JP2010130128A - 撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影者が特別な作業を施さなくても、主要被写体画像と背景画像とが分離した画像を得ることができる撮影方法及び撮影装置を提供する。
【解決手段】遠近の被写体の中で近距離の主要被写体５１ａに合焦させ、この合焦状態において同一構図で、適正露出設定により撮影して本画像データ（Ｂ）として保存し、続いてアンダー露出設定しかつ近距離の被写体５１１はオーバー露出となるようにストロボ強制発光設定により撮影してマスク生成用画像データを取得し、マスク生成用画像データから主要被写体画像切り出しマスク５１２と背景画像切り出しマスク５２２を生成し、生成した主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクにより少なくとも本画像データから主要被写体画像データ（Ｅ）及び背景画像データ（Ｆ）の一方を切り出して主要被写体画像データ及び背景画像データの一方または双方を保存する。
【選択図】図２

Description

本発明は、人物と風景などの画像処理が簡単になる、デジタルカメラ等の撮影装置及び撮影方法に関する。

従来、デジタルカメラで撮影した画像ファイルは、パーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」という。）に転送して記録メディアに保存し、またプリンタで印刷していた。さらにＰＣおいて、主要被写体と背景を分離して加工していた。このような画像を分割する方法が知られている（特許文献１）。
特開２００５-２９３３６７号公報

しかしながら、引用文献１記載の方法では、主要被写体を分離するためには主要被写体の輪郭をマウス等を使って指定したり、なぞったりしなければならず、初心者には困難で面倒な作業だった。特に主要被写体と背景の色彩が近似していて輪郭が混沌としている場合は非常に困難な作業であった。

そこで本発明は、撮影者が特別な作業を施さなくても、主要被写体画像と背景画像とが分離した画像を得ることができる撮影方法及び撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、切り出したい主要被写体は人物であること、人物は近距離に位置し、背景とは距離的な差が大きいことに着目してなされたものである。かかる着眼点に基づきなされて前記課題を解決する本発明の撮影方法は、遠近の被写体の中で近距離の主要被写体に合焦させ、この合焦状態において同一構図で、適正露出設定により撮影して本画像データとして保存し、続いてアンダー露出設定しかつ上記近距離の被写体はオーバー露出となるように強制ストロボ発光設定により撮影してマスク生成用画像データを取得し、上記マスク生成用画像データから主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクを生成し、上記生成した主要被写体画像切り出しマスクと上記背景画像切り出しマスクにより少なくとも上記本画像データから主要被写体画像データ及び背景画像データの一方を切り出して上記主要被写体画像データ及び背景画像データの一方または双方を保存することことに特徴を有する。

より実際的には、マスク生成用画像データを二値化して上記主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクとを分割する。背景は暗く、主要被写体は明るく撮影されているので、二値化だけでも十分に主要被写体と背景の画像を分割してマスクを生成することができる。

上記主要被写体画像切り出しマスクは主要被写体画像データ領域が拡張するように変形し、背景画像切り出しマスクは変形しないことが望ましい。主要被写体画像が背景画像に取り込まれるのを防止できる。

本発明の撮影方法にあっては、上記近距離の主要被写体は顔検出処理により検出した顔画像であって、上記連続撮影前に顔検出処理を実行して顔検出したときに検出した顔画像に対して合焦させ、上記適正露出設定による撮影及びそれ以降の処理を実行することが好ましい。人物を主要被写体とすることが多く、画像の加工も人物と背景に対して行うことが多いので好ましい。

別の観点からなる本発明の撮影装置は、画像データ保存手段と、この合焦状態における同一構図で、適正露出設定により撮影して本画像データとして上記画像データ保存手段に保存し、続いてアンダー露出設定しかつ上記近距離の被写体はオーバー露出となるようにストロボ装置を強制発光させて撮影してマスク生成用画像データを取得する撮影手段と、上記マスク生成用画像データから主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクとを生成するマスク生成手段と、上記生成した主要被写体画像切り出しマスクと上記背景画像切り出しマスクにより上記本画像データから主要被写体画像データ及び背景画像データを切り出して主要被写体画像データ及び背景画像データの一方または双方を保存する画像処理手段を備えたこと、に特徴を有する。

