JP6531986B2 - 撮像装置、撮像システム、復元装置、撮像方法およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
本開示の撮像システムは、撮像装置と、復元装置とを有している。撮像装置は、圧縮センシングの技術を利用し、複数画素から得られた電荷信号(アナログ信号)を選択的に加算することで撮像し、伝送データ量を削減するために加算データを圧縮する。復元装置は、選択的な加算を制御するための情報(後述の加算サンプリング情報)と、撮像装置によって生成された、圧縮された加算データとを用いて、画像を生成する。この処理を、本明細書では「画像を復元する」または「画像を再構成する」と記述することがある。
図4は、本明細書において例示する4×4の16画素の配置を示す模式図である。図4には4×4の各画素に画素番号を付している。すなわち、4×4画素において、左上隅の画素から右方向に順に「1」「2」「3」「4」とし、同様に、次行の左端の画素から「5」「6」…とし、右下隅の画素を「16」としている。例えば画素401は画素番号4の画素である。
第1の出力信号:“1100 1100 0000 0000”
第2の出力信号:“0011 0011 0000 0000”
第3の出力信号:“0000 0000 1100 1100”
第4の出力信号:“0000 0000 0011 0011”
第5の出力信号:“1000 0100 0010 0001”
第6の出力信号:“0010 0001 1000 0100”
第7の出力信号:“0100 1000 0001 0010”
第8の出力信号:“0001 0010 0100 1000”
“1100 1100 0000 0000 0011 0011 0000 0000 0000 0000 1100 1100 0000 0000 0011 0011 1000 0100 0010 0001 0010 0001 1000 0100 0100 1000 0001 0010 0001 0010 0100 1000”
“1100 1100 0000 0000 0011 0011 0000 0000 0000 0000 1100 1100 0000 0000 0011 0011 0100 0010 1000 0000 0010 1000 0001
0110 0001 0100 0010 1000 1000 0010 0100 0001”
“1100 1100 0000 0000 0011 0011 0000 0000 0000 0000 1100 1100 0000 0000 0011 0011 1000 0101 0100 0010 0010 0000 1000
0001 0100 1010 0001 1000 0001 0000 0010 0000”
Dn=(dn1 dn2 dn3 dn4 dn5 dn6 dn7 dn8 dn9
dn10 dn11 dn12 dn13 dn14 dn15 dn16 dn17 dn18 dn19 dn20 dn21 dn22 dn23 dn24 dn25 dn26 dn27 dn28 dn29 dn30 dn31 dn32 dn33 dn34 dn35 dn36 dn37 dn38 dn39 dn40 dn41 dn42 dn43 dn44 dn45 dn46 dn47 dn48 dn49 dn50 dn51 dn52 dn53 dn54 dn55 dn56 dn57 dn58 dn59 dn60 dn61 dn62 dn63 dn64 dn65 dn66 dn67 dn68 dn69 dn70 dn71 dn72 dn73 dn74 dn75 dn76 dn77 dn78 dn79 dn80 dn81 dn82 dn83 dn84 dn85 dn86 dn87 dn88 dn89 dn90 dn91 dn92 dn93 dn94 dn95 dn96 dn97 dn98 dn99 dn100 dn101 dn102 dn103 dn104 dn105 dn106 dn107 dn108 dn109 dn110 dn111 dn112 dn113 dn114 dn115 dn116 dn117 dn118 dn119 dn120 dn121 dn122 dn123 dn124 dn125 dn126 dn127 dn128)とすると、
dn1=dn2=1、dn3=dn4=0、
dn5=dn6=1、dn7=dn8=0、
dn9=dn10=dn11=dn12=0、
dn13=dn14=dn15=dn16=0、
dn17=dn18=0、dn19=dn20=1、
dn21=dn22=0、dn23=dn24=1
