JP2010141583A - Imaging device, image data correction method, program and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、画像データ補正方法、プログラム及び記録媒体に関し、特に温度によるノイズの影響も考慮して、長時間露光撮影における使い勝手を向上させる撮像装置、画像データ補正方法、プログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to an imaging device, an image data correction method, a program, and a recording medium, and in particular, an imaging device, an image data correction method, a program, and a recording medium that improve usability in long exposure shooting in consideration of the influence of noise due to temperature. About.
夜間の風景や天体等非常に暗い被写体を撮影する場合は撮像素子の感度を上げたり、露光時間を長くして撮影することになるが、このような撮影条件の元ではCCD(charge coupled device)型撮像素子の場合は暗電流によるノイズの影響が大きくなり、得られた画像もノイズが多いものとなってしまう。 When shooting very dark subjects such as night scenery and celestial bodies, the sensitivity of the image sensor is increased or the exposure time is increased. Under these conditions, CCD (charge coupled device) In the case of a type imaging device, the influence of noise due to dark current is increased, and the obtained image is also noisy.
そこで、この問題に対処するために従来は以下のような方法で撮影が行われている。すなわち、所定の時間(数秒から数十秒くらい)露光を行って得られた画像データ(第1の画像データ)から撮像素子への入射光を遮光した状態でほぼ同等の露光時間で得られた画像データ(第2の画像データ)を減算処理することで最終的な画像データを作成している(特許文献1参照)。また、通常露光(本露光)の後、撮像素子を遮光した状態で適宜露光時間によるダミー撮影を行い(暗黒画像データの取得)、このダミー撮像データで本露光で得られた撮像データを補正する撮像装置も提案されている(特許文献2参照)。 Therefore, in order to cope with this problem, conventionally, photographing is performed by the following method. That is, the image data (first image data) obtained by performing exposure for a predetermined time (several seconds to several tens of seconds) was obtained with substantially the same exposure time in a state where incident light to the image sensor was shielded. Final image data is created by subtracting image data (second image data) (see Patent Document 1). In addition, after normal exposure (main exposure), dummy shooting is appropriately performed with exposure time in a state where the image sensor is shielded from light (acquisition of dark image data), and the imaging data obtained in the main exposure is corrected with the dummy imaging data. An imaging device has also been proposed (see Patent Document 2).
最近では一般的なディジタルカメラにもこのような撮像方法が取り入れられ、1回の撮影動作(レリーズ操作)で上記の撮影方法を自動的に行う場合もある。また露光時間も100秒以上の長時間露光が行える機種もあり、今まで撮影できなかったシーンでも比較的簡単に撮影できるようになってきている。 In recent years, such an imaging method has been incorporated into a general digital camera, and the above-described imaging method may be automatically performed by a single imaging operation (release operation). In addition, there is a model that can perform long exposure with an exposure time of 100 seconds or more, and it has become possible to shoot relatively easily even in scenes that could not be shot.
しかしながら、上記の撮影方法では元々長い露光時間が2倍になるだけでなく、撮像素子の画素数が多くなった昨今のカメラでは撮像素子からのデータの読み出し時間も長くなり、その時間も2倍になるので撮影動作の終了(最終画像を得る)までの時間が長く、次の撮影まで撮影者が不便な思いをする場合があった。 However, in the above photographing method, not only the long exposure time is originally doubled, but also in recent cameras with a large number of pixels of the image sensor, the time for reading data from the image sensor becomes long, and the time is also doubled. Therefore, the time until the end of the photographing operation (to obtain the final image) is long, and the photographer sometimes feels inconvenient until the next photographing.
このような問題に対して、第1の露光動作における露光時間より短い露光時間で第二の画像データを得て、それを元に補正用データを作成し、時間的な短縮をしている撮像装置が提案されている(特許文献3参照)。具体的には、第1の露光時間(本露光)が所定の時間より長い場合はシャッターを閉じた状態で第1の露光時間より短い第2の露光時間露光して得られた画像データを元に補正用データを作成し、第1の露光時間(本露光)が所定の時間より短い場合はシャッターを閉じた状態で第1の露光時間露光して得られた画像データを元に補正用データを作成する。 With respect to such a problem, the second image data is obtained with an exposure time shorter than the exposure time in the first exposure operation, and correction data is created based on the second image data, so that the time is shortened. An apparatus has been proposed (see Patent Document 3). Specifically, when the first exposure time (main exposure) is longer than a predetermined time, the image data obtained by exposing the second exposure time shorter than the first exposure time with the shutter closed is originally If the first exposure time (main exposure) is shorter than the predetermined time, the correction data is generated based on the image data obtained by the first exposure time exposure with the shutter closed. Create
しかしながら、露光時間の短縮を図っても、露光動作を2回行うことに変わりはなく、本来は1回の露光動作で済む筈の動作に対して2回目の露光動作は撮影者にとっては違和感のあるものとなり、また実質的な時間短縮の効果も撮影者にとっては満足のいくものではない。 However, even if the exposure time is shortened, there is no change in performing the exposure operation twice, and the second exposure operation is uncomfortable for the photographer in contrast to the operation that only requires one exposure operation. The photographer is not satisfied with the effect of shortening the time.
