JP6361500B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
1.導入
2.第1の実施形態に係る画像処理装置
2−1.ハードウェア構成
2−2.機能構成
2−3.動作
2−4.応用例
3.第2の実施形態に係る画像処理装置
3−1.機能構成
3−2.動作
3−3.応用例
4.むすび
図1は、波長に依存する赤外線(IR)画像の多様な用途について説明するための説明図である。図1の水平方向は赤外線の波長に対応し、左から右へと波長は長くなる。0.7μm以下の波長を有する光線は可視光線であり、人間の視覚はこの可視光線を感知する。0.7μmから1.0μmまでの範囲内の波長を有する赤外線は、近赤外線(NIR)に分類される。近赤外線は、例えば、暗視(night vision)、透視、光通信及び測距のために利用され得る。1.0μmから2.5μmまでの範囲内の波長を有する赤外線は、短波長赤外線(SWIR)に分類される。短波長赤外線もまた、暗視及び透視のために利用可能である。近赤外線又は短波長赤外線を用いた暗視装置は、まず近傍に赤外線を照射し、その反射光を捕捉することにより赤外線画像を得る。2.5μmから4.0μmまでの範囲内の波長を有する赤外線は、中波長赤外線(MWIR)に分類される。中波長赤外線の波長範囲では物質固有の吸収スペクトルが現れることから、中波長赤外線は、物質の同定のために利用され得る。また、中波長赤外線は、サーモグラフィのためにも利用可能である。4.0μm以上の波長を有する赤外線は、遠赤外線(FIR)に分類される。遠赤外線は、暗視、サーモグラフィ及び加熱のために利用され得る。物体からの黒体放射によって発せられる赤外線は、遠赤外線に相当する。そのため、遠赤外線を用いた暗視装置は、赤外線を照射せずとも、物体からの黒体放射を捕捉することにより赤外線画像を得ることができる。なお、図1に示した波長の範囲の境界値は例に過ぎない。赤外線の分類の境界値には様々な定義が存在しており、本開示に係る技術の後述する利点は、いかなる定義の下でも享受され得る。
まず、本開示の第1の実施形態に係る画像処理装置1について説明する。
図2は、本開示の第1の実施形態に係る画像処理装置1のハードウェア構成の具体例を示す説明図である。図2に示したように、画像処理装置1は、赤外線カメラ102と、可視光線カメラ104と、入力インタフェース106と、メモリ108と、ディスプレイ110と、通信インタフェース112と、ストレージ114と、プロセッサ116と、バス118と、を備える。
赤外線カメラ102は、赤外線を利用した撮像を行い、非カラー画像である赤外線画像を得る撮像モジュールである。赤外線カメラ102は、赤外線を感知する撮像素子の配列を有する。赤外線カメラ102がNIR画像又はSWIR画像を撮像する場合には、赤外線カメラ102は、対応する波長を有する赤外線を装置の近傍に照射する発光素子をも有する。例えば、赤外線カメラ102は、ユーザ入力などのトリガに応じて又は周期的に発光素子から赤外線を照射し、被写体又はその背景において反射した赤外線を捕捉することにより、赤外線画像を得る。また、赤外線カメラ102により得られる一連の赤外線画像は、映像を構成してもよい。
可視光線カメラ104は、可視光線を利用した撮像を行い、可視光画像を得る撮像モジュールである。可視光線カメラ104は、互いに異なる波長の可視光線を感知する撮像素子の配列を有する。例えば、可視光線カメラ104は、赤色域、緑色域及び青色域にそれぞれ感度域を持つ撮像素子の配列を有してもよい。なお、可視光線カメラ104は、画像処理装置1の構成から省略されてもよい。また、赤外線を感知する撮像素子及び可視光線を感知する撮像素子の双方を含む配列を有する一体型のカメラが使用されてもよい。
入力インタフェース106は、ユーザが画像処理装置1を操作し又は画像処理装置1へ情報を入力するために使用される。例えば、入力インタフェース106は、タッチセンサ、キーボード、キーパッド、ボタン又はスイッチなどの入力デバイスを含んでもよい。また、入力インタフェース106は、音声入力用のマイクロフォン及び音声認識モジュールを含んでもよい。また、入力インタフェース106は、ユーザにより選択される命令をリモートデバイスから受信する遠隔制御モジュールを含んでもよい。
メモリ108は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を含み得る記憶媒体である。メモリ108は、プロセッサ116に連結され、プロセッサ116により実行される処理のためのプログラム及びデータを記憶する。
ディスプレイ110は、画像を表示する画面を有する表示モジュールである。例えば、ディスプレイ110は、LCD(Liquid Crystal Display)、OLED(Organic light-Emitting Diode)又はCRT(Cathode Ray Tube)などであってもよい。
通信インタフェース112は、画像処理装置1と他の装置との間の通信を仲介するモジュールである。通信インタフェース112は、任意の無線通信プロトコル又は有線通信プロトコルに従って、通信接続を確立する。
ストレージ114は、赤外線画像及び可視光画像を含み得る画像データを蓄積し又は赤外線画像処理において利用されるデータベースを記憶する記憶デバイスである。ストレージ114は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を内蔵する。なお、本明細書で説明するプログラム及びデータは、画像処理装置1の外部のデータソース(例えば、データサーバ、ネットワークストレージ又は外付けメモリなど)から取得されてもよい。
