JP2006325274A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、露光量の異なる複数の画像を合成して出力する画像合成装置を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus including an image composition device that synthesizes and outputs a plurality of images having different exposure amounts.
固体撮像素子を有する撮像装置においては、銀塩フィルムに比べて固体撮像素子のダイナミックレンジが狭いため、例えば明るい背景のもとで被写体を撮影する場合、被写体の黒つぶれや、背景の白とびが生じる。このような現象を防ぐために、被写体、背景それぞれに対し適正露出の画像を撮影し、それら露光量の異なる複数の画像を合成する方法が提案されている。 In an imaging device having a solid-state image sensor, the dynamic range of the solid-state image sensor is narrower than that of a silver salt film. For example, when shooting a subject under a bright background, the subject may be blacked out or the background may be overexposed. Arise. In order to prevent such a phenomenon, a method has been proposed in which images of appropriate exposure are taken for each of the subject and the background, and a plurality of images having different exposure amounts are combined.
図20に、露光量の異なる2つの画像を合成してダイナミックレンジの広い画像を得る方法の概念図を示す。図20において、図20の(B)に示す長時間露光画像は人物や木に露出があっており背景が白とびしているとする。また、図20の(A)に示す短時間露光画像は背景に露出があっており人物が黒つぶれしているとする。これらの画像の合成は、例えば以下の方法で行うことができる。まず、長時間露光画像に対して適当な閾値を設定し画素値が閾値以上の領域が白とびの領域と一致するようにする。次いで、前記閾値以上の領域については、短時間露光画像の対応する(同位置の) 画像を貼り付けて合成する。このようにして合成することで、図20の(C)に示すように、背景、人物共に露出のあったダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。 FIG. 20 shows a conceptual diagram of a method for obtaining an image having a wide dynamic range by combining two images having different exposure amounts. In FIG. 20, it is assumed that the long-exposure image shown in FIG. 20 (B) has a person or tree exposed and the background is overexposed. Further, it is assumed that the short-time exposure image shown in FIG. 20A is exposed in the background and the person is blackened. These images can be synthesized by the following method, for example. First, an appropriate threshold value is set for the long-exposure image so that the region where the pixel value is equal to or greater than the threshold value matches the overexposed region. Next, for the area equal to or greater than the threshold, an image corresponding to the short exposure image (at the same position) is pasted and combined. By synthesizing in this way, an image with a wide dynamic range in which both the background and the person are exposed can be obtained as shown in FIG.
しかしながら、一つの撮像素子で露光量の異なる画像を複数枚撮影する場合、各画像の撮影タイミングはずれているため、例えば被写体が移動していたり、手ぶれが発生した場合に、画像間に位置ずれが生じる。このように位置ずれを生じている複数の画像を合成すると、図21に示すように、被写体が2重になるなど不自然な画像になってしまう。 However, when shooting multiple images with different exposure amounts with a single image sensor, the shooting timing of each image is shifted, so that for example when the subject is moving or camera shake occurs, there is a positional shift between the images. Arise. When a plurality of images having such positional deviations are combined, an unnatural image such as a double subject is formed as shown in FIG.
従来、このような画像の位置ずれを補正する方法として、特許3110797号に提案がなされている。次に、上記特許3110797号に開示されている従来の補正方法について説明する。図22は従来の補正方法を示す概念図である。図22に示すように、画像aと画像bとは手ぶれにより画面全体がずれている場合、従来の補正方法では、これらの画像をずらして、図22中の共通エリアの部分が得られるように合成している。 Conventionally, Japanese Patent No. 3110797 has proposed a method for correcting such image misalignment. Next, a conventional correction method disclosed in Japanese Patent No. 3110797 will be described. FIG. 22 is a conceptual diagram showing a conventional correction method. As shown in FIG. 22, when the image a and the image b are shifted on the whole screen due to camera shake, the conventional correction method shifts these images so that the common area portion in FIG. 22 is obtained. Synthesizing.
