JP6530751B2 - 画像処理装置、撮像装置、情報処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(画素信号を重み付け加算する例)
2.第2の実施の形態(画素信号を重み付け加算して赤外光成分を求め、画素信号から除去する例)
3.第3の実施の形態(画素信号を重み付け加算し、補正を行う例)
4.第4の実施の形態(重み付け加算に用いる係数を求める例)
[撮像装置の構成例]
図1は、本技術の実施の形態における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置100は、画像を撮像する装置であり、撮像レンズ110、光学フィルタ120、撮像素子130、画像処理部200、記録部140、制御部150、赤外光投光器160および測光部170を備える。
Cb=−0.168736×R−0.331264×G+0.5×B ・・・式1
Cr=0.5×R−0.418688×G−0.081312×B ・・・式2
Y=W+IR−IR×Kw ・・・式3
上式において、Kwは、測光量に応じて設定される係数である。例えば、測光量が閾値Th1以上である場合には、Kwに「0」より大きな設定値Dが設定されて、画素信号W+IRから赤外光成分IRが除去される。一方、測光量が閾値Th1未満である場合には、測光量が小さいほど、「0」に近い値が設定される。
IR=K41×R+IR+K42×G+IR+K43×B+IR+K44×W+IR …式4
R=K11×R+IR+K12×G+IR+K13×B+IR+K14×W+IR …式5
G=K21×R+IR+K22×G+IR+K23×B+IR+K24×W+IR …式6
B=K31×R+IR+K32×G+IR+K33×B+IR+K34×W+IR …式7
R=α×R+(1−α)×R+IR ・・・式8
G=α×G+(1−α)×G+IR ・・・式9
B=α×B+(1−α)×B+IR ・・・式10
IR=α×IR ・・・式11
図5は、第1の実施の形態における赤外光成分生成部310および可視光成分生成部320の一構成例を示す図である。赤外光成分生成部310は、乗算器311、315、316および317と加算器312、313および314とを備える。
図7は、第1の実施の形態における飽和画素検出部350の一構成例を示す図である。この飽和画素検出部350は、乗算器351、353、354、356、357、359および360と、加算器352、355および358と、α値制御部361とを備える。
図9におけるaは、第1の実施の形態における輝度信号生成部240の一構成例を示す図である。この輝度信号生成部240は、乗算器242および減算器243を備える。
図11は、第1の実施の形態における撮像装置100の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、画像を撮像するための所定の操作が行われたときに開始する。
赤外光投光器160をオンにし、測光量が小さいほど「0」に近い係数Kwを設定する(ステップS902)。一方、低照度でない場合に(ステップS901:No)撮像装置100は、赤外光投光器160をオフにし、係数Kwに「0」以外の値(D)を設定する。これにより、赤外光成分IRが除去される(ステップS903)。
第1の実施の形態では、撮像装置100は、R画素、G画素、B画素およびW画素を配列した画像データを処理していたが、それらの組合せ以外の画素配列の画像データを処理してもよい。変形例の撮像装置100は、R画素、G画素、B画素およびW画素の以外のの画素配列の画像データを処理する点において第1の実施の形態と異なる。
第1の実施の形態では、撮像装置100は、重み付け加算により可視光成分を求めていたが、赤外光成分IRと画素信号R+IR、G+IRおよびB+IRとの差分を可視光成分として求めてもよい。第2の実施の形態の撮像装置100は、赤外光成分IRと、画素信号R+IR、G+IRおよびB+IRとの差分を可視光成分として求める点において第1の実施の形態と異なる。
第1の実施の形態では、撮像装置100は、4行×4列の行列演算により赤外光成分および可視光成分を生成していたが、この行列演算では、赤外光成分および可視光成分の両方を正確に求めることができないおそれがある。例えば、赤外光成分の精度が高くなるように係数を設定すると、可視光成分の精度が低くなり、逆に可視光成分の精度が高くなるように係数を設定すると、赤外光成分の精度が低くなってしまう。撮像装置100が、行列の列数を拡張して演算を行えば、赤外光成分および可視光成分の両方の精度を向上させることができる。第3の実施の形態の撮像装置100は、行列を拡張した点において第1の実施の形態と異なる。
V→Vの線形写像(=一次変換):f ・・・式12
ri=H11Ri+H12Gi+H13Bi+H14Wi=Ri ・・・式15
gi=H21Ri+H22Gi+H23Bi+H24Wi=Gi ・・・式16
bi=H31Ri+H32Gi+H33Bi+H34Wi=Bi ・・・式17
wi=H41Ri+H42Gi+H43Bi+H44Wi=Wi ・・・式18
0=(H11+H12+H13+H14)IRi ・・・式19
0=(H21+H22+H23+H24)IRi ・・・式20
