距離画像処理装置および方法、距離画像再生装置および方法並びにプログラム
【課題】距離画像の画像ファイルのデータ量を効率よく低減できるようにする。
【解決手段】撮像部２１Ａ，２１Ｂが、被写体を撮像することにより、被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を算出するための基準画像および参照画像を取得する。距離画像生成部３１が、基準画像および参照画像から奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を含む距離値を算出する。距離画像変換部３２が、奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により量子化し、距離画像符号化部３３が量子化された奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像を符号化し、圧縮／伸長処理部２４が符号化された距離画像の画像ファイルを生成する。
【解決手段】撮像部２１Ａ，２１Ｂが、被写体を撮像することにより、被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を算出するための基準画像および参照画像を取得する。距離画像生成部３１が、基準画像および参照画像から奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を含む距離値を算出する。距離画像変換部３２が、奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により量子化し、距離画像符号化部３３が量子化された奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像を符号化し、圧縮／伸長処理部２４が符号化された距離画像の画像ファイルを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を処理するための距離画像処理装置および方法、処理された距離画像を再生するための距離画像再生装置および方法、並びに距離画像処理方法および距離画像再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異なる位置に設けられた２台以上のカメラを用いて被写体を撮像し、これにより取得された複数の画像（基準カメラによる基準画像および参照カメラによる参照画像）の間で対応する画素である対応点を探索し（ステレオマッチング）、互いに対応する基準画像上の画素と、参照画像上の画素との位置の差（視差）に三角測量の原理を適用することにより、基準カメラまたは参照カメラから当該画素に対応する被写体上の点までの距離を計測して、被写体の３次元形状を表す距離画像を生成する手法が提案されている。また、このような距離画像と距離を算出する前の基準画像等に埋め込むことにより、１つの画像ファイルを生成する手法が提案されている（特許文献１参照）。また、基準画像と距離画像との位置ずれを補正する手法も提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
また、光の反射を用いて被写体までの距離の測定（測距）を行うＴＯＦ（Time Of Flight）方式の測距方法を用いて、撮影装置から被写体までの距離を測定して、被写体の３次元形状を表す距離画像を生成することも行われている（特許文献３参照）。ＴＯＦ方式を用いた測距は、具体的には強度変調された測距光を被写体に向けて照射し、この変調周期における０、π／２、π、３π／２の４つの位相において反射光を受光して受光光量に応じた受光信号を得、受光信号に基づいて測距光と反射光との位相の遅れ（位相差）を、撮影装置に設けられた撮像素子の受光素子毎に検出して距離情報を算出し、この距離情報を各画素の画素値とする被写体の３次元形状を表す距離画像を生成するものである。
【特許文献１】特開２００５−７７２５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１０３５号公報
【特許文献３】特開２００６−８４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、距離画像を生成する際には、上述したステレオマッチングを用いた手法やＴＯＦ方式を用いた手法により、被写体までの距離を表す距離値を算出する必要があるが、距離値のビット数は、距離を正確に表す必要があることから、例えば３２ビットのように非常に大きいものとなる。このため、距離画像の画像ファイルのデータ量も非常に大きいものとなり、その結果、記録メディアに記録可能な画像ファイル数が低減してしまうこととなる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、距離画像の画像ファイルのデータ量を効率よく低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による距離画像処理装置は、被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得する距離値取得手段と、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換する変換手段と、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成する画像ファイル生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
「変換に関する情報」は、距離値が変換されたことを表す情報であり、例えば、変換の有無、変換した場合の量子化数等の情報を含む。なお、変換に関する情報は、画像ファイルのヘッダに記述することにより画像ファイルに付与してもよく、画像ファイルとは別個のテキストファイルに変換に関する情報を記述し、画像ファイルと一体不可分とすることにより、画像ファイルに付与してもよい。また、画像ファイルの拡張子を、距離値が変換されたことを表すものに変更することも、本願においては、変換に関する情報を画像ファイルに付与することに含むものである。
【０００８】
なお、本発明による距離画像処理装置においては、前記変換手段を、前記奥行き情報が小さいほど大きい量子化数により該奥行き情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段としてもよい。
【０００９】
また、本発明による距離画像処理装置においては、前記変換手段を、前記距離値を各画素の画素値とする距離画像の中心に近いほど大きい量子化数により前記位置情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記位置情報を変換する手段としてもよい。
【００１０】
また、本発明による距離画像処理装置においては、前記変換手段を、所定範囲にある前記奥行き情報について、該所定範囲外にある前記奥行き情報よりも大きい量子化数により変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段としてもよい。
【００１１】
また、本発明による距離画像処理装置においては、前記複数の量子化方式からの所望とする量子化方式の選択を受け付ける選択手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１２】
本発明による距離画像再生装置は、本発明による距離画像処理装置により生成された画像ファイルを取得する画像ファイル取得手段と、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換する逆変換手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明による距離画像処理方法は、被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得し、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換し、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明による距離画像再生方法は、本発明による距離画像処理方法により生成された画像ファイルを取得し、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、
該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、本発明による距離画像処理方法および距離画像再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による距離画像処理装置および方法によれば、奥行き情報および位置情報の少なくとも一方が、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換され、変換された奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルが生成される。このため、本発明を利用する利用者が所望とする量子化方式により距離値を変換することができ、その結果、利用者が所望とするように、距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による距離画像処理装置を適用した距離測定装置１の内部構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように第１の実施形態による距離測定装置１は、２つの撮像部２１Ａ，２１Ｂ、撮像制御部２２、画像処理部２３、圧縮／伸長処理部２４、フレームメモリ２５、メディア制御部２６、内部メモリ２７、および表示制御部２８を備える。
【００１８】
図２は撮像部２１Ａ，２１Ｂの構成を示す図である。図２に示すように、撮像部２１Ａ，２１Ｂは、レンズ１０Ａ，１０Ｂ、絞り１１Ａ，１１Ｂ、シャッタ１２Ａ，１２Ｂ、ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂ、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１４Ａ，１４ＢおよびＡ／Ｄ変換部１５Ａ，１５Ｂをそれぞれ備える。
【００１９】
レンズ１０Ａ，１０Ｂは、被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ、ズーム機能を実現するためのズームレンズ等の複数の機能別レンズにより構成され、不図示のレンズ駆動部によりその位置が調整される。なお、本実施形態においては焦点位置は固定されているものとする。
【００２０】
絞り１１Ａ，１１Ｂは、不図示の絞り駆動部により、ＡＥ処理により得られる絞り値データに基づいて絞り径の調整が行われる。なお、本実施形態においては絞り値データは固定されているものとする。
【００２１】
シャッタ１２Ａ，１２Ｂはメカニカルシャッタであり、不図示のシャッタ駆動部により、ＡＥ処理により得られるシャッタスピードに応じて駆動される。なお、本実施形態においてはシャッタスピードは固定されているものとする。
【００２２】
ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂは、多数の受光素子を２次元的に配列した光電面を有しており、被写体光がこの光電面に結像して光電変換されてアナログ撮像信号が取得される。また、ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂの前面にはＲ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタが規則的に配列されたカラーフィルタが配設されている。
【００２３】
ＡＦＥ１４Ａ，１４Ｂは、ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂから出力されるアナログ撮像信号に対して、アナログ撮像信号のノイズを除去する処理、およびアナログ撮像信号のゲインを調節する処理（以下アナログ処理とする）を施す。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１５Ａ，１５Ｂは、ＡＦＥ１４Ａ，１４Ｂによりアナログ処理が施されたアナログ撮像信号をデジタル信号に変換する。なお、撮像部２１Ａ，２１ＢのＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂにおいて取得され、デジタル信号に変換されることにより得られる画像データは、画素毎にＲ，Ｇ，Ｂの濃度値を持つＲＡＷデータである。なお、撮像部２１Ａにより取得される画像データにより表される画像を基準画像Ｇ１、撮像部２１Ｂにより取得される画像データにより表される画像を参照画像Ｇ２とする。
【００２５】
撮像制御部２２は、レリーズボタン押下後に撮像の制御を行う。
【００２６】
なお、本実施形態においては、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードは固定されているが、ＡＦ処理およびＡＥ処理を行って、撮影の都度、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを設定するようにしてもよい。この場合、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードについて基準となる値と、被写体までの距離および撮影環境の明るさに応じて異なる焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを記録したテーブルを内部メモリ２７に記憶しておき、ＡＦ処理およびＡＥ処理により得られる被写体までの距離および撮影環境の明るさに応じてこのテーブルを参照して、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを設定するようにしてもよい。
【００２７】
画像処理部２３は、撮像部２１Ａ，２１Ｂが取得したデジタルの画像データに対して、画像データの感度分布のばらつきおよび光学系の歪みを補正する補正処理を施すとともに、２つの画像を並行化するための並行化処理を施す。さらに、並行化処理後の画像に対してホワイトバランスを調整する処理、階調補正、シャープネス補正、および色補正等の画像処理を施す。なお、画像処理部２３における処理後の基準画像および参照画像についても、処理前の参照符号Ｇ１，Ｇ２を用いるものとする。
【００２８】
圧縮／伸長処理部２４は、画像処理部２３によって処理が施された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を表す画像データ対して、例えば、ＪＰＥＧ等の圧縮形式で圧縮処理を施し、後述するように生成された距離画像の画像データと併せて距離画像の画像ファイルを生成する。この画像ファイルは、基準画像Ｇ１、参照画像Ｇ２および距離画像の画像データを含むものとなる。また、この画像ファイルには、Ｅｘｉｆフォーマット等に基づいて、撮影日時等の付帯情報が記述されたヘッダが付与される。
【００２９】
なお、画像ファイルを生成するに際し、本実施形態においては、距離画像の画像データを量子化および符号化するか否か、すなわち距離画像の変換モードのオン・オフを、撮影者が入出力部３７により設定可能であるものとする。ここで、入出力部３７は、各種インターフェース並びに撮影者が操作可能なスイッチおよび操作ボタン等を備えてなるものである。
【００３０】
フレームメモリ２５は、撮像部２１Ａ，２１Ｂが取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を表す画像データに対して、前述の画像処理部２３が行う処理を含む各種処理を行う際に使用する作業用メモリである。
【００３１】
メディア制御部２６は、記録メディア２９にアクセスして距離画像の画像ファイルの書き込みと読み込みの制御を行う。
【００３２】
内部メモリ２７は、距離測定装置１において設定される各種定数、およびＣＰＵ３６が実行するプログラム等を記憶する。
【００３３】
表示制御部２８は、フレームメモリ２５に格納された画像データをモニタ２０に表示させたり、記録メディア２９に記録されている画像をモニタ２０に表示させたりするためのものである。
【００３４】
また、距離測定装置１は、ステレオマッチング部３０、距離画像生成部３１、距離画像変換部３２、距離画像符号化部３３、距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５を備える。
【００３５】
ステレオマッチング部３０は、図３に示すように、基準画像Ｇ１上のある画素Ｐａに写像される実空間上の点は、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３というように点Ｏ１からの視線上に複数存在するため、実空間上の点Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ 等の写像である直線（エピポーラ線）上に、画素Ｐａに対応する参照画像Ｒ上の画素Ｐａ′が存在するという事実に基づいて、基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２との対応点を参照画像Ｇ２上において探索する。なお、図３において点Ｏ１は基準カメラとなる撮像部２１Ａの視点、点Ｏ２は参照カメラとなる撮像部２１Ｂの視点である。ここで、視点とは撮像部２１Ａ，２１Ｂの光学系の焦点である。また、対応点の探索は、画像処理が施された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いてもよいが、画像処理前の並行化処理のみが施された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いることが好ましい。以降では、対応点の探索は画像処理前の基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いるものとして説明する。
【００３６】
具体的には、ステレオマッチング部３０は、対応点の探索を行う際に、あらかじめ定められた相関ウィンドウＷをエピポーラ線に沿って移動し、各移動位置において基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の相関ウィンドウＷ内の画素についての相関を算出し、参照画像Ｇ２上の相関が最大となる位置における相関ウィンドウＷの中心画素を、基準画像Ｇ１上の画素Ｐａに対応する対応点とする。なお、相関を評価するための相関評価値としては、差分絶対値和および差分２乗和の逆数等を用いることができる。この場合、相関評価値が小さいほど、相関が大きいものとなる。
【００３７】
図４は並行化処理後の基準画像および参照画像の位置関係を説明するための図である。図４に示すように、撮像部２１Ａ，２１Ｂにおける基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２が得られる面となる画像面は、撮像部２１Ａ，２１Ｂの光軸との交点を原点とする。また、画像面上における撮像部２１Ａ，２１Ｂの座標系をそれぞれ（ｕ，ｖ）、（ｕ′，ｖ′）とする。ここで、並行化処理により撮像部２１Ａ，２１Ｂの光軸は平行となるため、画像面におけるｕ軸およびｕ′軸は同一直線上において同一方向を向くこととなる。また、並行化処理により、参照画像Ｇ２上におけるエピポーラ線は、ｕ′軸に平行なものとなるため、基準画像Ｇ１上におけるｕ軸も、参照画像Ｇ２のエピポーラ線の方向と一致することとなる。
【００３８】
ここで、撮像部２１Ａ，２１Ｂの焦点距離をｆ、基線長をｂとする。なお、焦点距離ｆおよび基線長ｂはキャリブレーションパラメータとしてあらかじめ算出されて内部メモリ２７に記憶されている。このとき、３次元空間上における位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、撮像部２１Ａの座標系を基準とすると、下記の式（１）〜（３）により表される。
【００３９】
Ｘ＝ｂ・ｕ／（ｕ−ｕ′） （１）
Ｙ＝ｂ・ｖ／（ｕ−ｕ′） （２）
Ｚ＝ｂ・ｆ／（ｕ−ｕ′） （３）
