JP2006332743A - 電子カメラおよび画像処理プログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】 撮像により生成された画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な電子カメラおよび処理対象の画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な画像処理プログラムを提供すること。
【解決手段】 被写体像を撮像して画像を生成する撮像部と、撮像部による撮像時の撮像条件と、画像の画像情報との少なくとも一方に基づいて、画像を複数の領域に分割する分割部と、撮像条件と、画像情報との少なくとも一方に基づいて、画像の所定の位置ごとに距離情報を抽出する抽出部と、抽出部により抽出した距離情報に基づいて、分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する決定部とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、被写体を撮像して画像を生成する電子カメラ、および、処理対象の画像に対する画像処理をコンピュータで実現する画像処理プログラムに関する。
従来より、電子カメラにより生成された画像において、デジタル画像処理技術を利用して構図を調整する方法が考えられている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の技術では、様々な構図のパターンを予めデータベースとして記録しておき、このデータベースに基づいて、画像を部分的に拡大または縮小して構図を調整している。
特許第3034244号
しかし、上述した技術では、様々な構図のパターンを有するデータベースを予め用意しなければならない。また、データベースのパターンに適合しない画像については、好ましい構図の調整が困難である。
本発明は、撮像により生成された画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な電子カメラおよび処理対象の画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な画像処理プログラムを提供することを目的とする。
本発明の電子カメラは、被写体像を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部による撮像時の撮像条件と、前記画像の画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像を複数の領域に分割する分割部と、前記撮像条件と、前記画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像の所定の位置ごとに距離情報を抽出する抽出部と、前記抽出部により抽出した前記距離情報に基づいて、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する決定部とを備える。
なお、好ましくは、前記決定部により決定した前記倍率に基づいて、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小するサイズ変更部と、前記サイズ変更部により拡大または縮小した前記複数の領域ごとの画像を合成する合成部とをさらに備えるようにしても良い。
また、好ましくは、前記抽出部は、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域を代表する前記距離情報を抽出するようにしても良い。
また、好ましくは、前記決定部は、前記距離情報に加えて、前記複数の領域の相対的な位置関係に基づいて、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定するようにしても良い。
また、好ましくは、前記合成部は、前記距離情報に応じて、前記サイズ変更部により拡大または縮小した前記複数の領域ごとの画像を合成するようにしても良い。
本発明の画像処理プログラムは、処理対象の画像に対する画像処理をコンピュータで実現する画像処理プログラムであって、前記処理対象の画像を取得するか、または、前記処理対象の画像とその画像が撮像された際の撮像条件とを取得する取得ステップと、前記撮像条件と、前記処理対象の画像の画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像を複数の領域に分割する分割ステップと、前記撮像条件と、前記画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像の所定の位置ごとに距離情報を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップにより抽出した前記距離情報に基づいて、前記分割ステップにより分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する決定ステップとを有する。
