JP2009212811A - 撮像システム、撮影方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】金属光沢を一部に持つ被写体を撮影する場合に、光源のバランスを見ながら時間をかけて撮影を行わなくても、金属光沢部分の色と階調を再現できるようにする。
【解決手段】被写体３０１に対して左右斜め方向から光を照射する光源３０２、３０３を同期発光させ、撮影画像データＡ（５０１）を取得し、被写体３０１に対して正面から光を照射する光源３０４、３０５を同期発光させ、撮影画像データＢ（５０５）を取得する。撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域の色信号５０４と、撮影画像Ｂ（５０５）の金属光沢領域の輝度信号５０８とを合成して、被写体３０１の金属光沢領域に対する画像データ５０９を生成した後、撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域以外の領域の画像データ５０２と、金属光沢領域の画像データ５０９とを合成して、最終的な１枚の画像データ５１０を完成させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属光沢を一部に持つ被写体を撮影するのに好適な撮像システム、撮影方法及びプログラムに関する。

金箔等が張られた屏風やふすま等、金属光沢を持つ被写体の撮影は非常に困難である。鏡を撮影することと似ており、被写体に光源が写り込んでしまい、被写体自体の色や階調が実物と一致しないためである。

例えば金属光沢を持つ被写体に対して正面から光を照射すると、正反射した強い光がカメラに入射し、光源の色等がそのまま撮影画像に写り込んでしまう。一方、金属光沢を持つ被写体に対して斜め方向から光を照射すると、金属光沢面の色は正確に撮影できるが、階調特性が悪くなり、光沢感がなくなってしまう。

従来、金属光沢を持つ被写体を撮影する手法として、２方向からの光源を重ね合わせて撮影する手法がある（参考文献１を参照）。被写体の正面方向からの照射に関しては、白い拡散効果をもつスクリーンを通して行い、被写体に白を写し込む形にしている。また、被写体の斜め方向からの照射に関しては、スクリーンを通さずに直接ストロボで照射している。これら２方向からの光源の照射の合成によって、被写体の色と階調や光沢感を同時に得ようとしている。

特開平５−８０３９４号公報

しかしながら、従来の２方向からの光源を重ね合わせて撮影する手法では、光源のバランス（配置や割合）によって、金属光沢面の表情が大きく変わってしまう。また、２方向からの光の照射によって、お互いの効果を打ち消しあってしまう。そのため、撮影時の光源の配置や割合によって、撮影データが大きく左右されてしまい、満足できる画像が得られなかった場合は光源の配置や割合を変えて撮影を繰り返さなければならない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、金属光沢を一部に持つ被写体を撮影する場合に、光源のバランスを見ながら時間をかけて撮影を行わなくても、金属光沢部分の色と階調を再現できるようにすることを目的とする。

本発明の撮像システムは、被写体に光を照射する第１の照射装置と、前記第１の照射装置とは異なる角度から前記被写体に光を照射する第２の照射装置と、前記被写体を撮影する撮像装置と、前記第１の照射装置を発光させ、前記第２の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第１の撮影画像を取得し、前記第２の照射装置を発光させ、前記第１の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第２の撮影画像を取得する制御手段と、前記第１の撮影画像と前記第２の撮影画像とを関連付ける画像処理手段とを有することを特徴とする。
本発明の撮影方法は、被写体に光を照射する第１の照射装置と、前記第１の照射装置とは異なる角度から前記被写体に光を照射する第２の照射装置と、前記被写体を撮影する撮像装置とを用いた撮影方法であって、前記第１の照射装置を発光させ、前記第２の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第１の撮影画像を取得し、前記第２の照射装置を発光させ、前記第１の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第２の撮影画像を取得する手順と、前記第１の撮影画像と前記第２の撮影画像とを関連付ける手順とを有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、被写体に光を照射する第１の照射装置と、前記第１の照射装置とは異なる角度から前記被写体に光を照射する第２の照射装置と、前記被写体を撮影する撮像装置とを備えた撮像システムを制御するためのプログラムであって、前記第１の照射装置を発光させ、前記第２の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第１の撮影画像を取得し、前記第２の照射装置を発光させ、前記第１の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第２の撮影画像を取得する処理と、前記第１の撮影画像と前記第２の撮影画像とを関連付ける処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、金属光沢を一部に持つ被写体を撮影する場合に、光源のバランスを見ながら時間をかけて撮影を行わなくても、金属光沢部分の色と階調を再現することができる。

