JP6484504B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
本願は上記目的を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、撮像素子の出力した画素信号と所定の信号範囲を比較する信号範囲評価部と,撮像素子の出力した画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、撮像素子の出力した画素信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて撮像素子の出力した画素信号の画質を制御する画質調整部と、を有する撮像装置を提供する。
G=αgr×RIR+αgg×GIR+αgb×BIR+αgi×NIR・・・(2)
B=αbr×RIR+αbg×GIR+αbb×BIR+αbi×NIR・・・(3)
IR=αir×RIR+αig×GIR+αib×BIR+αii×NIR・・・(4)
この時の各々のαは各信号に対する係数であり、例えばαの係数として、
R=RIR−NIR・・・(6)
G=GIR−NIR・・・(7)
B=BIR−NIR・・・(8)
IR=NIR・・・(9)
図10に示すように、RIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とNIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に同等レベルであれば、非可視光成分を含まない可視光信号R、G,Bのそれぞれと、可視光成分を含まない非可視光信号IRとに分離することができる。ここでRIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とNIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に一致しない場合に関しては、式(5)の値を適宜変更することで、非可視光成分の量を所定量減衰させた可視光成分R,G,Bの各信号と、可視光成分を所定量減衰させた非可視光成分IRとに分離することができる。
Rgain=ΣG/ΣR・・・(10)
Ggain=ΣG/ΣG・・・(11)
Bgain=ΣG/ΣB・・・(12)
白調整部108は、可視光信号生成部104から出力されたR,G,B信号に対して、白調整用ゲイン算出部107から出力された利得値Rgain、Ggain、Bgainを用いて次式(13)〜(15)にて利得調整を行うことでホワイトバランス補正を行ったR2、G2、B2を算出し出力する。
R2=Rgain×R・・・(13)
G2=Ggain×G・・・(14)
B2=Bgain×B・・・(15)
以上の構成によれば、可視光信号生成部104から出力されたR,G,B信号から照明の色温度を推定し、その推定結果に基づいて可視光信号生成部104から出力されたR,G,B信号に対してホワイトバランス補正を行うことができる。
Rout=R2+IR・・・(16)
Gout=G2+IR・・・(17)
Bout=B2+IR・・・(18)
輝度信号生成部109は、上記Rout、Gout、Boutと所定の係数βyr、βyg、βybを用いて輝度信号Yを次式で算出し出力するものである。
Y=βyr×Rout+βyg×Gout+βyb×Bout・・・(19)
また色差信号生成部110は、上記Rout、Gout、Boutと所定の係数βur、βug、βub、βvr、βvg、βvbを用いて色差信号U、Vを次式で算出し出力する。
U=βur×Rout+βug×Gout+βub×Bout・・・(20)
V=βvr×Rout+βvg×Gout+βvb×Bout・・・(21)
以上の構成とすることで、ホワイトバランス補正を行った可視光成分R,G,Bと非可視光成分IRを合成し、1枚の画像として輝度信号及び色差信号を生成することができる。
本プログラムは、撮像装置または画像を取得可能な情報処理装置が備える記憶媒体に記憶され、CPU等の制御部がプログラムに従って演算を行うことで実施例1の撮像装置と同等の機能をソフトウェアで実現することができる。
可視光信号・非可視光信号分離ステップ202では、撮影ステップ201にて撮影された画像から信号処理を施すことにより可視光成分に対応した画像信号(可視光信号)と非可視光成分に対応した画像信号(非可視光信号)に各々分離する。
可視光信号白調整ステップ204では、光源色推定ステップ203から得られた色温度情報に基づいて可視光信号・非可視光信号分離ステップ202にて分離された信号のうち可視光信号に対してホワイトバランス補正を行う。
画像データ生成ステップ206では、可視光信号・非可視光信号合成ステップ205にて合成された画像からRGB画像やYUV画像などのカラー情報を有する画像データを生成する。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1と同様である。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2と同様である。
本プログラムは、撮像装置または画像を取得可能な情報処理装置が備える記憶媒体に記憶され、CPU等の制御部がプログラムに従って演算を行うことで実施例1の撮像装置と同等の機能をソフトウェアで実現することができる。
可視光信号・非可視光信号分離ステップ402では、撮影ステップ401にて撮影された画像から信号処理を施すことにより可視光成分に対応した画像(可視光信号)と非可視光成分に対応した画像(非可視光信号)に各々分離する。
可視光信号白調整ステップ404では、光源色推定ステップ403から得られた色温度情報に基づいて可視光信号・非可視光信号分離ステップ402にて分離された信号のうち可視光信号に対してホワイトバランス補正を行う。
可視光信号利得調整ステップ406では、可視光・非可視光比率算出ステップ405で算出された比率に基づいて可視光信号白調整ステップ404でホワイトバランス補正を行った後の可視光信号に対して利得調整を行う。
