JP2022014068A - Imaging apparatus and control method of the same - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、像振れを低減(補正)する機能を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus having a function of reducing (correcting) image shake.
デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像システム(以下、カメラシステムという)には、手振れ等のカメラ振れに起因する像振れを補正する振れ補正機能を備えているものがある。レンズ交換型カメラシステムには、交換レンズ内で補正レンズを移動させる光学振れ補正を行うとともに、カメラ内で撮像素子により得られる画像データからの切り出し範囲を移動させる電子振れ補正を行うものがある。 Some imaging systems such as digital still cameras and video cameras (hereinafter referred to as camera systems) have a shake correction function for correcting image shake caused by camera shake such as camera shake. Some interchangeable-lens camera systems perform optical shake correction by moving the correction lens within the interchangeable lens, and also perform electronic shake correction by moving the cutout range from the image data obtained by the image pickup element in the camera.
特許文献1には、交換レンズに設けられた振れセンサにより検出されたカメラ振れ量に基づいて交換レンズ側での光学振れ補正とカメラ側での電子振れ補正の分担割合を制御するカメラシステムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a camera system that controls the sharing ratio of optical shake correction on the interchangeable lens side and electronic shake correction on the camera side based on the amount of camera shake detected by a shake sensor provided in the interchangeable lens. Has been done.
しかしながら、特許文献1のカメラシステムでは、温度要因による振れセンサの検出誤差や補正レンズの駆動のカメラ振れに対する追従遅れ等によって補正しきれない像振れ(像振れ残り)をさらに補正するという構成を有していない。 However, the camera system of Patent Document 1 has a configuration of further correcting image shake (image shake residue) that cannot be corrected due to a detection error of the shake sensor due to a temperature factor, a tracking delay of the drive of the correction lens with respect to the camera shake, and the like. I haven't.
本発明は、交換レンズ側とカメラ側のそれぞれで振れ補正を行う場合に良好な振れ補正効果が得られるようにする。 The present invention makes it possible to obtain a good shake correction effect when the shake correction is performed on each of the interchangeable lens side and the camera side.
本発明の一側面としての撮像装置は、振動に対して第1の振れ補正を行う交換レンズの着脱が可能である。該撮像装置は、上記振動に対して第2の振れ補正を行う補正手段と、撮像により得られた画像における複数の領域の動きベクトルを検出するベクトル検出手段と、複数の領域の動きベクトルから代表ベクトルを決定する代表決定手段と、代表ベクトルに応じて第2の振れ補正を制御する制御手段とを有する。代表決定手段は、撮像装置の振れの角度と第1および第2の振れ補正の双方による振れ補正に占める第2の振れ補正の分担割合とに応じて第2の補正量を取得し、該第2の補正量に基づいて代表ベクトルを決定することを特徴とする。 The image pickup apparatus as one aspect of the present invention can be attached to and detached from an interchangeable lens that performs the first vibration correction for vibration. The image pickup apparatus is represented by a correction means for performing a second vibration correction for the vibration, a vector detection means for detecting motion vectors in a plurality of regions in an image obtained by imaging, and motion vectors in a plurality of regions. It has a representative determining means for determining a vector and a control means for controlling a second runout correction according to the representative vector. The representative determining means acquires a second correction amount according to the runout angle of the image pickup apparatus and the share of the second runout correction in the runout correction by both the first and second runout corrections, and the first It is characterized in that the representative vector is determined based on the correction amount of 2.
また本発明の他の一側面としての制御方法は、振動に対して第1の振れ補正を行う交換レンズの着脱が可能であり、上記振動に対して第2の振れ補正を行う撮像装置に適用される。該制御方法は、撮像により得られた画像における複数の領域の動きベクトルを検出するステップと、複数の領域の動きベクトルから代表ベクトルを決定するステップと、代表ベクトルに応じて第2の振れ補正を制御するステップとを有する。代表ベクトルを決定するステップにおいて、撮像装置の振れの角度と第1および第2の振れ補正の双方による振れ補正に占める第2の振れ補正の分担割合とに応じて第2の補正量を取得し、該第2の補正量に基づいて代表ベクトルを決定することを特徴とする。なお、撮像装置のコンピュータに上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも本発明の他の一側面を構成する。 Further, the control method as another aspect of the present invention is applicable to an image pickup device in which an interchangeable lens that performs a first vibration correction for vibration can be attached and detached and a second vibration correction is performed for the vibration. Will be done. The control method includes a step of detecting motion vectors of a plurality of regions in an image obtained by imaging, a step of determining a representative vector from motion vectors of a plurality of regions, and a second runout correction according to the representative vector. It has a step to control. In the step of determining the representative vector, the second correction amount is acquired according to the runout angle of the image pickup apparatus and the share of the second runout correction in the runout correction by both the first and second runout corrections. , The representative vector is determined based on the second correction amount. A computer program that causes the computer of the image pickup apparatus to execute a process according to the above control method also constitutes another aspect of the present invention.
