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JP2014096000A - 画像処理装置および方法、並びに、プログラム - Google Patents

画像処理装置および方法、並びに、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】複数の照明装置を用いることなく、ノイズの少ない、バランスのとれた陰影をもつ被写体の画像を、高い質感で容易に撮影できるようにする。
【解決手段】第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、累積画像を、露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部とを備える。
【選択図】図4

Description

本技術は、画像処理装置および方法、並びに、プログラムに関し、特に、複数の照明装置を用いることなく、ノイズの少ない、バランスのとれた陰影をもつ被写体の画像を、高い質感で容易に撮影できるようにする画像処理装置および方法、並びに、プログラムに関する。
専門的な撮影スタジオでは、複数配置された照明装置で被写体に多方向から光を照射して望ましい陰影を作り出し写真を撮影する多灯照明を用いた撮影が行われている。多灯照明を用いると被写体の質感を高め観賞価値の高い写真を得ることが出来る。
多灯照明を用いた撮影された画像は、例えば、同じ被写体を室内照明やストロボを用いて撮影した画像よりも美しく見える。例えば、多灯照明による独特の陰影や、十分な明るさで被写体を照射することによるノイズ低減効果などが得られるからである。
近年、インターネットなどを活用したオークションが盛んに行われており、このようなオークションでは、ユーザが撮影した画像を提示して品物の売買が行われ、品物を直接観察することはできない。このような場合、自分が出品する品物の画像をいかに美しく撮影できるかによって落札価格が左右されることになる。
このため、特に写真撮影を趣味としていないユーザの中でも、多灯照明を用いた本格的な撮影のニーズが高まっている。
しかし、陰影バランスを調整するためには熟練した技術を要し、経験が浅い撮影者には多灯照明を用いた撮影の利点を十分に活用する事は困難である。
そこで、簡単に陰影バランスを調整できるようにする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、複数の照明装置を配置して1つずつ点灯する方法で被写体を撮影し、撮影された複数のデジタル写真を重み付き加算で合成することによって、シミュレーション画像を確認しながら被写体の陰影バランスを撮影後に調整できるようになされている。これにより、撮影時における煩雑な陰影バランスの調整作業を若干軽減できる。
また、特許文献1では、環境光と照明光との双方に照らされた被写体であっても、環境光画像を減算して合成画像がイメージした画像よりも明るくなってしまう不具合を回避する。
さらに、バルブ撮影のような長秒撮影しながら撮影過程の画像を随時表示する技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
ただし、特許文献2のように、長秒撮影された複数の画像を重畳するとフロアノイズも重畳されるので、長秒撮影中の単位時間当たりの撮影枚数が増えるほど合成画像に含まれるフロアノイズも増えてくる。
そこで、ライン間引き読み出しを用いて表示フレームレートを減らさずに実質の撮影枚数を減らすことで合成画像のフロアノイズを低減することも提案されている(例えば、特許文献4参照)。
特開2007−281937号公報 特開2005−117395号公報 特開2012−80457号公報
しかしながら、例えば、特許文献1に記載される装置では、ユーザが撮影後に照明装置の輝度をシミュレーションで調整できても、照明装置の位置および方向はシミュレーションで調整できない。つまり、従来の技術は、被写体の陰影の調整における制約が大きかった。
また、例えば、特許文献1の技術を用いるためには、コンピュータからコントロールできる複数の照明装置が必要であり、設置に要する時間や費用などのコストの負担が大きかった。
そもそも、専門的ではないアマチュアのユーザにとっては、多灯照明自体が大がかりな方法である。また、多灯照明は照明の数量が増えるほど自由度が増す代わりに陰影のコントロールが複雑になる。
さらに、写真に重畳される光ショットノイズ等のノイズの影響を小さくするためには、比較的強い光の照明装置を用いる必要があり、アマチュアの撮影者が簡単に多灯照明を用いた撮影を行うことはできなかった。
また、特許文献1では、環境光成分に含まれるショットノイズについて十分な対策がなされていないため、画像の引き算処理によって環境光成分を除去した後の画像の特に暗い部分に強いノイズが生じる恐れがある。
なぜなら、例えば、画素値aと画素値bとの加算で得られる画素値a+bに含まれるショットノイズの分散はa+bとなるが、画素値aと画素値bとの減算で得られる画素値a−bに含まれるショットノイズの分散も、加算時と同様にa+bとなるからである。つまり、画素値は減算してもノイズは加算されるため、例えば画素値a−a=0(つまり黒色)であっても含まれるノイズはa+a=2aとなり、暗い部分に強いノイズが生じる。
また、特許文献2および特許文献3の技術では、暗電流ノイズについて考慮されていなかった。
本技術はこのような状況に鑑みて開示するものであり、複数の照明装置を用いることなく、ノイズの少ない、バランスのとれた陰影をもつ被写体の画像を、高い質感で容易に撮影できるようにするものである。
本技術の一側面は、第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部とを備える画像処理装置である。
予め前記被写体に光を照射している光源とは異なる光源としての照明装置が滅灯されているか否かを判定する滅灯検出部をさらに備え、前記照明装置が滅灯されていると判定された場合、前記環境光画像が撮影されるようにすることができる。
前記環境光画像が撮影された後の時間帯における撮影において、前記照明装置が点灯されるようにすることができる。
前記照明装置を、ユーザが手に握って振ることができるようにすることができる。
前記累積画像生成部は、前記照明装置が光を照射する方向を特定する情報に基づいて、前記第2の時間帯において撮影された前記被写体の画像を前記方向毎に分類して累積的に加算し、高品質画像生成部は、前記方向毎に分類された複数の累積画像のそれぞれを前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して得られた複数の前記高品質画像を、所定の比率で混合することにより別の高品質画像をさらに生成するようにすることができる。
画像を表示する表示部をさらに備え、前記複数の前記高品質画像のそれぞれを混合する比率を指定するためのGUIが、前記表示部に表示されるようにすることができる。
前記累積画像生成部は、前記前記第2の時間帯を、複数の短時間帯に分割し、前記第2の時間帯において撮影された前記被写体の画像を前記短時間帯毎に分類して累積的に加算し、高品質画像生成部は、前記短時間帯毎に分類された複数の累積画像のそれぞれを前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して得られた複数の前記高品質画像を、所定の比率で混合することにより別の高品質画像をさらに生成するようにすることができる。
画像を表示する表示部をさらに備え、前記複数の前記高品質画像のそれぞれを混合する比率を指定するためのGUIが、前記表示部に表示されるようにすることができる。
画像を表示する表示部をさらに備え、前記第2の時間帯において、前記高品質画像が前記表示部に順次表示されるようにすることができる。
前記表示部に表示される前記高品質画像の画素の輝度値に乗じられるゲインが、前記第2の時間帯の中での所定の時間が経過するまでの間、徐々に増加するようにすることができる。
前記表示部に表示される前記高品質画像の画素の輝度値に乗じられるゲインが、前記累積画像の画素の輝度値の最大値が所定の値となるまでの間、徐々に増加するようにすることができる。
前記累積画像において、前記第2の時間帯に撮影された画像1枚当たりの寄与率が所定の値より低下しないように、前記複数の画像の画素値のそれぞれに重み係数が乗じられて累積的に加算されるようにすることができる。
前記累積画像の画素値の変化に基づいて、被写体の表面における鏡面反射の発生を検出し、前記表面反射が含まれる画像の寄与率が低くなるように、前記重み係数の値が変更されるようにすることができる。
画素値に所定の演算処理を施すことにより、前記第2の時間帯に取得される画像における前記被写体を照射する照明の色が変更されるようにすることができる。
本技術の一側面は、環境光画像取得部が、第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得し、累積画像生成部が、前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成し、高品質画像生成部が、前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成するステップを含む画像処理方法である。
