JP2019179951A - Imaging device - Google Patents

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稔 坂井田
Minoru Sakaida
稔 坂井田
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Abstract

To provide an imaging device that can detect an accurate motion vector value in a pre-read pixel and can feed back correct motion vector information.SOLUTION: An imaging device comprises: an imaging element that has a first pixel and a second pixel that can read while thinning out pixels as a thinning-out unit; imaging element control means that reads a signal from the second pixel first and subsequently reads a signal from the first pixel; pixel signal rearranging means that rearranges the signal from the first pixel and the signal from the second pixel into image signals in a pixel array configuration of the imaging element; first motion vector detection means that performs motion vector detection processing on the signal from the second pixel; and second motion vector detection means that performs motion vector detection processing on the pixel signals rearranged by image signal rearranging means. The first motion vector detection means is controlled on the basis of the thinning-out unit of the second pixel, and the second motion vector detection means is controlled on the basis of a result of detection performed by the first motion vector detection means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、動きベクトル検出に関する。   The present invention relates to motion vector detection.

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置を用いて撮影された映像に対して手ぶれ補正を施すためには、フレーム画像間の動き量を検出して複数枚の画像に対して位置合わせを行う必要がある。フレーム画像間の動き量を検出する方法としては、ジャイロセンサのような外部機器の情報を用いたり、撮影されたフレーム画像から動き量を推定したりする方法等がある。   In order to perform camera shake correction on video shot using an imaging device such as a digital still camera or a digital video camera, the amount of motion between frame images is detected and alignment is performed on a plurality of images. There is a need. As a method for detecting the amount of motion between frame images, there are a method of using information of an external device such as a gyro sensor, a method of estimating the amount of motion from a captured frame image, and the like.

フレーム画像を用いた動き量推定の方法は従来から種々提案されているが、その代表的なものとしてテンプレートマッチングによる動きベクトル検出がある。テンプレートマッチングでは、まず映像中のある2枚のフレーム画像の一方を原画像、もう一方を参照画像とする。そして、原画像上に配置した所定の大きさの矩形領域をテンプレートブロックとし、参照画像の各位置においてテンプレートブロック内の画素値の分布との相関を求める。このとき、参照画像中で最も相関が高くなる位置がテンプレートブロックの移動先であり、原画像上でのテンプレートブロックの位置を基準とした時の移動先への向きと移動量が動きベクトルとなる。   Various methods for estimating the amount of motion using a frame image have been proposed in the past. A typical example is motion vector detection by template matching. In template matching, first, one of two frame images in a video is used as an original image and the other is used as a reference image. Then, a rectangular area having a predetermined size arranged on the original image is used as a template block, and a correlation with a distribution of pixel values in the template block is obtained at each position of the reference image. At this time, the position where the correlation is highest in the reference image is the destination of the template block, and the direction and amount of movement to the destination when the position of the template block on the original image is used as a reference is the motion vector. .

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の多画素化に伴い、テンプレートマッチングによる動きベクトル検出は、テンプレートサイズや探索範囲の拡大により、1Vにおける計算量が膨大になる課題がある。   In recent years, with the increase in the number of pixels of an imaging apparatus such as a digital still camera or a digital video camera, motion vector detection by template matching has a problem that the amount of calculation at 1V becomes enormous due to expansion of the template size and search range.

特許文献1は、撮像素子における、焦点検出用の画素を先に読み出し、残りの本線映像用の画素を後に読み出す、ことで、オートフォーカス処理のための測距演算を高速化する、技術を示したものである。   Patent Document 1 shows a technique for speeding up a ranging calculation for autofocus processing by first reading out pixels for focus detection in an image sensor and reading out the remaining main line image pixels later. It is a thing.

本技術を応用することで、事前に先読みした画素にて、計算量の少ない、簡易的な動きベクトル検出を行い、その結果を、本線映像信号を用いた、主の動きベクトル検出処理へフィードバックすることで、テンプレートサイズや探索範囲を限定して、主の動きベクトル検出処理の計算量を削減することが考えられる。   By applying this technology, simple motion vector detection with a small amount of calculation is performed on the prefetched pixels in advance, and the result is fed back to the main motion vector detection processing using the main video signal. Thus, it is conceivable to reduce the amount of calculation of the main motion vector detection process by limiting the template size and the search range.

特開2016−72695号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-72695

事前に先読みした画素にて、簡易的な動きベクトル検出を実施する際、画素間引きによって失われた情報を考慮して、テンプレート形状やサイズ、探索範囲を変更しないと、精度の良くない動きベクトル値が求められてしまう。   When performing simple motion vector detection with pre-read pixels, the motion vector value is not accurate unless the template shape, size, and search range are changed in consideration of information lost by pixel thinning. Is required.

