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JP2016091371A - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理システム、プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、画像処理システム、プログラム、及び記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の画像から生成される画像の画質を向上できることを目的とする。
【解決手段】第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置が行う画像処理で、前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選び、前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算し、前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成し、前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成することによって上記課題を解決する。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、画像処理システム、プログラム、及び記録媒体に関する。
従来、複数の撮像素子を有し、各撮像素子から得られる複数の画像を合成して360°等の広い範囲を表示する合成画像を生成する方法が知られている。
複数のカメラで撮像し、隣接するカメラが重複して撮像する重複域において色調を揃えるため、各カメラのゲイン(gain)を補正する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の方法では、撮像される画像データに基づいて画像を補正しないため、複数の画像から生成される画像において各画像をつなぐ箇所で明るさが均一でない等の画質がよくない場合があった。
本発明の1つの側面は、複数の画像から生成される画像の画質を向上させることを目的とする。
一態様において、第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置は、前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選ぶ選択部と、前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算する計算部と、前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成する補正部と、前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成部とを含むことを特徴とする。
複数の画像から生成される画像の画質を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る画像処理装置の全体構成の一例を説明する全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態に係る魚眼レンズの一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る重複域の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る全天球画像の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る変換テーブルに基づく変換の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理装置による全体処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る第1歪補正の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るつなぎ位置の検出の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る補正を行う画像の選択、及び補正マップの生成の一例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る評価値の計算の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る選定された画素を用いる評価値による効果の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る補正する画像の選択の一例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る補正マップの生成の一例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る補正除外マップの生成の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る補正除外ブロックの判定の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るつなぎ位置の補正係数の計算の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るつなぎ位置以外の補正係数の計算の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る内側範囲の補正係数の計算の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る補正除外マップの適用の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る回転変換の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る第2歪補正の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る補正マップによる補正の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る出力用全天球画像の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る補正係数の制限処理の一例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る上限値、及び下限値の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を説明する機能ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
<第一実施形態>
<全体構成例>
図1は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置の全体構成の一例を説明する全体構成図である。画像処理装置は、例えば全天球カメラ1である。以下、画像処理装置が全天球カメラ1である場合を例に説明する。全天球カメラ1は、撮像位置から360°等の広い範囲を撮像する装置である。
図1(A)は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置の全体構成の一例を説明する外観図である。全天球カメラ1は、レンズ1H1と、レンズ1H2と、第1撮像素子1H3と、第2撮像素子1H4と、スイッチ(switch)1H5とを有する。なお、全天球カメラ1は、3つ以上の撮像素子を有する構成等でもよい。以下、全天球カメラ1が2つの撮像素子を有する構成を例に説明する。
レンズ1H1及びレンズ1H2は、例えば180°以上の画角となる、いわゆる魚眼レンズ等である。
第1撮像素子1H3、及び第2撮像素子1H4は、レンズ1H1及びレンズ1H2によって入射する光を電気信号に変換し、撮像画像を撮像する。第1撮像素子1H3及び第2撮像素子1H4は、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等である。以下、第1撮像素子1H3が撮像する撮像画像を第1画像3とし、第2撮像素子1H4が撮像する撮像画像を第2画像4とする場合の例で説明する。
スイッチ1H5は、全天球カメラ1に各種処理を開始させるトリガ(trigger)となる操作をユーザが行うための装置である。スイッチ1H5の使用方法は、後述する。
図1(B)は、本発明の一実施形態に係る重複域の一例を説明する図である。
重複域2は、例えば図示するように、第1撮像素子1H3及び第2撮像素子1H4が重複して撮像する場所である。つまり、重複域2にある被写体は、第1画像3及び第2画像4のいずれの画像にも写る被写体である。
全天球カメラ1は、スイッチ1H5が押されると、第1撮像素子1H3及び第2撮像素子1H4に露光を行わせ、第1画像3及び第2画像4を撮像させる。全天球カメラ1は、第1画像3及び第2画像4を重複域2でつなぎ合わせて画像を生成し、出力する。
なお、全体構成は、例えば全天球カメラ1がネットワークI/F等を有してPC(Personal Computer)等の情報処理装置と接続され、全天球カメラ1と情報処理装置とを有する画像処理システムでもよい。画像処理システムは、全天球カメラ1が撮像する画像を情報処理装置に送信し、情報処理装置が各種処理の全部又は一部を実行する構成である。
<全天球カメラ1のハードウェア構成例>
