JP2014027466A - Image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時間的に略連続する複数の画像を連続撮影可能なデジタルカメラに関する。 The present invention relates to a digital camera capable of continuously capturing a plurality of images that are substantially continuous in time.
連続撮影を利用する撮影技法の1つとして、例えば、自動露出で得られた露出値を中心に異なる露出値で複数の画像を自動撮影し、これにより適正露出での撮り損ないを防止する自動露出ブラケット撮影が知られている。また他の例としては、コントラスト比の大きい被写体を撮影する場合に、異なる露光時間で順次被写体を撮影し、撮影された複数の画像を合成してダイナミックレンジが拡大された合成画像を得るハイダイナミックレンジ合成が知られている。しかし、このように連続撮影を利用する撮影技法では、被写体が移動する場合など、各画像間において被写体の位置にずれが発生する。特にハイダイナミックレンジ(HDR)合成において被写体の位置にずれが発生すると問題であり、このような問題に対しては、画像間の経時的な位置ずれに対応する座標変換を行った後に画像の合成を行う撮像方法が提案されている(特許文献1)。 As one of the shooting techniques using continuous shooting, for example, automatic exposure that automatically captures multiple images with different exposure values centered on the exposure value obtained by automatic exposure, thereby preventing loss of shooting at proper exposure Bracketing is known. As another example, when shooting a subject with a large contrast ratio, the subject is shot sequentially with different exposure times, and a composite image with an expanded dynamic range is obtained by combining a plurality of shot images. Range synthesis is known. However, in such a shooting technique using continuous shooting, a shift occurs in the position of the subject between the images, such as when the subject moves. In particular, there is a problem when the position of the subject is shifted in the high dynamic range (HDR) composition. For such a problem, the composition of the image is performed after performing coordinate conversion corresponding to the positional displacement between the images over time. An imaging method has been proposed (Patent Document 1).
しかし、特許文献1の方法においても、各画像が撮影される時間は異なり、依然各画像は同時に撮影されたものではない。
However, even in the method of
本発明は、同時に撮影されたと看做せる露光量の異なる複数の画像を得ることを課題としている。 An object of the present invention is to obtain a plurality of images having different exposure amounts that can be considered to have been photographed simultaneously.
本発明の撮像装置は、複数の画像を連写し記憶する連続撮影手段と、複数の画像を加算して第1画像を合成する画像合成手段と、第1画像または複数の画像から、第1画像とは露出が異なる第2画像を生成する第2画像生成手段とを備えたことを特徴としている。 An imaging apparatus according to the present invention includes a continuous shooting unit that continuously captures and stores a plurality of images, an image combining unit that adds a plurality of images to combine the first images, and a first image from the first image or the plurality of images. And a second image generating means for generating a second image having a different exposure.
複数の画像の総数をNとするとき、第2画像の各画素値は、第1画像または複数の画像の各画素値に1/N≦α<1の係数αを掛けたものであることが好ましい。複数の画像間における露出幅が±nEVのとき、複数の画像の総数が22n枚であることが好ましい。第2画像に、複数の画像の相加平均が用いられてもよい。また連写は、電子シャッタ制御により実行され、複数の画像が略連続して撮影されることが好ましい。第1画像および第2画像は例えば露出ブラケット画像である。また撮像装置は、第1画像および第2画像に基づきHDR合成を行うHDR合成手段を備えてもよい。 When the total number of the plurality of images is N, each pixel value of the second image is obtained by multiplying each pixel value of the first image or the plurality of images by a coefficient α of 1 / N ≦ α <1. preferable. When exposed width among a plurality of images of ± NEV, it is preferred that the total number of the plurality of images is 2 2n sheets. An arithmetic average of a plurality of images may be used for the second image. Further, it is preferable that the continuous shooting is executed by electronic shutter control, and a plurality of images are taken substantially continuously. The first image and the second image are, for example, exposure bracket images. Further, the imaging apparatus may include an HDR synthesizing unit that performs HDR synthesis based on the first image and the second image.
本発明によれば、同時に撮影されたと看做せる露光量の異なる複数の画像を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a plurality of images having different exposure amounts that can be considered to have been shot simultaneously.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態である画像取得方法を適用した撮像装置のブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus to which an image acquisition method according to an embodiment of the present invention is applied.
