JP2006258943A - Autofocus system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にカメラの撮影画像の画面上において所望の対象被写体を、ピントを合わせる対象として追尾する自動追尾機能を備えたオートフォーカスシステムに関する。 The present invention relates to an autofocus system, and more particularly to an autofocus system having an automatic tracking function for tracking a desired target subject as a focus target on a screen of a captured image of a camera.
テレビカメラのように撮影素子(CCD等)により被写体の画像を電気信号(画像信号)に変換する撮像システムでは、オートフォーカス(以下、AFと記す)の方式のとして一般的にコントラスト方式が採用されている。コントラスト方式は、撮像素子により取り込まれた画像信号から被写体画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最も高くなるように撮影レンズのフォーカスを制御することによって最良ピント状態(合焦状態)に自動でピント合わせを行う方式である。 In an imaging system that converts an image of a subject into an electric signal (image signal) by a photographing element (CCD or the like) like a television camera, a contrast method is generally adopted as an autofocus (hereinafter referred to as AF) method. ing. In the contrast method, the contrast of the subject image is detected from the image signal captured by the image sensor, and the focus of the photographic lens is controlled so that the contrast becomes the highest, thereby automatically focusing on the best focus state (in-focus state). This is a method of matching.
コントラスト方式のようなAFでは、カメラの撮影範囲内にある被写体の全体をAFの対象とするのではなく、撮影範囲のうちの一部の範囲にある被写体のみを対象とすることが多い。コントラスト方式のAFでは、撮像素子の撮像エリア全体により取り込まれた画像信号のうち、AFの対象とする範囲の画像信号を抽出し、その抽出した範囲の画像信号のコントラストが最も高くなるようにフォーカスを制御することによってAFの対象を一部の範囲の被写体のみに限定している。尚、本明細書ではカメラの撮影範囲のうちAFの対象とする被写体の範囲、又は、カメラの撮影画像の全範囲のうちAFの対象とする被写体の画像範囲をAFエリアといい、そのAFエリアの輪郭を示す枠をAF枠というものとする。 In AF such as a contrast method, the entire subject within the shooting range of the camera is not targeted for AF, but only the subject within a part of the shooting range is often targeted. In contrast-based AF, an image signal in a range targeted for AF is extracted from image signals captured by the entire imaging area of the image sensor, and focus is performed so that the contrast of the image signal in the extracted range is the highest. By controlling this, the target of AF is limited to only a certain range of subjects. In the present specification, the range of the subject to be AF in the shooting range of the camera or the image range of the subject to be AF in the entire range of the shot image of the camera is referred to as an AF area. A frame indicating the outline of the frame is referred to as an AF frame.
また、従来、撮影画像の画面上において単一のAFエリアが所定位置に固定して設定される場合、標準的には矩形のAFエリアが画面中央部に設定されるが、操作者の操作によってAFエリアの位置を変更可能にしたものも知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、AFエリアを所望の位置に変更できるようにした場合において、ピントを合わせたい対象被写体が画面上で移動する物体の場合には、操作者はトラックボールやジョイスティック等の操作装置を操作してその対象被写体の動きに合わせてAFエリアの位置を動かす必要がある。そのため、その操作の手間や注意力を要するという問題があった。 By the way, when the AF area can be changed to a desired position and the subject to be focused is an object that moves on the screen, the operator operates an operation device such as a trackball or a joystick. It is necessary to move the position of the AF area in accordance with the movement of the target subject. For this reason, there has been a problem that the operation is troublesome and requires attention.
そこで、移動する対象被写体に対してAFエリアを自動で追尾させるようにすると操作者がAFエリアの位置を操作する手間がなくなるため効果的である。例えば、所定の画像内から特定のパターン画像を検出する方法としていわゆるパターンマッチングの技術が知られており、その技術を応用することによって特定の対象被写体の画面上での位置を検出することができ、検出した対象被写体の位置にAFエリアを移動させることによってAFエリアを対象被写体に追尾させることができるようになる。 Therefore, if the AF area is automatically tracked with respect to the moving subject, it is effective because the operator does not have to operate the position of the AF area. For example, a so-called pattern matching technique is known as a method for detecting a specific pattern image from a predetermined image, and the position of a specific target subject on the screen can be detected by applying this technique. By moving the AF area to the position of the detected target subject, the AF area can be tracked to the target subject.