図2は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を説明するブロック図である。
全天球カメラ1は、コントローラ(controller)1H10と、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)1H6と、ストレージ(storage)1H7とを有する。
コントローラ1H10は、SRAM(Static Random Access Memory)1H11と、ROM(Read−Only Memory)1H12と、画像処理回路1H13とを有する。また、コントローラ1H10は、SDRAMI/F(interface)1H14と、ストレージI/F1H15と、CPU(Central Processing Unit)1H16とを有する。第1撮像素子1H3及び第2撮像素子1H4は、画像処理回路1H13に接続される。また、SDRAM1H6は、SDRAMI/F1H14に接続される。さらに、ストレージ1H7は、ストレージI/F1H15に接続される。スイッチ1H5は、CPU1H16に接続される。
コントローラ1H10は、全天球カメラ1が行う各種処理を実行する。
SRAM1H11及びROM1H12は、記憶装置である。また、SRAM1H11は、CPU1H16等が使用するプログラム及び中間データを含む各種データ等を記憶する。
画像処理回路1H13は、撮像される第1画像3及び第2画像4を入力し、全天球カメラ1が行う歪補正等の各種画像処理を行う。なお、画像処理回路1H13は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)又はPLD(Programmable Logic Device)等である。
SDRAMI/F1H14は、SDRAM1H6とデータ等を入出力するためのインタフェースである。また、SDRAM1H6は、各種データを記憶する記憶装置である。なお、SDRAMI/F1H14は、CPU1H16及び画像処理回路1H13が用いる画像データ等の各種データを入出力する。
ストレージI/F1H15は、ストレージ1H7とデータ等を入出力するためのインタフェースである。また、ストレージ1H7は、各種データを記憶する記憶装置である。なお、ストレージI/F1H15は、例えば画像処理回路1H13に画像処理された画像データをストレージ1H7に記憶させる。
CPU1H16は、全天球カメラ1が行う各種処理を実現するための演算を行う演算装置及び全天球カメラ1が有する各種ハードウェアを制御する制御装置である。
なお、全天球カメラ1は、内部又は外部に各種処理の全部又は一部を処理させる演算装置等を有するハードウェア構成でもよい。
<魚眼レンズの一例>
図3は、本発明の一実施形態に係る魚眼レンズの一例を説明する図である。図3(A)は、本発明の一実施形態に係る魚眼レンズを用いる構成における入射角度と像高の関係の一例を示す断面図である。図3(B)は、本発明の一実施形態に係る魚眼レンズを用いる構成における入射角度と像高の関係の一例を示す平面図である。図3(B)では、黒く塗られた範囲は、光が入射しない範囲の一例が示されている。以下、レンズ1H1及びレンズ1H2が魚眼レンズである場合について、レンズ1H1を例に説明する。
レンズ1H1を用いる場合では、画像には、全天球カメラ1の位置から半球分の範囲が撮像される。図3では、レンズ1H1に入射する光の入射角度を入射角度α、画像の中心から入射角度αの光が結像する位置までの距離を像高h、及び入射角度αと像高hとの関係を示す関数を射影関数f(α)とする。射影関数f(α)は、レンズ1H1の性質及び仕様等によってレンズごとに異なる。なお、レンズ1H1が等距離射影方式のレンズである場合、射影関数f(α)は、像高hと入射角度αとが比例する関係の関数となる。以下、レンズ1H1が等距離射影方式のレンズである場合を例に説明する。
<重複域2>
図4は、本発明の一実施形態に係る重複域の一例を説明する図である。図4(A)は、本発明の一実施形態に係る各画像における重複域の一例を説明する図である。図4では、図示する第1画像3及び第2画像4が各撮像素子によって撮像される場合を例に説明する。黒く塗られた範囲は、図3(B)と同様に光が入射しない範囲の一例が示されている範囲である。また、第1画像3及び第2画像4は、それぞれ重複域2を示す画素を有する。
図4では、重複域2は、90°以上の入射角度αで撮像されるとする。第1画像3では、重複域2は、例えば図示するように、第1範囲31の画素によって示される。
同様に、第2画像4では、重複域2は、例えば図示するように、第2範囲41の画素によって示される。図4では、重複域2は、各画像において入射角度αが90°に対応する画素の外側の範囲で撮像される。
第1画像3は、第1画素を有し、重複域2を示す第1画素は、例えば第1範囲31の画素である。第2画像4は、第2画素を有し、重複域2を示す第2画素は、例えば第2範囲41の画素である。
全天球カメラ1は、第1画像3及び第2画像4が有する画素のうち、第1範囲31の画素及び第2範囲41の画素を使用して各画像をつなぎ合わせる位置の計算等を行う。
全天球カメラ1が各画像をつなぎ合わせる位置の計算等の処理で使用する範囲は、第1範囲31及び第2範囲41の全範囲でなくともよい。
図4(B)は、本発明の一実施形態に係る各画像における各種処理で使用される重複域の一例を説明する図である。
全天球カメラ1は、第1範囲31及び第2範囲41のうち、各画像をつなぎ合わせる位置の計算等の処理で使用する範囲を限定してもよい。第1使用範囲32は、第1範囲31のうち、全天球カメラ1が各画像をつなぎ合わせる位置の計算等の処理で使用する範囲の一例である。第2使用範囲42は、第2範囲41のうち、全天球カメラ1が各種処理で使用する範囲の一例である。各画像は、像高hが高くなる、つまり、画像では外側の範囲に位置する画素ほど歪、及び収差等が悪化する。
したがって、第1使用範囲32及び第2使用範囲42は、第1範囲31及び第2範囲41のうち、像高hが低い範囲に限定されるのが好ましい。つまり、全天球カメラ1は、歪及び収差等が少ない第1使用範囲32及び第2使用範囲42各種処理で使用することによって、精度よく各画像をつなぎ合わせる位置の計算等の処理を実行できる。
<全天球画像5>
図5は、本発明の一実施形態に係る全天球画像の一例を説明する図である。
全天球カメラ1は、第1画像3及び第2画像4等をつなぎ合わせて画像を生成し、出力する。生成される画像は、例えば全天球画像5である。以下、全天球カメラ1が全天球画像5を生成し、出力する場合を例に説明する。
図5(A)は、本発明の一実施形態に係る全天球画像の一例を説明する図である。
全天球画像5は、水平角度θが0°乃至360°及び垂直角度φが0°乃至180°の場所を示す画素を有する画像である。図5(A)では、水平角度θは、横軸の角度座標で示される。同様に、図5(A)では、垂直角度φは、縦軸の角度座標で示される。
図5(B)は、本発明の一実施形態に係る全天球画像の座標と球面上の座標との対応の一例を説明する図である。
全天球画像5が有する画素は、図5(B)のような球面で示す画像が有する画素と対応する。図5(B)で示す画像は、例えば第1画像3及び第2画像4等から生成される。図5(A)及び図5(B)の各座標は、射影関数f(α)によって互いに対応する。全天球画像5は、図5(B)で示す画像を変換し、各画像をつなぎ合わせることで生成される。変換は、下記(表1)に示す変換テーブル等に基づいて行われる。
図6は、本発明の一実施形態に係る変換テーブルに基づく変換の一例を説明する図である。
(表1)では、全天球画像5は、図5(A)で示す画像を横に3600ピクセル(pixel)、かつ、縦に1800ピクセルの画素で示す画像である。つまり、(表1)では、横1ピクセルの画素は、水平角度θの0.1°に対応し、縦1ピクセルの画素は、垂直角度φの0.1°に対応する。
(表1)で示すように、変換テーブルは、「変換後の座標」に対応する「変換前の座標」を示すデータである。「変換後の座標」は、図6(A)で図示するように全天球画像5が有する各画素の座標である。「変換前の座標」は、図6(B)で図示するように第1画像3及び第2画像4が有する各画素の座標である。
変換テーブルは、射影関数f(α)等による射影関係から全天球画像5と第1画像3、及び第2画像4との関係を求め、レンズ設計データ等に基づいて生成される。変換テーブルは、予め全天球カメラ1のROM1H12等に入力される。全天球カメラ1は、変換テーブルによる変換によって歪補正を行う。全天球カメラ1は、歪補正等を行った第1画像3及び第2画像4をつなぎ合わせて全天球画像5を生成する。
<全体処理例>
図7は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置による全体処理の一例を説明するフローチャートである。
<第1歪補正例(ステップS01)>
ステップS01では、全天球カメラ1は、第1歪補正を行う。具体的には、第1歪補正は、つなぎ位置検出、及び補正係数25の計算等に用いる計算用全天球画像51を生成する処理である。
図8は、本発明の一実施形態に係る第1歪補正の一例を説明する図である。
第1歪補正では、全天球カメラ1は、図5で示す全天球画像5と同様に第1画像3及び第2画像4に対して収差等を補正する歪補正を行い、計算用全天球画像51を生成する。
図8(A)は、本発明の一実施形態に係る計算用全天球画像51の一例を説明する図である。計算用全天球画像51は、歪補正済み第1画像6と歪補正済み第2画像7とをつなぎ合わせて生成される。また、歪補正済み第1画像6は、変換テーブルに基づく歪補正を含む変換によって第1画像3から生成される。さらに、歪補正済み第2画像7は、変換テーブルに基づく歪補正を含む変換によって第2画像4から生成される。
