JP2014110598A - Image pickup device, and control method and control program therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、動画像の撮影の際にダイナミックレンジを拡大することのできる撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, a control method thereof, and a control program, and more particularly, to an imaging apparatus capable of expanding a dynamic range when capturing a moving image.
近年、CCDまたはCMOSイメージセンサなどの固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラなどの撮像装置が多数開発されている。 In recent years, many imaging devices such as digital still cameras or digital video cameras using solid-state imaging devices such as CCD or CMOS image sensors have been developed.
これら撮像装置において撮影画像におけるダイナミックレンジは、通常、固体撮像素子が有するダイナミックレンジに依存される。このため、逆光などのように、主被写体と背景との明暗差が大きい撮影条件では、主被写体を適正露出に調整しても、背景には所謂白とび又は黒つぶれなどが発生してしまう。 In these imaging apparatuses, the dynamic range of a captured image usually depends on the dynamic range of the solid-state imaging device. For this reason, under shooting conditions such as backlight where the main subject and the background have a large difference in brightness, so-called overexposure or underexposure occurs in the background even if the main subject is adjusted to an appropriate exposure.
このような問題点に対処するため、複数枚の画像を合成してダイナミックレンジを拡大する手法が知られている(特許文献1参照)。この手法においては、画面の領域毎に、露出条件の異なる複数の撮影画像から被写体のコントラストが残存している部分を活用して画像処理を施し、撮影画像におけるダイナミックレンジを実質的に拡大している。 In order to cope with such a problem, a method for expanding a dynamic range by combining a plurality of images is known (see Patent Document 1). In this method, image processing is performed by using the portion where the contrast of the subject remains from a plurality of captured images with different exposure conditions for each screen area, and the dynamic range in the captured image is substantially expanded. Yes.
上記のようなダイナミックレンジの拡大は、従来、主に静止画像に対して行われていたが、撮像素子の読み出し速度の高速化に伴って、動画像に対してダイナミックレンジの拡大処理が行われている。 Conventionally, dynamic range expansion as described above has been mainly performed on still images. However, dynamic range expansion processing is performed on moving images as the readout speed of the image sensor increases. ing.
図7は、動画像においてダイナミックレンジを拡大する場合に露出条件が異なる複数の画像を取得する際の撮像素子の駆動を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 7 is a timing chart for explaining the driving of the image sensor when acquiring a plurality of images with different exposure conditions when the dynamic range is expanded in a moving image.
図7において、出力同期信号は、複数の画像を合成した後に合成画像を出力するタイミングを示す同期信号であって、出力同期信号の周期が合成画像出力の際のフレームレートに対応する。撮影同期信号は、1フレームの撮影画像を撮影するタイミングを示す同期信号であって、この周期が画像撮影の際のフレームレートに対応する。図示の例では、撮影同期信号の周期は出力同期信号の周期の2倍である。 In FIG. 7, the output synchronization signal is a synchronization signal indicating the timing of outputting a composite image after combining a plurality of images, and the cycle of the output synchronization signal corresponds to the frame rate when the composite image is output. The shooting synchronization signal is a synchronization signal that indicates the timing of shooting one frame of the shot image, and this period corresponds to the frame rate at the time of shooting the image. In the illustrated example, the cycle of the imaging synchronization signal is twice that of the output synchronization signal.
以下の説明では、2枚の撮影画像を合成して、1枚の合成画像とするものとし、2枚の撮影画像において1枚目を1stフレーム、2枚目を2ndフレームと呼ぶことにする。そして、高露出画像をHigh、低露出画像をLowとし、合成画像(合成後出力画像)をHDRとする。なお、撮影画像の各々は撮影開始からのフレームの数nを引数としてFr(n)で示す。また、露出条件を算出するための露出各種評価値算出用画像がFr(n)で示されている。 In the following description, it is assumed that two captured images are combined into one composite image, and in the two captured images, the first frame is referred to as a 1st frame and the second frame is referred to as a 2nd frame. The high exposure image is High, the low exposure image is Low, and the composite image (post-composition output image) is HDR. Each photographed image is indicated by Fr (n) with the number n of frames from the start of photographing as an argument. Also, various exposure evaluation value calculation images for calculating exposure conditions are indicated by Fr (n).
いま、時刻T1のタイミングで、露出条件算出回路(図示せず)は、高露出撮影画像である露出各種評価値算出用画像Fr(n−2)に応じて算出された被写体の適正露出条件に基づいて、当該適正露出条件よりもプラス1段の高露出の条件(プラス1段高露出条件)を算出する。そして、撮像装置(図示せず)では当該プラス1段高露出条件で高露出画像(High)の撮影を行う。ここで、適正露出条件を算出する際には、例えば、画像の領域毎の輝度値が用いられる。 Now, at the timing of time T1, an exposure condition calculation circuit (not shown) sets the appropriate exposure condition of the subject calculated according to the various exposure evaluation value calculation images Fr (n−2) that are high-exposure photographed images. Based on the appropriate exposure condition, a high-exposure condition of plus one step (plus one-step high exposure condition) is calculated. An imaging device (not shown) takes a high-exposure image (High) under the plus one-step high exposure condition. Here, when calculating the appropriate exposure condition, for example, a luminance value for each region of the image is used.