プロセッサ116は、CPU(Central Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)などの処理モジュールである。プロセッサ116は、メモリ108又は他の記憶媒体に記憶されるプログラムを実行することにより、より自然な色を有するカラー画像を提供するための機能を動作させる。
バス118は、赤外線カメラ102、可視光線カメラ104、入力インタフェース106、メモリ108、ディスプレイ110、通信インタフェース112、ストレージ114及びプロセッサ116を相互に接続する。
前節では、本開示の第1の実施形態に係る画像処理装置1のハードウェア構成を説明した。続いて、図3を参照して、本開示の第1の実施形態に係る画像処理装置1の論理的機能の構成を説明する。
取得部152は、赤外線画像を取得し、取得した赤外線画像を生成部154へ出力する。例えば、取得部152は、赤外線カメラ102により得られた赤外線画像を取得してもよい。また、取得部152は、ストレージ114により記憶されている赤外線画像を取得してもよい。また、取得部152は、通信インタフェース112を介して他の装置から赤外線画像を取得してもよい。取得部152により取得される赤外線画像は、信号の増幅及びノイズ除去などの予備的な処理を経た画像であってもよい。また、取得部152は、圧縮符号化された符号化ストリームから赤外線画像を復号してもよい。
生成部154は、取得部152により取得された赤外線画像に基づいてカラー画像を生成し、生成されたカラー画像を制御部158及び調整部160へ出力する。本実施形態において、生成部154は、赤外線画像の画素値から被写体の色を予測することによりカラー画像を生成する。例えば、生成部154は、事前に学習される予測モデルを用いて赤外線画像の画素値から被写体の色を予測し得る。事前の学習処理では、同じ被写体を映した赤外線画像と可視光画像とのペアが多数用意される。ここで用意される赤外線画像及び可視光画像は、教師あり学習における生徒画像及び教師画像にそれぞれ相当する。そして、例えばブースティング又はサポートベクタマシンといった既存のアルゴリズムに従って、赤外線画像の画素値から被写体の色を予測するための予測モデルが構築される。ここでの予測モデルは、典型的には、赤外線画像の画素値から仮説としての様々な色の信頼度(その色が被写体の色である尤もらしさ、即ち尤度ともいう)を計算するための計算式のセットであり得る。生成部154は、このように事前に学習される予測モデルを例えば記憶部156から取得し、取得した予測モデルを用いて被写体の色を予測する。具体的には、生成部154は、赤外線画像の各画素について、複数の色の信頼度を予測モデルにより計算し、信頼度をそれぞれ伴う複数の色のうちで信頼度の最も高い色を予測色として決定する。上述したように信頼度とはその色が被写体の色である尤もらしさを示す指標であり、予測色の信頼度は、その値が大きいほど予測精度が高いことを意味する。生成部154は、各画素について計算された複数の色の信頼度を制御部158へ出力する。
記憶部156は、生成部154におけるカラー画像の生成、調整部160におけるカラー画像の色の調整、及び制御部158によるそれら処理の制御のために参照されるデータを記憶する。例えば、記憶部156は、多数の既知の赤外線画像及び可視光画像を用いて事前に学習される予測モデルを予め記憶する。また、記憶部156は、生成部154により生成されたカラー画像又は調整部160により色の調整されたカラー画像を記憶する。
制御部158は、各種情報を画面に表示させる機能、候補色を決定する機能、予測モデルを更新する機能及びユーザ入力を取得する機能を有する。
調整部160は、生成部154により生成されたカラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整し、調整後のカラー画像を制御部158へ出力する。
続いて、図9及び図10を参照して、本開示の第1の実施形態に係る画像処理装置1が行う処理の流れを説明する。
続いて、赤外線画像から生成されるカラー画像の色の部分的な不自然さを回避するための応用例を説明する。
続いて、カラー画像内の色を調整すべき対象領域の選択を一層容易化する、本開示の第2の実施形態に係る画像処理装置2を説明する。
第2の実施形態に係る画像処理装置2のハードウェア構成は、図2を参照して説明した画像処理装置1のハードウェア構成と同様であってよい。図15は、第2の実施形態に係る画像処理装置2の論理的機能の構成の具体例を示す説明図である。図15に示したように、画像処理装置2は、取得部152と、生成部154と、記憶部156と、制御部158と、調整部260と、分割部280と、を備える。
続いて、図17を参照して、本開示の第2の実施形態に係る画像処理装置2が行う処理の流れを説明する。
ここまでに説明した技術の利点は、取得される赤外線画像が静止画であるか動画を構成するフレームの各々であるかを問わず享受され得る。ここでは、取得される赤外線画像が動画を構成する一連のフレームに含まれる場合のさらなる応用例を説明する。本応用例では、フレームごとに色調整情報をユーザに入力させる手間が省かれる。