図8(B)は、本発明の一実施形態に係る計算用全天球画像51との第1画像3、及び第2画像4との関係の一例を説明する図である。第1歪補正では、例えば全天球カメラ1は、計算用全天球画像51の上半分を主に歪補正済み第1画像6に基づいて生成する。同様に、第1歪補正では、全天球カメラ1は、計算用全天球画像51の下半分を主に歪補正済み第2画像7に基づいて生成する。つまり、計算用全天球画像51の上半分が歪補正済み第1画像6に基づいて生成される場合は、図8(B)の垂直角度φ0°乃至90°が主に第1画像3に撮像され、図8(B)の垂直角度φ90°乃至180°が主に第2画像4に撮像される場合である。
第1画像3において、重複域2が撮像される第1範囲31は、計算用全天球画像51では、第1重複範囲8となる。また、第2画像4において、重複域2が撮像される第2範囲41は、計算用全天球画像51では、第1重複範囲8となる。
次に、第1歪補正では、全天球カメラ1は、第1重複範囲8が図8(A)で図示するような矩形の範囲となるように計算用全天球画像51を生成する。なお、第1重複範囲8が矩形の範囲であると、全天球カメラ1は、後段のつなぎ位置検出及び補正係数25の計算等における各種処理の処理負担を軽減させることができる。具体的には、第1重複範囲8が矩形の範囲であると、全天球カメラ1は、例えばつなぎ位置検出におけるパターンマッチング(pattern matching)処理等をラスタスキャン(raster scan)等で処理できる。したがって、第1重複範囲8が矩形の範囲であると、全天球カメラ1は、処理負担を軽減させることができる。
<つなぎ位置の検出例(ステップS02)>
図7に戻り、ステップS02では、全天球カメラ1は、計算用全天球画像51に基づいてつなぎ位置を検出する。具体的には、全天球カメラ1は、パターンマッチング処理等によってつなぎ位置を検出する。
図9は、本発明の一実施形態に係るつなぎ位置の検出の一例を説明する図である。
図9(A)は、本発明の一実施形態に係るテンプレート(template)画像の一例を説明する図である。テンプレート画像9は、例えば歪補正済み第2画像7の第1重複範囲8から所定のサイズとなる画素を取り出して生成される画像である。また、全天球カメラ1は、水平角度θ方向に幅W、及び垂直角度φ方向に高さHのサイズであるテンプレート画像9を複数取り出す。
つなぎ位置の検出では、全天球カメラ1は、取り出したテンプレート画像9ごとにパターンマッチング処理等によってつなぎ位置を検出する。
図9(B)は、本発明の一実施形態に係るパターンマッチング処理の一例を説明する図である。テンプレート画像9が歪補正済み第2画像7から取り出される場合、全天球カメラ1は、パターンマッチング処理を歪補正済み第1画像6の第1重複範囲8に対して行う。また、図9(B)では、パターンマッチング処理の中心となる位置を探索位置SPと示す。さらに、探索位置SPの座標は、座標SP(kx、ky)とする。
パターンマッチング処理では、全天球カメラ1は、第1重複範囲8においてテンプレート画像9に対して座標SP(kx、ky)をずらしながら、それぞれ評価値を計算する。なお、評価値は、例えばSAD(Sum of Absolute Difference)法、SSD(Sum of Squared Difference)法等で計算される。評価値は、例えばPOC(Phase−Only Correlation)法、又はZNCC(Zero−mean Normalized Cross−Correlation)法等で計算されてもよい。
全天球カメラ1は、計算される評価値のうち、最も評価値が高い座標の位置をつなぎ位置として検出する。
図9(C)は、本発明の一実施形態に係るテンプレート画像9の複数の取り出しの一例を説明する図である。図9(C)は、テンプレート画像9が歪補正済み第2画像7の第1重複範囲8から間隔stepで等間隔に複数取り出される場合の一例である。なお、取り出されるテンプレート画像9は、同様に水平角度θ方向に幅W、及び垂直角度φ方向に高さHのサイズである。全天球カメラ1は、パターンマッチング処理によって、例えば各テンプレート画像9の左上座標PPに対応する歪補正済み第1画像6の第1重複範囲8の座標をテンプレート画像9ごとに検出する。テンプレート画像9の左上座標PPは、間隔stepごとに検出されるため、全天球カメラ1は、左上座標PP間にある各座標は、線形補間等によって対応する歪補正済み第1画像6の第1重複範囲8の座標を計算する。
第1撮像素子1H3及び第2撮像素子1H4の光軸の位置が異なることによって視差が発生する等のため、重複域2にある被写体は、視差によって二重に撮像される場合がある。つなぎ位置の検出によって、歪補正済み第1画像6及び歪補正済み第2画像7に撮像される被写体の位置がいずれか一方に合わせられるため、各画像間における視差が補正される。よって、全天球カメラ1は、つなぎ位置の検出で視差等を補正することができる。
<変換テーブルの補正例(ステップS03)>
ステップS03では、全天球カメラ1は、つなぎ位置の検出結果に基づいて変換テーブルを補正する。変換テーブルの補正は、つなぎ位置の検出結果を反映させる処理である。例えば、変換テーブルの補正は、ステップS02のつなぎ位置の検出結果によって(表1)に示す変換テーブルの「変換前の座標」に入力されている値を補正する。
<補正を行う画像の選択、及び補正マップの生成の例(ステップS04)>
ステップS04では、全天球カメラ1は、補正を行う画像を選択し、及び補正マップ10を生成する。具体的には、ステップS04では、全天球カメラ1は、補正マップ10に基づいて補正される画像を選択する。さらに、ステップS04では、全天球カメラ1は、つなぎ位置の検出結果に基づいて、全天球画像を生成するのに用いる第1画像3、及び第2画像4の明るさ、及び色合い等の差を少なくする補正に用いる補正係数25を計算する。補正マップ10は、補正係数25を各画素に対してマッピング(mapping)するデータである。
図10は、本発明の一実施形態に係る補正を行う画像の選択、及び補正マップの生成の一例を説明するフローチャートである。図10の処理は、ステップS04の処理例である。
<評価値の計算例(ステップS041)>
ステップS041では、全天球カメラ1は、補正する画像を選択するための評価値を計算する。評価値は、後段の補正する画像を選択する処理で指標とする値である。
図11は、本発明の一実施形態に係る評価値の計算の一例を説明する図である。図11(A)は、本発明の一実施形態に係る変換済み第1画像11及び変換済み第2画像12に係る処理の一例を説明する図である。
評価値の計算では、全天球カメラ1は、ステップS03の変換テーブルの補正によって補正された変換テーブルに基づいて、第1画像3及び第2画像4を変換し、変換済み第1画像11及び変換済み第2画像12をそれぞれ生成する。また、変換済み第1画像11及び変換済み第2画像12について、全天球カメラ1は、第1重複範囲8と同様に、重複域2が撮像される第2重複範囲13をそれぞれの画像において特定する。さらに、全天球カメラ1は、それぞれ特定される第2重複範囲13を図の横方向に同じサイズとなるように分割し、評価ブロック14をそれぞれ生成する。次に、全天球カメラ1は、評価ブロック14ごとに評価値を計算する。なお、評価値は、各評価ブロック14が有する画素の画素値を平均して計算される平均値である。
第1画像3及び第2画像4がカラー画像であり、各画素に対して複数種類の画素値がある場合、評価値は、画素値の種類ごとに計算される。例えば、画像が各画素についてR(red)、G(green)、及びB(blue)の画素値を持つ場合、評価値は、R、G、及びBについてそれぞれ計算される。
なお、評価値は、各評価ブロック14が有する画素のうち、選定された画素の画素値を平均する平均値でもよい。
図11(B)は、本発明の一実施形態に係る選定された画素の画素値の平均に係る処理の一例を説明する図である。選定ブロック15は、図11(A)で示す各評価ブロック14のうち、選定された画素を有するブロックである。また、評価値は、選定ブロック15が有する画素の画素値を平均して計算される平均値でもよい。
図12は、本発明の一実施形態に係る選定された画素を用いる評価値による効果の一例を説明する図である。
図12(A)は、本発明の一実施形態に係る全天球カメラ1の使用例を説明する図である。図示するように、全天球カメラ1は、ユーザが手で持って使用する場合がある。この場合、ユーザは、図示するようにユーザの指16でスイッチ1H5を押す等の操作を行う。ゆえに、全天球カメラ1が出力する全天球画像5には、例えば操作を行うユーザの指16等が大きく写り込む場合がある。
図12(B)は、本発明の一実施形態に係る全天球画像5にユーザの指16が写り込んだ場合の一例を説明する図である。以下、図示するように、全天球画像5の下部にユーザの指16が大きく写り込む場合を例に説明する。
図12(B)で示す状態では、ユーザの指16は、第1画像3及び第2画像4に、ユーザの指16がそれぞれ異なる被写体として写る場合がある。しかし、同一の被写体がそれぞれ異なる被写体として撮像され、その被写体が撮像される第2重複範囲13が評価値の計算に用いられるのは望ましくない。そこで、ユーザの指16が撮像される範囲は、スイッチ1H5の位置から予め想定できるので、全天球カメラ1には、ユーザの指16等が撮像される範囲に対応する選定ブロック15が設定される。ゆえに、全天球カメラ1は、選定ブロック15が設定されることによって、ユーザの指16等を排除して評価値を計算することができる。したがって、全天球カメラ1は、選定ブロック15によって評価値を精度よく計算できる。
<補正する画像を選択する処理例(ステップS042)>
ステップS042では、全天球カメラ1は、評価値に基づいて補正する画像を選択する。
