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      圖像處理器、圖像處理方法和程序的制作方法

      文檔序號:7891816閱讀:225來源:國知局
      專利名稱:圖像處理器、圖像處理方法和程序的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及圖像處理器、圖像處理方法和程序。具體而言,本技術(shù)便于生成圖像失真已被校正的廣角合成圖像。
      背景技術(shù)
      在相關(guān)技術(shù)中,在擺動(dòng)或平移成像裝置并且連接所捕獲的圖像以生成全景圖像,即合成圖像的同時(shí),執(zhí)行多個(gè)成像操作,其中該合成圖像與通過單個(gè)成像操作獲得的圖像相比,覆蓋了更寬的視角。例如,在日本未審查專利申請公報(bào)No. 8-116490中,為了生成全景圖像,當(dāng)合成圖像吋,對由攝影透鏡像差、視差等等所引起的幾何移位進(jìn)行校正。在日本未審查專利申請公報(bào)No. 8-116490中,通過使用其中視差已經(jīng)基于通過到主題的距離的距離信息所計(jì)算的視 差大小校正的圖像來生成圖像。在日本未審查專利申請公報(bào)No. 2009-260567中,失真根據(jù)攝影條件或圖像的使用來校正。為了通過將多個(gè)所捕獲的圖像數(shù)據(jù)連接在一起來產(chǎn)生全景圖像,例如,根據(jù)成像時(shí)透鏡的焦距來校正失真,并且將失真已被校正的圖像連接在一起。當(dāng)通過使用廣角透鏡來捕獲廣角圖像時(shí),進(jìn)行了遺留了邊緣失真的校正,這是因?yàn)榫哂羞吘壥д娴膱D像比沒有邊緣失真的圖像看起來更自然。

      發(fā)明內(nèi)容
      當(dāng)采用圓柱投影法來生成全景圖像時(shí),在固定的位置處旋轉(zhuǎn)成像裝置以生成多個(gè)所捕獲圖像,并接著將所生成的圖像連接在一起。圖IA至ID示出了圓柱投影法。該圓柱投影法假設(shè)成像裝置到主題的距離總是恒定的。如圖IA所示,當(dāng)成像裝置90到主題91的距離恒定且主題91的尺寸相同,則圖IB所示的所捕獲圖像中的主題圖像91p的尺寸似乎相等。另ー方面,當(dāng)成像裝置到主題的距離發(fā)生了改變,則會(huì)根據(jù)到主題的距離而發(fā)生圖像失真。例如,假定從成像裝置90延伸到圓柱表面93上的第一捕獲圖像94的一個(gè)端點(diǎn)Pl的分段LNl與平面96相交于交點(diǎn)Pl,處,如圖IC所示。從成像裝置90的位置延伸到第一捕獲圖像94的另一端點(diǎn)P2的分段LN2與平面96相交于交點(diǎn)P2'處。類似地,假定從成像裝置90的位置延伸到圓柱表面93上的第二捕獲圖像95的一個(gè)端點(diǎn)P3的分段LN3與平面96相交于交點(diǎn)P3'處。從成像裝置90的位置延伸到第二捕獲圖像95的另一端點(diǎn)P4的分段LN4與平面96相交于交點(diǎn)P4'處。在此情況下,第一捕獲圖像94代表在平面96上的交點(diǎn)Pli與P2'之間延伸的范圍。類似地,第二捕獲圖像95代表在平面96上的交點(diǎn)P3與P4'之間延伸的范圍。從成像裝置90的位置到交點(diǎn)PP的距離大于從成像裝置90的位置到交點(diǎn)P2'的距離,并且從成像裝置90的位置到交點(diǎn)P4'的距離大于從成像裝置90的位置到交點(diǎn)P3'的距離。結(jié)果,平面96上的主題92成了如圖ID所示的鼓狀失真主題圖像92p。由于圓柱投影法是假設(shè)了成像裝置到主題的距離總是恒定的成像方法,所以位于距成像裝置的不同的距離處的主題似乎根據(jù)其距離在所捕獲圖像上發(fā)生失真。但是,很難通過校正由成像透鏡像差和視差所引起的幾何移位(如在日本未審查專利申請公報(bào)No. 8-116490中)或通過根據(jù)透鏡焦距校正失真(如在日本未審查專利申請公報(bào)No. 2009-260567中)來校正由到成像裝置的不同的距離所引起的這些失真。期望提供能夠方便生成其中由到成像裝置的不同的距離所引起的圖像失真已被校正的廣角合成圖像的圖像處理器、圖像處理方法和程序。本發(fā)明的實(shí)施例涉及圖像處理器,該圖像處理器包括合成處理單元,該成處理單元通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖 像;以及處理單元,該處理単元適于通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾該全景圖像來校正由到該主題的不同距離所引起的全景圖像中主題的圖像失真。在本技術(shù)的實(shí)施例中,通過采用圓柱投影法來捕獲多個(gè)圖像。通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成廣角合成圖像。通過基于在主題的多個(gè)位置處,例如在將所剪輯圖像連接在一起的方向上的多個(gè)位置處所測量的到主題的距離的距離信息來校正由不同的距離所引起的全景圖像中主題的圖像失真。當(dāng)合成圖像被縮小吋,當(dāng)距離信息從最長距離開始變短時(shí),合成圖像的縮小率増大。