（第１の実施形態）
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１に、本実施形態の撮像システムの概略構成を示す。本実施形態の撮像システムは、金箔や金泥が張られた屏風やふすま等のように、金属光沢を一部に持つ被写体３０１を撮影するのに好適なものである。

図１において、１００は被写体３０１を撮影するための撮像装置（デジタルカメラ）である。２００は雲台であり、デジタルカメラ１００をピッチ方向及びヨー方向に回転させる。

３０２、３０３は被写体３０１に対して左右斜め方向（例えば撮影光軸Ｌに対する角度が４５度より大きい角度、すなわち、より被写体３０１に近い側）から光を照射する光源であり、撮影光軸Ｌを挟んで対称に配置される。本実施形態では、これら光源３０２、３０３が本発明でいう第２の照射装置に相当する。なお、ここでの撮影光軸Ｌは、デジタルカメラ１００が被写体３０１に対向して設置されている場合、つまり被写体３０１に撮影光軸Ｌが直交する場合を基準としている。

３０４、３０５は被写体３０１に対して略正面から光を照射する光源であり、撮影光軸Ｌを挟んで対称に配置される。本実施形態では、これら光源３０４、３０５が本発明でいう第１の照射装置に相当する。３０６、３０７は光源３０４、３０５の前に設置され、照射光を拡散させるための、トレーシングペーパー等により構成される白色拡散板である。

１はカメラ１００、雲台２００及び光源３０２〜３０５を制御する制御部である。制御部１は、詳しくは後述するが、図１（ａ）に示すように、光源３０２、３０３を発光させ、光源３０４、３０５を発光させずに、カメラ１００により被写体３０１を撮影して画像データを取得し、また、図１（ｂ）に示すように、光源３０４、３０５を発光させ、光源３０２、３０３を発光させずに、カメラ１００により被写体３０１を撮影して画像データを取得する。

２は画像処理部であり、図１（ａ）に示す撮影により得られた画像データと、図１（ｂ）に示す撮影により得られた画像データとを関連付ける。具体的には、両画像を合成することにより、被写体３０１の色と階調や光沢感を同時に得るようにしている。

図２に、本実施形態の撮像システムで使用するデジタルカメラ１００及び雲台２００を示す。雲台２００は、ピッチ方向回転部材２０１、ヨー方向回転部材２０２を主な構成要素として構成される。デジタルカメラ１００は、ピッチ方向回転部材２０１に載置され、固定用ネジ２０３により固定されている。

ピッチ方向回転部材２０１は、その両側部において回転軸２０４を介してヨー方向回転部材２０２に連結されており、回転軸ａを中心にピッチ方向（矢印Ａ方向）に回転可能である。ヨー方向回転部材２０２には、ピッチ方向回転部材２０１をピッチ方向に回転させるためのモータ２０６が取り付けられている。モータ２０６は、ピッチ方向回転部材２０１を回転させ、ヨー方向回転部材２０２に対してピッチ方向に任意の位置で固定できるようになっている。

また、ヨー方向回転部材２０２は、その底部においてモータ２０７により支持されており、回転軸ｂを中心にヨー方向（矢印Ｂ方向）に回転可能である。

このようにした２軸回転可能な雲台２００は三脚２０８に固定され、被写体に対して所定の位置に移動することが可能である。

本実施形態では、上記のように構成されたデジタルカメラ１００及び雲台２００を用いて分割撮影を行う。図３を参照して、分割撮影の工程を説明する。図３（ａ）に示す撮影対象となる被写体を、図２に示したデジタルカメラ１００及び雲台２００を用いて分割撮影するものとする。

分割撮影では、一部の領域が重なるように撮影を行う必要がある。本実施形態では、カメラ１００を正位置のまま、横３分割、縦４分割で雲台２００を駆動しながら分割撮影を行うものとする。この場合、図３（ｂ）に示すように、１２枚の画像が撮影される。この分割撮影された１２枚の画像（分割画像）を、重なる部分を探し出して合成し、図３（ｃ）に示すように、合成画像を得る。

ここで、被写体が、所定の反射率よりも高い反射率を有する金属光沢領域を持つ場合、被写体を照明する光源に工夫をする必要がある。通常、ストロボ撮影をする場合、光源から照射される光の正反射を避け、被写体に対して光の入射方向を傾ける。例えば図１（ａ）に示すように、被写体３０１に対して左右に開いた位置から光を照射する光源３０２、３０３を用いて撮影を行う。これにより、被写体３０１の色は正確に撮影することができる。しかしながら、金属光沢を持つ被写体の場合、斜めから入射した光が反対側に反射してしまい、カメラ１００の方向に向かないため、階調特性が悪くなり、光沢感がなくなってしまう。

