本发明专利技术提供一种图像处理装置、图像处理方法以及摄影装置。所述图像处理装置具有：单板彩色拍摄元件，其具有：彩色拼接滤波器（２０１），以及具有不同的至少３种角度的透射偏振面的多个偏振器单位设置在彩色拼接滤波器（２０１）内的同一颜色（Ｇ）的多个像素中的图形化偏振器（２０２）。另外，该装置还包括：具有上述结构的单板彩色拍摄元件的彩色偏振光获取部（１０１）；偏振光信息处理部（１０３），其用正弦函数，对在Ｇ像素中透射了偏振器单位的光的亮度与偏振器单位的透射偏振面的角度的关系进行近似；彩色拼接内插部（１０２），其通过进行色彩亮度的内插，获得用关注像素所得不到的色彩亮度，生成色彩亮度图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以同时获取被摄体的彩色信息和偏振光信息的图像处理装置以及 方法。另外，本专利技术涉及可以很合适地应用于这种图像处理的拍摄装置。
技术介绍
近年来，数码摄像机的进步异常显著，可以预想到将来的便携式电话的照相机也 可以获得HDTV画质。但是，如果将光学系统或拍摄元件小型化，则由于灵敏度或透镜衍射 极限等原因，会产生图像拍摄的极限问题，因此，可以认为在将来高精细化也会达到极限。 在这种情况下，在不够满意的被摄体的图像信息中施加计算机图形化处理对于画质的提高 很有效。但是，为此需要获取被摄体的三维形状信息或照明被摄体的光源等图像生成过程 中的物理信息。为了获取形状信息，通常需要使用激光或LED(Light Emitting Diode)的 有源传感器或双视野立体摄影等的距离测量系统。这些系统不仅规模大，而且受到各种制 约。例如，该制约包括只能在照相机和被摄体的距离最多为数米左右的范围内进行拍摄， 或者作为拍摄对象的被摄体被限定为固定形状的、明亮的漫射物体等。这样一来，不能应用 于远距离的室外场景拍摄、或者头发或服装很重要的人物拍摄。以往，作为无源的(被动的)被摄体形状传感方式，有利用偏振光的技术。这是一 种利用来自被照射了非偏振光的自然光的被摄体的反射光(镜面反射光、或漫射反射光) 由于表面方向或视点这些几何学上的原因而呈现各种部分偏振光的现象的技术。为了获取 该信息，需要获取被摄体各像素的部分偏振光状态作为偏振光图像。专利文献1以及非专利文献1公开了 为了同时获取亮度图像和被摄体的部分 偏振光图像，在拍摄元件中空间上配置具有多个不同的偏振光主轴的图形化偏振器。作 为图形化偏振器，使用光子结晶或结构双折射微偏极延迟阵列(form birefringence microretarder array)。但是，在这些技术中仅仅能同时获取单色图像和偏振光图像。专利文献2公开了通过在贝尔彩色拼接中的G(绿色)像素的一部分中配置偏振 光滤光器，使拍摄元件的一部分具有偏振光特性，且同时获取彩色图像和偏振光信息的内 容。通过该技术可以从彩色图像中得到抑制了镜面反射分量的图像。在该技术中，由于进 行获取不同的2个偏振光像素之间的差分的这一简单操作，因此，不能完全获取被摄体的 部分偏振光的信息。专利文献1 JP特开2007-86720号公报专利文献2 JP特开2006-254331号公报非专利文献1 菊田、岩田“偏振光图像测量系统”Oplus E、Vol.25、No. 11、 P1241-1247、2003在以往的技术中，不能同时获取被摄体的彩色图像和被摄体的部分偏振光的偏振 光图像。因此，获取彩色动态图像和在时间上没有偏差的形状信息是不可能的。专利文献2公开了在彩色图像中加入一部分的偏振光信息来控制彩色图像，并控 制镜面反射的技术。在该技术中，如图24所示，像素被配置成拜耳拼接(Bayer Mosiac)形状。在图23中，Gl和G2都表示G像素，但是，在Gl的位置上配置有偏振器，而在Gl的位置上没有配置偏振器。另一方面，Rl和Bl分别表示R(红色)和B (蓝色)的像素，在这些 像素位置上没有设置偏振器。即，在这种像素配置中，只有G2像素作为偏振光像素发挥功 能。专利文献2的装置进行的处理将Gl以及G2的像素位置上的亮度差设为常数倍， 分别与R1、G1、Bl这些非偏振光像素相加。由此可控制色彩亮度值。通过该结构即使获得 彩色图像和偏振光信息，由于在G2的像素位置上设置了偏振器而与原来的G像素不同，因 此，如果就在该状态下进行彩色拼接内插，则会在彩色图像上产生色偏差。并且，由于只使用2种偏振光像素，因此，获取的部分偏振光的信息不完全。其结 果是，在各像素位置上，不清楚在哪个方向上产生了何种程度的部分偏振光。即，不能获取 完全的偏振光信息的图像。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的是提供一种能够获取彩色拼接被 正确地内插的全彩色图像，并且能同时获取表示偏振光的方向和程度的偏振光图像的图像 处理装置以及图像处理方法。另外，本专利技术的目的还在于提供一种可以很合适地应用于这种图像处理的拍摄装置。本专利技术的图像处理装置具有彩色偏振光获取部，其包括单板彩色拍摄元件，该单 板彩色拍摄元件具有彩色拼接滤波器、以及具有不同的至少3种角度的透射偏振面的多 个偏振器单位被设置在上述彩色拼接滤波器内的同一颜色的多个像素中的图形化偏振器； 偏振光信息处理部，其用正弦函数对在上述同一颜色的多个像素中透射过上述偏振器单位 的光的亮度与上述偏振器单位的透射偏振面的角度的关系进行近似；以及彩色拼接内插 部，其通过进行色彩亮度的内插，将透射偏振面的角度彼此不同、并且由相邻的3个偏振器 单位形成的三角形区域作为像素单位，来生成色彩亮度图像。在优选的实施方式中，上述图形化偏振器具有透射偏振面的角度彼此不同的3 种偏振器单位相邻配置的结构。