本技術の一側面は、コンピュータを、第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部とを備える画像処理装置として機能させるプログラム。
本技術の第1の側面においては、本技術の第1の側面は、第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像が取得され、前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像が生成され、前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像が生成される。
本技術によれば、複数の照明装置を用いることなく、ノイズの少ない、バランスのとれた陰影をもつ被写体の画像を、高い質感で容易に撮影できる。
本技術の一実施の形態に係る撮影システムの構成例を示す図である。 図1の可動照明の外観を説明する図である。 図1のカメラおよび可動照明の内部構成例を示すブロック図である。 図3のアプリケーションプロセッサにより実行されるプログラムなどのソフトウェアの機能的構成例を示すブロック図である。 アプリケーションプロセッサにより実行されるプログラムなどのソフトウェアによる処理の詳細を説明する図である。 アプリケーションプロセッサにより実行されるプログラムなどのソフトウェアによる処理の詳細を説明する図である。 高品質画像の画像データの記録フォーマットの例を説明する図である。 撮影処理の例を説明するフローチャートである。 高品質画像生成処理の例を説明するフローチャートである。 累積時間の変化に伴うゲインの値の変化を説明する図である。 最大輝度の変化に伴うゲインの値の変化を説明する図である。 撮影中の画素値の変化の様子を説明する図である。 陰影の種類を凡そ分類する方式を説明する図である。 陰影が調整された高品質画像の生成方式の例を説明する図である。 重み係数の値を調整するGUIの例を示す図である。 陰影が調整された高品質画像の生成方式の別の例を説明する図である。 重み係数の値を調整するGUIの別の例を示す図である。 重み係数の値を調整するGUIのさらに別の例を示す図である。 パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
以下、図面を参照して、ここで開示する技術の実施の形態について説明する。
図1は、本技術の一実施の形態に係る撮影システムの構成例を示す図である。同図に示される撮影システム10は、可動照明11、被写体12、カメラ13、三脚15、および、環境光源16により構成されている。なお、カメラ13には、ディスプレイ14が設けられている。
図1の撮影システム10は、専門的ではないアマチュアのユーザでも、簡単に多灯照明を用いた撮影により得られる画像のような、質感の高い美しい画像を撮影できるように構成されている。
可動照明11は、ユーザが所望の位置に簡単に移動させることが可能な照明とされる。この例では、棒状の可動照明11が、ユーザの手に握られて図中の点線の矢印で示されるように、弧を描くように移動している。このように、ユーザは、可動照明11を握って振るだけで、所望の位置から被写体12を照射することができる。なお、可動照明11は棒状が扱いやすいが、棒状に限らずその他の形状でも利用できる。
被写体12は、撮影システム10による撮影の対象となる物体とされる。
カメラ13は、複数の画像を連続して撮影する事が可能なデジタルカメラとされる。カメラ13は、内部にカメラモジュールを備え、それを用いて被写体12を撮影する。このカメラモジュールは、例えば、あらかじめ設定された時間で露光して画像を取得し、露光の終了時に被写体12を写した画像データを外部に連続的に出力できるデバイスとされる。カメラ13の詳細な構成については後述する。
なお、この例では、カメラ13が三脚15によって固定されているが、三脚15を用いずにカメラ13による画像の撮影が行われるようにしてもよい。
ディスプレイ14は、カメラ13により撮影された画像であって、後述する処理を経て得られた画像をユーザに提示する表示装置とされる。ディスプレイ14は、例えば、カメラ13の背面等に取り付けられ、複数の時刻に対応する画像をリアルタイムに表示するようになされている。
詳細は後述するが、ユーザは、ディスプレイ14に表示される画像を見ながら、例えば、望ましい陰影が得られたタイミングで撮影を終了することができる。また、ディスプレイ14には、例えば、タッチデバイスなどが重畳されて構成され、必要に応じてGUIなどの画像が表示されるとともに、その画像に基づくユーザの操作入力を受け付けるようになされている。
環境光源16は、被写体12が置かれた室内の照明とされる。環境光源16は、例えば、蛍光灯などの一般的な光源や、定常的に発光する任意の光源とする。なお、図中では、環境光源16は、1つの照明装置の1つとして表現されているが、複数の照明装置により構成される場合もある。また、滅灯が不可能な屋外からの光が室内に入射している場合、これらの光も環境光源16から照射されたものと考える。
すなわち、環境光源16は、可動照明11以外の光源であって、被写体12に光を照射する光源を総称したものとされる。
図2は、図1の可動照明11の外観を説明する図である。図2Aは、可動照明11の発光面(表面)を示しており、図2Bは、可動照明11の裏面を示している。
可動照明11の表面に設けられた発光窓22は、内部の光源から発せられた光を照射する面状の部位とされる。
可動照明11の表面に設けられたボタン23−1乃至ボタン23−3は、ユーザにより操作される。この例では、ボタン23−1乃至ボタン23−3の3つのボタンが設けられているが、ボタンの数は3つに限られるものではない。各ボタンが押下されることにより、各ボタンに割り当てられた操作に対応する信号が出力されるようになされている。
なお、ボタン23−1乃至ボタン23−3を個々に区別する必要がない場合、単にボタン23と称することにする。
また、可動照明11は、発光窓22およびボタン23を除いて、図中の斜線で示される外殻に覆われている。この外殻は、反射率の低い部材により構成される。これにより、例えば、ユーザが可動照明11を振ったときに、余分な光が反射して被写体12に照射されることなどを防止する。
なお、後述するように、可動照明11には、例えば、加速度センサが設けられており、X軸、Y軸、およびZ軸のそれぞれにおける正方向および負方向の6方向のベクトルに対応する加速が検出されるようになされている。
図3は、図1のカメラ13および可動照明11の内部構成例を示すブロック図である。
図3の例では、カメラ13は、アプリケーションプロセッサ31、NVRAM32、DRAM33、リムーバブルメディア34、表示デバイス35、およびカメラモジュール50を有する構成とされている。また、可動照明11は、発光デバイス41、ボタン42、および加速度センサ43を有する構成とされている。
図3のアプリケーションプロセッサ31は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、周辺インタフェースなどを集積したモバイルデバイスの中核デバイスとされる。アプリケーションプロセッサ31は、カメラ13における撮影、画像処理など制御するプログラムなどのソフトウェアを実行する。
また、アプリケーションプロセッサ31は、例えば、NVRAM32に記憶されているソフトウェアやデータを、DRAM33にロードするなど、各種ペリフェラルデバイスが接続されて用いられる。
カメラモジュール50は、例えば、予め設定された時間で露光して画像を取得し、露光の終了時に被写体12を写した画像データを外部に連続的に出力できるデバイスとされる。
カメラモジュール50は、被写体12の光学像51を撮影して得られた画像データをアプリケーションプロセッサ31に送信するようになされている。
表示デバイス35は、図1のディスプレイ14への画像の表示を制御する機能ブロックとされる。なお、上述したように、ディスプレイ14には、例えば、タッチデバイス(図示せず)が装備されており、ユーザがディスプレイ14の表面を指でタッチすることにより出力される操作信号が、表示デバイスを介してアプリケーションプロセッサ31に供給される。
リムーバブルメディア34は、例えば、アプリケーションプロセッサ31の処理を経て出力される画像データを、記録処理によってファイル化して記憶する。また、例えば、カメラ13にインストールするプログラムなどのソフトウェアが、リムーバブルメディア34に記憶されるようにしてもよい。
また、発光デバイス41は、例えば、LEDなどにより構成される発光体(光源)とされる。なお、図中に矢印で示されるように、発光デバイス41が発光中であるか否かを表す情報が適宜、アプリケーションプロセッサ31に供給されるようになされている。
ボタン42は、図2のボタン23を機能ブロックとして示したものであり、ユーザに押下されることによって所定の信号を出力するようになされている。なお、図中に矢印で示されるように、ボタン42から出力される信号が適宜、アプリケーションプロセッサ31に供給されるようになされている。
