JP2009017271A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 撮像装置は、撮像部と、メモリと、被写体認識部と、認識状態判定部と、被写体追尾部とを備える。撮像部は、撮影画面内の被写体を撮像して画像のデータを生成する。メモリは、主要被写体の特徴を示す参照データを記憶する。被写体認識部は、画像のうちの部分領域を探索範囲に指定するとともに、探索範囲内の被写体の特徴と参照データが示す特徴との相関に基づいて主要被写体を認識する。認識状態判定部は、被写体認識部による認識が成功している第1状態と認識が失敗している第2状態とを判定する。被写体追尾部は、第1状態のときに、被写体認識部が認識した主要被写体の位置を撮影画面内で継続的に指定する。そして、被写体認識部は、第1状態から第2状態に移行して被写体追尾部による指定が中断された後に、探索範囲のサイズを拡大して主要被写体を再探索する。
【選択図】 図1
Description
図1は、本実施形態の電子カメラの構成を説明するブロック図である。本実施形態の電子カメラは、被写体認識に基づく被写体追尾機能を備えている。
次に、図2から図5の流れ図を参照しつつ、本実施形態における電子カメラの撮影モードでの動作例を説明する。なお、以下の動作例では、被写体追尾機能がオンに設定されている状態を前提として説明を行う。
CPU24は、撮像素子13を駆動させてスルー画像の撮像を開始する。その後、スルー画像は所定間隔ごとに逐次生成されることとなる。また、CPU24は、スルー画像から生成されたビュー画像をモニタ18に動画表示させる。したがって、ユーザーは、モニタ18のビュー画像を参照して、撮影構図を決定するためのフレーミングを行うことができる。
CPU24は、レリーズ釦20が半押しされたか否かを判定する。レリーズ釦20が半押しされた場合(YES側)にはS103に移行する。一方、レリーズ釦20が半押しされていない場合(NO側)には、CPU24はレリーズ釦20の半押しを待機する。
CPU24は、認識対象となる主要被写体の登録処理を開始する。具体的には、CPU24は、主要被写体として登録する範囲を示す矩形の緑色の枠表示をビュー画像に重畳させる(図6参照)。上記の枠表示は、CPU24の制御によってモニタ18の中央部に点滅状態で表示される。そして、CPU24は、上記の枠表示に対応する範囲のスルー画像からテンプレート画像を生成する。したがって、ユーザーは、上記の枠表示の中に認識対象の被写体を収めるようにフレーミングを行うことで、電子カメラに主要被写体を登録させることができる。
CPU24は、レリーズ釦20の半押しが解除されたか否かを判定する。レリーズ釦20の半押しが解除されたとき(YES側)はS105に移行する。一方、レリーズ釦20の半押しが継続しているとき(NO側)にはS107に移行する。
CPU24は、モニタ18上での主要被写体の位置を示す枠表示の出力を終了する。
CPU24は、第2メモリ21に記憶されているテンプレート画像を消去し、その後に一連の処理を終了する。なお、CPU24は、さらに撮影を継続する場合にはS102に戻って上記動作を繰り返す(流れ図ではこの場合のループの図示を省略する)。
CPU24は、適正なテンプレート画像が生成できないと考えられる所定の撮影条件に該当しないか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS110に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS108に移行する。
CPU24は、主要被写体の登録処理の開始から所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過した場合(YES側)にはS109に移行する。一方、所定時間が経過していない場合(NO側)にはS104に戻って、CPU24は上記動作を繰り返す。
CPU24は、テンプレート画像が生成できないことを示すエラー表示をモニタ18に出力し、その後にS105に移行する。なお、上記のエラー表示の内容は、文字またはアイコン等のキャラクタ表示や、上記の枠表示の表示色を変更するもの(例えば、緑色から赤色への変更)のいずれでもよい。
CPU24は、OT画像、CT画像、NT画像、IT画像のデータを生成するとともに、第2メモリ21の所定の記憶領域に各々のテンプレート画像のデータを記録する。
CPU24の被写体認識部27は、撮影画面内で主要被写体の認識を行う探索範囲(被写体追尾エリア)を指定する。図7(a)は、本実施形態の被写体追尾エリアの初期状態を示した図である。S111での被写体認識部27は、3×3の配列をなすように撮影画面を9つに等分割した部分領域のうちで、画面中央に位置する部分領域を被写体追尾エリアに指定する。
CPU24の被写体追尾部29は、被写体追尾の実行状態を示す表示(被写体追尾マーク)をモニタ18に出力する。具体的には、CPU24は、主要被写体の位置を示す緑色の矩形の枠表示(S103)を点滅状態から点灯状態に変更する。これにより、ユーザーは主要被写体の登録処理と、被写体追尾が開始されたこととをモニタ18で確認できる。
CPU24は、姿勢センサ23の出力に基づいて、電子カメラの撮影姿勢に変化があったか否かを判定する。撮影姿勢に変化がある場合(YES側)にはS114に移行する。一方、撮影姿勢に変化がない場合(NO側)にはS115に移行する。
CPU24の被写体認識部27は、変更前後の撮影姿勢に応じて、各々のテンプレート画像の向きを変換する。例えば、電子カメラの撮影姿勢が正位置から縦位置に変化した場合には、被写体認識部27は、第2メモリ21の全てのテンプレート画像の向きを右方向または左方向に90°回転させてマッチング処理に適用する。
