JP2018014546A - 画像処理装置、画像処理方法、及び撮像装置 - Google Patents
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【課題】撮影した画像の構図を考慮してトリミングを行う画像処理装置を提供する。【解決手段】画像処理装置105は、入力された画像を複数に分割した領域ごとの代表値を算出する第1の算出手段201と、算出した代表値と記憶手段104に記憶されている構図を特定するためのテンプレートとの相関度を算出する第2の算出手段203と、複数の焦点領域について、焦点位置を取得する取得手段204と、第2の算出手段203で算出した相関度のうち、相関度の高い領域に、取得した焦点位置が含まれるか否かを判定する判定手段205と、判定手段205の判定結果に応じて、テンプレートの構図に従ってトリミングを行うトリミング手段206と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及び撮像装置に関し、特に画像データに対するトリミング制御技術に関する。
従来、デジタルカメラ等の撮像装置で撮影するとき、撮影者は構図を意識して撮影を行なうが、瞬時に被写体やシーンを判断して好適な構図を決定することは特に撮影初心者には難しい。従って、多くの人から共感を得られるような好ましい構図を瞬時に決定するには熟練を要する。そこで、好適な構図となるように、画像中の顔の位置と向きに応じて自動でトリミングを行なう技術がある(特許文献1参照)。また、主要被写体と副被写体の関係度に応じてトリミングを行なう手法も提案されている(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1では、顔を考慮してはいるが、画像中に顔が存在しない場合について考慮されていない。また、特許文献2では、主要被写体と副被写体の関係の強さである関係度を算出して用いるため副被写体が存在しない場合に適用することが難しい。
本発明は、上記課題を鑑みて、撮影した画像の構図を考慮してトリミングを行う画像処理装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、入力された画像を複数に分割した領域ごとの代表値を算出する第1の算出手段と、前記算出した代表値と記憶手段に記憶されている構図を特定するためのテンプレートとの相関度を算出する第2の算出手段と、複数の焦点領域について、焦点位置を取得する取得手段と、前記第2の算出手段で算出した相関度のうち、相関度の高い領域に、前記取得した焦点位置が含まれるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に応じて、前記テンプレートの構図に従ってトリミングを行うトリミング手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、撮影した画像の構図を考慮してトリミングを行う画像処理装置を提供することができる。これにより、三角構図、対角線構図、飾り窓構図などの形状から判断してトリミングを自動で行うことで、撮影シーンの状況や雰囲気が構図内に残るようなトリミングが可能となり、ユーザの作業負担を増やすことなく、ユーザに好適な印象を与えることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面などを参照して説明する。本発明は、デジタル一眼レフカメラやデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置に適用可能であるが、これに限定されるものではなく、電子回路が実装された回路基板を筐体内部に収容する電子機器に広く適用することができる。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の画像処理装置を実現する一つの例である撮像装置100の基本構成を示すブロック図である。撮像装置100は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラのようなカメラはもとより、カメラ機能付き携帯電話、カメラ付きコンピュータなど、カメラ機能を備える任意の電子機器であってよい。光学系101は、レンズ、シャッター、絞りから構成されており、CPU103の制御によって被写体からの光を撮像素子102に結像させる。CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサなどの撮像素子102は、光学系101を通って結像した光を画像信号に変換する。
図1は、本実施形態の画像処理装置を実現する一つの例である撮像装置100の基本構成を示すブロック図である。撮像装置100は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラのようなカメラはもとより、カメラ機能付き携帯電話、カメラ付きコンピュータなど、カメラ機能を備える任意の電子機器であってよい。光学系101は、レンズ、シャッター、絞りから構成されており、CPU103の制御によって被写体からの光を撮像素子102に結像させる。CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサなどの撮像素子102は、光学系101を通って結像した光を画像信号に変換する。
