JP7567542B2 - Image Processing Device - Google Patents
Image Processing Device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7567542B2 JP7567542B2 JP2021024632A JP2021024632A JP7567542B2 JP 7567542 B2 JP7567542 B2 JP 7567542B2 JP 2021024632 A JP2021024632 A JP 2021024632A JP 2021024632 A JP2021024632 A JP 2021024632A JP 7567542 B2 JP7567542 B2 JP 7567542B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- pixel
- correction gain
- luminance
- gain value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
本開示は、画像処理装置に関する。 This disclosure relates to an image processing device.
従来から、例えば車両内等の撮影対象領域を撮影部(例えばカメラ)で撮影して得た撮影画像を用いて、撮影画像に写っている物体(例えば人)の存在、姿勢、状態等を検出し、検出データを機器制御等に利用する技術が知られている。その場合、物体検出を高精度にするために、撮影画像は高解像度であるほどよい。 Conventionally, there has been known a technique for detecting the presence, posture, state, etc. of an object (e.g., a person) shown in a captured image obtained by capturing an image of a target area, such as the inside of a vehicle, with a capturing unit (e.g., a camera), and using the detection data for device control, etc. In such a case, the higher the resolution of the captured image, the better in order to achieve high accuracy in object detection.
また、例えば、撮影画像の解像度の確保と外乱光の影響の低減という点から、昼間でも夜間でも、赤外照明を用い、赤外領域で撮影した撮影画像(赤外画像)を使用する場合もある。その場合、例えば、赤外領域に感度があるモノクロイメージセンサを使用する。 In addition, for example, in order to ensure the resolution of the captured image and reduce the effects of ambient light, infrared lighting may be used both during the day and at night to capture images in the infrared region (infrared images). In such cases, for example, a monochrome image sensor that is sensitive to the infrared region may be used.
また、ディスプレイへの画像表示や、色情報を用いた画像認識を行うことを考えると、RGB(Red,Green,Blue)画像と赤外画像の両方を得られるとよい。例えば、一般的なカラーイメージセンサを利用すると、RGBの各画素にも赤外領域の感度があるので、赤外カットフィルタを用いることでRGB画像を得ることができ、また、可視光カットフィルタを用いることで赤外画像を得ることができる。 In addition, when considering displaying images on a display or performing image recognition using color information, it is desirable to obtain both RGB (Red, Green, Blue) images and infrared images. For example, when using a general color image sensor, each RGB pixel has sensitivity in the infrared region, so an RGB image can be obtained by using an infrared cut filter, and an infrared image can be obtained by using a visible light cut filter.
しかしながら、一般的なカラーイメージセンサを利用して赤外画像を得ると、RGBの各画素色ごとで赤外領域の感度に差があるため、高解像度の赤外画像を得ることができないという問題がある。加えて、可視光成分の混入によってRGBの各画素色ごとに感度のバラつきが発生するという問題もある。 However, when using a general color image sensor to obtain an infrared image, there is a problem that it is not possible to obtain a high-resolution infrared image because there is a difference in sensitivity in the infrared region for each RGB pixel color. In addition, there is also the problem that the sensitivity varies for each RGB pixel color due to the contamination of visible light components.
そこで、本発明の課題の一つは、カラーイメージセンサの撮影画像を利用して高解像度の赤外画像を得ることができる画像処理装置を提供することである。 Therefore, one of the objectives of the present invention is to provide an image processing device that can obtain high-resolution infrared images by using images captured by a color image sensor.
本発明の実施形態にかかる画像処理装置は、例えば、照射部によって赤外光が照射された撮影対象領域からの光を可視光減衰フィルタを介して受けた撮影部から、少なくとも、可視光の第1の色成分および赤外成分を有する第1の画素と、可視光の第2の色成分および赤外成分を有する第2の画素と、可視光の第3の色成分および赤外成分を有する第3の画素と、を有する撮影画像を取得する取得部と、前記撮影画像における所定範囲について、複数の前記第1の画素の輝度の平均値と、複数の前記第2の画素の輝度の平均値と、複数の前記第3の画素の輝度の平均値と、を算出する算出部と、前記第1の画素に乗算する第1の補正ゲイン値と、前記第2の画素に乗算する第2の補正ゲイン値と、前記第3の画素に乗算する第3の補正ゲイン値と、を、前記第1の補正ゲイン値と、前記第2の補正ゲイン値と、前記第3の補正ゲイン値と、の比が、前記第1の画素の輝度の平均値の逆数と、前記第2の画素の輝度の平均値の逆数と、前記第3の画素の輝度の平均値の逆数と、の比と等しくなるように決定する決定部と、前記撮影画像における前記所定範囲について、それぞれの前記第1の画素の輝度に前記第1の補正ゲイン値を乗算した値と、それぞれの前記第2の画素の輝度に前記第2の補正ゲイン値を乗算した値と、それぞれの前記第3の画素の輝度に前記第3の補正ゲイン値を乗算した値と、を用いることで、モノクロ画像を生成する生成部と、を備える。 An image processing device according to an embodiment of the present invention includes, for example, an acquisition unit that acquires a captured image having at least a first pixel having a first color component and an infrared component of visible light, a second pixel having a second color component and an infrared component of visible light, and a third pixel having a third color component and an infrared component of visible light from an imaging unit that receives light from a target area illuminated with infrared light by an irradiation unit through a visible light attenuation filter, a calculation unit that calculates an average value of luminance of a plurality of the first pixels, an average value of luminance of a plurality of the second pixels, and an average value of luminance of a plurality of the third pixels for a predetermined range in the captured image, a first correction gain value that is multiplied by the first pixel, and a second correction gain value that is multiplied by the second pixel. The device includes a determination unit that determines a gain value and a third correction gain value to be multiplied by the third pixel such that a ratio between the first correction gain value, the second correction gain value, and the third correction gain value is equal to a ratio between the reciprocal of the average luminance value of the first pixel, the reciprocal of the average luminance value of the second pixel, and the reciprocal of the average luminance value of the third pixel; and a generation unit that generates a monochrome image by using, for the specified range in the captured image, a value obtained by multiplying the luminance of each of the first pixels by the first correction gain value, a value obtained by multiplying the luminance of each of the second pixels by the second correction gain value, and a value obtained by multiplying the luminance of each of the third pixels by the third correction gain value.