0=(H31+H32+H33+H34)IRi ・・・式21
0=(H41+H42+H43+H44)IRi ・・・式22
V⊂S ・・・式23
X⊂S ・・・式24
dim(V)=dim(X) ・・・式25
上式において、dim()は、空間の次元を返す関数である。
R’=R/N ・・・式28
G’=G/N ・・・式29
N’=B/N ・・・式30
IR’=IR/N ・・・式31
N=(R2+G2+B2+IR2)1/2 ・・・式32
第3の実施の形態では、4行×14列の行列により赤外光成分および可視光成分を生成していたが、行列をさらに拡張することもできる。第3の実施の形態の変形例の撮像装置100は、行列をさらに拡張した点において第3の実施の形態と異なる。
第1の実施の形態では、撮像装置100に予め係数が設定されている構成としていたが、係数を算出する情報処理装置を別途設け、その情報処理装置で算出した係数を撮像装置100に設定してもよい。第4の実施の形態の撮像システムは、係数を算出する情報処理装置をさらに設けた点において第1の実施の形態と異なる。
(1)可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算部と、
前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理部と、
前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の前記不可視光の成分として生成する不可視光成分生成部と
を具備する画像処理装置。
(2)前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号に基づいて当該画素信号内の前記可視光の成分を生成する可視光成分生成部をさらに具備する
前記(1)記載の画像処理装置。
(3)前記可視光成分生成部は、前記可視光および前記不可視光を含む光に対する前記複数の第1画素および前記第2画素のそれぞれの感度を互いに異なる第3の重み係数により重み付けして加算した値と前記複数の第1画素のいずれかの対象画素の前記可視光に対する感度との間の差分が所定の設定値より小さくなる前記第3の重み係数により前記複数の第1画素と前記第2画素とのそれぞれの画素信号を重み付け加算した信号を前記対象画素の画素信号内の前記可視光の成分として生成する
前記(2)記載の画像処理装置。
(4)前記可視光成分生成部は、前記複数の第1画素のうち対象画素の前記不可視光に対する感度が高いほど大きな第4の重み係数により前記不可視光の成分を重み付けした値と前記対象画素の画素信号との差分を前記可視光の成分として生成する
前記(2)記載の画像処理装置。
(5)前記可視光および前記可視光の成分のいずれよりも次元の高い高次元成分を生成して当該高次元成分と前記不可視光の成分と前記可視光の成分とのそれぞれを重み付けして加算する処理により前記可視光および前記不可視光の成分を補正する補正処理部をさらに具備する
前記(2)または(3)記載の画像処理装置。
(6)前記補正処理部は、前記不可視光の成分を二乗した値と前記可視光の成分を二乗した値との少なくとも一方を前記高次元成分として生成する
前記(5)記載の画像処理装置。
(7)前記可視光成分は、複数の色成分を含み、
前記補正処理部は、前記不可視光の成分と前記複数の色成分とのうち2つの成分の一方に他方を乗じた成分を前記高次元成分として生成する
前記(5)または(6)に記載の画像処理装置。
(8)前記補正処理部は、前記不可視光の成分を二乗した値に前記可視光の成分を乗じた値と前記可視光の成分を二乗した値に前記不可視光の成分を乗じた値との少なくとも一方を前記高次元成分として生成する
前記(5)から(7)のいずれかに記載の画像処理装置。
(9)前記第2の画素の画素信号が所定の閾値より大きいか否かを検出して前記画素信号が前記所定の閾値より大きい場合には前記第2画素の画素信号と前記不可視光の成分とを重み付け加算する検出部をさらに具備する
請求項1記載の画像処理装置。
(10)前記第2画素の画素信号と前記不可視光成分を重み付けした値との差分を輝度信号として生成する輝度信号生成部をさらに具備する
前記(1)から(9)のいずれかに記載の画像処理装置。
(11)前記複数の第1画素は、前記可視光のうち赤色光に対する感度が最も高い画素と前記可視光のうち緑色光に対する感度が最も高い画素と前記可視光のうち青色光に対する感度が最も高い画素とを含み、
前記第2画素は、前記可視光のうち白色光に対する感度が最も高い画素である
前記(1)から(10)のいずれかに記載の画像処理装置。
(12)可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素とのそれぞれの画素信号を含む画像データを撮像する撮像部と、
可視光に対する前記複数の第1画素のそれぞれの感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光に対する前記第2画素の感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算部と、
前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理部と、
