JP2005260894A - Image pickup device, image pickup method, and image pickup program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムに関する。特に本発明は、被写体の画像を撮像する撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, an imaging method, and an imaging program. In particular, the present invention relates to an imaging apparatus, an imaging method, and an imaging program that capture an image of a subject.
近年、デジタルカメラが急速に普及している。デジタルカメラは、被写体の光学像を、レンズを通してCCDに入射させて電気信号に変換することにより、画像データを生成する。デジタルカメラを用いて走っている人物等の動きのある被写体を撮像した場合、CCDに光を入射させている時間内、つまり露光時間内における被写体の光学像の変化は、生成された画像において被写体像のブレとして現れる。そこで、従来のデジタルカメラにおいて動きのある被写体を撮像したい場合、利用者は、露光時間を短くすることにより、被写体像のブレを低減させている。
現時点で先行技術文献の存在を認識していないので、先行技術文献に関する記載を省略する。
In recent years, digital cameras have been rapidly spread. The digital camera generates image data by causing an optical image of a subject to enter a CCD through a lens and convert it into an electrical signal. When a moving subject such as a person running with a digital camera is imaged, the change in the optical image of the subject within the time during which light is incident on the CCD, that is, within the exposure time, appears in the generated image. Appears as an image blur. Therefore, when it is desired to capture a moving subject in a conventional digital camera, the user reduces the blurring of the subject image by shortening the exposure time.
Since the existence of the prior art document is not recognized at the present time, the description regarding the prior art document is omitted.
しかしながら、従来のデジタルカメラにおいては、露光時間を短くするにつれて、生成される画像信号における出力レベルは低下し、またノイズは増加するので、際限なく露出時間を短くすることはできず、被写体像にブレが生じる場合が多かった。また、多くの利用者にとって、撮像対象に応じて露光時間を切り替えるという作業は面倒であり、デジタルカメラの利便性が低下しているという問題もあった。
従来のデジタルカメラにおいては、この問題を解決するための方法は提案されていない。
However, in conventional digital cameras, as the exposure time is shortened, the output level in the generated image signal decreases and noise increases, so the exposure time cannot be shortened indefinitely. In many cases, blurring occurred. In addition, for many users, the task of switching the exposure time according to the object to be imaged is troublesome, and there is a problem that the convenience of the digital camera is reduced.
In the conventional digital camera, a method for solving this problem has not been proposed.
そこで本発明は、上記の課題を解決することができる撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an imaging apparatus, an imaging method, and an imaging program that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態においては、撮像装置であって、複数の画像を捕捉する撮像部と、撮像部により捕捉された複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する主要被写体選択部と、主要被写体選択部により選択された、複数の画像のそれぞれにおける主要被写体を示す領域に基づいて、主要被写体の動きベクトルを算出する動きベクトル算出部と、動きベクトル算出部により算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく撮像部を駆動させつつ、撮像部に複数の画像を捕捉させる撮像制御部とを備える。 In order to solve the above-described problem, in the first embodiment of the present invention, an imaging apparatus includes an imaging unit that captures a plurality of images, and a plurality of images captured by the imaging unit. A main subject selection unit that selects a region indicating the main subject, and a motion vector calculation unit that calculates a motion vector of the main subject based on the region indicating the main subject in each of a plurality of images selected by the main subject selection unit When the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit is larger than a predetermined reference value, the imaging unit is caused to capture a plurality of images while driving the imaging unit to compensate for the motion vector. An imaging control unit.
撮像制御部は、更に、動きベクトル算出部により算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より小さい場合に、撮像部に画像を撮像させてもよい。動きベクトル算出部は、複数の画像における、主要被写体選択部により選択された主要被写体を示す領域の画像内での変位ベクトルを算出する変位ベクトル算出部を有し、撮像制御部は、変位ベクトル算出部により算出された変位ベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該変位ベクトルを補償する方向に撮像方向を変化させつつ、撮像部に複数の画像を捕捉させてもよい。 The imaging control unit may further cause the imaging unit to capture an image when the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit is smaller than a predetermined reference value. The motion vector calculation unit includes a displacement vector calculation unit that calculates a displacement vector in an image of an area indicating the main subject selected by the main subject selection unit in a plurality of images, and the imaging control unit calculates the displacement vector. When the magnitude of the displacement vector calculated by the unit is larger than a predetermined reference value, the imaging unit may capture a plurality of images while changing the imaging direction in a direction in which the displacement vector is compensated.
