JP2007027914A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルズーム処理を行っても、再生されるズーム画像の画質劣化を抑制する。
【解決手段】デジタルカメラのデジタルズーム方法を提供する。まず、イメージセンサによって、１フレームの撮像画像を得る。つぎに、撮像画像の一部を構成する部分的な領域であって、かつ、ズームによって注視すべき領域となる抽出画像を撮像画像から抽出する。そして、撮像モードによって予め設定された画像サイズに抽出画像が収まるように、抽出画像をデジタル処理によって拡大または縮小して、ズーム画像を生成し、ズーム画像を記憶媒体に記憶する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラのデジタルズーム処理に関する。

従来より、デジタルカメラのデジタルズーム処理で生成される再生画像は、記憶部に記憶されたズーム画像に基づいて、拡大処理を施すことによって生成される。しかしながら、デジタルズーム処理で生成される再生画像は、撮像画像全体に縮小処理を施した画像の一部に、さらに拡大処理を施したものである。そのため、一度、縮小処理施すことによって画素を損失したズーム画像に、再び拡大処理を施しても、生成される再生画像の画質は、オリジナルである撮像画像のそれと比べて、解像度も低く、画質の劣化が著しい。

特許文献１には、メモリの容量が小さくてもデジタルズーム処理が行えるズーム処理装置が開示されている。このズーム処理装置は、所望のサイズに縮小する縮小ズーム処理部と、撮像画像を記憶する記憶部とを主体に構成しており、このうち縮小ズーム処理部は、撮像画像を記憶部に記憶可能なサイズに縮小ズーム処理を行っている。

特開２００４−８８５１０号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デジタルカメラにおいて、デジタルズーム処理を行っても、再生画像の画質劣化を抑制することである。

本発明は、デジタルカメラのデジタルズーム方法を提供する。このデジタルズーム方法は４つのステップで構成されている。第１のステップは、イメージセンサによって、１フレームの撮像画像を得る。第２のステップは、撮像画像の一部を構成する部分的な領域であって、かつ、ズームによって注視すべき領域となる抽出画像を撮像画像から抽出する。第３のステップは、撮像モードによって予め設定された画像サイズに抽出画像が収まるように、抽出画像をデジタル処理によって拡大または縮小して、ズーム画像を生成する。第４のステップは、ズーム画像を記憶媒体に記憶する。

また、第３のステップにおいて、抽出画像のサイズが画像サイズよりも大きい場合、抽出画像のサイズが画像サイズと一致するように、抽出画像に縮小処理を施してもよい。

また、第３のステップにおいて、抽出画像のサイズが画像サイズよりも小さい場合、抽出画像のサイズが画像サイズと一致するように、抽出画像に拡大処理を施してもよい。

本発明によれば、画像を記録する際、ズーム処理すべき抽出画像の画像サイズを必要以上に縮小しないため、再生画像の画質劣化を抑制することができる。

図１は、デジタルズーム処理装置の構成図である。デジタルズーム処理装置は、イメージセンサ１と、画像処理部２と、モード設定部３と、記憶部４とを有する。本発明は光学レンズによる処理後のデジタルズーム処理に関するため、一般的なデジタルカメラの画像入力装置であるレンズ光学系の説明は省略する。レンズ光学系とは、光学レンズ、絞り、焦点制御、各種光学フィルタおよびその駆動機構を含み、画角を変更する光学ズームが可能なものである。

イメージセンサ１は、レンズ光学系によって受光面に結像された光信号を電気信号に変換して撮像信号を出力する素子であり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサや、ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどがある。また、このイメージセンサ１は、この電気信号に変換された撮像信号をデジタル撮像画像（以下、撮像画像という）にデジタル変換し、出力するアナログ／デジタル回路も有する。画像処理部２は、イメージセンサ１から出力される撮像画像から、撮像モードに応じてズームによって注視すべき領域となる領域を抽出することで抽出画像を生成し、さらに、この抽出画像を拡大または縮小処理を施すことで、ズーム画像を生成する。モード設定部３は、画像処理部２の撮像モードを設定するための制御回路である。撮像モードとは、静止画または動画の切り替え、記憶するズーム画像の画像サイズ（つまり、撮像画像に対するズーム率）の変更、抽出画像の位置の指定などを行う条件である。また、モード設定部３は、この撮像モードを利用者が設定する切替可能なスイッチも有する。記憶部４は、画像処理部２が生成したズーム画像を記憶する記憶媒体であり、例えば、ＳＤメモリーカード、メモリースティックなどといったフラッシュメモリを採用したメモリカードや、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどといった可搬媒体、およびハードディスクなどである。また、記憶部４は複数の記憶領域を有しており、各記憶領域は１フレームのズーム画像を記憶する。

