JP2017199995A - 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
1.実施の形態(フレームの一部を切り出してから合成する例)
2.第1の変形例
3.第2の変形例
4.第3の変形例
[撮像装置の構成例]
図1は、実施の形態における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置100は、画像データ(フレーム)を撮像するものであり、撮像レンズ110、撮像素子120、動き検出センサ130、画像処理部200、記録部140および制御部150を備える。撮像装置100としては、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラの他、撮像機能を持つスマートフォンやパーソナルコンピュータなどが想定される。
図3は、実施の形態における画像処理部200の一構成例を示すブロック図である。この画像処理部200は、カメラ動き演算部210、補正量演算部220、切り出し処理部240、被写体動き検出部250、画像合成部260および回転補正部270を備える。
図4は、実施の形態におけるカメラ動き演算部210の一構成例を示すブロック図である。このカメラ動き演算部210は、予測演算部211と、合成フレーム間動き量積分器212と、N個の合成フレーム内動き量積分器213とを備える。
図7は、実施の形態における補正量演算部220の一構成例を示すブロック図である。この補正量演算部220は、手ブレ補正量演算部230と、N個の合成フレーム内補正量演算部221とを備える。
sn(x)=s0(x)+mn(x)
sn(y)=s0(y)+mn(y)
上式において、sn(x)は、補正量snのx成分であり、s0(x)は、補正量s0のx成分である。また、mn(x)は、動き量mnのx成分である。sn(y)は、補正量snのy成分であり、s0(y)は、補正量s0のy成分である。また、mn(y)は、動き量mnのy成分である。
図8は、実施の形態における手ブレ補正量演算部230の一構成例を示すブロック図である。この手ブレ補正量演算部230は、座標変換部231、切り出し位置決定部232を備える。切り出し位置決定部232は、ハイパスフィルタ233、カメラワーク推定部234、理想切り出し位置決定部235、および、補正枠内制限処理部236を備える。
m0(x)=Lx×tan{m0(Yaw)}
m0(y)=Ly×tan{m0(Pitch)}
上式において、LxおよびLyは、レンズの焦点距離により決定される係数である。また、tan()は、正接関数である。m0(Yaw)は、動き量m0のヨー角成分であり、m0(Pitch)は、動き量m0のピッチ角成分である。
s'(k)=s0(k−1)+R1・{HPF(m0)
+R1・(1−R2)・{m0-HPF(m0)}
上式において、R2は、手ブレ補正係数であり、「0」乃至「1」の実数が設定される。s0'(k)は、k番目のフレームの補正量であり、s0'(k−1)は、k−1番目のフレームの補正量s0である。これらのうちs'(k)が、今回のs0'として出力される。
図9は、実施の形態における切り出し処理部240の一構成例を示すブロック図である。この切り出し処理部240は、セレクタ241、補正量選択制御部242および位置合わせ処理部243を備える。
図10は、被写体動き検出部250の一構成例を示すブロック図である。この被写体動き検出部250は、ゲイン調整部251、調整後動き検出部252およびフレームメモリ253を備える。
図11は、実施の形態における画像合成部260の一構成例を示すブロック図である。この画像合成部260は、画像合成処理部261およびフレームメモリ262を備える。
W=w+2cx+2rx+2nx ・・・式1
H=h+2cy+2rx+2ny ・・・式2
cx=sx−rx ・・・式3
cy=sy−ry ・・・式4
W=w+2sx+2nx
H=h+2sx+2ny
図14は、実施の形態における撮像装置100の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、動画や静止画の撮像を開始するための操作(撮像ボタンの押下など)が行われたときに開始する。
上述の実施の形態では、撮像装置100は、回転補正を行っていたが、この構成では、回転補正における補正枠のサイズの分、フレームメモリ262の容量が増大してしまう。この実施の形態の第1の変形例の撮像装置100は、フレームメモリ262の容量をさらに削減する点において実施の形態と異なる。
上述の実施の形態では、撮像装置100は、回転補正と被写体の動きベクトルの検出とを行っていたが、この構成では、回転補正や合成処理における枠のサイズの分、フレームメモリ262の容量が増大してしまう。この実施の形態の第1の変形例の撮像装置100は、フレームメモリ262の容量をさらに削減する点において実施の形態と異なる。
Sinc0=(w+2rx+2nx)×(h+2ry+2ny)
Soutc0=r12×(w+2rx+2nx)×(h+2ry+2ny)
上式において、r1は、合成前の切り出しフレームに対する、動き検出の対象フレームのサイズの幅または高さの縮小率を示す。ここで、動き検出の対象フレームとは、ブロックマッチング法などを用いた前述の被写体動き検出の対象となるフレームである。このようにフレームを縮小して動き検出を行うのは、計算コストを低減するためである。なお、合成においては、この縮小したフレームは用いられず、N枚の切り出しフレームが等倍のスケールで合成される。
Smc0={(N−1)+r12}×(w+2rx+2nx)
