JP2007281873A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サブCPU53は、機能的に処理部54およびシーン解析部54を有し、A/D変換回路35から入力される撮影用撮像素子13からのディジタル画像信号(RAWデータ)を用いて、シーン解析を行う。サブCPU53は、シーン解析によって得られる光源(色温度)や撮影場所、主要被写体の色、主要被写体の特徴などの情報を、メインCPU31を介して画像処理回路30へ出力する。シーン解析の結果は、単写撮影や連写撮影、動画撮影およびスルー画表示における画像処理に用いられる。また、連写撮影、動画撮影およびスルー画表示においては、2枚目以降の撮影画像に対して露出値などの撮影条件の設定にも用いられる。
【選択図】図2
Description
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の撮像装置において、解析手段は、画像信号の複数の色成分の離散的な分光分布に基づいて画像を解析することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の撮像装置において、解析手段は、画像信号の複数の色成分の離散的な分光特性に基づいて、画面全体の色の連続性を算出して光源を解析することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の撮像装置において、解析手段は、画面全体の分光特性の連続性と、画面全体を分割した小領域の分光特性の連続性とに基づいて、画面内の無彩色領域を抽出することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置において、解析手段は、画面全体の各色成分の離散的な分光特性と、画面全体を分割した小領域の各色成分の離散的な分光特性とに基づいて、画面内の特徴抽出を行なうことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置において、解析手段は、画面全体における各色成分の輝度値から画面全体の絶対輝度値を算出し、この絶対輝度値に基づいて撮影場所を推定することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の撮像装置において、解析手段は、画面全体における色温度を算出し、この色温度と絶対輝度値とに基づいて、撮影状況を推定することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置において、解析手段の解析結果に基づいて撮像素子による撮影条件を演算する演算手段をさらに備えることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置において、解析手段の解析結果に基づいて画像信号に対する画像処理を実行する画像処理手段をさらに備えることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置において、撮像素子は撮影用撮像素子であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置において、撮像素子とは別に撮影用撮像素子を有することを特徴とする。
請求項12の発明による撮像装置は、撮影レンズを通過する被写体像を撮像して複数の色成分を有する撮影用画像信号を出力する撮影用撮像素子と、撮影レンズに対して撮影用撮像素子と等価な位置に配置され、被写体像を受光して複数の色成分を有する補助画像信号を出力する補助撮像素子と、補助撮像素子から出力される線形性を有する補助画像信号に基づいて、撮像した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とする。
請求項13の発明による撮像装置は、第1の分光特性を有し、複数の色成分を有する画像信号を出力する第1の撮像素子と、第1の分光特性と異なる第2の分光特性を有し、複数の色成分を有する画像信号を出力する第2の撮像素子と、第1および第2の撮像素子から出力される線形性を有する画像信号に基づいて、撮影した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とする。
以下、図面を参照して本発明における実施の形態について説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態による一眼レフ電子カメラの要部構成を説明する図である。図1において、カメラ本体10に対して着脱可能に構成されるファインダ装置20と、交換レンズ24とがカメラ本体10に装着されている。