図23は、従来の補正方法を実施するための画像合成装置の構成例を示すブロック図である。入力画像を用いて動き検出206 で検出された画面ぶれ情報により、メモリ制御部205 がフィールドメモリ204aを制御して、図22中の共通エリアに相当する画像を読み出す。この共通エリア画像は、拡大補間部202aで入力画像と同等のサイズに拡大された後、フィールドメモリ204bに格納される。続いて同様に処理され、拡大補間部202aから出力される画像と、フィールドメモリ204bから読み出される前フレームの画像とが加算器202bにて合成され、ぶれを補正した画像が得られる様に構成されている。なお、図23において、201 はA/D変換器、203 はD/A変換器である。
上記のように、従来提案の補正技術においては、画像全体をずらして共通エリアを得て画像のぶれ補正を行っており、画像全体がぶれる手ぶれを補正するには適した方法である。しかしながら、画像のぶれには一部の被写体が動く被写体ぶれも存在する。図24の左側に示す2枚の画像は、画像全体が手ぶれをしており、且つ飛行機が手ぶれ方向とは別方向に被写体ぶれを起こしているものとする。したがって、図24に示すような画像について、飛行機の動いた方向に画面全体をずらして補正すると、人物や木など他の被写体がずれた画像として合成される。このように、被写体ぶれした画像全体をずらして合成すると適切に合成されない場合があるが、従来提案の補正技術ではかかる観点について考慮がなされていない。 As described above, the conventionally proposed correction technique shifts the entire image to obtain a common area and performs image blur correction, which is a suitable method for correcting camera shake that blurs the entire image. However, the image blur includes a subject blur in which a part of the subject moves. In the two images shown on the left side of FIG. 24, it is assumed that the entire image is shaken, and that the airplane is shaken in a direction different from the shake direction. Therefore, when the image as shown in FIG. 24 is corrected by shifting the entire screen in the direction in which the airplane moves, the image is synthesized as an image in which other subjects such as people and trees are shifted. As described above, when the entire image blurred in the subject is shifted and combined, there is a case where the combined image may not be appropriately combined. However, in the conventionally proposed correction technique, this viewpoint is not taken into consideration.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、予め撮影された露光量の異なる複数の画像を用いて、良好な画像合成処理が可能な画像合成装置を備えた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 circumstances, and provides an imaging device including an image composition device that can perform a good image composition process using a plurality of images that have been captured in advance and have different exposure amounts. With the goal.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、被写体像を光電変換して電気信号として出力する撮像素子と、画像データを格納するためのメモリと、複数の画像を合成処理する画像合成装置とを備えた撮像装置であって、前記メモリは、前記撮像素子によりあらかじめ撮影された露光量の異なる複数の画像を格納し、前記画像合成装置は、前記メモリに格納されている前記露光量の異なる複数の画像を入力して合成処理を施すことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、前記メモリから読み出した前記露光量の異なる複数画像を用いて動きベクトルを検出すると共に、前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を生成して前記メモリに格納させる動きベクトル検出部と、前記動きベクトル及び前記メモリに格納された前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を用いて合成画像を切り換え出力する切換手段とを有することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the image synthesizing apparatus detects a motion vector using the plurality of images having different exposure amounts read from the memory, and has different exposure amounts. A motion vector detection unit that generates a binarized image of a plurality of images and stores the binarized image in the memory, and a combination using the binarized images of the motion vector and the plurality of images stored in the memory with different exposure amounts And switching means for switching and outputting the image.
請求項3に係る発明は、被写体像を光電変換して電気信号として出力する撮像素子と、画像データを格納するためのメモリと、複数の画像を合成処理する画像合成装置とを備えた撮像装置であって、前記メモリは、前記撮像素子によりあらかじめ撮影された露光量の異なる複数の画像を格納し、前記画像合成装置は、前記メモリに格納されている前記露光量の異なる複数の画像を入力して、ぶれの種類を判定し、その判定結果をもとに手ぶれ補正処理もしくは被写体ぶれ補正処理のいずれかの補正処理を切り換えて行って合成画像を出力することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus comprising: an imaging element that photoelectrically converts a subject image and outputting the result as an electrical signal; a memory that stores image data; The memory stores a plurality of images with different exposure amounts previously captured by the imaging device, and the image composition device inputs the plurality of images with different exposure amounts stored in the memory. Then, the type of blur is determined, and based on the determination result, either the camera shake correction process or the subject blur correction process is switched and output, and a composite image is output.
請求項4に係る発明は、請求項3に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、前記メモリから読み出した前記露光量の異なる複数画像を用いて動きベクトルを検出すると共に、前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を生成して前記メモリに格納させる動きベクトル検出部と、前記動きベクトル及び前記メモリに格納された前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を用いてぶれが発生しているのか否かを判定して出力するぶれ判定部と、前記ぶれ判定部の結果をもとに、手ぶれ補正処理もしくは被写体ぶれ補正処理のいずれかの補正処理を行って合成画像を切り換え出力する切換手段とを有することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging device according to the third aspect, the image composition device detects a motion vector using a plurality of images having different exposure amounts read from the memory, and has different exposure amounts. A motion vector detection unit that generates a binarized image of a plurality of images and stores the binarized image in the memory, and blurs using the binarized images of the plurality of images having different exposure amounts stored in the motion vector and the memory. A blur determination unit that determines whether or not the image has occurred and outputs the resultant image, and based on the result of the blur determination unit, performs either a camera shake correction process or a subject blur correction process to obtain a composite image. And switching means for switching output.
請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、ローパスフィルタを更に備え、前記合成処理を施された画像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging device according to any one of the first to fourth aspects, the image synthesis device further includes a low-pass filter, and applies the low-pass filter to the image signal subjected to the synthesis process. It is comprised so that it may be comprised.
請求項6に係る発明は、請求項2又は4に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、動きベクトルを検出する領域を特定する動きベクトル検出領域特定手段を更に備え、前記切換手段は、前記動きベクトル検出領域に対応する画像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the second or fourth aspect, the image synthesizing device further includes a motion vector detection region specifying unit that specifies a region for detecting a motion vector, and the switching unit includes the switching unit, The image signal corresponding to the motion vector detection region is configured to be subjected to a low pass filter.