本発明によれば、撮像により生成された画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な電子カメラ、および、処理対象の画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な画像処理プログラムを提供することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の電子カメラの一例として、コンパクトカメラを用いて説明を行う。なお、本発明の技術を一眼レフデジタルカメラ、動画撮影機能を備えた電子カメラなどに適用するようにしても良い。
図1は、本実施形態の電子カメラ100の機能ブロック図である。図1に示すように、電子カメラ100は、撮影レンズ1、撮影レンズ1を駆動する撮影レンズ駆動部2、画像を撮像する撮像部3、色補正、サイズ変更、圧縮および本発明の特徴である画像合成などを行う画像処理部4、画像を記録する記録部5、ユーザ操作を受け付ける操作部6、画像やメニュー画面などを表示するとともに、予備撮像時にスルー画を表示することによりビューファインダとしても使用可能な表示部7、コンピュータなどの外部機器と相互に接続可能な外部インタフェース部8、各部を制御するCPU9を備える。
撮像部3は、不図示のシャッタ、光電変換手段であるCCD、A/D変換部などを備え、操作部6は、不図示の電源ボタンやレリーズボタンなどを備える。
撮像部3、画像処理部4、記録部5、外部インタフェース部8は、バスを介してCPU9と相互に接続される。また、CPU9はバスを介して操作部6の状態を検知する。また、CPU9の出力は、撮影レンズ駆動部2に接続されるとともに、バスを介して表示部7にも接続される。CPU9は、内部にメモリ10を備え、メモリ10に各制御プログラムを予め記録している。
撮影時には、被写体からの光束は撮影レンズ1により撮像部3の不図示のCCDの撮像面上に結像される。そして、撮像部3は、撮像した画像信号をA/D変換し、画像処理部4により画像処理が施された後に記録部5に記録される。また、CPU9は、撮像部3の不図示のCCDにより生成された画像に基づいて、焦点検出を行い、焦点検出の結果に基づいて、撮影レンズ駆動部2、撮影レンズ1を順に制御してAF動作を行う。
図2に、本発明の特徴である構図の調整が有効な被写体の例を示す。図2に示すように、手前に主要被写体である人物Aが存在し、その後方に背景の被写体である木Bが存在し、さらに後方に別の被写体である城Cが存在する。一般に、このような被写体の撮影において、主要被写体である人物Aとともに写し込みたい背景の被写体が、遠方に存在する場合が多い。これは、図2に示す城Cや山脈などの背景の被写体が、主要被写体と離れた位置に存在し、かつ、近づくことができない場合が多いためである。このような場合、撮像により生成された画像において、背景の被写体が主要被写体に比べて小さくなるため、好ましい構図の画像を得ることができない。そこで、本発明の特徴である構図の調整が有効となる。以下に、撮影時に被写体に応じた適切な構図の調整を行う際の電子カメラ100の動作について説明するが、この処理は、ユーザ操作に応じて実行するようにしても良いし、この処理を行う撮影モードを備えるようにしても良い。
電子カメラ100の撮影時の動作について、図3に示すフローチャートを用いて説明する。図3のフローチャートでは、操作部6の不図示のレリーズボタンを介して撮影開始が指示された場合の動作について説明する。
ステップS1において、CPU9は、各部を介して撮像を行う。なお、CPU9は後述する距離情報の抽出のため、少なくとも2回撮像を行い、生成した画像をメモリ10に一時記録する。
ステップS2において、CPU9は、画像処理部4を介して、ステップS1の撮像により生成した画像を複数の領域に分割する。画像処理部4は、撮像により生成された複数の画像のうち1枚の画像(例えば、最初に撮像された画像)をメモリ10から読み出し、各画素の色情報、コントラスト、AF情報などに基づいて、複数の領域に分割する。ここでは、図2に示す画像において、人物A、木B、城C、それ以外の部分の4つの領域に分割されたものとして以降の説明を行う。
ステップS3において、CPU9は、ステップS1の撮像により生成した画像の所定の位置(以下、「距離抽出点」と称する)における距離情報を抽出する。CPU9は、撮像により生成された複数の画像のうち、連続して生成された2枚の画像をメモリ10から読み出し、後述する方法で距離情報を抽出する。
図4を用いて、複数の被写体(被写体a、被写体b)の距離情報の抽出について説明する。図4に示すように、被写体aは、被写体bよりもCCD3aの撮像面に近い位置に存在する。そして、CCD3aの撮像面から被写体aまでの距離をDa、CCD3aから被写体bまでの距離をDbとする。撮影レンズ1(図1参照)によりCCD3aの撮像面に結像される被写体の位置は、撮像時の振動(例えば、手ブレ)により移動する場合がある。図4に示すように、2回の連続した撮像の間に電子カメラ100が位置1から位置2まで距離dだけ移動した場合、被写体aおよび被写体bのCCD3aの撮像面における結像位置は、それぞれdaおよびdbだけ移動する。撮影レンズ1の瞳位置からCCD3aの撮像面までの距離をDoとすると、以下の関係が成り立つ。
da=d×(Do/Da)・・・(式1)
db=d×(Do/Db)・・・(式2)
