JP3218157B2 - 静止画像撮像装置 - Google Patents

静止画像撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静止画像撮像装置に関
する。特に、本発明は、2つの撮像系を有し、一方は、
被写体の一部を拡大して取り込み、その画像から装置の
動き検出を行い、他方は、動き情報を基に取り込み画像
を補間して高精細な静止画を入力するようにした静止画
像撮像装置に関し、また、本発明は、ある時点で取り込
まれた画像を基準画像とし、この基準画像と以後順次取
り込まれる画像との差分情報を記憶して高精細な静止画
を入力するようにした静止画像撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高精細な静止画を入力する従来技
術としては、以下の〜のものがある。 ラインセンサを一方向に走査させて画像を入力する構
成のもの。 エリアセンサをx,y方向に走査させて画像を入力す
る構成のもの(特開平3−240372号公報)。この
公報のものは、結像面上に結像された被写体像が、撮像
面移動手段により撮像手段の撮像面が結像面上を移動
し、各位置ごとに画像信号に変換され、画像信号出力手
段により、各位置ごとの画像信号が外部に出力されるも
のである。 エリアセンサをx,y方向に1/N画素ピッチずつ微
小変位させ、画素補間によって見かけ上画素数をN倍に
して高精細化する構成のもの(特開昭58−19797
0号公報、特開昭59−22485号公報、特開昭64
−60072号公報)。 手振れを利用して微小変位量した画像を複数枚取り込
み、さらに画像処理によって取り込んだ画像間の変位量
を検出し、その変位量をもとに画像補完することによっ
て高精細化する構成のもの。
【0003】前記特開昭58−197970号公報の
「高解像度電子カメラ装置」は、撮像デバイスの位置が
画素の半分だけずれた2枚の画像を記録し、再生におい
て、これらの画像を組み換えて互に補間することによ
り、高解像度の画像を得るものである。
【0004】また、特開昭59−22485号公報の
「撮像機構」は、固体撮像素子を結像面の水平方向に画
素列の1/2ピッチ分だけ変位せしめ、変位の前後にお
いて同一光電変換画素が隣接する異なる画素区画を受光
するように構成したものである。
【0005】さらに、特開昭64−60072号公報の
「固体撮像装置」は、感度の変化やS/Nの劣化を招来
することなく高度像度を得ることができるように、単一
の感光部に対応して複数の電荷蓄積部を備え、複写体像
の結像位置を変化させると共に、この変化により得られ
た電荷を電荷蓄積部の各々に画像情報として蓄積するも
のである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
静止画像撮像装置においては、以下の〜に示す問題
点がある。 ラインセンサ、エリアセンサを走査させて画像を入力
する構成においては、センサを読み取り画面の大きさだ
け走査させるため、読み取り時間が長くなり、その間、
装置を完全に固定させなければならない。 エリアセンサを1/N画素ピッチずつ微小変位させる
構成においては、入力装置または撮像素子そのものに、
圧電素子などを利用した微小変化機構を組み込む必要が
あり、複雑で高価となるなどの問題点があった。 高精細化するために複数枚の画像を取り込むため、大
容量な画像メモリが必要になってくる。 本発明は、このような実情に鑑みなされたもので、ビデ
オムービーなどの手持ち撮影機器で障害となっていた手
持ち撮影時に生じる手振れなどの動きを逆に積極的に利
用することにより、特別な走査機構や微小変位機構を設
けることなく、高精細な静止画を入力する静止画像撮像
装置を提供することを目的としている。
【0007】
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、被写体を一定画素数の静止画像データと
して撮像する静止画像撮像装置であって、被写体を一定
の撮像倍率で撮像して、該被写体像の静止画像データを
出力する画像撮像手段と、前記画像撮像手段で撮像する
被写体を、同時に前記画像撮像手段の撮像倍率のN倍で
拡大撮像して、該拡大撮像した被写体像の拡大静止画像
データを出力する拡大画像撮像手段と、前記拡大画像
像手段が連続して出力する拡大静止画像データから、
被写体に対する前記静止画像撮像装置の動き量を検出
する動き検出手段と、前記画像撮像手段が出力する静止
画像データを、前記N倍の画素数に拡大するとともに、
前記動き検出手段で得られた動き量を基に、前記N倍の
画素数に拡大した静止画像データを補間することで、前