本発明によれば、交換レンズ側で第1の振れ補正を行うとともに撮像装置側で第2の振れ補正を行う場合に、良好な振れ補正効果を得ることができる。 According to the present invention, a good shake correction effect can be obtained when the first runout correction is performed on the interchangeable lens side and the second runout correction is performed on the image pickup device side.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例であるレンズ交換型カメラシステムの構成を示す。カメラシステムは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置(以下、カメラという)120と、該カメラ120に着脱可能な交換レンズ(以下、単にレンズという)100とにより構成されている。本実施例では、カメラシステムに手振れ等の振動(以下、カメラ振れという)が生じた際に、レンズ100において後述する補正レンズ(光学素子)110を移動させて光学的に像振れを低減(補正)する第1の振れ補正としての光学振れ補正を行うとともに、カメラ120において後述する撮像素子121により得られる画像データ(フレーム画像)から切り出す範囲を移動させて電子的に像振れを補正する第2の振れ補正としての電子振れ補正を行う。
FIG. 1 shows the configuration of an interchangeable lens camera system according to an embodiment of the present invention. The camera system is composed of an image pickup device (hereinafter, referred to as a camera) 120 such as a digital still camera or a video camera, and an interchangeable lens (hereinafter, simply referred to as a lens) 100 that can be attached to and detached from the
レンズ100において、振れ検出部101は、手振れ等の振動(以下、カメラ振れという)を検出する振れセンサであり、本実施例ではカメラ振れの角速度に応じた電圧値を出力する角速度センサである。A/D変換器102は、振れ検出部101から出力される電圧値をデジタルデータ(角速度データ)に変換し、信号処理部103に出力する。信号処理部103は、角速度データから振れ補正量を生成する信号処理を行う。信号処理には、角速度データに重畳するDC成分の除去を行うHPFや、角速度から角度変換するための積分フィルタ、カメラのパンニングおよびチルティングによる振れ成分を角速度データから除去するためのHPFのカットオフ周波数変更処理が含まれる。これらの信号処理により角度単位に換算されたデータは、分割部104に出力される。
In the
分割部104は、レンズ100側での光学振れ補正とカメラ120側での電子振れ補正との分担割合(以下、補正分担割合という)を決定し、決定した補正分担割合に応じたレンズ100側での光学振れ補正による振れ補正量(第1の補正量:以下、光学補正量という)とカメラ120側での電子振れ補正による振れ補正量(第2の補正量:以下、電子補正量という)を設定する。補正分担割合は、レンズ100側において補正レンズ110の移動により補正が可能な最大像振れ量(以下、最大光学補正量という)とカメラ120側において電子振れ補正により補正が可能な最大像振れ量(以下、最大電子補正量という)との割合に基づいて決定される。
The dividing
具体的には、カメラ120内の電子振れ補正リミッタ128は、予め保持している最大電子補正量をカメラ通信処理部127とレンズ通信処理部113を介して分割部104に送信する。分割部104は、予め保持している最大光学補正量と受信した最大電子補正量とから補正分担割合を決定し、該補正分担割合に応じた光学補正量と電子補正量を算出(取得)する。光学補正量は光学振れ補正と電子振れ補正の双方による振れ補正に占める光学振れ補正の分担割合に基づいて算出され、電子補正量は上記双方による振れ補正に占める電子振れ補正の分担割合に基づいて算出される。
Specifically, the electronic runout correction limiter 128 in the
例えば、最大光学補正量(1deg)と最大電子補正量(3deg)との割合が1:3である場合には補正分担割合を1:3とし、カメラ振れ量が2degであるときには光学補正量を0.5deg、電子補正量を1.5degに設定する。分割部104により設定された光学補正量は制御フィルタ105に出力され、光学補正量は画素単位換算部112に出力される。
For example, when the ratio of the maximum optical correction amount (1 deg) and the maximum electronic correction amount (3 deg) is 1: 3, the correction sharing ratio is 1: 3, and when the camera shake amount is 2 deg, the optical correction amount is set. Set 0.5 deg and the electronic correction amount to 1.5 deg. The optical correction amount set by the dividing
光学振れ補正において、不図示の撮像光学系に含まれる補正レンズ110は、撮像光学系の光軸に直交する方向に移動して(光軸上の点を中心として回動する場合も含む)像振れを補正する。補正レンズ110の駆動には、補正レンズ110の位置を検出し、該検出位置と光学補正量に対応する目標位置との偏差量を0に近づけるようにフィードバック制御が行われる。制御フィルタ105には、分割部104から出力される光学補正量と補正レンズ110の検出位置との差分である偏差量が入力される。
In the optical runout correction, the
制御フィルタ105は、入力された信号を所定のゲインで増幅する増幅器と位相補償フィルタとにより構成されている。制御フィルタ105は、信号として入力された偏差量に増幅および位相補償を行ってモータ制御データを生成してこれをパルス幅変調部106に出力する。パルス幅変調部106は、入力されたモータ制御データを、パルス波のデューティ比を変化させる波形であるPWM波形に変換してモータドライバ107に出力する。
The
モータドライバ107は、入力されたPWM波形に基づいてモータ108に駆動電圧を印加する。モータ108は、ボイスコイル型モータであり、モータドライバ107から電圧がコイルに印加されることにより補正レンズ110を光軸に直交する方向に移動させる駆動力を発生させる。
The
補正レンズ110が移動した結果、カメラ振れによって生じた撮像素子(撮像面)121上での被写体像の並進方向の振れが補正される。補正レンズ110の位置は、位置検出部109によって検出される。位置検出部109は、例えば、磁石とそれに対向する位置に備えられた磁気センサ(ホールセンサ)により構成され、補正レンズ110の移動に応じて変化する電圧を出力する。A/D変換器111は、位置検出部109からの出力電圧をデジタルデータに変換する。デジタル化された補正レンズ110の検出位置と前述した目標位置との偏差量は、偏差量データとして制御フィルタ105に入力される。このようにして、補正レンズ110の駆動を制御するフィードバック制御系が構成される。
As a result of the movement of the
一方、電子振れ補正における電子補正量は、画像データからの切り出し範囲の位置(以下、画像切り出し位置という)を示す画素単位の量である。画素単位換算部112は、分割部104からの電子補正量(単位は角度)を画素単位の値に変換する。具体的には、撮像光学系の焦点距離をf、電子補正量をx(deg)、撮像素子121における画素間の距離(画素ピッチ)をg(μm)とするとは、電子補正量を画素単位に換算した値pは、p=f×tan(x)/gで表される。ただし、焦点距離fに対してxが微小である場合は、f×tan(x)をf×xとみなすことができ、pをp=fx/gで表すことができる。
On the other hand, the electronic correction amount in the electronic runout correction is an amount in pixel units indicating the position of the cutting range from the image data (hereinafter referred to as the image cutting position). The pixel