加速度センサ43は、加速度を検出する。例えば、図2のX軸、Y軸、およびZ軸のそれぞれにおける正方向および負方向の6方向のベクトルに対応する加速が検出される。なお、図中に矢印で示されるように、加速度センサ43により検出された加速度が適宜、アプリケーションプロセッサ31に供給されるようになされている。
この例では、加速度センサ43が設けられているが、加速度センサ43に代えて角速度センサや地磁気センサなどが用いられるようにしてもよい。
図3に示されるカメラ13と可動照明11との間の矢印は、例えば、無線の通信により実現されるようにしてもよいし、有線の通信により実現されるようにしてもよい。あるいはまた、例えば、可動照明11に係る情報を、ユーザがカメラ13やディスプレイ14のタッチデバイスなどを操作するなどして入力することにより、可動照明11に係る情報がアプリケーションプロセッサ31に供給されるようにしてもよい。
また、可動照明11にマイクロコントローラを搭載して、発光デバイス41、ボタン42、加速度センサ43をその周辺デバイスとして構成してもよい。
図4は、図3のアプリケーションプロセッサ31により実行されるプログラムなどのソフトウェアの機能的構成例を示すブロック図である。
図4の個別画像取得部71は、カメラモジュール50を制御して、被写体12の画像を複数枚撮影させ、それらの画像に対応する画像データを取得する。図4の個別画像取得部71は、例えば、動画として撮影された被写体12の画像における各フレームの画像のそれぞれを取得する。
なお、カメラモジュール50の撮影周期は、例えば、ユーザがインタラクティブに陰影を調整できるようにするため、毎秒10フレーム以上に設定されることが好ましい。また、露光時間は、可動照明11で被写体12を照らしても画素値が飽和しないように設定されることが好ましい。
また、個別画像取得部71により取得される画像は、可動照明11が点灯されて撮影された画像を含む画像とされ、個別画像取得部71により取得される画像の枚数は、例えば、ユーザの操作に基づいて特定される。なお、個別画像取得部71は環境光画像取得部78が環境光画像を取得する際にも利用できるものとする。
加算部72は、個別画像取得部71により取得された画像のそれぞれにおいて、対応する画素毎に画素値を加算する。なお、加算部72は環境光画像取得部78が環境光画像を取得する際にも利用できるものとする。
正規化部73は、加算部72により加算された画像の画素値のそれぞれを、加算の対象となった画像の枚数(正確には露光時間の総和)で割ることにより正規化する。なお、正規化部73は環境光画像取得部78が環境光画像を取得する際にも利用できるものとする。
減算部74は、正規化部73の処理を経て得られた正規化後の画像における画素値から、後述する環境光画像取得部78により取得された画像における対応する画素の画素値を減算する。これにより、環境光に起因する反射や陰影などが正規化後の画像から除去されることになる。
表示部75は、表示デバイス35に減算部74の処理を経て得られた画像の表示データを供給し、ディスプレイ14に減算部74の処理を経て得られた画像を表示させる。
照明制御部76は、可動照明11の点灯または滅灯を制御する。照明制御部76は、例えば、加速度センサ43による検出された加速度に基づいて可動照明11が動いていると判定されたときだけ、可動照明11の点灯が可能となるように制御する。
なお、照明制御部76は、設けられないようにしてもよいし、可動照明11の内部に設けられるようにしてもよい。また、ユーザに可動照明11の滅灯指示や点灯許可を伝えるためのサウンド出力や画面表示が行われるようにしてもよい。
滅灯検出部77は、可動照明11の滅灯を検出する。可動照明11の滅灯の検出は、例えば、通信により行われるようにしてもよいし、ユーザが滅灯を確認した旨を、タッチデバイスを操作するなどして入力することにより行われるようにしてもよい。
環境光画像取得部78は、カメラモジュール50を制御して、可動照明11が滅灯した状態で被写体12の画像を撮影させ、その画像に対応する画像データを取得する。
なお、環境光画像取得部78により取得される画像は、可動照明11が滅灯されて撮影された画像とされ、滅灯検出部77により可動照明11の滅灯が検出されている状態で撮影された画像のみが取得され得る。環境光画像取得部78により取得される画像の枚数は、1枚であってもよいし、複数枚を個別画像取得部71、加算部72、正規化部73を用いて取得し、1枚の環境光画像を取得するものであってもよい。
記録部79は、画像データのリムーバブルメディア34への記録を制御する。
図5および図6を参照して、アプリケーションプロセッサ31により実行されるプログラムなどのソフトウェアによる処理の詳細を説明する。
上述したように、個別画像取得部71は、カメラモジュール50を制御して、被写体12の画像を複数枚撮影させ、それらの画像に対応する画像データを取得する。図5の右側には、個別画像取得部71により取得される画像データに対応する画像である個別画像101−1乃至個別画像101−5が表示されている。
この例では、被写体として球状の物体が撮影されており、その球状の物体の上に棒状の可動照明11の発光窓22が表示されている。個別画像101−1乃至個別画像101−5は、それぞれ時刻T=1乃至時刻T=5において撮影された画像とされ、被写体が静止した状態で、可動照明11を図中左から右に移動させて撮影された画像とされる。
この例では、個別画像101−1乃至個別画像101−5は、全て可動照明11が点灯されて撮影された画像とされているが、ユーザは、必要に応じて可動照明11を点灯させればよい。例えば、時刻T=1、T=3、T=4においては、可動照明11が点灯されて撮影され、時刻T=2、T=4では可動照明11が滅灯されて撮影されるようにしてもよい。
また、上述したように、加算部72は、個別画像取得部71により取得された画像のそれぞれにおいて、対応する画素毎に画素値を加算する。画素値が加算された画像は、累積画像として、例えば、DRAM33の中の所定の記憶領域から成るメモリに記憶される。図5の右側には、累積画像102−0乃至累積画像102−5が表示されている。
累積画像102−0は、メモリ内のデータの初期値に対応する画像であり、ここでは一面黒色の画像とされている。加算部72は、累積画像102−0と個別画像101−1とを加算し、累積画像102−1を生成する。また、加算部72は、累積画像102−1と個別画像101−2とを加算し、累積画像102−2を生成する。
このような加算が繰り返されることにより、累積画像102−5が生成されている。累積画像102−5においては、画素値の加算が繰り返されたことにより、被写体である球状の物体が明るく表示されており、本来は棒状の可動照明11の発光窓22が広い面のように表示されている。
このように、各時刻に撮影された個別画像を累積的に加算することにより、単一の照明装置である可動照明11を用いたにもかかわらず、あたかも照明装置が空間的に複数配置されたような仮想的な照明効果を得ることができる。従って、本技術によれば、専門的ではないアマチュアのユーザでも、簡単に多灯照明を用いた撮影と同様に質感の高い画像を撮影することが可能となる。
ここでは、説明を簡単にするために、時刻T=1乃至時刻T=5において撮影された個別画像が累積的に加算される例について説明したが、実際には数十枚から数百枚程度の個別画像が撮影されて累積的に加算される。ユーザがインタラクティブに陰影を調整するためには、ディスプレイ14の画面が毎秒10フレーム以上の頻度で更新されることが好ましく、同等の頻度で個別画像が撮影されることが望ましい。
さらに、ユーザがインタラクティブに陰影を調整するためには、例えば、数秒から十数秒の長さで可動照明11を手で振って陰影を作っていくことが想定され、この場合、個別画像の枚数は全部で数十枚から数百枚程度になる。
このように多数の個別画像が累積的に加算されると、個別画像に常に重畳されているショットノイズ等のノイズ成分が大幅に低減され画質の高い画像が得られる。さらに、例えば、数百枚の個別画像を累積的に加算すれば大きなノイズ低減効果が得られるため、強い光の照明装置を用いなくとも光ショットノイズ等のノイズの影響を大幅に低減した画像を得ることができる。すなわち、本技術によれば、副次的にノイズ低減効果が得られる。
また、撮影周期を短くしつつ同時に露光時間も短くすることで、例えば、多重露光による撮影において発生しやすい画素値飽和による失敗を回避することも可能となる。
上述したように、正規化部73は、加算部72により加算された画像の画素値のそれぞれを、加算の対象となった画像の枚数で割ることにより正規化する。例えば、累積画像102−5の場合、5枚の個別画像が累積的に加算された画像なので、画素値のそれぞれを5で割ることにより正規化される。
なお、実際には、個別画像101−1乃至個別画像101−5のそれぞれの撮影における露光時間が一定とは限らないので、累積画像102−5の画素値のそれぞれを個別画像101−1乃至個別画像101−5の撮影に要した露光時間の総和(累積時間と称することにする)で割ることが望ましい。
図6の例では、累積画像102−5の各画素値が累積時間で割って正規化されている。
また、上述したように、環境光画像取得部78は、カメラモジュール50を制御して、可動照明11が滅灯した状態で被写体12の画像を撮影させ、その画像に対応する画像データを取得する。図6の例では、環境光画像取得部78により取得された画像データに対応する環境光画像110が表示されている。
