JP2015019318A - Imaging apparatus, control method of the same, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、撮像装置の制御方法、およびコンピュータプログラムに関し、特に、撮像部のスミアを補正するために用いて好適なものである。 The present invention relates to an imaging apparatus, an imaging apparatus control method, and a computer program, and is particularly suitable for use in correcting smear in an imaging unit.
昨今の二次元撮像素子を備える撮像装置においては、高輝度の被写体を撮像した際に生じるスミア現象に対する対策が課題になっている。
例えば撮像素子がCCDである場合、入射光量が多いと垂直転送路に対して不要な電荷が転送される。これにより、高輝度の被写体部の垂直方向に明るさの異なる領域がスミア現象として発生する。また、撮像素子がCMOSセンサである場合においても、高輝度の被写体を撮像しているラインのリセット時に電位が変動する。これにより黒レベルが変化し、高輝度の被写体部の水平方向に明るさの異なる領域がスミア現象として発生する。
In an imaging apparatus having a recent two-dimensional imaging element, a countermeasure against a smear phenomenon that occurs when a high-luminance subject is imaged is an issue.
For example, when the imaging device is a CCD, unnecessary charges are transferred to the vertical transfer path when the amount of incident light is large. As a result, a region having different brightness in the vertical direction of the high-luminance subject portion occurs as a smear phenomenon. Even when the image sensor is a CMOS sensor, the potential fluctuates when resetting a line that captures a high-luminance subject. As a result, the black level changes, and a region with different brightness in the horizontal direction of the high-luminance subject portion occurs as a smear phenomenon.
スミア現象は、撮像された画像自体の品質を低下すると同時に、例えば、高露光画像と低露光画像とを合成してダイナミックレンジの拡大処理を行う撮像装置に対しても障害になる。
このような不都合に対応するために、スミアの発生する露光量の撮像に対し、スミアが発生しないような低露光の撮像を行い、複数の異なる露光量の画像信号よりスミア成分を抽出し補正する方法がある(特許文献1、2を参照)。
The smear phenomenon deteriorates the quality of the captured image itself, and at the same time becomes an obstacle to an imaging apparatus that performs a dynamic range expansion process by combining a high-exposure image and a low-exposure image, for example.
In order to deal with such inconveniences, low-exposure imaging is performed so that smear does not occur, and smear components are extracted and corrected from a plurality of image signals having different exposure amounts. There is a method (see
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、順番に露光量を変えて撮像し、撮像された複数の画像の差異によりスミア成分を抽出する。したがって、撮像のタイミングに時間差が生じる。このため、被写体が移動すると正しくスミア成分を抽出できないという問題があった。
また、特許文献2に記載の技術では、同時に露光量の異なる画像を撮像するので、特許文献1に記載の技術のように、撮像のタイミングの時間差は発生しない。しかしながら、同時に露光量の異なる画像を撮像するための特殊な撮像素子が必要になる。したがって、一般的な撮像素子を用いて露光量を順次替えながら撮像する場合の対策にはならない。
However, in the technique described in
Further, in the technique described in Patent Document 2, images with different exposure amounts are captured at the same time. Therefore, unlike the technique described in
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、画像信号からスミアを抽出してスミア補正をすることを容易に且つ確実に実現する目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to easily and reliably realize smear correction by extracting smear from an image signal.
本発明の撮像装置は、撮像素子に対する露光量を制御する露光制御手段と、露光量が異なる状態で前記撮像素子により撮像された複数の画像信号に基づいて、スミアが発生している領域であるスミア領域と、スミア成分の信号と、を検出するスミア成分検出手段と、前記スミア領域における被写体の移動領域を推測する移動領域推測手段と、前記スミア成分検出手段により検出されたスミア成分の信号と、前記移動領域推測手段により推測された移動領域とに基づいて、前記スミア成分の信号を平滑化して、前記スミア成分の信号を補正する信号補正手段と、前記信号補正手段により補正されたスミア成分の信号を用いて、スミアが発生している前記画像信号に対してスミア補正を行うスミア補正手段と、を有することを特徴とする。 The image pickup apparatus of the present invention is an area where smear is generated based on an exposure control unit that controls an exposure amount for the image pickup device and a plurality of image signals picked up by the image pickup device with different exposure amounts. A smear component detecting means for detecting a smear area and a smear component signal; a moving area estimating means for estimating a moving area of a subject in the smear area; and a smear component signal detected by the smear component detecting means; A signal correction unit that smoothes the smear component signal and corrects the smear component signal based on the movement region estimated by the movement region estimation unit; and the smear component corrected by the signal correction unit. And smear correction means for performing smear correction on the image signal in which smear has occurred.