なお、画素単位換算部112は、撮像光学系から焦点距離fの情報を取得し、カメラ120から撮像素子121の画素ピッチの情報を取得する。
The pixel
レンズ通信処理部113は、カメラ120(カメラ通信処理部127)から情報送信要求を受けて、対応する情報をカメラ120に送信する。画素単位変換部121からの電子補正量(画素単位)は、レンズ通信処理部113を介してカメラ120に供給される。
The lens
カメラ120において、レンズ100の撮像光学系を通過した光は、CCDセンサやCMOSセンサ等を用いた撮像素子121にて受光されて光電変換される。撮像素子121から出力される撮像信号は、AGC(Automatic Gain Control)処理等のアナログ信号処理がなされた後に、A/D変換によってデジタル信号に変換される。デジタル撮像信号にガンマ補正やホワイトバランス処理等のデジタル信号処理が行われことにより、画像データが生成される。画像データは、NTSCフォーマットに準拠した映像信号(動画像)に変換されて画像メモリ122に格納される。
In the
動きベクトル検出部(ベクトル検出手段)123は、撮像により得られた動画像における現在のフレーム画像(またはフィールド画像)と1つ前のフレーム画像に含まれる輝度信号に基づいて動きベクトルを検出する。動きベクトルの検出方法は、公知のブロックマッチング法等を用いる。ブロックマッチング法は、フレーム画像を複数のブロックに分割し、1つ前のフレーム画像と現在のフレーム画像との類似箇所をブロック単位で検出する方法である。1つ前のフレーム画像内において、現在のフレーム画像内の特定ブロックとの相関値が最も大きいブロックを類似ブロックとし、特定ブロックの位置と類似ブロックの位置との変位量を1フレーム間における動き情報、すなわち動きベクトルとして検出する。動きベクトル検出部123は、このような動きベクトルの検出を複数のブロックのそれぞれについて行う。なお、動きベクトルを、ブロックマッチング法以外の方法で検出してもよい。
The motion vector detection unit (vector detection means) 123 detects the motion vector based on the current frame image (or field image) in the motion image obtained by imaging and the luminance signal included in the previous frame image. As a motion vector detection method, a known block matching method or the like is used. The block matching method is a method of dividing a frame image into a plurality of blocks and detecting similar parts between the previous frame image and the current frame image in block units. In the previous frame image, the block having the largest correlation value with the specific block in the current frame image is regarded as a similar block, and the displacement amount between the position of the specific block and the position of the similar block is the motion information between one frame. That is, it is detected as a motion vector. The motion
代表ベクトル検出部(代表決定手段)125は、レンズ100から取得した電子補正量を用いて、動きベクトル検出部123で検出した複数のブロックの動きベクトルから代表ベクトルを決定する。本実施例における代表ベクトルは、複数のブロックで検出された動きベクトルのうち、電子振れ補正における画像切り出し位置を決定するために使用される動きベクトルである。
The representative vector detection unit (representative determination means) 125 determines a representative vector from the motion vectors of a plurality of blocks detected by the motion
動画像中の背景領域の動きベクトルはカメラ振れに起因するものであり、背景領域の動きベクトルに基づいて電子振れ補正を行うことで動画像におけるフレーム間で発生する像振れを補正することができる。このため、本実施例では、背景領域の動きベクトルを代表ベクトルとして算出する。代表ベクトル検出部125での処理については後に詳しく説明する。
The motion vector of the background area in the moving image is caused by the camera shake, and the image shake generated between the frames in the moving image can be corrected by performing the electronic shake correction based on the motion vector of the background area. .. Therefore, in this embodiment, the motion vector in the background region is calculated as a representative vector. The processing by the representative
画像変形量算出部(制御手段)129は、代表ベクトル検出部125で決定された代表ベクトルの値に基づいて、画像切り出し位置を決定する。すなわち、電子振れ補正を制御する。例えば、カメラ振れによって上方向3画素分の像振れが発生する場合には、代表ベクトル検出部125により上方向3画素に相当する動きベクトルが代表ベクトルとして決定される。画像変形量算出部129は、画像切り出し位置を下方向3画素分だけ移動させる。これにより、上述した上方向3画素分の被写体像の位置ずれを吸収して像振れを補正することができる。なお、カメラ振れによって左方向または右方向に像振れが生じる場合は、画像切り出し位置を反対方向に移動させることで、像振れを補正することができる。
The image deformation amount calculation unit (control means) 129 determines the image cutout position based on the value of the representative vector determined by the representative
なお、電子振れ補正リミッタ128から最大電子補正量を取得し、決定した画像切り出し位置への移動量が最大電子補正量を超えた場合は、最大電子補正量にて画像切り出し位置の移動量をリミットする。
If the maximum electronic correction amount is obtained from the electronic
画像変形部(補正手段)124は、画像変形量算出部129によって決定された画像切り出し位置に応じて、フレーム画像から出力画像を切り出す。画像変形部124によって切り出された出力画像は、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体126に保存されたり、液晶素子等の表示デバイスに表示されたりする。
The image deformation unit (correction means) 124 cuts out an output image from the frame image according to the image cutout position determined by the image deformation
なお、光軸回りの回転方向にカメラ振れが生じたときに発生する回転像振れを電子振れ補正によって補正してもよい。 Note that the rotation image shake that occurs when the camera shake occurs in the rotation direction around the optical axis may be corrected by electronic shake correction.