また、同様に、画素間引きによって失われた情報を考慮して、算出した動きベクトル値を、主の動きベクトル検出処理にフィードバックしないと、誤った動きベクトル情報をフィードバックする可能性がある。   Similarly, if the calculated motion vector value is not fed back to the main motion vector detection process in consideration of information lost due to pixel decimation, incorrect motion vector information may be fed back.

上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
第1の撮像画素と、1以上の画素を間引き単位として間引いて読み出すことが可能な第2の撮像画素を有し、光学系により結像された被写体像を画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子が露光された後に、前記第2の撮像画素の信号を先に読み出し、読み出していない残りの第1の撮像画素の信号を後から読み出す撮像素子制御手段と、前記第1の撮像画素の信号と第2の撮像画素の信号を、前記撮像素子の画素配列構成の画像信号に並び替える、画素信号並び替え手段と、前記第2の撮像画素の信号に対し、動きベクトル検出処理を行う第1の動きベクトル検出手段と、前記画像信号並び替え手段によって、並び替えられた画像信号に対し、動きベクトル検出処理を行う第2の動きベクトル検出手段を有し、前記第1の動きベクトル検出手段は、前記第2の撮像画素の間引き単位に基づいて、制御が為され、前記第2の動きベクトル検出手段は、前記第1の動きベクトル検出手段の動きベクトル検出結果に基づいて、制御が為されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an imaging apparatus according to the present invention provides:
An imaging device having a first imaging pixel and a second imaging pixel that can be read by thinning out one or more pixels as a thinning unit, and that converts a subject image formed by an optical system into an image signal;
After the image sensor is exposed, an image sensor control unit that reads the signal of the second image pickup pixel first and reads the signals of the remaining first image pickup pixels that have not been read later; and the first image pickup pixel And a signal of the second imaging pixel are rearranged into an image signal having a pixel array configuration of the imaging device, and a motion vector detection process is performed on the signal of the second imaging pixel. A first motion vector detecting means; and a second motion vector detecting means for performing a motion vector detection process on the image signals rearranged by the image signal rearranging means, and the first motion vector detecting means The means is controlled based on the thinning unit of the second imaging pixel, and the second motion vector detection means is based on the motion vector detection result of the first motion vector detection means. Te, wherein the control is performed.

本発明に係る撮像装置によれば、先読みした画素に対して、精度の良い動きベクトル値を検出することが出来、本線映像信号に対する動きベクトル検出処理に対し、正しい動きベクトル情報をフィードバック出来る。   According to the imaging apparatus of the present invention, it is possible to detect an accurate motion vector value for a pre-read pixel, and to feed back correct motion vector information to the motion vector detection process for the main line video signal.

本発明の実施形態に係る撮像装置であるデジタルカメラのブロック図である。1 is a block diagram of a digital camera that is an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る撮像素子0103の読み出し順序の説明図である。It is explanatory drawing of the read-out order of the image pick-up element 0103 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画素並び替え手段0106の並び替え制御の説明図である。It is explanatory drawing of the rearrangement control of the pixel rearrangement means 0106 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る本線画像に対する動きベクトル検出処理のテンプレート配置例である。It is a template arrangement example of the motion vector detection process with respect to the main line image which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る先読み画像に対する動きベクトル検出処理のテンプレート配置例である。It is a template arrangement | positioning example of the motion vector detection process with respect to the prefetch image which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る動きベクトル検出処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the motion vector detection process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る本線画像に対する動きベクトル検出処理の探索範囲制御例である。It is an example of search range control of the motion vector detection process with respect to the main line image which concerns on embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る撮像装置であるデジタルカメラのブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram of a digital camera which is an imaging apparatus according to the present invention.

図1において、光学系0101はレンズおよび絞りなどを備えており、撮影の際、光学系駆動手段0102でフォーカス調節および露出調節を行い、撮像素子0103に光学像を結像する。撮像素子0103は、光学像を電気信号に変換する光電変換機能を有し、CCDやCMOSセンサ等で構成される。   In FIG. 1, an optical system 0101 includes a lens, a diaphragm, and the like, and at the time of shooting, an optical system driving unit 0102 performs focus adjustment and exposure adjustment to form an optical image on an image sensor 0103. The image sensor 0103 has a photoelectric conversion function for converting an optical image into an electrical signal, and is configured by a CCD, a CMOS sensor, or the like.

撮像素子0103は、撮影の際、撮像素子駆動手段0104にて、画素並べ替え手段0105、表示用画像処理手段0108、第1の動きベクトル検出手段0110で使用する先読み画素の読み出し、並びに、画素並び替え手段0105で使用する後読み画素の読み出し、の制御が行われる。   The image sensor 0103 reads out the pre-read pixels used in the pixel rearrangement unit 0105, the display image processing unit 0108, and the first motion vector detection unit 0110, and the pixel arrangement in the image sensor driving unit 0104 at the time of shooting. Control of readout of post-read pixels used in the replacement unit 0105 is performed.

