JP2007180850A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮影者の意図する被写体に対して撮影条件を設定可能な撮影装置を提供する。
【解決手段】 撮像手段２０は、被写体像の撮影前に被写体像の画像を取得する。抽出手段は、撮像手段２０により取得された画像から、予め決められた領域にある第１部分画像を抽出する。決定手段２８は、撮像手段２０により取得された画像において第１部分画像から所定のベクトルだけ離れた領域にある第２部分画像に合わせて撮影条件を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、追尾や顔検出等の画像認識機能を備えた撮影装置に関する。

従来の撮影装置では、撮影前に得られる画像毎に、人物等の被写体を色相の違いに基づいて追尾する技術が用いられる場合がある。このような撮影装置では、追尾された被写体に合わせて撮影条件が設定される（例えば、特許文献１）。
特開２００５−５５７７４号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、追尾された被写体は、撮影条件の設定に適しているとは限らなかった。例えば、被写体となる人物が身につけた衣類の色相が周辺の色相と大きく異なるときには、衣類が追尾され、衣類に合わせて撮影条件が設定される。しかし、撮影条件が設定される被写体としては、衣類ではなく人物の顔が適切である。このように、追尾される被写体は、撮影者が撮影条件を設定したい被写体と同じとは限らない。

本発明の目的は、撮影者の意図する被写体に対して撮影条件を設定可能な撮影装置を提供することである。

請求項１の撮影装置では、撮像手段は、被写体像の撮影前に被写体像の画像を取得する。抽出手段は、撮像手段により取得された画像から、予め決められた領域にある第１部分画像を抽出する。決定手段は、撮像手段により取得された画像において第１部分画像から所定のベクトルだけ離れた領域にある第２部分画像に合わせて撮影条件を決定する。
請求項２の撮影装置では、追尾手段は、抽出手段によって抽出される第１部分画像に基づいて追尾処理を行う。

請求項３の撮影装置では、顔抽出手段は、撮像手段により取得された画像から、被写体像である人物の顔に対応する顔画像を抽出する。ベクトルは、抽出手段によって抽出される第１部分画像と顔抽出手段によって抽出された顔画像とを結ぶ位置ベクトルである。
請求項４の撮影装置では、抽出手段もしくは顔抽出手段は、第１部分画像または顔画像の何れか一方の抽出を失敗したときにベクトルに基づいて他方の抽出を実行する。

撮影者の意図する被写体に合わせて撮影条件を設定できる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の撮影装置の第１の実施形態を示している。カメラ１００（撮影装置）は、例えば一眼レフレックスタイプのデジタルカメラであり、カメラ本体１０２を有している。
撮影レンズ１０４は、被写体からの光束をカメラ本体１０２に導くために、カメラ本体１０２の前面に形成されたレンズマウント１０２ａに着脱自在に取り付けられる。レンズマウント１０２ａには、カメラ本体１０２と撮影レンズ１０４との間で各種情報を授受するための通信接点（図示せず）が設けられている。

カメラ本体１０２は、クイックリターンミラー１０、ファインダスクリーン１２、ペンタダハプリズム１４、ハーフミラー１６、再結像光学系１８、エリアセンサ２０（撮像手段）、接眼レンズ２２、被写体に閃光発光を照射する閃光発光部２３、機械式のシャッタ２４、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等で構成される撮像素子２６、ＣＰＵ２８（抽出手段、追尾手段及び決定手段）及びＲＯＭ３０を有している。

クイックリターンミラー１０は、光軸ＯＡ上に回動自在に設けられる。クイックリターンミラー１０は、被写体の撮影を行わない非撮影時に、光軸ＯＡに対して斜めの位置に配置される。ファインダスクリーン１２は、非撮影時に、クイックリターンミラー１０から入射される光束を受光可能な位置に配置される。
ファインダスクリーン１２は、クイックリターンミラー１０により結像された光束を拡散し、ペンタダハプリズム１４を介してハーフミラー１６に導く位置に配置される。ハーフミラー１６は、ペンタダハプリズム１４を介して導かれた光束を再結像光学系１８及び接眼レンズ２２にそれぞれ導く位置に配置される。再結像光学系１８は、ハーフミラー１６を介して光束をエリアセンサ２０に結像可能な位置に配置される。

