摄像装置和相位差检测方法制造方法及图纸

摄像装置具有：摄像部(10)，其拍摄针对同一被摄体具有视差的第1被摄体像和第2被摄体像；以及相位差检测部(30)，其求出拍摄第1被摄体像得到的第1图像与拍摄第2被摄体像得到的第2图像之间的相关系数，根据该相关系数检测第1图像与第2图像之间的相位差。相位差检测部(30)对第1图像的像素值和第2图像的像素值进行归一化，求出该归一化后的第1图像的像素值和第2图像的像素值的平均值，根据将对归一化后的第1图像的像素值和第2图像的像素值进行减法处理后的值在平均值的减小区间内进行加法处理而得到的值、以及将对归一化后的第1图像的像素值和第2图像的像素值进行减法处理后的值在平均值的增大区间内进行加法处理而得到的值，求出相关系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及摄像装置和相位差检测方法等。
技术介绍
对位置偏移(存在相位差)的2个波形进行比较并求出相位差的检测法例如在立体图像3D计测中的视差量检测、以及使相位与电信号中的基准信号一致的控制(PLL控制)所需要的相位差检测等广阔领域中成为不可欠缺的重要技术。一般而言，一边使2个相似的比较波形偏移一边确定最匹配的位置，检测偏移前的位置与取得匹配的位置之差(偏移量)作为相位差。以往，关于用于求出2个相似波形的相位差的匹配评价方法，例如提出了以ZNCC(Zero-meanNormalizedCross-Correlation)为代表的归一化相互相关运算法、基于相互的差分绝对值的合计的SAD(SumofAbsoluteDifference)等各种方案。在这种匹配评价中，如后所述，比较波形的噪声造成影响。作为减少该噪声的影响的方法，例如在专利文献1中公开了如下的方法：从包含噪声的比较波形(在文献中称为被搜索图像和模板图像)中，分别估计噪声成分并去除。在该方法中，任意选择对称的图像的微小区域，近似地求出该区域内的方差值作为噪声的方差值。在微小区域中，由于信号成分的变化较小，所以取大致固定值，因此，假设方差值的估计值大致表示噪声的方差值。使用该方差值，从比较波形中去除噪声成分，定义匹配评价值。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-22941号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题另外，在ZNCC或SAD等匹配评价方法中，在原理上，如果比较波形的形状在振幅方向上具有相似关系，则在归一化后的比较波形彼此一致的位置处，相关系数示出极大或极小的峰值。但是，当对比较波形的彼此施加使比较波形的相似性减弱的劣化要因时，即使是比较波形一致的位置，评价值也未必示出极大或极小的峰值。例如，具有随机性的噪声等劣化要因每当检测图像时变化，所以，极大峰值或极小峰值所示的相位差检测位置相对于正确位置包含误差偏差。误差偏差引起的检测位置的变动范围成为能够检测的匹配位置的检测分辨率或检测精度，所以，在现有的匹配评价方法中，存在劣化要因较大程度地影响匹配位置的检测分辨率或检测精度的课题。根据本专利技术的若干个方式，能够提供能够减少相位差检测的误差偏差的摄像装置和相位差检测方法等。用于解决课题的手段本专利技术的一个方式涉及一种摄像装置，所述摄像装置具有：摄像部，其拍摄针对同一被摄体具有视差的第1被摄体像和第2被摄体像；以及相位差检测部，其求出拍摄所述第1被摄体像得到的第1图像与拍摄所述第2被摄体像得到的第2图像之间的相关系数，根据所述相关系数检测所述第1图像与所述第2图像之间的相位差，所述相位差检测部对所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行归一化，求出所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值的平均值，根据将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的减小区间内进行加法处理而得到的值、以及将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的增大区间内进行加法处理而得到的值，求出所述相关系数。并且，本专利技术的另一个方式涉及一种相位差检测方法，该相位差检测方法具有以下步骤：拍摄针对同一被摄体具有视差的第1被摄体像和第2被摄体像，针对拍摄所述第1被摄体像得到的第1图像的像素值和拍摄所述第2被摄体像得到的第2图像的像素值进行归一化，求出所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值的平均值，根据将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的减小区间内进行加法处理而得到的值、以及将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的增大区间内进行加法处理而得到的值，求出相关系数，根据所述相关系数检测所述第1图像与所述第2图像之间的相位差。附图说明图1是匹配评价中的劣化要因的影响的说明图。图2是摄像装置的结构例。图3是基于改良SAD的匹配评价的说明图。图4是相对于波形的SN比的相位差检测值的统计方差值的仿真结果。图5是第2实施方式的摄像装置的结构例。图6是基于光瞳分割方式的立体图像计测的基本原理的说明图。图7是第3实施方式的摄像装置的结构例。图8是光瞳分割滤波器和摄像元件的分光特性的例子。图9是高密度化处理的说明图。图10(A)～图10(D)是高密度化处理的说明图。图11是高密度化处理的说明图。图12(A)～图12(C)是基于高密度化处理的相位差检测的仿真结果。图13是高密度化处理的说明图。图14是采样数据的相似性的仿真结果。图15是归一化方法的变形例的说明图。具体实施方式下面，对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。另外，以下说明的本实施方式并非对权利要求书所记载的本专利技术的内容进行不当限定，作为本专利技术的解决手段，本实施方式中说明的结构不一定全部是必须的。