全天球カメラ1は、撮像する第1画像3及び第2画像4のうち、画像全体が暗い方を補正係数25の計算等に用いる画像とする。また、選択画像17は、例えば補正する画像を選択する処理によって選択される。
図13は、本発明の一実施形態に係る補正する画像の選択の一例を説明するフローチャートである。なお、図13に示す処理は、ステップS042の処理の一例である。
ステップS0421では、全天球カメラ1は、例えば評価ブロック14ごとに計算される評価値をさらに平均し、第2重複範囲13の平均輝度値を計算する。なお、ステップS0421の処理は、つなぎ合わせる画像ごとに行われる。なお、第1画素値は、例えば評価ブロック14が有する第1画像3の画素が示す画素値である。また、第2画素値は、例えば評価ブロック14が有する第2画像4の画素が示す画素値である。さらに、第1平均値は、例えばステップS0421で計算される第1画像3の平均輝度値である。ならびに、第2平均値は、例えばステップS0421で計算される第2画像4の平均輝度値である。
ステップS0422では、全天球カメラ1は、ステップS0421で計算される平均輝度値を比較する。
ステップS0423では、全天球カメラ1は、ステップS0422の比較結果に基づいてする第1画像3の平均輝度値より第2画像4の平均輝度値が大きいか否かを判断する。具体的には、第1画像3の平均輝度値より第2画像4の平均輝度値が大きい場合(ステップS0423でYES)、全天球カメラ1は、ステップS0424に進む。また、第1画像3の平均輝度値より第2画像4の平均輝度値が大きくない場合(ステップS0423でNO)、全天球カメラ1は、ステップS0425に進む。
ステップS0424では、全天球カメラ1は、補正対象を第1画像と判定する。具体的には、全天球カメラ1によって撮像される画像が第1画像3及び第2画像4である場合、ステップS0424では、選択画像17には、第2画像4が選択され、補正前画像18には、第1画像3が選択される。
ステップS0425では、全天球カメラ1は、補正対象を第2画像と判定する。具体的には、全天球カメラ1によって撮像される画像が第1画像3及び第2画像4である場合、ステップS0425では、選択画像17には、第1画像3が選択され、補正前画像18には、第2画像4が選択される。
なお、3つ以上の画像を用いる場合、図13では、全天球カメラ1は、最も平均輝度値が小さい画像を選択画像17として選択する。また、補正前画像18には、選択される選択画像17以外の他の画像がすべて選択される。
選択画素は、例えば選択画像17が有する画素である。また、補正前画素は、例えば補正前画像18が有する画素である。
平均輝度値が小さい画像は、フレア(flare)等の影響が少ない画像である可能性が高い。したがって、全天球カメラ1は、平均輝度値が小さい画像を後段の処理である補正係数25の計算の基準等となる選択画像17に選択することによって、出力する画像の画質を向上させることができる。
<補正マップの生成例(ステップS043)>
ステップS043では、全天球カメラ1は、評価値に基づいて補正する画像を選択する。
全天球カメラ1は、補正前画像18を例えば補正マップ10に基づいて補正する。また、補正マップ10は、補正において、補正前画像18が有する各画素に乗じられる補正係数25を各画素に対して割り当てたデータである。なお、補正は、補正マップ10によって実現される場合に限られない。補正は、補正マップ10以外の方法で記憶される補正係数25によって実現されてもよい。また、3つ以上の画像を用いる場合、補正マップ10は、補正前画像18ごとに生成される。
図14は、本発明の一実施形態に係る補正マップの生成の一例を説明するフローチャートである。図14に示す処理は、ステップS043の処理の一例である。
<補正前画像18の画素値に基づく計算例(ステップS0431)>
ステップS0431では、全天球カメラ1は、補正前画像18が有する画素の画素値に基づいて、補正前画像18の平均値及び分散値を計算する。なお、ステップS0431では、分散値の他に最大値が計算されてもよい。具体的には、ステップS0431では、全天球カメラ1は、補正前画像18を水平方向及び垂直方向についてそれぞれ所定のサイズとなる分割ブロックに分解し、平均値及び分散値を分割ブロックごとに計算する。また、補正前画像18がRGB又はYCrCb等各画素に対して複数種類の画素値があるカラー画像である場合、全天球カメラ1は、種類ごとに平均値及び分散値を計算する。
<補正除外マップの生成例(ステップS0432)>
ステップS0432では、全天球カメラ1は、補正除外ブロック20を生成する。具体的には、ステップS0432では、全天球カメラ1は、補正前画像18が有する画素のうち、各画素について補正するか否かの判定を行う。また、各画素に対する判定は、分割ブロック単位で行われる。補正除外ブロック20は、各分割ブロックに対する判定結果を割り当てたデータである。
図15は、本発明の一実施形態に係る補正除外マップの生成の一例を説明する図である。図15(A)は、本発明の一実施形態に係る補正前画像18の一例を説明する図である。以下、図15(A)で図示する画像が補正前画像18である場合を例に説明する。補正前画像18は、図示するように、ステップS0431で計算される輝度値の平均値が所定の値以上であるいわゆる光源19が被写体として写る範囲を有する場合がある。なお、光源19は、ステップS0431で計算される分散値が所定の値以下、輝度の最大値が所定の値以上、又はYCrCbにおいてCrCbの絶対値が所定の値以下である、いわゆる無彩色であるかによって判定されてもよい。
ステップS0432では、全天球カメラ1は、例えば光源19が写る範囲の分割ブロックを補正しない対象とする補正除外ブロック20であると判定する。なお、補正除外ブロック20は、輝度が所定の値以下となる暗い領域を示す分割ブロックであってもよい。
図15(B)は、本発明の一実施形態に係る補正前画像18における補正除外の判定結果の一例を説明する図である。
ステップS0432では、全天球カメラ1は、判定を図示するように分割ブロックごとに行う。具体的には、ステップS0432では、全天球カメラ1は、ステップS0431で計算される値に基づいて各分割ブロックが光源19を被写体とする分割ブロックであるか否かを判定する。図15(A)に示す補正前画像18である場合、全天球カメラ1は、図15(B)に示すように、光源19に対応する分割ブロックを補正除外ブロック20と判定する。判定条件は、例えば高輝度、低分散、及び無彩色の範囲を光源19と判定する等である。
図16は、本発明の一実施形態に係る補正除外ブロックの判定の一例を説明する図である。分割ブロックが補正除外ブロック20であるか否か、即ち光源19が被写体であるか否かは、例えば図16の各図で示す各判定結果を組み合わせて判定される。なお、図16では、輝度値が「0」乃至「255」、かつ、色差値が「−128」乃至「127」である場合を例に説明する。
図16(A)は、本発明の一実施形態に係る分割ブロックが高輝度、かつ、低分散であるか否かの判定の一例を説明する図である。図16(A)では、輝度値が「200」の値より大きく、かつ、輝度の分散値が「5」より小さい値であると、分割ブロックが高輝度、かつ、低分散であると判定される。
図16(B)は、本発明の一実施形態に係る分割ブロックが高輝度、かつ、無彩色であるか否かの判定の一例を説明する図である。図16(B)では、輝度値が「200」の値より大きく、かつ、色差値が「−1.0」乃至「1.0」の値であると、分割ブロックが高輝度、かつ、無彩色であると判定される。
図16(C)は、本発明の一実施形態に係る分割ブロックが高輝度、かつ、輝度値の最大値が閾値より大きい値であるか否かの判定の一例を説明する図である。図16(C)では、輝度値が「230」の値より大きく、かつ、輝度値の最大値が「250」より大きい値であると、分割ブロックが高輝度、かつ、輝度値の最大値が閾値より大きい値であると判定される。
例えば、分割ブロックが補正除外ブロック20であるか否かの判定は、図16(A)、図16(B)、及び図16(C)で示される各判定結果のうち、図16(B)で示される判定結果と組み合わせて判定する。
具体的には、分割ブロックが補正除外ブロック20であるか否かの判定は、図16(A)の判定結果と図16(B)の判定結果とを組み合わせて行う。即ち、分割ブロックが高輝度及び低分散であると判定され、かつ、分割ブロックが高輝度及び無彩色であると判定されると、分割ブロックが補正除外ブロック20であると判定される。つまり、全天球カメラ1は、高輝度、低分散、及び無彩色である分割ブロックを光源と判定する。
また、分割ブロックが補正除外ブロック20であるか否かの判定は、図16(B)の判定結果と図16(C)の判定結果とを組み合わせて行う。即ち、分割ブロックが高輝度及び無彩色であると判定され、かつ、分割ブロックが高輝度及び輝度値の最大値が閾値より大きい値であると判定されると、分割ブロックが補正除外ブロック20であると判定される。つまり、全天球カメラ1は、高輝度、輝度値の最大値が閾値より大きい値、及び無彩色である分割ブロックを光源と判定する。
図16(B)で示される判定結果と他の判定結果とを組み合わせることで、全天球カメラ1は、光源を精度よく判定できる。なお、分割ブロックが補正除外ブロック20であるか否かの判定は、上述した以外の組み合わせで実現されてもよい。
なお、全天球カメラ1は、さらに所定の値以下の輝度値である分割ブロックを補正除外ブロック20であると判定してもよい。暗い領域が撮像された範囲を補正除外ブロック20であると判定することによって、全天球カメラ1は、出力する画像において暗い領域を示す範囲で色つきを少なくすることができる。