本発明によれば、画像信号からスミアを抽出してスミア補正をすることを容易に且つ確実に実現することができる。 According to the present invention, it is possible to easily and reliably realize smear correction by extracting smear from an image signal.
図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。本実施形態では、順次露光量を変えながら撮像した複数の画像信号を用いて、スミア領域内の被写体の移動領域を推測し、推測した移動領域の情報を基にスミア補正値を生成する場合を例に挙げて説明する。
図1は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
図1において、撮像部2は、CCD(Charge Coupled Device)やCMOSセンサなどの撮像素子と、撮像素子で撮像された被写体像を表すアナログ信号をA/D変換するA/D変換器とを備える。
露光制御部1は、撮像部2に対する露光状態を制御する。
カメラ信号処理部3は、撮像部2から出力された信号に対し、ホワイトバランス処理、色(輝度・色差信号)変換、ゲイン制御、γ補正等の信号処理を行う。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. In the present embodiment, a case where a moving area of a subject in a smear area is estimated using a plurality of image signals captured while sequentially changing the exposure amount, and a smear correction value is generated based on the estimated moving area information is used. An example will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the imaging apparatus.
In FIG. 1, the imaging unit 2 includes an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS sensor, and an A / D converter that A / D converts an analog signal representing a subject image captured by the imaging element. .
The
The camera
フレームメモリ4は、カメラ信号処理部3から出力された画像信号をフレーム単位で一時的に保持する。
動き量検出部5は、カメラ信号処理部3から出力された画像信号と、フレームメモリ4から出力された(1フレーム前の)画像信号とを比較し、比較した結果に基づいて、移動した被写体の領域情報と、被写体の動き量とを生成して出力する。
スミア成分検出部6は、カメラ信号処理部3から出力された画像信号と、フレームメモリ4から出力された(1フレーム前の)画像信号とを比較し、比較した結果に基づいて、スミア領域とスミア成分とを抽出して出力する。ここで、スミア領域とは、画像信号におけるスミアが発生している領域をいう。また、スミア成分とは、画像信号に含まれるスミア成分の信号をいう。
移動領域推測部7は、動き量検出部5から出力された領域情報と動き量またはスミア成分検出部6から出力されたスミア領域とスミア成分を用いて、スミア領域内における被写体が移動した領域である移動領域を推測する。
The frame memory 4 temporarily holds the image signal output from the camera
The motion amount detection unit 5 compares the image signal output from the camera
The smear component detection unit 6 compares the image signal output from the camera
The moving
スミア補正値生成部8は、スミア成分検出部6から出力されたスミア領域およびスミア成分と、移動領域推測部7から出力された移動領域とに基づいて、スミア補正値を生成する。ここで、スミア補正値とは、スミア成分の信号に含まれるノイズ等を低減する補正をした後のスミア成分の信号をいう。
スミア補正処理部9は、スミア補正値生成部8から出力されたスミア補正値に基づいて、カメラ信号処理部3から出力された画像信号に対してスミア補正処理を行う。
The smear correction
The smear correction processing unit 9 performs smear correction processing on the image signal output from the camera
図2は、画像信号に発生するスミアの一例を模式的に示す図である。具体的に図2(a)は、相対的に高い露光量で撮像された画像信号(高露光画像)に発生するスミアの一例を模式的に示す図であり、図2(b)は、相対的に低い露光量で撮像された画像信号(低露光画像)に発生するスミアの一例を模式的に示す図である。尚、高露光画像と低露光画像は連続して撮像されたものとする。
図2(a)に示す例では、高露光画像の中心付近には高輝度被写体領域2aが存在し、その左右方向に本来の画像信号に対して明るさの異なるスミア領域2bが存在する。一方、図2(b)に示す例でも高露光画像と同様に、低露光画像の中心付近には高輝度被写体領域2aが存在する。しかし、高輝度被写体領域2aの周辺にスミア領域2bは発生していない。また、図2(a)に示す高露光画像のスミア領域2b内には移動体2cがあり、高露光画像と低露光画像の撮像タイミングの時間差によって、移動体2cの領域(位置)は変化しているものとする。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of smear generated in an image signal. Specifically, FIG. 2A is a diagram schematically illustrating an example of smear generated in an image signal (high exposure image) captured with a relatively high exposure amount, and FIG. It is a figure which shows typically an example of the smear which generate | occur | produces in the image signal (low-exposure image) imaged with the low exposure amount. It is assumed that the high exposure image and the low exposure image are taken continuously.