しかしながら、このようにピントを合わせる対象として所望の対象被写体を追尾する自動追尾機能を搭載したとしてもその機能が常に正常に動作するとは限らない。特に、ある時点まで自動追尾機能が正常に動作していたとしても、対象被写体やその背景等の画像に大きな変化があった場合等に自動追尾機能が正常に動作しなくなり追尾不能となるおそれがある。その場合に、そのまま自動追尾機能に依存していると、対象被写体の位置とAFによりピントが合わせられる位置とが大きくずれ、対象被写体からピントがずれるという不測の事態が生じる。そのため、追尾不能な場合には操作者がマニュアルでピントを合わせる位置(AFエリアの位置)を変更するなどの対応が必要であるが、これまでは追尾が正常に行われているか否かを操作者が瞬時に認知できるような手段についての提案はなされていない。 However, even if an automatic tracking function for tracking a desired target subject is mounted as an object to be focused in this way, the function does not always operate normally. In particular, even if the automatic tracking function operates normally until a certain point in time, there is a risk that the automatic tracking function will not operate normally and become unable to track if there is a significant change in the image of the subject or its background. is there. In this case, depending on the automatic tracking function as it is, the position of the target subject and the position to be focused by AF are greatly shifted, and an unexpected situation occurs in which the subject is out of focus. For this reason, when tracking is impossible, it is necessary for the operator to manually change the focus position (AF area position). However, until now, it is necessary to control whether tracking is performed normally. No proposal has been made for a means that can be instantly recognized by a person.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、AFによりピントを合わせる対象とする対象被写体を自動で追尾する自動追尾機能が正常に動作しているか否かを操作者が瞬時に認知できるようにしたオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the operator can instantly recognize whether or not the automatic tracking function for automatically tracking the target subject to be focused by AF is operating normally. An object of the present invention is to provide an autofocus system.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のオートフォーカスシステムは、カメラの撮影画像の画面上においてピントを合わせる対象として追尾する対象被写体の位置を検出する対象被写体位置検出手段と、前記対象被写体位置検出手段によって検出された位置の被写体にピントが合うように前記カメラの光学系のフォーカス調整を行うオートフォーカス手段と、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われなかった場合に、追尾不能であることを通知する通知手段と、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the object, the autofocus system according to claim 1 includes a target subject position detection unit that detects a target subject position to be tracked as a target to be focused on a screen of a captured image of a camera, and the target Auto focus means for adjusting the focus of the optical system of the camera so that the subject at the position detected by the subject position detection means is in focus, and detection of the position of the target subject by the target subject position detection means is normally performed. And a notification means for notifying that tracking is impossible when not received.
本発明によれば、ピントを合わせる対象とする対象被写体の追尾が不能になると、操作者がその旨を通知手段によって瞬時に認知することができるようになる。 According to the present invention, when it becomes impossible to track the target subject to be focused, the operator can instantly recognize that fact by the notification means.
請求項2に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1に記載の発明において、前記カメラの撮影画像を表示するビューファインダを備え、前記対象被写体位置検出手段は、前記対象被写体の画像を基準パターン画像として事前に記憶し、前記カメラの撮影画像の範囲内において、前記基準パターン画像と最も合致する画像の位置をパターンマッチング処理により検出することによって前記対象被写体の位置を検出する共に、前記基準パターン画像と最も合致した画像を新たな基準パターン画像として記憶し、前記通知手段は、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われた場合と正常に行われなかった場合とで識別できるように、前記ビューファインダに前記基準パターン画像が取り込まれた範囲を示す基準パターン枠を異なる態様で表示させることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the autofocus system according to the first aspect of the present invention includes a viewfinder that displays a photographed image of the camera, and the target subject position detection unit uses the target subject image as a reference pattern image. As the position of the target subject is detected by detecting the position of the image that best matches the reference pattern image within the range of the captured image of the camera by pattern matching processing, and the reference pattern image And the notifying unit detects whether the position of the target subject is normally detected by the target subject position detecting unit and when the target subject position is not normally detected. The range in which the reference pattern image is captured in the viewfinder It is characterized by displaying the reference pattern frame in a different manner.
本発明では、対象被写体の位置を検出する方法としてパターンマッチングを使用する場合に、対象被写体の画像として基準パターン画像を取り込む範囲を示す基準パターン枠をビューファインダに表示させる共に、その表示の態様を変更することによって追尾不能であることを通知するようにしている。例えば、追尾が正常に行われている場合には、基準パターン枠を連続表示(非点滅表示)させ、追尾不能になった場合には、基準パターン枠を点滅表示させることや、基準パターン枠の表示色を変更すること等で追尾不能を操作者に通知することが可能である。 In the present invention, when pattern matching is used as a method for detecting the position of the target subject, a reference pattern frame indicating a range in which the reference pattern image is captured as an image of the target subject is displayed on the viewfinder, and the display mode thereof is changed. By changing, it is notified that tracking is impossible. For example, when tracking is performed normally, the reference pattern frame is displayed continuously (non-flashing display), and when tracking becomes impossible, the reference pattern frame is displayed blinking or the reference pattern frame is displayed. It is possible to notify the operator that tracking is impossible by changing the display color or the like.
請求項3に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1に記載の発明において、前記カメラの撮影画像を表示するビューファインダを備え、前記オートフォーカス手段は、コントラスト方式のオートフォーカスであって、前記カメラの撮影画像のうち所定のAFエリアの範囲内の画像のコントラストに基づいてフォーカス調整を行うと共に、前記対象被写体位置検出手段によって検出された位置に前記AFエリアの位置を設定し、前記通知手段は、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われた場合と正常に行われなかった場合とで識別できるように、前記ビューファインダに前記AFエリアの範囲を示すAF枠を異なる態様で表示させることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the autofocus system according to the first aspect of the present invention, further comprising a viewfinder for displaying a photographed image of the camera, wherein the autofocus means is a contrast type autofocus, and the camera The focus adjustment is performed based on the contrast of an image within a predetermined AF area of the photographed image, and the position of the AF area is set to the position detected by the target subject position detection unit. An AF frame indicating the range of the AF area on the viewfinder so that it can be discriminated whether the detection of the position of the target subject by the target subject position detection means is performed normally or not. Is displayed in a different manner.
