JP2007019743A - Image blur detector and electronic camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像されて得られた画像における像ブレを検出する像ブレ検出装置及びこのような像ブレ検出装置を搭載した電子カメラに関する。 The present invention relates to an image blur detection device that detects image blur in an image obtained by imaging and an electronic camera equipped with such an image blur detection device.
近年、電子カメラは高機能化が進んでおり、スチル画像の撮影機能だけでなく動画像の撮影機能も必須となってきている。ここで、小型化及び軽量化が進められた電子カメラにおいては、手持ちで撮影を行う場合に手ブレなどによる像ブレが発生しやすい。 In recent years, electronic cameras have become more sophisticated, and not only a still image shooting function but also a moving image shooting function has become essential. Here, in an electronic camera that has been reduced in size and weight, image blur due to camera shake or the like is likely to occur when shooting by hand.
また、車載カメラや内視鏡などにも電子カメラのような電子撮像技術が応用されており、これらの分野においても像ブレの補正機能は必須となっている。 In addition, an electronic imaging technique such as an electronic camera is applied to a vehicle-mounted camera, an endoscope, and the like, and an image blur correction function is essential in these fields.
ここで、従来の像ブレ補正を行う際の動き検出の手法としては、代表点マッチング法などの公知の手法がある。また、被写体の状態に影響を受けずに、かつ良好な動き検出を行うことができるように、例えば特許文献1などで様々な動き検出の手法が提案されている。この特許文献1の手法では、映像信号における2フィールドを相対比較して動きベクトルを求める動きベクトル検出装置と、代表点入力指令に基づいて、動きベクトルを得るための代表点を制御する代表点制御回路と、代表点制御回路の制御に基づいて、代表点を動きベクトル検出装置に設定する代表点設定回路とを備えるようにしている。このような構成において、代表点入力指令は撮影者によって選択された代表点のパターンに基づいてパターン発生回路から指令されるようになっており、また代表点制御回路は撮影者によって選択された代表点のパターンに基づいて動きベクトル検出のために有効な代表点の位置を決定している。
特許文献1の手法のような動き検出では、被写体の大きさが連続する2フレーム間で変化した場合に正確な動きベクトルの検出を行うことができない。この場合、正確に像ブレを補正することができない。例えば、高速に移動する乗り物に搭載されたカメラの映像や、内視鏡を挿入する際に得られる映像などは、被写体像の大きさが激しく変化する場合がある。この場合、適切な像ブレ補正を行えずに、見難い映像となってしまうおそれがある。 In motion detection as in the method of Patent Document 1, accurate motion vector detection cannot be performed when the size of the subject changes between two consecutive frames. In this case, the image blur cannot be corrected accurately. For example, the size of the subject image may change drastically in the video of a camera mounted on a vehicle moving at high speed or the video obtained when an endoscope is inserted. In this case, there is a risk that the image may be difficult to view without performing appropriate image blur correction.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、撮像時に電子カメラが高速に移動したり、ズーム倍率が高速に変化したりして被写体像の大きさが変化する場合でも正確な動きベクトルの算出を行うことができる像ブレ検出装置、及びこのような像ブレ検出装置を搭載した電子カメラ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 an accurate motion vector can be obtained even when the size of a subject image changes due to the electronic camera moving at a high speed during imaging or the zoom magnification changing at a high speed. An object of the present invention is to provide an image blur detection device capable of calculating the above and an electronic camera equipped with such an image blur detection device.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による像ブレ検出装置は、先行フレームの画像データの所定領域を、後続フレームの画像データ中における前記所定領域に対応する領域の画像サイズに合わせるように変倍するリサイズ回路と、前記リサイズ回路から出力された前記変倍した先行フレームの画像データと、前記後続フレームの画像データとに基づき、前記所定領域に係る動きベクトルを算出する動きベクトル算出回路とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image blur detection apparatus according to the first aspect of the present invention uses a predetermined area of image data of a preceding frame as an image size of an area corresponding to the predetermined area in the image data of a subsequent frame. A resizing circuit that scales to match the image, a scaled preceding frame image data output from the resizing circuit, and a motion for calculating a motion vector related to the predetermined area based on the succeeding frame image data And a vector calculation circuit.
