JP5655174B2 - 画像処理装置、撮像装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
本発明によれば、第1の視差量算出手段によって視点画像間の視差量の一時的な正解としての第1の視差量を算出し、その一時的な正解としての第1の視差量を、その第1の視差量と記憶手段に記憶されている視差補正情報とに基づいて、視点画像間の現実の物体像の視差方向のずれ量分に補正するので、ノイズに強く、かつ人の感知する視差と同等の視差を得ることができる。ここで、「人の感知する視差」は、「現実の物体像の視差方向のずれ量」である。
図1は本発明に係る画像処理装置が適用された立体撮像装置の実施の形態を示す斜視図である。図2は上記立体撮像装置の背面図である。この立体撮像装置10(3Dデジタルカメラ)は、レンズを通った光を撮像素子で受け、デジタル信号に変換してメモリカード等の記録メディアに記録するデジタルカメラである。
撮影レンズ12は、フォーカスレンズ、ズームレンズを含む多数のレンズから構成される撮像光学系である。撮影モード時において、被写体を示す画像光は、撮影レンズ12を介して撮像素子16の受光面に結像される。
図5は上記立体撮像装置10の内部構成の実施形態を示すブロック図である。この立体撮像装置10は、撮像した画像をメモリカード54に記録するもので、装置全体の動作は、中央処理装置(CPU)40によって統括制御される。
定の信号処理が行われ、YC処理された画像データ(YCデータ)は、再びメモリ48に記憶される。
次に、本発明に係る画像処理方法における視差補正の原理について説明する。
相関で用いる関数として、例えば、2乗和(SSD)がある。即ち、両視点画像のブロック間の一致度の評価値を、左目画像の注目ブロックの各画素値L(i,j)と右目画像の注目ブロックの各画素値R(i,j)との差の2乗和Σ{L(i,j)−R(i,j))}2として、算出する。本例では、ブロック間の一致度の評価値である2乗和が小さいほど、ブロック間の一致度が高いことを示す。
図14は、ジャスピン位置よりも近く且つ立体撮像装置10からの距離が異なる複数の位置に点光源を置き、各位置で瞳分割方式により点光源を撮像して得られた複数の視点画像(複数の視点の点光源画像)の例を示す。本例では、ジャスピン位置よりも近い位置に点光源を置いているので、立体撮像装置10に近いほど、算出視差が大きくなり、点光源のボケ形状が大きくなる。第1の複数視点画像(第1の左目画像101L及び第1の右目画像101R)は、算出視差が2.64ピクセルであり、画素値のピーク位置のずれ量が2.78ピクセルであり、視差補正量が0.14ピクセルであった。第2の複数視点画像(第2の左目画像102L及び第2の右目画像102R)は、算出視差が4.66ピクセルであり、画素値のピーク位置のずれ量が4.89ピクセルであり、視差補正量が0.23ピクセルであった。第3の複数視点画像(第3の左目画像103L及び第3の右目画像103R)は、算出視差が7.90ピクセルであり、画素値のピーク位置のずれ量が8.19ピクセルであり、視差補正量が0.29ピクセルであった。
図16は、色チャネルごとの算出視差と視差補正量との対応関係の例を示すグラフである。図16に示すように、色チャネルごとに、算出視差と視差補正量との対応関係は異なる。
図17は、画面内の位置と算出視差とピーク位置のずれ量との関係の説明に用いる説明図であって点光源を瞳分割で撮像して得られた左目画像及び右目画像を示す説明図である。図18は、画面内の位置(中心、端)ごとの算出視差と視差補正量との対応関係の例を示すグラフである。
また、視差補正をF値によって変更することが、好ましい。この場合、メモリ48は、視差補正量を、撮影光学系11のF値ごとに記憶し、視差補正手段40bは、撮影光学系11を用いて複数の視点画像を撮像したときのF値をパラメータとして、メモリ48から視差補正量を読み出し、その読み出された視差補正量に基づいて、複数の視点画像における算出視差を補正するようにしてもよい。
図19は、視差強調をおこなう場合の画像処理例の流れを示すフローチャートである。
図20は、多視点画像生成を行う場合の画像処理例の流れを示すフローチャートである。
図21は従来の位相差AF(オートフォーカス)処理例の流れを示すフローチャートであり、図22は本発明を適用した位相差AF処理例の流れを示すフローチャートである。
図23は、本発明に係る携帯型電子機器の他の実施形態であるスマートフォン500の外観を示すものである。図23に示すスマートフォン500は、平板状の筐体502を有し、筐体502の一方の面に表示部としての表示パネル521と、入力部としての操作パネル522とが一体となった表示入力部520を備えている。また、筐体502は、スピーカ531と、マイクロホン532、操作部540と、カメラ部541とを備えている。なお、筐体502の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。
Claims (15)
- 瞳分割の撮像により生成された視点の異なる複数の視点画像を取得する画像取得手段と、
前記複数の視点画像の視点画像間の第1の視差量を算出する第1の視差量算出手段と、
前記第1の視差量と、前記瞳分割の撮像に起因する前記複数の視点画像の視点画像間の対応する物体像の視差方向のずれ量との関係を表す視差補正情報が記憶された記憶手段と、
前記第1の視差量と前記記憶手段に記憶されている視差補正情報とに基づいて、前記第1の視差量を前記物体像の視差方向のずれ量分に補正した第2の視差量を算出する第2の視差量算出手段と、
