JP2006211139A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera.
従来の自動合焦機能を有する撮像装置では、画面中央部の1つまたは複数のエリアを測距エリアとして自動合焦を行うのが一般的である。しかしながら、シャッターボタンを半押しの状態で、動いている人物の顔を測距エリアに正確に合わし続けるのは容易ではなかった。 In an imaging apparatus having a conventional automatic focusing function, automatic focusing is generally performed using one or a plurality of areas at the center of the screen as a ranging area. However, it is not easy to keep the moving person's face accurately aligned with the distance measurement area with the shutter button pressed halfway.
また、特開2003−107335号公報には、人物の顔を検出する手段を用いて、画面内の人物の顔に合焦させることにより、人物の位置にかかわらず、人物の顔にピントを合わせることが開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-107335 focuses on a person's face regardless of the position of the person by focusing on the person's face in the screen using a means for detecting the person's face. It is disclosed.
しかしながら、画面内において複数の顔が検出された場合、撮影者が複数の顔の中から1つの顔を選択しなければならず、その操作が面倒である。また、上記公報には、画面内において複数の顔が検出された場合、画面の中央にいる人物や、顔が大きく写っている人物を自動的に選択する技術も開示されているが、どのような顔を自動的に選択するかを決めるためのモードをユーザが設定する必要がある。
この発明は、撮影者が撮影しようとする人物の顔を自動的に検出でき、撮影しようとする人物に対して自動合焦制御、自動露出制御、自動ホワイトバランス調整等を行うことが可能となる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention can automatically detect the face of the person to be photographed by the photographer, and can perform automatic focusing control, automatic exposure control, automatic white balance adjustment, and the like on the person to be photographed. An object is to provide an imaging device.
請求項1に記載の発明は、画像を撮像するための撮像手段、撮像手段によって撮像された画像を表示するための表示装置、撮像手段から入力された画像データに顔検出ポイントを示すマークを付加して表示装置に表示させる手段、撮像手段から入力された画像データの中から、顔検出ポイントに重なっている人物の顔領域を検出するための顔検出手段、ならびに顔検出手段によって検出された顔領域の少なくとも一部を調整対象領域として、自動合焦制御、自動露出制御および自動ホワイトバランス調整のうちの少なくとも1つを行う手段を備えていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, an image pickup means for picking up an image, a display device for displaying an image picked up by the image pickup means, and a mark indicating a face detection point are added to the image data input from the image pickup means. And displaying on the display device, face detection means for detecting the face area of the person overlapping the face detection point from the image data input from the imaging means, and the face detected by the face detection means Means is provided for performing at least one of automatic focusing control, automatic exposure control, and automatic white balance adjustment with at least a part of the region as an adjustment target region.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、顔検出手段によって顔領域が検出されたときに、顔検出ポイントを示すマークを消去する手段を備えていることを特徴とする。
The invention described in
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、顔検出手段によって顔領域が検出されたときに、検出された顔領域の中心を顔検出ポイントに設定する手段を備えていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, when the face area is detected by the face detecting means, the center of the detected face area is set as a face detection point. It is characterized by that.
この発明によれば、撮影者が撮影しようとする人物の顔を自動的に検出でき、撮影しようとする人物に対して自動合焦制御、自動露出制御、自動ホワイトバランス調整等を行うことが可能となる。 According to the present invention, the photographer can automatically detect the face of the person to be photographed, and can perform automatic focusing control, automatic exposure control, automatic white balance adjustment, etc. on the person to be photographed. It becomes.
以下、図面を参照して、この発明をデジタルカメラに適用した場合の実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention applied to a digital camera will be described with reference to the drawings.
〔1〕デジタルカメラの構成についての説明 [1] Explanation of the configuration of the digital camera
図1は、デジタルカメラの構成を示している。 FIG. 1 shows the configuration of a digital camera.