本発明では、コントラスト方式のAFのようにAF枠をビューファインダに表示させる場合に、そのAF枠の表示の態様を変更することによって追尾不能であることを通知するようにしている。例えば、追尾が正常に行われている場合には、AF枠を連続表示(非点滅表示)させ、追尾不能になった場合には、AF枠を点滅表示させることや、AF枠の表示色を変更すること等で追尾不能を操作者に通知することが可能である。 In the present invention, when the AF frame is displayed on the viewfinder as in the contrast type AF, it is notified that tracking is impossible by changing the display mode of the AF frame. For example, when tracking is normally performed, the AF frame is continuously displayed (non-flashing display), and when tracking becomes impossible, the AF frame is flashed or the display color of the AF frame is changed. It is possible to notify the operator that tracking is impossible by changing the setting.
請求項4に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1に記載の発明において、前記オートフォーカス手段によりピントを合わせる前記画面上での位置を手動で変更する操作部と、該操作部に設けられた表示器を備え、前記通知手段は、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われた場合と正常に行われなかった場合とで識別できるように、前記表示器の表示態様を制御することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, the autofocus system according to the first aspect of the present invention is provided with an operation unit for manually changing a position on the screen to be focused by the autofocus unit, and the operation unit. A display device, wherein the notification means can distinguish between a case where the detection of the position of the target subject by the target subject position detection means is performed normally and a case where the detection is not performed normally. The display mode is controlled.
本発明では、ピントを合わせる位置を手動(マニュアル)で変更する操作部を備えている場合に、その操作部に追尾不能であることを示す表示させるようにしている。例えば、LED等のランプの発光状態や発光色を正常時と追尾不能時とで切り替えることによって追尾不能であることを操作者に通知することができる。 In the present invention, when an operation unit for manually changing the focus position is provided, a display indicating that tracking is impossible is displayed on the operation unit. For example, it is possible to notify the operator that tracking is not possible by switching the light emission state and light emission color of a lamp such as an LED between normal time and when tracking is not possible.
請求項5に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1、2、3、又は、4に記載の発明において、前記対象被写体位置検出手段は、前記対象被写体の画像を基準パターン画像として事前に記憶し、前記カメラの撮影画像の範囲内において、前記基準パターン画像との合致の程度を示す相関値が最大となる位置を前記対象被写体の位置として検出し、前記通知手段は、前記相関値が所定のしきい値より小さい場合に、前記対象被写体の位置の検出が正常に行われなかったと判断することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the first, second, third, or fourth aspect, the target subject position detecting means stores in advance an image of the target subject as a reference pattern image. The position where the correlation value indicating the degree of coincidence with the reference pattern image is maximized is detected as the position of the target subject within the range of the photographed image of the camera, and the notifying means has a predetermined correlation value. When the value is smaller than the threshold value, it is determined that the position of the target subject has not been normally detected.
本発明は、対象被写体の位置の検出にパターンマッチング(正規化相関パターンマッチング)を使用した場合に、撮影画像の範囲内から基準パターン画像(対象被写体の画像)と最も合致する画像を検出したときの相関値が所定のしきい値より小さいときには、その検出した画像は基準パターン画像に合致しているとは認められないため、対象被写体の検出が正常に行われていないと判断するようにしている。 In the present invention, when pattern matching (normalized correlation pattern matching) is used to detect the position of the target subject, an image that most closely matches the reference pattern image (target subject image) is detected from the range of the captured image. When the correlation value is smaller than a predetermined threshold value, the detected image is not recognized to match the reference pattern image, so that it is determined that the target subject is not normally detected. Yes.
