JP2024054604A - Imaging device, control method and program thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】パノラマ合成される領域ごとに白飛びや黒潰れの発生を低減させた適切なコントラストを有するHDRパノラマ画像を得る。【解決手段】1回の撮像で異なるゲインを掛けた複数の画像を出力可能な撮像素子102を備える撮像装置100をパンニングさせながら複数回の撮像を行い、複数回の撮像において直前の撮像により得られた画像から次の撮像での露出段数差を決定するための領域を検出し、検出された領域から次の撮像での露出段数差を決定し、決定された露出段数差となるように次の撮像でのゲインを制御し、複数回の撮像が終了した後、1回の撮像で出力される複数の画像を用いて複数回の撮像ごとにHDR合成を行い、HDR合成により得られた画像から所定の領域を切り出して繋げることによりパノラマ画像を生成する。【選択図】図1[Problem] To obtain an HDR panoramic image having an appropriate contrast with reduced occurrence of whiteout and blackout in each region to be panoramic-combined. [Solution] An imaging device 100 including an image sensor 102 capable of outputting multiple images with different gains in one imaging is panned to capture multiple images, an area for determining the exposure step difference in the next imaging is detected from the image captured immediately before each of the multiple imaging, an exposure step difference in the next imaging is determined from the detected area, the gain in the next imaging is controlled so as to achieve the determined exposure step difference, and after the multiple imaging is completed, HDR composition is performed for each of the multiple imagings using the multiple images output in one imaging, and a panoramic image is generated by cutting out and connecting predetermined areas from the images obtained by HDR composition. [Selected Figure] FIG.

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法とプログラムに関し、特に、撮像装置をパンニングさせながら撮像を行うことにより得られた複数の静止画からダイナミックレンジを拡大させたパノラマ画像を生成する技術に関する。 The present invention relates to an imaging device and a control method and program for the same, and in particular to a technique for generating a panoramic image with an expanded dynamic range from multiple still images captured by panning the imaging device.

画素単位の出力信号に対して列回路を2つ備えると共に列回路内にある増幅部のゲインを別に備えることにより、ゲインの異なる画像を出力することが可能な撮像素子(DGO(Dual Gain Output Sensor)センサ)が知られている。DGOセンサは、1度の撮像(露光)で異なるゲイン(例えば、HighゲインとLowゲイン)の2枚の画像を出力することができる。 An imaging element (DGO (Dual Gain Output Sensor) sensor) is known that is capable of outputting images with different gains by providing two column circuits for pixel-by-pixel output signals and separate gains for the amplifiers in the column circuits. The DGO sensor can output two images with different gains (for example, high gain and low gain) with one image capture (exposure).

そのため、DGOセンサによる撮像で得られる2枚の画像の合成は、ダイナミックレンジを拡大させた画像を得る手法であるHDR合成に適している。また、DGOセンサによる撮像で得られる2枚の画像のHDR合成には、時分割露光によって得た2枚の画像を合成する場合と比較すると、位置合わせ処理が不要であり、また、移動体のぶれを低減させることができるという利点がある。 Therefore, the synthesis of two images captured by a DGO sensor is suitable for HDR synthesis, a method of obtaining an image with an expanded dynamic range. Furthermore, HDR synthesis of two images captured by a DGO sensor has the advantage that it does not require alignment processing and can reduce blurring of moving objects, compared to the synthesis of two images obtained by time-division exposure.

HDR合成は、複数の画像からより広画角なパノラマ画像を生成する際に有用な技術である(例えば、特許文献1,2参照)。これは、パノラマ画像を生成する際には極めて広い領域を撮像する必要があるが、撮像領域が広い場合には撮像領域内での明暗差が大きくなりやすいからである。 HDR synthesis is a useful technique for generating a panoramic image with a wider angle of view from multiple images (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This is because generating a panoramic image requires capturing an extremely wide area, and when the capturing area is wide, the difference in brightness within the capturing area tends to become large.

パノラマ撮影では、一般的に、撮像装置を一方向に動かしながら撮像範囲に重複領域を持たせて、連続して撮像が行われる。こうして得られた画像同士の重複領域で位置合わせを行いつつ、画像同士を連結させる(繋ぎ合わせる)こと(以下「パノラマ合成」という)を行うことによって、パノラマ画像を生成することができる。DGOセンサによる撮像を行って得られるゲインの異なる2枚の画像をHDR合成し、得られたHDR画像を従来手法でパノラマ合成することにより、ダイナミックレンジの広いパノラマ画像(以下「HDRパノラマ画像」という)を生成することができる。 In panoramic photography, the imaging device is generally moved in one direction while capturing images continuously with overlapping areas in the imaging range. A panoramic image can be generated by linking (splicing) the images obtained in this way while aligning the overlapping areas between the images (hereinafter referred to as "panoramic synthesis"). Two images with different gains obtained by capturing images using a DGO sensor are HDR-synthesized, and the obtained HDR images are then panorama-synthesized using conventional methods, thereby generating a panoramic image with a wide dynamic range (hereinafter referred to as "HDR panoramic image").

特開2021-90175号公報JP 2021-90175 A 特開2017-143390号公報JP 2017-143390 A

パノラマ撮影の開始時点では撮像領域全体の明暗差はわからないことが多いため、HDR合成を伴うパノラマ撮影を行う際に、事前に適切な露出段数差を決定することは容易でない。例えば、露出段数差を事前に決定してパノラマ撮影を開始した場合、撮像中に事前に決定した露出段数差で収まらないレンジを撮像する事態となってしまうことで、結果として得られたHDR画像内に白飛び領域が発生してしまうことがある。これに対して、必要以上に露出段数差を大きく設定してHDR合成を伴うパノラマ撮影を実行した場合、HDR画像のコントラストが低下することで画質が低下してしまう。このように、HDR合成を伴うパノラマ撮影を行う際に、撮像開始前に最適な露出段数差を決定することは容易ではない。 At the start of panoramic shooting, the brightness difference of the entire imaging area is often unknown, so when performing panoramic shooting with HDR compositing, it is not easy to determine an appropriate exposure step difference in advance. For example, if the exposure step difference is determined in advance and panoramic shooting is started, a range that cannot be accommodated by the exposure step difference determined in advance may be captured during shooting, resulting in blown-out areas in the resulting HDR image. In contrast, if the exposure step difference is set larger than necessary and panoramic shooting with HDR compositing is performed, the contrast of the HDR image will decrease, resulting in reduced image quality. Thus, when performing panoramic shooting with HDR compositing, it is not easy to determine the optimal exposure step difference before starting shooting.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パノラマ合成される領域ごとに白飛びや黒潰れの発生を低減させた適切なコントラストを有するHDRパノラマ画像を得ることを可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a technology that makes it possible to obtain an HDR panoramic image with appropriate contrast that reduces the occurrence of blown-out highlights and crushed shadows in each area that is panoramic synthesized.

