JP7237450B2 - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体及び撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、高精度な被写体認識を効率良く行うことが可能な画像処理装置、画像処理方法、プログラム、記憶媒体及び撮像装置を提供することを目的とする。
以下、図を参照しながら本発明の第1実施形態について詳細に説明する。以下、本発明の画像処理装置(距離情報生成部及び情報解析部)を備えた撮像装置として、デジタルカメラを例に用いて説明するが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。なお、図を参照した説明においては、図番は異なっても原則として同一部位を示す部位には、同一の符号を付すこととし、なるべく重複した説明は避ける。
図1(A)は、本実施形態に係るデジタルカメラ100の構成を示す模式図である。デジタルカメラ100は、結像光学系120、撮像素子101、距離情報生成部110、情報格納部170、情報解析部180、カメラ筐体190を備える。結像光学系120、撮像素子101、距離情報生成部110、情報格納部170、情報解析部180は、カメラ筐体190の内部に配置され得る。デジタルカメラ100は、不図示の画像生成部及び画像格納部をカメラ筐体190内にさらに備え得る。
図1(B)は、本実施形態に係る撮像素子101のxy平面図である。撮像素子101には、2行×2列の画素を含む画素群150が配列されている。各画素群150には、対角方向に2つの緑画素150G1、150G2、及び他の対角方向に赤画素150Rと青画素150Bが配置される。画素群150は、青・緑・赤の3つの色情報を含む画像信号を出力する。ただし、これら3つの色情報は必須ではない。例えば、補色となる信号、近赤外情報等が取得できるような構成、または色情報を持たない(カラーフィルタなしを含む)情報のみを出力する構成であっても良い。
デジタルカメラ100は、撮像面位相差方式による測距機能を有し、射出瞳130の異なる瞳領域を通過した光束に基づく2つの画像信号を取得し、これら2つの画像信号を用いて距離計測を行う。第1の光電変換部155及び第2の光電変換部156が受光する光束について、図2(A)及び図2(B)を用いて説明する。
続いて、距離情報生成部110について説明する。距離情報生成部110は、論理回路を用いて構成することができる。また別の形態として、中央演算処理装置(CPU)と演算処理プログラムを格納するメモリとから構成してもよい。
B:結像光学系120の主点から像面までの距離
F:結像光学系120の焦点距離
続いて、情報解析部180について説明する。情報解析部180は、論理回路を用いて構成することができる。また別の形態として、中央演算処理装置(CPU)と演算処理プログラムを格納するメモリとから構成してもよい。
y:フィルタ処理前のターゲットの画素値
u:画像上での空間的な位置座標
z:ガイドの画素値
i:画素位置
j:フィルタ範囲内の画素位置
Ws:空間的な距離に基づく重みを決定する関数
Wl:ガイドの画素値差に基づく重みを決定する関数
次に、図9を参照しながら本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態と同様に、本発明の画像処理装置を備えた撮像装置として、デジタルカメラを例に用いて説明するが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。本実施形態に係るデジタルカメラ100は、DFD(Depth from Defocus)方式による測距機能を有しており、ピント位置と絞りの大きさ(F値)が異なる複数の画像信号を用いて、そのぼけの違いから被写体距離を算出する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
次に、図12及び図13を参照しながら本発明の第3実施形態について説明する。上述の実施形態と同様に、本発明の画像処理装置を備えた撮像装置として、デジタルカメラを例に用いて説明するが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上述の実施形態では、撮像素子101、距離情報生成部110、情報解析部180を別々の装置として記載したが、そのような構成に限定されない。例えば、積層型センサ等により、撮像素子101内に距離情報生成部110、閾値処理部481、画素混合・選択部482がすべて含まれても良い。この場合、撮像素子101内で補正距離情報D2が生成され、撮像素子101から画素信号が読み出される際に、閾値処理(ステップS411)及び合成処理(ステップS412)が行われるように構成されても良い。
120 結像光学系
180 情報解析部(画像処理装置)
210 第1の瞳領域
220 第2の瞳領域
310 生成部
320 補正部
481 閾値処理部
482 画素混合・選択部
483 認識処理部
Claims (24)
- それぞれが結像光学系の異なる瞳領域からの光束に基づく複数の画像信号を取得する取得部と、
前記複数の画像信号の少なくとも一部の画像信号を用いて、デフォーカス量を生成する情報生成部と、
前記デフォーカス量の絶対値が第1の値である場合に、前記複数の画像信号からの選択によって、前記デフォーカス量の絶対値が前記第1の値より小さい第2の値である場合に、前記複数の画像信号の加算を行うことによって、認識用の画像信号を生成する画像生成部と、
前記認識用の画像信号を用いて、被写体の認識処理を行う認識部と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - それぞれが結像光学系の異なる瞳領域からの光束に基づく複数の画像信号を取得する取得部と、
前記複数の画像信号の少なくとも一部の画像信号を用いて、デフォーカス量を生成する情報生成部と、
前記デフォーカス量がゼロ未満の画素である場合に、前記複数の画像信号の加算を行うことによって、前記デフォーカス量がゼロ以上の画素である場合に、前記複数の画像信号からの選択によって、認識用の画像信号を生成する画像生成部と、