In the example shown in FIG. 2A, a high-
次に、本実施形態の撮像装置の動作の一例を、図2および図3を参照しながら説明する。
まず、露光制御部1は、撮像部2に対する露光量を(例えば適正露光時よりも)少なくし、スミアが発生しない低露光画像の撮像を行う。カメラ信号処理部3は、撮像部2から出力された信号に対して信号処理を行い、信号処理を行った信号を低露光画像信号としてフレームメモリ4に保持する。
Next, an example of the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the
次に、露光制御部1は、撮像部2に対する露光量を(例えば適正露光時又は低露光時よりも)多くし、スミアが発生する高露光画像の撮像を行う。カメラ信号処理部3は、撮像部2から出力された信号に対して、信号処理を行い、信号処理を行った信号を高露光画像信号として出力する。
尚、撮像部2から出力された信号では、低露光時と高露光時とで、露光量の差異による明るさの差異が生じる。そこで、本実施形態では、カメラ信号処理部3は、ゲイン制御によって露光量の差異をキャンセルする様に、撮像部2から出力された信号に対してゲイン処理を行う。これにより、カメラ信号処理部3から出力された低露光画像信号と高露光画像信号の露光量の差異に相当する信号レベルの差異は打ち消される。なお、低露光画像信号と光露光画像信号では撮像されたタイミングが異なるため、環境光の変化や被写体の変化などにより、露光量の差異に相当する信号レベルの差異が打ち消されても同一画素の信号が必ずしも一致しない。
Next, the
In the signal output from the imaging unit 2, a difference in brightness due to a difference in exposure amount occurs between low exposure and high exposure. Thus, in the present embodiment, the camera
次に、動き量検出部5は、フレームメモリ4から出力された(1フレーム前の)低露光画像信号と、カメラ信号処理部3から出力された(現フレームの)高露光画像信号との比較処理を行い、領域情報と動き量とを抽出して出力する。この比較処理では、例えば、以下の処理が行われる。まず、画素単位または画像の分割領域単位で、2つの画像の位相をずらしながら相関演算を行い、最も相関の高い位相情報を動き量とする。そして、各画素または分割領域毎の動き量を分類して、相互に類似する動き量の領域の座標情報を領域情報とする。例えば、図2において、動き量検出部5は、移動体2cの領域を領域情報として抽出し、移動体2cの移動量を動き量として抽出する。
Next, the motion amount detection unit 5 compares the low exposure image signal (one frame before) output from the frame memory 4 with the high exposure image signal (current frame) output from the camera
次に、スミア成分検出部6は、フレームメモリ4から出力された低露光画像信号と、カメラ信号処理部3から出力された高露光画像信号とに基づいて、スミア領域とスミア成分とを抽出して出力する。
例えば、スミア成分検出部6は、高露光画像信号中の、信号レベルが閾値を超える領域を高輝度被写体領域2aとして抽出し、抽出した高輝度被写体領域2aに対して、撮像素子の特性に応じたスミア領域を決定する。撮像素子としてCMOSセンサを用いた場合のように画像の水平方向にスミアが発生する場合には、図2(a)に示すように、高輝度被写体領域2aの水平方向の領域をスミア領域2bとする。一方、撮像素子としてCCDを用いた場合のように画像の垂直方向にスミアが発生する場合には、高輝度被写体領域2aの垂直方向の領域をスミア領域とする。
また、スミア成分検出部6は、スミア領域2bにおける、高露光画像信号と低露光画像信号の画素単位での差分の値をスミア成分とする。
Next, the smear component detection unit 6 extracts a smear region and a smear component based on the low exposure image signal output from the frame memory 4 and the high exposure image signal output from the camera
For example, the smear component detection unit 6 extracts a region in the high-exposure image signal where the signal level exceeds the threshold as the high-
Further, the smear component detection unit 6 uses a difference value in pixel units between the high exposure image signal and the low exposure image signal in the
図3は、スミア成分(図3(a))とスミア補正値(図3(b))の一例を概念的に示す図である。具体的に図3では、図2の高露光画像および低露光画像の或る水平ライン2dの各位置におけるスミア成分とスミア補正値の一例を概念的に示す。
図3(a)において、横軸は、水平ラインの座標、縦軸はスミア成分の値である。
スミア領域内のスミア現象は基本的になめらかに変化する。したがって、スミア成分検出部6で検出されるスミア成分中には、画像中のノイズ成分と、移動領域の差分成分とが混ざっていることになる。
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating an example of a smear component (FIG. 3A) and a smear correction value (FIG. 3B). Specifically, FIG. 3 conceptually shows an example of a smear component and a smear correction value at each position of a certain
In FIG. 3A, the horizontal axis represents the coordinates of the horizontal line, and the vertical axis represents the value of the smear component.
