JP2015167308A - 顔検出オートフォーカス制御に適する測光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】顔検出部と画面全体の輝度差が大きく顔検出の精度が得られない場合にも、ユーザーの設定した測光モードでの撮影画像への適用を保証しつつ被写体検出精度を向上させる測光方法を提供すること。【解決手段】主被写体領域を検出する被写体検出手段を備え、被写体検出のための第１の露出制御モードと、ユーザー設定に基づく撮影画像に適用させるための第２の露出制御モードとを備え、オートフォーカス設定および撮影釦の操作状態に基づいて上記露出制御モードを選択的に切り替える。【選択図】 図２

Description

本発明は、顔検出によるオートフォーカスの検出性能向上に関し、特に顔検出動作時の測光方法に関するものである。

従来、撮像素子で取得した画像を連続的に液晶モニタなどの表示装置に表示するライブビュー表示を行うことを可能としたカメラが主流となっている。さらに、撮像素子から読み出した画像の特徴情報を解析して顔情報を検出する顔検出機能を有するカメラが存在する。

一方で、ライブビュー状態で被写体に対するピント位置を調節するオートフォーカス手段として、フォーカスレンズを光軸方向に移動させつつ撮像画像のコントラストを評価値として取得することでコントラスト成分を評価するコントラスト方式オートフォーカス（以下ＡＦ）や、撮像素子に位相差検出方式の焦点検出用画素を埋めこむ、位相差検出方式ＡＦなどを採用するカメラが存在する。

このＡＦ手段と顔検出手段とによって、撮像画像内の顔検出領域に対してピントを合わせることが好ましい。

しかしながら、輝度が十分でない状況、例えば顔が画面の端にある逆光シーンでは顔部分がアンダーな露出制御となり撮影画像から人物の顔の検出を精度よく行うことが難しい。

これに対して例えば、特許文献１では、ストロボ使用時のプリ発光時の画像を取得し、この画像から顔検出を行う技術が開示されている。

特開２００５−１８４５０８号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、プリ発光画像を使用するためストロボ使用時のみに効果が限定されてしまう。

またユーザーが設定した測光モードによっては、画面内の顔が存在する領域を露出制御とするとは限らない。例えばユーザーが設定した測光モードが画面中央を重視する、いわゆる中央重点測光モードであった場合に、画面端の位置に顔が存在するような撮影シーンで中央部と画面端に存在する顔の位置の輝度差が大きいと精度よく顔を検出することができない。その結果ＡＦ制御としても顔検出位置を対象とした合焦制御ができなくなってしまう。

そこで、本発明の目的は、顔検出部と画面全体の輝度差が大きく顔検出の精度が得られない場合にも、ユーザーの設定した測光モードでの撮影画像への適用を保証しつつ被写体検出精度を向上させる測光方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、自動露出制御機能を備えた撮像装置において、
撮影画像の中から人物の顔を検出するための顔検出手段と、
前記、顔検出手段の検出精度を向上させるための第１の露出制御手段と、
ユーザーの設定した測光設定での撮影を行うための第２の露出制御手段と、
前記、顔検出手段の検出結果に基づき、被写体のピント位置を制御するオートフォーカス手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、評価測光設定時であっても顔検出しやすいようにオートフォーカス開始前までは平均測光とすることで、顔検出の精度を向上したオートフォーカス機能を提供することができる。

本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラを説明するためのブロック図 本発明の撮像装置の第１の実施形態のＡＦ、ＡＥ動作を説明するフローチャート 本発明の撮像装置の第２の実施形態のＡＦ、ＡＥ動作を説明するフローチャート 本発明の撮像装置の第１の実施形態の露出制御の切り替え効果を示す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置の構成を説明するブロック図である。

以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、デジタルカメラの構成について説明する。

図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１００は、レンズ３１０に入射した光線が一眼レフ方式によって絞り３１２、防振制御レンズ３１４、ミラー１３０、シャッター１２を介して撮像素子１４に導かれ、撮像素子１４に光学像として結像する。撮像素子１４は、被写体の光学像を電気信号に変換し、シャッター１２は撮像素子１４への露光量を制御する。

Ａ／Ｄ変換部１６は、撮像素子１４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。タイミング発生部１８は、メモリ制御部２２およびシステム制御部５０にクロック信号および制御信号を供給する。

画像処理部２０はＡ／Ｄ変換部１６からのデータあるいはメモリ制御部２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理部２０では、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づきシステム制御部５０が露出制御部４６、ＡＦ制御を行う測距部４２に対して制御命令を通知することでＡＥ処理、ＡＦ処理を行う。

顔検出部２１は、画像処理部２０で生成された画像情報の特徴情報を解析し、人物の顔が存在する領域を特定する。特定した顔情報は後述する測光処理、ＡＦ処理で参照するため、システム制御部５０へ出力する。

