JP6551743B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、少ない演算量で複数の視点の視差画像を高精度に生成することができるようにした画像処理装置および画像処理方法に関する。
近年、ライトフィールドカメラ等と呼ばれる撮像装置が注目されている。この撮像装置は、複数の撮像部を用いて複数の視点の撮像画像を取得し、撮像画像から仮想視点の撮像画像を生成(ビューインターポレーション)し、これらの撮像画像を用いて仮想フォーカスの撮像画像などを生成する(例えば、特許文献1参照)。
このような撮像装置において、仮想視点の画像は、複数の視点の撮像画像に対応する視差画像(デプスマップ)を生成し、視点ごとに視差画像を用いて撮像画像から仮想視点の撮像画像を生成(イメージレジストレーション)し、合成することにより生成される。従って、仮想視点の撮像画像を高精度で生成するためには、視差画像を高精度で生成する必要がある。なお、視差画像とは、例えば、撮像画像の各画素の視差値を画素値とした画像である。ここでは、奥側の被写体の画像ほど視差値が小さく、手前側の被写体の画像ほど視差値が大きくなるものとする。
特許第4706882号公報
ところで、複数の視点の視差画像を生成する方法としては、基準となる1つの視点である基準視点の撮像画像から視差画像を生成し、その視差画像から基準視点以外の視点の視差画像を推定する方法がある。
しかしながら、この方法では、例えば、基準視点の撮像画像にオクルージョンが発生する場合、基準視点のオクルージョン領域の視差値を正確に推定することができず、基準視点以外の視点の視差画像を高精度に生成することができない。なお、本明細書では、基準視点のオクルージョン領域とは、基準視点では見えないが、基準視点以外の視点では見える領域のことを指す。
また、複数の視点の視差画像を生成する方法としては、視点ごとに撮像画像から視差画像を生成する方法もある。この方法では、高精度の視差画像を生成することができるが、膨大な演算量が必要とされる。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、少ない演算量で複数の視点の視差画像を高精度に生成することができることができるようにするものである。
本開示の第1の側面の画像処理装置は、複数の視点の撮像画像を用いて前記複数の視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算部と、各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの第1のペアおよび前記第1のペアとは異なる第2のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを、前記基準視点の異なる階層の視差画像として生成し、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像を生成する生成部とを備え、前記生成部は、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアの最も高い前記相関値に対応する視差値である最高相関視差値に基づいて前記視点視差画像を生成し、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアとは異なる第2のペアの前記最高相関視差値に基づいて前記オクルージョン視差画像を生成する画像処理装置である。
本開示の第1の側面の画像処理方法は、本開示の第1の側面の画像処理装置に対応する。
本開示の第1の側面においては、複数の視点の撮像画像を用いて前記複数の視点のペアの撮像画像の相関値が演算され、各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの第1のペアおよび前記第1のペアとは異なる第2のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とが、前記基準視点の異なる階層の視差画像として生成され、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像が生成され、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアの最も高い前記相関値に対応する視差値である最高相関視差値に基づいて前記視点視差画像が生成され、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアとは異なる第2のペアの前記最高相関視差値に基づいて前記オクルージョン視差画像が生成される。
本開示の第2の側面の画像処理装置は、複数の視点の撮像画像を用いて複数の前記視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算部と、各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの所定のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記所定のペアの最も高い相関値に対応する視差値である最高相関視差値から、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを生成し、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像を生成する生成部とを備える画像処理装置である。
本開示の第2の側面の画像処理方法は、本開示の第2の側面の画像処理装置に対応する。
本開示の第2の側面においては、複数の視点の撮像画像を用いて複数の前記視点のペアの撮像画像の相関値が演算され、各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの所定のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記所定のペアの最も高い相関値に対応する視差値である最高相関視差値から、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とが生成され、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像が生成される。
なお、本開示の第1および第2の側面の画像処理装置は、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現することもできる。
また、本開示の第1および第2の側面の画像処理装置を実現するために、コンピュータに実行させるプログラムは、伝送媒体を介して伝送することにより、又は、記録媒体に記録して、提供することができる。
本開示によれば、少ない演算量で複数の視点の視差画像を高精度に生成することができる。
本開示を適用した画像処理装置としての撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 撮像アレイの構成例を示す斜視図である。 検出部の構成例を示すブロック図である。 相関生成部に対応する16個の視点のペアを示す図である。 相関生成部による相関検出を説明する図である。 処理対象画素エリアの一部の例を示す図である。 相関値情報の例を示す図である。 処理対象画素エリアの最高相関視差値のグループを示す図である。 他の処理対象画素エリアの最高相関視差値のグループを示す図である。 階層テーブルの例を示す図である。 基準視点の第1階層および第2階層の視差画像の例を示す図である。 基準視点以外の視点の視差画像の例を示す図である。 従来の基準視点以外の視点の視差画像の例を示す図である。 仮想視点の例を示す図である。 仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。 仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。 仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。 仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。 仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。 仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。 撮像処理を説明するフローチャートである。 撮像アレイの他の構成例を示す斜視図である。 コンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
