JP6448218B2 - 撮像装置、その制御方法および情報処理システム - Google Patents
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Description
図1は、実施例1の装置構成例を示す図である。
撮像装置100は、光学系001、撮像素子002、前処理部003、振れ情報取得部004、第1の防振部005、記録部006、第2の防振部007を備える。
第1の防振部005が、前処理部003が出力した撮影画像に係る画像データに対して、第1の防振処理を実行する(ステップS201)。第1の防振処理は、画像データに対してリアルタイムに実行される。続いて、第1の防振部005が、第1の防振処理後の画像データを記録部006に記録する(ステップS202)。そして、第2の防振部007が、記録部006に記録されている画像データに対して、第2の防振処理を実行する(ステップS203)。
まず、ブレ・カメラワーク推定部00501が、振れ情報取得部004が出力する撮像装置の振れに関する情報(姿勢センサ信号)、前処理部003からの撮影画像に基づいて、ブレ/カメラワークを推定する(ステップS2011)。続いて、補正量算出部00502が、推定されたブレ/カメラワークに基づいて、撮影画像のブレを補正するための補正量(防振の補正量)を算出する(ステップS2012)。そして、幾何変形防振部00503が、算出された補正量に基づいて、撮影画像に対して幾何変形防振処理を実行する(ステップS2013)。
参考文献1:”Strapdown Inertial Navigation Technology ”,Peter Peregrinus Ltd
参考文献2:,”An effcient orientation filter for inertial and inertial/magnetic sensor arrays”, Apr. 2010.
参考文献3:http://www.x-io.co.uk/gait-tracking-with-x-imu/,” Gait tracking with x-IMU ”
図4中、左側の画像401を基準画像とし、右側の画像402を参照画像とする。ブレ・カメラワーク推定部00501は、先に入力された映像フレームを基準画像、後から入力されたカレント映像フレームを参照画像として、動きベクトルを検出する。左画像中でグリッド状に配置した注目点404を中心とした所定サイズの部分領域をテンプレート403とする。参照画像中で任意の探索範囲407を設定し、順次移動しながらテンプレートが最も合致する位置を探索する。
ただし、
参考文献4: “A combined corner and edge detector ”, Fourth Alvey Vision Conference, pp.147-151, 1988.
参考文献5:R. Hartley,“Multiple View Geometry in computer vision ”, Cambridge Press, pp.25-44, 2003.
ブレ・カメラワーク推定部00501が、平面度を算出する(ステップS501)。平面度は、対応点から計算されるデータ行列の条件数の大小により決定される。まず、ブレ・カメラワーク推定部00501は、射影ホモグラフィをカメラワーク回転R、シーンの被写体を近似した面の方向n→、そして並進t→と深度dの積t→/dに分解する。なお、以下では、パラメータの右上または上に右矢印を記載することで、ベクトル表記を行う。
射影ホモグラフィ分解による位置姿勢の推定について説明する。ブレ・カメラワーク推定部00501は、以下の手順により、可能な2つの解を算出する。射影ホモグラフィ(射影行列)の2つの解への分解は固有値分解、特異値分解を利用し、不変量を見出すことで行われる。様々な解法が可能であるが、この例では、参考文献6で用いられたアプローチを適用する。
参考文献6:B.Triggs,”Auto calibration from Planar Scene”,ECCV98
射影ホモグラフィとカメラワークおよびシーン配置の関係は、次式により表される。
画像1から画像2へのホモグラフィは、H=RH1であり、ここでは、
n→に直交する任意方向、特に、n→×(t→×n→)は、HもしくはH1によって変化しないノルムを持つ。
t→がH1の固有値1-ξn→t→Tの固有ベクトルを満たすならば、
したがって、
なお、ピンホールカメラモデルを想定した非平面シーンに対するカメラの姿勢推定方法である、基本行列・5点法による位置姿勢の推定については、参考文献7、8に記載される公知技術をベースに実現可能である。参考文献として、R.Hartley,A.Zissermanによる以下の参考文献7、Bill Triggsによる以下の参考文献8が挙げられる。
参考文献7:” Multiple View Geometry in Computer Vision”, Cambridge Univ. Press(2000)
参考文献8:”Routines for Relative Pose of Two Calibrated Cameras from 5 Points”,Documentation, INRIA. juillet 2000.