この構成によれば、例えば、カラーイメージセンサの撮影画像を利用する場合に、上述の第1の補正ゲイン値と、第2の補正ゲイン値と、第3の補正ゲイン値と、を用いた輝度補正の演算を行うことで、第1の画素と、第2の画素と、第3の画素と、の赤外領域の感度の差による影響を減らすことができ、高解像度のモノクロ画像(赤外画像)を得ることができる。 According to this configuration, for example, when using an image captured by a color image sensor, by performing a brightness correction calculation using the above-mentioned first correction gain value, second correction gain value, and third correction gain value, it is possible to reduce the influence of the difference in sensitivity in the infrared region between the first pixel, the second pixel, and the third pixel, and to obtain a high-resolution monochrome image (infrared image).
また、上述の画像処理装置において、例えば、前記決定部は、所定周期または所定条件充足時に、前記第1の補正ゲイン値と、前記第2の補正ゲイン値と、前記第3の補正ゲイン値と、を新たに決定する。この構成によれば、例えば、第1の補正ゲイン値と、第2の補正ゲイン値と、第3の補正ゲイン値と、を適宜更新することで、高解像度のモノクロ画像(赤外画像)を継続して得ることができる。 In the image processing device described above, for example, the determination unit determines the first correction gain value, the second correction gain value, and the third correction gain value at a predetermined cycle or when a predetermined condition is satisfied. According to this configuration, for example, the first correction gain value, the second correction gain value, and the third correction gain value can be appropriately updated to continuously obtain high-resolution monochrome images (infrared images).
また、上述の画像処理装置において、例えば、前記算出部は、前記撮影画像における前記所定範囲について、複数の前記第1の画素の輝度差が所定値以下のときに、複数の前記第1の画素の輝度の平均値と、複数の前記第2の画素の輝度の平均値と、複数の前記第3の画素の輝度の平均値と、を算出する。この構成によれば、例えば、所定範囲が無地で各画素の輝度補正の必要性が高いときに当該補正を行うことができる。 In the image processing device described above, for example, the calculation unit calculates an average luminance value of the first pixels, an average luminance value of the second pixels, and an average luminance value of the third pixels for the specified range in the captured image when the luminance difference between the first pixels is equal to or less than a specified value. With this configuration, for example, when the specified range is solid and the need for luminance correction of each pixel is high, the correction can be performed.
また、上述の画像処理装置において、例えば、前記第1の色成分は緑で、前記第2の色成分は赤で、前記第3の色成分は青である。この構成によれば、例えば、3つの色成分が光の三原色の場合に上述の補正を行うことができる。 In the above-mentioned image processing device, for example, the first color component is green, the second color component is red, and the third color component is blue. With this configuration, for example, the above-mentioned correction can be performed when the three color components are the three primary colors of light.
以下、本開示の画像処理装置を含む画像処理システムの実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、あくまで一例であって、本発明は以下の記載内容に限られるものではない。また、以下の実施形態において、画像処理システムは、一例として、車両に適用されるものとする。 Below, an embodiment of an image processing system including an image processing device of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment described below, and the actions and effects brought about by said configuration, are merely examples, and the present invention is not limited to the contents described below. Furthermore, in the following embodiment, the image processing system is applied to a vehicle, as an example.
図1は、実施形態の画像処理システムSの概要を示す全体構成図である。画像処理システムSは、カメラ1と、ECU6と、赤外線照射部7(照射部)と、を備える。
Figure 1 is an overall configuration diagram showing an overview of an image processing system S according to an embodiment. The image processing system S includes a
ECU6は、車両内の各種機器を制御する。ECU6は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、SSD(Solid State Drive)等によって構成される。CPUは、例えば、ROM等の不揮発性の記憶装置に記憶されたプログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって各種演算処理を実行する。 The ECU 6 controls various devices within the vehicle. The ECU 6 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an SSD (Solid State Drive), etc. The CPU reads out programs stored in a non-volatile storage device such as a ROM, and executes various arithmetic processing according to the programs.
