JP7040447B2 - 画像処理装置および情報生成装置と情報生成方法 - Google Patents
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Description
偏光画像に対して、予め生成されている補正情報を用いて偏光方向の違いによって生じた感度ばらつきを補正する補正処理部を備え、
前記偏光画像は、偏光子が配された偏光撮像素子を有する偏光画像取得部によって取得される複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む画像であり、
前記補正情報は、計測光照射部から前記偏光画像取得部に強度が一様の計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像と前記偏光画像取得部における前記計測光の入射方向に基づき生成されて、前記偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正ゲインである
画像処理装置にある。
偏光子が配された偏光撮像素子を有して複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む偏光画像を取得する偏光画像取得部に、強度が一様の計測光を照射する計測光照射部と、
前記計測光照射部から前記偏光画像取得部に計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像と前記偏光画像取得部における前記計測光の入射方向に基づき、該偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正情報を生成する補正情報生成処理部とを備える
情報生成装置にある。
偏光子が配された偏光撮像素子を有して複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む偏光画像を取得する偏光画像取得部に、計測光照射部から強度が一様の計測光を照射することと、
前記計測光照射部から前記偏光画像取得部に前記計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像と前記偏光画像取得部における前記計測光の入射方向に基づき、該偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正情報を補正情報生成処理部で生成することと
を含む情報生成方法にある。
1.偏光画像の取得について
2.偏光画像システムの構成
3.補正処理部の動作
4.ばらつき補正情報の生成について
4-1.補正情報生成部の第1の実施の形態
4-2.補正情報生成部の第2の実施の形態
4-3.補正情報生成部の第3の実施の形態
4-4.補正情報生成部の第4の実施の形態
5.他の構成および動作について
6.応用例
図1は、偏光画像の取得について説明するための図である。例えば図1に示すように、光源LTを用いて被写体OBの照明を行い、撮像部CMは偏光子PLを介して被写体OBの撮像を行う。この場合、撮像画像は、偏光子PLの偏光方向に応じて被写体OBの輝度が変化する。なお、説明を容易とするため、例えば偏光方向を回転したとき、最も高い輝度をImax,最も低い輝度をIminとする。また、2次元座標におけるx軸とy軸を偏光子の平面上としたとき、偏光子の偏光方向を回転させたときのx軸に対するy軸方向の角度を偏光角υpolとする。偏光子の偏光方向は、z軸方向を軸として180度回転させると元の偏光状態に戻り180度の周期を有している。また、偏光方向を回転させたときに観測される輝度Iは式(1)のように表すことができる。なお、図2は、輝度と偏光角との関係を例示している。
図4は、本技術の画像処理装置を用いた偏光画像システムの構成を例示している。偏光画像システム10は、偏光画像取得部20、補正情報記憶部30、補正処理部40を有している。また、偏光画像システム10では、ばらつき補正情報を生成して補正情報記憶部30に記憶させる補正情報生成部50を用いることができる。
次に、補正処理部40の動作について説明する。補正処理部40では、偏光画像補正情報に基づいて各画素のゲイン調整を行い、偏光画像取得部20で取得した偏光画像の補正処理を行う。式(3)は、偏光画像の補正処理で用いる補正式を示している。式(3)において、画素値Iijは、偏光画像取得部20で取得された偏光画像における画素位置(i,j)の画素値である。画素値BKは、黒レベルを示している。黒レベルの画素値BKは、画面全体で同じ値を用いてもよく、あらかじめ画素毎に計測した画素値BKを用いてもよい。偏光画像補正情報GAijは、画素位置(i,j)の画素に対する補正ゲインであり、例えば、式(4)に示すように、予め感度ばらつきの計測結果に基づいて生成されて補正情報記憶部30に記憶されているばらつき補正情報GVijとする。
Cij=(Iij-BK)×GAij ・・・(3)
GAij=GVij ・・・(4)
GAij=GVij × GSij ・・・(5)
GAij=GVij × GWij ・・・(6)
GAij=GVij × GSij × GWij ・・・(7)
次に、ばらつき補正情報の生成について説明する。補正情報生成部50は計測光照射部と補正情報生成処理部を有している。計測光照射部は、偏光画像を取得する偏光画像取得部20に強度が一様の計測光を照射する。補正情報生成処理部は、計測光照射部から計測光を照射して偏光画像取得部で取得された偏光画像に基づき、この偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正するばらつき補正情報を生成する。さらに、補正情報生成処理部は、生成したばらつき補正情報を補正情報記憶部30に記憶させる。なお、ばらつき補正情報の生成では、ノイズによる悪影響を生じないように十分に明るい計測光を用いて露光時間を長くして計測偏光画像を取得することが望ましい。また、複数枚の偏光画像を取得して平均化処理を行い、平均化処理後の偏光画像を用いることで、計測偏光画像におけるノイズを低減させてもよい。このように、ノイズの少ない計測偏光画像を用いることで、偏光画像取得部20に応じたばらつき補正情報を正しく生成できる。