本発明に係る撮像装置は、1回の撮像で異なるゲインを掛けた複数の画像を出力可能な撮像素子を備える撮像装置であって、前記撮像装置をパンニングさせながら前記撮像素子による複数回の撮像を行うことで1回の撮像ごとに異なるゲインが掛けられた複数の画像を取得する取得手段と、前記複数回の撮像において、直前の撮像により得られた画像から次の撮像での露出段数差を決定するための領域を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された領域から前記次の撮像での露出段数差を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された露出段数差となるように前記次の撮像での前記異なるゲインを制御する制御手段と、前記撮像素子による1回の撮像で出力される複数の画像を前記複数回の撮像ごとにHDR合成を行う合成手段と、前記HDR合成により得られた画像から所定の領域を切り出して繋げることによりパノラマ画像を生成する生成手段と、を備えることを特徴とする。 The imaging device according to the present invention is an imaging device equipped with an imaging element capable of outputting multiple images with different gains in one imaging, and is characterized by comprising: an acquisition means for acquiring multiple images with different gains for each imaging by performing imaging multiple times with the imaging element while panning the imaging device; a detection means for detecting an area for determining an exposure step difference for the next imaging from an image obtained by imaging immediately before the multiple imaging times in the multiple imaging times; a determination means for determining an exposure step difference for the next imaging from the area detected by the detection means; a control means for controlling the different gains in the next imaging so as to achieve the exposure step difference determined by the determination means; a synthesis means for performing HDR synthesis for each of the multiple imaging times for the multiple images output in one imaging by the imaging element; and a generation means for generating a panoramic image by cutting out and connecting a predetermined area from the images obtained by the HDR synthesis.

本発明によれば、パノラマ合成される領域ごとに白飛びや黒潰れの発生を低減させた適切なコントラストを有するHDRパノラマ画像を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain an HDR panoramic image with appropriate contrast that reduces the occurrence of whiteout and blackout in each area that is panoramic synthesized.

実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to an embodiment. 撮像素子の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an imaging element. 列AMP部の構成を示す回路図である。4 is a circuit diagram showing a configuration of a column AMP unit. FIG. HDR合成部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an HDR synthesis unit. H画像及びL画像の入力光量とA/D変換後の出力の関係を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating the relationship between the input light amount of an H image and an L image and the output after A/D conversion. H画像とL画像からHDRパノラマ画像を生成する方法の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a method for generating an HDR panoramic image from an H image and an L image. 撮像からHDRパノラマ画像を生成するまで処理のフローチャートである。1 is a flowchart of a process from capturing an image to generating an HDR panoramic image.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings.

図1は、実施形態に係る撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。撮像装置100は、光学レンズ101、撮像素子102、画像取得部103、信号処理部104、HDR合成部105、パノラマ合成部106、信号記憶部107、領域検出部108、露出制御部109、撮像素子制御部110及びシステム制御部120を有する。 Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging device 100 according to an embodiment. The imaging device 100 has an optical lens 101, an imaging element 102, an image acquisition unit 103, a signal processing unit 104, an HDR synthesis unit 105, a panorama synthesis unit 106, a signal storage unit 107, an area detection unit 108, an exposure control unit 109, an imaging element control unit 110, and a system control unit 120.

システム制御部120は、演算処理を行うCPU、CPUが実行するプログラム及びプログラムの実行に必要な各種データを格納するROM、CPUがプログラムを展開するための領域と各種データの一時的保存領域とを有するRAM等で構成される。システム制御部120は、CPUがROMから所定のプログラムを読み出してRAMに展開することにより、撮像装置100の各部の動作を統括的に制御する。 The system control unit 120 is composed of a CPU that performs calculation processing, a ROM that stores programs executed by the CPU and various data required for executing the programs, and a RAM that has an area for the CPU to expand the programs and an area for temporarily storing various data. The system control unit 120 comprehensively controls the operation of each part of the imaging device 100 by having the CPU read out a specific program from the ROM and expand it into the RAM.

光学レンズ101は、被写体からの光を取り込み、撮像素子102の撮像面に入射光を結像させる。撮像素子102は、具体的にはCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等であり、前述のDGOセンサとして構成されている。撮像素子102は、撮像面に結像した光学像をアナログ電気信号に変換し、更にアナログ電気信号をA/D変換することによりLVDS等のデジタル信号からなる画像信号を生成して、画像取得部103へ出力する。なお、撮像素子102の構成の詳細については後述する。 The optical lens 101 captures light from a subject and focuses the incident light on the imaging surface of the image sensor 102. The image sensor 102 is specifically a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and is configured as the above-mentioned DGO sensor. The image sensor 102 converts the optical image focused on the imaging surface into an analog electrical signal, and further A/D converts the analog electrical signal to generate an image signal consisting of a digital signal such as LVDS, and outputs it to the image acquisition unit 103. The configuration of the image sensor 102 will be described in detail later.

画像取得部103は、撮像素子102から出力された画像信号(デジタル信号)に対して各種処理を行う複数のブロック(不図示)から構成され、例えば、撮像素子102の固定パターンノイズの除去や黒レベルクランプ処理を行う。また、画像取得部103は、記憶に使用する信号(画像データ)と撮像素子102の動作を制御するための評価用信号とに、画像信号を分離する処理を行う。 The image acquisition unit 103 is composed of multiple blocks (not shown) that perform various processes on the image signal (digital signal) output from the image sensor 102, such as removing fixed pattern noise from the image sensor 102 and performing black level clamping. The image acquisition unit 103 also performs a process to separate the image signal into a signal (image data) to be used for storage and an evaluation signal for controlling the operation of the image sensor 102.

信号処理部104は、撮像装置100の代表的な画像処理機能となる画素加算やノイズリダクション、ガンマ補正、ニー、デジタルゲイン、キズ補正等の各種処理を行う。なお、画像取得部103や信号処理部104はそれぞれ、各種の処理を行うために必要となる設定値を記憶する不図示の記憶回路を有する。 The signal processing unit 104 performs various processes such as pixel addition, noise reduction, gamma correction, knee, digital gain, and scratch correction, which are typical image processing functions of the imaging device 100. Note that the image acquisition unit 103 and the signal processing unit 104 each have a memory circuit (not shown) that stores setting values required for performing various processes.

以下、HDR合成部105、パノラマ合成部106、信号記憶部107、領域検出部108、露出制御部109及び撮像素子制御部110については、HDRパノラマ画像を生成するための機能を中心に説明する。 The following describes the HDR synthesis unit 105, panorama synthesis unit 106, signal storage unit 107, area detection unit 108, exposure control unit 109, and image sensor control unit 110, focusing on their functions for generating HDR panorama images.