次に、動きベクトルの検出方法と代表ベクトルの決定方法を、図2(A)、(B)および図3(A)~(C)を用いて説明する。図2(A)、(B)および図3(A)~(C)は、振れ補正が行われずに撮像が行われる場合を示している。ここでは、実際の撮像において水平方向のカメラ振れが発生する場合について説明するが、上下方向のカメラ振れが発生する場合についても同様である。 Next, a method for detecting the motion vector and a method for determining the representative vector will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B) and FIGS. 3 (A) to 3 (C). 2 (A) and 2 (B) and FIGS. 3 (A) to 3 (C) show a case where image pickup is performed without vibration correction. Here, a case where horizontal camera shake occurs in actual imaging will be described, but the same applies to a case where vertical camera shake occurs.
図2(A)は、手振れによるカメラ振れ量を固定周波数の正弦波で示し、振れ角度をθで示している。図2(B)は、移動被写体である人と、背景である建造物と、カメラシステムとの位置関係を示している。図2(A)における振れ角度θのプラス方向およびマイナス方向はそれぞれ、図2(B)において中心から右方向へのカメラ振れおよび左方向へのカメラ振れを示す。また図2(B)では、人が図2(A)にも示す時刻T0からT1にかけて右方向に移動している状態を示している。時刻T0におけるカメラシステムの中心からのカメラ振れ量は0とする。 FIG. 2A shows the amount of camera shake due to camera shake as a fixed frequency sine wave, and the shake angle as θ. FIG. 2B shows the positional relationship between a person who is a moving subject, a building which is a background, and a camera system. The positive and negative directions of the runout angle θ in FIG. 2A show the camera shake from the center to the right and the camera shake to the left in FIG. 2B, respectively. Further, FIG. 2B shows a state in which a person is moving to the right from time T0 to T1 also shown in FIG. 2A. The amount of camera shake from the center of the camera system at time T0 is 0.
図3(A)は、図2(A)、(B)の時刻T0とT1のそれぞれでの撮像により得られたフレーム画像を示している。図3(B)は、図3(A)に示す2つのフレーム画像から算出された動きベクトルを示している。動きベクトル検出には、先に説明したブロックマッチング法を用いており、符号B01~B09はそれぞれ9つのブロックを示している。なお、ブロックの数は9つ以外であってもよい。V01~V09はブロックごとに動きベクトル検出部123から出力される動きベクトルを示している。移動する人に対して検出された動きベクトルをVaで示し、建造物に対して検出された動きベクトルをVbで示している。動きベクトルの方向は、時刻T0における特定ブロックから時刻T1における類似ブロックに向かう方向である。
FIG. 3A shows a frame image obtained by imaging at time T0 and T1 in FIGS. 2A and 2B. FIG. 3B shows a motion vector calculated from the two frame images shown in FIG. 3A. The block matching method described above is used for motion vector detection, and the reference numerals B01 to B09 indicate nine blocks, respectively. The number of blocks may be other than nine. V01 to V09 indicate motion vectors output from the motion
動きベクトルV01、V02、V05、V08については検出不可のため、動きベクトルを示す矢印は記載されていない。例えば、被写体のコントラストが低い場合や被写体が繰り返しパターンである場合等では、時刻T0とT1における特定ブロックと類似ブロックの対応付けが難しいために動きベクトルを検出することができない。動きベクトルを検出できない場合に、検出エラーを通知してもよい。 Since the motion vectors V01, V02, V05, and V08 cannot be detected, the arrow indicating the motion vector is not described. For example, when the contrast of the subject is low or the subject has a repeating pattern, the motion vector cannot be detected because it is difficult to associate the specific block with the similar block at the time T0 and T1. If the motion vector cannot be detected, a detection error may be notified.
図3(C)は、検出された動きベクトルから生成したヒストグラムを示している。横軸は動きベクトルの値を示し、縦軸は同一の動きベクトルの検出数を示している。図3(B)に示す通り、動きベクトルVaは2つのブロックで検出され、動きベクトルVbは3つのブロックで検出されているため、動きベクトルVaの検出数は2、動きベクトルVbの検出数は3となっている。 FIG. 3C shows a histogram generated from the detected motion vector. The horizontal axis shows the value of the motion vector, and the vertical axis shows the number of detections of the same motion vector. As shown in FIG. 3B, since the motion vector Va is detected in two blocks and the motion vector Vb is detected in three blocks, the number of detected motion vectors Va is 2 and the number of detected motion vectors Vb is 2. It is 3.