因合成圖像的縮小所產(chǎn)生的沒有圖像信息的區(qū)域被轉(zhuǎn)換成預(yù)定的圖像。此外,通過去除沒有圖像信息的區(qū)域來從所縮小的合成圖像中剪輯矩形圖像。當(dāng)合成圖像被放大時(shí),當(dāng)距離信息從最短距離開始變長時(shí),合成圖像的放大率増大。在顯示了圖像的顯示單元上,顯示合成圖像和失真已被校正的合成圖像,使得可以選擇合成圖像的任一者。本技術(shù)的另一實(shí)施例涉及圖像處理方法,該圖像處理方法包括通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖像;以及通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾該全景圖像來校正由到該主題不同的距離所引起的全景圖像中主題的圖像失真。本技術(shù)的另一實(shí)施例涉及用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行圖像處理以通過多個(gè)所捕獲圖像來生成廣角全景圖像的程序,該程序包括通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖像;以及通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾該全景圖像來校正由到該主題不同的距離所引起的全景圖像中主題的圖
      像失真。根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的程序是可以諸如光盤、磁盤、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器或任何其他記錄介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀形式設(shè)置到能夠執(zhí)行各種程序的通用計(jì)算機(jī),或通過諸如網(wǎng)絡(luò)之類的通信介質(zhì)設(shè)置的程序。一旦這樣的程序以計(jì)算機(jī)可讀形式設(shè)置,則根據(jù)該程序在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行處理。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并將所剪輯的圖像連接在一起來生成合成圖像。通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所得到的距離信息來校正由不同的距離所引起的合成圖像中主題的圖像失真。因此,本技術(shù)的實(shí)施例使得能夠生成其中由到成像裝置的不同的距離所引起的圖像失真已被校正的廣角合成圖像。


      圖IA至圖ID闡明了圓柱投影法;
      圖2示出了其中采用了圖像處理器的成像裝置的構(gòu)造;圖3示出了具有相位差像素的CMOS固態(tài)成像設(shè)備的構(gòu)造;圖4闡明了偏移量與散焦(defocus)量之間的關(guān)系;圖5是闡明其中采用了圖像處理器的成像裝置的操作的流程;
      圖6A及圖6B闡明了當(dāng)采用圓柱投影法時(shí)成像裝置與主題之間的關(guān)系;圖7示出了成像裝置與主題之間愛你的示例性距離;圖8示出了基于距離信息進(jìn)行圖像縮小的示例性縮小率;圖9A及圖9B闡明了在處理單元中所執(zhí)行的失真校正處理;圖IOA至圖IOE闡明了在完成失真校正處理之后由處理單元所執(zhí)行的圖像處理;以及圖11是闡明其中采用了圖像處理器的成像裝置的其它操作的流程。
      具體實(shí)施例方式現(xiàn)在,將描述本技術(shù)的實(shí)施例。將按照下列次序給出描述。I.其中采用了圖像處理器的成像裝置的構(gòu)造2.其中采用了圖像處理器的成像裝置的操作3.其中采用了圖像處理器的成像裝置的其它操作〈I.其中采用了圖像處理器的成像裝置的構(gòu)造〉圖2闡明了其中采用了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的圖像處理器的成像裝置10的構(gòu)造。成像裝置10包括成像透鏡單元11、成像設(shè)備12、成像設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元13、預(yù)處理單元14、相機(jī)DSP (數(shù)字信號處理)部20、存儲(chǔ)器単元41、顯示單元42、記錄介質(zhì)43、系統(tǒng)控制単元50和操作單元51。成像透鏡單元11充當(dāng)成像光學(xué)系統(tǒng),用以將來自主題的光導(dǎo)向成像設(shè)備12。成像透鏡單元11包括用于調(diào)整形成在成像設(shè)備12的成像表面上的光學(xué)圖像的焦點(diǎn)的聚焦透鏡和用于縮放光學(xué)圖像的變焦透鏡。成像設(shè)備12被構(gòu)造為具有諸如CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)或CXD (電荷耦合設(shè)備)等等之類的固態(tài)成像設(shè)備。