ここでｕ−ｕ′は、撮像部２１Ａ，２１Ｂの画像面上における投影点の横方向のずれ量（視差）である。また、式（３）より、奥行きである距離Ｚは視差に反比例することが分かる。なお、このようにして算出したＸ，Ｙ，Ｚを距離値とする。また、距離値Ｘ，Ｙはその画素の位置を表す位置情報であり、距離値Ｚは距離すなわち奥行き情報である。なお、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚは基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の共通する範囲においてのみ算出される。このため、後の処理を容易に行うために、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚについては、撮像部２１Ａの座標系から、撮像部２１Ａ，２１Ｂそれぞれの画像面の原点の中間位置を原点とする座標系に変換することとする。以降では、座標系は撮像部２１Ａ，２１Ｂのそれぞれの画像面の原点の中間位置を原点とするものとして説明する。
【００４０】
距離画像生成部３１は、ステレオマッチング部３０が求めた対応点を用いて、上記式（１）〜（３）により距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し、算出した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画像の画素値とする距離画像の画像データを生成する。なお、距離画像の各画素の距離値Ｚが撮像部２１Ａ，２１Ｂから被写体までの距離を表すものとなる。
【００４１】
距離画像変換部３２は、撮影者が距離画像を変換する変換モードをオンに設定した場合に、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画素の画素値とする距離画像の画像データのデータ量を非線形処理により低減する変換処理を行う。その際に、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを量子化する。また、距離画像符号化部３３は、距離画像変換部３２が変換した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成する。以下、距離画像変換部３２および距離画像符号化部３３が行う処理について説明する。
【００４２】
距離画像生成部３１が算出した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚは、例えば３２ビットのデータとなるため、これをそのまま距離画像の画像データとしたのでは、画像ファイルのデータ量が非常に大きなものとなる。この場合、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを３２ビットから例えば８ビットに量子化することによりデータ量を低減できるが、量子化すると距離の精度が低下する。
【００４３】
ここで、距離画像生成部３１が算出する距離値Ｚは、撮像部２１Ａ，２１Ｂに近いほど精度が高い。このため、第１の実施形態においては、距離画像変換部３２は、距離値Ｚが小さいほど、量子化する際の量子化の割り当て、すなわち量子化数を大きくする。なお、第１の実施形態においては、距離画像変換部３２は、距離値Ｚを８ビットとなるように量子化するものとする。また、量子化するビット数は、８ビット、１０ビットおよび１６ビット等、入出力部３７からの入力により、撮影者が所望とする値に設定できるようにしてもよい。また、距離値Ｘ，Ｙについても８ビットとなるように量子化するものとするが、距離値Ｚと同様に、１０ビットおよび１６ビット等、入出力部３７からの入力により、撮影者が所望とする値に設定できるようにしてもよい。
【００４４】
図５は量子化数の割り当てを説明するための図である。なお、図５は撮像部２１Ａ，２１Ｂを用いた撮影画角をＹ軸方向から見たものであり、ＳＬ１は距離測定装置１が測定可能な最短距離、ＳＬ２は距離測定装置１が測定可能な最長距離、Ｋは量子化数を変更する基準となる基準距離、ＸＬ１，ＸＬ２は最長距離ＳＬ２における距離画像のＸ軸方向の範囲を、ＸＬ１′，ＸＬ２′は基準距離Ｋにおける距離画像のＸ軸方向の範囲を示す。また、撮像部２１Ａの画角を実線で、撮像部２１Ｂの画角を破線で示す。また、図示はしていないが、紙面に垂直なＹ方向についても最長距離ＳＬ２における距離画像のＹ軸方向の範囲ＹＬ１，ＹＬ２および基準距離Ｋにおける距離画像のＹ軸方向の範囲ＹＬ１′，ＹＬ２′が設定されているものとする。また、距離ＳＬ１から基準距離Ｋまでを範囲ａ、基準距離Ｋから距離ＳＬ２までを範囲ｂとする。なお、これらの値は設定値として内部メモリ２７に記憶されている。また、撮影者が入力部３７を用いて基準距離Ｋを所望とする値に設定できるようにしてもよい。
【００４５】
図６は第１の実施形態における距離画像生成部３１が算出した距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図である。なお、図６においてはＳＬ１＝１ｍ、ＳＬ２＝１０ｍとしている。図６に示すように、本実施形態においては、最長距離ＳＬ２の１／２の５ｍを基準距離Ｋとし、基準距離Ｋの量子化値Ｐを８ビットのうちの２００程度としている。距離画像変換部３２は、この関係を使用して、範囲ａにある距離値Ｚを量子化数Ｐに割り当てて量子化し、範囲ｂにある距離値Ｚを量子化数２５６−Ｐに割り当てて量子化する。これにより、距離値Ｚが小さいほど大きい量子化数により量子化がなされる。ここで、基準距離Ｋを最長距離ＳＬ２の１／２としたのは、最長距離ＳＬ２の１／２を超えると急速に距離算出の精度が劣化するためである。
【００４６】
なお、第１の実施形態においては、距離画像変換部３２は、上記式（１）、（２）により算出した距離値Ｘ，Ｙについても同様に８ビットとなるように量子化する。図７は距離値Ｘと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図である。なお、ここでは、図５に示すＺ軸を中心としてＸＬ１＝−５ｍ、ＸＬ２＝５ｍであるとして説明する。範囲ａにおいては、距離値Ｘが取り得る値は−２．５ｍ〜２．５ｍであることから、距離画像変換部３２は、図７の関係Ａ１に示すように−２．５ｍ〜２．５ｍの値を８ビットに割り当てるように量子化する。一方、範囲ｂにおいては、距離値Ｘが取り得る値は−５ｍ〜５ｍであることから、図７の関係Ａ２に示すように−５ｍ〜５ｍの値を８ビットに割り当てるように量子化する。なお、距離値Ｙについても距離値Ｘと同様に量子化する。
【００４７】
距離画像符号化部３３は、距離画像変換部３２が量子化した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化し、符号化された距離画像の画像データを圧縮／伸長処理部２４に出力する。
【００４８】
なお、距離画像復号化部３５は、後述するように圧縮／伸長処理部２４が生成した画像ファイルに含まれる符号化された距離画像の画像データを復号化する。さらに、距離画像逆変換部３４は、距離画像復号化部３５により復号化された距離画像の各画素値を距離画像変換部３２とは逆の変換により変換（以下逆変換とする）する。なお、距離画像復号化部３５および距離画像逆変換部３４が行う処理については、後述する。
【００４９】
ＣＰＵ３６は、レリーズボタンを含む入出力部３７からの信号に応じて距離測定装置１の各部を制御する。
【００５０】
データバス３８は、距離測定装置１を構成する各部およびＣＰＵ３６に接続されており、距離測定装置１における各種データおよび各種情報のやり取りを行う。
【００５１】
次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図８は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、ここでは距離画像を圧縮する変換モードはオンに設定されているものとする。また、レリーズボタンが全押しされて撮像の指示が行われた以降の処理について説明する。また、距離画像生成部３１が算出した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚについては、画素位置を特定する符号ｉを付与するものとする。なお、画素位置は距離画像上において２次元となるが、説明を簡単にするために１次元で示すものとする。
【００５２】
レリーズボタン４が全押しされることによりＣＰＵ３６が処理を開始し、撮像部２１Ａ，２１ＢがＣＰＵ３６からの指示により被写体を撮像し、さらに取得した画像データに画像処理部２３が、補正処理、並行化処理および画像処理を施して基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を取得し、ステレオマッチング部３０が対応点を探索し、距離画像生成部３１が、探索した対応点に基づいて距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１）。次いで、距離画像変換部３２が内部メモリ２７から設定値を読み出し（ステップＳＴ２）、さらに量子化の対象となる画素を最初の画素に設定する（ｉ＝１，ステップＳＴ３）。
【００５３】
そして、距離画像変換部３２は、距離値Ｚｉが基準距離Ｋ以下であるか否かを判定し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ４が肯定されると、図６における範囲ａの関係を表す下記の式（４）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ５）。さらに、距離値Ｘｉ，Ｙｉを下記の式（５）、（６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ６）。
【００５４】
Ｚｔｉ＝（Ｚｉ−ＳＬ１）×Ｐ／（Ｋ−ＳＬ１） （４）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＸＬ２（Ｋ−ＳＬ１） （５）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＹＬ２（Ｋ−ＳＬ１） （６）
一方、ステップＳＴ４が否定されると、距離画像変換部３２は、図６における範囲ｂの関係を表す下記の式（７）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７）。さらに、距離値Ｘｉ，Ｙｉを下記の式（８）、（９）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ８）。
【００５５】
Ｚｔｉ＝Ｐ＋（Ｚｉ−Ｋ）（２５６−Ｐ）／（ＳＬ２−Ｋ１） （７）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ／ＸＬ２ （８）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ／ＹＬ２ （９）
ステップＳＴ６，ＳＴ８に続いて、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ９が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ４に戻り、ステップＳＴ４以降の処理を繰り返す。
【００５６】
ステップＳＴ９が肯定されると、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ１１）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ１２）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ１３）、処理を終了する。なお、この際、画像ファイルのヘッダには、図９に示すように、距離関連の情報として内部メモリ２７から読み出した設定値、すなわちＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ，Ｐが記述される。また、変換モードのオン／オフについても記述される。なお、距離関連の情報以外の撮影日時等の情報については省略している。
【００５７】
このように、第１の実施形態によれば、距離値Ｚｉが小さいほど距離値Ｚｉの量子化数を大きくして量子化を行うようにしたものである。ここで、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２から距離値を算出するに際し、距離値Ｚｉが大きいほどその算出の精度が悪くなる。第１の実施形態によれば距離値Ｚｉが小さいほど大きい量子化数により距離値Ｚｉが量子化されるため、距離値Ｚｉが比較的小さい場合における距離精度を損なうことなく、効率よく距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【００５８】
なお、上記第１の実施形態においては、距離値Ｚｉの範囲を２つのみならず３つあるいはそれ以上に分けて、距離値Ｚｉが小さいほど量子化数を大きくなるようにしてもよい。例えば、図６の一点鎖線に示すように２つの基準距離Ｋ１１，Ｋ１２を設定し、ＳＬ１〜Ｋ１１、Ｋ１１〜Ｋ１２、Ｋ１２〜ＳＬ２の３つの範囲に分けて距離値Ｚｉの量子化数を設定するようにしてもよい。この場合、距離値Ｚｉの範囲の区分に応じた基準距離が、距離関連の情報として画像ファイルのヘッダに記述される。
【００５９】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本発明の第２の実施形態による距離測定装置は、本発明の第１の実施形態による距離測定装置１と同一の構成を有し、距離画像変換部３２が行う処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。上記第１の実施形態においては、図６に示すように基準距離Ｋおよび基準距離Ｋにおける量子化値Ｐにより、距離値Ｚｉが小さいほど大きい量子化数により距離値Ｚｉを量子化しているが、第２の実施形態においては、図１０に示すように距離値Ｚｉが小さいほど量子化数が対数的に連続して小さくなるような変換テーブルＬＵＴ１を内部メモリ２７に記憶しておき、この変換テーブルＬＵＴ１を用いて距離値Ｚｉを量子化するようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００６０】
次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図１１は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の実施形態と同様に距離画像生成部３１が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ２１）。次いで、距離画像変換部３２が内部メモリ２７から設定値を読み出し（ステップＳＴ２２）、さらに量子化の対象となる画素を最初の画素に設定する（ｉ＝１，ステップＳＴ２３）。
【００６１】
そして、距離画像変換部３２は、変換テーブルＬＵＴ１を参照して距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ２４）。そして、距離値Ｚｉが基準距離Ｋ以下であるか否かを判定し（ステップＳＴ２５）、ステップＳＴ２５が肯定されると、距離値Ｘｉ，Ｙｉを第１の実施形態と同様に式（５）、（６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ２６）。
【００６２】
一方、ステップＳＴ２５が否定されると、距離画像変換部３２は、距離値Ｘｉ，Ｙｉを式（８）、（９）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ２７）。
【００６３】
ステップＳＴ２６，ＳＴ２７に続いて、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値について量子化を終了したかを判定し（ステップＳＴ２８）、ステップＳＴ２８が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ２９）、ステップＳＴ２４に戻り、ステップＳＴ２４以降の処理を繰り返す。
【００６４】
ステップＳＴ２８が肯定されると、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ３０）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ３１）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ３２）、処理を終了する。
【００６５】
なお、この際、画像ファイルのヘッダには、図１２に示すように、距離関連の情報として内部メモリ２７から読み出した設定値、すなわちＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋおよび変換テーブルが記述される。また、変換モードのオン／オフについても記述される。
【００６６】
ここで、上記第１および第２の実施形態においては、距離値Ｚｉが基準距離Ｋより大きい場合、距離値Ｘｉ，Ｙｉを８ビットに割り当てるように一律に量子化しているが、距離画像の中心に近いほど、撮像部２１Ａ，２１Ｂのレンズの歪みやシェーディングの影響が小さくなるため、距離精度が高くなる。このため、距離値Ｚｉが基準距離Ｋより大きい場合、距離値Ｘｉ，Ｙｉを、Ｚ軸に近いほど大きい量子化数により量子化するようにしてもよい。以下、これを第３の実施形態として説明する。
【００６７】
図１３は第３の実施形態における距離値Ｘｉと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図である。なお、図１３においては、第１の実施形態と同様にＳＬ１＝１ｍ、ＳＬ２＝１０ｍ、Ｋ＝５ｍとし、ＸＬ１＝−５ｍ、ＸＬ２＝５ｍとする。範囲ａにおいては、距離値Ｘが取り得る値はＸＬ１／２〜ＸＬ２／２、すなわち−２．５ｍ〜２．５ｍであることから、圧縮／伸長処理部２４は、上記第１および第２の実施形態と同様に、図１３の関係Ａ１に示すように距離値Ｘｉを量子化する。一方、範囲ｂにおいては、距離値Ｘが取り得る値は−５ｍ〜５ｍであることから、図１３の関係Ａ３に示すように、−２．５ｍ〜２．５ｍの範囲の量子化数が−５ｍ〜−２．５ｍおよび２．５ｍ〜５ｍの範囲の量子化数よりも大きくなるように、距離値Ｘｉを量子化する。なお、距離値Ｙｉについても同様に範囲ａにおいては上記第１および第２の実施形態と同様に量子化し、範囲ｂにおいては距離値Ｘｉの場合と同様にＺ軸に近いほど大きい量子化数により量子化する。
【００６８】
ここで、距離値Ｘｉ，Ｙｉを量子化するために、内部メモリ２７には基準距離Ｋにおける量子化数を変更する量子化値±Ｐｘ，±Ｐｙ（図１３には±Ｐｘのみを示す）を記憶しているものとする。また、量子化数を変更する量子化値および量子化数を変更する境界については撮影者が任意に設定できるようにしてもよい。
【００６９】
次いで、第３の実施形態において行われる処理について説明する。図１４は第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、第３の実施形態における距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化は、第１の実施形態におけるステップＳＴ７に続いておよび第２の実施形態におけるステップＳＴ２５が否定された場合に続いて行われるため、ここでは、ステップＳＴ７以降およびステップＳＴ２５が否定された以降の処理についてのみ説明する。
【００７０】
ステップＳＴ７に続いて、およびステップＳＴ２５が否定されると、距離画像変換部３２は、距離値ＸｉについてＸＬ１／２≦Ｘｉ≦ＸＬ２／２であるか否かを判定する（ステップＳＴ３５）。ステップＳＴ３５が肯定されると、図１３の関係Ａ３におけるＸＬ１／２≦Ｘｉ≦ＸＬ２／２の間の関係を表す下記の式（１０）により距離値Ｘｉを量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉを算出する（ステップＳＴ３６）。ステップＳＴ３５が否定されると、図１３の関係Ａ３におけるＸ＜ＸＬ１／２、ＸＬ２／２＜Ｘｉの間の関係を表す下記の式（１１）により距離値Ｘｉを量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉを算出する（ステップＳＴ３６）。
【００７１】
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ／（ＸＬ２／２） （１０）
Ｘｔｉ＝Ｐｘ＋（Ｘｉ−ＸＬ２／２）（１２８−Ｐｘ）／（ＸＬ２／２） （１１）