動きベクトル算出部は、複数の画像における、主要被写体選択部により選択された主要被写体を示す領域の大きさの変化率を算出する大きさ変化率算出部を有し、撮像制御部は、大きさ変化率算出部により算出された変化率が予め定められた基準値より大きい場合に、算出された変化率の逆数に基づいて撮像部の撮像倍率を変化させつつ、撮像部に複数の画像を捕捉させてもよい。動きベクトル算出部は、複数の画像における、主要被写体選択部により選択された主要被写体を示す領域の、予め定められた中心軸の周りの回転角度を算出する回転角度算出部を有し、撮像制御部は、回転角度算出部により算出された回転角度が予め定められた基準値より大きい場合に、撮像部を中心軸の周りに回転角度で回転させつつ、撮像部に複数の画像を捕捉させてもよい。 The motion vector calculation unit includes a size change rate calculation unit that calculates a rate of change of the size of the area indicating the main subject selected by the main subject selection unit in the plurality of images, and the imaging control unit When the rate of change calculated by the rate-of-change calculating unit is larger than a predetermined reference value, the imaging unit captures multiple images while changing the imaging magnification of the imaging unit based on the reciprocal of the calculated rate of change. You may let them. The motion vector calculation unit includes a rotation angle calculation unit that calculates a rotation angle around a predetermined central axis of an area indicating the main subject selected by the main subject selection unit in a plurality of images, and performs imaging control. When the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit is larger than a predetermined reference value, the image capturing unit captures a plurality of images while rotating the image capturing unit around the central axis at the rotation angle. Also good.
また、本発明の第2の形態においては、撮像方法であって、撮像部により複数の画像を捕捉する撮像段階と、撮像段階において捕捉された複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する主要被写体選択段階と、主要被写体選択段階において選択された、複数の画像のそれぞれにおける主要被写体を示す領域に基づいて、主要被写体の動きベクトルを算出する動きベクトル算出段階と、動きベクトル算出段階において算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく撮像部を駆動させつつ、撮像部により複数の画像を捕捉させる撮像制御段階とを備える。撮像制御段階は、更に、動きベクトル算出段階において算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より小さい場合に、撮像部により画像を撮像させてもよい。 Further, according to the second aspect of the present invention, there is provided an imaging method, in which an imaging stage in which a plurality of images are captured by an imaging unit, and a plurality of images captured in the imaging stage, a main subject is determined from the images A main subject selection stage for selecting an area to be shown, a motion vector calculation stage for calculating a motion vector of the main subject based on an area showing the main subject in each of a plurality of images selected in the main subject selection stage, and a motion When the magnitude of the motion vector calculated in the vector calculation stage is larger than a predetermined reference value, the imaging control stage for capturing a plurality of images by the imaging unit while driving the imaging unit to compensate for the motion vector With. In the imaging control stage, an image may be captured by the imaging unit when the magnitude of the motion vector calculated in the motion vector calculation stage is smaller than a predetermined reference value.