記画像撮像手段が出力する静止画像データより高精細な
静止画像データを生成する画像処理手段と、前記画像処
理手段で生成した高精細な静止画像データ外部へ出力
する画像データ出力手段とを備えたことを特徴としたも
のである。
【0009】
【0010】
【作用】本発明による静止画像撮像装置は、まず、動き
検出手段は拡大画像撮像手段によって連続的に取り込ま
れる画像から、手振れによって生じる被写体像に対する
静止画像撮像装置の動き量を検出し、拡大画像撮像手段
によって取り込まれる画像間にどの程度変位があるかと
いう情報を抽出する。この情報に基づき、画像処理手段
静止画像撮像手段で取り込まれた画像の画素間を補間
し、より高精細な静止画像を生成する。また、得られた
画像は画像信号出力手段によって外部へ画像データとし
て出力される。
【0011】
【0012】
【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図1は、本発明による静止画像撮像装置の一実施
例を説明するための構成図で、図中、1,2は結像手
段、3,5は撮像素子駆動回路、4,6は撮像素子、
7,8は信号処理回路、9,11はA/D変換回路、1
0はタイミング制御回路、12,16,17はメモリ、
13は画像処理回路、14は動き検出回路、15は画像
補間回路、18は外部インターフェース部である。
【0013】結像手段2によって得られる静止画像に対
して、N倍の画素数精度に高精細化を行なう場合の実施
例について、図1,図2,図3に基づいて説明する。結
像手段1は、光学レンズ、絞りなどにより構成され、撮
像素子4の撮像面に被写体からの入力光を結像する。ま
た、結像手段2は、光学レンズ、シャッタ、絞りなどに
より構成され、撮像素子6の撮像面に被写体からの入力
光を結像する。このとき、撮像素子6は被写体像全体を
取り込み、撮像素子4は被写体像の一部を拡大して取り
込む。そして、その倍率比がNよりも大きくなるよう各
結像手段を設定しておく。
【0014】また、タイミング制御回路10は、撮像素
子駆動回路3と撮像素子駆動回路5を常時イネーブルに
し、撮像素子4と撮像素子6は、撮像面上の被写体静画
像を連続して取り込んでいる。また、撮像素子駆動回路
3と撮像素子駆動回路5は同期して動いており、取り込
まれる画像は常に同時刻のものである。さらに、各撮像
素子は機械式シャッタあるいは撮像素子の電子式シャッ
タを用いて露光時間を充分短くすることにより、手持ち
撮影時に生じる振れが取り込み画像に影響を与えないよ
うにする。
【0015】以下、信号の流れに沿って各ブロックの動
作を説明していく。まず、撮像素子4は結像面の被写体
静止画像を光電変換しながら順次取り込んでいく。取り
込まれた画像は、撮像素子駆動回路3によって読み出さ
れ、信号処理回路7によって増幅、ガンマ補正、クラン
プ処理等が行われる。さらに、A/D変換回路9によっ
てディジタルデータに変換される。この時、標本化の際
生じる折り返しひずみ(モアレ)を防ぐためのローパス
フィルタなどによる帯域制限処理は、高精細化のために
は逆効果となるため行なわない。タイミング制御回路1
0は、A/D変換回路9の標本化パルス、メモリ12の
書き込みタイミングを制御し、画像データを全てメモリ
12に格納する。同様の処理によってメモリ12には常
に連続する3フレームの画像データが格納される。
【0016】また、動き検出回路14は撮像装置の動き
情報を1画素単位で抽出する。このため、動き検出回路
14はメモリ12に格納されている連続する2フレーム
の画像間でマッチング処理を行う。マッチング処理は、
画像間の相関係数によっても良いし、高速化のために取
り込み画像を小ブロックに分割してブロックマッチング
を行っても良いし、また代表点を選びそれに対してマッ
チング点を求める代表点マッチングでも良い。このマッ
チング処理によって撮像装置の動き量が求められ、標本
点系列の変位量として画像補間回路15に送られる。マ
ッチング処理が行われている間、撮像素子4からの取り
込み画像データはメモリ12の別の領域に格納されてい
る。これらの制御はタイミング制御回路10が行う。
【0017】一方、撮像素子6によって取り込まれた画
像は、撮像素子駆動回路5によって読み出され、信号処
理回路8で増幅、ガンマ補正、クランプ処理等が行われ
る。さらに、A/D変換回路11によってディジタルデ
ータに変換され、画像処理回路13でN倍の画素数に拡
大補間されてメモリ16に格納される。格納された画像
が被写体に対する最初の画像データであるとき、タイミ
ング制御回路10はメモリ16の内容をそのままメモリ
17へ転送する。それ以降の取り込み画像に対して、画
素補間回路15が補間処理を行う。まず、メモリ16に