<一実施の形態>
(撮像装置の一実施の形態の構成例)
図1は、本開示を適用した画像処理装置としての撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図1の撮像装置10は、撮像アレイ12、および画像処理部13により構成される。撮像装置10は、複数の視点の撮像画像を取得し、仮想フォーカスの撮像画像をリフォーカス画像として生成する。
具体的には、撮像装置10の撮像アレイ12は、撮像レンズ、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)などの撮像素子、A/D変換部などよりなる複数の撮像部が2次元配列されることにより構成される。
撮像アレイ12の各撮像部は、被写体から入力された光を、撮像レンズを介して撮像素子により受光し、その結果得られるアナログ信号に対してA/D変換部によるA/D変換等を行って撮像画像を取得する。これにより、撮像アレイ12は、撮像部ごとに異なる視点の撮像画像を取得する。撮像アレイ12は、取得された各視点の撮像画像を画像処理部13に供給する。
画像処理部13は、例えばLSI(Large Scale Integration)により構成される。画像処理部13は、検出部21、仮想視点画像生成部22、およびリフォーカス画像生成部23を備える。
検出部21は、撮像アレイ12から供給される基準視点と基準視点以外の視点との撮像画像の相関値だけでなく、基準視点以外の視点どうしの撮像画像の相関値にも基づいて視差値を検出する。これにより、基準視点の視差値と基準視点のオクルージョン領域の視差値とが検出される。なお、本実施の形態では、説明を簡単にするため、基準視点のオクルージョン領域は1つであるものとする。
検出部21は、基準視点の視差値からなる視差画像を第1階層の視差画像(視点視差画像)とし、基準視点のオクルージョン領域の視差値からなる視差画像を第2階層の視差画像(オクルージョン視差画像)とすることにより、基準視点の2つの階層の視差画像を生成する。そして、検出部21は、基準視点の2つの階層の視差画像を仮想視点画像生成部22に供給する。
仮想視点画像生成部22は、検出部21から供給される基準視点の2つの階層の視差画像を保持する。仮想視点画像生成部22は、保持されている基準視点の2つの階層の視差画像を用いて、基準視点以外の視点の視差画像を生成する。
仮想視点画像生成部22は、生成された各視点の視差画像と撮像アレイ12から供給される各視点の撮像画像とを用いて、撮像部に対応する視点以外の仮想視点の撮像画像を生成する。仮想視点画像生成部22は、撮像アレイ12から供給される各視点の撮像画像と仮想視点の撮像画像を、超多視点画像としてリフォーカス画像生成部23に供給する。
リフォーカス画像生成部23は、仮想フォーカス画像生成部として機能し、仮想視点画像生成部22から供給される超多視点画像を用いて、仮想フォーカスの撮像画像をリフォーカス画像として生成する。リフォーカス画像生成部23は、生成されたリフォーカス画像を出力する。
(撮像アレイの構成例)
図2は、図1の撮像アレイ12の構成例を示す図であり、撮像アレイ12を被写体側から見た斜視図である。
図2の撮像アレイ12では、9個の撮像部41−0乃至41−8が縦方向および横方向に等間隔で3つずつ熱伸縮率の小さい安定した基盤平面40上に配置される。図2に示すように、撮像部41−0乃至41−8のそれぞれは、撮像レンズ42を有している。なお、本実施の形態では、撮像部41−0に対応する視点が基準視点とされる。
また、以下では、基準視点に対応する撮像部41−0の中心を通る垂直な直線と、撮像部41−0と撮像部41−1乃至41−8のそれぞれの中心を結ぶ直線のなす角を、それぞれ、角度θ1乃至θ8という。角度θ1乃至θ8は、それぞれ、45度、360度、315度、90度、270度、135度、180度、225度である。
また、撮像部41−0と撮像部41−1乃至41−8のそれぞれの中心を結ぶ直線の長さを、それぞれ、距離L1乃至L8という。
(検出部の構成例)
図3は、図1の検出部21の構成例を示すブロック図である。
図3に示すように、検出部21は、相関生成部61−1乃至61−16、高相関検出部62−1乃至62−16、生成部63、およびデータベース64により構成される。
相関生成部61−1は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−2から供給される撮像画像を取得する。相関生成部61−1は、例えば、最初に、基準視点の撮像画像の左上の画素エリアを処理対象画素エリアとし、その後順に1画素ずつラスタスキャン方向にずらして処理対象画素エリアとする。なお、画素エリアの形状は任意の形状にすることができる。
相関生成部61−1は、演算部として機能し、処理対象画素エリアと、その処理対象画素エリアに対する撮像部41−2から供給される撮像画像の参照画素エリアとの相関検出を行い、相関検出結果として相関値を得る。相関検出の方法としては、例えば、ブロックマッチング法等の位相差から相関値を検出する方法、処理対象画素エリアと参照画素エリアを合成し、合成結果のコントラストから相関値を検出する方法などがある。
また、相関生成部61−1は、処理対象画素エリアと参照画素エリアの距離に基づいて視差値を生成する。そして、相関生成部61−1は、処理対象画素エリアの視差値とその視差値に対応する相関値との関係を表す相関値情報を高相関検出部62−1に供給する。
相関生成部61−2は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−1から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−2は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−2に供給する。
相関生成部61−3は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−4から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−3は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−3に供給する。
相関生成部61−4は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−6から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−4は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−4に供給する。
相関生成部61−5は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−7から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−5は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−5に供給する。
相関生成部61−6は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−8から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−6は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−6に供給する。
相関生成部61−7は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−5から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−7は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−7に供給する。
相関生成部61−8は、撮像部41−0から供給される基準視点の撮像画像と、撮像部41−3から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−8は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−8に供給する。
以上のように、相関生成部61−1乃至61−8は、基準視点の撮像画像と基準視点以外の視点の撮像画像の相関値情報を生成する。従って、この相関値情報から基準視点の視差値を検出することができる。
