JP2016019196A - 撮像装置およびその制御方法ならびにプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では撮像装置の一例として、露出を変更して動画を取得可能な撮像機能を備えるデジタルカメラに本発明を適用した例を説明する。しかし、本発明でいう撮像装置は、デジタルカメラに限らず、このような撮像機能を備える任意の電子機器にも適用可能である。これらの電子機器には、例えば携帯電話機、ゲーム機、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、時計型や眼鏡型の情報端末などが含まれてよい。
図1(a)は、実施形態の撮像装置の一例としてのデジタルカメラ100の、主として光学部材やセンサ等の配置を示す断面図である。デジタルカメラ100は、レンズ交換可能ないわゆるデジタル一眼レフカメラであり、カメラ本体1と交換レンズ2を有している。
次に、図2を参照して、動画HDR撮影に係る一連の動作を説明する。なお、本処理は、制御部21がROM34に記憶されたプログラムをRAM35の作業用領域に展開し、実行することにより実現される。
X1=Σ(x1)÷7 但し、x=1〜7
X2=Σ(x2)÷7 但し、x=1〜7
X3=Σ(x3)÷7 但し、x=1〜7
X4=Σ(x4)÷7 但し、x=1〜7
X5=Σ(x5)÷7 但し、x=1〜7
X6=Σ(x6)÷7 但し、x=1〜7
X7=Σ(x7)÷7 但し、x=1〜7
X8=Σ(x8)÷7 但し、x=1〜7
X9=Σ(x9)÷7 但し、x=1〜7
Y1=Σ(1y)÷9 但し、y=1〜9
Y2=Σ(2y)÷9 但し、y=1〜9
Y3=Σ(3y)÷9 但し、y=1〜9
Y4=Σ(4y)÷9 但し、y=1〜9
Y5=Σ(5y)÷9 但し、y=1〜9
Y6=Σ(6y)÷9 但し、y=1〜9
Y7=Σ(7y)÷9 但し、y=1〜9
制御部21は、算出された射影データY1〜Y7およびX1〜X9の中の最大値Emaxを求め、求めた最大値Emaxに基づいて第1の露出補正値γを算出する。具体的には、Emaxの値がBv値で10を超える場合に下記の式により算出する。
ここで、この第1の露出補正値γは、Bv値で10を超えるような高輝度被写体は明るく写った方が好ましい場合が多いという経験則に従い露出補正を行うものである。係数0.25はあくまで例であって、高輝度被写体をどの程度明るく写るようにするかで最適値を決めれば良い。また画像信号全体の平均Bv(AVEBv)を下記の式により算出する
AVEBv=Σ(Xx+Yy)÷(7×9)
但し、x=1〜7、y=1〜9
これによりBv値に対する制御値は、
適正露出:AVEBv+γ
となる。
オーバー:AVEBv+γ+α 但し、αは適正露出に対する露出差
なお、詳細はS21の処理において後述するが、ここで決定したオーバー撮像の露出条件は目標値であり、実際にはあるタイミングから数フレームをかけて目標の露出条件へと近づけていく処理がなされる。
アンダー:AVEBv+γ―β 但し、βは適正露出に対する露出差
S21において制御部21は、露出制御による露出の調節後の、オーバー露出とアンダー露出における実際の露出差を取得する。以下、本ステップの詳細を図5(a)および図5(b)を参照して説明する。動画では露出の変化は滑らかにした方が視認性は良いため、直後のフレームがS17で決定した露出条件になるように制御するのではなく、複数フレームに渡って徐々に目標値に近づけてゆく。このため、目標値に向けた絞り制御の動作を継続しながら、オーバーフレームとアンダーフレームの実際の絞り値Avをフレームごとに取得してゲイン修正に反映させる。
ここでWBCoefx(x=R、G1、G2、B)は、修正前のホワイトバランス係数であり、Bvtは、各フレームにおけるBv値、bは図5(b)に示す目標値である露出差である。修正前のホワイトバランス係数については、「太陽光」や「くもり」など予めカメラにプリセットされている場合は各々設定されているホワイトバランス係数を用いる。オートホワイトバランスに設定されている場合は、例えば画像信号から白っぽい領域を検出してその領域の平均R、G、Bのバランスを整えるような公知のホワイトバランス係数を算出する方法を用いて行うことができる。
次に実施形態2について説明する。実施形態1では、ホワイトバランスのデジタルゲインを用いて画像信号にゲイン修正を行った。これに対して、本実施形態では、ガンマ特性を用いて画像信号にゲイン修正を行なう。また、実施形態1ではAv値の変動が開始するフレームがHDR合成に用いるオーバーフレームとアンダーフレームのうち1枚目である場合を例に説明したが、本実施形態では、Av値の変動が2枚目のフレームから開始する例を説明する。なお、本実施形態のデジタルカメラ100の構成は実施形態1と同一でよい。このため、同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点について重点的に説明する。
そして、制御部21は実際の露出差を取得する。実施形態1ではレンズ2との通信により実際の露出を取得する例を示したが、本実施形態では実際の露出差を推定により取得する。これは、ハード上の制約などで必ずしもレンズ通信による絞り値の取得が困難な場合やレンズとの通信に遅延が生じる場合、処理の高速化を図る場合等に有効である。露出差の推定方法について図10を参照して説明する。制御部21は、S14において算出した適正露出条件に加えて、何フレームかけて露出を変動させていくかの情報を用いて、所定のタイミングiにおけるBv値に対する制御値(Bvi)を以下の式を用いて算出する。そして、制御部21は算出したBv値に対する制御値と上述したAv値変動中のフレームにおける露出誤差とを用いて露出差を求める。
