JP2008147715A - Imaging apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置及び方法に関し、更に詳しくは、動画記録中に静止画記録が可能な撮像装置及び方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and method, and more particularly to an imaging apparatus and method capable of recording a still image during moving image recording.
近年、デジタルカメラにおいて、動画を撮影できる機能を備えた製品が多くなってきている。そのようなデジタルカメラの中でも、動画撮影中に静止画を撮影可能なデジタルカメラが製品化されている。このようなカメラでは、一般的に、ユーザが動画を撮影中に静止画として保存したいシーンがあった場合に静止画撮影用のレリーズスイッチを押下し、この操作に応じて動画撮影を一時中断して静止画を撮影し、静止画の撮影後、動画撮影に戻る。 In recent years, there have been an increasing number of digital cameras having a function capable of shooting moving images. Among such digital cameras, digital cameras capable of shooting still images during moving image shooting have been commercialized. In such a camera, in general, when there is a scene that the user wants to save as a still image while shooting a movie, the release switch for shooting the still image is pressed, and the movie shooting is temporarily suspended in response to this operation. Take a still image, and after shooting the still image, return to movie shooting.
また、動画の場合、フレームレートが決められていると共に、1フレームの画素数は、例えばVGAでは640x480相当の画素数であるのに対し、静止画ではフレームレートに拘束されないと共に、数百万の画素数の画像が望まれている。そのため、静止画を撮影する際には、撮像素子の全画素を読み出し、動画の読み出し時は、1/Nに画素数を減らして読み出す方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。このように制御することで、高精細な静止画を読み出すと共に、動画撮影時には必要な画素数の画像を必要なフレームレートで読み出すことができる。 In the case of a moving image, the frame rate is determined, and the number of pixels in one frame is, for example, 640x480 equivalent to the number of pixels in VGA, whereas in the still image, it is not restricted by the frame rate, and several million An image with the number of pixels is desired. For this reason, a method is disclosed in which all pixels of the image sensor are read when a still image is taken, and the number of pixels is reduced to 1 / N when reading a moving image (see, for example, Patent Document 1). By controlling in this way, a high-definition still image can be read out, and an image with the necessary number of pixels can be read out at a necessary frame rate during moving image shooting.
一方、動画像を記録する際に、1画素以上の単位で電子防振処理を行って動画像を記録し、記録された1画素未満の手ぶれ成分を持った動画像から、1画素未満の手ぶれ成分を使用して超解像処理して静止画を作成する方法が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)この超解像処理とは、複数枚の1画素未満のずれを利用して低解像度の画像データから高解像度の画像データを作成する技術であり、非特許文献1に詳細が記載されている。
On the other hand, when recording a moving image, the electronic image stabilization process is performed in units of one pixel or more to record the moving image. From the recorded moving image having a camera shake component of less than one pixel, the camera shake of less than one pixel is recorded. A method of creating a still image by super-resolution processing using components has been proposed. (For example, refer to
しかしながら、特許文献1に記載されたデジタルカメラでは、動画撮影時と静止画撮影時とで撮像素子から読み出す画素数が異なるため、撮像素子の駆動方法を変更する必要があり、駆動制御が複雑であった。また、静止画撮影時に動画撮影時よりも撮像素子の駆動速度を速くしたり、複数フレームの時間をかけて静止画を撮影したりしていた。
However, in the digital camera described in
更に、静止画撮影時と動画撮影時では画像データの信号処理に用いる、例えば、オートフォーカス値や、露出制御値等パラメータも異なるため、動画撮影中に静止画撮影に切り替わる際には、信号処理のモードも切り替える必要がある。 In addition, the parameters used for image data signal processing differ between still image shooting and movie shooting, for example, autofocus values, exposure control values, and other parameters. Therefore, when switching to still image shooting during movie shooting, signal processing is performed. It is also necessary to switch the mode.
また表示について、上述した従来の撮像装置では、動画撮影中に静止画を撮影する時に撮像素子の読み出しの駆動方式や信号処理モードを切り替える必要があるため、動画像の表示を中断していた。或いは、この中断期間の画面を隠すために固定色表示などの不自然な表示が行われていた。 Further, regarding the display, in the conventional imaging device described above, since it is necessary to switch the driving method and signal processing mode of reading of the imaging element when capturing a still image during moving image capturing, display of moving images has been interrupted. Alternatively, an unnatural display such as a fixed color display is performed to hide the screen during the interruption period.
更に、静止画の記録中は動画の記録を行うことができないため、静止画を記録している期間は、動画データ中に、記録される静止画像、或いは、固定色画像を動画データの中断した期間に埋め込む等の措置が必要であった。このように、動画像の記録が中断され、連続した動画像を記録することができないという問題があった。 Furthermore, since still images cannot be recorded while still images are being recorded, the recorded still images or fixed color images were interrupted during the still image recording period. Measures such as embedding in the period were necessary. As described above, there is a problem that recording of moving images is interrupted and continuous moving images cannot be recorded.