前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の前記不可視光の成分として生成する不可視光成分生成部と
を具備する撮像装置。
(13)可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分を求める差分取得部と、
前記差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数を求める係数取得部と
を具備する情報処理装置。
(14)加算部が、可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算手順と、
重み付け処理部が、前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理手順と、
可視光成分生成部が、前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の不可視光の成分として生成する不可視光成分生成手順と
を具備する画像処理方法。
(15)加算部が、可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算手順と、
重み付け処理部が、前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理手順と、
可視光成分生成部が、前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の不可視光の成分として生成する不可視光成分生成手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
110 撮像レンズ
120 光学フィルタ
130 撮像素子
140 記録部
150 制御部
160 赤外光投光器
170 測光部
200 画像処理部
210 低周波補間ローパスフィルタ
220 高周波補間ローパスフィルタ
230 ホワイトバランス処理部
240 輝度信号生成部
241 スイッチ
242、311、315、316、317、321、325、326、327、329、331、335、336、337、339、341、345、346、347、349、351、353、354、356、357、359、360、401、405、406、407、411、415、416、417、421、425、426、427、431、435、436、437、441、442、443、444、451、455、456、457、461、465、466、467、471、475、476、477、481、485、486、487、501、502、503、504、505、506、511、517、518、519、520、521、531、537、538、539、540、541、551、557、558、559、560、561、571、577、578、579、580、581 乗算器
243、328、338、348 減算器
250 ガンマ補正部
260 色差信号生成部
300、620 赤外線分離部
310 赤外光成分生成部
312、313、314、322、323、324、332、333、334、342、343、352、355、358、371、372、373、374、375、376、377、378、402、403、404、412、413、414、422、423、424、432、433、434、452、453、454、462、463、464、472、473、474、482、483、484、512、513、514、515、516、532、533、534、535、536、552、553、554、555、556、572、573、574、575、576 加算器
320 可視光成分生成部
350 飽和画素検出部
360 正規化部
361 α値制御部
370 高次元成分加算部
380 逆正規化部
400 正規化成分演算部
440 二乗成分演算部
500 クロス成分演算部
510 クロス成分マトリックス演算部
600 情報処理装置
610 入力部
630 係数取得部
640 インターフェース
Claims (15)
- 可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算部と、
前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理部と、
前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の前記不可視光の成分として生成する不可視光成分生成部と
を具備する画像処理装置。 - 前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号に基づいて当該画素信号内の前記可視光の成分を生成する可視光成分生成部をさらに具備する
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記可視光成分生成部は、前記可視光および前記不可視光を含む光に対する前記複数の第1画素および前記第2画素のそれぞれの感度を互いに異なる第3の重み係数により重み付けして加算した値と前記複数の第1画素のいずれかの対象画素の前記可視光に対する感度との間の差分が所定の設定値より小さくなる前記第3の重み係数により前記複数の第1画素と前記第2画素とのそれぞれの画素信号を重み付け加算した信号を前記対象画素の画素信号内の前記可視光の成分として生成する