CPU103は、入力された信号や予め記憶されたプログラムに従い、撮像装置100を構成する各部を制御することで、撮像装置100の機能を実現させる。一次記憶装置(記憶手段)104は、例えば、RAMのような揮発性装置であり、一時的なデータを記憶し、CPU103の作業用に使われる。また、一次記憶装置104に記憶されている情報は、画像処理装置105で利用されたり、記録媒体106へ記憶されたりしてもよい。
画像処理装置105は、被写体像を撮像する撮像素子102で取得した電気信号を処理することで撮影画像を作成する。また、画像処理装置105は、電気信号を連続的に処理して複数枚の撮影画像を作成し、これら撮影画像の一枚を1フレームとして複数フレームにより構成される動画像を作成することができる。二次記憶装置107は、例えば、EEPROMのような不揮発性記憶装置であり、撮像装置100を制御するためのプログラム(ファームウェア)や各種の設定情報を記憶し、CPU103によって利用される。
記録媒体106は、一次記憶装置104に記憶されている、撮影により得られた画像のデータなどを記憶する。なお、記録媒体106は、例えば、半導体メモリカードのように撮像装置100から取り外し可能であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に装着してデータを読み出すことが可能である。つまり、撮像装置100は、記録媒体106の着脱機構及び読み書き機能を有する。表示部108は、撮影時のビューファインダー画像の表示、撮影した画像の表示、対話的な操作のためのGUI画像などの表示を行う。操作部109は、ユーザの操作を受け付けてCPU103へ入力情報を伝達する入力デバイス群であり、例えば、ボタン、レバー、タッチパネル等はもちろん、音声や視線などを用いた入力機器であってよい。
なお、本実施形態の撮像装置100は、画像処理装置105が撮影画像または動画像に適用する画像処理のパターンを複数有し、パターンを撮像モードとして操作部109から設定可能である。画像処理装置105は、いわゆる現像処理と呼ばれる画像処理をはじめ、撮影モードに応じた色調の調整等も行う。なお、画像処理装置105の機能の少なくとも一部は、CPU103がソフトウェア的に実現してよい。また、CPU103および一次記憶装置104、画像処理装置105、記録媒体106、二次記憶装置107を備えた情報処理装置が、撮像装置100が撮影した画像を取得して、現像処理をはじめ撮影モードに応じた色調の調整などを行ってもよい。
図2は、本実施形態に係る画像処理装置105の構成を示すブロック図である。画像処理装置105は、領域代表値生成部201と、テンプレート記憶部202と、相関度演算部203と、焦点情報取得部204と、AF位置判定部205と、トリミング部206を含む。ここで、画像処理装置105の各部について、図3に示す本実施形態に係る入力された画像データを自動でトリミングする全体フローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS301において、撮像装置100にて画像の撮影を行い、一次記憶装置104に記憶された撮影画像データを入力し、領域代表値生成部(第1の算出手段)201は、入力された画像データから領域分割し、領域毎に代表値を生成(算出)する。ここで、領域代表値生成部201は、CPU103から与えられる分割情報に従い、領域分割を行う。本実施形態では、図4に示すような、画像を横方向に12等分、縦方向に8等分する。なお、本実施形態では、方形(ブロック)状に分割をしているが、三角形、六角形などの多角形形状をはじめ、任意の形状の領域に分割してもよい。そして、CPU103は、分割した領域毎に、領域に含まれる全ての画素の輝度値の平均値を領域の代表輝度値として求める。なお、本実施形態では、分割した画像の領域ごとの代表値を輝度の平均値としているが、彩度、色相、周波数成分などの平均値を領域の代表値として求めてもよい。
次に、ステップS302において、領域代表値生成部201は、ステップS301で求められた二次元の代表値画像を、CPU103から与えられる所定の閾値に従い、代表値を正規化する。例えば、二値の正規化を行う場合、代表値が128以上のとき255とし、128以内のとき0として代表値を更新する。また、テンプレート記憶部202は、一次記憶装置104に予め記憶された構図を特定するためのテンプレート画像データを入力する。そして、CPU103から与えられる撮影画像データのアスペクト比およびサイズ(画素数)情報に基づいてテンプレート画像を縮小または拡大を行い、記憶する。
ここで、本実施形態では、図5(A)に示すように、外周とその内部で異なる値を持つ額縁構図用のテンプレート画像を用いるが、これに限定することなく、例えば、図5(B)のような三角構図用、図5(C)のような対角線構図用テンプレート画像でもよい。また、本実施形態では、1つのテンプレート画像を用いているが、テンプレート画像を複数枚保持し、条件により適宜テンプレートを変更してもよい。例えば、後述のステップS303において、所定の閾値より低く求められた場合、テンプレートを変更してよい。また、本実施形態では、予め記憶されたテンプレート画像を用いているが、一次記憶装置104に記憶された撮影画像データを用いてテンプレートを作成してもよい。例えば、額縁構図用のテンプレートを作成する場合、撮影画像データを所定の複数のブロックに分割し、ブロック内画素の輝度値の平均値を求める。また、全てのブロックの平均輝度値の最小値と最大値を求め、外周のブロックに輝度の最小値、内側のブロックに最大値を割り当ててテンプレート画像としてもよい。