これに対し、特許文献2に記載された撮像装置では、連続した動画像と、高解像度の静止画を生成することが可能である。しかしながら、記録された動画像を再生しながら、所望の静止画を得ることはできるが、動画の撮影中に静止画を取得することができない。また、例えば、三脚などに撮像装置を設置して撮影を行った場合など、1画素未満の手ぶれ成分が動画像に含まれない場合には、超解像処理により静止画を生成することできない。
In contrast, the imaging apparatus described in
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、動画撮影中に静止画を撮影する場合に、動画記録を中断することなく、解像度の高い静止画を取得できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable acquisition of a high-resolution still image without interrupting recording of a moving image when shooting a still image during moving image shooting. To do.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数画素を有し、入射した被写体の光学像を電気信号に変換して画像データを出力する撮像手段と、前記光学像の前記撮像手段上への入射位置をずらすシフト手段と、動画記録中に静止画記録を指示する指示手段と、前記指示手段による指示に応じて、複数フレームを1周期として1画素未満ずつ互いに異なる位置に前記光学像の入射位置をずらすように前記シフト手段を制御する制御手段と、前記指示手段による指示に応じて、1周期で得られる前記複数フレームの画像データを、画素密度が向上するように1枚の画像に合成する合成手段と、前記指示手段による指示に応じて、前記制御手段による前記光学像の入射位置のずれをキャンセルするように各フレームの画像データを補正する補正手段とを有する。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention has a plurality of pixels, an imaging means for converting an optical image of an incident subject into an electrical signal and outputting image data, and the imaging means for the optical image Shift means for shifting the incident position on the upper side, instruction means for instructing recording of a still image during moving image recording, and the optical at different positions by less than one pixel with a plurality of frames as one cycle in response to an instruction from the instruction means A control unit that controls the shift unit so as to shift an incident position of an image, and a plurality of frames of image data obtained in one cycle in accordance with an instruction from the instruction unit, so that the pixel density is improved. The image data of each frame is corrected so as to cancel the deviation of the incident position of the optical image by the control unit in accordance with an instruction from the combining unit that combines the image and the instruction unit. And a positive means.
また、本発明の撮像方法は、複数画素を有し、入射した被写体の光学像を電気信号に変換して画像データを出力する撮像手段と、前記光学像の前記撮像手段上への入射位置をずらすシフト手段とを有する撮像装置における撮像方法であって、動画記録中に静止画記録を指示する指示工程と、前記指示工程による指示に応じて、複数フレームを1周期として1画素未満ずつ互いに異なる位置に前記光学像の入射位置をずらすように前記シフト手段を制御するシフト工程と、前記指示手段による指示に応じて、1周期で得られる前記複数フレームの画像データを、画素密度が向上するように1枚の画像に合成する合成工程と、前記指示手段による指示に応じて、前記シフト工程による前記光学像の入射位置のずれをキャンセルするように各フレームの画像データを補正する補正工程とを有する。 The imaging method of the present invention includes a plurality of pixels, an imaging unit that converts an optical image of an incident subject into an electrical signal and outputs image data, and an incident position of the optical image on the imaging unit. An imaging method in an imaging apparatus having a shift means for shifting, wherein an instruction step for instructing recording of a still image during moving image recording differs from each other by less than one pixel with a plurality of frames as one cycle according to an instruction by the instruction step The shift step for controlling the shift means to shift the incident position of the optical image to the position, and the image data of the plurality of frames obtained in one cycle according to the instruction by the instruction means so that the pixel density is improved. Each frame is combined so as to cancel the shift of the incident position of the optical image due to the shift step in accordance with an instruction from the instruction means. And a correction step of correcting the image data of.
本発明によれば、動画撮影中に静止画を撮影する場合に、動画記録を中断することなく、解像度の高い静止画を取得することができる。 According to the present invention, when a still image is shot during moving image shooting, a high-resolution still image can be acquired without interrupting moving image recording.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
●システム構成
図1は、本第1の実施形態における動画記録機能及び静止画記録機能を共に備えると共に、動画記録時の静止画記録が可能な撮像装置のシステム構成の一例を示したブロック図である。なお、本実施の形態では、動画記録時に同時に静止画記録する処理を、「同時記録」と呼ぶ。
<First Embodiment>
System Configuration FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a system configuration of an imaging apparatus that has both a moving image recording function and a still image recording function according to the first embodiment and is capable of recording a still image during moving image recording. is there. In the present embodiment, the process of recording a still image at the same time as recording a moving image is called “simultaneous recording”.
100は、撮像を行うための光学系であり、撮像レンズ101、手ぶれ補正部126、シャッター102、そして、例えばCCDやCMOSセンサなどの撮像素子103等によって構成されている。なお、手ぶれ補正部126は、可変頂角プリズム等、被写体像の結像位置を撮像素子103の結像面上でシフトさせる手段である。104は、光学系100により撮像されたデータをデジタルデータに変換するためのA/D変換回路である。また、109は、本システムを制御するCPUである。110は、ユーザから撮像モードを設定するスイッチや、動画記録のスタートストップを指示するスイッチや、静止画記録を指示するレリーズスイッチを含むスイッチである。123は外部メモリ、124は液晶表示器等の表示装置、125は画像データを最終的に記録するためのメディアである。
127は、光学手ぶれ補正を行うため光学手ぶれ補正系であり、アクチュエータ105、加算回路106、手ぶれセンサ107、手ぶれ補正制御回路108を含む。アクチュエータ105は、手ぶれ補正部126を駆動する。手ぶれセンサ107は、ピッチ方向及びヨー方向の角速度を検出する。手ぶれ補正制御回路108は、手ぶれセンサ107が検出したピッチ方向及びヨー方向の角速度を積分して角変移量を算出する。そして、算出した角変位量、即ち、撮像装置の振れ角と、撮像レンズ101の焦点距離とから、手ぶれによって生じた撮像素子103上の画素移動分を算出し、算出した画素移動分をキャンセルする手ぶれ補正量を生成して、加算回路106に出力する。
An optical camera
なお、手ぶれ補正制御回路108は、CPU109から、スイッチ110により指示された動画撮影モード、静止画撮影モードの判定が可能であり、動画撮影時と静止画撮影時とで、手ぶれ補正量を制御することができる。たとえば、動画撮影時では、パン或いは、チルトなど、撮像装置を大きく動かすことによって撮影する場合が多く、このため、手ぶれ量は、低周波の周波数成分を多く含む傾向がある。一方、静止画の撮影時では、カメラを固定して撮影することが多いために、動画よりも低周波成分を含まないといった傾向がある。以上のことから、手ぶれ補正制御回路108は、手ぶれセンサ107より検出した検出量に対して、動画撮影時と静止画撮影時とで制御する周波数成分のカットオフ切り替えを行うことができる。
Note that the camera shake
また、加算回路106は、手ぶれ補正制御回路108から出力される手ぶれ補正量に、後述する信号処理系111の画素ずらし制御回路118により生成される画素ずらし量を加算する加算回路である。
The
111は信号処理系であり、デジタル回路を集積したLSI(Large Scale Integration)によって構成されている。本第1の実施形態の構成では、動画像を処理する信号処理系と、静止画を処理する信号処理系に分かれている。
まず、動画像を処理する信号処理系について説明する。 First, a signal processing system for processing moving images will be described.