dn25=dn26=dn27=dn28=0、
dn29=dn30=dn31=dn32=0、
dn33=dn34=dn35=dn36=0、
dn37=dn38=dn39=dn40=0、
dn41=dn42=1、dn43=dn44=0
dn45=dn46=1、dn47=dn48=0、
dn49=dn50=dn51=dn52=0、
dn53=dn54=dn55=dn56=0
dn57=dn58=0、dn59=dn60=1、
dn61=dn62=0、dn63=dn64=1
であってもよい。
(1)第1〜第4の出力信号に関連する選択的な加算処理は、サンプリングパターンに関係なく固定で行われる。その読み出し画素群が復元画像の低解像度画像となるように近傍の画素が同時にサンプリングされる。
(2)第5〜8の出力信号に関連する選択的な加算処理は、サンプリングパターンごとに異なるため、空間的かつまたは時間的に異なる。
2 圧縮装置
30 復元装置
101 光電変換部
102 電荷保持部
103 加算サンプリング情報設定部
104 アナログ選択加算部
105 アナログデジタル変換部
106 加算データ圧縮部
107 第一通信部
108 第二通信部
109 画像再構成部
Claims (18)
- 3以上の画素で受光された光信号を、前記3以上の画素毎に電荷信号に変換する光電変換部と、
前記変換された3以上の画素毎の電荷信号を保持する電荷保持部と、
前記3以上の画素のうち、所定の複数の画素位置に対応する電荷情報を加算する規則である、複数のアナログ加算パターンを用いて、前記複数の画素の電荷信号が加算された、複数の加算電荷信号を生成するアナログ選択加算部と、
前記複数の加算電荷信号を、複数のデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記複数のアナログ加算パターンにおける電荷情報を加算する画素数を用いて、前記デジタル信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成する加算データ圧縮部と
を備える、撮像装置。 - 前記加算データ圧縮部は、前記アナログデジタル変換部により変換された複数のデジタル信号の平均値又は中央値を計算し、計算された平均値又は中央値と前記複数のデジタル信号における各デジタル信号との差分信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成する、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記加算データ圧縮部は、さらに、エントロピー符号を利用して、前記デジタル信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成する、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記加算データ圧縮部は、さらに、ハフマン符号を利用して、前記デジタル信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成する、請求項1に記載の撮像装置。
- さらに、前記圧縮デジタル信号と、前記複数のアナログ加算パターンとを送信する第一通信部とを備える、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第一通信部は、
ヘッダ部に前記複数のアナログ加算パターンを含み、ボディ部に前記圧縮デジタル信号を含む第一のフォーマット、又は、ヘッダ部に前記圧縮デジタル信号を含み、ボディ部に前記複数のアナログ加算パターンを含む第二のフォーマットにより送信する、請求項5に記載の撮像装置。 - 前記第一通信部は、
前記第一のフォーマットにおけるヘッダ部の前記複数のアナログ加算パターンは暗号化されており、
前記第二のフォーマットにおけるボディ部の前記複数のアナログ加算パターンは暗号化されている、請求項6に記載の撮像装置。 - 3以上の画素で受光された光信号を、前記3以上の画素毎に電荷信号に変換する光電変換部と、
前記変換された3以上の画素毎の電荷信号を保持する電荷保持部と、
前記3以上の画素のうち、所定の複数の画素位置に対応する電荷情報に重みを付与して加算する規則である、複数のアナログ加算パターンを用いて、前記複数の画素の電荷信号が加算された、複数の加算電荷信号を生成するアナログ選択加算部と、
前記複数の加算電荷信号を、複数のデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