HDR合成部105は、信号処理部104から出力された画像信号から任意の合成方法を用いてHDR画像を合成する。本実施形態では、通常画像としてHighゲイン画像を用い、通常画像のうち明るく白飛びしている部分にLowゲイン画像を合成する手法を用いることとする。 The HDR synthesis unit 105 synthesizes an HDR image using an arbitrary synthesis method from the image signal output from the signal processing unit 104. In this embodiment, a high-gain image is used as the normal image, and a low-gain image is synthesized in the bright, blown-out parts of the normal image.

パノラマ合成部106は、HDR合成により得られた複数のHDR画像から任意のパノラマ合成方法を用いてHDRパノラマ画像を生成する。本実施形態では、パノラマ合成方法として、各HDR画像から短冊領域を切り出し、切り出した短冊領域を位置合わせして連結させる(繋ぎ合わせる)方法を用いることとする。なお、短冊領域のアスペクト比は問われず、よって、実質的に矩形領域であっても構わない。 The panorama synthesis unit 106 generates an HDR panorama image from multiple HDR images obtained by HDR synthesis using an arbitrary panorama synthesis method. In this embodiment, the panorama synthesis method used is a method in which strip areas are cut out from each HDR image, and the cut out strip areas are aligned and linked (joined together). Note that the aspect ratio of the strip areas does not matter, and therefore they may be substantially rectangular areas.

信号記憶部107は、不図示の記憶媒体を備え、パノラマ合成部106から出力されたHDRパノラマ画像の画像データを記憶媒体に格納する。 The signal storage unit 107 includes a storage medium (not shown) and stores image data of the HDR panoramic image output from the panorama synthesis unit 106 in the storage medium.

領域検出部108は、画像取得部103から出力される画像信号とパノラマ撮影時のパンニング方向に基づいて、直前の撮像により得られる画像から次の撮像でのゲインの異なる2枚の画像間の露出段数差を決定するための領域を検出する。以下、1回の撮像(露光)により得ることができる2枚の画像間の露出段数差を「HDR段数差」と称呼し、領域検出部108により検出される領域を「HDR段数差決定領域」と称呼する。 The area detection unit 108 detects an area for determining the exposure step difference between two images with different gains in the next capture from the image obtained by the immediately preceding capture based on the image signal output from the image acquisition unit 103 and the panning direction during panoramic shooting. Hereinafter, the exposure step difference between two images that can be obtained by one capture (exposure) is referred to as the "HDR step difference," and the area detected by the area detection unit 108 is referred to as the "HDR step difference determination area."

露出制御部109は、領域検出部108が検出したHDR段数差決定領域から次の撮像での適正露出となる露光量とHDR段数差を演算し、決定した露光量とHDR段数差を撮像素子制御部110へ通知する。 The exposure control unit 109 calculates the exposure amount and HDR step difference that will result in proper exposure for the next image capture from the HDR step difference determination area detected by the area detection unit 108, and notifies the image sensor control unit 110 of the determined exposure amount and HDR step difference.

撮像素子制御部110は、HDRパノラマ画像を生成する撮像動作において、露出制御部109から通知された露光量とHDR段数差で撮像素子102の露光制御を行う。 During imaging operations to generate an HDR panoramic image, the image sensor control unit 110 controls the exposure of the image sensor 102 based on the exposure amount and HDR step difference notified by the exposure control unit 109.

なお、撮像装置100の内部における各種の処理に用いられるアルゴリズム(例えば、ゲインの異なる2枚の画像のHDR合成や短冊領域の位置合わせと連結、HDR段数差決定領域及びHDR段数差の決定等を行うアルゴリズム)は、限定されるものではない。 The algorithms used for various processes inside the imaging device 100 (for example, algorithms for HDR compositing of two images with different gains, alignment and linking of rectangular regions, determination of HDR step difference determination region and HDR step difference, etc.) are not limited.

図2は、撮像素子102の概略構成を示すブロック図である。前述したように、撮像素子102は、DGOセンサとして構成されている。撮像素子102は、タイミング・パルス制御部201、垂直走査回路202、画素部203、列AMP204、列ADC205、水平転送回路206、信号処理回路207及び外部出力回路208を有する。 Figure 2 is a block diagram showing the schematic configuration of the image sensor 102. As described above, the image sensor 102 is configured as a DGO sensor. The image sensor 102 has a timing pulse control unit 201, a vertical scanning circuit 202, a pixel unit 203, a column AMP 204, a column ADC 205, a horizontal transfer circuit 206, a signal processing circuit 207, and an external output circuit 208.

タイミング・パルス制御部201は、撮像素子102の各ブロックに対する動作クロック(動作CLK)を供給し、また、各ブロックにタイミング信号を供給して、撮像素子102の動作を制御する。垂直走査回路202は、二次元配置された画素部203の画素信号電圧を1フレーム中に順次読み出すためのタイミング制御を行う。一般的に、画像信号は、1フレーム中に上部の行から下部の行へ向かって、行単位で順次読み出される。画素部203は、入射光量に応じて光電変換を行い、電圧を出力する光電変換素子である。 The timing pulse control unit 201 supplies an operating clock (operation CLK) to each block of the image sensor 102, and also supplies a timing signal to each block to control the operation of the image sensor 102. The vertical scanning circuit 202 performs timing control to sequentially read out the pixel signal voltages of the two-dimensionally arranged pixel section 203 during one frame. In general, image signals are read out row by row, from the top row to the bottom row during one frame. The pixel section 203 is a photoelectric conversion element that performs photoelectric conversion according to the amount of incident light and outputs a voltage.

列AMP204は、画素部203から読み出された信号を電気的に増幅する。これにより、それ以降の列ADC205が出すノイズに対する画素の信号レベルが増幅されることで、等価的にSN比を改善させることができる。また、撮像素子102では、タイミング・パルス制御部201から列AMP204のゲインを変更することができるよう構成されている。更に、撮像素子102では、列AMP204に入力メモリが2つ設けられ、列AMPゲインを変更して2種類のゲインを出力することが可能となっている。入力メモリを2つ備えることで、画素部203から読み出された信号に対して異なるゲインを掛けて出力することができるため、データ量は増えるが、同時性を持ったゲインの異なる2枚の画像(静止画)を得ることができる。 The column AMP 204 electrically amplifies the signal read from the pixel unit 203. This amplifies the signal level of the pixel relative to the noise generated by the subsequent column ADC 205, thereby equivalently improving the S/N ratio. In addition, the image sensor 102 is configured so that the gain of the column AMP 204 can be changed from the timing pulse control unit 201. Furthermore, in the image sensor 102, two input memories are provided in the column AMP 204, and it is possible to change the column AMP gain and output two types of gain. By providing two input memories, it is possible to multiply the signal read from the pixel unit 203 by different gains and output it, so although the amount of data increases, it is possible to obtain two images (still images) with different gains that are simultaneous.