また、全天球カメラ1は、さらに色差値が所定の値以上となる分割ブロックを補正除外ブロック20であると判定してもよい。色差値が所定の値以上となる分割ブロックを補正除外ブロック20であると判定することによって、全天球カメラ1は、出力する画像において色ずれを少なくすることができる。
図15(C)は、本発明の一実施形態に係る補正除外マップ21の一例を説明する図である。
補正除外マップ21は、図示するように、補正前画像18の分割ブロックに対してそれぞれ図16で示す判定結果を割り当てたデータである。補正除外マップ21では、例えば図示するように補正する分割ブロックに対して「0」の値、及び補正を行わない分割ブロックに対して「1」の値が割り当てられる。図15(C)では、補正除外マップ21は、図15(B)で補正除外ブロック20に対して「1」の値を割り当てる。補正前画素は、例えば「1」の値が割り当てられる分割ブロックが有する画素である。
補正前画像18は、選択画像より明るい画像であるため、光源19等の明るい被写体を写す場合がある。また、光源19又は色が飽和している被写体等を写す範囲は、補正が行われると、補正によって、輝度が変化又は色が変化し、灰色等の不自然な写りとなる場合がある。そこで、補正除外マップ21によって、光源19又は色が飽和している被写体等を補正対象から除外することによって、全天球カメラ1は、出力する画像において光源19又は色が飽和している被写体等を自然に写すことができる。よって、全天球カメラ1は、補正除外マップ21によって、出力する画像の画質を向上させることができる。
<つなぎ位置の補正係数の計算例(ステップS0433)>
図14に戻り、ステップS0433では、全天球カメラ1は、つなぎ位置の補正係数25を計算する。
図17は、本発明の一実施形態に係るつなぎ位置の補正係数の計算の一例を説明する図である。第1補正係数は、例えば図17で示す計算によって計算される値である。図17(A)は、本発明の一実施形態に係るつなぎ位置に係る画素に基づく補正係数25の計算の一例を説明する図である。
図17では、図13で示す処理によって選択される選択画像17、及び補正前画像18に基づいて全天球画像が生成される場合を例に説明する。つまり、選択画像17と、補正前画像18を補正して生成する補正後画像とをつなぎ合わせて全天球画像が生成される。以下、つなぎ合わせは、選択画像17が有するつなぎ位置画素23と、補正前画像18が有するつなぎ位置画素24とをつなぎ位置とする場合を例に説明する。
図17(B)は、本発明の一実施形態に係る選択画像17が有するつなぎ位置画素23の一例を説明する拡大図である。図17(B)では、選択画像17が有するつなぎ位置画素23がつなぎ位置画素23A、つなぎ位置画素23B、及びつなぎ位置画素23Cを有するとする。
図17(C)は、本発明の一実施形態に係る補正前画像18が有するつなぎ位置画素24の一例を説明する拡大図である。図17(C)では、補正前画像18が有するつなぎ位置画素24がつなぎ位置画素24A、つなぎ位置画素24B、及びつなぎ位置画素24Cを有するとする。
以下、つなぎ位置画素23Aに対するつなぎ位置がつなぎ位置画素24A、つなぎ位置画素23Bに対するつなぎ位置がつなぎ位置画素24B、つなぎ位置画素23Cに対するつなぎ位置がつなぎ位置画素24Cである場合を例に説明する。
補正係数25は、つなぎ位置について、選択画像17が有するつなぎ位置画素23が示す画素値と、補正前画像18が有するつなぎ位置画素24が示す画素値とが一致するように、補正前画像18を補正するのに用いられる値である。以下、補正前画像18のつなぎ位置画素23Aに対する補正係数25を補正係数25Aとし、補正前画像18のつなぎ位置画素23Bに対する補正係数25を補正係数25Bとする。
図17では、補正係数25は、例えば下記(1)式で計算される。例えば、補正係数25は、(1)式で示すように、基準となる選択画像17の画素値を補正対象となる補正前画像18の画素値で割る除算で求められる。なお、補正係数25Aの計算では、(1)式の「選択画像の画素値」は、つなぎ位置画素24Aが示す画素値である。また、補正係数25Aの計算では、(1)式の「補正前画像の画素値」は、つなぎ位置画素23Aが示す画素値である。
同様に、補正係数25Bの計算では、(1)式の「選択画像の画素値」は、つなぎ位置画素24Bが示す画素値である。なお、補正係数25Bの計算では、(1)式の「補正前画像の画素値」は、つなぎ位置画素24Bが示す画素値である。以降、つなぎ位置画素23Cを含む他のつなぎ位置画素23も同様に補正係数25が計算される。また、選択画素値は、例えば(1)式の「選択画像の画素値」である。さらに、補正前画素値は、例えば(1)式の「補正前画像の画素値」である。
なお、補正係数25は、(1)式で計算される値に限られない。例えば、補正係数25は、(2)式で示すように、基準となる選択画像17の画素値から補正対象となる補正前画像18の画素値を引く減算で求められてもよい。全天球カメラ1が補正係数25を電子回路で計算する場合等では、全天球カメラ1は、減算で補正係数25を計算することによって、除算で計算する場合と比較して電子回路の回路規模を小さくできる。
計算される補正係数25は、補正マップ10に記憶される。
図17(D)は、本発明の一実施形態に係る補正マップ10の一例を説明する図である。
補正マップ10が有する各データは、補正前画像18が有する各画素に対応する。また、図17(D)では、補正マップ10のつなぎ位置対応データ26は、補正前画像18が有するつなぎ位置画素23と対応する。
図17(E)は、本発明の一実施形態に係る補正マップ10が有するつなぎ位置対応データ26の一例を説明する拡大図である。補正マップ10が有するつなぎ位置対応データ26のうち、つなぎ位置画素23Aの補正に用いられる補正係数25Aは、つなぎ位置対応データ26Aに記憶される。同様に、つなぎ位置画素23Bの補正に用いられる補正係数25Bは、つなぎ位置対応データ26Bに記憶される。以降、つなぎ位置画素23Cを含む他のつなぎ位置画素23もつなぎ位置対応データ26C以降に同様に記憶される。なお、補正後画素値は、例えば図17で示す計算によって計算される補正係数25をつなぎ位置画素23が示す画素値に乗じた値である。
<つなぎ位置以外の補正係数の計算例(ステップS0434)>
図14に戻り、ステップS0434では、全天球カメラ1は、つなぎ位置以外の補正係数25を計算する。具体的には、ステップS0434では、全天球カメラ1は、ステップS0433で計算されるつなぎ位置の補正係数25に基づいて、つなぎ位置以外の補正係数25を計算する。第2補正係数は、例えばステップS0434の処理によって計算される係数である。
図18は、本発明の一実施形態に係るつなぎ位置以外の補正係数の計算の一例を説明する図である。図18で示す処理は、ステップS0434の処理の一例である。図18は、図17と同様に補正対象が補正前画像18である場合を例に説明する。
図18(A)は、本発明の一実施形態に係るつなぎ位置の補正係数を計算した後の補正マップ10の一例を説明する図である。図17に示すステップS0433のつなぎ位置の補正係数の計算後は、補正マップ10がつなぎ位置対応データ26を有する。つまり、つなぎ位置対応データ26の補正係数は、図17(E)で示すように計算が終了している。
ステップS0434では、全天球カメラ1は、画像の中央付近を示す中心範囲27が設定される。中心範囲27は、第1画像3及び第2画像4の中心付近を示す範囲である。例えば、中心範囲27は、入射角度αが所定の値以下となる範囲である。なお、中央付近の画素値は、例えば中心範囲27に含まれる画素が示す画素値である。
ステップS0434では、全天球カメラ1は、補正係数をつなぎ位置から中心範囲27までの範囲、つまりつなぎ位置より内側となる範囲(以下、内側範囲28という。)と、つなぎ位置から外側となる範囲(以下、外側範囲29という。)とに分けて計算する。
図18(B)は、本発明の一実施形態に係る内側範囲28の一例を説明する図である。
図18(C)は、本発明の一実施形態に係る外側範囲29の一例を説明する図である。
図19は、本発明の一実施形態に係る内側範囲の補正係数の計算の一例を説明する図である。図19に示す計算は、内側範囲28に対する補正係数の計算方法の一例である。
図19(A)は、本発明の一実施形態に係る中心範囲27の補正係数とつなぎ位置対応データ26に記憶される補正係数とを設定する一例を説明する図である。
つなぎ位置対応データ26に記憶される補正係数は、図17で示す計算によって計算される補正係数25A(図17)、及び補正係数25B(図17)等である。中心範囲27の補正係数には、補正が行われない値、例えば「1.0」等の値が設定される。
内側範囲28に対する補正係数は、例えばつなぎ位置対応データ26に記憶される補正係数と、中心範囲27の補正係数とを補間して計算される。
図19(B)は、本発明の一実施形態に係る補間処理の方向の一例を示す図である。
矢印30が示す方向のように、つなぎ位置画素23の位置から中心範囲27の位置に向かって補正係数を補間によって計算する。つまり、内側範囲28に対する補正係数は、矢印30が示す方向に向かうに伴って、つなぎ位置対応データ26に記憶される補正係数から徐々に中心範囲27の補正係数の値に近づく値である。
図19(C)は、本発明の一実施形態に係る内側範囲28の一例を説明する図である。
図19(D)は、本発明の一実施形態に係る内側範囲28の補正係数の計算の一例を説明する拡大図である。
内側範囲28の補正係数のうち、全天球カメラ1が内側補正係数281を計算する場合を例に説明する。例えば、内側補正係数281は、加重平均等に基づいて計算される。具体的には、内側補正係数281は、中心範囲27の補正係数である中心補正係数271(以下、単に中心補正係数271という。)と、つなぎ位置対応データ26に記憶されるつなぎ補正係数261(以下、単につなぎ補正係数261という。)とに基づいて計算される。