相関生成部61−9は、撮像部41−2から供給される撮像画像と、撮像部41−2に隣接する撮像部41−1から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−9は、相関生成部61−1と同様に処理対象画素エリアを決定する。
また、相関生成部61−9は、撮像部41−2からの撮像画像の処理対象画素エリアに対応する画素エリアと、その処理対象画素エリアに対する撮像部41−1からの撮像画像の参照画素エリアとの相関検出を行い、相関検出結果として相関値を得る。相関生成部61−9は、処理対象画素エリアに対応する画素エリアと参照画素エリアの距離に基づいて視差値を生成する。そして、相関生成部61−9は、相関値情報を高相関検出部62−9に供給する。
相関生成部61−10は、撮像部41−1から供給される撮像画像と、撮像部41−1に隣接する撮像部41−4から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−10は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−10に供給する。
相関生成部61−11は、撮像部41−4から供給される撮像画像と、撮像部41−4に隣接する撮像部41−6から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−11は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−11に供給する。
相関生成部61−12は、撮像部41−6から供給される撮像画像と、撮像部41−6に隣接する撮像部41−7から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−12は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−12に供給する。
相関生成部61−13は、撮像部41−7から供給される撮像画像と、撮像部41−7に隣接する撮像部41−8から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−13は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−13に供給する。
相関生成部61−14は、撮像部41−8から供給される撮像画像と、撮像部41−8に隣接する撮像部41−5から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−14は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−14に供給する。
相関生成部61−15は、撮像部41−5から供給される撮像画像と、撮像部41−5に隣接する撮像部41−3から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−15は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−15に供給する。
相関生成部61−16は、撮像部41−3から供給される撮像画像と、撮像部41−3に隣接する撮像部41−2から供給される撮像画像を取得する。そして、相関生成部61−16は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行い、相関値情報を高相関検出部62−16に供給する。
以上のように、相関生成部61−9乃至61−16は、基準視点以外の撮像画像どうしの相関値情報を生成する。従って、この相関値情報から基準視点のオクルージョン領域の視差値を検出することができる。
高相関検出部62−1は、相関生成部61−1から供給される処理対象画素エリアの相関値情報に基づいて処理対象画素エリアの最も高い相関値を検出する。高相関検出部62−1は、処理対象画素エリアの最も高い相関値が閾値以上である場合、その最も高い相関値に対応する視差値(以下、最高相関視差値という)を生成部63に供給する。
一方、最も高い相関値が閾値より小さい場合、高相関検出部62−1は、処理対象画素エリアの視差値が無効であることを示す無効情報を生成部63に供給する。なお、ここで用いられる閾値は、例えば、同一の画像に対して相関検出を行ったときの相関値の最小値である。
高相関検出部62−2乃至62−16も、高相関検出部62−1と同様に、相関生成部61−2乃至61−16のそれぞれから供給される相関値情報に基づいて、最高相関視差値または無効情報を生成部63に供給する。
生成部63は、データベース64から、相関生成部61−1乃至61−16に対応する16個の視点のペアの最も高い相関値に対応する視差値のパターンと、各階層の視差値に対応するペアとを対応付けた階層テーブルを読み出す。生成部63は、高相関検出部62−1乃至62−16から供給される処理対象画素エリアの最高相関視差値または無効情報と、テーブルとに基づいて、各階層のペアを認識する。
生成部63は、階層ごとに、認識されたペアの最高相関視差値の平均値を求め、処理対象画素エリアの視差値として保持する。そして、生成部63は、階層ごとに全ての画素エリアの視差値を合成して視差画像を生成し、仮想視点画像生成部22に供給する。
データベース64は、階層テーブルを記憶する。
なお、以下では、相関生成部61−1乃至61−16を特に区別する必要がない場合、それらをまとめて相関生成部61という。同様に、高相関検出部62−1乃至62−16をまとめて高相関検出部62という。
(相関生成部に対応する視点のペアの説明)
図4は、図3の相関生成部61−1乃至61−16に対応する16個の視点のペアを示す図である。
なお、図4の例では、撮像装置10は、A乃至Zのアルファベットが記載された背景と背景の手前側に存在するサッカーボールを撮像している。このことは、後述する図5乃至図9においても同様である。
図4に示すように、相関生成部61−1は、撮像部41−0に対応する基準視点と撮像部41−2に対応する視点のペア(以下、ペア#1という)に対応する。相関生成部61−2は、基準視点と撮像部41−1に対応する視点のペア(以下、ペア#2という)に対応する。相関生成部61−3は、基準視点と撮像部41−4に対応する視点のペア(以下、ペア#3という)に対応する。
相関生成部61−4は、基準視点と撮像部41−6に対応する視点のペア(以下、ペア#4という)に対応する。相関生成部61−5は、基準視点と撮像部41−7に対応する視点のペア(以下、ペア#5という)に対応する。相関生成部61−6は、基準視点と撮像部41−8に対応する視点のペア(以下、ペア#6という)に対応する。
相関生成部61−7は、基準視点と撮像部41−5に対応する視点のペア(以下、ペア#7という)に対応する。相関生成部61−8は、基準視点と撮像部41−3に対応する視点のペア(以下、ペア#8という)に対応する。
相関生成部61−9は、撮像部41−2に対応する視点と撮像部41−1に対応する視点のペア(以下、ペア#9という)に対応する。相関生成部61−10は、撮像部41−1に対応する視点と撮像部41−4に対応する視点のペア(以下、ペア#10という)に対応する。相関生成部61−11は、撮像部41−4に対応する視点と撮像部41−6に対応する視点のペア(以下、ペア#11という)に対応する。
相関生成部61−12は、撮像部41−6に対応する視点と撮像部41−7に対応する視点のペア(以下、ペア#12という)に対応する。相関生成部61−13は、撮像部41−7に対応する視点と撮像部41−8に対応する視点のペア(以下、ペア#13という)に対応する。相関生成部61−14は、撮像部41−8に対応する視点と撮像部41−5に対応する視点のペア(以下、ペア#14という)に対応する。
相関生成部61−15は、撮像部41−5に対応する視点と撮像部41−3に対応する視点のペア(以下、ペア#15という)に対応する。相関生成部61−16は、撮像部41−3に対応する視点と撮像部41−2に対応する視点のペア(以下、ペア#16という)に対応する。
(相関検出の説明)
図5は、相関生成部61による相関検出を説明する図である。
図5に示すように、例えば基準視点の撮像画像の座標(x,y)を中心とした微小の画素エリア80が処理対象画素エリアであるとき、相関生成部61−1は、撮像部41−2からの撮像画像の参照画素エリア81の中心の座標(x,y)を、座標(x,y)に基づいて決定する。
具体的には、相関生成部61−1は、座標(x,y)を初期値として、撮像部41−2に対応する角度θ2+180度の方向、即ちエピポーラ線の方向に微小間隔Δdずつずらした座標を、順に座標(x,y)に決定する。そして、相関生成部61−1は、画素エリア80と参照画素エリア81に対して相関検出を行う。
