[发明专利]图像处理装置、图像处理方法以及摄影装置

说明书

技术领域

本发明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，本发明涉及可以很合适地应用于这种图像处理的拍摄装置。

背景技术

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 micro retarder 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24中，G1和G2都表示G像素，但是，在G2的位置上配置有偏振器，而在G1的位置上没有配置偏振器。另一方面，R1和B1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G1以及G2的像素位置上的亮度差设为常数倍，分别与R1、G1、B1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。

发明内容

本发明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，本发明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。