そこで、カメラの工場出荷前に露光時間(シャッター速度)と撮像感度を変えて複数回暗黒を撮影した画像データ(第2の画像データ(撮像素子を遮光した状態で得た画像データ))をメモリに保存しておく撮像装置が提案されている(特許文献4参照)。実際の撮影においては、メモリに保存した第2の画像データから、実際の撮影におけるシャッター速度と撮像感度に対応した補正用データを作成し、第1の画像データ(本露光で得た画像データ)から補正用データを減算して最終画像を得る。このため、実際の撮影における露光動作は1回で済み、大幅な時間短縮がなされる。
しかしながら、上記複数の第2画像データを予め保存しておく撮像装置は、予め保存してある第2の画像データが、温度によるノイズ成分の出方を考慮せずに、露光時間と撮像感度だけを変えて撮影したものであるため、露光時間と感度だけのパラメータで補正データを作成するには、その倍以上のデータが必要となり、その場合記憶すべきデータ量が多くなってしまう。また、工場出荷前に行うカメラの調整工程も長くなるという欠点がある。 However, in the imaging apparatus that stores the plurality of second image data in advance, the second image data stored in advance does not consider how noise components are generated due to temperature, but only exposure time and imaging sensitivity. Therefore, in order to create correction data with parameters based only on exposure time and sensitivity, more than twice that amount of data is required, and in this case, the amount of data to be stored increases. In addition, there is a disadvantage that the adjustment process of the camera performed before shipment from the factory becomes long.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、温度によるノイズの影響も考慮して、長時間露光撮影における使い勝手を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to improve usability in long exposure photography in consideration of the influence of noise due to temperature.
本発明に係る撮像装置は、被写体像を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子を用いた撮像手段と、前記撮像手段からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成手段と、前記作成した画像データを記録する記憶手段と、前記撮像素子近傍に配設された温度サンサーと、撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶する基準データ記憶手段と、実撮像時の撮影条件に応じて、前記基準暗黒画像データから補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成手段と、実撮影時の画像データと前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成手段と、を備えることを特徴とする。 An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup unit using an image pickup element that converts a subject image into an electric signal by photoelectric conversion, and first image data generation that generates an image data by processing an output signal from the image pickup unit. Means obtained by a relatively long time exposure in the absence of incident light on the image sensor, a storage means for recording the created image data, a temperature sensor disposed in the vicinity of the image sensor Reference data storage means for storing dark image data and imaging conditions including exposure time, temperature, and gain at that time, and correction dark image data from the reference dark image data according to shooting conditions at the time of actual imaging A correcting dark image data generating means for generating, a second image data generating means for generating final image data by synthesizing the image data at the time of actual photographing and the correcting dark image data; Characterized in that it comprises.
本発明に係る画像データ補正方法は、被写体像を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子を用いた撮像工程と、前記撮像工程からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成工程と、予め前記撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの少なくとも露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶した基準データ記憶部から、前記撮像時の撮影条件に応じて、補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成工程と、前記撮像時の画像データと、前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成工程と、を備えることを特徴とする。 An image data correction method according to the present invention includes an imaging process using an imaging device that converts a subject image into an electrical signal by photoelectric conversion, and a first image that generates image data by processing an output signal from the imaging process. A data creation step, reference dark image data obtained by exposure for a relatively long time in the absence of incident light to the image sensor in advance, and imaging conditions including at least the exposure time, temperature, and gain at that time From the stored reference data storage unit, the correction dark image data generating step for generating the correction dark image data according to the photographing conditions at the time of image capturing, the image data at the time of image capturing, and the dark image data for correction And a second image data creation step for creating final image data.
本発明に係る画像データ補正プログラムは、被写体像を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子を用いた撮像処理と、前記撮像処理からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成処理と、予め前記撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの少なくとも露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶した基準データ記憶部から、前記撮像時の撮影条件に応じて、補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成処理と、前記撮像時の画像データと、前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 An image data correction program according to the present invention is a first image that creates image data by processing an imaging process using an imaging device that converts a subject image into an electrical signal by photoelectric conversion, and processing an output signal from the imaging process. Data creation processing, reference dark image data obtained by exposure for a relatively long time in the absence of incident light on the image sensor in advance, and imaging conditions including at least the exposure time, temperature, and gain at that time From the stored reference data storage unit, the correction dark image data generation processing for generating the correction dark image data according to the photographing conditions at the time of image capturing, the image data at the time of image capturing, and the dark image data for correction And a second image data creation process for creating final image data.
本発明に係る記録媒体は、上記本発明に係る画像データ補正プログラムの処理を記録するコンピュータ読取り可能な記録媒体である。 The recording medium according to the present invention is a computer-readable recording medium for recording the processing of the image data correction program according to the present invention.
本発明によれば、温度によるノイズの影響も考慮して、長時間露光撮影における使い勝手を向上させることが出来る。 According to the present invention, usability in long-time exposure photography can be improved in consideration of the influence of noise due to temperature.
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. As long as there is no description of the effect, it is not restricted to these aspects.