また、本発明の第3の形態においては、撮像装置を機能させる撮像プログラムであって、当該撮像装置を、複数の画像を捕捉する撮像部と、撮像部により捕捉された複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する主要被写体選択部と、主要被写体選択部により選択された、複数の画像のそれぞれにおける主要被写体を示す領域に基づいて、主要被写体の動きベクトルを算出する動きベクトル算出部と、動きベクトル算出部により算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく撮像部を駆動させつつ、撮像部に複数の画像を捕捉させる撮像制御部とを備える撮像装置として機能させる。撮像制御部は、更に、動きベクトル算出部により算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より小さい場合に、撮像部に画像を撮像させてもよい。 Moreover, in the 3rd form of this invention, it is an imaging program which functions an imaging device, Comprising: The said imaging device is each about the imaging part which captures a some image, and the some image captured by the imaging part A main subject selection unit that selects a region indicating the main subject from the image, and a motion vector of the main subject is calculated based on the region indicating the main subject in each of the plurality of images selected by the main subject selection unit. When the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit and the motion vector calculation unit is greater than a predetermined reference value, the imaging unit is driven to compensate for the motion vector, It functions as an imaging device including an imaging control unit that captures an image. The imaging control unit may further cause the imaging unit to capture an image when the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit is smaller than a predetermined reference value.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
本発明によれば、被写体が動いている場合であっても、ブレの無い鮮明な画像を容易に撮像することができる。 According to the present invention, a clear image with no blur can be easily captured even when the subject is moving.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ10の構成の一例を示すブロック図である。デジタルカメラ10は、本発明における撮像装置の一例であり、被写体の画像を撮像する。デジタルカメラ10は、静止画像を撮像するデジタルスチルカメラであってよく、また、動画像を撮影するデジタルビデオカメラであってもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a
本実施形態に係るデジタルカメラ10は、被写体が移動している場合であっても、捕捉した画像から算出した被写体像の動きベクトルに基づいて撮像方向等を制御することにより、ブレの無い画像を撮像することを目的とする。
Even when the subject is moving, the
なお、本実施形態では、デジタルカメラ10が、メモリカード等の記録媒体に保存すべく画像を取得する処理を撮像と呼び、それ以外の目的で、例えば電子ビューファインダーに表示すべく画像を取得する処理を捕捉と呼ぶ。ここで、デジタルカメラ10は、画像の撮像及び捕捉のそれぞれにおいて、互いに異なる方法により画像の取得及び画像処理を行ってよい。例えば、デジタルカメラ10は、画像を撮像する場合に、画像を捕捉する場合より長い露光時間を用いてもよい。また、例えば、デジタルカメラ10は、画像を撮像する場合に、画像を捕捉する場合より高い解像度を用いてもよい。
In the present embodiment, the process in which the
デジタルカメラ10は、撮像部100、1次メモリ110、画像処理部120、撮像制御部140、表示部150、及び2次メモリ160を備える。撮像部100は、光学系102、CCD104、及び撮像信号処理部106を有し、被写体の画像を捕捉する。光学系102は、被写体像をCCD104の受光面上に結像する。また、光学系102は、光軸の方向を制御すべく光学系102を駆動させる図示しないアクチュエータを含む。また、光学系102は、撮像倍率を制御することのできる図示しないズームレンズを含む。CCD104は、複数の受光素子を含み、光学系102により受光面に結像された被写体の光学像によってそれぞれの受光素子に蓄積された電荷を、アナログの電圧信号として撮像信号処理部106に出力する。また、CCD104は、例えば光軸等を中心軸としてCCD104を回転可能に制御する図示しないアクチュエータを含む。撮像信号処理部106は、CCD104から受け取った、被写体像を示すアナログの電圧信号を、R、G、及びBの各成分に分解する。そして、撮像信号処理部106は、R、G、及びBの各成分に分解されたアナログ信号をA/D変換し、その結果得られた被写体像を示すデジタルの画像データを1次メモリ110に出力する。撮像部100は、以上のような被写体像の捕捉を複数回行い、捕捉した画像データを順次1次メモリ110に出力する。1次メモリ110は、例えばDRAM等の揮発性メモリであり、撮像信号処理部106が出力した複数の画像データをそれぞれ格納する。
The
画像処理部120は、1次メモリ110に格納された画像データに対して画像処理を行う。ここで、画像処理とは、例えば、YC変換処理、JPEG等のデータ圧縮処理、及びNTSCやPAL等のビデオ信号への変換処理である。そして、画像処理部120は、画像処理を行った画像データを、表示部150及び2次メモリ160に出力する。また、画像処理部120は、主要被写体選択部122及び動きベクトル算出部124を有する。主要被写体選択部122は、撮像部100により捕捉され、1次メモリ110に格納された複数の画像データにより示される画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する。そして、主要被写体選択部122は、画像データ及び選択した領域を示す情報を動きベクトル算出部124に出力する。
The
動きベクトル算出部124は、主要被写体選択部122により選択された、複数の画像のそれぞれにおける主要被写体を示す領域に基づいて、主要被写体の動きベクトルを算出する。ここで、動きベクトルとは、主要被写体の動きを示す量であり、例えば、画像内における主要被写体像の変位により示される、撮像方向に垂直な面の動き、画像内における主要被写体像の大きさの変化により示される、撮像方向に平行な方向の動き、及び画像内における主要被写体の回転により示される、撮像方向の周りの動き等を示す量として算出される。動きベクトル算出部124は、変位ベクトル算出部130、大きさ変化率算出部132、及び回転角度算出部134を含む。
The motion