請求項7に係る発明は、請求項6に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、前記ぶれの種類を判定して出力するぶれ種類判定部を有し、前記切換手段は、前記ぶれ種類判定部から出力された結果が被写体ぶれを示す場合、前記一方の画像と前記他方の画像を合成して得られる画像に対して、前記動きベクトル検出領域に対応する画像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the imaging device according to the sixth aspect, the image synthesizing apparatus includes a blur type determination unit that determines and outputs the type of blur, and the switching unit determines the blur type determination. When the result output from the unit indicates subject blur, a low-pass filter is applied to an image signal corresponding to the motion vector detection region for an image obtained by combining the one image and the other image. It is characterized by being comprised.
請求項8に係る発明は、請求項4に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、前記動きベクトルをもとに前記露光量の異なる複数の画像のうちの一方の画像の座標を水平及び垂直方向にずらした画像と、前記露光量の異なる複数の画像のうちの他方の画像とから、画像間の不一致領域を求め、前記切換手段は、前記動きベクトルをもとに前記一方の画像を水平及び垂直方向に座標をずらした画像と前記他方の画像とを合成して得られる手ぶれ補正画像に対して、前記不一致領域に対応する画素像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the fourth aspect, the image synthesizing apparatus sets horizontal and vertical coordinates of one of the plurality of images having different exposure amounts based on the motion vector. A mismatch area between the images is obtained from the image shifted in the direction and the other image of the plurality of images having different exposure amounts, and the switching unit horizontally converts the one image based on the motion vector. And a low-pass filter is applied to a pixel image signal corresponding to the inconsistent region with respect to an image stabilization image obtained by synthesizing an image whose coordinates are shifted in the vertical direction and the other image. It is a feature.
請求項9に係る発明は、請求項4に係る撮像装置において、前記画像合成装置は、前記動きベクトルをもとに前記複数の二値画像のうちの一方の画像に係る二値画像の座標を水平及び垂直方向にずらした画像と、前記複数の二値画像のうちの他方の画像とから、画像間の不一致領域を求め、前記切換手段は、前記動きベクトルをもとに前記一方の画像を水平及び垂直方向に座標をずらした画像と前記他方の画像とを合成して得られる手ぶれ補正画像に対して、前記不一致領域に対応する画像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to claim 9 is the imaging apparatus according to
請求項10に係る発明は、請求項9に係る撮像装置において、前記切換手段は、前記ぶれ判定信号が手ぶれを示す場合、前記動きベクトルをもとに前記一方の画像を水平及び垂直方向に座標をずらした画像と前記他方の画像とを合成して得られる手ぶれ補正画像に対して、前記不一致領域に対応する画素像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とするものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the ninth aspect, the switching means coordinates the one image in the horizontal and vertical directions based on the motion vector when the blur determination signal indicates camera shake. The camera shake correction image obtained by combining the image with the shifted image and the other image is configured to apply a low-pass filter to the pixel image signal corresponding to the mismatch region. is there.
本発明によれば、予め撮影された露光量の異なる複数の画像を用いて、良好な画像合成処理が可能な撮像装置を実現できる。また、動きのある被写体を撮影した複数枚の画像を用いて、手ぶれや被写体ぶれの影響の少ない画像処理が可能な画像情報を容易に得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can perform a favorable image composition process is realizable using the several image image | photographed in advance from which the exposure amount differs. Further, it is possible to easily obtain image information capable of image processing with less influence of camera shake and subject shake using a plurality of images obtained by shooting a moving subject.
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
(実施例1)
まず、本発明に係る撮像装置の実施例1について説明する。図1は、実施例1に係る撮像装置の基本構成を示すブロック図である。1は被写体像を光電変換して電気信号として出力するCCD撮像素子、2は画像の色補正やエッジ強調などを行う画像処理装置、3は画像データを格納するためのメモリ、4は複数の画像を合成する画像合成装置、5はこれらの各装置を制御するCPU、6はメモリと他の装置(画像処理装置、画像合成装置、CPU)を接続するためのバスである。
Example 1