113は、電子防振回路である。電子防振回路113は、同時記録時に作用する回路であって、動画の画像データに含まれる1画素未満の手ぶれ成分を補正する回路である。また、112は、電子防振回路113が、1画素未満の手ぶれ補正処理を行うために、1ライン分の画像データを保持するラインメモリである。なお、電子防振回路113の処理については、図3及び図4を参照して詳細に後述する。
114は、電子防振回路113より出力された画像データに対して、YC分離、ホワイトバランス補正、アパーチャー補正、ガンマ補正等を施すことにより、画像データを輝度色差信号に変換する動画信号処理回路である。なお、YC分離とは、輝度信号と色差信号とを高精度に分離することをいう。アパーチャー補正とは、撮像素子103が有している開口(アパーチャー)によって生じるローパス効果(細かい模様のボケが生じることであり、アパーチャー効果ともいう)を補正することをいう。このアパーチャー補正により、信号値の変化が強調される。γ補正とは、出力デバイスを想定した非線形な画像処理のことをいう。このγ補正により、より自然に近い画像が得られる。以上のようにして、動画信号処理回路114は、電子防振回路113より出力された画像データを輝度色差信号に変換する。
次に、静止画を処理する信号処理系について説明する。 Next, a signal processing system for processing a still image will be described.
116は超解像処理を行う超解像処理回路、115は超解像処理回路116で超解像処理を行うためにフレーム画像を保持するためのフレームメモリである。なお、超解像処理回路116により行われる処理については、図2を参照して詳細に後述する。117は、超解像処理により生成された静止画像データに対して信号処理を行う信号処理回路である。処理内容は、動画信号処理回路114とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
118は画素ずらし制御回路であり、同時記録時に1画素未満の画素ずらし量を動画像のフレーム毎に切り替えて、加算回路106、電子防振回路113、超解像処理回路116に出力する。
119は圧縮伸張回路であり、静止画信号処理回路117で生成された静止画の画像データを、例えばJPEGフォーマット等に圧縮したり、圧縮されたデータを伸張して画像データを生成する回路である。また、圧縮伸張回路119は、動画信号処理回路114で生成された動画の画像データを、例えば、MPEGフォーマットなどに圧縮したり、圧縮されたデータを伸張して画像データを生成する。
123は外部メモリ、120は外部メモリ123へアクセスするためのメモリコントローラである。124は表示装置、121は表示装置124を制御するための表示装置制御回路である。125は着脱可能または撮像装置に内蔵されたメディアであり、122はメディア125を制御するためのメディアI/F回路である。メディア125としては、PCMCIAカードやコンパクトフラッシュ(登録商標)等のメモリカード、ハードディスク等を用いることができる。また、マイクロDAT、光磁気ディスク、CD‐RやCD‐WR等の光ディスク、DVD等の相変化型光ディスク等で構成されていても良く、本発明はその形態に特にこだわるものでない。
●動画記録
次に、図1に示す構成を有する撮像装置における本第1の実施形態の動画記録処理について説明する。
Moving Image Recording Next, the moving image recording process of the first embodiment in the imaging apparatus having the configuration shown in FIG. 1 will be described.