格納された画像と既にメモリ17に格納されている画像
から、動き検出回路14の変位情報に応じて図2に示す
不均一標本点系列を生成する。すなわち、動き検出回路
14は結像手段1に対して1画素の精度で変位量が求め
られるため、結像手段2に対しては1画素未満の精度と
なる。
【0018】次に、この不均一標本点系列を図3に示す
均一標本点系列に変換する。均一標本点系列に変換され
たデータは、メモリ17の相当するアドレスにオーバー
ライトされていく。取り込み画像に対してこの処理を繰
り返すことによって、最初に取り込まれた画像の標本化
点間が順次補間され、より高精細な静止画像がメモリ1
7上に構成される。また、メモリ17に格納された画像
データは外部インタフェース部18によって外部へ出力
される。
【0019】以上のように、手持ち撮影時の手振れによ
って生じる標本点の変位を利用することで、画素数の少
ない撮像素子でも簡単に高精細な画像が得られる。な
お、不均一標本点系列を均一標本点系列へ変換する手法
としては、以下のような手法がある。
【0020】以下、座標変換法について説明する。均一
標本点系列f(nT)から波形f(t)を復元する場合、均
一標本点系列f(nT)が帯域−ω0〜ω0に制限されるな
ら、標本化定理を用いて、以下の数1により復元するこ
とが出来る。
【0021】
【数1】
【0022】不均一標本点系列f(tn)から波形f(t)
を復元する場合、一対一かつ連続な座標変換関数γ(t)
により、γ(tn)=nTかつf(γ-1(u))が帯域−ω0
ω0に制限されるなら、以下の数2により復元すること
が出来る。
【0023】
【数2】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、ビデオムービーなどの手持ち撮影機器で障害
となっていた、手持撮影時に生じる手振れなどの動きを
逆に積極的に利用することで、画像取り込み時に装置を
完全に固定することなく高精細な静止画の入力が可能と
なる。また、特別な走査機構や微小変位機構を設ける必
要がないので、構成が簡単となり、小型化、低価格化が
行いやすくなる。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による静止画像撮像装置の一実施例を説
明するための構成図である。
【図2】本発明における動き検出回路の検出結果から生
成される不均一標本点系列の例を示す図である。
【図3】図2における不均一標本点系列から変換される
均一標本点系列の例を示す図である。
【符号の説明】
1,2…結像手段、3,5…撮像素子駆動回路、4,6
…撮像素子、7,8…信号処理回路、9,11…A/D
変換回路、10…タイミング制御回路、12,16,1
7…メモリ、13…画像処理回路、14…動き検出回
路、15…画像補間回路、18…外部インターフェース
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−196775(JP,A) 特開 平1−138859(JP,A) 特開 平4−268885(JP,A) 特開 昭61−49575(JP,A) 特開 平4−22280(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/222 - 5/257 G06T 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体を一定画素数の静止画像データと
    して撮像する静止画像撮像装置であって、 被写体を一定の撮像倍率で撮像して、該 被写体像の静止
    画像データを出力する画像撮像手段と、前記画像撮像手段で撮像する被写体を、同時に前記画像
    撮像手段の撮像倍率のN倍で拡大撮像して、該拡大撮像
    した 被写体像の拡大静止画像データを出力する拡大画像
    撮像手段と、前記拡大画像 撮像手段が連続して出力する拡大静止画像
    データから、前記被写体に対する前記静止画像撮像装置
    の動き量を検出する動き検出手段と、前記画像撮像手段が出力する静止画像データを、前記N
    倍の画素数に拡大するとともに、前記 動き検出手段で得
    られた動き量を基に、前記N倍の画素数に拡大した静止
    画像データを補間することで、前記画像撮像手段が出力
    する静止画像データより高精細な静止画像データを生成
    する画像処理手段と、前記画像処理手段で生成した高精細な静止 画像データ
    外部へ出力する画像データ出力手段とを備えたことを特
    徴とする静止画像撮像装置。
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