本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、自動追尾機能が正常に動作しているか否かを操作者が瞬時に認知できるようになる。 According to the autofocus system of the present invention, the operator can instantly recognize whether or not the automatic tracking function is operating normally.
以下、添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of an autofocus system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用される撮像システムの全体構成を示したブロック図である。同図に示す撮像システムは、例えば放送用テレビカメラでの撮影に用いられる撮像システムであり、同図にはレンズ交換可能なカメラヘッド10、カメラヘッド10のレンズマウントに装着される撮影レンズ(光学系)を備えたレンズ装置12、枠操作部14、追尾装置16等が示されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an imaging system to which an autofocus system according to the present invention is applied. The image pickup system shown in FIG. 1 is an image pickup system used for shooting with, for example, a broadcast television camera. In the figure, a
カメラヘッド10には、撮像素子(例えばCCD)や所要の信号処理回路等が搭載されており、レンズ装置12の撮影レンズにより結像された像は、撮像素子により光電変換された後、信号処理回路によって所要の信号処理が施される。信号処理回路によって生成される所定形式の映像信号は、カメラヘッド10の映像信号出力端子等から外部機器に出力される。また、カメラヘッド10には、構図の確認等のためのビューファインダ(モニタ)18が設置されており、そのビューファインダ18にカメラヘッド10からの映像信号が与えられ、カメラヘッド10で撮影されているリアルタイムの画像(映像)がビューファインダ18の画面上に表示されるようになっている。また、ビューファインダ18の画面上にはオートフォーカス(AF)の対象範囲であるAFエリアの情報、例えば、AF枠も表示される。
The
レンズ装置12は、カメラヘッド10のレンズマウントに装着される図示しない撮影レンズ(光学系)を備えており、その撮影レンズにより被写体の像がカメラヘッド10の撮像素子の撮像面に結像される。撮影レンズには、その構成部としてフォーカスレンズ群、ズームレンズ群、絞りなどの撮影条件を調整するための可動部が設けられており、それらの可動部は、図示しないモータ(サーボ機構)によって電動駆動されるようになっている。例えば、フォーカスレンズ群やズームレンズ群は光軸方向に移動し、フォーカスレンズ群が移動することによってフォーカス(被写体距離)調整が行われ、ズームレンズ群が移動することによって焦点距離(ズーム倍率)調整が行われる。尚、本実施の形態のようにオートフォーカスに関するシステムにおいては、少なくともフォーカスレンズ群が電動で駆動できればよく、その他の可動部は手動でのみ駆動可能であってもよい。また、所定の可動部を操作者の操作に従って電動駆動する場合には、図示しない操作部(レンズ装置12に接続されるコントローラの操作部等)から操作者の操作に従って出力されるコントロール信号に基づいて可動部の動作が制御されるが詳細は省略する。
The
また、同図に示すように、レンズ装置12には、レンズ装置12全体を統括制御するレンズCPU20、オートフォーカス(AF)処理を実行するAF処理部22、AF用撮像回路24等が搭載されている。AF用撮像回路24は、AF処理用の映像信号を取得するためにレンズ装置12に配置されており、撮像素子(CCD等)や撮像素子の出力信号を所定形式の映像信号として出力する処理回路等を備えている。尚、AF用撮像回路24の撮像素子をAF用撮像素子という。また、AF用撮像回路24から出力される映像信号は輝度信号とする。
As shown in the figure, the
AF用撮像素子の撮像面には、撮影レンズの光路上に配置されたハーフミラー等によってカメラヘッド10の撮像素子に入射する被写体光から分岐された被写体光が結像するようになっている。AF用撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離(ピントが合う被写体の距離)は、カメラヘッド10の撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離に一致するように構成されており、AF用撮像素子により取り込まれる撮影画像は、カメラヘッド10の撮像素子により取り込まれる撮影画像と一致している。尚、両者の撮影範囲に関しては完全に一致している必要はなく、例えば、AF用撮像素子の撮影範囲の方がカメラヘッド10の撮像素子の撮影範囲を包含する大きな範囲であってもよい。また、AF用撮像素子を設けることなくカメラヘッド10からの映像信号をAF処理部22に与えるようにしてもよい。
On the imaging surface of the AF imaging element, subject light branched from the subject light incident on the imaging element of the
AF処理部22は、AF用撮像回路24から映像信号を取得し、その映像信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値を算出する。例えば、AF用撮像素子から得られた映像信号の高域周波数成分の信号をハイパスフィルタによって抽出した後、その高域周波数成分の信号のうちAFの対象範囲であるAFエリアに対応する範囲の信号を1画面分ずつ積算する。このようにして1画面分ごとに得られる積算値は被写体画像のコントラストの高低を示し、焦点評価値としてレンズCPU20に与えられる。尚、AFエリアの範囲は後述のようにレンズCPU20により指定される。
The
レンズCPU20は、詳細を後述するようにAFエリアの範囲(輪郭)を示すAF枠の情報(AF枠情報)を枠操作部14から取得してそのAF枠情報により指定されたAF枠内の範囲をAFエリアとしてAF処理部22に指定する。そして、そのAFエリア内の画像(映像信号)により求められる焦点評価値をAF処理部22から取得する共に、取得した焦点評価値が最大(極大)、即ち、AFエリアの被写体画像のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズ群を制御する。例えば、焦点評価値に基づくフォーカスレンズ群の制御方式として山登り方式が一般的に知られており、フォーカスレンズ群を焦点評価値が増加する方向に移動させて行き、焦点評価値が減少し始める点を検出すると、その位置にフォーカスレンズ群を設定する。これにより、AF枠内の被写体に自動でピントが合わせられる。
As will be described in detail later, the