エリアセンサ２０は、ペンタダハプリズム１４の後側の位置に配置される。なお、エリアセンサ２０の位置は、被写体の撮影が開始される前に光束を結像できる位置であれば、例えば、ファインダースクリーン１２上でもよい。また、コンパクトタイプのデジタルカメラであれば、撮影動作に用いる撮像素子を撮影前から動作させて画像を取得し、取得した画像をＣＰＵに出力する構成としてもよい。

エリアセンサ２０は、ＣＣＤ等の撮像素子で構成される。エリアセンサ２０は、再結像光学系１８により結像された光束を光電変換して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色成分の画像信号をＣＰＵ２８に出力する。接眼レンズ２２は、ハーフミラー１６から導かれた光束を被写体像として結像可能な位置に配置される。撮影者は、接眼レンズ２２により結像された被写体像を見ることで、被写体の構図や状態を確認できる。

シャッタ２４は、クイックリターンミラー１０が図の破線で示す位置に退避する撮影時に、被写体から入射される光束を受光可能な位置に配置される。シャッタ２４は、レンズ系３２から撮像素子２６への光路を遮る位置に配置されるシャッタ膜を有している。シャッタ２４は、図示しないシャッタドライバにより駆動され、レンズ系３２からカメラ本体１０２に入射された光束により撮像素子２６が露光される露光時間を調節する。シャッタ膜は、被写体の撮像時にレンズ系３２から撮像素子２６への光路を確保するために開く。なお、機械式のシャッタ２４に代えて、撮像素子２６の電子シャッタにより露光時間を調節する構成としてもよい。あるいは、機械式のシャッタ２４と、撮像素子２６の電子シャッタとを併用する構成としてもよい。

撮像素子２６は、シャッタ２４を介してレンズ系３２に対向する位置に配置されている。撮像素子２６は、図示しない撮像素子ドライバにより駆動され、レンズ系３２より結像される被写体像を光電変換し、光電変換した画像をＣＰＵ２８に出力する。
撮影レンズ１０４は、レンズ系３２及び絞り３４を有している。レンズ系３２は、被写体に焦点を合わせるフォーカスレンズや被写体像をズームするためのズームレンズを含む複数枚のレンズにより構成される。フォーカスレンズ及びズームレンズは、図示しないレンズ駆動回路により光軸ＯＡ方向の位置が調節される。絞り３４は、図示しない絞りドライバによって駆動される。絞り３４の絞り値は、レンズ系３２を通過した光の光量を絞るように調節される。

図２及び図３は、エリアセンサ２０によって順次出力された画像ＳＰ１、ＳＰ２を示している。ここでは、被写体が人物であるとして説明する。画像ＳＰ１、ＳＰ２は、この順番で出力される。これらの画像は、いずれも横３２画素、縦２４画素で構成されている。この画素の数は、特定の数に限定されない。また、画素の形状は、矩形ではなく、円形や多角形の画素を組み合わせて画像を構成してもよい。なお、図２及び図３において、ｉ、ｊは、図の水平及び垂直方向それぞれにおける画素単位の座標を示している。

図２に示す符号３６は、画像ＳＰ１内で人物が存在する位置、符号３８は、図４で説明する追尾演算によって被写体（この例では、人物の衣服）の追尾が行われる追尾枠を示している。図３に示す符号４０は、画像ＳＰ２内で追尾演算によって更新された新たな追尾枠（第１部分画像）、符号４２は、撮影者の意図する被写体（この例では、人物の顔）に合わせて露出条件を決定するために参照される露出決定位置（第２部分画像）を示している。