環境光画像110は、可動照明11が滅灯されて撮影された画像とされ、図6の例では、薄暗い被写体の画像が表示されている。環境光画像110は、1つの時刻における撮影により得られた画像により生成されるようにしてもよいし、複数の異なる時刻において撮影された画像を累積的に加算して生成されるようにしてもよい。
環境光画像110を、複数の異なる時刻において撮影された画像を累積的に加算して生成する場合、図5を参照して上述した場合と同様に加算部72による加算が行われ、正規化部73による正規化が行われる。このようにすることで、環境光画像110においてもノイズ低減効果が得られる。すなわち、複数の画像を累積的に加算して正規化が行われることによって、環境光画像においても、ショットノイズが(フロアノイズも含めて)十分に低減するまで任意の枚数を累積的に加算することが可能となる。
なお、1つの時刻における撮影により得られた画像を環境光画像110として用いる場合、例えば、バイラテラルフィルタリングやNL−MEANSフィルタリングなどの強力なノイズ除去手法を用いたノイズ低減が行われることが望ましい。
図6の例では、環境光画像110は、複数の異なる時刻において撮影された画像を累積的に加算して生成されたものとされ、環境光画像110の各画素値が累積時間で割られている。
また、上述したように、減算部74は、正規化部73の処理を経て得られた正規化後の画像における画素値から、環境光画像取得部78により取得された画像における対応する画素の画素値を減算する。すなわち、累積画像には必ず環境光成分が含まれているので、この環境光成分を除去することにより、あたかも暗室で撮影された画像のような陰影を得る。
図6の例では、累積画像102−5が正規化されて得られた画像の画素値から、環境光画像110が正規化されて得られた画像の画素値が減算され、高品質画像111−5が生成されている。同図に示されるように、高品質画像111−5では、環境光画像110にみられる被写体の陰影である球状の物体の左側の影が除去されている。
このようにすることで、例えば、環境光のない暗室において多灯照明を用いて被写体を撮影した場合と同様の陰影の画像を得ることができる。
さらに、このようにすることで、環境光成分に含まれるショットノイズが低減され、環境光成分と可動照明の光成分に含まれている暗電流ノイズを相殺することも可能となる。
そして、高品質画像111−5が表示部75によりディスプレイ14に表示されてユーザに提示される。なお、高品質画像は、個別画像が取得される毎に更新されるので、例えば、動画の画像が表示されるときと同様に、被写体を撮影している間、更新された画像が順次、ディスプレイに表示されることになる。ユーザは、ディスプレイ14に表示された高品質画像を見ながら可動照明11を動かし、例えば、所望の陰影の高品質画像が得られたタイミングで撮影の終了を指令する。
上述したように、記録部79は、高品質画像の画像データのリムーバブルメディア34への記録を制御する。高品質画像の画像データが記録される場合、図7に示されるような記録フォーマットで記録される。
図7の例では、記録単位であるファイル141が画像データ143とメタデータ142により構成されている。この例では、メタデータ142が、高さ、幅、種類の3つのタグにより構成されている。メタデータの中のタグの1つである種類は、この画像が本技術に係る高品質画像であるか否かを特定するための情報とされる。
例えば、このようなタグを利用して、高品質画像だけを容易に分類したり、画像の検索や表示を容易にすることができる。
このように本技術によれば、暗室で多灯照明を用いた本格的な撮影と同様の品質の画像を簡単に得ることができる。
次に、図8のフローチャートを参照して、撮影システム10による撮影処理の例について説明する。
ステップS21において、照明制御部76は、可動照明11を滅灯させる。このとき、例えば、無線または有線による信号の送信により可動照明11が滅灯されるようにしてもよいし、ディスプレイ14に可動照明11の滅灯を指示するメッセージが表示されるようにしてもよい。
ステップS22において、滅灯検出部77は、可動照明11の滅灯が検出されたか否かを判定する。可動照明11の滅灯の検出は、例えば、無線または有線の通信により行われるようにしてもよいし、ユーザが滅灯を確認した旨を、タッチデバイスを操作するなどして入力することにより行われるようにしてもよい。
ステップS22において、滅灯が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップS21に戻る。この際、例えば、ディスプレイ14にエラーメッセージなどが表示されたり、警告音が発せられるなどして、さらに滅灯を促すようにしてもよい。
一方、ステップS22において、滅灯が検出されたと判定された場合、処理は、ステップS23に進む。
ステップS23において、環境光画像取得部78は、カメラモジュール50を制御して、被写体12の画像を撮影させ、その画像に対応する画像データを取得する。
ステップS24において、照明制御部76は、可動照明11の点灯を許可する。このとき、例えば、無線または有線による信号の送信により可動照明11が点灯されるようにしてもよいし、ディスプレイ14に可動照明11の点灯を許可する旨のメッセージが表示されるようにしてもよい。
ステップS25において、図9のフローチャートを参照して後述する高品質画像生成処理が実行される。これにより、高品質画像が生成される。
ステップS26において、表示部75は、表示デバイス35に減算部74の処理を経て得られた画像の表示データを供給し、ディスプレイ14に減算部74の処理を経て得られた画像を表示させる。
ステップS27において、撮影終了が指令されたか否かが判定される。撮影終了は、例えば、カメラ13のボタンなどが押下されることにより指令されるようにしてもよいし、可動照明11のボタン23のいずれかが押下されることにより指令されるようにしてもよい。また、ステップS25において生成された高品質画像が殆ど変化しない状態が続いた事を検出して、自動的に撮影終了が指令されるようにしてもよい。
あるいはまた、ユーザが可動照明11による被写体の照射を中止したことが検出された場合、高品質画像生成処理が一次的に停止さえるようにしてもよい。このようにすることで、例えば、被写体の照射が中止されてから、カメラ13のボタンなどが押下されるまでに撮影された画像が累積的に加算されてしまうことを抑止することが可能となる。
なお、被写体の照射を中止したことの検出は、例えば、可動照明のボタン23の操作に基づいて消灯を検出することにより行われるようにしてもよいし、高品質画像の画素値の変化が所定の値よりも小さくなったことを検出することにより行われるようにしてもよい。あるいはまた、画像認識より消灯が検出されるようにしてもよい。例えば、個別画像の画素値と環境光画像の画素値との差分が所定の範囲になった場合、消灯したと検出されるようにすることができる。あるいはまた、音声を検出することにより被写体の照射を中止したことが検出されるようにしてもよい。例えば、音の大きさが所定の値超えた場合、所定の音声が認識された場合などの場合に、被写体の照射を中止したことが検出されるようにしてもよい。
そして、例えば、予め設定された所定のトリガが検出された場合、高品質画像生成処理が再開される。このトリガとしては、例えば、ボタン23の操作に基づいて点灯を検出した場合としてもよいし、画像認識により点灯を検出した場合(撮像画像の画素値と環境光画像の画素値との差分が所定値以上になった場合)としてもよい。あるいはまた、音声を検出(音の大きさが所定の値を超えた場合、所定の音声を認識した場合など)とされてもよい。
ステップS27において、撮影終了が指令されていないと判定された場合、処理は、ステップS25に戻り、それ以降の処理が繰り返し実行される。一方、ステップS27において、撮影終了が指令されたと判定された場合、処理は、ステップS28に進む。
ステップS28において、記録部79は、ステップS25の処理で生成された高品質画像の画像データを含む、所定の記録フォーマットのファイルを生成する。このとき、例えば、図7を参照して上述したようなファイルが生成される。
そして、ステップS29において、ステップS28で生成されたフィルが記録される。
このようにして、撮影処理が実行される。
次に、図9のフローチャートを参照して、図8のステップS25の高品質画像生成処理の詳細な例について説明する。
ステップS41において、個別画像取得部71は、個別画像を取得する。このとき、例えば、図5に示される個別画像101−1乃至個別画像101−5が、順次取得される。
ステップS42において、加算部72は、個別画像取得部71により取得された個別画像を累積的に加算する。このとき、例えば、図5を参照して上述したように、個別画像と1世代前の累積画像が加算され、累積画像102−1乃至累積画像102−5が順次生成される。
ステップS43において、正規化部73は、ステップS42の処理で得られた累積画像を累積時間で割ることにより正規化する。例えば、図6に示されるように、累積画像102−5の各画素値が累積時間で割られることになる。
なお、環境光画像も、複数の異なる時刻において撮影された画像を累積的に加算して生成する場合、やはりステップS41乃至ステップS43の処理が適用されることになる。