動画記録時には、CPU109は、動画撮影モードで光学系100、光学手ぶれ補正系127、信号処理系111の各制御を行う。動画記録時には、後述する静止画の信号処理系の超解像処理は行わないので、CPU109の制御により画素ずらし制御回路118は画素ずらし量0を出力する。なお、この画素ずらし量についても詳細に後述する。従って、加算回路106からは、手ぶれセンサ107により検出された角速度に基づいて手ぶれ補正制御回路108が検出した手ぶれ補正量がそのままアクチュエータ105に入力され、手ぶれ補正部126により手ぶれ補正が行われる。この時、上述したように、CPU109は、手ぶれ補正制御回路108のカットオフ周波数を動画像に適した値に設定するなど、動画撮影に適した補正が行われるように制御する。また、撮像素子103は、所定フレームレートで所定画素数の画像データを読み出すように駆動される。
At the time of moving image recording, the
手ぶれ補正部126により手ぶれ補正された被写体光学像は、撮像素子103上に結像し、電気信号に変換されて、所定フレームレートで所定画素数のアナログ画像データが順次読み出される。読み出されたアナログ画像データはA/D変換回路104でデジタル画像データに変換された後、電子防振回路113に入力される。上述したように電子防振回路113は同時記録時に作用する回路であり、動画記録時には入力された信号はそのまま動画信号処理回路114に出力され、処理されて、輝度色差信号が生成される。
The subject optical image subjected to camera shake correction by the camera
動画信号処理回路114で輝度色差信号に変換された画像データは、外部メモリ123へ保持される。外部メモリ123に保持された輝度色差信号である画像データは、再び、メモリコントローラ120を介して、圧縮伸張回路119に出力され、MPEG4等の適当なフォーマットに変換される。そして、再度、メモリコントローラ120を介して、外部メモリ123へ格納される。外部メモリ123へ記録された圧縮画像データは、メモリコントローラ120を介して、更にメディアI/F回路122へ出力され、最終的に、メディア125へ記録される。
The image data converted into the luminance color difference signal by the moving image
また、外部メモリ123に保持された動画信号処理回路114から出力された画像データは、メモリコントローラ120を介して、表示装置制御回路121へ入力される。ここで表示サイズに適するようにリサイズ処理及び、表示装置124へ表示するための適切なフォーマット変換が行われた後、表示装置124へ出力される。
The image data output from the moving image
●同時記録
次に、本第1の実施形態における同時記録処理について説明する。
Simultaneous Recording Next, the simultaneous recording processing in the first embodiment will be described.
同時記録処理時には、信号処理系111における動画の信号処理系と静止画の信号処理系が共に動作する。以下、同時記録時に動画記録のために電子防振回路113で行われる電子防振処理と、静止画記録のために超解像処理回路116で行われる超解像処理についてそれぞれ説明する。先ず、超解像処理について説明し、次に電子防振処理について説明する。
During the simultaneous recording process, both the moving image signal processing system and the still image signal processing system in the
<超解像処理及び静止画の記録>
静止画を記録する為に超解像処理回路116で行われる超解像処理について、図2を参照して説明する。
<Super-resolution processing and still image recording>
A super-resolution process performed by the
超解像処理とは、複数の1画素未満のずれを持った画像データから、高解像度の画像データを生成する処理のことである。ここでは、例えば、4枚の画像データを用いて、夫々が、別の方向に1/2画素ずつずれた画像から超解像を行う例について説明する。 The super-resolution processing is processing for generating high-resolution image data from a plurality of image data having a shift of less than one pixel. Here, for example, an example will be described in which super-resolution is performed from an image shifted by ½ pixel in another direction using four pieces of image data.
図2(a)のフレーム0は基準となる画像データである。この基準画像に対し、水平方向に1/2画素ずれた画像データをフレーム1(図2(b))、垂直方向に1/2画素ずれた画像データをフレーム3(図2(d))、水平および垂直方向それぞれに1/2画素ずれた画像データをフレーム2(図2(c))とする。先ず、フレーム0の画素データが存在しない各画素位置である(n+0.5,m)の位置にフレーム1の(n,m)の画素データを埋め込む。同様にフレーム0の(n,m+0.5)の位置にフレーム3の(n,m)の画素データを、フレーム0の(n+0.5,m+0.5)の位置にフレーム2の(n,m)の画素データを埋め込む。
つまり、フレーム0の1/2画素ずれた位置に、フレーム1〜3の画素データを格子状に埋め込むことにより、図2(e)に示すような、フレーム0に対して4倍の画素密度を有する静止画像データを得ることができる。
That is, by embedding the pixel data of
以上のようにして合成処理を行うことで、画素データを増やして解像感を増す処理が超解像処理である。 Super-resolution processing is processing in which pixel data is increased to increase the resolution by performing synthesis processing as described above.
画素ずらし制御回路118は、上述した超解像処理が可能となるように、基準となるフレームに対して1画素未満ずれるような画素ずらし量を生成し、加算回路106に出力する。図2に示す例では、4フレームを1周期として、1フレーム目は画素ずらし量は(0,0)、2フレーム目は(0,0.5)、3フレーム目は(0.5,0.5)、4フレーム目は(0.5,0)となる。
The pixel
なお、上記例では4フレーム分の画像データを用いて4倍の画素密度の静止画像データを生成する場合について説明したが、これに限るものではない。本発明は複数フレーム分の画像データを用いて、撮像素子103の画素数よりも高い画素密度を達成できればよく、そのために必要な1画素未満ずれた画像を得ることができるように、画素ずらし制御回路118は画素ずらし量を制御する。例えば、1/3画素ずつずらして、9フレームを1周期としたり、1/4ずつずらして16フレームを1周期とすることも可能である。ただし、1周期分のフレーム数の画像データを取得するために時間が掛かりすぎると、被写体が動く(被写体ずれ)などして、合成した静止画の画質が劣化することがあるため、画質が劣化しない程度のフレーム数で1周期を構成することが好ましい。
In the above example, a case where still image data having a pixel density of 4 times is generated using image data for four frames has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention only needs to achieve a pixel density higher than the number of pixels of the