このヒストグラムにおいて、検出数が最も大きい動きベクトルを代表ベクトルに決定する方法がある。これは、一般的な撮像により得られる画像において人等の移動被写体が占める領域の割合よりも背景が占める領域の割合の方が大きい場合が多いことから、検出数が大きい動きベクトルが背景に対して検出されるものと推測することができるためである。ただし、検出数が最大の動きベクトルを代表ベクトルに決定する方法では、背景領域よりも移動被写体領域が大きい場合に代表ベクトルを移動被写体領域の動きベクトルに誤決定されるおそれがある。 In this histogram, there is a method of determining the motion vector with the largest number of detections as the representative vector. This is because the ratio of the area occupied by the background is often larger than the ratio of the area occupied by a moving subject such as a person in an image obtained by general imaging, so a motion vector with a large number of detections is used for the background. This is because it can be inferred that it will be detected. However, in the method of determining the motion vector having the maximum number of detections as the representative vector, the representative vector may be erroneously determined as the motion vector of the moving subject area when the moving subject area is larger than the background area.
このため、本実施例では、以下に説明する方法で代表ベクトルを決定する。ここでは、例として画像における移動被写体領域と背景領域とが互いに同等の大きさである場合であって、さらに前述したようにレンズ100とカメラ120とで振れ補正を分担する場合における代表ベクトルの決定方法について、図4(A)、(B)および図5(A)~(C)を用いて説明する。図4(A)、(B)は図2(A)、(B)に対応する図であり、図5(A)~(C)は図3(A)~(C)に対応する図である。図4(A)、(B)および図5(A)~(C)は、レンズ100での光学振れ補正が行われて撮像が行われる場合を示している。
Therefore, in this embodiment, the representative vector is determined by the method described below. Here, as an example, the determination of the representative vector in the case where the moving subject area and the background area in the image have the same size as each other and the shake correction is shared between the
図4(A)は、図2(A)にも示した手振れによるカメラ振れ量を実線で示し、補正レンズ110による光学補正量(角度)を点線で示している。点線は、最大光学補正量と最大電子補正量とが互いに同じであり、分割部104によりカメラ振れ量に対する光学振れ補正と電子振れ補正の補正分担割合をθ/2ずつに決定された場合の光学補正量を示している。
FIG. 4A shows the camera shake amount due to the camera shake shown in FIG. 2A by a solid line, and the optical correction amount (angle) by the
図4(B)は、図2(B)と同様に、移動被写体(人)と、背景(建造物)と、カメラシステムとの位置関係を示している。図4(B)では、前述したように背景領域と移動被写体領域とが同等の大きさとなるように、移動被写体は図2(B)に示した位置関係よりもカメラシステムに近い位置で移動している。 FIG. 4B shows the positional relationship between the moving subject (person), the background (building), and the camera system, as in FIG. 2B. In FIG. 4B, the moving subject moves closer to the camera system than the positional relationship shown in FIG. 2B so that the background area and the moving subject area have the same size as described above. ing.
図5(A)は、図4(A)、(B)の時刻T0とT1のそれぞれでの撮像により得られたフレーム画像を示している。これらのフレーム画像において、背景領域と移動被写体領域とが同等の大きさである。光学振れ補正が行われたことにより、撮像素子121上に形成される被写体像の振れ量はθ/2に抑えられ、結果としてフレーム画像上での建造物の移動量が小さくなっている。
5 (A) shows the frame images obtained by the imaging at the time T0 and T1 of FIGS. 4 (A) and 4 (B), respectively. In these frame images, the background area and the moving subject area have the same size. Due to the optical shake correction, the amount of shake of the subject image formed on the
図5(B)は、図3(B)と同様に、図5(A)に示す2つのフレーム画像から算出された9つのブロックB01~B09の動きベクトルを示している。動きベクトルV01、V04、V07は移動被写体に対して検出された動きベクトルVcとなっており、動きベクトルV03、V06、V09は背景に対して検出された動きベクトルVdとなっている。 FIG. 5B shows motion vectors of the nine blocks B01 to B09 calculated from the two frame images shown in FIG. 5A, similarly to FIG. 3B. The motion vectors V01, V04, and V07 are motion vectors Vc detected for the moving subject, and the motion vectors V03, V06, and V09 are motion vectors Vd detected for the background.
図5(C)は、図3(C)と同様に、検出された動きベクトルから生成したヒストグラムを示している。図3(A)~(C)に示した場合に比べてフレーム画像における移動被写体が占める割合が大きいことにより、動きベクトルVcの検出数が3となっており、動きベクトルVdの検出数と同じとなっている。この場合、検出数が最大の動きベクトルを代表ベクトルに決定する方法では、代表ベクトルを1つに決定することができない。また、動きベクトルVcの検出数が動きベクトルVdの検出数を上回るような場合には、代表ベクトルを誤決定することになる。仮に誤決定された代表ベクトルに基づいて画像切り出し位置を変化させた場合には、撮像画角が被写体の移動に伴って変化するような動画像が得られることになる。 FIG. 5C shows a histogram generated from the detected motion vector, as in FIG. 3C. Since the proportion of the moving subject in the frame image is larger than that shown in FIGS. 3A to 3C, the number of detected motion vectors Vc is 3, which is the same as the number of detected motion vectors Vd. It has become. In this case, the method of determining the motion vector having the maximum number of detections as the representative vector cannot determine one representative vector. Further, when the detected number of the motion vector Vc exceeds the detected number of the motion vector Vd, the representative vector is erroneously determined. If the image cropping position is changed based on the erroneously determined representative vector, a moving image in which the imaging angle of view changes with the movement of the subject can be obtained.
