JP6442613B2 - 撮像装置、撮像方法、プログラム、及び非一時的記録媒体 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置30を示す斜視図である。図1に示す撮像装置30では、ギア19を含む保持部18と、保持部18に取り付けられた撮像部10とが、装置本体15上に設けられる台座16に固定的に据え付けられている。撮像部10は、撮影光学系11及び指向性センサとして撮像素子24(図2〜5参照)を備える。台座16は、装置本体15の垂直方向Zの軸を中心に回転自在に設けられており、パン・チルト機構52及びパン駆動部54(図6参照)により垂直方向Zの軸を中心にしたパン動作が行われる。ギア19は水平方向Xの軸と同軸上に設けられ、パン・チルト機構52及びチルト駆動部56(図6参照)からギア19を介して駆動力が伝達されることにより、撮像部10が上下方向に回動させられてチルト動作が行われる。撮像部10、ギア19を含む保持部18及び台座16は、防塵及び防滴用のドームカバー17によって覆われている。
図2は、撮影光学系11及び撮像素子24の断面構成を示す図である。
次に、広角画像及び望遠画像について説明する。図7(a),(b)は広角画像及び望遠画像の例を示す図である。図7(a)は広角画像であり、図7(b)は望遠画像である。なお図7(a),(b)では、広角画像と望遠画像との間で混信が生じていない理想的な広角画像と望遠画像場合の例を示している。
一方、混信がある場合の広角画像及び望遠画像の例を図8(a),(b)に示す。図8(a)は広角画像であり、図8(b)は望遠画像である。図8(a)に示すように、広角画像中に望遠画像が混信していて、本来の被写体像(ここでは、画像中央の小さなトラック)の他に、混信による偽像(ここでは、トラックの大きな像)が画像内にうっすらと現れている。一方図8(b)に示すように、望遠画像中にも広角画像が混信していて、本来の被写体(ここでは、画像中央の大きなトラック)の他に、混信による偽像(ここでは、トラックの小さな像)が画像中央にうっすらと現れている。以下に示す真の動きベクトル抽出は、このような状況を例として説明する。
蓋然性に基づく真の動きベクトル抽出について、まず概念的に説明する。なおここでは、説明を簡単にするため、被写体としては図7,8におけるトラックのみを考慮し、このトラックが図の左から右に走っているとしている。
次に、広角画像及び望遠画像に混信による偽像が生じている場合の、真の動きベクトル抽出について説明する。図11(a)は広角画像から抽出された被写体像(輪郭で表す)及び検出された動きベクトルを示す図であり、本来の被写体像(図中央の小さなトラック像)に加えて望遠画像の混信による偽の被写体像(大きなトラック像)が生じている様子を示している。即ち、図11(a)は図8(a)に対応した図である。一方図11(b)は望遠画像から抽出された被写体像(輪郭で表す)及び検出された動きベクトルを示す図であり、本来の被写体像(大きなトラック像)に加えて広角画像の混信による偽の被写体像(図中央の小さなトラック像)が生じている様子を示している。即ち、図11(b)は図8(b)に対応した図である。
次に、撮像装置30における真の動きベクトル抽出及び被写体追跡の処理について、詳細に説明する。図13は、真の動きベクトル抽出処理を示すフローチャートである。なお、このような処理を行うプログラムは例えばメインコントローラ37や記録部39に記憶しておくことができ、また当該プログラムのコンピュータ読み取り可能なコードをCDやDVD、BD、ハードディスク、半導体メモリ等の非一時的(non-transitory)記録媒体に記録して用いるようにしてもよい。
Vw1,Vw2:特徴点Qw1,Qw2についての動きベクトル(第1の動きベクトル)
Qt1,Qt2:望遠画像における特徴点(第2の特徴点)
Vt1,Vt2:特徴点Qt1,Qt2についての動きベクトル(第2の動きベクトル)
動きベクトルVw1,Vw2が広角光学系を通過した光束による動きベクトルであり、対応する蓋然性である第1の蓋然性をそれぞれPw1,Pw2とし、動きベクトルVt1,Vt2が望遠光学系を通過した光束による動きベクトルであり、対応する蓋然性である第2の蓋然性をそれぞれPt1,Pt2とする。
次に、本発明における撮像部の第2の実施形態について説明する。図16は、第2の実施形態に係る撮像部61を示す断面図である。
撮影光学系62は、それぞれ同一の光軸L2上に配置された、第1光学系としての中央部の中央光学系63と、その周辺部の同心円状の第2光学系としての環状光学系64とから構成されている。
指向性センサ67は、マイクロレンズアレイ66とイメージセンサ68とから構成されている。
本発明における撮像部の第3の実施形態について説明する。図18は、第3の実施形態に係る撮像部111を示す断面図である。
以上説明した第1〜第3の実施形態では、第1光学系が中央部に配置された円形の光学系であり第2光学系が第1光学系の周辺部に環状に配置された環状光学系である場合について説明したが、本発明における撮影光学系は、例えば、第1,第2光学系をそれぞれ半月型の光学系とするように、第1,第2光学系が光軸に垂直な面内の異なる領域に配置されてもよい。