The smear phenomenon in the smear region basically changes smoothly. Therefore, in the smear component detected by the smear component detection unit 6, the noise component in the image and the difference component in the moving region are mixed.
そこで、移動領域推測部7は、スミア成分検出部6により検出されたスミア領域2bおよびスミア成分(図3(a)を参照)に基づいて、移動領域を推測する。
スミア領域2b内に移動体2cが存在する場合には、スミア成分の値は局所的に大きく変化する。よって、スミア成分を観測することによって移動領域を推測することが可能である。
例えば、図3(a)に示すグラフにおいて、スミア成分が周囲に対して変動している領域を移動領域として抽出することができる。例えば、移動領域推測部7は、対象となる画像信号の或る領域のスミア成分の値と、その周辺の画素のスミア成分の値との変化量が所定の閾値を超える場合に、当該領域を移動領域として特定することができる。より具体的に説明すると、例えば、スミア成分の値が、周辺のスミア成分の平均値や過去のスミア成分の値に対して所定の閾値以上離れている2つの座標の間の区間を移動領域とすることができる。また、スミア成分の水平ラインの座標に対する微分値が所定の閾値よりも大きくなる(または小さくなる)2つの座標の間の区間を移動領域とすることもできる。
Therefore, the movement
When the moving
For example, in the graph shown in FIG. 3A, an area where the smear component fluctuates with respect to the surroundings can be extracted as the movement area. For example, the moving
また、移動領域推測部7は、動き量検出部5から出力される領域情報および動き量を用いて、移動領域を推測することもできる。例えば、移動領域推測部7は、スミア領域内の領域情報に対応する動き量が、所定の閾値よりも大きな領域情報を移動領域として特定することができる。
以上のようにして移動領域推測部7にて推測された移動領域の情報は、スミア補正値生成部8に出力される。
Further, the movement
Information on the movement area estimated by the movement
次に、スミア補正値生成部8は、スミア成分検出部6から出力されたスミア領域およびスミア成分と、移動領域推測部7から出力された移動領域の情報とに基づいて、スミア領域に対するスミア補正値を生成する。
前述したように、スミア成分には、ノイズ成分と移動領域の差分成分とが混ざっている(図3(a)を参照)。
スミア現象はなめらかに変化しているので、スミア補正値生成部8は、スミア成分検出部6で検出されたスミア成分を平滑化してスミア補正値を生成する。
Next, the smear correction
As described above, the smear component is a mixture of the noise component and the difference component of the moving region (see FIG. 3A).
Since the smear phenomenon changes smoothly, the smear correction
具体的にスミア補正値生成部8は、移動領域でない画素については、例えば、対象となる画素と、その周辺の画素との平均値を算出したり、スミア成分に対してLPF処理を行ったりすることによってスミア成分を平滑化してスミア補正値を得ることができる。一方、移動領域の画素については、スミア成分の値を使用せずに、スミア成分の画素の周辺の画素であって移動領域でない画素のスミア成分の値を用いて補間してスミア補正値を得ることができる。また、スミア補正値生成部8内に、過去のフレームのスミア補正値を保持するメモリを設け、過去のスミア補正値を用いて移動領域の画素のスミア補正値を生成することもできる。
以上の処理を行うことにより、スミア補正値生成部8は、図3(b)に示すように、ノイズ成分および移動領域の影響を低減したスミア補正値を生成することができる。
Specifically, the smear correction
By performing the above processing, the smear correction
次に、スミア補正処理部9は、カメラ信号処理部3から出力された高露光画像信号におけるスミア領域の信号から、スミア補正値生成部8から出力されたスミア補正値を減算処理することでスミア補正を行う。
Next, the smear correction processing unit 9 subtracts the smear correction value output from the smear correction
以上のように本実施形態では、高露光画像信号からスミア領域2bを検出すると共に、スミア領域2bにおける、高露光画像信号と低露光画像信号との画素単位での差分の値をスミア成分として検出する。そして、スミア成分の変動が大きい領域またはスミア領域内の動き量が大きい領域を、移動領域として抽出する。スミア領域2bの移動領域以外の領域については、当該領域の値のスミア成分を用いてスミア成分を平滑化してスミア補正値を導出する。一方、スミア領域2bの移動領域については、当該移動領域のスミア成分を用いずに補間処理を行ってスミア補正値を導出する。このようにして導出したスミア補正値をカメラ信号処理部3から出力された高露光画像信号におけるスミア領域の信号から減算する。したがって、順次露光量を変えながら撮像した複数の画像信号を用いて、スミア領域内の被写体の移動領域を推測し、推測した移動領域の情報を基にスミア補正値を生成することによって、被写体が移動した場合でも精度よくスミアを補正することができる。
