JP2006319784A - Image processing apparatus and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照度の低い条件下において、被写体の移動によって発生する画像のブレやボケの低減を図った画像処理装置および撮像装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an imaging apparatus that reduce blurring and blurring of an image caused by movement of a subject under low illumination conditions.
従来の撮像装置においては、被写体への照明光が低照度になった場合、通常、ゲインを調整する、シャッタースピードを遅くする、または絞りを開放する等の、撮像素子の画像信号出力を高めるような調整が行われて、画像信号出力の強度、すなわち画像の明るさが確保されている。特に、照度が低い条件下においては、画像信号の強度に比較してノイズの比率が高く、感度が十分でない場合が多い。ゲインの調整により信号強度を確保する方法では、このような撮像条件でゲインの調整を図ると、ノイズの影響が大きくなる。 In conventional imaging devices, when the illumination light to the subject becomes low illuminance, the image signal output of the imaging device is usually increased by adjusting the gain, slowing down the shutter speed, or opening the aperture. Thus, the intensity of the image signal output, that is, the brightness of the image is secured. In particular, under low illuminance conditions, the ratio of noise is high compared to the intensity of the image signal, and the sensitivity is often insufficient. In the method of ensuring the signal intensity by adjusting the gain, if the gain is adjusted under such an imaging condition, the influence of noise increases.
したがって、このような照度の低い条件で撮影する場合には、光量調整を図る方法が主にとられることが多い。しかし、シャッタースピードを遅くして撮像素子での電荷蓄積量を増やそうとすると、被写体が移動している場合に、画像にブレやボケが発生し、画質が低下する。また、光量絞りを開放する方法も考えられるが、被写界深度が浅くなることにより、ボケる範囲が広くなる等、別の面で画質が影響を受ける。 Therefore, when photographing under such a low illuminance condition, a method of adjusting the light amount is often mainly used. However, if an attempt is made to increase the amount of charge accumulated in the image sensor by reducing the shutter speed, the image is blurred and blurred when the subject is moving, and the image quality is degraded. Although a method of opening the light amount diaphragm is also conceivable, the image quality is affected in other aspects, such as a wider range of blurring due to the shallow depth of field.
照度の低い条件で被写体を撮像する技術は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1には、間欠動作の期間(電化蓄積時間)とゲインを制御し、所定の出力レベルを獲得する方法が記載されている。この方法では、アンプのゲインが上がりすぎることによる画像劣化を回避するように、間欠動作の期間(電化蓄積時間)が制御される。したがって、照度の低い条件では電荷蓄積時間が長くなるので、被写体に移動体があると、画像にブレやボケが発生する。
上述したように、外光の照度が低下した条件下で十分な信号強度、つまり画像の明るさを確保しようとすると、被写体が移動している場合に、画像にブレやボケが発生するという問題点があった。 As described above, when a sufficient signal intensity, that is, the brightness of an image is secured under a condition where the illuminance of outside light is reduced, the image may be blurred or blurred when the subject is moving. There was a point.
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、被写体の照明光量が十分でなく、高速に被写体が移動しているような条件においても、ブレやボケを増加させずに良好な画像を得ることができる画像処理装置および撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is good without increasing blur and blur even under conditions where the amount of illumination light of the subject is insufficient and the subject is moving at high speed. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an imaging apparatus capable of obtaining a clear image.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、第1のフレームレートの画像信号を構成する画像フレームの部分領域である画像ブロックを、画像中の動きに基づいて複数の前記画像フレーム間で関連付ける動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、複数の前記画像フレーム間で前記動きベクトルによって関連付けられた前記画像ブロックを加算することによって、前記複数の画像フレームを合成して1枚の画像フレームを生成し、前記第1のフレームレートよりも低い第2のフレームレートの画像信号として出力するフレーム合成手段とを有することを特徴とする画像処理装置である。
The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像処理装置において、前記動きベクトル算出手段は、合成の基準とする基準画像フレームの前記画像ブロックと他の前記画像フレームの前記画像ブロックとの画素値の差分を算出し、前記フレーム合成手段は、前記差分の絶対値が所定値以上である場合には、前記基準画像フレームの前記画像ブロックと前記基準画像フレームの同一の前記画像ブロックとを加算し、前記差分の絶対値が所定値未満である場合には、前記動きベクトルによって関連付けられた前記基準画像フレームの前記画像ブロックと他の前記画像フレームの前記画像ブロックとを加算することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the first aspect, the motion vector calculation means includes the image block of the reference image frame that is a reference for synthesis and the image block of the other image frame. A difference between pixel values of the reference image frame and the frame composition means, when the absolute value of the difference is equal to or greater than a predetermined value, the image block of the reference image frame and the same image block of the reference image frame If the absolute value of the difference is less than a predetermined value, adding the image block of the reference image frame and the image block of another image frame that are related by the motion vector Features.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の画像処理装置において、前記第1のフレームレートの画像信号または前記第2のフレームレートの画像信号の輝度レベルを検出する信号レベル検出手段と、検出された前記輝度レベルに基づいて、前記画像フレームを合成するか否かを判定するフレーム合成判定手段と、前記第1のフレームレートの画像信号を構成する複数の前記画像フレームを蓄積するフレーム蓄積手段と、前記フレーム合成判定手段によって、前記画像フレームを合成すると判定された場合に、前記フレーム蓄積手段に蓄積されている前記画像フレームに前記画像ブロックを設定するブロック設定手段とをさらに有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the image processing device according to the first or second aspect, a signal for detecting a luminance level of the image signal of the first frame rate or the image signal of the second frame rate. Level detection means, frame synthesis determination means for determining whether or not to synthesize the image frame based on the detected luminance level, and a plurality of the image frames constituting the image signal of the first frame rate A frame storage means for storing the image frame, and a block setting means for setting the image block in the image frame stored in the frame storage means when the frame composition determination means determines that the image frame is to be combined. It further has these.
