JP2015053557A - Imaging apparatus, method for controlling the same, program, and storage medium - Google Patents
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Description
本発明は、光学系で発生する歪を補正する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that corrects distortion generated in an optical system.
近年、半導体プロセスの微細化に伴い、システム制御用のCPUと画像処理回路を搭載したシステムLSIが開発されており、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置でも用いられている。このようなシステムLSIを使用したカメラにおいては、近年、取り扱う画像データのデータ量が増加し、画像処理のためのメモリの帯域も増加している。そのため、メモリへのデータの転送効率を向上させる技術が各種提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、光学系による画像の歪みをシステムLSIにより補正する技術も提案されている。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor processes, system LSIs equipped with a CPU for system control and an image processing circuit have been developed, and are also used in imaging devices such as digital still cameras and video cameras. In a camera using such a system LSI, the amount of image data to be handled has increased in recent years, and the memory bandwidth for image processing has also increased. For this reason, various techniques for improving the transfer efficiency of data to the memory have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In addition, a technique for correcting image distortion caused by an optical system using a system LSI has also been proposed.
光学系による画像の歪みをシステムLSIにより補正しようとした場合、メモリに対して効率よくアクセスすることが必要である。 When an image distortion caused by an optical system is to be corrected by the system LSI, it is necessary to efficiently access the memory.
本発明は、メモリから画像データを読み出して、画像データにおいて光学系で発生する歪みを補正する際に、メモリへのアクセスを効率的に行えるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to efficiently access a memory when image data is read from the memory and distortion generated in an optical system in the image data is corrected.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像装置は、光学系を介して結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子から読み出される画像信号を処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記信号処理された画像データを記憶するメモリと、前記メモリから画像データを読み出して、前記画像データにおいて前記光学系で発生する歪みを補正する歪補正手段と、前記メモリに対する画像データの書き込みおよび読み出しを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記画像データにおける光学中心の画素が前記メモリに対するアクセス単位の先頭のアドレスに記憶されるように前記メモリへの画像データの書き込みを制御する。 In order to solve the above problems and achieve the object, an imaging apparatus of the present invention processes an image sensor that photoelectrically converts a subject image formed through an optical system, and an image signal read from the image sensor. A signal processing unit for generating image data, a memory for storing the signal processed image data, and a distortion correction unit for reading out the image data from the memory and correcting distortion generated in the optical system in the image data And control means for controlling writing and reading of the image data to and from the memory, wherein the control means stores the optical center pixel in the image data at the head address of the access unit to the memory. The writing of image data to the memory is controlled.
本発明によれば、メモリから画像データを読み出して、画像データにおいて光学系で発生する歪みを補正する際に、メモリへのアクセスを効率的に行うことができる。 According to the present invention, when image data is read from the memory and distortion occurring in the optical system in the image data is corrected, the memory can be accessed efficiently.
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. The embodiment described below is an example for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed according to the configuration and various conditions of the apparatus to which the present invention is applied. It is not limited to the embodiment. Moreover, you may comprise combining suitably one part of each embodiment mentioned later.
[実施形態1]以下、本発明の撮像装置を、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ(以下、カメラ)に適用した実施形態について説明する。 [Embodiment 1] An embodiment in which the imaging apparatus of the present invention is applied to, for example, a digital still camera or a digital video camera (hereinafter referred to as a camera) will be described below.
<概要の説明>本実施形態のカメラは、後述する現像処理部106、メモリコントローラ107、CPU108、歪補正部110、および符号化部111が一つの半導体チップに組み込まれたシステムLSIとして構成されている。この場合、システムLSIの各回路からメモリ109に対して多数のアクセスがあるため、アクセスの競合が起きる。このため、システムLSI内部の各回路とメモリコントローラ107の間のローカルバスに対してメモリコントローラ107とメモリ109のメモリバスを広帯域化し、アクセスが競合しても内部の処理が中断しないように構成される。しかし、メモリバスを広帯域とした場合は、最小のアクセス単位がローカルバスに対して大きくなるため、メモリ109へのアクセスの仕方によっては帯域を無駄に消費する場合がある。
<Overview> The camera of this embodiment is configured as a system LSI in which a
これに対して、光学系で発生する歪を信号処理で補正する方法がある。以下、図5を参照して、歪の影響による結像位置の変化について説明する。 On the other hand, there is a method of correcting distortion generated in the optical system by signal processing. Hereinafter, with reference to FIG. 5, the change in the imaging position due to the influence of distortion will be described.