デジタルカメラは、CPU、ROM、RAM等を備えた制御部10を備えている。制御部10には、撮像部1、フォーカス・露出調整部2、測距部3、操作部4、顔検出部5、表示部6、不揮発性メモリ7が接続されている。
The digital camera includes a
撮像部1は、撮像素子、光学系、ズーム機構、絞り機構等を含んでいる。測距部3は、フォーカス調整の対象となる領域(調整対象領域)までの距離を測定する。フォーカス・露出調整部2は、測距部3によって測定された距離に基づいてレンズ機構を制御することにより、フォーカス調整を行う。また、フォーカス・露出調整部2は、調整対象領域が好適な明るさとなるように絞り機構やシャッタースピードを制御することにより、露出調整を行う。なお、撮像した画像のコントラストに基づいて、フォーカス調整を行うようにしてもよい。つまり、フォーカスを変化させて調整対象領域のコントラストが最も高くなるフォーカスを選択するようにしてもよい。この場合には、測距部3は不要である。
The
操作部4は、シャッターボタン等の各種ボタンを含んでいる。顔検出部5は、入力画像内における後述する顔探索領域内で、人物の顔領域を検出する。表示部6には、入力画像等が表示される。不揮発性メモリ7には、撮影された画像が保持される。
The
このデジタルカメラには、人物を撮像するためのポートレートモードが用意されている。そして、このデジタルカメラは、ポートレートモードが設定されている場合に、撮影者が撮影しようとする人物の顔を自動的に検出し、検出された顔領域の少なくとも一部を調整対象領域として、フォーカス・露出調整を自動的に行う機能を備えている。 This digital camera is provided with a portrait mode for imaging a person. Then, when the portrait mode is set, this digital camera automatically detects the face of the person that the photographer intends to shoot, and uses at least a part of the detected face area as an adjustment target area. It has a function to automatically adjust the focus and exposure.
〔2〕顔検出手法についての説明 [2] Explanation of face detection method
本実施例で用いられる顔検出手法について説明する。ポートレートモードで撮影する場合、表示部6の表示画面の中心部に「顔検出ポイント」を設定する。図2に示すように、「顔検出ポイント」の位置が撮影者に分かるように、「顔検出ポイント」の位置を示すマーク( 顔検出ポイントマーク) Mを表示部6の表示画面内に表示する。図2の例では、顔検出ポイントマークMとして、十字マークが用いられている。顔検出ポイントマークとしては、×印、丸印、点印、かぎ括弧等を用いることができる。
A face detection method used in this embodiment will be described. When photographing in the portrait mode, a “face detection point” is set at the center of the display screen of the
撮影者は、図3に示すように、表示部6に表示されている入力画像に存在している撮影したい人物の顔に、顔検出ポイントマークMが重なるように、デジタルカメラの向きを調整する。図3において、aは人物Aの顔を示し、bは人物Bの顔を示している。顔検出部5は、顔検出ポイントマークに合わせた顔のみを検出する。
As shown in FIG. 3, the photographer adjusts the orientation of the digital camera so that the face detection point mark M overlaps the face of the person to be photographed that exists in the input image displayed on the
顔検出方法としては、公知の方法(例えば、文献Aに記載された方法)が用いられる。 As the face detection method, a known method (for example, a method described in Document A) is used.
文献A:P.Viola and M.Jones,"Robust Real Time Object Detection", IEEE ICCV Workshop Statistical and Computational Theories of Vision, July 2001 . Reference A: P. Viola and M. Jones, “Robust Real Time Object Detection”, IEEE ICCV Workshop Statistical and Computational Theories of Vision, July 2001.
一般的な顔検出方法の概要について説明する。あらかじめ顔の大きさや濃淡値を正規化した顔画像の目、鼻、口、顔の輪郭などを含む顔領域から様々なエッジ特徴を抽出し、顔であるか否かを識別するのに有効な特徴量を統計手法に基づき学習することにより顔識別器を構築する。 An outline of a general face detection method will be described. Effective for extracting whether or not a face is extracted by extracting various edge features from the face area including the eyes, nose, mouth, face contour, etc. A face classifier is constructed by learning feature quantities based on statistical methods.
