JP2017203815A - 画像処理装置、撮像装置、制御方法およびプログラム - Google Patents

画像処理装置、撮像装置、制御方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】不要となった視差画像を消去することが可能な画像処理装置を提供する。
【解決手段】撮像光学系の異なる瞳部分領域ごとに、視差画像を出力する撮像素子を有する撮像装置を設ける。撮像装置が、視差画像を合成して合成画像を生成する。撮像装置が、視差画像と合成画像とを包むファイルを生成する。そして、撮像装置が、視差画像に基づく所定の処理の実行が必要でなくなった場合に、上記ファイルに包まれる視差画像を削除する制御を行う。
【選択図】図5

Description

本発明は、画像処理装置、撮像装置、制御方法およびプログラムに関する。
撮影レンズの射出瞳を複数の瞳部分領域に分割し、分割された瞳部分領域に応じた複数の視差画像を取得することができる画像処理装置が提案されている。このような画像処理装置の例として、特許文献1は、1つの画素に対して、1つのマイクロレンズと複数に分割された光電変換部が形成されている2次元撮像素子を備える撮像装置を開示している。分割された光電変換部は、1つのマイクロレンズを介して撮影レンズの射出瞳の異なる瞳部分領域を受光するように構成されている。
特許文献2は、分割された光電変換部で受光した信号を、全て加算することにより撮像画像を生成する技術が開示されている。複数の視差画像の信号は、光強度の空間分布および角度分布情報であるLight Field(LF)データと等価である。非特許文献1は、取得されたLFデータを用いて撮像面とは異なる仮想結像面における画像を合成することで、撮影後に撮像画像の合焦位置を変更するリフォーカス技術を開示している。
米国特許第4410804号明細書 特開2001−083407号公報
Stanford Tech Report CTSR 2005−02,1(2005)
画像処理装置が、取得した複数の視差画像を包含するファイルを生成する場合、通常よりも画像ファイルのデータサイズが大きくなり、記録メディアの容量を圧迫する。本発明は、不要となった視差画像を消去することが可能な画像処理装置の提供を目的とする。
本発明の一実施形態の画像処理装置は、撮像光学系の異なる瞳部分領域ごとに、視差画像を取得する取得手段と、前記視差画像を合成して合成画像を生成する合成手段と、前記視差画像と、前記合成画像とを包むファイルを生成する生成手段と、前記視差画像に基づく所定の処理の実行が必要でなくなった場合に、前記ファイルに包まれる前記視差画像を削除する制御を行う制御手段とを備える。
本発明の画像処理装置によれば、不要となった視差画像を消去することが可能となる。
撮像素子の構成を示す図である。 撮像素子が有する画素部の構成例である。 画素アレイの例を示す図である。 撮像素子における受光の状態を説明する図である。 撮像装置の構成を示す図である。 DCF画像ファイルの構造の一例である。 RAW画像ファイルの構造の一例である。 リフォーカスRAW画像ファイルの構造の一例である。 実施例1の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。 実施例2の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。 画像の表示処理を説明する図である。
図1は、本実施形態の撮像装置が備える撮像素子の構成を示す図である。
撮像素子100は、複数の画素部を有する画素アレイ101、画素アレイ101における行を選択する垂直選択回路102、画素アレイ101における列を選択する水平選択回路104を含む。また、撮像素子100は、画素アレイ101中の画素部のうち、垂直選択回路102によって選択される画素部の信号を読み出す読み出し回路103、各回路の動作モードなどを外部から決定するためのシリアルインターフェイス105を含む。読み出し回路103は、信号を蓄積するメモリ、ゲインアンプ、AD変換器などを列毎に有する。なお、撮像素子100は、図示された構成要素以外にも、例えば、垂直選択回路102、水平選択回路104、信号読み出し部103等にタイミングを提供するタイミングジェネレータ或いは制御回路等を備える。
典型的には、垂直選択回路102は、画素アレイ101の複数の行を順に選択し読み出し回路103に読み出す。水平選択回路104は、読み出し回路103に読み出された複数の画素信号を列毎に順に選択する。
図2は、撮像素子が有する画素部の構成例である。
一つの画素部201は、マイクロレンズ202を有する。また、一つの画素部201には、光電変換部であるフォトダイオード(PD)が複数配置されている。図2においては、左側のPD203と右側のPD204の2つ有しているが、2つ以上であればいくつでもよく、例えば、4つのPD、9つのPDなどでもよい。なお、画素部201は、図示された構成要素以外にも、例えば、PDの信号を列読み出し回路103に読み出すための画素増幅アンプ、行を選択する選択スイッチ、PDの信号をリセットするリセットスイッチなどを備える。