ステップＳＴ３６，ＳＴ３７に続いて、距離画像変換部３２は、距離値ＹｉについてＹＬ１／２≦Ｙｉ≦ＹＬ２／２であるか否かを判定する（ステップＳＴ３８）。ステップＳＴ３８が肯定されると、ＹＬ１／２≦Ｙｉ≦ＹＬ２／２の間の関係を表す下記の式（１２）により距離値Ｙｉを量子化して、量子化された距離値Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ３９）。ステップＳＴ３８が否定されると、Ｙ＜ＹＬ１／２、ＹＬ２／２＜Ｙｉの間の関係を表す下記の式（１３）により距離値Ｙｉを量子化して、量子化された距離値Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ４０）。
【００７２】
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ／（ＹＬ２／２） （１２）
Ｙｔｉ＝Ｐｘ＋（Ｙｉ−ＹＬ２／２）（１２８−Ｐｘ）／（ＹＬ２／２） （１３）
そして、第１の実施形態におけるステップＳＴ９、第２の実施形態におけるステップＳＴ２８の処理へ進む。これにより、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データが符号化され、距離画像の画像ファイルが生成され、画像ファイルが記録メディア２９に記録される。なお、この場合、±Ｐｘおよび±Ｐｙの値および量子化数を変更する境界が距離関連の情報として画像ファイルのヘッダに記述される。
【００７３】
ここで、撮像部２１Ａ，２１Ｂのレンズの特性およびシェーディングの影響により、基準画像および参照画像の端部ほど距離値の算出精度が低くなる。第３の実施形態においては、光軸の中心に近いほど距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化数を大きくするようにしたため、距離画像中心付近における距離精度を損なうことなく、さらに効率よく距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【００７４】
なお、上記第３の実施形態においては、量子化数を大きくする距離値Ｘｉ，Ｙｉの範囲を、Ｘ方向およびＹ方向についてＺ軸に関して対称となるようにしているが、これは、撮像部２１Ａ，２１Ｂのレンズの歪みやシェーディングが対称に現れるためである。なお、量子化数を大きくする距離値Ｘｉ，Ｙｉの範囲を、Ｚ軸に関して非対称となるように設定してもよい。
【００７５】
次いで、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、本発明の第４の実施形態による距離測定装置は、本発明の第１の実施形態による距離測定装置１と同一の構成を有し、距離画像変換部３２が行う処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。第４の実施形態においては、距離値Ｚｉに基づいて、対象とする被写体が存在する距離範囲を判定し、その距離範囲の距離値Ｚｉを他の距離範囲の距離値Ｚｉよりも大きい量子化数により量子化するようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００７６】
次いで、第４の実施形態において行われる処理について説明する。図１５は第４の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の実施形態と同様に距離画像生成部３１が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ４１）。次いで、距離画像変換部３２が、距離値Ｚｉを横軸に、頻度を縦軸にプロットした距離ヒストグラムを作成する（ステップＳＴ４２）。
【００７７】
図１６は距離ヒストグラムＨ０を示す図である。図１６に示すように距離ヒストグラムＨ０は、特定の距離範囲に被写体が存在する場合、その範囲の頻度が大きいものとなる。
【００７８】
次いで、距離画像変換部３２は、距離ヒストグラムＨ０において、頻度がしきい値Ｔｈ１以上に変化する距離Ｋａおよび頻度がしきい値Ｔｈ１以下に変化する距離Ｋｂを距離値Ｚｉが小さい方から探索する（ステップＳＴ４３）。そして、距離Ｋｂと距離Ｋａとの差の１０％（Ｋｔ＝０．１（Ｋｂ−Ｋａ））を距離Ｋａから減算するとともに距離Ｋｂに加算して（Ｋａ−Ｋｔ、Ｋｂ＋Ｋｔ）、被写体の距離範囲を定める基準距離Ｋ１，Ｋ２をそれぞれ算出する（ステップＳＴ４４）。
【００７９】
距離画像変換部３２は、ステップＳＴ４４に続いて、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内における距離値Ｚｉの頻度Ｔｕおよび基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲外における距離値Ｚｉの頻度Ｔｄを算出し、さらに頻度Ｔｕと頻度Ｔｄとの比率Ｓｒ（＝Ｔｕ／Ｔｄ）を算出する（ステップＳＴ４５）。そして、比率Ｓｒが所定のしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ４６）。ここで、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２以上である場合、距離値Ｚｉは基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内に多く存在することとなるが、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２未満である場合、距離値ＺｉはＳＬ１〜ＳＬ２の間において広く分布することとなる。
【００８０】
このため、第４の実施形態においては、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２以上である場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードａの関係に示すように、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内にある距離値Ｚｉのみを８ビットに割り当てて量子化し、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲外にある距離値Ｚｉについては量子化数を割り当てない。一方、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２未満である場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードｂの関係に示すように基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内にある距離値Ｚｉの量子化数が、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲外にある距離値Ｚｉの量子化数よりも大きくなるように量子化数を割り当てる。なお、図１７においては基準距離Ｋ１＝４ｍ、基準距離Ｋ２＝７ｍとしている。
【００８１】
したがって、距離画像変換部３２は、ステップＳＴ４６が肯定されるとモードａによる量子化を行い（ステップＳＴ４７）、ステップＳＴ４６が否定されるとモードｂによる量子化を行う（ステップＳＴ４８）。
【００８２】
図１８はモードａによる量子化の処理を示すフローチャートである。モードａによる量子化の処理の場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードａの関係を表す下記の式（１４）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ６１）。また、距離値Ｘｉ，Ｙｉを下記の式（１５）、（１６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ６２）。
【００８３】
Ｚｔｉ＝２５６（Ｚｉ−Ｋ１）／（Ｋ２−Ｋ１） （１４）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＸＬ２（Ｋ２−ＳＬ１） （１５）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＹＬ２（Ｋ２−ＳＬ１） （１６）
そして、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値について量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ６３）、ステップＳＴ６３が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ６４）、ステップＳＴ６１に戻り、ステップＳＴ６１以降の処理を繰り返す。ステップＳＴ６３が肯定されるとモードａによる量子化の処理を終了する。
【００８４】
図１９はモードｂによる量子化の処理を示すフローチャートである。モードｂによる量子化の処理の場合、距離画像変換部３２は、まず、距離値Ｚｉの範囲を判定する（ステップＳＴ７１）。Ｚｉ＜Ｋ１の場合、図１７のモードｂにおけるＺｉ＜Ｋ１の関係を表す下記の式（１７）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７２）。また、距離値Ｘｉ，Ｙｉについては上記式（１５）、（１６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ７３）。
【００８５】
Ｚｔｉ＝（Ｚｉ−ＳＬ１）α （１７）
なお、α＝１２８／（ＳＬ２−ＳＬ１）である。
【００８６】
また、Ｋ１≦Ｚｉ≦Ｋ２の場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードｂにおけるＫ１≦Ｚｉ≦Ｋ２の関係を表す下記の式（１８）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７４）。また、距離値Ｘｉ，ＹｉについてはステップＳＴ７３に進み、上記式（１５）、（１６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する。
【００８７】
Ｚｔｉ＝（Ｋ１−ＳＬ１）α＋（Ｚｉ−Ｋ１）β （１８）
なお、β＝｛２５６−（ＳＬ２−Ｋ２）α−（Ｋ１−ＳＬ１）α｝／（Ｋ２−Ｋ１）である。
【００８８】
一方、Ｋ２＜Ｚｉの場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードｂにおけるＫ２＜Ｚｉの関係を表す下記の式（１９）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７５）。また、距離値Ｘｉ，Ｙｉについては下記の式（２０）、（２１）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ７６）。
【００８９】
Ｚｔｉ＝２５６−（ＳＬ２−Ｚｉ）α （１９）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ／ＸＬ２ （２０）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ／ＹＬ２ （２１）
そして、すべての画素の距離値について量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ７７）、ステップＳＴ７７が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ７８）、ステップＳＴ７１に戻り、ステップＳＴ７１以降の処理を繰り返す。ステップＳＴ７８が肯定されるとモードｂによる処理を終了する。
【００９０】
図１５に戻り、ステップＳＴ４７，ＳＴ４８に続いて、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ４９）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ５０）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ５１）、処理を終了する。なお、この際、画像ファイルのヘッダには、内部メモリ２７から読み出した設定値、すなわちＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ１，Ｋ２およびモードａ，ｂの種別が距離関連の情報として記述される。また、変換モードのオン／オフについても記述される。
【００９１】
このように、第４の実施形態においては、所定距離範囲にある距離値Ｚｉについて、所定距離範囲外にある距離値Ｚｉよりも大きい量子化数により量子化するようにしたものである。ここで、撮影時には対象とした被写体はある特定の距離範囲に存在することが多い。このため、所定の距離範囲にある距離値Ｚｉの量子化数を大きくすることにより、所定距離範囲における距離精度を損なうことなく、効率よく距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【００９２】
なお、上記第４の実施形態においては、距離ヒストグラムＨ０を算出して基準距離Ｋ１，Ｋ２を算出しているが、撮影者が設定した基準距離Ｋ１，Ｋ２を用いて距離ヒストグラムＨ０を算出することなく、距離値Ｚｉの量子化数を変更するようにしてもよい。この場合、基準距離Ｋ１，Ｋ２については、経験的に被写体が多く存在する範囲から求めるようにすればよい。また、量子化のモードａ，ｂの設定は撮影者が行うようにすればよい。とくにモードａを設定した場合には、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲においてのみ距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出すればよいため、演算時間を短縮することができる。
【００９３】
また、上記第４の実施形態において、第３の実施形態と同様に、距離値Ｘｉ，ＹｉについてもＺ軸からの距離に応じて量子化数を変更するようにしてもよい。
【００９４】
次いで、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、本発明の第５の実施形態による距離測定装置は、本発明の第１の実施形態による距離測定装置１と同一の構成を有し、距離画像変換部３２が行う処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。第５の実施形態においては、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの量子化の方式をあらかじめ定められた複数の方式から撮影者の指示により選択し、選択された量子化の方式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを量子化するようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００９５】
ここで、第５の実施形態における距離値Ｚｉの量子化の方式としては、距離値Ｚｉを量子化しない量子化オフ、図６の実線に示すように量子化数を変更して量子化を行う方式１、図６の一点鎖線に示すように量子化数を変更して量子化を行う方式２、図１０に示すテーブルＬＵＴ１を用いて量子化数を変更して量子化を行う方式３、図１７に示すモードａにより量子化を行う方式４、図１７に示すモードｂにより量子化を行う方式５、および方式４，５について、距離ヒストグラムに基づいて被写体の範囲を判定する方式６，７を選択可能とすることができる。なお、これらの７つの方式すべてを選択可能とする必要はなく、これらのうちの任意の複数種類の方式を選択可能としてもよい。
【００９６】
また、距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化の方式としては、距離値Ｘｉ，Ｙｉを量子化しない量子化オフ、図７に示す関係Ａ１，Ａ２により量子化数を変更して量子化を行う方式１１および図１３に示す関係Ａ１，Ａ３により量子化数を変更して量子化を行う方式１２を選択可能とすることができる。
【００９７】
なお、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの量子化方式の選択は、モニタ２０に量子化方式の選択画面を表示し、撮影者が表示された方式から所望とする方式を入力部３７を用いて選択することにより行うようにすればよい。
【００９８】
次いで、第５の実施形態において行われる処理について説明する。図２０は量子化方式の選択の処理のフローチャートである。撮影者が量子化方式の選択の指示を入出力部３７から行うことによりＣＰＵ３６が処理を開始し、量子化方式の選択画面をモニタ２０に表示する（ステップＳＴ８１）。図２１は量子化方式の選択画面を示す図である。図２１（ａ）に示すようにモニタ２０には、まず距離値Ｚｉについてオフおよび方式１〜７の選択画面が表示される。撮影者は入出力部３７を用いて距離値Ｚｉについて所望とする量子化方式を選択することができる。なお、図２１（ａ）においては方式１を選択した状態を示している。距離値Ｚｉの量子化方式の選択後、モニタ２０には図２１（ｂ）に示すように、距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化方式の選択画面が表示される。撮影者は入出力部３７を用いて距離値Ｘｉ，Ｙｉについて所望とする方式を選択することができる。なお、図２１（ｂ）においては方式１１を選択した状態を示している。
【００９９】
ＣＰＵ３６は、量子化方式が選択されたか否かの監視を開始し（ステップＳＴ８２）、ステップＳＴ８２が肯定されると、選択された量子化方式を表す情報を内部メモリ２７に記憶し（ステップＳＴ８３）、処理を終了する。
【０１００】
図２２は第５の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の実施形態と同様に距離画像生成部３１が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ９１）。次いで、距離画像変換部３２が内部メモリ２７から距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの量子化方式を読み出し（ステップＳＴ９２）、量子化の対象となる画素を最初の画素に設定し（ステップＳＴ９３）、読み出された量子化方式によりまず距離値Ｚｉを量子化する（ステップＳＴ９４）。続いて、距離画像変換部３２は、読み出された量子化方式により距離値Ｘｉ，Ｙｉを量子化する（ステップＳＴ９５）。ステップＳＴ９５に続いて、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ９６）、ステップＳＴ９６が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ９７）、ステップＳＴ９４に戻り、ステップＳＴ９４以降の処理を繰り返す。
【０１０１】
ステップＳＴ９６が肯定されると、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ９８）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ９９）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ１００）、処理を終了する。なお、第５の実施形態においては、撮影者により選択された変換の方式が、距離関連の情報として画像ファイルのヘッダに記述される。
【０１０２】
このように、第５の実施形態においては、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて、量子化方式を選択可能としたため、撮影者が所望とする量子化方式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを変換することができることとなる。
【０１０３】
なお、上記第５の実施形態においては、すべての距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて量子化方式を選択可能としているが、距離値Ｚｉについてのみ量子化方式を選択可能としてもよく、距離値Ｘｉ，Ｙｉについてのみ量子化方式を選択可能としてもよい。
【０１０４】