相関生成部61−2乃至61−8は、相関生成部61−1と同様に相関検出を行う。即ち、相関生成部61−i(i=2,3,4,5,6,7,8)は、参照画素エリア8iの中心の座標(x,y)を、座標(x,y)を初期値として角度θj+180度(j=1,4,6,7,8,5,3)の方向に微小間隔Δdだけずらすことにより決定する。そして、相関生成部61−iは、それぞれ、画素エリア80と参照画素エリア8iに対して相関検出を行う。
以上のように、基準視点とのペアに対応する相関生成部61−1乃至61−8では、処理対象画素エリアに対して参照画素エリアが設定され、処理対象画素エリアと参照画素エリアとに対して相関検出が行われる。
一方、相関生成部61−9は、処理対象画素エリアに対応する画素エリアを決定する。具体的には、相関生成部61−9は、処理対象画素エリアの中心の座標が座標(x,y)であるとき、座標(x,y)を初期値として、撮像部41−2に対応する角度θ2+180度の方向に△dずつずらした座標を、順に処理対象画素エリアに対応する画素エリアの中心の座標に決定する。
また、相関生成部61−9は、座標(x,y)を初期値として、撮像部41−1に対応する角度θ1+180度の方向に△dずつずらした座標を、順に参照画素エリアの中心の座標に決定する。そして、相関生成部61−9は、処理対象画素エリアに対応する画素エリアと参照画素エリアに対して相関検出を行う。相関生成部61−10乃至61−16は、相関生成部61−9と同様に相関検出を行う。
以上のように、基準視点以外の視点どうしのペアに対応する相関生成部61−9乃至61−16では、処理対象画素エリアに対して処理対象画素エリアに対応する画素エリアと参照画素エリアが設定される。そして、処理対象画素エリアに対応する画素エリアと参照画素エリアとに対して相関検出が行われる。
なお、Δd乃至Δdは、以下の式(1)で定義される値である。
Figure 0006551743
(階層テーブルの説明)
図6は、図5の基準視点の撮像画像内の処理対象画素エリアの一部の例を示す図である。
図6に示すように、図5の基準視点の撮像画像では、背景に記載されたJの一部を含む画素エリア101、Kの一部を含む画素エリア102、サッカーボールで隠されたLを含む画素エリア103などが処理対象画素エリアとされる。
図7は、図5の撮像画像に対して画素エリア101乃至103の中心の座標を処理対象画素エリアの中心の座標としたときの相関値情報を示す図である。
なお、図7において、横軸は、相関値情報の視差値を表し、縦軸は、相関値を表す。
図7の左側に示すように、画素エリア101の中心の座標を処理対象画素エリアの中心の座標としたときのペア#1乃至ペア#16の相関値情報では、背景の視差値に対応する相関値が最も大きく、その相関値は閾値以上となる。
即ち、図5の撮像画像では、全ての視点において画素エリア101の背景の画像が存在する。従って、ペア#1乃至ペア#16の全てにおいて最も高い相関値は閾値以上となり、最高相関視差値は、背景の視差値となる。
このように、ペア#1乃至ペア#16の全てにおいて最高相関視差値が背景の視差値となる場合、その視差値を用いて処理対象画素エリアの第1階層の視差値を生成することができる。
また、図7の中央に示すように、画素エリア102の中心の座標を処理対象画素エリアの中心の座標としたときのペア#1、ペア#5乃至ペア#8、およびペア#13乃至ペア#16の相関値情報では、背景の視差値に対応する相関値が最も大きく、その相関値は閾値以上となる。
即ち、図5の撮像画像では、撮像部41−0、撮像部41−2、撮像部41−3、撮像部41−5、撮像部41−7、および撮像部41−8により撮像された撮像画像において画素エリア102の背景の画像が存在する。従って、ペア#1、ペア#5乃至ペア#8、およびペア#13乃至ペア#16において最も高い相関値は閾値以上となり、最高相関視差値は背景の視差値となる。
一方、ペア#2乃至ペア#4、ペア#9、およびペア#12の相関値情報では、最も高い相関値が閾値より小さく、ペア#10およびペア#11の相関値情報では、サッカーボールの視差値に対応する相関値が最も大きく、その相関値は閾値以上となる。
即ち、図5の撮像画像では、撮像部41−1、撮像部41−4、および撮像部41−6により撮像された撮像画像において、画素エリア102の背景の画像は、サッカーボールの画像により隠されている。従って、撮像部41−1、撮像部41−4、および撮像部41−6の画素エリア102に対応する画像と、撮像部41−0、撮像部41−2、撮像部41−3、撮像部41−5、撮像部41−7、および撮像部41−8の画素エリア102に対応する画像は異なる。
よって、撮像部41−1、撮像部41−4、および撮像部41−6のいずれかと、撮像部41−0、撮像部41−2、撮像部41−3、撮像部41−5、撮像部41−7、および撮像部41−8のいずれかに対応するペア#2乃至ペア#4、ペア#9、およびペア#12において、最も高い相関値は閾値より小さくなる。
これに対して、撮像部41−1、撮像部41−4、および撮像部41−6の画素エリア102に対応する画像は同一であり、サッカーボールの画像である。従って、撮像部41−1、撮像部41−4、および撮像部41−6のいずれか2つに対応するペア#10およびペア#11において、最も高い相関値は閾値以上となり、最高相関視差値はサッカーボールの視差値となる。
以上のように、画素エリア102の中心の座標を処理対象画素エリアの中心の座標としたとき図8の点線の矩形121で囲われたペア#1、ペア#5乃至ペア#8、およびペア#13乃至ペア#16の相関値情報では、最高相関視差値が背景の視差値となる。また、点線の矩形122で囲われたペア#10およびペア#11の相関値情報では、最高相関視差値がサッカーボールの視差値となる。
このような場合、基準視点以外の視点どうしの全てのペアに対応する最高相関視差値は、基準視点とのペアに対応する最高相関視差値以上であるため、基準視点のオクルージョン領域の視差値ではない。従って、基準視点とのペアの最高相関視差値である背景の視差値と、その背景の視差値を最高相関視差値とするペア#13乃至ペア#16の最高相関視差値とを用いて、処理対象画素エリアの第1階層の視差値のみを生成することができる。
また、図7の右側に示すように、画素エリア103の中心の座標を処理対象画素エリアの中心の座標としたときのペア#1乃至ペア#13およびペア#16の相関値情報では、サッカーボールの視差値に対応する相関値が最も大きく、その相関値は閾値以上となる。
即ち、図5の撮像画像では、撮像部41−0乃至41−2、撮像部41−4、撮像部41−6、および撮像部41−7により撮像された撮像画像において、画素エリア103に対応する画像はサッカーボールの画像である。また、全ての視点の撮像画像には、サッカーボールの画像が存在する。従って、撮像部41−0乃至41−2、撮像部41−4、撮像部41−6、および撮像部41−7に対応する視点とのペア#1乃至ペア#13およびペア#16において、最も高い相関値は閾値以上となり、最高相関視差値は、サッカーボールの視差値となる。
一方、ペア#14およびペア#15の相関値情報では、背景の視差値に対応する相関値が最も大きく、その相関値は閾値以上となる。
即ち、図5の撮像画像では、撮像部41−3、撮像部41−5、および撮像部41−8により撮像された撮像画像において、画素エリア103に対応する画像は背景の画像であり、その背景の画像が互いに存在する。従って、撮像部41−3、撮像部41−5、および撮像部41−8のいずれかに対応する視点のペアであるペア#14およびペア#15において、最も高い相関値は閾値以上となり、最高相関視差値は背景の視差値となる。
以上のように、画素エリア103の中心の座標を処理対象画素エリアの中心の座標としたとき図9の点線の矩形141で囲われたペア#1乃至ペア#13およびペア#16の相関値情報では、最高相関視差値がサッカーボールの視差値となる。また、点線の矩形142で囲われたペア#14およびペア#15の相関値情報では、最高相関視差値が背景の視差値となる。
このような場合、基準視点以外の視点どうしの全てのペアに対応する最高相関視差値は、基準視点とのペアに対応する最高相関視差値以上ではない。即ち、処理対象画素エリアにおいて基準視点のオクルージョンが発生する。
従って、基準視点以外の視点どうしのペアの最高相関視差値のうちの、基準視点とのペアに対応する最高相関視差値より小さい視差値を用いて、処理対象画素エリアの第2階層の視差値を生成することができる。