内側補正係数281をrt、中心補正係数271をrc、及びつなぎ補正係数261をroとし、中心範囲27の画素と内側範囲28の画素との距離をd1、及び内側範囲28の画素とつなぎ位置画素23との距離をd2とする。また、中心補正係数271は、下記(3)式等で計算される。
なお、内側補正係数281を計算する補間方法は、(3)式による方法に限られない。補間方法は、例えばバイリニア(bi−linear)法、ニアレストネイバー(nearest neighbor)法、又はバイキュービック(bi−cubic)法等による方法でもよい。
外側範囲29の補正係数は、後段で行われるステップS0436のローパスフィルタ(low−pass filter)による処理が行われてもつなぎ位置対応データ26の補正係数に変化が少ない値を入力する。外側範囲29の補正係数には、例えば図で1つ上の画素の補正係数が入力される。
<補正除外マップの適用例(ステップS0435)>
図14に戻り、ステップS0435では、全天球カメラ1は、ステップS0432で生成される補正除外マップ21を補正マップ10に適用する。
図20は、本発明の一実施形態に係る補正除外マップの適用の一例を説明する図である。
図20(A)は、本発明の一実施形態に係る補正マップ10の一例を説明する図である。
図20では、ステップS0433及びステップS0434で計算される各補正係数25が、補正マップ10に図20(A)で図示するように記憶されている場合を例に説明する。図20(A)で示す補正マップ10に記憶される各補正係数25は、(1)式で計算される補正係数25の一例である。また、補正係数25が(2)式で計算される場合、補正マップ10は、整数値が記憶される。
図20(B)は、本発明の一実施形態に係る補正除外マップ21の一例を説明する図である。図20では、ステップS0432で生成される補正除外マップ21が図20(B)で図示するように生成される場合を例に説明する。また、図20(B)では、補正除外マップ21は、図15(C)で示すステップS0432の処理で補正除外ブロック20と判定される画素を「1」とする。すなわち、補正除外マップ21に「1」と入力される画素は、補正を行わない画素である。
ステップS0435では、全天球カメラ1は、図20(A)で示す補正マップ10を図20(B)で示す補正除外マップ21に基づいて補正する。例えば、補正除外マップ21で「1」となっている画素に対する補正マップ10に記憶される補正係数25の値を「1.0」と補正する。
図20(C)は、本発明の一実施形態に係る補正除外マップ21に基づく補正後の補正マップ10の一例を説明する図である。図20(C)で示す補正マップ10は、図20(A)で示す補正マップ10と比較して、(x3,y2)、(x4,y2)、及び(x3,y3)の座標の補正係数25が「1.0」となっている点が異なる。ステップS0435では、全天球カメラ1は、図示するように、補正除外マップ21で示される(x3,y2)、(x4,y2)、及び(x3,y3)の座標の補正係数25を「1.0」とする。補正係数25を「1.0」とすると、各画素値は、補正では、「1.0」が各画素値に乗じられる。そのため、各画素値は、補正が行われても画素値が変化しない。なお、補正除外マップの適用は、他の方法で実現されてもよい。補正除外マップ21によって補正しないと判定された画素は、補正マップ10に基づく補正の各処理では、いわゆる読み飛ばし等で対象外とする方法等によって全天球カメラ1が補正を制限してもよい。
<ローパスフィルタによる処理例(ステップS0436)>
ステップS0436では、全天球カメラ1(図1)は、補正マップ10(図20)に対してローパスフィルタによる処理を行う。
ローパスフィルタによる処理を行うことによって、全天球カメラ1は、補正マップ10に記憶される各補正係数25(図20)が隣接する画素の補正係数と比較して急に変化する場合を少なくできる。さらに、各補正係数25が隣接する画素の補正係数と比較して急に変化する場合を少なくできると、全天球カメラ1は、補正係数によって補正される画素の画素値を急に変化する場合を少なくできる。
画素値が急に変化すると、出力される画像が不自然な画像となる場合がある。したがって、全天球カメラ1は、ローパスフィルタによる処理によって、出力される画像の画質を向上させることができる。
ステップS0435及びステップS0436の処理は、繰り返して行われる。また、ローパスフィルタによる処理は、外側範囲29の補正係数25に対しても行われるため、ステップS0435及びステップS0436の処理は、2回以下が望ましい。
<出力画像用変換テーブルの生成の例(ステップS05)>
図7に戻り、ステップS05では、全天球カメラ1(図1)は、出力画像用変換テーブルを生成する。また、出力画像用変換テーブルは、ステップS03で補正された変換テーブルを回転変換することによって生成される。
図21は、本発明の一実施形態に係る回転変換の一例を説明する図である。
例えば、ステップS05では、全天球カメラ1は、図21(A)及び図21(B)のような画像が撮像された場合でも、図21(C)に図示するように、全天球カメラ1の姿勢の傾き等を補正した全天球画像が生成できるように回転変換等によって補正を行う。なお、ステップS05の処理では、ジャイロセンサ等による計測結果が用いられてもよい。
<第2歪補正例(ステップS06)>
図7に戻り、ステップS06では、全天球カメラ1(図1)は、第2歪補正を行う。また、第2歪補正は、出力する画像である補正用全天球画像52を生成する処理である。
図22は、本発明の一実施形態に係る第2歪補正の一例を説明する図である。また、第2歪補正では、全天球カメラ1は、第1画像3(図4)及び第2画像4(図4)から図13に示すステップS042の処理によって選択される選択画像と、選択画像以外の画像である補正前画像とに基づいて補正用全天球画像52を生成する。さらに、補正用全天球画像52は、計算用全天球画像51と比較して、歪補正した各画像が水平方向に並ぶように配置される点が異なる。
図22(B)は、本発明の一実施形態に係る補正用全天球画像52との選択画像、及び補正前画像との関係の一例を説明する図である。なお、図22(B)は、選択画像に第2撮像素子1H4で撮像される第2画像が選択され、かつ、補正前画像に第1撮像素子1H3で撮像される第1画像が選択される場合の例である。以下、選択画像に第2画像が選択され、かつ、補正前画像に第1画像が選択される場合を例に説明する。
第2歪補正では、例えば全天球カメラ1は、補正用全天球画像52の左半分を主に選択画像を歪補正した歪補正済み選択画像33に基づいて生成する。同様に、第2歪補正では、全天球カメラ1は、補正用全天球画像52の右半分を主に補正前画像を歪補正した歪補正済み補正前画像34に基づいて生成する。
選択画像、及び補正前画像は、歪補正済み選択画像33、及び歪補正済み補正前画像34が補正用全天球画像52に配置された場合に天頂方向である垂直角度φ=0°が一致するように変換される。
図8で示す計算用全天球画像51と同様に、選択画像、及び補正前画像において重複域2が撮像される範囲は、補正用全天球画像52では、第1重複範囲8となる。
<補正マップによる補正例(ステップS07)>
図7に戻り、ステップS07では、全天球カメラ1は、補正用全天球画像52(図22)を補正マップによって補正する。補正マップは、ステップS06の第2歪補正によって変更される歪補正済み補正前画像に対応して回転変換及びサイズ変更等の処理が行われる。
図23は、本発明の一実施形態に係る補正マップによる補正の一例を説明する図である。図23では、補正マップ10による補正を各画像がモノクロ画像である場合と、各画像がカラー画像である場合とに分けて説明する。
補正は、補正マップ10に基づいて歪補正済み補正前画像34に対して行われる。また、歪補正済み補正前画像34に対して補正マップ10による補正が行われることによって補正後画像22が生成される。さらに、3つ以上の画像を用いる場合、補正は、複数の歪補正済み補正前画像34に対してそれぞれ行われ、複数の補正後画像22が生成される。
図23(A)は、本発明の一実施形態に係るモノクロ画像に対する補正マップ10による補正の一例を説明する図である。
各画像がモノクロ画像である場合、各画像は、輝度を示す1つのプレーン(plane)データによって構成される。また、補正は、図示するように、歪補正済み補正前画像34が有する補正前画素341に対して補正マップ10が記憶する補正係数25を乗じて行う。つまり、補正後画像22が有する補正後画素221が示す補正後画素値は、補正前画素341が示す補正前画素値に補正係数25を乗じた値である。なお、補正に用いられる補正マップ10は、歪補正済み補正前画像34に対応して回転変換及びサイズ変更等が行われた補正マップ10である。
なお、補正係数25が(2)式で計算される場合、補正は、歪補正済み補正前画像34が有する補正前画素341に対して補正マップ10が記憶する補正係数25を加えて行う。
図23(B)は、本発明の一実施形態に係るカラー画像に対する補正マップ10による補正の一例を説明する図である。
各画像がカラー画像である場合、各画像は、3つのプレーンデータによって構成される。