ところで、上記第１から第５の実施形態において生成された画像ファイルは、距離画像復号化部３５において復号化され、さらに距離画像逆変換部３４において逆量子化を含む逆変換が施されて、距離画像が再生される。図２３は画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、第１の実施形態により生成された画像ファイルは、距離画像復号化部３５により復号化されており、復号化された距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉが直ちにフレームメモリ２５から読み出される状態にあるものとする。また、画像ファイルのヘッダには、距離関連の情報として設定値ＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ，Ｐおよび変換モードのオン／オフが記述されているが、変換モードはオンと記述がなされているものとする。
【０１０５】
距離画像逆変換部３４は、復号化された画像ファイルのヘッダに記述された距離関連の情報を読み出し（ステップＳＴ１０１）、さらに復号化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを読み出す（ステップＳＴ１０２）。そして、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの算出の対象となる画素を最初の画素に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ１０３）、距離値Ｚｔｉが量子化値Ｐ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。
【０１０６】
ステップＳＴ１０４が肯定されると、距離画像逆変換部３４は、距離関連の情報を用いて、図６における範囲ａの逆の関係を表す下記の式（２１）により距離値Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１０５）。さらに下記の式（２２）、（２３）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１０６）。なお、式（２１）〜（２３）は、上記式（４）〜（６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解くことにより求めることができる。
【０１０７】
Ｚｉ＝ＳＬ１＋Ｚｔｉ（Ｋ−ＳＬ１）／Ｐ （２１）
Ｘｉ＝Ｘｔｉ（Ｋ−ＳＬ１）ＸＬ２／１２８（ＳＬ２−ＳＬ１） （２２）
Ｙｉ＝Ｙｔｉ（Ｋ−ＳＬ１）ＹＬ２／１２８（ＳＬ２−ＳＬ１） （２３）
一方、ステップＳＴ１０４が否定されると、距離画像逆変換部３４は、距離関連の情報を用いて、図６における範囲ｂの逆の関係を表す下記の式（２４）により距離値Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１０７）。さらに下記の式（２５）、（２６）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１０８）。なお、式（２４）〜（２６）は、上記式（７）〜（９）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解くことにより求めることができる。
【０１０８】
Ｚｉ＝（Ｚｔｉ−Ｐ）（ＳＬ２−Ｋ）／（２５６−Ｐ）＋Ｋ （２４）
Ｘｉ＝Ｘｔｉ・ＸＬ２／１２８ （２５）
Ｙｉ＝Ｙｔｉ・ＹＬ２／１２８ （２６）
ステップＳＴ１０６，ＳＴ１０８に続いて、距離画像逆変換部３４は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを逆量子化したか否かを判定し（ステップＳＴ１０９）、ステップＳＴ１０９が否定されると逆量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ１１０）、ステップＳＴ１０４に戻り、ステップＳＴ１０４以降の処理を繰り返す。
【０１０９】
ステップＳＴ１０９が肯定されると、表示制御部２８が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを各画素の画素値とする距離画像をモニタ２０に再生し（ステップＳＴ１１１）、処理を終了する。
【０１１０】
なお、上記第２の実施形態により生成された画像ファイルについては、下記のようにして逆量子化を行う。図２４は第２の実施形態により生成された画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、第２の実施形態により生成された画像ファイルは、距離画像復号化部３５により復号化されており、復号化された距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉが直ちにフレームメモリ２５から読み出される状態にあるものとする。また、画像ファイルのヘッダには、距離関連の情報として設定値ＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ，変換テーブルおよび変換モードのオン／オフが記述されているが、変換モードはオンと記述がなされているものとする。
【０１１１】
距離画像逆変換部３４は、復号化された画像ファイルのヘッダから変換テーブルを含む距離関連の情報を読み出し（ステップＳＴ１２１）、さらに復号化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを読み出す（ステップＳＴ１２２）。そして、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの算出の対象となる画素を最初の画素に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ１２３）、変換テーブルにより距離値Ｚｔｉから距離値Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１２４）。そして、距離値Ｚｉが基準距離Ｋ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２５）。
【０１１２】
ステップＳＴ１２５が肯定されると、距離画像逆変換部３４は、距離関連の情報を用いて上記式（２２）、（２３）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１２６）。ステップＳＴ１２５が否定されると、上記式（２５）、（２６）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１２７）。ステップＳＴ１２６，ＳＴ１２７に続いて、距離画像逆変換部３４は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを逆量子化したか否かを判定し（ステップＳＴ１２８）、ステップＳＴ１２８が否定されると再生対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ１２９）、ステップＳＴ１２４に戻り、ステップＳＴ１２４以降の処理を繰り返す。
【０１１３】
ステップＳＴ１２８が肯定されると、表示制御部２８が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを各画素の画素値とする距離画像をモニタ２０に再生し（ステップＳＴ１３０）、処理を終了する。
【０１１４】
なお、上記第３の実施形態により生成された画像ファイルについては、距離値Ｚｔｉが量子化数Ｐより大きい場合、または距離値Ｚｉが基準距離Ｋより大きい場合において、−Ｐｘ≦Ｘｔｉ≦Ｐｘであるか否かを判定し、この判定が肯定された場合に式（１０）をＸｉについて解いた式により距離値Ｘｉを算出し、この判定が否定された場合に式（１１）をＸｉについて解いた式により距離値Ｘｉを算出すればよい。また、距離値Ｙｉについては、−Ｐｙ≦Ｙｔｉ≦Ｐｙであるか否かを判定し、この判定が肯定された場合に式（１２）をＹｉについて解いた式により距離値Ｙｉを算出し、この判定が否定された場合に式（１３）をＹｉについて解いた式により距離値Ｙｉを算出すればよい。
【０１１５】
また、上記第４の実施形態により生成された画像ファイルについては、ヘッダにモードａが記述されている場合、式（１４）〜（１６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出すればよい。また、モードｂが記述されている場合、Ｚｔｉ＜Ｋ１の場合には、上記式（１７）、（１５）、（１６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出し、Ｋ１≦Ｚｔｉ≦Ｋ２の場合には、上記式（１８）、（１５）、（１６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出し、Ｋ２＜Ｚｔｉの場合には、上記式（１９）〜（２１）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出すればよい。
【０１１６】
また、上記第５の実施形態により生成された画像ファイルについては、ヘッダに記述された変換の方式に応じて、上述した逆量子化の処理を行うようにすればよい。
【０１１７】
なお、上記各実施形態においては、距離測定装置１内において距離画像の画像ファイルを生成しているが、距離画像変換部３２および距離画像符号化部３３を装置１外に設け、入出力部３７から基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データを外部の距離画像変換部３２および距離画像符号化部３３に出力して、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを変換および符号化するようにしてもよい。また、距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５を装置１外に設け、距離画像の画像ファイルを外部の距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５に出力して、画像ファイルを復号化および逆変換するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上記各実施形態においては、被写体までの距離に応じて基準距離を設定してもよい。例えば、上記各実施形態おいては焦点位置を固定して撮影を行っているが、ＡＦ処理を行うようにし、ＡＦ処理により求められた焦点距離を被写体までの距離と見なして、焦点距離に応じて基準距離を設定してもよい。例えば焦点距離に応じた被写体距離値がＦｄの場合、図６に示す基準距離Ｋ１１をＦｄ＋１．０ｍ、基準距離Ｋ２をＫ１１＋１．０ｍに、図１０に示す基準距離ＫをＦｄ＋１．０ｍに、図１７に示す基準距離Ｋ１をＦｄ−１．０ｍ、基準距離Ｋ２をＦｄ＋１．０ｍにそれぞれ設定すればよい。
【０１１９】
また、距離測定装置１にフラッシュ、フラッシュの被写体における反射光量を検出するセンサ、および反射光量に基づいて被写体までの距離を算出する手段を設け、これにより算出した被写体までの距離に応じて基準距離を設定するようにしてもよい。
【０１２０】
また、距離測定装置１に対して、撮影時における撮影モードを設定できるようにした場合、撮影モードに応じて被写体までの距離を推定できる場合がある。このような場合、撮影モードに応じて基準距離を設定してもよい。例えば、撮影モードがマクロ撮影を行うためのマクロモードに設定された場合には、近距離にて被写体の撮影が行われるため、図６に示す基準距離Ｋ１１を０．５ｍに、基準距離Ｋ１２を１．０ｍに、図１０に示す基準距離Ｋを１．０ｍに、図１７に示す基準距離Ｋ１を０．５ｍに、基準距離Ｋ２を１．０ｍにそれぞれ設定すればよい。なお、撮影モードに応じた基準距離は、内部メモリ２７に記憶しておけばよい。
【０１２１】
また、上記各実施形態においては、距離測定装置１において撮像部２１Ａ，２１Ｂにより取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いて距離画像を生成しているが、撮像部２１Ａ，２１Ｂを距離測定装置１とは別個に設け、撮像部２１Ａ，２１Ｂが取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を距離測定装置に入力し、入力された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いて距離画像の画像ファイルを生成するようにしてもよい。
【０１２２】
また、上記各実施形態においては、ステレオマッチングの手法を用いて距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出しているが、光の反射を用いて被写体までの距離の測定（測距）を行うＴＯＦ（Time Of Flight）方式の測距方法により、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出するようにしてもよい。この場合、距離測定装置１には、ＴＯＦ方式により測距を行うために、赤外光等の測距光を発光する発光部、測距光の被写体による反射光を受光する撮像部、および測距光と反射光との位相差により距離値を算出する距離値算出部が設けられることとなる。なお、この場合、距離値Ｚｉは距離値算出部により算出された距離値となり、距離値Ｘｉ，Ｙｉは撮像部が有する撮像素子の位置により表されることとなる。
【０１２３】
また、上記各実施形態においては、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データを含む画像ファイルを生成しているが、距離画像の画像データのみを含む画像ファイルを生成してもよい。また、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を圧縮処理しているが、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データを圧縮することなく画像ファイルに含めてもよい。
【０１２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、コンピュータを、上記の圧縮／伸長処理部２４、ステレオマッチング部３０、距離画像生成部３１、距離画像変換部３２、距離画像符号化部３３、距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５に対応する手段として機能させ、図８，１１，１４，１５，１８〜２０，２２〜２４に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の第１の実施形態による距離画像処理装置を適用した距離測定装置の内部構成を示す概略ブロック図
【図２】撮像部の構成を示す図
【図３】ステレオマッチングを説明するための図
【図４】並行化処理後の基準画像および参照画像の位置関係を説明するための図
【図５】量子化数の割り当てを説明するための図
【図６】第１の実施形態における距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図
【図７】距離値Ｘと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図
【図８】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図９】第１の実施形態により取得される画像ファイルのファイル構造を示す図
【図１０】第２の実施形態における距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図
【図１１】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１２】第２の実施形態により取得される画像ファイルのファイル構造を示す図
【図１３】第３の実施形態における距離値Ｘｉと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図
【図１４】第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１５】第４の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１６】距離ヒストグラムを示す図
【図１７】第４の実施形態における距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図
【図１８】モードａによる量子化の処理を示すフローチャート
【図１９】モードｂによる量子化の処理を示すフローチャート
【図２０】第５の実施形態における量子化方式の選択の処理のフローチャート
【図２１】第５の実施形態における量子化方式選択画面を示す図
【図２２】第５の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図２３】第１の実施形態により生成された画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャート
【図２４】第２の実施形態により生成された画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【０１２６】
１ 距離測定装置
２１Ａ，２１Ｂ 撮像部
２４ 圧縮／伸長処理部
３０ ステレオマッチング部
３１ 距離画像生成部
３２ 距離画像変換部
３３ 距離画像符号化部
３４ 距離画像逆変換部
３５ 距離画像復号化部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を処理するための距離画像処理装置および方法、処理された距離画像を再生するための距離画像再生装置および方法、並びに距離画像処理方法および距離画像再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異なる位置に設けられた２台以上のカメラを用いて被写体を撮像し、これにより取得された複数の画像（基準カメラによる基準画像および参照カメラによる参照画像）の間で対応する画素である対応点を探索し（ステレオマッチング）、互いに対応する基準画像上の画素と、参照画像上の画素との位置の差（視差）に三角測量の原理を適用することにより、基準カメラまたは参照カメラから当該画素に対応する被写体上の点までの距離を計測して、被写体の３次元形状を表す距離画像を生成する手法が提案されている。また、このような距離画像と距離を算出する前の基準画像等に埋め込むことにより、１つの画像ファイルを生成する手法が提案されている（特許文献１参照）。また、基準画像と距離画像との位置ずれを補正する手法も提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
また、光の反射を用いて被写体までの距離の測定（測距）を行うＴＯＦ（Time Of Flight）方式の測距方法を用いて、撮影装置から被写体までの距離を測定して、被写体の３次元形状を表す距離画像を生成することも行われている（特許文献３参照）。ＴＯＦ方式を用いた測距は、具体的には強度変調された測距光を被写体に向けて照射し、この変調周期における０、π／２、π、３π／２の４つの位相において反射光を受光して受光光量に応じた受光信号を得、受光信号に基づいて測距光と反射光との位相の遅れ（位相差）を、撮影装置に設けられた撮像素子の受光素子毎に検出して距離情報を算出し、この距離情報を各画素の画素値とする被写体の３次元形状を表す距離画像を生成するものである。
【特許文献１】特開２００５−７７２５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１３１０３５号公報
【特許文献３】特開２００６−８４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、距離画像を生成する際には、上述したステレオマッチングを用いた手法やＴＯＦ方式を用いた手法により、被写体までの距離を表す距離値を算出する必要があるが、距離値のビット数は、距離を正確に表す必要があることから、例えば３２ビットのように非常に大きいものとなる。このため、距離画像の画像ファイルのデータ量も非常に大きいものとなり、その結果、記録メディアに記録可能な画像ファイル数が低減してしまうこととなる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、距離画像の画像ファイルのデータ量を効率よく低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による距離画像処理装置は、被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得する距離値取得手段と、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換する変換手段と、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成する画像ファイル生成手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