撮像装置は例えばデジタルカメラ10であり、デジタルカメラ10は、撮像素子11、画像信号処理部12、撮像素子11の駆動およびカメラ全体の制御を行う制御部13、スルー画像や撮影画像あるいは各種設定画面を表示するLCDなどのモニタ14、レリーズスイッチなどの操作スイッチを含む操作部15、メモリカードなどの着脱自在な外部記録媒体16を備える。
The imaging apparatus is, for example, a
撮像素子11は、例えば制御部13からの駆動信号に基づき制御され、撮像素子11で検出された画像信号はデジタル信号に変換され、画像信号処理部12に入力される。画像信号処理部12は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)17や画像メモリ18から構成される。
The
画像メモリ18は、撮像素子11で連写された画像を記憶可能であり、DSP17では、従来周知の各種画像処理が施されるとともに、画像メモリ18に記憶された画像を用いて後述する本実施形態の画像処理が施される。DSP17で処理された画像は、モニタ14に出力可能であるとともに、必要に応じて外部記録媒体16に保存される。
The
デジタルカメラ10は、撮影モードとして例えば複数の画像を撮影し、これに基づきハイダイナミックレンジ合成を行うHDRモード、自動露出ブラケット撮影を行う露出ブラケットモードを備える。各モードは、ユーザが操作部15を操作することにより選択され、レリーズスイッチがオンされると以下に説明するように、例えば電子シャッタ操作により複数の画像が連続して撮影されるとともに画像メモリ18に保存され、各モード所定の画像処理が施される。
The
図2は、本実施形態の露出ブラケットモードにおける撮像・画像合成処理(画像取得方法)の流れを示すフローチャートである。露出ブラケットモードにおいてレリーズスイッチがオンされると、本処理が制御部13、DSP17を中心に実行される。
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of imaging / image composition processing (image acquisition method) in the exposure bracket mode of the present embodiment. When the release switch is turned on in the exposure bracket mode, this processing is executed mainly by the
ステップS100ではブラケット幅の設定の確認が行われる。ブラケット幅は例えばデフォルトあるいはユーザの設定に基づいてメモリに記憶されており、自動露出で得られる適正露出値、あるいはユーザが設定した露出値を中心に撮影される複数の画像のうち、露出が最もアンダーとなる露出値と最もオーバーとなる露出値の間の差を示している。図2の例では、4EV(露出値で4段)、すなわち設定露出値を中心とする±2EV(上下2段分)の露出幅がブラケット幅とされる。 In step S100, the setting of the bracket width is confirmed. The bracket width is stored in the memory based on, for example, a default or a user setting, and the exposure is the best among a plurality of images photographed around an appropriate exposure value obtained by automatic exposure or an exposure value set by the user. It shows the difference between the under exposure value and the over exposure value. In the example of FIG. 2, the exposure width of 4EV (4 exposure levels), that is, ± 2EV (up and down 2 steps) centered on the set exposure value is set as the bracket width.
ステップS102では、取得されたブラケット幅に基づいて連続撮影される画像枚数が算出される。すなわちブラケット幅が±nEVのときには、画像枚数が22n枚とされる。図2の例では、n=4なので撮影される画像は16枚となる。そしてステップS104、S106において、16(22n)枚の画像が連続して−2EV(−nEV)の露出で撮影される。すなわち、+2EV(+nEV)での撮影で想定されるシャッタースピードの1/16(1/22n)のシャッタースピードで各画像の撮影が行われ、画像メモリ18に記憶される。なお、図3にこのときの撮像処理のシーケンスを示す。すなわち図3において横軸は時間、縦軸は露光量であり、16枚の画像を連続撮影する際の各画像撮影における経時的な露光量の変化が示される。t0〜t1の期間が1枚目の画像の露光期間に対応し、t1〜t2が2枚目の画像の露光期間、t15〜t16が16枚目の画像の露光期間に対応する。
In step S102, the number of images that are continuously shot is calculated based on the acquired bracket width. That is, when the bracket width is ± NEV is the number of images is set to 2 2n sheets. In the example of FIG. 2, since n = 4, 16 images are captured. In steps S104 and S106, 16 (2 2n ) images are continuously captured with an exposure of −2EV (−nEV). That is, each image is shot at a shutter speed that is 1/16 (1/2 2n ) of the shutter speed assumed in shooting at + 2EV (+ nEV) and stored in the
ステップS108では、−2EVで撮影された16枚の画像から、例えば+2EV、±0EV(設定露出値)、−2EVに対応する3枚の画像が作成される。すなわち、−2EVの画像には、ブラケット撮影で撮像された全16枚(N枚)の画像の平均値ΣIm/Nが用いられる。ただしここでImは、撮像された16枚(N枚)の画像の中のm番目の画像を表している(m:1〜16(N))。同様に、±0EV(設定露出値)の画像としては、−2EVの画像を4倍した4ΣIm/Nが用いられ、+2EVの画像には、全画像を加算したΣImが用いられる。算出された−2EV、±0EV、+2EVの各画像は例えば画像メモリ18に記憶される。
In step S108, three images corresponding to, for example, +2 EV, ± 0 EV (set exposure value), and −2 EV are created from the 16 images captured at −2 EV. That is, the average value ΣIm / N of all 16 (N) images captured by bracket shooting is used for the −2 EV image. Here, Im represents the mth image among the 16 (N) captured images (m: 1 to 16 (N)). Similarly, 4ΣIm / N obtained by quadrupling a −2EV image is used as an image of ± 0 EV (set exposure value), and ΣIm obtained by adding all the images is used as an image of + 2EV. The calculated −2 EV, ± 0 EV, and +2 EV images are stored in, for example, the
なお図4に、ΣImの演算によって得られる画像を模式的に示す。例えば被写体が移動しているとき、16枚の各画像に写る被写体の位置は異なる。しかしこれらを加算したΣImの画像は、図3のt0〜t16を露光期間として撮影された画像に対応し、被写体は16枚全てに写る被写体を加算したものとして現れる。また、−2EV、±0EVの画像も、ΣImで得られる画像の画素値を1/16(N)、4/16(N)したものとして算出されるので、+2EVの画像と同様にt0〜t16を露光期間として撮影された画像に対応する。 FIG. 4 schematically shows an image obtained by the calculation of ΣIm. For example, when the subject is moving, the positions of the subject in the 16 images are different. However, the image of ΣIm obtained by adding these corresponds to an image photographed with t0 to t16 in FIG. 3 as an exposure period, and the subject appears as a sum of subjects that appear in all 16 images. Further, since the images of −2EV and ± 0EV are also calculated as pixel values of the image obtained by ΣIm being 1/16 (N), 4/16 (N), similarly to the + 2EV image, t0 to t16. Corresponds to an image taken as an exposure period.