画素並び替え手段0105は、撮像素子0103から出力される先読み画素群と後読み画素群を、元のラスタスキャンの画素構成に戻して、メモリ0113へ書き込む。   The pixel rearranging unit 0105 returns the pre-read pixel group and the post-read pixel group output from the image sensor 0103 to the original raster scan pixel configuration and writes them in the memory 0113.

本線用画像処理手段0107は、メモリ0113に配置されたラスタスキャンの画素構成となった画像(以降、本線画像と呼称する)に対し、ノイズリダクションや現像処理等の、各種画像処理を実施し、処理画像をメモリ0113に書き戻す。以降、本線用画像処理が為された本線画像は、メモリ0113を介して、記録装置に渡される。   The main line image processing means 0107 performs various image processing such as noise reduction and development processing on an image having a raster scan pixel configuration (hereinafter referred to as a main line image) arranged in the memory 0113, The processed image is written back to the memory 0113. Thereafter, the main line image subjected to the main line image processing is transferred to the recording apparatus via the memory 0113.

表示用画像処理手段0108は、撮像素子0103から出力される先読み画素群に対し、ノイズリダクションや現像処理、水平リサイズ処理等の、各種画像処理を実施し、処理画像をメモリ0113に書く。以降、表示用画像処理が為された先読み画素群は、メモリ0113を介して、表示装置や第1の動きベクトル検出手段0111に渡される。   The display image processing unit 0108 performs various image processing such as noise reduction, development processing, and horizontal resizing processing on the prefetched pixel group output from the image sensor 0103, and writes the processed image in the memory 0113. Thereafter, the prefetched pixel group that has undergone display image processing is transferred to the display device and the first motion vector detecting means 0111 via the memory 0113.

尚、本線用画像処理手段0107と、表示用画像処理手段0108の違いとしては、表示用画像処理手段0108は、パネルやEVFなどの表示手段に出力する画像を生成するため、本線用画像処理手段0107に対し、高速化ならびに省電化を考慮した回路構成となる。   The main line image processing unit 0107 and the display image processing unit 0108 are different from each other in that the display image processing unit 0108 generates an image to be output to a display unit such as a panel or EVF. In contrast to 0107, the circuit configuration takes into consideration higher speed and power saving.

第1の動きベクトル検出手段0110は、撮像素子0103から出力される先読み画素群、ならびに、メモリ0113に配置された1V前の先読み画素群を入力として、動きベクトル検出処理を行う。動きベクトル検出結果はCPU0112を介して取得する。   The first motion vector detection unit 0110 performs a motion vector detection process using the prefetched pixel group output from the image sensor 0103 and the prefetched pixel group 1V before arranged in the memory 0113 as inputs. The motion vector detection result is acquired via the CPU 0112.

第2の動きベクトル検出手段0111は、メモリ0113に配置された、本線画像と、1V前の本線画像を入力として、動きベクトル検出処理を行う。   The second motion vector detection unit 0111 performs a motion vector detection process using the main line image and the main line image 1V before arranged in the memory 0113 as inputs.

動きベクトル検出結果はCPU0112を介して取得する。CPU0112は、撮像処理装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ等で構成され、各機能ブロックに対して動作指示を行い、各種の制御処理を実行する。   The motion vector detection result is acquired via the CPU 0112. The CPU 0112 is configured by a microcomputer or the like that controls the entire imaging processing apparatus, and gives operation instructions to each functional block to execute various control processes.

メモリ(DRAM)0113は、データを記憶するメモリで、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像のデータや、CPU112の動作用の定数、プログラム、等を格納するのに十分な記憶容量を備える。   A memory (DRAM) 0113 is a memory for storing data, and has a sufficient storage capacity for storing a predetermined number of still images, moving image data for a predetermined time, constants for operating the CPU 112, programs, and the like. .

次に、撮像素子0103の読み出し制御と、画素並び替え手段0105の並び替え処理について説明する。尚、撮像素子0103の具体的な駆動制御については、例えば、先行文献1で示される構成、並びに駆動制御が考えられる。ここでは、本発明における画素の読み出し順序について、説明する。   Next, readout control of the image sensor 0103 and rearrangement processing of the pixel rearrangement unit 0105 will be described. As specific drive control of the image sensor 0103, for example, the configuration shown in the prior art document 1 and drive control can be considered. Here, a pixel reading order in the present invention will be described.

図2は、画素の読み出し順序の詳細を説明したものである。   FIG. 2 illustrates details of the pixel readout order.