本実施形態は、実際の撮影の前段階において、撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データ及びそのときの露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件を記憶しておき、実際の撮影(実撮影時)においてはそのときの撮影条件に応じて基準暗黒画像データから補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成手段を有することを特徴とし、実際の撮影において得られた画像データと補正用暗黒画像データとを合成して最終的な撮像データを得る。 This embodiment includes reference dark image data obtained by exposure for a relatively long time in a state where there is no incident light on the image sensor, and the exposure time, temperature, and gain at that time, before the actual shooting. It has a dark image data generation unit for correction that stores image pickup conditions and generates dark image data for correction from reference dark image data in accordance with the shooting conditions at the time of actual shooting (during actual shooting). The image data obtained in actual shooting and the dark image data for correction are combined to obtain final imaging data.
これにより、長時間露光撮影における補正用の暗黒画像データを予め記憶しているデータから作成しているため、露光時間や撮像素子からのデータの読み出し時間が2倍になっていた従来技術に比べて、次の撮影までの待ち時間を大幅に短縮できる。また、温度によるノイズの影響も考慮しているため、多くのメモリを必要としないで良好な補正が行える。また、補正用データを使用者の好みに合わせて変更、または新たに作成できるようにすることも考えられ、長時間露光撮影における作画の自由度が広がる。 As a result, the dark image data for correction in the long exposure shooting is created from the data stored in advance, so that the exposure time and the data reading time from the image sensor are doubled compared to the conventional technology. This greatly reduces the waiting time until the next shooting. In addition, since the influence of noise due to temperature is taken into consideration, good correction can be performed without requiring a large amount of memory. In addition, it is conceivable that the correction data can be changed or newly created according to the user's preference, and the degree of freedom of drawing in long exposure photography is expanded.
以下、本発明の実施形態について図を参照して詳述する。尚、各図の番号は、同じ部材や同じ処理に関しては、極力、同じ番号を付けている。また、本実施形態に係る撮像装置の一例として、ディジタルスチルカメラを用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the number of each figure has attached the same number as much as possible regarding the same member and the same process. Further, a digital still camera will be described as an example of the imaging apparatus according to the present embodiment.
(一般的構成)
まず、図1乃至図4を参照して、撮像装置の一例であるディジタルカメラの基本動作について説明する。なお、これらは本実施形態に係るディジタルカメラの一般的な構成の一例であり、本発明はこれに限られることはない。
(General configuration)
First, a basic operation of a digital camera which is an example of an imaging apparatus will be described with reference to FIGS. Note that these are examples of a general configuration of the digital camera according to the present embodiment, and the present invention is not limited to this.
図1は、本実施形態に係るディジタルカメラの外観正面図である。図1に示すように、カメラ正面には、ストロボ発光部3、光学ファインダ4、測距ユニット5、リモコン受光部6鏡胴ユニット7、セルフLED(light emitting diode)11が構成され、更に側面に構成されるレリーズシャッター(SW(switch)1)、モードダイアル(SW2)、SDカード/電池蓋2が図示されている。SDカードはメモリカード(記録媒体)の一例として示されている。
FIG. 1 is an external front view of the digital camera according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a strobe
図2は、本実施形態に係るディジタルカメラの外観上面図である。図2に示すように、カメラ上面には、レリーズシャッター(SW1)、モードダイアル(SW2)が構成される。 FIG. 2 is an external top view of the digital camera according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, a release shutter (SW1) and a mode dial (SW2) are formed on the upper surface of the camera.
図3は、本実施形態に係るディジタルカメラの外観裏面図である。図3に示すように、カメラ裏面には、光学ファインダ4、AF(Auto Focus) LED8、ストロボLED9、LCD(Liquid Crystal Display)モニタ10、電源SW13、各種SW1〜12が構成されている。
FIG. 3 is an external rear view of the digital camera according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, an
図4は、本実施形態に係るディジタルカメラの機能ブロック図である。鏡胴ユニット7は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ7−1a、ズーム駆動モータ7−1bからなるズーム光学系7−1、フォーカスレンズ7−2a、フォーカス駆動モータ7−2bからなるフォーカス光学系7−2、絞り7−3a、絞りモータ7−3bからなる絞りユニット7−3、メカシャッタ7−4a、メカシャッタモータ7−4bからなるメカシャッタユニット7−4、各モータを駆動するモータドライバ7−5を有する。
FIG. 4 is a functional block diagram of the digital camera according to the present embodiment. The
そして、モータドライバ7−5は、リモコン受光部6入力や操作部KeyユニットSW1〜SW13の操作入力に基づくディジタルスチルカメラプロセッサ104内にあるCPU(central processing unit)ブロック104−3からの駆動指令により駆動制御される。
The motor driver 7-5 is driven by a drive command from a CPU (central processing unit) block 104-3 in the digital