First, a first embodiment of the imaging apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. 1 is a CCD image sensor that photoelectrically converts a subject image and outputs it as an electrical signal, 2 is an image processing device that performs color correction and edge enhancement of the image, 3 is a memory for storing image data, and 4 is a plurality of
CCD1により撮像された画像は、バス6を介してメモリ3に格納される。メモリ3には露光量の異なる複数の画像をあらかじめ撮影して格納しておく。画像合成装置4はメモリ3に格納されている前記露光量の異なる複数の画像を入力して、ぶれの種類を判定し、その判定結果に応じた合成処理を施して、ぶれ補正画像としてメモリ3に格納する。補正された画像は必要に応じてメモリ3から読み出されて画像処理装置2において処理される。
An image captured by the
次に、実施例1における画像合成装置について詳細に説明する。なお、以下の説明において、前記露光量の異なる複数の画像のうち一方を画像a,他方を画像bと称する。図2は図1における画像合成装置4の構成例を示すブロック構成図である。図2において、11は動きベクトル検出部で、該動きベクトル検出部11では、メモリ3から読み出した画像a,bを用いて、画像全体として一つの動きベクトルを検出する。また、動きベクトル検出の際に、画像a,bを二値化した二値画像a,bが生成され、メモリ3に格納される。ぶれ判定部12では、前記動きベクトル及び二値画像a,bを用いて、手ぶれが発生しているのか否かを判定し出力する。切換手段13では前記手ぶれ判定の結果をもとに、スイッチ16,17を適宜切り換えて手ぶれ補正処理部14,若しくは、被写体ぶれ補正処理部15のいずれかの処理を行って合成画像を出力する。
Next, the image composition apparatus in
次に、図2に示した画像合成装置の各構成部材の詳細について説明する。図3は図2における動きベクトル検出部11の構成例を示すブロック構成図である。動きベクトル検出領域特定手段21では、動きベクトルを検出する領域を特定する。図4に示すように、画像a,b間で被写体のずれている部分を動きベクトル検出領域として特定する。特定した動きベクトル検出領域の情報は、一旦メモリ3に格納される。また、動きベクトル検出領域を特定する際に生成する二値画像a,b(後述)についても、メモリ3に格納する。ブロック設定手段22では、前記動きベクトル検出領域の情報をメモリ3から読み出し、特定の一ブロックを動きベクトル検出における基準ブロックとして設定する。図5に示すように、ブロック設定手段22により設定するブロックを基準ブロックとし、その周囲に探索範囲を設け、動きベクトル算出部23で動きベクトルを検出する。基準ブロックと探索範囲は異なる画像内に設定する。例えば、基準ブロックを画像bに設定する場合は、探索範囲は画像aに設定する。
Next, details of each component of the image composition apparatus shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a block configuration diagram showing a configuration example of the motion
動きベクトルは、ブロック設定手段22で設定した基準ブロックに対してのみ算出し、その結果を画像全体として一つの動きベクトルとする。動きベクトルを算出する方法としては、例えばブロックマッチング法を用いる。ブロック設定手段22により設定する基準ブロックに対して、動きベクトルの探索範囲内の各ブロックとの類似度を求め、最も類似度の高いブロックへのベクトルを動きベクトルとする。有効判定部24では、ブロック設定手段22により設定したブロックが動きベクトル検出の基準ブロックとして適切かどうかや、動きベクトル算出部により算出した動きベクトルの妥当性を判定する。もしこれらが妥当でない場合は、算出した動きベクトルを出力しないように動きベクトル算出部23を制御する。
The motion vector is calculated only for the reference block set by the block setting means 22, and the result is used as one motion vector for the entire image. As a method for calculating the motion vector, for example, a block matching method is used. For the reference block set by the block setting means 22, the similarity to each block in the motion vector search range is obtained, and the vector to the block with the highest similarity is used as the motion vector. The
上記説明では、動きベクトル検出領域の情報をメモリ3に格納するようにしたものを示したが、動きベクトル検出領域特定手段21とブロック設定手段22との間に専用のメモリを設けてもよい。
In the above description, the motion vector detection area information is stored in the
図6は、図3における動きベクトル検出領域特定手段21の構成例を示すブロック図である。画像a,bはそれぞれ二値化部31,32で二値化され、二値画像a,bが生成される。このとき、画像a,bの二値化閾値が次式(1)の関係を満足するように設定する。
閾値b=閾値a×(露光量b/露光量a) ・・・・・・・・・・(1)
式(1)のように各閾値を設定することで、画像a,b間にずれがなければ、全く同一の二値画像を得ることができる。したがって、逆にずれの発生している部分は、二値画像a,bで値が異なることになる。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the motion vector detection region specifying means 21 in FIG. Images a and b are binarized by
Threshold b = threshold a × (exposure amount b / exposure amount a) (1)
By setting each threshold value as in Expression (1), the same binary image can be obtained if there is no deviation between the images a and b. Therefore, on the contrary, the portion where the deviation occurs has different values in the binary images a and b.
前記二値画像a,bは比較部33で比較され、値の異なる領域が「1」である二値画像として動きベクトル検出領域が出力される。図7は、比較部33の更に詳細な構成例を示すブロック構成図である。排他的論理和回路41で二値画像a,bの排他的論理和をとることにより、不一致領域が「1」となるような二値画像不一致領域情報が生成される。この二値画像不一致領域情報は、それをイネーブルとするカウンタ42により、「1」の連続した回数がカウントされ、そのカウント値が比較器43により、あらかじめ設定される連続検出量閾値を超えた場合にのみ、セレクタ44を経て「1」が出力される。この構成をとることで、ノイズ等の影響によって生じる不一致が取り除かれる。
The binary images a and b are compared with each other by the
