JP2010008711A - 撮像装置、撮像方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮影レンズを介して被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された撮影画像から所定の対象画像を検出する対象画像検出手段と、前記対象画像検出手段による対象画像の検出結果に応じて、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させるフォーカス制御手段とを有し、前記対象画像検出手段は、前記フォーカス制御手段により所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置において、対象画像の検出を再度、行うことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
また、あらかじめ設定された複数の撮影レンズのフォーカス位置で画像を撮影し、被写体の顔が鮮鋭に写っている画像をもとに顔を検出する方法がある(特許文献2)。
また、特許文献2のような方法では、撮影レンズの被写界深度が浅い場合、撮影レンズのフォーカス位置が異なる多数の画像を撮影する必要があり、顔の検出に多大な時間を要してしまう。
本発明の撮像装置における撮像方法は、撮影レンズを介して被写体を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップにより撮像された撮影画像から所定の対象画像を検出する対象画像検出ステップと、前記対象画像検出ステップによる対象画像の検出結果に応じて、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させるフォーカス制御ステップと、前記フォーカス制御ステップにより所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置において、対象画像の検出を再度、行うステップとを有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、撮影レンズを介して被写体を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップにより撮像された撮影画像から所定の対象画像を検出する対象画像検出ステップと、前記対象画像検出ステップによる対象画像の検出結果に応じて、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させるフォーカス制御ステップと、前記フォーカス制御ステップにより所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置において、対象画像の検出を再度、行うステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
(第1の実施形態)
図1は、撮像装置の構成を示すブロック図である。図1に示す撮像装置は、複数の撮影レンズを交換可能な交換レンズシステムにおける撮像装置の構成を示している。すなわち、図1に示す撮像装置は、撮像装置本体100と、撮像装置本体100に交換可能に装着される撮影レンズ300とを含んで構成されている。
撮像装置本体100は、シャッター12、撮像素子14、A/D変換器16、タイミング発生回路18を含んでいる。シャッター12は、露光量を制御する。撮像素子14は、光学像を電気信号に変換する。A/D変換器16は、撮像素子14のアナログ信号出力をディジタル信号(画像データ)に変換する。タイミング発生回路18は、撮像素子14、A/D変換器16、D/A変換器26にクロック信号や制御信号を供給する。なお、タイミング発生回路18は、メモリ制御回路22及びシステム制御回路50により制御される。
画像処理回路20は、A/D変換器16からの画像データ又はメモリ制御回路22からの画像データに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理回路20は、画像データを用いて所定の演算処理を行う。更に、画像処理回路20は、得られた演算結果に基づいてTTL方式のAWB(オートホワイトバランス)処理も行う。
AF部42は、オートフォーカスの制御を行う。AF部42は、撮影レンズ300を通過した光束をカメラマウント106、ミラー130及び図示しないAF用サブミラーを介して、AF部42に入射させ、撮像素子14上における撮影レンズ300の合焦状態を測定する。なお、画像処理回路20による撮像素子14の画像データを演算した演算結果に基づき、システム制御回路50が撮影レンズ300のフォーカス制御部342に対してAF制御を行うこともできる。また、AF部42による測定結果と、画像処理回路20による撮像素子14の画像データを演算した演算結果とを用いてAF制御を行ってもよい。
インターフェース38は、撮像装置本体100と撮影レンズ300とを電気的に接続するインターフェースである。コネクタ122は、撮像装置本体100を撮影レンズ300と電気的に接続する。
フラッシュ48は、AF補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。
メモリ52は、システム制御回路50の動作用の定数、変数及びプログラム等を記憶する記憶部である。
不揮発性メモリ56は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばEEPROM等が用いられる。
モードダイアルスイッチ60は、電源オフ、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、パノラマ撮影モード、マクロ撮影モード、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、PC接続モード等の各機能モードを切り替え設定することができる。
シャッタースイッチ(SW2)64は、図示しないシャッターボタンが全押しされるとONとなり、撮影に関する一連の処理の動作開始を指示する。ここで、撮影に関する処理とは、露光処理、現像処理及び記録処理等である。露光処理では、撮像素子14から読み出した信号をA/D変換器16、メモリ制御回路22を介してメモリ30に画像データを書き込む。現像処理では、画像処理回路20やメモリ制御回路22での演算を用いた現像を行う。記録処理では、メモリ30から画像データを読み出し、圧縮伸長回路32で圧縮を行い、記録媒体200、210に画像データを書き込む。