ステップS44において、減算部74は、ステップS43の処理により得られた画像の各画素値から、環境光画像における対応する画素の画素値を減算する。このとき、例えば、図6に示されるように、累積画像102−5を正規化して得られた画像の各画素値から、環境光画像110における対応する画素の画素値が減算されて高品質画像111−5が生成される。
このようにして、高品質画像が生成される。なお、ここでは、ステップS23の環境光画像の取得が先に行われて、ステップS25乃至ステップS27の高品質画像の生成に係るステップが後に行われるものとして説明したが、これとは異なる順序で各処理が実行されるようにしてもよい。例えば、何らかの方式で環境光画像を予測したり、暫定的な環境光画像を生成するなどして先にステップS25乃至ステップS27の高品質画像の生成に係るステップを行うようにしてもよい。その場合、高品質画像の生成に係るステップの実行後に環境光画像を撮影し、暫定的な環境光画像と差し替えるようにすれば高品質な画像が得られる。また、ステップS23の環境光画像の取得とステップS25乃至ステップS27の高品質画像の生成に係るステップとを、状態を保持しながらインクリメンタルな処理を交互に複数回繰り返す事により、暫定的な環境光画像を短い周期で更新しながら高品質な画像を得ることもできる。
従来より行われている長時間露光撮影方式の1つであるいわゆるバルブ撮影では、最初にメカシャッタを開いて露光した画像をメモリに蓄積し、露光後にメカシャッタを閉じて暗電流成分を蓄積し、メモリに蓄積された画像から暗電流成分を除去するようになされていた。また、長時間露光によらず、複数の画像を順次撮影して累積的に加算することで、同様の効果を得るものもある。
しかしながら、このような方式では、メカシャッタが閉じられて暗電流成分が蓄積されるので、本技術のように環境光画像の成分を除去することができない。
また、従来より、花火モードなど称される複数の画像を順次撮影して累積的に加算していく撮影モードが存在するが、このような撮影モードでも、やはり環境光成分を除去することが考慮されていなかった。
これに対して、本技術では、最初にメカシャッタを開いて環境光画像が撮影され、その後もメカシャッタを開いて個別画像が複数撮影されて累積的に加算され、累積画像から環境光画像の成分を除去するようになされている。もちろん、メカシャッタを有さない安価なカメラでも本技術の撮影を行うことが出来ることは言うまでもない。
従って、本技術によれば、例えば、長時間露光により生ずる暗電流成分に起因するノイズが画像に重畳される不具合を回避することができ、かつ、ユーザが意図しない陰影などの原因となる環境光画像の成分を除去することができる。
ところで、上述したように、多数の個別画像が累積的に加算されると、個別画像に常に重畳されているショットノイズ等のノイズ成分が大幅に低減されるが、加算される個別画像の枚数が少ないときは、ノイズ成分が残ることがある。すなわち、撮影が開始されてからある程度の時間が経過しないと、高品質画像にもノイズがみられることがある。
このため、例えば、撮影が開始されてから所定の時間が経過するまで、ディスプレイ14に表示される画像の輝度を落とすなどして、ノイズが強調されないように画像が表示されるようにしてもよい。
例えば、画像を、各画素値を要素とするベクトルで表現し、式(1)で示されるように画素の輝度を調整する。
Figure 2014096000
・・・(1)
式(1)において、ベクトルIは、入力画像として供給される高品質画像の輝度値を表しており、ベクトルI´は、ディスプレイ14に表示される高品質画像の輝度値を表している。また、式(1)における変数tは累積時間を表し、t0は所定の定数時間とされる。さらに、式(1)におけるkは画素の輝度値に乗じられるゲインとされる。
式(1)のゲインkは、例えば、図10に示されるように変化する。図10は、横軸が累積時間t、縦軸がゲインkの値とされ、累積時間の変化に伴うゲインkの値の変化が線151で示されている。
図10に示されるように、ゲインkの値は、累積時間がt0に達するまでの間は徐々に増加し、累積時間がt0に達した後は1に固定される。
図10に示されるようなゲインkを用いて式(1)の演算処理が施されることにより、撮影が開始されてから所定の時間が経過するまで、ディスプレイ14に表示される画像の輝度を落して、ノイズが強調されないように画像が表示されるようになる。
あるいはまた、高品質画像の輝度の最大値に注目し、式(2)で示されるように画素の輝度を調整するようにしてもよい。
Figure 2014096000
・・・(2)
式(2)において、ベクトルIは、入力画像として供給される高品質画像の輝度値を表しており、ベクトルI´は、ディスプレイ14に表示される高品質画像の輝度値を表している。また、式(2)におけるベクトルYは、累積画像の画素値を表しており、max(Y)は累積画像の画素値の最大値(最大輝度)である。さらに、式(2)におけるY0は、累積画像が十分明るくなって輝度信号に対してショットノイズ成分が相対的に小さくなったと判断される所定の輝度とされる。また、式(2)におけるkは画素の輝度値に乗じられるゲインとされる。
式(2)のゲインkは、例えば、図11に示されるように変化する。図11は、横軸が最大輝度max(Y)、縦軸がゲインkの値とされ、最大輝度の変化に伴うゲインkの値の変化が線152で示されている。
図11に示されるように、ゲインkの値は、最大輝度がY0に達するまでの間は徐々に増加し、累積時間がY0に達した後は1に固定される。
図11に示されるようなゲインkを用いて式(2)の演算処理が施されることにより、所定数の画像が累積的に加算されるまで、ディスプレイ14に表示される画像の輝度を落して、ノイズが強調されないように画像が表示されるようになる。
ところで、撮影開始後、十分な時間が経って累積的に加算された個別画像の枚数が非常に多くなると、高品質画像があまり変化しないように見えてくる。これは、累積的に加算された個別画像の枚数が多いほど、個別画像1枚あたりの寄与率が低くなるためである。
加算部72による加算処理を式で表すと、式(3)のようになる。
Figure 2014096000
・・・(3)
なお、式(3)におけるベクトルYkは、k枚の個別画像が累積的に加算された累積画像の画素値を表すベクトルであり、ベクトルXkはk枚目の個別画像の画素値である。また、式(3)におけるtkはk枚目の個別画像が撮影されたときの累積の露光時間(累積時間)を表し、ekはk枚目の個別画像の撮影における露光時間とされる。そして、累積画像の画素値の初期値を表すベクトルY0は0ベクトルとされ、その際の累積時間t0は0とされている。
累積的に加算された個別画像の枚数が増えることによる個別画像1枚あたりの寄与率の低下を軽減するために、例えば、加算部72による加算処理が、式(4)で表される処理となるようにしてもよい。
Figure 2014096000
・・・(4)
式(4)におけるwは、寄与率を調整するための重みを表すパラメータとされる。なお、式(4)による演算処理は、一種のIIRフィルタを用いた処理と考えることもできる。
すなわち、式(4)では、式(3)に対して重みwと(1−w)を加えることで、このwの値によって1枚の個別画像の累積画像に対する最低限の寄与率を決めることができる。パラメータwは、例えば、予め設定された定数としてもよい。
適切なw設定すると、撮影開始後、十分な時間が経った後でも、ディスプレイ14に表示される高品質画像の変化を常に感じることが出来るようになる。
ところで、可動照明11の光源は白色のものを想定しているが、例えば、被写体の特徴や画像の利用目的などに応じて異なる色の光を照射できることが望ましい。この際、可動照明11の光源を取り換えるようにしてもよいが、画像処理によって異なる色の照明効果を実現することができれば、ユーザの利便性がさらに向上する。
例えば、個別画像として撮影された画像の画素値をR,G,Bの3要素に分類し、それらの要素のそれぞれに、Wr,Wg,Wbの正の係数を含んだ行列式のフィルタを適用して得られるR´、G´、B´を個別画像の画素値とする。このようにすることで、Wr,Wg,Wbで定められた色の照明を使ったような撮影をすることができる。
すなわち、式(5)に示されるような演算を伴う画像処理が、例えば、個別画像取得部71において実行されるようにすればよい。
Figure 2014096000
・・・(5)
このような画像処理による異なる色の照明効果は、例えば、ディスプレイ14に表示されるGUIに基づくユーザの操作により実行される。あるいはまた、例えば、可動照明11のボタン23を押下することで、所望の色の照明効果を得られるように、制御信号が出力されるようにすれば便利である。
ここでは、Wr,Wg,Wbが、それぞれ正の係数であると説明したが、Wr,Wg,Wbのそれぞれを負の係数にすることで、明るすぎる色の成分を暗くするような照明効果を得ることもできる。
ところで、被写体である物体の表面で光が反射するときに物体の表面色にかかわらず光源の光成分が反射される鏡面反射が起こることがある。可動照明11を移動させて被写体12に光を照射する際に、好ましくない鏡面反射が発生した場合、この鏡面反射による光成分を軽減できるようにすることが望ましい。