この第1の態様によれば、先行するフレームの画像データの所定領域の画像サイズが後続のフレームの画像データの画像サイズに合うように変倍され、これら画像サイズが合わされた画像データに基づいて動きベクトルが算出される。
これにより、連続する2フレーム間で被写体の大きさの変化があった場合でも、正確な動きベクトル算出を行うことができる。
According to the first aspect, the image size of the predetermined area of the image data of the preceding frame is scaled to match the image size of the image data of the subsequent frame, and based on the image data in which these image sizes are combined. A motion vector is calculated.
Thereby, even when there is a change in the size of the subject between two consecutive frames, accurate motion vector calculation can be performed.
また、上記の目的を達成するために、本発明の第2の態様による電子カメラは、受光面を有し、光学系により前記受光面に結像される被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子からの画像データを記憶する画像メモリと、前記画像メモリに記憶された画像データを前記先行フレームに係る画像データとして前記動きベクトルを算出する第1の態様に記載の像ブレ検出装置と、前記像ブレ検出装置において算出された動きベクトルに基づいて像ブレを補正する像ブレ補正回路とを具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an electronic camera according to a second aspect of the present invention has a light receiving surface and converts an object image formed on the light receiving surface by an optical system into an electric signal. And an image memory for storing image data from the image sensor, and an image blur detection according to the first aspect for calculating the motion vector using the image data stored in the image memory as image data relating to the preceding frame. And an image blur correction circuit that corrects an image blur based on a motion vector calculated by the image blur detection device.
この第2の態様によれば、第1の態様の像ブレ検出装置によって正確に算出された動きベクトルに基づいて的確に像ブレを補正することができる。したがって、被写体像の状態や撮影状況に影響を受けず、的確に像ブレを補正し、良好な画像を撮影することができる。 According to the second aspect, the image blur can be accurately corrected based on the motion vector accurately calculated by the image blur detection apparatus of the first aspect. Therefore, an image blur can be corrected accurately and a good image can be taken without being affected by the state of the subject image and the shooting situation.
本発明によれば、撮像時に電子カメラが高速に移動したり、ズーム倍率が高速に変化したりして被写体像の大きさが変化する場合でも正確な動きベクトルの算出を行うことができる像ブレ検出装置、及びこのような像ブレ検出装置を搭載した電子カメラを提供することができる。 According to the present invention, even when the electronic camera moves at a high speed during imaging or the zoom magnification changes at a high speed, the motion vector can be accurately calculated even when the size of the subject image changes. A detection device and an electronic camera equipped with such an image blur detection device can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電子カメラの構成を示すブロック図である。なお、図1の電子カメラは自動車などの移動体に搭載されるものを例としている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic camera according to the first embodiment of the present invention. The electronic camera shown in FIG. 1 is an example mounted on a moving body such as an automobile.