メモリ制御部２２はＡ／Ｄ変換部１６、タイミング発生部１８、画像処理部２０、画像表示メモリ２４、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。

Ａ／Ｄ変換部１６からの出力データが画像処理部２０、メモリ制御部２２を介して、画像表示メモリ２４、メモリ３０に書き込まれる、画像表示部２９は、ＬＣＤなどにより構成され、ＥＶＦの場合は、不図示の外部表示装置や画像表示部２９を用いて撮像した画像データを逐次表示し、ＥＶＦ機能を実現する。メモリ３０は、撮影した静止画像や動画像を格納する。メモリ３０は、システム制御部５０の作業領域としても使用する。

画面内輝度差検出部３１は、画像処理部２０で生成された画像情報において、露出制御部が重みづけ評価する測光対象領域と画面全体との輝度差を判定する処理を行う。この判定結果に応じて後述する露出モードの切り替え制御の実施を決定する。

シャッター制御部４０は、測光部４６からの測光情報に基づいて、絞り３１２を制御する絞り制御部３４０と連携しながら、シャッター１２を制御する。測距部４２は、ＡＦ処理を行う。レンズ３１０に入射した光線を一眼レフ方式によって絞り３１２、防振制御レンズ３１４、ミラー１３０および不図示の測距用サブミラーを介して測距部４２に入射させることにより、光学像として結像された画像の合焦状態を測定する、いわゆる位相差ＡＦ方式のＡＦ制御を行うことができる。ＥＶＦの場合は、画像処理部２０で生成した画像データのコントラスト成分を演算することによりＡＦを行う、いわゆるコントラスト方式ＡＦであったり、撮像素子１４に埋め込まれた位相差測距方式用の画素の情報によるＡＦ処理を行う。

測光部４６は、ＡＥ処理を行う。レンズ３１０に入射した光線を一眼レフ方式によって絞り３１２、ミラー１３０および１３２を介して測光部４６に入射させることにより、光学像として結像された画像の露出状態を測定することができる。ＥＶＦの場合は、画像処理部２０で生成した画像からシステム制御部５０にて露出制御を行う。

露出制御部４６は複数の測光モードを備えており、後述する操作部７０によってユーザーが設定する測光モードで動作する。測光モードとしてはたとえば、画面内の任意の領域に重みづけする評価測光モード、画面全体の明るさを平均して測光し露出量を制御する平均測光モードなどがあげられる。

本発明の実施例では、システム制御部はＡＦの制御と連動してシステム制御部５０が測光モードを切り替える。この制御については後述する。

システム制御部５０は、デジタルカメラ全体の制御をつかさどり、カメラ制御プログラムを実行する。

シャッタースイッチ（ＳＷ１）６２が操作されると、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理などの動作開始をシステム制御部５０に指示する。

シャッタースイッチ（ＳＷ２）６４が操作されると、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換部１６、メモリ制御部２２を介してメモリ３０に書き込む露光処理を行う。また、ＳＷ２の操作により画像処理部２０によって画像データの記録処理の動作開始を指示する。

操作部７０は、各種ボタンやタッチパネルなどからなり、ユーザー操作により受け付けた指示をシステム制御部５０に出力する。本実施形態では、この操作部７０でのユーザー操作により測光モードを、平均測光モード、評価測光モードなどを切り替えることが可能である。

シャッタースイッチＳＷ１もしくは操作部７０によってＡＦ動作を開始する。ＡＦ動作のモードとして、ＳＷ１が押されたタイミングからＡＦ動作を開始するワンショットＡＦモード、ＳＷ１を押す前からＡＦ動作を開始するコンティニュアスＡＦモードなどがあり、またフォーカス対象については画面内の１つの領域に限定する測距枠固定モード、フォーカス対象を画面内の全体とする自動選択モード、画面内に存在する顔を検出し検出した顔をフォーカス対象とする顔検出モードを切り替えることが可能である。

Ｉ／Ｆ１２０は、デジタルカメラ１００とレンズユニット３００とを接続するためのインタフェースである。コネクタ１２２は電気信号におりカメラとレンズとの間での制御情報、データ等を送受信することが可能となっている。

絞り制御部３４０は、測光部４６もしくはＥＶＦ時はシステム制御部５０からの測光情報により演算した結果に基づいて、絞り３１２を制御する。フォーカス制御部３４２はレンズ３１０のフォーカシングを制御し、防振制御部３４４は、防振制御レンズ３１４を制御する。

レンズ制御部３５０はレンズユニット３００全体の制御をつかさどる。

次に図２を参照して、本発明の第１の実施例による、ＡＦ時の顔検出精度を向上させるための測光モードの切り替え処理について説明する。ここではＥＶＦ時の動作について説明する。