図12は、補正情報生成部の第1の実施の形態を説明するための図である。補正情報生成部50-1の計測光照射部51-1は、計測光として平行無偏光光を出射する光源を用いて構成されている。補正情報生成処理部52-1は、計測光照射部51-1から偏光画像取得部20に計測光を照射して生成された偏光画像からばらつき補正情報を生成する。
Cbase=(C1mean+C2mean+C3mean+C4mean)/4 ・・・(8)
Cbase=Max(C1mean,C2mean,C3mean,C4mean) ・・・(9)
GVd1=Cbase/C1mean ・・・(10)
GVd2=Cbase/C2mean ・・・(11)
GVd3=Cbase/C3mean ・・・(12)
GVd4=Cbase/C4mean ・・・(13)
Rbase=(R1mean+R2mean+R3mean+R4mean)/4 ・・・(14)
Rbase=Max(R1mean,R2mean,R3mean,R4mean) ・・・(15)
GVd1R=Rbase/R1mean ・・・(16)
GVd2R=Rbase/R2mean ・・・(17)
GVd3R=Rbase/R3mean ・・・(18)
GVd4R=Rbase/R4mean ・・・(19)
GVij=Cbase/Cij ・・・(20)
GVRij=Rbase/Rij ・・・(21)
図14は、補正情報生成部の第2の実施の形態を説明するための図である。補正情報生成部50-2の計測光照射部51-2は、球状拡散板DBaと光源LTを用いて構成されている。計測光照射部51-2の球状拡散板DBaは、球の中心が偏光画像取得部20の主点となるように配置されて、球状拡散板DBaを介して偏光画像取得部20に入射する計測光は、球状拡散板DBaのいずれの位置でも天頂角θが「θ=0」となるように構成されている。補正情報生成処理部52-2は、計測光照射部51-2から偏光画像取得部20に計測光を照射して生成された偏光画像に基づいてばらつき補正情報を生成する。
図16は、補正情報生成部の第3の実施の形態を説明するための図である。補正情報生成部50-3の計測光照射部51-3は、平面拡散板DBbと光源LTを用いて構成されている。補正情報生成処理部52-3は、計測光照射部51-3から偏光画像取得部20に平面拡散板を介して計測光を照射して生成された偏光画像を用いて、偏光画像取得部20の焦点距離情報と光軸中心情報に基づいて補正情報を生成する。
補正対象画素HPの方位角φは、式(23)に基づき算出できる。また、補正対象画素HPの天頂角θは式(24)に基づき算出できる。
GVij=IDij/Cij ・・・(30)
図20は、補正情報生成部の第4の実施の形態を説明するための図である。補正情報生成部50-4の計測光照射部51-4は、平面拡散板DBbを介して光源LTからの照明光を偏光画像取得部20に照射する。補正情報生成処理部52-4は、偏光画像取得部20の向きをパン方向またはチルト方向に回動させる回動部53を制御して、補正対象画素を平面拡散板DBbと正対させる。また、補正情報生成処理部52-4は、平面拡散板DBbと正対する補正対象画素および周辺画素の画素値を用いて、第1または第2の実施の形態と同様にして補正対象画素に対するばらつき補正情報を生成する。
ところで、ばらつき補正情報の生成において、偏光画像取得部20は、偏光画像取得部20を各種装置等に搭載する際に使用する所定の撮像光学系を装着する。この場合、イメージセンサ200には、所定の撮像光学系の特性に応じた計測光が偏光子やカラーフィルタを介して入射される。したがって、補正情報生成部50では、画素毎にばらつき補正情報の生成を行うことで、所定の撮像光学系によって生じるシェーディングと偏光子のばらつき等によって生ずる感度ばらつきを共に補正するばらつき補正情報を生成できる。
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械(トラクター)などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
(1) 偏光画像に対して、予め生成されている補正情報を用いて偏光方向の違いによって生じた感度ばらつきを補正する補正処理部を備える画像処理装置。
(2) 前記偏光画像は、偏光子が配された偏光撮像素子を有する偏光画像取得部によって取得される複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む画像である(1)に記載の画像処理装置。
(3) 前記補正情報は、偏光方向毎に生成されている(1)または(2)に記載の画像処理装置。
(4) 前記補正情報は、前記偏光画像の画素位置毎に生成されている(1)乃至(3)のいずれかに記載の画像処理装置。
(5) 前記補正情報は、前記偏光画像に生じたシェーディングを補正する情報を含む(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像処理装置。
(6) 前記偏光画像はカラー画像であり、前記補正情報は、前記偏光画像の色成分毎に生成されている(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像処理装置。
(7) 前記補正情報は、前記偏光画像のホワイトバランスを補正する情報を含む(6)に記載の画像処理装置。
(8) 前記補正情報は、前記偏光画像取得部に計測光照射部から強度が一様の計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像に基づき、該偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正ゲインである(2)に記載の画像処理装置。