図8は、図3におけるブロック設定手段22でのブロック設定方法についての説明図である。ブロック設定手段22では、メモリ3に格納されている動きベクトル検出領域内の特定の一ブロックを、動きベクトル検出の基準ブロックとして設定する。図8に示す図示例では、画像をブロック状に区切り、画面の中央のブロックから外縁に向かって螺旋状に動きベクトル検出領域の情報をサーチしていく。最初に「1」(不一致領域)が含まれるブロックを発見したら、そのブロックの位置に対応する画像bのブロックをメモリ3から読み出し、基準ブロックとして出力する。このような方法によれば、なるべく画像中央に近いブロックを基準ブロックとして設定できることになり、画面の端に基準ブロックをとる場合に比べて、動きベクトルを発見できる可能性を高くできる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a block setting method in the block setting means 22 in FIG. The block setting means 22 sets one specific block in the motion vector detection area stored in the
当然、ブロック設定方法は上記手法に限定されるものではない。例えば、動きベクトル検出領域を画面左上から順にサーチして、最初に不一致領域が含まれるブロックを基準ブロックとして設定してもよい。このような方法によれば、動きベクトル検出領域の情報を、メモリ3から読み出す際のアドレシングを簡易な方法で行うことができる。また、画面横方向への不一致連続数が最大の領域に含まれるブロックを基準ブロックとして設定してもよい。このような画面横方向に長い不一致領域は、画面縦方向に発生した手ぶれによるずれの可能性が高く、手ぶれによる動きベクトルを検出できる可能性を高くできる。当然、画面縦方向への不一致連続数が最大の領域に含まれるブロックを基準ブロックとして設定してもよい。上記の方法を複数組み合わせて、ブロックを設定することも可能である。
Of course, the block setting method is not limited to the above method. For example, the motion vector detection area may be searched in order from the upper left of the screen, and the block including the mismatch area first may be set as the reference block. According to such a method, it is possible to perform addressing when information on the motion vector detection region is read from the
図9は、図3における有効判定部24の構成例を示すブロック図である。画像bに対して白とび、黒つぶれ、グレーの判定を行う。白とび判定部51は、画像bの任意領域の全画素値が白閾値以上であれば、前記領域を白とびと判定する。黒つぶれ判定部52は、画像bの任意領域の全画素値が黒閾値以下であれば、前記領域を黒つぶれと判定する。更に、画像bの任意領域の画素値最大値と最小値を、それぞれ最大値抽出部53,最小値抽出部55から求め、その差分値を減算器57にて算出する。差分値は比較器59により輝度差閾値と比較され、閾値以下であれば領域内で輝度差がなくグレーであると判定する。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the
また、類似度から動きベクトルの妥当性を判定する。動きベクトル算出部23から出力される類似度の集合に対して、最大値抽出部54,最小値抽出部56により最大値と最小値を求める。その差分値を減算器58にて算出し、その結果を比較器60により類似度差閾値と比較し、閾値以下であれば前記類似度の集合の最大値へのベクトルを、動きベクトルとする事に妥当性が無いと判定する。
Also, the validity of the motion vector is determined from the similarity. For the set of similarities output from the motion
上記画像bの任意領域をブロック設定手段22により設定された基準ブロックとすれば、白とび、黒つぶれ、グレーのいずれかが判定された場合、設定した基準ブロックは動きベクトル検出に適さないと判断することができる。また、基準ブロックからの動きベクトル算出における探索範囲(画像a)を、これらの判定部に入力すれば、前記探索範囲が動きベクトル検出に適するかどうかを判定できる。 Assuming that an arbitrary area of the image b is a reference block set by the block setting means 22, if any of overexposure, blackout, or gray is determined, it is determined that the set reference block is not suitable for motion vector detection. can do. Further, if a search range (image a) in motion vector calculation from the reference block is input to these determination units, it can be determined whether or not the search range is suitable for motion vector detection.
図9における白とび判定、黒つぶれ判定、グレー判定、動きベクトル無効判定の各結果を組み合わせて有効信号を生成し、ブロック設定手段22及び動きベクトル算出部23に出力する。どのような組み合わせも可能だが、例えば、白とび、黒つぶれ、グレーがいずれも判定されない場合に、ブロック設定手段22に対して有効信号を出力し、動きベクトル無効と判定された場合は、動きベクトル算出部23に対して有効信号を出力する。
A valid signal is generated by combining the results of whiteout determination, blackout determination, gray determination, and motion vector invalidity determination in FIG. 9, and is output to the block setting means 22 and the motion
図10は、図2におけるぶれ判定手段12の構成例を示すブロック図である。座標変換手段61は、メモリ3から読み出した二値画像bを動きベクトルをもとに水平及び垂直方向にずらし、二値画像b′として出力する。差分算出手段62では二値画像a,b′を比較して差分画像及び差分情報を出力する。図11は差分算出手段62の更に詳細な構成例を示すブロック図である。排他的論理和回路71で二値画像a,b′の排他的論理和をとって二値画像a,b′間の不一致領域を求め、それを差分画像として出力する。また、差分画像の「1」の個数をカウンタ72により計数して、二値画像a,b′間の不一致領域の画素数を差分情報として出力する。差分画像は、図12に示すように、画像全体が動きベクトルの方向に手ぶれを生じていると仮定して二つの画像を合成した場合に不一致となる領域を示し、差分情報はその不一致領域の大きさを示すものである。ぶれ判定信号生成手段63では、前記差分情報と動きベクトルから、手ぶれか被写体ぶれかを判定し、結果をぶれ判定信号として出力する。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of the
図13は、ぶれ判定信号生成手段63の更に詳細な構成例を示すブロック図である。ここでは、ぶれ判定信号が「1」の場合を手ぶれ、「0」の場合を被写体ぶれとする。動きベクトル有無判定部81は、動きベクトル算出部23から動きベクトルが出力された場合は「1」を、動きベクトルが出力されない場合、すなわち動きベクトルが検出されない場合は「0」を出力する。一方、差分情報は比較器82により差分閾値と比較され、差分閾値以下の場合は「1」、以上の場合は「0」を出力する。上記二つの二値信号は、AND83にて論理積をとってぶれ判定信号として出力される。このような構成によれば、動きベクトルが検出され且つ差分情報が閾値以下の場合は、ぶれ判定信号が「1」となり、手ぶれと判定される。差分情報が閾値以上であった場合や、動きベクトルが検出されなかった場合は、ぶれ判定信号が「0」となり、被写体ぶれと判定される。