図23(B)では、歪補正済み補正前画像34は、第1プレーンデータ34A、第2プレーンデータ34B、及び第3プレーンデータ34Cの3つのプレーンデータから構成される。また、図23(B)では、補正後画像22も同様のプレーンデータから構成される。なお、各プレーンデータは、歪補正済み補正前画像34の色空間等によって異なる。例えば、歪補正済み補正前画像34がRGB画像である場合、第1プレーンデータ34Aは、各画素の「R」の値を示すデータを有する。同様に、第2プレーンデータ34Bは、各画素の「G」の値を示すデータを有し、第3プレーンデータ34Cは、各画素の「B」の値を示すデータを有する。また、例えば歪補正済み補正前画像34がYCrCb画像である場合、第1プレーンデータ34Aは、各画素の「Y」の値を示すデータを有する。同様に、第2プレーンデータ34Bは、各画素の「Cr」の値を示すデータを有し、第3プレーンデータ34Cは、各画素の「Cb」の値を示すデータを有する。
各画像がカラー画像である場合、補正マップ10は、それぞれのプレーンに対応する補正マップデータを有する。また、第1補正マップ10Aは、第1プレーンデータ34A対応する。さらに、第2補正マップ10Bは、第2プレーンデータ34Bに対応する。そのうえ、第3補正マップ10Cは、第3プレーンデータ34Cに対応する。各対応する補正マップに基づいて、歪補正済み補正前画像34のそれぞれのプレーンデータが補正される。
補正後画像22の第1プレーンデータ22Aは、第1補正マップ10Aの補正係数25に基づいて歪補正済み補正前画像34の第1プレーンデータ34Aを補正して生成する。また、補正後画像22の第2プレーンデータ22Bは、第2補正マップ10Bの補正係数25に基づいて歪補正済み補正前画像34の第2プレーンデータ34Bを補正して生成する。さらに、補正後画像22の第3プレーンデータ22Cは、第3補正マップ10Cの補正係数25に基づいて歪補正済み補正前画像34の第3プレーンデータ34Cを補正して生成する。
なお、各プレーンデータは、同一のデータ数である場合に限られない。例えば、歪補正済み補正前画像34がYCrCb画像である場合、Cr及びCbのデータ数は、Yのデータ数に対して少ない場合がある。したがって、Cr及びCbの各補正マップは、Cr及びCbのデータ数に対応して、Yのデータ数に対して少ないデータ数であってもよい。
<出力画像の生成例(ステップS08)>
図7に戻り、ステップS08では、全天球カメラ1は、出力する画像となる出力用全天球画像を生成する。また、出力用全天球画像は、ステップS08の補正によって生成される補正後画像と、図13に示すステップS042の処理によって選択される選択画像とに基づいて生成される。
図24は、本発明の一実施形態に係る出力用全天球画像の一例を説明する図である。例えば、出力用全天球画像53は、図示するように、歪補正済み選択画像33と補正後画像22とを配置して生成される。また、第1重複範囲8の画素は、歪補正済み選択画像33及び補正後画像22をブレンドして生成する。
<補正係数の上限、及び補正係数の下限設定例>
補正係数は、計算される際に上限となる上限値、又は下限となる下限値が設定されてもよい。
図25は、本発明の一実施形態に係る補正係数の制限処理の一例を説明するフローチャートである。
<補正係数の参照例(ステップS2501)>
ステップS2501では、全天球カメラ1は、図17及び図18等で示す計算で計算される補正係数を参照する。
<閾値の計算、又は閾値テーブルの参照例(ステップS2502)>
ステップS2502では、全天球カメラ1は、閾値の計算又は閾値テーブルを参照する。ここで、閾値は、上限となる上限値及び下限となる下限値である。具体的には、閾値は、歪補正済み補正前画像34(図22)の画素値に対応して計算又は取得される。また、閾値テーブルは、閾値を記憶し、全天球カメラ1は、歪補正済み補正前画像34(図22)の画素値に対応する閾値を取得する。
補正係数が(1)式で計算される場合、全天球カメラ1は、例えば下記(4)式で上限値、及び下限値を計算する。(4)式では、上限値をTup、下限値をTdw、画素値をs、画素値の許容する許容値をaとする。
補正係数が(2)式で計算される場合、全天球カメラ1は、例えば下記(5)式で上限値及び下限値を計算する。(5)式では、上限値をTup、下限値をTdw、画素値の許容する許容値をaとする。
図26は、本発明の一実施形態に係る上限値、及び下限値の一例を説明する図である。
図26(A)は、本発明の一実施形態に係る(4)式で計算される上限値及び下限値の一例を説明する図である。図26(B)は、本発明の一実施形態に係る(5)式で計算される上限値及び下限値の一例を説明する図である。
<閾値と補正係数との比較例(ステップS2503)>
ステップS2503では、全天球カメラ1は、ステップS2501で参照する補正係数と、ステップS2502で計算される閾値又はステップS2502で閾値テーブルから参照される閾値とを比較する。また、ステップS2503では、全天球カメラ1は、補正係数が上限値Tupより大きい又は補正係数が下限値Tdwより小さいか否かを判断する。なお、比較は、上限値Tup又は下限値Tdwに基づく比較のいずれか一方を行う処理でもよい。次に、補正係数が上限値Tupより大きい又は補正係数が下限値Tdwより小さい場合(ステップS2503でYES)、全天球カメラ1は、ステップS2504に進む。また、補正係数が上限値Tupより大きくなく、かつ、補正係数が下限値Tdwより小さくない場合(ステップS2503でNO)、全天球カメラ1は、ステップS2505に進む。
<補正係数の修正例(ステップS2504)>
ステップS2504では、全天球カメラ1は、ステップS2501で参照する補正係数を修正する。具体的には、ステップS2504では、全天球カメラ1は、補正を行わない値に補正係数を修正する。例えば、補正係数が(1)式で計算される場合、補正係数は、ステップS2504で「1.0」に修正される。また、補正係数が(2)式で計算される場合、補正係数は、ステップS2504で「0」に修正される。
<全ブロックの処理が終了しているか否かの判断例(ステップS2505)>
ステップS2505では、全天球カメラ1は、全ブロックの処理が終了しているか否かを判断する。即ち、全ブロックの処理が終了している場合(ステップS2505でYES)、全天球カメラ1は、処理を終了する。また、全ブロックの処理が終了していない場合(ステップS2505でNO)、全天球カメラ1は、ステップS2501に進む。
図25に示す処理は、図17で示すステップS0433の処理又は図18で示すステップS0434の処理によって補正係数が計算される場合等に行われる。
全天球カメラ1は、図25に示す補正係数の上限又は補正係数の下限を設定する処理によって、補正係数が極端に大きな値又は補正係数が小さな値となることを少なくできる。したがって、図25に示す処理によって、全天球カメラ1は、出力する画像が明るくなりすぎること又は暗くなりすぎることを少なくできる。
補正係数が(1)式によって計算される場合、補正係数は、除算で計算される場合がある。そのため、補正係数は、同じ明るさ及び色ずれの差であっても、輝度値によって補正係数の変動が大きくなる場合がある。また、つなぎ位置画素23に対応する補正係数は、図18で示す内側範囲28の画素に対応する補正係数の計算等に用いられる。したがって、つなぎ位置画素23に対応する補正係数が極端に小さい値等であることは、画像全体に影響する場合がある。
全天球カメラ1は、補正係数の上限又は補正係数の下限を設定することによって、補正係数が極端に大きな値又は補正係数が極端に小さな値となることを少なくでき、出力する画像の画質を向上させることができる。
なお、各種処理の処理単位は、上述した処理単位に限られない。各種処理は、例えば1画素ごとを処理単位として行われてもよい。また、各種処理は、いくつかの画素をまとめたグループ又はブロック単位で行われてもよい。
<機能構成>
図27は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を説明する機能ブロック図である。全天球カメラ1は、選択部1F1と、計算部1F2と、判定部1F3と、補正部1F4と、画像生成部1F5とを有する。
選択部1F1は、撮像される第1画像3及び第2画像4から選択画像17を選ぶ。具体的には、選択部1F1は、図13に示す処理等によって選択画像17を選択し、選択画像17以外の画像を補正前画像18とする。また、画像が3つ以上入力される場合、選択部1F1は、いずれか1つの画像を選択画像17に選び、他の画像を補正前画像18とする。なお、選択部1F1は、画像処理回路1H13、及びCPU1H16等によって実現される。
計算部1F2は、補正係数の計算等を行う。具体的には、計算部1F2は、ステップS0433及びステップS0434の処理等によって補正係数を計算し、補正係数を補正マップ10に記憶する。なお、計算部1F2は、画像処理回路1H13、及びCPU1H16等によって実現される。
判定部1F3は、補正前画像18において光源19等を判定する。具体的には、判定部1F3は、図15等で示すように光源19等を判定し、判定結果を補正除外マップ21(図20(B))に記憶する。また、判定部1F3は、図20等で示すように補正除外マップ21を補正マップ10(図20(A))に適用して光源19等を示す画素の補正を制限する。なお、判定部1F3は、画像処理回路1H13及びCPU1H16等によって実現される。
補正部1F4は、補正マップ10(図20(C))に含まれる補正係数に基づいて補正前画像18が有する画素を補正し、補正後画像22を生成する。なお、補正部1F4は、画像処理回路1H13及びCPU1H16等によって実現される。
画像生成部1F5は、選択画像17及び補正後画像22に基づいて出力用全天球画像53等の出力する画像を生成し、ユーザに表示する等の出力を行う。なお、画像生成部1F5は、画像処理回路1H13及びCPU1H16等によって実現される。