なお、撮影画像Fr(n)は露出各種評価値算出用画像Fr(n)として露出条件算出回路に入力されて、時刻T3のタイミングにおける露出条件算出に用いられる。 The captured image Fr (n) is input to the exposure condition calculation circuit as various exposure evaluation value calculation images Fr (n) and is used for calculating the exposure condition at the timing of time T3.
時刻T2のタイミングで、露出条件算出回路は上記の適正露出条件よりもマイナス1段の低露出の条件(マイナス1段低露出条件)を算出する。そして、撮像装置では、当該マイナス1段低露出条件で低露出画像(Low)の撮影を行って、撮影画像Fr(n+1)を得る。 At the timing of time T2, the exposure condition calculation circuit calculates a minus one step low exposure condition (minus one step low exposure condition) than the above-described proper exposure condition. In the imaging apparatus, a low-exposure image (Low) is captured under the minus one-stage low-exposure condition to obtain a captured image Fr (n + 1).
続いて、時刻T3のタイミングで、撮像装置では、2フレーム前に撮影した高露出画像Fr(n)と1フレーム前に撮像した低露出画像Fr(n+1)とから生成されたダイナミックレンジ拡大画像を動画像として出力する。この際、露出条件算出回路は時刻T1の時と同様にして、露出各種評価値算出用画像Fr(n)から算出された被写体の適正露出条件に基づいて、当該適正露出条件よりプラス1段の高露出の条件を算出する。そして、撮像装置では、この高露出条件で高露出画像の撮影を行って、撮像画像Fr(n+2)を取得する。 Subsequently, at the timing of time T3, the imaging apparatus displays an expanded dynamic range image generated from the high-exposure image Fr (n) captured two frames ago and the low-exposure image Fr (n + 1) captured one frame ago. Output as a moving image. At this time, similarly to the time T1, the exposure condition calculation circuit is one step higher than the appropriate exposure condition based on the appropriate exposure condition of the subject calculated from the various exposure evaluation value calculation images Fr (n). Calculate high exposure conditions. And in an imaging device, a high exposure image is image | photographed on this high exposure condition, and the captured image Fr (n + 2) is acquired.
以下同様にして、撮影画像Fr(n+3)〜Fr(n+5)を得る。このようにして、動画像のフレームレートの2倍の速度で高露出および低露出の画像撮影を切り替える動作を繰り返して、ダイナミックレンジ拡大画像を生成する。 Similarly, the captured images Fr (n + 3) to Fr (n + 5) are obtained. In this way, an operation for switching between high-exposure and low-exposure image capturing is repeated at a speed twice the frame rate of the moving image, thereby generating a dynamic range expanded image.
ところが、上述のようにして、適正露出条件を算出するための高露出画像および低露出画像を用いると、被写体および露出条件によっては得られた画像が高ノイズとなってしまい、適正露出条件などの評価値の精度が落ちてしまうことがある。 However, if a high exposure image and a low exposure image for calculating the proper exposure condition are used as described above, the obtained image becomes high noise depending on the subject and the exposure condition. The accuracy of the evaluation value may be reduced.
従って、本発明の目的は、露出の異なる複数枚の画像を合成してダイナミックレンジ拡大画像を生成する際、画像のノイズが高くても露出条件などの評価値の精度を良好に維持することのできる撮像装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to maintain good accuracy of evaluation values such as exposure conditions even when noise of an image is high when a dynamic range expanded image is generated by combining a plurality of images with different exposures. An object of the present invention is to provide an imaging device capable of performing the above.
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、露出条件を異ならせて画像を撮影画像として連続して撮影する撮像手段を備える撮像装置であって、前記撮像手段で得られた互いに露出条件が異なる複数の撮影画像を合成してダイナミックレンジが拡大されたダイナミックレンジ拡大画像を得るダイナミックレンジ拡大手段と、前記露出条件のうちの特定の1つの露出条件で撮影された複数の撮影画像を加算平均処理して加算処理画像を評価値算出用画像として得る画像加算手段と、前記露出条件を含む前記撮像装置の制御の際に用いられる制御用評価値を前記評価値算出用画像に応じて求める評価値生成手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image pickup apparatus according to the present invention is an image pickup apparatus including an image pickup unit that continuously takes an image as a shot image with different exposure conditions, and is obtained by exposing each other obtained by the image pickup unit. Dynamic range expansion means for combining a plurality of captured images with different conditions to obtain a dynamic range expanded image in which the dynamic range is expanded, and a plurality of captured images captured under one specific exposure condition among the exposure conditions An image addition unit that obtains an addition-processed image as an evaluation value calculation image by performing an averaging process, and a control evaluation value that is used when controlling the imaging device including the exposure condition, according to the evaluation value calculation image Evaluation value generation means to be obtained.
本発明による制御方法は、露出条件を異ならせて画像を撮影画像として連続して撮影する撮像手段を備える撮像装置の制御方法であって、前記撮像手段で得られた互いに露出条件が異なる複数の撮影画像を合成してダイナミックレンジが拡大されたダイナミックレンジ拡大画像を得るダイナミックレンジ拡大ステップと、前記露出条件のうちの特定の1つの露出条件で撮影された複数の撮影画像を加算平均処理して加算処理画像を評価値算出用画像として得る画像加算ステップと、前記露出条件を含む前記撮像装置の制御の際に用いられる制御用評価値を前記評価値算出用画像に応じて求める評価値生成ステップと、を有することを特徴とする。 A control method according to the present invention is a control method for an imaging apparatus including an imaging unit that continuously captures images as captured images with different exposure conditions, and a plurality of exposure conditions obtained by the imaging unit are different from each other. A dynamic range expansion step for synthesizing captured images to obtain a dynamic range expanded image in which the dynamic range is expanded, and a plurality of captured images captured under one specific exposure condition among the exposure conditions are added and averaged An image addition step for obtaining an addition-processed image as an evaluation value calculation image, and an evaluation value generation step for obtaining a control evaluation value used in the control of the imaging apparatus including the exposure condition according to the evaluation value calculation image It is characterized by having.