FIG. 13 is a block diagram showing a more detailed configuration example of the shake determination signal generation means 63. As shown in FIG. Here, camera shake is indicated when the shake determination signal is “1”, and subject shake is indicated when “0”. The motion vector presence /
ここで、差分閾値は任意に設定することが可能である。例えば、ある特定の値を設定すれば、手ぶれとみなして補正した場合の不一致領域の大きさがある特定の値以下になる場合を、手ぶれとみなすことができる。また、二値画像a,bの不一致領域の画素数を差分閾値としてもよい。この場合、図3に示す動きベクトル検出領域特定手段21に、二値画像a,bの不一致領域の画素数を計数する手段を付加して出力した結果を、差分閾値とすればよい。このように差分閾値を設定すれば、手ぶれとみなして補正した結果、補正の前後で不一致領域が減少する場合を、手ぶれとみなすことができる。 Here, the difference threshold can be arbitrarily set. For example, if a certain specific value is set, a case where the size of the mismatch area when it is corrected as a camera shake is less than a certain value can be regarded as a camera shake. Alternatively, the number of pixels in the mismatch area between the binary images a and b may be used as the difference threshold value. In this case, a result obtained by adding means for counting the number of pixels in the mismatched areas of the binary images a and b to the motion vector detection area specifying means 21 shown in FIG. If the difference threshold value is set in this way, a case where the mismatch area decreases before and after the correction as a result of the camera shake can be regarded as a camera shake.
図14は、図2における切換手段13の具体的な構成例を示すブロック図である。座標変換手段91は、動きベクトルをもとに画像bを水平及び垂直方向にずらした画像を生成する。合成手段92は、二つの画像を合成する合成手段である。二値画像aの値が「1」(若しくは「0」) の領域に対応する画素は画像aを、「0」(若しくは「1」) の領域に対応する画素は、もう一方の画像bを用いて合成される。ローパスフィルタ93は、動きベクトル検出領域に対応する入力画像内の領域にのみローパスフィルタ処理を施す。スイッチ94、95はぶれ判定信号に応じて接続の切り換わるスイッチである。
FIG. 14 is a block diagram showing a specific configuration example of the switching means 13 in FIG. The coordinate conversion means 91 generates an image obtained by shifting the image b in the horizontal and vertical directions based on the motion vector. The combining
次に、ぶれ判定信号が被写体ぶれと手ぶれの各々の場合についての画像合成動作について説明する。ぶれ判定信号が被写体ぶれの場合、合成した画像のぶれ領域にローパスフィルタをかけて補正する。まず、スイッチ94をs2側に接続し、画像a,bを合成手段92で合成する。ここで得られる画像は、図15に示すように、動きベクトル検出領域に対応する領域の画像がぶれて合成されたものになっている。前記合成された画像に対し、動きベクトル検出領域に対応する領域にローパスフィルタ処理を行う。スイッチ95はs2側に接続し、前記ローパスフィルタをかけた画像を合成画像としてメモリ3に格納する。これにより、画像がぶれている部分を目立たなくし、画質の良好でダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。
Next, an image composition operation when the shake determination signal is subject shake and camera shake will be described. When the blur determination signal is subject blur, a blur region of the synthesized image is corrected by applying a low-pass filter. First, the
ぶれ判定信号が手ぶれの場合、動きベクトルの方向に画像全体をずらして合成する。まず、座標変換手段91により画像bを動きベクトルの方向にずらした画像を生成する。スイッチ94をs1側に接続し、合成手段92では、画像aと、前記画像bを動きベクトルの方向にずらした画像とを合成する。スイッチ95はs1に接続して、ローパスフィルタはかけずにメモリ3に格納する。この処理で得られる画像は図16に示すように、手ぶれによる画像ぶれの補正された画像になっており、画質の良好でダイナミックの広い画像を得ることができる。
When the camera shake determination signal is camera shake, the entire image is shifted in the direction of the motion vector. First, the coordinate conversion means 91 generates an image in which the image b is shifted in the direction of the motion vector. The
以上、本実施例によると、画像が手ぶれを生じているか被写体ぶれを生じているかを、画像として一つの動きベクトル及び二値画像間の演算のみを用いて判定し、ぶれの種類に応じて画像合成の方法を適切に切り換えるため、簡易な処理でぶれ判定が可能であり、且つ、画質の良好でダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it is determined whether an image has a camera shake or a subject shake by using only one motion vector and an arithmetic operation between binary images as an image, and the image depends on the type of the shake. Since the combining method is appropriately switched, it is possible to determine blurring with simple processing, and it is possible to obtain an image with good image quality and a wide dynamic range.