「変換に関する情報」は、距離値が変換されたことを表す情報であり、例えば、変換の有無、変換した場合の量子化数等の情報を含む。なお、変換に関する情報は、画像ファイルのヘッダに記述することにより画像ファイルに付与してもよく、画像ファイルとは別個のテキストファイルに変換に関する情報を記述し、画像ファイルと一体不可分とすることにより、画像ファイルに付与してもよい。また、画像ファイルの拡張子を、距離値が変換されたことを表すものに変更することも、本願においては、変換に関する情報を画像ファイルに付与することに含むものである。
【０００８】
なお、本発明による距離画像処理装置においては、前記変換手段を、前記奥行き情報が小さいほど大きい量子化数により該奥行き情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段としてもよい。
【０００９】
また、本発明による距離画像処理装置においては、前記変換手段を、前記距離値を各画素の画素値とする距離画像の中心に近いほど大きい量子化数により前記位置情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記位置情報を変換する手段としてもよい。
【００１０】
また、本発明による距離画像処理装置においては、前記変換手段を、所定範囲にある前記奥行き情報について、該所定範囲外にある前記奥行き情報よりも大きい量子化数により変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段としてもよい。
【００１１】
また、本発明による距離画像処理装置においては、前記複数の量子化方式からの所望とする量子化方式の選択を受け付ける選択手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１２】
本発明による距離画像再生装置は、本発明による距離画像処理装置により生成された画像ファイルを取得する画像ファイル取得手段と、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換する逆変換手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明による距離画像処理方法は、被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得し、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換し、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明による距離画像再生方法は、本発明による距離画像処理方法により生成された画像ファイルを取得し、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、
該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、本発明による距離画像処理方法および距離画像再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による距離画像処理装置および方法によれば、奥行き情報および位置情報の少なくとも一方が、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換され、変換された奥行き情報および位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルが生成される。このため、本発明を利用する利用者が所望とする量子化方式により距離値を変換することができ、その結果、利用者が所望とするように、距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による距離画像処理装置を適用した距離測定装置１の内部構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように第１の実施形態による距離測定装置１は、２つの撮像部２１Ａ，２１Ｂ、撮像制御部２２、画像処理部２３、圧縮／伸長処理部２４、フレームメモリ２５、メディア制御部２６、内部メモリ２７、および表示制御部２８を備える。
【００１８】
図２は撮像部２１Ａ，２１Ｂの構成を示す図である。図２に示すように、撮像部２１Ａ，２１Ｂは、レンズ１０Ａ，１０Ｂ、絞り１１Ａ，１１Ｂ、シャッタ１２Ａ，１２Ｂ、ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂ、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１４Ａ，１４ＢおよびＡ／Ｄ変換部１５Ａ，１５Ｂをそれぞれ備える。
【００１９】
レンズ１０Ａ，１０Ｂは、被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ、ズーム機能を実現するためのズームレンズ等の複数の機能別レンズにより構成され、不図示のレンズ駆動部によりその位置が調整される。なお、本実施形態においては焦点位置は固定されているものとする。
【００２０】
絞り１１Ａ，１１Ｂは、不図示の絞り駆動部により、ＡＥ処理により得られる絞り値データに基づいて絞り径の調整が行われる。なお、本実施形態においては絞り値データは固定されているものとする。
【００２１】
シャッタ１２Ａ，１２Ｂはメカニカルシャッタであり、不図示のシャッタ駆動部により、ＡＥ処理により得られるシャッタスピードに応じて駆動される。なお、本実施形態においてはシャッタスピードは固定されているものとする。
【００２２】
ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂは、多数の受光素子を２次元的に配列した光電面を有しており、被写体光がこの光電面に結像して光電変換されてアナログ撮像信号が取得される。また、ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂの前面にはＲ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタが規則的に配列されたカラーフィルタが配設されている。
【００２３】
ＡＦＥ１４Ａ，１４Ｂは、ＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂから出力されるアナログ撮像信号に対して、アナログ撮像信号のノイズを除去する処理、およびアナログ撮像信号のゲインを調節する処理（以下アナログ処理とする）を施す。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１５Ａ，１５Ｂは、ＡＦＥ１４Ａ，１４Ｂによりアナログ処理が施されたアナログ撮像信号をデジタル信号に変換する。なお、撮像部２１Ａ，２１ＢのＣＣＤ１３Ａ，１３Ｂにおいて取得され、デジタル信号に変換されることにより得られる画像データは、画素毎にＲ，Ｇ，Ｂの濃度値を持つＲＡＷデータである。なお、撮像部２１Ａにより取得される画像データにより表される画像を基準画像Ｇ１、撮像部２１Ｂにより取得される画像データにより表される画像を参照画像Ｇ２とする。
【００２５】
撮像制御部２２は、レリーズボタン押下後に撮像の制御を行う。
【００２６】
なお、本実施形態においては、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードは固定されているが、ＡＦ処理およびＡＥ処理を行って、撮影の都度、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを設定するようにしてもよい。この場合、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードについて基準となる値と、被写体までの距離および撮影環境の明るさに応じて異なる焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを記録したテーブルを内部メモリ２７に記憶しておき、ＡＦ処理およびＡＥ処理により得られる被写体までの距離および撮影環境の明るさに応じてこのテーブルを参照して、焦点位置、絞り値データおよびシャッタスピードを設定するようにしてもよい。
【００２７】
画像処理部２３は、撮像部２１Ａ，２１Ｂが取得したデジタルの画像データに対して、画像データの感度分布のばらつきおよび光学系の歪みを補正する補正処理を施すとともに、２つの画像を並行化するための並行化処理を施す。さらに、並行化処理後の画像に対してホワイトバランスを調整する処理、階調補正、シャープネス補正、および色補正等の画像処理を施す。なお、画像処理部２３における処理後の基準画像および参照画像についても、処理前の参照符号Ｇ１，Ｇ２を用いるものとする。
【００２８】
圧縮／伸長処理部２４は、画像処理部２３によって処理が施された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を表す画像データ対して、例えば、ＪＰＥＧ等の圧縮形式で圧縮処理を施し、後述するように生成された距離画像の画像データと併せて距離画像の画像ファイルを生成する。この画像ファイルは、基準画像Ｇ１、参照画像Ｇ２および距離画像の画像データを含むものとなる。また、この画像ファイルには、Ｅｘｉｆフォーマット等に基づいて、撮影日時等の付帯情報が記述されたヘッダが付与される。
【００２９】
なお、画像ファイルを生成するに際し、本実施形態においては、距離画像の画像データを量子化および符号化するか否か、すなわち距離画像の変換モードのオン・オフを、撮影者が入出力部３７により設定可能であるものとする。ここで、入出力部３７は、各種インターフェース並びに撮影者が操作可能なスイッチおよび操作ボタン等を備えてなるものである。
【００３０】
フレームメモリ２５は、撮像部２１Ａ，２１Ｂが取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を表す画像データに対して、前述の画像処理部２３が行う処理を含む各種処理を行う際に使用する作業用メモリである。
【００３１】
メディア制御部２６は、記録メディア２９にアクセスして距離画像の画像ファイルの書き込みと読み込みの制御を行う。
【００３２】
内部メモリ２７は、距離測定装置１において設定される各種定数、およびＣＰＵ３６が実行するプログラム等を記憶する。
【００３３】
表示制御部２８は、フレームメモリ２５に格納された画像データをモニタ２０に表示させたり、記録メディア２９に記録されている画像をモニタ２０に表示させたりするためのものである。
【００３４】
また、距離測定装置１は、ステレオマッチング部３０、距離画像生成部３１、距離画像変換部３２、距離画像符号化部３３、距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５を備える。
【００３５】
ステレオマッチング部３０は、図３に示すように、基準画像Ｇ１上のある画素Ｐａに写像される実空間上の点は、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３というように点Ｏ１からの視線上に複数存在するため、実空間上の点Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐ３ 等の写像である直線（エピポーラ線）上に、画素Ｐａに対応する参照画像Ｒ上の画素Ｐａ′が存在するという事実に基づいて、基準画像Ｇ１と参照画像Ｇ２との対応点を参照画像Ｇ２上において探索する。なお、図３において点Ｏ１は基準カメラとなる撮像部２１Ａの視点、点Ｏ２は参照カメラとなる撮像部２１Ｂの視点である。ここで、視点とは撮像部２１Ａ，２１Ｂの光学系の焦点である。また、対応点の探索は、画像処理が施された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いてもよいが、画像処理前の並行化処理のみが施された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いることが好ましい。以降では、対応点の探索は画像処理前の基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いるものとして説明する。
【００３６】
具体的には、ステレオマッチング部３０は、対応点の探索を行う際に、あらかじめ定められた相関ウィンドウＷをエピポーラ線に沿って移動し、各移動位置において基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の相関ウィンドウＷ内の画素についての相関を算出し、参照画像Ｇ２上の相関が最大となる位置における相関ウィンドウＷの中心画素を、基準画像Ｇ１上の画素Ｐａに対応する対応点とする。なお、相関を評価するための相関評価値としては、差分絶対値和および差分２乗和の逆数等を用いることができる。この場合、相関評価値が小さいほど、相関が大きいものとなる。
【００３７】
図４は並行化処理後の基準画像および参照画像の位置関係を説明するための図である。図４に示すように、撮像部２１Ａ，２１Ｂにおける基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２が得られる面となる画像面は、撮像部２１Ａ，２１Ｂの光軸との交点を原点とする。また、画像面上における撮像部２１Ａ，２１Ｂの座標系をそれぞれ（ｕ，ｖ）、（ｕ′，ｖ′）とする。ここで、並行化処理により撮像部２１Ａ，２１Ｂの光軸は平行となるため、画像面におけるｕ軸およびｕ′軸は同一直線上において同一方向を向くこととなる。また、並行化処理により、参照画像Ｇ２上におけるエピポーラ線は、ｕ′軸に平行なものとなるため、基準画像Ｇ１上におけるｕ軸も、参照画像Ｇ２のエピポーラ線の方向と一致することとなる。
【００３８】
ここで、撮像部２１Ａ，２１Ｂの焦点距離をｆ、基線長をｂとする。なお、焦点距離ｆおよび基線長ｂはキャリブレーションパラメータとしてあらかじめ算出されて内部メモリ２７に記憶されている。このとき、３次元空間上における位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、撮像部２１Ａの座標系を基準とすると、下記の式（１）〜（３）により表される。
【００３９】
Ｘ＝ｂ・ｕ／（ｕ−ｕ′） （１）
Ｙ＝ｂ・ｖ／（ｕ−ｕ′） （２）
Ｚ＝ｂ・ｆ／（ｕ−ｕ′） （３）
ここでｕ−ｕ′は、撮像部２１Ａ，２１Ｂの画像面上における投影点の横方向のずれ量（視差）である。また、式（３）より、奥行きである距離Ｚは視差に反比例することが分かる。なお、このようにして算出したＸ，Ｙ，Ｚを距離値とする。また、距離値Ｘ，Ｙはその画素の位置を表す位置情報であり、距離値Ｚは距離すなわち奥行き情報である。なお、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚは基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の共通する範囲においてのみ算出される。このため、後の処理を容易に行うために、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚについては、撮像部２１Ａの座標系から、撮像部２１Ａ，２１Ｂそれぞれの画像面の原点の中間位置を原点とする座標系に変換することとする。以降では、座標系は撮像部２１Ａ，２１Ｂのそれぞれの画像面の原点の中間位置を原点とするものとして説明する。
【００４０】
距離画像生成部３１は、ステレオマッチング部３０が求めた対応点を用いて、上記式（１）〜（３）により距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し、算出した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画像の画素値とする距離画像の画像データを生成する。なお、距離画像の各画素の距離値Ｚが撮像部２１Ａ，２１Ｂから被写体までの距離を表すものとなる。
【００４１】
距離画像変換部３２は、撮影者が距離画像を変換する変換モードをオンに設定した場合に、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画素の画素値とする距離画像の画像データのデータ量を非線形処理により低減する変換処理を行う。その際に、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを量子化する。また、距離画像符号化部３３は、距離画像変換部３２が変換した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成する。以下、距離画像変換部３２および距離画像符号化部３３が行う処理について説明する。
【００４２】
距離画像生成部３１が算出した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚは、例えば３２ビットのデータとなるため、これをそのまま距離画像の画像データとしたのでは、画像ファイルのデータ量が非常に大きなものとなる。この場合、距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを３２ビットから例えば８ビットに量子化することによりデータ量を低減できるが、量子化すると距離の精度が低下する。
【００４３】
ここで、距離画像生成部３１が算出する距離値Ｚは、撮像部２１Ａ，２１Ｂに近いほど精度が高い。このため、第１の実施形態においては、距離画像変換部３２は、距離値Ｚが小さいほど、量子化する際の量子化の割り当て、すなわち量子化数を大きくする。なお、第１の実施形態においては、距離画像変換部３２は、距離値Ｚを８ビットとなるように量子化するものとする。また、量子化するビット数は、８ビット、１０ビットおよび１６ビット等、入出力部３７からの入力により、撮影者が所望とする値に設定できるようにしてもよい。また、距離値Ｘ，Ｙについても８ビットとなるように量子化するものとするが、距離値Ｚと同様に、１０ビットおよび１６ビット等、入出力部３７からの入力により、撮影者が所望とする値に設定できるようにしてもよい。
【００４４】
図５は量子化数の割り当てを説明するための図である。なお、図５は撮像部２１Ａ，２１Ｂを用いた撮影画角をＹ軸方向から見たものであり、ＳＬ１は距離測定装置１が測定可能な最短距離、ＳＬ２は距離測定装置１が測定可能な最長距離、Ｋは量子化数を変更する基準となる基準距離、ＸＬ１，ＸＬ２は最長距離ＳＬ２における距離画像のＸ軸方向の範囲を、ＸＬ１′，ＸＬ２′は基準距離Ｋにおける距離画像のＸ軸方向の範囲を示す。また、撮像部２１Ａの画角を実線で、撮像部２１Ｂの画角を破線で示す。また、図示はしていないが、紙面に垂直なＹ方向についても最長距離ＳＬ２における距離画像のＹ軸方向の範囲ＹＬ１，ＹＬ２および基準距離Ｋにおける距離画像のＹ軸方向の範囲ＹＬ１′，ＹＬ２′が設定されているものとする。また、距離ＳＬ１から基準距離Ｋまでを範囲ａ、基準距離Ｋから距離ＳＬ２までを範囲ｂとする。なお、これらの値は設定値として内部メモリ２７に記憶されている。また、撮影者が入力部３７を用いて基準距離Ｋを所望とする値に設定できるようにしてもよい。
【００４５】
図６は第１の実施形態における距離画像生成部３１が算出した距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図である。なお、図６においてはＳＬ１＝１ｍ、ＳＬ２＝１０ｍとしている。図６に示すように、本実施形態においては、最長距離ＳＬ２の１／２の５ｍを基準距離Ｋとし、基準距離Ｋの量子化値Ｐを８ビットのうちの２００程度としている。距離画像変換部３２は、この関係を使用して、範囲ａにある距離値Ｚを量子化数Ｐに割り当てて量子化し、範囲ｂにある距離値Ｚを量子化数２５６−Ｐに割り当てて量子化する。これにより、距離値Ｚが小さいほど大きい量子化数により量子化がなされる。ここで、基準距離Ｋを最長距離ＳＬ２の１／２としたのは、最長距離ＳＬ２の１／２を超えると急速に距離算出の精度が劣化するためである。