ステップS110では、ステップS108において合成された−2EV、±0EV、+2EVの画像がモニタ14に表示される。なお、これらの画像は並べて表示してもよいし、キー操作を通して一枚ずつ順次比較表示される構成としてもよい。ステップS112では、画像メモリ18に一時的に記憶されている−2EV、±0EV、+2EVの画像が例えば外部記録媒体16に記録される。そして以上により露出ブラケットモードにおける画像取得処理は終了する。
In step S110, the images of −2EV, ± 0EV, and + 2EV synthesized in step S108 are displayed on the monitor 14. These images may be displayed side by side, or may be configured to be sequentially compared and displayed one by one through key operations. In step S112, −2EV, ± 0EV, + 2EV images temporarily stored in the
図5は、本実施形態のHDRモードにおける撮像・画像合成処理(画像取得方法)の流れを示すフローチャートである。すなわちHDRモードにおいてレリーズスイッチがオンされると、本処理が制御部13、DSP17を中心に実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of imaging / image composition processing (image acquisition method) in the HDR mode of the present embodiment. That is, when the release switch is turned on in the HDR mode, this processing is executed mainly by the
本処理におけるステップS200〜S208は、露出ブラケットモードでのステップS100〜S108に対応し、その処理内容は、露出ブラケットモードでのものと同様である。したがって、ステップS208では画像メモリ18に、−2EV、±0EV、+2EVで撮影された画像が記憶されている。HDRモードが露出ブラケットモードと異なるのは、ステップS210において、これら異なる3つのEV値、−2EV、±0EV、+2EVで撮影された画像を用いてハイダイナミックレンジ(HDR)合成が行われる点である。なお、本実施形態HDRモードでは、合成画像の連続性を担保するため電子シャッタが用いられ、合成画像の同時性を担保するためにアンダーおよびオーバーとなる画像がそれぞれ同じ画像を合成して作成される。そして、ステップS212ではモニタ14に合成されたHDR画像が表示されるとともに、ステップS214において合成されたHDR画像が外部記録媒体16に記録され、このHDRモードにおける画像取得処理は終了する。なお、ステップS210におけるHDR合成は、従来周知の方法で行われる。
Steps S200 to S208 in this process correspond to steps S100 to S108 in the exposure bracket mode, and the processing content is the same as that in the exposure bracket mode. Therefore, in step S208, the
なお図6にHDRモードの変形例のフローチャートを示す。図5のHDRモードにおける画像取得処理では、ブラケット幅がユーザにより、あるいはデフォルトで設定されていたが、図6の変形例ではブラケット幅が撮影環境に合わせて自動設定される。 FIG. 6 shows a flowchart of a modified example of the HDR mode. In the image acquisition process in the HDR mode of FIG. 5, the bracket width is set by the user or by default, but in the modification of FIG. 6, the bracket width is automatically set according to the shooting environment.