成像設(shè)備12根據(jù)通過成像透鏡單元11形成在受光表面上的光學(xué)圖像來生成成像信號,并且將所生成的成像信號輸出到預(yù)處理単元14。成像設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元13生成驅(qū)動(dòng)信號并將該驅(qū)動(dòng)信號供給成像設(shè)備12,以使成像設(shè)備12生成并輸出成像信號。預(yù)處理単元14通過對成像設(shè)備12所供給的成像信號執(zhí)行校正雙向采樣(⑶S)、模擬放大、模數(shù)(Α/D)轉(zhuǎn)換等等來生成圖像數(shù)據(jù),并將所生成的圖像數(shù)據(jù)輸出到相機(jī)DSP部20。在下述系統(tǒng)控制單元50的控制下,相機(jī)DSP部20執(zhí)行以下處理,包括記錄并再現(xiàn)從預(yù)處理單元14輸出的圖像數(shù)據(jù),基于該圖像數(shù)據(jù)顯示圖像,并且生成廣角合成圖像,SP全景圖像。存儲(chǔ)器單元41被連接到相機(jī)DSP部20,并充當(dāng)執(zhí)行各種處理的相機(jī)DSP部20的工作空間。相機(jī)DSP部20包括相機(jī)信號處理單元21、存儲(chǔ)器控制單元22、透鏡控制単元23、分辨率轉(zhuǎn)換單元24、顯示控制単元25、編譯碼器単元26、介質(zhì)控制単元27、主題距離測量單元28、合成處理單元29和處理單元30。相機(jī)DSP部20中的這些單元通過內(nèi)部線31彼此連接。相機(jī)信號處理單元21對預(yù)處理單元14所供給的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行白平衡調(diào)整、Y校正和其它處理。相機(jī)信號處理單元21從該圖像數(shù)據(jù)中檢測孔徑校正和自動(dòng)對焦調(diào)整所必需的信息,并將所檢測到的信息輸出到透鏡控制単元23。存儲(chǔ)器控制單元22控制數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器単元41或從存儲(chǔ)器単元41讀取數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器控制單元22將相機(jī)DSP部20的各単元所供給的圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器單元41,并且從存儲(chǔ)器単元41中讀取圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù),并且將所讀取的數(shù)據(jù)輸出到相機(jī)DSP部20的各單元?;趶南鄼C(jī)信號處理單元21所獲得的信息和來自下述系統(tǒng)控制單元50的控制信號,透鏡控制單元23驅(qū)動(dòng)成像透鏡單元11控制自動(dòng)對焦、變焦、孔徑等等。分辨率轉(zhuǎn)換單元24使存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器単元41中的圖像數(shù)據(jù)或從相機(jī)信號處理單元21輸出的圖像數(shù)據(jù)的分辨率發(fā)生轉(zhuǎn)換。例如,分辨率轉(zhuǎn)換單元24將經(jīng)受了相機(jī)信號處理的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與顯示單元42的顯示分辨率相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。分辨率轉(zhuǎn)換單元24也將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成由用戶所標(biāo)識(shí)的分辨率,使得該數(shù)據(jù)能夠被記錄在記錄介質(zhì)43中。此外,分辨率轉(zhuǎn)換單元24修剪所捕獲圖像的區(qū)域,并且執(zhí)行與其分辨率轉(zhuǎn)換有關(guān)的處理,以生成經(jīng)受了電子變焦或再現(xiàn)變焦的圖像數(shù)據(jù)。顯示控制単元25利用分辨率轉(zhuǎn)換單元24所供給的圖像數(shù)據(jù)和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器単元41中的圖像數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)顯示単元42,以在成像操作過程中顯示監(jiān)控器圖像、記錄在存儲(chǔ)器單元41中的圖像和/或記錄在記錄介質(zhì)43中的圖像。顯示控制單元25也使顯示單元42顯示菜單,用以選擇安裝在成像裝置10上的功能和成像裝置10的設(shè)定狀態(tài)。編譯碼器26壓縮圖像數(shù)據(jù)并將所得到的被編碼數(shù)據(jù)輸出到存儲(chǔ)器控制單元22和/或介質(zhì)控制単元27以將被編碼數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)器単元41和/或記錄介質(zhì)43中。