本発明による制御プログラムは、露出条件を異ならせて画像を撮影画像として連続して撮影する撮像手段を備える撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記撮像手段で得られた互いに露出条件が異なる複数の撮影画像を合成してダイナミックレンジが拡大されたダイナミックレンジ拡大画像を得るダイナミックレンジ拡大ステップと、前記露出条件のうちの特定の1つの露出条件で撮影された複数の撮影画像を加算平均処理して加算処理画像を評価値算出用画像として得る画像加算ステップと、前記露出条件を含む前記撮像装置の制御の際に用いられる制御用評価値を前記評価値算出用画像に応じて求める評価値生成ステップと、を実行させることを特徴とする。 A control program according to the present invention is a control program used in an imaging apparatus including an imaging unit that continuously captures images as captured images with different exposure conditions, and the computer includes the imaging unit. A dynamic range expansion step for obtaining a dynamic range expanded image obtained by combining a plurality of obtained captured images having different exposure conditions to expand a dynamic range, and was captured under a specific one of the exposure conditions An image addition step of adding and averaging a plurality of photographed images to obtain an addition processed image as an evaluation value calculation image, and calculating an evaluation value for control used in controlling the imaging apparatus including the exposure condition And an evaluation value generation step obtained according to the image for use.
本発明によれば、露出の異なる複数枚の画像を合成してダイナミックレンジ拡大画像を生成する際、画像のノイズが高くても露出条件などの評価値の精度を良好に維持することができる。 According to the present invention, when a dynamic range enlarged image is generated by combining a plurality of images with different exposures, the accuracy of evaluation values such as exposure conditions can be maintained well even if the image noise is high.
以下、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an example of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図示の撮像装置は、例えば、デジタルビデオカメラ(以下単にカメラと呼ぶ)であり、撮影レンズユニット(以下単に撮影レンズと呼ぶ)110を有している。この撮影レンズ110はフォーカスレンズおよびズームレンズなどの複数のレンズを有するとともに、絞り機構を備えている。レンズ制御部111はシステム制御回路180の制御下で、撮影レンズ110におけるフォーカス、ズーム、および絞りを制御する。
The illustrated imaging apparatus is, for example, a digital video camera (hereinafter simply referred to as a camera), and includes a photographing lens unit (hereinafter simply referred to as a photographing lens) 110. The photographing
撮影レンズ110を通過した光学像(被写体像)は撮像素子120に結像される。図示の撮像素子120は、例えば、CMOSイメージセンサであり、光電変換によって光学像に応じた電気信号(アナログ信号)を生成する。なお、撮像素子120では全画素から画素信号が読み出されるばかりでなく、特定の画素の画素信号について加算が行われ、さられには、特定の行又は列を間引いて画素信号を読み出すこともできる。
The optical image (subject image) that has passed through the photographing
撮像素子駆動回路121は、システム制御回路180の制御下で撮像素子120を駆動する。撮像素子駆動回路121によって、撮像素子120は撮影時の露光時間および信号増幅量などが変更される。上記のアナログ信号はA/D変換によってデジタル信号(画像データ)に変換された後、ダイナミックレンジ拡大回路200を備える画像処理回路130に入力される。
The image
ダイナミックレンジ拡大回路200は、後述するようにして、予めメモリ部140に保存された高露出画像データおよび低露出画像データを用いて、撮影の結果得られた画像データ(以下撮影画像と呼ぶ)からダイナミックレンジ拡大画像を生成する。ここで、ダイナミックレンジ拡大画像とは、合成前の各露出画像に比べてダイナミックレンジが拡大された画像を示す。また、本実施形態でダイナミックレンジが拡大されるとは、合成前の各露出画像に比べて、所定の明るさ(例えば明部、暗部)の被写体の階調が出るように合成が行われることを意味する。従って、合成の結果、例えば、8ビットの露出画像同士を合成して16ビットの合成画像を生成する場合も含まれれば、合成後の画像も8ビットになるように合成されるものも含まれる。
As described later, the dynamic
図示のように、画像処理回路130は、露出条件算出回路210、ホワイトバランス係数算出回路220、顔検出回路230、シーン判別回路240、画像加算回路300を有している。
As illustrated, the
露出条件算出回路210は、撮影画像に基づいて適正な露出を適正露出として、適正露出をシステム制御回路180に送る。ホワイトバランス係数算出回路220は撮影画像に応じて、画像処理を行う際に用いるホワイトバランス(WB)係数を算出し、当該WB係数をシステム制御回路180に送る。
The exposure
顔検出回路230は撮影画像において被写体の顔領域を判別して、顔領域判別結果をシステム制御回路180に送る。この顔領域判別結果はLCD150に表示されたライブ画像における顔領域を枠表示する際に用いられる。さらに、顔領域判別結果は、顔領域を優先して露出制御、フォーカス制御、およびWB処理を行う際に用いられる。つまり、顔領域判別結果はユーザーの撮影をアシストする際に用いられる。
The
なお、図示の例では、画像処理回路130は顔検出回路230のみを備えているが、例えば、人物検知又はペット検知などの検出回路を備えるようにしてもよい。
In the illustrated example, the