操作部70は、各種ボタンやタッチパネル等からなっている。各種ボタンには、メニューボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン、選択移動ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付/時間設定ボタン等がある。
電源制御部80は、電池検出回路、DC/DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されている。電源制御部80は、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果及びシステム制御回路50の指示に基づいてDC/DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な時間、記録媒体を含む各部へ供給する。
電源部86は、アルカリ電池、リチウム電池等の一次電池、NiCd電池やNiMH電池、Li電池等の二次電池及びACアダプタ等である。
インターフェース90及びインターフェース94は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインターフェースである。
コネクタ92及びコネクタ96は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体200、210と撮像装置本体100とを接続する。
また、記録媒体着脱検知部98は、コネクタ92、96に記録媒体200、210が装着されているか否かを検知する。
光学ファインダ104では、撮影レンズ300を通過した光束を、カメラマウント106、ミラー130を介して導き、ユーザが光学像として視認することができる。したがって、画像表示部28による電子ファインダ機能を使用することなく、ユーザは光学ファインダ104のみを用いて撮影を行うことができる。また、光学ファインダ104内には、表示部54の一部の機能、例えば合焦表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、シャッタースピード表示、絞り値表示及び露出補正表示等が配置されている。
コネクタ112は、通信部110により撮像装置本体100を他の機器と接続するコネクタである。なお、無線通信の場合、コネクタ112は、アンテナとなる。
コネクタ122は、撮像装置本体100と撮影レンズ300との間で制御信号、状態信号、データ信号等を送受信すると共に、各種電圧の電流を供給する機能を備えている。また、コネクタ122は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。
撮影レンズ300は、交換レンズタイプであり、撮像装置本体100に装着可能である。
撮影レンズ300には、レンズマウント306、レンズ311、絞り312、コネクタ322、インターフェース338を含んでいる。
レンズマウント306は、撮影レンズ300を撮像装置本体100に機械的に結合する。レンズマウント306と撮像装置本体100のカメラマウント106とが接続されることにより、撮影レンズ300は、撮像装置本体100に取り付けられる。なお、カメラマウント106及びレンズマウント306内には、撮影レンズ300を撮像装置本体100と電気的に接続する各種機能が含まれている。
コネクタ322は、撮影レンズ300を撮像装置本体100と電気的に接続するコネクタである。コネクタ322は、撮像装置本体100と撮影レンズ300との間で制御信号、状態信号、データ信号等を送受信すると共に、各種電圧の電流を供給される又は供給する機能を備えている。なお、コネクタ322は電気通信のみならず、光通信、音声通信等を伝達する構成としてもよい。
インターフェース338は、撮影レンズ300を撮像装置本体100のコネクタ122と接続するためのインターフェースである。
ズーム制御部340は、レンズ311のズーミングを制御する。
フォーカス制御部342は、レンズ311のフォーカスレンズ動作を制御する。ここで、フォーカス制御部342は、フォーカス制御手段の一例に対応する。なお、撮影レンズ300がズーム機能のない単焦点レンズタイプであればズーム制御部340を設けなくてもよい。
レンズシステム制御部346は、撮影レンズ300全体を制御する。レンズシステム制御部346は、撮影レンズ動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能を備えている。その他、撮影レンズ固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値等を記憶する不揮発メモリの機能も備えている。また、後述する移動位置情報を算出する機能を備えていてもよい。
以上が、本実施形態に係る撮像装置の構成である。
まず、対象画像を検出する動作について図2のフローチャートを参照して説明する。なお、図2に示すフローチャートは、画像表示部28を電子ファインダとして用いる場合(以下、ライブビュー時という)における動作である。また、このライブビュー時には、ミラー130がクイックリターン機構により撮影光束外へ退避している。また、以下の動作は、撮像装置において必要な機能を自動的に設定するオート撮影モードにおける動作である。更に、撮影モードの設定とは別に、顔検出を行うかどうかの設定を行うことができる。
ステップS202では、システム制御回路50は、顔検出を行う設定(以下、顔検出モードという)が選択されているか否かを判定する。顔検出モードが選択されている場合、ステップS203に処理を進める。顔検出モードが選択されていない場合、ステップS207に処理を進める。
(式1)df=δ×F×x2/(f2+δ×F×x)
(式2)db=δ×F×x2/(f2―δ×F×x)
(式3)d=k×(df+db)
顔検出が成功した場合、ステップS207に処理を進める。一方、顔検出が不能であると判定された場合、顔検出部58は、現在のフォーカスレンズ位置における被写界深度内に人物の顔が存在しないと判定して、ステップS208以降のフォーカスレンズを移動した後に再度、顔検出を行う処理に進める。