0201は撮像素子0103を構成する画素を示しており、灰色で示される画素行0202は、先読み画素、白色で示される画素行0203は、後読み画素を示す。本発明の実施形態としては、先読み画素は、行単位となっており、4行周期で先読み行が存在する。(行番号0000、0004、0008、0012...)撮像素子0103は、所定の駆動に従って、先読み行0202を読み出し、先読み行0202を全て読み出し終わった後に、後読み行0203を読み出す。尚、以降、先読み行0202で構成された画像を先読み画像、後読み行0203で構成された画像を後読み画像、と呼称する。   Reference numeral 0201 denotes a pixel constituting the image sensor 0103. A pixel row 0202 indicated by gray indicates a pre-read pixel, and a pixel row 0203 indicated by white indicates a post-read pixel. In the embodiment of the present invention, the prefetch pixels are in units of rows, and there are prefetch rows in a four-row cycle. (Row numbers 0000, 0004, 0008, 0012...) The image sensor 0103 reads the prefetch row 0202 according to a predetermined drive, and after reading all the prefetch rows 0202, reads the post-read row 0203. In the following description, an image composed of the prefetch line 0202 is referred to as a prefetch image, and an image composed of the postfetch line 0203 is referred to as a preread image.

画素並び替え手段0106は、メモリ0113に先読み画像や後読み画像を書き込む際、メモリの書き込みアドレスに対して、オフセットを付与して、書き込む制御を行う。図3は、画素並び替え手段0106が先読み画像、後読み画像、其々に対して、メモリアドレスのオフセットの考え方を示したものである。先読み画像のオフセットの考え方としては、まず行番号0000の先読み画素群については、開始アドレスから順に書き込んでいく。   The pixel rearrangement unit 0106 performs writing control by adding an offset to the write address of the memory when writing the pre-read image and the post-read image in the memory 0113. FIG. 3 shows the concept of the memory address offset for the pre-read image and the post-read image by the pixel rearrangement unit 0106. As a concept of offset of the prefetch image, first, the prefetch pixel group of the row number 0000 is written in order from the start address.

続いて、行番号0004の先読み画素群については、0000の書き込み終了アドレスに対して、行番号0001、0002、0003の3行分の書き込み領域をオフセットoffset1として加算したアドレスを行番号0004の書き込み開始アドレスとして書き込みを開始する。続いて、行番号0008の先読み画素群については、0004の書き込み終了アドレスに対して、オフセットoffset1を加算したアドレスを行番号0008の書き込み開始アドレスとして書き込みを開始する。この手順が、先読み画像の入力が終わるまで実施される。   Subsequently, for the pre-read pixel group of the row number 0004, the write start of the row number 0004 is started by adding the write area for three rows of the row numbers 0001, 0002, and 0003 as the offset offset1 to the write end address of 0000. Start writing as an address. Subsequently, for the pre-read pixel group of row number 0008, writing is started with an address obtained by adding offset offset1 to the write end address of 0004 as the write start address of row number 0008. This procedure is performed until the input of the prefetch image is completed.

後読み画像のオフセットの考え方としては、まず行番号0001の後読み画素群については、開始アドレスに対し、既に書き込み済みの行番号0000の領域をオフセットoffset2として加算したアドレスを開始アドレスとして、順に書き込んでいく。   As a way of thinking about the offset of the post-reading image, first, for the post-reading pixel group of the row number 0001, an address obtained by adding the already written area of the row number 0000 as the offset offset2 to the start address is sequentially written as a start address. Go.

続いて、行番号0002、0003の後読み画素群も連続して書き込んでいく。行番号0005の後読み画素群については、行番号0003の書き込み終了アドレスに対し、オフセットoffset2を加算したアドレスを開始アドレスとして、順に書き込んでいく。   Subsequently, after-reading pixel groups of row numbers 0002 and 0003 are also written continuously. For the post-reading pixel group at the line number 0005, the address obtained by adding the offset offset2 to the write end address at the line number 0003 is sequentially written as a start address.

続いて、行番号0006、0007の後読み画素群も連続して書き込んでいく。この手順が、後読み画像の入力が終わるまで実施され、全て完了すると、メモリ0113上には、ラスタスキャン順に本線画像が配置されることとなる。尚、画素並び替えの手法としては、画素並び替え手段0113内に、先読み画像をため込むバッファ(SRAM)を有する構成として、回路内で直接並び替え処理を行う手法としてもよい。また、メモリ0113への書き込みでは並び替えをせず、メモリ0113から、本線画像を読み出す際に、オフセットを付けて読み出すことで、ラスタスキャン順に読み出す手法をとってもよい。   Subsequently, post-reading pixel groups of row numbers 0006 and 0007 are also written continuously. This procedure is performed until the input of the post-reading image is completed. When all of the procedures are completed, the main line images are arranged on the memory 0113 in the raster scan order. The pixel rearrangement method may be a method in which the pixel rearrangement process is performed directly in the circuit as a configuration in which the pixel rearrangement unit 0113 includes a buffer (SRAM) for storing the pre-read image. In addition, when writing to the memory 0113, rearrangement is not performed, and when reading the main line image from the memory 0113, a method of reading in the raster scan order by adding an offset may be used.