図1において、光学系101は、被写体像をその後方に配置された固体撮像素子102の受光面上に結像させる。なお、図1の光学系101は変倍可能なズームレンズを含む例を示しているが、第1の実施形態の光学系101はズームレンズを含んでいなくとも良い。固体撮像素子102は、光学系101を介して受光面上に結像された被写体像を光電変換によって電気信号に変換する。撮像素子駆動回路103は、所定の撮像タイミング毎に固体撮像素子102からアナログの電気信号を出力させる。信号処理回路113は、固体撮像素子102から出力された電気信号をデジタルの画像データに変換する。画像メモリ104は、信号処理回路113から出力された画像データを記憶する。
In FIG. 1, an
移動速度検出部としての速度センサ105は被写体と固体撮像素子102との間の相対的な移動速度を検出する。なお、この速度センサ105は固体撮像素子102の撮像タイミングに同期して撮像素子駆動回路103から出力される駆動信号を受けて移動速度を検出する。変倍率演算回路106は速度センサ105で検出された被写体と固体撮像素子102との間の相対速度から、後述するリサイズ回路107における先行フレームの画像データのリサイズの際の変倍率を演算する。リサイズ回路107は画像メモリ104に記憶された先行フレームの画像データの所定領域を、変倍率演算回路106で演算された変倍率に従ってリサイズする。このリサイズについては後で詳しく説明する。動きベクトル算出回路108はリサイズ回路107においてリサイズされた先行フレームの所定領域の画像データと、信号処理回路113から出力される、時間的に後続するフレームの画像データ(後続フレームの画像データ)とから動きベクトルを算出する。なお、動きベクトル算出回路108は、リサイズされた先行フレームの画像データと後続フレームの画像データとの間の遅延を補償するための図示しない補償回路を備えている。この補償回路としては例えばメモリなどが考えられる。
A
像ブレ補正回路としての画像データ読出し制御回路109は、動きベクトル算出回路108で算出された動きベクトルに基づいて画像メモリ104からのデータの読出し開始位置を制御する所謂電子ブレ補正や、記録のための圧縮処理などの種々の画像処理を行う。表示装置110は、画像データ読出し制御回路109において処理された画像データを映像として表示する。メモリカード111は、画像データ読出し制御回路109において処理された画像データを記録する。
An image data read
次に、第1の実施形態の作用について説明する。
固体撮像素子102は、光学系101を介して受光面上に結像された被写体像を、電気信号に変換する。撮像素子駆動回路103は、固体撮像素子102に垂直同期信号及び水平同期信号を入力して固体撮像素子102から電気信号を出力させる。また、この垂直及び水平同期信号は、固体撮像素子102における出力動作との同期をとるために、信号処理回路113及び速度センサ105にも入力される。固体撮像素子102から出力された電気信号は信号処理回路113においてデジタルの画像データに変換される。画像メモリ104は、信号処理回路113から入力された画像データを一時記憶する。また、固体撮像素子102における出力動作に同期して速度センサ105は、被写体と移動体の相対的な移動速度を検出する。変倍率演算回路106は、連続する2フレームのうち、後続フレームの画像データの撮像時における移動速度から変倍率を演算する。ここで、変倍率は、例えば移動速度が0若しくはそれほど速くない場合を1として、移動速度が被写体に近づく方向で速くなるほど大きくする。また、移動速度が被写体から遠ざかる方向で速くなるほど小さくする。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
The solid-
画像メモリ104に記憶された先行フレームの画像データはリサイズ回路107に入力され、信号処理回路113からの後続フレームの画像データは動きベクトル算出回路108に入力される。
The image data of the preceding frame stored in the
ここで、リサイズ回路107におけるリサイズ処理と動きベクトル算出回路108における動きベクトルの算出について説明する。
図2は、図1の電子カメラによって動きベクトルを検出する際の画像比較の様子を示す図である。図2において、参照符号201は先行フレームの画像、参照符号202は後続フレームの画像とする。図1の電子カメラは移動しているので、先行フレームの画像201の撮影時と後続フレームの画像202の撮影時とでは、被写体の大きさが変化する。この場合にこれら2フレーム分の画像から動きベクトルを検出するようにしても正確に検出することはできない。そこで、第1の実施形態では、後続フレームの画像に対応する所定領域を先行フレームの画像から切り出して、この切り出した所定領域における画像のサイズを後続フレームの画像のサイズに一致させるようなリサイズ処理をリサイズ回路107において行う。
Here, resizing processing in the resizing
FIG. 2 is a diagram showing a state of image comparison when a motion vector is detected by the electronic camera of FIG. In FIG. 2,
このために、まず変倍率演算回路106により求められた変倍率に基づいて、後続フレームの画像202と同じサイズの画像を作成するために必要な所定領域の画像203を先行フレームの画像201から切り出す。例えば、変倍率が1よりも大きい場合には、所定領域の画像203のサイズが先行フレームの画像201のサイズよりも小さいため、先行フレームの画像201の中心から所定領域の画像203を切り出すことができる。リサイズ回路107は、この切り出した画像を変倍率演算回路106により求められた変倍率に応じて変倍(拡大)して変倍画像204を作成する。
For this purpose, first, based on the scaling factor obtained by the scaling
また、変倍率が1の場合には、所定領域の画像203は先行フレームの画像201とほぼ同じサイズとなり、画像の切り出し及び画像の変倍は必要ない。
When the scaling factor is 1, the