入力画像の中から顔を検出するためには、学習の際に正規化した顔サイズ(顔マッチング枠)で入力画像の端からラスタスキャンしながら、同様な特徴量を抽出し、その特徴量から、識別器によりその領域が顔か否かの判断を行う。特徴量には、例えば、水平エッジ、垂直エッジ、右斜めエッジ、左斜めエッジ等がある。 In order to detect a face from an input image, a similar feature amount is extracted while raster scanning from the edge of the input image with a face size (face matching frame) normalized at the time of learning. The discriminator determines whether or not the area is a face. The feature amount includes, for example, a horizontal edge, a vertical edge, a right diagonal edge, a left diagonal edge, and the like.
顔が検出されなければ、入力画像を一定の割合で縮小し、縮小後の画像に対して、上記と同様にラスタスキャンしながら顔を検索する。このような処理を繰り返すことにより、画像中から任意の大きさの顔を見つけることができる。 If no face is detected, the input image is reduced at a certain rate, and the face is searched for the reduced image while performing raster scanning in the same manner as described above. By repeating such processing, a face of any size can be found in the image.
本実施例では、顔検出ポイントマークに合わせた顔のみを適切に検出するために、図3に示すように、顔探索領域Sを限定する。つまり、顔検出ポイントを中心とした顔探索領域Sを設定する。そして、顔探索領域S内を、学習の際に正規化した顔サイズ(顔マッチング枠)でラスタスキャンしながら、特徴量を抽出し、その特徴量から顔識別器により顔か否かの判断を行う。このように、顔検出ポイントを設け、顔探索領域を限定することにより、顔検出ポイントに重なった顔のみを検出することができる。図3の例では、画像内に2つの顔a、bが存在しているが、顔bは検索対象外となるため、顔検出ポイントに重なった一方の顔aのみを検出することができる。 In the present embodiment, the face search area S is limited as shown in FIG. 3 in order to appropriately detect only the face that matches the face detection point mark. That is, the face search area S centering on the face detection point is set. Then, while raster scanning the face search area S with the face size (face matching frame) normalized at the time of learning, feature quantities are extracted, and a face discriminator is used to determine whether or not the face is a face. Do. In this way, by providing face detection points and limiting the face search area, it is possible to detect only the faces that overlap the face detection points. In the example of FIG. 3, there are two faces a and b in the image, but the face b is excluded from the search target, and therefore only one face a that overlaps the face detection point can be detected.
顔探索領域Sの大きさは、図4に示すように、撮影者によって顔検出ポイントマークの中心に顔の中心を合わせることは難しいことを考慮して、顔マッチング枠Fより大きく設定されている。ただし、顔探索領域Sの大きさが大きすぎると複数の顔が検出される可能性があるため、顔探索領域Sの大きさを、2つの顔が収まらないような大きさに設定する。ここでは、顔探索領域Sの大きさを、顔マッチング枠Fの1.5倍に設定している。 The size of the face search area S is set larger than the face matching frame F in consideration of the difficulty of aligning the center of the face with the center of the face detection point mark by the photographer as shown in FIG. . However, if the size of the face search area S is too large, a plurality of faces may be detected. Therefore, the size of the face search area S is set so that two faces do not fit. Here, the size of the face search area S is set to 1.5 times the face matching frame F.
ところで、画像内の顔の大きさが顔マッチング枠Fの大きさとほぼ同じ大きさでなければ顔を検出することができないが、画像内の顔の大きさは一定ではない。そこで、顔が検出できなかった場合には、顔探索領域Sの大きさはそのままとして、画像を一定の割合で縮小して、顔の探索を行う。このような処理を繰り返すことにより、顔探索領域S内から任意の大きさの顔を検出する。画像の縮小率や縮小回数は予め定められている。 By the way, a face cannot be detected unless the size of the face in the image is substantially the same as the size of the face matching frame F, but the size of the face in the image is not constant. Therefore, when a face cannot be detected, the size of the face search area S is kept as it is, and the image is reduced at a certain rate to search for a face. By repeating such processing, a face of an arbitrary size is detected from the face search area S. The image reduction ratio and the number of reductions are determined in advance.