列ADC205は、列AMP204からの読み出し信号をA/D変換する。列ADC205によりデジタル化された信号は水平転送回路206により順次読み出される。水平転送回路206からの出力信号は信号処理回路207に入力される。 The column ADC 205 performs A/D conversion on the read signal from the column AMP 204. The signals digitized by the column ADC 205 are sequentially read out by the horizontal transfer circuit 206. The output signal from the horizontal transfer circuit 206 is input to the signal processing circuit 207.

信号処理回路207は、デジタル的に信号処理を行う回路であり、一定量のオフセット値を加える処理、シフト演算処理や乗算処理等のゲイン処理を行う。なお、画素部203に意図的に遮光した画素領域を設けておき、信号処理回路207が遮光画素領域からの出力を利用して黒レベルクランプ動作を行うようにしてもよい。信号処理回路207から出力される信号は、外部出力回路208へ入力される。 The signal processing circuit 207 is a circuit that performs signal processing digitally, and performs gain processing such as adding a fixed offset value, shift calculation processing, and multiplication processing. Note that it is also possible to intentionally provide a light-shielded pixel area in the pixel unit 203, and have the signal processing circuit 207 perform a black level clamp operation using the output from the light-shielded pixel area. The signal output from the signal processing circuit 207 is input to the external output circuit 208.

外部出力回路208は、シリアライザ機能を有し、信号処理回路207からの多ビットの入力パラレル信号をシリアル信号に変換する。また、外部出力回路208は、生成したこのシリアル信号を、例えばLVDS信号等に変換して、画像情報として外部デバイスに出力する。 The external output circuit 208 has a serializer function and converts the multi-bit input parallel signal from the signal processing circuit 207 into a serial signal. The external output circuit 208 also converts the generated serial signal into, for example, an LVDS signal, and outputs it to an external device as image information.

図3は、列AMP204の構成を示す回路図である。図3には、列AMP204にある1つの列が抜き出して示されており、ここでは、HDR合成時の列AMP204の動作について説明する。 Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of column AMP 204. One column in column AMP 204 is shown in Figure 3, and the operation of column AMP 204 during HDR synthesis will be explained here.

列AMP204において、オペアンプ305(以下「OP305」と記す)には、入力容量C303,C304と帰還容量C306,C308が接続されている。画素部203から読み出した信号は、スイッチSW301,SW302によりそれぞれ入力容量C303,C304に接続可能となっている。スイッチSW307は、帰還容量C308の接続を制御する。 In the column AMP 204, the operational amplifier 305 (hereinafter referred to as "OP305") is connected to input capacitances C303 and C304 and feedback capacitances C306 and C308. The signal read from the pixel unit 203 can be connected to the input capacitances C303 and C304 by the switches SW301 and SW302, respectively. The switch SW307 controls the connection of the feedback capacitance C308.

列AMP204の増幅率は、ここでは容量を用いているため、入力容量を帰還容量で除した値となる。2つの入力容量C303,C304を備えているため、先ず、スイッチSW301を接続し、且つ、スイッチSW302,SW307を切り離して、入力容量C303と帰還要領C306のゲインを掛けて(乗算して)列ADC205へ出力する。続いて、スイッチSW301を切り離し、スイッチSW302,SW307を接続して入力容量C304と帰還容量C306,C308のゲインを掛けて出力する。これにより、異なったゲインが掛けられた2つの(2種類の)画像を出力することができる。 The amplification factor of the column AMP204 is a value obtained by dividing the input capacitance by the feedback capacitance, since capacitance is used here. Since it has two input capacitances C303 and C304, first, switch SW301 is connected and switches SW302 and SW307 are disconnected, and the signal is multiplied by the gain of the input capacitance C303 and the feedback capacitance C306, and output to the column ADC205. Next, switch SW301 is disconnected, switches SW302 and SW307 are connected, and the signal is multiplied by the gain of the input capacitance C304 and the feedback capacitances C306 and C308, and output. This makes it possible to output two (two types of) images with different gains.

図4は、HDR合成部105の機能ブロックを示す図である。異なるゲインが掛けられた2枚の画像をそれぞれ、Highゲイン画像(以下「H画像」と記す)とLowゲイン画像(以下「L画像」と記す)とする。 Figure 4 is a diagram showing the functional blocks of the HDR synthesis unit 105. The two images to which different gains have been applied are referred to as a high gain image (hereinafter referred to as an "H image") and a low gain image (hereinafter referred to as an "L image").

HDR合成部105は、露出補正ブロック401により、1組のH画像とL画像の明るさを合わせるために、H画像とL画像のゲインを同一にして、画像合成ブロック402へ出力する。HDR合成部105は、露出補正されたH画像とL画像から画像合成ブロック402によりHDR画像を合成し、パノラマ合成部106(図4に不図示)へ出力する。 The HDR synthesis unit 105 uses an exposure correction block 401 to make the gains of the H image and L image the same in order to match the brightness of a pair of H and L images, and outputs them to an image synthesis block 402. The HDR synthesis unit 105 synthesizes an HDR image from the exposure-corrected H and L images using the image synthesis block 402, and outputs the HDR image to the panorama synthesis unit 106 (not shown in FIG. 4).

図5は、H画像とL画像のHDR合成前後での入力光量(横軸)とA/D変換後の出力(縦軸)との関係を示す図である。なお、入力光量の単位には、一般的にカンデラ(cd)が使用される。 Figure 5 shows the relationship between the amount of input light (horizontal axis) and the output after A/D conversion (vertical axis) before and after HDR synthesis of the H image and the L image. Note that the unit of input light is generally candela (cd).

図5(a)は、H画像(太線)とL画像(細線)の入力光量とA/D変換後の出力との関係を示している。この状態では、H画像とL画像とで明るさが異なっているため、そのままHDR合成を行うことはできない。そこで、露出補正ブロック401においてH画像とL画像の明るさを合わせるためにゲインを掛ける。 Figure 5 (a) shows the relationship between the amount of input light for the H image (thick line) and L image (thin line) and the output after A/D conversion. In this state, the brightness of the H image and the L image differs, so HDR synthesis cannot be performed as is. Therefore, a gain is applied in the exposure compensation block 401 to match the brightness of the H image and the L image.