式1、式2に示すように、CCD3aから被写体までの距離Da、Dbは、結像位置の移動距離da、dbとそれぞれ反比例する。例えば、da=1m、Db=10m、Do=40mm、d=5mmとすると、Da=5×(40/(1×1000))=0.2mm、db=5×(40/(10×1000))=0.02mmとなる。
例えば、CCD3aの画素サイズを2.5μmとすると、距離daに対応する移動画素数は、0.2/(2.5/1000)=80pixel、また、距離dbに対応する移動画素数は、0.02/(2.5/1000)=8pixelとして算出される。CCD3aの撮像面に結像された位置が撮像時の手ブレにより移動する距離は、被写体からCCD3aの撮像面(デジタルカメラ100)までの距離が近いほど大きい。この距離da、dbは、連続して撮像された2枚の画像間で、被写体a、被写体bに対応する画素がそれぞれ移動した量(動きベクトル量)に等しい。したがって、CPU9は、この動きベクトル量を算出して、式1および式2に代入することにより、CCD3aの撮像面から被写体aまでの距離DaおよびCCD3aの撮像面から被写体bまでの距離Dbを算出する。
CPU9は、予め定められた複数の距離抽出点において、距離を抽出する。なお、距離抽出点は、CCD3a上の全画素に定めても良いし、数pixelごとに定めても良い。そして、CPU9は、ステップS2で分割した領域ごとに、その領域に含まれる距離抽出点において抽出した距離の代表値を求める。例えば、人物Aは、凹凸を有するため、人物Aの領域に含まれる複数の距離抽出点では、抽出された距離にはばらつきがある。このばらつきを平均化するために、距離の代表値を求める。代表値は、その領域に含まれる距離抽出点において抽出した距離の平均値としても良いし、正規分布に基づいて決定しても良い。
上述した距離抽出および代表値の算出により、図5に示すように、CCD3aから人物Aの領域までの距離の代表値がDA、CCD3aから木Bの領域までの距離の代表値がDB、CCD3aから城Cの領域までの距離の代表値がDCと算出されたものとして、以下の説明を行う。
ステップS4において、CPU9は、ステップS3で抽出した距離情報に基づいて、ステップS2で分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する。CPU9は、まず、ステップS2で分割した領域のうち、主要被写体を含む領域を判別する。主要被写体は、AF情報などを基に判別することができる。本実施形態では、人物Aの領域が主要被写体を含む領域と判別されたものとして、以下の説明を行う。
CPU9は、主要被写体を含む領域を基準として、その他の領域について、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する。まず、主要被写体を含む領域以外の領域においてステップS3で算出した距離の代表値と、予め定められた閾値距離とを比較する。そして、距離の代表値が閾値距離よりも大きい領域については、その領域の距離の代表値を閾値距離に置き換える。すなわち、距離の代表値が閾値距離よりも大きい領域については、ステップS3で算出した代表値を採用せず、最も後方に存在する背景の一部分として以下の処理を行う。なお、閾値距離は、電子カメラ100から十分遠い位置までの距離であり、ユーザ操作に応じて定めるようにしても良い。以下では、閾値距離をDLとして説明を行う。
CPU9は、主要被写体を含む領域よりも距離の代表値が大きく、かつ、閾値距離よりも距離の代表値が小さい領域のそれぞれについて、次式を用いて拡大率rを算出する。本実施形態では、木Bの領域および城Cの領域のそれぞれについて、 拡大率rを算出する。
Figure 2006332743
ただし、0<r<100。
式3において、Dxは、その領域においてステップS3で算出した距離の代表値を示し、木Bの領域ではDB、城Cの領域ではDCである。また、DAは、主要被写体を含む領域においてステップS3で算出した距離の代表値である。
次に、CPU9は、拡大率rを算出した領域ごとに、拡大または縮小する倍率Rを次式を用いて算出する。
Figure 2006332743
式4において、DLは、閾値距離であり、DAは、主要被写体を含む領域においてステップS3で算出した距離の代表値である。また、rは、上述した拡大率である。
CPU9は、領域ごとに拡大または縮小する倍率Rを算出すると、まず、主要被写体を含む領域が、他の領域と接しているか否かを判別する。そして、主要被写体を含む領域が、他の領域と接している場合には、主要被写体を含む領域と接している領域の倍率Rを1とする。すなわち、主要被写体を含む領域と接している領域に関しては、その領域の画像の拡大または縮小を禁止する。これは、後述する合成の際に、主要被写体を含む領域の近傍で、不自然な画像の欠落が発生するのを防ぐためである。
次に、CPU9は、主要被写体を含む領域以外の領域のうち、互いに接している領域があるか否かを判別する。そして、互いに接している領域がある場合には、互いに接している領域のうち、距離の代表値が大きい方の領域の倍率Rを、距離の代表値が小さい方の領域の倍率Rに合わせる。すなわち、主要被写体を含む領域以外の領域のうち、互いに接している領域に関しては、双方の領域の画像を拡大または縮小する倍率を同じにする。これは、後述する合成の際に、領域の境目が不自然になるのを防ぐためである。なお、距離の代表値が大きい方の領域の倍率Rを、小さい方の領域の倍率Rに合わせた方がより自然な画像になる。