RAMは、CPUでの演算で用いられる各種データを一時的に記憶する。SSDは、書き換え可能な不揮発性の記憶部であって、ECU6の電源がオフされた場合にあってもデータを記憶することができる。なお、ECU6は、CPUに替えて、DSP(Digital Signal Processor)等の他の論理演算プロセッサや論理回路等が用いられる構成であってもよい。また、SSDに替えてHDD(Hard Disk Drive)が設けられてもよいし、SSDやHDDは、ECU6とは別に設けられてもよい。なお、車両内には、ECU6以外のECUが設けられてもよい。 The RAM temporarily stores various data used in the calculations of the CPU. The SSD is a rewritable non-volatile storage unit, and can store data even when the power of the ECU 6 is turned off. Note that the ECU 6 may be configured to use other logical calculation processors such as a DSP (Digital Signal Processor) or logical circuits instead of a CPU. Also, a HDD (Hard Disk Drive) may be provided instead of the SSD, and the SSD and HDD may be provided separately from the ECU 6. Note that an ECU other than the ECU 6 may be provided inside the vehicle.
そして、例えば、ECU6は、カメラ1や赤外線照射部7を制御して車室内を撮影して撮影画像を取得し、その撮影画像に写っている物体の存在、姿勢、状態等を検出し、検出データに基づいて車内ネットワーク8経由で各種機器を制御する。車内ネットワーク8は、例えば、CAN(Controller Area Network)として構成されている。
For example, the ECU 6 controls the
したがって、カメラ1と赤外線照射部7は、例えば、車室内を見渡せる位置に配置されるのが望ましい。カメラ1と赤外線照射部7は、例えば、車両のフロントウインドウの内側上部の中央部に配置されるが、これに限定されない。なお、カメラ1と赤外線照射部7は、一体のカメラユニットとして構成されてもよい。
Therefore, it is desirable to place the
赤外線照射部7は、例えば、赤外線を照射するLED(Light Emitting Diode)ライト等である。赤外線照射部7は、カメラ1の撮影対象領域を少なくとも含む領域に赤外光を照射できるように照射角および照射強度が設定されている。
The infrared irradiating unit 7 is, for example, an LED (Light Emitting Diode) light that irradiates infrared rays. The irradiation angle and irradiation intensity of the infrared irradiating unit 7 are set so that the infrared light can be irradiated to an area that includes at least the area to be photographed by the
カメラ1は、主な構成として、レンズ2と、可視光減衰フィルタ3と、カラーイメージセンサ4(撮影部)と、画像処理回路5と、を備える。レンズ2は、集光手段としての凸レンズである。
The
可視光減衰フィルタ3は、透過する可視光を減衰させるフィルタである。可視光減衰フィルタ3は、例えば、透過する可視光を1割程度に減衰させる。このような可視光減衰フィルタ3を使用することにより、赤外成分と可視光を低減した成分との合算値を輝度として取得することができる(詳細は後述)。なお、可視光減衰フィルタ3は、レンズ2よりも外側(図1では上側)に配置されてもよい。 The visible light attenuation filter 3 is a filter that attenuates the visible light that passes through it. For example, the visible light attenuation filter 3 attenuates the visible light that passes through it by about 10%. By using such a visible light attenuation filter 3, it is possible to obtain the combined value of the infrared component and the reduced visible light component as the luminance (details will be described later). Note that the visible light attenuation filter 3 may be placed outside the lens 2 (above in FIG. 1).
カラーイメージセンサ4は、ベイヤータイプのRGBのイメージセンサである。通常、RGBイメージセンサでもIR(Infrared)の感度を有しており、例えば、一般的なカラーカメラではベイヤータイプのRGBのイメージセンサを用い、光学系でIRカットフィルタを装着しており、IRを含まないR、G、Bの単色を各画素で検出する。図2は、実施形態のベイヤータイプのRGBの画素配列を示す模式図である。 The color image sensor 4 is a Bayer-type RGB image sensor. Normally, even RGB image sensors have sensitivity to IR (Infrared). For example, a typical color camera uses a Bayer-type RGB image sensor and is equipped with an IR cut filter in the optical system, detecting the single colors R, G, and B, not including IR, at each pixel. Figure 2 is a schematic diagram showing the pixel arrangement of a Bayer-type RGB sensor in an embodiment.
次に、図3は、実施形態の画像信号の波長と感度の関係を示すグラフである。図3において、横軸は画像信号の波長であり、縦軸は画像信号の感度である。なお、図3は厳密なグラフではなく、大まかなグラフである。 Next, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the wavelength and sensitivity of an image signal in an embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis is the wavelength of the image signal, and the vertical axis is the sensitivity of the image signal. Note that FIG. 3 is not a precise graph, but a rough graph.
本実施形態では、可視光減衰フィルタ3によって可視光を例えば1割程度に減衰させてからカラーイメージセンサ4で受光する。線L1、線L2、線L3は、それぞれ、R出力、G出力、B出力を示すが、それらには可視光と赤外線の境界付近で感度差がある。そのため、画素色(RGB)ごとの輝度出力に差が発生する場合がある。また、可視光が入射された場合も画素色(RGB)ごとの輝度差は発生する。 In this embodiment, the visible light is attenuated by the visible light attenuation filter 3 to, for example, about 10%, and then received by the color image sensor 4. Lines L1, L2, and L3 respectively indicate the R output, G output, and B output, which have sensitivity differences near the boundary between visible light and infrared light. As a result, differences in luminance output for each pixel color (RGB) may occur. Also, when visible light is incident, differences in luminance for each pixel color (RGB) occur.