請求項4に記載の発明は、撮像を行い、第1のフレームレートの画像信号を出力する撮像手段と、前記第1のフレームレートの画像信号を構成する画像フレームの部分領域である画像ブロックを、画像中の動きに基づいて複数の前記画像フレーム間で関連付ける動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、複数の前記画像フレーム間で前記動きベクトルによって関連付けられた前記画像ブロックを加算することによって、前記複数の画像フレームを合成して1枚の画像フレームを生成し、前記第1のフレームレートよりも低い第2のフレームレートの画像信号として出力するフレーム合成手段とを有することを特徴とする撮像装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided image pickup means for picking up an image and outputting an image signal having a first frame rate, and an image block being a partial region of an image frame constituting the image signal having the first frame rate. Adding a motion vector calculating means for calculating a motion vector associated between the plurality of image frames based on a motion in the image, and adding the image blocks associated by the motion vector between the plurality of image frames. A frame synthesizing unit that synthesizes the plurality of image frames to generate one image frame and outputs the image frame as an image signal having a second frame rate lower than the first frame rate; Device.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の撮像装置において、前記動きベクトル算出手段は、合成の基準とする基準画像フレームの前記画像ブロックと他の前記画像フレームの前記画像ブロックとの画素値の差分を算出し、前記フレーム合成手段は、前記差分の絶対値が所定値以上である場合には、前記基準画像フレームの前記画像ブロックと前記基準画像フレームの同一の前記画像ブロックとを加算し、前記差分の絶対値が所定値未満である場合には、前記動きベクトルによって関連付けられた前記基準画像フレームの前記画像ブロックと他の前記画像フレームの前記画像ブロックとを加算することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the fourth aspect, the motion vector calculation means calculates the relationship between the image block of the reference image frame used as a reference for synthesis and the image block of the other image frame. A difference between pixel values is calculated, and when the absolute value of the difference is equal to or greater than a predetermined value, the frame composition unit calculates the image block of the reference image frame and the same image block of the reference image frame. When the absolute value of the difference is less than a predetermined value, the image block of the reference image frame associated with the motion vector and the image block of another image frame are added. And
請求項6に記載の発明は、請求項4または請求項5に記載の撮像装置において、前記第1のフレームレートの画像信号または前記第2のフレームレートの画像信号の輝度レベルを検出する信号レベル検出手段と、検出された前記輝度レベルに基づいて、前記画像フレームを合成するか否かを判定するフレーム合成判定手段と、前記第1のフレームレートの画像信号を構成する複数の前記画像フレームを蓄積するフレーム蓄積手段と、前記フレーム合成判定手段によって、前記画像フレームを合成すると判定された場合に、前記フレーム蓄積手段に蓄積されている前記画像フレームに前記画像ブロックを設定するブロック設定手段とをさらに有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the imaging device according to the fourth or fifth aspect, a signal level for detecting a luminance level of the image signal having the first frame rate or the image signal having the second frame rate. Detecting means; frame composition determining means for determining whether or not to synthesize the image frame based on the detected luminance level; and a plurality of the image frames constituting the image signal of the first frame rate. Frame storing means for storing, and block setting means for setting the image block in the image frame stored in the frame storing means when the frame combining determining means determines that the image frames are to be combined. Furthermore, it is characterized by having.