次に、ステップS303において、相関度判定部(第2の算出手段)203は、相関度演算を行う。具体的には、相関度を求める対象の、ステップS301及びステップS302で求めたブロック毎の代表値と、記憶されたテンプレート画像の画素値において、対応する位置のブロックの代表値と画素値の差分絶対値を、全てのブロックについて求める。そして、求められた全てのブロックの差分絶対値を加算した値である差分絶対値の和を求める。ここで、本実施形態では、差分絶対値の和が小さいほど相関度が高いことを意味する。以上の処理を、二次元の代表値画像の左上を開始点として右下までテンプレート画像を走査して行う。そして、求められた複数の差分絶対値の和のうち、差分絶対値の和が小さくなる複数のテンプレート位置座標を求める。本実施形態では、相関度が上位となる3つの位置座標を候補として抽出する。
次に、ステップS304において、焦点情報取得部(取得手段)204は、操作部109でユーザから設定された複数のオートフォーカス(AF)フレーム(複数の焦点領域)の内の1つの画面内の位置情報(焦点位置)を取得する。ここで、図6(A)は、測距点の位置を示す測距点表示であり、表示部108によりファインダ視野内に表示される。例えば、図6(B)に示すように、AF測距点と画面内の位置座標の対応を予めテーブルデータとして一次記憶装置104に保持しておき、選択されたAF測距点の画面内の縦横の位置を表す座標を取得する。また、表示部108上にタッチパネルが含まれる場合には、タッチパネルを介して表示部108上の一点を指定することで、その位置座標を取得する。なお、予め定められた設定に従ってCPU103が自動で選択した測距点位置の座標を取得してもよい。
次に、ステップS305において、AF位置判定部(判定手段)205は、ステップS304で取得したAFフレームの座標の重心位置が、ステップS303で求められた相関度が高いテンプレート位置座標における所定の領域内に含まれるか否かを判定する。図7は、例えば、図5(A)に示す、外周とその内部で異なる値を持つテンプレート画像を用いた場合の判定について説明する図である。具体的には、外周とその内部で異なる値を持つテンプレート画像を用いた場合、相関度が高いテンプレート位置を囲む枠(701)の内側の枠領域(702)にAF測距点(703)が含まれるか否かをテンプレート位置座標から求めて判定する。
ステップS305でAFフレームの座標がテンプレート画像の枠内に含まれると判定された場合(YES)、ステップS306において、トリミング部(トリミング手段)206は、トリミングを行う。つまり、AFフレームの座標がテンプレート画像の枠内に含まれている場合、ステップS303で求めたテンプレート位置座標からテンプレート画像のサイズでトリミングを行う。なお、トリミングのサイズや位置は、本実施形態に限定することなく、例えば、撮影された画像の焦点距離や像高等によって調整してもよい。一方、ステップS305でAFフレームの座標がテンプレート画像の枠内に含まれないと判定された場合(NO)、ステップS307において別構図のトリミングを行う。以上のように、本実施形態では、AF位置判定部(判定手段)205の判定結果に従って、どの構図でトリミングを行うかを決定している。
なお、トリミングについては、例えば、画像内の主要被写体を抽出し、主要被写体を画面の真ん中に配置するような日の丸構図のトリミングを行う。なお、本実施形態では、AFフレームの座標がテンプレート画像の枠内の有無に関わらずトリミングを行うが、予め被写体に合焦したか否かを判定しておき、合焦していなければトリミング領域の設定を行わないこととしてもよい。
以上、本実施形態によれば、自動で行うトリミングの際にAFフレーム位置情報を用いることで、ユーザが着目している被写体が優先的にトリミングされるため、ユーザの意図を反映した好適なトリミングを行うことができる。
(第2実施形態)
第1の実施形態では、ステップS301〜ステップS304において、画像を分割した領域毎に、領域に含まれる全ての画素の輝度値の平均値を領域の代表輝度値として求め、代表輝度値と画素値の差分絶対値和から相関度を求めた。これに対し、本実施形態では、分割した領域の代表輝度値算出後、人体検出情報に基づいて代表輝度値を更新することで、相関度算出の精度を向上させる。
第1の実施形態では、ステップS301〜ステップS304において、画像を分割した領域毎に、領域に含まれる全ての画素の輝度値の平均値を領域の代表輝度値として求め、代表輝度値と画素値の差分絶対値和から相関度を求めた。これに対し、本実施形態では、分割した領域の代表輝度値算出後、人体検出情報に基づいて代表輝度値を更新することで、相関度算出の精度を向上させる。