変位ベクトル算出部130は、撮像部100により撮像された複数の画像における、主要被写体選択部122により選択された主要被写体を示す領域の、画像内での変位ベクトルを算出する。ここで、変位ベクトルとは、主要被写体を示す領域が、ある画像と当該画像の後に撮像された他の画像との間で移動した方向及び距離を示す量である。そして、変位ベクトル算出部130は、算出した変位ベクトルを撮像制御部140に出力する。大きさ変化率算出部132は、撮像部100により捕捉された複数の画像における、主要被写体選択部122により選択された主要被写体を示す領域の大きさの変化率を算出する。そして、大きさ変化率算出部132は、算出した変化率を撮像制御部140に出力する。回転角度算出部134は、撮像部100により捕捉された複数の画像における、主要被写体選択部122により選択された主要被写体を示す領域の、予め定められた中心軸の周りの回転角度を算出する。ここで、予め定められた中心軸とは、例えば光学系102における光軸である。そして、回転角度算出部134は、算出した回転角度を撮像制御部140に出力する。
The displacement
撮像制御部140は、動きベクトル算出部124により算出された動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく撮像部100を駆動させつつ、撮像部100に複数の画像を捕捉させる。具体的には、撮像制御部140は、撮像部100における撮像方向、即ち光学系102における光軸の方向を、変位ベクトル算出部により算出された変位ベクトルを補償する方向に変化させつつ、撮像部100に複数の画像を捕捉させる。これにより、撮像方向に対して垂直な面において、主要被写体を光学系102に対して相対的に静止させた状態で、画像を捕捉することができる。また、具体的には、撮像制御部140は、大きさ変化率算出部132により算出された主要被写体を示す領域の大きさの変化率の逆数に基づいて、撮像部100の撮像倍率を変化させつつ、撮像部100に複数の画像を捕捉させる。これにより、撮像方向に対して平行な方向において、主要被写体を光学系102に対して相対的に静止させた状態で、画像を捕捉することができる。また、具体的には、撮像制御部140は、算出された回転角度で光軸を中心としてCCD104を回転させつつ、撮像部100に複数の画像を捕捉させる。これにより、光軸の周りにおいて、主要被写体を光学系102及びCCD104に対して相対的に静止させた状態で、画像を捕捉することができる。また、撮像制御部140は、動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より小さい場合、即ち、主要被写体が撮像部100に対して相対的に静止した状態で画像が捕捉されている場合に、当該複数の画像を捕捉した場合と同様に撮像部100を駆動させつつ、撮像部100により画像を撮像させ、画像データを1次メモリ110に格納させる。
When the magnitude of the motion vector calculated by the motion
表示部150は、画像処理部120から受け取った画像データを、例えば液晶パネルを用いた電子ビューファインダー等に表示して、デジタルカメラ10の利用者に提供する。2次メモリ160は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、撮像部100により撮像された画像データを、画像処理部120から受け取って格納する。
The
本実施形態に係るデジタルカメラ10によれば、被写体が移動している場合であっても、捕捉した複数の画像から算出した主要被写体を示す領域の変位ベクトル、大きさの変化率、及び回転角度に基づいて撮像部100を駆動させ、主要被写体が撮像部100に対して相対的に静止した状態で画像を撮像することにより、利用者がデジタルカメラ10の向きを制御するといった操作を行うことなく、ブレの無い画像を撮像することができる。
また、本実施形態に係るデジタルカメラ10によれば、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させることにより、所望の品質を得るために十分な露光時間を用いて画像を撮像することができる。
According to the
In addition, according to the
図2は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ10における処理の流れの一例を示すフローチャートである。本例において、デジタルカメラ10は、利用者がレリーズスイッチを押下したことを検出した場合に、以下の処理を実行する。これに変えて、デジタルカメラ10は、他のスイッチの操作に基づいて以下の処理を実行してもよい。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a process flow in the
まず、撮像部100は、複数の画像を捕捉する(S1000)。ここで、撮像部100は、例えば毎秒30コマよりも高い頻度で画像を捕捉し、毎秒30コマ分の画像を表示部150に表示させて利用者に提供すると共に、他の画像を用いて、以下の処理を行ってもよい。こうすることにより、デジタルカメラ10は、利用者が構図を決定する際に参照する画像を表示部150に表示しながら、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させる処理を行うことができる。また、この場合、撮像部100は、表示部150に表示させる毎秒30コマの画像と他の画像とを、互いに異なる露光時間を用いて捕捉してもよい。具体的には、撮像部100は、表示部150に表示させる画像を捕捉する場合よりも短い露光時間を用いて、他の画像を捕捉してよい。一般に、露光時間を短くした場合、捕捉された画像における信号の出力レベル及び品質は低下する。しかし、後述する、主要被写体の選択、並びに変位ベクトル、大きさの変化率、及び回転角度の算出といった画像処理を行う場合に必要とされる画像信号の出力レベル及び品質が、表示部150において表示される場合に必要とされる画像信号の出力レベル及び品質より低い場合、撮像部100は、他の画像を捕捉する場合に、より短い露光時間を用いることができる。そして、露光時間を短くして、所定の時間内により多くの画像を捕捉する、又は所定の枚数の画像をより短い時間で撮像することにより、後述する画像処理において、より精度の高い結果を得ることができる。
First, the
続いて、主要被写体選択部122は、撮像部100により捕捉された複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する(S1010)。例えば、主要被写体選択部122は、公知の方法を用いて、複数の画像から移動体を示す領域を検出し、当該移動体を示す領域を、主要被写体を示す領域として選択してよい。具体的には、主要被写体選択部122は、複数の画像の間で差分を抽出することにより、移動体を示す領域を検出してよく、また、複数の画像に基づいてオプティカルフローを算出し、画像の周辺部分等の背景領域における画素のオプティカルフローとは異なるオプティカルフローを示す画素の集合を、移動体を示す領域として検出してもよい。ここで、複数の移動体が検出された場合、主要被写体選択部122は、例えば、それぞれの移動体を示す領域の面積、及び画像内の位置等に基づいて、主要被写体を選択してよい。具体的には、主要被写体選択部122は、移動体を示す領域の面積がより大きく、また、レリーズスイッチ押下時により中央に近い位置に存在していた場合に、当該移動体により大きな重みを付加し、複数の移動体のうち、最も重みの大きな領域を主要被写体として選択する。
Subsequently, the main