編譯碼器26也對從存儲(chǔ)器單元41和/或記錄介質(zhì)43中所讀取的被編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓,并且將所得到的圖像數(shù)據(jù)輸出到存儲(chǔ)器控制單元22、顯示控制単元25等等。為了對靜止圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和解壓,應(yīng)用了 JPEG (joint photographic coding experts group,聯(lián)合圖像專家組)方案。為了對運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和解壓,應(yīng)用了使用諸如IS0/IEC JTC1/SC29WG11的MPEGl (motion picture experts group 1,運(yùn)動(dòng)圖像專家組I)、MPEG2 (運(yùn)動(dòng)圖像專家組2)或 MPEG 4 (運(yùn)動(dòng)圖像專家組 4)、ITU-T 的 H. 263 或 H. 264/MPEG4-AVC (advanced videocoding,高級視頻編碼)等等之類的運(yùn)動(dòng)向量的數(shù)據(jù)壓縮方案。存儲(chǔ)器控制單元22控制數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器単元41或從存儲(chǔ)器単元41讀取數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器控制単元22將相機(jī)DSP部20的各単元所供給的圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器単元41,并且相對于相機(jī)DSP部20的各單元讀取并輸出在存儲(chǔ)器単元41中存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)。介質(zhì)控制単元27控制數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)43或從記錄介質(zhì)43中讀取數(shù)據(jù)。介質(zhì)控制單元27將相機(jī)DSP部20的各単元所供給的圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)43,并且讀取并將存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)43中的圖像數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)輸出到相機(jī)DSP部20的各単元。主題距離測量單元28通過測量到主題的多個(gè)位置的距離來生成距離信息。主題 距離測量単元28將所生成的距離信息供給存儲(chǔ)器単元41和/或記錄介質(zhì)43。只要主題距離測量単元28能夠生成指示到主題的距離的距離信息,它就可以具備任何構(gòu)造。例如,主題距離測量單元28可以通過基于來自使用了紅外光或超聲波等的距離傳感器的傳感器信號測量到主題的多個(gè)位置的距離來生成距離信息。主題距離測量單元28也可以通過使用成像裝置的自動(dòng)對焦功能來生成到聚焦透鏡的焦點(diǎn)的距離信息。主題的多個(gè)位置的距離信息也可通過旋轉(zhuǎn)成像裝置10來生成。如在日本未審查專利申請公報(bào)No. 2010-169709中所公開的,所捕獲圖像中的主題的多個(gè)位置的距離信息也可通過使用CMOS固態(tài)成像設(shè)備來生成,其中該CMOS固態(tài)成像設(shè)備具有用于通過瞳分割(pupil-dividing)來自主題的光來檢測焦點(diǎn)的相位差像素。成像設(shè)備并不限于CMOS設(shè)備,并且可以具有具備相位差像素的任何構(gòu)造。圖3示出了 CMOS固態(tài)成像設(shè)備的構(gòu)造,其中該CMOS固態(tài)成像設(shè)備具有用于通過瞳分割來自主題的光來檢測焦點(diǎn)的相位差像素。成像設(shè)備12具有被構(gòu)造為具有ニ極管的多個(gè)像素的ニ維矩陣。紅色(R)像素121、緑色(G)像素122和藍(lán)色(B)像素123被形成為具有不同光譜特性的濾色鏡,諸如在各個(gè)像素的受光表面上以I : 2 I的比率配置的紅色(R)、緑色(G)和藍(lán)色(B)濾色鏡。相位差像素對(以下被稱作自動(dòng)對焦(AF)像素 對)12f也被設(shè)置為通過瞳分割來自主題的光來見檢測焦點(diǎn)。在圖3中,R像素121、G像素122、B像素123和AF像素對12f中的虛線表示充當(dāng)聚光鏡的微透鏡。不具備瞳分割功能的R像素121和G像素122沿水平方向交替配置,形成了水平線LI,而B像素123和G像素122沿水平方向交替配置,形成了水平線L2。水平線LI和L2沿垂直方向交替配置,形成了 Brayer陣列。AF像素對12f沿水平方向重復(fù)配置,形成了 AF線Lf。陰影區(qū)域?yàn)檎诠獠縇S。多個(gè)如此構(gòu)造的AF線Lf沿垂直方向配置在該線的預(yù)定數(shù)目的間隔處。