ROM(read only memory)108には、CPUブロック104−3にて解読可能なコードで記述された、制御プログラムや制御するためのパラメータが格納されている。このディジタルカメラの電源がオン状態になると、前記プログラムは不図示のメインメモリにロードされ、前記CPUブロック104−3はそのプログラムに従って装置各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を、一時的に、RAM(random access memory)107、及びディジタルスチルカメラプロセッサ(104)内にあるLocal SRAM104−4に保存する。ROM108に書き換え可能なフラッシュROMを使用することで、制御プログラムや制御するためのパラメータを変更することが可能となり、機能のVerUpが容易に行える。
A ROM (read only memory) 108 stores a control program and parameters for control described in a code readable by the CPU block 104-3. When the power of the digital camera is turned on, the program is loaded into a main memory (not shown), and the CPU block 104-3 controls the operation of each part of the apparatus according to the program, and the data necessary for the control, The data is temporarily stored in a random access memory (RAM) 107 and a local SRAM 104-4 in the digital still camera processor (104). By using a rewritable flash ROM for the
CCD101は、光学画像を光電変換するための固体撮像素子であり、その近傍にCCDの温度を測定する温度センサー131が配置されている。F/E(フロントエンド)−IC102は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うCDS102−1、利得調整を行うAGC102−2、ディジタル信号変換を行うA/D102−3、CCD1信号処理ブロック104−1より、垂直同期信号(以下、VDと称す)、水平同期信号(以下、HDと記す。)を供給され、CPUブロック104−3によって制御されるCCD101)、及びF/E−IC102の駆動タイミング信号を発生するTG102−4を有する。
The
ディジタルスチルカメラプロセッサ104は、CCD101よりF/E―IC102の出力データにホワイトバランス設定やガンマ設定を行い、又、前述したように、VD信号、HD信号を供給するCCD1信号処理ブロック104−1、フィルタリング処理により、輝度データ・色差データへの変換を行うCCD2信号処理ブロック104−2、前述した装置各部の動作を制御するCPUブロック104−3、前述した制御に必要なデータ等を、一時的に、保存するLocal SRAM104−4、パソコンなどの外部機器とUSB通信を行うUSB(Universal Serial Bus)ブロック104−5、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うシリアルブロック104−6、JPEG圧縮・伸張を行うJPEG CODECブロック104−7、画像データのサイズを補間処理により拡大/縮小するRESIZEブロック104−8、画像データを液晶モニタやTVなどの外部表示機器に表示するためのビデオ信号に変換するTV信号表示ブロック104−9、撮影された画像データを記録するメモリカードの制御を行うメモリカードコントローラブロック104−10を有する。
The digital
SDRAM103は、前述したディジタルスチルカメラプロセッサ104で画像データに各種処理を施す際に、画像データを一時的に保存する。保存される画像データは、例えば、CCD101から、F/E−IC102を経由して取りこんで、CCD1信号処理ブロック104−1でホワイトバランス設定、ガンマ設定が行われた状態の「RAW−RGB画像データ」やCCD2信号処理ブロック104−2で輝度データ・色差データ変換が行われた状態の「YUV画像データ」、JPEG CODECブロック104−7で、JPEG圧縮された「JPEG画像データ」などである。
The
メモリカードスロットル121は、着脱可能なメモリカードを装着するためのスロットルである。
The
内蔵メモリ120は、前述したメモリカードスロットル121にメモリカードが装着されていない場合でも、撮影した画像データを記憶できるようにするためのメモリである。
The built-in
LCDドライバ117は、LCDモニタ10を駆動するドライブ回路であり、TV信号表示ブロック104−9から出力されたビデオ信号を、LCDモニタ10に表示するための信号に変換する機能も有している。
The
LCDモニタ10は、撮影前に被写体の状態を監視する、撮影した画像を確認する、メモリカードや前述した内臓メモリ120に記録した画像データを表示する、などを行うためのモニタである。
The LCD monitor 10 is a monitor for monitoring the state of a subject before photographing, confirming a photographed image, displaying image data recorded in a memory card or the built-in
ビデオAMP118は、TV信号表示ブロック104−9から出力されたビデオ信号を、75Ωインピーダンス変換するためのアンプであり、ビデオジャック119は、TVなどの外部表示機器と接続するためのジャックである。
The
USBコネクタ122は、パソコンなどの外部機器とUSB接続を行う為のコネクタである。
The
シリアルドライバ回路123−1は、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うために、前述したシリアルブロック104−6の出力信号を電圧変換するための回路であり、RS−232Cコネクタ123−2は、パソコンなどの外部機器とシリアル接続を行うためのコネクタである。 The serial driver circuit 123-1 is a circuit for converting the output signal of the serial block 104-6 described above to perform serial communication with an external device such as a personal computer. The RS-232C connector 123-2 This is a connector for serial connection with an external device such as a personal computer.
SUB−CPU109は、ROM・RAMをワンチップに内臓したCPUであり、操作Keyユニット(SW1〜13)や、リモコン受光部6の出力信号をユーザの操作情報として、前述したCPUブロック104−3に出力したり、前述したCPUブロック104−3より出力されるカメラの状態を、セルフLED11、AF LED8、ストロボLED9、ブザー113の制御信号に変換して、出力する。
The
セルフLED11は、セルフタイマー機能が実行されたとき、セルフタイマー作動中であることを表示するLEDである。
The
AF LED8は、撮影時の合焦状態を表示するためのLEDであり、ストロボLED9は、ストロボ充電状態を表すためのLEDである。尚、このAF LED8とストロボLED9を、メモリカードアクセス中などの別の表示用途に使用しても良い。
The
操作Keyユニット(SW1〜13)は、ユーザが操作するKey回路であり、リモコン受光部6は、ユーザが操作したリモコン送信機の信号の受信部である。尚、カメラがリモコン信号を受信すると前述したセルフLED11が点灯または点滅してリモコン撮影が作動中であることを表示する。
The operation key units (SW1 to SW13) are key circuits operated by the user, and the remote control
ストロボ回路114は大きく分けて充電回路部と発光制御部とからなる。充電回路部は電池電圧を昇圧して容量が100〜200μF程度のコンデンサを300V程度まで充電する。発光制御部は充電されたコンデンンサのエネルギーをストロボ発光部3を構成するキセノン菅に供給および停止させることにより発光量を制御する。
The
音声記録ユニット115は、ユーザが音声信号を入力するマイク115−3、入力された音声信号を増幅するマイクAMP115−2、増幅された音声信号を記録する音声記録回路115―3からなる。 The voice recording unit 115 includes a microphone 115-3 for inputting a voice signal by a user, a microphone AMP 115-2 for amplifying the input voice signal, and a voice recording circuit 115-3 for recording the amplified voice signal.