なお、従来において、移動被写体に対する動きベクトルが最大検出数となる撮像シーンにおいて代表ベクトルの誤決定を回避する方法は様々提案されている。例えば、過去の動きベクトルの傾向から背景領域の動きベクトルを推定する方法や、画像内の特徴量から被写体である人物や動物を推定して背景領域の動きベクトルを特定する方法等が提案されている。本実施例ではそれらの従来の方法は使用しないが、以下に説明する本実施例の方法と従来の方法を併用して代表ベクトルの誤決定を回避してもよい。 Conventionally, various methods for avoiding erroneous determination of the representative vector in an imaging scene in which the motion vector for a moving subject is the maximum number of detections have been proposed. For example, a method of estimating a motion vector in a background region from a tendency of a past motion vector, a method of estimating a person or an animal as a subject from a feature amount in an image, and a method of specifying a motion vector in the background region have been proposed. There is. Although these conventional methods are not used in this embodiment, the method of this embodiment described below and the conventional method may be used in combination to avoid erroneous determination of the representative vector.
本実施例では、レンズ110から取得する電子補正量を用いて代表ベクトルを算出する方法について説明する。まず、補正レンズ110による光学補正量とフレーム画像間における被写体の移動量との関係を、図6(A)~(C)を用いて説明する。図6(A)~(C)は実際の撮像において上側から見たカメラシステム(補正レンズ110と撮像素子121)を示しており、各図における上下方向での傾きは実際の撮像における水平方向での傾きを示している。例えば、図6(B)ではカメラシステムが図中の下方向に角度θだけ傾いているが、これは図4(B)におけるマイナス方向の傾きと同じである。また、図6(A)、(B)および(C)はそれぞれ、左側にカメラシステムと被写体との関係を示し、右側に撮像により得られるフレーム画像を示している。被写体は移動しない。
In this embodiment, a method of calculating the representative vector using the electronic correction amount acquired from the
図6(A)は、カメラシステムのカメラ振れ量が0の状態を示しており、先に説明した時刻T0の状態に相当する。この状態からカメラシステムに角度θのカメラ振れが加わると、図6(B)に示すようにフレーム画像内、つまりは撮像素子121上で被写体像が移動量dだけ移動した状態となる。撮像素子121上での被写体像の移動量dは、撮像光学系の焦点距離をfとするとき、d=f×tanθで表される。
FIG. 6A shows a state in which the camera shake amount of the camera system is 0, and corresponds to the state at time T0 described above. When the camera shake at an angle θ is applied to the camera system from this state, the subject image is moved by the movement amount d in the frame image, that is, on the
図6(C)は、カメラシステムに角度θのカメラ振れが生じたときに補正レンズ110による光学振れ補正が行われた状態を示している。前述したように光学振れ補正の補正分担割合はθ/2であるため、撮像素子121上での被写体像の移動量d′=f×tan(θ/2)が発生する。この移動量d′に相当する被写体像の動きは、フレーム画像間の動きベクトルとして検出される。すなわち、レンズ100からカメラ120に送信される電子補正量とフレーム画像間で検出される動きベクトルとは対応付けることができる。
FIG. 6C shows a state in which optical shake correction is performed by the
以上の説明に基づいて、代表ベクトル検出部125にて、移動被写体に対して検出された動きベクトルVcではなく、背景に対して検出された動きベクトルVdを代表ベクトルとして決定する方法を、図7を用いて説明する。図7は、図5(C)と同じ動きベクトルVc、Vdの検出数(それぞれ3)を示すヒストグラムである。
Based on the above description, FIG. 7 shows a method in which the representative
ここで、図6(C)を用いて説明したように、カメラシステムに角度θのカメラ振れが加わって補正レンズ110によりθ/2の角度分の像振れが補正されると、レンズ100の画素単位換算部112から出力される電子振れ補正の補正分担割合は、被写体像の移動量d′と撮像素子121の画素ピッチgを用いて、d′/gで表される。以下の説明において、d′/gを電子補正量Eという。電子補正量Eの単位は、画素数である。
Here, as described with reference to FIG. 6C, when the camera shake at an angle θ is added to the camera system and the image shake for an angle of θ / 2 is corrected by the
電子補正量Eを図7のヒストグラム上に示すと、電子補正量Eは動きベクトルVd付近の値となる。これは、以下の理由による。電子補正量Eは、光学振れ補正によって補正されない像振れ成分に相当し、撮像素子121上での被写体像の移動量として現れて動きベクトルとして検出される。撮像素子121上での被写体像の移動はカメラ振れのみが要因であるため、検出された動きベクトルは背景の動きベクトルと同等とみなすことができ、E≒Vdが成立する。
When the electronic correction amount E is shown on the histogram of FIG. 7, the electronic correction amount E is a value near the motion vector Vd. This is due to the following reasons. The electronic correction amount E corresponds to an image shake component that is not corrected by the optical shake correction, appears as a movement amount of the subject image on the
このように電子補正量Eとほぼ同じ値の動きベクトルの中から最大検出数の動きベクトルを代表ベクトルとして決定することで、移動被写体の影響を受けずに背景の動きベクトルを特定することができる。 By determining the maximum number of detected motion vectors as the representative vector from the motion vectors having almost the same value as the electronic correction amount E in this way, the background motion vector can be specified without being affected by the moving subject. ..