×(h+2ry+2ny)
Sinc1=(w+2nx)×(h+2ny)
Soutc1=r12×(w+2nx)×(h+2ny)
Smc1={(N−1)+r12}×(w+2nx)×(h+2ny)
Smc2=(N−1)×(w+2nx)×(h+2ny)
SincS=(w+2sx+2nx)×(h+2sy+2ny)
SoutcS=r12×(w+2sx+2nx)×(h+2sy+2ny)
SmcS={(N−1)+r12}×(w+2sx+2nx)
×(h+2sy+2ny)
Sm0=(w+2rx)×(h+2ry)
SinsS=(w+2sx)×(h+2sy)
W:sx=100%:10%
H:sy=100%:10%
W:cx=100%:8%
H:cy=100%:5%
W:rx=100%:2%
H:ry=100%:5%
W:nx=100%:2%
H:ny=100%:2%
W:w=100%:76%
H:h=100%:76%
Q0=(N−1)×r12×(w+2rx+2nx)
×(h+2ry+2ny)×s12×2qx×2qy
Q1=(N−1)×r12×(w+2nx)
×(h+2ny)×s12×2qx×2qy
QS=(N−1)×r12×(w+2sx+2nx)×(h+2sy+2ny)
×s12×(2px+2qx)×(2py+2qy)
W:px=100%:3%
H:py=100%:5%
W:qx=100%:3%
H:qy=100%:5%
上述の実施の形態では、撮像装置100は、一定の予測期間内の自身の動き量を予測し、その動き量に基づいて電子手ブレ補正を行っていた。しかし、予測期間が長いほど、動き量の予測精度が低下し、電子手ブレ補正後の画質が低下するという問題がある。この実施の形態の第3の変形例の撮像装置100は、撮像装置100の動き量の予測精度を向上させた点において実施の形態と異なる。
(1)入力フレームが撮像部により撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す切り出し処理部と、
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリと、
前記現在切出しフレームと前記過去切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理部と
を具備する画像処理装置。
(2)連続する2枚の前記合成フレームのそれぞれの露光タイミングの一方から他方までの期間内の前記撮像部の動き量を合成フレーム間動き量として取得する動き量取得部と、
前記合成フレーム間動き量に基づいて前記合成フレームの一部を出力フレームとして切り出す合成フレーム補正部と
をさらに具備する前記(1)記載の画像処理装置。
(3)連続する2枚の前記現在切り出しフレームの一方の露光タイミングと他方の露光タイミングとの間の起点タイミングから前記一方の露光タイミングまでの期間内の前記撮像部の動き量を合成フレーム内動き量として取得する動き量取得部をさらに具備し、
前記切り出し処理部は、前記合成フレーム内動き量に基づいて前記現在切り出しフレームを切り出して前記保持部に供給する
前記(2)記載の画像処理装置。
(4)前記合成フレーム間動き量は、前記合成フレーム間動き量の演算を開始する第1の開始タイミングから前記起点タイミングまでの第1の予測期間内の前記動き量を示す第1の予測値を含み、
前記動き量取得部は、前記第1の開始タイミングまでの前記動き量に基づいて前記第1の予測値を取得する
前記(3)記載の画像処理装置。
(5)前記第1の予測期間の長さは、所定の閾値を超えない
前記(4)記載の画像処理装置。
(6)前記合成フレーム内動き量は、前記合成フレーム内動き量の演算を開始する第2の開始タイミングから前記起点タイミングまでの第2の予測期間内の前記動き量を示す第2の予測値を含み、
前記動き量取得部は、前記第2の開始タイミングまでの前記撮像部の動き量に基づいて前記第2の予測値を取得する
前記(4)または(5)に記載の画像処理装置。
(7)前記第2の予測期間の長さは、前記所定の閾値を超えない
前記(6)記載の画像処理装置。
(8)連続する2枚の前記現在切り出しフレームに基づいて被写体が動いた方向を示す動きベクトルを検出する被写体動き検出部をさらに具備し、
前記合成処理部は、前記動きベクトルに基づいて前記現在切出しフレームと前記過去切出しフレームとを合成する
前記(1)から(7)のいずれかに記載の画像処理装置。
(9)入力フレームを撮像する撮像部と、
前記入力フレームが撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す入力フレーム切り出し処理部と、
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリと、
前記現在切出しフレームと前記過去切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理部と
を具備する撮像装置。
(10)前記撮像部の動きを検出するセンサをさらに具備する
前記(9)記載の撮像装置。
(11)入力フレームが撮像部により撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す入力フレーム切り出し処理手順と、
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリに保持された前記過去切り出しフレームと前記現在切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理手順と
を具備する画像処理方法。