(実施例2)
次に、本発明の実施例2について説明する。図17は、本実施例に係る撮像装置における画像合成装置の構成を示すブロック図である。切換手段13a以外の構成は、実施例1の画像合成装置と同一であるので説明を割愛する。本実施例における切換手段13aでは、スイッチ16〜18を適宜切り換えて、手ぶれ補正処理部14,若しくは、被写体ぶれ補正処理部15のいずれか、若しくは両方の処理を行って合成画像を出力する。
(Example 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of an image composition device in the imaging apparatus according to the present embodiment. Since the configuration other than the switching means 13a is the same as that of the image synthesizing apparatus of the first embodiment, the description thereof is omitted. In the switching means 13a in the present embodiment, the
図18は、本実施例における切換手段13aの具体的な構成例を示すブロック図である。座標変換手段91,合成手段92,ローパスフィルタ93,スイッチ94,95は、図14に示した実施例1における切換手段13と同一であるので説明を割愛する。スイッチ96は、ぶれ判定信号に応じて、ローパスフィルタをかける領域を、動きベクトル検出領域と差分画像とで切り換えるスイッチである。
FIG. 18 is a block diagram showing a specific configuration example of the switching means 13a in the present embodiment. The coordinate conversion means 91, the synthesis means 92, the low-
次に、ぶれ判定信号が被写体ぶれと手ぶれの各々の場合についての画像合成動作について説明する。ぶれ判定信号が被写体ぶれの場合、スイッチ96はs2側に接続し、ローパスフィルタをかける領域として動きベクトル検出領域が選択されるので、実施例1と同様の処理が行われる。ぶれ判定信号が手ぶれの場合、動きベクトルの方向に画像全体をずらして合成するまでは実施例1と同様である。すなわち、座標変換手段91により画像bを動きベクトルの方向にずらした画像を生成し、スイッチ94をs1側に接続して、画像aと、前記画像bを動きベクトルの方向にずらした画像とを合成手段92にて合成する。
Next, an image composition operation when the shake determination signal is subject shake and camera shake will be described. When the blur determination signal is subject blur, the
次いで、スイッチ96をs1側に接続し、差分画像に対応する領域にローパスフィルタ処理を行う。図12で示したように、差分画像とは、二値画像aと、二値画像bを動きベクトルの方向にずらした画像との不一致領域であり、手ぶれによる補正画像のぶれ発生領域と一致する。したがって、手ぶれによる補正後に残ったぶれ領域のみにローパスフィルタがかかることになる。最後にスイッチ95をs2側に接続し、前記ローパスフィルタをかけた画像を合成画像としてメモリ3に格納する。
Next, the
図19は、手ぶれと被写体ぶれが共に発生している画像を合成した例を示したものである。手ぶれの補正後も飛行機の部分にはぶれが残るが、上記方法によりローパスフィルタをかける事で、飛行機のぶれ部分が目立たなくなり、更に画質の良好でダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。 FIG. 19 shows an example in which images in which both camera shake and subject shake are generated are combined. Even after the camera shake is corrected, the blur remains in the airplane part. By applying the low pass filter by the above method, the blur part of the airplane becomes inconspicuous, and an image with better image quality and a wide dynamic range can be obtained.
以上、本実施例によると、画像が手ぶれを起こしている場合は、画像をずらして合成する事により手ぶれを補正し、更に、補正後に残ったぶれ部分にはローパスフィルタをかけてぶれを目立たなくできる。したがって、手ぶれと被写体ぶれの混在した画像に対しても、画質の良好でダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, when an image is shaken, the shake is corrected by shifting the image to be combined, and the shake remaining after the correction is applied with a low-pass filter so that the shake is not noticeable. it can. Therefore, an image with good image quality and a wide dynamic range can be obtained even for an image in which camera shake and subject shake are mixed.
1 CCD
2 画像処理装置
3 メモリ
4 画像合成装置
5 CPU
6 バス
11 動きベクトル検出部
12 ぶれ判定手段
13,13a 切換手段
14 手ぶれ補正処理部
15 被写体ぶれ補正処理部
16,17,18 スイッチ
21 動きベクトル検出領域特定手段
22 ブロック設定手段
23 動きベクトル算出部
24 有効判定部
31,32 二値化部
33 比較部
41 排他的論理和回路
42 カウンタ
43 比較器
44 セレクタ
51 白とび判定部
52 黒つぶれ判定部
53,54 最大値抽出部
55,56 最小値抽出部
57,58 減算器
59,60 比較器
61 座標変換手段
62 差分算出手段
63 ぶれ判定信号生成手段
71 排他的論理和回路
72 カウンタ
81 動きベクトル有無判定部
82 比較器
83 AND回路
91 座標変換手段
92 合成手段
93 ローパスフィルタ
94,95,96 スイッチ
1 CCD
2
6 Bus
11 Motion vector detector
12 Shake detection means
13, 13a switching means
14 Image stabilizer
15 Subject blur correction processor
16, 17, 18 switches
21 Motion vector detection area identification means
22 Block setting method
23 Motion vector calculator
24 Validity judgment part
31, 32 Binarization part
33 Comparison part
41 Exclusive OR circuit
42 counter
43 Comparator
44 selector
51 White spot determination unit
52 Black crush detection section
53, 54 Maximum value extraction unit
55, 56 Minimum value extraction unit
57, 58 subtractor
59, 60 comparator
61 Coordinate transformation means
62 Difference calculation means
63 Shake detection signal generation means
71 Exclusive OR circuit
72 counter
81 Motion vector presence / absence judgment unit
82 Comparator
83 AND circuit
91 Coordinate transformation means
92 Synthesis means
93 Low-pass filter
94, 95, 96 switches
Claims (10)
画像データを格納するためのメモリと、
複数の画像を合成処理する画像合成装置とを備えた撮像装置であって、
前記メモリは、前記撮像素子によりあらかじめ撮影された露光量の異なる複数の画像を格納し、
前記画像合成装置は、前記メモリに格納されている前記露光量の異なる複数の画像を入力して合成処理を施すことを特徴とする撮像装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image and outputs it as an electrical signal;
A memory for storing image data;
An image capturing apparatus including an image composition device that performs composition processing of a plurality of images,
The memory stores a plurality of images with different exposure amounts previously captured by the image sensor,
The image synthesizing apparatus is configured to input a plurality of images having different exposure amounts stored in the memory and perform a synthesizing process.