音声再生ユニット116は、記録された音声信号をスピーカーから出力できる信号に変換する音声再生回路116−1、変換された音声信号を増幅し、スピーカーを駆動するためのオーディオAMP116−2、音声信号を出力するスピーカー116−3からなる。 The audio reproduction unit 116 converts an audio reproduction circuit 116-1 that converts a recorded audio signal into a signal that can be output from a speaker, an audio AMP 116-2 that amplifies the converted audio signal, and drives the speaker, and an audio signal. The output speaker 116-3.
(動作処理)
以上のような構成のディジタルカメラ(単にカメラとも称す)で本発明の実施形態に係る長時間露光撮影を行うときの動作処理について以下に説明する。
(Operation processing)
An operation process when performing long exposure shooting according to the embodiment of the present invention with the digital camera having the above configuration (also simply referred to as a camera) will be described below.
<補正用暗黒画像データの作成>
例えばカメラの工場出荷前に撮像素子への入射光が無い状態で比較的長い時間露光を行いその画像データ(基準暗黒画像データ、以下基準データとも称す)を内蔵メモリに保存する。比較的長い時間とは一般的には数秒〜数十秒であるが、そのカメラに使用されている撮像素子の暗電流特性やそのカメラでの使用可能な露光時間等を考慮して適宜決めることになる。またそのときの露光時間:t0とISO感度:K0および温度データ:T0も内蔵メモリに保存する。
<Creating dark image data for correction>
For example, exposure of a relatively long time is performed in a state where there is no incident light on the image sensor before the camera is shipped from the factory, and the image data (reference dark image data, hereinafter also referred to as reference data) is stored in a built-in memory. The relatively long time is generally several seconds to several tens of seconds, but should be appropriately determined in consideration of the dark current characteristics of the image sensor used in the camera, the exposure time that can be used in the camera, etc. become. The exposure time: t0, ISO sensitivity: K0, and temperature data: T0 are also stored in the built-in memory.
暗電流は温度に対して約8℃上がるごとに2倍になるので、もしt0時間中の温度変化が大きくて露光時間中の温度変化によるノイズレベルの変化分が無視できない場合は、上記露光時間の最初と最後の時点におけるデータ(TSとTE)を、更には適宜の間隔でサンプリングした時間データを保存しておいても良い。これにより、後述する補正暗黒画像データ(以下補正データとも称す)を精度よく作成することができる。 Since the dark current doubles every time it rises by about 8 ° C, if the temperature change during the t0 time is large and the change in the noise level due to the temperature change during the exposure time cannot be ignored, the above exposure time It is also possible to store data (TS and TE) at the first and last time points, and time data sampled at an appropriate interval. Thereby, corrected dark image data (hereinafter also referred to as correction data) described later can be created with high accuracy.
次に実際の撮影が行われたとき、そのときの露光時間:tとISO感度:Kおよび温度データ:Tを使用して予め記憶されている基準データから補正データを作成する。
基準データをY0(t0,K0,T0)とすると補正データY(t,K,T)は
Y(t,K,T)=A1・(t/t0)×A2・(K/K0)×A3・2^(ΔT/8)×Y0 ・・・式1
ΔT=T-T0
と表わされる。なお、各項の係数A1、A2、A3は、その撮像素子に最適な補正データを作成できるように用意したもので、実験的に決めることになる。
Next, when actual photographing is performed, correction data is created from reference data stored in advance using the exposure time: t, ISO sensitivity: K, and temperature data: T at that time.
If the reference data is Y0 (t0, K0, T0), the correction data Y (t, K, T) is
Y (t, K, T) = A1 ・ (t / t0) × A2 ・ (K / K0) × A3 ・ 2 ^ (ΔT / 8) × Y0
ΔT = T-T0
It is expressed as Note that the coefficients A1, A2, and A3 of each term are prepared so that correction data optimum for the image sensor can be created, and are determined experimentally.
(第1の実施形態)
次に、実際に長時間露光撮影を行った場合の流れについて図5及び図6を用いて説明する。図5は、本発明の実施形態に係る動作処理を示すフローチャートである。図6は本実施形態に係るディジタルカメラの特徴的な構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
Next, the flow when actually performing long exposure photography will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart showing operation processing according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing a characteristic configuration of the digital camera according to the present embodiment.