次に、第1の動きベクトル検出手段0110と第2の動きベクトル検出手段0111の処理とその制御について説明する。動きベクトル検出手段0110、0111の構成は共通のため、第2の動きベクトル検出手段0111で説明する。   Next, processing and control of the first motion vector detection unit 0110 and the second motion vector detection unit 0111 will be described. Since the configuration of the motion vector detection units 0110 and 0111 is common, the second motion vector detection unit 0111 will be described.

CPU0112で決定された、テンプレート配置に基づいて、入力された2枚のフレーム画像間での動きベクトルを検出する。動きベクトル検出方法に関しては、本実施例では、テンプレートマッチング方式を用いる。現Vの画像信号を原画像、1V前の画像信号を参照画像とし、図4は、第2の動きベクトル検出手段0111における、本線画像に対するテンプレート配置例を示している。画像0401中の任意の位置にテンプレート0402を配置し、テンプレート0402と参照画像の各領域との相関値を算出する。尚、0403はテンプレートの重心を示している。このとき、参照画像の全領域に対して相関値を算出するのでは演算量が膨大なものとなるため、実際には0403に示すように参照画像上の相関値を算出する矩形領域を探索範囲として設定する。   Based on the template arrangement determined by the CPU 0112, a motion vector between the two input frame images is detected. With respect to the motion vector detection method, a template matching method is used in the present embodiment. The image signal of the current V is the original image, and the image signal before 1 V is the reference image. FIG. 4 shows an example of the template arrangement for the main line image in the second motion vector detection means 0111. A template 0402 is arranged at an arbitrary position in the image 0401, and a correlation value between the template 0402 and each region of the reference image is calculated. Reference numeral 0403 denotes the center of gravity of the template. At this time, calculating the correlation value for the entire area of the reference image requires a large amount of calculation. Therefore, as shown in 0403, a rectangular area for calculating the correlation value on the reference image is actually searched for. Set as.

ここで、探索範囲0403の位置や大きさについては特に制限は無いが、探索範囲0403の内部にテンプレート0402の移動先に相当する領域が含まれていないと正しい動きベクトルを検出することは出来ない。本実施例では、相関値の算出方法の一例として差分絶対値和(Sum of Absolute Difference、以下SADと略す)を使用する。SADの計算式を式1に示す。   Here, the position and size of the search range 0403 are not particularly limited, but a correct motion vector cannot be detected if the search range 0403 does not include an area corresponding to the movement destination of the template 0402. . In this embodiment, a sum of absolute difference (hereinafter abbreviated as SAD) is used as an example of a correlation value calculation method. The calculation formula of SAD is shown in Formula 1.

式1において、f(i,j)はテンプレート0402内の座標(i,j)における画素値を表しており、g(i,j)は探索範囲0403において相関値算出の対象となる領域内の各画素値を表す。相関値算出対象領域は、テンプレート0402と同じ大きさである。 In Expression 1, f (i, j) represents a pixel value at the coordinates (i, j) in the template 0402, and g (i, j) represents a correlation value calculation target area in the search range 0403. Each pixel value is represented. The correlation value calculation target area is the same size as the template 0402.

そしてSADでは、両ブロック内の各画素値f(i,j)及びg(i,j)について差の絶対値を計算し、その総和を求めることで相関値S_SADを得ることが出来る。従って、相関値S_SADの値が小さいほど両ブロック間の輝度値の差分が小さい、つまりテンプレート202と相関値算出領域内のテクスチャが類似していることを表している。   In SAD, the absolute value of the difference is calculated for each pixel value f (i, j) and g (i, j) in both blocks, and the correlation value S_SAD can be obtained by obtaining the sum. Therefore, the smaller the correlation value S_SAD, the smaller the difference in luminance value between the two blocks, that is, the similarity between the template 202 and the texture in the correlation value calculation area.

尚、本実施例では、相関値の一例としてSADを使用しているが、これに限るものではなく、差分二乗和(SSD)や正規化相互相関(NCC)等の他の相関値を用いても良い。   In this embodiment, SAD is used as an example of the correlation value, but the present invention is not limited to this, and other correlation values such as sum of squares of differences (SSD) and normalized cross correlation (NCC) are used. Also good.