ステップ１０１では、操作部７０にてユーザーからのライブビュー（以下、ＬＶ）開始を検出する。ＬＶを開始したらステップ１０２へ遷移する。

ステップ１０２では、操作部７０にてユーザーが設定した測光モード（たとえば画面中央での評価測光モードなど）での測光処理および露出制御を行う。この時、ステップ１１５にて後述する画面内輝度差を評価するために、画面内の輝度成分の分布情報を記憶しておく。

ステップ１１０では、ユーザーの設定するＡＦモードが撮影画面の広範囲を測距対象とする自動選択モードであるか、もしくは顔検出モードであるか否かを判定する。いずれかの設定モードであれば、顔が検出できなかった場合には顔検出性能を向上させるための露出制御に切り替える可能性があるため、ステップ１１１へ遷移する。いずれの設定モードでもなければステップ１２１へ遷移する。

ステップ１１１では、シャッタースイッチ６２の操作等にてワンショットＡＦ動作が開始されたかを判定する。ワンショットＡＦの動作要求があればステップ１２１へ遷移する。まだワンショットＡＦの動作要求が無ければ、ステップ１１２へ遷移する。

ステップ１１２では、ステップ１０２での露出制御の結果得られた撮像した画像データを解析し、顔が検出できたか否かを判定する。顔が検出できた場合にはこの顔検出結果情報をもって顔検出ＡＦを制御することが可能であるため、ステップ１２１へ遷移する。顔が検出できなかった場合には顔検出性能を向上させるための露出制御に切り替える可能性があるため、ステップ１１３へ遷移する。

ステップ１１３では、ユーザーが設定した測光モードが、平均測光モードであった場合には、画面端に顔が存在した場合にも顔の存在する領域も露出制御の対象であることから、露出制御の結果得られた撮像した画像データには画面端を含めて顔が存在しないと判断し、ステップ１２１へ遷移する。ユーザーが設定した測光モードが、評価測光モードであった場合には、評価測光の対象領域以外の画面領域内に顔が存在していたとしても適な露出となっておらず、顔が検出できていない可能性があるので、顔検出性能を向上させるための露出制御に切り替える可能性があるため、ステップ１１４へ遷移する。

ステップ１１４では、ユーザーが設定したＡＦモードが画面の全体にわたる全領域を測距対象候補とする自動選択モードであるか、顔検出結果に従い顔が存在する場合には優先的に顔検出領域を測距対象とする顔検出モードであるか否かを判定する。これらＡＦモードである場合には、画面端などの露出が適でない領域における顔検出性能を向上させるための露出制御に切り替える可能性があるため、ステップ１１５へ遷移する。これらＡＦモードでなければステップ１２１へ遷移する。

ステップ１１５では、ステップ１０２で測光した結果で画面内に輝度差があるか否かを判定する。より具体的には、ユーザーが選択した測光モードでの測光対象領域と画面端での輝度情報との差分値を評価し、所定の閾値以上であった場合に、画面端などの露出が適でない領域における顔検出性能を向上させるための露出制御に切り替える可能性があるため、ステップ１１６へ遷移する。

ステップ１１６では、測光モードを平均測光に切り替え、ステップ１１７では、ユーザー設定の測光モードから平均測光モードに切り替えたことを記憶するため測光切り替えフラグをセットする。

ステップ１１８では、ステップ１１６で切り替えた平均測光モードで測光処理を行い、画面全体の明るさを平均して測光し露出量を制御することで顔検出の性能を向上させる。

ステップ１２１では、現在の露出制御で得られた画像データで顔検出ができたか否かを判定する。顔検出ができていなければステップ１２２へ、顔検出ができればステップ１２４へ遷移する。

ステップ１２４では、測光切り替えフラグがセットされていることと、現在の測光モードが平均測光であることを判定する。いずれの条件も満たしていればステップ１２５へ遷移し、そうでなければステップ１３０へ遷移する。

ステップ１２５では、測光モードを顔検出した領域に重みづけする評価測光に切り替え、ステップ１３０へ遷移する。

ステップ１２２では、測光切り替えフラグがセットされていることと、現在の測光モードが評価測光であることとを判定する。いずれの条件も満たしていればステップ１２３へ遷移する。

ステップ１２３では、ステップ１１６と同様に顔検出の精度を向上させるために平均測光モードに切り替え、ステップ１３０へ遷移する。

ステップ１３０では、ＳＷ１が押下されるまで顔検出動作をリトライする。

ステップ１２１〜１３０によって、ＳＷ１が押されるまでの間、顔検出が可能であれば顔位置での評価測光を行い、顔検出ができなくなれば測光モードを平均測光に切り替えることで顔検出の精度を向上させることが可能となる。