また、基準視点とのペアの最高相関視差値である背景の視差値と、その背景の視差値を最高相関視差値とするペア#9乃至ペア#13およびペア#16の最高相関視差値とを用いて、処理対象画素エリアの第1階層の視差値のみを生成することができる。
図7乃至図9で説明したように、各ペアの最も高い相関値に対応する視差値のパターンに応じて、処理対象画素エリアにおいて基準視点のオクルージョンが発生するかどうかを判定し、処理対象画素エリアの視差値の階層数、および、各階層の視差値の生成に用いられる視差値を決定することができる。従って、階層テーブルでは、各ペアの最も高い相関値に対応する視差値のパターンと、各階層の視差値に対応するペアとが対応付けられる。
図10は、階層テーブルの例を示す図である。
図10に示すように、階層テーブルでは、ペア#1乃至ペア#16の全ての最高相関視差値の最小値と最大値の範囲が所定の範囲内であるパターンと、第1階層の視差値に対応するペアとしてのペア#1乃至ペア#16とが対応付けられる。これにより、全てのペアの最高相関視差値の最小値と最大値の範囲が所定の範囲内である場合、即ち全てのペアの最高相関視差値が1種類の視差値である場合、第1階層の視差値が全てのペアの最高相関視差値を用いて生成される。
また、ペア#1、ペア#5乃至ペア#8、およびペア#13乃至ペア#16において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#10およびペア#11において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペア#1、ペア#5乃至ペア#8、およびペア#13乃至ペア#16が対応付けられる。
同様に、ペア#1、ペア#2、ペア#6乃至9、およびペア#14乃至ペア#16において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#11およびペア#12において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#3、ペア#7乃至ペア#10、ペア#15、およびペア#16において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#12およびペア#13において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#4、ペア#8乃至ペア#11、およびペア#16において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#13およびペア#14において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#5およびペア#9乃至ペア#12において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#14およびペア#15において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
同様に、ペア#2乃至ペア#6およびペア#10乃至ペア#13において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#15およびペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
同様に、ペア#3乃至ペア#7およびペア#11乃至ペア#14において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#9およびペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
同様に、ペア#4乃至ペア#8およびペア#12乃至ペア#15において最高相関視差値がより奥側の視差値であり、ペア#9およびペア#10において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、残りのペアにおける最も高い相関値が閾値より小さいパターンに対して、第1階層に対応するペアとして奥側の視差値に対応するペアが対応付けられる。
以上により、基準視点とのペアの最高相関視差値がより奥側の視差値である場合、第1階層の視差値が、最高相関視差値がより奥側の視差値となるペアの最高相関視差値を用いて生成される。
また、ペア#1乃至ペア#13およびペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#14およびペア#15において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#8、ペア#10、およびペア#11の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#14およびペア#15が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#14において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#15およびペア#16において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#8、ペア#11、およびペア#12の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#15およびペア#16が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#8およびペア#10乃至ペア#15において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#9およびペア#16において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#8、ペア#12、およびペア#13の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#9およびペア#16が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#8およびペア#11乃至ペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#9およびペア#10において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#8、ペア#13、およびペア#14の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#9およびペア#10が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#9およびペア#12乃至ペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#10およびペア#11において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#8、ペア#14、およびペア#15の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#10およびペア#11が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#10およびペア#13乃至ペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#11およびペア#12において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#8、ペア#15、およびペア#16の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#11およびペア#12が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#11およびペア#14乃至ペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#12およびペア#13において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#9、およびペア#16の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#12およびペア#13が対応付けられる。