可視光信号・非可視光信号合成ステップ408では、可視光信号利得調整ステップ406にて利得調整された後の可視光信号と可視光信号利得調整ステップ407にて利得調整された後の非可視光信号とを所定の比率で合成した信号を生成する。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2または3と同様である。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2または3または4と同様である。
R=αrr×RIR+αrg×GIR+αrb×BIR+αrw×WIR・・・(22)
G=αgr×RIR+αgg×GIR+αgb×BIR+αgw×WIR・・・(23)
B=αbr×RIR+αbg×GIR+αbb×BIR+αbw×WIR・・・(24)
IR=αir×RIR+αig×GIR+αib×BIR+αiw×WIR・・・(25)
この時の各々のαは各信号に対する係数であり、例えばαの係数として、
R=(RIR-GIR-BIR+WIR)/2・・・(27)
G=(-RIR+GIR-BIR+WIR)/2・・・(28)
B=(-RIR-GIR+BIR+WIR)/2・・・(29)
IR=(RIR+GIR+BIR-WIR)/2・・・(30)
図11に示すように、RIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とWIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に同等レベルであれば、式(27)から(30)に従い非可視光成分を含まない可視光成分R、G,Bのそれぞれの信号と、可視光成分を含まない非可視光成分IRの信号とに分離することができる。一方、RIR信号に含まれる非可視光成分の量とGIR信号に含まれる非可視光成分の量とBIRに含まれる非可視光成分の量とWIRに含まれる非可視光成分の量の各々が共に一致しない場合に関しては、式(26)のαの係数を適宜変更することで、非可視光成分の量を所定量減衰させた可視光成分R,G,Bの各信号と、可視光成分を所定量減衰させた非可視光成分IRとに分離することができる。
RIR≦WIR ∧ GIR≦WIR ∧ BIR≦WIR・・・(31)
が成り立つとすれば、WIRの画素はほかの3つの画素に対して飽和しやすいと定義できる。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1または2または3または4または5と同様である。
波長解析及び光源色推定部701は、可視光信号生成部104からの可視光信号と、非可視光信号生成部105からの非可視光信号とを入力し、可視光信号の各々の信号と非可視光信号との波長分布を解析し、光源色を推定する。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1〜7と同様である。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1〜8と同様である。
上記以外の構成および方法および効果に関しては、実施例1〜9と同様である。
画質調整パラメータ算出部302は比率算出部301より取得した比率情報を用いて可視光信号生成部104における可視光信号の生成方法,例えばマトリクス演算の演算係数や,非可視光信号生成部105における非可視光信号の生成方法,例えばマトリクス演算の演算係数を制御する。
R=RIR・・・(32)
G=GIR・・・(33)
B=BIR・・・(34)
近赤外光を含む照明では可視光信号を前述の式(27)から式(29)のように算出する。これにより,ノイズの影響でマトリクス演算誤差が発生した場合の画質の低下を抑制することが可能である。また,フィードフォワードの制御構成とすることでハンチング等のリスクを回避することが可能である。
尚本発明においては、上記実施例における構成要素の各々について、その一部またはすべてをハードウェア化した撮像装置として提供することができ、またその一部またはすべてをソフトウェアプログラムにより構成した撮像方法を提供することができる。
Claims (8)
- 可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、
該撮像素子の出力した画素信号と所定の信号範囲を比較する信号範囲評価部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、
前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
該可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号の画質を制御する画質調整部と、
前記可視光信号生成部からの可視光信号から光源の色温度を推定しその結果を出力する光源色推定部と、
前記光源色推定部からの推定結果に応じて前記可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部と、
前記可視光信号から出力された可視光信号または前記白調整部から出力されたホワイトバランス補正後の可視光信号に利得調整を行う第一の利得調整部と、
前記非可視光信号生成部から出力された非可視光信号に利得調整を行う第二の利得調整部と、
を有し、
前記画質調整部は前記可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記第一の利得調整部が利得調整を行うための第一の利得情報と第二の利得調整部が利得調整を行うための第二の利得情報を個別に算出し出力すること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記比率算出部は前記撮像素子の出力した画素信号の大きさが所定の信号範囲に存在する画素において前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力すること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記白調整部にてホワイトバランス補正が行われた可視光信号と前記非可視光信号生成部からの非可視光信号とを合成して出力する画像合成部と、