同時記録時には、CPU109は、動画撮影モードで光学系100を制御し、静止画撮影モードで光学手ぶれ補正系127の制御を行い、信号処理系111では動画用及び静止画用の信号処理を共に行うように制御する。上述したように、同時記録時は、CPU109の制御により画素ずらし制御回路118は各フレーム毎に異なる1画素未満の画素ずらし量を出力する。従って、加算回路106からは、手ぶれセンサ107により検出された角速度に基づいて手ぶれ補正制御回路108により得られた手ぶれ補正量に、画素ずらし制御回路118から出力された画素ずらし量を加算した補正値が出力される。
During simultaneous recording, the
このように、加算回路106で手ぶれ補正量と画素ずらし量とを加算することで、撮像素子103から読み出される画像データは、手ぶれ成分が除去された、超解像処理用の基準画像データまたは1画素未満ずれた画像データとなる。
As described above, by adding the camera shake correction amount and the pixel shift amount by the adding
加算回路106から出力された補正値がアクチュエータ105に入力され、手ぶれ補正部126により光学手ぶれ補正が行われる。この時、上述したように、CPU109は手ぶれ補正制御回路108のカットオフ周波数を動画像に適した値に設定するなど、動画撮影に適した補正が行われるように制御する。また、撮像素子103は、所定フレームレートで所定画素数の画像データを読み出す動画撮影モードで駆動する。
The correction value output from the
超解像処理回路116により超解像処理を行った画像データは、静止画信号処理回路117にて輝度色差信号に変換される。輝度色差信号に変換された画像データは、メモリコントローラ120を介して、外部メモリ123に記録される。外部メモリ123に記録された輝度色差信号である画像データは、再びメモリコントローラ120を介して圧縮伸張回路119に出力され、JPEG等の適当な圧縮動画画像フォーマットに変換される。そして、再度、メモリコントローラ120を介して外部メモリ123へ記録される。外部メモリ123へ記録された圧縮された画像データは、メモリコントローラ120を介して、更にメディアI/F回路122へ出力され、最終的にメディア125へ記録される。
The image data that has undergone super-resolution processing by the
<電子防振処理及び動画の記録>
次に、動画を記録する為に電子防振回路113で行われる電子防振処理について、図3及び図4を参照して説明する。
<Electronic image stabilization and video recording>
Next, an electronic image stabilization process performed by the electronic
上述したように、同時記録時に電子防振回路113に入力される画像データは、手ぶれ成分が除去されていると共に、各フレーム毎に異なる画素ずらし量を有する画像データである。この画素ずらし量は、画素ずらし制御回路118から加算回路106へ出力されていると共に、電子防振回路113へも出力されており、電子防振回路113はこの画素ずらし量を用いて、画像データの1画素未満の補間処理を行う。
As described above, the image data input to the electronic
図3は、電子防振回路113の具体的な構成の一例を示す図である。まず、垂直方向の1画素未満の画素補間処理について説明する。図3において、乗算器202は、入力される画像データに係数Vkを乗する。入力された画像データは、同時にラインメモリ112に保持され、1ライン分遅延される。乗算器201は、ラインメモリ112から読み出された1ライン分遅延された画像データに(1−Vk)を乗する。加算器203は、乗算器201と乗算器202の出力を加算する。すなわち、加算器203の出力は、隣接するライン間の画像データを係数Vkの重みで加重平均したものになる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the electronic
次に、水平方向の1画素未満の画像補間処理について説明する。乗算器204は、加算器203から出力された画像データに係数Hkを乗する。加算器203から出力された画像データは、同時に1クロック遅延回路205に送られ、1画素分遅延される。乗算器206は、1クロック遅延回路205から出力された1画素分遅延された画像データに係数(1−Hk)を乗する。加算器207は、乗算器204と乗算器206からの出力を加算する。すなわち、加算器207の出力は、水平方向に隣接する画素値を係数Hkの重みで加重平均したものになる。
Next, image interpolation processing for less than one pixel in the horizontal direction will be described. The
次に、図4を参照して、具体的に1画素未満のずれに対して、補間処理が行われる例について説明する。ここでは電子防振回路113に入力される画像データが、基準となる画像データに対して、垂直下方向に1/2画素、水平右方向に1/2画素ずれている場合について説明する。
Next, with reference to FIG. 4, an example in which interpolation processing is specifically performed for a shift of less than one pixel will be described. Here, a case will be described in which the image data input to the electronic
まず、垂直方向に1/2画素ずれている画像データを用いた補間データ生成方法について説明する。図4(a)は、nラインの画像データ301とn+1ラインの画像データ302から、垂直下方向に1/2画素ずれた画像データを生成する処理を示している。この場合、nラインの画像データ301を1/2倍して画像データ303を生成し、n+1ラインの画像データ302を1/2倍して、画像データ304を生成して、それぞれ加算することにより、垂直下方向に1/2画素ずれた画素データを得ることができる。これは、図3において、Vkが1/2である場合に相当する。
First, an interpolation data generation method using image data shifted by 1/2 pixel in the vertical direction will be described. FIG. 4A shows a process of generating image data shifted by 1/2 pixel in the vertically downward direction from the
次に、水平右方向に1/2画素ずれている画像データを用いた補間データ生成方法について説明する。図4(b)は、n画素の画像データ311とn+1画素の画像データ312から、水平右方向に1/2画素ずれた画像データを生成する処理を示している。この場合、n画素の画像データ311を1/2倍して画像データ313を生成し、n+1画素の画像データ312を1/2倍して画像314を生成して、それぞれ加算することにより、水平右方向に1/2画素ずれた画素データを得ることができる。これは、図3において、Hkが1/2である場合に相当する。
Next, an interpolation data generation method using image data shifted by 1/2 pixel in the horizontal right direction will be described. FIG. 4B shows a process of generating image data shifted by 1/2 pixel in the horizontal right direction from the