図5(b)は、H画像とL画像の明るさを合わせるために、L画像の明るさをH画像の明るさに合わせるようにL画像にゲインを掛けた例を示している。L画像を露出補正して、明るさをH画像に合わせたものを、以下、「L2画像」と記す。この場合、露出補正ブロック401でL画像に掛けるゲインは1より大きい値となる。なお、H画像をL画像の明るさに合わせるように露出補正する場合のゲインは1より小さい値となる。 Figure 5(b) shows an example in which a gain is multiplied to the L image so that the brightness of the L image matches that of the H image in order to match the brightness of the H image and the L image. The L image that has been exposure corrected to match the brightness of the H image is hereinafter referred to as the "L2 image." In this case, the gain multiplied to the L image in the exposure correction block 401 is a value greater than 1. Note that the gain is a value less than 1 when performing exposure correction to match the brightness of the H image to that of the L image.

図5(c)は、H画像とL2画像を合成したHDR画像での入力光量とA/D変換後の出力との関係を示している。入力光量が小さい部分についてはH画像を用い、入力光量が大きい部分についてはL2画像を用いてHDR合成を行う。これにより得られるHDR画像では、入力信号に対してリニアな出力が得られる。 Figure 5 (c) shows the relationship between the amount of input light and the output after A/D conversion in an HDR image that combines an H image and an L2 image. HDR synthesis is performed using the H image for areas where the amount of input light is small, and the L2 image for areas where the amount of input light is large. The HDR image obtained in this way has a linear output in relation to the input signal.

図6は、適正露出画像とアンダー露出画像からHDR画像を合成し、更にパノラマ合成を行う方法を説明する模式図である。ここでは、撮像装置100を右方向へパンニングさせながら5回の撮影(撮像素子102に対する露光)を行って得られるフレームA,B,C,D,EのそれぞれについてHDR合成を行うと共にパノラマ合成を行う流れが示されている。なお、ここでは、隣り合うフレーム間では画像の2/3が重なるように撮像を行っている。また、アンダー露出画像と適正露出画像について、図5を参照して説明した露出補正は実行済みとする。 Figure 6 is a schematic diagram explaining a method of synthesizing an HDR image from a properly exposed image and an underexposed image, and then performing panoramic synthesis. This shows the flow of performing HDR synthesis and panoramic synthesis for each of frames A, B, C, D, and E obtained by taking five images (exposing the image sensor 102) while panning the imaging device 100 to the right. Note that imaging is performed so that 2/3 of the images overlap between adjacent frames. Also, it is assumed that the exposure correction described with reference to Figure 5 has already been performed on the underexposed image and properly exposed image.

複数回の撮像を行うパノラマ撮影において、直前の撮像で得られた適正露出画像から、次の撮像でのHDR段数差決定領域がパノラマ合成に使用する領域を除く領域から検出される。例えば、今回の撮像によりフレームAの適正露出画像とアンダー露出画像が得られたとする。フレームAにおいてパノラマ合成に使用される領域は領域bであり、領域cが次のフレームBの撮像でのHDR段数差決定領域として検出され、領域cを用いてフレームBの撮像を行う際のHDR段数差が決定される。同様に、フレームBにおいてパノラマ合成に使用する領域は領域cであり、領域dが次のフレームCの撮像でのHDR段数差決定領域として検出され、領域dを用いてフレームCを撮像する際のHDR段数差が決定される。以降については、同様であるため、説明を省略する。 In panoramic photography in which multiple captures are performed, the HDR step difference determination area for the next capture is detected from the properly exposed image obtained in the immediately preceding capture, excluding the area to be used for panoramic synthesis. For example, assume that a properly exposed image and an underexposed image of frame A were obtained in the current capture. The area to be used for panoramic synthesis in frame A is area b, and area c is detected as the HDR step difference determination area for the capture of the next frame B, and area c is used to determine the HDR step difference when capturing frame B. Similarly, the area to be used for panoramic synthesis in frame B is area c, and area d is detected as the HDR step difference determination area for the capture of the next frame C, and area d is used to determine the HDR step difference when capturing frame C. The rest is similar, so description will be omitted.

フレームA~Eのそれぞれについて適正露出画像とアンダー露出画像をHDR合成した後、各HDR画像からパノラマ合成に使用する短冊領域を切り出し、位置合わせを行って連結させることにより、HDRパノラマ画像を生成することができる。例えば、フレームAから生成されたHDR画像からは、適正露出画像とアンダー露出画像の領域bに対応する領域b´が切り出される。同様に、フレームB~Eからそれぞれ生成されたHDR画像からは領域c´,d´,e´,f´が切り出され、領域b´,c´,d´,e´,f´を連結させることでHDRパノラマ画像が得られる。 After HDR-compositing the properly exposed and underexposed images for each of frames A to E, a strip of area to be used for panorama composition is cut out from each HDR image, aligned, and linked to generate an HDR panoramic image. For example, area b' corresponding to area b in the properly exposed and underexposed images is cut out from the HDR image generated from frame A. Similarly, areas c', d', e', and f' are cut out from the HDR images generated from frames B to E, respectively, and areas b', c', d', e', and f' are linked to generate an HDR panoramic image.

次に、撮像からHDRパノラマ画像を合成するまでの処理の流れについて説明する。ここでは、撮像装置100をパンニングさせながら、1回の撮像(露光)で異なるゲインが掛けられた2枚の画像を出力可能な撮像素子102による複数回の撮像を行い、フレームごとにHDR合成を行った後にパノラマ合成を行うこととする。 Next, the process flow from capturing images to synthesizing an HDR panoramic image will be described. Here, while panning the imaging device 100, multiple captures are performed using the image sensor 102, which is capable of outputting two images with different gains applied in one capture (exposure), and HDR synthesis is performed for each frame, followed by panoramic synthesis.

図7は、撮像からHDRパノラマ画像を合成するまでの処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートにS番号で示す各処理(ステップ)は、システム制御部120においてCPUがROMに格納された所定のプログラムをRAMに展開して、撮像装置100を構成する各部の動作を統括的に制御することにより実現される。 Figure 7 is a flowchart showing the process flow from capturing images to synthesizing an HDR panoramic image. Each process (step) indicated by an S number in this flowchart is realized by the CPU in the system control unit 120 expanding a predetermined program stored in the ROM into the RAM and comprehensively controlling the operation of each part constituting the imaging device 100.