シーン判別回路240は撮影画像の構図、明るさ、および色合いに応じて予めメモリ部140に記憶されたシーンから撮影画像に最も近いシーンを判別する。そして、シーン判別回路240はシーン判別結果をシステム制御回路180に送る。シーン判別結果は、シーンに応じた露出条件、フォーカス制御、およびWB処理を行う際、ユーザーの撮影をアシストする場合に用いられる。
The
画像加算回路300は複数の撮影画像において画素の加算又は加算平均を行って、基準となる撮影画像よりもノイズが低減された加算画像又は加算平均画像を生成する。
The
なお、画像処理回路130は、撮影画像についてガンマ処理およびWB処理などの各種信号処理を行う。この際、画像処理回路130は撮影画像をメモリ140との間で書き込み/読み出し処理する。また、画像処理回路130は撮影画像をLCD150に表示する。
The
画像処理回路130の出力である撮影画像は、画像変換回路160で圧縮処理されて、圧縮撮影画像としてメモリカード170に書き込まれる。また、画像変換回路160は、メモリカード170から読み出した圧縮撮影画像を伸長して画像処理回路130に出力する。
The captured image that is the output of the
システム制御回路180は、画像処理回路130の出力を受けて、TTL(スルー・ザ・レンズ)方式のオートフォーカス(AF)処理、自動露出(AE)処理、およびフラッシュプリ発光(EF)処理などを行う。なお、システム制御回路180は、AF処理およびAE処理の際には、レンズ制御部111および撮像素子駆動回路121を制御する。
The
システム制御回路180に接続された操作部190は、例えば、レリーズ釦およびモード切り換えダイヤルを有しており、ユーザーは撮影の際に操作部190を操作してシステム制御回路180に各種撮影のための指示を与える。
The
図2は、図1に示す撮像装置において露出条件が異なる複数の画像を取得する際の撮像素子の駆動を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 2 is a timing chart for explaining the driving of the image sensor when acquiring a plurality of images with different exposure conditions in the imaging apparatus shown in FIG.
図2において、出力同期信号、撮影同期信号、HDR、およびFr(n)については図7と同様であり、各種評価値算出用画像Evaは露出処理、WB処理、顔検出、およびシーン判別などで用いられる。 In FIG. 2, the output synchronization signal, shooting synchronization signal, HDR, and Fr (n) are the same as in FIG. 7, and various evaluation value calculation images Eva are used for exposure processing, WB processing, face detection, scene discrimination, and the like. Used.
図3は、図1に示す撮像装置における撮影処理を説明するためのフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart for explaining a photographing process in the imaging apparatus shown in FIG.
図2および図3を参照して、いま、時刻T1において、システム制御回路180は、露出条件算出回路210から得られた適正露出条件(つまり、適正露出値)に応じて、適正露出条件よりも1段高い(つまり、プラス1段の)高露出条件(高露出値)を求めて、当該高露出条件をレンズ制御部111および撮像素子駆動回路120に設定する(ステップS201)。これによって、当該高露出条件で、1stフレームFr(n)の撮影が行われて、撮影画像がメモリ140に保存される(ステップS202)。
Referring to FIGS. 2 and 3, now, at time T1, the
続いて、時刻T2において、システム制御回路180は適正露出条件よりも1段低い(つまり、マイナス1段の)低露出条件(低露出値)を求めて、当該低露出条件をレンズ制御部111および撮像素子駆動回路120に設定する(ステップS203)。これによって、低露出条件で、2ndフレームFr(n+1)の撮影を行われて、撮影画像がメモリ140に保存される(ステップS204)。
Subsequently, at time T2, the
続いて、システム制御回路180の制御下で、画像加算回路300は、メモリ140から高露出撮影画像Fr(n)と、当該高露出撮影画像Fr(n)よりも2フレーム前に同様にして撮影された高露出撮影画像Fr(n−2)を読み込んで、加算平均処理を行って加算平均画像(加算処理画像ともいう)を生成する(ステップS205)。そして、画像加算回路300は加算平均画像を各種評価値算出用画像Evaとしてメモリ部140に保存する。
Subsequently, under the control of the
次に、システム制御回路180の制御下で、画像処理回路130はメモリ部140から各種評価値算出用画像Evaを読み込んで各種評価値(制御用評価値ともいう)を算出する(ステップS206)。例えば、露出条件算出回路210は各種評価値算出用画像Evaに応じて適正露出条件を算出する。ホワイトバランス条件算出回路220は各種評価値算出用画像Evaに応じてホワイトバランス処理用の最適なホワイトバランス係数を算出する。
Next, under the control of the
顔検出回路230は各種評価値算出用画像Evaから顔領域を検出して、顔検出結果である顔領域情報(領域検出情報)を得る。シーン判別回路240は予めメモリ部140に記憶されたシーンから各種評価値算出用画像Evaに最も近いシーンを判別して、シーン判別情報を得る。
The
続いて、時刻T3において、システム制御回路180の制御下で、ダイナミックレンジ拡大回路200はメモリ部140から高露出画像Fr(n)および低露出画像Fr(n+1)を読み出す。そして、ダイナミックレンジ拡大回路200は高露出画像Fr(n)および低露出画像Fr(n+1)を合成処理して、1フレームのダイナミックレンジ拡大画像HDRを生成する(ステップS207)。なお、高露出画像および低露出画像を用いてダイナミックレンジを拡大する合成処理手法について、特許文献1などに記載されているのでここでは説明を省略する。
Subsequently, at time T <b> 3, under the control of the
続いて、システム制御回路180の制御下で、画像処理回路130は1フレームのダイナミック拡大画像HDRについて各画像処理を施した後、出力画像として画像変換回路160としてメモリカード170に保存するとともにLCD150に表示する(ステップS208)。
Subsequently, under the control of the
そして、システム制御回路180は、撮影終了の指示があったか否かを判定する(ステップS209)。撮影終了の指示がないと(ステップS209において、NO)、システム制御回路180はステップS201の処理に戻って、同様にして次のフレームについて撮影処理を行う。つまり、高露出撮影画像Fr(n+2)と、当該高露出撮影画像Fr(n+2)よりも2フレーム前に同様にして撮影された高露出撮影画像Fr(n)について加算平均処理が行われて、各種評価値算出用画像Evaが生成される。また、高露出画像Fr(n+2)および低露出画像Fr(n+3)が合成処理されて、1フレームのダイナミックレンジ拡大画像HDRが生成される。