CPU24は、スルー画像のうちで被写体認識を行う判定フレームが撮像されたか否かを判定する。判定フレームが撮像された場合(YES側)にはS116に移行する。一方、判定フレームが撮像されていない場合にはS113に戻って、CPU24は上記動作を繰り返す。なお、スルー画像から被写体認識処理を行う間隔(判定フレームのフレームレート)は、ユーザーの設定操作などに応じてCPU24が適宜調整できる。
CPU24は、判定フレーム(S115)の被写体輝度値を求め、その値を第2メモリ21に記録する。なお、第2メモリ21に既に被写体輝度値が記憶されている場合には、CPU24は今回の判定フレームから求めた被写体輝度値を上書きして更新する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S115)と、OT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiOを求める。具体的には、CPU24の被写体認識部27は、S117において以下の(イ)から(ホ)の処理を実行する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S115)と、CT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiCを求める。なお、S118での処理は、OT画像の代わりにCT画像を適用する点を除いてはS117と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S115)と、NT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiNを求める。なお、S119での処理は、OT画像の代わりにNT画像を適用する点を除いてはS117と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の認識状態判定部28は、S117からS119で求めた最大類似度(SiO、SiC、SiN)の値のいずれかが50%以上であるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS121に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS128に移行する。
CPU24の認識状態判定部28は、対応する最大類似度(SiO、SiC、SiN)の値が一番大きなテンプレート画像を選択する。
CPU24は、OT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS125に処理を移行する。
CPU24は、CT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS125に処理を移行する。
CPU24は、NT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS125に処理を移行する。
CPU24は、レリーズ釦20が全押しされたか否かを判定する。レリーズ釦20が全押しされた場合(YES側)にはS126に移行する。一方、レリーズ釦20が全押しされていない場合(NO側)にはS127に移行する。
CPU24は、撮像素子13を駆動させて本画像の撮像処理を実行する。本画像のデータは、AFE14および画像処理部15で所定の処理が施された後に、記録I/F17によって記憶媒体26に記録される。その後、CPU24はS105に処理を移行する。
CPU24は、レリーズ釦20の半押しが解除されたか否かを判定する。レリーズ釦20の半押しが解除されたとき(YES側)はS105に移行する。一方、レリーズ釦20の半押しが継続しているとき(NO側)にはS113に戻って、CPU24は上記動作を繰り返す。
CPU24は、判定フレームより後に撮像されたスルー画像から、現在の被写体輝度値を求める。そして、CPU24は、第2メモリ21に記憶されている被写体輝度値を読み出して、現在の被写体輝度値と判定フレームの被写体輝度値との差分から被写体輝度の変化量を求める。
CPU24の認識状態判定部28は、S128で求めた被写体輝度の変化量が所定の範囲内に収まるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS130に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS132に移行する。なお、この場合(S129のNO側)は被写体輝度の変化が大きく、かつ最大類似度の値がいずれも低い状態に相当する。そのため、認識状態判定部28は主要被写体の認識が失敗したものとして処理を行う。
CPU24の認識状態判定部28は、振動センサ22によって検出された振動の大きさが閾値以下であるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS131に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS132に移行する。なお、この場合(S130のNO側)は電子カメラに大きな振動が加わって画像に大きなブレが生じている可能性が高い。そのため、認識状態判定部28は主要被写体の認識が失敗したものとして処理を行う。