図2で説明したように画素ずれ量が(0,0)、(0,0.5)、(0.5,0.5)、(0.5,0)のフレーム画像を処理する場合、電子防振回路113はこれらの画素ずれ量を基にしてVk、Hkを次に示す表のように制御すればよい。
As described with reference to FIG. 2, when processing a frame image with pixel shift amounts of (0, 0), (0, 0.5), (0.5, 0.5), (0.5, 0), The electronic
このように、手ぶれ成分は手ぶれ補正部126により除去され、超解像処理のための1画素未満の画素ずらし量は、電子防振回路113の上記処理により補正されるため、ぶれのない動画を得ることができる。
In this way, the camera shake component is removed by the camera
電子防振回路113により1画素未満の補間処理を行った画像データは、動画信号処理回路114にて、輝度色差信号に変換されメモリコントローラ120を介して、外部メモリ123に保持される。外部メモリ123に記録された輝度色差信号である画像データは、再び、メモリコントローラ120を介して、圧縮伸張回路119に出力され、MPEG4等の適当なフォーマットに変換される。そして、再度、メモリコントローラ120を介して、外部メモリ123へ格納される。外部メモリ123へ記録された圧縮された画像データは、メモリコントローラ120を介して、更にメディアI/F回路122へ出力され、最終的に、メディア125へ記録される。
Image data that has undergone interpolation processing of less than one pixel by the electronic
●同時記録動作の流れ
次に、図5のフローチャートを参照して、本第1の実施形態における同時記録動作の流れについて説明する。図5のフローチャートに示す処理は、図1のスイッチ110によって、撮像装置の電源がON状態になると開始される。
Flow of Simultaneous Recording Operation Next, the flow of the simultaneous recording operation in the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The process shown in the flowchart of FIG. 5 is started when the power of the imaging apparatus is turned on by the
ステップS11において、CPU109はスイッチ110によりユーザが動画記録開始の指示を行ったかどうかを判断する。動画記録開始の指示がされると、ステップS12に進んで、CPU109は、光学系100、光学手ぶれ補正系127、信号処理系111に対して、上述した動画撮影モードの設定を行う。ステップS13では、動画記録を開始する。動画記録が開始されると、上述した動画記録処理により動画像データを取得し、メディア125に随時記録していく。ステップS14では、動画撮影中に、ユーザによって動画終了が指示されたか、或いは撮像装置のステータスから、動画撮影が完了したかどうかを判定する。判定の結果、動画撮影を終了する場合は、動画記録処理を終了する。
In step S <b> 11, the
一方、動画撮影が継続中である場合(ステップS14でNO)、ステップS15に進み、スイッチ110の内、静止画撮影のレリーズスイッチがユーザにより押されたかどうかの判定を行う。静止画撮影のレリーズスイッチが押されると、上述した同時記録処理が行われる。同時記録処理の開始にあたって、ステップS16において、CPU109は光学系100、光学手ぶれ補正系127、信号処理系111を同時期録用に設定し直す。具体的には、例えば、光学手ぶれ補正系127の手ぶれ補正制御回路108の光学手ぶれ補正のカットオフ周波数を、静止画撮影時と同様に設定にする。また、信号処理系111では、画素ずらし制御回路118により、例えば、上述した4フレームを1周期とした画素ずらしを行うように、光学手ぶれ補正系127を制御する。即ち、画素ずらしを行わない基準フレーム、水平右方向に1/2画素ずらした、フレーム1、垂直下方向に1/2画素ずらしたフレーム2、水平右に1/2画素及び、垂直下方向に1/2画素ずらしたフレーム3を取得するような画素ずらし量を出力する。
On the other hand, when the moving image shooting is continuing (NO in step S14), the process proceeds to step S15, and it is determined whether or not the release switch for still image shooting among the
ステップS17では、CPU109は、同時記録を開始するように、光学系100、光学手ぶれ補正系127、信号処理系111に対して制御を行う。なお、撮像素子103の駆動方法(フレームレート、読み出し画素数)は動画撮影時と同様であって、同時記録時に駆動方法を切り替えることはしない。
In step S17, the
同時記録が開始されると、光学手ぶれ補正が行われ、且つ、1画素未満(例えば1/2画素)のずれを持った画像データが、撮像素子103からA/D変換回路104を介して、信号処理系111へ入力される。信号処理系では、上述した動画用の電子棒振処理と、静止画用の超解像処理を平行して行うため、動画と静止画の生成を同時に行うことが可能である。生成された動画は、動画記録時と同様にメディア125に記録される為、同時記録時にも動画記録を継続することができる。
When simultaneous recording is started, optical image stabilization is performed, and image data having a shift of less than one pixel (for example, 1/2 pixel) is transferred from the
ステップS18では、静止画像の信号処理が終了したかどうかを判定する。上述した超解像処理より静止画像が生成できると、ステップS19で、動画撮影モードに戻し、ステップS20で動画記録を再開する。 In step S18, it is determined whether or not the still image signal processing has been completed. When a still image can be generated by the super-resolution processing described above, in step S19, the moving image shooting mode is restored, and moving image recording is resumed in step S20.
ステップS21では、表示装置124に画像を表示するが、超解像処理に使用される任意のフレームの画像を表示しても、また、ステップS18で生成された静止画像をレビュー表示しても、或いは、動画をそのまま表示し続けても構わない。例えば、前述の静止画の生成方式では、4枚のフレーム画像を用いて4倍の解像度を持つ静止画を作成したが、この同時記録時の静止画像を表示装置124に出力したい場合は、4枚中の任意の1枚を、静止画像を表示装置124にレビュー表示してもよい。或いは、超解像処理を行った4倍の解像度を持った静止画像から、レビュー画像を作成してもよい。
In step S21, an image is displayed on the
ステップS22では、生成された静止画をメディア125に記録する。静止画の記録を終了するとステップS14に戻り、動画記録が終了するまで上記処理を繰り返す。 In step S22, the generated still image is recorded on the medium 125. When the recording of the still image ends, the process returns to step S14, and the above processing is repeated until the moving image recording ends.