本実施形態に係る撮像装置の構成は、第1実施形態において図1を参照して説明したものと同様であるため、ユニット毎の説明は省略する。図8は、本実施形態における画像処理装置105の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る画像処理装置105は、領域代表値生成部801と、テンプレート記憶部802と、人体検出部803と、焦点情報取得部804と、領域代表値更新部805と、相関度演算部806と、トリミング部807を含む。ここで、画像処理装置105の各部について、図9に示すの本実施形態に係る入力された画像データを自動でトリミングする全体フローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS901において、撮像装置100にて画像の撮影を行い、一次記憶装置104に記憶された撮影画像データを入力し、領域代表値生成部801は、入力された画像データから領域分割し、領域毎に代表値を生成(算出)する。ここで、領域代表値生成部801は、CPU103から与えられる分割情報に従い、領域分割を行う。本実施形態では、図4に示すような、画像を横方向に12等分、縦方向に8等分する。なお、本実施形態では、方形(ブロック)状に分割をしているが、三角形、六角形などの多角形形状をはじめ、任意の形状の領域に分割してもよい。そして、CPU103は、分割した領域毎に、領域に含まれる全ての画素の輝度値の平均値を領域の代表輝度値として求める。なお、本実施形態では、領域の代表値を輝度の平均値としているが、彩度、色相、周波数成分などの平均値を領域の代表値として求めてもよい。
次に、ステップS902において、領域代表値生成部801は、ステップS901で求められた二次元の代表値画像を、CPU103から与えられる所定の閾値に従い、代表値を正規化する。例えば、二値の正規化を行う場合、代表値が128以上のとき255とし、128以内のとき0として代表値を更新する。また、テンプレート記憶部802は、一次記憶装置104に予め記憶された構図を特定するためのテンプレート画像データを入力する。そして、CPU103から与えられる撮影画像データのアスペクト比およびサイズ(画素数)情報に基づいてテンプレート画像を縮小または拡大を行い、記憶する。ここで、本実施形態では、図5(A)に示すように、外周とその内部で異なる値を持つ額縁構図用のテンプレート画像を用いる。
次に、ステップS903において、人体検出部803は、一次記憶装置104に記憶された撮影画像データを入力し、人体特徴量データ(辞書)を用いて画像内の主要被写体である人体を検出する。なお、人体検出には、頭と肩のシルエット形状を検出する公知の方法を用いてよい。本実施形態では、検出された人体の領域は方形(ブロック)で表現する。
次に、ステップS904において、焦点情報取得部804は、操作部109でユーザから設定された複数のオートフォーカス(AF)フレーム(複数の焦点領域)の内の1つの画面内の位置情報(焦点位置)を取得する。ここで、第1実施形態と同様に、図6(A)に示すように、測距点の位置を示す測距点が表示部108によりファインダ視野内に表示される。例えば、図6(B)に示すように、AF測距点と画面内の位置座標の対応を予めテーブルデータとして一次記憶装置104に保持しておき、選択されたAF測距点の画面内の縦横の位置を表す座標を取得する。また、表示部108上にタッチパネルが含まれる場合には、タッチパネルを介して表示部108上の一点を指定することで、その位置座標を取得する。なお、予め定められた設定に従ってCPU103が自動で選択した測距点位置の座標を取得してもよい。
次に、ステップS905において、領域代表値更新部805は、代表輝度値を更新する。つまり、ステップS902で求めたブロック毎の代表値を、ステップS903で検出した人体検出領域と、ステップS904で取得したAFフレームの座標の重心位置を用いて、テンプレート記憶部802に記憶されたテンプレート画像のある画素値で置き換える。ここで、図5(A)に示す外周とその内部で異なる値を持つテンプレート画像を用いた場合の代表値の更新について、図10(A)に示すようなトンネル内の人物を撮影するシーンを例に説明する。図10(A)は、逆光で人物が暗くなり、ステップS902の代表値の正規化を行う閾値によっては、人物を含む周辺の代表値が、図10(B)に示すようにトンネル部分の代表値と同じ値(0)で算出される場合がある。この場合、相関度算出部806で相関度が低く算出され、その結果、好適なトリミングを行うことができない可能性がある。そこで、ステップS904で取得したAFフレームの座標位置が、ステップS903で検出された人体検出領域内に含まれる箇所において、図10(C)に示すように、人体領域1001をテンプレート画像の内部の値(255)に置き換える。
次に、ステップS906において、相関度判定部806は、相関度演算を行う。具体的には、相関度を求める対象の、ステップS905で求めたブロック毎の代表値と、ステップS902で記憶されたテンプレート画像の画素値において、対応する位置のブロックの代表値と画素値の差分絶対値を、全てのブロックについて求める。そして、求められた全てのブロックの差分絶対値を加算した値である差分絶対値の和を求める。ここで、第1実施形態と同様に、本実施形態においても、差分絶対値の和が小さいほど相関度が高いことを意味する。以上の処理を、二次元の代表値画像の左上を開始点として右下までテンプレート画像を走査して行う。そして、求められた複数の差分絶対値の和のうち、差分絶対値の和が小さくなる複数のテンプレート位置座標を求める。本実施形態では、相関度が上位となる3つの位置座標を候補として抽出する。ステップS907において、トリミング部807は、ステップS906で求められたテンプレート位置座標からテンプレート画像のサイズでトリミングを行う。
ここで、本実施形態のように、ステップS905で人体領域の代表値を更新する場合と、第1の実施形態のように、代表値を更新しない場合のトリミング例について説明する。図11(A)は、代表値を更新しない場合のトリミング例を示す図であり、図11(B)は、代表値を更新する場合のトリミング例を示す図である。図11(A)に示すように、代表値を更新しない場合は、ステップS906で求めたテンプレート位置座標から、トリミング枠1101となり、人物の首辺りでトリミングされてしまうため、全画面に対して人物の占めるバランスが良くなく、見栄えも良くない。一方、図11(B)に示すように、代表値を更新する場合は、トリミング枠1102となり、人物の占めるバランスが良く、好適なトリミングを行うことができる。