CPU24の認識状態判定部28は、姿勢センサ23の出力に基づいて、S113の判定後から判定フレームの取得前までの期間で電子カメラの撮影姿勢が維持されているか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS121に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS132に移行する。なお、この場合(S131のNO側)は電子カメラの撮影姿勢が急に変化した状態に相当する。そのため、認識状態判定部28は主要被写体の認識が失敗したものとして処理を行う。
CPU24の被写体追尾部29は、被写体追尾マークの表示を停止するとともに、ロスト表示(主要被写体の認識が失敗してロスト状態にあることを示す表示)をビュー画像に重畳させて出力する。例えば、被写体追尾部29は、ビュー画像に重畳された上記の枠表示を点灯状態から再び点滅状態に変更にしてロスト表示を行う。これにより、ユーザーは主要被写体がロストした状態にあることをモニタ18で確認できる。
CPU24の被写体追尾部29は、指定された主要被写体の最後の位置が撮影画面の中心部に属するか否かを判定する。
CPU24の被写体認識部27は、被写体追尾エリアのサイズを上下左右にそれぞれ10%ずつ拡大する。これにより、主要被写体の再探索の成功確率がより向上する。
CPU24は、スルー画像のうちで被写体認識を行う判定フレームが撮像されたか否かを判定する。判定フレームが撮像された場合(YES側)にはS136に移行する。一方、判定フレームが撮像されていない場合には、CPU24は判定フレームが撮像されるまで待機する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S135)と、OT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiOを求める。なお、S136での処理はS117と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S135)と、CT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiCを求める。なお、S137での処理はS118と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S135)と、NT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiNを求める。なお、S138での処理はS119と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S135)と、IT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiIを求める。なお、S139での処理は、OT画像の代わりにIT画像を適用する点を除いてはS117と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の認識状態判定部28は、S136からS139で求めた最大類似度(SiO、SiC、SiN、SiI)の値のいずれかが50%以上であるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS143に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS141に移行する。
CPU24の被写体認識部27は、主要被写体の認識に失敗してから所定の探索時間T1が経過したか否かを判定する。探索時間T1が経過した場合(YES側)にはS142に移行する。一方、探索時間T1が経過していない場合(NO側)にはS135に戻って、CPU24は上記動作を繰り返す。
CPU24の被写体追尾部29は、主要被写体の再探索に失敗した旨のエラー表示をモニタ18に出力する。そして、被写体追尾部29は、モニタ18へのロスト表示(S132)の出力を停止する。その後、CPU24はS106に処理を移行する。
CPU24の認識状態判定部28は、対応する最大類似度(SiO、SiC、SiN、SiI)の値が一番大きなテンプレート画像を選択する。
CPU24は、OT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS148に処理を移行する。なお、S144での被写体追尾処理の内容は、上記のS122で説明した図8の被写体追尾処理とほぼ共通するので重複説明は省略する。ただし、S144では、被写体追尾エリアの位置を更新する処理(S204)が省略される。
CPU24は、CT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS148に処理を移行する。なお、S145での被写体追尾処理の内容は、上記のS123で説明した図9の被写体追尾処理とほぼ共通するので重複説明は省略する。ただし、S145では、被写体追尾エリアの位置を更新する処理(S304)が省略される。
CPU24は、NT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS148に処理を移行する。なお、S146での被写体追尾処理の内容は、上記のS124で説明した図10の被写体追尾処理とほぼ共通するので重複説明は省略する。ただし、S146では、被写体追尾エリアの位置を更新する処理(S404)が省略される。
CPU24は、IT画像を適用して被写体追尾処理を実行する。その後、CPU24はS148に処理を移行する。