上記の通り本第1の実施形態によれば、動画撮影中に静止画の撮影が指示された場合に、撮像素子103の駆動方法を変更する必要がないため、動画記録を中断することなく、且つ、超解像処理により解像度の高い静止画を取得することができる。
As described above, according to the first embodiment, there is no need to change the driving method of the
なお、静止画のみを記録する場合、上述した超解像処理により取得するようにしても、また、撮像素子103の解像度がもともと高ければ、全画素読み出し駆動により静止画を取得するようにしてもよい。
When only a still image is recorded, it may be acquired by the super-resolution processing described above, or if the resolution of the
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は、本第2の実施形態における動画記録と静止画記録機能を備えた撮像装置のシステム構成の一例を示したブロック図である。なお、図6において、図1と同様の構成には同じ参照番号を付し、図1と異なる構成について以下説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a system configuration of an imaging apparatus having a moving image recording and still image recording function according to the second embodiment. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and components different from those in FIG. 1 will be described below.
上述した第1の実施形態では、画素ずらし量は画素ずらし制御回路118により生成される既知の値であり、電子防振回路113及び超解像処理回路116では、この既知の値である画素ずらし量を用いて処理を行っていた。これに対して、本第2の実施形態では、画素ずらし量は、光学手ぶれ補正系127でのみ使用される。そして、本第2の実施形態では、動き検出回路628が信号処理系611に入力される画像データの動き量を検出する。
In the first embodiment described above, the pixel shift amount is a known value generated by the pixel
理想的には、動き検出回路628では、画素ずらし制御回路118にて画素ずらしされた量のみが検出されるはずであるが、実際に手ぶれ補正部126に与えられる手ぶれ補正量には、撮影環境による外乱等による誤差が混じっている。そのため、完璧な手ぶれ補正及び画素ずらしが常に行われるとは限らない。従って、動き検出回路628では、複数のフレームを用いてフレーム間の動き量を検出する。なお、フレーム間における動き量検出方法については、例えば、特許文献2に詳しく述べられている。
Ideally, the
また、動き検出回路628では、1画素以上の動きについても検出を行う。従って、動き検出回路628から出力される動き検出量は1画素以上のずれ量であることがあり、電子防振回路613及び超解像処理回路616の回路は、1画素以上のずれの補正処理をする必要がある。従って、本第2の実施形態における電子防振回路613及び超解像処理回路616は、同時記録時に、第1の実施形態で説明した1画素未満の画素ずれ量に基づく処理に加えて、1画素以上のずれを補正する処理も行う。
The
1画素以上の画素ずれの補正方法に関しては、例えば、特許文献2に開示されている方法を用いても良い。この方法では、画素ずれ量がキャンセルされるように、入力されるフレームから画像を切り出す範囲をずらすことにより、ずれを補正する。
As a method for correcting a pixel shift of one pixel or more, for example, a method disclosed in
なお、上記実施の形態では、光学的な手ぶれ補正部126により被写体像の結像位置を撮像素子103の結像面上でシフトさせる場合について説明したが、シフトされる方法はこれに限るものではない。例えば、撮像素子103をずらし駆動する構成にしても良い。
In the above embodiment, the case where the optical
<他の実施形態>
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インターフェイス機器、カメラヘッドなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
<Other embodiments>
Note that the present invention may be applied to a system constituted by a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a camera head, etc.) or an apparatus constituted by a single device.
また、本発明の目的は、以下の様にして達成することも可能である。まず、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 The object of the present invention can also be achieved as follows. First, a storage medium (or recording medium) that records a program code of software that implements the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus. Then, the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reads and executes the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、以下のようにして達成することも可能である。即ち、読み出したプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合である。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ROM、RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、CD−ROM、CD−R、DVD、光ディスク、光磁気ディスク、MOなどが考えられる。また、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)やWAN(ワイド・エリア・ネットワーク)などのコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。 Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the following can be achieved. That is, when the operating system (OS) running on the computer performs part or all of the actual processing based on the instruction of the read program code, the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. It is. Examples of the storage medium for storing the program code include a flexible disk, hard disk, ROM, RAM, magnetic tape, nonvolatile memory card, CD-ROM, CD-R, DVD, optical disk, magneto-optical disk, MO, and the like. Can be considered. Also, a computer network such as a LAN (Local Area Network) or a WAN (Wide Area Network) can be used to supply the program code.