そこで、図１（ｂ）に示すように、光源３０４、３０５によって被写体３０１の正面から光を照射することによって、あえて光を正反射させ、光沢感を持つ階調特性を得るようにする。

以下、図４、５を参照して、本実施形態の撮像システムによる撮影動作を説明する。図４は、本実施形態の撮像システムによる撮影動作を示すフローチャートである。図５は、図４のフローチャートに従って撮影した画像データの合成処理の概要を示す図である。

ステップＳ１０１において、被写体３０１に対して左右斜め方向から光を照射する光源３０２、３０３を同期発光させ（このとき、光源３０４、３０５は発光させない）、分割撮影を実行し、分割画像を合成して画像データを取得する。これにより、図５に示すように、撮影画像データＡ（５０１）が得られる（本発明でいう第２の撮影画像に相当）。

次に、ステップＳ１０２において、被写体３０１に対して正面から光を照射する光源３０４、３０５を同期発光させ（このとき、光源３０２、３０３は発光させない）、分割撮影を実行し、分割画像を合成して画像データを取得する。これにより、図５に示すように、撮影画像データＢ（５０５）が得られる（本発明でいう第１の撮影画像に相当）。

次に、ステップＳ１０３において、上記ステップＳ１０１で取得した撮影画像データＡ（５０１）を、金属光沢領域（第１の領域）の画像データ５０３とそれ以外の領域（第２の領域）の画像データ５０２とに分離する。この場合に、撮影画像データＡ（５０１）のうち、所定の色相、彩度、輝度の条件に当てはまる画像部分を金属光沢領域とみなす。具体的には、ＹＵＶ空間を用いて、ＹとＵＶ空間のそれぞれに金属光沢領域とみなす領域を設定する。例えば、横軸をＵ、縦軸をＶとした場合、金色の色相周辺の色相は、１５０度から１８０度付近になる。そして、明るさとしてＹが１５０／２５５以上と定めることによって金属光沢領域を分離することができる。撮影画像データＡ（５０１）のうち金属光沢領域５０３をマスキングすることにより、金属光沢領域以外の領域の画像データ５０２が得られる。このステップＳ１０３が、画像処理部２が本発明でいう分離手段として機能する処理例である。

次に、ステップＳ１０４において、上記ステップＳ１０３で分離した金属光沢領域の画像データ５０３から、金属光沢領域の色信号５０４を生成する。

次に、ステップＳ１０５において、上記ステップＳ１０２で取得した撮影画像データＢ（５０５）を、上記ステップＳ１０３、Ｓ１０４と同じ手法で、金属光沢領域（第１の領域）の画像データ５０６とそれ以外の領域（第２の領域）の画像データ５０７とに分離し、金属光沢領域の画像データ５０６から、金属光沢領域の輝度信号５０８を生成する。このステップＳ１０５が、画像処理部２が本発明でいう分離手段として機能する処理例である。なお、ステップＳ１０５のように再度撮影画像データＢのために金属光沢領域に抽出を行うのではなく、撮影画像データＡと撮影画像データＢの一致を確認して、撮影画像データＡで行った分離領域を、撮影画像データＢに対応させて適用しても良い。

次に、ステップＳ１０６において、上記ステップＳ１０４で生成した撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域の色信号５０４と、上記ステップＳ１０５で生成した撮影画像Ｂ（５０５）の金属光沢領域の輝度信号５０８とを合成して、被写体３０１の金属光沢領域に対する画像データ５０９を生成する。このステップＳ１０６が、画像処理部２が本発明でいう画像信号生成手段として機能する処理例である。

そして、ステップＳ１０７において、上記ステップＳ１０３で分離した撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域以外の領域の画像データ５０２と、上記ステップＳ１０６で生成した金属光沢領域の画像データ５０９とを合成して、最終的な１枚の画像データ５１０を完成させる。このステップＳ１０７が、画像処理部２が本発明でいう合成手段として機能する処理例である。

以上述べたように、一部に金属光沢を持つ被写体３０１に２方向からの光源３０２、３０３及び３０４、３０５を別々に発光させて撮影し、それぞれに特徴付けられた信号を生成して合成する構成としている。これにより、撮影時に光源のバランスを見ながら時間をかけて撮影を行わなくても、金属光沢面の輝度信号と色信号を調整することによって、最適な画像データを作り出すことができる。