その後、フォーカス制御部342がフォーカスレンズ位置を所定量無限遠側に移動しながら順次、顔検出部58が顔検出を行い、予め定められた無限遠側の所定値までサーチする。顔検出部58は順次、顔検出している途中において、顔検出できた場合、即座に顔検出処理を終了し、次の処理を行うようにしている。したがって、撮像装置は、高速で確実な顔検出をすることができる。
まず、顔検出動作を開始する前の現在のフォーカスレンズ位置に対応する被写体距離を304aとする。そのときの被写界深度は305aとなる。したがって、図2に示すフローチャートのステップS205で説明したように、顔検出部58は、顔検出の1回目では、そのままのフォーカスレンズ位置で顔検出を行う。すなわち、被写界深度305aが1回目の顔検出を行う被写体距離範囲となる。
なお、本実施形態では被写界深度305bの無限遠側と被写界深度305cの至近側とがほぼ一致するようにフォーカスレンズ位置を設定したが、確実に人物の顔検出を行うことができるように、ある程度重複する位置関係になるように設定してもよい。
なお、無限遠側の被写体距離308は顔検出サーチ範囲の制限距離を示している。ステップS211で説明したように、顔検出部58は、この制限位置より至近側であるか否かを判定し、至近側である場合、顔検出を行わない。すなわち、被写体距離307から被写体距離308までが、カメラ301の顔検出サーチ範囲となる。したがって、至近から無限遠まで、確実で迅速な顔検出を実現することが可能となる。
また、撮影レンズのFナンバーについては、被写界深度に影響を与えるので顔検出中は固定値とすることが望ましい。すなわち、フォーカスレンズ位置を移動する所定量は、顔検出を行うときのFナンバーでの被写界深度に基づいて算出する。なお、Fナンバーの変動を許容する場合は、1回の顔検出を行う度に撮影レンズ100と通信してレンズ情報を取得する構成とする必要がある。なお、撮影レンズのズーミング操作、すなわち焦点距離変化についても、Fナンバーと同様である。
また、上述した説明では、顔検出モードを選択している場合、顔検出部58は、シャッターボタン62が半押しされ、SW1がオンされてから顔検出を行うようにする場合についてのみ説明したが、この場合に限られない。例えば、ライブビュー時には、顔検出部58は、SW1がオンされてから顔検出する場合に限られず、所定の時間毎に自動で顔検出を行うようにしてもよい。このとき、顔検出のためにフォーカスレンズを動かすと、ライブビュー中の画像のピントも動くことになりライブビュー画面が見にくくなるので、フォーカスレンズの位置を移動させることなく顔検出を行うようにしてもよい。
また、上述した説明では、複数の撮影レンズを交換可能な交換レンズシステムを例にして説明したが、この場合に限られない。例えば、撮像装置本体100と撮影レンズ300とが一体に構成された撮像装置にも本発明は適用することができる。
本実施形態では、複数人の顔が存在する場合に対応することができる実施形態である。第1の実施形態では、至近側からサーチし、顔を検出した時点で顔検出を終了する、いわゆる近優先のアルゴリズムを採用した。本実施形態では、複数人から主被写体を推定するための処理を付加している。なお、撮像装置における全体の動作は図2に示すフローチャートと同様である。本実施形態では、撮像装置は図2に示すフローチャートのステップS206の顔検出結果を判定する処理において、所定の対象画像として主被写体である人物の顔を検出する。
まず、ステップS401において、システム制御回路50は、顔検出結果が成功したか不能であったかを判定する。成功した場合、ステップS402に処理を進める。不能の場合、ステップS408に処理を進める。第1の実施形態では、このステップS401に相当する処理のみで顔検出結果を判定していたが、本実施形態に係る撮像装置は、ステップS402〜ステップS406の処理を経て主被写体を推定する。
図6(A)、(B)、(C)には、それぞれ撮影画面501の大きさに対するテンプレートが示されている。ここで、テンプレートとは顔の大きさを示すものである。図6(A)には、第1のテンプレート601が示されている。また、図6(B)には、第2のテンプレート602が示されている。また、図6(C)には、第3のテンプレート603が示されている。これらのテンプレートは予め不揮発性メモリ56等に格納されている。
ステップS403において、システム制御回路50は、顔検出部58により検出された顔の大きさが第1のテンプレート601より大きいか否かを判定する。大きい場合、ステップS407に処理を進める。大きくない場合、ステップS404に処理を進める。
このような判定処理により、本実施形態では、画面内に複数人の顔が存在する場合であっても、主被写体を正確で高速に見つけることが可能である。なお、上述では検出された顔が撮影画像のうち所定領域内にあるか否かを判定するステップと、検出された顔が撮影画像のうち所定領域内にあるか否かを判定するステップとの両方の判定を経て、主被写体となる人物の顔を推定する場合について説明した。しかしながら、この場合に限られず、上述したステップの何れか一方の判定ステップにより主被写体となる人物の顔を推定してもよい。
図2で説明したように、1回目の顔検出はそのままのフォーカスレンズ位置で行われるので、被写界深度805aが1回目の顔検出を行う被写体距離範囲となる。
まず、ステップS402では、システム制御回路50は、人物701の顔が第1のエリア502内に存在しないと判定するので、ステップS404に処理を進める。ステップS404でも、システム制御回路50は、人物701の顔が第2のエリア503内に存在しないと判定するので、ステップS406に処理を進める。
ステップS406では、システム制御回路50は、検出された人物701の顔の大きさが第3のテンプレート603より大きくないと判定するために、ステップS408に進め、顔検出結果として“No”と判定する。
まず、ステップS402では、システム制御回路50は、人物702の顔が第1のエリア502内に存在しないと判定するので、ステップS404に処理を進める。ステップS404では、システム制御回路50は、人物702の顔が第2のエリア503内に存在すると判定するので、ステップS405に処理を進める。