100:光学系、101:撮像レンズ、102:シャッター、103:撮像素子、104:A/D変換回路、105:アクチュエータ、106:加算回路、107:手ぶれセンサ、108:手ぶれ補正制御回路、109:CPU、110:スイッチ、111:信号処理系、112:ラインメモリ、113:電子防振回路、114:動画信号処理回路、115:フレームメモリ、116:超解像処理回路、117:信号処理回路、118:画素ずらし制御回路、119:圧縮伸張回路、120:メモリコントローラ、121:表示装置制御回路、122:メディアI/F回路、123:外部メモリ、124:表示装置、125:メディア、126:手ぶれ補正部、127:光学手ぶれ補正系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Optical system, 101: Imaging lens, 102: Shutter, 103: Image sensor, 104: A / D conversion circuit, 105: Actuator, 106: Adder circuit, 107: Camera shake sensor, 108: Camera shake correction control circuit, 109: CPU: 110: switch, 111: signal processing system, 112: line memory, 113: electronic image stabilization circuit, 114: moving image signal processing circuit, 115: frame memory, 116: super-resolution processing circuit, 117: signal processing circuit, 118: Pixel shift control circuit, 119: Compression / decompression circuit, 120: Memory controller, 121: Display device control circuit, 122: Media I / F circuit, 123: External memory, 124: Display device, 125: Media, 126: Camera shake Correction unit, 127: Optical image stabilization system
Claims (12)
前記光学像の前記撮像手段上への入射位置をずらすシフト手段と、
動画記録中に静止画記録を指示する指示手段と、
前記指示手段による指示に応じて、複数フレームを1周期として1画素未満ずつ互いに異なる位置に前記光学像の入射位置をずらすように前記シフト手段を制御する制御手段と、
前記指示手段による指示に応じて、1周期で得られる前記複数フレームの画像データを、画素密度が向上するように1枚の画像に合成する合成手段と、
前記指示手段による指示に応じて、前記制御手段による前記光学像の入射位置のずれをキャンセルするように各フレームの画像データを補正する補正手段と
を有することを特徴とする撮像装置。 Imaging means having a plurality of pixels, converting an optical image of an incident subject into an electrical signal, and outputting image data;
Shift means for shifting the incident position of the optical image on the imaging means;
Instruction means for instructing still image recording during moving image recording;
Control means for controlling the shift means so as to shift the incident position of the optical image to positions different from each other by less than one pixel in a cycle of a plurality of frames in response to an instruction from the instruction means;
Combining means for combining the image data of the plurality of frames obtained in one cycle into a single image so as to improve pixel density in response to an instruction by the instruction means;
An image pickup apparatus comprising: a correction unit that corrects image data of each frame so as to cancel a shift of an incident position of the optical image by the control unit in response to an instruction from the instruction unit.
1画素未満のずらし量を出力するずらし量出力手段と、
手ぶれを検出して手ぶれ補正量を取得する手ぶれ検出手段と、
前記ずらし量と前記手ぶれ補正量とに基づいて、前記シフト手段を制御するための制御量を算出する算出手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The control means includes
Shift amount output means for outputting a shift amount of less than one pixel;
Camera shake detection means for detecting camera shake and obtaining a camera shake correction amount;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a calculation unit that calculates a control amount for controlling the shift unit based on the shift amount and the camera shake correction amount.
前記合成手段及び前記補正手段は、前記検出手段により得られた動き量に基づいて、前記合成及び補正をそれぞれ行うことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 From the image data for a plurality of frames output from the imaging means, further comprising a detection means for detecting the amount of motion of the image,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the combining unit and the correcting unit perform the combining and correction based on the amount of motion obtained by the detecting unit.
前記動画記録中の静止画撮影時に、前記表示手段に、動画像を連続して表示するか、静止画像を作成する複数フレームから任意のフレームの画像を表示するか、または前記合成手段により合成された画像を表示することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 It further has a display means,
When shooting a still image while recording the moving image, the moving image is continuously displayed on the display unit, an image of an arbitrary frame is displayed from a plurality of frames for creating a still image, or synthesized by the synthesizing unit. The imaging apparatus according to claim 1, wherein an image is displayed.
動画記録中に静止画記録を指示する指示工程と、
前記指示工程による指示に応じて、複数フレームを1周期として1画素未満ずつ互いに異なる位置に前記光学像の入射位置をずらすように前記シフト手段を制御するシフト工程と、
前記指示工程における指示に応じて、1周期で得られる前記複数フレームの画像データを、画素密度が向上するように1枚の画像に合成する合成工程と、
前記指示手段による指示に応じて、前記シフト工程による前記光学像の入射位置のずれをキャンセルするように各フレームの画像データを補正する補正工程と
を有することを特徴とする撮像方法。 In an imaging apparatus having a plurality of pixels, an imaging unit that converts an optical image of an incident subject into an electrical signal and outputs image data, and a shift unit that shifts an incident position of the optical image on the imaging unit An imaging method,
An instruction process for instructing still image recording during video recording;
A shift step of controlling the shift means to shift the incident position of the optical image to a position different from each other by less than one pixel in a cycle of a plurality of frames according to an instruction by the instruction step;
In accordance with an instruction in the instruction step, a combining step of combining the image data of the plurality of frames obtained in one cycle into a single image so as to improve pixel density;
And a correction step of correcting the image data of each frame so as to cancel the shift of the incident position of the optical image due to the shift step in response to an instruction from the instruction means.
1画素未満のずらし量を出力するずらし量出力工程と、
手ぶれを検出して手ぶれ補正量を取得する手ぶれ検出工程と、
前記ずらし量と前記手ぶれ補正量とに基づいて、前記シフト手段を制御するための制御量を算出する算出工程と
を有することを特徴とする請求項6に記載の撮像方法。 In the shifting step,
A shift amount output step for outputting a shift amount of less than one pixel;
A camera shake detection process for detecting camera shake and obtaining a camera shake correction amount;
The imaging method according to claim 6, further comprising a calculation step of calculating a control amount for controlling the shift unit based on the shift amount and the camera shake correction amount.
前記合成工程及び前記補正工程では、前記検出工程でにより得られた動き量に基づいて、前記合成及び補正をそれぞれ行うことを特徴とする請求項6または7に記載の撮像方法。 From the image data for a plurality of frames output from the imaging means, further comprising a detection step of detecting the amount of motion of the image,
The imaging method according to claim 6 or 7, wherein in the synthesis step and the correction step, the synthesis and correction are performed based on the amount of motion obtained in the detection step.
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