図5において、点線の矩形510は実際の被写体像、実線の矩形520は歪の影響を受けて撮像素子に結像された被写体像をそれぞれ示している。点線の矩形510で示した被写体像の4隅の画素を、光学中心の画素500を実線の●、時計周りに点線の○511、512、513で左下、左上、右下の画素を示す。実線の矩形520で示した歪の影響を受けた被写体像の画素を実線の○521、522、523で左下、左上、右下の画素示す。ここで、光学中心の画素500は歪の影響を受けないので同じ位置となる。歪の影響は光学中心からの距離に比例するため、距離が遠い点線の○512の画素が最も影響を受ける。また、光学中心に対してX軸、Y軸上の画素511、513は歪の影響を受けてもX軸、Y軸上に結像される。
In FIG. 5, a dotted-
一方、上述したように歪の影響を受けた画像を処理する場合は光学中心の画素のアドレスによって読み出し時のアクセス効率が変化するため、画像を分割して歪補正を行う方法がある。以下、図2を参照して、画像を分割して歪補正を行う方法について説明する。 On the other hand, when processing an image affected by distortion as described above, there is a method of correcting distortion by dividing an image because the access efficiency at the time of reading varies depending on the address of the pixel at the optical center. Hereinafter, a method for correcting distortion by dividing an image will be described with reference to FIG.
図2は歪補正を行う画像の光学中心の位置とメモリ109から読み出す画像との関係を示しており、光学中心の画素位置を●、メモリ109のアクセス単位の境界を点線で示している。図2(a)は実際の被写体像であり、説明の便宜のため格子状の模様を付している。図2(b)は歪の影響を受けて撮像素子に結像された被写体像である。歪の影響は光学中心からの距離に比例するので被写体像の4隅が最も影響を受けている。ここで、図2(a)に示すように画像を格子状に複数の矩形に分割し、矩形ごとに補正前の画像を歪補正する場合の、メモリ109からの画像データの読み出し方法について、光学中心200を中心とした4つの矩形201〜204を用いて説明する。図2(c)と図2(d)はそれぞれ、メモリ109に記憶された被写体像のデータの記憶位置(アドレス)を示している。図2(c)は、光学中心のデータがメモリ109のアクセス単位の境界となるアドレスとは異なるアドレスに記憶された場合の説明図である。メモリ109に保持されている画像データは、メモリコントローラ107により決められたデータ量(ビット数)のアクセス単位で読み出される。歪補正を行う際には補正に必要な矩形範囲をすべて読み出す必要がある。つまり、矩形201、203の画像データを読み出すためには、アドレスx1からx3までの領域にアクセスする必要があり、また、矩形202、204の画像データを読み出すためには、アドレスx2からx4までの領域にアクセスする必要がある。
FIG. 2 shows the relationship between the position of the optical center of the image on which distortion correction is performed and the image read from the
次に、図2(d)を参照して、光学中心のデータがメモリ109のアクセス単位の境界となるアドレスに記憶された場合について説明する。図2(d)では、矩形201、203の画像データを読み出すためには、アドレスx1からx2までの領域にアクセスし、矩形202、204の画像データを読み出すためには、アドレスx2からx3までの領域にアクセスすれば良い。このように、メモリ109に対する画像データの記憶アドレスによって、歪み補正を行うために画像データをメモリ109から読み出す際のアクセス効率が変化する。
Next, with reference to FIG. 2D, a case where optical center data is stored at an address that is a boundary between access units in the
そして、本実施形態では、画像データをメモリ109に書き込む際にメモリ109のアクセス単位に合わせて画像データを書き込むアドレスを制御することで、読み出し時のアクセス効率の向上を図っている。
In this embodiment, when the image data is written in the
<装置構成>図1を参照して、本実施形態のカメラの構成及び機能について説明する。 <Apparatus Configuration> With reference to FIG. 1, the configuration and functions of the camera of this embodiment will be described.