枠操作部14は、上記AF枠の位置、大きさ、形状等のAF枠の設定内容を操作者が指定するための操作部材を備えている。尚、図2に示すようにAF枠50は、カメラヘッド10の撮像素子での撮影範囲又は撮影画像(の画面)に対してAFの対象範囲であるAFエリア52の輪郭を示す。枠操作部14は、その操作部材が操作者により操作されると、その操作に従ってAF枠の位置等の設定内容を設定、変更する。尚、本実施の形態ではAF枠の形状については特に言及しないものとし、縦横比が一定の矩形状に設定されているものとする。また、枠操作部14の操作部材によるAF枠の位置等の設定内容の変更は、操作前におけるAF枠の設定内容を基準にしてその後の操作部材の操作量に対応する変更量分だけ設定内容に変更を加えることによって行われようになっている。例えばAF枠の位置はトラックボールの回転方向及び回転量に対応する方向及び移動量分だけAF枠が縦横方向に変位する。また、撮影範囲(撮影画像の画面)内におけるAF枠の位置(本実施の形態では矩形のAF枠の中心位置)を決める点をAFポイントというものとすると、AF枠の位置はAFポイントの位置を設定することによって決定される。
The
一方、枠操作部14の操作部材が操作されず、操作者によってAF枠の設定内容の変更が指示さてれない状態では、後述する追尾装置16から与えられるAF枠情報によりAF枠の設定内容を設定、変更する。枠操作部14は、操作者の操作又は追尾装置16からのAF枠情報により設定、変更したAF枠の設定内容を示すAF枠情報をレンズCPU20からの要求に従ってレンズCPU20に送信する。これによってAFの対象範囲が、枠操作部14において設定、変更されたAF枠の範囲に設定される。
On the other hand, when the operation member of the
尚、追尾装置16は、操作者が指定した対象物(対象被写体)の画像を撮影画像上で検出しながらその対象物の画像の移動に合わせてAFエリア(AF枠)の位置を自動で変更(自動追尾)する自動追尾機能を実現するための装置であり、操作者によるAF枠の変更のマニュアル操作が行われていない場合には追尾装置16によるAF枠の自動追尾が行われ、操作者によるAF枠の変更のマニュアル操作が行われた場合にはそのマニュアル操作が追尾装置16よりも優先されて操作者のマニュアル操作に従ってAF枠が変更される。自動追尾機能をオフしてマニュアル操作のみを有効にすることもできる。
The
また、枠操作部14は、上述のように設定、変更したAF枠の設定内容を示すAF枠情報をカメラヘッド10にも送信し、そのAF枠をビューファインダ18の画面上の対応する位置に表示させる。これによって操作者がビューファインダ18を見ながらその時のAF枠の位置等を認識することができるようになっている。
The
更に、後述するように追尾装置16は、AF枠を所望の対象物に自動追尾させるために、その対象物の画像を基準パターン画像として記憶し、パターンマッチング処理により画面上での対象物の位置を検出する処理を行っている。枠操作部14は、追尾装置16において基準パターン画像が取り込まれた範囲を基準パターン枠情報として追尾装置16から取得し、その基準パターン枠情報をカメラヘッド10に送信して基準パターン画像の取込範囲(輪郭)を示す基準パターン枠をビューファンダ18の画面上の対応する位置に表示させることができるようになっている。また、その基準パターン枠の表示形態(連続表示、点滅表示等)も変更することができるようになっており、追尾機能が正常に動作している場合には、基準パターン枠を連続表示(非点滅表示)され、追尾機能が正常に動作していない場合、即ち、追尾不能な場合には、基準パターン枠が点滅表示されるようになっている。
Further, as will be described later, the
追尾装置16は、画像処理部26、画像入力部28、シリアル通信インターフェース30等を備えている。画像入力部28は、上記AF用撮像回路24により得られた映像信号(輝度信号)をAF処理部22を介して取得し、画像処理部26からの要求に応じてその映像信号から得られる撮影画像の画像データを画像処理部26に与える。
The
画像処理部26は、詳細を後述する画像入力部28から取得した画像データに基づいて、操作者によって指定された対象物の画像の撮影画像(画面)上での移動を後述のようにパターンマッチング処理により検出し、その対象物の移動にAF枠を追従させるためのAF枠の位置(AFポイント)を求める。そして、そのAF枠の位置を示すAF枠情報をシリアル通信インターフェース30を介して上記枠操作部14に送信し、AF枠を自動追尾させる際のAF枠の位置を指定する。
Based on the image data acquired from the
次に、追尾装置16における画像処理部26での追尾処理について図3のフローチャートを参照しながら詳説する。操作者は、まず、ビューファインダ18の画面に表示された映像及びAF枠を見ながら枠操作部14の操作部材を操作し、ピント合わせの対象として追尾する対象物の全体又は一部をAF枠に納める。これによって、レンズCPU20におけるAFの処理によりその対象物にピントが合わせられる。
Next, the tracking process in the
続いて、操作者は、枠操作部14の決定ボタンを押す。これによって枠操作部14から基準パターン画像の設定の指示(基準パターン画像の記憶指示)が画像処理部26に与えられる。
Subsequently, the operator presses the determination button of the
画像処理部26は、基準パターン画像の設定の指示が与えられると、そのときのAF枠の設定内容を示すAF枠情報を枠操作部14からシリアル通信インターフェース30を介して読み取ると共に、レンズ装置12のAF処理部22から画像入力部28に与えられている映像信号から1画面分(1フレーム分)の撮影画像(画像データ)を取り込む(ステップS10)。尚、このとき取り込んだ撮影画像をA画像とする。また、AF処理部22から画像入力部28に与えられる映像信号が、例えば、1画面分(1フレーム分)の撮影画像を2フィールド分の映像信号によって構成するインターレース方式の映像信号とすると、画像入力部28から1画面分として取り込む撮影画像は、1フィールド分の映像信号によって得られる撮影画像であってもよいし、2フィールド分の映像信号によって得られる撮影画像であってもよい。本明細書では、1画面分の撮影画像を、インターレース方式における1フィールド分の映像信号又は2フィールド分の映像信号によって得られる撮影画像とする場合、又は、ノンインターレース方式における1フレーム分の映像信号によって得られる撮影画像とする場合であっても1画面を1フレームというものとする。
When an instruction to set a reference pattern image is given, the
続いて画像処理部26は、ステップS10で取り込んだA画像のうち上記AF枠情報によって指定されたAF枠よりも少し小さめの範囲を基準パターン枠の範囲としてその範囲内の画像をA画像から抽出し、基準パターン画像として設定(記憶)する(ステップS12)。
Subsequently, the
ここで、基準パターン画像は、後述のパターンマッチング処理で使用する画像データであり、初期の基準パターン画像を設定する際の基準パターン枠は、例えば、AF枠と同じ範囲としてもよく、操作者が基準パターン画像の取込範囲として適切な範囲(位置、大きさ、形状の範囲)となるようにAF枠の範囲を設定することによって基準パターン枠を設定してもよい。この場合、基準パターン画像の設定が終了した後に、AF枠をAFの対象範囲として適切な範囲に設定し直せばよい。また、初期の基準パターン画像の設定の際にもAF枠とは別に基準パターン枠をビューファインダ18に表示させると共に、その基準パターン枠の範囲をAF枠とは別に操作者の操作によって設定できるようにしてもよい。