S151において信号処理部25は、推定演算により推定した実際の露出に基づいてゲイン修正を行うための現像パラメータを生成する。ゲイン修正においてはオーバーフレームかアンダーフレームのいずれかが基準フレームとする必要があるが、本実施形態ではオーバーフレームを基準にアンダーフレームのゲインを修正することを考える。本実施形態では、Av値の変動が開放絞りの方向であり、Av値の制御開始フレームがHDR合成フレームに用いる1組のフレームの2枚目となるため、アンダー露出が想定よりも小さくなりAv値の制御中の露出誤差は上述の通りaもしくは2a分となる。よって、ゲインを修正する方向はゲインアップとなる。本実施形態におけるゲインアップはガンマ特性を用いたガンマ変換により実現し、図11に示すガンマ変換部805が修正されたガンマテーブルを用いてガンマ変換することによって反映する。ガンマテーブルによるゲイン調整を行うことで、より柔軟に階調特性を制御した現像画像を生成できる。
さらに実施形態2の変形例について説明する。実施形態1および実施形態2では、共に修正ゲインについてゲインアップする例について説明した。本変形例では、ガンマ変換によって修正ゲインについてゲインダウンする場合について説明する。本変形例では、修正ゲインの適用において、特に高輝度領域の飽和値が変わらないようにするための修正ゲインの適用を新たに行う。
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。即ち、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(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (10)
- 撮像手段と、
所定のフレームレートで露出の異なる画像を繰り返し撮像するように前記撮像手段を制御する撮像制御手段と、
前記撮像手段に入射させる光量を調節する露出制御手段と、
前記撮像手段による撮像中に前記露出制御手段により前記光量が調節され、前記露出の異なる画像の露出差が所定の値から変動した場合、前記露出制御手段により調節された露出で撮像されたフレームの画像を該変動した露出差に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段により補正されたフレームの画像を含む複数のフレームの画像を合成する合成手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記補正手段は、前記露出制御手段の前記光量の調節により生じた前記露出差の変動を補正するような補正値を算出し、前記補正値を用いて前記光量の調節後に撮像されたフレームの画像を補正することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記補正値は、階調特性に関する値であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記補正値は、ガンマ特性またはホワイトバランスの制御に関する値であることを特徴とする請求項2または3に記載の撮像装置。
- 前記補正手段は、前記露出制御手段による光量の調節後の露出条件に対応する設定値から前記補正値を算出することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記補正手段は、前記露出制御手段による光量の調節後の露出条件に対応する設定値を推定演算することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記露出制御手段は、前記光量の調節を行う必要があるか否かを、前記光量と適正露出との差に基づいて判定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記露出の異なる画像は、適正露出に対してオーバー露出で撮像したオーバー画像と、前記適正露出に対してアンダー露出で撮像したアンダー画像であり、
前記補正手段により補正されるフレームの画像は、前記オーバー画像および前記アンダー画像の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮像手段が撮像する撮像工程と、
撮像制御手段が、所定のフレームレートで露出の異なる画像を繰り返し撮像するように前記撮像手段を制御する撮像制御工程と、
露出制御手段が、前記撮像手段に入射させる光量を調節する露出制御工程と、
補正手段が、前記撮像手段による撮像中に前記露出制御手段により前記光量が調節され、前記露出の異なる画像の露出差が所定の値から変動した場合、前記露出制御手段により調節された露出で撮像されたフレームの画像を該変動した露出差に基づいて補正する補正工程と、
合成手段が、前記補正手段により補正されたフレームの画像を含む複数のフレームの画像を合成する合成工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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