ステップS5において、CPU9は、画像処理部4を介して、ステップS4で決定した倍率Rに基づいて、ステップS2で分割した領域ごとに、その領域の画像のサイズを変更する。画像処理部4は、ステップS2で読み出した画像から、ステップS4で倍率Rを決定した領域ごとに、その領域の画像を切り出し、ステップS4で決定した倍率Rで画像のサイズを変更する。サイズの変更については、公知技術と同様に行う。
ステップS6において、CPU9は、画像処理部4を介して、ステップS5でサイズ変更した領域ごとの画像を合成して、合成画像を生成する。なお、合成処理においては、加算処理ではなく置き換え処理を行うのが好ましい。画像処理部4は、まず、ステップS2で読み出した画像から、ステップS4で倍率Rを決定した領域の画像と主要被写体を含む領域の画像とを除去し、除去後の画像を背景画像として、合成処理を行う。画像処理部4は、背景画像に対して、ステップS4で倍率Rを決定した領域のうち、距離の代表値が最も大きい領域の画像を合成する。本実施形態では、ステップS5でサイズ変更を行った後の城Cの領域の画像を、背景画像に対して合成する。次に、画像処理部4は、合成後の画像に対して、ステップS4で倍率Rを決定した領域のうち、距離の代表値が次に大きい領域の画像を合成する。本実施形態では、ステップS5でサイズ変更を行った後の木Bの領域の画像を、背景画像と城Cの領域の画像とを合成した画像に対して合成する。さらに、画像処理部4は、主要被写体を含む領域の画像を合成する。本実施形態では、人物Aの領域の画像を、背景画像と城Cの領域の画像と木Bの領域の画像とを合成した画像に対して合成する。
なお、合成に際しては、各々の領域において、サイズ変更前と後で領域の中心が重なるように合成処理を行う。図6Aに基の画像(図3ステップS1の撮像により生成された画像)を示し、図6Bに合成後の画像を示す。図6Aにおける木Bの領域の中心PBと図6Bにおける木Bの領域の中心PB’とが一致し、図6Aにおける城Cの領域の中心PCと図6Bにおける城Cの領域の中心PC’とが一致するように合成を行う。また、図6Bの破線H1で囲まれた領域のように、画像からはみ出る部分については、図6Cに示すように、除去すれば良い。また、図6Bの破線H2で囲まれた領域のように、合成の際に重なる部分については、図6Cに示すように、手前に存在する領域(人物Aの領域)の画像が優先される。なお、最終的な合成画像に対して、輪郭をぼかす処理などの処理をさらに行うようにしても良い。
ステップS7において、CPU9は、ステップS6で生成した合成画像を記録部5に記録し、一連の処理を終了する。なお、ステップS1の撮像により生成された画像を、合成画像とともに記録するようにしても良いし、合成画像のみを記録し、ステップS1の撮像により生成された画像を削除するようにしても良い。
以上説明したように、本実施形態によれば、撮像時の撮像条件と、撮像により生成した画像の画像情報との少なくとも一方に基づいて、画像を複数の領域に分割するとともに、撮像条件と、画像情報との少なくとも一方に基づいて、撮像により生成した画像の所定の位置ごとに距離情報を抽出する。そして、抽出した距離情報に基づいて、分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する。したがって、撮像により生成された画像において、被写体に応じた適切な構図の調整が可能な倍率を決定することができる。
また、本実施形態によれば、決定した倍率に基づいて、分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小し、拡大または縮小した複数の領域ごとの画像を合成する。したがって、被写体に応じた適切な構図の調整が可能である。
また、本実施形態によれば、距離情報の抽出の際に、分割した領域ごとに、その領域を代表する距離情報を抽出する。したがって、同一の領域内の画像を拡大または縮小する倍率を同様にすることにより、自然な合成画像を生成することができる。
また、本実施形態によれば、倍率の決定の際に、距離情報に加えて、複数の領域の相対的な位置関係に基づいて、分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する。したがって、拡大または縮小後の画像に、不自然な画像の欠落が発生するのを防ぐことができる。
また、本実施形態によれば、画像の合成の際に、距離情報に応じて、拡大または縮小した複数の領域ごとの画像を合成する。したがって、画像の合成の際に、領域の境目が不自然になるのを防ぐことができる。
なお、本実施形態では、主要被写体を含む領域より後方にのみ、サイズ変更の対象となる領域が存在する例を示したが、主要被写体を含む領域より前方にサイズ変更の対象となる領域が存在する場合にも、本発明を同様に適用することができる。すなわち、主要被写体を含む領域より前方に存在する領域の画像を、距離情報に基づいて縮小し、合成処理を行う。なお、合成の際には、主要被写体を含む領域より前方に存在する領域を優先して合成処理を行えば、より自然な合成画像を生成することができる。