テンプレート配置に関しては、例えば、図4で示されるように、テンプレート0402は、水平サイズがTX画素、垂直サイズがTY画素であり、動きベクトルの探索範囲0403は、左右方向SX画素、上下方向SY画素であり、テンプレート0402間の距離は、水平DX画素、垂直がDY画素で設定され、格子上に枠配置が為される。また、少ないテンプレート数で、広範囲の動きベクトルを観察できるように、千鳥状にテンプレートを配置しても良い。尚、TX、TY、DX、DY、SX、SYといったパラメータは、目的に応じて、任意の値に変更が可能である。また、本実施形態においては、テンプレート配置は固定としたが、特開2017−72913で示されるような、テンプレート位置(テンプレート重心0403)を、画像の特徴点解析結果に基づいて決定してもよい。   Regarding the template arrangement, for example, as shown in FIG. 4, the template 0402 has a horizontal size of TX pixels and a vertical size of TY pixels, and the motion vector search range 0403 has a horizontal SX pixel and a vertical SY pixel. The distance between the templates 0402 is set by horizontal DX pixels and vertical DY pixels, and a frame is arranged on the lattice. Further, the templates may be arranged in a staggered pattern so that a wide range of motion vectors can be observed with a small number of templates. Parameters such as TX, TY, DX, DY, SX, and SY can be changed to arbitrary values according to the purpose. In the present embodiment, the template arrangement is fixed, but the template position (template centroid 0403) as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-72913 may be determined based on the image feature point analysis result. .

図5は、第1の動きベクトル検出手段0111における、先読み画像に対するテンプレート配置例を示している。本実施形態において、先読み画像は、本線画像に対し、垂直サイズが1/4となっている。垂直方向に画素が間引かれるので、本線画像の設定に対し、間引き量に応じて、垂直方向の設定を変更する。本実施形態においては、テンプレート垂直サイズTY’、垂直探索SY’、テンプレート間距離DY’を1/4にする。本設定とすることで、本線画像と同効果の動きベクトル検出設定となる。本実施形態では、本線画像の動きベクトル検出設定に合わせた、固定的なテンプレート配置としたが、先読み画像の特徴点解析結果に基づいて、テンプレート配置を決定してもよい。また、計算量削減を目的として、本線画像の動きベクトル検出設定とは異なるテンプレート配置としてもよい。   FIG. 5 shows a template arrangement example for the prefetched image in the first motion vector detecting means 0111. In the present embodiment, the prefetched image has a vertical size of 1/4 with respect to the main line image. Since the pixels are thinned out in the vertical direction, the setting in the vertical direction is changed according to the thinning amount with respect to the setting of the main line image. In the present embodiment, the template vertical size TY ′, the vertical search SY ′, and the inter-template distance DY ′ are set to ¼. With this setting, the motion vector detection setting has the same effect as the main line image. In the present embodiment, the fixed template arrangement is set in accordance with the motion vector detection setting of the main line image. However, the template arrangement may be determined based on the feature point analysis result of the prefetched image. Further, for the purpose of reducing the amount of calculation, a template arrangement different from the main line image motion vector detection setting may be used.

次に本実施形態における、動きベクトル検出処理の制御について説明をする。図6は本実施形態における、動きベクトル検出処理のタイミングチャートを示している。先読み画像に対する、第1の動きベクトル検出手段0110の動きベクトル検出処理が終了すると、CPU0112は、第1の動きベクトル検出結果(ベクトル値)を取得する。CPU0112は、第1の動きベクトル検出結果に基づいて、第2の動きベクトル検出手段0111の設定を決定する。第1の動きベクトル検出結果は、間引き読みされた画像信号で処理が為されたものであるため、本実施形態は、第2の動きベクトル検出手段0111に対し、図7(a)(b)(c)の3つの形態の何れか、またはその複合という形で、フィードバックが実施される。また、本実施形態においては、探索範囲を制御して、テンプレートマッチングの計算量を削減する。   Next, control of motion vector detection processing in this embodiment will be described. FIG. 6 shows a timing chart of motion vector detection processing in the present embodiment. When the motion vector detection processing of the first motion vector detection unit 0110 for the pre-read image is completed, the CPU 0112 acquires a first motion vector detection result (vector value). The CPU 0112 determines the setting of the second motion vector detection unit 0111 based on the first motion vector detection result. Since the first motion vector detection result is processed by the thinned-out image signal, the present embodiment is compared with the second motion vector detection unit 0111 in FIGS. 7 (a) and 7 (b). Feedback is implemented in any of the three forms of (c) or a combination thereof. In the present embodiment, the search range is controlled to reduce the amount of calculation for template matching.

第1の動きベクトル検出手段で求められる、水平方向の動きベクトル値の向き(動きベクトル値の符号)のみを参照する。第2の動きベクトル検出手段0111は、第1の動きベクトル検出結果で求められた水平方向の向きとは逆の方向は探索しない。例えば、テンプレート0702は、第1の動きベクトル検出結果が、右方向であったため、左方向は探索しないような探索範囲となっている。   Only the direction of the motion vector value in the horizontal direction (sign of the motion vector value) obtained by the first motion vector detection means is referred to. The second motion vector detection means 0111 does not search for a direction opposite to the horizontal direction obtained from the first motion vector detection result. For example, the template 0702 has a search range in which the left direction is not searched because the first motion vector detection result is the right direction.

