JP2013148788A - 焦点調節装置、及び焦点調節プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】焦点調節装置191は、AFレンズ112を介して撮影された、撮影時刻が異なる複数の画像を取得する取得部192と、取得部192により取得された画像の特徴量に基づいて、主要被写体領域を抽出する制御部193と、複数の画像のうち、相対的に前の時刻に撮影された画像の主要被写体領域と相対的に後の時刻に撮影された画像の主要被写体領域とを比較する制御部193と、比較結果に応じて前記合焦レンズを制御する制御部193と、AFレンズ112を介して撮像された時刻が異なる複数の画像を取得する取得部192と、被写体が撮像されている領域を画像特徴量に基づいて画像から抽出し、AFレンズ112の位置を制御することで領域に合焦させる制御部193と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明の第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1には、撮像装置、レンズ鏡筒及び記憶媒体の構成が、ブロック図により表されている。撮像装置100は、レンズ鏡筒111を介して光学像(被写体像)を撮像し、得られた画像を静止画又は動画の画像として、記憶媒体200に記憶させる。
レンズ鏡筒111は、合焦レンズ(以下、「AF(Auto Focus)レンズ」という)112と、レンズ駆動部116と、AFエンコーダ117と、鏡筒制御部118とを備える。なお、レンズ鏡筒111は、撮像装置100に着脱可能に接続されてもよいし、撮像装置100と一体であってもよい。
撮像装置100は、撮像部110と、画像処理部140と、表示部150と、バッファメモリ部130と、操作部180と、記憶部160と、CPU190と、通信部170と、焦点調節装置191とを備える。
操作部180は、ユーザによる操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をCPU190に出力する。操作部180は、ユーザ・インターフェース(UI)として、例えば、電源スイッチ、シャッタボタン、マルチセレクタ(十字キー)、又はその他の操作キーを備える。
表示部150は、撮像部110により得られた画像、及び操作画面などを表示する。表示部150は、例えば、液晶ディスプレイである。
記憶部160は、撮像する場面を判定するシーン判定の際にCPU190から参照される判定条件、及び、判定された撮像シーン毎に対応付けられた撮像条件(例えば、絞り値、露出値)などを記憶する。
記憶媒体200は、撮像装置100に対して着脱可能に接続される記憶部であって、各種の情報(画像データなど)を記憶する。なお、記憶媒体200は、撮像装置100と一体であってもよい。
焦点調節装置191は、撮像された時刻が異なる複数のフレーム画像(動画、スルー画)を取得する。また、焦点調節装置191は、フレーム画像において被写体が撮像されている領域であって、ラベル(識別情報)が割り当てられた領域(以下、「ラベル領域」という)に合焦させる。
図2は、焦点調節装置の動作手順を表すフローチャートである。また、図3は、画像においてラベル領域の位置が変化した場合に合焦させるタイミングを説明するための図である。
操作部180は、追尾モードに状態遷移する旨の指示を、操作入力により受け付けたとする。ここで、追尾モードとは、動画又はスルー画において被写体を追尾するための動作モードである。操作部180は、追尾モードを受け付けたことを表す信号を、制御部193に出力する。これにより、制御部193は、追尾モードに状態遷移する(図2:ステップS1)。
この構成により、焦点調節装置は、画像同士の差分に基づく画像マッチングと比較して被写体を検出し易い(被写体の移動又は回転に対して耐性が在る)画像特徴量に基づいて抽出されたラベル領域に合焦させるので、これにより、被写体に精度良く合焦させることができる。また、焦点調節装置は、被写体が移動又は回転した場合でも、画像に撮像された被写体を追尾することができる。
これにより、焦点調節装置は、被写体の見掛けの面積、形状又は光量が変化しても、画像同士の差分に基づく画像マッチングと比較して被写体を容易に検出して、被写体に精度良く合焦させることができる。
この構成により、焦点調節装置は、ラベル領域の位置が変化した場合、ラベル領域に再び合焦させるので、これにより、適切なタイミングで被写体に合焦させ、必要以上に頻繁に被写体に合焦させることなく、動画及びスルー画を見やすく表示させることができる。
本発明の第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第2実施形態では、画像における被写体の位置が変化しない代わりに、被写体距離が変化する点が、第1実施形態と異なる。以下では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