図12は、撮影中の画素値の変化の様子を説明する図である。すなわち図12は、高品質画像(または累積画像)における所定の位置の画素の色成分が、R成分、G成分およびB成分をそれぞれ直行する軸とした空間のなかで、累積加算が繰り返されることによってどのように変化するかを説明するものである。
例えば、時刻T=1においてベクトルC1で表される色が、時刻T=2ではベクトルC2で表される色になる。この場合、光が当たると被写体12の表面色の色相を保つ直線Laに沿って明るさが増している。
一方、時刻T=3においてベクトルC3で表される色が時刻T=4ではベクトルC4で表される色になっている。すなわち、時刻T=3とT=4では可動照明11の光源の白色を表す(1,1,1)の方向に向かう直線Lbに沿って明るさが増しているのである。
このように、直線Laから直線Lbへ経路が変わるのは、被写体12の表面で光が反射するときに被写体12の表面色にかかわらず光源の光成分が反射される鏡面反射が起こるからである。ここで、直線Laに関係した反射光は拡散反射成分であり、直線Lbに関係した反射光は鏡面反射成分となる。
このような鏡面反射成分を軽減したい場合、例えば、上述した式(4)において、パラメータwを動的に変化させ、鏡面反射成分が含まれているときの寄与率を小さくするようにすればよい。
例えば、加算部72において、個別画像の画素値を分析し、累積画像における画素の色成分の、R成分、G成分およびB成分をそれぞれ直行する軸とした空間のなかでの変化を特定するようにする。これにより、例えば、図12を参照して上述したようなベクトルが、画素毎に得られることになる。
なお、図12の直線Laの方向は、例えば、環境光画像に基づいて、画素毎に予め求められるようにすればよい。
そして、加算部72が、例えば、図12のベクトルC1やベクトルC2のように被写体12の表面色の色相を保つ直線Laに沿って画素の色を表すベクトルが移動する場合、式(4)の演算では予め決められた値のwが用いられるようにする。一方、図12のベクトルC3やベクトルC4のように、光源の白色を表す(1,1,1)の方向に向かう直線Lbに沿って画素の色を表すベクトルが移動する場合、式(4)のwの値がより小さく設定されるようにすればよい。
例えば、画素毎に、直線Laの方向と色ベクトルC1乃至色ベクトルC4のそれぞれの方向との違いを内積計算等で角度の開きを評価値として演算する。そして累積画像内の全画素に係る評価値を集計して鏡面反射成分の強度が特定されるようにし、鏡面反射成分の強度に応じたwが設定されるようにすればよい。
このようにすることで、例えば、高品質画像の中にみられる鏡面反射を軽減することができる。
ところで、実際の多灯照明による撮影は、例えば、複数の照明装置が被写体を囲むように配置されて行われる。この際、各照明装置の照明強度がそれぞれ異なるようにし、特徴的な陰影をもった画像を撮影することも可能である。本技術では、単一の可動照明11が用いられるが、多灯照明による撮影において、各照明装置の照明強度がそれぞれ異なるようにして撮影された画像と同様の陰影をもった高品質画像を得ることも可能である。
例えば、累積画像を生成する際に、陰影の状況(陰影の種類)に応じた重み係数を乗じて個別画像が累積的に加算されるようにすることで、各照明装置の照明強度がそれぞれ異なるようにして撮影された画像と同様の陰影をもった高品質画像を得ることができる。
しかしながら、図5に示される個別画像101-1乃至個別画像101−5のように、カメラ13で撮影された被写体の画像は、可動照明11の位置に応じて異なる陰影を有している。このため、個別画像の枚数が多くなると、陰影の種類も増えるので、所望の陰影の種類を見つけることが難しくなる。累積画像を生成する際に、陰影の種類に応じた重み係数が乗じられるようにするためには、陰影の種類を凡そ分類しておく必要がある。
図13は、陰影の種類を凡そ分類する方式を説明する図である。ここでは、可動照明11の発光窓22の向きと被写体12の陰影に相関があると仮定して陰影の種類を分類する。
上述したように、可動照明11には加速度センサ43が設けられており、加速度センサ43は、加速度を検出する。例えば、図2のX軸、Y軸、およびZ軸のそれぞれにおける正方向および負方向の6方向のベクトルに対応する加速が検出される。
図13には、可動照明11のローカル座標の原点から、X軸、Y軸、Z軸のそれぞれに沿って伸びた6本のベクトルの単位ベクトル(ベクトルVa,Vb,Vc,Vd,Ve,Vf)と、被写体12の方向を表す単位ベクトル(ベクトルS)が示されている。
なお、被写体12への方向を表す単位ベクトルSの検出は、例えば、加速度センサ43により重力の方向を検知し、可動照明11のローカル座標に重力の方向をマッピングして、その重力方向を被写体12への方向と見なすことにより行われる。
なお、被写体12への方向を表す単位ベクトルSの検出方式は、上記に限定されるものではなく、他の種類のセンサ、例えば、ジャイロセンサや地磁気センサを複合的に活用したものでもよい。あるいはまた、可動照明11に取り付けたカメラなどで被写体の位置を特定してもよいし、3次元位置センサが用いられるようにしてもよい。
また、各ベクトル間の内積のそれぞれを、次のように定義する。
すなわち、内積Paを、Pa=(Va,S)、内積Pbを、Pb=(Vb,S)と定義する。同様に内積Pc乃至Pfを、それぞれ、Pc=(Vc,S)、Pd=(Vd,S)、Pe=(Ve,S)、Pf=(Vf,S)と定義する。ここで、内積Pa乃至内積Pfの値を比較することにより、X軸、Y軸、Z軸に沿って伸びた6本のベクトルのうち、被写体への方向に最も近いベクトルを内積が最大値のベクトルを見つけることによって特定することができる。ここで、被写体への方向に最も近いベクトルを、ベクトルVxとする。つまり、ベクトルVxは、ベクトルVa,Vb,Vc,Vd,Ve,またはVfのいずれかとなる。
例えば、加算部72が、個別画像を累積的に加算するとき、上記の6つのベクトルVx(ベクトルVa,Vb,Vc,Vd,Ve,Vf)毎に異なるメモリに累積画像の画像データが蓄積されるようにする。そして、ベクトルVxに応じたメモリが選択されて累積的な加算が行われるようにし、各メモリに蓄積された累積画像を用いて6通りの高品質画像が生成されるようにする。
さらに、上述したように生成された6通りの高品質画像が任意の比率で混合されて、陰影が調整された高品質画像が得られるようにする。
図14は、上述したように陰影が調整された高品質画像の生成方式の例を説明する図である。図14における画像111Va乃至画像111Vfのそれぞれは、上述したように、ベクトル毎に異なるメモリに蓄積された累積画像に基づいて生成された6通りの高品質画像である。
図14に示されるように、画像111Va乃至画像111Vfのそれぞれの画素に対して、重み係数(Wa,Wb,Wc,Wd,We,Wf)が乗じられて加算されることにより、陰影が調整された高品質画像111が得られる。なお、重み係数は、Wa+Wb+Wc+Wd+We+Wf=1の条件を満たすように設定されてもよい。
また、例えば、画像111Va乃至画像111Vfのそれぞれが、ディスプレイ14に表示され、ユーザの操作に基づいて重み係数の値が調整されることにより、陰影が調整された高品質画像111が得られるようにしてもよい。
図15は、重み係数Wa乃至重み係数Wfの値を調整するGUIの例を示す図である。このGUIは、例えば、被写体の撮影中または撮影終了後にディスプレイ14に表示される。
図15における領域161には、ベクトル毎に異なるメモリに蓄積された累積画像に基づいて生成された6通りの高品質画像が表示される領域とされる。同図に示されるように、領域161には、画像111Va乃至画像111Vfが表示されている。
図15の領域162は、重み係数Wa乃至重み係数Wfのそれぞれの比率を示す円グラフが表示される領域とされる。同図に示される円グラフには、Va、Vb、Vc、・・・が示されており、それぞれ重み係数Wa、重み係数Wb、重み係数Wc、・・・の比率を表している。ユーザは、例えば、領域162に表示された円グラフに指で触れるなどして、重み係数Wa乃至重み係数Wfのそれぞれが、所望の比率となるように調整できるようになされている。
図15の領域163には、陰影が調整された高品質画像111が表示される。この高品質画像111は、Wa+Wb+Wc+Wd+We+Wf=1の条件を満たし、かつ、領域162の円グラフに示される比率で設定された重み係数を、画像111Va乃至画像111Vfのそれぞれにおける各画素に乗じて加算することにより得られた画像である。
このように、可動照明11の発光窓22の向きに基づいて陰影の種類を分類し、それぞれの陰影の種類に応じた画像を、ユーザの好みに応じた比率で混合して高品質画像を得るようにすることができる。このようにすることで、多灯照明による撮影において、各照明装置の照明強度がそれぞれ異なるようにして撮影された画像と同様の陰影をもった高品質画像を得ることができる。
あるいはまた、上記とは異なる方式で陰影が調整された高品質画像が得られるようにしてもよい。
例えば、個別画像の撮影時刻に基づいて複数通りの高品質画像が生成され、それらの高品質画像を、ユーザの好みに応じた比率で混合して高品質画像を得るようにしてもよい。この場合、ここでは、撮影時刻と被写体12の陰影に相関があると仮定して陰影の種類を分類することになる。すなわち、時間的に近い時刻に撮影された個別画像は、ほぼ同じ陰影を有していると仮定して複数通りの高品質画像が生成されるようにする。