第1の動きベクトル検出手段で求められる、水平方向の動きベクトル値はそのままCPUで、防振制御に使用し、第2の動きベクトル検出手段は、垂直方向のみ探索する。   The horizontal motion vector value obtained by the first motion vector detection means is directly used by the CPU for image stabilization control, and the second motion vector detection means searches only in the vertical direction.

第1の動きベクトル検出手段で求められる、水平方向・垂直方向、両方の動きベクトル値の向き(動きベクトル値の符号)を参照する。第2の動きベクトル検出手段0111は、第1の動きベクトル検出結果で求められた水平方向・垂直方向の向きとは逆の方向は探索しない。例えば、テンプレート0702は、第1の動きベクトル検出結果が、右方向・下方向であったため、左方向と上方向は探索しないような探索範囲となる。   Reference is made to the direction of the motion vector values in both the horizontal and vertical directions (sign of the motion vector value) obtained by the first motion vector detection means. The second motion vector detection unit 0111 does not search for a direction opposite to the horizontal direction / vertical direction obtained from the first motion vector detection result. For example, the template 0702 has a search range in which the left direction and the upward direction are not searched because the first motion vector detection result is the right direction and the downward direction.

各テンプレートの探索範囲において、(a)(b)(c)を切り替えるような複合処理を実施する場合の指標としては、第1の動きベクトル検出手段0110において求められる、低コントラスト判定や繰り返し被写体判定などの、信頼度(苦手)判定結果を、使用することが考えられる。   In the search range of each template, as an index for performing a composite process such as switching between (a), (b), and (c), low contrast determination or repeated subject determination obtained by the first motion vector detection means 0110 It is conceivable to use the reliability (unsatisfactory) determination result such as.

また、本実施例では、フィードバック対象を、第2の動きベクトル検出手段0112の探索範囲設定に限定したが、テンプレートサイズやテンプレート配置などの設定にフィードバックしてもよい。   In this embodiment, the feedback target is limited to the search range setting of the second motion vector detecting unit 0112. However, the feedback may be fed back to the settings such as the template size and the template arrangement.

上記の通り、本実施形態によれば、先読み画像の間引き構成に応じ、第1の動きベクトル検出手段の設定が適切なものとする。更に、第2の動きベクトル検出手段へ、情報を絞ってフィードバックすることで、テンプレートマッチング処理の計算量を適切に削減する。   As described above, according to the present embodiment, the setting of the first motion vector detection unit is appropriate according to the thinning configuration of the prefetched image. Furthermore, the amount of calculation of the template matching process is appropriately reduced by narrowing down the information and feeding it back to the second motion vector detecting means.

なお、本発明は、2つの動きベクトル検出手段を、1つの動きベクトル検出手段で構成し、時分割で、先読み画像の動きベクトル検出処理と、本線画像の動きベクトル検出処理を処理する構成としてもよい。   In the present invention, the two motion vector detection means may be configured by one motion vector detection means, and the motion vector detection process for the prefetched image and the motion vector detection process for the main line image may be processed in a time division manner. Good.

なお、本発明は、撮像素子0103から出力される先読み画素群を、表示用画像信号としたが、焦点検出用信号としてもよい。   In the present invention, the pre-read pixel group output from the image sensor 0103 is a display image signal, but may be a focus detection signal.

0101 光学系、0102 光学系駆動手段、0103 撮像素子 0101 Optical system, 0102 Optical system driving means, 0103 Image sensor

Claims (9)