なお、顔探索領域Sの大きさをそのままにして画像を縮小することは、画像をそのままにして顔探索領域Sの大きさを大きくすることに相当する。 Note that reducing the image while keeping the size of the face search region S is equivalent to increasing the size of the face search region S while keeping the image as it is.
図5は、顔探索領域と顔サイズとの相対的な関係を示している。図5では、顔探索領域と顔サイズとの相対的な関係を分かりやすく表すために、画像をそのままにして顔探索領域Sの大きさを大きくしている。S1〜S4が顔探索領域を表している。小さい顔は、顔検出ポイントの近傍の小領域で探索する。大きな顔を検出する場合には、顔探索領域を広げる。 FIG. 5 shows the relative relationship between the face search area and the face size. In FIG. 5, in order to express the relative relationship between the face search area and the face size in an easy-to-understand manner, the size of the face search area S is increased without changing the image. S1 to S4 represent face search areas. A small face is searched in a small area near the face detection point. When detecting a large face, the face search area is expanded.
顔が検出されると、そのことを撮影者に認識させるために、図6に示すように、顔検出ポイントマーク(十字マーク)Mを消去し、検出された顔を囲む矩形のマーク(顔領域表示マーク)Wを表示させる。 When a face is detected, in order to make the photographer recognize this, as shown in FIG. 6, the face detection point mark (cross mark) M is deleted, and a rectangular mark (face area) surrounding the detected face is deleted. Display mark) W is displayed.
被写体は動いている場合も予想される。そこで、この実施例では、顔を検出した後においては、顔検出ポイントを顔検出領域の中心点に移動させ、その位置を基準として、同様に顔を探索するようにする。顔検出ポイントの位置は、被写体の移動を予測することにより、決定してもよい。このように、連続して顔を検出することによって、被写体を追尾することが可能となる。また、被写体を追尾するためには、公知の追尾手法(文献B参照)を用いてもよい。また、検出した顔の領域の色情報を取得して、色情報によって被写体を追尾してもよい(文献C参照)。 The subject is also expected to move. Therefore, in this embodiment, after the face is detected, the face detection point is moved to the center point of the face detection area, and the face is searched similarly using the position as a reference. The position of the face detection point may be determined by predicting the movement of the subject. In this way, the subject can be tracked by continuously detecting the face. Further, in order to track the subject, a known tracking method (see Document B) may be used. Alternatively, the color information of the detected face area may be acquired and the subject may be tracked based on the color information (see Document C).
文献B:"An iterative image registration technique with an application to stereo vision" Proc. of the international Joint Conference on Artificial Intelligence, pp.674-679, 1981. Reference B: "An iterative image registration technique with an application to stereo vision" Proc. Of the international Joint Conference on Artificial Intelligence, pp.674-679, 1981.
文献C:「顔領域抽出に有効な修正HSV表色系の提案」,テレビジョン学会誌 Vol.49, No.6, pp.787-797 (1995). Reference C: “Proposal of a modified HSV color system effective for face region extraction”, Journal of Television Society Vol.49, No.6, pp.787-797 (1995).
〔3〕処理手順についての説明 [3] Explanation of processing procedure
図7は、ポートレートモードが設定されている場合にデジタルカメラによって実行される顔検出に基づく焦点、露光調整処理手順を示している。 FIG. 7 shows a focus and exposure adjustment processing procedure based on face detection executed by the digital camera when the portrait mode is set.