また、主要被写体選択部122は、撮像された画像に対してエッジ抽出処理を行うことにより、複数の被写体の輪郭形状を抽出し、利用者に何れの被写体が主要被写体であるかを指定させてもよい。ここで、主要被写体選択部122は、利用者に主要被写体を指定させるのに代えて、レリーズスイッチ押下時に、画像の中心等の所定位置に存在している被写体を主要被写体として選択してもよい。これらの場合、主要被写体選択部122は、捕捉された複数の画像のうち、何れかの画像に対して主要被写体を示す領域を選択した後、当該画像に前後して捕捉された画像に対して被写体の輪郭形状の抽出を行う。そして、主要被写体選択部122は、抽出された複数の被写体の中で、選択された主要被写体に最も近い輪郭形状を有する、又は重なる部分の面積が最も大きい被写体を、当該画像における主要被写体として選択する。このようにして、主要被写体選択部122は、複数の画像のそれぞれについて、主要被写体を示す領域を順次選択することができる。
Also, the main
続いて、大きさ変化率算出部132は、捕捉された複数の画像における、主要被写体を示す領域の大きさの変化率を算出する(S1020)。具体的には、大きさ変化率算出部132は、複数の画像のうち、2枚の画像について、後に捕捉された画像における主要被写体を示す領域の面積を、先に捕捉された画像における主要被写体の面積で除算することにより、主要被写体を示す領域の大きさの変化率を算出する。ここで用いられる2枚の画像は、それぞれの画像を捕捉した時間間隔が、撮像部100が画像を撮像する場合の露光時間と略同一であることが好ましい。こうすることにより、大きさ変化率算出部132は、それらの画像が捕捉された時点で画像を撮像したと仮定した場合の、露光時間中における主要被写体を示す領域の大きさの変化率を算出することができるので、撮像制御部140において主要被写体を相対的に静止させるべく、より高い精度で撮像部100を制御することができる。更に、大きさ変化率算出部132は、複数の画像における主要被写体を示す領域の大きさの時間変化を、三角関数等を用いて近似することにより、所定時間後における変化率の予測値を算出してもよい。
Subsequently, the size change
続いて、大きさ変化率算出部132により算出された変化率が、予め定められた基準値より大きい場合に、撮像制御部140は、算出された変化率の逆数に基づいて撮像部100の撮像倍率を制御する(S1030)。例えば、主要被写体を示す領域の大きさにおける単位時間あたりの変化率が2であると算出され、当該変化率が基準値より大きい場合、撮像制御部140は、当該変化率を補償するために必要な撮像倍率の単位時間あたりの変化率を1/2と算出する。そして、撮像制御部140は、撮像部100により複数の画像が捕捉された時点における撮像倍率の変化率、例えば1/3に、算出された変化率である1/2を乗じた変化率である1/6を算出する。そして、撮像制御部140は、光学系102における撮像倍率を単位時間あたり1/6の割合で減少させる。また、予め定められた基準値とは、移動している被写体を撮像した画像において被写体像に発生するブレが十分に小さいと考えられる場合の、被写体像の大きさの変化率における上限値であり、光学系102の特性等に基づいて定められた値である。また、大きさ変化率算出部132において、所定時間後、具体的には次に画像を捕捉するタイミングにおける変化率の予測値が算出されている場合、撮像制御部140は、当該予測値に基づいて撮像部100の撮像倍率を算出してもよい。これにより、撮像制御部140は、主要被写体を示す領域の大きさの変化率が時間に対して線形に変化していない場合であっても、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させるべく、精度よく撮像倍率の制御を行うことができる。
Subsequently, when the change rate calculated by the magnitude change
続いて、回転角度算出部134は、捕捉された複数の画像における、主要被写体を示す領域の、光学系102における光軸の周りの回転角度を算出する(S1040)。例えば、回転角度算出部134は、複数の画像のうち2枚の画像について、それぞれの画像における主要被写体を示す領域の画像を、それぞれの領域の重心で重ね合わせる。そして、回転角度算出部134は、2枚のうち先に捕捉された画像における主要被写体を示す領域の画像を、重心を中心に回転させつつ、パターンマッチング等の方法を用いてそれぞれの領域の画像が一致するか否かを判定し、一致する場合の回転角度を検出する。そして、回転角度算出部134は、検出した重心を中心とする回転角度と、それぞれの画像における主要被写体を示す領域の重心の、画像内における位置とに基づいて、2枚のうち先に捕捉された画像を光軸を中心に回転させることによって、それぞれの画像における主要被写体を示す領域の画像を一致させることができるか否かを判定する。そして、一致させることができる場合に、回転角度算出部134は、光軸を中心とした回転における回転角度を、撮像制御部140に出力すべき回転角度として算出する。
Subsequently, the rotation
ここで、既に、大きさ変化率算出部132により算出された変化率を補償するべく撮像倍率が制御されている場合、回転角度算出部134は、それぞれの主要被写体を示す領域の大きさ及び画像内の位置を、撮像倍率の変化により生じる大きさ及び画像内の位置の変化に基づいて補正した画像を用いて、回転角度を算出してよい。また、ここで用いられる2枚の画像は、それぞれの画像を捕捉した時間間隔が、撮像部100が画像を撮像する場合の露光時間と略同一であることが好ましい。こうすることにより、回転角度算出部134は、それらの画像が捕捉された時点で画像を撮像したと仮定した場合の、露光時間中における主要被写体を示す領域の回転角度を算出することができるので、撮像制御部140において主要被写体を相対的に静止させるべく、より高い精度で撮像部100を制御することができる。更に、回転角度算出部134は、複数の画像における主要被写体を示す領域の回転角度の時間変化を、三角関数等を用いて近似することにより、所定時間後における回転角度の予測値を算出してもよい。
Here, when the imaging magnification is already controlled to compensate for the change rate calculated by the size change
続いて、回転角度算出部134により算出された主要被写体を示す領域の回転角度が、予め定められた基準値より大きい場合に、撮像制御部140は、算出された回転角度に基づいて撮像部100を回転させる(S1050)。具体的には、算出された回転角度が基準値より大きい場合、撮像制御部140は、撮像部100により複数の画像が捕捉された時点の回転角度に、算出された回転角度を加算した回転角度を用いて、CCD104を回転させる。また、予め定められた基準値とは、回転している被写体を撮像した画像において被写体像に発生するブレが十分に小さいと考えられる場合の、被写体像の回転角度の大きさにおける上限値であり、CCD104の特性等に基づいて定められた値である。また、回転角度算出部134において、所定時間後、具体的には次に画像を捕捉するタイミングにおける回転角度の予測値が算出されている場合に、撮像制御部140は、当該予測値に基づいてCCD104の回転角度を算出してもよい。これにより、撮像制御部140は、主要被写体を示す領域の回転角度が、時間に対して線形に変化していない場合であっても、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させるべく、精度よくCCD104の回転を制御することができる。