図3は、画素アレイの例を示す図である。
画素アレイ101は、2次元の画像を提供するために、図2で示すような画素部を複数2次元アレイ状に配列して構成される。301、302、303、304は画素部である。301L、302L、303L、304Lが、図2に示すPD203に対応する。301R、302R、303R、304Rが、図2に示すPD204に対応する。
図4は、撮像素子における受光の状態を説明する図である。
図4では、撮影レンズの射出瞳から出た光束が、撮像素子100に入射している。401は、画素アレイの断面を示す。402は、マイクロレンズであり、403は、カラーフィルターである。404、405は、フォトダイオードである。PD404、PD405は、それぞれ、図2に示すPD203、PD204に対応する。406は、撮影レンズの射出瞳を示す。
マイクロレンズ402を有する画素部に対して、射出瞳から出た光束の中心を光軸409とする。射出瞳から出た光は、光軸409を中心として撮像素子100に入射される。407、408は、撮影レンズの射出瞳の一部領域(瞳部分領域)を示す。瞳部分領域407を通過する光の最外周の光線は410、411で示す。瞳部分領域408を通過する光の最外周の光線を412、413で示す。図4からわかるように、射出瞳から出る光束のうち、光軸409を境にして、上側の光束はPD405に入射され、下側の光束はPD404に入射される。つまり、PD404とPD405は、それぞれ、撮影レンズの射出瞳の別の領域の光を受光し、撮像光学系の異なる瞳部分領域ごとに、視差を有する画像(視差画像)を出力する。
図5は、本実施形態の撮像装置の構成を示す図である。
図5では、撮像装置をデジタルカメラに適用した場合を例にとって説明する。
図5に示す撮像装置は、レンズ部501乃至リフォーカス演算部517を備える。レンズ部501は、被写体の光学像を撮像素子505に結像させる。レンズ駆動装置502は、ズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などを実行する。メカニカルシャッター503は、シャッター制御手段504によって制御されて露光時間を調節する。撮像素子505は、レンズ部501で結像された被写体を画像信号として取り込む。
撮像信号処理回路506は、撮像素子505から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、所定の画素補間処理や色変換処理を行う。タイミング発生部507は、撮像素子505、撮像信号処理回路506に、各種タイミング信号を出力する。全体制御・演算部509は、各種演算と撮像装置全体を制御する。
メモリ部508は、画像データを一時的に記憶する。記録媒体制御I/F部510は、記録媒体に記録または読み出しを行うインターフェースである。記録媒体511は、画像データの記録または読み出しを行う。記録媒体511は、例えば半導体メモリである。外部I/F部512は、ユーザがデジタルカメラに対して、操作を行うために用いられる。圧縮伸張回路514は、画像データを所定の画像圧縮方法で、例えばJPEGデータに画像圧縮し、画像圧縮された画像データをメモリ部508に書き込む。画像圧縮方法は、例えば、適応離散コサイン変換(ADCT)等である。また、圧縮伸張回路514は、メモリ部508から読み出した画像データを伸長し、伸長した画像データをメモリ部508に書き込む。表示部515は、各種情報や撮影画像を表示する。表示制御回路516は、表示部515を制御する。表示制御回路516は、平面画像として画像データを表示するための表示制御や、立体画像として画像データを表示するための表示制御を行う。
次に、図5に示す撮像装置の撮影時の動作について説明する。メイン電源がオンされると、コントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路506などの撮像系回路の電源がオンされる。外部I/F部512が有する図示しないレリーズボタンが押されると、全体制御・演算部509が、撮像素子からのデータを元に焦点検出演算を行い、レンズ駆動装置502を制御して、焦点調節を行う。そして、合焦が確認された後に撮影動作が開始する。撮影動作が終了すると、撮像素子505から出力された画像信号が、撮像信号処理回路506で画像処理され、全体制御・演算部509によりメモリに書き込まれる。
撮像素子505は、PDからの全ての画像信号を出力する。撮像信号処理回路は、撮像素子505から出力された画像データを左目画像データと右目画像データに分けて画像処理を行う。左目画像とは、図3における301L、302L、303L、304Lという左のPD出力のみを選択的に処理した画像となる。また、右目画像は、図3における301R、302R、303R、304Rという右のPD出力のみを選択的に処理した画像となる。左目画像と右目画像は、互いに視差を有する視差画像である。左目画像と右目画像とは、別々にメモリ部508に保持される。