さらに、変倍率が1よりも小さい場合には、所定領域の画像203のサイズが先行フレームの画像201のサイズよりも大きい。この場合には、リサイズ回路107は、先行フレームの画像201の全体を使用して変倍画像204を作成する。しかしながら、この場合には周辺の画像データが欠落する。この場合は、被写体を含む中心付近の画像データを使用して動きベクトルの検出を行えば良い。
Further, when the scaling factor is smaller than 1, the size of the
リサイズ回路107におけるリサイズ処理の後、動きベクトル算出回路108は、画像メモリ104に記憶されている後続フレームの画像202とリサイズ回路107において生成された変倍画像204とを比較して動きベクトルを算出する。なお、動きベクトルは、代表点マッチングなどの手法を用いて算出しても良いし、相関関数を用いて算出しても良い。
After the resizing process in the resizing
画像データ読出し制御回路109は、動きベクトル算出回路108において算出された動きベクトルに基づいて、画像メモリ104からの画像データの読出し位置を制御する。つまり、画像データ読出し制御回路109は、動きベクトル算出回路108で算出された動きベクトルに応じた画像のブレを打ち消す方向に、画像データの読出し開始位置を移動させることにより、画像における像ブレを見かけ上補正する。
The image data read
このような手法によって、高速に移動する移動体などに電子カメラが搭載されていたとしても動きベクトルを正しく算出することができ、また適切な像ブレ補正を行うことができる。 By such a method, even if an electronic camera is mounted on a moving body that moves at high speed, a motion vector can be correctly calculated, and appropriate image blur correction can be performed.
像ブレ補正を行った後、画像データ読出し制御回路109は、画像の表示又は記録のための種々の画像処理を行う。表示装置110は画像データ読出し制御回路109において処理された画像データを映像として表示する。また、メモリカード111は画像データ読出し制御回路109において処理された画像データを記録する。
After performing the image blur correction, the image data read
以上説明したように第1の実施形態によれば、電子カメラが移動体に搭載され、移動体の移動によって連続する2フレームの間で被写体の大きさが異なってしまうような場合でも、正しく動きベクトルを検出することができ、適切な像ブレ補正を行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, even when the electronic camera is mounted on the moving body and the size of the subject differs between two consecutive frames due to the movement of the moving body, the electronic camera moves correctly. The vector can be detected, and appropriate image blur correction can be performed.
なお、第1の実施形態では速度センサ105を用いて変倍率を演算しているが、加速度センサなどを用いて変倍率を求めるようにしても良い
また、画像メモリ104の容量を少なくとも2フレーム分として、先行及び後続フレームの画像データを両方格納するようにし、後続フレームの画像データを画像メモリ104から出力させることにより、上述の補償回路の代わりとしても良い。
In the first embodiment, the scaling factor is calculated using the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態について図3を参照して説明する。図3は、本発明の第2の実施形態に係る電子カメラの構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an electronic camera according to the second embodiment of the present invention.
図3において図1と異なる点は、速度センサ105に代わりに、ズームパラメータ検出部としてのカウンタ回路112が設けられている点と、光学系101が変倍可能なズームレンズを含む点である。
3 differs from FIG. 1 in that a
光学系101は、ユーザによってズーム率の変更操作がなされた場合にはレンズ駆動が行われる。この際、光学系101は、ズームに係るパラメータを示すパルス信号をカウンタ回路112に出力する。カウンタ回路112は、光学系101から入力されたパルスをカウントし、このカウント値を固体撮像素子102の撮像タイミング(つまり、撮像素子駆動回路103から電気信号読出し指示信号が出力されるタイミング)に同期して変倍率演算回路106に出力する。
The
変倍率演算回路106は、先行フレームの画像の撮像時におけるカウンタ回路112からの入力値と後続フレームの画像の撮像時におけるカウンタ回路112からの入力値とを比較してリサイズ回路107におけるリサイズ処理の際の変倍率を演算する。変倍率は、例えば先行フレームの画像の撮像時におけるカウンタ回路112からの入力値に対する後続フレームの画像の撮像時におけるカウンタ回路112からの入力値から求めることができる。ここで、変倍率が1を超える場合にはテレ側方向にレンズ駆動が行われた場合であり、変倍率が1より小さい場合にはワイド側方向にレンズ駆動が行われた場合である。
The scaling factor
なお、変倍率が演算された後のリサイズ処理、像ブレ補正などの処理は第1の実施形態と同様である。 Note that the resizing process and the image blur correction after the scaling factor is calculated are the same as those in the first embodiment.