図５では撮影動作時の画像データの合成処理を説明したが、画像データの印刷動作時において金属光沢領域に特色を使う場合、金属光沢領域とそれ以外の領域とで版を分けるようにすればよい。すなわち、図６に示すように、撮影画像データＡ（５０１）のうち金属光沢領域５０３をマスキングすることにより、金属光沢領域以外の領域の画像データ５０２を得、その画像５０２データから金属光沢領域以外の領域の版５１１を生成する。また、撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域の色信号５０４と、撮影画像Ｂ（５０５）の金属光沢領域の輝度信号５０８とを合成して、金属光沢領域の版５１２を生成する。

（第２の実施形態）
図２で説明したように、分割撮影を行う場合、分割画像を合成しなければならない。その上、本発明を適用する場合、２画像を信号別に合成しなければならない。よって、撮影による合成の妨げになる要因は極力排除したい。

上記第１の実施形態では、左右の光源３０２、３０３を用いて分割撮影を実行した後、正面の光源３０４、３０５を用いて分割撮影を実行している。この場合、光源３０２、３０３を用いた分割撮影時と、光源３０４、３０４を用いた分割撮影時とで雲台２００は同じ動きを繰り返すことになる。そのため、雲台２００の繰り返し動作の精度によっては、全く同じ位置での撮影画像を取得することができず、精度の良い合成結果が得られないことがある。

そこで、本実施形態では、分割撮影の１撮影ごとに光源３０２、３０３と光源３０４、３０５とを切り替えて、撮影を実行するようにしている。

図７は、本実施形態の撮像システムによる撮影動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１において、被写体３０１に対して斜め方向から光を照射する光源３０２、３０３を同期発光させ（このとき、光源３０４、３０５は発光させない）、分割撮影の１撮影を実行する。

次に、ステップＳ２０２において、雲台２００はそのまま、すなわちステップＳ２０１での撮影と同じ分割撮影点にて、被写体３０１に対して正面から光を照射する光源３０４、３０５を同期発光させ（このとき、光源３０２、３０３は発光させない）、分割撮影の１撮影を実行する。

次に、ステップＳ２０３において、分割数（図２の例では「１２」）だけ撮影が完了したかどうかを判定する。分割数だけ撮影が終了していなければ、雲台２００を動かし、次の分割撮影点でステップＳ２０１、Ｓ２０２の撮影を繰り返し行う。

上記ステップＳ２０３で分割数だけ撮影が終了していれば、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０１で撮影した分割画像を合成して画像データを取得する。これにより、図５に示すように、撮影画像データＡ（５０１）が得られる。

次に、ステップＳ２０５において、ステップＳ２０２で撮影した分割画像を合成して画像データを得る。これにより、図５に示すように、撮影画像データＢ（５０５）が得られる。

以下のステップＳ２０６〜Ｓ２１０は、上記第１の実施形態のステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理と同様である。すなわち、ステップＳ２０６において、上記ステップＳ２０４で取得した撮影画像データＡ（５０１）を、金属光沢領域の画像データ５０３とそれ以外の領域の画像データ５０２とに分離する。

次に、ステップＳ２０７において、上記ステップＳ２０６で分離した金属光沢領域の画像データ５０３から、金属光沢領域の色信号５０４を生成する。

次に、ステップＳ２０８において、上記ステップＳ２０５で取得した撮影画像データＢ（５０５）を、金属光沢領域の画像データ５０６とそれ以外の領域の画像データ５０７とに分離し、金属光沢領域の画像データ５０６から、金属光沢領域の輝度信号５０８を生成する。

次に、ステップＳ２０９において、上記ステップＳ２０７で生成した撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域の色信号５０４と、上記ステップＳ２０８で生成した撮影画像Ｂ（５０５）の金属光沢領域の輝度信号５０８とを合成して、被写体３０１金属光沢領域に対する画像データ５０９を生成する。

そして、ステップＳ２１０において、上記ステップＳ２０６で分離した撮影画像Ａ（５０１）の金属光沢領域以外の領域の画像データ５０２と、上記ステップＳ２０９で生成した金属光沢領域の画像データ５０９とを合成して、最終的な１枚の画像データ５１０を完成させる。

本実施形態によれば、カメラ１００が全く同じ位置にある状態で、異なる光源３０２、３０３及び３０３、３０４による撮影画像データが得られるので、精度の良い合成結果を得ることができる。