ここで、図4は、実施形態の撮影画像と拡大画像(以下、両者を「画像」とも称する。)の模式図である。図4の画像は、RGB出力に基づいて各画素の輝度を用いてモノクロ化した画像であり、後述の補正を行う前の画像である。撮影画像Aの一部を拡大したのが拡大画像Bである。拡大画像Bでは、RGBに着目した場合、上述のようにR出力、G出力、B出力について可視光と赤外線の境界付近での感度差があり、また、可視光が入射された場合も輝度差は発生するため、実際には無地の領域が市松模様になってしまっている。この市松模様を無地にするための補正について、以下で説明する。 Here, FIG. 4 is a schematic diagram of a captured image and an enlarged image (hereinafter, both are also referred to as "images") in the embodiment. The image in FIG. 4 is a monochrome image that is converted using the brightness of each pixel based on the RGB output, and is the image before the correction described below is performed. Enlarged image B is an enlarged portion of captured image A. When focusing on RGB in enlarged image B, as described above, there is a sensitivity difference near the boundary between visible light and infrared light for the R output, G output, and B output, and also a brightness difference occurs when visible light is incident, so that an area that is actually plain turns into a checkerboard pattern. The correction to make this checkerboard pattern into a plain will be explained below.
図1に戻って、画像処理回路5は、処理部51と、記憶部52と、を備える。記憶部52は、処理部51が動作するための各種情報や各種演算結果等を記憶する。
Returning to FIG. 1, the image processing circuit 5 includes a
処理部51は、機能構成として、取得部511と、算出部512と、決定部513と、生成部514と、制御部515と、を備える。
The
取得部511は、カラーイメージセンサ4やECU6から各種情報を取得する。取得部511は、例えば、赤外線照射部7によって赤外光が照射された撮影対象領域からの光(可視光、赤外光)を可視光減衰フィルタ3を介して受けたカラーイメージセンサ4から、撮影画像を取得する。撮影画像は、少なくとも、可視光の第1の色成分および赤外成分を有する第1の画素と、可視光の第2の色成分および赤外成分を有する第2の画素と、可視光の第3の色成分および赤外成分を有する第3の画素と、を有する。例えば、第1の色成分は緑(G)で、第2の色成分は赤(R)で、第3の色成分は青(B)である。なお、後述の変形例で説明するように、撮影画像は、第4の成分(IRのみ)を有していてもよい。
The
算出部512は、撮影画像における所定範囲について、複数の第1の画素(G)の輝度の平均値と、複数の第2の画素(R)の輝度の平均値と、複数の第3の画素(B)の輝度の平均値と、を算出する。
The
なお、撮影画像に対して輝度の補正を行う対象である所定範囲は、撮影画像の全範囲でもよいし、予め決めた分割領域それぞれでもよいし、あるいは、無地領域と判定した範囲であってもよい。 The specified range for which the brightness of the captured image is to be corrected may be the entire range of the captured image, each of the predetermined divided areas, or a range determined to be a plain area.
算出部512は、撮影画像における所定範囲について、例えば、無地領域と判定した場合、複数の第1の画素(G)の輝度の平均値と、複数の第2の画素(R)の輝度の平均値と、複数の第3の画素(B)の輝度の平均値と、を算出する。
When the
無地領域としては、例えば、撮影対象領域における壁や天井の部分などが考えられる。したがって、例えば、RGBの色成分ごとに撮影画像の計算対象領域(例えば6×6画素、8×8画素等)内の平均輝度と分散(ヒストグラム)を算出し、輝度変化の少ない部分を無地領域と判定する。なお、計算に使うのは、RGBのうちGの画素(以下、単に「G」ともいう。)のみ等、1種類だけでもよい。つまり、例えば、複数の第1の画素(G)の輝度差が所定値以下のときに、無地領域であると判定するようにしてもよい。 Examples of blank areas include walls and ceilings in the area to be photographed. Therefore, for example, the average brightness and variance (histogram) within the calculation area (e.g., 6x6 pixels, 8x8 pixels, etc.) of the photographed image are calculated for each RGB color component, and areas with little change in brightness are determined to be blank areas. Note that only one type of pixel, such as only the G pixels (hereinafter simply referred to as "G") of RGB, may be used in the calculation. In other words, for example, an area may be determined to be blank when the brightness difference between multiple first pixels (G) is equal to or less than a predetermined value.
Gのみを計算に使う場合、例えば、次のようにして無地領域の判定を行う。
まず、計算対象領域におけるGの輝度平均値(Gave)を算出する。
次に、計算対象領域におけるGの輝度最大値(Gmax)を算出する。
次に、計算対象領域におけるGの輝度最小値(Gmin)を算出する。
閾値(Cg)を、Gaveの1割~2割程度の値に設定しておく。
When only G is used in the calculation, the blank area is determined, for example, as follows.
First, the average brightness value of G (Gave) in the calculation target region is calculated.