図4は、焦点調節装置の動作手順を表すフローチャートである。操作部180は、追尾モードに状態遷移する旨の指示を、操作入力により受け付けたとする。操作部180は、追尾モードを受け付けたことを表す信号を、制御部193に出力する。これにより、制御部193は、追尾モードに状態遷移する(図4:ステップSa1)。また、操作部180は、制御部193が追尾する対象とする被写体の指定を、操作入力(カメラUI)により受け付けたとする(図4:ステップSa2)。
また、ステップSa13において、コントラスト評価値が低減していない場合(ステップSa13−YES)、制御部193は、図4のステップSa8に処理を戻す。
この構成により、焦点調節装置は、コントラスト評価値が変化した場合、ラベル領域に合焦させるので、これにより、被写体に精度良く短時間で合焦させることができる。また、焦点調節装置は、被写体が移動又は回転した場合でも、画像に撮像された被写体を追尾することができる。
この構成により、焦点調節装置は、コントラスト評価値を初期値に基づいて、ラベル領域に合焦させるために最適なAFレンズの位置を定めるので、ラベル領域に精度良く短時間で合焦させることができる。
本発明の第3実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第3実施形態では、ラベル領域の輪郭線のコントラスト評価値に基づいて合焦させる点が、第1及び第2実施形態と異なる。以下では、第1及び第2実施形態との相違点についてのみ説明する。
制御部193は、エッジ検出オペレータ(微分オペレータ)を用いて演算を実行し、ラベル領域の輪郭線を色成分毎にフレーム画像から抽出する。また、制御部193は、ラベル領域の輪郭線の全体のコントラスト評価値が変化した場合、ラベル領域に再び合焦させる。
図10及び図11は、焦点調節装置の動作手順を表すフローチャートである。また、図12は、ラベル領域の輪郭線を説明するための図である。操作部180は、追尾モードに状態遷移する旨の指示を、操作入力により受け付けたとする。操作部180は、追尾モードを受け付けたことを表す信号を、制御部193に出力する。これにより、制御部193は、追尾モードに状態遷移する(図10:ステップSb1)。また、操作部180は、制御部193が追尾する対象とする被写体の指定を、操作入力(カメラUI)により受け付けたとする(図10:ステップSb2)。
また、ステップSb29において、コントラスト評価値が、合焦状態におけるコントラスト評価値以上である場合(図11:ステップSb29−YES)、制御部193は、図11のステップSb34に処理を進める。
また、ステップSb30において、コントラスト評価値のピークを検出した場合(図11:ステップSb30−YES)制御部193は、図11のステップSb32に処理を進める。
また、ステップSb31において、スキャン域が終了していない場合(図11:ステップSb31−NO)、制御部193は、図11のステップSb24に処理を戻す。
この構成により、焦点調節装置は、ラベル領域の輪郭線の全体のコントラスト評価値に基づいて、被写体と背景との境界(被写体の輪郭線)を明確にするので、これにより、動画及びスルー画でも安定して、ラベル領域に精度良く合焦させることができる。
この構成により、焦点調節装置は、前ピン又は後ピンのデフォーカス量に基づいて、AFレンズの移動量を制限するため、ラベル領域に合焦させるために最適な位置をAFレンズが越えないので、ラベル領域に精度良く短時間で合焦させることができる。
この構成により、焦点調節装置は、度数が一定以上在る色成分毎のコントラスト評価値に基づいて、焦点調節を実行するか否かを判定するので、これにより、ラベル領域に精度良く合焦させることができる。
本発明の第4実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第4実施形態では、ラベル領域の輪郭線の部分のコントラスト評価値に基づいて合焦させる点が、第1〜第3実施形態と異なる。以下では、第1〜第3実施形態との相違点についてのみ説明する。
この構成により、焦点調節装置は、ラベル領域(被写体)における異なる部分から各コントラスト評価値を得るので、被写体が傾いたり、変形したり、回転した場合でも、被写体に精度良く合焦させることができる。
この構成により、焦点調節装置は、ラベル領域(被写体)における上下及び左右の異なる部分から各コントラスト評価値を得るので、被写体が傾いたり、変形したり、回転した場合でも、被写体に精度良く合焦させることができる。
この構成により、焦点調節装置は、被写体が撮像装置100に対して前後に移動した場合でも、被写体に精度良く合焦させることができる。
この構成により、焦点調節装置は、被写体が斜めに傾いた場合でも、被写体に精度良く合焦させることができる。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Claims (15)
- 合焦レンズを介して撮影された、撮影時刻が異なる複数の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記画像の特徴量に基づいて、主要被写体領域を抽出する被写体領域抽出部と、