(9) 前記補正情報を記憶する補正情報記憶部をさらに備える(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像処理装置。
(1) 偏光画像を取得する偏光画像取得部に強度が一様の計測光を照射する計測光照射部と、
前記計測光照射部から計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像に基づき、該偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正情報を生成する補正情報生成部と
を備える情報生成装置。
(2) 前記計測光照射部は、前記計測光として無偏光光を照射する(1)に記載の情報生成装置。
(3) 前記計測光照射部は、球状拡散板を介して前記計測光を前記偏光画像取得部に照射する(1)に記載の情報生成装置。
(4) 前記計測光照射部は、板状拡散板を介して前記計測光を前記偏光画像取得部に照射して、
前記補正情報生成部は、前記板状拡散板に対する前記偏光画像取得部の向きを移動させて、前記補正情報を生成する(1)に記載の情報生成装置。
(5) 前記計測光照射部は、板状拡散板を介して前記計測光を前記偏光画像取得部に照射して、
前記補正情報生成部は、前記偏光画像取得部の焦点距離と光軸中心に基づいて、画素毎に補正情報を生成する(1)に記載の情報生成装置。
20・・・偏光画像取得部
30・・・補正情報記憶部
40・・・補正処理部
50,50-1,50-2,50-3,50-4・・・補正情報生成部
51-1,51-2,51-3,51-4・・・計測光照射部
52-1,52-2,52-3,52-4・・・補正情報生成処理部
53・・・回動部
200・・・イメージセンサ
201・・・偏光子
202・・・カラーフィルタ
Claims (13)
- 偏光画像に対して、予め生成されている補正情報を用いて偏光方向の違いによって生じた感度ばらつきを補正する補正処理部を備え、
前記偏光画像は、偏光子が配された偏光撮像素子を有する偏光画像取得部によって取得される複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む画像であり、
前記補正情報は、計測光照射部から前記偏光画像取得部に強度が一様の計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像と前記偏光画像取得部における前記計測光の入射方向に基づき生成されて、前記偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正ゲインである
画像処理装置。 - 前記補正情報は、偏光方向毎に生成されている
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記補正情報は、前記偏光画像の画素位置毎に生成されている
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記補正情報は、前記偏光画像に生じたシェーディングを補正する情報を含む
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記偏光画像はカラー画像であり、前記補正情報は、前記偏光画像の色成分毎に生成されている
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記補正情報は、前記偏光画像のホワイトバランスを補正する情報を含む
請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記補正情報を記憶する補正情報記憶部をさらに備える
請求項1に記載の画像処理装置。 - 偏光子が配された偏光撮像素子を有して複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む偏光画像を取得する偏光画像取得部に、強度が一様の計測光を照射する計測光照射部と、
前記計測光照射部から前記偏光画像取得部に前記計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像と前記偏光画像取得部における前記計測光の入射方向に基づき、該偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正情報を生成する補正情報生成処理部とを備える
情報生成装置。 - 前記計測光照射部は、拡散板を介して前記計測光を前記偏光画像取得部に照射する
請求項8に記載の情報生成装置。 - 前記計測光照射部は、前記拡散板として球状拡散板を用いる
請求項9に記載の情報生成装置。 - 前記計測光照射部は、前記拡散板として板状拡散板を用いて、
前記補正情報生成処理部は、前記板状拡散板に対する前記偏光画像取得部の向きを移動させて、前記補正情報を生成する
請求項9に記載の情報生成装置。 - 前記計測光照射部は、板状拡散板を介して前記計測光を前記偏光画像取得部に照射して、
前記補正情報生成処理部は、前記偏光画像取得部の焦点距離と光軸中心に基づいて、画素毎に補正情報を生成する
請求項8に記載の情報生成装置。 - 偏光子が配された偏光撮像素子を有して複数偏光方向の偏光方向毎の画素を含む偏光画像を取得する偏光画像取得部に、計測光照射部から強度が一様の計測光を照射することと、
前記計測光照射部から前記偏光画像取得部に前記計測光を照射して前記偏光画像取得部で取得された偏光画像と前記偏光画像取得部における前記計測光の入射方向に基づき、該偏光画像に生じた偏光方向の違いによる感度ばらつきを補正する補正情報を補正情報生成処理部で生成することと
を含む情報生成方法。
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