在AF像素對12f中的第一 AF像素12f-a處所獲得的受光數(shù)據(jù)被稱作A-系列數(shù)據(jù),而在AF像素對12f中的第ニ AF像素12f-b處所獲取的受光數(shù)據(jù)被稱作B-系列數(shù)據(jù)。當(dāng)對A-和B-系列圖像進(jìn)行比較時(shí),A-與B-系列圖像沿AF線Lf (水平方向)的偏移(位移)量隨散焦量的增加而増大。圖4闡明了 A-和B-系列圖像之間的散焦量與偏移量之間的關(guān)系。在圖4中,橫軸表示B系列圖像的重心位置相對于A系列圖像的重心位置的差值(像素間距),而縱軸表示散焦量(Pm)。重心Xg的位置通過下列等式(I)來確定。在等式(I)中,例如,X1-Xn表示AF線Lf左端的像素位置,而Y1-Yn表示第一和第二 AF像素12f-a和12f-b在各個(gè)位置X1-Xn處的輸出值。
      權(quán)利要求
      1.ー種圖像處理器,所述圖像處理器包括 合成處理單元,所述合成處理單元通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖像;以及 處理單元,所述處理単元適于通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾所述全景圖像來校正由到所述主題的距離的不同所引起的全景圖像中主題的圖像失真。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理器,其中通過采用圓柱投影法使所述主題成像來生成所述多個(gè)所捕獲圖像。
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理器,其中所述多個(gè)位置沿將所剪輯圖像連接在一起的方向布置。
      4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理器,其中所述處理単元基于所述距離信息,根據(jù)到所述主題的距離,通過縮小或放大所述全景圖像來校正所述圖像失真。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理器,其中當(dāng)所述距離信息從最長距離變短時(shí),所述處理單元増加所述全景圖像的縮小率。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理器,其中所述處理單元將因所述全景圖像的縮小所產(chǎn)生的沒有圖像信息的區(qū)域轉(zhuǎn)換成預(yù)定的圖像。
      7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理器,其中所述處理単元從所縮小的全景圖像中剪輯除了因所述全景圖像的縮小所產(chǎn)生的沒有圖像信息的區(qū)域之外的矩形圖像。
      8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理器,其中當(dāng)所述距離信息從最短距離變長時(shí),所述處理單元増加所述全景圖像的放大率。
      9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像處理器,包括 顯示單元,所述顯示單元適于顯示圖像; 其中所述全景圖像和所述失真已被校正的全景圖像被顯示在所述顯示単元上以使得能夠?qū)θ皥D像的ー者進(jìn)行選擇。
      10.ー種圖像處理方法,所述圖像處理方法包括 通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖像;并且 通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾所述全景圖像來校正由到所述主題的距離的不同所引起的全景圖像中主題的圖像失真。
      11.一種用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行圖像處理以通過從多個(gè)所捕獲圖像來生成廣角全景圖像的程序,所述程序包括以下步驟 通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖像;并且 通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾所述全景圖像來校正由到所述主題的距離的不同所引起的全景圖像中主題的圖像失真。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及圖像處理器、圖像處理方法和程序。該圖像處理器包括合成處理單元,該合成處理單元通過從多個(gè)所捕獲圖像中剪輯圖像并且將所剪輯的圖像連接在一起來生成全景圖像;以及處理單元,該處理單元適于通過基于通過測量到主題的多個(gè)位置的距離所獲得的距離信息修飾該全景圖像來校正由到該主題不同的距離所引起的全景圖像中主題的圖像失真。
      文檔編號H04N5/217GK102694993SQ201210073580
      公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
      發(fā)明者東本貴武 申請人:索尼公司
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