Here, the reference pattern image is image data used in a pattern matching process to be described later, and the reference pattern frame for setting the initial reference pattern image may be the same range as the AF frame, for example. The reference pattern frame may be set by setting the AF frame range so as to be an appropriate range (range of position, size, and shape) as the reference pattern image capture range. In this case, after the setting of the reference pattern image is completed, the AF frame may be reset to an appropriate range as the AF target range. In addition, when setting an initial reference pattern image, the reference pattern frame is displayed on the
ステップS12における基準パターン画像の設定が完了すると、続いて画像処理部26は、以下のステップS14〜ステップS28の処理を繰り返し実行する。まず、新たに1画面分の撮影画像を画像入力部28から取り込む(ステップS14)。尚、このステップS14で取得した撮影画像をB画像というものとする。
When the setting of the reference pattern image in step S12 is completed, the
続いて、画像処理部26は、B画像の画面範囲内に設定される所定のパターン検出範囲において、記憶されている基準パターン画像に最も合致する(最も相関値が高い)画像の範囲(位置)を周知のパターンマッチング処理により検出する。これによって、基準パターン画像として設定した対象物の画面上での位置を検出する(ステップS16)。
Subsequently, the
例えば、基準パターン画像に最も合致する画像の位置を正規化相関パターンマッチングを使用して検出する場合には、次のようの相関値(相関係数)rの演算が行われる。 For example, when the position of the image that best matches the reference pattern image is detected using normalized correlation pattern matching, the following calculation of the correlation value (correlation coefficient) r is performed.
基準パターン画像の画素値をgで表し、基準パターン画像との相関値rを求めるB画像の着目領域の画素値をfで表すものとし、それらの領域内での各画素の画素値(輝度値)の総和を(Σg)、(Σf)、各画素の画素値の2乗和を(Σg2)、(Σf2)、基準パターン画像とB画像の着目領域の画像との対応する画素の画素値の積の総和を(Σfg)、基準パターン画像の画素数をnとすると、次式、
r2={n(Σfg)−ΣfΣg}2/[{nΣf2−(Σf)2}{nΣg2−(Σg)2}
により相関値rが算出される。そして、B画像のパターン検出範囲内において着目領域の位置を変化させながら各位置の着目領域に対して上式の演算を行うことによって、B画像のパターン検出範囲内における各位置の着目領域に対する相関値rが算出される。
The pixel value of the reference pattern image is represented by g, the pixel value of the target region of the B image for obtaining the correlation value r with the reference pattern image is represented by f, and the pixel value (luminance value) of each pixel in these regions ) Is the sum of (Σg), (Σf), the sum of squares of the pixel values of each pixel is (Σg 2 ), (Σf 2 ), and the pixel of the corresponding pixel between the reference pattern image and the image of the region of interest of the B image When the sum of the products of the values is (Σfg) and the number of pixels of the reference pattern image is n,
r 2 = {n (Σfg) −ΣfΣg} 2 / [{nΣf 2 − (Σf) 2 } {nΣg 2 − (Σg) 2 }
Is used to calculate the correlation value r. Then, by calculating the above equation for the region of interest at each position while changing the position of the region of interest within the pattern detection range of the B image, the correlation of each position with respect to the region of interest within the pattern detection range of the B image is performed. The value r is calculated.
相関値rは、0≦r≦1の範囲の値をとり、基準パターン画像との合致度が高い画像を有する着目領域ほど1の値に近い相関値を示す。そこで、相関値rが最大となったときの着目領域の画像が基準パターン画像に最も合致する画像として検出される。そのときの着目領域の位置(範囲)が基準パターン画像に最も合致する画像の位置、即ち、追尾する対象物の画面上での位置として検出される。 The correlation value r takes a value in the range of 0 ≦ r ≦ 1, and indicates a correlation value closer to a value of 1 for a region of interest having an image with a higher degree of matching with the reference pattern image. Therefore, the image of the region of interest when the correlation value r is maximized is detected as the image that most closely matches the reference pattern image. The position (range) of the region of interest at that time is detected as the position of the image that most closely matches the reference pattern image, that is, the position on the screen of the object to be tracked.