タイミングジェネレータ(TG)32は、メインCPU31から送出される指令に応じてタイミング信号を発生し、ドライバ33、AFE(Analog Front End)回路34およびA/D変換回路35のそれぞれにタイミング信号を供給する。ドライバ33は、撮影用撮像素子13に電荷を蓄積させ、蓄積電荷を掃き出させるための駆動信号を上記タイミング信号を用いて生成し、生成した駆動信号を撮影用撮像素子13へ供給する。AFE回路34は、撮影用撮像素子13から出力される光電変換信号(蓄積電荷)に対するアナログ処理(ゲインコントロールなど)を行う。A/D変換回路35は、アナログ処理後の撮像信号をディジタル信号に変換する。このディジタル信号がRAWデータであり、画像処理回路30とサブCPU53にそれぞれ出力される。サブCPU53は後述するようにRAWデータを用いてシーン解析を行なう。
以下、サブCPU53で行なわれるシーン解析について詳細に説明する。
サブCPU53は、機能的に、処理部54とシーン解析部55とを備える。処理部54は、A/D変換回路35から入力されるRAWデータに対する処理を行う。処理部54は、撮影用撮像素子13のR、GおよびBの各カラーフィルタを通して出力される撮像信号の光強度分布に基づいて、撮像画面全体の分光分布を検出して、シーン解析部55へ出力する。また、撮影用撮像素子13の画素を所定領域ごとにブロック分割し、ブロック領域ごとの画像信号として取り扱えるようにする。これにより、ブロック領域ごとの分光分布、およびブロック領域ごとの絶対輝度値を検出して、シーン解析部55へ出力する。
処理部54で検出された撮像画面全体の分光分布に基づいて、光源情報(色温度)が検出される。RAWデータにおけるR、G、B出力は、図3(a)に示すスペクトラムのように離散的な分光分布を示す。この離散的なデータに基づいて図3(b)の太線に示すように、分光分布の連続性を推定して、連続的な曲線の形状から光源を検出する。図3(c)には、分光分布曲線と光源との対応関係の一例を示す。実線は色温度が約2850Kの白熱電球、破線は色温度が約6500Kの昼光、一点鎖線は標準の光を光源とする分光分布曲線である。なお、このような対応関係はテーブルなどの形式により予めデータベース56に格納され、光源情報を検出する際に読み出される。
処理部54で検出した絶対輝度値に基づいて、撮影場所が推定される。ブロック領域ごとの絶対輝度値は、RAWデータにおけるR、G、B出力から、以下の式(1)により算出される。
Y=0.3R+0.59G+0.11B (1)
ブロック領域ごとの分光分布に基づいて、主要被写体の色情報が検出される。たとえば、図4(a)に示ようにブロック分割された画面において、ブロックr1〜ブロックrnの領域では図4(b)に示すような分光分布が検出されたとする。この分光分布がR成分を多く含むことにより、この領域に存在する被写体の色が赤色と判定される。さらに、R成分を多く出力する領域の形状がほぼ円形に近いことに基づいて、この領域に存在する被写体は赤色の丸い物体、たとえば赤いボールやリンゴであると推定することができる。また、ブロックr1〜ブロックrnの領域における分光分布から、この領域の被写体の色が肌色と判定されると、この領域には人の顔が撮影されていると推定することができる。さらに、メインCPU31から入力される撮影距離および焦点距離の情報を用いて、顔の大きさを判定し、被写体が赤ん坊か大人かを推定することもできる。もし、被写体が赤ん坊であれば、不図示の閃光装置の発光を制限するようにしてもよい。
撮像画面全体の分光分布、すなわち光源情報(色温度)と各ブロック領域ごとの分光分布とを比較することにより、被写体の特徴が抽出される。すなわち、光源の影響を受けたブロック領域の分光分布から被写体が本来有する分光反射率を導き出すことにより、被写体の色が特定される。シーン解析部55は、データベース56に格納されている画面全体のR、G、B値の比、色温度および係数の対応関係を表すテーブル1と、ブロック領域のR、G、B値の比と色温度との対応関係を表すテーブル2とを参照して、各ブロック領域ごとの色を決定する。たとえば、画面全体のR、G、B値の比がそれぞれ2:5:10であり、色温度が6000Kと判別されたとする。これらの値に基づいて、図5(a)に示すテーブル1を参照し、係数A1を決定する。さらに、あるブロック領域のR、G、B値のそれぞれにこの係数A1を乗じた値の比が10:5:1になったとする。この比率に基づいて、図5(b)に示すテーブル2を参照して、このブロック領域の色を赤色と決定する。また、図6に示すように、破線で示した画面全体の分光分布曲線の形状と、実線で示したブロック領域の分光分布曲線の形状とが類似していれば、このブロック領域は無彩色と判定する。