システム制御回路50は、顔検出動作を終了し、主被写体として人物702を選択して図2に示すフローチャートのステップS207以降の処理に進める。
また、システム制御回路50が顔検出結果を判定したり、検出された顔が撮影画像のうち所定領域内にあるか否かを判定したり、検出された顔が所定サイズより大きいか否かを判定したりする場合について説明したが、この場合に限られない。例えば、顔検出部58が上述した判定をしてもよい。
なお、本実施形態では、主被写体の推定に顔の位置と大きさとをパラメータとして使用する場合について説明したが、これに限られない。例えば、被写体の顔の特徴点をあらかじめ撮像装置に記憶しておいて、主被写体の認識を行う構成としてもよい。
300 撮影レンズ
14 撮像素子
50 システム制御回路
58 顔検出部
342 フォーカス制御部
Claims (13)
- 撮影レンズを介して被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された撮影画像から所定の対象画像を検出する対象画像検出手段と、
前記対象画像検出手段による対象画像の検出結果に応じて、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させるフォーカス制御手段とを有し、
前記対象画像検出手段は、前記フォーカス制御手段により所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置において、対象画像の検出を再度、行うことを特徴とする撮像装置。 - 前記対象画像検出手段は、前記対象画像検出手段による対象画像の検出結果が、検出可能と判定する基準を満たす場合、対象画像の検出を終了することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記フォーカス制御手段は、前記対象画像検出手段による対象画像の検出結果が検出可能と判定する基準を満たない場合、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記所定量は、前記撮影レンズの被写界深度に基づいて決められることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記フォーカス制御手段は、前記撮影レンズのフォーカス位置を至近側から無限遠側に所定量移動させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記対象画像検出手段は、前記フォーカス制御手段により所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置が所定位置より無限遠側の場合、対象画像の検出を行わないことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記対象画像検出手段により検出された対象画像が撮影画像の所定領域内であるか否かを判定する領域判定手段を更に有し、
前記対象画像検出手段は、前記領域判定手段において前記対象画像検出手段により検出された対象画像が所定領域内でないと判定される場合、対象画像の検出を再度、行うことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記対象画像検出手段により検出された対象画像が所定サイズより大きいか否かを判定するサイズ判定手段を更に有し、
前記対象画像検出手段は、前記サイズ判定手段において前記対象画像検出手段により検出された対象画像が所定サイズより大きくないと判定される場合、対象画像の検出を再度、行うことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記対象画像検出手段により検出された対象画像が撮影画像の所定領域内であるか否かを判定する領域判定手段と、
前記対象画像検出手段により検出された対象画像が所定サイズより大きいか否かを判定するサイズ判定手段とを更に有し、
前記対象画像検出手段は、前記領域判定手段において前記対象画像検出手段により検出された対象画像が所定領域内でないと判定される場合又は前記サイズ判定手段において前記対象画像検出手段により検出された対象画像が所定サイズより大きくないと判定される場合、対象画像の検出を再度、行うことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記所定の対象画像は、人物の顔であること特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記所定の対象画像は、主被写体である人物の顔であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の撮像装置。
- 撮影レンズを介して被写体を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより撮像された撮影画像から所定の対象画像を検出する対象画像検出ステップと、
前記対象画像検出ステップによる対象画像の検出結果に応じて、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させるフォーカス制御ステップと、
前記フォーカス制御ステップにより所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置において、対象画像の検出を再度、行うステップと
を有することを特徴とする撮像装置における撮像方法。 - 撮影レンズを介して被写体を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより撮像された撮影画像から所定の対象画像を検出する対象画像検出ステップと、
前記対象画像検出ステップによる対象画像の検出結果に応じて、前記撮影レンズのフォーカス位置を所定量移動させるフォーカス制御ステップと、
前記フォーカス制御ステップにより所定量移動された撮影レンズのフォーカス位置において、対象画像の検出を再度、行うステップと
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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