Next, the maximum brightness value of G (Gmax) in the calculation target region is calculated.
Next, the minimum luminance value of G (Gmin) in the calculation target region is calculated.
The threshold value (Cg) is set to a value of about 10% to 20% of Gave.
そして、「Gmax-Gmin<閾値(Cg)」の条件を満たせば無地領域であると判定する。なお、ノイズ成分を除去するために、所定範囲内に収まっていない最大値・最小値を除去したり、分散や偏差(σ)から計算したりするのが好ましい。 If the condition "Gmax - Gmin < threshold (Cg)" is met, it is determined to be a blank area. In order to remove noise components, it is preferable to remove maximum and minimum values that are not within a specified range, or to calculate from the variance or deviation (σ).
また、RとBについても同様の判定を行い、RGBのすべてについて条件を満たした場合に、無地領域であると判定してもよい。 A similar determination may also be made for R and B, and if the conditions are met for all RGB, it may be determined that the area is a blank area.
決定部513は、第1の画素(G)に乗算する第1の補正ゲイン値と、第2の画素(R)に乗算する第2の補正ゲイン値と、第3の画素(B)に乗算する第3の補正ゲイン値と、を、第1の補正ゲイン値と、第2の補正ゲイン値と、第3の補正ゲイン値と、の比が、第1の画素(G)の輝度の平均値の逆数と、第2の画素(R)の輝度の平均値の逆数と、第3の画素(B)の輝度の平均値の逆数と、の比と等しくなるように決定する。
The
例えば、第1の補正ゲイン値をGgとし、第2の補正ゲイン値をGrとし、第3の補正ゲイン値をGbとする。また、第1の画素(G)の輝度の平均値を[G]とし、第2の画素(R)の輝度の平均値を[R]とし、第3の画素(B)の輝度の平均値を[B]とする。 For example, the first correction gain value is Gg, the second correction gain value is Gr, and the third correction gain value is Gb. Also, the average luminance value of the first pixel (G) is [G], the average luminance value of the second pixel (R) is [R], and the average luminance value of the third pixel (B) is [B].
その場合、例えば、Gを基準として、以下のように各補正ゲイン値を算出できる。
Gg=[G]/[G]=1
Gr=[G]/[R]
Gb=[G]/[B]
In this case, for example, each correction gain value can be calculated using G as a reference as follows.
Gg=[G]/[G]=1
Gr=[G]/[R]
Gb=[G]/[B]
また、決定部513が第1の補正ゲイン値と、第2の補正ゲイン値と、第3の補正ゲイン値と、を新たに決定(更新)するタイミングは、所定周期または所定条件充足時である。なお、当該更新を行う理由は、以下の通りである。
The
赤外光を照射しての撮影ではあるが、可視光減衰フィルタ3で可視光を完全にカットしているわけではない。そして、刻々と光環境が変化していく中で、可視光成分は外乱光であり、カラーイメージセンサ4が受光する可視/赤外成分の光量比率は一定ではなく変化しうる。したがって、適正な各補正ゲイン値も変化しうるので、各補正ゲイン値を適宜更新することが好ましい。 Although infrared light is used for shooting, the visible light is not completely blocked by the visible light attenuation filter 3. As the light environment changes from moment to moment, the visible light component is disturbance light, and the ratio of the amount of visible/infrared light received by the color image sensor 4 is not constant but can change. Therefore, the appropriate correction gain values can also change, so it is preferable to update each correction gain value as appropriate.
所定周期とは、例えば、毎フレーム、数秒おき、数分おき等である。また、所定条件充足時とは、撮影対象領域の光環境が変わったことを検知した場合であり、具体的には、例えば、以下の(1)~(3)のときである。 The specified cycle is, for example, every frame, every few seconds, or every few minutes. In addition, when a specified condition is satisfied, it is when a change in the light environment of the area to be photographed is detected, specifically, when any of (1) to (3) below occurs.
(1)撮影画像における平均輝度の変化(画像全体、補正領域ごと)
(2)カメラ露光時間の変化(光量変化を検出)
(3)輝度のヒストグラムの変化(画像全体、補正領域ごと)
(1) Change in average luminance in the captured image (whole image, each correction area)
(2) Changes in camera exposure time (detect changes in light intensity)
(3) Changes in the brightness histogram (entire image, each correction area)
なお、例えば、夜間などの可視光がほぼ無い条件下では、各補正ゲイン値が大きく変わることは少ないので、各補正ゲイン値を更新しないようにしてもよい。 Note that, for example, under conditions where there is almost no visible light, such as at night, the correction gain values are unlikely to change significantly, so it may be possible not to update the correction gain values.