<構成>
図6に示すように、本実施形態に係るディジタルカメラは、被写体像を光電変換によって電気信号に変換する撮像素子を用いた撮像部20と、撮像部20からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成部21と、作成した画像データを記録する記憶部22と、撮像素子近傍に配設された温度サンサー23と、撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶する基準データ記憶部24と、実撮像時の撮影条件に応じて、前記基準暗黒画像データから補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成部25と、実撮影時の画像データと前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成部26と、を備えることを特徴とする。
<Configuration>
As shown in FIG. 6, the digital camera according to this embodiment includes an
<実撮影時の動作処理>
レリーズシャッターボタンが押されると露光が開始される(ステップS1)。そのときの撮影条件である露光時間:tやISO感度:Kやレンズの絞りはカメラの自動露出機能によって自動的に設定されるときもあるが、撮影者が設定することもでき、一般的に長時間露光撮影の場合は後者の場合が多い。
<Operation process during actual shooting>
When the release shutter button is pressed, exposure is started (step S1). Exposure time: t, ISO sensitivity: K, and lens aperture, which are the shooting conditions at that time, may be set automatically by the camera's automatic exposure function, but can also be set by the photographer. In the case of long exposure photography, the latter is often the case.
露光開始とともにCPUは温度データTを取得し(ステップS2)、所定の露光時間t経過後(ステップS3/Yes)、露光を終了して(ステップS4)第一の画像データが作成され一時記憶される(ステップS5)。 When the exposure starts, the CPU acquires the temperature data T (step S2), and after the predetermined exposure time t has elapsed (step S3 / Yes), the exposure ends (step S4), and the first image data is created and temporarily stored. (Step S5).
次に実際に露光された時間:tと使用されたISO感度:Kと得られた温度データ:Tを使用して、予め記憶されている基準データから上記式1により補正データを作成する(ステップS6)。 Next, using the exposure time: t, the ISO sensitivity used: K, and the obtained temperature data: T, correction data is created from the reference data stored in advance by the above equation 1 (step) S6).
次に、第一の画像データから補正データを減算して合成画像データ(最終画像データ)を作成して記録する(ステップS7、S8)。なお、第一の画像データを記憶する処理を行っても良い(ステップS9)。 Next, the correction data is subtracted from the first image data to create and record composite image data (final image data) (steps S7 and S8). A process for storing the first image data may be performed (step S9).
(第2の実施形態)
図7は、本発明の実施形態に係る動作処理示すフローチャートである。本実施形態は、露光時間tが所定の時間より長い場合に合成画像データを作成するときについて説明する。これは一例であり、実撮影時の撮影条件のうち、露光時間、温度、ゲインの少なくともいずれかが予め定めた所定値より大きい場合のみ、実撮影で得た画像データを補正する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a flowchart showing an operation process according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case where composite image data is created when the exposure time t is longer than a predetermined time will be described. This is an example, and image data obtained by actual photographing is corrected only when at least one of exposure time, temperature, and gain is larger than a predetermined value among photographing conditions during actual photographing.
第一画像データ作成まで(ステップS10〜S14)は、上述した図5のステップS1〜S5と同様である。次に露光時間tが予め設定されている所定の時間より大きいか小さいかの判断を行い(ステップS15)、大きい場合は(ステップS15/Yes)、図5のステップS6〜S8と同様に、補正データを作成して合成画像を作成する(ステップS16〜S18)。小さい場合は(ステップS15/No)、ノイズ成分の補正を行わずにそのまま第一画像データを最終画像データとして記録する(ステップS19)。 Up to the first image data creation (steps S10 to S14) is the same as steps S1 to S5 in FIG. 5 described above. Next, it is determined whether the exposure time t is longer or shorter than a predetermined time set in advance (step S15). If it is longer (step S15 / Yes), the correction is performed in the same manner as steps S6 to S8 in FIG. Data is created to create a composite image (steps S16 to S18). If it is smaller (step S15 / No), the first image data is recorded as final image data as it is without correcting the noise component (step S19).
なお、図5、図7において補正を行った場合は補正を行った合成画像データだけでなく、補正を行っていない第一画像データも記録している(ステップS9、S19)。これによってユーザは暗電流による画像ノイズの程度と補正の効果を知ることができる。 5 and 7, not only the corrected composite image data but also the first image data that has not been corrected is recorded (steps S9 and S19). This allows the user to know the degree of image noise due to dark current and the effect of correction.
(第3の実施形態)
図8は、本発明の実施形態に係る動作処理について示すフローチャートである。補正画像データ作成まで(ステップS20〜S25)は、図5のステップS1〜S6と同様である。本実施形態では、補正データの値が所定の値より大きいか小さいかを判断する。図8では、輝度レベルが所定の値より大きいか否か判断し(ステップS26)、大きい場合は(ステップS26/Yes)、図5のステップS6〜S8と同様に、補正データを作成して合成画像を作成する(ステップS27〜S28)。小さい場合は(ステップS26/No)、ノイズ成分の補正を行わずにそのまま第一画像データを最終画像データとして記録する(ステップS29)。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a flowchart showing the operation processing according to the embodiment of the present invention. Up to the generation of the corrected image data (steps S20 to S25) is the same as steps S1 to S6 in FIG. In this embodiment, it is determined whether the value of the correction data is larger or smaller than a predetermined value. In FIG. 8, it is determined whether or not the luminance level is larger than a predetermined value (step S26). If the luminance level is larger (step S26 / Yes), correction data is created and synthesized as in steps S6 to S8 of FIG. An image is created (steps S27 to S28). If it is smaller (step S26 / No), the first image data is recorded as the final image data without correcting the noise component (step S29).