なお、図7に示すように、電子補正量Eを含む所定範囲E±th内に値が含まれる動きベクトルから代表ベクトルを決定することが好ましい。言い換えれば、電子補正量Eに対する差分が所定値th以下の値の動きベクトルから代表ベクトルを決定することが好ましい。補正レンズ110による光学振れ補正のカメラ振れに対する追従性能による振れ補正残りや振れ検出部101による検出誤差を考慮して、分割部104で決めた電子補正量E以上の動きベクトルが検出される可能性があるため、±thを設けている。thは所定画素数である。これにより、電子補正量Eよりも検出された動きベクトルが所定画素数以下の数画素だけ大きい場合でも、代表ベクトル検出部125にてその検出した動きベクトルが代表ベクトルの候補から外れることがなくなる。
As shown in FIG. 7, it is preferable to determine the representative vector from the motion vector whose value is included in the predetermined range E ± th including the electronic correction amount E. In other words, it is preferable to determine the representative vector from the motion vector whose difference with respect to the electronic correction amount E is a predetermined value th or less. There is a possibility that a motion vector with an electronic correction amount E or more determined by the dividing
図8のフローチャートは、代表ベクトル検出部125が代表ベクトルを決定する処理を示している。動きベクトル検出部123、画像変形量算出部129および画像変形部124等とともにコンピュータにより構成される代表ベクトル検出部125は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。本処理の実行周期は、動画像のフレームレート周期に同期している。これにより、代表ベクトルの決定処理の実行タイミングは、フレーム画像内の全ブロックにおける動きベクトルの検出が完了した後となる。
The flowchart of FIG. 8 shows a process in which the representative
まずステップS100では、代表ベクトル検出部125は、カメラ通信処理部127を介してレンズ100から電子補正量Eを取得する。
First, in step S100, the representative
次にステップS101では、代表ベクトル検出部125は、電子補正量Eが0か否かを判定する。電子補正量Eが0となる場合は、レンズ100において振れ検出部101が検出したカメラ振れ量が0である場合や、ユーザがカメラシステムの振れ補正機能を意図的にオフにした場合である。電子補正量Eが0の場合は、代表ベクトル検出部125はステップS107に進んで代表ベクトルの値を0に設定し、その後ステップS108に進む。電子補正量Eが0でない場合は、代表ベクトル検出部125はステップS102に進む。
Next, in step S101, the representative
ステップS102では、代表ベクトル検出部125は、フレーム画像間の全ブロックの動きベクトルを取得する。
In step S102, the representative
次にステップS103では、代表ベクトル検出部125は、取得した全ブロックの動きベクトルから図7に示したような動きベクトルの検出数のヒストグラムを生成する。
次にステップS104では、代表ベクトル検出部125は、生成されたヒストグラムにおいて、電子補正量E±thの範囲内に値がある動きベクトルが存在するか否かを判定する。そのような動きベクトルが存在する場合は、代表ベクトル検出部125はステップS105に進み、そのような動きベクトルが存在しない場合はステップS106に進む。
Next, in step S103, the representative
Next, in step S104, the representative
ステップS105では、代表ベクトル検出部125は、電子補正量E±thの範囲内に値がある動きベクトルのうち検出数が最大のものの値を代表ベクトルの値に決定する。そしてステップS108に進む。
In step S105, the representative
ステップS106では、代表ベクトル検出部125は、代表ベクトルの値を電子補正量Eに設定する。E±thの範囲内に値がある動きベクトルが検出されない場合は、低コントラストにより動きベクトルが検出できない場合や、フレーム画像の全体に移動被写体が撮像されている場合等である。このような場合は、動きベクトルが検出されても信頼性がないため、レンズ100から取得した電子補正量Eに基づいて画像切り出し位置を設定した方が精度良く電子振れ補正を行うことができる。このため、ステップS106では、電子補正量Eを代表ベクトルの値として用いる。この後、ステップS108に進む。
In step S106, the representative
ステップS108では、代表ベクトル検出部125は、ステップS105、S106またはS107にて決定した代表ベクトルの値を画像変形量算出部129に出力する。これにより、画像変形部124による電子振れ補正が代表ベクトルに応じて制御される。この後、代表ベクトル検出部125は本処理を終了する。
In step S108, the representative
以上説明したように、本実施例では、レンズ100とカメラ120とが協調して光学振れ補正と電子振れ補正を行うカメラシステムにおいて、レンズ100にて算出された電子補正量をそのまま使用して電子振れ補正を行う場合に比べて、光学振れ補正による振れ補正残りも含めた像振れを電子振れ補正により補正することができる。これにより、カメラシステム全体としての振れ補正効果を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, in the camera system in which the
なお、上記実施例では、レンズ100に振れ検出部101、分割部104および画素単位換算部112を設ける場合について説明したが、これらをカメラに設けてもよい。カメラに分割部と画素単位換算部を設けた場合、カメラは、レンズから最大光学補正量の情報を取得し、分割部(取得手段)において最大光学補正量と最大電子補正量から補正分担割合を決定して光学補正量と電子補正量を算出(取得)し、光学補正量をレンズ100に送信して光学振れ補正を行わせる。この構成においても、上記実施例と同様に、カメラが補正分担割合から算出した電子補正量を用いて代表ベクトルを決定する。
In the above embodiment, the case where the
また、上記実施例では、カメラ120において画像切り出し位置を移動させる電子振れ補正を行う場合について説明したが、撮像素子を光軸に直交する方向に移動させて光学的に振れ補正を行ってもよい。この場合、代表ベクトルに応じて撮像素子の移動量を設定すればよい。各フレームに対応する代表ベクトルを蓄積し、その推移から対応するフレームの代表ベクトルを予測してもよいし、画像を取得するための露光中に動きベクトルを取得できるセンサを用いてもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the electronic shake correction for moving the image cutout position is performed in the
また、1フレームずつの画像切り出し位置を移動させる電子振れ補正だけでなく、振れ量に応じて画像切り出し位置を変更した複数の画像を合成して1フレーム分の画像を生成する電子手振れ補正を行ってもよい。この場合も、代表ベクトルに応じて画像切り出し位置の移動量を設定すればよい。また、撮像素子の移動により振れ補正が行われた複数の画像を合成して1フレーム分の画像を生成する手振れ補正を行ってもよい。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
In addition to electronic image stabilization that moves the image cutout position for each frame, electronic image stabilization is performed to generate an image for one frame by synthesizing a plurality of images whose image cutout positions have been changed according to the amount of shake. You may. In this case as well, the amount of movement of the image cutout position may be set according to the representative vector. In addition, camera shake correction may be performed to generate an image for one frame by synthesizing a plurality of images that have been shake-corrected by moving the image sensor.