【００４６】
なお、第１の実施形態においては、距離画像変換部３２は、上記式（１）、（２）により算出した距離値Ｘ，Ｙについても同様に８ビットとなるように量子化する。図７は距離値Ｘと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図である。なお、ここでは、図５に示すＺ軸を中心としてＸＬ１＝−５ｍ、ＸＬ２＝５ｍであるとして説明する。範囲ａにおいては、距離値Ｘが取り得る値は−２．５ｍ〜２．５ｍであることから、距離画像変換部３２は、図７の関係Ａ１に示すように−２．５ｍ〜２．５ｍの値を８ビットに割り当てるように量子化する。一方、範囲ｂにおいては、距離値Ｘが取り得る値は−５ｍ〜５ｍであることから、図７の関係Ａ２に示すように−５ｍ〜５ｍの値を８ビットに割り当てるように量子化する。なお、距離値Ｙについても距離値Ｘと同様に量子化する。
【００４７】
距離画像符号化部３３は、距離画像変換部３２が量子化した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化し、符号化された距離画像の画像データを圧縮／伸長処理部２４に出力する。
【００４８】
なお、距離画像復号化部３５は、後述するように圧縮／伸長処理部２４が生成した画像ファイルに含まれる符号化された距離画像の画像データを復号化する。さらに、距離画像逆変換部３４は、距離画像復号化部３５により復号化された距離画像の各画素値を距離画像変換部３２とは逆の変換により変換（以下逆変換とする）する。なお、距離画像復号化部３５および距離画像逆変換部３４が行う処理については、後述する。
【００４９】
ＣＰＵ３６は、レリーズボタンを含む入出力部３７からの信号に応じて距離測定装置１の各部を制御する。
【００５０】
データバス３８は、距離測定装置１を構成する各部およびＣＰＵ３６に接続されており、距離測定装置１における各種データおよび各種情報のやり取りを行う。
【００５１】
次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図８は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、ここでは距離画像を圧縮する変換モードはオンに設定されているものとする。また、レリーズボタンが全押しされて撮像の指示が行われた以降の処理について説明する。また、距離画像生成部３１が算出した距離値Ｘ，Ｙ，Ｚについては、画素位置を特定する符号ｉを付与するものとする。なお、画素位置は距離画像上において２次元となるが、説明を簡単にするために１次元で示すものとする。
【００５２】
レリーズボタン４が全押しされることによりＣＰＵ３６が処理を開始し、撮像部２１Ａ，２１ＢがＣＰＵ３６からの指示により被写体を撮像し、さらに取得した画像データに画像処理部２３が、補正処理、並行化処理および画像処理を施して基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を取得し、ステレオマッチング部３０が対応点を探索し、距離画像生成部３１が、探索した対応点に基づいて距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１）。次いで、距離画像変換部３２が内部メモリ２７から設定値を読み出し（ステップＳＴ２）、さらに量子化の対象となる画素を最初の画素に設定する（ｉ＝１，ステップＳＴ３）。
【００５３】
そして、距離画像変換部３２は、距離値Ｚｉが基準距離Ｋ以下であるか否かを判定し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ４が肯定されると、図６における範囲ａの関係を表す下記の式（４）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ５）。さらに、距離値Ｘｉ，Ｙｉを下記の式（５）、（６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ６）。
【００５４】
Ｚｔｉ＝（Ｚｉ−ＳＬ１）×Ｐ／（Ｋ−ＳＬ１） （４）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＸＬ２（Ｋ−ＳＬ１） （５）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＹＬ２（Ｋ−ＳＬ１） （６）
一方、ステップＳＴ４が否定されると、距離画像変換部３２は、図６における範囲ｂの関係を表す下記の式（７）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７）。さらに、距離値Ｘｉ，Ｙｉを下記の式（８）、（９）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ８）。
【００５５】
Ｚｔｉ＝Ｐ＋（Ｚｉ−Ｋ）（２５６−Ｐ）／（ＳＬ２−Ｋ１） （７）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ／ＸＬ２ （８）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ／ＹＬ２ （９）
ステップＳＴ６，ＳＴ８に続いて、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ９が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ１０）、ステップＳＴ４に戻り、ステップＳＴ４以降の処理を繰り返す。
【００５６】
ステップＳＴ９が肯定されると、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ１１）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ１２）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ１３）、処理を終了する。なお、この際、画像ファイルのヘッダには、図９に示すように、距離関連の情報として内部メモリ２７から読み出した設定値、すなわちＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ，Ｐが記述される。また、変換モードのオン／オフについても記述される。なお、距離関連の情報以外の撮影日時等の情報については省略している。
【００５７】
このように、第１の実施形態によれば、距離値Ｚｉが小さいほど距離値Ｚｉの量子化数を大きくして量子化を行うようにしたものである。ここで、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２から距離値を算出するに際し、距離値Ｚｉが大きいほどその算出の精度が悪くなる。第１の実施形態によれば距離値Ｚｉが小さいほど大きい量子化数により距離値Ｚｉが量子化されるため、距離値Ｚｉが比較的小さい場合における距離精度を損なうことなく、効率よく距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【００５８】
なお、上記第１の実施形態においては、距離値Ｚｉの範囲を２つのみならず３つあるいはそれ以上に分けて、距離値Ｚｉが小さいほど量子化数を大きくなるようにしてもよい。例えば、図６の一点鎖線に示すように２つの基準距離Ｋ１１，Ｋ１２を設定し、ＳＬ１〜Ｋ１１、Ｋ１１〜Ｋ１２、Ｋ１２〜ＳＬ２の３つの範囲に分けて距離値Ｚｉの量子化数を設定するようにしてもよい。この場合、距離値Ｚｉの範囲の区分に応じた基準距離が、距離関連の情報として画像ファイルのヘッダに記述される。
【００５９】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、本発明の第２の実施形態による距離測定装置は、本発明の第１の実施形態による距離測定装置１と同一の構成を有し、距離画像変換部３２が行う処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。上記第１の実施形態においては、図６に示すように基準距離Ｋおよび基準距離Ｋにおける量子化値Ｐにより、距離値Ｚｉが小さいほど大きい量子化数により距離値Ｚｉを量子化しているが、第２の実施形態においては、図１０に示すように距離値Ｚｉが小さいほど量子化数が対数的に連続して小さくなるような変換テーブルＬＵＴ１を内部メモリ２７に記憶しておき、この変換テーブルＬＵＴ１を用いて距離値Ｚｉを量子化するようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００６０】
次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図１１は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の実施形態と同様に距離画像生成部３１が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ２１）。次いで、距離画像変換部３２が内部メモリ２７から設定値を読み出し（ステップＳＴ２２）、さらに量子化の対象となる画素を最初の画素に設定する（ｉ＝１，ステップＳＴ２３）。
【００６１】
そして、距離画像変換部３２は、変換テーブルＬＵＴ１を参照して距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ２４）。そして、距離値Ｚｉが基準距離Ｋ以下であるか否かを判定し（ステップＳＴ２５）、ステップＳＴ２５が肯定されると、距離値Ｘｉ，Ｙｉを第１の実施形態と同様に式（５）、（６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ２６）。
【００６２】
一方、ステップＳＴ２５が否定されると、距離画像変換部３２は、距離値Ｘｉ，Ｙｉを式（８）、（９）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ２７）。
【００６３】
ステップＳＴ２６，ＳＴ２７に続いて、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値について量子化を終了したかを判定し（ステップＳＴ２８）、ステップＳＴ２８が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ２９）、ステップＳＴ２４に戻り、ステップＳＴ２４以降の処理を繰り返す。
【００６４】
ステップＳＴ２８が肯定されると、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ３０）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ３１）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ３２）、処理を終了する。
【００６５】
なお、この際、画像ファイルのヘッダには、図１２に示すように、距離関連の情報として内部メモリ２７から読み出した設定値、すなわちＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋおよび変換テーブルが記述される。また、変換モードのオン／オフについても記述される。
【００６６】
ここで、上記第１および第２の実施形態においては、距離値Ｚｉが基準距離Ｋより大きい場合、距離値Ｘｉ，Ｙｉを８ビットに割り当てるように一律に量子化しているが、距離画像の中心に近いほど、撮像部２１Ａ，２１Ｂのレンズの歪みやシェーディングの影響が小さくなるため、距離精度が高くなる。このため、距離値Ｚｉが基準距離Ｋより大きい場合、距離値Ｘｉ，Ｙｉを、Ｚ軸に近いほど大きい量子化数により量子化するようにしてもよい。以下、これを第３の実施形態として説明する。
【００６７】
図１３は第３の実施形態における距離値Ｘｉと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図である。なお、図１３においては、第１の実施形態と同様にＳＬ１＝１ｍ、ＳＬ２＝１０ｍ、Ｋ＝５ｍとし、ＸＬ１＝−５ｍ、ＸＬ２＝５ｍとする。範囲ａにおいては、距離値Ｘが取り得る値はＸＬ１／２〜ＸＬ２／２、すなわち−２．５ｍ〜２．５ｍであることから、圧縮／伸長処理部２４は、上記第１および第２の実施形態と同様に、図１３の関係Ａ１に示すように距離値Ｘｉを量子化する。一方、範囲ｂにおいては、距離値Ｘが取り得る値は−５ｍ〜５ｍであることから、図１３の関係Ａ３に示すように、−２．５ｍ〜２．５ｍの範囲の量子化数が−５ｍ〜−２．５ｍおよび２．５ｍ〜５ｍの範囲の量子化数よりも大きくなるように、距離値Ｘｉを量子化する。なお、距離値Ｙｉについても同様に範囲ａにおいては上記第１および第２の実施形態と同様に量子化し、範囲ｂにおいては距離値Ｘｉの場合と同様にＺ軸に近いほど大きい量子化数により量子化する。
【００６８】
ここで、距離値Ｘｉ，Ｙｉを量子化するために、内部メモリ２７には基準距離Ｋにおける量子化数を変更する量子化値±Ｐｘ，±Ｐｙ（図１３には±Ｐｘのみを示す）を記憶しているものとする。また、量子化数を変更する量子化値および量子化数を変更する境界については撮影者が任意に設定できるようにしてもよい。
【００６９】
次いで、第３の実施形態において行われる処理について説明する。図１４は第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、第３の実施形態における距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化は、第１の実施形態におけるステップＳＴ７に続いておよび第２の実施形態におけるステップＳＴ２５が否定された場合に続いて行われるため、ここでは、ステップＳＴ７以降およびステップＳＴ２５が否定された以降の処理についてのみ説明する。
【００７０】
ステップＳＴ７に続いて、およびステップＳＴ２５が否定されると、距離画像変換部３２は、距離値ＸｉについてＸＬ１／２≦Ｘｉ≦ＸＬ２／２であるか否かを判定する（ステップＳＴ３５）。ステップＳＴ３５が肯定されると、図１３の関係Ａ３におけるＸＬ１／２≦Ｘｉ≦ＸＬ２／２の間の関係を表す下記の式（１０）により距離値Ｘｉを量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉを算出する（ステップＳＴ３６）。ステップＳＴ３５が否定されると、図１３の関係Ａ３におけるＸ＜ＸＬ１／２、ＸＬ２／２＜Ｘｉの間の関係を表す下記の式（１１）により距離値Ｘｉを量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉを算出する（ステップＳＴ３６）。
【００７１】
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ／（ＸＬ２／２） （１０）
Ｘｔｉ＝Ｐｘ＋（Ｘｉ−ＸＬ２／２）（１２８−Ｐｘ）／（ＸＬ２／２） （１１）
ステップＳＴ３６，ＳＴ３７に続いて、距離画像変換部３２は、距離値ＹｉについてＹＬ１／２≦Ｙｉ≦ＹＬ２／２であるか否かを判定する（ステップＳＴ３８）。ステップＳＴ３８が肯定されると、ＹＬ１／２≦Ｙｉ≦ＹＬ２／２の間の関係を表す下記の式（１２）により距離値Ｙｉを量子化して、量子化された距離値Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ３９）。ステップＳＴ３８が否定されると、Ｙ＜ＹＬ１／２、ＹＬ２／２＜Ｙｉの間の関係を表す下記の式（１３）により距離値Ｙｉを量子化して、量子化された距離値Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ４０）。
【００７２】
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ／（ＹＬ２／２） （１２）
Ｙｔｉ＝Ｐｘ＋（Ｙｉ−ＹＬ２／２）（１２８−Ｐｘ）／（ＹＬ２／２） （１３）
そして、第１の実施形態におけるステップＳＴ９、第２の実施形態におけるステップＳＴ２８の処理へ進む。これにより、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データが符号化され、距離画像の画像ファイルが生成され、画像ファイルが記録メディア２９に記録される。なお、この場合、±Ｐｘおよび±Ｐｙの値および量子化数を変更する境界が距離関連の情報として画像ファイルのヘッダに記述される。
【００７３】
ここで、撮像部２１Ａ，２１Ｂのレンズの特性およびシェーディングの影響により、基準画像および参照画像の端部ほど距離値の算出精度が低くなる。第３の実施形態においては、光軸の中心に近いほど距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化数を大きくするようにしたため、距離画像中心付近における距離精度を損なうことなく、さらに効率よく距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【００７４】
なお、上記第３の実施形態においては、量子化数を大きくする距離値Ｘｉ，Ｙｉの範囲を、Ｘ方向およびＹ方向についてＺ軸に関して対称となるようにしているが、これは、撮像部２１Ａ，２１Ｂのレンズの歪みやシェーディングが対称に現れるためである。なお、量子化数を大きくする距離値Ｘｉ，Ｙｉの範囲を、Ｚ軸に関して非対称となるように設定してもよい。
【００７５】
次いで、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、本発明の第４の実施形態による距離測定装置は、本発明の第１の実施形態による距離測定装置１と同一の構成を有し、距離画像変換部３２が行う処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。第４の実施形態においては、距離値Ｚｉに基づいて、対象とする被写体が存在する距離範囲を判定し、その距離範囲の距離値Ｚｉを他の距離範囲の距離値Ｚｉよりも大きい量子化数により量子化するようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００７６】
次いで、第４の実施形態において行われる処理について説明する。図１５は第４の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の実施形態と同様に距離画像生成部３１が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ４１）。次いで、距離画像変換部３２が、距離値Ｚｉを横軸に、頻度を縦軸にプロットした距離ヒストグラムを作成する（ステップＳＴ４２）。
【００７７】
図１６は距離ヒストグラムＨ０を示す図である。図１６に示すように距離ヒストグラムＨ０は、特定の距離範囲に被写体が存在する場合、その範囲の頻度が大きいものとなる。
【００７８】
次いで、距離画像変換部３２は、距離ヒストグラムＨ０において、頻度がしきい値Ｔｈ１以上に変化する距離Ｋａおよび頻度がしきい値Ｔｈ１以下に変化する距離Ｋｂを距離値Ｚｉが小さい方から探索する（ステップＳＴ４３）。そして、距離Ｋｂと距離Ｋａとの差の１０％（Ｋｔ＝０．１（Ｋｂ−Ｋａ））を距離Ｋａから減算するとともに距離Ｋｂに加算して（Ｋａ−Ｋｔ、Ｋｂ＋Ｋｔ）、被写体の距離範囲を定める基準距離Ｋ１，Ｋ２をそれぞれ算出する（ステップＳＴ４４）。
【００７９】
距離画像変換部３２は、ステップＳＴ４４に続いて、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内における距離値Ｚｉの頻度Ｔｕおよび基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲外における距離値Ｚｉの頻度Ｔｄを算出し、さらに頻度Ｔｕと頻度Ｔｄとの比率Ｓｒ（＝Ｔｕ／Ｔｄ）を算出する（ステップＳＴ４５）。そして、比率Ｓｒが所定のしきい値Ｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ４６）。ここで、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２以上である場合、距離値Ｚｉは基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内に多く存在することとなるが、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２未満である場合、距離値ＺｉはＳＬ１〜ＳＬ２の間において広く分布することとなる。