なお、上記第１の実施形態及び第２の実施形態においては、デジタルカメラ１００を雲台２００によってピッチ方向及びヨー方向に回転し、被写体を分割撮影することを想定している。撮影光軸Ｌは、デジタルカメラ１００が被写体３０１に対向して設置されている場合を基準として説明したが、雲台２００の回転により被写体面に対して傾くことになる。従って、分割撮影時に最も回転する場合の撮影光軸Ｌに対しても、なす角度が４５度より大きい角度となるように、光源３０２、３０３を配置することが好ましい。

なお、本発明の目的は、上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を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又は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上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及び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。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

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、上述した実施形態の機能が実現されるだけに限らない。例えば、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（基本システム或いはオペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現されてもよい。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる形態でもよい。この場合メモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される。

本実施形態の撮像システムの概略構成を示す図である。 本実施形態の撮像システムで使用するデジタルカメラ及び雲台を示す図である。 分割撮影の工程を説明するための図である。 第１の実施形態の撮像システムによる撮影動作を示すフローチャートである。 撮影した画像データの合成処理の概要を示す図である。 画像データから印刷用の版を生成する処理の概要を示す図である。 第２の実施形態の撮像システムによる撮影動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００：デジタルカメラ
２００：雲台
２０１：ピッチ方向回転部材
２０２：ヨー方向回転部材
２０３：固定用ネジ
２０４：ピッチ方向回転軸
２０６：ピッチ方向駆動モータ
２０７：ヨー方向駆動モータ
２０８：三脚
３０１：被写体
３０２：斜め方向から光を照射する光源
３０３：斜め方向から光を照射する光源
３０４：正面から光を照射する光源
３０５：正面から光を照射する光源
３０６：白色拡散板
３０７：白色拡散板

Claims (7)

1. 被写体に光を照射する第１の照射装置と、
   前記第１の照射装置とは異なる角度から前記被写体に光を照射する第２の照射装置と、
   前記被写体を撮影する撮像装置と、
   前記第１の照射装置を発光させ、前記第２の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第１の撮影画像を取得し、前記第２の照射装置を発光させ、前記第１の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第２の撮影画像を取得する制御手段と、
   前記第１の撮影画像と前記第２の撮影画像とを関連付ける画像処理手段とを有することを特徴とする撮像システム。
2. 前記画像処理手段は、前記第１の撮影画像及び第２の撮影画像のそれぞれを、色相、彩度又は輝度のうち少なくともいずれかの条件に従って第１の領域と第２の領域とに分離する分離手段と、前記第１の撮影画像の前記第１の領域の輝度信号と、前記第２の撮影画像の前記第１の領域の色信号とを用いて、前記被写体の特定領域に対する画像信号を生成する画像信号生成手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記画像処理手段は、前記分離手段によって分離された前記第２の撮影画像の前記第２の領域の画像信号と、前記画像信号生成手段によって生成された前記被写体の特定領域に対する画像信号とを合成して１枚の画像信号を生成する合成手段を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記第１の領域は、前記被写体の領域のうち所定の反射率よりも高い反射率を有する領域であることを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像システム。
5. 前記第１の照射装置は前記被写体に対して正面から光を照射し、前記第２の照射装置は前記被写体に対して左右斜め方向から光を照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像システム。
6. 被写体に光を照射する第１の照射装置と、前記第１の照射装置とは異なる角度から前記被写体に光を照射する第２の照射装置と、前記被写体を撮影する撮像装置とを用いた撮影方法であって、
   前記第１の照射装置を発光させ、前記第２の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第１の撮影画像を取得し、前記第２の照射装置を発光させ、前記第１の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第２の撮影画像を取得する手順と、
   前記第１の撮影画像と前記第２の撮影画像とを関連付ける手順とを有することを特徴とする撮影方法。
7. 被写体に光を照射する第１の照射装置と、前記第１の照射装置とは異なる角度から前記被写体に光を照射する第２の照射装置と、前記被写体を撮影する撮像装置とを備えた撮像システムを制御するためのプログラムであって、
   前記第１の照射装置を発光させ、前記第２の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第１の撮影画像を取得し、前記第２の照射装置を発光させ、前記第１の照射装置を発光させずに、前記撮像装置により前記被写体を撮影して第２の撮影画像を取得する処理と、
   前記第１の撮影画像と前記第２の撮影画像とを関連付ける処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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