を備えた画像処理装置。 - 前記物体像の視差方向のずれ量は、前記複数の視点画像の視点画像間における前記物体像の画素値のピーク位置のずれ量であり、
前記第2の視差量算出手段は、前記第1の視差量を前記物体像の画素値のピーク位置のずれ量分に補正した第2の視差量を算出する請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第1の視差量算出手段は、前記第1の視差量を相関により算出する請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記複数の視点画像は、複数の光電変換素子が配列された撮像面を有する撮像素子によって瞳分割で撮像されており、
前記記憶手段は、前記撮像素子の前記撮像面における異なる位置ごとに前記視差補正情報を記憶し、
前記第2の視差量算出手段は、前記複数の視点画像内の位置に対応した前記撮像素子の前記撮像面の位置ごとの前記視差補正情報を前記記憶手段から取得し、該取得した視差補正情報に基づいて前記第2の視差量を算出する請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記記憶手段は、前記視点画像の画素の色チャネルごとに前記視差補正情報を記憶し、
前記第2の視差量算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記色チャネルごとの前記視差補正情報を取得し、該取得した視差補正情報に基づいて前記色チャネルごとに前記第2の視差量を算出する請求項1から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は、緑の画素を含む複数色の画素で構成されており、
前記記憶手段は、前記緑の画素に対応した前記視差補正情報を記憶し、
前記第2の視差量算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記緑の画素に対応した前記視差補正情報に基づいて前記緑の画素に対応した前記視差補正情報を取得し、該取得した視差補正情報に基づいて、前記複数の視点画像の前記緑の画素及び前記緑の画素以外の画素における前記第2の視差量を算出する請求項1から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は、絞り値が可変な撮影光学系を用いて撮像されており、
前記記憶手段は、前記撮影光学系の絞り値ごとに前記視差補正情報を記憶し、
前記第2の視差量算出手段は、前記撮影光学系を用いて前記複数の視点画像を撮像したときの前記絞り値をパラメータとして前記視差補正情報を取得し、該取得した視差補正情報に基づいて前記第2の視差量を算出する請求項1から6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第2の視差量算出手段によって算出された前記複数の視点画像の前記第2の視差量を増加させる視差強調手段を備えた請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第2の視差量算出手段によって算出された前記第2の視差量に基づいて、前記画像取得手段で取得された前記複数の視点画像とは視点数が異なる多視点画像を生成する多視点画像生成手段を備えた請求項1から8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第1の視差量算出手段は、前記視点画像間でブロックマッチングを行うことにより所定のピクセル単位またはサブピクセル単位で一致の程度を示す評価値を算出し、前記評価値が最小となる位置同士のずれ量を前記第1の視差量とする請求項1から9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第1の視差量算出手段は、前記視点画像間における画素値の差分の2乗和、又は前記視点画像間における画素値の差分の総和を求めることにより、前記評価値を算出する請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記記憶手段は、前記視差補正情報をルックアップテーブルまたは計算式として記憶する請求項1から11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
瞳分割方式の撮像を行う撮像手段と、
を備えた撮像装置。 - 前記撮像手段は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を有し、
前記第2の視差量算出手段によって算出された第2の視差量に基づいて、前記撮影光学系のフォーカスレンズの位置を調整する制御を行うオートフォーカス処理手段を備えた請求項13に記載の撮像装置。 - 瞳分割の撮像により生成された視点の異なる複数の視点画像を取得するステップと、
前記複数の視点画像の視点画像間の第1の視差量を算出するステップと、
前記第1の視差量と、前記瞳分割の撮像に起因する前記複数の視点画像の視点画像間の対応する物体像の視差方向のずれ量との関係を表す視差補正情報を予め記憶手段に記憶させておき、前記第1の視差量と前記記憶手段に記憶されている視差補正情報とに基づいて、前記第1の視差量を前記物体像の視差方向のずれ量分に補正した第2の視差量を算出するステップと、
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