撮像部1によって撮像された画像を入力する(ステップS1)。そして、フラグFがリセット(F=0)されているかセット(F=1)されているかを判別する。このフラグFは、ポートレートモードが設定されたときにリセットされるとともに、ポートレートモード時にシャッターボタンが押されたときにリセットされる。このフラグFは、後述するステップS5の顔検出処理において顔が検出されたときにセットされる。
An image picked up by the
ポートレードモードが設定された直後であるとすると、フラグFがリセットされているので、ステップS3に進み、入力画像に顔検出ポンイトマークMを合成して表示部6に表示する。そして、ステップS5に進む。撮影者は、撮影したい人物の顔に、顔検出ポイントマークMが重なるように、デジタルカメラの向きを調整する。
If it is immediately after the port trade mode is set, since the flag F is reset, the process proceeds to step S3, where the face detection point mark M is combined with the input image and displayed on the
ステップS5では、顔検出ポイントを中心とした顔探索領域を設定し、上述したように顔探索領域内で顔検出処理を行う。 In step S5, a face search area centered on the face detection point is set, and face detection processing is performed in the face search area as described above.
顔を検出することができなかった場合(ステップS6でNO)、ステップS1に戻り、撮像部1によって撮像された画像を入力する。顔を検出できた場合には、フラグFをセット(F=1)するとともに(ステップS7)、顔検出ポイントマークMを消去し(Mが表示されている場合)、検出された顔を囲む顔領域表示マークWを表示する(ステップS8)。また、検出された顔領域の少なくとも一部を調整対象領域として、フォーカス調整および露出調整を行う(ステップS9)。
If the face cannot be detected (NO in step S6), the process returns to step S1 and the image captured by the
次に、検出された顔領域の中心を顔検出ポイントに設定する(ステップS10)。そして、ステップS1に戻る。顔が検出された後に、ステップS1に戻った場合には、フラグFはセットされているので、撮像部1によって撮像された画像を入力すると、その画像をそのまま表示部6に表示する(ステップS4)。そして、入力画像に対してステップS10で設定された顔検出ポイントを中心とした顔探索領域を用いて、顔検出処理を行う(ステップS5)。
Next, the center of the detected face area is set as a face detection point (step S10). Then, the process returns to step S1. When the process returns to step S1 after the face is detected, the flag F is set, so when an image captured by the
このような処理が行われている途中で、シャッターボタンが押されると、フラグFがリセット(F=0)されるので、その後にステップS1に戻った場合には、撮像部1によって撮像された画像を入力すると、入力画像に顔検出ポンイトマークを合成して表示部6に表示する。そして、入力画像に対して顔検出ポイントを中心とした顔探索領域を用いて、顔検出処理を行う(ステップS5)。
If the shutter button is pressed while such processing is being performed, the flag F is reset (F = 0). Therefore, when returning to step S1 thereafter, the image is captured by the
ステップS9では、検出された顔領域を調整対象領域として、フォーカス調整および露出調整を行っているが、いずれか一方の調整のみを行うようにしもよい。また、検出された顔領域の少なくとも一部を調整対象領域として、ホワイトバランスを調整するようにしてもよい。 In step S9, focus adjustment and exposure adjustment are performed using the detected face area as an adjustment target area, but only one of the adjustments may be performed. Further, the white balance may be adjusted using at least a part of the detected face area as an adjustment target area.
上記実施例では、ステップS6で顔検出ができたと判別される毎に、フォーカス調整および露出調整を行っているが、前フレームにおいて顔が検出されており、カメラから前フレームで検出された顔までの距離とカメラから現フレームで検出された顔までの距離が異なっていない場合には、フォーカス調整を行わないようにしてもよい。カメラから前フレームで検出された顔までの距離とカメラから現フレームで検出された顔までの距離が異なっているか否かは、前フレームで検出された顔の大きさと現フレームで検出された顔の大きさとが異なっているか否かに基づいて判別することができる。顔の大きさは、顔を検出できたときの、顔探索領域と顔サイズとの相対的な関係から求めることができる。 In the above embodiment, every time it is determined in step S6 that face detection has been performed, focus adjustment and exposure adjustment are performed, but the face is detected in the previous frame, and from the camera to the face detected in the previous frame. If the distance between the camera and the distance from the camera to the face detected in the current frame is not different, the focus adjustment may not be performed. Whether the distance from the camera to the face detected in the previous frame and the distance from the camera to the face detected in the current frame are different depends on the size of the face detected in the previous frame and the face detected in the current frame. It can be determined based on whether or not the size is different. The size of the face can be obtained from the relative relationship between the face search area and the face size when the face can be detected.