図8を用いて、ステップS5における単写モードによる撮影処理を説明する。単写モードにおいては、シーン解析の結果に基づいて撮影画像に対して画像処理が施される。
ステップS101において、レリーズボタンが半押し操作されたか否かを判定する。半押しスイッチ47から半押し信号が入力されるとステップS101を肯定判定してステップS102へ進み、半押し信号が入力されていない場合にはステップS101を否定判定し、当該判定処理を繰り返す。
一方、図9を用いて、図7のステップS7における連写モードでの撮影処理を説明する。連写モードにおいては、シーン解析の結果に基づいて、撮影画像に対して画像処理が施されるとともに、2枚目以降の撮影画像に対する露出値などの撮影条件が設定される。
ステップS201(レリーズボタン半押し判定)からステップS208(シーン解析)までの処理は、図8におけるステップS101(レリーズ半押し判定)からステップS108(シーン解析)までの処理と同様の処理を行なう。
図7のステップS9における動画モードでの処理を図10に示す。動画モードにおいても、連写モードと同様にシーン解析の結果に基づいて、撮影画像に対して画像処理が施されるとともに、2枚目以降の撮影画像に対する露出値などの撮影条件が設定される。なお、ステップS301(レリーズボタン半押し判定)からステップS312(画像表示)までの各処理は、図9の連写モードにおけるステップS201(レリーズボタン半押し判定)からステップS212(画像表示)までの各処理と同様の処理を行なう。ステップS313においては、動画終了か否かの判定を行う。動画継続の場合ステップS313が否定判定されステップS315へ進み、図9の連写モードにおけるステップS216と同様に、ステップS308のシーン解析結果を用いて撮影条件を設定してステップS306へ戻る。動画終了の場合ステップS313が肯定判定されてステップS314へ進み、不図示のシーケンス回路によりミラーダウンを行い一連の動作を終了する。
図7のステップS10におけるスルー画モードにおける処理を図11に示す。スルー画モードにおいて、クイックリターンミラー11を図1の実線のアップ位置で保持させた状態でスルー画表示を行なう場合は、シーン解析の結果に基づいて表示画像に対して画像処理が施されるとともに、2枚目以降の表示画像に対する露出値などの撮影条件が設定される。また、コマごとにクイックリターンミラー11をアップ・ダウン駆動させる場合は、シーン解析の結果に基づいて表示画像に対して画像処理が施される。
図8のステップS108と、図9のステップS208と、図10のステップS308と、図11のステップS409およびステップS418におけるシーン解析処理について、図12に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図12の処理を行なうプログラムは、サブCPU53により実行される。
ステップS511において、処理部54により、撮像画面全体の分光分布を検出してステップS512へ進む。ステップS512において、処理部54により、ブロック領域ごとの分光分布を検出してステップS513へ進む。ステップS513において、処理部54により、ブロック領域ごとの絶対輝度値を算出してステップS514へ進む。
単写モードの場合は、シーン解析結果を撮影画像の画像処理に反映させる。連写モード、動画モードおよびスルー画モードの場合は、シーン解析結果に基づいて撮影画像もしくは表示画像の画像処理を行なうとともに、2枚目以降の画像に対する露出値などの撮影条件が設定される。
(1)撮影用撮像素子13から出力される複数の色成分を有するディジタル画像信号において、ディジタル画像信号の線形性出力(RAWデータ)を用いて撮影画像に対するシーン解析を行なうようにした。したがって、ディジタル画像信号を画像データに変えてからシーン解析を行なうよりも処理時間を短縮することができる。
図13は図1の要部構成を有する電子カメラにおいて、補助撮像素子19から出力される画像データ(RAWデータ)を用いてシーン解析を行う第二の実施の形態の電子カメラの回路構成を表すブロック図である。以下で、図2に示す第一の実施の形態の回路構成と相違する点について主に説明する。
タイミングジェネレータ(TG)36は、メインCPU31から送出される指令に応じてタイミング信号を発生し、ドライバ37、AFE回路39およびA/D変換回路40のそれぞれにタイミング信号を供給する。ドライバ37は、補助撮像素子19に電荷を蓄積させ、蓄積電荷を掃き出させるための駆動信号を上記タイミング信号を用いて生成し、生成した駆動信号を補助撮像素子19へ供給する。AFE回路39は、補助撮像素子19から出力される光電変換信号(蓄積電荷)に対するアナログ処理(ゲインコントロールなど)を行う。A/D変換回路40は、アナログ処理後の撮像信号をディジタル信号に変換する。このディジタル信号がRAWデータであり、メインCPU31に出力され、メインCPU31によりシーン解析を行なう。