【００８０】
このため、第４の実施形態においては、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２以上である場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードａの関係に示すように、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内にある距離値Ｚｉのみを８ビットに割り当てて量子化し、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲外にある距離値Ｚｉについては量子化数を割り当てない。一方、比率Ｓｒがしきい値Ｔｈ２未満である場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードｂの関係に示すように基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲内にある距離値Ｚｉの量子化数が、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲外にある距離値Ｚｉの量子化数よりも大きくなるように量子化数を割り当てる。なお、図１７においては基準距離Ｋ１＝４ｍ、基準距離Ｋ２＝７ｍとしている。
【００８１】
したがって、距離画像変換部３２は、ステップＳＴ４６が肯定されるとモードａによる量子化を行い（ステップＳＴ４７）、ステップＳＴ４６が否定されるとモードｂによる量子化を行う（ステップＳＴ４８）。
【００８２】
図１８はモードａによる量子化の処理を示すフローチャートである。モードａによる量子化の処理の場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードａの関係を表す下記の式（１４）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ６１）。また、距離値Ｘｉ，Ｙｉを下記の式（１５）、（１６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ６２）。
【００８３】
Ｚｔｉ＝２５６（Ｚｉ−Ｋ１）／（Ｋ２−Ｋ１） （１４）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＸＬ２（Ｋ２−ＳＬ１） （１５）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ（ＳＬ２−ＳＬ１）／ＹＬ２（Ｋ２−ＳＬ１） （１６）
そして、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値について量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ６３）、ステップＳＴ６３が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ６４）、ステップＳＴ６１に戻り、ステップＳＴ６１以降の処理を繰り返す。ステップＳＴ６３が肯定されるとモードａによる量子化の処理を終了する。
【００８４】
図１９はモードｂによる量子化の処理を示すフローチャートである。モードｂによる量子化の処理の場合、距離画像変換部３２は、まず、距離値Ｚｉの範囲を判定する（ステップＳＴ７１）。Ｚｉ＜Ｋ１の場合、図１７のモードｂにおけるＺｉ＜Ｋ１の関係を表す下記の式（１７）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７２）。また、距離値Ｘｉ，Ｙｉについては上記式（１５）、（１６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ７３）。
【００８５】
Ｚｔｉ＝（Ｚｉ−ＳＬ１）α （１７）
なお、α＝１２８／（ＳＬ２−ＳＬ１）である。
【００８６】
また、Ｋ１≦Ｚｉ≦Ｋ２の場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードｂにおけるＫ１≦Ｚｉ≦Ｋ２の関係を表す下記の式（１８）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７４）。また、距離値Ｘｉ，ＹｉについてはステップＳＴ７３に進み、上記式（１５）、（１６）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する。
【００８７】
Ｚｔｉ＝（Ｋ１−ＳＬ１）α＋（Ｚｉ−Ｋ１）β （１８）
なお、β＝｛２５６−（ＳＬ２−Ｋ２）α−（Ｋ１−ＳＬ１）α｝／（Ｋ２−Ｋ１）である。
【００８８】
一方、Ｋ２＜Ｚｉの場合、距離画像変換部３２は、図１７のモードｂにおけるＫ２＜Ｚｉの関係を表す下記の式（１９）により距離値Ｚｉを量子化して、量子化された距離値Ｚｔｉを算出する（ステップＳＴ７５）。また、距離値Ｘｉ，Ｙｉについては下記の式（２０）、（２１）によりそれぞれ量子化して、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉを算出する（ステップＳＴ７６）。
【００８９】
Ｚｔｉ＝２５６−（ＳＬ２−Ｚｉ）α （１９）
Ｘｔｉ＝１２８Ｘｉ／ＸＬ２ （２０）
Ｙｔｉ＝１２８Ｙｉ／ＹＬ２ （２１）
そして、すべての画素の距離値について量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ７７）、ステップＳＴ７７が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ７８）、ステップＳＴ７１に戻り、ステップＳＴ７１以降の処理を繰り返す。ステップＳＴ７８が肯定されるとモードｂによる処理を終了する。
【００９０】
図１５に戻り、ステップＳＴ４７，ＳＴ４８に続いて、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ４９）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ５０）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ５１）、処理を終了する。なお、この際、画像ファイルのヘッダには、内部メモリ２７から読み出した設定値、すなわちＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ１，Ｋ２およびモードａ，ｂの種別が距離関連の情報として記述される。また、変換モードのオン／オフについても記述される。
【００９１】
このように、第４の実施形態においては、所定距離範囲にある距離値Ｚｉについて、所定距離範囲外にある距離値Ｚｉよりも大きい量子化数により量子化するようにしたものである。ここで、撮影時には対象とした被写体はある特定の距離範囲に存在することが多い。このため、所定の距離範囲にある距離値Ｚｉの量子化数を大きくすることにより、所定距離範囲における距離精度を損なうことなく、効率よく距離画像の画像ファイルのデータ量を低減することができる。
【００９２】
なお、上記第４の実施形態においては、距離ヒストグラムＨ０を算出して基準距離Ｋ１，Ｋ２を算出しているが、撮影者が設定した基準距離Ｋ１，Ｋ２を用いて距離ヒストグラムＨ０を算出することなく、距離値Ｚｉの量子化数を変更するようにしてもよい。この場合、基準距離Ｋ１，Ｋ２については、経験的に被写体が多く存在する範囲から求めるようにすればよい。また、量子化のモードａ，ｂの設定は撮影者が行うようにすればよい。とくにモードａを設定した場合には、基準距離Ｋ１，Ｋ２の範囲においてのみ距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出すればよいため、演算時間を短縮することができる。
【００９３】
また、上記第４の実施形態において、第３の実施形態と同様に、距離値Ｘｉ，ＹｉについてもＺ軸からの距離に応じて量子化数を変更するようにしてもよい。
【００９４】
次いで、本発明の第５の実施形態について説明する。なお、本発明の第５の実施形態による距離測定装置は、本発明の第１の実施形態による距離測定装置１と同一の構成を有し、距離画像変換部３２が行う処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。第５の実施形態においては、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの量子化の方式をあらかじめ定められた複数の方式から撮影者の指示により選択し、選択された量子化の方式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを量子化するようにした点が第１の実施形態と異なる。
【００９５】
ここで、第５の実施形態における距離値Ｚｉの量子化の方式としては、距離値Ｚｉを量子化しない量子化オフ、図６の実線に示すように量子化数を変更して量子化を行う方式１、図６の一点鎖線に示すように量子化数を変更して量子化を行う方式２、図１０に示すテーブルＬＵＴ１を用いて量子化数を変更して量子化を行う方式３、図１７に示すモードａにより量子化を行う方式４、図１７に示すモードｂにより量子化を行う方式５、および方式４，５について、距離ヒストグラムに基づいて被写体の範囲を判定する方式６，７を選択可能とすることができる。なお、これらの７つの方式すべてを選択可能とする必要はなく、これらのうちの任意の複数種類の方式を選択可能としてもよい。
【００９６】
また、距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化の方式としては、距離値Ｘｉ，Ｙｉを量子化しない量子化オフ、図７に示す関係Ａ１，Ａ２により量子化数を変更して量子化を行う方式１１および図１３に示す関係Ａ１，Ａ３により量子化数を変更して量子化を行う方式１２を選択可能とすることができる。
【００９７】
なお、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの量子化方式の選択は、モニタ２０に量子化方式の選択画面を表示し、撮影者が表示された方式から所望とする方式を入力部３７を用いて選択することにより行うようにすればよい。
【００９８】
次いで、第５の実施形態において行われる処理について説明する。図２０は量子化方式の選択の処理のフローチャートである。撮影者が量子化方式の選択の指示を入出力部３７から行うことによりＣＰＵ３６が処理を開始し、量子化方式の選択画面をモニタ２０に表示する（ステップＳＴ８１）。図２１は量子化方式の選択画面を示す図である。図２１（ａ）に示すようにモニタ２０には、まず距離値Ｚｉについてオフおよび方式１〜７の選択画面が表示される。撮影者は入出力部３７を用いて距離値Ｚｉについて所望とする量子化方式を選択することができる。なお、図２１（ａ）においては方式１を選択した状態を示している。距離値Ｚｉの量子化方式の選択後、モニタ２０には図２１（ｂ）に示すように、距離値Ｘｉ，Ｙｉの量子化方式の選択画面が表示される。撮影者は入出力部３７を用いて距離値Ｘｉ，Ｙｉについて所望とする方式を選択することができる。なお、図２１（ｂ）においては方式１１を選択した状態を示している。
【００９９】
ＣＰＵ３６は、量子化方式が選択されたか否かの監視を開始し（ステップＳＴ８２）、ステップＳＴ８２が肯定されると、選択された量子化方式を表す情報を内部メモリ２７に記憶し（ステップＳＴ８３）、処理を終了する。
【０１００】
図２２は第５の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の実施形態と同様に距離画像生成部３１が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出する（ステップＳＴ９１）。次いで、距離画像変換部３２が内部メモリ２７から距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの量子化方式を読み出し（ステップＳＴ９２）、量子化の対象となる画素を最初の画素に設定し（ステップＳＴ９３）、読み出された量子化方式によりまず距離値Ｚｉを量子化する（ステップＳＴ９４）。続いて、距離画像変換部３２は、読み出された量子化方式により距離値Ｘｉ，Ｙｉを量子化する（ステップＳＴ９５）。ステップＳＴ９５に続いて、距離画像変換部３２は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて量子化を終了したか否かを判定し（ステップＳＴ９６）、ステップＳＴ９６が否定されると量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ９７）、ステップＳＴ９４に戻り、ステップＳＴ９４以降の処理を繰り返す。
【０１０１】
ステップＳＴ９６が肯定されると、距離画像符号化部３３が、量子化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを各画素の画素値とする距離画像の画像データを符号化して、符号化された距離画像の画像データを生成し（ステップＳＴ９８）、圧縮／伸長処理部２４が、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データ並びに符号化された距離画像の画像データから距離画像の画像ファイルを生成する（ステップＳＴ９９）。そして、ＣＰＵ３６からの指示によりメディア制御部２６が画像ファイルを記録メディア２９に記録し（ステップＳＴ１００）、処理を終了する。なお、第５の実施形態においては、撮影者により選択された変換の方式が、距離関連の情報として画像ファイルのヘッダに記述される。
【０１０２】
このように、第５の実施形態においては、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて、量子化方式を選択可能としたため、撮影者が所望とする量子化方式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを変換することができることとなる。
【０１０３】
なお、上記第５の実施形態においては、すべての距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉについて量子化方式を選択可能としているが、距離値Ｚｉについてのみ量子化方式を選択可能としてもよく、距離値Ｘｉ，Ｙｉについてのみ量子化方式を選択可能としてもよい。
【０１０４】
ところで、上記第１から第５の実施形態において生成された画像ファイルは、距離画像復号化部３５において復号化され、さらに距離画像逆変換部３４において逆量子化を含む逆変換が施されて、距離画像が再生される。図２３は画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、第１の実施形態により生成された画像ファイルは、距離画像復号化部３５により復号化されており、復号化された距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉが直ちにフレームメモリ２５から読み出される状態にあるものとする。また、画像ファイルのヘッダには、距離関連の情報として設定値ＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ，Ｐおよび変換モードのオン／オフが記述されているが、変換モードはオンと記述がなされているものとする。
【０１０５】
距離画像逆変換部３４は、復号化された画像ファイルのヘッダに記述された距離関連の情報を読み出し（ステップＳＴ１０１）、さらに復号化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを読み出す（ステップＳＴ１０２）。そして、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの算出の対象となる画素を最初の画素に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ１０３）、距離値Ｚｔｉが量子化値Ｐ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。
【０１０６】
ステップＳＴ１０４が肯定されると、距離画像逆変換部３４は、距離関連の情報を用いて、図６における範囲ａの逆の関係を表す下記の式（２１）により距離値Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１０５）。さらに下記の式（２２）、（２３）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１０６）。なお、式（２１）〜（２３）は、上記式（４）〜（６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解くことにより求めることができる。
【０１０７】
Ｚｉ＝ＳＬ１＋Ｚｔｉ（Ｋ−ＳＬ１）／Ｐ （２１）
Ｘｉ＝Ｘｔｉ（Ｋ−ＳＬ１）ＸＬ２／１２８（ＳＬ２−ＳＬ１） （２２）
Ｙｉ＝Ｙｔｉ（Ｋ−ＳＬ１）ＹＬ２／１２８（ＳＬ２−ＳＬ１） （２３）
一方、ステップＳＴ１０４が否定されると、距離画像逆変換部３４は、距離関連の情報を用いて、図６における範囲ｂの逆の関係を表す下記の式（２４）により距離値Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１０７）。さらに下記の式（２５）、（２６）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１０８）。なお、式（２４）〜（２６）は、上記式（７）〜（９）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解くことにより求めることができる。
【０１０８】
Ｚｉ＝（Ｚｔｉ−Ｐ）（ＳＬ２−Ｋ）／（２５６−Ｐ）＋Ｋ （２４）
Ｘｉ＝Ｘｔｉ・ＸＬ２／１２８ （２５）
Ｙｉ＝Ｙｔｉ・ＹＬ２／１２８ （２６）
ステップＳＴ１０６，ＳＴ１０８に続いて、距離画像逆変換部３４は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを逆量子化したか否かを判定し（ステップＳＴ１０９）、ステップＳＴ１０９が否定されると逆量子化の対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ１１０）、ステップＳＴ１０４に戻り、ステップＳＴ１０４以降の処理を繰り返す。
【０１０９】
ステップＳＴ１０９が肯定されると、表示制御部２８が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを各画素の画素値とする距離画像をモニタ２０に再生し（ステップＳＴ１１１）、処理を終了する。
【０１１０】
なお、上記第２の実施形態により生成された画像ファイルについては、下記のようにして逆量子化を行う。図２４は第２の実施形態により生成された画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャートである。なお、ここでは、第２の実施形態により生成された画像ファイルは、距離画像復号化部３５により復号化されており、復号化された距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉが直ちにフレームメモリ２５から読み出される状態にあるものとする。また、画像ファイルのヘッダには、距離関連の情報として設定値ＳＬ１，ＳＬ２，ＸＬ１，ＸＬ２，ＹＬ１，ＹＬ２，Ｋ，変換テーブルおよび変換モードのオン／オフが記述されているが、変換モードはオンと記述がなされているものとする。
【０１１１】