(その他の実施形態)
ユーザが補正データを変更できるようにしても良い。例えば撮影モードメニューの中で補正量の大小を設定できるようにしても良い。具体的には撮影動作によって得られた補正データ(式1)にある係数αを掛けたものとして
Y’=α×Y(t,K,T)
とすればよく、ユーザはこのαに相当するデータを入力すればよい。
(Other embodiments)
The user may be able to change the correction data. For example, the amount of correction may be set in the shooting mode menu. Specifically, the correction data (formula 1) obtained by the shooting operation is multiplied by a coefficient α.
Y '= α × Y (t, K, T)
The user only has to input data corresponding to α.
また、ユーザが長時間露光で得た暗黒画像(レンズを遮光した状態で撮影した画像)を補正用の基準データとして新たに登録する機能を撮影モードメニューの中に用意してもよい。 In addition, a function for newly registering a dark image (an image captured in a state where the lens is shielded from light) obtained by long-time exposure as reference data for correction may be prepared in the shooting mode menu.
また、撮像素子の温度変化を検出するための温度センサーを撮像素子と同一チップ上、または同一パッケージ内に設けることも考え得る。これにより、温度によって変化する暗電流すなわち画像のノイズ成分を精度よく検出できる。 It is also conceivable to provide a temperature sensor for detecting a temperature change of the image sensor on the same chip as the image sensor or in the same package. Thereby, it is possible to accurately detect a dark current that changes with temperature, that is, a noise component of an image.
以上、上記各実施形態によれば、長時間露光撮影における補正用の暗黒画像データを予め記憶しているデータから作成しているため、露光時間や撮像素子からのデータの読み出し時間が2倍になっていた従来技術に比べて、次の撮影までの待ち時間を大幅に短縮できる。また、温度によるノイズの影響も考慮しているため良好な補正が行える。さらに、補正用データをユーザの好みに合わせて変更、または新たに作成できるようにすることで、長時間露光撮影における作画の自由度が広がる。 As described above, according to each of the above embodiments, since dark image data for correction in long-time exposure shooting is created from data stored in advance, the exposure time and the data reading time from the image sensor are doubled. Compared to the conventional technology, the waiting time until the next shooting can be greatly reduced. In addition, since the influence of noise due to temperature is taken into consideration, a good correction can be performed. Furthermore, by making it possible to change or newly create correction data according to the user's preference, the degree of freedom of drawing in long exposure photography is expanded.
なお、各図のフローチャートに示す処理を、CPUが実行するためのプログラムは本発明によるプログラムを構成する。このプログラムを記録する記録媒体としては、半導体記憶部や光学的及び/又は磁気的な記憶部等を用いることができる。このようなプログラム及び記録媒体を、前述した各実施形態とは異なる構成のシステム等で用い、そこのCPUで上記プログラムを実行させることにより、本発明と実質的に同じ効果を得ることができる。 Note that the program for the CPU to execute the processing shown in the flowcharts of the drawings constitutes a program according to the present invention. As a recording medium for recording the program, a semiconductor storage unit, an optical and / or magnetic storage unit, or the like can be used. By using such a program and recording medium in a system having a configuration different from that of each of the above-described embodiments and causing the CPU to execute the program, substantially the same effects as those of the present invention can be obtained.
以上、本発明を好適な実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the present invention has been specifically described based on the preferred embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described ones and can be variously modified without departing from the gist thereof.
