JP7135299B2 - 画像処理装置、表示装置、画像処理方法、プログラム - Google Patents
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Description
本実施例の概略を説明する。本実施例の一般撮像装置は同じ場所から異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像の一部の領域を表示装置に表示する処理に際して、以下の処理を行う。
(1)例えば一般撮像装置は同じ位置から異なる露光条件で複数回、撮像し、複数の画像を取得する。複数の露光条件の1つは基準となる画像全体で適正な露出、もう1つは露出オーバー、もう1つは露出アンダーとする。適切な露出の画像を基準画像R、露出オーバーの画像を露出変更画像O、露出アンダーの画像を露出変更画像Uとする。
(2)ユーザがスマートフォンを操作して基準画像Rの一部の領域を指定した際、スマートフォンは、基準画像Rの指定された領域の輝度特性(明るさの平均値など)を取得して、目標とする明るさ値と比較する。目標より基準画像Rの領域が明るい場合は、露出変更画像Uを選択し、目標より基準画像Rの領域が暗い場合は、露出変更画像Oを選択する。
(3)そして、スマートフォン5は、明るすぎる又は暗すぎる割合に応じて露出変更画像U、又は、露出変更画像Oと基準画像Rとを合成する。これにより、指定された領域の明るさが良好となる。
露光条件とは、画像データの明るさに影響する撮像条件をいう。表示領域は、画像データのうちディスプレイ等に表示される一部又は全体をいう。
続いて、図2を用いて、本実施例の撮像システム100の構成の概略について説明する。図2は、本実施例の撮像システム100の構成の概略図である。
次に、図3~図5を用いて、本実施例の特殊撮像装置1、及びスマートフォン5のハードウェア構成を詳細に説明する。
まず、図3を用いて、特殊撮像装置1のハードウェア構成を説明する。図3は、特殊撮像装置1のハードウェア構成図である。以下では、特殊撮像装置1は、2つの撮像素子を使用した全天球(全方位)特殊撮像装置とするが、撮像素子は2つ以上いくつでもよい。また、必ずしも全方位撮像専用の装置である必要はなく、通常のデジタルカメラやスマートフォン等に後付けの全方位の撮像ユニットを取り付けることで、実質的に特殊撮像装置1と同じ機能を有するようにしてもよい。
次に、図4を用いて、スマートフォンのハードウェアについて説明する。図4は、スマートフォンのハードウェア構成図である。図4に示されているように、スマートフォン5は、CPU501、ROM502、RAM503、EEPROM504、撮像素子I/F505a、加速度・方位センサ506、メディアI/F508、及び、GPS受信部509を備えている。
次に、図5を用いて、一般撮像装置3のハードウェアについて説明する。図5は、一般撮像装置3のハードウェア構成図である。図5に示されているように、一般撮像装置3は、撮像ユニット301、画像処理ユニット304、撮像制御ユニット305、マイク308、音処理ユニット309、バス310、CPU311、ROM312、SRAM313、DRAM314、操作部315、ネットワークI/F316、通信部317、アンテナ317a、電子コンパス318、及びディスプレイ319によって構成されている。画像処理ユニット304及び撮像制御ユニット305は、バス310を介してCPU311と接続される。
次に、図6を用いて本実施例の機能構成について説明する。図6は、本実施例の撮像システム100が有する、特殊撮像装置1、一般撮像装置3及びスマートフォン5の各機能ブロック図である。なお、図6では便宜的に、特殊撮像装置1と一般撮像装置3を共に1つの図に示すが、本実施例では一般撮像装置3が使用され、実施例2では特殊撮像装置1が使用される。
まず、特殊撮像装置1の機能構成について詳細に説明する。図6に示されているように、特殊撮像装置1は、受付部12、撮像部13、集音部14、画像・音処理部15、判断部17、近距離通信部18、及び記憶・読出部19を有している。これら各部は、図3に示されている各構成要素のいずれかが、SRAM113からDRAM114上に展開された特殊撮像装置用のプログラムに従ったCPU111からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。
特殊撮像装置1の受付部12は、主に、図3に示されている操作部115及びCPU111の処理によって実現され、ユーザからの操作又は入力を受け付ける。
スマートフォン5は、遠距離通信部51、受付部52、撮像部53、集音部54、画像・音処理部55、表示制御部56、判断部57、近距離通信部58、及び記憶・読出部59を有している。これら各部は、図4に示されている各構成要素のいずれかが、EEPROM504からRAM503上に展開されたスマートフォン5用プログラムに従ったCPU501からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。
スマートフォン5の遠距離通信部51は、主に、図4に示されている遠距離通信回路511及びCPU501の処理によって実現され、インターネット等の通信ネットワークを介して、他の装置(特殊撮像装置1等)、スマートフォン、又はサーバとの間で各種データ(又は情報)の送受信を行う。
一般撮像装置3は、受付部32、撮像部33、集音部34、画像・音処理部35、表示制御部36、判断部37、近距離通信部38、及び記憶・読出部39を有している。これら各部は、図5に示されている各構成要素のいずれかが、SRAM313からDRAM314上に展開された特殊撮像装置用のプログラムに従ったCPU311からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。