本発明によれば、同一の構図で適正露出による撮影を行って本画像データを取得するとともにアンダー露出かつ主要被写体に対してはオーバー露出となるストロボ強制発光による撮影を行ってマスク生成用画像データを取得し、マスク生成用画像データから主要被写体画像切り出しマスク及び背景画像切り出しマスクを生成し、これらのマスクを使用して本画像データから少なくとも主要被写体画像及び背景画像の一方を切り出して、双方または一方の画像データが保存されるので、撮影装置により撮影するだけで、本画像とは別個に、使用者が切り出す画像範囲を指定等しなくても主要被写体画像及び背景画像が得られる。

本発明の最良の実施形態について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の撮影装置を適用したデジタルカメラの主要構成要素をブロックで示すブロック図である。

このデジタルカメラ１０は、焦点調節レンズ群ＬＦを含む撮影レンズＬで形成された被写体像を撮像素子１１で撮像、つまり画像信号に光電変換する。撮像素子１１が撮像した画像信号は、信号処理回路１３において、増幅され、デジタル信号に変換され、ホワイトバランス等の補正が施される。この処理が施された画像信号を制御回路１５は、モニタ１９に表示し、所定フォーマットの画像ファイルに変換して、画像記憶手段としての内部記憶装置２１、外部記憶装置２３に記録する。記憶装置２１、２３としては、不揮発性メモリ、不揮発性メモリカードが一般的である。

制御回路１５は、画像コントラスト法によるＡＦ（自動焦点調節）処理、つまり撮像素子１１が出力した画像信号に基づき駆動回路２５及びモータ２７を介して撮影レンズＬの焦点調節レンズ群ＬＦを移動しながら焦点状態をサーチし、検出した合焦位置まで焦点調節レンズ群ＬＦを移動させる。焦点調節レンズ群ＬＦ、撮像素子１１、制御回路１５、駆動回路２５が自動焦点調節装置に含まれる。

また制御回路１５は、撮影の際に、被写体が暗い場合など、所定条件下でストロボ１７を発光させる。この実施形態のストロボ１７は内蔵ストロボであって、図示しないが充電回路、メインコンデンサ、キセノン管等を備え、これらが制御回路１５の制御下で充電、発光動作する。

また、制御回路１５には、スイッチ群２９が入力されている。このスイッチ群２９には、カメラのシャッタボタンに連動する第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２が含まれる。周知の通り、第１スイッチＳＷ１がオンすると制御回路１５は、ＡＦ処理、測光及び露出値設定処理などを実行し、第２スイッチＳＷ２がオンすると制御回路１５は撮影処理を実行して撮影した画像ファイルを記憶装置２１、２３に書き込む構成である。

次に、本実施形態の特徴である、画像切り出し撮影処理について、さらに図２乃至図４を参照して説明する。図２は、画像データをモニタ１９に表示した場合のモニタ画面２０を示している。このデジタルカメラ１０は、電源をオンすると、モニタモード撮影で動作し、定期的な撮影及び撮影した画像をモニタ１９に表示する。この実施形態では、モニタ画面２０の右側に人物画像５１が位置し、左後方に樹木５２が位置している（図２（Ａ））。第１のスイッチＳＷ１がオンすると、人物画像５１の顔画像５１ａを検出して、顔画像５１ａを含む領域をフォーカスエリア２０Ｆとして設定し、ＡＦ処理を実行して顔画像５１ａに合焦させるとともに、ＡＥ処理によって適正露出値を設定する。顔検出処理は、画像全体の中における肌色の検出、画像の中から人の顔における目、鼻、もしくは口などの特徴点の検出、または顔の輪郭の抽出等、従来公知の顔、顔画像の認識方法による。

第２のスイッチＳＷ２がオンすると、適正露出値で本画像撮影して（図２（Ｂ））、記憶装置２１、２３に保存する。続いて、露出値をアンダーに変更し、ストロボ１７を発光させてマスク画像撮影する（図２（Ｃ））。このマスク画像撮影では、近距離の人物画像５１１はオーバー露出になり、遠距離の樹木画像５２１を含む背景はアンダー露出になる。

マスク画像撮影により得たマスク生成用画像データを二値化する。すると、オーバー露出の人物画像５１１が破線で囲んだ白領域の主要被写体画像切り出しマスク５１２になり、アンダー露出の樹木画像５２１を含む背景は黒領域の背景画像切り出しマスク５２２になる（図２（Ｄ））。さらにこの実施形態では、主要被写体画像切り出しマスク５１２を拡張して拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３を設定している。拡張は、主要被写体画像切り出しマスク５１２の相似形として拡張するか、主要被写体画像切り出しマスク５１２の輪郭を所定画素分拡張する。なお、二値化し、拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３及び背景画像切り出しマスク５２２を設定した画像データを、所定フォーマットの画像ファイルとして少なくとも内部記憶装置２１に保存し、画像切り出し処理に使用する。