次に画像処理部26は、基準パターン画像がB画像内に検出されたか否かを判定する(ステップS18)。上述のように正規化相関パターンマッチングにより基準パターン画像と最も合致する画像の位置を検出する場合、基準パターン画像が検出されたか否かは、基準パターン画像と最も合致する画像を検出したときの相関値(即ち、上述の各位置の着目領域に対する相関値rのうち最大を示した相関値)が、所定のしきい値以上か否かによって判定される。相関値が所定のしきい値以上の場合には、ステップS18においてYESと判定され、相関値が所定のしきい値より小さい場合には、ステップS18においてNOと判定される。
Next, the
ステップS18においてYESと判定した場合、画像処理部26は、ステップS16によって検出した対象物の位置に基づいてその対象物が画面上で移動したか否かを判定する(ステップS20)。YESと判定した場合には、その対象物が移動した分だけAFエリアの位置(AFポイント)をその移動方向と同一方向に変位させ、そのAFエリアの位置を示すAF枠情報を枠操作部14に送信する。これによってAF枠の設定内容、即ち、AF枠の位置を更新する(ステップS22)。AF枠の位置を更新すると、それに従ってレンズ装置12におけるAFの対象範囲が更新されると共に、ビューファインダ18の画面上に表示されるAF枠の位置が更新される。ステップS20においてNOと判定した場合には、ステップS22の処理は実行しない。
When it determines with YES in step S18, the
次に、画像処理部26は、ステップS16のパターンマッチング処理により基準パターン画像に最も合致する画像として検出したB画像内の画像を基準パターン画像として取り込み、その画像によって基準パターン画像を更新する(ステップS24)。そして、その更新した基準パターン画像の取込範囲を示す基準パターン枠の範囲(輪郭)を示す基準パターン枠情報を枠操作部14に送信する。これによって枠操作部14を通じて図4(A)に示すようにビューファイン18の画面上に基準パターン枠54を通常表示させる(ステップS26)。尚、通常表示は後述の点滅表示に対して点滅しない連続表示である。また、同図に示すようにAF枠50と共に基準パターン枠54が表示される。
Next, the
一方、ステップS18においてNOと判定した場合には、上述のような基準パターン画像の更新を行わず、それまでの基準パターン枠の範囲を示す基準パターン枠情報を枠操作部14に送信すると共に、基準パターン画像が検出されなかったこと、即ち、追尾不能であることを示す追尾不能情報を枠操作部14に送信する。これによって枠操作部14を通じて図4(B)に示すようビューファインダ18の画面上に基準パターン枠54を点滅表示させる(ステップS28)。このように基準パターン枠を点滅表示させることによって操作者が即座にその旨を認知することができ、AF枠の操作をマニュアルに切り替える等の対応を図ることができるようになっている。
On the other hand, if NO is determined in step S18, the reference pattern frame information indicating the range of the reference pattern frame up to that time is transmitted to the
以上のステップS26又はステップS28の処理が終了するとステップS14の処理に戻り、ステップS14からの処理を繰り返し実行する。 When the process of step S26 or step S28 is completed, the process returns to step S14, and the process from step S14 is repeatedly executed.
以上、上記実施の形態では、基準パターン枠をAF枠とは別に設定する場合について説明したが、AF枠を基準パターン枠とすることも可能であり、その場合には、上記基準パターン枠の表示と同様に、ビューファインダ18に表示されるAF枠を通常表示から点滅表示に切り替えることによって追尾不能であること(自動追尾機能が正常に動作しているか否か)を操作者に通知するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the reference pattern frame is set separately from the AF frame has been described. However, the AF frame can be used as the reference pattern frame, and in this case, the display of the reference pattern frame is performed. Similarly to the above, the AF frame displayed on the
また、AF枠を基準パターン枠とする場合に限らず(AF枠と基準パターン枠とが異なる場合)であっても、基準パターン枠をビューファインダ18に表示させることなく、ビューファンダ18に表示されるAF枠を通常表示から点滅表示に切り替えることによって追尾不能であることを操作者に通知するようにしてもよい。
Even if the AF frame is not the reference pattern frame (if the AF frame and the reference pattern frame are different), the reference pattern frame is displayed on the
また、基準パターン枠やAF枠を点滅表示させることによって追尾不能であることを通知するのではなく、枠の色を変える等、所望の方法で枠の表示態様を変えることによって追尾不能であることを通知するようにしてもよい。 Also, it is not possible to track by changing the display mode of the frame by a desired method, such as changing the color of the frame, instead of notifying that the tracking is impossible by blinking the reference pattern frame or the AF frame. May be notified.
更に、追尾不能であることを通知する方法として基準パターン枠やAF枠を用いる以外に文字情報や警告ランプ等をビューファインダ18の画面に表示させてもよいし、又は、枠操作部14等にLED等のランプを設置し、自動追尾機能が正常に動作しているか否かによってそのランプの表示状態を切り替える(消灯、点灯、点滅等)ようにしてもよい。
Furthermore, in addition to using the reference pattern frame and AF frame as a method for notifying that tracking is impossible, character information, a warning lamp, etc. may be displayed on the screen of the
また、上記実施の形態では、ピントを合わせる対象として追尾する対象物の画面上での位置を検出する方法として、パターンマッチングを使用した場合について説明したが、他の方法を用いてもよい。例えば、追尾する対象物の色情報や対象物に取り付けた所定のマーク等に基づいて追尾する対象物の画面上での位置を検出することも可能である。このような他の方法を用いた場合であっても追尾不能な場合に所定の方法でその旨を操作者に通知することができる。 Moreover, although the case where pattern matching was used as a method for detecting the position on the screen of the object to be tracked as the object to be focused has been described in the above embodiment, other methods may be used. For example, it is possible to detect the position of the object to be tracked on the screen based on the color information of the object to be tracked, a predetermined mark attached to the object, or the like. Even when such other methods are used, when tracking is impossible, the operator can be notified of this by a predetermined method.