As described above, in the present embodiment, the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、高露光画像と低露光画像とを用いて、高露光画像におけるスミア補正を行う場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、高露光画像と低露光画像を合成してダイナミックレンジの拡大処理を行う際にも、スミアの発生状況に応じて、適切なスミア補正と画像合成処理とを行う場合について説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、高露光画像と低露光画像を合成してダイナミックレンジの拡大処理を行うことによる構成と処理が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図3に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the case of performing smear correction on a high exposure image using a high exposure image and a low exposure image has been described as an example. On the other hand, in the present embodiment, when performing a dynamic range expansion process by combining a high-exposure image and a low-exposure image, appropriate smear correction and image composition processing are performed according to the occurrence of smear. The case will be described. As described above, the present embodiment and the first embodiment are mainly different in configuration and processing by synthesizing a high-exposure image and a low-exposure image and performing dynamic range expansion processing. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図4は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
図4において、動きベクトル検出部10は、カメラ信号処理部3から出力された画像信号と、フレームメモリ4から出力された(1フレーム前の)画像信号とを比較し、比較した結果に基づいて、動きベクトルを検出する。
位置合わせ制御部11は、動きベクトル検出部10から出力された動きベクトルに基づいて、高露光画像信号と低露光画像信号との位置を合わせるための位置合わせ情報を生成して出力する。
位置合わせ処理部12は、位置合わせ制御部から出力された位置合わせ情報に基づいて、画像の座標変換を行って、高露光画像信号と低露光画像信号との位置合わせを行う。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the imaging apparatus.
In FIG. 4, the motion
The
The
スミア補正値生成部13は、スミア成分検出部6から出力されたスミア領域およびスミア成分と、移動領域推測部7から出力された移動領域の情報とに基づいて、スミア補正値を生成する。このように本実施形態のスミア補正値生成部13は、第1の実施形態のスミア補正値生成部8と同様に、スミア成分の信号に含まれるノイズを低減する信号補正処理を行う。これに加え、本実施形態のスミア補正値生成部13は、スミア領域における移動領域の大きさに応じてスミア補正値信頼度を導出する信頼度導出処理を行う。ここで、スミア補正値信頼度とは、スミア補正値に対する信頼度をいう。
合成制御部14は、スミア補正値生成部13から出力されたスミア補正値信頼度に応じて、高露光画像信号および低露光画像信号の合成比率を導出する合成比率導出処理を行う。
合成処理部15は、合成制御部14から出力された合成比率に応じて、高露光画像信号と低露光画像信号の合成処理を行う。
The smear correction
The
The
次に、本実施形態の撮像装置の動作の一例を説明する。
まず、露光制御部1は、撮像部2に対する露光量を少なくし、スミアが発生しない低露光画像の撮像を行う。カメラ信号処理部3は、撮像部2から出力された信号に対して信号処理を行い、信号処理を行った信号を低露光画像信号としてフレームメモリ4に保持する。
次に、露光制御部1は、撮像部2に対する露光量を多くし、スミアが発生する高露光画像の撮像を行う。カメラ信号処理部3は、撮像部2から出力された信号に対して、信号処理を行い、信号処理を行った信号を高露光画像信号として出力する。
尚、本実施形態においても、第1の実施形態で説明したのと同様に、カメラ信号処理部3から出力された低露光画像信号と高露光画像信号の信号レベルはそろっているものとする。
Next, an example of the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described.
