JP2013098935A - 追尾装置及び追尾方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各フレームの画像データに対して追尾処理を行う。追尾処理によって得られた追尾候補位置が複数の場合、各追尾候補位置におけるコントラスト情報と過去のフレームにおいて決定された追尾位置におけるコントラスト情報との類似度が評価される。そして、過去のフレームにおいて決定された追尾位置におけるコントラスト情報との類似度が最も高い追尾候補位置が、現在のフレームにおける追尾位置に決定される。
【選択図】図7
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る追尾装置を備えた撮像装置の一例としての構成を示す図である。図1に示す撮像装置100は、撮影光学系102と、焦点調整機構104と、絞り106と、絞り駆動機構108と、シャッタ110と、シャッタ駆動機構112と、撮像素子114と、撮像素子インターフェイス(IF)回路116と、RAM118と、表示素子120と、表示素子駆動回路122と、タッチパネル124と、タッチパネル駆動回路126と、記録メディア128と、システムコントローラ130と、操作部132と、ROM134と、を有している。
ワークエリアは、撮像素子IF回路116で得られた画像データ等の、撮像装置100の各部で発生したデータを一時記憶しておくためにRAM118に設けられた記憶エリアである。
評価画像エリアは、評価画像データを一時記憶しておくためにRAM118に設けられた記憶エリアである。評価画像データは、後述する追尾処理における追尾対象の被写体を含むフレームの画像データである。追尾処理においては、この追尾対象を追尾するように処理が行われる。
参照画像エリアは、参照画像データを一時記憶しておくためにRAM118に設けられた記憶エリアである。参照画像データは、後述する追尾処理において、追尾対象の探索の対象となるフレームの画像データである。追尾処理においては、参照画像データ中で探索が行われる。
追尾位置ログエリアは、追尾位置ログを一時記憶しておくためにRAM118に設けられた記憶エリアである。追尾位置ログは、追尾処理の結果として得られた追尾位置を記録したログである。
Nフレームの追尾処理を例に示すと、まず、Nフレームの画像データを、参照画像データとしてRAM118の参照画像エリアに記憶する。この参照画像データのうちの所定の探索範囲204の画像データと基準画像データ202との相関量を求めることにより、参照画像データの基準画像データ202と対応する部分を探索する。相関量は、例えば基準画像データと参照画像データとの差分絶対値和(画素毎に輝度差の絶対値を求めてそれを積算したもの)から判定する。例えば、図2(b)に示す参照画像データの領域206の参照画像データと基準画像データ202との差分絶対値和を求めたとすると、参照画像データの領域206と基準画像データ202とは明らかに異なる画像データであり、差分絶対値和が大きくなる。これに対し、参照画像データの領域208と基準画像データ202との差分絶対値和を求めたとすると、差分絶対値和が小さくなる。このように、基準画像データ202との相関量が大きくなるに従って差分絶対値和が小さくなる。輝度情報を用いた追尾処理では、相関量が最大の、即ち差分絶対値和が最小の領域を参照画像データから探索する。図2(b)の例では、領域208となる。なお、追尾位置ログエリアには、領域208の中で最も一致度の高い位置を追尾位置として記録する。なお、このような位置が複数ある場合には、例えば、領域208の中心に近い位置を追尾位置とする。次回の追尾処理時には、この追尾位置を追尾処理の開始位置とすることが望ましい。これにより、追尾処理にかかる時間を軽減することが可能である。
レリーズボタン釦は、1stレリーズスイッチと、2ndレリーズスイッチと、を有している。1stレリーズスイッチは、ユーザがレリーズ釦を半押しするとオンするスイッチである。1stレリーズスイッチがオンすることにより、AF処理等の撮影準備動作が行われる。また、2ndレリーズスイッチは、ユーザがレリーズ釦を全押しするとオンするスイッチである。2ndレリーズスイッチがオンすることにより、静止画撮影用の露光動作が行われる。