請求項2記載の画像処理装置。 - 前記可視光成分生成部は、前記複数の第1画素のうち対象画素の前記不可視光に対する感度が高いほど大きな第4の重み係数により前記不可視光の成分を重み付けした値と前記対象画素の画素信号との差分を前記可視光の成分として生成する
請求項2記載の画像処理装置。 - 前記可視光および前記可視光の成分のいずれよりも次元の高い高次元成分を生成して当該高次元成分と前記不可視光の成分と前記可視光の成分とのそれぞれを重み付けして加算する処理により前記可視光および前記不可視光の成分を補正する補正処理部をさらに具備する
請求項2または3に記載の画像処理装置。 - 前記補正処理部は、前記不可視光の成分を二乗した値と前記可視光の成分を二乗した値との少なくとも一方を前記高次元成分として生成する
請求項5記載の画像処理装置。 - 前記可視光の成分は、複数の色成分を含み、
前記補正処理部は、前記不可視光の成分と前記複数の色成分とのうち2つの成分の一方に他方を乗じた成分を前記高次元成分として生成する
請求項5または6に記載の画像処理装置。 - 前記補正処理部は、前記不可視光の成分を二乗した値に前記可視光の成分を乗じた値と前記可視光の成分を二乗した値に前記不可視光の成分を乗じた値との少なくとも一方を前記高次元成分として生成する
請求項5から7のいずれかに記載の画像処理装置。 - 前記第2画素の画素信号が所定の閾値より大きいか否かを検出して前記画素信号が前記所定の閾値より大きい場合には前記第2画素の画素信号と前記不可視光の成分とを重み付け加算する検出部をさらに具備する
請求項1から8のいずれかに記載の画像処理装置。 - 前記第2画素の画素信号と前記不可視光の成分を重み付けした値との差分を輝度信号として生成する輝度信号生成部をさらに具備する
請求項1から9のいずれかに記載の画像処理装置。 - 前記複数の第1画素は、前記可視光のうち赤色光に対する感度が最も高い画素と前記可視光のうち緑色光に対する感度が最も高い画素と前記可視光のうち青色光に対する感度が最も高い画素とを含み、
前記第2画素は、前記可視光のうち白色光に対する感度が最も高い画素である
請求項1から10のいずれかに記載の画像処理装置。 - 可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素とのそれぞれの画素信号を含む画像データを撮像する撮像部と、
可視光に対する前記複数の第1画素のそれぞれの感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光に対する前記第2画素の感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算部と、
前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理部と、
前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の前記不可視光の成分として生成する不可視光成分生成部と
を具備する撮像装置。 - 可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分を求める差分取得部と、
前記差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数を求める係数取得部と
を具備する情報処理装置。 - 加算部が、可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算手順と、
重み付け処理部が、前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理手順と、
可視光成分生成部が、前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の不可視光の成分として生成する不可視光成分生成手順と
を具備する画像処理方法。 - 加算部が、可視光および不可視光に対して感度を有する複数の第1画素のそれぞれの前記可視光に対する感度を互いに異なる第1の重み係数により重み付けした値を全て加算した値と前記可視光および前記不可視光に対して感度を有する第2画素の前記可視光に対する感度を第2の重み係数により重み付けした値との差分が所定の許容値よりも小さくなる前記第1および第2の重み係数のうち前記第1の重み係数により前記複数の第1画素のそれぞれの画素信号を重み付けした値を全て加算して加算値を生成する加算手順と、
重み付け処理部が、前記第2画素の画素信号を前記第2の重み係数により重み付けする重み付け処理手順と、
可視光成分生成部が、前記重み付けされた前記第2画素の画素信号と前記加算値との差分を前記画素信号内の不可視光の成分として生成する不可視光成分生成手順と
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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