本発明によれば、第2のフレームレートよりも高い第1のフレームレートの画像信号を構成する複数の画像フレームが、動きベクトルによって関連付けられたブロック同士を加算することによって合成されるので、被写体の照明光量が十分でなく、高速に被写体が移動しているような条件においても、ブレやボケを増加させずに良好な画像を得ることができるという効果が得られる。 According to the present invention, the plurality of image frames constituting the image signal having the first frame rate higher than the second frame rate are synthesized by adding the blocks associated by the motion vector. Even under the condition that the amount of illumination light is not sufficient and the subject is moving at high speed, it is possible to obtain an effect that a good image can be obtained without increasing blur and blur.
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態による撮像装置の構成を示している。図において、撮像部1は、撮像を行うための構成を備えており、画像処理部2は、撮像によって生成された画像信号を処理するための構成を備えている。撮像部1と画像処理部2を一体の装置として構成してもよいし、別個の装置として構成してもよい。撮像部1において、撮像レンズ11は被写体からの光を集光する。撮像レンズ11によって集光された光は、固体撮像装置12(撮像手段)において結像される。固体撮像装置12は、撮像を行う撮像素子を備えており、撮像レンズ11によって集光された光を電気信号に変換し、被写体像に基づいた画像信号を出力する。固体撮像装置12は、撮像素子から画素信号を並列に読み出すことによって、高フレームレートの動画像信号の生成を実現している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the
固体撮像装置12から出力された画像信号はAGC部13に入力される。AGC部13は画像信号を増幅してA/D変換部14へ出力する。A/D変換部14は画像信号を標本化・量子化し、デジタルデータに変換する。駆動回路15は、固体撮像装置12を駆動するための各種パルスを発生し、固体撮像装置12の動作を制御する。
The image signal output from the solid-
画像処理部2において、ビデオメモリ21は、A/D変換部14から出力された1フレーム分の画像データ(画像フレーム)を記憶する。フレーム合成部22は、制御部26からの指示に従って、蓄積用のビデオメモリ24から必要な画像フレームを取り出し、複数の画像フレームを合成する。すなわち、照度が低い場合には、フレーム合成部22は、必要に応じて複数の画像フレームを加算して1枚の画像フレームを生成し、第1フレームレートよりも低い第2フレームレートの画像信号を構成する画像フレームとしてカメラ信号処理部23へ出力する。また、それ以外の場合には、フレーム合成部22は、第1フレームレートで生成された画像フレームを間引いて、第2フレームレートの画像信号を構成する画像フレームとしてカメラ信号処理部23へ出力する。
In the
カメラ信号処理部23は、入力された画像信号に対して、色調整やその他の信号処理を行って出力する。ビデオメモリ24(フレーム蓄積手段)は、第1フレームレートの画像信号を構成する複数の画像フレームを蓄積する。レベル検出器25(信号レベル検出手段)は、ビデオメモリ21からフレーム合成部22へ出力された画像フレームの画像信号レベル(全画素の輝度レベルの平均値等)を検出する。レベル検出器25が、カメラ信号処理部23から出力された第2フレームレートの画像信号を構成する画像フレームの画像信号レベル(輝度レベル)を検出すること等によって、画像信号レベルを検出するようにしてもよい。制御部26は上記の各構成を制御する。
The camera
次に、固体撮像装置12の内部構成を説明する。図2は、固体撮像装置12が備える撮像素子の内部構成を示している。撮像素子の撮像領域は複数のエリア(分割エリア)に分割され、各分割エリアから電荷信号が取り出されて、複数の出力信号として並列に出力される。撮像領域は撮像領域I、II、III、IVに4分割されている。垂直転送CCD125および水平転送CCD121によって撮像領域Iの電荷が読み出され、出力aとして出力される。垂直転送CCD126および水平転送CCD122によって撮像領域IIの電荷が読み出され、出力bとして出力される。垂直転送CCD127および水平転送CCD123によって撮像領域IIIの電荷が読み出され、出力cとして出力される。垂直転送CCD128および水平転送CCD124によって撮像領域IVの電荷が読み出され、出力dとして出力される。このように、撮像領域を分割し、並列的に画素信号を読み出すことにより、高フレームレートが実現されている。なお、CCDセンサを備えた撮像素子に代えて、CMOSセンサを備えた撮像素子を用いてもよい。
Next, the internal configuration of the solid-