一般撮像装置3の受付部32は、主に、図5に示されている操作部315及びCPU311の処理によって実現され、ユーザからの操作入力を受け付ける。
図7を用いて、スマートフォン5の画像・音処理部55の各機能構成について詳細に説明する。図7は、画像・音処理部55の詳細な機能ブロック図である。なお、本実施例では、一般撮像装置3又はスマートフォン5が撮像した平面画像の明るさ値又は色値の補正に関する処理を説明する。
図8は、撮像システム100の全体的な動作を説明するシーケンス図の一例である。
S1:まず、一般撮像装置3の撮像部33は露光条件の異なる3枚以上の平面画像を撮像する。撮像は、ユーザがシャッターボタンを押下するマニュアルで行われてもよいし、ユーザがスマートフォン5を操作することでスマートフォン5から撮像指示がスマートフォン5に送信されることにより行われてもよい。いずれも場合も一般撮像装置3とスマートフォン5は無線又は有線により通信可能な状態である。
図10は基準画像Rに対して、選択画像決定部558がどの平面画像を合成するかを決定するステップS120の処理を説明する図である。
図9のステップS130の合成処理について説明する。ステップS130では、画像演算部553がステップS120で選択した露出変更画像O又は露出変更画像Uと基準画像Rとの合成を行う。基準画像Rの指定領域の明るさ値の平均をref(refは0.0~1.0の値を取る)とし、目標とする明るさ値をaim(aimは0.0~1.0の値取る)とすると、合成値blendは以下の(式1)で求められる。
blend=|(aim-ref)× 補正係数|
但し 0.0≦blend≦1.0にクリップ (式1)
クリップとは、値が範囲未満であれば範囲の下限値に、値が範囲超であれば範囲の上限値にそれぞれ置き換えることをいう。
D(u,v) = S(u,v)×blend + R(u,v)×(1.0-blend) (式2)
<オーバー側の露出変更画像O又はアンダー側の露出変更画像Uが複数ある場合>
一例として、オーバー側の露出変更画像Oが2枚、アンダー側の露出変更画像Uが2枚ある場合について説明する。正距円筒射影画像EC(参照領域画像R)を含めると5枚の平面画像がある。それぞれの平面画像の露出を-2.0、-1.0、0.0、+1.0、+2.0とする。この露出の値はEV値であり、+1.0、+2.0がオーバー側、-1.0、-2.0がアンダー側を示している。正距円筒射影画像ECの露出をEv0.0とすると±2.0の露出範囲で撮像した画像を使用する。
選択画像決定部558はオーバー側又はアンダー側に複数の露出変更画像がある場合はクリップの範囲を変更することで、合成値blendに応じて合成する平面画像を切り替える。ここでは説明のため、基準画像Rを暗くする場合を説明する。
(i) 0.0 ≦ blend ≦ 1.0 の場合
adj=blend
I1=露出が-1.0の平面画像
I2=露出が0.0の平面画像(基準画像R) が選択される。
(ii) 1.0 < blend ≦ 2.0 の場合
adj=blend-1.0
I1=露出が-2.0の平面画像
I2=露出が-1.0の平面画像 が選択される。
D(u,v) = I1(u,v)×adj + I2(u,v)×(1.0 - adj) (式4)
このように合成値blendが小さい場合(基準画像が明るい場合)は基準画像と次に暗い平面画像を合成し、合成値blendが大きい場合(基準画像がより明るい場合)は基準画像よりも暗い2枚の画像を合成する。これにより、基準画像Rを暗くしたい場合は、暗くしたい程度(合成値blend)に応じて基準画像R及びアンダー側の2枚の平面画像から2枚の平面画像を選択して合成値blendに応じて合成できる。
以上のように、本実施例では、基準画像の指定領域の目標とする明るさ値に対して、基準画像の指定領域の明るさ値の平均の方が小さい場合、すなわち露出アンダーな場合、露出アンダーの程度に応じて露出オーバー画像を基準画像Rに合成することで、指定領域のアンダー露出が軽減される。従って、ユーザが見ている指定領域に応じて、適切な明るさにする効果がある。
図11乃至図17を用いて、全天球画像の生成方法について説明する。
<画像・音処理部の機能について>
図18は、本実施例に適応可能な画像・音処理部の一例の構成を示すブロック図である。図18では全天球画像をディスプレイ517に表示するため画像・音処理部55が射影方式変換部201,202(以下、簡単のため射影方式変換部1,2という)、及び、全天球画像生成部205,206(以下、簡単のため全天球画像生成部1,2という)を有する。
図19は、正距円筒射影画像を用いた処理の流れを模式的に示す図の一例である。図19では正距円筒射影画像ECを基準画像Rとし、異なる露出で撮像された複数枚の正距円筒射影画像(図ではEC1,EC2)が撮像されている。特殊撮像装置1は正距円筒射影画像ECと同じ位置(全天球画像であるため特殊撮像装置1の向きは異なってもよい)で露出のみを変更して複数枚の正距円筒射影画像EC1、正距円筒射影画像EC2を撮像することが好ましい。
射影方式の変換について説明する。図19を用いて説明したように、正距円筒射影画像ECによって立体球CSを被うことで、全天球画像CEを作成している。よって、正距円筒射影画像ECの各画素データは、3次元の全天球画像の立体球CSの表面における各画素データに対応させることができる。そこで、射影方式変換部1,2による変換式は、正距円筒射影画像ECにおける座標を(緯度,経度)=(ea,aa)と表現し、3次元の立体球CS上の座標を直交座標(x,y,z)で表わすと、以下の(式6)で表わすことができる。