在优选的实施方式中，上述彩色拼接滤波器具有单一特定颜色的像素排列成锯 齿状的结构，上述偏振器单位配置在上述排列成锯齿状的像素中。在优选的实施方式中，上述彩色拼接滤波器具有将单一特定颜色的像素被排列 成锯齿状的正方形晶格旋转45度的结构，上述偏振器单位配置在上述排列成锯齿状的像 素中。在优选实施方式中，各像素具有八角形的形状。在优选实施方式中，上述单一特定颜色为R (红色)、G (绿色)、B (蓝色)中的G (绿 色)。在优选实施方式中，上述彩色拼接滤波器具有各像素为六角形形状的六角形晶格 的结构，上述偏振器单位配置在上述排列的单一特定颜色的像素中。在优选实施方式中，上述彩色拼接内插部通过在应该内插色彩亮度的像素的旁 边，将在同一颜色的像素中观测到的亮度平均化，来消除偏振光的效果，并对色彩亮度进行内插，上述同一颜色的像素具有透射偏振面的角度彼此相差60度的3种偏振器单位。本专利技术的图像处理方法具有利用在彩色像素排列中的单一特定颜色的多个像素 中设置了透射偏振面的角度不同的3种偏振器单位的单板彩色拍摄元件，来观测各像素的 亮度的步骤；从在上述单一特定颜色的透射偏振面的角度不同的3种像素中观测到的亮 度，获取偏振光信息的步骤；以及将由上述单一特定颜色的透射偏振面的角度不同的3种 像素形成的三角形区域作为像素单位来进行色彩亮度的内插，从而生成色彩亮度图像的步 马聚ο本专利技术的拍摄装置具有彩色拼接滤波器；图形化偏振器，其中，具有不同的3种 角度的透射偏振面的多个偏振器单位被设置在上述彩色拼接滤波器内的同一颜色的多个 像素中；以及单板彩色拍摄元件，其以像素单位输出与透射上述彩色拼接滤波器以及图形 化偏振器的光的亮度相应的信号。在优选的实施方式中，上述彩色拼接滤波器具有单一特定颜色的像素排列成锯 齿状的结构，上述偏振器单位配置在上述排列成锯齿状的像素中。在优选的实施方式中，上述彩色拼接滤波器具有将单一特定颜色的像素被排列 成锯齿状的正方形晶格旋转45度的结构，上述偏振器单位配置在上述排列成锯齿状的像 素中。 在优选实施方式中，各像素具有八角形的形状。在优选实施方式中，上述彩色拼接滤波器具有各像素为六角形形状的六角形晶格 的结构，上述偏振器单位配置在上述排列的单一特定颜色的像素中。(专利技术效果)根据本专利技术，由于是将多种偏振本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像处理装置，具有：彩色偏振光获取部，其包括单板彩色拍摄元件，该单板彩色拍摄元件具有：彩色拼接滤波器、以及具有不同的至少３种角度的透射偏振面的多个偏振器单位被设置在上述彩色拼接滤波器内的同一颜色的多个像素中的图形化偏振器；偏振光信息处理部，其用正弦函数，对在上述同一颜色的多个像素中透射过上述偏振器单位的光的亮度与上述偏振器单位的透射偏振面的角度的关系进行近似；以及彩色拼接内插部，其通过进行色彩亮度的内插，将透射偏振面的角度彼此不同、并且由相邻的３个偏振器单位形成的三角形区域作为像素单位，来生成色彩亮度图像。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-12-7 2007-317060一种图像处理装置，具有彩色偏振光获取部，其包括单板彩色拍摄元件，该单板彩色拍摄元件具有彩色拼接滤波器、以及具有不同的至少3种角度的透射偏振面的多个偏振器单位被设置在上述彩色拼接滤波器内的同一颜色的多个像素中的图形化偏振器；偏振光信息处理部，其用正弦函数，对在上述同一颜色的多个像素中透射过上述偏振器单位的光的亮度与上述偏振器单位的透射偏振面的角度的关系进行近似；以及彩色拼接内插部，其通过进行色彩亮度的内插，将透射偏振面的角度彼此不同、并且由相邻的3个偏振器单位形成的三角形区域作为像素单位，来生成色彩亮度图像。2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，上述图形化偏振器具有透射偏振面的角度彼此不同的3种偏振器单位相邻配置的结构。3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，上述彩色拼接滤波器具有单一特定颜色的像素排列成锯齿状的结构， 上述偏振器单位配置在上述排列成锯齿状的像素中。4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，上述彩色拼接滤波器具有将单一特定颜色的像素被排列成锯齿状的正方形晶格旋转 45度的结构，上述偏振器单位配置在上述排列成锯齿状的像素中。5.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中， 各像素具有八角形的形状。6.根据权利要求3所述的图像处理装置，其中，上述单一特定颜色为R、G、B中的G，其中R为红色，G为绿色，B为蓝色。7.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中，上述单一特定颜色为R、G、B中的G，其中R为红色，G为绿色，B为蓝色。8.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，上述彩色拼接滤波器具有各像素为六角形形状的六角形晶格结构， 上述偏振器单位配置在上述排列...
【专利技术属性】
技术研发人员：金森克洋，佐藤智，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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