JP2012010048A - 画像信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像信号処理装置は、映像入力手段と、前記映像入力手段から出力された信号を信号処理して映像信号を生成する映像信号処理手段と、前記映像信号処理手段が生成する映像信号の特性を制御する入出力特性制御手段と、前記映像信号処理手段が生成する映像信号を画像処理し被写体情報を認識、検出する被写体認識手段とを有する。
【選択図】図1
Description
(1)システム構成
図1は、本発明を適用するシステム構成の一例を示す図である。本システムは、撮像部101、露光制御部102、カメラ信号処理部103、入出力特性制御部104、被写体認識部105から校正される。撮像部101は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズ群、シャッタ、アイリス、撮像素子、AGC(Automatic Gain Control)、AD(Analog to Digital)コンバータなどから構成されており、レンズから入射した光を撮像素子で受光し、得られた光学像を光電変換することで信号として出力する。露光制御部102は、撮像部101が出力した信号から輝度分布の情報を取得し、該輝度分布の情報や、後述の被写体認識部105の出力した被写体情報をもとに目標露光量を決定し、該露光目標量に実際の炉香料が近づくようにアイリスの絞りやシャッタスピードやAGCのゲイン量を制御する。カメラ信号処理部103は、撮像部101の出力した信号に対し、輝度信号と色信号への分離処理、明るさ補正処理、ガンマ処理や色差変換処理、ホワイトバランス補正処理、デジタルズームなどの様々なデジタル信号処理を行うことで映像信号を生成し、入出力特性制御部104や被写体認識部105に映像信号を出力する。各信号処理を行う際に用いる係数、例えば明るさ補正量やガンマ補正などはあらかじめEEPROMなどに格納しておいた値を用いても良いし、映像の輝度分布などの各種情報や後述の被写体認識部105の出力する被写体情報をもとに補正量を変えても良い。入出力特性制御部104は、カメラ信号処理部103の出力する映像信号を入力とする入出力特性制御を行う。例えば、画像を任意の小領域に分割し、該小領域ごとにガンマ特性を制御する。被写体認識部105は、カメラ信号処理部103の出力する映像に対して画像認識を行い、特定の被写体を検出して、被写体の個数、各被写体の映像内における位置、輝度分布の情報、色情報、被写体の信頼度などを被写体情報として出力する。被写体としては、例えば顔、人物、動体など、画像認識で検出できるものであれば何でも良い。該被写体情報を用いて、露光制御部102は撮像部の目標露光量を、カメラ信号処理部103は画像全体に対するガンマ特性などを、入出力特性制御部104は小領域ごとの入出力特性などをそれぞれ制御することが可能であり、これにより特定の被写体に最適化した明るさ、階調を実現することができる。上述の例でいう入出力特性制御部104の小領域は、1画素単位の任意の大きさ、形状で指定可能であるのに加え、サブピクセル単位で指定し入出力特性を制御しても構わない。なお、露光制御部102の露光制御処理、カメラ信号制御部103のカメラ信号処理、入出力特性制御部104の入出力特性制御処理、被写体認識部105の被写体認識処理は、通常はカメラ内のマイコン、カメラ信号処理LSI(Large Scale Integration)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などによって行われる。また、上述の例では、入出力特性制御部104をカメラ信号処理部103と別ブロックとしたが、入出力特性制御部104をカメラ信号処理部103に組み込んでももちろん構わない。図1のシステム構成例では、ユーザインタフェースや液晶モニタは図示していないが、一般的なビデオカメラやスチルカメラの構成要素は全て備えているものとする。
図2は、被写体認識を用いた入出力特性制御の一例を示す図である。ここでは,階調制御を行う撮像装置を例に説明する。入出力特性制御は入出力特性制御部104で実行される。図2において、横軸はカメラ信号処理部103の出力する映像信号レベルであり、縦軸は輝度補正を行った後の映像信号レベルであり、201は映像信号特性である。図2の例では、被写体として2人の人物が撮影されており、第一の被写体202と第二の被写体203の両者が広い階調を持てるよう非線形の信号の特性変換処理を行う。以上の手段により、映像上の人物の顔の階調を拡大することで、人物の視認性を向上することができる。
図6は、重要度による入出力特性制御を実現するシステム構成の一例を示す図である。重要度決定部601は、複数の人物が映っているシーンで優先して視認性を上げたい人物を決定するためのブロックである。重要度決定方法は、例えば(A)ユーザがユーザインタフェースを利用して設定した設定値に基づいて決定する、(B)被写体認識処理部が出力する被写体情報を用いて決定する、方法がある。各方法の詳細について説明する。
