JP7027064B2 - 画像処理装置および画像処理方法、撮像装置、プログラム - Google Patents
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Description
他方、光線空間撮像機能や瞳分割撮像機能等を有し、複数の視点画像を撮影可能な撮像装置は測距演算が可能である。測距演算により取得された距離を用いて、撮像装置の回転振れに加えて位置振れまでも含む撮像装置の軌跡を正確に計測可能である(非特許文献1)。
特許文献1には、視差画像間での混合率の制御によって仮想視点画像を生成する技術が開示されている。特許文献2には、視点移動による視差の差分の変動を打ち消して振れ補正を行う技術が開示されている。
本発明の目的は、撮像手段の位置変化等に応じた画像の像振れ補正において、手振れ等による振動や画像合成時に副次的に付加される像の動きが補正された画像を取得することである。
図1は、本実施例の撮像装置100の主要な構成を示すブロック図である。視差画像取得部101は、被写体をそれぞれ異なる位置や方向から撮影した視差画像を取得する。視差画像を取得するための構成には、複数の撮像装置をアレイ状に配置した構成(非特許文献2)がある。あるいは、光線空間撮像系(非特許文献3)または瞳分割撮像系(特許文献3)と呼ばれる、主レンズおよび撮像素子上に配置されたマイクロレンズの組み合わせにより実現される撮像系と、撮像素子とを備えた構成がある。各マイクロレンズに対応する複数の光電変換部によって視差画像を取得することができる。取得された視差画像のデータは画像合成部104に出力される。
ここで、回転行列の回転成分からクォータニオンに置換される。
速度変数は、表に表れない内部パラメータである。速度変動要素を白色ガウスノイズ
そして、フィルタリング結果
厚みのない平面被写体の法線方向を、法線ベクトル
カメラの位置および姿勢の補正による像の変化は、ホモグラフィを用いた変換により下記式のように表現される。
Rv=(α×R1+β×R2+δ×R3+ε×R4) ………(式23)
α=(LX/LH)×(LY/LV) ………(式24)
β=(1-LX/LH)×(LY/LV) ………(式25)
δ=(LX/LH)×(1-LY/LV) ………(式26)
ε=(1-LX/LH)×(1-LY/LV) ………(式27)
α+β+δ+ε=1 ………(式28)
上式中の、LH,LV,LX,LYは、図9(C)に示すとおりである。
LH:撮像視点間の水平方向における距離である水平基線長。
LV:撮像視点間の垂直方向における距離である垂直基線長。
LX:仮想視点の水平方向における撮像視点からのずれ(0≦LX≦LH)。
LY:仮想視点の垂直方向における撮像視点からのずれ(0≦LY≦LV)。
また式28に示すように、各係数α,β,δ,εの値の合計が1となるように係数値が設定される。これにより、視点画像R1,R2,R3,R4が同等の明るさの画像である場合、仮想視点画像Rvをこれらと同等の明るさの画像とすることができる。
以下、第2実施例について説明する。図14は本実施例の撮像装置1400の構成を示すブロック図である。本実施例にて、視差画像取得部1401、位置姿勢検出部1402、画像合成部1404の各機能は、図1の視差画像取得部101、位置姿勢検出部102、画像合成部104と同様である。よって、それらの詳細な説明を省略し、相違点を説明する。このような説明の省略については後述の実施例でも同じである。
図17および図18を参照して第3実施例について説明する。図17は本実施例の撮像装置1700の構成を示すブロック図である。前記実施例との相違点は、振れ補正部1703が、第1実施例の電子的な振れ補正部103と、第2実施例の光学的な振れ補正部1403の両方を備えることである。つまり、本実施例では電子的振れ補正と光学的振れ補正を併用し、多様な振れ補正を行うことができる。本実施例にて、視差画像取得部1701、位置姿勢検出部1702、画像合成部1704、計算部1705の機能は、図1の視差画像取得部101、位置姿勢検出部102、画像合成部104、計算部105と同様であるので詳細な説明を省略する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
101・・視差画像取得部
102・・位置姿勢変化の検出部
103・・振れ補正部
104・・振れ補正量および合成混合率の計算部
105・・画像合成部
Claims (19)
- 視点の異なる複数の視点画像のデータを取得する第1の取得手段と、
前記複数の視点画像のデータを生成した撮像手段の位置の変化量を取得する第2の取得手段と、
前記複数の視点画像のデータを用いて、前記複数の視点画像とは視点が異なる画像のデータを生成する生成手段と、
前記視点画像または前記生成手段により生成される画像の振れを補正する振れ補正手段と、
前記第2の取得手段により取得される前記変化量を用いて、前記振れ補正手段の補正量、および、前記生成手段が前記画像を生成する際に用いる混合率を算出する計算手段と、を備え、