以上説明したように、本開示の実施形態によれば、調整部は生成部によって生成されたカラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整する。このような色の調整のためのユーザインタフェースが提供されることで、非カラー画像をカラー化するための何らかのモデルが完全には自然なカラー画像を生成できないとしても、ユーザによる支援に基づいてその不自然さを解消し、より自然な色を有するカラー画像を提供することが可能となる。また、ユーザは、自動的にカラー化される画像のうちの所望の部分の色のみを調整すればよいため、上述したユーザインタフェースの導入に伴って過剰な負荷がユーザに課せられることもない。
(1)
赤外線画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記赤外線画像に基づいてカラー画像を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記カラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整する調整部と、
を備える画像処理装置。
(2)
1つ以上の候補色を画面に表示させる制御部を備え、
前記色調整情報は、前記画面に表示される前記1つ以上の候補色から前記ユーザにより選択される選択色を示す選択色情報を含む、
前記(1)に記載の画像処理装置。
(3)
前記制御部は、色平面を前記画面に表示させ、前記色平面上の前記1つ以上の候補色を前記画面上で強調させる、前記(2)に記載の画像処理装置。
(4)
前記生成部は、前記赤外線画像の画素値から被写体の色を予測することにより前記カラー画像を生成し、
前記制御部は、前記生成部による前記予測に関連する色ごとの信頼度に基づいて、前記1つ以上の候補色を決定する、
前記(2)又は(3)に記載の画像処理装置。
(5)
前記色調整情報は、前記カラー画像内の色を調整すべき対象領域を指定する領域指定情報を含み、
前記調整部は、前記領域指定情報に基づいて前記対象領域を決定し、決定された前記対象領域内の色を調整する、
前記(1)から(4)のいずれか1項に記載の画像処理装置。
(6)
画像のテクスチャに基づいて、前記カラー画像を1つ以上のセグメントに分割する分割部、をさらに備え、
前記調整部は、前記領域指定情報に基づいて、前記1つ以上のセグメントのうちの少なくとも1つのセグメントを、前記対象領域として決定する、
前記(5)に記載の画像処理装置。
(7)
前記領域指定情報は、画面上で前記ユーザにより指定される画素位置を示し、
前記調整部は、前記領域指定情報により示される前記画素位置を含むセグメントを、前記対象領域として決定する、
前記(6)に記載の画像処理装置。
(8)
前記赤外線画像は、動画を構成する一連のフレームに含まれ、
前記分割部は、複数のフレームにわたって同じ被写体を映すセグメントを追跡し、
前記調整部は、過去のフレームの前記対象領域が映す被写体と同じ被写体を映す現在のフレーム内のセグメントを、前記現在のフレームの前記対象領域として決定する、
前記(7)に記載の画像処理装置。
(9)
前記領域指定情報は、画面上で前記ユーザにより指定される領域を示す、前記(5)又は(6)に記載の画像処理装置。
(10)
前記生成部は、事前に学習される予測モデルを用いて前記赤外線画像の画素値から被写体の色を予測し、
前記信頼度は、前記予測モデルにより計算される、
前記(4)に記載の画像処理装置。
(11)
前記制御部は、前記赤外線画像と前記調整部による調整後の前記カラー画像とを用いて、前記予測モデルを更新する、前記(10)に記載の画像処理装置。
(12)
前記生成部は、前記信頼度をそれぞれ伴う複数の色のうちで、前記信頼度の最も高い色を予測色として決定し、
前記制御部は、前記予測色を除いて前記信頼度の高い順に決定される前記1つ以上の候補色を前記画面に表示させる、
前記(10)又は(11)に記載の画像処理装置。
(13)
前記生成部は、前記予測色の前記信頼度が閾値を下回る画素について、カラー化をスキップし又は前記予測色の彩度を引き下げる、前記(12)に記載の画像処理装置。
(14)
前記制御部は前記閾値を前記ユーザに設定させるためのユーザインタフェースを前記画面に表示させる、前記(13)に記載の画像処理装置。
(15)
画像処理装置により赤外線画像を取得することと、
取得された前記赤外線画像に基づいてカラー画像を生成することと、
生成された前記カラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整することと、
を含む画像処理方法。
(16)
画像処理装置を制御するコンピュータを、
赤外線画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記赤外線画像に基づいてカラー画像を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記カラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整する調整部と、
として機能させるためのプログラム。
102 赤外線カメラ
104 可視光線カメラ
106 入力インタフェース
108 メモリ
110 ディスプレイ
112 通信インタフェース
114 ストレージ
116 プロセッサ
118 バス
152 取得部
154 生成部
156 記憶部
158 制御部
160、260 調整部
280 分割部
Claims (14)