例えば、累積画像が所定の時間帯毎に設けられたメモリに蓄積されるようにし、各個別画像の撮影時刻が属する時間帯に応じて、個別画像が累積的に加算されるようにする。例えば、時刻T=0乃至時刻T=9、時刻T=10乃至時刻T=19、時刻T=20乃至時刻T=29、時刻T=30乃至時刻T=39、時刻T=40乃至時刻T=49、時刻T=50乃至時刻T=59の6つの時間帯に対応するメモリが設けられる。そして、これらのメモリに蓄積された累積画像に基づいて、6通りの高品質画像が生成され、これらが所定の比率で混合されることにより、陰影が調整された高品質画像が生成される。
図16は、上述したように陰影が調整された高品質画像の生成方式の例を説明する図である。図16における画像111(T=0..9)乃至画像111(T=50..59)のそれぞれは、上述した6通りの高品質画像である。例えば、画像111(T=0..9)は、時刻T=0乃至時刻T=9において撮影された10枚の個別画像が累積的に加算された累積画像に基づいて生成された高品質画像とされ、画像111(T=10..19)は、時刻T=10乃至時刻T=19において撮影された10枚の個別画像が累積的に加算された累積画像に基づいて生成された高品質画像とされる。
図16に示されるように、画像111(T=0..9)乃至画像111(T=50..59)のそれぞれの画素に対して、重み係数が乗じられて加算されることにより、陰影が調整された高品質画像111が得られる。ここで、重み係数は、W(T=0..9)、W(T=10..19)、W(T=20..29)、W(T=30..39)、W(T=40..49)、W(T=50..59)とされ、各重み係数の値の総和が1となるような条件を満たすように設定してもよい。
また、例えば、画像111(T=0..9)乃至画像111(T=50..59)のそれぞれが、ディスプレイ14に表示され、ユーザの操作に基づいて重み係数の値が調整されることにより、陰影が調整された高品質画像111が得られるようにしてもよい。
図17は、重み係数W(T=0..9)乃至重み係数W(T=50..59)の値を調整するGUIの例を示す図である。このGUIは、例えば、被写体の撮影中または撮影終了後にディスプレイ14に表示される。
図17における領域171には、陰影が調整された高品質画像111が表示されている。また、図17の領域172には、画像111(T=0..9)乃至画像111(T=50..59)が表示されており、画像111(T=0..9)乃至画像111(T=50..59)の下には、時刻Tを表す目盛とともに、バー173aが表示されている。バー173aにより混合される画像およびその比率が特定される。
図17の例の場合、画像111(T=0..9)の混合比率(または、重み係数W(T=0..9)の値)は0%であり、画像111(T=10..19)および画像111(T=50..59)の混合比率は、それぞれ12.5%であり、画像111(T=20..29)乃至画像111(T=40..49)の混合比率は、それぞれ25%とされる。
あるいはまた、図18に示されるようなバー173b−1およびバー173b−2により、混合される画像およびその比率が特定されるようにしてもよい。図18の例の場合、画像111(T=10..19)および画像111(T=50..59)の混合比率が、それぞれ50%であり、その他の画像の混合比率がそれぞれ0%とされる。
なお、バー173aおよびバー173bは、ユーザの操作に基づいてディスプレイに表示されるGUIの部品の1つとされる。
このように、時間帯別に生成された高品質画像を混合して、陰影が調整された高品質画像が得られるようにすることで、ユーザは、例えば、誤った方向から被写体12を可動照明11で照らした画像による陰影への影響を除去することができる。すなわち、ユーザが撮影後に、「失敗した」と感じた部分の撮影の影響を排除することができる。
なお、陰影の種類を凡そ分類する方式は、上記のような方向や時刻による分類に限らず、例えば画像の類似度を比較して分類しても良い。また、方向による分類については、剛体の空間上の状態を表現するための方向と位置の6つの自由度のパラメータで分類できるとなお良い。
さらに、上述した実施の形態のそれぞれにおいて、例えば、画角に移りこんだ可動照明の一部、もしくはユーザの手(体の一部)などが画像処理によりキャンセルされるようにしてもよい。例えば、一般的な動体認識技術を用いて動体であると判別される部分を、環境光画像から抽出された部分と置き換えることで個別画像が修正され、累積的に加算されるようにしてもよい。あるいはまた、完成した高画質画像において、動体識別の結果影響ありとされる部分が環境光画像から抽出された部分と置換されるようにしてもよい。
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図19に示されるような汎用のパーソナルコンピュータ700などに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
図19において、CPU(Central Processing Unit)701は、ROM(Read Only Memory)702に記憶されているプログラム、または記憶部708からRAM(Random Access Memory)703にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM703にはまた、CPU701が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
CPU701、ROM702、およびRAM703は、バス704を介して相互に接続されている。このバス704にはまた、入出力インタフェース705も接続されている。
入出力インタフェース705には、キーボード、マウスなどよりなる入力部706、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部707、ハードディスクなどより構成される記憶部708、モデム、LANカードなどのネットワークインタフェースカードなどより構成される通信部709が接続されている。通信部709は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
入出力インタフェース705にはまた、必要に応じてドライブ710が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア711が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部708にインストールされる。
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディア711などからなる記録媒体からインストールされる。
なお、この記録媒体は、図19に示される、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク(フロッピディスク(登録商標)を含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む)、光磁気ディスク(MD(Mini-Disk)(登録商標)を含む)、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア711により構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM702や、記憶部708に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、
前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、
前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部と
を備える画像処理装置。
(2)
予め前記被写体に光を照射している光源とは異なる光源としての照明装置が滅灯されているか否かを判定する滅灯検出部をさらに備え、
前記照明装置が滅灯されていると判定された場合、前記環境光画像が撮影される
(1)に記載の画像処理装置。
(3)
前記環境光画像が撮影された後の時間帯における撮影において、前記照明装置が点灯される
(2)に記載の画像処理装置。
(4)
前記照明装置を、ユーザが手に握って振ることができる
(3)に記載の画像処理装置。
(5)
前記累積画像生成部は、
前記照明装置が光を照射する方向を特定する情報に基づいて、前記第2の時間帯において撮影された前記被写体の画像を前記方向毎に分類して累積的に加算し、
高品質画像生成部は、
前記方向毎に分類された複数の累積画像のそれぞれを前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して得られた複数の前記高品質画像を、所定の比率で混合することにより別の高品質画像をさらに生成する
(3)に記載の画像処理装置。
(6)
画像を表示する表示部をさらに備え、
前記複数の前記高品質画像のそれぞれを混合する比率を指定するためのGUIが、前記表示部に表示される
(5)に記載の画像処理装置。
(7)
前記累積画像生成部は、