Subsequently, when the rotation angle of the region indicating the main subject calculated by the rotation
続いて、変位ベクトル算出部130は、捕捉された複数の画像における、主要被写体を示す領域の画像内での変位ベクトルを算出する(S1060)。例えば、変位ベクトル算出部130は、複数の画像のうち、2枚の画像について、先に捕捉された画像における主要被写体を示す領域の重心と、後に捕捉された画像における主要被写体の重心とを結ぶベクトルを、変位ベクトルとして算出する。ここで、既に、大きさ変化率算出部132により算出された変化率を補償するべく撮像倍率が制御されている場合、及び/又は回転角度算出部134により算出された回転角度を補償するべくCCD104が回転されている場合、変位ベクトル算出部130は、それぞれの主要被写体を示す領域の画像を、撮像倍率の変化及び/又はCCD104の回転により生じる画像の変化に基づいて補正した画像を用いて、変位ベクトルを算出してよい。
Subsequently, the displacement
また、ここで用いられる2枚の画像は、それぞれの画像を捕捉した時間間隔が、撮像部100が画像を撮像する場合の露光時間と略同一であることが好ましい。こうすることにより、変位ベクトル算出部130は、それらの画像が捕捉された時点で画像を撮像したと仮定した場合の、露光時間中における主要被写体を示す領域の変位ベクトルを算出することができるので、撮像制御部140において主要被写体を相対的に静止させるべく、より高い精度で撮像部100を制御することができる。また、変位ベクトル算出部130は、主要被写体選択部122が主要被写体を示す領域を選択する際に、捕捉された複数の画像から移動体を示す領域を検出していた場合に、その結果を用いて変位ベクトルを算出してもよい。更に、変位ベクトル算出部130は、複数の画像における主要被写体を示す領域の変位ベクトルの時間変化を、成分毎に三角関数等を用いて近似することにより、所定時間後における変位ベクトルの予測値を算出してもよい。
Moreover, it is preferable that the time interval which captured each image of the two images used here is substantially the same as the exposure time when the
続いて、変位ベクトル算出部130により算出された変位ベクトルの大きさが、予め定められた基準値より大きい場合に、撮像制御部140は、算出された変位ベクトルを補償する方向に撮像方向を変化させる(S1070)。例えば、主要被写体を示す領域が、光学系102における光学中心から見て、画像に向かって右方向に毎秒10°の速さで変位していると算出され、この変位量が基準値より大きい場合、撮像制御部140は、撮像部100により複数の画像が捕捉された時点における撮像方向の変化量に、右方向に毎秒10°という変化量を加算した変化量を用いて、撮像方向、即ち光軸の向きを変化させる。また、予め定められた基準値とは、移動している被写体を撮像した画像において被写体像に発生するブレが十分に小さいと考えられる場合の、被写体像の変位ベクトルの大きさにおける上限値であり、光学系102の特性等に基づいて定められた値である。また、変位ベクトル算出部130において、所定時間後、具体的には次に画像を捕捉するタイミングにおける変位ベクトルの予測値が算出されている場合に、撮像制御部140は、当該予測値を用いて光軸の向きを制御してもよい。これにより、撮像制御部140は、主要被写体を示す領域の変位ベクトルが、時間に対して線形に変化していない場合であっても、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させるべく、精度よく光軸の向きの制御を行うことができる。
Subsequently, when the magnitude of the displacement vector calculated by the displacement
続いて、撮像制御部140は、大きさ変化率算出部132により算出された変化率、回転角度算出部134により算出された回転角度、及び変位ベクトル算出部130により算出された変位ベクトルの大きさの何れか1つが、それぞれにおける予め定められた基準値より大きいか否かを判定する(S1080)。そして、変化率、回転角度、及び変位ベクトルの大きさの何れか1つが基準値より大きい場合(S1080:Yes)、デジタルカメラ10は、処理をS1000に戻して、再度撮像部に画像を捕捉させる。
Subsequently, the
一方、変化率、回転角度、及び変位ベクトルの大きさの何れもが基準値より小さい場合(S1080:No)、撮像制御部140は、主要被写体が撮像部100に対して相対的に静止していると判断し、S1000において複数の画像が捕捉された際の撮像倍率の変化率、CCD104の回転角度、及び光軸の向きの変化量を維持したまま、撮像部100に画像を撮像させる(S1090)。これに代えて、撮像制御部140は、大きさ変化率算出部132により算出された変化率の予測値、回転角度算出部134により算出された回転角度の予測値、及び変位ベクトル算出部130により算出された変位ベクトルの予測値に基づいて撮像部100を駆動させつつ、撮像部100に画像を撮像させてもよい。また、撮像部100は、静止画像を撮像するのに代えて、動画像を撮影してもよい。撮像部100が動画像を撮影する場合であっても、撮像制御部140の制御により、主要被写体が撮像部100に対して相対的に静止した状態で撮影することができるので、主要被写体像にブレの無い品質の高い動画像を撮影することができる。
On the other hand, when all of the change rate, the rotation angle, and the displacement vector are smaller than the reference value (S1080: No), the
本実施形態に係るデジタルカメラ10によれば、捕捉した画像における主要被写体を示す領域の変位ベクトル、大きさの変化率、及び回転角度に基づいて撮像部100を制御することにより、撮像方向に垂直な面内、平行な方向、及びその周りの回転について、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させることができる。そして、算出した変位ベクトル、大きさの変化率、及び回転角度に基づいて、主要被写体が撮像部100に対して相対的に静止しているか否かを判定し、静止していると判定した場合に画像を撮像する、言い換えれば、主要被写体が撮像部100に対して相対的に静止するまで撮像を遅らせることにより、ブレの無い鮮明な画像を確実に撮像することができる。
According to the
更に、本実施形態に係るデジタルカメラ10によれば、主要被写体選択部122が、移動体を主要被写体として認識するのでなく、利用者に指定させて、又は画像内における位置等に基づいて主要被写体を選択することにより、手振れ等によって、主要被写体を含む画像全体が撮像部100に対して相対的に移動する場合であっても、主要被写体を撮像部100に対して相対的に静止させることができるので、ブレの無い鮮明な画像を撮像することができる。
Furthermore, according to the