Then, the
一方、撮影終了の指示があると(ステップS209において、YES)、システム制御回路180は撮影処理を終了する。
On the other hand, when there is an instruction to end shooting (YES in step S209),
このようにして、撮像装置では、図3で説明した処理を毎フレームについて行って、動画像の撮影および記録を行うことになる。 In this way, the imaging apparatus performs the processing described in FIG. 3 for each frame to capture and record a moving image.
上述のように、本発明の第1の実施形態では、適正露出の算出などの各種評価値を算出する際、2枚の高露出画像を加算平均した加算平均画像(例えば、Fr(n−2)+Fr(n))を各種評価値算出用画像Evaとして用いるようにしたので、この加算平均画像はノイズが抑えられる結果、各種評価値の精度を向上させることができる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, when various evaluation values such as calculation of appropriate exposure are calculated, an averaged image obtained by averaging two high-exposure images (for example, Fr (n−2)). ) + Fr (n)) is used as the various evaluation value calculation images Eva, so that this averaged image can improve the accuracy of various evaluation values as a result of suppressing noise.
なお、上述の第1の実施形態では、説明の便宜上、高露出および低露出条件をそれぞれ適正露出条件からプラス1段およびマイナス1段としたが、高露出および低露出条件については適宜変更しても同様の効果が得ることができる。 In the first embodiment described above, for the sake of convenience of explanation, the high exposure and low exposure conditions are changed from the appropriate exposure condition to plus one step and minus one step, respectively, but the high exposure and low exposure conditions are appropriately changed. The same effect can be obtained.
さらに、第1の実施形態では、説明の便宜上、高露出画像のみを各種評価値の算出に用いるようにしたが、被写体の明るさなどによっては低露出画像を各種評価値の算出として用いるようにしてもよい。 Furthermore, in the first embodiment, for convenience of explanation, only the high-exposure image is used for calculation of various evaluation values. However, depending on the brightness of the subject, the low-exposure image is used for calculation of various evaluation values. May be.
また、本発明の第1の実施形態では、説明の便宜上、2枚の高露出画像を用いて加算平均画像を生成するようにしたが、複数の高露出画像を用いて加算平均画像を求めるようにすれば、同様にしてノイズを抑制することができる。 In the first embodiment of the present invention, the addition average image is generated using the two high-exposure images for convenience of explanation, but the addition average image is obtained using the plurality of high-exposure images. In this way, noise can be similarly suppressed.
以上のように、本発明の第1の実施形態では、露出の異なる複数枚の撮影画像を合成してダイナミックレンジ拡大画像を生成する際、撮影画像のノイズの影響を低減して、露出およびWB処理などに用いられる評価値の精度を良好に維持することができる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, when generating a dynamic range expanded image by combining a plurality of captured images with different exposures, the influence of noise on the captured images is reduced, and exposure and WB are reduced. The accuracy of evaluation values used for processing and the like can be maintained satisfactorily.
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第2の実施形態による撮像装置の構成は、図1に示す撮像装置と同様であるので、説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, an example of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment is the same as that of the imaging apparatus shown in FIG.
第2の実施形態では、被写体が予め設定された明るさよりも暗い場合には、上述の第1の実施形態と同様に、各種評価値算出用画像として複数枚の高露出画像を加算平均した加算平均画像を用いる(図2参照)。一方、被写体が予め設定された明るさ以上に明るい場合には、1枚の高露出画像を各種評価値算出用画像として用いる(図7参照)。 In the second embodiment, when the subject is darker than the preset brightness, addition is performed by averaging a plurality of high-exposure images as various evaluation value calculation images as in the first embodiment. An average image is used (see FIG. 2). On the other hand, when the subject is brighter than a preset brightness, one high-exposure image is used as various evaluation value calculation images (see FIG. 7).