(Other examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。 Each of the above-described embodiments is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment when the present invention is implemented.
100 交換レンズ
101 振れ検出部
104 分割部
110 補正レンズ
112 画素単位換算部
120 撮像装置(カメラ)
121 撮像素子
123 動きベクトル検出部
124 画像変形部
125 代表ベクトル検出部
129 画像変形量算出部
100
121
Claims (10)
前記振動に対して第2の振れ補正を行う補正手段と、
撮像により得られた画像における複数の領域の動きベクトルを検出するベクトル検出手段と、
前記複数の領域の動きベクトルから代表ベクトルを決定する代表決定手段と、
前記代表ベクトルに応じて前記第2の振れ補正を制御する制御手段とを有し、
前記代表決定手段は、
前記撮像装置の振れの角度と前記第1および第2の振れ補正の双方による振れ補正に占める前記第2の振れ補正の分担割合とに応じて第2の補正量を取得し、
前記第2の補正量に基づいて前記代表ベクトルを決定することを特徴とする撮像装置。 It is an image pickup device that can attach and detach an interchangeable lens that performs the first vibration correction for vibration.
A correction means for performing a second vibration correction for the vibration, and a correction means.
A vector detection means for detecting motion vectors of a plurality of regions in an image obtained by imaging, and
A representative determination means for determining a representative vector from the motion vectors of the plurality of regions,
It has a control means for controlling the second runout correction according to the representative vector.
The representative determination means is
A second correction amount is acquired according to the runout angle of the image pickup apparatus and the share of the runout correction of the second runout correction in the runout correction by both the first and second runout corrections.
An image pickup apparatus characterized in that the representative vector is determined based on the second correction amount.
前記第2の振れ補正では、前記画像からの切り出し位置を移動させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置。 In the first runout correction, the optical element is moved.
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein in the second runout correction, a cutout position from the image is moved.
前記第2の振れ補正では、被写体像を撮像する撮像素子を移動させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置。 In the first runout correction, the optical element is moved.
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein in the second runout correction, an image pickup device for capturing a subject image is moved.
前記代表決定手段は、前記第2の補正量を前記交換レンズから取得することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置。 The interchangeable lens has a first correction amount and a second correction amount which are correction amounts of the first runout correction based on the share ratio between the first runout correction and the second runout correction and the angle. Get the correction amount of
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the representative determination means acquires the second correction amount from the interchangeable lens.
前記検出手段により検出された角度と、前記分担割合とに基づいて前記第1の振れ補正の補正量である第1の補正量と前記第2の補正量を取得する取得手段と、をさらに有し、
前記代表決定手段は、前記第2の補正量を前記取得手段から取得することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置。 A detection means for detecting the angle and
Further, there is a first correction amount which is a correction amount of the first runout correction based on the angle detected by the detection means and the share ratio, and an acquisition means for acquiring the second correction amount. death,
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the representative determination means acquires the second correction amount from the acquisition means.
振動に対して第1の振れ補正を行うことを特徴とする交換レンズ。 It can be attached to and detached from the imaging device according to any one of claims 1 to 7.
An interchangeable lens characterized by performing a first runout correction for vibration.
撮像により得られた画像における複数の領域の動きベクトルを検出するステップと、
前記複数の領域の動きベクトルから代表ベクトルを決定するステップと、
前記代表ベクトルに応じて前記第2の振れ補正を制御するステップとを有し、
前記代表ベクトルを決定するステップにおいて、
前記撮像装置の振れの角度と、前記第1の振れ補正と前記第2の振れ補正とによる振れ補正に占める前記第2の振れ補正の分担割合とに応じて第2の補正量を取得し、
前記第2の補正量に基づいて前記代表ベクトルを決定することを特徴とする撮像装置の制御方法。 An interchangeable lens that performs the first vibration correction for vibration can be attached and detached, and is a control method for an image pickup device that performs a second vibration correction for the vibration.
A step of detecting motion vectors of multiple regions in an image obtained by imaging, and
The step of determining the representative vector from the motion vectors of the plurality of regions,
It has a step of controlling the second runout correction according to the representative vector.
In the step of determining the representative vector,
A second correction amount is acquired according to the runout angle of the image pickup apparatus and the share ratio of the second runout correction in the runout correction by the first runout correction and the second runout correction.
A control method for an image pickup apparatus, characterized in that the representative vector is determined based on the second correction amount.
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