図1において、固定レンズ101および絞り102を経て入射する被写体の光像は、フォーカスレンズ103により焦点距離が調整されて、撮像素子104の撮像面に結像される。絞り102は、被写体の光像の入射光量を調整する。撮像素子104はCCDやCMOSなどのイメージセンサであり、フォーカスレンズ103により結像された被写体像を光電変換する。
In FIG. 1, an optical image of a subject incident through the fixed
AFE(アナログフロントエンド)105は、撮像素子104から出力されるアナログ画素信号から信号レベルを取り出すためのCDS(相関二重サンプリング)回路、並びにアナログ画素信号をデジタル信号に変換するA/D変換部を含むアナログ信号処理回路である。AFE105は、レンズの収差を補正したり、撮像素子104の欠陥画素信号を補正したり、映像信号を電気的に増幅させる。
An AFE (analog front end) 105 includes a CDS (correlated double sampling) circuit for extracting a signal level from an analog pixel signal output from the
AFE105で処理されたデジタル画像信号は、現像処理部106へ出力されてアパーチャ補正、ガンマ補正、及びホワイトバランス補正などの現像処理が施され、生成された画像データはメモリコントローラ107に出力される。
The digital image signal processed by the
CPU108は、ファームウェアのプログラムなどに従って装置全体の動作を制御する。システム制御用のCPU108は、特に、予め登録されているレンズの歪情報に応じて、歪補正パラメータと光学中心の位置情報をメモリコントローラ107と歪補正部110へ出力する。
The
メモリ109はSDRAM等の半導体メモリを有し、現像処理部106で生成された画像データや、その他のデータを一時的に保持する。メモリ109へのアクセスはメモリコントローラ107により制御される。歪補正部110で歪補正を行うためにメモリコントローラ107により画像データの書き込みおよび読み出しが制御される。
The
メモリコントローラ107は、メモリ109に対し、所定のデータ量(ビット数)を単位として、データの書き込み及び読み出しを行う。メモリコントローラ107は、図2(d)を用いて説明したように、歪補正を行うためにメモリ109から読み出す画像データの光学中心の画素200がメモリ109の最小アクセス単位の先頭のアドレスに記憶されるようにメモリ109への書き込みアドレスを制御する。
The
また、1画面の画像データの各画素のデータを、メモリ109において、画面内の各画素の位置に対応したアドレスに記憶するように、メモリコントローラ107によりメモリ109の書き込みアドレスを制御する。
Further, the
歪補正部110は、図2(a)に示すように画像を複数の矩形に分割し、矩形ごとに補正後の位置情報と光学中心からの距離に応じて補正に必要な画像領域を算出する。そして、歪補正部110は、算出された画像領域のデータが記憶されたメモリ109のアドレスを指定し、メモリコントローラ107により現像処理が施された歪補正前の画像データを読み出す。
The
このとき、歪補正部110は、図2(d)に示すように、メモリ109のアクセス単位に基づいて、算出された画像領域を含む、アクセス単位の先頭のアドレス及び読み出すデータ量(ビット数)を指定してメモリコントローラに送る。
At this time, as shown in FIG. 2D, the
例えば、図2(d)のように画像データがメモリ109に記憶されており、画像領域201の画像データを読み出す場合、歪補正部110は、columnアドレスとして、アクセス単位の先頭となるアドレスx2を指定し、読み出すデータ量として、x2からx3までのビット数を指定する。
For example, as shown in FIG. 2D, when image data is stored in the
歪補正部110は、メモリ109から読み出された画像データに対し、所定の歪補正パラメータを用いて歪補正処理を実行し、メモリコントローラ107を介してメモリ109に書き戻す。歪補正後の画像データは、符号化部111により符号化処理が施され、記録媒体112に書き込まれる。
The
本実施形態によれば、光学系の歪の影響を受けた画像について、歪補正を行うための画像データの読み出しアドレスが変化しない光学中心の垂直ライン上の画素がメモリのアクセス単位の境界に合うように書き込みアドレスを制御することで、不要な領域からの読み出しを低減し、アクセス効率を向上することができる。 According to the present embodiment, with respect to an image affected by the distortion of the optical system, the pixel on the vertical line at the optical center where the read address of the image data for performing distortion correction does not change matches the boundary of the memory access unit. By controlling the write address in this way, reading from unnecessary areas can be reduced and access efficiency can be improved.