補正量算出部00502は、推定されたブレ/カメラワークに基づき、防振の補正量を算出する。例えば、入力が射影変形で表された画像変化の場合、各フレーム間の画像変化量を入力とする。そして、画像変化量の過去のフレーム間について算出された系列
デジタルフィルタの一例として、5タップのFIRフィルタを適用する。1フレームに対する防振の補正量の算出に5つのフレーム間画像変化量を必要とする。
まず、補正量算出部00502が、カレントのフレーム間および過去のフレーム間について算出された画像変化量から、入力系列の先頭を基準とした、累積変化量
ここで、
したがって、この例では、
デジタルフィルタがFIRフィルタの場合、遅延量はタップ数に比例する。
補正量算出部00502が、多次元量として表現される射影ホモグラフィを、1次元量に変換する。そして、その時系列をデジタルフィルタリングする。その後、補正量算出部00502が、1次元量のフィルタリング結果を復元して、多次元量であるフィルタリング後ホモグラフィを得る。
例えば、モーションを3軸回転のみ検知し、3軸回転を補正する場合を想定すると、幾何変形パラメータのホモグラフィが与えられる。
幾何変形防振部00503が、幾何変換後のピクセル座標位置に対応する幾何変換前のピクセル座標位置を算出を算出し、補間により、当該ピクセル座標位置のピクセル値を算出する。この手順を全ての幾何変換後のピクセル位置について行うことにより防振処理後フレームを得る。
次に、幾何変形防振部00503が、正規化復元を実行する(ステップS905)。具体的には、幾何変形防振部00503は、歪みを加えた防振補正前の正規化画像座標(ud,vd)に対し、カメラの内部パラメータを適用することで、入力フレーム上でのピクセル座標を得る。
参考文献9:F.Liu,et.al.,”Content-Preserving Warps for 3D Video Stabilization”,SIGGRAPH2009
第2の防振部007の制御部00700が、記録部006に記録されている第1の防振処理後の画像データに対して、オフライン処理にて再防振する。オフライン処理であるため、あるカレントフレームについての画像変化もしくは撮像装置の位置姿勢変化のフィルタリングを行う際、未来のフレームに対する画像変化もしくは撮像装置の位置姿勢変化を用いることができる。またライブビュー等の不図示の表示部への表示遅延の問題をリアルタイムの場合と違い、気にしなくても良い。そのため超大なタップ数のフィルタリング処理を適用可能となる。結果より高品質な防振が可能となる。
図11は、実施例2のシステム構成を示す図である。
図11中に示す情報処理システムは、撮像装置200と、情報処理装置009とを備える。この情報処理装置は、複数のサーバ群から構成されるクラウドサービスや、PC等によって実現される。情報処理装置009は、撮像装置200とネットワークで接続されている。図11の情報処理システムにおいて、図1の撮像装置100と同様の構成については、説明を省略する。
第1の防振部008は、例えば、振れ補正部材00801、制御部00802、位置検出部00803を備える。もちろん、第1の防振部008が、実施例1と同様に、幾何変形により撮影画像のブレを補正するようにしてもよい。
実施例2では、第1の防振処理は、レンズの一部または撮像素子を駆動する光学防振により実現される。これは実施例1における、画像の幾何変形推定において並進の画像変化を推定し、射影変形ホモグラフィに包含される並進要素で補正する処理に相当する。そして、この光学防振は、高度なブレ・カメラワーク推定におけるピンホールカメラ想定を崩す防振補正となる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
007 第2の防振部
100 撮像装置
Claims (11)
- 撮影画像に係る画像データに対して防振処理を実行し、防振処理後の画像データを記録部に記録する第1の防振部と、
前記第1の防振部が出力する、前記防振処理の内容に関する補助情報に基づいて、前記記録部に記録された防振処理後の画像データを対象として、前記第1の防振部による前記防振処理の影響を除去する制御処理を行いつつ、再度防振処理を実行する第2の防振部とを備える
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の防振部は、前記防振処理後の画像データと共に、前記補助情報を前記記録部に記録し、
前記第2の防振部は、前記記録部に記録された補助情報に基づいて、前記第1の防振部による前記防振処理の影響を除去する制御処理を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の防振部は、前記撮影画像に生じるブレを当該撮影画像を幾何変形することで補正する幾何変形防振処理、または前記撮影画像に生じるブレを、振れ補正手段を駆動することで補正する光学防振処理の少なくとも一方を実行し、
前記第2の防振部は、前記幾何変形防振処理を実行する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第2の防振部は、カメラワークの推定処理を実行し、前記推定されたカメラワークに基づいて、防振の補正量を算出し、前記補正量に基づいて、前記撮影画像を幾何変形することで、前記幾何変形防振処理を実行し、
前記カメラワークの推定処理、前記撮影画像の幾何変形は、それぞれ、前記第1の防振部によって実行されたピンホールカメラ想定が崩れる防振処理の影響を除去する処理を含む
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記補助情報は、前記幾何変形された前記撮影画像の画像変化成分を含む
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記第1の防振部が実行する前記幾何変形は、エフェクト処理を含んでおり、
前記補助情報は、エフェクト処理に関する情報であるエフェクト情報を含む
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記エフェクト処理は、リサイズ、パース補正を含み、
前記エフェクト情報は、前記リサイズに関するリサイズ情報、前記パース補正に関するパース補正情報を含む
ことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 - 前記第1の防振部は、前記光学防振処理を実行し、
前記補助情報は、前記振れ補正手段の駆動シフト量を含む
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記第1の防振部は、前記防振処理後の前記撮像装置の位置姿勢の変化を示す位置姿勢変化情報を前記補助情報とともに出力し、
前記第2の防振部は、前記位置姿勢変化情報を用いて、前記カメラワークを推定する処理を実行する
ことを特徴とする請求項4乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮影画像に係る画像データに対して防振処理を実行し、防振処理後の画像データを記録部に記録する第1の防振工程と、
前記第1の防振工程での前記防振処理の内容に関する補助情報に基づいて、前記記録部に記録された防振処理後の画像データを対象として、前記第1の防振工程による前記防振処理の影響を除去する制御処理を行いつつ、再度防振処理を実行する第2の防振工程とを有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - ネットワークを介して接続された撮像装置と情報処理装置とを備えるシステムであって、
前記撮像装置は、撮影画像に係る防振処理を実行し、防振処理後の画像データを記録部に記録するとともに、前記防振処理の内容に関する補助情報を出力し、
前記情報処理装置は、前記補助情報に基づいて、前記記録部に記録された防振処理後の画像データを対象として、前記撮像装置による前記防振処理の影響を除去する制御処理を行いつつ、再度防振処理を実行する
ことを特徴とする情報処理システム。
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