First, the
Next, the
In this embodiment as well, as described in the first embodiment, it is assumed that the signal levels of the low exposure image signal and the high exposure image signal output from the camera
次に、動きベクトル検出部10は、フレームメモリ4から出力された低露光画像信号と、カメラ信号処理部3から出力された高露光画像信号との比較処理を行い、フレーム間の動きベクトルを検出して出力する。この比較処理では、例えば、画素単位または画像の分割領域単位で、2つの画像の位相をずらしながら相関演算を行い、最も相関の高い位相の座標情報を動きベクトルとして決定する処理が行われる。
Next, the motion
次に、位置合わせ制御部11は、動きベクトル検出部10から出力された動きベクトルの情報に基づいて、高露光画像信号の位置と低露光画像信号の位置とを合わせるための位置合わせ情報を出力する。
具体的に位置合わせ制御部11は、動きベクトル検出部10で検出された動きベクトルを分類して画像の領域を分割し、画面全体の動きを表す領域を決定し、その領域の動きベクトルより求められた画面全体の動き量より位置合わせ情報を算出する。画面全体の動きを表す領域は、分割された領域の大きさが大きい領域や、背景に位置する領域より決定される。また、位置合わせ制御部11は、位置合わせに使われなかった動きのある領域を、画面全体の動きを表す領域以外の動きのある領域として検出する。
Next, the
Specifically, the
次に、位置合わせ処理部12は、位置合わせ制御部11より出力された位置合わせ情報に基づいて、高露光画像信号または低露光画像信号に対して画素単位で座標変換を行うことにより、高露光画像信号と低露光画像信号の位置合わせを行う。本実施形態では、高露光画像信号に対して位置合わせ処理を行い、高露光画像信号の位置を低露光画像信号の位置に合わせる。
次に、スミア成分検出部6は、フレームメモリ4から出力された低露光画像信号と、位置合わせ処理部12から出力された高露光画像信号とに基づいて、スミア領域とスミア成分とを抽出して出力する。スミア領域とスミア成分の抽出方法は、第1の実施形態で説明したのと同じ方法で実現することができる。
Next, the
Next, the smear component detection unit 6 extracts a smear region and a smear component based on the low exposure image signal output from the frame memory 4 and the high exposure image signal output from the
次に、移動領域推測部7は、スミア成分検出部6により検出されたスミア領域およびスミア成分に基づいて、移動領域を推測する。移動領域の推定方法は、第1の実施形態で説明したのと同じ方法で実現することができる。
ここで、第1の実施形態における動き量検出部5からの領域情報と動き量が、位置合わせ制御部11からの位置合わせ情報に相当する。位置合わせ制御部11により、画面全体の動きを表す領域以外の動きのある領域が、スミア領域内に存在することが検出された場合、移動領域推測部7はその領域を移動領域として推測する。尚、第1の実施形態のように、スミア成分や移動量に基づいて移動領域を推測してもよい。
Next, the movement
Here, the region information and the motion amount from the motion amount detection unit 5 in the first embodiment correspond to the alignment information from the
次に、スミア補正値生成部13は、スミア成分検出部6から出力されたスミア領域およびスミア成分と、移動領域推測部7から出力された移動領域の情報とに基づいて、スミア領域に対するスミア補正値とスミア補正値の信頼度とを生成する。
スミア現象はなめらかに変化しているので、スミア補正値生成部13は、スミア成分を平滑化してスミア補正値を生成する。スミア補正値の生成方法は、第1の実施形態で説明したのと同じ方法で実現することができる。
スミア補正値生成部13は、スミア補正値の信頼度を、スミア領域の中の移動領域の割合に応じて算出する。具体的にスミア補正値生成部13は、スミア領域における移動領域の割合が大きくなるほど、スミア補正値の信頼度を小さくするようにする。第1の実施形態で説明したように、スミア補正値は、移動領域のスミア成分を除外して生成されるため、移動領域が大きいほど、使用できるスミア成分の数が少なくなるからである。
Next, the smear correction
Since the smear phenomenon changes smoothly, the smear correction
The smear correction
次に、スミア補正処理部9は、カメラ信号処理部3から出力された高露光画像信号におけるスミア領域の信号から、スミア補正値生成部8から出力されたスミア補正値を減算処理することでスミア補正を行う。
次に、合成制御部14は、フレームメモリ4から出力された低露光画像信号と、スミア補正処理部9から出力された高露光画像信号と、スミア補正値生成部13から出力されたスミア補正値の信頼度とに基づいて合成比率を決定する。
スミア領域以外の領域については、従来のダイナミックレンジの拡大のための合成比率を生成する方法と同一の方法を採用する。具体的には高露光画像信号と低露光画像信号の値を画素単位で比較し、差分が大きいほど低露光画像信号の比率が高く、差分が小さいほど高露光画像信号の比率が高くなるように合成比率を決める。
Next, the smear correction processing unit 9 subtracts the smear correction value output from the smear correction
Next, the
For the area other than the smear area, the same method as the conventional method for generating the synthesis ratio for expanding the dynamic range is adopted. Specifically, the values of the high-exposure image signal and the low-exposure image signal are compared in pixel units, and the ratio of the low-exposure image signal is higher as the difference is larger, and the ratio of the high-exposure image signal is higher as the difference is smaller. Determine the composition ratio.