図14に示すフローチャートを用いて、単写モードにおける撮影動作について、図8に示すフローチャートと相違する処理を主に説明する。
ステップS601におけるレリーズボタンの半押し操作が肯定判定されて進んだステップS602において、補助撮像素子19およびその周辺回路(AFE回路39、A/D変換回路40、タイミングジェネレータ36、ドライバ37)への電源オン処理、および補助撮像素子19の初期化を行ってステップS603へ進む。
図15に示すフローチャートを用いて連写モードにおける撮影動作を示す。連写モードにおいては、シーン解析に基づいて撮影条件の設定および撮影画像に対する画像処理を行なう。
図15のステップS701(レリーズボタン半押し判定)からステップS711(撮影用撮像素子19の電荷蓄積、掃き出し)までの各処理については、図14の単写モードにおけるステップS601(レリーズボタン半押し判定)からステップS611(撮影用撮像素子19の電荷蓄積、掃き出し)までの各処理と同様の処理を行なう。また、図15のステップS712(画像処理)からステップS718(ミラーダウン)までの各処理については、図9のステップS209(画像処理)からステップS215(ミラーダウン)までの各処理と同様の処理を行なう。なお、ステップS712の画像処理に際しては、ステップS705のシーン解析結果、または、ステップS722のシーン解析結果を使用する。
図16に示すフローチャートを用いて動画モードにおける撮影動作を説明する。動画モードにおいては、1枚目の撮影画像を取得した際のシーン解析に基づいて撮影条件の設定および撮影画像に対する画像処理を行なう。
図16のステップS801(レリーズボタン半押し判定)からステップS815(画像表示)までの各処理については、図15の連写モードにおけるステップS701(レリーズボタン半押し判定)からステップS715(画像表示)までの各処理と同様の処理を行なう。なお、ステップS812の画像処理に際しては、ステップS805のシーン解析の結果を使用する。また、図16のステップS816(動画終了判定)およびステップS817(ミラーダウン)の各処理については、図10のステップS313(動画終了判定)およびステップS314(ミラーダウン)までの各処理と同様の処理を行なう。
図17に示すフローチャートを用いてスルー画モードにおける動作を説明する。スルー画モードにおいては、シーン解析に基づいて撮影条件の設定および表示画像に対する画像処理を行なう。
図17のステップS901(レリーズボタン半押し判定)からステップS908(レリーズ半押し継続時間判定)までの各処理は、図16の動画モードにおけるステップS801(レリーズボタン半押し判定)からステップS808(レリーズボタン半押し継続時間判定)までの各処理と同様の処理を行なう。
単写モードの場合は、シーン解析結果を撮影条件の設定に用いる。また、ミラーアップ前までのシーン解析の結果に基づいて撮影画像に対して画像処理を施す。連写モードおよびスルー画モードの場合は、シーン解析結果に基づいて撮影条件を設定するとともに、撮影画像もしくは表示画像に対して画像処理を行なう。動画モードの場合は、1枚目の画像取得時のシーン解析の結果に基づいて撮影条件の設定と画像処理とを行なう。
(1)補助撮像素子19から出力される複数の色成分を有するディジタル画像信号において、ディジタル画像信号の線形性出力(RAWデータ)を用いて撮影画像に対するシーン解析を行なうようにした。したがって、ディジタル画像信号を画像データに変えてからシーン解析を行なうよりも処理時間を短縮することができる。
図18は図1の要部構成を有する電子カメラにおいて、撮影用撮像素子13および補助撮像素子19から出力される画像データ(RAWデータ)を用いてシーン解析を行う第二の実施の形態の電子カメラの回路構成を表すブロック図である。第三の実施の形態においては、第一の実施の形態と同様にサブCPU53を備え、撮影用撮像素子13から出力される画像データ(RAWデータ)を用いてシーン解析を行なう。さらに、第二の実施の形態と同様に補助撮像素子19から出力される画像データ(RAWデータ)を用いてメインCPU31においてシーン解析を行なう。
図19に示す単写モードにおけるフローチャートは、図8および図14に示す単写モードにおけるフローチャートを組み合わせたものである。したがって、第三の実施の形態による単写モードにおいては、補助撮像素子19からの画像データに基づいてステップS1005でシーン解析を行い、このシーン解析結果を用いて撮影条件の設定を行なう。さらに、撮影用撮像素子13からの画像データに基づいてステップS1012でシーン解析を行い、このシーン解析結果を用いて撮影画像に画像処理を施す。