同様に、ペア#1乃至ペア#12、ペア#15、およびペア#16において最高相関視差値がより手前側の視差値であり、ペア#13およびペア#14において最高相関視差値がより奥側の視差値であるパターンに対して、第1階層に対応するペアとしてより手前側の視差値に対応するペアのうちのペア#1乃至ペア#10の10個のペアが対応付けられる。また、第2階層に対応するペアとしてより奥側の視差値に対応するペア#13およびペア#14が対応付けられている。
以上により、基準視点とのペアの最高相関視差値がより手前側の視差値である場合、第1階層の視差値が、最高相関視差値がより手前側の視差値となるペアの最高相関視差値を用いて生成される。また、第2階層の視差値が、最高相関視差値がより奥側の視差値となるペアの最高相関視差値を用いて生成される。
なお、図10の例では、最高相関視差値がより手前側の視差値となるペアのうちの10個のペアのみが第1階層と対応付けられたが、最高相関視差値がより手前側の視差値となるペアの全てが第1階層と対応付けられるようにしてもよい。
(基準視点の第1階層および第2階層の視差画像の例)
図11は、図4の基準視点の撮像画像の第1階層および第2階層の視差画像の例を示す図である。
図11に示すように、基準視点の撮像画像161に対して、基準視点の視差値からなる視差画像162が、基準視点の第1の階層の視差画像として生成される。視差画像162は、撮像画像161内のサッカーボールに対応する領域162Aの視差値が大きく、背景に対応する領域162Bの視差値が小さい視差画像である。
また、図11に示すように、基準視点の撮像画像161に対して、基準視点のオクルージョン領域の視差値からなる視差画像163が、基準視点の第2の階層の視差画像として生成される。視差画像163は、撮像画像161内のサッカーボールと背景の境界から所定の距離だけ内側の領域に対応する輪形状の領域163Aの視差値として背景の視差値を有する視差画像である。なお、視差画像163の領域163A以外の領域163Bの視差値は、無効を表す値である。
(基準視点以外の視点の視差画像の例)
図12は、図11の視差画像162と視差画像163を用いて生成される基準視点以外の視点の視差画像の例を示す図である。
図12の例では、基準視点に対応する撮像部41−0の被写体に向かって左側に位置する撮像部41−5の視点の視差画像と、右側に位置する撮像部41−4の視点の視差画像のみを示すが、他の基準視点以外の視点についても同様である。また、図12のグラフにおいて、横軸は、各画素の水平方向(X軸方向)の位置を表し、縦軸は、視差値を表している。このことは、後述する図13においても同様である。
図12の中央のグラフで表すように、基準視点の撮像画像内のオクルージョン領域に対応する領域の視差画像162と視差画像163により表される視差値は、背景とサッカーボールの視差値の両方となる。即ち、視差画像162と視差画像163は、オクルージョン領域に対応する領域において重複して視差値を有する。
これにより、仮想視点画像生成部22は、撮像部41−5の視点の撮像画像181に対応する視差画像182と、撮像部41−4の視点の撮像画像191に対応する視差画像192を正確に生成することができる。
即ち、仮想視点画像生成部22は、視差画像162の領域162Aの視差値を右方向にずらすことにより視差画像182を生成するが、オクルージョン領域の視差値は対応する視差値が視差画像162に存在しないため、正確に生成することができない。
しかしながら、仮想視点画像生成部22は、視差画像163も用いることができるため、オクルージョン領域の視差値として視差画像163の視差値を用いることにより、正確な視差画像182を生成することができる。
同様に、仮想視点画像生成部22は、視差画像162の領域162Aの視差値を左方向にずらすことにより視差画像192を生成するが、オクルージョン領域の視差値を、視差画像163の視差値を用いて正確に生成することができる。
これに対して、視差画像162のみが生成される場合、図13の中央のグラフに示すように、オクルージョン領域の視差値は生成されない。従って、撮像画像181に対応する視差画像211におけるオクルージョン領域211Aの視差値が視差画像162には存在しないため、オクルージョン領域211Aの視差値を正確に生成することができない。
同様に、撮像画像191に対応する視差画像212におけるオクルージョン領域212Aの視差値が視差画像162には存在しないため、オクルージョン領域212Aの視差値を正確に生成することができない。
(仮想視点の例)
図14は、仮想視点の例を示す図である。
図14の例では、仮想視点は、撮像部41−2、撮像部41−3、撮像部41−7、および撮像部41−8の中央に位置する仮想撮像部231に対応する視点である。
(仮想視点の撮像画像の生成方法の説明)
図15乃至図20は、図14の仮想視点の撮像画像の生成について説明する図である。
図15に示すように、仮想視点画像生成部22は、図14の仮想視点の撮像画像250を生成する際、撮像部41−3の撮像画像251、撮像部41−2の撮像画像252、撮像部41−8の撮像画像253、および撮像部41−7の撮像画像254を用いる。また、仮想視点画像生成部22は、撮像画像251乃至254に対応する視差画像261乃至264も用いる。
具体的には、まず、図16に示すように、仮想視点画像生成部22は、撮像画像251と視差画像261を用いて、仮想視点の撮像画像281を生成する。具体的には、例えば、仮想視点画像生成部22は、撮像画像251の各画素を、その画素の視差画像261の視差値、並びに、基準視点、撮像部41−2の視点、および仮想視点の位置関係に基づく値だけずらすことにより、仮想視点の撮像画像281を生成する。
次に、図17に示すように、仮想視点画像生成部22は、撮像画像252と視差画像262を用いて、撮像画像281と同様に仮想視点の撮像画像282を生成する。また、図18に示すように、仮想視点画像生成部22は、撮像画像253と視差画像263を用いて撮像画像281と同様に仮想視点の撮像画像283を生成する。また、図19に示すように、仮想視点画像生成部22は、撮像画像254と視差画像264を用いて撮像画像281と同様に仮想視点の撮像画像284を生成する。
そして、仮想視点画像生成部22は、図20に示すように、仮想視点の撮像画像281乃至284を合成し、最終的な仮想視点の撮像画像250を生成する。
(撮像装置の処理の説明)
図21は、図1の撮像装置10の撮像処理を説明するフローチャートである。
図21のステップS11において、撮像装置10の撮像アレイ12は、撮像部41−0乃至41−8の各視点の撮像画像を取得し、検出部21に供給する。ステップS12において、検出部21の相関生成部61(図3)は、基準視点の撮像画像の画素エリアを処理対象画素エリアに設定する。
具体的には、相関生成部61は、基準視点の撮像画像において、所定のサイズの画素エリアを左上から1画素ずつラスタスキャン方向にずらすことにより、所定のサイズの画素エリアを設定する。そして、相関生成部61は、最初のステップS12の処理において左上の画素エリアを処理対象画素エリアとし、以降のステップS12の処理では、ラスタスキャン順に画素エリアを処理対象画素エリアとする。
ステップS13において、相関生成部61は、処理対象画素エリアについて撮像画像の相関検出を行い、相関値情報を生成する。相関生成部61は、相関値情報を高相関検出部62に供給する。
ステップS14において、高相関検出部62は、相関生成部61から供給される相関値情報に基づいて、処理対象画素エリアの最も高い相関値を検出する。ステップS15において、高相関検出部62は、検出された最も高い相関値が閾値以上であるかどうかを判定する。
ステップS15で最も高い相関値が閾値以上であると判定された場合、ステップS16において、高相関検出部62は、最高相関視差値を生成部63に出力し、処理をステップS18に進める。
一方、ステップS15で最も高い相関値が閾値以上ではないと判定された場合、ステップS17において、高相関検出部62は、無効情報を生成部63に出力し、処理をステップS18に進める。
ステップS18において、生成部63は、データベース64から階層テーブルを読み出す。ステップS19において、生成部63は、階層テーブルと、高相関検出部62のそれぞれから供給される最高相関視差値または無効情報とに基づいて、各階層のペアを認識する。
ステップS20において、生成部63は、階層ごとにステップS19で認識されたペアの最高相関視差値の平均値を求める。ステップS21において、生成部63は、ステップS20で求められた各階層の最高相関視差値の平均値を、基準視点の各階層の視差画像の処理対象画素エリアの視差値として保持する。