図3は、本発明の実施形態に係るコンピュータ1500のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係るコンピュータ1500は、ホスト・コントローラ1582により相互に接続されるCPU1505、RAM1520、グラフィック・コントローラ1575、及び表示装置1580を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ1584によりホスト・コントローラ1582に接続される通信インターフェイス1530、ハードディスクドライブ1540、及びCD−ROMドライブ1560を有する入出力部と、入出力コントローラ1584に接続されるROM1510、フレキシブルディスク・ドライブ1550、及び入出力チップ1570を有するレガシー入出力部とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a
ホスト・コントローラ1582は、RAM1520と、高い転送レートでRAM1520をアクセスするCPU1505及びグラフィック・コントローラ1575とを接続する。CPU1505は、ROM1510及びRAM1520に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ1575は、CPU1505等がRAM1520内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置1580上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ1575は、CPU1505等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
The
入出力コントローラ1584は、ホスト・コントローラ1582と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ1540、通信インターフェイス1530、CD−ROMドライブ1560を接続する。ハードディスクドライブ1540は、コンピュータ1500内のCPU1505が使用するプログラム及びデータを格納する。通信インターフェイス1530は、ネットワークを介してデジタルカメラ10と通信し、デジタルカメラ10にプログラム及びデータを提供する。CD−ROMドライブ1560は、CD−ROM1595からプログラム又はデータを読み取り、RAM1520を介してハードディスクドライブ1540及び通信インターフェイス1530に提供する。
The input /
また、入出力コントローラ1584には、ROM1510と、フレキシブルディスク・ドライブ1550、及び入出力チップ1570の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM1510は、コンピュータ1500が起動時に実行するブート・プログラムや、コンピュータ1500のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ1550は、フレキシブルディスク1590からプログラム又はデータを読み取り、RAM1520を介してハードディスクドライブ1540及び通信インターフェイス1530に提供する。入出力チップ1570は、フレキシブルディスク・ドライブ1550や、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。
The input /
また、RAM1520を介して通信インターフェイス1530に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク1590、CD−ROM1595、又はICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM1520を介して通信インターフェイス1530に提供され、ネットワークを介してデジタルカメラ10に送信される。デジタルカメラ10に送信されたプログラムは、デジタルカメラ10においてインストールされて実行される。デジタルカメラ10にインストールされて実行されるプログラムは、デジタルカメラ10を、図1から図2にかけて説明したデジタルカメラ10として機能させる。
A program provided to the
以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク1590、CD−ROM1595の他に、DVDやPD等の光学記録媒体、MD等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ1500に提供してもよい。
The program shown above may be stored in an external storage medium. As the storage medium, in addition to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10 デジタルカメラ、100 撮像部、102 光学系、104 CCD、106 撮像信号処理部、110 1次メモリ、120 画像処理部、122 主要被写体選択部、124 動きベクトル算出部、130 変位ベクトル算出部、132 大きさ変化率算出部、134 回転角度算出部、140 撮像制御部、150 表示部、160 2次メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記撮像部により捕捉された前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する主要被写体選択部と、
前記主要被写体選択部により選択された、前記複数の画像のそれぞれにおける前記主要被写体を示す領域に基づいて、前記主要被写体の動きベクトルを算出する動きベクトル算出部と、
前記動きベクトル算出部により算出された前記動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく前記撮像部を駆動させつつ、前記撮像部に前記複数の画像を捕捉させる撮像制御部と
を備える撮像装置。 An imaging unit for capturing a plurality of images;
For each of the plurality of images captured by the imaging unit, a main subject selection unit that selects a region indicating a main subject from the image;
A motion vector calculation unit that calculates a motion vector of the main subject based on an area indicating the main subject in each of the plurality of images selected by the main subject selection unit;
When the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit is larger than a predetermined reference value, the imaging unit drives the imaging unit to compensate for the motion vector, and the plurality of images are displayed on the imaging unit. An imaging apparatus comprising: an imaging control unit that captures the image.