なお、図2(d)では、一つの矩形が一つのアクセス単位の範囲に記憶されているが、一つの矩形が複数のアクセス単位にわたって記憶されることもある。このような場合、歪補正部110は、必要な画像領域を含むアクセス単位の先頭のアドレスを指定し、読み出すデータ量として、一つの矩形の画像データに対応したデータ量を指定する。
In FIG. 2D, one rectangle is stored in the range of one access unit, but one rectangle may be stored over a plurality of access units. In such a case, the
また、撮影される画像データの1画面の画素数を変更可能な構成とした場合、CPU108は、ユーザにより設定された画素数に応じて、現像処理部106から出力される画像データの画素数を変更する。現像処理部106から出力される画像データにおける光学中心の画面端部からの位置(画素数)は、画像データの画素数によって変わる。そのため、CPU108は、現像処理部106から出力される画像データの画素数に応じて、光学中心となる画素の位置を決定し、この光学中心の画素が、メモリ109のアクセス単位の先頭アドレスに記憶されるように、メモリコントローラ107に指示する。
Further, when the configuration is such that the number of pixels of one screen of the image data to be captured can be changed, the
[実施形態2]次に、図3および図4を参照して、実施形態2として、装置の手振れを検出し、検出された手振れ量に応じて撮像素子からの画像データの読み出しアドレスを制御することで手振れを補正する方法について説明する。 [Embodiment 2] Next, referring to FIG. 3 and FIG. 4, as Embodiment 2, camera shake is detected, and the read address of image data from the image sensor is controlled according to the detected amount of camera shake. A method for correcting camera shake will be described.
図3は、本実施形態の手振れ補正の概要説明図であり、水平方向と垂直方向の中心位置を点線で示している。 FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of camera shake correction according to the present embodiment, and the horizontal and vertical center positions are indicated by dotted lines.
図3(a)において、301は撮像素子の全撮像領域、302は撮像領域のうち実際に読み出しを行う切り出し枠である。303は撮影者が撮影している被写体である。
In FIG. 3A,
図3(b)は撮影者が黒矢印304で示す方向にカメラを揺らしてしまったときのカメラの動きの方向を示している。この場合、被写体303は黒矢印304とは反対方向の白矢印305に移動した状態で撮像素子に結像される。ここで、白矢印305の動き量と同じだけ切り出し枠302を移動させることで実際に読み出される領域間では動きが打ち消される。しかしながら、撮像素子からの切り出し位置が変化すると、現像処理部106に入力される画像信号の光学中心の位置が変化する。
FIG. 3B shows the direction of camera movement when the photographer shakes the camera in the direction indicated by the
そこで、本実施形態では、撮像素子104からの画像信号の切り出し位置から光学中心の位置を算出し、歪補正を行う画像データの光学中心の画素がメモリのアクセス単位の境界に合うように制御する。
Therefore, in the present embodiment, the position of the optical center is calculated from the cutout position of the image signal from the
図4は、本実施形態の装置構成を示しており、図1の実施形態1の構成と同一の要素には、同一の符号を付して示している。 FIG. 4 shows an apparatus configuration of the present embodiment, and the same elements as those of the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
ジャイロセンサ113は、カメラの動きを検出し、CPU108と読み出し範囲制御部114に出力する。読み出し範囲制御部114は、カメラの動きと反対方向に切り出し位置を設定し、撮像素子104からの画像信号の読み出し範囲を制御する。CPU108はカメラの動きに基づいて撮像素子104から入力される画像信号の光学中心の位置を算出し、メモリコントローラ107に出力する。メモリコントローラ107は歪補正を行う画像データの光学中心の画素がメモリ109の最小アクセス単位の境界に合うように書き込みアドレスを制御する。
The
本実施形態によれば、撮像素子104から画像信号を切り出す位置を制御することで手振れを補正する場合に、画像信号を切り出す位置の変化に応じて光学中心の位置を補正することで、読み出し時のアクセス効率を向上することができる。
According to the present embodiment, when camera shake is corrected by controlling the position where the image signal is cut out from the
[他の実施形態]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、上記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記憶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(又はCPUやMPU等)がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 [Other Embodiments] The present invention is also 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 storage media, and a computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads and executes the program code. It is processing to do. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.