ステップS22において、相関生成部61は、全ての画素エリアを処理対象画素エリアとしたかどうかを判定する。ステップS22でまだ全ての画素エリアを処理対象画素エリアとしていないと判定された場合、処理はステップS12に戻り、全ての画素エリアを処理対象画素エリアとするまで、ステップS12乃至S22の処理が繰り返される。
一方、ステップS22で全ての画素エリアを処理対象画素エリアとしたと判定された場合、ステップS23において、生成部63は、保持されている基準視点の第1階層および第2階層の視差画像を仮想視点画像生成部22に出力する。
ステップS24において、仮想視点画像生成部22は、生成部63から供給される基準視点の第1階層および第2階層の視差画像を用いて、基準視点以外の視点の視差画像を生成する。
ステップS25において、仮想視点画像生成部22は、各視点の視差画像と撮像アレイ12から供給される各視点の撮像画像とを用いて、仮想視点の撮像画像を生成する。仮想視点画像生成部22は、撮像アレイ12から供給される各視点の撮像画像と仮想視点の撮像画像を、超多視点画像としてリフォーカス画像生成部23に供給する。
ステップS26において、リフォーカス画像生成部23は、仮想視点画像生成部22から供給される超多視点画像を用いて、仮想フォーカスの撮像画像をリフォーカス画像として生成する。リフォーカス画像生成部23は、生成されたリフォーカス画像を出力する。
以上のように、撮像装置10は、基準視点の視差値からなる視差画像を第1の階層の視差画像として生成し、基準視点のオクルージョン領域の視差値からなる視差画像を第2の階層の視差画像として生成する。従って、基準視点以外の視点の視差画像を正確に生成することができる。
また、撮像装置10は、基準視点以外の視点の視差画像を基準視点の視差画像から生成する。従って、各視点の視差画像を撮像画像から生成する場合に比べて、各視点の視差画像を生成するために必要な演算量は少ない。また、各視点の視差画像を用いる後段の処理のために、基準視点の視差画像のみを保持すれば良いため、視差画像の保持量が少なくて済む。これに対して、各視点の視差画像を撮像画像から生成する場合、全ての視点の視差画像を保持する必要がある。
さらに、撮像装置10は、基準視点の視差値からなる視差画像と基準視点のオクルージョン領域の視差値からなる視差画像を階層化して保持するため、基準視点の視差値とオクルージョン領域の視差値を効率良く保持することができる。また、撮像装置10は、階層テーブルに基づいて、視差画像の生成に用いる最高相関視差値を容易かつ正確に選択することができる。
(撮像アレイの他の構成例)
図22は、図1の撮像アレイ12の他の構成例を示す図であり、撮像アレイ12を被写体側から見た斜視図である。
図22の撮像アレイ12では、撮像部301−1乃至301−6が撮像部301−0を中心とした正六角形の頂点に位置するように、7個の撮像部301−0乃至301−6が基盤平面40上に配置される。
なお、図22の例では、撮像部301−1乃至301−6が正六角形の頂点になっているが、撮像部301−1乃至301−6は六角形の頂点になっていてもよい。即ち、撮像部301−1乃至301−6のうちの隣り合う撮像部どうしの距離は同一でなくてもよい。
また、撮像アレイ12を構成する撮像部の数や位置は、図2や図22の例に限定されない。
なお、本実施の形態では、説明を簡単にするため、基準視点のオクルージョン領域が1つであるものとしたが、複数であってもよい。即ち、撮像画像は、複数の被写体が背景の手前に存在する画像であってもよい。この場合、基準視点の視差画像の階層数は、オクルージョン領域の数に1を加算した数となる。
(本開示を適用したコンピュータの説明)
上述した一連の処理は、上述したようにハードウエアにより実行することができるが、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
図23は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
コンピュータにおいて、CPU(Central Processing Unit)601,ROM(Read Only Memory)602,RAM(Random Access Memory)603は、バス604により相互に接続されている。
バス604には、さらに、入出力インタフェース605が接続されている。入出力インタフェース605には、撮像部606、入力部607、出力部608、記憶部609、通信部610、及びドライブ611が接続されている。
撮像部606は、撮像アレイ12などよりなり、複数の視点の撮像画像を取得する。入力部607は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部608は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部609は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部610は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ611は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア612を駆動する。
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU601が、例えば、記憶部609に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース605及びバス604を介して、RAM603にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
コンピュータ(CPU601)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア612に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア612をドライブ611に装着することにより、入出力インタフェース605を介して、記憶部609にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部610で受信し、記憶部609にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM602や記憶部609に、あらかじめインストールしておくことができる。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、超多視点画像を用いてリフォーカス画像以外の画像(例えば、撮像画像と照明の異なる画像など)が生成されるようにしてもよい。
また、基準視点の視差値および基準視点のオクルージョン領域の視差値は、各階層に対応するペアの最高相関視差値の平均値以外の、最高相関視差値に基づく値(例えば、最高相関視差値の最大値など)にすることができる。
さらに、撮像装置10は、階層テーブルを記憶しなくてもよい。この場合、最高相関視差値の種類が1種類である場合、その最高相関視差値が基準視点の視差値とされる。一方、最高相関視差値の種類が複数種類である場合、基準視点とのペアの最高相関視差値が基準視点の視差値とされ、その最高相関視差値より奥側の最高相関視差値が基準視点のオクルージョン領域の視差値とされる。
また、相関検出対象とされる撮像画像のペアは、上述した16個のペア以外のペアにすることもできる。相関検出の方法としてコントラストから相関値を検出する方法が採用される場合には、3つ以上の撮像画像の相関値を生成するようにしてもよい。
さらに、本技術は、複数の撮像部により多視点の撮像画像を取得する撮像装置だけでなく、撮像レンズとマイクロレンズアレイにより多視点の撮像画像を取得する撮像装置にも適用することができる。
また、本開示は、以下のような構成もとることができる。
(1)
複数の視点の撮像画像を用いて複数の前記視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算部と、
前記演算部により演算された前記相関値に基づいて、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを、前記基準視点の異なる階層の視差画像として生成する生成部と
を備える画像処理装置。
(2)
前記生成部は、最も高い前記相関値に対応する視差値である最高相関視差値に基づいて、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像を生成する