(x, y, z) = (cos(ea) × cos(aa), cos(ea) × sin(aa), sin(ea)) ・・・(式6)
但し、このときの立体球CSの半径は1とする。
u = r × cos(a), v = r × sin(a) ・・・(式7)
次に、(式7)を3次元の座標(動径,極角,方位角)に対応させることを考えると、立体球CSの表面のみを考えているため、3次元極座標における動径は「1」である。また、立体球CSの表面に張り付けた正距円筒射影画像ECを透視投影変換する射影は、立体球CSの中心に仮想カメラICがあると考え、上記の2次元極座標(動径,偏角)=(r,a)を使うと、以下の(式8)、(式9)で表わすことができる。
r = tan(極角) ・・・(式8)
a = 方位角 ・・・(式9)
ここで極角をtとすると、t = arctan(r)となるため、3次元極座標(動径、極角、方位角)は、(動径、極角、方位角)=(1, arctan(r), a)と表現することができる。また3次元極座標から、直交座標系(x,y,z)へ変換するための変換式は、以下の(式10)で表わすことができる。
(x, y, z) = (sin(t) × cos(a), sin(t) × sin(a), cos(t)) ・・・(式10)
上記の(式10)により、正距円筒射影方式による正距円筒射影画像ECと、透視射影方式による参照領域画像R又は所定領域画像Qの相互変換ができる。即ち、作成すべき参照領域画像R又は所定領域画像Qの対角画角αに対応する動径rを用いることで、参照領域画像R又は所定領域画像Qの各画素が、正距円筒射影画像ECのどの座標に対応するかを表す変換マップ座標を算出でき、この変換マップ座標に基づいて、正距円筒射影画像ECから、透視射影画像である参照領域画像R又は所定領域画像Qを作成することができる。
図20は、基準となる正距円筒射影画像と露出アンダーな正距円筒射影画像との合成を説明する図の一例である。
このように、360°の全天球画像を得る特殊撮像装置1が撮像した全天球画像の場合、スマートフォン5は視線方向(中心角)と画角により決定される参照領域画像Rの明るさ値によってアンダー側又はオーバー側の正距円筒射影画像を選択でき、所定領域画像Qの露出を適切に調整できる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
3 :一般撮像装置
5 :スマートフォン
100 :撮像システム
Claims (10)
- 異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データを取得する画像取得手段と、
前記複数の画像データのうち一の画像データの表示領域を受け付ける受付手段と、
前記受付手段が受け付けた前記表示領域の輝度特性を取得する輝度特性取得手段と、
前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する合成手段と、
異なる露光条件で撮像された複数の前記他の画像データの中から、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき1つ以上の前記他の画像データを選択する選択手段と、
前記異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データは全天球画像であり、
前記受付手段は、前記全天球画像の視線方向と画角の指定を受け付け、
前記受付手段が受け付けた視線方向と画角の前記一の画像に射影方式変換を施し、所定領域の参照領域画像を生成する射影方式変換手段と、
を有し、
前記合成手段は、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと前記選択手段が選択した前記他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成するものであり、前記輝度特性取得手段が取得した前記参照領域画像の前記輝度特性に基づき、全天球画像である前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する
画像処理装置。 - 前記選択手段は、前記輝度特性取得手段が取得した前記一の画像の前記表示領域の輝度特性と予め定められた閾値とを比較した比較結果に応じて、異なる露光条件で撮像された複数の前記他の画像データの中から1つ以上の前記他の画像データを選択する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、前記一の画像の前記表示領域の輝度特性の方が前記閾値よりも大きい場合、前記一の画像よりも露出が小さい前記他の画像を選択し、
前記一の画像の前記表示領域の輝度特性の方が前記閾値よりも小さい場合、前記一の画像よりも露出が大きい前記他の画像を選択する請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記合成手段は、前記一の画像の前記表示領域の輝度特性と前記閾値との差に応じて所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する請求項2又は3に記載の画像処理装置。