CPU24の被写体認識部27は、指定された主要被写体の位置に基づいて、被写体追尾エリアの位置を再設定する。このとき、被写体認識部27は、被写体追尾エリアのサイズを初期化して撮影画面の1/9のサイズに戻す。そして、被写体認識部27は、主要被写体の位置が被写体追尾エリアの中央と重なるように、被写体追尾エリアを再設定する。その後、CPUはS125に移行する。
CPU24の被写体認識部27は、指定された主要被写体の最後の位置に応じて被写体追尾エリアを変更する。
CPU24は、スルー画像のうちで被写体認識を行う判定フレームが撮像されたか否かを判定する。判定フレームが撮像された場合(YES側)にはS151に移行する。一方、判定フレームが撮像されていない場合には、CPU24は判定フレームが撮像されるまで待機する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S150)と、OT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiOを求める。なお、S151での処理はS117と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S150)と、CT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiCを求める。なお、S152での処理はS118と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S150)と、NT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiNを求める。なお、S153での処理はS119と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の被写体認識部27は、スルー画像の判定フレーム(S150)と、IT画像とのマッチング処理を行って、最大類似度SiIを求める。なお、S154での処理はS139と共通するため、重複説明を省略する。
CPU24の認識状態判定部28は、S151からS154で求めた最大類似度(SiO、SiC、SiN、SiI)の値のいずれかが50%以上であるか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS143に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS156に移行する。
CPU24の被写体認識部27は、主要被写体の認識に失敗してから所定の探索時間T2が経過したか否かを判定する。探索時間T2が経過した場合(YES側)にはS142に移行する。一方、探索時間T1が経過していない場合(NO側)にはS150に戻って、CPU24は上記動作を繰り返す。
(1)上記実施形態では、テンプレート画像を用いて被写体認識を行う例を説明したが、本発明の参照データは画像のデータに限定されない。例えば、参照データとして、画像の輝度成分、色差成分、輪郭成分、コントラスト比などのパターンを示す特徴データを使用して、被写体認識部27がマッチング処理を実行する構成であってもよい。
Claims (17)
- 撮影画面内の被写体を撮像して画像のデータを生成する撮像部と、
主要被写体の特徴を示す参照データを記憶するメモリと、
前記画像のうちの部分領域を探索範囲に指定するとともに、前記探索範囲内の被写体の特徴と前記参照データが示す特徴との相関に基づいて前記主要被写体を認識する被写体認識部と、
前記被写体認識部による前記認識が成功している第1状態と前記認識が失敗している第2状態とを判定する認識状態判定部と、
前記第1状態のときに、前記被写体認識部が認識した前記主要被写体の位置を前記撮影画面内で継続的に指定する被写体追尾部と、を備え、
前記被写体認識部は、前記第1状態から前記第2状態に移行して前記被写体追尾部による前記指定が中断された後に、前記探索範囲のサイズを拡大して前記主要被写体を再探索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、
前記被写体追尾部は、前記第1状態から前記第2状態に移行して前記指定が中断したときに、認識した前記主要被写体の最後の位置が前記撮影画面の中心部と周辺部とのいずれに属するかを判定し、
前記被写体認識部は、前記最後の位置が前記中心部に属する第1の場合と前記最後の位置が前記周辺部に属する第2の場合とで、前記探索範囲を拡大するときのアルゴリズムを変化させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記メモリには、1つの前記主要被写体に対して複数の前記参照データが記憶されており、
前記被写体認識部は、前記第1の場合と前記第2の場合とで前記再探索に適用する前記参照データの数を変化させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記被写体認識部は、前記第1の場合と前記第2の場合とで前記再探索のときに前記主要被写体の探索時間を変化させ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、
前記メモリには、1つの前記主要被写体に対して複数の前記参照データが記憶されており、
前記被写体認識部は、前記再探索に適用する前記参照データの数を、前記第1状態で適用される前記参照データの数よりも増加させ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、