前記撮像制御部は、前記変位ベクトル算出部により算出された前記変位ベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該変位ベクトルを補償する方向に撮像方向を変化させつつ、前記撮像部に前記複数の画像を捕捉させる
請求項1に記載の撮像装置。 The motion vector calculation unit includes a displacement vector calculation unit that calculates a displacement vector in an image of an area indicating the main subject selected by the main subject selection unit in the plurality of images.
The imaging control unit changes the imaging direction in a direction to compensate for the displacement vector when the magnitude of the displacement vector calculated by the displacement vector calculation unit is larger than a predetermined reference value. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of images are captured by a unit.
前記撮像制御部は、前記大きさ変化率算出部により算出された変化率が予め定められた基準値より大きい場合に、算出された変化率の逆数に基づいて前記撮像部の撮像倍率を変化させつつ、前記撮像部に前記複数の画像を捕捉させる
請求項1に記載の撮像装置。 The motion vector calculation unit includes a size change rate calculation unit that calculates a rate of change of a size of an area indicating the main subject selected by the main subject selection unit in the plurality of images.
The imaging control unit changes the imaging magnification of the imaging unit based on the reciprocal of the calculated change rate when the change rate calculated by the magnitude change rate calculation unit is larger than a predetermined reference value. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging unit captures the plurality of images.
前記撮像制御部は、前記回転角度算出部により算出された前記回転角度が予め定められた基準値より大きい場合に、前記撮像部を前記中心軸の周りに前記回転角度で回転させつつ、前記撮像部に前記複数の画像を捕捉させる
請求項1に記載の撮像装置。 The motion vector calculation unit includes a rotation angle calculation unit that calculates a rotation angle around a predetermined central axis of an area indicating the main subject selected by the main subject selection unit in the plurality of images. And
The imaging control unit rotates the imaging unit around the central axis at the rotation angle when the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit is larger than a predetermined reference value. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of images are captured by a unit.
前記撮像段階において捕捉された前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する主要被写体選択段階と、
前記主要被写体選択段階において選択された、前記複数の画像のそれぞれにおける前記主要被写体を示す領域に基づいて、前記主要被写体の動きベクトルを算出する動きベクトル算出段階と、
前記動きベクトル算出段階において算出された前記動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく前記撮像部を駆動させつつ、前記撮像部により前記複数の画像を捕捉させる撮像制御段階と
を備える撮像方法。 An imaging stage for capturing a plurality of images by an imaging unit;
For each of the plurality of images captured in the imaging step, a main subject selection step of selecting a region indicating a main subject from the image;
A motion vector calculating step of calculating a motion vector of the main subject based on an area indicating the main subject in each of the plurality of images selected in the main subject selection step;
When the magnitude of the motion vector calculated in the motion vector calculation stage is larger than a predetermined reference value, the imaging unit drives the imaging unit to compensate for the motion vector, and the plurality of images are captured by the imaging unit. An imaging method comprising: an imaging control stage for capturing the image.
請求項6に記載の撮像方法。 7. The imaging according to claim 6, wherein the imaging control step further causes the imaging unit to capture an image when the magnitude of the motion vector calculated in the motion vector calculation step is smaller than a predetermined reference value. 8. Method.
当該撮像装置を、
複数の画像を捕捉する撮像部と、
前記撮像部により捕捉された前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から主要被写体を示す領域を選択する主要被写体選択部と、
前記主要被写体選択部により選択された、前記複数の画像のそれぞれにおける前記主要被写体を示す領域に基づいて、前記主要被写体の動きベクトルを算出する動きベクトル算出部と、
前記動きベクトル算出部により算出された前記動きベクトルの大きさが予め定められた基準値より大きい場合に、当該動きベクトルを補償するべく前記撮像部を駆動させつつ、前記撮像部に前記複数の画像を捕捉させる撮像制御部と
を備える撮像装置として機能させる撮像プログラム。 An imaging program for causing an imaging device to function,
The imaging device
An imaging unit for capturing a plurality of images;
For each of the plurality of images captured by the imaging unit, a main subject selection unit that selects a region indicating a main subject from the image;
A motion vector calculation unit that calculates a motion vector of the main subject based on an area indicating the main subject in each of the plurality of images selected by the main subject selection unit;
When the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit is larger than a predetermined reference value, the imaging unit drives the imaging unit to compensate for the motion vector, and the plurality of images are displayed on the imaging unit. An imaging program for causing an imaging apparatus to function as an imaging device.
The imaging control unit further causes the imaging unit to capture an image when the magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculation unit is smaller than a predetermined reference value. 8. The imaging program according to 8.
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-
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