図4は、本発明の第2の実施形態による撮像装置における撮影処理を説明するためのフローチャートである。なお、図4において、図3に示すステップと同一のステップについては同一の参照部号を付して説明を省略する。 FIG. 4 is a flowchart for explaining shooting processing in the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図2、図4、および図7を参照して、ステップS204の処理の後、システム制御回路180は、ステップS501で算出した高露出条件と適正露出条件とに応じてそのゲインアップ量Gを求める。そして、システム制御回路180はゲインアップ量(ゲイン増加量)Gを予め定められた閾値Thと比較して、ゲインアップ量Gが閾値Thよりも大きいか否かを判定する(ステップS505)。ゲインアップ量Gが閾値Th以下(閾値以下)であると(ステップS505において、NO)、システム制御回路180は画像処理回路130を制御して、ステップS202で得られた高露出撮影画像Fr(n)を各種評価値算出用画像Evaとしてメモリ140に保存する(ステップS506)。
2, 4, and 7, after the process of step S <b> 204,
つまり、ステップS505において高露出撮影画像Fr(n)はノイズが所定の値よりも低い低ノイズと判定されることになるので、画像加算回路300による加算平均によってノイズを抑える必要がない。
That is, in step S505, since the high-exposure photographed image Fr (n) is determined to be low noise whose noise is lower than a predetermined value, it is not necessary to suppress noise by addition averaging by the
一方、ゲインアップ量Gが閾値Thよりも大きいと(ステップS505において、YES)、システム制御回路180は、画像処理回路130を制御して、図2で説明したステップS205の処理を行う。つまり、ステップS505において高露出撮影画像Fr(n)はノイズが所定の値以上である高ノイズであると判定されることになるので、画像加算回路300による加算平均処理を行って、各種評価値算出用画像Evaを求めることになる。
On the other hand, when gain increase amount G is larger than threshold value Th (YES in step S505),
上述のように、本発明の第2の実施形態では、ゲインアップ量に応じて各種評価値算出用画像Evaを選択するようにした結果、各種評価値の精度を向上させることができるばかりでなく、ゲインアップ量が少なくノイズを抑える必要がない場合には、加算平均を行わないので、加算処理の際に生じる被写体合成の誤差に起因する各種評価値の精度が低下する恐れを回避することができる。また、画像加算回路の処理による処理負荷および処理時間の増加と消費電力の増加を抑えることができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, as a result of selecting the various evaluation value calculation images Eva according to the gain increase amount, not only can the accuracy of the various evaluation values be improved. When the gain increase is small and it is not necessary to suppress the noise, the averaging is not performed, so that it is possible to avoid the possibility that the accuracy of various evaluation values is reduced due to the subject synthesis error that occurs during the addition process. it can. In addition, an increase in processing load and processing time and an increase in power consumption due to the processing of the image addition circuit can be suppressed.
このように、本発明の第2の実施形態では、露出の異なる複数枚の撮影画像を合成してダイナミックレンジ拡大画像を生成する際、撮影画像のノイズの影響を低減して、露出およびWB処理などに用いられる評価値の精度を良好に維持することができる。さらに、処理負荷および処理時間、そして、消費電力を低減することができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, when generating a dynamic range expanded image by combining a plurality of captured images having different exposures, the influence of noise of the captured image is reduced, and exposure and WB processing are performed. It is possible to maintain the accuracy of the evaluation value used for the above. Furthermore, the processing load, processing time, and power consumption can be reduced.
[第3の実施形態]
続いて、本発明の第3の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第3の実施形態による撮像装置の構成は、図1に示す撮像装置と同様であるので、説明を省略する。
[Third Embodiment]
Subsequently, an example of an imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. Note that the configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment is the same as that of the imaging apparatus shown in FIG.
第3の実施形態においては、後述するように、高露出画像および低露出画像を複数フレーム連続して撮影する。 In the third embodiment, as will be described later, a high-exposure image and a low-exposure image are taken continuously for a plurality of frames.
図5は、本発明の第3の実施形態による撮像装置において露出条件が異なる複数の画像を取得する際の撮像素子の駆動を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 5 is a timing chart for explaining the driving of the image sensor when acquiring a plurality of images with different exposure conditions in the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
図5において、出力同期信号、撮影同期信号、HDR、およびFr(n)については図7と同様であり、各種評価値算出用画像Evaは露出処理、WB処理、顔検出、およびシーン判別などで用いられる。 In FIG. 5, the output synchronization signal, shooting synchronization signal, HDR, and Fr (n) are the same as in FIG. 7, and various evaluation value calculation images Eva are used for exposure processing, WB processing, face detection, scene discrimination, and the like. Used.