前記被写体認識部は、前記再探索のときに前記探索範囲のサイズを段階的に拡大することを特徴とする撮像装置。 - 撮影画面内の被写体を撮像して画像のデータを生成する撮像部と、
各々が主要被写体の特徴を示す参照データを1つの前記主要被写体に対して複数記憶するメモリと、
前記画像に含まれる被写体の特徴と前記参照データが示す特徴との相関に基づいて前記主要被写体を認識する被写体認識部と、
前記被写体認識部による前記認識が成功している第1状態と前記認識が失敗している第2状態とを判定する認識状態判定部と、
前記第1状態のときに、前記被写体認識部が認識した前記主要被写体の位置を前記撮影画面内で継続的に指定する被写体追尾部と、を備え、
前記被写体認識部は、前記第1状態から前記第2状態に移行して前記被写体追尾部による前記指定が中断された後に、前記第1状態のときよりも前記参照データの数を追加して前記主要被写体を再探索することを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置において、
前記メモリは、前記認識が成功したときに適用された前記参照データを入れ替えて保持する第1記憶領域と、前記画像から認識された前記主要被写体に基づいて所定のタイミングで生成される前記参照データを保持する第2記憶領域とを含み、
前記被写体認識部は、前記第1状態のときには前記第1記憶領域の前記参照データを適用し、前記再探索の場合には前記第1記憶領域の前記参照データに加えて前記第2記憶領域の前記参照データをさらに適用することを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置において、
前記メモリは、前記認識が成功したときに適用された前記参照データを入れ替えて保持する第1記憶領域と、前記主要被写体の位置指定の開始時に生成された初期状態の前記参照データを保持する第3記憶領域とを含み、
前記被写体認識部は、前記第1状態のときには前記第1記憶領域の前記参照データを適用し、前記再探索の場合には前記第1記憶領域の前記参照データに加えて前記第3記憶領域の前記参照データをさらに適用することを特徴とする撮像装置。 - 撮影画面内の被写体を撮像して画像のデータを生成する撮像部と、
主要被写体の特徴を示す参照データを記憶するメモリと、
前記画像に含まれる被写体の特徴と前記参照データが示す特徴との相関に基づいて前記主要被写体を認識する被写体認識部と、
前記被写体認識部による前記認識が成功している第1状態と前記認識が失敗している第2状態とを判定する認識状態判定部と、
前記第1状態のときに、前記被写体認識部が認識した前記主要被写体の位置を前記撮影画面内で継続的に指定するとともに、前記第1状態から前記第2状態に移行して前記指定が中断したときには、認識した前記主要被写体の最後の位置が前記撮影画面の中心部と周辺部とのいずれに属するかを判定する被写体追尾部と、を備え、
前記被写体認識部は、前記第1状態から前記第2状態に移行して前記被写体追尾部による前記指定が中断された後に、前記最後の位置が前記中心部に属する第1の場合と前記最後の位置が前記周辺部に属する第2の場合とで、それぞれ異なるアルゴリズムに基づいて前記主要被写体を再探索することを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記被写体認識部は、前記画像のうちの探索範囲内から前記主要被写体を探索するとともに、前記第1の場合と前記第2の場合とで、前記再探索のときに前記探索範囲の形状をそれぞれ変化させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記メモリには、1つの前記主要被写体に対して複数の前記参照データが記憶されており、
前記被写体認識部は、前記第1の場合と前記第2の場合とで前記再探索に適用する前記参照データの数を変化させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記被写体認識部は、前記第1の場合と前記第2の場合とで前記再探索のときに前記主要被写体の探索時間を変化させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記画像に対応するビュー画像を表示するモニタをさらに備え、
前記被写体追尾部は、前記主要被写体の位置を示す表示と、前記主要被写体の位置の指定が中断された状態を示す表示と、前記再探索の失敗を示す表示とのいずれかを前記ビュー画像とともに前記モニタに表示させることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の撮像装置において、
装置の保持姿勢を検出する第1センサをさらに備え、
前記被写体認識部は、前記保持姿勢に応じて前記参照データの示す特徴の向きを調整することを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の撮像装置において、
装置に加わる振動および装置の保持姿勢の少なくとも一方を検出する第2センサをさらに備え、
前記認識状態判定部は、前記振動の大きさおよび前記保持姿勢の少なくとも一方と前記相関の値とに基づいて、前記第1状態と前記第2状態との判定を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記撮影画面内の被写体輝度を検出する測光部をさらに備え、
前記認識状態判定部は、前記被写体輝度と前記相関の値とに基づいて、前記第1状態と前記第2状態との判定を行うことを特徴とする撮像装置。
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