前記複数の画像のうち、相対的に前の時刻に撮影された画像の主要被写体領域と相対的に後の時刻に撮影された主要被写体領域とを比較する特徴量比較部と、
前記特徴量比較部による比較結果に応じて前記合焦レンズを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする焦点調節装置。 - 前記被写体領域抽出部は、前記特徴量である領域の分布、領域の面積、領域の数、デフォーカス量、動きベクトル、色成分、彩度、明度及びテクスチャのうち少なくとも1つに基づいて前記主要被写体領域を抽出することを特徴とする請求項1に記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、相対的に前の時刻に撮影された画像の前記主要被写体領域の位置と相対的に後の時刻に撮影された画像の主要被写体領域の位置とが異なる場合、前記相対的に後の時刻に撮影された画像の主要被写体領域に合焦させるように前記合焦レンズを制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の焦点調節装置。
- 前記被写体領域抽出部により抽出された主要被写体領域のコントラスト評価値を算出する算出部をさらに備え、
前記制御部は、相対的に前の時刻に撮影された画像の主要被写体領域のコントラスト評価値と相対的に後の時刻に撮影された画像の主要被写体領域のコントラスト評価値とが異なる場合、前記相対的に後の時刻に撮影された画像の主要被写体領域に合焦させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の焦点調節装置。 - 前記制御部は、前記主要被写体領域の輪郭線の全体のコントラスト評価値が変化した場合、前記主要被写体領域に再び合焦させることを特徴とする請求項4に記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記主要被写体領域の輪郭線の一部分のコントラスト評価値が変化した場合、前記領域に再び合焦させることを特徴とする請求項4に記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記主要被写体領域の輪郭線における複数の部分のコントラスト評価値が変化した場合、前記主要被写体領域に再び合焦させることを特徴とする請求項4に記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記複数の部分の全てにおいてコントラスト評価値が第1閾値を下回った場合、前記主要被写体領域に再び合焦させることを特徴とする請求項7に記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記複数の部分の一部においてコントラスト評価値が第2閾値を下回った場合、前記主要被写体領域に再び合焦させることを特徴とする請求項7に記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記コントラスト評価値を色成分毎に選択し、選択した色成分の全てについて、相対的に前の時刻に撮像された画像における前記領域のコントラスト評価値と比較して、相対的に後の時刻に撮像された画像における前記領域のコントラスト評価値が劣る場合、前記領域に再び合焦させることを特徴とする請求項4から請求項9のいずれか1つに記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、隣接する画素同士の画像特徴量の差を検出し、検出した差の絶対値に基づいて、前記領域の輪郭線を抽出することを特徴とする請求項4から請求項10のいずれか1つに記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記コントラスト評価値の度数分布に基づいて、前記主要被写体領域に再び合焦させることを特徴とする請求項4から請求項11のいずれか1つに記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、相対的に前の時刻に撮像された画像の主要被写体領域のコントラスト評価値を初期値とし、相対的に後の時刻に撮像された画像の主要被写体領域のコントラスト評価値が前記初期値以上になるまで前記合焦レンズの位置を制御することで、前記主要被写体領域に再び合焦させることを特徴とする請求項4から請求項12のいずれか1つに記載の焦点調節装置。
- 前記制御部は、前記コントラスト評価値と前記合焦レンズの位置とを対応付けて予め記憶する記憶部を参照し、前記コントラスト評価値に基づいて、前記合焦レンズの移動量を制限することを特徴とする請求項4から請求項13のいずれか1つに記載の焦点調節装置。
- 焦点調節装置のコンピュータに、
合焦レンズを介して撮像された時刻が異なる複数の画像を取得する手順と、
被写体が撮像されている領域を画像特徴量に基づいて前記画像から抽出し、前記合焦レンズの位置を制御することで前記領域に合焦させる手順と、
を実行させるための焦点調節プログラム。
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