図6を用いて、ユーザがユーザインタフェースを利用して重要度を決定する流れについて説明する。ユーザが、重要度決定部106でダイアルやボタンなどのユーザインタフェースを使用して被写体の優先度を設定すると、該優先度を用いて被写体認識部105は重要度を決定し、入出力特性制御部104に出力する。入出力特性制御部104は、被写体認識部105から得た被写体情報を用いて入出力特性を制御する。なお、図6のシステム構成例ではユーザインタフェースや液晶モニタは図示していないが、一般的なビデオカメラやスチルカメラの構成要素は全て備えているものとする。
図6を用いて、被写体認識処理部が出力する被写体情報を用いて重要度を決定する流れについて説明する。重要度決定部601は、被写体認識部105が出力する被写体情報から被写体の位置を読み出し、画面の中心からの距離を算出する。その後、算出した距離に応じて重要度を決定する。例えば、距離が近いほど重要度を高くする。このとき、画面の中心からの距離ではなく、被写体情報から被写体の大きさを読み出して重要度決定に利用しても構わない。例えば、被写体が大きいほど重要度を高くする。また、被写体認識部105が出力する被写体情報から認識信頼度を読み出し、該認識信頼度を用いて重要度決定に利用しても構わない。ここで認識信頼度とは、認識精度に応じて変化する値をいう。例えば、認識信頼度が高いほど重要度を高くする。
映像に複数の被写体が映っている場合、全ての被写体の階調を拡大すると、各被写体に対する階調拡大の効果が薄れてしまうことがある。この問題を解決するために重要度を用いることができる。例えば、被写体上限数を設定し、該被写体上限数を超えない数だけ重要度の高い方の被写体から選別し、選別した被写体のみ階調を拡大すると、重要度の高い被写体の階調のみが拡大され、視認性が向上する。そのほかに、閾値を設定し、重要度が閾値よりも小さければ階調拡大を行わないようにするようにしても構わない。
図12は、被写体への枠表示を行うシステム構成の一例を示す図である。枠表示部1201は、被写体認識部105が生成した被写体情報を用いて行われた入出力特性制御の結果を用いて、被写体の周辺に枠を表示する。枠を表示させる対象としては、入出力特性制御部104によって階調が拡大されなかった被写体に対して表示させても良いし、階調が拡大された被写体に対して表示させても良い。これらをユーザが切り替えられるようにすると使い勝手が向上する。そのほかにも、重要度決定部601が決定する重要度に応じて枠を表示する被写体を変えても構わない。例えば、重要度の高い被写体に枠を表示すると重要度の高い被写体の視認性が向上する。
上述した入出力特性制御方法以外の手法について以下で説明する。図14は、本発明における実施例2の概念図である。
第一領域入出力特性制御手段1402は、画像内の任意の小領域において、その領域の周辺画素を含むような局所領域の情報を利用して入出力特性を変化させるための制御を行うものである。
Claims (19)
- 映像入力手段と、
前記映像入力手段から出力された信号を信号処理して映像信号を生成する映像信号処理手段と、
前記映像信号処理手段が生成する映像信号の特性を制御する入出力特性制御手段と、
前記映像信号処理手段が生成する映像信号を画像処理し被写体情報を認識、検出する被写体認識手段と、を有し、
前記入出力特性制御手段が前記被写体認識手段によって認識された被写体情報を入力特性の制御に用いること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1に記載の画像信号処理において、
前記入出力特性制御手段は、
入力輝度信号の値に連動し任意の領域毎に入出力特性の変化を制御する第1領域入出力特性制御手段と、
該第1領域入出力特性制御手段の出力に応じ輝度信号の入出力特性を変化させる第1領域輝度信号補正手段と、
該第1領域輝度信号補正手段の出力に連動し任意の領域毎に入出力特性の変化を制御する第2領域入出力特性制御手段と、
該第2領域入出力特性制御手段の出力に応じ輝度信号の入出力特性を変化させる第2領域輝度信号補正手段と、を有することを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1乃至請求項2のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
映像入力手段として撮像手段と、
映像信号処理手段として前記撮像手段から出力された信号をカメラ信号処理して映像信号を生成するカメラ信号処理手段と、
前記カメラ信号処理手段の生成した映像信号の入力特性を制御する入出力特性制御手段と、