生成部514は、撮影画像における所定範囲について、それぞれの第1の画素(G)の輝度に第1の補正ゲイン値を乗算した値と、それぞれの第2の画素(R)の輝度に第2の補正ゲイン値を乗算した値と、それぞれの第3の画素(B)の輝度に第3の補正ゲイン値を乗算した値と、を用いることで、モノクロ画像を生成する。これにより、補正後のRGBの輝度平均値が一致するので、RGBごとの感度差による市松模様を抑制できる。
The generating
なお、上述の計算例では、各補正ゲイン値は1または1に近い値である。よって、例えば、各補正ゲイン値の正常範囲を決め、その正常範囲を逸脱した場合には何らかの不具合があるとして警告を出すようにしてもよい。正常範囲は、例えば、カラーイメージセンサ4の色ごとの感度差の最大値や、可視光減衰フィルタ3の特性等から決定できる。 In the above calculation example, each correction gain value is 1 or a value close to 1. Therefore, for example, a normal range for each correction gain value may be determined, and if the normal range is exceeded, a warning may be issued indicating that there is some kind of problem. The normal range may be determined, for example, from the maximum sensitivity difference between the colors of the color image sensor 4, the characteristics of the visible light attenuation filter 3, etc.
制御部515は、各部511~514が行う処理以外の処理や制御を行う。例えば、制御部515は、生成部514によって生成されたモノクロ画像を記憶部52に記憶させたり、ECU6に送信したりする。また、制御部515は、カラーイメージセンサ4からのRGB出力に基づくカラー画像を記憶部52に記憶させたり、ECU6に送信したりする。
The
図5は、実施形態の画像処理回路5による処理を示すフローチャートである。まず、赤外線照射部7によって撮影対象領域に赤外光が照射されている状況で、ステップS1において、取得部511は、カラーイメージセンサ4から撮影画像を取得する。
Figure 5 is a flowchart showing the processing by the image processing circuit 5 of the embodiment. First, in a state where the infrared light irradiation unit 7 is irradiating the shooting target area with infrared light, in step S1, the
次に、ステップS2において、制御部515は、ステップS1で取得した撮影画像に対して黒レベル補正を行う。
Next, in step S2, the
次に、ステップS3において、算出部512は、撮影画像について処理エリアの切り出しを行う。
Next, in step S3, the
次に、ステップS4において、処理部51は、補正タイミングの判定を行う。つまり、処理部51は、上述の所定周期や所定条件充足時に、補正タイミングであると判定する。
Next, in step S4, the
次に、ステップS5において、算出部512は、撮影画像における補正領域を抽出する。例えば、上述のように、撮影画像について無地領域と判定した範囲を補正領域とする。
Next, in step S5, the
次に、ステップS6において、算出部512は、撮影画像における補正領域について、各画素色(RGB)ごとの平均輝度(輝度の平均値)を算出する。
Next, in step S6, the
次に、ステップS7において、決定部513は、各画素色(RGB)ごとの補正ゲイン値を決定する。
Next, in step S7, the
次に、ステップS8において、生成部514は、RGBの各画素ごとに、輝度に補正ゲイン値を乗算して、モノクロ画像を生成する。
Next, in step S8, the
このように、本実施形態の画像処理システムSによれば、カラーイメージセンサ4の撮影画像を利用する場合に、上述の第1の補正ゲイン値Ggと、第2の補正ゲイン値Grと、第3の補正ゲイン値Gbと、を用いた輝度補正の演算を行うことで、第1の画素(G)と、第2の画素(R)と、第3の画素(B)と、の赤外領域の感度の差による影響を減らすことがで、高解像度のモノクロ画像(赤外画像)を得ることができる。つまり、補正後のRGBの輝度平均値が一致するので、RGBごとの感度差による市松模様を抑制できる。 In this way, according to the image processing system S of this embodiment, when using an image captured by the color image sensor 4, the above-mentioned first correction gain value Gg, second correction gain value Gr, and third correction gain value Gb are used to perform brightness correction calculations, thereby reducing the influence of the difference in sensitivity in the infrared region between the first pixel (G), second pixel (R), and third pixel (B), and a high-resolution monochrome image (infrared image) can be obtained. In other words, since the average brightness values of RGB after correction are the same, checkerboard patterns caused by sensitivity differences between RGB can be suppressed.
したがって、入手容易な一般的なカラーイメージセンサ4を用いて、モノクロIRイメージセンサと同等の高解像度の赤外画像を安定して取得できる。そして、例えば、この技術をDMS(Driver Monitoring System)等に応用することができる。 Therefore, a commonly available color image sensor 4 can be used to stably obtain infrared images with the same high resolution as a monochrome IR image sensor. This technology can then be applied to, for example, a DMS (Driver Monitoring System) etc.
例えば、そのような高解像度のモノクロ画像を用いて、撮影対象領域内に写っている物体(例えば人)の存在、姿勢、状態等を検出し、検出データを機器制御等に利用することができる。具体的には、例えば、画像処理による車両の乗員の視線認識時に、プルキニエ像や瞳孔を高精度で検出することができる。 For example, such high-resolution monochrome images can be used to detect the presence, posture, and state of an object (e.g., a person) captured within the target area, and the detection data can be used for device control, etc. Specifically, for example, when recognizing the line of sight of a vehicle occupant using image processing, Purkinje images and pupils can be detected with high accuracy.
また、第1の補正ゲイン値Ggと、第2の補正ゲイン値Grと、第3の補正ゲイン値Gbと、を適宜更新することで、高解像度のモノクロ画像(赤外画像)を継続して得ることができる。 In addition, by appropriately updating the first correction gain value Gg, the second correction gain value Gr, and the third correction gain value Gb, it is possible to continuously obtain high-resolution monochrome images (infrared images).