各記憶領域に記憶されたズーム画像は、このあと、出力部（図示せず）へ転送される。出力部はズーム画像に基づいて補間処理を施すことによって、所定の画像サイズに拡大処理して表示する制御回路である。補間処理のバリエーションとしては、ニアレストネイバー法、バイリニア法、バイキュービック法などが知られている。本発明の本旨とは外れるため詳細は避けるが、概略を説明すると、ニアレストネイバー法は、単純に元の画素を水増しする方式であり、バイリニア法およびバイキュービック法は、元の画素の周辺の複数の画素を数学的に算出して画素数の拡大をする方式である。また「表示」とは、例えば、デジタルカメラに搭載された液晶や、テレビ・パソコンなどの各種表示装置への表示や、プリンターなどの印刷装置への印刷などである。

図２は、本実施形態における撮像画像のデジタルズーム処理の説明図であり、同図（ａ）は、画像処理部２によるズーム処理の流れを斜視した図である。以下に、デジタルズーム処理装置によるズーム処理の流れを説明する。なお、同図におけるデジタルズーム処理は、ズーム画像の画像サイズが記憶領域より大きい場合における画像処理である。また、同図において画像サイズによる縮小を容易に説明するために、撮像画像、抽出画像、ズーム画像および記憶領域の画像サイズは、すべて同一の縦横比としている。

図２（ａ）に示すように、まず、光学系からの撮像信号に基づいて、イメージセンサ１が、１フレームの撮像画像（１６００×１２００サイズ）を出力する。つぎに、画像処理部２が、撮像画像の一部を構成する部分的な領域であり、かつ、ズームによって注視すべき領域となる抽出画像を撮像画像から抽出する。本実施形態では、ズーム率を約１．３３倍として、抽出画像の画像サイズは１２００×９００サイズとする。

そして、画像処理部２は、モード設定部３が設定した撮像モードによって、予め設定された画像サイズ（９６０×７２０サイズ）に抽出画像が一致するように、ズーム画像をデジタル処理によって縮小する。ここで行われる縮小処理は、具体的には、画素を等間隔で間引きした単純間引き方法や、画素値の周波数空間を用いたウェーブレット変換を用いた間引き方法などが用いられる。同図（ｂ）は、デジタルズーム処理における各種画像と記憶領域の画像サイズとを断面的に表現した図である。縮小処理することによって１２００サイズの抽出画像が、９６０サイズのズーム画像に縮小処理されると、（１−９６０／１２００）×１００＝３６％の画素数が撮像画像から削除される。そして、記憶部４は、この縮小処理されたズーム画像（９６０×７２０サイズ）を記憶部４の記憶領域に記憶する。

図５は、デジタルズーム処理のフローチャートである。このフローチャートは利用者による画像サイズの各種設定から、ズーム画像の記憶部４への格納までの全９ステップで構成されている。まずステップ１において、利用者はモード設定部３に対して、ズーム画像の画像サイズの設定を行う。つづくステップ２において、利用者はモード設定部３に対して、抽出画像の画像サイズの設定を行う。この抽出画像の画像サイズの設定は、ズーム倍率の設定とほぼ同意である。

つぎに、ステップ３において、モード設定部３はステップ１およびステップ２で設定された抽出画像およびズーム画像の画像サイズとを比較する。このとき、ズーム画像の画像サイズが抽出画像の画像サイズ以下である場合、つまり抽出画像を記憶部４に格納する際に、画素の損失が発生する（画質が悪くなる）場合、処理をステップ４へ進める。また、ズーム画像の画像サイズが抽出画像の画像サイズも大きい場合、処理をステップ６へ進める。

ステップ４において、モード設定部３は利用者に対して、設定された条件（指定された画像サイズ）で撮像した場合に、画質が悪くなる旨を示す警告を表示する。表示手段としては、デジタルカメラに内蔵されたディスプレイまたはランプによる視覚的な表示や、警告音などの聴覚的な表示などがある。つづくステップ５において、利用者はモード設定部３に対して、設定された条件で撮影を開始するか否かを決定する。このステップは、例えば、利用者が特に急いでいる場合や、特に画質が悪くなることを気にしていない場合の撮影を可能にするためのステップである。撮影を開始する場合は処理をステップ６へ進め、撮影を開始しない場合は処理をステップ１へ戻し、利用者は再度各種画像サイズの設定を行う。

ステップ６において、モード設定部３は、前述したステップ１およびステップ２で設定されたズーム画像の画像サイズ（ズーム倍率）に基づいて、撮像画像および抽出画像の画像サイズとの倍率を調整し、画像処理部３に設定する。そして、ステップ７において、利用者により撮影が開始され、光学系ならびにイメージセンサ１から撮像画像が生成される。つづくステップ８において、画像処理部２はステップ７で生成された撮像画像に対して、撮像画像からズーム画像を生成する画像処理を行い、処理をステップ９へ進める。ステップ９において、画像処理部２はステップ８で生成されたズーム画像を記憶部４に記憶させる。