動画釦は、動画撮影の開始又は終了を指示するための操作部材である。ユーザによって動画釦が押されると動画撮影処理が開始される。また、動画撮影処理の実行中に動画釦が押されると、動画撮影処理が終了される。
モードダイヤルは、撮像装置の撮影設定を選択するための操作部材である。本実施形態では、撮像装置の撮影設定として、例えば、静止画撮影モードと動画撮影モードを選択できる。静止画撮影モードは、静止画像を撮影するための撮影設定である。また、動画撮影モードは、動画像を撮影するための撮影設定である。
選択キーは、例えばメニュー画面上での項目の選択や決定をするための操作部材である。ユーザによって選択キーが操作されるとメニュー画面上での項目の選択や決定が行われる。
電源釦は、撮像装置の電源をオン又はオフするための操作部材である。ユーザによって電源釦が操作されると、撮像装置100が起動して動作可能な状態となる。撮像装置が起動している間に電源釦が操作されると、撮像装置100が省電力待機状態となる。
S112において、CPU1301は、追尾位置の被写体に合焦するようにAF処理を行うとともに、追尾位置の被写体の露光が適正となるようにAE処理を行う。
追尾処理後のAF処理においては、スキャン駆動又はウォブリング駆動によって、フォーカスレンズを合焦位置まで駆動させる。ウォブリング駆動では、CPU1301は、フォーカスレンズを駆動したときにAF制御回路1302で算出された合焦評価値が、前回のレンズ位置での合焦評価値に対して増加したかを判定する。そして、CPU1301は、合焦評価値が増加した場合には前回と同方向にフォーカスレンズを微小駆動させ、合焦評価値が減少した場合には前回と逆方向にフォーカスレンズを微小駆動させる。このような動作を高速で繰り返してフォーカスレンズを徐々に合焦位置まで駆動させる。
S120において、CPU1301は、S110の追尾処理の結果として得られた追尾位置を示すデータを、先に記録メディア128に記録した静止画像ファイルに追記する。その後に、CPU1301は、図5に示す動作を終了させる。
まず、色情報を用いた場合の追尾処理について説明する。図6は、色情報を用いた追尾処理について示すフローチャートである。
S200において、CPU1301は、撮像素子IF回路116を制御して撮像素子114による撮像を実行する。S202において、CPU1301は、撮像素子114による撮像により、撮像素子IF回路116において得られた画像データをRAM118に取り込む。ここで、初回の追尾処理で得られた画像データは、評価画像データとする。このため、CPU1301は、初回の追尾処理で得られた画像データをRAM118の評価画像エリアに取り込む。また、2回目以後の追尾処理で得られた画像データは、参照画像データとする。このため、CPU1301は、2回目以後の追尾処理で得られた画像データをRAM118の参照画像エリアに取り込む。
S300において、現在フレームに対応した複数の追尾候補位置がRAM118に記録されていると判定した場合に、S302において、CPU1301は、過去のフレームの追尾位置のコントラスト情報と現在のフレームの各追尾候補位置のコントラスト情報との類似度を算出する。現在のフレームをNフレームとした場合、類似度は、例えば(N−1)フレームにおける追尾位置のコントラスト情報とNフレームの各追尾候補位置のコントラスト情報との差として求めることが可能である。この差が小さいほど類似度が高くなる。
この追尾処理の効果を説明するために、まず、従来の色情報を用いた追尾処理について説明する。追尾処理に先立って、あるフレームにおいて、図8(a)に示す被写体Bの位置A1が追尾対象として指定されたとする。このとき、図8(a)に示す画像データが評価画像データとなる。そして、位置A1に追尾枠が表示される。
S400において、CPU1301は、撮像素子IF回路116を制御して撮像素子114による撮像を実行する。S402において、CPU1301は、撮像素子114による撮像により、撮像素子IF回路116において得られた画像データをRAM118に取り込む。ここで、初回の追尾処理で得られた画像データは、評価画像データとする。このため、CPU1301は、初回の追尾処理で得られた画像データをRAM118の評価画像エリアに取り込む。また、2回目以後の追尾処理で得られた画像データは、参照画像データとする。このため、CPU1301は、2回目以後の追尾処理で得られた画像データをRAM118の参照画像エリアに取り込む。
