JPWO2007129446A1 - 画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理装置、及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、魚眼レンズ等の射影方式の1つに、倍率歪みの生じない立体射影方式がある。立体射影方式の幾何変換特性は、像高をh、被写体角度をθとおくと、以下の式で与えられる。この幾何変換特性は、倍率歪みが生じないものの、直線再現性が悪い。
そこで、特許文献1では、式(A)と式(B)との中間的な幾何特性が提案されている。この中間的な幾何特性は、以下の式(C)で与えられる。但し、式(C)において、Pは、1<P<4を満たす所定値である。
従来、カメラで撮影した画像をこの幾何変換特性で幾何変換処理すれば、倍率歪みの抑制と直線再現性との両立が可能と考えられていた。
第1実施形態を説明する。本実施形態は、被処理画像に対し倍率歪み補正を施す画像処理方法の実施形態である。ここでは、被処理画像を、歪曲収差の小さい一般的な撮影レンズで撮影された画像とする。
<手順1>
座標(x,y)に対応する像高hを、次式で求める。
<手順2>
像高hに対応する被写体角度θを、次式で求める。
<手順3>
被写体角度θを、次式により、像高h2へ変換する。
<手順4>
像高h2に対応する座標(x2,y2)を、次式で求める。
先ず、光軸中心に関し対称な倍率歪みを説明する。本実施形態の被処理画像や、本実施形態の倍率歪み補正後の画像も、光軸中心に関し対称な倍率歪みを持つとみなせる。
なお、本実施形態の被処理画像は、歪曲収差の小さい一般的な撮影レンズで撮影された画像であったが、他種の撮影レンズで撮影された画像であってもよい。
第2実施形態を説明する。本実施形態も、光軸中心に関し対称な倍率歪みを持った画像を被処理画像とし、それに対し倍率歪み補正を施す画像処理方法の実施形態である。ここでは、第1実施形態との相違点を主に説明する。
本実施形態の幾何変換特性は、光軸中心を通る垂直線及び水平線に関し対称であるので、被処理画像中の縦方向及び横方向の直線再現性が良い。また、この幾何変換特性は、光軸中心に対し縦方向及び横方向の各位置において倍率歪み率κを抑制する。
また、本実施形態の幾何変換処理特性では、縦方向(y方向)の幾何変換処理の強度qと横方向(x方向)の幾何変換処理の強度qとが同じ値であったが、両者の幾何変換処理の強度を、互いに異なる値に設定してもよい。
第3実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態の倍率歪み補正をコンピュータで実行するのに好適な画像処理プログラムの実施形態である。この画像処理プログラムは、コンピュータを、以下のとおりに動作させる。なお、コンピュータには、出力器であるモニタと、マウスやキーボードなどの入力器とが接続され、これらによってユーザとのインタフェースが図られるものとする。
本実施形態の画像処理プログラムは、被処理画像や簡易画像をモニタへ表示するので、ユーザは、被処理画像の構造や倍率歪み補正の効果を確認しながら、所望する倍率歪み補正をコンピュータに実行させることができる。ユーザは、例えば、被処理画像がビルの画像であるときには、閾値θpを大きくして直線の再現性を重視することができ、また、被処理画像が集合写真であるときには、閾値θpを小さくして倍率歪みの抑制を重視することができる。
なお、本実施形態では、第1実施形態の倍率歪み補正を採用したが、第2実施形態の倍率歪み補正を採用してもよい。その場合、ユーザに設定させる幾何変換パラメータは、式(9)の強度qとなる。
第4実施形態を説明する。本実施形態は、倍率歪み補正をコンピュータで自動化するための画像処理プログラムの実施形態である。なお、ここでは、第1実施形態の幾何変換処理と第2実施形態の幾何変換処理とを組み合わせた倍率歪み補正を採用した場合を説明する。また、コンピュータには、出力器であるモニタと、マウスやキーボードなどの入力器とが接続され、これらによってユーザとのインタフェースが図られるものとする。
先ず、簡易画像のエッジを検出し、所定の閾値以上のエッジからなる二値のエッジ画像を生成する。さらに、そのエッジ画像を解析してハフ画像を生成する。ハフ画像の生成では、先ず、直線モデルとして、式(10)を採用する。但し、x−y座標の原点は、光軸中心である。
そして、エッジ画像上のエッジ座標(xi,yi)について、以下の式(11)を満たすような(θ,ρ)の組み合わせを見出す。
さらに、見出した(θ,ρ)を、θ−ρ座標上にマッピングする。但し、θの範囲は、0≦θ≦180°である。また、マッピングとは、θ−ρ座標上で(θ,ρ)に対応する画素の画素値を1だけ加算することをいう。このマッピングを、エッジ画像の全てのエッジ座標(xi,yi)について繰り返し、最終的にθ−ρ座標上に形成された画像が、ハフ画像である。
第4実施形態の画像処理プログラムは、被処理画像の構造に応じて自動的に幾何変換パラメータを設定する。したがって、ユーザの手間が省け、利便性が高い。更に、以下に挙げる長所もある。
なお、本実施形態において、歪曲収差情報が取得できない場合には、歪曲収差補正用の幾何変換処理を省略してもよい。その場合であっても、一定の効果が得られる。
第5実施形態を説明する。本実施形態は、撮影レンズで撮影された画像に対し、倍率歪み補正を施す画像処理方法の実施形態である。ここでは、倍率歪み補正がコンピュータで実行されるものとして説明する。また、コンピュータには、出力器であるモニタと、マウスやキーボードなどの入力器とが接続され、これらによってユーザとのインタフェースが図られるものとする。
<手順1>
被処理画像を、図8(A)に示すとおり、モニタへ表示する。図8(A)においてS1,S2が被写体であり、C1は十字カーソルである。十字カーソルC1は、被処理画像の中央領域に位置する被写体S1を指し示している。
<手順2>
ユーザに対し、図8(B)に示すとおり、主要被写体の位置を指定させる。図8(B)では、ユーザが十字カーソルC1を移動させ、被処理画像の周辺領域に位置する被写体S2を指定した様子を示した。
<手順3>
指定された位置に光軸を持った仮想光学系を想定する。この仮想光学系の幾何変換特性は、例えば、被写体角度θと像高hとの関係を、h(θ)∝tanθで与えるものである。
<手順4>
処理後の画像を、モニタへ表示する。図8(C)は、表示された画像のイメージである。図8(C)に示すとおり、ユーザが指定した周辺領域の被写体S2については、倍率歪みは抑制され、その代わりに、中央領域の被写体S1については、倍率歪みが大きくなっている。