SW1〜SW13 操作部Keyユニット
2 SDカード/電池蓋
3 ストロボ発光部
4 光学ファインダ
5 測距ユニット
6 リモコン受光部
7 鏡胴ユニット
7−1 ズーム光学系
7−1a ズームレンズ
7−1b ズーム駆動モータ
7−2 フォーカス光学系
7−2a フォーカスレンズ
7−2b フォーカス駆動モータ
7−3 絞りユニット
7−3a 絞り
7−3b 絞りモータ
7−4 メカシャッタユニット
7−4a メカシャッタ
7−4b メカシャッタモータ
7−5 モータドライバ
8 AF LED
9 ストロボLED
10 LCDモニタ
11 セルフLED
20 撮像部
21 第1の画像データ作成部
22 記憶部
23 温度サンサー
24 基準データ記憶部
25 補正用暗黒画像データ生成部
26 第2の画像データ作成部
101 CCD
102 F/E(フロントエンド)−IC
102−1 CDS
102−2 AGC
102−3 A/D
102−4 TG
103 SDRAM
104 ディジタルスチルカメラプロセッサ
104−1 CCD1信号処理ブロック
104−2 CCD2信号処理ブロック
104−3 CPUブロック
104−4 Local SRAM
104−5 USBブロック
104−6 シリアルブロック
104−7 JPEG CODECブロック
104−8 RESIZEブロック
104−9 TV信号表示ブロック
104−10 メモリカードコントローラブロック
107 RAM
108 ROM
109 SUB−CPU109
113 ブザー
114 ストロボ回路
115 音声記録ユニット
115−1 音声記録回路
115−2 マイクAMP
115−3 マイク
116 音声再生ユニット
116−1 音声再生回路
116−2 オーディオAMP
116−3 スピーカー
117 LCDドライバ
118 ビデオAMP
119 ビデオジャック
120 内蔵メモリ
121 メモリカードスロットル
122 USBコネクタ
123−1 シリアルドライバ回路
123−2 RS−232Cコネクタ
131 温度センサー
SW1 to SW13 Operation unit Key unit 2 SD card /
9 Strobe LED
10 LCD monitor 11 Self LED
DESCRIPTION OF
102 F / E (front end) -IC
102-1 CDS
102-2 AGC
102-3 A / D
102-4 TG
103 SDRAM
104 Digital Still Camera Processor 104-1 CCD1 Signal Processing Block 104-2 CCD2 Signal Processing Block 104-3 CPU Block 104-4 Local SRAM
104-5 USB block 104-6 Serial block 104-7 JPEG CODEC block 104-8 RESIZE block 104-9 TV signal display block 104-10 Memory
108 ROM
109 SUB-CPU109
113
115-3 Microphone 116 Audio reproduction unit 116-1 Audio reproduction circuit 116-2 Audio AMP
116-3
119
Claims (10)
前記撮像手段からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成手段と、
前記作成した画像データを記録する記憶手段と、
前記撮像素子近傍に配設された温度サンサーと、
撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶する基準データ記憶手段と、
実撮像時の撮影条件に応じて、前記基準暗黒画像データから補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成手段と、
実撮影時の画像データと前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging means using an imaging device that converts an object image into an electrical signal by photoelectric conversion;
First image data creation means for creating image data by processing an output signal from the imaging means;
Storage means for recording the created image data;
A temperature sensor disposed in the vicinity of the image sensor;
Reference data storage means for storing reference dark image data obtained by exposure for a relatively long time in the absence of incident light on the image sensor, and imaging conditions including the exposure time, temperature, and gain at that time;
A correction dark image data generating means for generating correction dark image data from the reference dark image data in accordance with shooting conditions at the time of actual imaging,
An image pickup apparatus comprising: second image data creation means for creating final image data by synthesizing image data at the time of actual photographing and the dark image data for correction.
前記第2の画像データ作成手段は、前記判断手段により所定値より大きいと判断された場合に、実撮影時において得られた画像データと補正用暗黒画像データとを合成して最終画像データを作成することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 A shooting condition determining means for determining whether at least one of the exposure time, temperature, and gain among the shooting conditions at the time of actual shooting is larger than a predetermined value,
The second image data creation means creates final image data by combining the image data obtained at the time of actual shooting and the dark image data for correction when the judgment means determines that the value is larger than a predetermined value. The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
前記第2の画像データ作成手段は、前記判断手段により所定値より大きいと判断された場合に、実撮影時において得られた画像データと補正用暗黒画像データとを合成して最終画像データを作成することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 A luminance level determining means for determining whether the luminance level of the correction dark image data is greater than a predetermined value;
The second image data creation means creates final image data by combining the image data obtained at the time of actual shooting and the dark image data for correction when the judgment means determines that the value is larger than a predetermined value. The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
前記撮像工程からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成工程と、
予め前記撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの少なくとも露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶した基準データ記憶部から、前記撮像時の撮影条件に応じて、補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成工程と、
前記撮像時の画像データと、前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成工程と、を備えることを特徴とする画像データ補正方法。 An imaging process using an imaging device that converts an object image into an electrical signal by photoelectric conversion;
A first image data creation step of creating image data by processing an output signal from the imaging step;
Reference data storage in which reference dark image data obtained by exposure for a relatively long time in the absence of incident light on the image sensor and imaging conditions including at least the exposure time, temperature, and gain at that time are stored in advance. A correction dark image data generation step for generating correction dark image data according to the shooting conditions at the time of imaging,
An image data correction method comprising: a second image data creation step of creating final image data by combining the image data at the time of imaging and the dark image data for correction.
前記撮像処理からの出力信号を処理して画像データを作成する第1の画像データ作成処理と、
予め前記撮像素子への入射光が無い状態での比較的長い時間の露光によって得られた基準暗黒画像データと、そのときの少なくとも露光時間、温度、ゲインを含む撮像条件とを記憶した基準データ記憶部から、前記撮像時の撮影条件に応じて、補正用暗黒画像データを生成する補正用暗黒画像データ生成処理と、
前記撮像時の画像データと、前記補正用暗黒画像データとを合成して、最終画像データを作成する第2の画像データ作成処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする画像データ補正プログラム。 Imaging processing using an imaging device that converts an object image into an electrical signal by photoelectric conversion;
A first image data creation process for creating image data by processing an output signal from the imaging process;
Reference data storage in which reference dark image data obtained by exposure for a relatively long time in the absence of incident light on the image sensor and imaging conditions including at least the exposure time, temperature, and gain at that time are stored in advance. A correction dark image data generation process for generating correction dark image data in accordance with the shooting conditions at the time of shooting,
An image data correction program that causes a computer to execute a second image data creation process for creating final image data by combining the image data at the time of imaging and the dark image data for correction.
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