前記メモリから読み出した前記露光量の異なる複数画像を用いて動きベクトルを検出すると共に、前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を生成して前記メモリに格納させる動きベクトル検出部と、
前記動きベクトル及び前記メモリに格納された前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を用いて合成画像を切り換え出力する切換手段とを有することを特徴とする請求項1に係る撮像装置。 The image composition device includes:
Detecting a motion vector using a plurality of images with different exposure amounts read from the memory, and generating a binary image of the plurality of images with different exposure amounts and storing them in the memory;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a switching unit that switches and outputs a composite image using a binarized image of the plurality of images having different exposure amounts stored in the memory and the motion vector.
画像データを格納するためのメモリと、
複数の画像を合成処理する画像合成装置とを備えた撮像装置であって、
前記メモリは、前記撮像素子によりあらかじめ撮影された露光量の異なる複数の画像を格納し、
前記画像合成装置は、前記メモリに格納されている前記露光量の異なる複数の画像を入力して、ぶれの種類を判定し、その判定結果をもとに手ぶれ補正処理もしくは被写体ぶれ補正処理のいずれかの補正処理を切り換えて行って合成画像を出力することを特徴とする撮像装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image and outputs it as an electrical signal;
A memory for storing image data;
An image capturing apparatus including an image composition device that performs composition processing of a plurality of images,
The memory stores a plurality of images with different exposure amounts previously captured by the image sensor,
The image synthesizer inputs a plurality of images with different exposure amounts stored in the memory, determines the type of blur, and based on the determination result, either the camera shake correction process or the subject shake correction process An imaging apparatus characterized by switching the correction processing and outputting a composite image.
前記メモリから読み出した前記露光量の異なる複数画像を用いて動きベクトルを検出すると共に、前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を生成して前記メモリに格納させる動きベクトル検出部と、
前記動きベクトル及び前記メモリに格納された前記露光量の異なる複数の画像の二値化画像を用いてぶれが発生しているのか否かを判定して出力するぶれ判定部と、
前記ぶれ判定部の結果をもとに、手ぶれ補正処理もしくは被写体ぶれ補正処理のいずれかの補正処理を行って合成画像を切り換え出力する切換手段とを有することを特徴とする請求項3に係る撮像装置。 The image composition device includes:
Detecting a motion vector using a plurality of images with different exposure amounts read from the memory, and generating a binary image of the plurality of images with different exposure amounts and storing them in the memory;
A blur determination unit that determines whether or not blur has occurred using a binarized image of a plurality of images having different exposure amounts stored in the motion vector and the memory; and
4. The imaging according to claim 3, further comprising switching means for performing a correction process of either a camera shake correction process or a subject shake correction process based on a result of the shake determination unit to switch and output a composite image. apparatus.
前記切換手段は、前記動きベクトルをもとに前記一方の画像を水平及び垂直方向に座標をずらした画像と前記他方の画像とを合成して得られる手ぶれ補正画像に対して、前記不一致領域に対応する画素像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とする請求項4に係る撮像装置。 The image composition device includes: an image obtained by shifting the coordinates of one of the plurality of images having different exposure amounts based on the motion vector in a horizontal and vertical direction; and a plurality of images having the different exposure amounts. From the other image of
The switching means is arranged in the inconsistent region with respect to a camera shake correction image obtained by synthesizing the one image with the other image and a coordinate shifted in the horizontal and vertical directions based on the motion vector. The imaging apparatus according to claim 4, wherein a low-pass filter is applied to the corresponding pixel image signal.
前記切換手段は、前記動きベクトルをもとに前記一方の画像を水平及び垂直方向に座標をずらした画像と前記他方の画像とを合成して得られる手ぶれ補正画像に対して、前記不一致領域に対応する画像信号にローパスフィルタをかけるように構成されていることを特徴とする請求項4に係る撮像装置。 The image composition device includes: an image obtained by shifting the coordinates of a binary image related to one of the plurality of binary images based on the motion vector in the horizontal and vertical directions; and the plurality of binary images. From the other image, find the mismatch area between the images,
The switching means is arranged in the inconsistent region with respect to a camera shake correction image obtained by synthesizing the one image with the other image and a coordinate shifted in the horizontal and vertical directions based on the motion vector. The imaging apparatus according to claim 4, wherein the imaging apparatus is configured to apply a low-pass filter to a corresponding image signal.
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