すなわち、このHDRモードにおいてレリーズスイッチがオンされると、ステップS300において被写体の輝度分布の判定が行われ、ブラケット幅±nEV(nは整数でなくともよい)が決定される。ステップS302では、取得されたブラケット幅±nEVに基づいて連続撮影される画像枚数が22n枚として算出される。そしてステップS304、S306において、22n枚の画像が連続して−nEVの露出で撮影され、画像メモリ18に記憶される。
That is, when the release switch is turned on in the HDR mode, the luminance distribution of the subject is determined in step S300, and the bracket width ± nEV (n may not be an integer) is determined. In step S302, the number of images to be continuously captured based on the acquired bracket width ± NEV is calculated as 2 2n sheets. In step S304, S306, 2 2n images are taken with exposure -nEV continuously, is stored in the
ステップS308では、−nEVで撮影された22n枚の画像から、例えば−nEV、±0EV(設定露出値)、+nEVに対応する3枚の画像が作成され、画像メモリ18に記憶される。ステップS310では、この露出の異なる3枚の画像−nEV、±0EV、+nEVを用いて従来周知のHDR合成処理が実行される。ステップS312では合成されたHDR画像がモニタ14に表示される。そしてステップS314においてこのHDR画像が例えば外部記録媒体16に記録され、このHDRモードにおける画像取得処理は終了する。
In step S308, from 2 2n images taken by -NEV, e.g. -nEV, ± 0EV (set exposure value), + NEV is three images corresponding are created and stored in the
以上のように、本実施形態によれば、露光量のみが異なる同一の画像を同一露光期間(t0〜t16)を用いて複数得ることができる。すなわち、露出が異なる同時性を備えた複数の画像が取得される。これにより、特に複数の画像を合成して1枚の画像を得るHDR合成などの場合には、ブラケット撮影中に被写体が移動したり、撮影画角内で時間的な変化が生じたりするなどの経時的な変化が、生成される合成画像の画質向上にとって障害となっていたが、本実施形態の画像取得方法を適用することで、そのような問題が解決する。 As described above, according to this embodiment, it is possible to obtain a plurality of identical images that differ only in the exposure amount using the same exposure period (t0 to t16). That is, a plurality of images having the same simultaneity with different exposures are acquired. This makes it possible to move the subject during bracket shooting, or to cause a temporal change within the shooting angle of view, particularly in HDR synthesis where a single image is obtained by combining a plurality of images. Although the change over time has been an obstacle to improving the image quality of the generated composite image, such a problem can be solved by applying the image acquisition method of the present embodiment.
また、本実施形態では、短い露光時間で撮影された画像を複数加算することでダイナミックレンジを拡大しているので、画像信号にゲインを掛けて拡大する場合と異なり、ノイズが拡大されることがない。 Further, in this embodiment, since the dynamic range is expanded by adding a plurality of images taken with a short exposure time, noise may be expanded unlike when an image signal is multiplied by a gain. Absent.
なお、本実施形態では電子シャッタを用い連続してブラケット画像の撮影を行ったが、例えばメカニカルシャッタを用いる場合など、ブラケット画像が僅かに離れている場合であっても、その間隔が十分に短ければ本実施形態を適用することができる。 In this embodiment, the bracket images are continuously captured using the electronic shutter. However, even when the bracket images are slightly separated, for example, when a mechanical shutter is used, the interval can be sufficiently short. The present embodiment can be applied.
また、本実施形態では、相加平均を利用したが、ブラケット画像毎に重み付けを行い加重平均を利用することも可能である。例えば、途中フラッシュが発光されるフレームに対して軽い重み付けを行ったり、新しい画像ほど重み付け大きくしたりすることも考えられる。 In this embodiment, an arithmetic average is used. However, it is also possible to use a weighted average by weighting each bracket image. For example, a light weight may be given to a frame in which a flash is emitted, or a new image may be weighted larger.
また、本実施形態では、露出の異なる3つの画像を作成したが、作成される画像の数は2枚以上であれば、これに限定されるものではなく4枚以上でもよい。その場合、1/N≦α<1の任意の係数αをΣImに掛ける。また、多数の画像を加算して露光量の大きい画像を合成する場合には、従来周知のように桁落ちを防止するために、加算を順次分割して行うなどの方法が取られる。 In this embodiment, three images with different exposures are created. However, the number of images to be created is not limited to this as long as it is two or more, and may be four or more. In that case, an arbitrary coefficient α of 1 / N ≦ α <1 is multiplied by ΣIm. In addition, when a large number of images are added to synthesize an image with a large exposure amount, as is well known in the art, a method such as sequentially performing addition is used to prevent missing digits.
10 デジタルカメラ
11 撮像素子
12 画像信号処理部
13 制御部
14 モニタ
15 操作部
16 外部記録媒体
17 DSP
18 画像メモリ
DESCRIPTION OF
18 Image memory
Claims (7)
前記複数の画像を加算して第1画像を合成する画像合成手段と、
前記第1画像または前記複数の画像から、前記第1画像とは露出が異なる第2画像を生成する第2画像生成手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。 Continuous shooting means for continuously shooting and storing a plurality of images;
Image synthesizing means for synthesizing the first image by adding the plurality of images;
An imaging apparatus comprising: a second image generation unit configured to generate a second image having a different exposure from the first image from the first image or the plurality of images.
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