また、所定範囲が無地で各画素の輝度補正の必要性が高いときに当該補正を行うことができる。 In addition, when a specified range is solid and there is a high need for brightness correction for each pixel, such correction can be performed.
また、3つの色成分が光の三原色の場合に上述の補正を行うことができる。 The above correction can also be performed when the three color components are the three primary colors of light.
また、可視光減衰フィルタ3を使用することにより、従来技術のように可視光遮断フィルタと赤外線遮断フィルタを交換することなく、赤外画像とカラー画像(RGB画像)の両方を取得すること、つまり、赤外成分と可視光を低減した成分との合算値を輝度として取得することができる。そして、カラー画像は、色情報を用いた画像認識やディスプレイへの表示などに利用でき、従来の構成ではできなかったセンシングや認識の機能追加や精度向上に貢献できる。 In addition, by using the visible light attenuation filter 3, it is possible to obtain both an infrared image and a color image (RGB image) without having to exchange a visible light blocking filter for an infrared blocking filter as in conventional technology; in other words, it is possible to obtain the combined value of the infrared component and the reduced visible light component as brightness. The color image can then be used for image recognition using color information and for display on a display, contributing to the addition of sensing and recognition functions and improved accuracy that were not possible with conventional configurations.
(変形例)
以下、変形例について説明する。上述の実施形態では、図2に示すようなベイヤータイプのRGBの画素配列の場合について説明した。本発明は、これに限定されず、RGB-IRの画素配列の場合にも適用できる。つまり、カラーイメージセンサ4として、ベイヤー配列のRGBイメージセンサの代わりに、RGB-IRのイメージセンサを用いることができる。このRGB-IRのイメージセンサは、IRカットフィルタを有さず、検出した信号からRGB成分のみを抽出できるように、IRのみに感度がある画素を設けたものである。
(Modification)
Modifications will be described below. In the above embodiment, the case of a Bayer type RGB pixel array as shown in FIG. 2 has been described. The present invention is not limited to this, and can also be applied to the case of an RGB-IR pixel array. In other words, an RGB-IR image sensor can be used as the color image sensor 4 instead of the RGB image sensor of the Bayer array. This RGB-IR image sensor does not have an IR cut filter, and is provided with pixels that are sensitive only to IR so that only the RGB components can be extracted from the detected signal.
図6は、変形例のRGB-IRの画素配列を示す模式図である。RGBの各画素は、IRのみの画素(第4の画素)と一般的にはほぼ同じ特性のIR領域の感度を有する。そのため、RGB-IRのイメージセンサからのRGB出力は、「R+IR」、「G+IR」、「B+IR」と表わすことができる。したがって、RGB出力からIR成分を減算することで、RGB各色の抽出が可能になる。 Figure 6 is a schematic diagram showing a modified RGB-IR pixel array. Each RGB pixel generally has sensitivity in the IR region that is approximately the same as an IR-only pixel (fourth pixel). Therefore, the RGB output from an RGB-IR image sensor can be expressed as "R+IR", "G+IR", and "B+IR". Therefore, by subtracting the IR component from the RGB output, it is possible to extract each RGB color.
また、上述の所定条件充足時として、例えば、以下の(4)のときとしてもよい。
(4)IR画素の平均輝度とR、G、Bそれぞれの平均輝度の比が一定以上になった場合(画像全体、補正領域ごと)
Furthermore, the time when the above-mentioned predetermined condition is satisfied may be, for example, the time (4) below.
(4) When the ratio of the average brightness of the IR pixel to the average brightness of each of the R, G, and B pixels becomes equal to or greater than a certain value (for the entire image or each correction area)
本実施形態の画像処理回路5で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。 The program executed by the image processing circuit 5 of this embodiment may be configured to be provided by recording it in an installable or executable format on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, or a DVD (Digital Versatile Disk).
さらに、当該プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、当該プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。 Furthermore, the program may be configured to be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. The program may also be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.
本発明の実施形態及び変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments and variations of the present invention have been described, these embodiments and variations are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
例えば、撮影画像における隣接する2つの無地領域について、別々の各補正ゲイン値を算出した場合、境界部分では補正ゲイン値を徐変させてもよい。 For example, if separate correction gain values are calculated for two adjacent plain areas in a captured image, the correction gain value may be gradually changed at the boundary.
また、画像処理装置の機能の一部をECU6によって実現してもよい。 In addition, some of the functions of the image processing device may be realized by the ECU 6.