(12)入力フレームが撮像部により撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す切り出し処理手順と、
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリに保持された前記過去切り出しフレームと前記現在切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
110 撮像レンズ
120 撮像素子
130 動き検出センサ
140 記録部
150 制御部
200 画像処理部
210 カメラ動き演算部
211 予測演算部
212 合成フレーム間動き量積分器
213 合成フレーム内動き量積分器
220 補正量演算部
221 合成フレーム内補正量演算部
230 手ブレ補正量演算部
231 座標変換部
232 切り出し位置決定部
233 ハイパスフィルタ
234 カメラワーク推定部
235 理想切り出し位置決定部
236 補正枠内制限処理部
240 切り出し処理部
241 セレクタ
242 補正量選択制御部
243 位置合わせ処理部
250 被写体動き検出部
251 ゲイン調整部
252 調整後動き検出部
253、262 フレームメモリ
260 画像合成部
261 画像合成処理部
270 回転補正部
Claims (12)
- 入力フレームが撮像部により撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す切り出し処理部と、
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリと、
前記現在切出しフレームと前記過去切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理部と
を具備する画像処理装置。 - 連続する2枚の前記合成フレームのそれぞれの露光タイミングの一方から他方までの期間内の前記撮像部の動き量を合成フレーム間動き量として取得する動き量取得部と、
前記合成フレーム間動き量に基づいて前記合成フレームの一部を出力フレームとして切り出す合成フレーム補正部と
をさらに具備する請求項1記載の画像処理装置。 - 連続する2枚の前記現在切り出しフレームの一方の露光タイミングと他方の露光タイミングとの間の起点タイミングから前記一方の露光タイミングまでの期間内の前記撮像部の動き量を合成フレーム内動き量として取得する動き量取得部をさらに具備し、
前記切り出し処理部は、前記合成フレーム内動き量に基づいて前記現在切り出しフレームを切り出して前記保持部に供給する
請求項2記載の画像処理装置。 - 前記合成フレーム間動き量は、前記合成フレーム間動き量の演算を開始する第1の開始タイミングから前記起点タイミングまでの第1の予測期間内の前記動き量を示す第1の予測値を含み、
前記動き量取得部は、前記第1の開始タイミングまでの前記動き量に基づいて前記第1の予測値を取得する
請求項3記載の画像処理装置。 - 前記第1の予測期間の長さは、所定の閾値を超えない
請求項4記載の画像処理装置。 - 前記合成フレーム内動き量は、前記合成フレーム内動き量の演算を開始する第2の開始タイミングから前記起点タイミングまでの第2の予測期間内の前記動き量を示す第2の予測値を含み、
前記動き量取得部は、前記第2の開始タイミングまでの前記撮像部の動き量に基づいて前記第2の予測値を取得する
請求項4記載の画像処理装置。 - 前記第2の予測期間の長さは、前記所定の閾値を超えない
請求項6記載の画像処理装置。 - 連続する2枚の前記現在切り出しフレームに基づいて被写体が動いた方向を示す動きベクトルを検出する被写体動き検出部をさらに具備し、
前記合成処理部は、前記動きベクトルに基づいて前記現在切出しフレームと前記過去切出しフレームとを合成する
請求項1記載の画像処理装置。 - 入力フレームを撮像する撮像部と、
前記入力フレームが撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す入力フレーム切り出し処理部と、
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリと、
前記現在切出しフレームと前記過去切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理部と
を具備する撮像装置。 - 前記撮像部の動きを検出するセンサをさらに具備する
請求項9記載の撮像装置。 - 入力フレームが撮像部により撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す入力フレーム切り出し処理手順と
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリに保持された前記過去切り出しフレームと前記現在切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理手順と
を具備する画像処理方法。 - 入力フレームが撮像部により撮像されるたびに前記撮像部の動きに基づいて前記入力フレームの一部を現在切出しフレームとして切り出す切り出し処理手順と
前記現在切出しフレームを過去切出しフレームとして保持するフレームメモリに保持された前記過去切り出しフレームと前記現在切出しフレームとを合成して合成フレームとして出力する合成処理手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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