ここで、出力a〜dが得られるが、全て(4つ)の信号出力により、全画素領域から信号が読み出されることになる。固体撮像装置12は、上記の4つの画素信号を1フレーム単位でバッファリングし、合成して第1フレームレートの画像信号として出力する信号処理回路を備えている。第1フレームレートの画像信号を出力する場合には、第1フレームレートよりも低い第2フレームレートの画像信号を出力する場合と比較して、シャッタースピードが速くなるので、被写体が移動している場合でも、ブレやボケの発生を低減することができる。
Here, outputs a to d are obtained, but signals are read from all the pixel regions by all (four) signal outputs. The solid-
次に、フレーム合成部22の構成および画像フレームの合成の方法を説明する。図3はフレーム合成部22の構成を示している。フレーム合成部22はフレーム合成判定部221(フレーム合成判定手段)、ビデオメモリ操作部222、ブロック化部223(ブロック設定手段)、動きベクトル演算部224(動きベクトル演算手段)、および合成部225(フレーム合成手段)を備えている。これらの各構成の動作は、制御部26によって制御される。また、ビデオメモリ24には、ビデオメモリ操作部222〜合成部225によって処理される画像フレームが蓄積される。ビデオメモリ24には過去複数フレーム分の画像フレームが蓄積フレームとして保存される。ビデオメモリ21から画像フレームが出力されると、レベル検出器25によってその画像フレームの画像信号レベルが検出され、画像フレームはフレーム合成判定部221に入力される。制御部26は、レベル検出器25によって検出された画像信号レベルをフレーム合成判定部221に通知する。
Next, the configuration of the
フレーム合成判定部221は、通知された画像信号レベルを用いて、画像フレームの合成を行うか否かを判定する。判定は、例えば画像フレームの全画素の平均輝度レベルを求めて規定レベルと比較する、あるいは輝度レベルが一定値以下である画素の占める面積と規定値を比較することによって行われる。平均輝度レベルが規定レベル以上、あるいは上記の面積が規定値以上であった場合には、フレーム合成判定部221は、照度が十分であると判断し、画像フレームの合成を行わないと判定する。一方、平均輝度レベルが規定値未満、あるいは上記の面積が規定値未満であった場合には、フレーム合成判定部221は、照度が不十分であると判断し、所望の露光量が確保された場合の画像フレームに相当する画像フレームを得るため、画像フレームの合成を行うと判定する。
The frame
フレーム合成判定部221は、判定結果を制御部26に通知すると共に、ビデオメモリ21から出力された画像フレームをビデオメモリ操作部222へ出力する。制御部26は、通知された判定結果に基づいてビデオメモリ操作部222〜合成部225の動作を制御する。以下、フレーム合成判定部221によって、画像フレームの合成を行うと判定された場合の各構成の動作を説明する。ビデオメモリ操作部222は、フレーム合成判定部221から出力された画像フレームをビデオメモリ24に格納し、合成において基準のフレームとなる基準画像フレームをビデオメモリ24から読み出して、ブロック化部223へ出力する。
The frame
ブロック化部223〜合成部225によって、画像フレームを合成するための処理が行われる。図4に示されるように、所定数の画像フレームを合成することによって、第1フレームレートの画像信号から第2フレームレートの画像信号が生成される。一例として、3枚の画像フレームを合成して1枚の画像フレームを生成する場合について説明する。図4のフレームa3を処理する時点で画像フレームの合成が行われる場合、フレームa1〜a3から1つのフレームが生成される。このとき、フレームa1およびa2はビデオメモリ24に既に格納されており、それらがビデオメモリ24から読み出されてフレームa3と合成される。同様に、フレームa4〜a6、フレームa7〜a9からそれぞれ1つのフレームが生成される。
Blocking
以下、フレームa1〜a3から1つのフレームを生成する手順を説明する。基準フレームがフレームa2であるとすると、ビデオメモリ操作部222によってフレームa2が読み出され、ブロック化部223へ出力される。ブロック化部223はフレームa2を分割し、フレームa2の部分領域であるブロック(画像ブロック)を複数生成する。これによって、フレームa2に複数のブロックが設定される。ブロック化部223はフレームa2を、例えばM×Nのブロックに分割し、分割したブロックを順次、動きベクトル演算部224へ出力する。ブロック分割の様子を図5(a)に示す。
Hereinafter, a procedure for generating one frame from the frames a1 to a3 will be described. Assuming that the reference frame is the frame a2, the video