1…カメラ、2…レンズ、3…可視光減衰フィルタ、4…カラーイメージセンサ、5…画像処理回路、6…ECU、7…赤外線照射部、8…車内ネットワーク、51…処理部、52…記憶部、511…取得部、512…算出部、513…決定部、514…生成部、515…制御部、S…画像処理システム 1...camera, 2...lens, 3...visible light attenuation filter, 4...color image sensor, 5...image processing circuit, 6...ECU, 7...infrared irradiation unit, 8...in-vehicle network, 51...processing unit, 52...storage unit, 511...acquisition unit, 512...calculation unit, 513...determination unit, 514...generation unit, 515...control unit, S...image processing system
Claims (4)
前記撮影画像における所定範囲について、複数の前記第1の画素の輝度の平均値と、複数の前記第2の画素の輝度の平均値と、複数の前記第3の画素の輝度の平均値と、を算出する算出部と、
前記第1の画素に乗算する第1の補正ゲイン値と、前記第2の画素に乗算する第2の補正ゲイン値と、前記第3の画素に乗算する第3の補正ゲイン値と、を、前記第1の補正ゲイン値と、前記第2の補正ゲイン値と、前記第3の補正ゲイン値と、の比が、前記第1の画素の輝度の平均値の逆数と、前記第2の画素の輝度の平均値の逆数と、前記第3の画素の輝度の平均値の逆数と、の比と等しくなるように決定する決定部と、
前記撮影画像における前記所定範囲について、それぞれの前記第1の画素の輝度に前記第1の補正ゲイン値を乗算した値と、それぞれの前記第2の画素の輝度に前記第2の補正ゲイン値を乗算した値と、それぞれの前記第3の画素の輝度に前記第3の補正ゲイン値を乗算した値と、を用いることで、モノクロ画像を生成する生成部と、を備える画像処理装置。 an acquisition unit that acquires a captured image having at least a first pixel having a first color component and an infrared component of visible light, a second pixel having a second color component and an infrared component of visible light, and a third pixel having a third color component and an infrared component of visible light from an imaging unit that receives light from a target area illuminated with infrared light by an illumination unit through a visible light attenuation filter;
a calculation unit that calculates an average value of luminance of a plurality of the first pixels, an average value of luminance of a plurality of the second pixels, and an average value of luminance of a plurality of the third pixels for a predetermined range in the captured image;
a determination unit that determines a first correction gain value by which the first pixel is multiplied, a second correction gain value by which the second pixel is multiplied, and a third correction gain value by which the third pixel is multiplied, such that a ratio of the first correction gain value, the second correction gain value, and the third correction gain value is equal to a ratio of a reciprocal of an average value of luminance of the first pixel, a reciprocal of an average value of luminance of the second pixel, and a reciprocal of an average value of luminance of the third pixel;
and a generation unit that generates a monochrome image by using, for the specified range in the captured image, a value obtained by multiplying a luminance of each of the first pixels by the first correction gain value, a value obtained by multiplying a luminance of each of the second pixels by the second correction gain value, and a value obtained by multiplying a luminance of each of the third pixels by the third correction gain value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021024632A JP7567542B2 (en) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | Image Processing Device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021024632A JP7567542B2 (en) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | Image Processing Device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022126511A JP2022126511A (en) | 2022-08-30 |
| JP7567542B2 true JP7567542B2 (en) | 2024-10-16 |
Family
ID=83058841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021024632A Active JP7567542B2 (en) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | Image Processing Device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7567542B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010198601A (en) | 2009-01-30 | 2010-09-09 | Sony Corp | Information input device, information input/output device, and electronic device |
| JP2011166477A (en) | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Konica Minolta Opto Inc | Solid-state imaging element and image input device |
-
2021
- 2021-02-18 JP JP2021024632A patent/JP7567542B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010198601A (en) | 2009-01-30 | 2010-09-09 | Sony Corp | Information input device, information input/output device, and electronic device |
| JP2011166477A (en) | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Konica Minolta Opto Inc | Solid-state imaging element and image input device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022126511A (en) | 2022-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5783279B2 (en) | Image processing device | |
| RU2453884C1 (en) | Driver imaging device and method of driver imaging | |
| JP5435307B2 (en) | In-vehicle camera device | |
| JP6211614B2 (en) | Imaging apparatus, imaging method, and in-vehicle imaging system | |
| JP2013005234A5 (en) | ||
| JP2011178301A (en) | Obstacle detection device, obstacle detection system including the same, and obstacle detection method | |
| JP5018653B2 (en) | Image identification device | |
| US12101569B2 (en) | Techniques for correcting oversaturated pixels in shutterless FIR cameras | |
| JP6268304B2 (en) | Infrared imaging device, fixed pattern noise calculation method, and fixed pattern noise calculation program | |
| JP7567542B2 (en) | Image Processing Device | |
| JP2012010282A (en) | Imaging device, exposure control method, and exposure control program | |
| JP2012039440A (en) | Dark area noise correction device | |
| US8310546B2 (en) | Image processing apparatus adapted to recognize object in acquired image | |
| JP6322723B2 (en) | Imaging apparatus and vehicle | |
| JP2021114762A (en) | Low-light imaging system | |
| JP7663083B2 (en) | Image Processing Device | |
| JP5978866B2 (en) | Image capturing apparatus and image processing method for image capturing apparatus | |
| JP7262412B2 (en) | Image processing device and image processing program | |
| US11308709B2 (en) | Deposit detection device and deposit detection method | |
| EP4408010A1 (en) | Method and apparatus for controlling the exposure time of an imaging device | |
| JP2017191082A (en) | Bright-spot image acquisition apparatus and bright-spot image acquisition method | |
| JP7505530B2 (en) | Abnormality determination device, abnormality determination method, and abnormality determination program | |
| JP4120629B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
| JP6206334B2 (en) | Detection device | |
| WO2017134918A1 (en) | Line-of-sight detection device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231206 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240821 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240903 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240916 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7567542 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |