JP6735474B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、特許文献1の撮像装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
[1.撮像システムの概略構成]
図1は、実施の形態1における撮像システムの概略構成を示す。
以下、このような撮像システム1について、より具体的に説明する。
撮像装置10は、光学部100と、撮像部110とを備える。
画像処理装置20は、上述の取得部21および画像処理部22を備える。
上記した構成により、撮像装置10では、光学系101Lおよび101Rによって得られる入力画像I1と入力画像I2は、それぞれ異なる変調マスク12Lまたは変調マスク12Rによって符号化、すなわち輝度変調が行われる。撮像素子13は、変調マスク12Lによって第1の輝度変調が行われた入力画像I1と、変調マスク12Rによって第2の輝度変調が行われた入力画像I2とが光学的に重畳加算された画像を、上述の重畳画像である観測画像yとして撮像する。画像出力部112は、撮像素子13から観測画像yを読み出して出力する。
ここで、変調マスク12Lおよび12Rを結像面に配置した場合(図2に示す配置の場合)と、変調マスク12Lおよび12Rを瞳の位置に配置した場合(図3に示す配置の場合)とにおける、入力画像と観測画像との関係を説明する。
変調マスク12Lおよび12Rを結像面に配置した場合、撮像装置10では、以下の(式1)に示すように、入力画像I1およびI2の輝度値のそれぞれを、変調マスク12Lまたは12Rの透過率と積算したのちに加算する、符号化が行われる。
変調マスク12Lおよび12Rを瞳の位置に配置した場合、撮像素子13は、以下の(式2)に示すように、観測画像yを撮像する。この観測画像yは、入力画像I1に対して第1のランダムパターンで決まる変調を施した画像と、入力画像I2に対して第2のランダムパターンで決まる変調を施した画像とが加算された画像である。
変調情報記憶部121には、あらかじめ求めた変調マスク12Lおよび12Rの情報である変調情報Aが記憶されている。画像生成部122は、変調情報Aと、撮像部110で撮像した観測画像yとを用いて、上記(式7)の入力画像I1およびI2に相当する復元画像I1’およびI2’を求める。すなわち、画像生成部122は、観測画像yを分解することによって、2つの復元画像I1’およびI2’を生成する。
図5〜7は、実施の形態1のシミュレーション結果の例を示す。具体的には、図5〜7は、撮像システム1の光学部100によって得られる視点が異なる2つの入力画像を変調して重畳し、その重畳によって得られた重畳画像から距離を算出する処理のシミュレーション結果の例を示す。
以上に示した構成により、実施の形態1では、互いに視点の異なる2つの入力画像を1つの撮像素子13上で重畳し、その撮像素子13による撮像によって得られる重畳画像を分解することによって、元の2つの入力画像に相当する復元画像を生成することができる。言い換えると、2つの入力画像を得るためには、従来の撮像装置では、カメラ2台分の撮像素子が必要であるのに対し、実施の形態1の撮像装置10では、カメラ1台分の撮像素子13で足りる。したがって、撮像部110の回路規模を小さく抑えることができ、コストを低減することができるという効果もある。
上記実施の形態1では、複数の入力画像を単一の撮像素子13上に重畳して結像させるために、光学部100の結像光学系11Lおよび11Rは、図2および図3に示したリレーレンズ103Lおよび103Rと、プリズムなどからなる反射光学系104とを含む。しかし、本開示における光学部100の結像光学系11Lおよび11Rに含まれる構成要素は、リレーレンズ103Lおよび103Rと反射光学系104とに限らない。本変形例に係る撮像装置10の結像光学系11Lおよび11Rは、図2および図3に示す構成と異なる構成を有する。
実施の形態1では、2つの視点からの入力画像を重畳することによって得られた重畳画像から、2つの視点からの入力画像に相当する復元画像を生成し、さらに、その後に、2眼ステレオ視により距離を算出した。一方、実施形態2では、2つの視点からの入力画像を変調して重畳することによって得られた重畳画像から、2つの視点からの入力画像に相当する復元画像と、それらの2つの復元画像間の視差とを同時に推定する。これにより、対象物の距離の算出精度を向上することができる。
以下、実施の形態2における画像生成部122の動作について、詳細に説明する。
距離算出部123は、画像生成部122で算出した視差Dから、復元画像I1’およびI2’に映し出されている対象物の距離を含む3次元位置を算出する。
図10および図11は、実施の形態2のシミュレーション結果の例を示す。具体的には、図10および図11は、撮像システム1の光学部100によって得られる視点が異なる2つの入力画像を重畳し、その重畳によって得られた重畳画像から距離を算出する処理のシミュレーション結果の例を示す。
以上のように、実施の形態2では、実施の形態1と同様に、互いに視点の異なる2つの入力画像を1つの撮像素子13上で重畳し、その撮像素子13による撮像によって得られる重畳画像を分解することによって、元の2つの復元画像を生成することができる。したがって、実施の形態1と同様に、撮像素子13の数を視点の数よりも少なく抑えることができ、撮像部110の回路規模を小さく抑えることができるという効果がある。
以上、本開示の撮像装置、画像処理装置および撮像システムについて、実施の形態1およびその変形例と、実施の形態2とに基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれてもよい。
)301と、ROM(Read Only Memory)302と、RAM(Random Access Memory)303と、HDD(Hard Disk Drive)304とを備える。インターフェース305は、取得部21および距離出力部124に相当するハードウェアである。CPU301は、画像生成部122および距離算出部123の機能を有する。ROM302は、例えば、CPU301に読み出されて実行されるソフトウェアプログラムを格納している。つまり、CPU301は、ROM302に格納されているソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって、画像生成部122および距離算出部123の機能を実現する。RAM303は、例えば、CPU301の処理によって生成されたデータを一時的に保持する。HDD304は、変調情報記憶部121として変調情報を記憶している。
行されてもよい。LSI又はICは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、LSIまたはICと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(very large scale integration)、若しくはULSI(ultra large scale integration) と呼ばれるかもしれない。 LSIの製造後にプログラムされる、Field Programmable Gate Array (FPGA)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画のセットアップができるreconfigurable logic deviceも同じ目的で使うことができる。
アは、ソフトウエア内の特定の機能を、処理装置(processor)と周辺のデバイスに実行
させる。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は一つ以上の非一時的記録媒体、処理装置(processor)、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えば
インターフェース、を備えていても良い。
この撮像方法では、まず、2つ以上の結像光学系と2つ以上の変調マスクとを用いて、それぞれ互いに異なる視点からの2つ以上の入力画像を変調して撮像素子13上に結像する。
次に、撮像素子13が、結像され、かつ変調されて、光学的に重畳された2つ以上の入力画像からなる重畳画像を撮像する。
この画像処理方法では、まず、それぞれ変調されて光学的に重畳された、互いに異なる視点からの2つ以上の入力画像からなる重畳画像を取得する。
次に、その2つ以上の入力画像の変調の態様を示す変調情報を用いて、重畳画像を分解することによって、2つ以上の復元画像を生成する。
この画像処理方法では、まず、それぞれ変調されて光学的に重畳された、互いに異なる視点からの2つ以上の入力画像からなる重畳画像を取得する。
次に、その2つ以上の入力画像の変調の態様を示す変調情報と、重畳画像とを用いて、その2つ以上の入力画像間の視差を算出し、算出された視差に基づいて、その2つ以上の入力画像に映っている対象物までの距離を算出する。
10 撮像装置
11L、11R 結像光学系
12L、12R 変調マスク
13 撮像素子
20 画像処理装置
21 取得部
22 画像処理部
31 点光源
32 入射瞳
33 射出瞳
34 像
100 光学部
101L、101R 光学系
103L、103R リレーレンズ
104 反射光学系
105L、105R 偏心光学系
106L、106R 自由曲面ミラー光学系
110 撮像部
112 画像出力部
121 変調情報記憶部
122 画像生成部
123 距離算出部
124 距離出力部
Claims (3)
- 撮像素子と、
それぞれ互いに異なる視点からの入力画像を前記撮像素子上に結像するための2つ以上の結像光学系と、
前記2つ以上の結像光学系のそれぞれによって結像される前記入力画像を変調する2つ以上の変調マスクとを備え、
前記撮像素子は、前記2つ以上の結像光学系によって結像され、かつ前記2つ以上の変調マスクによって変調されて、光学的に重畳された2つ以上の前記入力画像からなる重畳画像を撮像し、
前記2つ以上の変調マスクのそれぞれの光の透過率分布は互いに異なり、
前記2つ以上の変調マスクのそれぞれにおける各部位の光の透過率は一様乱数である
撮像装置。 - 撮像素子と、
それぞれ互いに異なる視点からの入力画像を前記撮像素子上に結像するための2つ以上の結像光学系と、
前記2つ以上の結像光学系のそれぞれによって結像される前記入力画像を変調する2つ以上の変調マスクとを備え、
前記撮像素子は、前記2つ以上の結像光学系によって結像され、かつ前記2つ以上の変調マスクによって変調されて、光学的に重畳された2つ以上の前記入力画像からなる重畳画像を撮像し、
前記2つ以上の変調マスクのそれぞれの光の透過率分布は互いに異なり、
前記2つ以上の変調マスクのそれぞれにおける各部位の光の透過率はガウス乱数である
撮像装置。 - 撮像素子と、
それぞれ互いに異なる視点からの入力画像を前記撮像素子上に結像するための2つ以上の結像光学系と、
前記2つ以上の結像光学系のそれぞれによって結像される前記入力画像を変調する2つ以上の変調マスクと、からなる撮像セットを複数セット備え、
前記撮像素子は、前記2つ以上の結像光学系によって結像され、かつ前記2つ以上の変調マスクによって変調されて、光学的に重畳された2つ以上の前記入力画像からなる重畳画像を撮像し、
前記2つ以上の変調マスクのそれぞれの光の透過率分布は互いに異なる
撮像装置。
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