前記(1)に記載の画像処理装置。
(3)
前記生成部は、前記複数の視点のペアのうちの第1のペアの最高相関視差値に基づいて前記視点視差画像を生成し、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアとは異なる第2のペアの最高相関視差値に基づいて前記オクルージョン視差画像を生成する
前記(2)に記載の画像処理装置。
(4)
前記生成部は、複数の前記第1のペアの前記最高相関視差値の平均値を前記視点視差画像の視差値とし、複数の前記第2のペアの前記最高相関視差値の平均値を前記オクルージョン視差画像の視差値とする
前記(3)に記載の画像処理装置。
(5)
前記生成部は、各ペアの前記相関値のパターンと、前記第1のペアおよび前記第2のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像を生成する
前記(3)または(4)に記載の画像処理装置。
(6)
前記複数の視点の撮像画像と前記生成部により生成された前記基準視点の視差画像とに基づいて、仮想視点の撮像画像を生成する仮想視点画像生成部
をさらに備える
前記(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像処理装置。
(7)
前記仮想視点画像生成部により生成された前記仮想視点の撮像画像と前記複数の視点の撮像画像を用いて、仮想フォーカスの撮像画像を生成する仮想フォーカス画像生成部
をさらに備える
前記(6)に記載の画像処理装置。
(8)
画像処理装置が、
複数の視点の撮像画像を用いて複数の前記視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算ステップと、
前記演算ステップの処理により演算された前記相関値に基づいて、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを、前記基準視点の異なる階層の視差画像として生成する生成ステップと
を含む画像処理方法。
(9)
複数の視点の撮像画像を用いて複数の前記視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算部と、
各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの所定のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記所定のペアの最も高い相関値に対応する視差値である最高相関視差値から、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像を生成する生成部と
を備える画像処理装置。
(10)
画像処理装置が、
複数の視点の撮像画像を用いて複数の前記視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算ステップと、
各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの所定のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記所定のペアの最も高い相関値に対応する視差値である最高相関視差値から、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像を生成する生成ステップと
を含む画像処理方法。
10 撮像装置, 13 画像処理部, 21 検出部, 22 仮想視点画像生成部, 23 リフォーカス画像生成部, 61−1乃至61−16 相関生成部, 63 生成部

Claims (7)

  1. 複数の視点の撮像画像を用いて前記複数の視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算部と、
    各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの第1のペアおよび前記第1のペアとは異なる第2のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを、前記基準視点の異なる階層の視差画像として生成し、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像を生成する生成部と
    を備え
    前記生成部は、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアの最も高い前記相関値に対応する視差値である最高相関視差値に基づいて前記視点視差画像を生成し、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアとは異なる第2のペアの前記最高相関視差値に基づいて前記オクルージョン視差画像を生成す
    画像処理装置。
  2. 前記生成部は、複数の前記第1のペアの前記最高相関視差値の平均値を前記視点視差画像の視差値とし、複数の前記第2のペアの前記最高相関視差値の平均値を前記オクルージョン視差画像の視差値とする
    請求項に記載の画像処理装置。
  3. 前記複数の視点の撮像画像と前記生成部により生成された前記基準視点の視差画像、または、前記基準視点とは異なる視点の視差画像とに基づいて、仮想視点の撮像画像を生成する仮想視点画像生成部
    をさらに備える
    請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 前記仮想視点画像生成部により生成された前記仮想視点の撮像画像と前記複数の視点の撮像画像を用いて、仮想フォーカスの撮像画像を生成する仮想フォーカス画像生成部
    をさらに備える
    請求項に記載の画像処理装置。
  5. 画像処理装置が、
    複数の視点の撮像画像を用いて前記複数の視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算ステップと、
    各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの第1のペアおよび前記第1のペアとは異なる第2のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを、前記基準視点の異なる階層の視差画像として生成し、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像を生成する生成ステップとを含み、
    前記生成ステップの処理は、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアの最も高い前記相関値に対応する視差値である最高相関視差値に基づいて前記視点視差画像を生成し、前記複数の視点のペアのうちの前記第1のペアとは異なる第2のペアの前記最高相関視差値に基づいて前記オクルージョン視差画像を生成する
    画像処理方法。
  6. 複数の視点の撮像画像を用いて前記複数の視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算部と、
    各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの所定のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記所定のペアの最も高い相関値に対応する視差値である最高相関視差値から、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを生成し、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像を生成する生成部と
    を備える画像処理装置。
  7. 画像処理装置が、
    複数の視点の撮像画像を用いて前記複数の視点のペアの撮像画像の相関値を演算する演算ステップと、
    各ペアの前記相関値のパターンと、前記複数の視点のペアのうちの所定のペアとを対応付けたテーブルに基づいて、前記所定のペアの最も高い相関値に対応する視差値である最高相関視差値から、前記複数の視点のうちの1つの視点である基準視点の視差値からなる視点視差画像と、オクルージョン領域の視差値からなるオクルージョン視差画像とを生成し、前記視点視差画像と前記オクルージョン視差画像とから、前記基準視点とは異なる視点の視差画像を生成する生成ステップと
    を含む画像処理方法。
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