- 赤外線画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記赤外線画像に基づいてカラー画像を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記カラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整する調整部と、
1つ以上の候補色を画面に表示させる制御部と、を備え、
前記色調整情報は、前記画面に表示される前記1つ以上の候補色から前記ユーザにより選択される選択色を示す選択色情報を含み、
前記生成部は、前記赤外線画像の画素値から被写体の色を予測することにより前記カラー画像を生成し、
前記制御部は、前記生成部による前記予測に関連する色ごとの信頼度に基づいて、前記1つ以上の候補色を決定する、
画像処理装置。 - 前記制御部は、色平面を前記画面に表示させ、前記色平面上の前記1つ以上の候補色を前記画面上で強調させる、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記色調整情報は、前記カラー画像内の色を調整すべき対象領域を指定する領域指定情報を含み、
前記調整部は、前記領域指定情報に基づいて前記対象領域を決定し、決定された前記対象領域内の色を調整する、
請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 画像のテクスチャに基づいて、前記カラー画像を1つ以上のセグメントに分割する分割部、をさらに備え、
前記調整部は、前記領域指定情報に基づいて、前記1つ以上のセグメントのうちの少なくとも1つのセグメントを、前記対象領域として決定する、
請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記領域指定情報は、画面上で前記ユーザにより指定される画素位置を示し、
前記調整部は、前記領域指定情報により示される前記画素位置を含むセグメントを、前記対象領域として決定する、
請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記赤外線画像は、動画を構成する一連のフレームに含まれ、
前記分割部は、複数のフレームにわたって同じ被写体を映すセグメントを追跡し、
前記調整部は、過去のフレームの前記対象領域が映す被写体と同じ被写体を映す現在のフレーム内のセグメントを、前記現在のフレームの前記対象領域として決定する、
請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記領域指定情報は、画面上で前記ユーザにより指定される領域を示す、請求項3又は4に記載の画像処理装置。
- 前記生成部は、事前に学習される予測モデルを用いて前記赤外線画像の画素値から被写体の色を予測し、
前記信頼度は、前記予測モデルにより計算される、
請求項1から7のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記制御部は、前記赤外線画像と前記調整部による調整後の前記カラー画像とを用いて、前記予測モデルを更新する、請求項8に記載の画像処理装置。
- 前記生成部は、前記信頼度をそれぞれ伴う複数の色のうちで、前記信頼度の最も高い色を予測色として決定し、
前記制御部は、前記予測色を除いて前記信頼度の高い順に決定される前記1つ以上の候補色を前記画面に表示させる、
請求項8又は9に記載の画像処理装置。 - 前記生成部は、前記予測色の前記信頼度が閾値を下回る画素について、カラー化をスキップし又は前記予測色の彩度を引き下げる、請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記制御部は前記閾値を前記ユーザに設定させるためのユーザインタフェースを前記画面に表示させる、請求項11に記載の画像処理装置。
- 画像処理装置により赤外線画像を取得することと、
取得された前記赤外線画像に基づいてカラー画像を生成することと、
生成された前記カラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整することと、
1つ以上の候補色を画面に表示させることと、
を含み、
前記色調整情報は、前記画面に表示される前記1つ以上の候補色から前記ユーザにより選択される選択色を示す選択色情報を含み、
前記赤外線画像の画素値から被写体の色を予測することにより前記カラー画像を生成し、
前記予測に関連する色ごとの信頼度に基づいて、前記1つ以上の候補色を決定する、
画像処理方法。 - 画像処理装置を制御するコンピュータを、
赤外線画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記赤外線画像に基づいてカラー画像を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記カラー画像の色をユーザにより入力される色調整情報に従って調整する調整部と、
1つ以上の候補色を画面に表示させる制御部と、
として機能させるためのプログラムであって、
前記色調整情報は、前記画面に表示される前記1つ以上の候補色から前記ユーザにより選択される選択色を示す選択色情報を含み、
前記生成部は、前記赤外線画像の画素値から被写体の色を予測することにより前記カラー画像を生成し、
前記制御部は、前記生成部による前記予測に関連する色ごとの信頼度に基づいて、前記1つ以上の候補色を決定する、
プログラム。
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