なお、ステップ１およびステップ２に係る処理は利用者側が行う作業につき、どちらを先に処理させてもよい。また、ステップ３〜ステップ４に係る処理については、ステップ１または２における利用者の作業時にリアルタイムで行われてもよい。

本実施形態のデジタルズーム処理によれば、再生画像として利用される抽出画像のみが記憶領域に記憶されるため、ズーム画像が必要以上に縮小処理されない。図４（ａ）に示すように、従来のデジタルズーム処理の場合、ズームの対象となる領域だけでなく、撮像画像全体を記憶領域に記憶するため、再生画像として利用されない撮像画像をも記憶領域に記憶する。

例えば、図４（ｂ）に示すように、上記と同じ条件でズーム対象の縮小処理する場合、１２００サイズのズーム対象の画像は、９６０サイズの記憶領域において、（１２００×９６０）／１６００＝７２０サイズになる。したがって、（１−７２０／１２００）×１００＝４０％の画素数が撮像画像から削除される。このように、従来のデジタルズーム処理と比べて、本実施形態のデジタルズーム処理は、ズーム画像の画像サイズが広いので、またズーム画像に対して拡大処理を施した再生画像も解像度は高い。したがって、再生画像の画質劣化を抑制することができる。

なお、本発明におけるデジタルズーム処理は、ズーム対象となる領域の画像サイズが記憶領域より大きい場合における処理だけとは限らず、小さい場合においても適用することが可能である。図３は、図２と同様に、撮像画像のデジタルズーム処理の説明図であるが、このデジタルズーム処理は、ズーム画像の画像サイズが記憶領域より小さい場合における画像処理である。本実施形態ではズーム率を４倍として、抽出画像の画像サイズは４００×３００サイズとしている。なお、上記の第１の実施形態の変形例にあたるため、その他の条件（構成、画像サイズなど）は第１の実施形態と同一である。

図３（ａ）に示すように、画像処理部２は、モード設定部３が設定した撮像モードによって予め設定された画像サイズに抽出画像が一致するように、ズーム画像をデジタル処理によって拡大する。ここで行われる拡大処理は、この予め設定された画像サイズと一致するような拡大処理であり、具体的には、上記の出力部で挙げた補間方法などが用いられる。同図（ｂ）は、デジタルズーム処理における各種画像と記憶領域の画像サイズとを断面的に表現した図である。抽出画像の画像サイズは、記憶領域のそれよりも小さいので、イメージセンサ１で出力された撮像画像のオリジナルの画素を削除することなく、記憶領域に記憶することができる。なお、記憶領域に記憶されたズーム画像は、このあとの出力部において、再生画像を生成するための拡大処理が施されるので、この抽出画像を拡大処理を施すことなく、ズーム画像としてそのまま記憶媒体に記憶してもよい。

また、本実施形態において、撮像画像、ズーム画像および記憶領域の画像サイズは、説明を容易にするために、すべて同一の縦横比であったが、本発明はこれに限らず、それぞれ異なる縦横比である画像サイズのズーム画像を記憶できる。例えば、モード設定部３が設定する撮像モードによって、抽出画像の画像サイズを横方向に長く設けることで、記憶部４の記憶領域に記憶されるズーム画像は、抽出画像と同様に横幅が長く設けられたパノラマサイズにすることができる。

デジタルズーム処理装置の構成図 撮像画像のデジタルズーム処理の説明図 撮像画像のデジタルズーム処理の説明図の変形例 従来のデジタルズーム処理の説明図 デジタルズーム処理のフローチャート

符号の説明

１ イメージセンサ
２ 画像処理部
３ モード設定部
４ 記憶部

Claims (3)

1. デジタルカメラのデジタルズーム方法において、
   イメージセンサによって、１フレームの撮像画像を得る第１のステップと、
   前記撮像画像の一部を構成する部分的な領域であって、かつ、ズームによって注視すべき領域となる抽出画像を前記撮像画像から抽出する第２のステップと、
   撮像モードによって予め設定された画像サイズに前記抽出画像が収まるように、前記抽出画像をデジタル処理によって拡大または縮小して、ズーム画像を生成する第３のステップと
   前記ズーム画像を記憶媒体に記憶する第４のステップと
   を有することを特徴とするデジタルカメラのデジタルズーム方法。
2. 前記第３のステップにおいて、前記抽出画像のサイズが前記画像サイズよりも大きい場合、前記抽出画像のサイズが前記画像サイズと一致するように、前記抽出画像に縮小処理を施すことを特徴とする請求項１に記載されたデジタルカメラのデジタルズーム方法。
3. 前記第３のステップにおいて、前記抽出画像のサイズが前記画像サイズよりも小さい場合、前記抽出画像のサイズが前記画像サイズと一致するように、前記抽出画像に拡大処理を施すことを特徴とする請求項１または２に記載されたデジタルカメラのデジタルズーム方法。
   

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