動きベクトル演算部224は、画像中の動きに基づいて複数の画像フレーム間で画像ブロックを関連付ける動きベクトルを算出する。動きベクトル演算部224はフレームa1(参照フレーム)をビデオメモリ24から読み出し、ブロック化部223から出力されたブロック(図5(a)のブロックAとする)を、フレームa1の同一座標(図5(b)のエリアB)を中心とし、上下にそれぞれH,Wドット広げた範囲内(図5(b)のエリアC内、図6参照)でずらしながら、フレームa2のブロックとフレームa1のブロックとの画素値の絶対値差分を求める。画素値の絶対値差分は、以下の式で求められる。なお、f(x,y)はフレームa1における座標(x,y)の画素値であり、g(x,y)はフレームa2における座標(x,y)の画素値である。また、エリアBのx座標の範囲はx0〜x0+aであり、y座標の範囲はy0〜y0+bである。
The motion
動きベクトル演算部224は−H≦I≦H、−W≦J≦Wの範囲でI,Jを変化させ、Φ(I,J)の値が最小になる位置を求める。その位置を中心とし、ブロックAと同じ大きさのフレームa1のブロックが、移動先のブロックとしてブロックAと関連付けられる。ブロック内に移動物体がない場合には、ブロックAがエリアBに完全に重なる同一座標(I=0,J=0)でΦ(I,J)の値が最小となり、動きベクトルは0となる。動きの少ないエリアでは高速に処理することができる。物体が移動している場合には、I,Jは非零となるので、I,J方向のずれ量を動きベクトルとして、対応付けが行われる。動きベクトル演算部224は、求めた動きベクトルと、その動きベクトルによって関連付けられたブロックの情報を合成部225へ出力する。なお、基準フレームのブロックと関連付けられる参照フレームのブロックの設定は動きベクトル演算部224によって行われるが、ブロック化部223が行ってもよい。
The motion
続いて、合成部225は、動きベクトルによって対応付けられたブロック同士の画素値を加算することによって、フレームa1とa2を合成する。この合成において、合成部225は、動きベクトル演算部224によって算出された画素値の絶対値差分のブロック内での全画素の合計が規定値未満であった場合には、対応付けられたブロック間で、相対位置の等しい画素毎に画素値を加算する。また、画素値の絶対値差分のブロック内での全画素の合計が規定値以上であった場合には、合成部225は、フレームa1とa2を合成するのではなく、フレームa2の画素値に元のフレームa2の画素値を加算する。これは、移動体が変形したり、回転したり等の場合が想定されるからである。
Subsequently, the synthesizing
同様に、フレームa2とa3の合成が行われる。合成部225は、フレームa1とa2の合成処理における画素値の加算結果と、フレームa2とa3の合成処理における画素値の加算結果とを保持し、両者の結果を画素毎にさらに加算することによって、1枚の画像フレームを生成して出力する。この結果、フレームa1〜a3から1枚の画像フレームが生成され、同様にフレームa4〜a6、フレームa7〜a9からそれぞれ1枚ずつ画像フレームが生成されるので、第1のフレームレートの3分の1のフレームレートで画像フレームが出力される。
Similarly, the frames a2 and a3 are combined. The synthesizing
次に、フレーム合成判定部221によって、画像フレームの合成を行わないと判定された場合の動作を説明する。ビデオメモリ操作部222は、フレーム合成判定部221から出力された画像フレームをビデオメモリ24に格納する。制御部26は、ビデオメモリ24に順次格納される画像フレームを監視し、第2フレームレートに対応した画像フレームの出力タイミングとなったときに、ビデオメモリ操作部222に画像フレームの出力を指示する。指示を受けたビデオメモリ操作部222は、最後にビデオメモリ24に格納した画像フレームをカメラ信号処理部23へ出力する。上記の動作によって、画像フレームの合成が行われない場合、すなわち照度が十分である場合には、第1のフレームレートで生成された画像フレームが間引かれて、第2のフレームレートで画像フレームが出力される。
Next, an operation when the frame
次に、図7および図8を参照して、本実施形態における画像フレームの合成の詳細な手順の一例を説明する。レベル検出器25は、ビデオメモリ21からフレーム合成部22へ出力された画像フレームの全画素の画像信号レベルの平均値を算出し、制御部26に通知する(図7のステップS701)。制御部26は画像信号レベルの平均値をフレーム合成判定部221に通知する。フレーム合成判定部221は、通知された画像信号レベルの平均値が規定値以上であるか否かを判定する(ステップS702)。
Next, an example of a detailed procedure for synthesizing image frames in the present embodiment will be described with reference to FIGS. The level detector 25 calculates the average value of the image signal levels of all the pixels of the image frame output from the
画像信号レベルの平均値が規定値以上であった場合には、フレーム合成判定部221は、画像フレームの合成を行うか否かの判定に用いる合成FLAGをOFFとする(ステップS703)。この合成FLAGは内部のレジスタに設定される。また、画像信号レベルの平均値が規定値未満であった場合には、フレーム合成判定部221は合成FLAGをONとし、ビデオメモリ24に蓄積された画像フレームを取り出す際に用いる取り出しCNTを0とする(ステップS704)。この取り出しCNTも内部のレジスタに設定される。