第1の撮像画素と、1以上の画素を間引き単位として間引いて読み出すことが可能な第2の撮像画素を有し、光学系により結像された被写体像を画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子が露光された後に、前記第2の撮像画素の信号を先に読み出し、読み出していない残りの第1の撮像画素の信号を後から読み出す撮像素子制御手段と、
前記第1の撮像画素の信号と第2の撮像画素の信号を、前記撮像素子の画素配列構成の画像信号に並び替える、画素信号並び替え手段と、
前記第2の撮像画素の信号に対し、動きベクトル検出処理を行う第1の動きベクトル検出手段と、
前記画像信号並び替え手段によって、並び替えられた画像信号に対し、動きベクトル検出処理を行う第2の動きベクトル検出手段を有し、
前記第1の動きベクトル検出手段は、前記第2の撮像画素の間引き単位に基づいて、制御が為され、
前記第2の動きベクトル検出手段は、前記第1の動きベクトル検出手段の動きベクトル検出結果に基づいて制御が為されることを特徴とする撮像装置。
An imaging device having a first imaging pixel and a second imaging pixel that can be read by thinning out one or more pixels as a thinning unit, and that converts a subject image formed by an optical system into an image signal;
After the image sensor is exposed, an image sensor control unit that first reads out the signal of the second image pickup pixel and reads out the signal of the remaining first image pickup pixel that has not been read out;
Pixel signal rearranging means for rearranging the signal of the first imaging pixel and the signal of the second imaging pixel into an image signal having a pixel arrangement configuration of the imaging element;
First motion vector detection means for performing motion vector detection processing on the signal of the second imaging pixel;
A second motion vector detecting means for performing a motion vector detection process on the image signals rearranged by the image signal rearranging means;
The first motion vector detection means is controlled based on a thinning unit of the second imaging pixel,
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the second motion vector detection unit is controlled based on a motion vector detection result of the first motion vector detection unit.
前記第1の動きベクトル検出手段は、前記第2の撮像画素の間引き単位に基づいて、テンプレートマッチング処理のテンプレートサイズ、探索範囲、テンプレート配置位置、の少なくとも1つを調整することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The first motion vector detection unit adjusts at least one of a template size, a search range, and a template arrangement position of template matching processing based on a thinning unit of the second imaging pixel. Item 2. The imaging device according to Item 1. 前記第2の動きベクトル検出手段は、前記第1の動きベクトル検出手段で求められた、動きベクトルの方向に基づいて、テンプレートマッチング処理のテンプレートサイズ、探索範囲、テンプレート配置位置、の少なくとも1つを調整することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The second motion vector detection means determines at least one of a template size, a search range, and a template arrangement position for template matching processing based on the direction of the motion vector obtained by the first motion vector detection means. The imaging apparatus according to claim 2, wherein adjustment is performed. 前記第2の撮像画素の間引き単位が、1以上の画素行であることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 3, wherein the thinning unit of the second imaging pixel is one or more pixel rows. 前記第1の動きベクトル検出手段は、前記第2の撮像画素の間引き行単位に基づいて、テンプレートマッチング処理のテンプレートサイズ、探索範囲、の少なくとも1つの垂直サイズを小さくすることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The first motion vector detection unit reduces at least one vertical size of a template size and a search range of template matching processing based on a thinning-out unit of the second imaging pixel. 5. The imaging device according to 4. 前記第2の動きベクトル検出手段は、前記第1の動きベクトル検出手段で求められた、動きベクトルの方向と逆の方向は、テンプレートマッチング処理の探索範囲としないことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The said 2nd motion vector detection means does not make the direction opposite to the direction of a motion vector calculated | required by the said 1st motion vector detection means the search range of a template matching process. The imaging device described. 前記第2の動きベクトル検出手段は、水平方向の動きベクトル検出は行わないことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5, wherein the second motion vector detection unit does not perform horizontal motion vector detection. 前記第2の撮像画素は、表示処理、焦点検出処理、の少なくとも1つの用途で使用される画素であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the second imaging pixel is a pixel used for at least one of display processing and focus detection processing. 第1の撮像画素と、1以上の画素を間引き単位として間引いて読み出すことが可能な第2の撮像画素を有し、光学系により結像された被写体像を画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子が露光された後に、前記第2の撮像画素の信号を先に読み出し、読み出していない残りの第1の撮像画素の信号を後から読み出す撮像素子制御手段と、
前記第1の撮像画素の信号と第2の撮像画素の信号を、前記撮像素子の画素配列構成の画像信号に並び替える、画素信号並び替え手段と、
前記第2の撮像画素の信号に対する、第1の動きベクトル検出処理と、前記画像信号並び替え手段によって、並び替えられた画像信号に対する、第2の動きベクトル検出処理を、時分割で行う動きベクトル検出手段、
を有し、
前記第1の動きベクトル検出処理は、前記第2の撮像画素の間引き単位に基づいて、制御が為され、
前記第2の動きベクトル検出処理は、前記第1の動きベクトル検出処理の動きベクトル検出結果に基づいて制御が為されることを特徴とする撮像装置。
An imaging device having a first imaging pixel and a second imaging pixel that can be read by thinning out one or more pixels as a thinning unit, and that converts a subject image formed by an optical system into an image signal;
After the image sensor is exposed, an image sensor control unit that first reads out the signal of the second image pickup pixel and reads out the signal of the remaining first image pickup pixel that has not been read out;
Pixel signal rearranging means for rearranging the signal of the first imaging pixel and the signal of the second imaging pixel into an image signal having a pixel arrangement configuration of the imaging element;
A motion vector in which the first motion vector detection process for the signal of the second imaging pixel and the second motion vector detection process for the image signal rearranged by the image signal rearranging unit are performed in a time division manner. Detection means,
Have
The first motion vector detection process is controlled based on a thinning unit of the second imaging pixel,
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the second motion vector detection process is controlled based on a motion vector detection result of the first motion vector detection process.
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