S701では、露出制御部109がパノラマ撮影の開始時、つまり、複数回の撮像のうちの最初の撮像でのHDR段数差を決定する。例えば、H画像が適正露出となるようにH画像のISO感度が決定され、H画像のISO感度に対して決定されたHDR段数差となるようにL画像のISO感度が決定される。ISO感度の決定方法は、撮影者による手動設定によるものであってもよいし、撮像装置100による自動決定であっても構わない。自動決定の場合には、最初の撮影前に撮像素子102から得られる全撮像範囲の輝度情報を用いて決定することができる。 In S701, the exposure control unit 109 determines the HDR step difference at the start of panoramic shooting, that is, for the first of multiple image captures. For example, the ISO sensitivity of the H image is determined so that the H image is properly exposed, and the ISO sensitivity of the L image is determined so that the HDR step difference is the one determined for the ISO sensitivity of the H image. The ISO sensitivity may be determined by manual setting by the photographer, or automatically by the imaging device 100. In the case of automatic determination, it can be determined using luminance information of the entire imaging range obtained from the image sensor 102 before the first image capture.

S702では、撮像素子制御部110が撮像素子102を制御して、S701で決定されたHDR段数差となるように撮像を行い、ゲインの異なる2枚の画像を取得する。ここでは、H画像が適正露出画像として得られ、適正露出画像に対して決定されたHDR段数差のアンダー露出画像がL画像として得られるものとする。 In S702, the image sensor control unit 110 controls the image sensor 102 to capture images with the HDR step difference determined in S701, and obtain two images with different gains. Here, the H image is obtained as a properly exposed image, and the L image is an underexposed image with the HDR step difference determined for the properly exposed image.

S703では、システム制御部120がパノラマ撮影を終了するか否かを判定する。判定基準は、ユーザによるパノラマ撮影終了の操作であってもよいし、事前に設定された複数回の撮像(露光)が終了したこと(所定数のフレームが得られたこと)等であってもよい。システム制御部120は、パノラマ撮影を終了しないと判定した場合(S703でNO)、S704の処理を実行し、パノラマ撮影を終了すると判定した場合(S703でYES)、S706の処理を実行する。 In S703, the system control unit 120 determines whether or not to end the panoramic shooting. The determination criterion may be a user's operation to end the panoramic shooting, or the completion of a preset number of captures (exposures) (a predetermined number of frames have been obtained), etc. If the system control unit 120 determines not to end the panoramic shooting (NO in S703), it executes the process of S704, and if it determines to end the panoramic shooting (YES in S703), it executes the process of S706.

S704では、領域検出部108が、直前の撮像で得られた適正露出画像からHDR段数差決定領域を検出する。HDR段数差決定領域として、通常は適正露出画像内のパンニング方向の領域が検出される。パンニング方向は、撮像素子102のブレ量から推定することができ、また、撮像装置100の振れやぶれ等の振動を検出するジャイロセンサの情報を用いて推定することもでき、どのような方法を採用しても構わない。HDR段数差決定領域の検出には、例えば、パンニング方向に応じて予め決められた領域を検出する方法を用いることができる。また、ジャイロセンサの情報からパンニングの速度を推定し、パンニングの速度が大きいほどパンニング方向側の広い領域を検出し、パンニングの速度が小さいほど撮像範囲(画像)の中心に近い狭い領域を検出する方法を用いてもよい。 In S704, the area detection unit 108 detects an HDR step difference determination area from the properly exposed image obtained in the immediately preceding image capture. As the HDR step difference determination area, an area in the panning direction in the properly exposed image is usually detected. The panning direction can be estimated from the amount of blur of the image sensor 102, or can be estimated using information from a gyro sensor that detects vibrations such as shaking or blurring of the image capture device 100, and any method may be used. For example, a method of detecting a predetermined area according to the panning direction can be used to detect the HDR step difference determination area. Also, a method of estimating the panning speed from information from the gyro sensor, detecting a wider area in the panning direction as the panning speed increases, and detecting a narrower area closer to the center of the image capture range (image) as the panning speed decreases, may be used.

S705では、露出制御部109が、S704で決定したHDR段数差決定領域を用いて、次の撮像でのHDR段数差を決定する。HDR段数差の決定方法としては、HDR段数差決定領域内を所定数のブロックに分割し、ブロックごとの最大輝度値や輝度差から段数差を求める方法を用いることができるが、HDR段数差を決定するものであれば特に限定されるものではない。 In S705, the exposure control unit 109 uses the HDR step difference determination area determined in S704 to determine the HDR step difference for the next image capture. The method for determining the HDR step difference may involve dividing the HDR step difference determination area into a predetermined number of blocks and determining the step difference from the maximum luminance value or luminance difference for each block, but is not particularly limited as long as it determines the HDR step difference.

システム制御部120は、S705の処理後にS702の処理を実行する。これにより、S702~S705の処理が繰り返されるが、パノラマ合成を行うための複数回の撮像が終了すると、S703での判定がYESとなって、S706の処理が実行される。 After processing S705, the system control unit 120 executes processing S702. This causes the processing of S702 to S705 to be repeated, but when multiple images have been captured to perform panoramic composition, the determination in S703 becomes YES, and processing of S706 is executed.

パノラマ撮影終了後のS706では、HDR合成部105が、S702で取得した全てのフレームについて、フレームごとにH画像とL画像のHDR合成を行う。 In S706 after the panoramic shooting is completed, the HDR synthesis unit 105 performs HDR synthesis of the H image and the L image for each frame for all frames acquired in S702.

S707では、パノラマ合成部106が、S706で得られた全てのHDR画像のそれぞれからパノラマ合成に用いる短冊領域を切り出し、切り出した短冊領域を連結させる。こうして、HDRパノラマ画像が生成されると、システム制御部120は本処理を終了させる。 In S707, the panorama synthesis unit 106 cuts out rectangular regions to be used for panorama synthesis from each of all HDR images obtained in S706, and connects the cut out rectangular regions. When the HDR panorama image is thus generated, the system control unit 120 ends this process.

上記説明の通り、本実施形態によれば、パノラマ合成される領域ごとに白飛びや黒潰れの発生を低減させた適切なコントラストを有するHDRパノラマ画像を得ることが可能になる。 As described above, this embodiment makes it possible to obtain an HDR panoramic image with appropriate contrast that reduces the occurrence of whiteout and blackout in each area that is panoramic synthesized.