If the average value of the image signal levels is equal to or greater than the specified value, the frame
続いて、フレーム合成判定部221は、合成FLAGに基づいて、画像フレームの合成を行うか否かを判定する(ステップS705)。フレーム合成判定部221によって画像フレームの合成を行うと判定された場合には、制御部26は、合成に必要な分の画像フレームがビデオメモリ24に格納されているか否かを判定する(ステップS706)。合成に必要な分の画像フレームがビデオメモリ24に格納されていなかった場合には、制御部26は、ビデオメモリ操作部222に対して画像フレームの蓄積を指示する。指示を受けたビデオメモリ操作部222は、フレーム合成判定部221から出力された画像フレームをビデオメモリ24に格納する(ステップS713)。
Subsequently, the frame
一方、合成に必要な分の画像フレームがビデオメモリ24に格納されていた場合には、制御部26は、ビデオメモリ操作部222〜合成部225と協働して画像フレームの合成を行う(ステップS707)。ステップS707において、基準画像フレームとその他の1フレーム分の画像フレームとの合成が行われる。画像フレームの合成を行った後、制御部26は、取り出しCNTの値が所定値N未満であるか否かを判定する(ステップS708)。取り出しCNTの値が所定値N未満であった場合には、制御部26は取り出しCNTの値を1だけ増加する(ステップS709)。続いて、処理はステップS707に戻る。また、ステップS708において、取り出しCNTの値がN以上であった場合には、合成部225は、合成した画像フレームをカメラ信号処理部23へ出力する(ステップS712)。
On the other hand, when the image frames required for the synthesis are stored in the
ステップS705において、合成を行わないと判定された場合、ビデオメモリ操作部222は、フレーム合成判定部221から出力された画像フレームをビデオメモリ24に格納する(ステップS710)。続いて、制御部26は、現在の処理対象の画像フレームのフレーム番号が、第2フレームレートに基づいた所定の番号であるか否かを判定する(ステップS711)。画像フレームのフレーム番号が所定の番号であった場合には、ビデオメモリ操作部222は、制御部26からの指示に従って、現在の処理対象の画像フレームをカメラ信号処理部23へ出力する(ステップS712)。これによって、照度が十分であり、画像フレームの合成を行わない場合には、第2フレームレートに基づいたタイミングで画像フレームが後段の処理回路へ出力される。ステップS711において、画像フレームのフレーム番号が所定の番号でなかったと判定された場合には、一連の処理が終了し、次の画像フレームの処理となる。
If it is determined in step S705 that the composition is not performed, the video
ステップS707における画像フレームの合成処理の手順は以下の通りである(図8参照)。一例として、P枚の画像フレームを合成する場合を説明する。このPは、ステップS708において、取り出しCNTと比較される所定値Nと同一である。合成の基準となる基準画像フレームのフレーム番号をLとすると、フレーム番号が1,2,・・・,L−1,L+1,・・・,Pの順序となるように、画像フレームがビデオメモリ24から取り出され、フレーム番号がLの画像フレームと順次合成される。図8は、基準画像フレームと他の1フレーム分の画像フレームとの合成処理の手順を示している。図8に示される処理がP−1回繰り返され、最終的に1枚の画像フレームが合成される。 The procedure of the image frame synthesis process in step S707 is as follows (see FIG. 8). As an example, a case where P image frames are synthesized will be described. This P is the same as the predetermined value N to be compared with the extracted CNT in step S708. If the frame number of a reference image frame that is a reference for composition is L, the image frames are video memory so that the frame numbers are in the order of 1, 2,..., L−1, L + 1,. 24 and is sequentially synthesized with the image frame having the frame number L. FIG. 8 shows the procedure of the composition process of the reference image frame and another one image frame. The process shown in FIG. 8 is repeated P−1 times, and finally one image frame is synthesized.