前記認識用の画像信号を用いて、被写体の認識処理を行う認識部と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像生成部は、前記画像信号の画素毎に、前記選択または前記加算を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記異なる瞳領域は、第1の瞳領域と、前記結像光学系の光軸に対して前記第1の瞳領域と線対称に位置する第2の瞳領域とを含む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。
- 前記画像生成部は、前記デフォーカス量の絶対値が前記第2の値を含む所定の閾値未満の画素に対して、前記第1の瞳領域からの光束に基づく第1の画像信号と前記第2の瞳領域からの光束に基づく第2の画像信号との加算を行い、前記絶対値が前記第1の値を含む前記閾値以上の画素に対して、前記第1の画像信号と前記第2の画像信号とのいずれか一方の選択を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、輝度値が所定の閾値未満の画素に対して前記加算を行い、前記輝度値が前記閾値以上の画素に対して前記選択を行う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。
- 前記閾値は、前記複数の画像信号に含まれるノイズ量およびぼけ量から決定されることを特徴とする請求項5または6に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、前記デフォーカス量に応じて設定された部分領域毎に、前記認識用の画像信号を生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記認識部は、前記部分領域毎に前記認識処理を行い、前記認識処理の結果を統合することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、前記選択または前記加算によって異なる明るさが揃うように、画素毎にゲイン調整を行うことを特徴とする請求項3乃至9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、エッジ保存型の平滑化フィルタを用いて前記認識用の画像信号を生成することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、前記デフォーカス量に応じて、前記エッジ保存型の平滑化フィルタを適用するか否かを決定することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、前記デフォーカス量に応じて、前記結像光学系のピント位置から所定の範囲外の画素群に対して、前記エッジ保存型の平滑化フィルタを適用することを特徴とする請求項12に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、前記デフォーカス量に応じて、ジョイントバイラテラルフィルタの重みを決定する関数Ws及びWlの少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。
- 前記取得部は、前記第1の瞳領域からの光束を受光する第1の光電変換部、および前記第2の瞳領域からの光束を受光する第2の光電変換部を各画素に有する撮像素子から、前記第1の光電変換部に基づく前記第1の画像信号、および前記第2の光電変換部に基づく前記第2の画像信号を取得することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子は、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部との間に、前記結像光学系の第3の瞳領域からの光束を受光する第3の光電変換部を有し、
前記取得部は、前記第3の光電変換部に基づく第3の画像信号を取得し、
前記画像生成部は、前記デフォーカス量に応じて、前記第3の画像信号の選択、または前記第1の画像信号、前記第2の画像信号および前記第3の画像信号の加算を行うことにより、前記認識用の画像信号を生成することを特徴とする請求項16に記載の画像処理装置。 - 前記撮像素子は、カラーフィルタを有する色画素およびカラーフィルタを有しない画素を含み、前記色画素の前記光電変換部は1つに統合されることを特徴とする請求項16または17に記載の画像処理装置。
- 前記色画素は、緑以外のカラーフィルタを有することを特徴とする請求項18に記載の画像処理装置。
- 前記画像生成部は、前記光電変換部からの信号の読み出し時に、前記選択または前記加算を行うことを特徴とする請求項16乃至19のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 請求項1乃至20のいずれか1項に記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
- それぞれが結像光学系の異なる瞳領域からの光束に基づく複数の画像信号を取得するステップと、
前記複数の画像信号の少なくとも一部の画像信号を用いて、デフォーカス量を生成するステップと、
前記デフォーカス量の絶対値が第1の値である場合に、前記複数の画像信号からの選択によって、前記デフォーカス量の絶対値が前記第1の値より小さい第2の値である場合に、前記複数の画像信号の加算を行うことによって、認識用の画像信号を生成するステップと、
前記認識用の画像信号を用いて、被写体の認識処理を行うステップと
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項22に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
- 請求項23に記載のプログラムを格納したことを特徴とする記憶媒体。
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