全天球カメラ1は、選択部1F1によって第1画像3及び第2画像4からフレア等の影響が少ない選択画像17を選ぶ。次に、全天球カメラ1は、計算部1F2によって補正前画像18を選択画像17と明るさが均一となる等となるように補正する補正係数25を計算する。さらに、全天球カメラ1は、補正部1F4によって補正係数25に基づいて補正前画像18を補正し、補正後画像22を生成する。また、全天球カメラ1は、画像生成部1F5によって選択画像17及び補正後画像22に基づいて出力用全天球画像53等の出力する画像を生成する。
補正後画像22は、補正係数25に基づいて補正された画像である。そのため、補正後画像22は、明るさが均一等となっているため、出力用全天球画像53等では、選択画像17及び補正後画像22をつなぎ合わせたつなぎ目等が目立ちにくくできる。したがって、全天球カメラ1は、撮像される画像に基づいて計算される補正係数25による補正によって、出力用全天球画像53等の出力する画像の画質を向上できる。
また、各種処理は、各種処理の全部又は一部がCPU等を有する情報処理装置又は情報処理システムに各種処理を実行させるためのファームウェア(firmware)を含むプログラムによって実現されてもよい。
なお、記録媒体に本実施の形態に係る各種処理を実現するプログラムが記録され、この記録媒体に記録されるプログラムは、光学ドライブ装置等の入力装置等を介して情報処理装置にインストールされる。また、インストールされるプログラムは、情報処理装置により実行可能となる。なお、記録媒体は、CD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体である。コンピュータが読取可能な記録媒体は、DVD(Digital Versatile Disk)、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の可搬型記録媒体、及びフラッシュメモリ(flash memory)等の半導体メモリ等である。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
1 全天球カメラ
3 第1画像
4 第2画像
5 全天球画像
8 第1重複範囲
10 補正マップ
13 第2重複範囲
17 選択画像
21 補正除外マップ
221 補正後画素
25、25A、25B 補正係数
341 補正前画素
特許第4739122号公報

Claims (11)

  1. 第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置であって、
    前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選ぶ選択部と、
    前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算する計算部と、
    前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成する補正部と、
    前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成部と
    を含む画像処理装置。
  2. 前記選択部は、前記第1画素の輝度値を平均した第1平均値と、前記第2画素の輝度値を平均した第2平均値とを計算し、前記第1平均値と前記第2平均値とを比較して値が低い方を前記選択画像に選ぶ請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記選択部は、前記第1画素、及び前記第2画素から、前記第1平均値、及び前記第2平均値を計算するのに用いる画素をそれぞれ選定する請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 前記補正前画素の輝度に基づいて前記補正前画素が光源を撮像した画素を含むか否かをそれぞれ判定する判定部をさらに含み、
    前記補正部は、前記光源を撮像した画素であると判定した場合、前記光源を撮像した画素であると判定された画素に対する補正を制限する請求項2又は3に記載の画像処理装置。
  5. 前記計算部は、前記選択画素が示す選択画素値を前記補正前画素が示す補正前画素値で除算して第1補正係数を計算し、かつ、前記第1補正係数を前記補正前画素値に乗じて計算される前記補正後画像の補正後画素値を計算し、前記補正後画素値と、前記補正前画像の中央付近の画素値とに基づいて第2補正係数を計算し、
    前記補正部は、前記第1補正係数、又は前記第2補正係数を前記補正前画素値に乗じる補正を行う請求項1乃至4のいずれかに記載の画像処理装置。
  6. 前記計算部は、前記補正係数の上限となる値、及び前記補正係数の下限となる値の少なくともいずれか一方が設定される請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 撮像画像をそれぞれ撮像する3つ以上の撮像素子を有する画像処理装置であって、
    前記撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記撮像画像がそれぞれ有する画素に基づいて、前記撮像画像のうち、いずれか1つの画像を選択画像に選ぶ選択部と、
    前記選択画像が有する選択画素と、前記選択部に選択された画像を除く複数の前記撮像画像のうち1つの撮像画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を前記複数の補正前画像についてそれぞれ計算する計算部と、
    前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して複数の補正後画像を生成する補正部と、
    前記選択画像、及び前記複数の補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成部と
    を含む画像処理装置。
  8. 第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置が行う画像処理方法であって、
    前記画像処理装置が、前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選ぶ選択手順と、
    前記画像処理装置が、前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算する計算手順と、
    前記画像処理装置が、前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成する補正手順と、
    前記画像処理装置が、前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成手順と
    を含む画像処理方法。
  9. 第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置と情報処理装置を有する画像処理システムであって、
    前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選ぶ選択部と、
    前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算する計算部と、
    前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成する補正部と、
    前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成部と
    を含む画像処理システム。
  10. 第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置に画像処理を実行させるためのプログラムであって、
    前記画像処理装置が、前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選ぶ選択手順と、
    前記画像処理装置が、前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算する計算手順と、
    前記画像処理装置が、前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成する補正手順と、
    前記画像処理装置が、前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成手順と
    を実行させるためのプログラム。
  11. 第1画像を撮像する第1撮像素子、及び第2画像を撮像する第2撮像素子を有する画像処理装置に画像処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記画像処理装置が、前記第1撮像素子、及び前記第2撮像素子によって重複して撮像される重複域を示す前記第1画像の第1画素、及び前記重複域を示す前記第2画像の第2画素に基づいて前記第1画像、及び前記第2画像のいずれか一方を選択画像に選ぶ選択手順と、
    前記画像処理装置が、前記選択画像が有する選択画素と、前記第1画像、及び前記第2画像のうち、いずれか他方の画像である補正前画像が有する補正前画素とに基づいて前記補正前画素を補正する補正係数を計算する計算手順と、
    前記画像処理装置が、前記補正係数に基づいて前記補正前画素を補正して補正後画像を生成する補正手順と、
    前記画像処理装置が、前記選択画像、及び前記補正後画像に基づいて出力される画像を生成する画像生成手順と
    を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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