前記計算手段は、前記混合率の変化により生じる視点位置の変化量が減算された前記補正量を算出して前記振れ補正手段に出力し、
前記振れ補正手段は、前記視点画像または前記生成手段により生成される画像に対して、画像処理によって振れ補正を行う
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記第2の取得手段は、前記撮像手段の姿勢の変化量をさらに取得し、
前記計算手段は、前記第2の取得手段により取得される前記位置および姿勢の変化量に対応する前記補正量および混合率を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第2の取得手段は、前記複数の視点画像のデータを用いて検出された前記撮像手段の位置または姿勢の変化量を取得する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記計算手段は、前記複数の視点画像の視点と、新たに設定された視点との位置関係に対応する重みづけの係数を、前記複数の視点画像ごとに算出することにより、前記混合率を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記計算手段は、結像光学系の種類、絞り値、ズームステート、およびフォーカス距離のいずれか1つ以上によって特定した視点間の基線長情報に基づく前記混合率を決定する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記複数の視点画像に対する像面シフト補正を行う補正手段を備える
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記計算手段から取得した前記基線長情報を用いて、前記複数の視点画像に対する像面シフト補正を行う補正手段を備える
ことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記補正手段は、前記生成手段によって画像のデータが生成される際に、当該画像の像面シフト補正を行う
ことを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
前記撮像手段と、を備える撮像装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置と、
前記撮像手段と、
前記撮像手段の位置および姿勢の変化量を検出する検出手段を備え、
前記第2の取得手段は前記検出手段である
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像手段は、結像光学系の異なる瞳部分領域をそれぞれ通過した光束を受光して前記複数の視点画像の信号を出力する
ことを特徴とする請求項9または請求項10に記載の撮像装置。 - 前記撮像手段は、複数のマイクロレンズと、各マイクロレンズに対応する複数の光電変換部を備え、前記複数の光電変換部から前記複数の視点画像の信号を出力する
ことを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。 - 撮像手段と、
視点の異なる複数の視点画像のデータを取得する第1の取得手段と、
前記複数の視点画像のデータを生成した前記撮像手段の位置の変化量を取得する第2の取得手段と、
前記複数の視点画像のデータを用いて、前記複数の視点画像とは視点が異なる画像のデータを生成する生成手段と、
前記視点画像または前記生成手段により生成される画像の振れを補正する振れ補正手段と、
前記第2の取得手段により取得される前記変化量を用いて、前記振れ補正手段の補正量、および、前記生成手段が前記画像を生成する際に用いる混合率を算出する計算手段と、を備え、
前記振れ補正手段は、結像光学系により結像される光束に対して振れを補正する光学的な振れ補正手段であり、前記生成手段が画像を生成する際に用いる前記混合率の変化により生じる視点位置の変化量が減算された前記補正量にしたがって振れ補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 撮像手段と、
視点の異なる複数の視点画像のデータを取得する第1の取得手段と、
前記複数の視点画像のデータを生成した前記撮像手段の位置および姿勢の変化量を取得する第2の取得手段と、
前記複数の視点画像のデータを用いて、前記複数の視点画像とは視点が異なる画像のデータを生成する生成手段と、
前記視点画像または前記生成手段により生成される画像の振れを補正する振れ補正手段と、
前記第2の取得手段により取得される前記変化量を用いて、前記振れ補正手段の補正量、および、前記生成手段が前記画像を生成する際に用いる混合率を算出する計算手段と、を備えるとともに、
前記振れ補正手段として、結像光学系により結像される光束に対して振れを補正する光学的な振れ補正手段、および前記視点画像または前記生成手段により生成される画像に対して画像処理によって振れ補正を行う電子的な振れ補正手段を備え、