以上説明したように、第2の実施形態によれば、光学系101のズーム率が高速に変化した場合などでも、正しく動きベクトルを検出することができ、適切な像ブレ補正を行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, even when the zoom rate of the
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上記した実施形態において表示装置110は省略しても良い。また、メモリカード111は、ハードディスクなどの他の記録メディアでも良い。
さらに、変倍率演算回路106、リサイズ回路107、動きベクトル算出回路108、カウンタ回路112はハードウェアで構成しても良いし、ソフトウェアとして構成しても良い。
また、上記第1の実施形態と第2の実施形態を組み合わせて使用するようにしても良い。
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention. For example, the
Furthermore, the scaling
Further, the first embodiment and the second embodiment may be used in combination.
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
101…光学系、102…固体撮像素子、103…撮像素子駆動回路、104…画像メモリ、105…速度センサ、106…変倍率演算回路、107…リサイズ回路、108…動きベクトル算出回路、109…画像データ読出し制御回路、110…表示装置、111…メモリカード、112…カウンタ回路、113…信号処理回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記リサイズ回路から出力された前記先行フレームに係る画像データと、前記後続フレームの画像データとに基づき、前記所定領域に係る動きベクトルを算出する動きベクトル算出回路と、
を具備することを特徴とする像ブレ検出装置。 A resizing circuit that scales a predetermined area of the image data of the preceding frame so as to match an image size of an area corresponding to the predetermined area in the image data of the subsequent frame;
A motion vector calculation circuit that calculates a motion vector related to the predetermined region based on the image data related to the preceding frame output from the resizing circuit and the image data of the subsequent frame;
An image blur detection apparatus comprising:
前記撮像素子からの画像データを記憶する画像メモリと、
前記画像メモリに記憶された画像データを前記先行フレームに係る画像データとして前記動きベクトルを算出する請求項1に記載の像ブレ検出装置と、
前記像ブレ検出装置において算出された動きベクトルに基づいて像ブレを補正する像ブレ補正回路と、
を具備することを特徴とする電子カメラ。 An image sensor that has a light receiving surface and converts an object image formed on the light receiving surface by an optical system into an electrical signal;
An image memory for storing image data from the image sensor;
The image blur detection device according to claim 1, wherein the motion vector is calculated using the image data stored in the image memory as image data related to the preceding frame;
An image blur correction circuit for correcting image blur based on a motion vector calculated in the image blur detection device;
An electronic camera comprising:
前記変倍率演算回路は、前記後続フレームの画像データの取得時における移動速度検出部の検出結果より前記変倍率を算出することを特徴とする請求項3に記載の電子カメラ。 The image blur detection device includes a movement speed detection unit that detects a movement speed between a subject and the imaging device,
4. The electronic camera according to claim 3, wherein the scaling factor calculation circuit calculates the scaling factor from a detection result of a moving speed detection unit at the time of acquiring image data of the subsequent frame.
前記変倍率演算回路は、前記先行フレームの画像データにおける前記ズームに係るパラメータと前記後続フレームの画像データにおける前記ズームに係るパラメータとから前記変倍率を算出することを特徴とする請求項3に記載の電子カメラ。 The image blur detection device includes a zoom parameter detection unit that detects a parameter related to zoom of the optical system in image data,
4. The zoom factor calculation circuit according to claim 3, wherein the zoom factor calculating circuit calculates the zoom factor from a parameter relating to the zoom in the image data of the preceding frame and a parameter relating to the zoom in the image data of the subsequent frame. Electronic camera.
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JP2012503448A (en) * | 2008-09-22 | 2012-02-02 | フリーダム サイエンティフィック インコーポレイテッド | System and method for imaging an object |
-
2005
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