距離画像逆変換部３４は、復号化された画像ファイルのヘッダから変換テーブルを含む距離関連の情報を読み出し（ステップＳＴ１２１）、さらに復号化された距離値Ｘｔｉ，Ｙｔｉ，Ｚｔｉを読み出す（ステップＳＴ１２２）。そして、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉの算出の対象となる画素を最初の画素に設定し（ｉ＝１，ステップＳＴ１２３）、変換テーブルにより距離値Ｚｔｉから距離値Ｚｉを算出する（ステップＳＴ１２４）。そして、距離値Ｚｉが基準距離Ｋ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２５）。
【０１１２】
ステップＳＴ１２５が肯定されると、距離画像逆変換部３４は、距離関連の情報を用いて上記式（２２）、（２３）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１２６）。ステップＳＴ１２５が否定されると、上記式（２５）、（２６）により距離値Ｘｉ，Ｙｉを算出する（ステップＳＴ１２７）。ステップＳＴ１２６，ＳＴ１２７に続いて、距離画像逆変換部３４は、すべての画素の距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを逆量子化したか否かを判定し（ステップＳＴ１２８）、ステップＳＴ１２８が否定されると再生対象を次の画素に設定し（ｉ＝ｉ＋１，ステップＳＴ１２９）、ステップＳＴ１２４に戻り、ステップＳＴ１２４以降の処理を繰り返す。
【０１１３】
ステップＳＴ１２８が肯定されると、表示制御部２８が距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを各画素の画素値とする距離画像をモニタ２０に再生し（ステップＳＴ１３０）、処理を終了する。
【０１１４】
なお、上記第３の実施形態により生成された画像ファイルについては、距離値Ｚｔｉが量子化数Ｐより大きい場合、または距離値Ｚｉが基準距離Ｋより大きい場合において、−Ｐｘ≦Ｘｔｉ≦Ｐｘであるか否かを判定し、この判定が肯定された場合に式（１０）をＸｉについて解いた式により距離値Ｘｉを算出し、この判定が否定された場合に式（１１）をＸｉについて解いた式により距離値Ｘｉを算出すればよい。また、距離値Ｙｉについては、−Ｐｙ≦Ｙｔｉ≦Ｐｙであるか否かを判定し、この判定が肯定された場合に式（１２）をＹｉについて解いた式により距離値Ｙｉを算出し、この判定が否定された場合に式（１３）をＹｉについて解いた式により距離値Ｙｉを算出すればよい。
【０１１５】
また、上記第４の実施形態により生成された画像ファイルについては、ヘッダにモードａが記述されている場合、式（１４）〜（１６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出すればよい。また、モードｂが記述されている場合、Ｚｔｉ＜Ｋ１の場合には、上記式（１７）、（１５）、（１６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出し、Ｋ１≦Ｚｔｉ≦Ｋ２の場合には、上記式（１８）、（１５）、（１６）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出し、Ｋ２＜Ｚｔｉの場合には、上記式（１９）〜（２１）をＺｉ，Ｘｉ，Ｙｉについて解いた式により距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出すればよい。
【０１１６】
また、上記第５の実施形態により生成された画像ファイルについては、ヘッダに記述された変換の方式に応じて、上述した逆量子化の処理を行うようにすればよい。
【０１１７】
なお、上記各実施形態においては、距離測定装置１内において距離画像の画像ファイルを生成しているが、距離画像変換部３２および距離画像符号化部３３を装置１外に設け、入出力部３７から基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データを外部の距離画像変換部３２および距離画像符号化部３３に出力して、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを変換および符号化するようにしてもよい。また、距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５を装置１外に設け、距離画像の画像ファイルを外部の距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５に出力して、画像ファイルを復号化および逆変換するようにしてもよい。
【０１１８】
また、上記各実施形態においては、被写体までの距離に応じて基準距離を設定してもよい。例えば、上記各実施形態おいては焦点位置を固定して撮影を行っているが、ＡＦ処理を行うようにし、ＡＦ処理により求められた焦点距離を被写体までの距離と見なして、焦点距離に応じて基準距離を設定してもよい。例えば焦点距離に応じた被写体距離値がＦｄの場合、図６に示す基準距離Ｋ１１をＦｄ＋１．０ｍ、基準距離Ｋ２をＫ１１＋１．０ｍに、図１０に示す基準距離ＫをＦｄ＋１．０ｍに、図１７に示す基準距離Ｋ１をＦｄ−１．０ｍ、基準距離Ｋ２をＦｄ＋１．０ｍにそれぞれ設定すればよい。
【０１１９】
また、距離測定装置１にフラッシュ、フラッシュの被写体における反射光量を検出するセンサ、および反射光量に基づいて被写体までの距離を算出する手段を設け、これにより算出した被写体までの距離に応じて基準距離を設定するようにしてもよい。
【０１２０】
また、距離測定装置１に対して、撮影時における撮影モードを設定できるようにした場合、撮影モードに応じて被写体までの距離を推定できる場合がある。このような場合、撮影モードに応じて基準距離を設定してもよい。例えば、撮影モードがマクロ撮影を行うためのマクロモードに設定された場合には、近距離にて被写体の撮影が行われるため、図６に示す基準距離Ｋ１１を０．５ｍに、基準距離Ｋ１２を１．０ｍに、図１０に示す基準距離Ｋを１．０ｍに、図１７に示す基準距離Ｋ１を０．５ｍに、基準距離Ｋ２を１．０ｍにそれぞれ設定すればよい。なお、撮影モードに応じた基準距離は、内部メモリ２７に記憶しておけばよい。
【０１２１】
また、上記各実施形態においては、距離測定装置１において撮像部２１Ａ，２１Ｂにより取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いて距離画像を生成しているが、撮像部２１Ａ，２１Ｂを距離測定装置１とは別個に設け、撮像部２１Ａ，２１Ｂが取得した基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を距離測定装置に入力し、入力された基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を用いて距離画像の画像ファイルを生成するようにしてもよい。
【０１２２】
また、上記各実施形態においては、ステレオマッチングの手法を用いて距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出しているが、光の反射を用いて被写体までの距離の測定（測距）を行うＴＯＦ（Time Of Flight）方式の測距方法により、距離値Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉを算出するようにしてもよい。この場合、距離測定装置１には、ＴＯＦ方式により測距を行うために、赤外光等の測距光を発光する発光部、測距光の被写体による反射光を受光する撮像部、および測距光と反射光との位相差により距離値を算出する距離値算出部が設けられることとなる。なお、この場合、距離値Ｚｉは距離値算出部により算出された距離値となり、距離値Ｘｉ，Ｙｉは撮像部が有する撮像素子の位置により表されることとなる。
【０１２３】
また、上記各実施形態においては、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データを含む画像ファイルを生成しているが、距離画像の画像データのみを含む画像ファイルを生成してもよい。また、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２を圧縮処理しているが、基準画像Ｇ１および参照画像Ｇ２の画像データを圧縮することなく画像ファイルに含めてもよい。
【０１２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、コンピュータを、上記の圧縮／伸長処理部２４、ステレオマッチング部３０、距離画像生成部３１、距離画像変換部３２、距離画像符号化部３３、距離画像逆変換部３４および距離画像復号化部３５に対応する手段として機能させ、図８，１１，１４，１５，１８〜２０，２２〜２４に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の第１の実施形態による距離画像処理装置を適用した距離測定装置の内部構成を示す概略ブロック図
【図２】撮像部の構成を示す図
【図３】ステレオマッチングを説明するための図
【図４】並行化処理後の基準画像および参照画像の位置関係を説明するための図
【図５】量子化数の割り当てを説明するための図
【図６】第１の実施形態における距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図
【図７】距離値Ｘと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図
【図８】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図９】第１の実施形態により取得される画像ファイルのファイル構造を示す図
【図１０】第２の実施形態における距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図
【図１１】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１２】第２の実施形態により取得される画像ファイルのファイル構造を示す図
【図１３】第３の実施形態における距離値Ｘｉと量子化により得られる距離値Ｘｔｉとの関係を示す図
【図１４】第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１５】第４の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１６】距離ヒストグラムを示す図
【図１７】第４の実施形態における距離値Ｚと量子化により得られる距離値Ｚｔｉとの関係を示す図
【図１８】モードａによる量子化の処理を示すフローチャート
【図１９】モードｂによる量子化の処理を示すフローチャート
【図２０】第５の実施形態における量子化方式の選択の処理のフローチャート
【図２１】第５の実施形態における量子化方式選択画面を示す図
【図２２】第５の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図２３】第１の実施形態により生成された画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャート
【図２４】第２の実施形態により生成された画像ファイルの逆量子化の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【０１２６】
１ 距離測定装置
２１Ａ，２１Ｂ 撮像部
２４ 圧縮／伸長処理部
３０ ステレオマッチング部
３１ 距離画像生成部
３２ 距離画像変換部
３３ 距離画像符号化部
３４ 距離画像逆変換部
３５ 距離画像復号化部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得する距離値取得手段と、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換する変換手段と、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成する画像ファイル生成手段とを備えたことを特徴とする距離画像処理装置。
【請求項２】
前記変換手段は、前記奥行き情報が小さいほど大きい量子化数により該奥行き情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の距離画像処理装置。
【請求項３】
前記変換手段は、前記距離値を各画素の画素値とする距離画像の中心に近いほど大きい量子化数により前記位置情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記位置情報を変換する手段であることを特徴とする請求項１または２記載の距離画像処理装置。
【請求項４】
前記変換手段は、所定範囲にある前記奥行き情報について、該所定範囲外にある前記奥行き情報よりも大きい量子化数により変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の距離画像処理装置。
【請求項５】
前記複数の量子化方式からの所望とする量子化方式の選択を受け付ける選択手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の距離画像処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の距離画像処理装置により生成された画像ファイルを取得する画像ファイル取得手段と、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換する逆変換手段とを備えたことを特徴とする距離画像再生装置。
【請求項７】
被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得し、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換し、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成することを特徴とする距離画像処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の距離画像処理方法により生成された画像ファイルを取得し、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、
該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換することを特徴とする距離画像再生方法。
【請求項９】
被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得する手順と、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換する手順と、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成する手順とを有することを特徴とする距離画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項７記載の距離画像処理方法により生成された画像ファイルを取得する手順と、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得する手順と、
該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換する手順とを有することを特徴とする距離画像再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得する距離値取得手段と、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換する変換手段と、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成する画像ファイル生成手段とを備えたことを特徴とする距離画像処理装置。
【請求項２】
前記変換手段は、前記奥行き情報が小さいほど大きい量子化数により該奥行き情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の距離画像処理装置。
【請求項３】
前記変換手段は、前記距離値を各画素の画素値とする距離画像の中心に近いほど大きい量子化数により前記位置情報を変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記位置情報を変換する手段であることを特徴とする請求項１または２記載の距離画像処理装置。
【請求項４】
前記変換手段は、所定範囲にある前記奥行き情報について、該所定範囲外にある前記奥行き情報よりも大きい量子化数により変換する複数の量子化方式から選択された量子化方式により、前記奥行き情報を変換する手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の距離画像処理装置。
【請求項５】
前記複数の量子化方式からの所望とする量子化方式の選択を受け付ける選択手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の距離画像処理装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項記載の距離画像処理装置により生成された画像ファイルを取得する画像ファイル取得手段と、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換する逆変換手段とを備えたことを特徴とする距離画像再生装置。
【請求項７】
被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得し、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換し、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成することを特徴とする距離画像処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の距離画像処理方法により生成された画像ファイルを取得し、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得し、
該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換することを特徴とする距離画像再生方法。
【請求項９】
被写体を撮像することにより取得された、該被写体の３次元形状を表す奥行き情報および位置情報を含む距離値を取得する手順と、
前記奥行き情報および前記位置情報の少なくとも一方を、予め定められた複数の量子化方式から選択された量子化方式により変換する手順と、
該変換に関する情報が付与された、前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を含む距離値を各画素の画素値とする距離画像の画像ファイルを生成する手順とを有することを特徴とする距離画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項７記載の距離画像処理方法により生成された画像ファイルを取得する手順と、
前記画像ファイルに付与された前記変換に関する情報を取得する手順と、
該情報に基づいて前記画像ファイルに含まれる前記変換された奥行き情報および前記変換された位置情報の少なくとも一方を逆変換する手順とを有することを特徴とする距離画像再生方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−１６３７１７（Ｐ２００９−１６３７１７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８７６１８（Ｐ２００８−２８７６１８）
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【復代理人】
【識別番号】１００１０４１８９
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 勲将
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【復代理人】
【識別番号】１００１０４１８９
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 勲将
【Ｆターム（参考）】
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