前記光学的な振れ補正手段は、前記撮像手段の位置または姿勢の変化量から前記計算手段が計算した第1の振れ補正量に基づく振れ補正を行い、
前記電子的な振れ補正手段は、前記撮像手段の位置または姿勢の変化量から前記計算手段が計算した第2の振れ補正量に基づく振れ補正を行い、
前記計算手段は、前記生成手段が前記画像を生成する際に用いる混合率の変化により生じる視点位置の変化量が減算された前記第1の振れ補正量を算出する
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記複数の視点画像に対する像面シフト補正を行う補正手段を備え、
前記補正手段は、前記撮像手段にて前記複数の視点画像のデータを取得する際に画像信号の読出し領域をシフトさせることで像面シフト補正を行う
ことを特徴とする請求項13または請求項14に記載の撮像装置。 - 視点の異なる複数の視点画像を処理して画像の振れ補正を行う画像処理装置にて実行される画像処理方法であって、
前記複数の視点画像のデータを取得する第1の取得工程と、
前記複数の視点画像のデータを生成した撮像手段の位置の変化量を取得する第2の取得工程と、
前記第2の取得工程で取得された前記変化量を用いて、前記振れ補正の補正量、および、前記複数の視点画像のデータを用いた画像の生成に用いる混合率を算出する計算工程と、
前記混合率を用いて、前記複数の視点画像とは視点が異なる画像のデータを前記複数の視点画像のデータから生成する生成工程と、
前記補正量にしたがって、前記視点画像または前記生成工程で生成された画像の振れを補正する振れ補正工程と、を有し、
前記計算工程では、前記混合率の変化により生じる視点位置の変化量が減算された前記補正量を算出して前記振れ補正手段に出力する処理が行われ、
前記振れ補正工程では、前記視点画像または前記生成工程により生成される画像に対して、画像処理によって振れ補正が行われる
ことを特徴とする画像処理方法。 - 視点の異なる複数の視点画像を処理して画像の振れ補正を行う撮像装置にて実行される画像処理方法であって、
視点の異なる複数の視点画像のデータを取得する第1の取得工程と、
前記複数の視点画像のデータを生成した撮像手段の位置の変化量を取得する第2の取得工程と、
前記第2の取得工程で取得された前記変化量を用いて、前記振れ補正の補正量、および、前記複数の視点画像のデータを用いた画像の生成に用いる混合率を算出する計算工程と、
前記混合率を用いて、前記複数の視点画像とは視点が異なる画像のデータを前記複数の視点画像のデータから生成する生成工程と、
前記補正量にしたがって、前記視点画像または前記生成工程で生成される画像の振れを振れ補正手段が補正する振れ補正工程と、を有し、
前記振れ補正手段は、結像光学系により結像される光束に対して振れを補正する光学的な振れ補正手段であり、前記振れ補正工程では前記生成工程にて画像を生成する際に用いる前記混合率の変化により生じる視点位置の変化量が減算された前記補正量にしたがって振れ補正が行われる
ことを特徴とする画像処理方法。 - 視点の異なる複数の視点画像を処理して画像の振れ補正を行う撮像装置にて実行される画像処理方法であって、
視点の異なる複数の視点画像のデータを取得する第1の取得工程と、
前記複数の視点画像のデータを生成した撮像手段の位置および姿勢の変化量を取得する第2の取得工程と、
前記第2の取得工程で取得された前記変化量を用いて、前記振れ補正の補正量、および、前記複数の視点画像のデータを用いた画像の生成に用いる混合率を算出する計算工程と、
前記混合率を用いて、前記複数の視点画像とは視点が異なる画像のデータを前記複数の視点画像のデータから生成する生成工程と、
前記補正量にしたがって、前記視点画像または前記生成工程で生成される画像の振れを振れ補正手段が補正する振れ補正工程と、を有し、
前記振れ補正手段は、結像光学系により結像される光束に対して振れを補正する光学的な振れ補正手段、および前記視点画像または前記生成工程で生成される画像に対して画像処理によって振れ補正を行う電子的な振れ補正手段であり、
前記振れ補正工程にて、
前記光学的な振れ補正手段は、前記撮像手段の位置または姿勢の変化量から前記計算工程で計算された第1の振れ補正量に基づく振れ補正を行い、
前記電子的な振れ補正手段は、前記撮像手段の位置または姿勢の変化量から前記計算工程で計算された第2の振れ補正量に基づく振れ補正を行い、
前記計算工程では、前記生成工程にて前記画像を生成する際に用いる混合率の変化により生じる視点位置の変化量が減算された前記第1の振れ補正量が算出される
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項16から18のいずれか1項に記載の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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