図４は、撮影装置の第１の実施形態における露出条件決定動作を示している。図４に示す動作は、ＣＰＵ２８（抽出手段、追尾手段及び決定手段）がＲＯＭ３０に格納されたプログラムを実行することによって実現される。
まず、ステップＳ１００において、ＣＰＵ２８は、撮影者によりレリーズスイッチが半押しされるのを待つ。レリーズスイッチの半押しが検出されると、処理はステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１００は、レリーズスイッチの半押しが検出されるまで繰り返される。

ステップＳ１０２において、ＣＰＵ２８は、エリアセンサ２０から出力された画像ＳＰ１（図２）を用いて、予め決められた追尾枠３８内の特徴量Ｃ（ｓｉｇｍａｂＢＶ、ｓｉｇｍａｇＢＶ、ｓｉｇｍａｒＢＶ）を算出する。なお、この追尾枠３８は、レリーズスイッチ半押し時に画像ＳＰ１の中心に位置していた被写体（例えば、人物の衣服）に合わせて設定されてもよく、あるいは、ユーザの操作によって画像ＳＰ１上で指定されてもよい。ＣＰＵ２８は、以下の演算式（１）を用いて特徴量Ｃを算出する。

演算式（１）のＢＶは追尾枠３８内における輝度値のＡＰＥＸ（Additive System of Photographic Exposure）値、ｉ′、ｊ′は、追尾枠３８内の水平及び垂直方向それぞれにおける画素単位の座標を示している。この後、処理はステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４において、ＣＰＵ２８は、上述した画像ＳＰ１の後にエリアセンサ２０から受け取った画像ＳＰ２（図３）を用いて、追尾演算を開始する。ＣＰＵ２８は、画像ＳＰ２を複数の画素ブロックに分割し、画素ブロック毎に演算式（１）を用いて特徴量Ｃ′を算出する。この後、処理はステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵ２８は、特徴量Ｃ′を上述した特徴量Ｃと順次比較し、特徴量Ｃに最も近い特徴量Ｃ″の画素ブロックを新たな追尾枠４０（図３）として決定する。そして、ＣＰＵ２８は、画像ＳＰ２に後続する画像を用いた追尾演算のために、特徴量Ｃ′をＲＯＭ３０に格納する。なお、同じ特徴量Ｃ″の画素ブロックが複数存在する場合には、ＣＰＵ２８は、追尾枠３８の座標に最も近い画素ブロックを追尾枠４０として決定する。この後、処理はステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０８において、ＣＰＵ２８は、露出決定位置４２（図３）を設定する。ＣＰＵ２８は、追尾枠４０から予め決められた位置ベクトル（ｘ０、ｙ０）の分だけ離れた位置を露出決定位置４２として設定する。なお、位置ベクトル（ｘ０、ｙ０）は、ズームレンズ（図１）の焦点距離に応じて変動する。この後、処理はステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０において、ＣＰＵ２８は、以下の演算式（２）を用いて露出条件を決定する。
ＢＶ＋ＳＶ＝ＡＶ＋ＴＶ・・・（２）
演算式（２）のＢＶは露出決定位置４２における輝度値のＡＰＥＸ値、ＳＶは撮像素子２６の感度値のＡＰＥＸ値、ＡＶは絞り値のＡＰＥＸ値、ＴＶはシャッタ速度のＡＰＥＸ値を示している。ＣＰＵ２８は、演算式（２）を満たすように絞り値ＡＶ、シャッタ速度ＴＶを決定する。このように、露出決定位置４２に合わせて露出条件を決定できる。この後、処理はステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２において、ＣＰＵ２８は、撮影者によりレリーズスイッチが全押しされるのを待つ。レリーズスイッチの全押しが検出されると、処理はステップＳ１１４に移行する。レリーズスイッチの全押しが検出されないと、処理はステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１１４において、ＣＰＵ２８は、シャッタドライバ及び撮像素子ドライバをそれぞれ制御して、シャッタ２４及び撮像素子２６を駆動し、被写体像を撮像する。そして、撮影装置の第１の実施形態における露出条件決定動作が終了する。