前記カメラ信号処理手段の生成した映像信号を画像処理し被写体情報を認識、検出する被写体認識手段と、を有し、前記入出力特性制御手段が前記被写体認識手段によって認識された被写体情報を入力特性の制御に用いること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記入出力特性制御とは、映像の階調を制御することをいう。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記入出力特性制御手段が前記被写体認識手段の生成する被写体情報をもとに、前記入出力特性制御に用いる領域の大きさ及び領域の数を変化させること、及び該領域ごとの入出力特性を変化させること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記被写体認識手段が生成する被写体情報をもとに、前記入出力特性制御手段において被写体とそれ以外の領域に対する入出力特性変化量を制御すること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記被写体認識手段が生成する被写体情報をもとに、前記入出力特性制御手段における入出力特性変化量を制御すること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項7に記載の画像信号処理装置において、
前記入出力特性制御手段における入出力特性制御量が、画面の中心から被写体までの距離に応じて決定されること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項7に記載の画像信号処理装置において、
前記入出力特性制御手段における入出力特性制御量が、被写体の大きさに応じて決定されること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
被写体の優先度を決定する優先度決定手段と、
前記被写体認識手段によって複数の被写体が認識された際に、前記優先度決定手段によって決められた優先順位に従って各被写体に対して重要度を決定する被写体重要度決定手段と、を有することを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項10に記載の画像信号処理装置において、
前記被写体重要度決定手段における重要度決定の際に画面の中心から被写体までの距離を用いること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項10に記載の画像信号処理装置において、
前記被写体重要度決定手段における重要度決定の際に被写体の大きさを用いること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項10から請求項12のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記被写体重要度決定手段が決定する重要度をもとに、前記入出力特性制御手段における入出力特性変化量を制御すること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項10から請求項12のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記被写体重要度決定手段が決定する重要度をもとに、前記入出力特性制御手段における入出力特性制御の対象となる被写体の数を決定すること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1から請求項14のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記入出力特性制御手段による入出力制御対象となる被写体の上限数を決定する被写体上限数決定手段と、を有することを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項15に記載の画像信号処理装置において、
前記入出力特性制御手段による入出力特性制御対象となる被写体の上限数を決定するために用いる閾値を決定する閾値決定手段と、を有し、前記被写体上限数決定手段で被写体の上限数を決定する際に前記閾値を用いること、を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1から請求項16のいずれかに記載の画像信号処理装置において、
前記被写体認識手段が生成する被写体情報をもとに、被写体の周辺に枠を表示する枠表示手段と、を有することを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項17に記載の画像信号処理装置において、
前記枠表示手段によって枠を表示する対象を、前記重要度をもとに決定すること、
を特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項17に記載の画像信号処理装置において、
前記枠表示手段によって枠を表示する対象を、前記入出力特性制御手段による入出力特性変化量に応じて決定すること、を特徴とする画像信号処理装置。
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