- 前記所定の条件は、前記一の画像と前記他の画像の合成比率である請求項1~4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データの輝度に関する情報に基づいて前記一の画像を選択する請求項1~5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記合成手段は、前記輝度特性取得手段が取得した前記参照領域画像の前記輝度特性と予め定められた閾値とを比較した比較結果に応じて、複数の前記他の画像データの中から1つ以上の前記他の画像データを選択する請求項1に記載の画像処理装置。
- 異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データを取得する画像取得手段と、
前記複数の画像データのうち一の画像データの表示領域を受け付ける受付手段と、
前記受付手段が受け付けた前記表示領域の輝度特性を取得する輝度特性取得手段と、
前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する合成手段と、
異なる露光条件で撮像された複数の前記他の画像データの中から、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき1つ以上の前記他の画像データを選択する選択手段と、
前記合成手段が前記他の画像データを合成した前記一の画像データの前記表示領域を画面に表示する表示手段と、
前記異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データは全天球画像であり、
前記受付手段は、前記全天球画像の視線方向と画角の指定を受け付け、
前記受付手段が受け付けた視線方向と画角の前記一の画像に射影方式変換を施し、所定領域の参照領域画像を生成する射影方式変換手段と、
を有し、
前記合成手段は、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと前記選択手段が選択した前記他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成するものであり、前記輝度特性取得手段が取得した前記参照領域画像の前記輝度特性に基づき、全天球画像である前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する
表示装置。 - 画像取得手段が、異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データを取得するステップと、
受付手段が、前記複数の画像データのうち一の画像データの表示領域を受け付けるステップと、
輝度特性取得手段が、前記受付手段が受け付けた前記表示領域の輝度特性を取得するステップと、
合成手段が、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成するステップと、
選択手段が、異なる露光条件で撮像された複数の前記他の画像データの中から、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき1つ以上の前記他の画像データを選択するステップと、
前記異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データは全天球画像であり、
前記受付手段は、前記全天球画像の視線方向と画角の指定を受け付け、
前記受付手段が受け付けた視線方向と画角の前記一の画像に射影方式変換を施し、所定領域の参照領域画像を生成する射影方式変換ステップと、
を有し、
前記合成手段は、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと前記選択手段が選択した前記他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成するものであり、前記輝度特性取得手段が取得した前記参照領域画像の前記輝度特性に基づき、全天球画像である前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する
画像処理方法。 - 情報処理装置を、
異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データを取得する画像取得手段と、
前記複数の画像データのうち一の画像データの表示領域を受け付ける受付手段と、
前記受付手段が受け付けた前記表示領域の輝度特性を取得する輝度特性取得手段と、
前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する合成手段と、
異なる露光条件で撮像された複数の前記他の画像データの中から、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき1つ以上の前記他の画像データを選択する選択手段と、
前記異なる露光条件で撮像して得られた複数の画像データは全天球画像であり、
前記受付手段は、前記全天球画像の視線方向と画角の指定を受け付け、
前記受付手段が受け付けた視線方向と画角の前記一の画像に射影方式変換を施し、所定領域の参照領域画像を生成する射影方式変換手段、
として機能させ、
前記合成手段は、前記輝度特性取得手段が取得した前記輝度特性に基づき、前記一の画像データと前記選択手段が選択した前記他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成するものであり、前記輝度特性取得手段が取得した前記参照領域画像の前記輝度特性に基づき、全天球画像である前記一の画像データと他の画像データを合成するための所定の条件を変更して、前記一の画像データと他の画像データを合成する
プログラム。
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