以上、本実施形態によれば、人体が検出された領域の代表輝度値をテンプレート画像のある画素値に置き換える。これにより相関度算出の精度を向上させることができる。従って、自動で行うトリミングの際にAFフレーム位置情報を用いることで、ユーザが着目している被写体が優先的にトリミングされるため、ユーザの意図を反映した好適なトリミングを行うことができる。
また、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および変更が可能である。
104 一次記憶装置
105 画像処理装置
201 領域代表値生成部
203 相関度演算部
204 焦点情報取得部
205 AF位置判定部
206 トリミング部
105 画像処理装置
201 領域代表値生成部
203 相関度演算部
204 焦点情報取得部
205 AF位置判定部
206 トリミング部
Claims (10)
- 入力された画像を複数に分割した領域ごとの代表値を算出する第1の算出手段と、
前記算出した代表値と記憶手段に記憶されている構図を特定するためのテンプレートとの相関度を算出する第2の算出手段と、
複数の焦点領域について、焦点位置を取得する取得手段と、
前記第2の算出手段で算出した相関度のうち、相関度の高い領域に、前記取得した焦点位置が含まれるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に応じて、前記テンプレートの構図に従ってトリミングを行うトリミング手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記入力された画像に主要被写体を示す領域を検出する検出手段
をさらに備え、
前記第1の算出手段は、前記検出手段で検出した前記主要被写体を示す領域と、前記取得した焦点位置に基づいて前記代表値を更新し、
前記第2の算出手段は、前記更新した代表値と、前記テンプレートに基づいて相関度を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記検出手段は、前記主要被写体を示す領域として、人体を示す領域を検出する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記第1の算出手段は、所定の閾値に従って前記代表値を正規化し、前記第2の算出手段は、前記正規化した代表値を用いて前記テンプレートとの相関度を算出する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第2の算出手段は、前記分割した領域ごとの前記正規化した代表値と前記テンプレートにおけるブロックごとの画素値の差分絶対値に従って前記相関度を算出する
ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記トリミング手段は、前記判定手段で前記相関度の高い領域に前記焦点位置が含まれると判定された場合、前記相関度の高い領域を前記テンプレートの構図に従ってトリミングを行う
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記トリミング手段は、前記判定手段で前記相関度の高い領域に前記焦点位置が含まれないと判定された場合、前記テンプレートの構図とは別の構図でトリミングを行う
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記代表値は、前記分割した領域ごとに含まれる画素の輝度の平均値である
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 入力された画像を複数に分割した領域ごとの代表値を算出する第1の算出工程と、
前記算出した代表値と記憶手段に記憶されている構図を特定するためのテンプレートとの相関度を算出する第2の算出工程と、
複数の焦点領域について、焦点位置を取得する取得工程と、
前記第2の算出工程にて算出した相関度のうち、相関度の高い領域に、前記取得した焦点位置が含まれるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果に応じて、前記テンプレートの構図に従ってトリミングを行うトリミング工程と、
を有する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 被写体像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得た画像に対して画像処理を行う請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
を備える撮像装置。
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JP2016141173A JP2018014546A (ja) | 2016-07-19 | 2016-07-19 | 画像処理装置、画像処理方法、及び撮像装置 |
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