ステップ１３１では、ＡＦ制御を実行する。

ステップ１３２では、測光モード切り替えフラグがセットされているか否かを判定し、セットされていればステップ１３３で、測光モードをフォーカス対象の領域に対する評価測光に変更する。

ステップ１３４では、ステップ１３３で設定した測光モードで測光処理を行い、結果をロックし、この条件でステップ１３５で撮影処理を実施する。

以上の処理によって、ユーザーが設定する測光モードが画面全体に対する部分領域の露出を制御する評価測光モードであった場合に、当該部分領域とは異なる領域で輝度差があるために顔の存在を検出できないような撮影シーンであっても、いったん画面全体の明るさを平均して測光し露出量を制御する平均測光モードでの顔検出処理を行うことで、ＡＦ開始前に顔の検出性能を向上させることが可能となる。

たとえば図４に示すように画像表示部２９に撮像した画像データを逐次表示しているとき、撮影画像４００の中央を評価測光するモードとしていた場合に、４０１のように高輝度被写体が存在すると、画面の端に存在する人物の顔４０２を検出することができない。このようなシーンをいったん平均測光処理することで４０３のように画面端に存在する人物の顔を検出しやすくしたうえでＡＦの対象領域を決定することが可能となる。

以下、図３を参照して、本発明の第２の実施例による、コンティニュアスＡＦ設定時の顔検出性能を向上させるＡＦ動作について説明する。

制御フローについて実施例１と等価な内容については同じ番号を振ってあり、説明を割愛する。

ステップ２１０に至るまでに、実施例１のステップ１１２〜１１８と同様の処理により、ＡＦ設定が自動選択か顔検出モードであってユーザー設定の測光モードが平均測光でなく、画面内輝度差が大きい場合に、測光モードを平均測光に切り替える。

ステップ２１０では、現在の測光モードでの顔検出ができたか否かを判定する。顔検出ができたらステップ２１１に遷移する。

ステップ２１１では測光切り替えフラグがセットされているか否かを判定し、セットされていれば測光モードを顔検出した領域に重みづけする評価測光に変更する。

ステップ２２０では、測光切り替えフラグがセットされているか否かを判定し、セットされていればステップ２２１で測光モードをユーザーが設定した評価測光モードに切り替える。

ステップ２２２では、現在の露出制御での顔検出結果に基づいてコンティニュアスＡＦ動作を開始する。

以上の処理によって、コンティニュアスＡＦ設定時において、ユーザーが設定する測光モードが画面全体に対する部分領域の露出を制御する評価測光モードであった場合に、当該部分領域とは異なる領域で輝度差があるために顔の存在を検出できないような撮影シーンであっても、いったん画面全体の明るさを平均して測光し露出量を制御する平均測光モードでの顔検出処理を行い、顔が検出できれば顔位置を対象とした評価測光を行うことで、コンティニュアスＡＦ時の顔の検出性能を向上させることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

実施例ではＬＶ状態での制御について説明したが、ファインダーＡＦ時のＡＦおよび測光処理に適用することも含む。

１００ デジタルカメラ
１２ シャッター
１４ 撮像素子
１３０ ミラー
３１０ レンズ
３１２ 絞り
３１４ 防振制御レンズ

Claims (5)

1. 自動露出制御機能を備えた撮像装置（１００）において、
   撮影画像の中から人物の顔を検出するための顔検出手段（２１）と、
   前記、顔検出手段の検出精度を向上させるための第１の露出制御手段（４６、５０）と、
   ユーザー設定の撮影画像を得るための第２の露出制御手段（４６、５０）と、
   前記、第１の露出制御手段と第２の露出制御手段を選択的に切り替えるための、露出制御切り替え手段（４６、５０）と、
   前記、顔検出手段の検出結果に基づき、被写体のピント位置を制御するオートフォーカス手段（４２）と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. オートフォーカス手段として、対象の被写体を画面全体から探索する自動選択モードあるいは画像内に存在する被写体人物をフォーカス対象とするオートフォーカスモードを備え、オートフォーカスモードが前記いずれかのモードが選択されており、第２の露出制御手段が、画面内の一部の領域を対象とした、評価測光モードであって、顔検出手段が顔を検出していない場合に、露出制御切り替え機能を有効とすることを特徴とする、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 第１の露出制御手段は、ユーザーの測光設定によらず画面全体を測光エリアとして測光し、画面全体の露出量がいちばん適するように露出制御することで、顔検出性能を向上させる測光モードであることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
4. 露出制御切り替え機能は、オートフォーカス開始にて切り替え動作することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
5. 露出制御切り替え手段は、ユーザーの設定した測光設定の対象領域と、画面の周辺領域とで所定の閾値以上の輝度差がある場合に機能することを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。