前記複数のアナログ加算パターンにおける、重みを付与した電荷情報を加算する画素数を用いて、前記デジタル信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成する加算データ圧縮部と
を備える、撮像装置。 - 請求項5に記載された撮像装置と、
復元装置と
を備える撮像システムであって、
前記復元装置は、
前記圧縮デジタル信号と、前記複数のアナログ加算パターンとを受信する第二通信部と、
前記複数のアナログ加算パターンを用いて、前記圧縮デジタル信号を復元して、撮像素子で撮像した画像情報を取得する画像復元部と
を有する、撮像システム。 - 請求項9に記載の撮像システムにおける復元装置。
- 3以上の画素で受光された光信号を、前記3以上の画素毎に電荷信号に変換し、
前記3以上の画素のうち、所定の複数の画素位置に対応する電荷情報を加算する規則である、複数のアナログ加算パターンを用いて、前記複数の画素の電荷信号が加算された、複数の加算電荷信号を生成し、
前記複数の加算電荷信号を、複数のデジタル信号に変換し、
前記複数のアナログ加算パターンにおける電荷情報を加算する画素数を用いて、前記デジタル信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成する、
撮像方法。 - さらに、前記圧縮デジタル信号と、前記複数のアナログ加算パターンとを送信する、
請求項11に記載の撮像方法。 - ヘッダ部に前記複数のアナログ加算パターンを含み、ボディ部に前記圧縮デジタル信号を含む第一のフォーマット、又は、ヘッダ部に前記圧縮デジタル信号を含み、ボディ部に前記複数のアナログ加算パターンを含む第二のフォーマットにより、前記圧縮デジタル信号と、前記複数のアナログ加算パターンとを送信する、
請求項12に記載の撮像方法。 - 前記第一のフォーマットにおけるヘッダ部の前記複数のアナログ加算パターンは暗号化し、
前記第二のフォーマットにおけるボディ部の前記複数のアナログ加算パターンは暗号化し、
ヘッダ部に前記暗号化された複数のアナログ加算パターンを含み、ボディ部に前記圧縮デジタル信号を含む第一のフォーマット、又は、ヘッダ部に前記圧縮デジタル信号を含み、ボディ部に前記暗号化された複数のアナログ加算パターンを含む第二のフォーマットにより、前記圧縮デジタル信号と、前記複数のアナログ加算パターンとを送信する、
請求項13に記載の撮像方法。 - コンピュータに対して、
3以上の画素で受光された光信号を、前記3以上の画素毎に電荷信号に変換させ、
前記3以上の画素のうち、所定の複数の画素位置に対応する電荷情報を加算する規則である、複数のアナログ加算パターンを用いて、前記複数の画素の電荷信号が加算された、複数の加算電荷信号を生成させ、
前記複数の加算電荷信号を、複数のデジタル信号に変換させ、
前記複数のアナログ加算パターンにおける電荷情報を加算する画素数を用いて、前記デジタル信号を圧縮して、圧縮デジタル信号を生成させる、
コンピュータプログラム。 - 前記圧縮デジタル信号と、前記複数のアナログ加算パターンとを送信させる、
請求項15に記載のコンピュータプログラム。 - 光を受光して、第1の複数の電荷信号を出力する第1の複数の画素を含む光電変換部と、
前記第1の複数の電荷信号と前記第1の複数の画素は1対1対応し、
前記第1の複数の画素の各々は前記第1の複数の画素信号に含まれる対応する画素信号を出力し、
複数の加算電荷信号を出力するアナログ選択加算部と、
前記複数の加算電荷信号と複数の指定情報は1対1対応し、
前記複数の加算電荷信号の各々は対応する指定情報で指定された複数の画素から出力された複数の電荷信号を加算することで得られ、
前記複数の指定情報はお互いに異なり、
前記指定された複数の画素と前記複数の電荷信号は1対1対応し、
前記指定された複数の画素は前記第1の複数の画素に含まれ、前記複数の電荷信号は前記第1の複数の電荷信号に含まれ、
前記複数の加算電荷信号をそれぞれデジタル値に変換し、複数のデジタル値を出力するアナログデジタル変換部と、
前記複数のデジタル値と前記指定された複数の画素の数を用いて第1の複数のデジタル値を生成する加算データ圧縮部を含み、
前記第1の複数の電荷信号の数は、前記複数の加算電荷信号の数より大きく、
前記複数の加算電荷信号の数は、複数の電荷信号の数より大きい
撮像装置。 - 前記加算データ圧縮部は、前記複数のデジタル値の各々の値を前記複数の画素の数で割った値に基づいて前記第1の複数のデジタル値を得る、
請求項17記載の撮像装置。
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