本画像データから、拡張主要被写体画像切り出しマスク５１２に対応する領域の画像データを切り抜いて、二値化したマスク生成用画像データの主要被写体画像切り出しマスク５１３の領域に貼り込む（図２(Ｅ））。そうして、このマスク生成用画像データを所定フォーマットに変換し、主要被写体画像ファイルとして記憶装置２１、２３に保存する。

一方、上記主要被写体画像を切り抜かれた本画像データは、背景画像切り出しマスク５２２に相当する領域を除いて、つまり主要被写体画像切り出しマスク５１２に相当する領域５１４を黒で塗りつぶす（図２(Ｆ))。例えば、主要被写体画像切り出しマスク５１２に対応する領域のＲＧＢ輝度を０にする。そうしてこの背景画像に関する本画像データを所定フォーマットに変換し、背景画像ファイルとして記憶装置２１、２３に保存する。

以上の画像切り出し撮影処理によってこのデジタルカメラの記憶装置２１、２３には、図２の（Ｂ）、（Ｅ）及び（Ｆ）に示した、本画像ファイル、主要被写体画像ファイル及び背景画像ファイルが保存される。なお、全ての画像ファイルを保存することが好ましいが、主要被写体画像ファイル及び背景画像ファイルは一方のみでもよい。

以上のデジタルカメラ１０の画像切り出し撮影処理動作を、図３、４に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。図３は、このデジタルカメラ１０の主要処理を、図４は被写体画像抽出処理をフローチャートで示す図である。図３のスタートフローには、デジタルカメラ１０の電源がオンしたときに入る。なお、画像切り出し撮影モードは、通常の撮影モード設定処理、またはボタン操作によって選択され、この画像選択モードが選択されているときにこのスタートフローに入るものとする。

スタートフローに入ると、制御回路１５はモニタモードで動作して、撮像素子１１を所定フレームレートで駆動し、撮影した画像をモニタ１９に表示するスルー表示処理を開始する（Ｓ１０１）。そうして、第１スイッチＳＷ１がオンしたかどうかチェックし（Ｓ１０３）、オンしていなければスルー表示を継続する（Ｓ１０３：ＮＯ、Ｓ１０１）。

第１スイッチＳＷ１がオンすると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、モニタモード撮影した画像信号により顔検出する（Ｓ１０５）。顔検出は、人物の顔に相当する顔画像領域が存在するか否かにより検出する。この実施形態では、モニタ画面２０の右側に人物画像５１が位置し、左後方に樹木５２が位置していて、人物画像５１の顔画像５１ａを検出して、顔画像５１ａを含む領域をフォーカスエリア２０Ｆとして設定している。なお、複数の顔画像を検出した場合は、最近距離に相当する顔画像、最も大きな顔画像領域、または最も中央に近い顔画像をフォーカスエリア２０Ｆとして設定することができる。

続いて、フォーカスエリア２０Ｆ内の被写体に対するＡＦ処理及びＡＥ処理（Ｓ１０７）を実行する。このＡＦ処理は画像コントラストＡＦ処理であって、制御回路１５は、フォーカスレンズ群ＬＦを近位置から遠位置方向にステップ駆動しながら撮影し、フォーカスエリア２０Ｆ内の画像データについてコントラストを検出して、合焦状態となるコントラストのピークを検出し、コントラストのピークが得られた位置にフォーカスレンズ群ＬＦを移動する。ＡＥ処理では、合焦後に撮影した画像データに基づいて、最適な絞り値及びシャッタ速度を演算する。なお、ＡＦ処理中は、フォーカスエリア２０Ｆ内の画像データにつき適正な輝度レベルが得られるように電子シャッタ速度を制御することが好ましい。

次に、第２スイッチＳＷ２がオンしているどうかをチェックし（Ｓ１０９）、オンしていなければ（Ｓ１０９：ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。第２スイッチＳＷ２がオンすると（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、本画像撮影（Ｓ１１１）を実行する。つまり、ステップＳ１０５の顔検出で検出し、Ｓ１０７で合焦させた顔画像５１ａを含む被写体を撮像する（図２（Ｂ））。撮影した本画像データは、内部記憶装置２１または外部記憶装置２３に書き込まれる。