本実施形態の開示は、以下の構成および方法を含む。
(構成1)1回の撮像で異なるゲインを掛けた複数の画像を出力可能な撮像素子を備える撮像装置であって、前記撮像装置をパンニングさせながら前記撮像素子による複数回の撮像を行うことで1回の撮像ごとに異なるゲインが掛けられた複数の画像を取得する取得手段と、前記複数回の撮像において、直前の撮像により得られた画像から次の撮像での露出段数差を決定するための領域を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された領域から前記次の撮像での露出段数差を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された露出段数差となるように前記次の撮像での前記異なるゲインを制御する制御手段と、前記撮像素子による1回の撮像で出力される複数の画像を前記複数回の撮像ごとにHDR合成を行う合成手段と、前記HDR合成により得られた画像から所定の領域を切り出して繋げることによりパノラマ画像を生成する生成手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
(構成2)前記決定手段は、前記複数回の撮像のうちの最初の撮像での露出段数差を、前記最初の撮影前に前記撮像素子から得られる全撮像範囲の輝度情報に基づいて決定することを特徴とする構成1に記載の撮像装置。
(構成3)前記制御手段は、前記複数回の撮像が1組の適正露出画像とオーバー露出画像を得る撮像となるように前記異なるゲインを制御することを特徴とする構成1又は2に記載の撮像装置。
(構成4)前記制御手段は、前記複数回の撮像が1組の適正露出画像とアンダー露出画像を得る撮像となるように前記異なるゲインを制御することを特徴とする構成1又は2に記載の撮像装置。
(構成5)前記検出手段は、前記パノラマ画像を生成するために切り出される所定の領域とは異なる領域を、前記次の撮像での異なるゲインを決定するための領域とすることを特徴とする構成1乃至4のいずれか1つに記載の撮像装置。
(構成6)前記パンニングの速度を推定する推定手段を備え、前記検出手段は、前記露出段数差を決定するための領域として、前記パンニングの速度が大きいほどパンニング方向側の広い領域を検出し、前記パンニングの速度が小さいほど撮像範囲の中心に近い狭い領域を検出することを特徴とする構成5に記載の撮像装置。
(構成7)前記パノラマ画像は、前記複数の画像よりもダイナミックレンジが広いことを特徴する構成1乃至6のいずれか1つに記載の撮像装置。
(構成8)コンピュータを構成1乃至7のいずれか1つに記載の撮像装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
(方法1)1回の撮像で異なるゲインを掛けた複数の画像を出力可能な撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、
前記撮像装置をパンニングさせながら前記撮像素子による複数回の撮像を行うことで1回の撮像ごとに異なるゲインが掛けられた複数の画像を取得するステップと、
前記撮像素子による1回の撮像で出力される複数の画像を前記複数回の撮像ごとにHDR合成を行うステップと、
前記HDR合成により得られた画像から所定の領域を切り出して繋げることによりパノラマ画像を生成するステップと、を有し、
前記複数の画像を取得するステップは、
前記複数回の撮像において、直前の撮像により得られた画像から次の撮像での露出段数差を決定するための領域を検出するステップと、
前記検出された領域から前記次の撮像での露出段数差を決定するステップと、
前記決定された露出段数差となるように前記次の撮像での前記異なるゲインを制御するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
The disclosure of this embodiment includes the following configurations and methods.
(Configuration 1) An imaging device having an imaging element capable of outputting multiple images with different gains applied in one imaging, comprising: an acquisition means for acquiring multiple images with different gains applied for each imaging by panning the imaging device and performing multiple imaging using the imaging element; a detection means for detecting an area for determining an exposure step difference for the next imaging from an image obtained by imaging immediately before, in the multiple imaging operations; a determination means for determining an exposure step difference for the next imaging operation from the area detected by the detection means; a control means for controlling the different gains for the next imaging operation so that the exposure step difference is determined by the determination means; a synthesis means for performing HDR synthesis of the multiple images output in one imaging operation using the imaging element for each of the multiple imaging operations; and a generation means for generating a panoramic image by cutting out and connecting a predetermined area from the images obtained by HDR synthesis.
(Configuration 2) The imaging device described in Configuration 1, wherein the determination means determines the exposure step difference for a first image capture of the multiple image captures based on luminance information of the entire imaging range obtained from the imaging element before the first image capture.
(Configuration 3) The imaging device according to configuration 1 or 2, wherein the control means controls the different gains so that the multiple imaging operations result in imaging that obtains a set of a properly exposed image and an overexposed image.
(Configuration 4) The imaging apparatus according to configuration 1 or 2, wherein the control means controls the different gains so that the multiple imaging operations result in imaging that obtains a set of a properly exposed image and an underexposed image.
(Configuration 5) An imaging device described in any one of configurations 1 to 4, characterized in that the detection means uses a region other than a predetermined region cut out to generate the panoramic image as a region for determining a different gain for the next imaging.
(Structure 6) An imaging device as described in Structure 5, further comprising an estimation means for estimating the panning speed, wherein the detection means detects a wider area toward the panning direction as the area for determining the exposure step difference when the panning speed is faster, and detects a narrower area closer to the center of the imaging range when the panning speed is slower.
(Configuration 7) The imaging device according to any one of configurations 1 to 6, wherein the panoramic image has a wider dynamic range than the plurality of images.
(Configuration 8) A program for causing a computer to function as each of the means of the imaging device according to any one of configurations 1 to 7.
(Method 1) A method for controlling an imaging device having an imaging element capable of outputting a plurality of images with different gains in a single imaging operation, comprising the steps of:
acquiring a plurality of images with a different gain applied for each image capture by performing image capture a plurality of times using the image capture element while panning the image capture device;
performing HDR compositing for each of a plurality of images output by the image sensor in one imaging operation;
and generating a panoramic image by cutting out and connecting a predetermined area from the image obtained by the HDR synthesis,
The step of acquiring a plurality of images includes:
detecting an area for determining an exposure step difference in a next image taken from an image obtained by an immediately preceding image taken in the plurality of times of image taking;
determining an exposure step difference for the next image capture from the detected area;
and controlling the different gain in the next image capture so as to achieve the determined exposure step difference.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、上記実施形態では、撮像素子102はデジタル信号を出力するとしたが、撮像素子102はその内部でA/D変換を行わないものであってもよく、その場合には、画像取得部103がA/D変換を行うアナログフロントエンドを備える構成となる。また、撮像素子102について、画素信号に対して2つの(異なる)ゲインを掛けることにより同時性を持ったゲインの異なる2枚の画像を得ることが可能な構成を示したが、同時出力が可能な画像は2枚に限定されるものではない。 Although the present invention has been described above in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the gist of the present invention are also included in the present invention. For example, in the above embodiment, the image sensor 102 outputs a digital signal, but the image sensor 102 may not perform A/D conversion internally, in which case the image acquisition unit 103 is configured to include an analog front end that performs A/D conversion. In addition, the image sensor 102 is configured to obtain two images with different gains that are simultaneous by multiplying the pixel signal by two (different) gains, but the number of images that can be output simultaneously is not limited to two.