以上、第１の実施形態では、追尾枠４０から位置ベクトル（ｘ０、ｙ０）の分だけ離れた位置を露出決定位置４２として設定することで、露出決定位置４２に合わせて露出条件を決定できる。このため、撮影者が意図する被写体（例えば、人物の顔）に対して露出条件を決定できる。
図５及び図６は本発明の撮影装置の第２の実施形態を示している。この実施形態では、画像ＳＰ１（図２）に後続して、図５に示す画像ＳＰ２′が画像ＳＰ２（図３）に代えてエリアセンサ２０（撮像手段）から出力される。

図５に示す符号４４は、画像ＳＰ２′内で追尾演算によって更新された新たな追尾枠（第１部分画像）、符号４６は、図６で説明する顔検出演算によって被写体（この例では、人物の顔）の検出が行われる顔検出枠（顔画像）、符号４８は、露出決定位置を示している。
図６は、撮影装置の第２の実施形態における露出条件決定動作を示している。この実施形態では、ＣＰＵ２８が実行するためにＲＯＭ３０に格納されているプログラムが、画像処理装置の第１の実施形態と相違する。図６は、第１の実施形態（図４）のステップＳ１０６がステップＳ２００〜Ｓ２０８に置き換えられた点を除き、図４と同じである。

上述した図４と同じ処理については、詳細な説明を省略する。また、図６に示す動作は、ＣＰＵ２８（抽出手段、追尾手段、顔抽出手段及び決定手段）がＲＯＭ３０に格納されたプログラムを実行することによって実現される。
まず、ステップＳ１００〜Ｓ１０６が実行され、画像ＳＰ２′を用いて追尾枠４４（図５）が決定された後、ステップＳ２００に移行する。

ステップＳ２００において、ＣＰＵ２８は、画像ＳＰ２′を用いて顔検出演算を開始する。ＣＰＵ２８は、画像ＳＰ２′を顔検出の基準となるテンプレートと同じサイズの画素ブロックに分け、各画素ブロックとテンプレートとの色相値の差分値を画素毎に算出する。この後、処理はステップＳ２０２に移行する。
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ２８は、色相値の差分値が予め決められた閾値以下であるか否かを判定する。差分値が閾値以下であること、すなわち、顔検出が成功したことを検出すると、処理はステップＳ２０４に移行する。一方、差分値が閾値を超えること、すなわち、顔検出が失敗したことを検出すると、処理はステップＳ２１０に移行する。

ステップＳ２０４において、ＣＰＵ２８は、色相値の差分値が予め決められた閾値以下である画素ブロックを顔検出枠４６（図５）として検出する。この後、処理はステップＳ２０６に移行する。
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ２８は、顔検出枠４６の中心の座標を露出決定位置４８（図５）として設定する。この後、処理はステップＳ２０８に移行する。

ステップＳ２０８において、ＣＰＵ２８は、追尾枠４４から顔検出枠４６に至るベクトルを位置ベクトル（ｘ０′、ｙ０′）として設定し、ＲＯＭ３０に格納する。この後、処理はステップＳ１０８〜Ｓ１１２が実行され、撮影装置の第２の実施形態における露出決定動作が終了する。
一方、ステップＳ２０２で、顔検出が失敗したことが検出された場合、ステップＳ２１０において、ＣＰＵ２８は、図４のステップＳ１０８と同様に、追尾枠４４から位置ベクトル（ｘ０′、ｙ０′）の分だけ離れた位置を露出決定位置として設定する。なお、この位置ベクトル（ｘ０′、ｙ０′）は、顔検出の成功時にＣＰＵ２８により設定された位置ベクトルである。このため、顔検出が失敗した場合であっても、顔検出枠４６の中心の座標を露出決定位置として推定できる。この後、処理はステップＳ１０８〜Ｓ１１２が実行され、撮影装置の第２の実施形態における露出決定動作が終了する。