画像合成回路513は、メモリ部508に蓄積された左目画像と右目画像とを合成して合成画像を生成する。画像合成回路513は、生成した合成画像をメモリ部508に蓄積する。画像合成回路513によって実行される画像処理は、左目画像と右目画像の画素毎の加算平均値を求める処理である。撮像素子505から読み出された画像データが、左目画像と右目画像とでは被写体の形状が異なって撮影されても、画像合成回路513による合成処理によって、被写体の形状が補間され、正しい形状の画像データが生成される。全体制御・演算部509は、視差画像と合成画像とを含むファイル(リフォーカスRAW画像ファイル)を生成して記録媒体511に格納する。
リフォーカス演算部517は、リフォーカスRAW画像ファイルに含まれる視差画像に基づいて、撮影後にフォーカス位置を再修正する処理であるリフォーカス処理を生成する。ライトフィールドフォトグラフィでは、視差画像から、空間中の複数の位置について、それぞれの位置を通過する光線の方向と強度(ライトフィールド:LF)を計算する。そして、得られたLFの情報を用いて、仮想の光学系を通過して仮想のセンサに結像した場合の画像を計算する。このような仮想の光学系やセンサを適宜設定することで、所定の対象に合焦した画像データを生成することが可能となる。なお、リフォーカス処理は本実施形態の主眼ではなく、上述した手法以外の手法を用いても良い。生成された画像データは、メモリ部508や、記録媒体511などへ格納される。
図6は、一般的なDCF画像ファイルの構造の一例である。
DCF画像ファイル600は、現在最も多くのデジタルカメラにて出力可能なファイルである。DCF画像ファイル600は、DCFヘッダ部601、サムネイル画像部602、JPEG画像部603を有する。
DCFヘッダ部601は、DCFヘッダ情報を格納する領域であって、予め所定のデータサイズが与えられている。DCFヘッダ情報には、JPEG画像部603に格納される画像データに関連する撮影情報やパラメータなどのメタデータA(604)が含まれる。また、DCFヘッダ情報には、サムネイル画像までのオフセット値B(605)、JPEG画像までのオフセット値C(606)が含まれる。オフセット値B、Cにより、各画像データの開始位置が特定される。
サムネイル画像部602は、表示部515に複数枚(インデックス)表示を行う際などに利用するために、JPEG画像部603に格納されているJPEG画像などを間引いてリサイズしたサムネイル画像を格納する領域である。JPEG画像部603は、撮像信号処理回路506で画像処理した後、圧縮伸張回路514で圧縮して得られたJPEG画像を格納する領域である。
図7は、一般的なRAW画像ファイルの構造の一例である。
RAW画像ファイル700は、RAWヘッダ部701、サムネイル画像部702、表示画像部703、RAW画像部704を有する。RAWヘッダ部701は、RAWヘッダ情報を格納する領域であって、あらかじめ所定のデータサイズが与えられている。RAWヘッダ情報には、RAW画像部704に格納される画像データに関連する撮影情報やパラメータなどのメタデータA(705)が含まれる。また、RAWヘッダ情報には、サムネイル画像までのオフセット値B(706)、表示画像までのオフセットC(707)、RAW画像までのオフセットD(708)が含まれる。RAW画像部704は、撮像素子505から読み出された現像、圧縮前の容量の大きい画像データであるRAW画像を格納する領域である。
図8は、本実施形態の撮像装置が生成するリフォーカスRAW画像ファイルの構造の一例である。
リフォーカスRAW画像ファイル800は、RAWヘッダ部801、サムネイル画像部(両目画像)802、表示画像部(両目画像)803、RAW画像部(両目画像)804、RAW画像部(片目画像)805を有する。サムネイル画像部(両目画像)802、表示画像部(両目画像)803、RAW画像部(両目画像)804は、画像合成回路513によって合成された合成画像を格納する。RAW画像部(片目画像)805は、合成されていない視差画像、具体的には、左目画像と右目画像のうちのいずれか一方の画像を格納する。RAW画像部(片目画像)805に格納されている視差画像は、リフォーカスは、リフォーカス処理に必要なデータ(リフォーカスデータ)として機能する。
(実施例1)
図9は、実施例1の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。
S901において、全体制御・演算部509が、動作モードを再生モードに移行する。S901の処理に移る場合として、以下の3パターンが考えられる。
1.再生モード以外で起動中であり、その後再生モードに切り換える。
2.起動時に既に再生モードに設定されている。
3.再生モードで別の画像を指定された時に再生モードに切り換える。
S902において、全体制御・演算部509が、リフォーカスRAW画像ファイル800を記録媒体511から取得し、メモリ部508に一時保存する。続いて、S903において、全体制御・演算部509が、読み込んだリフォーカスRAW画像ファイル800のヘッダ情報を解析する。ヘッダ情報は、図8の801に該当する。