Claims (22)
- それぞれ異なる領域に設けられ、かつ互いに異なる撮像特性を有する第1光学系及び第2光学系からなる撮影光学系と、2次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を備え、前記第1光学系及び前記第2光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して前記複数の画素により選択的に受光する指向性センサと、を有する撮像部と、
前記第1光学系を介して得られる第1画像の画像信号と前記第2光学系を介して得られる第2画像の画像信号とを前記指向性センサから取得する画像読み出し部と、
前記第1画像における被写体の動きベクトルである第1の動きベクトルと、前記第2画像における前記被写体の動きベクトルである第2の動きベクトルと、を検出する動きベクトル検出部と、
前記第1の動きベクトルが前記第1光学系を通過した光束による動きベクトルである蓋然性を示す第1の蓋然性と、前記第2の動きベクトルが前記第2光学系を通過した光束による動きベクトルである蓋然性を示す第2の蓋然性と、を算出する蓋然性算出部と、
前記第1の動きベクトルと、前記第2の動きベクトルと、前記第1の蓋然性と、前記第2の蓋然性と、に基づいて、前記第1画像における前記第1光学系を通過した光束による動きベクトルである第1の真の動きベクトルと、前記第2画像における前記第2光学系を通過した光束による動きベクトルである第2の真の動きベクトルと、を抽出する動きベクトル抽出部と、
を備える撮像装置。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、一方が広角光学系であり、他方が前記広角光学系と共通の光軸を有する望遠光学系である、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記動きベクトル検出部は、
連続して取得した複数の前記第1画像から前記被写体の第1の特徴点を検出して、前記検出した第1の特徴点に基づいて、互いに大きさが異なる複数の前記第1の動きベクトルを検出し、
連続して取得した複数の前記第2画像から前記被写体の第2の特徴点を検出して、前記検出した第2の特徴点に基づいて、互いに大きさが異なる複数の前記第2の動きベクトルを検出する、
請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記蓋然性算出部は、前記複数の第1の動きベクトルのそれぞれについて前記第1の蓋然性を算出し、前記複数の第2の動きベクトルのそれぞれについて前記第2の蓋然性を算出する、請求項3に記載の撮像装置。
- 前記蓋然性算出部は、前記第1の特徴点における輝度信号と、前記第2の特徴点のうち前記第1の特徴点に対応する特徴点における輝度信号と、に基づいて、前記複数の第1の動きベクトルのそれぞれについて前記第1の蓋然性を算出し、前記複数の第2の動きベクトルのそれぞれについて前記第2の蓋然性を算出する請求項3または4に記載の撮像装置。
- 前記動きベクトル抽出部は、
前記複数の第1の動きベクトルのうちの一の動きベクトルについての前記第1の蓋然性が、前記一の動きベクトルに対応する前記第2の動きベクトルについての前記第2の蓋然性よりも高い場合は、前記一の動きベクトルに対応する前記第2の動きベクトルは前記第1光学系から前記第2光学系への混信に起因する動きベクトルであると判断して、前記一の動きベクトルを前記第1の真の動きベクトルとして抽出し、
前記一の動きベクトルについての前記第1の蓋然性が、前記一の動きベクトルに対応する前記第2の動きベクトルについての前記第2の蓋然性以下である場合、前記一の動きベクトルは前記第2光学系から前記第1光学系への混信に起因する動きベクトルであると判断して、前記第2の動きベクトルを前記第2の真の動きベクトルとして抽出する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像部を水平方向及び垂直方向に回動させるパン・チルト機構をさらに備え、前記パン・チルト機構は前記抽出した前記第1の真の動きベクトル及び前記第2の真の動きベクトルに基づいて前記撮像部を回動させる、請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記パン・チルト機構は、前記第1画像において検出された被写体が前記第2画像においても検出されるように前記撮像部を回動させる、請求項7に記載の撮像装置。
- 前記撮影光学系は前記第1光学系が中央部に配置され、前記第2光学系が前記第1光学系の周辺部に環状に配置された撮影光学系である、請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1画像、前記第1の動きベクトル、前記第1の蓋然性、及び前記第1の真の動きベクトルと、前記第2画像、前記第2の動きベクトル、前記第2の蓋然性、及び前記第2の真の動きベクトルと、を表示する表示部を備える、請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記表示部は、前記第1の蓋然性に応じて前記第1の動きベクトル及び前記第1の真の動きベクトルを表示し、前記第2の蓋然性に応じて前記第2の動きベクトル及び前記第2の真の動きベクトルを表示する、請求項10に記載の撮像装置。