S418において、CPU1301は、最終的な追尾位置を、RAM118の追尾位置ログエリアに記録する。次回(次フレーム)の追尾処理においては、この最終的な追尾位置を追尾処理の開始位置とする。ただし、S416の信頼性判断において、信頼性がないと判断された場合には、追尾位置を記録しないようにしても良い。
S500において、現在のフレームにおける追尾候補位置のコントラスト取得エリアで取得されたコントラスト情報と過去のフレームおける追尾位置のコントラスト取得エリアで取得されたコントラスト情報との差が閾値を超えていると判定した場合、即ち現在のフレームにおける追尾候補位置のコントラスト情報と過去のフレームおける追尾位置のコントラスト情報との類似度が低いと判定した場合に、S302において、CPU1301は、過去のフレームの追尾位置のコントラスト情報と現在のフレームの追尾候補位置の周辺位置の各コントラスト取得エリアにおけるコントラスト情報との類似度を算出する。
この追尾処理の効果を説明するために、まず、従来の輝度情報を用いた追尾処理について説明する。追尾処理に先立って、あるフレームにおいて、図12(a)に示す被写体Dの位置C1(被写体の胸部)が追尾対象として指定されたとする。このとき、図12(a)に示す画像データが評価画像データとなり、この中の位置C1の画像データが基準画像データとなる。そして、位置C1に追尾枠が表示される。
また、前述の動作の説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
Claims (6)
- 画像データをフレーム毎に取得する画像データ取得部と、
前記フレーム毎に取得された画像データのそれぞれにおける追尾対象の候補位置を検出する追尾処理部と、
前記フレーム毎に検出された前記画像データにおける追尾対象の候補位置のコントラスト情報を取得するコントラスト情報取得部と、
過去の前記フレームにおいて決定された前記追尾対象の位置のコントラスト情報と現在の前記フレームにおいて取得された前記追尾対象の候補位置のコントラスト情報との類似度を評価するコントラスト情報類似度評価部と、
過去の前記フレームにおいて決定された前記追尾対象の位置のコントラスト情報に対する類似度が最も高いコントラスト情報を有する前記追尾対象の候補位置を、現在の前記フレームにおける追尾対象の位置として決定する制御部と、
を具備することを特徴とする追尾装置。 - 前記コントラスト情報取得部は、前記追尾処理部によって複数の前記追尾対象の候補位置が検出された場合に、各追尾対象の候補位置について同一サイズのコントラスト取得エリアを設定し、該コントラスト取得エリアにおいてコントラスト情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の追尾装置。
- 前記追尾処理部は、前記追尾対象の色情報に従って前記追尾対象の候補位置を検出することを特徴とする請求項2に記載の追尾装置。
- 前記コントラスト情報取得部は、追尾対象の候補位置及び該追尾対象の候補位置の周辺位置に同一サイズのコントラスト取得エリアを設定し、該コントラスト取得エリアにおいてコントラスト情報を取得することを特徴とする請求項1に記載の追尾装置。
- 前記追尾処理部は、前記追尾対象の輝度情報に従って前記追尾対象の候補位置を検出することを特徴とする請求項4に記載の追尾装置。
- 画像データ取得部が、画像データをフレーム毎に取得し、
追尾処理部が、前記フレーム毎に取得された画像データのそれぞれにおける追尾対象の候補位置を検出し、
コントラスト情報取得部が、前記フレーム毎に検出された前記画像データにおける追尾対象の候補位置のコントラスト情報を取得し、
コントラスト類似度評価部が、過去の前記フレームにおいて決定された前記追尾対象の位置のコントラスト情報と現在の前記フレームにおいて取得された前記追尾対象の候補位置のコントラスト情報との類似度を評価し、
制御部が、過去の前記フレームにおいて決定された前記追尾対象の位置のコントラスト情報に対する類似度が最も高いコントラスト情報を有する前記追尾対象の候補位置を、現在の前記フレームにおける追尾対象の位置として決定する、
ことを特徴とする追尾方法。
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