図6は、本発明の第3の実施形態による撮像装置における撮影処理を説明するためのフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart for explaining shooting processing in the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
図5および図6を参照して、いま、時刻T1において、システム制御回路180は、露出条件算出回路210から得られた適正露出条件に応じて、適正露出条件よりもマイナス1段の低露出条件を求めて、当該低露出条件をレンズ制御部111および撮像素子駆動回路120に設定する(ステップS601)。これによって、当該低露出条件で、1stフレームFr(n)の撮影が行われて、撮影画像がメモリ140に保存される(ステップS602)。
Referring to FIGS. 5 and 6, now, at time T1,
続いて、時刻T2において、システム制御回路180は適正露出条件よりもプラス1段の高露出条件を求めて、当該高露出条件をレンズ制御部111および撮像素子駆動回路120に設定する(ステップS603)。これによって、高露出条件で、2ndフレームFr(n+1)の撮影を行われて、撮影画像がメモリ140に保存される(ステップS604)。
Subsequently, at time T2, the
次に、時刻T3において、システム制御回路180の制御下で、ダイナミックレンジ拡大回路200はメモリ部140から低露出画像Fr(n)および高露出画像Fr(n+1)を読み出す。そして、ダイナミックレンジ拡大回路200は低露出画像Fr(n)および高露出画像Fr(n+1)を合成処理して、1フレームのダイナミックレンジ拡大画像HDRを生成する(ステップS605)。
Next, at time T <b> 3, under the control of the
続いて、システム制御回路180の制御下で、画像処理回路130は1フレームのダイナミック拡大画像HDRについて各画像処理を施した後、出力画像として画像変換回路160としてメモリカード170に保存するとともにLCD150に表示する(ステップS606)。
Subsequently, under the control of the
さらに、時刻T3において、システム制御回路180は前述の高露出条件において1stフレームFr(n+2)の撮影を行って、撮影画像をメモリ140に保存する(ステップS607)。そして、時刻T4において、システム制御回路180の制御下で、画像加算回路300は、メモリ140から1フレーム前の高露出撮影画像Fr(n+1)と当該高露出撮影画像Fr(n+2)を読み込んで、加算平均処理を行って加算平均画像を生成する(ステップS608)。画像加算回路300は当該加算平均画像を各種評価値算出用画像Evaとしてメモリ部140に保存する。
Further, at time T3, the
次に、システム制御回路180の制御下で、画像処理回路130はメモリ部140から各種評価値算出用画像Evaを読み込んで各種評価値を算出する(ステップS609)。この各種評価値として、例えば、適正露出条件、ホワイトバランス係数、顔領域情報を、およびシーン判別結果がある。
Next, under the control of the
続いて、時刻T5において、システム制御回路180は適正露出条件よりマイナス1段の低露出条件を求めて、当該低露出条件をレンズ制御部111および撮像素子駆動回路120に設定する(ステップS610)。これによって、低露出条件で、1ndフレームFr(n+3)の撮影を行われて、撮影画像がメモリ140に保存される(ステップS611)。
Subsequently, at time T5, the
システム制御回路180の制御下で、ダイナミックレンジ拡大回路200はメモリ部140から高露出画像Fr(n+2)および低露出画像Fr(n+3)を読み出す。そして、ダイナミックレンジ拡大回路200は高露出画像Fr(n+2)および低露出画像Fr(n+3)を合成処理して、1フレームのダイナミックレンジ拡大画像HDRを生成する(ステップS612)。
Under the control of the
続いて、システム制御回路180の制御下で、画像処理回路130は1フレームのダイナミック拡大画像HDRについて各画像処理を施した後、出力画像として画像変換回路160としてメモリカード170に保存するとともにLCD150に表示する(ステップS613)。
Subsequently, under the control of the
そして、システム制御回路180は、撮影終了の指示があったか否かを判定する(ステップS614)。撮影終了の指示がないと(ステップS614において、NO)、システム制御回路180はステップS601の処理に戻って、同様にして次のフレームについて撮影処理を行う。一方、撮影終了の指示があると(ステップS614において、YES)、システム制御回路180は撮影処理を終了する。
Then, the
このようにして、撮像装置では、図6で説明した処理を毎フレームについて行って、動画像の撮影および記録を行うことになる。 In this way, the imaging apparatus performs the processing described with reference to FIG. 6 for each frame to capture and record a moving image.
上述のように、本発明の第3の実施形態では、高露出画像および低露出画像の各々を複数のフレームに亘って連続して撮影して、露出の異なる複数枚の画像を合成してダイナミックレンジ拡大画像を生成する。また、各種評価値算出用画像を得る際、連続的に撮影された高露出画像同士を加算平均処理するようにしたので、高露出画像が撮影された時刻の差、つまり、時間差が短くなる。この結果、高露出画像を加算平均処理する際に動きのある被写体について合成による誤差を抑えることができる。 As described above, in the third embodiment of the present invention, each of a high-exposure image and a low-exposure image is continuously photographed over a plurality of frames, and a plurality of images with different exposures are combined to be dynamic. Generate a range-enlarged image. In addition, when obtaining various evaluation value calculation images, the high-exposure images taken continuously are subjected to addition averaging processing, so the difference in time at which the high-exposure images were taken, that is, the time difference is shortened. As a result, it is possible to suppress an error due to the composition of a moving subject when performing an averaging process on a high-exposure image.
以上のように、本発明の第3の実施形態では、露出の異なる複数枚の撮影画像を合成してダイナミックレンジ拡大画像を生成する際、撮影画像のノイズの影響を低減して、露出およびWB処理などに用いられる評価値の精度を良好に維持することができる。 As described above, in the third embodiment of the present invention, when generating a dynamic range expanded image by combining a plurality of captured images with different exposures, the influence of noise on the captured images is reduced, and exposure and WB are reduced. The accuracy of evaluation values used for processing and the like can be maintained satisfactorily.
上述の説明から明らかなように、図1に示す例においては、撮影レンズ110、撮像素子120、画像処理回路130、レンズ制御部111、および撮像素子駆動回路121が撮像手段として機能する。また、システム制御回路180およびダイナミックレンジ拡大回路200がダイナミックレンジ拡大手段として機能し、画像佳作回路300およびシステム制御回路180が画像加算手段として機能する。そして、露出条件算出回路210、ホワイトバランス条件算出回路220、顔検出回路230、シーン判別回路240、およびシステム制御回路180が評価値生成手段として機能する。なお、システム制御回路180は判定手段として機能する。
As is clear from the above description, in the example shown in FIG. 1, the photographing
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment, Various forms of the range which does not deviate from the summary of this invention are also contained in this invention. .