一方、スミア領域内については、このような合成比率の決定方法に加えて、さらにスミア補正値の信頼度が低い場合には低露光画像信号の合成比率が高く、信頼度が高い場合には高露光画像信号の合成比率が高くなるように合成比率を決定する。このようにするのは、スミア補正値の信頼度が高いほど、高露光画像に対するスミア補正処理が精度よく行われることに由来する。 On the other hand, in the smear region, in addition to such a composition ratio determination method, the composition ratio of the low-exposure image signal is high when the reliability of the smear correction value is further low, and is high when the reliability is high. The composition ratio is determined so that the composition ratio of the exposure image signal is increased. This is because the higher the reliability of the smear correction value, the more accurately the smear correction process for the high exposure image.
以上のように本実施形態では、高露光画像信号と低露光画像信号とを比較して動きベクトルを検出して、高露光画像信号と低露光画像信号の位置を合わせるための位置合わせ情報を生成する。その際に、位置合わせに使用されなかった動きのある領域を移動領域とする。また、第1の実施形態と同様にしてスミア領域およびスミア成分を抽出し、スミア補正値を生成する。また、スミア領域における移動領域の割合が大きくなるほど値が小さくなるようにスミア補正値の信頼度を生成する。スミア領域については、高露光画像信号と低露光画像信号の画素値の画素単位の差分とスミア補正値の信頼度との双方に基づいて、高露光画像信号と低露光画像信号の合成比率を決定する。一方、スミア領域と異なる領域については、高露光画像信号と低露光画像信号の画素値の画素単位の差分に基づいて合成比率を決定する。このようにして決定した合成比率で高露光画像信号と低露光画像信号とを合成する。したがって、高露光画像信号と低露光画像信号とを合成してダイナミックレンジの拡大処理を行う際にも、スミアの発生状況に応じて、適切なスミア補正および画像合成処理を行い、高性能なダイナミックレンジ拡大処理を行うことができる。 As described above, in this embodiment, the high exposure image signal and the low exposure image signal are compared to detect a motion vector, and alignment information for aligning the positions of the high exposure image signal and the low exposure image signal is generated. To do. At this time, an area having a motion that is not used for alignment is set as a movement area. Similarly to the first embodiment, the smear region and the smear component are extracted to generate a smear correction value. Further, the reliability of the smear correction value is generated so that the value decreases as the ratio of the moving area in the smear area increases. For the smear area, the composition ratio of the high exposure image signal and the low exposure image signal is determined based on both the pixel unit difference between the pixel values of the high exposure image signal and the low exposure image signal and the reliability of the smear correction value. To do. On the other hand, for a region different from the smear region, the composition ratio is determined based on the pixel unit difference between the pixel values of the high exposure image signal and the low exposure image signal. The high-exposure image signal and the low-exposure image signal are synthesized at the synthesis ratio determined in this way. Therefore, even when synthesizing a high-exposure image signal and a low-exposure image signal to perform dynamic range expansion processing, appropriate smear correction and image composition processing are performed according to the occurrence of smear, resulting in high-performance dynamic Range expansion processing can be performed.
尚、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
(その他の実施例)
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。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワークまたは各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。
(Other examples)
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, first, software (computer program) for realizing the functions of the above embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media. Then, the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads out and executes the computer program.
3 カメラ信号処理部、6 スミア成分検出部、7 移動領域推測部、8 スミア補正値生成部、9 スミア補正処理部 3 camera signal processing unit, 6 smear component detection unit, 7 moving area estimation unit, 8 smear correction value generation unit, 9 smear correction processing unit
Claims (17)
露光量が異なる状態で前記撮像素子により撮像された複数の画像信号に基づいて、スミアが発生している領域であるスミア領域と、スミア成分の信号と、を検出するスミア成分検出手段と、
前記スミア領域における被写体の移動領域を推測する移動領域推測手段と、
前記スミア成分検出手段により検出されたスミア成分の信号と、前記移動領域推測手段により推測された移動領域とに基づいて、前記スミア成分の信号を補正する信号補正手段と、
前記信号補正手段により補正されたスミア成分の信号を用いて、スミアが発生している前記画像信号に対してスミア補正を行うスミア補正手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 Exposure control means for controlling an exposure amount for the image sensor;
Smear component detection means for detecting a smear region in which smear is generated and a smear component signal based on a plurality of image signals captured by the image sensor with different exposure amounts;
A movement area estimation means for estimating a movement area of a subject in the smear area;
Signal correction means for correcting the smear component signal based on the smear component signal detected by the smear component detection means and the movement region estimated by the movement region estimation means;
Smear correction means for performing smear correction on the image signal in which smear has occurred, using the smear component signal corrected by the signal correction means;
An imaging device comprising:
前記移動領域推測手段は、前記動き検出手段により検出された被写体の動きに基づいて、前記移動領域を推測することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置。 Using a plurality of image signals, motion detection means for detecting movement of a subject in the image signals,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the movement area estimation unit estimates the movement area based on a movement of a subject detected by the movement detection unit.