また、本実施形態において説明した距離情報の算出は、一例であり、他の方法を用いても良い。例えば、本実施形態では、操作部6の不図示のレリーズボタンを介して撮影開始が指示された場合に、複数回撮像を行う例を示したが、撮影開始前に取得したスルー画像を使用して、距離情報を算出するようしても良い。また、式1および式2以外の式を用いて距離情報を算出するようしても良い。また、画像のエッジや色情報などに基づいて距離情報を算出するようしても良い。また、顔認識技術を適用して距離情報を算出するようしても良い。なお、顔認識の結果を、図3のステップS4で説明した主要被写体を含む領域の判別に利用しても良い。
また、本実施形態では、図3のフローチャートを用いて説明したように、ステップS2で画像を分割した後にステップS3で距離情報を抽出する例を示したが、距離情報を先に抽出し、抽出した距離情報も加味して画像を分割するようにしても良い。
また、本実施形態において説明した拡大率rおよび倍率Rの算出は、一例であり、他の方法を用いても良い。例えば、式3および式4以外の式を用いて拡大率rおよび倍率Rを算出するようしても良い。
また、本実施形態では、本発明の一例として電子カメラを用いて説明を行ったが、電子カメラの行った処理の一部(例えば、図3のステップS2〜ステップS7の処理の一部)をコンピュータで実現するようにしても良い。この場合、コンピュータには、本発明の画像処理プログラムを予めインストールしておくとともに、画像を取得するか、または、画像とその画像が撮像された際の撮像条件を示す情報をタグ情報などのかたちで取得するようにすれば良い。また、画像の分割、倍率の決定、画像の合成に際しては、処理の内容をユーザに確認したり、ユーザ操作に応じて画像の分割、倍率の決定、画像の合成の処理内容を変更する構成としても良い。
電子カメラ100の機能ブロック図である。 構図の調整が有効な被写体の例を示す図である。 電子カメラ100の動作を示すフローチャートである。 距離情報の抽出について説明する図である。 距離情報の抽出について説明する別の図である。 画像の合成について説明する図である。
符号の説明
1,撮影レンズ 3,撮像部 4,画像処理部 6,操作部 9,CPU 100,電子カメラ

Claims (6)

  1. 被写体像を撮像して画像を生成する撮像部と、
    前記撮像部による撮像時の撮像条件と、前記画像の画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像を複数の領域に分割する分割部と、
    前記撮像条件と、前記画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像の所定の位置ごとに距離情報を抽出する抽出部と、
    前記抽出部により抽出した前記距離情報に基づいて、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する決定部と
    を備えたことを特徴とする電子カメラ。
  2. 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
    前記決定部により決定した前記倍率に基づいて、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小するサイズ変更部と、
    前記サイズ変更部により拡大または縮小した前記複数の領域ごとの画像を合成する合成部とをさらに備えた
    ことを特徴とする電子カメラ。
  3. 請求項1または請求項2に記載の電子カメラにおいて、
    前記抽出部は、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域を代表する前記距離情報を抽出する
    ことを特徴とする電子カメラ。
  4. 請求項1に記載の電子カメラにおいて、
    前記決定部は、前記距離情報に加えて、前記複数の領域の相対的な位置関係に基づいて、前記分割部により分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する
    ことを特徴とする電子カメラ。
  5. 請求項2に記載の電子カメラにおいて、
    前記合成部は、前記距離情報に応じて、前記サイズ変更部により拡大または縮小した前記複数の領域ごとの画像を合成する
    ことを特徴とする電子カメラ。
  6. 処理対象の画像に対する画像処理をコンピュータで実現する画像処理プログラムであって、
    前記処理対象の画像を取得するか、または、前記処理対象の画像とその画像が撮像された際の撮像条件とを取得する取得ステップと、
    前記撮像条件と、前記処理対象の画像の画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像を複数の領域に分割する分割ステップと、
    前記撮像条件と、前記画像情報との少なくとも一方に基づいて、前記画像の所定の位置ごとに距離情報を抽出する抽出ステップと、
    前記抽出ステップにより抽出した前記距離情報に基づいて、前記分割ステップにより分割した領域ごとに、その領域の画像を拡大または縮小する倍率を決定する決定ステップとを有する
    ことを特徴とする画像処理プログラム。
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