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。 For example, the function of the above embodiment may be used as a control method, and this control method may be executed by the imaging apparatus. Further, a program having the functions of the above-described embodiments may be used as a control program, and the control program may be executed by a computer included in the imaging apparatus. The control program is recorded on a computer-readable recording medium, for example.
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくともダイナミックレンジ拡大ステップ、画像加算ステップ、および評価値生成ステップを有している。 Each of the above control method and control program has at least a dynamic range expansion step, an image addition step, and an evaluation value generation step.
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPUなど)がプログラムを読み出して実行する処理である。 The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various recording media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads the program. To be executed.
120 撮像素子
130 画像処理回路
160 画像変換回路
180 システム制御回路
200 ダイナミックレンジ拡大回路
210 露出条件算出回路
220 ホワイトバランス条件算出回路
230 顔検出回路
240 シーン判別回路
300 画像加算回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記撮像手段で得られた互いに露出条件が異なる複数の撮影画像を合成してダイナミックレンジが拡大されたダイナミックレンジ拡大画像を得るダイナミックレンジ拡大手段と、
前記露出条件のうちの特定の1つの露出条件で撮影された複数の撮影画像を加算平均処理して加算処理画像を評価値算出用画像として得る画像加算手段と、
前記露出条件を含む前記撮像装置の制御の際に用いられる制御用評価値を前記評価値算出用画像に応じて求める評価値生成手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus including an imaging unit that continuously captures images as captured images with different exposure conditions,
Dynamic range expansion means for obtaining a dynamic range expanded image obtained by combining a plurality of captured images obtained by the imaging means and having different exposure conditions to expand a dynamic range;
Image addition means for performing an averaging process on a plurality of photographed images photographed under a specific one of the exposure conditions to obtain an addition processed image as an evaluation value calculation image;
An evaluation value generating means for obtaining an evaluation value for control used in the control of the imaging apparatus including the exposure condition according to the image for calculating the evaluation value;
An imaging device comprising:
前記判定手段によって前記被写体の明るさが所定の明るさ以上に明るいと判定されると、前記評価値生成手段は、前記加算処理画像の代わりに、前記特定の1つの露出条件で撮影された撮影画像を前記評価値算出用画像とした用いることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Determination means for determining whether or not the brightness of the subject in the captured image is brighter than a predetermined brightness;
When the determination unit determines that the brightness of the subject is brighter than a predetermined brightness, the evaluation value generation unit captures the image captured under the specific one exposure condition instead of the addition processing image. The imaging apparatus according to claim 1, wherein an image is used as the evaluation value calculation image.
前記特定の一つの露出条件として前記高露出条件を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。 As the exposure condition, there are a high exposure condition in which an exposure value is higher than a predetermined exposure value, and a low exposure condition in which an exposure value is lower than the predetermined exposure value,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the high exposure condition is used as the specific one exposure condition.
前記撮像手段で得られた互いに露出条件が異なる複数の撮影画像を合成してダイナミックレンジが拡大されたダイナミックレンジ拡大画像を得るダイナミックレンジ拡大ステップと、
前記露出条件のうちの特定の1つの露出条件で撮影された複数の撮影画像を加算平均処理して加算処理画像を評価値算出用画像として得る画像加算ステップと、
前記露出条件を含む前記撮像装置の制御の際に用いられる制御用評価値を前記評価値算出用画像に応じて求める評価値生成ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。 A control method for an image pickup apparatus including an image pickup means for continuously shooting images as shot images with different exposure conditions,
A dynamic range expansion step for obtaining a dynamic range expanded image in which a dynamic range is expanded by combining a plurality of captured images having different exposure conditions obtained by the imaging means;
An image addition step of obtaining an addition processed image as an evaluation value calculation image by performing an averaging process on a plurality of photographed images photographed under a specific one of the exposure conditions,
An evaluation value generating step for obtaining a control evaluation value used in controlling the imaging apparatus including the exposure condition according to the evaluation value calculation image;
A control method characterized by comprising:
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記撮像手段で得られた互いに露出条件が異なる複数の撮影画像を合成してダイナミックレンジが拡大されたダイナミックレンジ拡大画像を得るダイナミックレンジ拡大ステップと、
前記露出条件のうちの特定の1つの露出条件で撮影された複数の撮影画像を加算平均処理して加算処理画像を評価値算出用画像として得る画像加算ステップと、
前記露出条件を含む前記撮像装置の制御の際に用いられる制御用評価値を前記評価値算出用画像に応じて求める評価値生成ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。 A control program used in an imaging device including an imaging unit that continuously captures images as captured images with different exposure conditions,
In the computer provided in the imaging device,
A dynamic range expansion step for obtaining a dynamic range expanded image in which a dynamic range is expanded by combining a plurality of captured images having different exposure conditions obtained by the imaging means;
An image addition step of obtaining an addition processed image as an evaluation value calculation image by performing an averaging process on a plurality of photographed images photographed under a specific one of the exposure conditions,
An evaluation value generating step for obtaining a control evaluation value used in controlling the imaging apparatus including the exposure condition according to the evaluation value calculation image;
A control program characterized by causing
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