(1)撮影用撮像素子13と補助撮像素子19の分光感度特性を変えてもよい。この場合、図23(a)に示すように、撮影用撮像素子13のR、G、B各色の分光感度に対して、補助撮像素子19のR、G、B各色の分光感度の幅を狭く設定すればよい。もしくは、図23(b)に示すように、撮影用撮像素子13のR、G、B各色の分光感度に対して、補助撮像素子19のR、G、B各色の分光感度のピークをずらして設定するものであってもよい。上述のように設定することで、撮影用撮像素子13で取得しきれない色情報を補助撮像素子19で補うことができるので、色を確実に判定することができる。
30 画像処理回路 31 メインCPU
53 サブCPU 54 処理部
55 シーン解析部 56 データベース
Claims (13)
- 複数の色成分を有する画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される線形性を有する画像信号に基づいて、撮像した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記解析手段は、前記画像信号の複数の色成分の離散的な分光分布に基づいて画像を解析することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記解析手段は、前記画像信号の複数の色成分の離散的な分光特性に基づいて、画面全体の色の連続性を算出して光源を解析することを特徴とする撮像装置。 - 請求項2または3に記載の撮像装置において、
前記解析手段は、画面全体の分光特性の連続性と、画面全体を分割した小領域の分光特性の連続性とに基づいて、前記画面内の無彩色領域を抽出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項2乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記解析手段は、画面全体の各色成分の離散的な分光特性と、画面全体を分割した小領域の各色成分の離散的な分光特性とに基づいて、画面内の特徴抽出を行なうことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記解析手段は、画面全体における各色成分の輝度値から画面全体の絶対輝度値を算出し、この絶対輝度値に基づいて撮影場所を推定することを特徴とする撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置において、
前記解析手段は、画面全体における色温度を算出し、この色温度と前記絶対輝度値とに基づいて、撮影状況を推定することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記解析手段の解析結果に基づいて前記撮像素子による撮影条件を演算する演算手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記解析手段の解析結果に基づいて前記画像信号に対する画像処理を実行する画像処理手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は撮影用撮像素子であることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子とは別に撮影用撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。 - 撮影レンズを通過する被写体像を撮像して複数の色成分を有する撮影用画像信号を出力する撮影用撮像素子と、
前記撮影レンズに対して前記撮影用撮像素子と等価な位置に配置され、前記被写体像を受光して複数の色成分を有する補助画像信号を出力する補助撮像素子と、
前記補助撮像素子から出力される線形性を有する補助画像信号に基づいて、撮像した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 - 第1の分光特性を有し、複数の色成分を有する画像信号を出力する第1の撮像素子と、
前記第1の分光特性と異なる第2の分光特性を有し、複数の色成分を有する画像信号を出力する第2の撮像素子と、
前記第1および第2の撮像素子から出力される線形性を有する画像信号に基づいて、撮影した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
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