- 前記第1画像、前記第1の動きベクトル、前記第1の蓋然性、及び前記第1の真の動きベクトルと、前記第2画像、前記第2の動きベクトル、前記第2の蓋然性、及び前記第2の真の動きベクトルと、を記録する記録部をさらに備える、請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像装置。
- それぞれ異なる領域に設けられ、かつ互いに異なる撮像特性を有する第1光学系及び第2光学系からなる撮影光学系と、2次元状に配列された光電変換素子により構成された複数の画素を備え、前記第1光学系及び前記第2光学系を介して入射する光束をそれぞれ瞳分割して前記複数の画素により選択的に受光する指向性センサと、を有する撮像部を備える撮像装置の撮像方法であって、
前記第1光学系を介して得られる第1画像の画像信号と前記第2光学系を介して得られる第2画像の画像信号とを前記指向性センサから取得する画像読み出し工程と、
前記第1画像における被写体の動きベクトルである第1の動きベクトルと、前記第2画像における前記被写体の動きベクトルである第2の動きベクトルと、を検出する動きベクトル検出工程と、
前記第1の動きベクトルが前記第1光学系を通過した光束による動きベクトルである蓋然性を示す第1の蓋然性と、前記第2の動きベクトルが前記第2光学系を通過した光束による動きベクトルである蓋然性を示す第2の蓋然性と、を算出する蓋然性算出工程と、
前記第1の動きベクトルと、前記第2の動きベクトルと、前記第1の蓋然性と、前記第2の蓋然性と、に基づいて、前記第1画像における前記第1光学系を通過した光束による動きベクトルである第1の真の動きベクトルと、前記第2画像における前記第2光学系を通過した光束による動きベクトルである第2の真の動きベクトルと、を抽出する動きベクトル抽出工程と、
を含む撮像方法。 - 前記第1光学系及び前記第2光学系は、一方が広角光学系であり、他方が前記広角光学系と共通の光軸を有する望遠光学系である、請求項13に記載の撮像方法。
- 前記動きベクトル検出工程では、
連続して取得した複数の前記第1画像から前記被写体の第1の特徴点を検出して、前記検出した第1の特徴点に基づいて、互いに大きさが異なる複数の前記第1の動きベクトルを検出し、
連続して取得した複数の前記第2画像から前記被写体の第2の特徴点を検出して、前記検出した第2の特徴点に基づいて、互いに大きさが異なる複数の前記第2の動きベクトルを検出する、
請求項13または14に記載の撮像方法。 - 前記蓋然性算出工程では、前記複数の第1の動きベクトルのそれぞれについて前記第1の蓋然性を算出し、前記複数の第2の動きベクトルのそれぞれについて前記第2の蓋然性を算出する、請求項15に記載の撮像方法。
- 前記蓋然性算出工程では、前記第1の特徴点における輝度信号と、前記第2の特徴点のうち前記第1の特徴点に対応する特徴点における輝度信号と、に基づいて、前記複数の第1の動きベクトルのそれぞれについて前記第1の蓋然性を算出し、前記複数の第2の動きベクトルのそれぞれについて前記第2の蓋然性を算出する請求項15または16に記載の撮像方法。
- 前記動きベクトル抽出工程では、
前記複数の第1の動きベクトルのうちの一の動きベクトルについての前記第1の蓋然性が、前記一の動きベクトルに対応する前記第2の動きベクトルについての前記第2の蓋然性よりも高いときは、前記一の動きベクトルに対応する前記第2の動きベクトルは前記第1光学系から前記第2光学系への混信に起因する動きベクトルであると判断して、前記一の動きベクトルを前記第1の真の動きベクトルとして抽出し、
前記一の動きベクトルについての前記第1の蓋然性が、前記一の動きベクトルに対応する前記第2の動きベクトルについての前記第2の蓋然性以下であるときは、前記一の動きベクトルは前記第2光学系から前記第1光学系への混信に起因する動きベクトルであると判断して、前記第2の動きベクトルを前記第2の真の動きベクトルとして抽出する、
請求項13から17のいずれか1項に記載の撮像方法。 - 前記抽出した前記第1の真の動きベクトル及び前記第2の真の動きベクトルに基づいて前記撮像部を回動させる撮像部回動工程をさらに含み、
前記撮像部回動工程により前記撮像部を回動させながら、前記画像読み出し工程と、前記動きベクトル検出工程と、前記蓋然性算出工程と、前記動きベクトル抽出工程と、を繰り返す請求項13から18のいずれか1項に記載の撮像方法。 - 前記撮像部回動工程では、前記第1画像において検出された被写体が前記第2画像においても検出されるように前記撮像部を回動させる請求項19に記載の撮像方法。
- 請求項13から20のいずれか1項に記載の撮像方法を撮像装置に実行させるプログラム。
- 請求項21に記載のプログラムのコンピュータ読み取り可能なコードが記録された、非一時的記録媒体。
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