まず、制御部26は基準画像フレームのフレーム番号LをL=P/2(切り捨て)によって算出し、算出したフレーム番号の画像フレームの読み出しをビデオメモリ操作部222に指示する。指示を受けたビデオメモリ操作部222は基準画像フレームをビデオメモリ24から読み出し、ブロック化部223へ出力する(ステップS801)。ブロック化部223は基準画像フレームをM×Nのブロック(画像ブロック)に分割する(ステップS802)。
First, the
続いて、ブロック化部223は、基準画像フレームの全てのブロックの処理を終了したか否かを判定する(ステップS803)。全てのブロックの処理が終了した場合、処理は図7のステップS708に戻る。また、未処理のブロックが残っている場合には、ブロック化部223は、分割したブロックのうちの1つのブロックを動きベクトル演算部224へ出力する(ステップS804)。
Subsequently, the blocking
続いて、動きベクトル演算部224は、フレーム番号が1,2,・・・,L−1,L+1,・・・,Pの画像フレームの中から処理対象の画像フレーム(参照フレームとする)をビデオメモリ24から読み出し、参照フレーム上に処理対象のブロックを設定すると共に、そのブロックと、ブロック化部223によって分割された基準画像フレームのブロックとの2つのブロック間の画素値の絶対値差分を、参照フレーム上のブロックを順次変えながら算出する(ステップS805)。動きベクトル演算部224は、算出した絶対値差分が最小となるブロックの位置を参照フレーム上で求め、動きベクトルを算出し、動きベクトルの情報および2つのブロックの情報を合成部225へ出力する(ステップS806)。
Subsequently, the motion
合成部225は、動きベクトルによって関連付けられた2つのブロック同士の画素値の絶対値差分が所定値未満であるか否かを判定する(ステップS807)。絶対値差分が所定値未満であった場合には、合成部225は、動きベクトルによって対応付けられたブロック間で、相対位置の等しい画素毎に画素値を加算し、加算結果を保持する(ステップS808)。また、絶対値差分が所定値以上であった場合には、合成部225は、基準画像フレームのブロックおよびそれと同一のブロック間で、相対位置の等しい画素毎に画素値を加算し、加算結果を保持する。ステップS807およびS808において加算された結果は、基準画像フレームと他の参照フレームとの加算結果となる。ステップS807およびS808以後、処理はステップS803に戻る。
The
上述したように、本実施形態によれば、より高速なシャッタースピードで撮像が行われるので、画像のブレやボケの発生を低減することができる。また、高速なシャッタースピードで取り込まれた複数の画像フレームから1つの画像フレームが生成されるので、照明光が暗い場合でも、必要な露光量を確保することができる。さらに、複数の画像フレームを合成する際に、動きベクトルによって関連付けられたブロック同士が加算されるので、被写体が高速に動いている場合でも、画像のブレやボケは少ない。したがって、被写体の照明光量が十分でなく、高速に被写体が移動しているような条件においても、ブレやボケを増加させずに良好な画像を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, since imaging is performed at a higher shutter speed, occurrence of image blurring and blurring can be reduced. In addition, since one image frame is generated from a plurality of image frames captured at a high shutter speed, a necessary exposure amount can be ensured even when the illumination light is dark. Furthermore, when a plurality of image frames are combined, blocks associated by motion vectors are added together, so that even when the subject is moving at high speed, there is little blurring or blurring of the image. Therefore, a good image can be obtained without increasing blur and blur even under conditions where the amount of illumination of the subject is not sufficient and the subject is moving at high speed.
また、各画像フレームに発生するノイズの発生位置は、所定の確率分布に従って分散するので、複数の画像フレームを合成することによって、画像中のノイズの影響を低減することができる。さらに、動きベクトルによって関連付けられた2つのブロックの画素毎の画素値の絶対値差分の合計が所定値以上であった場合に、基準画像フレームのブロックおよびそれと同一のブロック間で、相対位置の等しい画素毎に画素値を加算することによって、被写体の変形や回転の影響を低減することができる。 In addition, since the occurrence positions of noise generated in each image frame are dispersed according to a predetermined probability distribution, the influence of noise in the image can be reduced by combining a plurality of image frames. Further, when the sum of the absolute value differences of the pixel values of the two blocks associated by the motion vector is equal to or greater than a predetermined value, the relative position is equal between the block of the reference image frame and the same block. By adding pixel values for each pixel, it is possible to reduce the influence of subject deformation and rotation.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1・・・撮像部、2・・・画像処理部、11・・・撮像レンズ、12・・・固体撮像装置、13・・・AGC部、14・・・A/D変換部、15・・・駆動回路、21・・・ビデオメモリ、22・・・フレーム合成部、23・・・カメラ信号処理部、24・・・ビデオメモリ、25・・・レベル検出器、26・・・制御部、121,122,123,124・・・水平転送CCD、125,126,127,128・・・垂直転送CCD、221・・・フレーム合成判定部、222・・・ビデオメモリ操作部、223・・・ブロック化部、224・・・動きベクトル演算部、225・・・合成部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の前記画像フレーム間で前記動きベクトルによって関連付けられた前記画像ブロックを加算することによって、前記複数の画像フレームを合成して1枚の画像フレームを生成し、前記第1のフレームレートよりも低い第2のフレームレートの画像信号として出力するフレーム合成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 Motion vector calculating means for calculating a motion vector for associating an image block, which is a partial region of an image frame constituting the image signal of the first frame rate, between the plurality of image frames based on the motion in the image;
By adding the image blocks associated by the motion vector between the plurality of image frames, the plurality of image frames are combined to generate one image frame, which is lower than the first frame rate Frame synthesizing means for outputting as an image signal of the second frame rate;
An image processing apparatus comprising:
前記フレーム合成手段は、前記差分の絶対値が所定値以上である場合には、前記基準画像フレームの前記画像ブロックと前記基準画像フレームの同一の前記画像ブロックとを加算し、前記差分の絶対値が所定値未満である場合には、前記動きベクトルによって関連付けられた前記基準画像フレームの前記画像ブロックと他の前記画像フレームの前記画像ブロックとを加算する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The motion vector calculation means calculates a difference between pixel values of the image block of the reference image frame as a reference for synthesis and the image block of the other image frame,
When the absolute value of the difference is greater than or equal to a predetermined value, the frame composition unit adds the image block of the reference image frame and the same image block of the reference image frame, and calculates the absolute value of the difference The image block of the reference image frame associated with the motion vector is added to the image block of another image frame when the value is less than a predetermined value. Image processing device.