次に、S904において、全体制御・演算部509が、S903で解析した結果をもとに、表示部515に図8の表示画像部(両目画像)803に格納されている画像を表示させる。全体制御・演算部509は、表示中の画像はリフォーカスが可能であることを示す情報を表示する。
図11は、画像の表示処理を説明する図である。
図11(A)に示すように、全体制御・演算部509は、表示中の画像はリフォーカスが可能であることを示す文字やアイコンを画像に重畳させる。ユーザは、画像を拡大するなどの操作によってピント状況を確認する。
S905において、ユーザの操作にしたがって、全体制御・演算部509が、図11(B)に示すリフォーカスデータ削除確認画面を表示する。リフォーカスデータ確認画面は、リフォーカスデータの削除を確認するUIである。ユーザは、表示されたリフォーカスデータ削除確認画面を利用して、リフォーカスデータの削除を行うことが可能になる。
次に、S906において、全体制御・演算部509が、リフォーカスデータの削除が選択されたかを判断する。リフォーカスデータの削除が選択されなかった場合は、処理を終了する。リフォーカスデータの削除が選択された場合は、全体制御・演算部509が、S902においてメモリ部508に格納されたRAW画像データから、RAW画像部(片目画像)を削除する。すなわち、全体制御・演算部509は、視差画像に基づく所定の処理(リフォーカス処理)の実行が必要でなくなった場合に、リフォーカスRAW画像ファイルに包まれる視差画像を削除する制御を行う制御手段として機能する。本実施例では、全体制御・演算部509は、ユーザによる視差画像を削除する指示にしたがって、視差画像を削除する。
次に、S908において、全体制御・演算部509が、RAWヘッダ部801を編集し、RAW画像部(片目画像)までのオフセット:E(811)を削除する。また、全体制御・演算部509が、撮影情報、パラメータなどのメタデータ:A(807)に格納されているリフォーカス可能情報を削除する。
S909において、全体制御・演算部509が、記録媒体511に記録されている該当ファイルを削除し、メモリ部508で編集したデータを新たに記録媒体511に保存する。これにより、RAW画像部(片目画像)805のないRAW画像ファイルに置き換える。
以上説明した実施例1の撮像装置は、リフォーカスRAW画像ファイルにおいてユーザがリフォーカス処理を不要と判断した場合、RAW画像部(片目画像)805を削除する。これにより、不要なRAW画像部(片目画像)805分のファイル容量を削減することができる。
(実施例2)
図10は、実施例2の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。
S1001乃至S1003は、図9のS901乃至S903と同様である。S1004において、全体制御・演算部509が、図8の表示画像部(両目画像)803に格納されている画像を表示する。S1004では、全体制御・演算部509は、さらに、図11(C)に示すパラメータ選択UI画面を追加で表示する。図11(C)に示す例では、タッチパネルでユーザがフォーカスを合わせたいポイントを指定することができる。
S1005において、リフォーカス演算部517が、ユーザの指定した位置にフォーカスを合わせた画像を生成し、表示部515に表示する。
次に、S1006において、全体制御・演算部509が、リフォーカスが完了したかを判断する。この例では、表示した結果の画像をユーザが確認し、リフォーカス処理の完了または再実行を指示する操作を行い、全体制御・演算部509は、この操作に基づいて、リフォーカスが完了したかを判断する。リフォーカスが完了していない場合は、処理がS1004に戻る。リフォーカスが完了した場合は、処理がS1007に進む。
次に、S1007において、全体制御・演算部509が、ユーザの選択にしたがって、新規に静止画像のファイルとしてJPEG画像ファイルを生成するかを判断する。ユーザが新規にJPEG画像ファイルを生成することを選択した場合は、処理がS1009に進む。S1009において、全体制御・演算部509が,S1004において生成された画像データをもとに、サムネイル画像部602、JPEG画像部603を生成する。また、全体制御・演算部509が、RAW画像ファイルの撮影情報、パラメータなどのメタデータ:A(807)をもとに、JPEG画像ファイルの撮影情報、パラメータなどのメタデータ:A(604)を生成する。S1010において、全体制御・演算部509は、JPEG画像ファイルを記録媒体511に保存する。
ユーザが、JPEG画像ファイルの生成をしないことを選択した場合は、処理がS1008に進む。S1008において、全体制御・演算部509が、リフォーカスRAW画像ファイル800内の画像データを更新する。具体的には、全体制御・演算部509は、S1004で生成された画像データをもとに、サムネイル画像部(両目画像)802、表示画像部(両目画像)803、RAW画像部(両目画像)804の画像データを更新する。また、全体制御・演算部509撮影情報、パラメータなどのメタデータ:A(807)も更新する。