また、上記実施の形態では、レンズ装置12、枠操作部14、追尾装置16は別体の装置として図示したが、いずれか2つ又は全ては一体の装置であってもよい。また、上記実施の形態では追尾装置16の処理に関する操作部材(例えば、対象物を決定する決定スイッチ等)も枠操作部14に設けるようにしたが、追尾装置16に設けるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態では、AF用に映像信号をカメラヘッド10の撮像素子とは別のAF専用の撮像素子により取得するようにしたが、AF用としてカメラヘッド10の撮像素子により得られる映像信号を用いてもよい。但し、上記実施の形態のようにAF用の映像信号をAF専用の撮像素子から得るようにすると、カメラヘッド10が高精細度(HD)テレビジョンシステムに対応のものである場合にそのHD信号を使用することなくAFを行うことができるため小型化・省電力化に有利である。
In the above-described embodiment, the image signal is acquired for the AF by using an image sensor dedicated for AF that is different from the image sensor for the
また、上記実施の形態ではコントラスト方式のAFを採用した場合について説明したが、コントラスト方式以外のAFを採用した場合であっても本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the contrast type AF is used. However, the present invention can be applied even when an AF other than the contrast type is used.
10…カメラヘッド、12…レンズ装置、14…枠操作部、16…追尾装置、18…ビューファインダ、20…レンズCPU、22…AF処理部、24…AF用撮像回路、26…画像処理部、28…画像入力部、30…シリアル通信インターフェース、50…AF枠、52…AFエリア、54…基準パターン枠
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記対象被写体位置検出手段によって検出された位置の被写体にピントが合うように前記カメラの光学系のフォーカス調整を行うオートフォーカス手段と、
前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われなかった場合に、追尾不能であることを通知する通知手段と、
を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。 Target subject position detection means for detecting the position of the target subject to be tracked as a target to be focused on the screen of the photographed image of the camera;
Autofocus means for adjusting the focus of the optical system of the camera so that the subject at the position detected by the target subject position detection means is in focus;
A notification means for notifying that tracking is impossible when the detection of the position of the target subject by the target subject position detection means is not normally performed;
An autofocus system characterized by comprising
前記対象被写体位置検出手段は、前記対象被写体の画像を基準パターン画像として事前に記憶し、前記カメラの撮影画像の範囲内において、前記基準パターン画像と最も合致する画像の位置をパターンマッチング処理により検出することによって前記対象被写体の位置を検出する共に、前記基準パターン画像と最も合致した画像を新たな基準パターン画像として記憶し、
前記通知手段は、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われた場合と正常に行われなかった場合とで識別できるように、前記ビューファインダに前記基準パターン画像が取り込まれた範囲を示す基準パターン枠を異なる態様で表示させることを特徴とする請求項1のオートフォーカスシステム。 A viewfinder for displaying images taken by the camera;
The target subject position detecting means stores in advance the image of the target subject as a reference pattern image, and detects the position of the image that best matches the reference pattern image within the range of the image captured by the camera by pattern matching processing. And detecting the position of the target subject and storing the image that best matches the reference pattern image as a new reference pattern image,
The notifying means can identify the reference pattern image in the viewfinder so that it can be discriminated between the case where the position of the target subject is detected normally by the target subject position detecting means and the case where the target subject position is not normally detected. 2. The autofocus system according to claim 1, wherein the reference pattern frame indicating the captured range is displayed in a different manner.
前記オートフォーカス手段は、コントラスト方式のオートフォーカスであって、前記カメラの撮影画像のうち所定のAFエリアの範囲内の画像のコントラストに基づいてフォーカス調整を行うと共に、前記対象被写体位置検出手段によって検出された位置に前記AFエリアの位置を設定し、
前記通知手段は、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われた場合と正常に行われなかった場合とで識別できるように、前記ビューファインダに前記AFエリアの範囲を示すAF枠を異なる態様で表示させることを特徴とする請求項1のオートフォーカスシステム。 A viewfinder for displaying images taken by the camera;
The autofocus means is a contrast type autofocus, and performs focus adjustment based on the contrast of an image within a predetermined AF area of the photographed image of the camera and is detected by the target subject position detection means. Set the position of the AF area to the position
The notification means allows the viewfinder to identify the range of the AF area so that the target subject position detection means can distinguish between a case where the detection of the position of the target subject is performed normally and a case where the detection is not performed normally. The autofocus system according to claim 1, wherein the AF frame indicating the difference is displayed in a different manner.
前記通知手段は、前記対象被写体位置検出手段による前記対象被写体の位置の検出が正常に行われた場合と正常に行われなかった場合とで識別できるように、前記表示器の表示態様を制御することを特徴とする請求項1のオートフォーカスシステム。 An operation unit for manually changing a position on the screen to be focused by the autofocus unit; and a display provided in the operation unit,
The notifying unit controls the display mode of the display so that it can be distinguished between a case where the detection of the position of the target subject by the target subject position detection unit is performed normally and a case where the detection is not performed normally. The autofocus system according to claim 1.
前記通知手段は、前記相関値が所定のしきい値より小さい場合に、前記対象被写体の位置の検出が正常に行われなかったと判断することを特徴とする請求項1、2、3、又は、4に記載のオートフォーカスシステム。 The target subject position detecting means stores in advance an image of the target subject as a reference pattern image, and the correlation value indicating the degree of coincidence with the reference pattern image is maximized within the range of the photographed image of the camera. Detecting the position as the position of the target subject,
The notification means determines that the detection of the position of the target subject has not been normally performed when the correlation value is smaller than a predetermined threshold value. 4. The autofocus system according to 4.
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