以上、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、顔検出が失敗した場合であっても、顔検出枠４６の中心の座標を露出決定位置として推定できる。このため、撮影者が意図する被写体（例えば、人物の顔）に合わせて露出条件を決定できる。
なお、上述した第１及び第２の実施形態では、露出決定位置に合わせて絞り値ＡＶ及びシャッタ速度ＴＶが決定される例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。露出決定位置に対して、フォーカスレンズによる焦点合わせや閃光発光部２３の調光、あるいは、ホワイトバランスの設定等が行われるものでもよい。

上述した第１及び第２の実施形態では、カメラ１００としてデジタルカメラが用いられる例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。カメラ１００として銀塩フィルム式のカメラが用いられるものでもよい。
上述した第２の実施形態では、ＣＰＵ２８は、顔検出の失敗時に、位置ベクトル（ｘ０′、ｙ０′）に基づいて、図５に示す顔検出枠４６の中心の座標を露出決定位置として推定する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。ＣＰＵ２８は、図５に示す画像ＳＰ２′内における追尾演算の失敗時に、上述の位置ベクトル（ｘ０′、ｙ０′）に基づいて追尾枠４４の位置を露出決定位置として推定するものでもよい。この推定により、追尾演算が失敗した場合であっても、撮影者の意図する被写体（この例では、人物の衣服）に合わせて露出条件を決定できる。

以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態及びその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。

本発明は、追尾や顔検出等の画像認識機能を備えた撮影装置に適用される。

本発明の撮影装置の第１の実施形態を示すブロック図である。 エリアセンサから出力された画像を示す説明図である。 エリアセンサから出力された画像を示す説明図である。 撮影装置の第１の実施形態における露出条件決定動作を示すフローチャートである。 エリアセンサから出力された画像を示す説明図である。 撮影装置の第２の実施形態における露出条件決定動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…クイックリターンミラー、１２…ファインダスクリーン、１４…ペンタダハプリズム、１６…ハーフミラー、１８…再結像光学系、２０…エリアセンサ、２２…接眼レンズ、２３…閃光発光部、２４…シャッタ、２６…撮像素子、２８…ＣＰＵ、３０…ＲＯＭ、３２…レンズ系、３４…絞り、１００…カメラ、１０２…カメラ本体、１０２ａ…レンズマウント、１０４…撮影レンズ

Claims (4)

1. 被写体像の撮影前に前記被写体像の画像を取得する撮像手段と、
   前記撮像手段により取得された画像から、予め決められた領域にある第１部分画像を抽出する抽出手段と、
   前記撮像手段により取得された画像において前記第１部分画像から所定のベクトルだけ離れた領域にある第２部分画像に合わせて撮影条件を決定する決定手段とを備えることを特徴とする撮影装置。
2. 請求項１記載の撮影装置において、
   前記抽出手段によって抽出される前記第１部分画像に基づいて追尾処理を行う追尾手段を備えることを特徴とする撮影装置。
3. 請求項２記載の撮影装置において、
   前記撮像手段により取得された画像から、前記被写体像である人物の顔に対応する顔画像を抽出する顔抽出手段を備え、
   前記ベクトルは、前記抽出手段によって抽出される前記第１部分画像と前記顔抽出手段によって抽出された顔画像とを結ぶ位置ベクトルであることを特徴とする撮影装置。
4. 請求項３記載の撮影装置において、
   前記抽出手段もしくは前記顔抽出手段は、前記第１部分画像または前記顔画像の何れか一方の抽出を失敗したときに前記ベクトルに基づいて他方の抽出を実行することを特徴とする撮影装置。

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