S1011において、ユーザの操作にしたがい、全体制御・演算部509が、図11(B)に示すリフォーカスデータ削除確認画面を表示する。そして、全体制御・演算部509が、リフォーカスデータの削除が選択されたかを判断する。リフォーカスデータの削除が選択された場合は、全体制御・演算部509が、図9のS907乃至S909と同様の処理を行う。すなわち、S1012において、全体制御・演算部509が、RAW画像データから、RAW画像部(片目画像)を削除する。また、S1013において、全体制御・演算部509が、RAWヘッダ部801を編集する。そして、S1014において、全体制御・演算部509が、記録媒体511に記録されている該当ファイルを削除し、編集したデータを新たに記録媒体511に保存する。これにより、RAW画像部(片目画像)805のないRAW画像ファイルに置き換える。
すなわち、全体制御・演算部509は、リフォーカス処理の実行が完了した場合に、静止画像の生成指示があるかを判断する(S1007)。そして、静止画像の生成指示がない場合に、リフォーカスRAW画像ファイル内の合成画像を更新するとともに、視差画像を削除する。また、静止画像の生成指示がある場合に、全体制御・演算部509は、静止画像を生成して保存するとともに(S1009,S1010)、視差画像を削除する。
S1011において、リフォーカスデータの削除が選択されなかった場合は、全体制御・演算部509は、リフォーカスデータを付随したまま、リフォーカスRAW画像ファイルを記録媒体511に保存する。
以上のように、本実施例によれば、ユーザが所望するフォーカス状態の画像が得られると同時にリフォーカスデータの削除を促すことができる。これによりリフォーカスデータの削除を忘れることにより、記録媒体511を圧迫することが回避される。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
505 撮像素子
509 全体制御・演算部

Claims (10)

  1. 撮像光学系の異なる瞳部分領域ごとに、視差画像を出力する出力手段と、
    前記視差画像を合成して合成画像を生成する合成手段と、
    前記視差画像と、前記合成画像とを包むファイルを生成する生成手段と、
    前記視差画像に基づく所定の処理の実行が必要でなくなった場合に、前記ファイルに包まれる前記視差画像を削除する制御を行う制御手段とを備える
    ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記制御手段は、ユーザによる前記視差画像を削除する指示にしたがって、前記視差画像を削除する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記制御手段は、前記所定の処理の実行が完了した場合に、前記ファイル内の前記合成画像を更新するとともに、前記視差画像を削除する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 前記制御手段は、
    前記所定の処理の実行が完了した場合に、静止画像の生成指示があるかを判断し、前記静止画像の生成指示がない場合に、前記ファイル内の前記合成画像を更新するとともに、前記視差画像を削除する
    ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記制御手段は、前記静止画像の生成指示がある場合に、前記静止画像を生成して保存するとともに、前記視差画像を前記ファイルから削除する
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
  6. 前記制御手段は、前記視差画像の削除を確認する画面を表示する
    ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  7. 前記所定の処理は、撮影後にフォーカス位置を再修正するリフォーカス処理である
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  8. 前記出力手段は、マイクロレンズを有する画素部に配置された複数の光電変換部を有し、前記視差画像を出力する撮像素子である
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置として機能する撮像装置。
  9. 撮像光学系の異なる瞳部分領域ごとに、視差画像を出力する出力工程と、
    前記視差画像を合成して合成画像を生成する合成工程と、
    前記視差画像と、前記合成画像とを包むファイルを生成する生成工程と、
    前記視差画像に基づく所定の処理の実行が必要でなくなった場合に、前記ファイルに包まれる前記視差画像を削除する制御を行う制御工程とを有する
    ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。
  10. コンピュータを請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置として機能させることを特徴とするプログラム。
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