前記複数の画像信号の合成比率を導出する合成比率導出手段と、
前記スミア補正手段によりスミア補正が行われた後に、前記複数の画像信号を合成する合成手段と、を有し、
前記合成比率導出手段は、前記スミア領域については、前記複数の画像信号と、前記信号補正手段により補正されたスミア成分の信号の信頼度とに基づいて前記合成比率を決定し、前記スミア領域とは異なる領域については、前記複数の画像信号に基づいて前記合成比率を決定することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の撮像装置。 Reliability deriving means for deriving the reliability of the smear component signal corrected by the signal correcting means based on the moving area estimated by the moving area estimating means;
Combining ratio deriving means for deriving a combining ratio of the plurality of image signals;
Synthesizing means for synthesizing the plurality of image signals after smear correction is performed by the smear correction means,
The synthesis ratio deriving unit determines the synthesis ratio for the smear region based on the plurality of image signals and the reliability of the smear component signal corrected by the signal correction unit, and the smear region, 5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein for the different areas, the synthesis ratio is determined based on the plurality of image signals.
露光量が異なる状態で前記撮像素子により撮像された複数の画像信号に基づいて、スミアが発生している領域であるスミア領域と、スミア成分の信号と、を検出するスミア成分検出工程と、
前記スミア領域における被写体の移動領域を推測する移動領域推測工程と、
前記スミア成分検出工程により検出されたスミア成分の信号と、前記移動領域推測工程により推測された移動領域とに基づいて、前記スミア成分の信号を補正する信号補正工程と、
前記信号補正工程により補正されたスミア成分の信号を用いて、スミアが発生している前記画像信号に対してスミア補正を行うスミア補正工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 An exposure control step for controlling an exposure amount for the image sensor;
A smear component detection step for detecting a smear region, which is a region where smear is generated, and a smear component signal, based on a plurality of image signals imaged by the imaging element in different exposure amounts;
A movement area estimation step of estimating a movement area of a subject in the smear area;
A signal correction step for correcting the smear component signal based on the smear component signal detected by the smear component detection step and the movement region estimated by the movement region estimation step;
A smear correction step of performing smear correction on the image signal in which smear has occurred, using the smear component signal corrected by the signal correction step;
A method for controlling an imaging apparatus, comprising:
前記移動領域推測工程は、前記動き検出工程により検出された被写体の動きに基づいて、前記移動領域を推測することを特徴とする請求項9〜11の何れか1項に記載の撮像装置の制御方法。 Using a plurality of image signals, a motion detection step of detecting a motion of a subject in the image signals,
The control of the imaging apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein the movement region estimation step estimates the movement region based on the movement of the subject detected by the movement detection step. Method.
前記複数の画像信号の合成比率を導出する合成比率導出工程と、
前記スミア補正工程によりスミア補正が行われた後に、前記複数の画像信号を合成する合成工程と、を有し、
前記合成比率導出工程は、前記スミア領域については、前記複数の画像信号と、前記信号補正工程により補正されたスミア成分の信号の信頼度とに基づいて前記合成比率を決定し、前記スミア領域とは異なる領域については、前記複数の画像信号に基づいて前記合成比率を決定することを特徴とする請求項9〜12の何れか1項に記載の撮像装置の制御方法。 A reliability derivation step for deriving the reliability of the smear component signal corrected by the signal correction step based on the movement region estimated by the movement region estimation step;
A synthesis ratio deriving step for deriving a synthesis ratio of the plurality of image signals;
And a combining step of combining the plurality of image signals after the smear correction is performed in the smear correction step.
The synthesis ratio derivation step determines the synthesis ratio for the smear region based on the plurality of image signals and the reliability of the smear component signal corrected by the signal correction step, and the smear region, The method for controlling an imaging apparatus according to claim 9, wherein the combination ratio is determined based on the plurality of image signals for different regions.
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