図7のフローチャートでは、H画像が適正露出画像として得られ、L画像がアンダー露出画像として得られるようにしたが、H画像がオーバー露出画像として得られ、L画像が適正露出画像として得られるようにしてもよい。また、各フレームで得られるH画像とL画像をHDR合成した後に短冊領域を切り出して連結させることによりHDRパノラマ画像を生成した。これに限らず、各フレームで得られるH画像とL画像からHDRパノラマ画像を構成する短冊領域を切り出してHDR合成し、得られた短冊状のHDR画像を連結することでHDRパノラマ画像を生成するようにしてもよい。 In the flowchart of FIG. 7, the H image is obtained as a properly exposed image and the L image is obtained as an underexposed image, but the H image may be obtained as an overexposed image and the L image as a properly exposed image. Also, the H image and L image obtained in each frame are HDR-composited, and then strip-shaped regions are cut out and linked to generate an HDR panoramic image. Without being limited to this, strip-shaped regions constituting an HDR panoramic image may be cut out from the H image and L image obtained in each frame, HDR-composited, and the obtained strip-shaped HDR images may be linked to generate an HDR panoramic image.

本発明は、上述の実施形態の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。 The present invention can also be realized by supplying a program that realizes one or more of the functions of the above-mentioned embodiments to a system or device via a network or storage medium, and having one or more processors in the computer of the system or device read and execute the program. It can also be realized by a circuit (e.g., an ASIC) that realizes one or more of the functions.

100 撮像装置
102 撮像素子
103 画像取得部
104 信号処理部
105 HDR合成部
106 パノラマ合成部
109 露出制御部
110 撮像素子制御部
120 システム制御部
204 列AMP
REFERENCE SIGNS LIST 100 Imaging device 102 Imaging element 103 Image acquisition unit 104 Signal processing unit 105 HDR synthesis unit 106 Panorama synthesis unit 109 Exposure control unit 110 Imaging element control unit 120 System control unit 204 Column AMP

Claims (9)

1回の撮像で異なるゲインを掛けた複数の画像を出力可能な撮像素子を備える撮像装置であって、
前記撮像装置をパンニングさせながら前記撮像素子による複数回の撮像を行うことで1回の撮像ごとに異なるゲインが掛けられた複数の画像を取得する取得手段と、
前記複数回の撮像において、直前の撮像により得られた画像から次の撮像での露出段数差を決定するための領域を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された領域から前記次の撮像での露出段数差を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された露出段数差となるように前記次の撮像での前記異なるゲインを制御する制御手段と、
前記撮像素子による1回の撮像で出力される複数の画像を前記複数回の撮像ごとにHDR合成を行う合成手段と、
前記HDR合成により得られた画像から所定の領域を切り出して繋げることによりパノラマ画像を生成する生成手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
An imaging device including an imaging element capable of outputting a plurality of images multiplied by different gains in one imaging operation,
an acquisition means for acquiring a plurality of images, each of which is multiplied with a different gain, by performing imaging a plurality of times using the imaging element while panning the imaging device;
a detection means for detecting an area for determining an exposure step difference in a next image taken from an image obtained by an immediately preceding image taken in the plurality of times of image taking;
a determination means for determining an exposure step difference for the next image capture from the area detected by the detection means;
a control means for controlling the different gains in the next image capture so as to achieve the exposure step difference determined by the determination means;
A synthesis means for performing HDR synthesis for each of a plurality of images output by the imaging element in one imaging operation;
and a generating means for generating a panoramic image by cutting out and connecting a predetermined area from the image obtained by the HDR synthesis.
前記決定手段は、前記複数回の撮像のうちの最初の撮像での露出段数差を、前記最初の撮影前に前記撮像素子から得られる全撮像範囲の輝度情報に基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, characterized in that the determining means determines the exposure step difference for the first of the multiple imaging operations based on luminance information of the entire imaging range obtained from the imaging element before the first image capture. 前記制御手段は、前記複数回の撮像が1組の適正露出画像とオーバー露出画像を得る撮像となるように前記異なるゲインを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that the control means controls the different gains so that the multiple imaging operations result in imaging that obtains a set of a properly exposed image and an overexposed image. 前記制御手段は、前記複数回の撮像が1組の適正露出画像とアンダー露出画像を得る撮像となるように前記異なるゲインを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that the control means controls the different gains so that the multiple imaging operations result in imaging that obtains a set of a properly exposed image and an underexposed image. 前記検出手段は、前記パノラマ画像を生成するために切り出される所定の領域とは異なる領域を、前記次の撮像での異なるゲインを決定するための領域とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that the detection means determines a region different from the predetermined region cut out to generate the panoramic image as a region for determining a different gain for the next imaging. 前記パンニングの速度を推定する推定手段を備え、
前記検出手段は、前記露出段数差を決定するための領域として、前記パンニングの速度が大きいほどパンニング方向側の広い領域を検出し、前記パンニングの速度が小さいほど撮像範囲の中心に近い狭い領域を検出することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
An estimation means for estimating a speed of the panning,
The imaging device according to claim 5, characterized in that the detection means detects a wider area toward the panning direction as the panning speed increases, and detects a narrower area closer to the center of the imaging range as the panning speed decreases, as the exposure step difference is determined.
前記パノラマ画像は、前記複数の画像よりもダイナミックレンジが広いことを特徴する請求項1又は2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2, characterized in that the panoramic image has a wider dynamic range than the multiple images. 1回の撮像で異なるゲインを掛けた複数の画像を出力可能な撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、
前記撮像装置をパンニングさせながら前記撮像素子による複数回の撮像を行うことで1回の撮像ごとに異なるゲインが掛けられた複数の画像を取得するステップと、
前記撮像素子による1回の撮像で出力される複数の画像を前記複数回の撮像ごとにHDR合成を行うステップと、
前記HDR合成により得られた画像から所定の領域を切り出して繋げることによりパノラマ画像を生成するステップと、を有し、
前記複数の画像を取得するステップは、
前記複数回の撮像において、直前の撮像により得られた画像から次の撮像での露出段数差を決定するための領域を検出するステップと、
前記検出された領域から前記次の撮像での露出段数差を決定するステップと、
前記決定された露出段数差となるように前記次の撮像での前記異なるゲインを制御するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A method for controlling an image capturing apparatus having an image capturing element capable of outputting a plurality of images with different gains in a single image capturing operation, comprising the steps of:
acquiring a plurality of images with a different gain applied for each image capture by performing image capture a plurality of times using the image capture element while panning the image capture device;
performing HDR compositing for each of a plurality of images output by the image sensor in one imaging operation;
and generating a panoramic image by cutting out and connecting a predetermined area from the image obtained by the HDR synthesis.
The step of acquiring a plurality of images includes:
detecting an area for determining an exposure step difference in a next image taken from an image obtained by an immediately preceding image taken in the plurality of times of image taking;
determining an exposure step difference for the next image capture from the detected area;
and controlling the different gain in the next image capture so as to achieve the determined exposure step difference.
コンピュータを請求項1又は2に記載の撮像装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to function as each of the means of the imaging device according to claim 1 or 2.
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