検出された前記輝度レベルに基づいて、前記画像フレームを合成するか否かを判定するフレーム合成判定手段と、
前記第1のフレームレートの画像信号を構成する複数の前記画像フレームを蓄積するフレーム蓄積手段と、
前記フレーム合成判定手段によって、前記画像フレームを合成すると判定された場合に、前記フレーム蓄積手段に蓄積されている前記画像フレームに前記画像ブロックを設定するブロック設定手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。 Signal level detecting means for detecting a luminance level of the image signal of the first frame rate or the image signal of the second frame rate;
Frame composition determination means for determining whether to synthesize the image frame based on the detected luminance level;
Frame storage means for storing a plurality of the image frames constituting the image signal of the first frame rate;
A block setting unit that sets the image block in the image frame stored in the frame storage unit when the frame synthesis determination unit determines to combine the image frame;
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第1のフレームレートの画像信号を構成する画像フレームの部分領域である画像ブロックを、画像中の動きに基づいて複数の前記画像フレーム間で関連付ける動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、
複数の前記画像フレーム間で前記動きベクトルによって関連付けられた前記画像ブロックを加算することによって、前記複数の画像フレームを合成して1枚の画像フレームを生成し、前記第1のフレームレートよりも低い第2のフレームレートの画像信号として出力するフレーム合成手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 Imaging means for performing imaging and outputting an image signal of a first frame rate;
Motion vector calculating means for calculating a motion vector for associating an image block, which is a partial region of an image frame constituting the image signal of the first frame rate, between the plurality of image frames based on a motion in the image;
By adding the image blocks associated by the motion vector between the plurality of image frames, the plurality of image frames are combined to generate one image frame, which is lower than the first frame rate Frame synthesizing means for outputting as an image signal of the second frame rate;
An imaging device comprising:
前記フレーム合成手段は、前記差分の絶対値が所定値以上である場合には、前記基準画像フレームの前記画像ブロックと前記基準画像フレームの同一の前記画像ブロックとを加算し、前記差分の絶対値が所定値未満である場合には、前記動きベクトルによって関連付けられた前記基準画像フレームの前記画像ブロックと他の前記画像フレームの前記画像ブロックとを加算する
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The motion vector calculation means calculates a difference between pixel values of the image block of the reference image frame as a reference for synthesis and the image block of the other image frame,
When the absolute value of the difference is greater than or equal to a predetermined value, the frame composition unit adds the image block of the reference image frame and the same image block of the reference image frame, and calculates the absolute value of the difference 5. The method according to claim 4, wherein when the value is less than a predetermined value, the image block of the reference image frame associated with the motion vector is added to the image block of another image frame. Imaging device.
検出された前記輝度レベルに基づいて、前記画像フレームを合成するか否かを判定するフレーム合成判定手段と、
前記第1のフレームレートの画像信号を構成する複数の前記画像フレームを蓄積するフレーム蓄積手段と、
前記フレーム合成判定手段によって、前記画像フレームを合成すると判定された場合に、前記フレーム蓄積手段に蓄積されている前記画像フレームに前記画像ブロックを設定するブロック設定手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の撮像装置。
Signal level detecting means for detecting a luminance level of the image signal of the first frame rate or the image signal of the second frame rate;
Frame composition determination means for determining whether to synthesize the image frame based on the detected luminance level;
Frame storage means for storing a plurality of the image frames constituting the image signal of the first frame rate;
A block setting unit that sets the image block in the image frame stored in the frame storage unit when the frame synthesis determination unit determines to combine the image frame;
The imaging device according to claim 4, further comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009044361A (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Sony Corp | Image processor, and image processing method |
CN102415088A (en) * | 2009-04-22 | 2012-04-11 | 高通股份有限公司 | System and method to selectively combine video frame image data |
US8787466B2 (en) | 2009-09-16 | 2014-07-22 | Fujitsu Limited | Video playback device, computer readable medium and video playback method |
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2005
- 2005-05-13 JP JP2005141567A patent/JP2006319784A/en not_active Withdrawn
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