上値が閾値以上であるかどうかを判定し;
もしそうでなければ、多重化されたビューの第二の捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されており、多重化されたビューの前記第二の捕捉されたアレイは、前記一次光学サブシステムおよび/またはライトフィールド・センサー・モジュールが前記一つまたは複数の光学パラメータに従って調整されたときに捕捉されたものである、
請求項1記載のライトフィールド撮像システム。 - 前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/またはライトフィールド・センサー・モジュールを自動的に調整する自動脱焦点モジュールをさらに有しており、
前記処理モジュールがさらに、多重化されたビューの第二の捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されており、多重化されたビューの前記第二の捕捉されたアレイは、前記自動脱焦点モジュールによる自動調整後に捕捉されたものである、
請求項1記載のライトフィールド撮像システム。 - 前記処理モジュールがさらに:
多重化されたビューの第一の捕捉されたアレイ内の関心領域を決定し;
前記関心領域についての初期視差を計算し;
前記初期視差を使って前記関心領域の奥行き範囲を決定し;
決定された奥行き範囲のもとで前記所望される解像度向上を決定するよう構成されている、
請求項7記載のライトフィールド撮像システム。 - 前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/またはライトフィールド・センサー・モジュールを自動的に調整する自動脱焦点モジュールをさらに有する、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記自動脱焦点モジュールが、前記処理モジュールからフィードバックを受領し、該フィードバックを使って、前記所望される解像度向上値を達成するよう前記一つまたは複数の光学パラメータを調整する、請求項10記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記処理モジュールがさらに、多重化されたビューの捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせるよう構成されている、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記一次光学サブシステムが解像度リングをもつ調整可能なレンズを含み、前記解像度リングは、前記レンズを調整するために回転可能であり、当該ライトフィールド撮像システムの解像度向上値をユーザーに対して示す、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記調整可能なレンズが、前記レンズを調整するために回転可能であり、前記一次光学サブシステムの有効焦点距離をユーザーに対して示す焦点リングをも含む、請求項13記載のライトフィールド撮像システム。
- 前記調整可能なレンズが、前記レンズを調整するために回転可能であり、前記一次光学サブシステムの焦点共役をユーザーに対して示す焦点リングをも含む、請求項13記載のライトフィールド撮像システム。
- 当該ライトフィールド撮像システムのユーザーに対して解像度インジケータを呈示するよう構成された電子ディスプレイをさらに有しており、前記解像度インジケータは、当該ライトフィールド撮像システムの解像度向上値をユーザーに対して示す、請求項1記載のライトフィールド撮像システム。
- 一次光学サブシステムと、二次結像アレイおよびセンサー・アレイを有するライトフィールド・センサー・モジュールとを有するライトフィールド撮像システムを使ってオブジェクトの画像を生成する方法であって、前記二次結像アレイは複数のマイクロレンズを有し、各マイクロレンズは前記一次光学サブシステムのひとみを前記センサー・アレイの複数の対応するセンサー要素上に結像するものであり、
一つのマイクロレンズに対応する異なるセンサー要素が、所望される解像度向上値に基づくサブピクセル視差に従って互いにシフトされた光を集め、かつ、前記センサー・アレイ上で前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイが捕捉されるような前記二次結像アレイと前記一次光学サブシステムの像平面との間の変位を達成するための一つまたは複数の光学パラメータを決定する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/または前記ライトフィールド・センサー・モジュールを調整する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記調整がされた前記ライトフィールド撮像システムを用いて前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイを捕捉する段階と;
前記所望される解像度向上値に基づく前記サブピクセル視差に従って前記多重化されたビューのアレイにおいて捕捉された多重化されたビューを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせる段階とを含む、
方法。 - 前記一次光学サブシステムおよび/または前記ライトフィールド・センサー・モジュールを調整する段階が、前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/または前記ライトフィールド・センサー・モジュールを自動的に調整することを含む、請求項17記載の方法。
- 多重化されたビューの前記捕捉されたアレイを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせる段階をさらに含む、請求項17記載の方法。
- 一次光学サブシステムと、二次結像アレイおよびセンサー・アレイを有するライトフィールド・センサー・モジュールとを有するライトフィールド撮像システムを使ってオブジェクトの画像を生成するための実行可能なコンピュータ・プログラム命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記二次結像アレイは複数のマイクロレンズを有し、各マイクロレンズは前記一次光学サブシステムのひとみを前記センサー・アレイの複数の対応するセンサー要素上に結像するものであり、前記命令は、プロセッサによって実行可能であり、前記ライトフィールド撮像システムに:
一つのマイクロレンズに対応する異なるセンサー要素が、所望される解像度向上値に基づくサブピクセル視差に従って互いにシフトされた光を集め、かつ、前記センサー・アレイ上で前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイが捕捉されるような前記二次結像アレイと前記一次光学サブシステムの像平面との間の変位を達成するための一つまたは複数の光学パラメータを決定する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記一次光学サブシステムおよび/または前記ライトフィールド・センサー・モジュールを調整する段階と、
前記一つまたは複数の光学パラメータに従って前記調整がされた前記ライトフィールド撮像システムを用いて前記オブジェクトの多重化されたビューのアレイを捕捉する段階と;
前記所望される解像度向上値に基づく前記サブピクセル視差に従って前記多重化されたビューのアレイにおいて捕捉された多重化されたビューを、前記多重化されたビューのいずれの解像度よりも高い解像度をもつ前記オブジェクトのデジタル画像に組み合わせる段階とを含む方法を実行させるものである、
非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
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