続いて、露出設定変更を行う（Ｓ１１３）。この露出設定変更は、背景はアンダー露出、好ましくは黒つぶれし、人物画像５１はオーバー露出、好ましくは白飛びするように設定する。つまり、露出値を数段分以上アンダー側に変更するとともにストロボを強制発光させる露出設定に変更することである。そうして、ストロボ充電完了かどうかをチェックする（Ｓ１１５）。ストロボ充電が完了していない場合は完了するのを待つ（Ｓ１１５：ＮＯ、Ｓ１１５）。なお、ストロボ充電は、このスタート処理に入ったときに開始させるのが実際的である。

ストロボ充電完了と判断すると（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、マスク生成用画像撮影処理を実行する（Ｓ１１７）。つまり、ステップＳ１１３で変更された露出設定により、ストロボ１７を強制発光させて撮影する。マスク生成用画像撮影処理によって撮影されたマスク生成用画像は、図２（Ｃ）に示したように、人物画像５１１はオーバー露出（白飛び状態）、樹木５２１及び遠距離の背景はアンダー露出（黒つぶれ状態）になる。

次に、本画像データから人物画像５１の領域（拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３に相当する領域）と背景画像領域（背景画像切り出しマスク５２２に相当する領域）とを抽出する本画像の領域抽出処理を実行する（Ｓ１１９）。そうして、抽出した人物画像領域データと背景画像領域データとをそれぞれ画像ファイルとなるように画像処理し（Ｓ１２１）、内部、外部記憶装置２１、２３に保存して（書き込んで）終了する（Ｓ１２３、ＥＮＤ）。内部記憶装置２１及び外部記憶装置２３に記憶する画像ファイルは、ステップＳ１１１で撮影した本画像、並びに、ステップＳ１１９で本画像から抽出した人物画像及び背景画像の画像ファイルである。

次に、ステップＳ１１９で実行される本画像の領域抽出処理について、図４に示したサブルーチンを参照してより詳細に説明する。

抽出処理に入ると、先ず、マスク生成用画像データ（図２（Ｃ））にマスク用画像二値化処理を施す（Ｓ２０１）。この二値化処理では、マスク生成用画像データを明暗の二値化するので、この実施例の場合、人物像５１１は白、樹木像５２１を含む背景像は黒になっている（図２（Ｄ））。

二値化したマスク生成用画像データに、マスク用画像領域分割処理を施す（Ｓ２０３）。つまり、マスク用画像から人物画像５１１の輪郭を検出して主要被写体画像切り出しマスク５１２及び背景画像切り出しマスク５２２を切り出す。さらに、主要被写体切り出しマスク５１２に対してマスク境界微調整（拡張）処理を施す（Ｓ２０５）。このマスク境界微調整処理は、主要被写体画像切り出しマスク５１２の輪郭を拡張して拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３を生成する処理である。図２（Ｄ）において、破線で示した主要被写体画像切り出しマスク５１２が人物画像５１１の輪郭であって、白と黒の境界輪郭が拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３である。拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３を使用することで、人物画像５１１の一部（輪郭部分）が背景に取り込まれるのを防止できる。主要被写体画像切り出しマスク５１２、拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３及び背景画像切り出しマスク５２２を内部記憶装置２１に保存する（Ｓ２０７）。

次に、保存した本画像データから、主要被写体画像切り出しマスク５１２に対応する領域の画像データを切り抜いて、マスク生成用画像データの拡張主要被写体画像切り出しマスク５１３の領域に貼り込み（図２(Ｅ））、また本画像データの主要被写体画像切り出しマスク５１２に相当する領域５１４（主要被写体画像５１）を黒で塗りつぶす（図２(Ｆ））（Ｓ２０９）。そうして、本画像データから背景画像領域を分離（マスク）した主要被写体画像データ（図２（Ｅ））と、本画像データから主要被写体領域を分離（マスク）した背景画像データ（図２（Ｆ））を内部、外部記憶装置２１、２３に保存してリターンする(Ｓ２１１、ＲＥＴＵＲＮ）。

図２のフローチャートにリターンすると、本画像データ、主要被写体画像データ及び背景画像データのそれぞれについて予め設定されたフォーマットに変換するなどの画像処理を施して、それぞれ本画像ファイル、主要被写体画像ファイル、背景画像ファイルとして内部記憶装置２１及び外部記憶装置２３の少なくとも一方に保存する。主要被写体画像ファイル及び背景画像ファイルは、一方のみ保存する構成でもよい。