本実施形態によれば、被処理画像のうち、ユーザが指定した主要被写体に限り、倍率歪みの抑制と直線再現性とを両立させることができる。
なお、本実施形態では、主要被写体の位置をユーザに指定させたが、コンピュータが被処理画像の顔検出などの画像認識処理を行い、主要被写体の位置を自動検出してもよい。
Claims (18)
- 被処理画像に対し所定の幾何変換処理を施す画像処理方法において、
前記所定の幾何変換処理には、
前記被処理画像の周方向倍率と径方向倍率との不一致を抑制する、倍率歪み抑制用の幾何変換処理が含まれ、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理の強度又は内容を規定する少なくとも1つのパラメータを、前記被処理画像の構造に応じて設定する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1に記載の画像処理方法において、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理は、
前記被処理画像の周辺領域に作用するものである
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項2に記載の画像処理方法において、
前記所定の幾何変換処理には、
前記被処理画像の周辺領域に作用する倍率歪み抑制用の幾何変換処理と、前記被処理画像の中央領域に作用する直線再現用の幾何変換処理とが含まれる
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項3に記載の画像処理方法において、
前記パラメータとして、前記周辺領域と前記中央領域との境界位置を設定する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項4に記載の画像処理方法において、
任意の被写体角度をθ、
前記境界位置に相当する被写体角度をθp、
前記被写体角度θに対する前記所定の幾何変換処理後の像高をh(θ)、
前記被写体角度θにおける周方向倍率と径方向倍率との比率をκ(θ)と表したときに、
h(θ)、h(θ)の導関数h’(θ)、κ(θ)のうちの少なくとも1つは、θpにおいて連続となる
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記被処理画像は、
光軸中心に関し対称な倍率歪みを有し、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理は、
光軸中心に関し非対称な幾何変換特性を有し、
前記パラメータとして、前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理の強度qを設定する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項6に記載の画像処理方法において、
前記強度qは、
0<q<1の範囲に設定される
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項6又は請求項7に記載の画像処理方法において、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理は、
前記光軸中心を通る垂直線及び水平線に関し対称な幾何変換特性を有する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記所定の幾何変換処理の前及び/又は後の画像をユーザへ表示し、かつユーザに対し前記パラメータの設定を行わせる
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記被処理画像の直線検出を行い、その結果に応じて前記パラメータの設定を行う
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1に記載の画像処理方法において、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理は、
前記被処理画像を、その中心から外れた位置に光軸を配した仮想光学系で同じ被写体を撮影したときの画像へと幾何変換処理するものであり、
前記パラメータとして、前記仮想光学系の光軸位置を設定する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項11に記載の画像処理方法において、
前記仮想光学系の光軸位置は、前記被処理画像中の主要被写体位置に設定される
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項12に記載の画像処理方法において、
前記被処理画像をユーザへ表示し、かつそのユーザに対し前記主要被写体位置を指定させる
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項12に記載の画像処理方法において、
前記被処理画像の画像認識を行い、その結果に応じて前記主要被写体位置を検出する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1〜請求項14の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記所定の幾何変換処理には、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理の他に、前記被処理画像の歪曲収差を抑制する歪曲収差抑制用の幾何変換処理も含まれ、
前記倍率歪み抑制用の幾何変換処理と前記歪曲収差抑制用の幾何変換処理との双方が施された後の画像に対し、画素補間処理を一括して施す
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1〜請求項15の何れか一項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
- 請求項1〜請求項15の何れか一項に記載の画像処理方法を実行することを特徴とする画像処理装置。
- 請求項17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。
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