を有し、
前記画質調整部は前記可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号または前記可視光信号生成部からの可視光信号または前記非可視光信号生成部からの非可視光信号または前記画像合成部からの画像の少なくともいずれかの画質を調整すること、
を特徴とする撮像装置。 - 可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、
該撮像素子の出力した画素信号と所定の信号範囲を比較する信号範囲評価部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、
前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
該可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号の画質を制御する画質調整部と、
前記可視光信号生成部からの可視光信号から光源の色温度を推定しその結果を出力する光源色推定部と、
前記光源色推定部からの推定結果に応じて前記可視光信号生成部からの可視光信号にホワイトバランス補正を行い出力する白調整部と、
前記白調整部にてホワイトバランス補正が行われた可視光信号と前記非可視光信号生成部からの非可視光信号とを合成して出力する画像合成部と、
前記画像合成部から出力された画像の彩度を変更する彩度変更部と、
を有し、
前記画質調整部は前記可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記彩度変更部が前記画像合成部から出力される画像信号の彩度を変更するための第三の利得情報を算出し出力すること、
を特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記光源色推定部は、前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号生成部からの可視光信号の信号分布と前記非可視光信号生成部からの非可視光信号の信号分布とに基づいて被写体に照射された光源の色温度及びその種類を推定し、その推定結果を出力すること、
を特徴とする撮像装置。 - 可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、
該撮像素子の出力した画素信号と所定の信号範囲を比較する信号範囲評価部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、
前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
該可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号の画質を制御する画質調整部と、
前記比率算出部は前記撮像素子の出力した画素信号の任意の領域ごとに前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力し、
前記画質調整部は該任意の領域ごとの前記可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号の画質を任意の領域ごとに調整すること、
を特徴とする撮像装置。 - 可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、
該撮像素子の出力した画素信号と所定の信号範囲を比較する信号範囲評価部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、
前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
該可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号の画質を制御する画質調整部と、
を有し、
前記比率算出部は前記撮像素子の出力した画素信号の大きさが所定の信号範囲に存在する画素において前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力し、
前記撮像素子の露光を制御する露光制御部とを有し、
前記露光制御部は前記信号範囲評価部の出力に基づき前記撮像素子の出力した画素信号の大きさが所定の信号範囲に存在する画素の数が大きくなるように前記撮像素子の露光を制御すること、
を特徴とする撮像装置。 - 可視光及び非可視光を含む光を光電変換し画素信号として出力する撮像素子と、
該撮像素子の出力した画素信号と所定の信号範囲を比較する信号範囲評価部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から可視光信号を抽出し出力する可視光信号生成部と、
前記撮像素子の出力した画素信号から非可視光信号を抽出し出力する非可視光信号生成部と、
前記信号範囲評価部の出力を用いて前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力する比率算出部と、
該可視光信号と非可視光信号との比率に基づいて前記撮像素子の出力した画素信号の画質を制御する画質調整部と、
を有し、
前記比率算出部は前記撮像素子の出力した画素信号の大きさが所定の信号範囲に存在する画素において前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力し、
前記撮像素子が複数の露光状態で撮像した画素信号を出力した場合に、前記信号範囲評価部の出力に基づき前記撮像素子の出力した画素信号の大きさが所定の信号範囲に存在する画素の数が相対的に大きい露光状態を選択する評価選択部とを有し、
前記比率算出部は前記評価選択部の選択した露光状態における前記可視光信号と前記非可視光信号との比率を算出し出力すること、
を特徴とする撮像装置。
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