以上の通り本発明を適用したデジタルカメラ１０によれば、撮影するだけで、主要画像としての人物画像５１及び樹木５２を含む背景画像が一緒の本画像ファイル（図２（Ｂ））と、本画像データから人物画像５１を分離抽出した主要画像ファイル(図２（Ｅ））と、本画像データから背景画像を抽出した背景画像ファイル（図２（Ｆ））が得られる。

以上の通り本発明の撮影方法、撮影装置によれば、人物撮影において、人物像と背景像とが渾然一体となった通常の画像ファイルと、人物像と背景像とが分離された主要画像ファイル、背景画像ファイルが得られるので、撮影者は簡単に人物像のみ及び背景像のみの画像データを得ることができる。
図示実施形態では本発明をコンパクトタイプのデジタルカメラに適用したが、本発明は一眼レフタイプのデジタルカメラなど、デジタルカメラ一般に適用できる。

本発明を適用したデジタルカメラの主要構成部材を示したブック図である。 同デジタルカメラで撮影した画像の実施例及びその処理状況を異なる段階で示した図である。 同デジタルカメラの撮影処理の実施形態をフローチャートで示した図である。 同デジタルカメラの主要被写体画像抽出処理をフローチャートで示した図である。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１１ 撮像素子（撮像手段）
１３ 信号処理回路
１５ 制御回路（画像処理手段）
１７ ストロボ
１９ モニタ
２０ モニタ画面
２０Ｆ フォーカスエリア
２１ 内部記憶装置（画像データ保存手段）
２３ 外部記憶装置（画像データ保存手段）
２５ 駆動回路
２９ スイッチ群
５１ 人物画像（主要被写体画像）
５１ａ 顔画像
５１１ 人物画像（主要被写体画像）
５１２ 主要被写体画像切り出しマスク
５１３ 拡張主要被写体画像切り出しマスク
５１４ 領域
５２ 樹木画像
５２１ 樹木画像
５２２ 背景画像切り出しマスク
Ｌ 撮影レンズ
ＬＦ フォーカスレンズ群

Claims (5)

1. 遠近の被写体の中で近距離の主要被写体に合焦させ、
   この合焦状態において同一構図で、適正露出設定により撮影して本画像データとして保存し、
   続いてアンダー露出設定しかつ上記近距離の被写体はオーバー露出となるようにストロボ強制発光設定により撮影してマスク生成用画像データを取得し、
   上記マスク生成用画像データから主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクを生成し、
   上記生成した主要被写体画像切り出しマスクと上記背景画像切り出しマスクにより少なくとも上記本画像データから主要被写体画像データ及び背景画像データの一方を切り出して上記主要被写体画像データ及び背景画像データの一方または双方を保存すること、を特徴とする撮影方法。
2. 請求項１記載の撮影方法において、上記マスク生成用画像データを二値化して上記主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクとを分割する撮影方法。
3. 請求項１または２記載の撮影方法において、上記主要被写体画像切り出しマスクは主要被写体画像データ領域が拡張するように変形し、背景画像切り出しマスクは変形しない撮影方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の撮影方法において、上記近距離の主要被写体は顔検出処理により検出した顔画像であって、上記連続撮影前に顔検出処理を実行して顔検出したときに検出した顔画像に対して合焦させて、上記適正露出設定による撮影及びそれ以降の処理を実行する撮影方法。
5. 遠近の被写体の中で近距離の主要被写体に合焦させる自動焦点調節装置と、
   画像データ保存手段と、
   この合焦状態における同一構図で、適正露出設定により撮影して本画像データとして上記画像データ保存手段に保存し、続いてアンダー露出設定しかつ上記近距離の被写体はオーバー露出となるようにストロボ装置を強制発光させて撮影してマスク生成用画像データを取得する撮影手段と、
   上記マスク生成用画像データから主要被写体画像切り出しマスクと背景画像切り出しマスクとを生成し、上記生成した主要被写体画像切り出しマスクと上記背景画像切り出しマスクにより上記本画像データから主要被写体画像データ及び背景画像データを切り出して主要被写体画像データ及び背景画像データの一方または双方を保存する画像処理手段を備えたこと、を特徴とする撮影装置。

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