Claims (8)
前記撮像素子から読み出される画像信号を処理して画像データを生成する信号処理手段と、
前記信号処理された画像データを記憶するメモリと、
前記メモリから画像データを読み出して、前記画像データにおいて前記光学系で発生する歪みを補正する歪補正手段と、
前記メモリに対する画像データの書き込みおよび読み出しを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記画像データにおける光学中心の画素が前記メモリに対するアクセス単位の先頭のアドレスに記憶されるように前記メモリへの画像データの書き込みを制御することを特徴とする撮像装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed through an optical system;
Signal processing means for processing image signals read from the image sensor to generate image data;
A memory for storing the signal processed image data;
Distortion correction means for reading image data from the memory and correcting distortion generated in the optical system in the image data;
Control means for controlling writing and reading of image data to and from the memory,
The image pickup apparatus, wherein the control unit controls writing of image data into the memory so that a pixel at an optical center in the image data is stored at a head address of an access unit for the memory.
前記検出手段により検出された動きに応じて、前記撮像素子から画像信号を読み出す範囲を制御する読み出し範囲制御手段と、をさらに有し、
前記制御手段は、前記画像信号の読み出し範囲に基づいて、前記読み出し範囲の画像データにおける前記光学中心の画素の位置を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 Detecting means for detecting movement of the imaging device;
Read range control means for controlling a range in which an image signal is read from the image sensor in accordance with the movement detected by the detection means;
3. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the control unit detects a position of a pixel at the optical center in image data in the readout range based on a readout range of the image signal.
前記読み出し範囲制御手段は、前記撮像装置の動きと反対方向に前記撮像素子から画像信号の読み出す範囲を設定することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The detecting means is a gyro sensor;
The imaging apparatus according to claim 3, wherein the reading range control unit sets a range in which an image signal is read from the imaging element in a direction opposite to the movement of the imaging apparatus.
前記制御手段は、前記システムLSIから前記メモリへのアクセスを制御することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The signal processing means, the distortion correction means, and the control means are configured as a system LSI in which circuits having respective functions are incorporated in one semiconductor chip,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls access from the system LSI to the memory.
前記制御手段が、前記画像データにおける光学中心の画素が前記メモリに対するアクセス単位の先頭のアドレスに記憶されるように前記メモリへの画像データの書き込みを制御する工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed through an optical system, a signal processing unit that processes image signals read from the image sensor to generate image data, and stores the signal processed image data A memory for reading out image data from the memory and correcting distortion generated in the optical system in the image data, and control means for controlling writing and reading of image data to and from the memory. A method for controlling an imaging apparatus,
The image pickup apparatus comprising: a step of controlling the writing of the image data to the memory so that the control means stores the optical center pixel in the image data at a head address of an access unit to the memory. Control method.
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