同様に、前フレームにおいて顔が検出されており、前フレームで検出された顔領域の明るさとカメラから現フレームで検出された顔領域の明るさが異なっていない場合には、露出調整を行わないようにしてもよい。 Similarly, when a face is detected in the previous frame and the brightness of the face area detected in the previous frame is not different from the brightness of the face area detected in the current frame from the camera, exposure adjustment is not performed. You may do it.
上記実施例では、ポートレートモードが設定されている場合には、常時、顔検出に基づく焦点、露光調整を行っているが、顔検出モードを切り換えるスイッチを設けておき、このスイッチがオンに切り換えられている場合にのみ、顔検出に基づく焦点、露光調整を行うようにしてもよい。また、ポートレートモード等の撮影モードにかかわらず、シャッターボタンが半押しされた時点で、顔検出に基づく焦点、露光調整を行うようにしてもよい。この場合、複数フレームに対して顔検出を行っても顔が検出できないときには、顔検出に基づく焦点、露光調整を終了させる。このように顔が検出できずにシャッターボタンが押されたときには、従来から装備されている「自動シーン判定機能」に従って撮影を行う。 In the above embodiment, when the portrait mode is set, focus and exposure adjustment based on face detection is always performed. However, a switch for switching the face detection mode is provided, and this switch is turned on. The focus and exposure adjustment based on the face detection may be performed only in the case where it is performed. Regardless of the photographing mode such as the portrait mode, focus and exposure adjustment based on face detection may be performed when the shutter button is half-pressed. In this case, when a face cannot be detected even if face detection is performed on a plurality of frames, the focus and exposure adjustment based on the face detection is ended. When the face is not detected in this way and the shutter button is pressed, shooting is performed according to the “automatic scene determination function” that has been conventionally provided.
なお、「自動シーン判定機能」とは、ポートレート、風景、夜景などの各シーンを自動的に判定し、判定結果に適した絞りとシャッタースピードを自動的に設定する機能をいう。 The “automatic scene determination function” refers to a function that automatically determines each scene such as portrait, landscape, night view, etc., and automatically sets an aperture and shutter speed suitable for the determination result.
10 制御部
1 撮像部
2 フォーカス・露出調整部
3 測距部
4 操作部
5 顔検出部
6 表示部
7 不揮発性メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
撮像手段によって撮像された画像を表示するための表示装置、
撮像手段から入力された画像データに顔検出ポイントを示すマークを付加して表示装置に表示させる手段、
撮像手段から入力された画像データの中から、顔検出ポイントに重なっている人物の顔領域を検出するための顔検出手段、ならびに
顔検出手段によって検出された顔領域の少なくとも一部を調整対象領域として、自動合焦制御、自動露出制御および自動ホワイトバランス調整のうちの少なくとも1つを行う手段、
を備えていることを特徴とする撮像装置。 Imaging means for capturing an image;
A display device for displaying an image captured by the imaging means;
Means for adding a mark indicating a face detection point to the image data input from the imaging means and causing the display device to display the mark;
Face detection means for detecting a face area of a person overlapping a face detection point from image data input from the imaging means, and at least a part of the face area detected by the face detection means is an adjustment target area Means for performing at least one of automatic focusing control, automatic exposure control, and automatic white balance adjustment,
An imaging apparatus comprising:
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