前記前記第2の時間帯を、複数の短時間帯に分割し、前記第2の時間帯において撮影された前記被写体の画像を前記短時間帯毎に分類して累積的に加算し、
高品質画像生成部は、
前記短時間帯毎に分類された複数の累積画像のそれぞれを前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して得られた複数の前記高品質画像を、所定の比率で混合することにより別の高品質画像をさらに生成する
(1)乃至(6)のいずれかに記載の画像処理装置。
(8)
画像を表示する表示部をさらに備え、
前記複数の前記高品質画像のそれぞれを混合する比率を指定するためのGUIが、前記表示部に表示される
(7)に記載の画像処理装置。
(9)
画像を表示する表示部をさらに備え、
前記第2の時間帯において、前記高品質画像が前記表示部に順次表示される
(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像処理装置。
(10)
前記表示部に表示される前記高品質画像の画素の輝度値に乗じられるゲインが、前記第2の時間帯の中での所定の時間が経過するまでの間、徐々に増加する
(9)に記載の画像処理装置。
(11)
前記表示部に表示される前記高品質画像の画素の輝度値に乗じられるゲインが、前記累積画像の画素の輝度値の最大値が所定の値となるまでの間、徐々に増加する
(9)に記載の画像処理装置。
(12)
前記累積画像において、前記第2の時間帯に撮影された画像1枚当たりの寄与率が所定の値より低下しないように、前記複数の画像の画素値のそれぞれに重み係数が乗じられて累積的に加算される
(1)乃至(12)のいずれかに記載の画像処理装置。
(13)
前記累積画像の画素値の変化に基づいて、被写体の表面における鏡面反射の発生を検出し、前記表面反射が含まれる画像の寄与率が低くなるように、前記重み係数の値が変更される
(12)に記載の画像処理装置。
(14)
画素値に所定の演算処理を施すことにより、前記第2の時間帯に取得される画像における前記被写体を照射する照明の色が変更される
(1)乃至(13)のいずれかに記載の画像処理装置。
(15)
環境光画像取得部が、第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得し、
累積画像生成部が、前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成し、
高品質画像生成部が、前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成するステップ
を含む画像処理方法。
(16)
コンピュータを、
第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、
前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、
前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部とを備える画像処理装置として機能させる
プログラム。
10 撮影システム, 11 可動照明, 12 被写体, 13 カメラ, 14 ディスプレイ, 22 発光窓, 23 ボタン, 31 アプリケーションプロセッサ, 34 リムーバブルメディア, 35 表示デバイス, 41 発光デバイス, 43 加速度センサ, 50 カメラモジュール, 71 個別画像取得部, 72 加算部, 73 正規化部, 74 減算部, 75 表示部, 76 照明制御部, 77 滅灯検出部, 78 環境光画像取得部, 79 記録部

Claims (16)

  1. 第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、
    前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、
    前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部と
    を備える画像処理装置。
  2. 予め前記被写体に光を照射している光源とは異なる光源としての照明装置が滅灯されているか否かを判定する滅灯検出部をさらに備え、
    前記照明装置が滅灯されていると判定された場合、前記環境光画像が撮影される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記環境光画像が撮影された後の時間帯における撮影において、前記照明装置が点灯される
    請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 前記照明装置を、ユーザが手に握って振ることができる
    請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記累積画像生成部は、
    前記照明装置が光を照射する方向を特定する情報に基づいて、前記第2の時間帯において撮影された前記被写体の画像を前記方向毎に分類して累積的に加算し、
    高品質画像生成部は、
    前記方向毎に分類された複数の累積画像のそれぞれを前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して得られた複数の前記高品質画像を、所定の比率で混合することにより別の高品質画像をさらに生成する
    請求項3に記載の画像処理装置。
  6. 画像を表示する表示部をさらに備え、
    前記複数の前記高品質画像のそれぞれを混合する比率を指定するためのGUIが、前記表示部に表示される
    請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 前記累積画像生成部は、
    前記前記第2の時間帯を、複数の短時間帯に分割し、前記第2の時間帯において撮影された前記被写体の画像を前記短時間帯毎に分類して累積的に加算し、
    高品質画像生成部は、
    前記短時間帯毎に分類された複数の累積画像のそれぞれを前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して得られた複数の前記高品質画像を、所定の比率で混合することにより別の高品質画像をさらに生成する
    請求項1に記載の画像処理装置。
  8. 画像を表示する表示部をさらに備え、
    前記複数の前記高品質画像のそれぞれを混合する比率を指定するためのGUIが、前記表示部に表示される
    請求項7に記載の画像処理装置。
  9. 画像を表示する表示部をさらに備え、
    前記第2の時間帯において、前記高品質画像が前記表示部に順次表示される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  10. 前記表示部に表示される前記高品質画像の画素の輝度値に乗じられるゲインが、前記第2の時間帯の中での所定の時間が経過するまでの間、徐々に増加する
    請求項9に記載の画像処理装置。
  11. 前記表示部に表示される前記高品質画像の画素の輝度値に乗じられるゲインが、前記累積画像の画素の輝度値の最大値が所定の値となるまでの間、徐々に増加する
    請求項9に記載の画像処理装置。
  12. 前記累積画像において、前記第2の時間帯に撮影された画像1枚当たりの寄与率が所定の値より低下しないように、前記複数の画像の画素値のそれぞれに重み係数が乗じられて累積的に加算される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  13. 前記累積画像の画素値の変化に基づいて、被写体の表面における鏡面反射の発生を検出し、前記表面反射が含まれる画像の寄与率が低くなるように、前記重み係数の値が変更される
    請求項12に記載の画像処理装置。
  14. 画素値に所定の演算処理を施すことにより、前記第2の時間帯に取得される画像における前記被写体を照射する照明の色が変更される
    請求項1に記載の画像処理装置。
  15. 環境光画像取得部が、第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得し、
    累積画像生成部が、前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成し、
    高品質画像生成部が、前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成するステップ
    を含む画像処理方法。
  16. コンピュータを、
    第1の時間帯において、所定の露光時間で撮影された被写体の画像である環境光画像を取得する環境光画像取得部と、
    前記第1の時間帯の後の第2の時間帯において、所定の露光時間で順次前記被写体が撮影された複数の画像の画素値のそれぞれを累積的に加算して得られる累積画像を生成する累積画像生成部と、
    前記累積画像を、前記露光時間の総和に基づいて正規化した画像の各画素値から、前記環境光画像の画素値を減算して高品質画像を生成する高品質画像生成部とを備える画像処理装置として機能させる
    プログラム。
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