[发明专利]图像处理装置和图像处理程序

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2005年8月2日提交的日本专利申请No.2005-223702并要求其优先权，将其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种图像处理装置。更具体地，本发明涉及一种用于例如数字摄像机等的成像设备中的图像处理装置，该成像设备使用例如CCD和CMOS等的图像拾取设备以电子的形式拍摄对象。

背景技术

当使用例如数字摄像机等的成像设备拍摄例如夜景等的暗对象时，除了打开光圈并延长快门速度之外，提高拍摄敏感度(即提高例如CCD和CMOS等的图像拾取设备的信号增强)也是有效的做法。然而，如果拍摄敏感度过高，例如图像拾取设备的内部噪声的噪声将会增大，而且图像的视觉效果变差。

因此，日本待审(Kokai)专利申请No.2004-357040公开了一种通过对连续获取的多个图像进行合成而减小噪声的技术(下文称作传统现有技术)。这基于如下发现：当从同一对象连续获取多个图像并将这些图像重叠以对其进行合成时，随机噪声分量被平均，而合成后的图像中的对象部分与图像个数成比例地增大。这能够减少噪声并提高拍摄敏感度，从而能够改进暗对象的拍摄性能。

同时，由于获取暗对象的图像时快门速度通常较慢，所以可能发生摄像机的抖动。另外，在连续获取同一对象的图像时，在每一次拍摄定时，摄像机构图(composition)中可能出现微小的改变。

因此，仅仅“把对同一对象连续获取的多个图像进行重叠”是不够的，而且需要提高重叠精度，即执行主体图像的精确对准。关于这方面，传统现有技术规定，从对同一对象连续获取的多个图像中提取“特征点”，并执行对准(即坐标变换)，使得来自这些图像的特征点彼此重叠。

在传统现有技术中，“特征点”被定义为“具有高亮度的点”。然而，其更普遍地是指能够确定运动矢量(即光学流)的点，因为当像素在任意方向上移动时，像素值会发生明显的改变。

然而，上述传统现有技术具有应当改进的问题。

图18是示出了用于解释由传统现有技术所引起不便的对象的示例。这个对象示例包括作为背景的天空1、左侧具有多个窗口2的建筑物3、右侧的公用事业杆4、以及电缆5和6，该电缆从顶部经过杆4的上方并延伸至图的右下部。图左侧的虚线框7表示没有引起合成图像中的不便的拍摄构图(下文称作第一构图7)，而图上部的虚线框8表示引起不便的拍摄构图(下文称作第二构图8)。

图19A是示出了第一构图7中的特征点的示意图，而图19B是示出了第二构图8中的特征点的示意图。上述传统现有技术从图像中提取具有高亮度的点作为特征点。因此，在第一构图7和第二构图8中，均提取具有高亮度的点(即建筑物3外墙的拐角、窗口2的拐角等)作为特征点(见图中的黑圈)。

第一构图7和第二构图8之间的差别在于特征点分布的不均匀。换句话说，其不同在于，特征点在第一构图7中的分布是均匀的，而特征点在第二构图8中的图像的一部分(即这幅图的左下拐角)中的分布是不均匀的。

在这个示例中，当对从同一对象连续获取的多个图像进行合成时，原理上仅需在该图像的一部分(例如图像的中心等)上进行对准。然而从实际的角度来看，由于存在许多因素使得对准中出现小误差，例如由于拍摄镜头的外部偏差所引起的图像失真、图像分辨率的限制、光源的波动、对象自身的形变等(下文称作对准误差因素)，实质上在图像中的不同点上进行对准。

根据上述观点，当如上所述关注第一构图73和第二构图8时，由于特征点在第一构图7的图像中的存在是均匀的，所以当对多个图像进行合成时，能够不引起任何不便地执行对准。另一方面，由于特征点仅存在于第二构图8的图像的一部分中，当对多个图像进行合成时，仅能够在对应位置(即存在特征点的部分)自行精确的对准。因此，对于余下的部分(即天空1和电缆5、6出现的部分)，只能间接地参考远处的特征点的信息来执行对准。因此，其带来的问题是，上述对准误差因素可能引起余下部分(即天空1和电缆5、6出现的部分)中的未对准。

因此，本发明的第一目的是提供一种能够从图像的所有部分中均匀地提取特征点的图像处理装置。

本发明的第二目的是提供一种能够精确地跟踪图像的所有部分中的对象的图像处理装置。

本发明的第三目的是提供一种能够在合成图像时对图像的所有部分处进行精确对准的图像处理装置。

发明内容