1.本实施方式的概要在匹配评价中，有时对比较波形施加劣化要因。作为劣化要因，例如假设随机噪声、量化噪声、2个光瞳的点扩散函数非对称而引起的比较波形的相似性劣化、比较波形间的串扰等。下面，以施加随机噪声作为劣化要因的情况为例进行说明。并且，以将立体图像作为比较波形的情况为例进行说明，但是，只要是对存在相位差的2个信号波形进行比较，就能够应用本实施方式的匹配评价方法。在现有的一般的匹配评价方法(ZNCC、SAD等)中，由于劣化要因而产生匹配位置的检测误差，很难得到较高的检测分辨率或检测精度。如图1所示，比较波形的频率成分越成为低频，则噪声的影响表现得越显著。即，由于光学分辨率较小的图像的比较波形的相关系数是低频成分的波形，所以，相关系数的峰值与附近值的差异较小。因此，当附加噪声时，峰值的偏差显著增大，很难确定真的峰值。由此，作为高精度地求出相位差的条件，可以说是非常不利的状态。实际上，在求出相位差的情况下，比较波形不一定是具有高频成分的波形。例如，在立体图像3D计测中，在对焦位置处具有较多的高频成分，但是，相对而言，在非对焦位置(模糊状态的位置)处仅具有低频成分。在3D计测中，需要在进深方向的规定计测范围内求出相位差，在此不得不利用模糊状态的图像，所以，即使比较波形是低频成分，也需要求出正确的相位差。为了实现高精度的相位差检测，尽可能排除噪声的影响成为课题。在上述专利文献1中，从比较波形中去除所估计出的噪声，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：摄像部，其拍摄针对同一被摄体具有视差的第1被摄体像和第2被摄体像；以及相位差检测部，其求出拍摄所述第1被摄体像得到的第1图像与拍摄所述第2被摄体像得到的第2图像之间的相关系数，根据所述相关系数检测所述第1图像与所述第2图像之间的相位差，所述相位差检测部对所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行归一化，求出所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值的平均值，根据将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的减小区间内进行加法处理而得到的值、以及将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的增大区间内进行加法处理而得到的值，求出所述相关系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.23 JP 2013-2200231.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
摄像部，其拍摄针对同一被摄体具有视差的第1被摄体像和第2被摄体像；以及
相位差检测部，其求出拍摄所述第1被摄体像得到的第1图像与拍摄所述第2被摄体像
得到的第2图像之间的相关系数，根据所述相关系数检测所述第1图像与所述第2图像之间
的相位差，
所述相位差检测部对所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行归一化，求出
所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值的平均值，根据将对所述归
一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均
值的减小区间内进行加法处理而得到的值、以及将对所述归一化后的所述第1图像的像素
值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述平均值的增大区间内进行加法处理
而得到的值，求出所述相关系数。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述相位差检测部在所述第1图像和所述第2图像的核线上的规定区间内，求出所述归
一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值的交点，将由所述交点对所述规定
区间进行划分而得到的多个区间中的所述平均值增大的区间设定为所述增大区间，将所述
平均值减小的区间设定为所述减小区间。
3.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，
所述相位差检测部针对所述减小区间和所述增大区间的各区间判定所述归一化后的
所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值的大小关系，根据该判定出的所述大小关
系，在所述各区间内对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行
减法处理，使得所述减法处理后的值成为正值，对该减法处理后的值进行加法处理，求出所
述相关系数。
4.根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，
所述相位差检测部对如下的值进行加法处理来求出所述相关系数：将对所述归一化后
的所述第1图像的像素值和所述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述减小区间内
进行加法处理而得到的值的绝对值；以及将对所述归一化后的所述第1图像的像素值和所
述第2图像的像素值进行减法处理后的值在所述增大区间内进行加法处理而得到的值的绝
对值。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置具有高密度化处理部，该高密度化处理部进行如下的高密度化处理：使
所述第1图像和所述第2图像的像素数增加，假想地对所述第1被摄体像和所述第2被摄体像

【专利技术属性】
技术研发人员：今出慎一，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP