JP3758655B2 - デジタルカメラ - Google Patents

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Description

本発明は、被写体に係る画像のうち写り込みが生じている領域を検出できるデジタルカメラに関する。
デジタルカメラにおいては、画質のコントロールが容易であり、銀塩フィルムカメラと比べて、撮影環境や被写体に適応した撮影にはメリットが大きい。このため、通常の撮影のみならず、会議で用いるホワイトボードの撮影や、プレゼンテーションで用いる書画カメラとしての原稿の撮影などにも利用できる。しかし、これらの撮影では、被写体が一平面、または緩やかな曲面であるため、ホワイトボードや原稿面への照明の写り込みが発生する可能性が高い。
例えば、十分な照度のある環境においてホワイトボードを撮影すると、ホワイトボードの表面は平面的で、かつ光沢があることから、外光や室内照明が簡単に写り込んでしまう。これを会議記録としてカメラで撮影すると、被写体の一部が写り込みの影響で白く飛んでしまう場合が多く、撮影された画像からホワイトボードに書き込まれた事項の判読が困難になる。
そこで、画像データのレベル分布を表すヒストグラムに基づき、被写体に正反射光が含まれるか、すなわち室内照明や太陽光などの室外光である外光が被写体に写り込んでいるか否かを判定し、外光の写り込みがあると判断した場合には、画像を記録せず、写り込みの発生を警告する技術が、例えば特許文献１に開示されている。
一方、書画カメラのシステム(撮影システム)においては、原稿(被写体)の撮影面が上向き、換言すれば室内照明と対向して載置されるため、照明の写り込みは発生しやすい。そして、プレゼンテーションに先立って原稿を撮影する場合には、通常オフィスの部屋内で撮影が行われることが多く、室内照明などの外光の影響を受けやすい。
また、プレゼンテーション中において書画カメラシステムを用いる場合には、プロジェクタの性能向上や、パソコン上のプレゼンテーションソフトウェアを用いたプレゼンテーションの増加により、プレゼンテーションが通常の室内照明下で行われることが多くなっている。このような状況で被写体(原稿)を撮影すると、写り込みが生じやすく、写り込みが発生した画像では表示画像の品位が損なわれ、プレゼンテーションに影響を及ぼす。
そこで、専用照明を有する書画カメラシステムでは、例えば特許文献２や特許文献３のように専用照明に写り込み防止用のルーバを設けたり、例えば特許文献４のように専用照明の位置を変更して、写り込みを防止するようにしている。また、専用照明を具備しない書画カメラシステムでは、例えば特許文献５のように、デジタルカメラを被写体に対して平行移動させて、被写体への写り込みが生じない撮影位置で被写体を撮影することにより、写り込みを防止するようにしている。
特開平１０−２１０３５３号公報 特開平８−１８７３５号公報 特開平１１−１７４５７８号公報 特開平８−３３６０６５号公報 特開平１１−１８７２１４号公報
上記の特許文献１に記載されるデジタルカメラでは、写り込みが生じた場合には警告だけなので、警告が発せられる際には被写体の撮影が停滞し、迅速な撮影が困難となる。
また、上記の特許文献２および特許文献３に記載される書画カメラシステムでは、写り込み防止用のルーバを設ける必要があるため、システム構成が複雑になる。
また、上記の特許文献４および特許文献５に記載される書画カメラシステムでは、写り込みが生じない位置に到達するまで専用照明やデジタルカメラを移動させるため、移動にかかる時間が必要となり、迅速な撮影が困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、写り込みを簡易で迅速に除去できるデジタルカメラを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、デジタルカメラであって、(a)被写体に係る画像を取得する撮像手段と、(b)前記画像のうち、写り込みが生じている写り込み領域を検出する検出手段と、(c)前記被写体と前記デジタルカメラとの相対位置を変更して前記撮像手段により取得された第１画像と第２画像とに対して所定の処理を行う処理手段とを備え、前記処理手段は、(c-1)前記第１画像のうち、前記検出手段で検出された前記写り込み領域を被置換画像部分として設定する設定手段と、(c-2)前記第２画像のうち、前記被置換画像部分に表れる被写体の部位に対応し、かつ前記検出手段で前記写り込み領域として検出されない置換画像部分を抽出する抽出手段と、(c-3)前記第１画像において前記被置換画像部分を、前記抽出手段で抽出された前記置換画像部分に基づき置換する置換手段とを有する。
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るデジタルカメラにおいて、前記検出手段は、前記画像を複数の領域に分割し、分割された領域単位で前記写り込み領域を検出する手段を有する。
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るデジタルカメラにおいて、前記置換手段は、前記第１画像を複数の領域に分割し、分割された領域単位で前記被置換画像部分の置換を行う手段を有する。
また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係るデジタルカメラにおいて、前記第１画像における前記被写体の位置と、前記第２画像における前記被写体の位置とに関する位置ずれの情報を取得する情報取得手段をさらに備える。
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係るデジタルカメラにおいて、前記情報取得手段は、前記検出手段で検出された前記写り込み領域を前記画像から除いた画像部分に基づき、前記位置ずれの情報を取得する手段を有する。
また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係るデジタルカメラにおいて、前記置換手段は、前記置換画像部分に対して前記被置換画像部分に適合させる変形を行い、適合画像部分を生成する手段と、前記第１画像における前記被置換画像部分を、前記適合画像部分で置換する手段とを有する。
請求項１ないし請求項６の発明によれば、第１画像において写り込み領域として検出された被置換画像部分を、第２画像のうち被置換画像部分に表れる被写体の部位に対応し、かつ写り込み領域として検出されない置換画像部分に基づき置換する。その結果、写り込みを簡易で迅速に除去できる。
特に、請求項２の発明においては、画像を複数の領域に分割し、分割された領域単位で写り込み領域を検出するため、簡易で適切に写り込み領域を検出できる。
また、請求項３の発明においては、第１画像を複数の領域に分割し、分割された領域単位で被置換画像部分の置換を行うため、簡易で適切に被置換画像部分の置換を行える。
また、請求項４の発明においては、第１画像における被写体の位置と第２画像における被写体の位置とに関する位置ずれの情報を取得するため、簡易で精度良く写り込みを除去できる。
また、請求項５の発明においては、写り込み領域を画像から除いた画像部分に基づき位置ずれの情報を取得するため、より精度良く写り込みを除去できる。
また、請求項６の発明においては、置換画像部分に対して被置換画像部分に適合させる変形を行い生成された適合画像部分で被置換画像部分を置換するため、写り込みが除去された画像の品質が向上する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜撮影システムの全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る撮影システム１の全体構成を示す図である。
撮影システム１は、書画（ドキュメント）や小物品などの被写体を、載置エリアとして働く被写体載置用スペースＰに載置し、当該被写体載置用スペースＰの上方の比較的近距離から、当該被写体を撮影するダウンフェース撮影用の近接撮影システムである。また、撮影システム１は、被写体載置用スペースＰに載置された紙原稿等の被写体ＯＢを一定の距離を保ちながら撮影して、電子的な画像データを生成可能なように構成される。撮影システム１は、インターフェースに電気的に接続されたパーソナルコンピュータやプリンタやプロジェクタ等に生成した画像データを出力可能である。
撮影システム１は、被写体ＯＢの像を光電変換して電子的な画像データを生成する撮影部として働くデジタルカメラ１０と、デジタルカメラ１０を被写体ＯＢから一定距離だけ上方に離れた位置に支持する支持手段として機能する支持台２０とを備える。デジタルカメラ１０は、図５に示すように、支持台２０から分離可能であり、分離された場合は、比較的に遠方に位置する被写体の撮影も可能な通常のデジタルカメラとして使用可能である。支持台２０は、被写体載置用スペースＰの辺縁に沿って伸びた接地脚を持つ、ダウンフェース撮影用のカメラ支持スタンドである。
以下では、撮影システム１を構成するデジタルカメラ１０および支持台２０の構成をまず別々に説明する。
＜デジタルカメラ１０の構成＞
図２および図３は、デジタルカメラ１０の外観構成を示す図である。図２はデジタルカメラ１０をその前面側からみた斜視図であり、図３はデジタルカメラ１０をその背面側からみた斜視図である。
図２に示すように、デジタルカメラ１０の前面側には、被写体像を取得するための撮影レンズ１０１が設けられている。
また、デジタルカメラ１０の前面側には、撮影時に被写体に照明光を照射する内蔵フラッシュ１０９が設けられている。内蔵フラッシュ１０９は、デジタルカメラ１０の筐体内に設けられて、デジタルカメラ１０と一体化されている。
さらに、デジタルカメラ１０は光学ファインダを備えており、デジタルカメラ１０の前面には、光学ファインダのファインダ対物窓１５１が設けられている。
また、デジタルカメラ１０の上面側には電源スイッチ１５２とシャッタボタン１５３とが設けられている。電源スイッチ１５２は、電源のオン状態とオフ状態とを切り替えるためのスイッチである。この電源スイッチ１５２を１回押下するたびに、オン状態とオフ状態とが順次に切り替わっていく。シャッタボタン１５３は、銀塩カメラで広く採用されているように、半押し状態（以後、Ｓ１状態とも称する）と全押し状態（以後、Ｓ２状態とも称する）とが検出可能な２段階スイッチになっている。このシャッタボタン１５３の押下によって被写体に関する画像を取得できる。
また、デジタルカメラ１０の側面には、インターフェース１１０が設けられている。インターフェース１１０は、たとえばＵＳＢ規格のインターフェースであり、電気的に接続されたパーソナルコンピュータやプリンタやプロジェクタ等の外部機器へ画像データを出力したり、制御信号を送受信することが可能である。この端子があるために、デジタルカメラ１０は、支持台２０と分離して単独で使用した場合でも、外部機器と接続して使用できる。
また、図２に図示しないデジタルカメラ１０の別の側面には、挿抜自在な記憶媒体であるメモリカード１１３(図４)を装着するカードスロットと、デジタルカメラ１０の電源となる電池を内蔵させる電池室が設けられる。カードスロットおよび電池室は、デジタルカメラ１０の筐体表面に設けられた蓋により開閉自在となっている。
一方、図３に示すように、デジタルカメラ１０の背面側には、撮影画像のモニタ表示や記録画像の再生表示等を行うための液晶モニタ１１２が設けられる。また、デジタルカメラ１０の背面側には、光学ファインダのファインダ接眼窓１５４が設けられる。ユーザは、液晶モニタ１１２またはファインダ接眼窓１５４によって被写体を確認しつつ撮影を行う。
さらに、デジタルカメラ１０の背面側には、フラッシュモードボタン１５５が設けられる。このフラッシュモードボタン１５５を１回押下するたびに、内蔵フラッシュの制御モードが、「通常撮影モード」「書画撮影モード」「自動」の順番に循環的に切り替わってゆく。ここで、「通常撮影モード」とは比較的に遠方に位置する被写体のフラッシュ撮影に適した内蔵フラッシュの制御方法であり、「書画撮影モード」とは比較的に近傍の所定位置に載置された被写体のフラッシュ撮影に適した内蔵フラッシュの制御方法である。また、「自動」とは、結合検知部１１４によりデジタルカメラ１０と支持台２０との結合状況が検知されることによって内蔵フラッシュ制御モードが「通常撮影モード」および「書画撮影モード」のいずれかに自動的に決定されることを意味する。
さらに、デジタルカメラ１０の背面側には、メニューボタン１５６が設けられており、撮影モード時にメニューボタン１５６が押下されると、撮影条件を設定するためのメニュー画面が液晶モニタ１１２に表示される。これにより、例えば後述の写り込み修正モードなどが設定できることとなる。
さらに、デジタルカメラ１０の背面側には、実行ボタン１５７と、液晶モニタ１１２における表示カーソルを４方向に移動させるための十字カーソルボタン１５８Ｕ，１５８Ｄ，１５８Ｒ，１５８Ｌで構成されるコントロールボタン１５８とが設けられる。実行ボタン１５７およびコントロールボタン１５８を用いて各種撮影パラメータの設定操作が行われる。
さらに、デジタルカメラ１０の背面側には、「撮影モード」と「再生モード」との間でデジタルカメラ１０の動作モードを切り替えるモード切替レバー１５９が設けられる。モード切替レバー１５９は、２接点のスライドスイッチであり、図３において右にセットすると、デジタルカメラ１０の動作モードは「撮影モード」に設定され、左にセットすると「再生モード」に設定される。動作モードが「撮影モード」に設定されると、ＣＣＤ１０３（後述）に結像している被写体像の画像データが比較的高速に更新されながら液晶モニタ１１２に連続的に表示される（いわゆるライブビュー表示）。また、シャッタボタン１５３の操作によって撮影を行って被写体に関する画像データを生成することが可能となる。一方、動作モードが「再生モード」に設定されると、メモリカード１１３に記録された画像データが読み出されて液晶モニタ１１２に再生表示される。再生表示される画像は、コントロールボタン１５８Ｒおよび１５８Ｌで選択可能である。
また、デジタルカメラ１０の背面側には、後述するベース画像とフォロー画像との選択段階を表す選択段階表示部１６１が設けられる。この選択段階表示部１６１は、２つのＬＥＤ１６２、１６３で構成されており、例えばＬＥＤ１６２が点灯する場合にはベース画像が選択されている状態を表す一方、ＬＥＤ１６３が点灯する場合にはフォロー画像が選択されていることを表す。
また、デジタルカメラ１０の底面には、支持台２０との機械的な結合に用いられる結合部１６０と、支持台２０と結合されたことを検知する結合検知部１１４(図４)と、制御信号やデジタルカメラ１０が生成した画像データを送受信するデータ送受信部１１５とが設けられる。
結合部１６０は導電性の金属部材からなる。該金属部材には、底面に垂直な円筒穴が形成されており、円筒穴の内面にねじ溝が切られてめねじとなっている。支持台２０のカメラ結合部２５０に設けられたおねじ２５１（後述）が、このめねじと螺合することによって、デジタルカメラ１０は支持台２０と機械的に結合される。さらに、結合部１６０は、該金属部材がデジタルカメラ１０の内部の電子回路の基準電位点（以後、ＧＮＤと略記する）と電気的に接続されており、デジタルカメラ１０と支持台２０との内部の電子回路のＧＮＤを共通にする役割も兼ねている。結合部１６０は三脚取り付け用の取り付け部として使用できるようにしてもよい。
結合検知部１１４およびデータ送受信部１１５は、デジタルカメラ１０と支持台２０とが機械的に結合されたときに、支持台２０に設けられた信号ピン（後述）との間で電気的な導通が得られるように構成された電気接点を備える。ここで、結合部１６０によってデジタルカメラ１０と支持部２０とのＧＮＤが共通化されているので、結合検知部１１４およびデータ送受信部１１５の電気接点は、それぞれひとつだけで構成することも可能である。
次に、デジタルカメラ１０の機能構成を説明する。図４は、デジタルカメラ１０の機能構成を示すブロック図である。
図４に示すように、デジタルカメラ１０は、被写体像を結像させる撮影レンズ１０１を備える。撮影レンズ１０１は、被写体の合焦状態を変化させるために、フォーカシングレンズが移動可能となっている。また、撮影レンズ１０１は、入射光量を変化させるために、絞りの開口径が調整可能となっている。
レンズ駆動部１０２は、後に詳述する全体制御部１２０から入力される制御信号に従って、フォーカシングレンズの移動および絞りの開口径の調整を行う。
ＣＣＤ１０３は、撮影レンズ１０１の後方適所に設けられる撮像素子であり、被写体に係る画像を取得する撮像手段として機能する。ＣＣＤ１０３は、撮影レンズ１０１によって結像された被写体像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分の画像信号（各画素から出力された画素信号の信号列）に変換して出力する。
信号処理部１０４は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路およびＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路を有し、ＣＣＤ１０３から出力される画像信号に所定の信号処理を施す。具体的には、ＣＤＳ回路により画像信号のノイズ低減が行われ、ＡＧＣ回路により画像信号のレベル調整が行われる。
Ａ／Ｄ変換部１０５は、信号処理部１０４から出力されるアナログの画像信号を１０ビットのデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された画像データは、画像処理部１０６へ出力される。
画像処理部１０６は、Ａ／Ｄ変換部１０５から入力された画像データに、黒レベル補正、ホワイトバランス補正およびγ補正を行う。黒レベル補正は、画像データの黒レベルを所定の基準レベルに補正する。ホワイトバランス補正は、γ補正後の画像データでホワイトバランスがとれるように、画素データのＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のレベル変換を行うものである。このレベル変換は、全体制御部１２０から入力されるレベル変換テーブルを用いて行われる。レベル変換テーブルの変換係数は全体制御部１２０により撮影ごとに設定される。γ補正は、画素データの階調を補正するものである。なお、黒レベル補正が行われた画像データは、全体制御部１２０へも出力され、露出制御、オートフォーカス（以後、ＡＦと略記する）制御、フラッシュ制御および上述のレベル変換テーブル設定のための測光演算および測色演算に用いられる。
画像メモリ１０７は、画像処理部１０６で処理が終了した画像データを一時的に記憶するバッファメモリである。画像メモリ１０７は、少なくとも１フレーム分の記憶容量を有する。
撮影モードにおける撮影待機状態においては、ＣＣＤ１０３により所定時間間隔ごとに取得された被写体像の画像データは、信号処理部１０４、Ａ／Ｄ変換部１０５、画像処理部１０６で処理され、画像メモリ１０７に記憶される。画像メモリ１０７に記憶された画像データは、全体制御部１２０によって液晶モニタ１１２に転送されて、視認可能に表示される（ライブビュー表示）。液晶モニタ１１２に表示される画像は、上述の所定時間間隔で更新されるので、ユーザは液晶モニタ１１２に表示された画像により被写体を視認することができる。
また、再生モードにおいては、全体制御部１２０に接続された、不揮発性メモリを備えるメモリカード１１３から読み出された画像データが、全体制御部１２０で所定の信号処理が施された後に液晶モニタ１１２に転送されて、視認可能に表示される。
続いて、デジタルカメラ１０のその他の機能構成を説明する。
フラッシュ発光回路１０８は、全体制御部１２０の制御信号に基づいて、内蔵フラッシュ１０９にフラッシュ発光のための電力を供給する。これにより、内蔵フラッシュの発光の有無、発光タイミングおよび発光量が制御可能となる。
操作部１１１は、上述したフラッシュモードボタン１５５、メニューボタン１５６、実行ボタン１５７、コントロールボタン１５８、電源スイッチ１５２およびシャッタボタン１５３を包括する。ユーザが操作部１１１に所定の操作を行うと、その操作内容は全体制御部１２０に伝達され、デジタルカメラ１０の動作状態に反映される。
結合検知部１１４は、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合された場合に全体制御部１２０へ結合を示す信号を出力する。たとえば、非結合時には電位がＧＮＤレベルとなっており、結合時には電位が電源電圧レベルになるように構成しておく。これは、結合検知部１１４の電気接点をＧＮＤに抵抗でプルダウンしておき、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合されると、該電気接点と支持台２０の信号ピン（結合時に電源電圧レベルとなるように構成しておく）との間に電気的導通が生じるような構造にしておくことによって実現できる。
データ送受信部１１５は、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合された場合に、デジタルカメラ１０の全体制御部１２０と支持台２０の全体制御部２２０との間で所定の通信方式で制御信号および画像データを送受信するために設けられる。これによって、デジタルカメラ１０で撮影して得られた画像データは、後述する支持台２０の全体制御部２２０およびインターフェース２０３を介して、例えばプロジェクタなどの表示装置３０（図９）に出力可能である。また、デジタルカメラ１０は、支持台２０に設けられた操作部２０４によっても操作可能である。
全体制御部１２０は、ＲＡＭ１３０およびＲＯＭ１４０を備えたマイクロコンピュータである。該マイクロコンピュータがＲＯＭ１４０に格納されたプログラムＰＧａを実行することにより、全体制御部１２０はデジタルカメラ１０の各部を統括的に制御する。また、全体制御部１２０は、被写体ＯＢとデジタルカメラ１０との相対位置を変更してＣＣＤ１０３により取得された第１画像と第２画像とに対して所定の処理を行う処理手段として機能する。
全体制御部１２０のＲＯＭ１４０は電気的にデータの書き換えが不可能な不揮発性メモリである。なお、プログラムＰＧａには、上述した書画撮影モード１４１ａおよび通常撮影モード１４１ｂの両方に対応するサブルーチンが含まれており、実際の撮影時にはいずれかのサブルーチンが使用される。また、ＲＡＭ１３０の記憶領域の一部には、撮影パラメータ記憶部１３１が設けられる。撮影パラメータ記憶部１３１は、撮影に関する制御パラメータが撮影パラメータＣＰとして記憶される。
図４の全体制御部１２０のブロック内に図示される露出制御部１２１、ＡＦ制御部１２２、フラッシュ制御部１２３、自動ホワイトバランス（以後、ＡＷＢと略記する）制御部１２４および撮影モード決定部１２５は、全体制御部１２０によって実現される機能の一部を機能ブロックとして模式的に示したものである。
露出制御部１２１は、画像データの輝度が適正になるようにプログラムＰＧａに基づいて露出制御を行う。具体的には、信号処理部１０４において黒レベル補正が終了した画像データを取得して輝度を算出し、この輝度に基づいて適正露出となる絞り値およびシャッタスピードを決定する。続いて、決定された絞り値となるように、レンズ駆動部１０２に制御信号が出力され、撮影レンズ１０１の絞りの開口径が調整される。さらに、決定されたシャッタスピードに相当する露光時間だけ電荷蓄積が行われるように、ＣＣＤ１０３を制御する。
ＡＦ制御部１２２は、被写体像がＣＣＤ１０３の撮像面に結像するようにプログラムＰＧａに基づいてフォーカス制御を行う。具体的には、レンズ駆動部１０２に制御信号を出力してフォーカシングレンズを移動させながら、信号処理部１０４において黒レベル補正が終了した画像データを取得してコントラストを算出し、コントラストが最も高くなる位置にフォーカシングレンズを移動させる。すなわち、ＡＦ制御部１２２は、コントラスト方式のＡＦ制御を行っている。
フラッシュ制御部１２３は、ライブビュー表示の画像データから輝度を算出して、フラッシュ発光の要否を判定する。また、フラッシュ発光を行う場合は、内蔵フラッシュの発光量が適正になるようにプログラムＰＧａに基づいてフラッシュ調光制御を行う。具体的には、フラッシュ発光回路１０８に制御信号を出力して、所定のフラッシュ発光量（プリ発光量）でプリ発光を行うとともに、信号処理部１０４において黒レベル補正が終了した画像データを取得して輝度を算出する。さらに、算出された輝度から記憶用の画像データを取得する本撮影時のフラッシュ発光量（本発光量）を決定する。
ＡＷＢ制御部１２４は、画像データのホワイトバランスが適正となるようにプログラムＰＧａに基づいてホワイトバランス制御を行う。具体的には、信号処理部１０４において黒レベル補正が終了した画像データを取得し色温度を算出して、画像処理部１０６のホワイトバランス補正で使用されるレベル変換テーブルを決定して、画像処理部１０６へ出力する。
なお、撮影時に使用される露出制御値、ＡＦ制御値、フラッシュ制御値およびＡＷＢ制御値は、撮影パラメータＣＰとして、撮影パラメータ記憶部１３１に記憶可能である。
撮影モード決定部１２５は、操作部１１１のフラッシュモードボタン１５５および結合検知部１１４の検知結果に基づいて、「書画撮影モード」および「通常撮影モード」のいずれを使用するのかを決定する。撮影モードが決定されると、実際の撮影時には、プログラムＰＧａに含まれる対応するサブルーチンを用いて撮影が行われることになる。
＜支持台２０の構成＞
図５は、支持台２０の外観構成を示す斜視図である。
図５に示すように、支持台２０は、デジタルカメラ１０の結合箇所となるカメラ支持部２５０を備える。カメラ支持部２５０は、伸縮可能な支柱２６０と接続され、被写体載置用スペースＰから一定距離だけ上方に離れた位置に支持されている。
支柱２６０は、被写体載置用スペースＰの近傍で同一平面内（以後、被写体載置面と略記する）に配置されているＬ型の台座２７０と、接続部２８０によって被写体載置面との角度を可変可能に接続されている。
次に、カメラ支持部２５０の詳細について、図６の斜視図を参照しながら説明する。カメラ支持部２５０は、デジタルカメラ１０の結合部１６０のめねじと螺合可能なおねじがきられた結合ねじ２５１を備える。この結合部１６０によって、デジタルカメラ１０は、支持台２０に対して着脱可能に接続できる。結合ねじ２５１は、結合部２５２に設けられた貫通穴に挿通されており、結合部２５２に対して回転可能である。このため、結合ねじ２５１においてデジタルカメラ１０との結合端の反対端に設けられたつまみ（図６には図示せず）を回転させることによって、デジタルカメラ１０と支持台２０とを結合可能である。さらに、結合ねじ２５１は導電性の金属部材からなり、支持台２０の内部の電子回路のＧＮＤと電気的に接続されている。このため、上述したように、デジタルカメラ１０および支持台２０の内部の電子回路のＧＮＤは、結合時には共通となる。
さらにカメラ支持部２５０は、結合検知部２０１およびデータ送受信部２０２を備える。結合検知部２０１およびデータ送受信部２０２は、結合部２５２に設けられた穴から突出した信号ピンを備える。該信号ピンは、圧力を印加することによって結合部２５２に設けられた穴へ所定長さ分だけ圧入可能である。また、該信号ピンは、印加している圧力を取り除けば、圧入した長さ分が再度突出して元の形状が復元するように、バネ等の弾性部材を用いて付勢されている。また、結合検知部２０１およびデータ送受信部２０２の信号ピンは、それぞれ、デジタルカメラ１０と支持台２０とを結合したときに、デジタルカメラ１０の結合検知部１１４およびデータ送受信部１１５の電気接点と電気的な導通が得られる位置に設けられる。これらの構成によって、デジタルカメラ１０の結合部１６０のめねじとカメラ支持部２５０の結合ねじ２５１との螺合が深くなるにつれて、結合部２５２から突出している信号ピンは、デジタルカメラ１０の電気接点と電気的な導通を維持しながら、結合部２５２に設けられた穴に圧入されてゆくことになる。さらに、結合検知部２０１は、その信号ピンが所定長さだけ圧入されると、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合されたことを示す信号を出力する。たとえば、信号ピンが所定長さだけ圧入されると、内部に設けられたスイッチによって、信号ピンの電位が電源電圧レベルになるように構成しておく。
続いて、支柱２６０について説明する。支柱２６０は、被写体載置面との角度を図５中の矢印Ｒ１で示すように可変であり、そのための駆動機構として支柱駆動機構２０７を備える。また、被写体載置面との角度θ１は、支柱角度センサ２１０（図５には図示せず）によって検出可能である。支柱駆動機構２０７は、図７の断面図で詳細に示すように、駆動力源であるモータＭ１と、複数の平歯車を備える歯車列ＧＴ１とを備える。歯車列ＧＴ１は、モータＭ１の原動軸ＳＦ１の回転運動を従動軸ＳＦ２へ伝達する。従動軸ＳＦ２は、支柱２６０の台座２７０との接続端に設けられた貫通穴に挿通されている。また、従動軸ＳＦ２は、接続部材２８０に固定されている。したがって、モータＭ１に電力が供給されて駆動力が発生すると、発生した駆動力は原動軸ＳＦ１から従動軸ＳＦ２に伝達され、支柱２６０が被写体載置面となす角度θ１が変化することになる。これにより、書画撮影モード時における被写体ＯＢの画角調整を任意に行うことが可能となる。
また、支柱２６０は、その長さを変化させるための支柱伸縮機構２０８を備える。支柱２６０は、径の異なる管状部材２６０ａおよび２６０ｂからなり、カメラ支持部２５０が取り付けられる管状部材２６０ａは、台座２７０と接続される管状部材２６０ｂに緩挿されている。また、支柱の長さＬは、支柱長さセンサ２１１（図５には図示せず）によって検出可能である。支柱伸縮機構２０８は、図８の斜視図に詳細に示すように、駆動力源であるモータＭ２と、複数の傘歯車を備える歯車列ＧＴ２とを備える。歯車列ＧＴ２は、モータＭ２の原動軸ＳＦ３の回転運動を従動軸ＳＦ４へ伝達する。従動軸ＳＦ４は、表面にねじが切られておねじとなっており、管状部材２６０ａに固定されためねじと螺合可能となっている。したがって、モータＭ２に電力が供給されて駆動力が発生すると、発生した駆動力は原動軸ＳＦ１から従動軸ＳＦ２に伝達され、上述のおねじとめねじとの螺合の度合いが変化する。これにより、支柱２６０の長さＬが変化することになり、書画撮影モード時における被写体ＯＢの画角調整を任意に行うことが可能となる。
以上のような支柱駆動機構２０７と支柱伸縮機構２０８とを駆動することによって、後述するように、被写体ＯＢとの距離を一定にしてデジタルカメラ１０が水平方向に平行移動する動作を行えることとなる。
続いて、台座２７０について説明する。台座２７０には、インターフェース２０３が設けられる。インターフェース２０３は、ディスプレイインターフェースを含み、電気的に接続されたプロジェクタ等の表示装置３０に生成した画像データを出力可能である。
また、台座２７０は、原稿明るさ検出部２０６を備える。原稿明るさ検出部２０６は、ホトトランジスタ等の光センサから構成される。原稿明るさ検出部２０６は、被写体載置用スペースＰからの光を検出して、その輝度に応じた信号を出力する機能を有する。これにより、原稿明るさ検出部２０６は、被写体載置用スペースＰに被写体ＯＢが載置されたか否かを検出する手段として機能する。具体的には、被写体ＯＢを載置する前の被写体載置用スペースＰの輝度情報を初期データとして記憶しておき、被写体ＯＢが載置された場合の輝度情報との変化によって検知する。なお、被写体載置用スペースＰと被写体ＯＢとの輝度が近い場合には、被写体ＯＢに関する専用台（原稿台）を用い、その上に被写体ＯＢをセットして被写体ＯＢの有無を検知するのが好ましい。
また、台座２７０は、操作部２０４を備える。この操作部２０４は、複数のボタン群、具体的にはデジタルカメラ１０の操作部１１１より多くのボタン(操作部材)を備える。デジタルカメラ１０と支持台２０の結合時には、これらのボタンはデジタルカメラ１０に設けられた操作部１１１と同等の機能を有する。このため、結合時には、デジタルカメラ１０に触れることなく、台座２７０の操作部２０４の操作によって、デジタルカメラ１０における撮影および設定操作などの全ての操作が可能である。
次に、支持台２０の機能構成を説明する。図９は、支持台２０の機能構成を示すブロック図である。図９に示すように、支持台２０は、支持台２０の各部の動作を統括制御する全体制御部２２０を備える。全体制御部２２０は、ＲＡＭ２３０およびＲＯＭ２４０を備えたマイクロコンピュータである。該マイクロコンピュータがＲＯＭ２４０に格納されたプログラム２４１を実行することにより、全体制御部２２０は支持台２０の各部を統括的に制御する。なお、ＲＯＭ２４０は電気的にデータの書き換えが不可能な不揮発性メモリである。
結合検知部２０１は、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合された場合に全体制御部２２０およびデジタルカメラ１０の結合検知部１１４へ結合を示す信号を出力する。たとえば、非結合時には電位がＧＮＤレベルとなっており、結合時には電位が電源電圧レベルになるように構成しておく。
データ送受信部２０２は、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合された場合に、デジタルカメラ１０の全体制御部１２０と支持台２０の全体制御部２２０との間で所定の通信方式で制御信号および画像データを送受信するために設けられる。これによって、デジタルカメラ１０で撮影して得られた画像データは、後述する支持台２０の全体制御部２２０およびインターフェース２０３を介してプロジェクタ等の表示装置３０に出力可能である。また、デジタルカメラ１０は、支持台２０に設けられた操作部２０４によっても操作可能である。
支持台２０には操作部２０４が設けられており、操作した内容は全体制御部２２０に入力され、支持台２０の動作状態に反映される。また、操作部２０４の操作は、全体制御部２２０および後述するデータ送受信部２０２を介してデジタルカメラ１０の全体制御部１２０にも転送可能である。これにより、上述したように、操作部２０４の操作によって、デジタルカメラ１０の撮影および設定操作も可能である。
原稿明るさ検出部２０６は、被写体載置用スペースＰからの光を検出して、その輝度に応じた信号を全体制御部２２０へ出力する。これにより、デジタルカメラ１０と支持台２０とが結合された場合には、支持台２０のみならずデジタルカメラ１０でも、被写体載置用スペースＰに載置された被写体ＯＢの輝度情報を取得できることとなる。
支柱駆動機構２０７および支柱伸縮機構２０８は、全体制御部２２０から出力される制御信号に基づいて駆動される。これらの制御信号は、ユーザが操作部２０４に所定の操作を行った場合やデジタルカメラ１０から指示が与えられた場合に出力される。
支柱角度センサ２１０および支柱長さセンサ２１１の検出結果は、全体制御部２２０に出力されて、ＲＡＭ１３０に設けられた撮影パラメータ記憶部１３１に保持される。
電池２１３は、支持台２０の各部に電源を供給する。
以上の構成を有する撮影システム１を利用した写り込み除去の処理を以下で説明する。
＜写り込み除去の処理について＞
まず、写り込みを除去する原理を説明する。
図１０は、写り込み除去の原理を説明するための図である。
照明ＬＴは、例えば蛍光灯などで室内の光源として空間に固設されており、簡単に移動できない。一方、被写体ＯＢは、例えば紙原稿などであり平面または緩やかな曲面を有しているため、照明ＬＴからの光は、被写体ＯＢの表面を反射してデジタルカメラ１０に入射されやすい。例えば、デジタルカメラ１０が位置Ｐ１に存在する場合には、照明ＬＴからの光が被写体ＯＢ上で正反射してデジタルカメラ１０に入射するため、被写体ＯＢの領域Ｑ１で写り込みが発生する。
また、撮影システム１は、上述したように支柱駆動機構２０７および支柱伸縮機構２０８の駆動により、被写体ＯＢからの距離(高さ)を一定にしてデジタルカメラ１０を水平方向に平行移動できる構成となっている。これにより、被写体ＯＢとデジタルカメラ１０との相対位置を変更してＣＣＤ１０３によって第１画像と第２画像とを取得できる。
そこで、撮影システム１では、支柱駆動機構２０７および支柱伸縮機構２０８の駆動により、デジタルカメラ１０を位置Ｐ１から矢印方向に距離ＭＶだけ平行移動させる。この移動により、デジタルカメラ１０は位置Ｐ２に達するが、位置Ｐ２では、被写体ＯＢとデジタルカメラ１０との相対位置が変化して写り込みの光路が変更されるため、照明ＬＴの写り込みが被写体ＯＢの領域Ｑ１ではなく領域Ｑ２で生じることとなる。
よって、デジタルカメラ１０が位置Ｐ１に配置される場合と、位置Ｐ２に配置される場合とで被写体ＯＢを２回撮影することにより、位置Ｐ１からは被写体ＯＢの領域Ｑ１に写り込みがある画像が取得され、位置Ｐ２からは被写体ＯＢの領域Ｑ２に写り込みがある画像が取得される。この場合、位置Ｐ２から撮影する画像には被写体ＯＢの領域Ｑ１で写り込みが生じないため、この領域Ｑ１の画像を抽出し、抽出された画像部分を位置Ｐ１からの撮影画像の領域Ｑ１と入れ替える。これにより、照明ＬＴからの写り込みの影響を受けていない画像を生成できる。
以下では、具体例を挙げて写り込み防止の処理を説明する。
図１１は、写り込み防止の処理を説明するための図であり、図１１(ａ)〜(ｄ)それぞれは、被写体と撮影範囲ＦＲ１との関係を示している。ここでは、撮影範囲ＦＲ１の画面一杯に被写体が撮影されるように画角調整されており、撮影画像(被写体)は各エリアＡ１１〜Ａ４４（またはＢ１１〜Ｂ４４）に分割されて１６区画に分けられる。
まず、事前撮影において例えば写り込みが生じやすい素材の被写体ＯＢ１を撮影して、事前に写り込みＬ１が生じるエリアを検出する。このエリア検出については、例えば図１１(ａ)のようにエリアＡ３２で写り込みＬ１が生じている。
撮影範囲ＦＲ１内で照明の写り込みが生じているかを判定するため、エリアＡ１１〜Ａ４４の各輝度に対応した１６の要素ａ１１〜ａ４４を持つ行列を、次の数１のように定義する。
Figure 0003758655
ここで、数１に示す輝度分布行列においては各要素ａ１１〜ａ４４の輝度を測定し、測定された輝度が閾値Ｂｔ以上となるエリアでは、写り込みが発生していると判断する。具体的には、次の数２のような演算を行うことで写り込みの有無を判定する。
Figure 0003758655
すなわち、数１に示す各要素ａ１１〜ａ４４に対して上記の輝度閾値Ｂｔで除算して、小数点以下を切り捨てる。これにより、例えば整数Ｎ（Ｎは１以上の整数）として表われる要素に対応するエリアＡ３２（図１１(ａ)）が、閾値Ｂｔ以上の輝度を有する画像領域として、すなわち画像を分割した領域単位で写り込みＬ１が存在する領域（写り込み領域）として検出されることとなる。
このような事前撮影によって写り込みが生じている画像のエリアＡ３２を検出した後に、デジタルカメラ１０の位置を動かさず、画像を取得したい被写体ＯＢ２を載置して撮影することにより、事前に検出されたエリアＡ３２で写り込みＬ１が生じることとなる(図１１(ｂ))。
ここで、写り込みＬ１の影響を受けているエリアＡ３２が１区画であるため、この１区画分(エリアの幅)だけ撮影範囲ＦＲ１の写り込み領域を移動させるように、デジタルカメラ１０を位置Ｐ１から位置Ｐ２に配置する(図１０参照)。
このデジタルカメラ１０の移動により、被写体ＯＢ２に対する撮影範囲ＦＲ１の位置が相対的にずれるため、写り込みＬ１は、図１１(ｂ)に示す被写体ＯＢ２上のエリアＡ３２から図１１(ｃ)に示す被写体ＯＢ２上のエリアＢ２２に移行する。この場合、図１１(ｂ)に示すように撮影範囲ＦＲ１の画面一杯に被写体ＯＢ２を撮影しているため、図１１(ｃ)のようにデジタルカメラ１０を移動させた移動量ＭＶ(図１０)だけ被写体ＯＢ２の右端部が撮影範囲ＦＲ１に収まらないものの、デジタルカメラ１０の移動方向と移動量ＭＶとが既知であるため、図１１(ｂ)に示す各エリアと図１１(ｃ)に示す各エリアとの対応関係を得るのは容易である。そして、写り込みＬ１が生じていた被写体ＯＢ２上のエリアＡ３２(図１１(ｂ))に相当するエリアＢ３２には、図１１(ｃ)に示すように照明の写り込みが生じないこととなる。
そこで、図１１(ｃ)に示す撮影範囲ＦＲ１の画像からエリアＢ３２の画像部分を抽出して、図１１(ｂ)に示す撮影範囲ＦＲ１の画像のうち、写り込みＬ１が存在するエリアＡ３２の画像部分と置換する。すなわち、ベース画像(第１画像)を分割したエリア単位（領域単位）で置換画像部分の置換が行われる。
これにより、図１１(ｄ)に示すように写り込み領域が除去された画像が生成できる。
以上の説明では、１つの分割エリアだけで写り込みが生じる場合であったが、複数の分割エリアにわたって写り込みが生じる場合を以降で説明する。
図１２は、写り込み防止の処理を説明するための図であり、図１２(ａ)〜(ｄ)それぞれは、被写体と撮影範囲ＦＲ２との関係を示している。ここでは、撮影範囲ＦＲ２の画面一杯に被写体が撮影されるように画角調整されており、撮影画像(被写体)は各エリアＡ１１〜Ａ４４（またはＢ１１〜Ｂ４４）に分割されて１６区画に分けられる。
上述した写り込み防止の処理と同様に、事前撮影において例えば写り込みが生じやすい素材の被写体ＯＢ３を撮影して、事前に写り込みＬ２が生じるエリアを検出する。このエリア検出については、例えば図１２(ａ)のようにエリアＡ２３からエリアＡ３３にわたり写り込みＬ２が生じている。
撮影範囲ＦＲ２内で照明の写り込みが生じているかを判定するため、エリアＡ１１〜Ａ４４の各輝度に対応した１６の要素ｃ１１〜ｃ４４を持つ行列を、次の数３のように定義する。
Figure 0003758655
ここで、数３に示す輝度分布行列においては各要素ｃ１１〜ｃ４４の輝度を測定し、測定された輝度が閾値Ｂｔ以上となるエリアでは、写り込みが発生していると判断する。具体的には、次の数４のような演算を行うことで写り込みの有無を判定する。
Figure 0003758655
すなわち、数３に示す各要素ａ１１〜ａ４４に対して上記の輝度閾値Ｂｔで除算して、小数点以下を切り捨てる。これにより、例えば整数Ｘ、Ｙ（Ｘ、Ｙは１以上の整数）として表われる要素に対応するエリアＡ２３およびエリアＡ３３（図１２(ａ)）が、閾値Ｂｔ以上の輝度を有する画像領域として、すなわち写り込みＬ２が存在する領域（写り込み領域）として検出されることとなる。
以上のような事前撮影によって写り込みＬ２が生じる画像のエリアを検出した後に、デジタルカメラ１０の位置を動かさず、画像を取得したい被写体ＯＢ４を載置して撮影することにより、事前に検出された２つのエリアＡ２３、Ａ３３で写り込みＬ２が生じることとなる(図１２(ｂ))。
ここで、写り込みＬ２の影響を受けている２つのエリアＡ２３、Ａ３３が隣り合うエリアであるため、このエリアＡ２３、Ａ３３に相当するエリアで写り込みが生じないように、デジタルカメラ１０を紙面に対して下方に１区画分だけ移動させる。このように、紙面に対して下方にデジタルカメラ１０を移動させるのは、写り込みが複数のエリアに及ぶ場合には、写り込みが生じる全エリアにとって短手方向にデジタルカメラ１０をシフトさせるのが移動量が少なくて済み、効率的だからである。
このデジタルカメラ１０の移動により、被写体ＯＢ４に対する撮影範囲ＦＲ２の位置がずれるため、写り込みＬ２は、図１２(ｂ)に示す被写体ＯＢ４上の２つのエリアＡ２３、Ａ３３から図１２(ｃ)に示す被写体ＯＢ４上の２つのエリアＢ２４、Ｂ３４に移行する。この場合、図１２(ｂ)に示すように撮影範囲ＦＲ２の画面一杯に被写体ＯＢ４を撮影しているため、図１２(ｃ)のように被写体ＯＢ４の下端部が撮影範囲ＦＲ２に収まらないものの、デジタルカメラ１０の移動方向と移動量とが既知であるため、図１２(ｂ)に示す各エリアと図１２(ｃ)に示す各エリアとの対応関係を得るのは容易である。そして、写り込みＬ２が生じていた被写体ＯＢ４上の２つのエリアＡ２３、Ａ３３(図１２(ｂ))に相当する２つのエリアＢ２３、Ｂ３３には、図１２(ｃ)に示すように照明の写り込みが生じないこととなる。
そこで、図１２(ｃ)に示す撮影範囲ＦＲ２の画像からエリアＢ２３およびエリアＢ３３の画像部分を抽出して、図１２(ｂ)に示す撮影範囲ＦＲ２の画像のうち、写り込みＬ２が存在するエリアＡ２３およびエリアＡ３３の画像部分と置換する。
これにより、図１２(ｄ)に示すように写り込み領域が除去された画像が生成できる。
以上で説明したように、デジタルカメラ１０を被写体の表面(撮影面)に対して平行に移動させる場合には画角がほぼ変化しないため、写り込みがない分割エリアを抽出し、抽出されたエリアの画像部分をそのまま写り込みが生じているエリアに嵌め込む合成を行うだけで、簡易で迅速に写り込みを除去することができる。特に、本実施形態の撮影システム１の場合には、デジタルカメラ１０が支持台２０に保持されているため、上記の写り込み除去が容易になる。すなわち、デジタルカメラ１０と被写体ＯＢとの相対位置の変更により同一被写体を撮影し撮影画像同士を部分的に重ねる場合、デジタルカメラ１０と被写体との距離が変化しない平行移動を支持台２０によって精度良く行えるため、互いの撮影画像の相関が取りやすく、画像処理を容易に行えることとなる。
＜撮影システム１の動作＞
次に撮影システム１における基本的な動作を説明するが、以下では写り込み修正モードの動作と写り込み修正処理の動作とに分けて説明する。
図１３は、写り込み修正モードの動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタルカメラ１０の全体制御部１２０で実行される。
まず、メニューボタン１５６の押下によって写り込み修正モードが設定されると、写り込み修正撮影番号を発生させる(ステップＳＴ１)。この写り込み修正撮影番号は、写り込み修正に用いる画像のグループを示すものであるが、以下で詳しく説明する。
一般的に、デジタルカメラ１０固有の付属情報は、画像データにおけるＥｘｉｆ専用のプライベートタグに記憶するが、このプライベートタグに上記の写り込み修正撮影番号を記録する。そして、写り込み修正撮影番号は、新規で発生させる場合には重複しないように作成することとして、例えばカウントアップされる数値とデジタルカメラ１０の内蔵時計で計測される年月日および時間を示す文字列とを組み合わせて生成する。具体的には、撮影時刻が２００３年９月１５日１０時１５分であれば、「２００３０９１５１０１５」の数値列に、写り込み修正に関する画像グループが異なる場合には異なる数値としてカウントアップされる３桁数字０００〜９９９が付加される。
ステップＳＴ２では、高速プログラムラインを選択する。具体的には、図１４に示すプログラムラインＰＬａが設定されている状態において写り込み修正モードに移行した場合には、プログラムラインＰＬａより高速となるプログラムラインＰＬｂが設定される。このように高速プログラムラインを選択するのは、被写体を撮影する際に像ぶれを防止するためである。
そして、ユーザによってシャッターボタン１５３が半押し（Ｓ１オン）され（ステップＳＴ３）、ＡＥ・ＷＢの演算結果が保持されているかを判定する。すなわち、シャッターボタン１５３が半押しされるとＡＦ・ＡＥ・ＷＢの撮影条件が演算され、それらの演算結果が撮影パラメータ記憶部１３１に記憶されるが、この撮影パラメータ記憶部１３１でＡＥ・ＷＢの演算結果が保持されている否かを判断する。ここで、ＡＥ・ＷＢの演算結果が保持されている場合には、ステップＳＴ５に進み、保持されていない場合には、ステップＳＴ６に進む。
ステップＳＴ５では、ＡＦに関する撮影条件の演算を行い、その演算結果を撮影パラメータ記憶部１３１に記憶する。
ステップＳＴ６では、ＡＦ・ＡＥ・ＷＢに関する撮影条件の演算を行い、その演算結果を撮影パラメータ記憶部１３１に記憶する。
ステップＳＴ７では、ユーザによりシャッターボタン１５３が全押し（Ｓ２オン）されたかを判定する。ここで、シャッターボタン１５３が全押しされた場合には、ステップＳＴ８に進み、全押しされていない場合には、ステップＳＴ４に戻る。
ステップＳＴ８では、被写体ＯＢの撮影を行う。これにより、被写体ＯＢの画像信号がＣＣＤ１０３で取得される。
ステップＳＴ９では、ステップＳＴ８で取得された画像信号を信号処理部１０４〜画像処理部１０６で処理して、デジタルの画像データを生成する。
ステップＳＴ１０では、ステップＳＴ９で処理された画像データのプライベートタグに、上述した写り込み修正撮影番号を記録する。ここでは、写り込み修正モードで複数回の撮影によって取得された同一グループの画像データそれぞれのプライベートタグでは、写り込み修正撮影番号を変えずに、例えば「２００３０９１５１０１６００１」となる同一の文字列（数値列）が記録されることとなる。
ステップＳＴ１１では、メモリカード１１３に画像データを記録する。
ステップＳＴ１２では、ＡＥ・ＷＢの演算結果の設定ロックを行う。すなわち、撮影パラメータ記憶部１３１には、ＡＦ・ＡＥ・ＷＢの演算結果が記憶されているが、このうちＡＦの演算結果のみをリセットし、ＡＥ・ＷＢの演算結果を保持する。さらに、写り込み修正モードを終了するまで、画質や画像サイズの変更を禁止する。
ステップＳＴ１３では、写り込み修正モードを継続するかを判定する。具体的には、メニューボタン１５６を押下し、写り込み修正モードの終了に設定されたか否かを判断する。ここで、写り込み修正モードを継続する場合には、ステップＳＴ１４に進み、継続しない場合には、ステップＳＴ３に戻る。
ステップＳＴ１４では、デジタルカメラ１０の撮影位置を変更する。ここでは、支柱駆動機構２０７および支柱伸縮機構２０８を駆動することによって、図１０に示すように、被写体ＯＢの撮影面に対して平行に移動するようにデジタルカメラ１０の位置を変化させる。
ステップＳＴ１５では、写り込み修正撮影番号を更新する。すなわち、２００３年９月１５日１０時１５分台に写り込み修正モードでの複数回の撮影（撮影された画像のプライベートタグには、例えば「２００３０９１５１０１５００１」が記録）を行った後に、例えば１０時１６分に別の被写体の撮影を行う場合には、上記の写り込み修正撮影番号と異なる「２００３０９１５１０１６００１」に更新されることとなる。
次に、写り込み修正処理に関して説明する。
図１５および図１６は、写り込み修正処理の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタルカメラ１０の全体制御部１２０で実行される。
まず、モード切替レバー１５９を操作して再生モードに設定した後に、メニュー画面において「写り込み修正処理」を選択すると、メモリカード１１３に記録された画像およびプライベートタグに記録された写り込み修正撮影番号をスキャンする（ステップＳＴ２１）。
ステップＳＴ２２では、ステップＳＴ１１でのスキャン結果に基づき、同一の写り込み修正撮影番号を持つ複数枚の画像のうちの１枚の画像を、液晶モニタ１１２に表示する。
ステップＳＴ２３では、画像送りが指示されたかを判定する。具体的には、同一の写り込み修正撮影番号を持つ画像間の画像送りを指示するための十字カーソルボタン１５８Ｒ、１５８Ｌがユーザによって操作されたか否かを判断する。ここで、画像送りが指示された場合には、ステップＳＴ２４に進み、画像送りが指示されていない場合には、ステップＳＴ２５に進む。
ステップＳＴ２４では、同一の写り込み修正撮影番号を持つ画像間でのコマ送りを行う。
ステップＳＴ２５では、写り込み修正撮影番号の送りが指示されたかを判定する。具体的には、写り込み修正撮影番号の変更を指示するための十字カーソルボタン１５８Ｕ、１５８Ｄがユーザによって操作されたか否かを判断する。ここで、写り込み修正撮影番号の送りが行われた場合には、ステップＳＴ２１に戻り、そうでない場合には、ステップＳＴ２６に進む。
ステップＳＴ２６では、ベース画像が決定されたかを判定する。このベース画像とは、図１１(ｂ)に示すように、写り込み修正が施された画像(図１１(ｄ))においてベースになる、つまり写り込みＬ１を含むエリアＡ３２を除く画像の大部分が使用される画像であって、このベース画像が実行ボタン１５７の押下によって指定されたか否かを判断する。ここで、ベース画像が決定された場合には、ベース画像の選択状態を示すＬＥＤ１６２を消灯しフォロー画像の選択状態を示すＬＥＤ１６３を点灯してステップＳＴ２７に進み、決定されていない場合には、引き続きベース画像の選択状態を示すＬＥＤ１６３を点灯してステップＳＴ２１に戻る。
ステップＳＴ２７では、実行ボタン１５７の操作によって決定された画像のプライベートタグに、ベース画像である旨の情報が書き込まれる。
ステップＳＴ２８では、フォロー画像の候補を液晶モニタ１１２に表示する。このフォロー画像とは、図１１(ｃ)に示すように、写り込み修正が施された画像(図１１(ｄ))において置換される画像部分を有する画像、つまりベース画像に対して写り込み修正の材料となる画像である。
ステップＳＴ２９では、ステップＳＴ２５と同様に、同一の写り込み修正撮影番号を持つ画像間で画像送りの指示が行われたかを判定する。ここで、画像送りの指示が行われた場合には、ステップＳＴ２８に戻り、画像送りの指示が行われていない場合には、ステップＳＴ３０に進む。
ステップＳＴ３０では、フォロー画像が決定されたかを判定する。具体的には、実行ボタン１５７がユーザによって押下されてフォロー画像が指定されたか否かを判断する。ここで、フォロー画像が決定された場合には、ステップＳＴ３１に進み、決定されていない場合には、ステップＳＴ２８に戻る。
ステップＳＴ３１では、実行ボタン１５７の操作によって決定された画像のプライベートタグに、フォロー画像である旨の情報が書き込まれる。
ステップＳＴ３２では、ベース画像およびフォロー画像の輝度分布行列を生成する。具体的には、図１１に示すようにベース画像およびフォロー画像を複数のエリアに分割し、数１のようなエリアごとの平均輝度値を要素とする行列を作成する。
ステップＳＴ３３では、写り込みエリアを特定する。具体的には、数２に示すように、画像内において輝度閾値Ｂｔより平均輝度が大きいエリアを求め、写り込みが生じているエリアが判別される。すなわち、ベース画像(第１画像)から写り込み領域が検出されることとなる。そして、この写り込み領域が被置換画像部分として設定される。
ステップＳＴ３４では、被写体を基準に相対位置を算出する。具体的には、写り込み修正モードでは、図１３のステップＳＴ１４で支柱駆動機構２０７および支柱伸縮機構２０８の駆動によって撮影位置の変更が行われるが、支柱角度センサ２１０および支柱長さセンサ２１１の検出結果に基づき、上記のベース画像とフォロー画像との相対位置が求められる。すなわち、ベース画像(第１画像)における被写体の位置と、フォロー画像(第２画像)における被写体の位置とに関する位置ずれの情報が取得されることとなる。
ステップＳＴ３５では、ベース画像の写り込みエリアに対応する分割エリアの画像データをフォロー画像から抽出する。具体的には、例えば図１１(ｂ)に示すベース画像の写り込みエリアＡ３２に対応するエリアＢ３２(図１１(ｃ))が抽出される。すなわち、フォロー画像(第２画像)のうちベース画像(第１画像)の被置換画像部分に表れる被写体の部位に対応し、かつ写り込み領域として検出されない置換画像部分が抽出されることとなる。
ステップＳＴ３６では、ステップＳＴ３７で抽出された分割エリアの画像データによって、ベース画像の写り込みエリアを置換する処理を行う。すなわち、ベース画像（第１画像）における被置換画像部分を、ステップＳＴ３７で抽出された置換画像部分(分割エリア)に基づき置換する。
ステップＳＴ３７では、ステップＳＴ３８で置換処理されたベース画像を写り込み修正画像として生成するとともに、写り込み修正画像のプライベートタグに写り込み修正が施された画像である旨の情報が書き込まれる。
ステップＳＴ３８では、写り込み修正画像を液晶モニタ１１２に表示する。
ステップＳＴ３９では、写り込み修正画像を保存するかを判定する。すなわち、ステップＳＴ３８で表示された写り込み修正画像をユーザが視認し、この画像を記録する操作を行ったかを判断する。ここで、写り込み修正画像を保存する場合には、ステップＳＴ４０に進み、保存しない場合には、このフローチャートを抜ける。
ステップＳＴ４０では、写り込み修正画像をメモリカードに記録する。
以上の撮影システム１の動作により、ベース画像の写り込みエリアを、撮影位置を変更して取得されたフォロー画像から抽出されるエリアで置換するため、被写体への写り込みを簡易で迅速に除去できる。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態においては、第１実施形態と同様にデジタルカメラ１０で撮影された複数の画像を合成して写り込みの除去を行うが、第１実施形態のようにデジタルカメラ１０を支持する補助的な機構の支持台２０を使用せずにデジタルカメラ１０単体で撮影する点が異なっている。このため、複数回の撮影においては、デジタルカメラ１０と被写体との相対移動量の把握が難しくなる。
そこで、第２実施形態では、被写体を基準としたベース画像とフォロー画像との相関位置を容易に把握できるように、把持されたデジタルカメラ１０をユーザが概ね角度を付けずに平行移動させて複数回の撮影を行うこととする。この動作により、被写体ＯＢとデジタルカメラ１０との相対位置を変更してＣＣＤ１０３によってベース画像(第１画像)とフォロー画像(第２画像)とを取得できる。しかし、支持台２０で機構的に撮影位置を変更しないため、ベース画像とフォロー画像との間の相対位置を算出するには、両画像間のパターンマッチングが必要となる。
よって、第２実施形態のデジタルカメラ１０のプログラム部ＰＧｂ(図４)では、第１実施形態に比べてパターンマッチングを行うためのプログラムが追加されている。
以下では、具体例としてユーザがデジタルカメラ１０を把持し、被写体であるホワイトボードを撮影するケースを挙げて、第２実施形態の撮影動作を説明する。
＜写り込み除去の処理について＞
図１７は、写り込み除去の処理を説明するための図であり、図１７(ａ)〜(ｃ)それぞれは、被写体と撮影範囲の関係を示している。また、図１７(ｄ)および図１７(ｅ)は、図１７(ａ)および図１７(ｂ)に示す被写体と撮影範囲との関係を簡略化した図である。
ベース画像の撮影においては、図１７(ａ)に示すように、被写体としてのホワイトボードＷＤを撮影範囲ＦＲ３内に収まるように撮影を行うが、この撮影画像には、ホワイトボードＷＤ上に照明の写り込みＬ３が発生している。このベース画像に対しても、第１実施形態と同様に、画像を複数のエリア、具体的には２０個のエリアに分割する。
次に、ベース画像の撮影位置から、ホワイトボードＷＤの表面(撮影面)に対して概ね平行となるようにデジタルカメラ１０を動かして、図１７(ｂ)に示すようにフォロー画像の撮影を行う。このようにホワイトボードＷＤとデジタルカメラ１０との相対位置がベース画像から変更されるため、フォロー画像ではホワイトボードＷＤの位置が左に移動するとともに、写り込みＬ３も撮影範囲ＦＲ３に対して多少移動している。
そして、被写体を基準としてベース画像とフォロー画像とのパターンマッチングを行って、これらの相対位置を算出する（後で詳述）。これにより、図１７(ｂ)に示すように、ベース画像の撮影範囲ＦＲ３’(破線枠)が把握できることとなる。
最後に、べース画像において写り込みＬ３が存在するエリアＥａ(図１７(ｄ)で平行斜線で示す)を、この写り込みエリアＥａに対応するフォロー画像のエリアＥｂ(図１７(ｅ)で平行斜線で示す)で置換する。これにより、図１７(ｃ)に示すように、写り込みＬ３が除去された写り込み修正画像を生成できる。
以下では、ベース画像とフォロー画像とに関する相対位置の算出について説明する。
まず、数１に示す輝度行列のように、ベース画像を分割し、各エリアの平均輝度に対応する要素を持つ行列Ｂｗｂ１を、次の数５のように定義する。なお、この画像分割では、写り込み修正処理で用いるエリア分割(図１７(ｄ)参照)より詳細に分割するのが好ましく、さらには可能な限り分割数を増やすような分割を行うのが良い。
Figure 0003758655
上記の数５に示す行列において破線の枠で囲まれている範囲では、写り込みが生じているエリア、つまり所定の輝度閾値を超過するエリアであり、これを抽出すると次の数６に示す行列Ｃｗｂ１が得られる。
Figure 0003758655
そして、この行列Ｃｗｂ１を数５に示す行列Ｂｗｂ１に代入すると、次の数７に示す行列が生成される。
Figure 0003758655
次に、フォロー画像でも、上記のベース画像と同様の処理を行う。すなわち、次の数８に示す輝度行列Ｂｗｂ２を定義するとともに、写り込みエリアに相当する輝度行列Ｃｗｂ２（数９参照）を抽出し、これを数８の行列に代入して数１０に示す行列を生成する。
Figure 0003758655
Figure 0003758655
Figure 0003758655
以上のように生成された数７の行列Ｂｗｂ１および数１０の行列Ｂｗｂ２に基づき、写り込みエリアに対応する行列Ｃｗｂ１および行列Ｃｗｂ２を除外した部分行列どうしを比較し、パターンマッチングつまり各行列で対応する要素を探索することで、被写体を基準とした画像間の相対位置を算出できることとなる。すなわち、パターンマッチングについては、写り込み領域を画像から除いた画像部分に基づきベース画像とフォロー画像との位置ずれの情報が取得される。これにより、写り込みエリアの位置が画像間で異なることによるパターンマッチングへの悪影響を防止できる。
次に、写り込み修正(除去)に関するデジタルカメラ１０の動作について説明する。
第２実施形態のデジタルカメラ１０による写り込み修正モードでの撮影については、図１３のフローチャートと同様の動作を行う。ただし、図１３のステップＳＴ１４における撮影位置の変更については、支持台２０の支柱駆動機構２０７および支柱伸縮機構２０８によって行わずに、ユーザ自身で撮影位置を変更する。これにより、画像間の相対位置を求めるのに、後述するパターンマッチングを伴う処理が必要となる。
図１８および図１９は、写り込み修正処理の動作を示すフローチャートである。本動作は、デジタルカメラ１０の全体制御部１２０で実行される。
ステップＳＴ５１〜ＳＴ６３では、図１５および図１６のステップＳＴ２１〜ＳＴ３３の動作を行う。
ステップＳＴ６４では、ステップＳＴ６３で特定された写り込みエリアが除外されたベース画像およびフォロー画像に基づき、上述したパターンマッチングを行う。本実施形態では、ユーザ自身でデジタルカメラ１０の撮影位置を変更するため、パターンマッチングによってベース画像およびフォロー画像の相対関係を把握する必要がある。
ステップＳＴ６５では、ステップＳＴ６４でのパターンマッチング結果に基づき、被写体を基準とした相対位置を算出する。
ステップＳＴ６６では、ステップＳＴ６５で算出された相対位置に基づき、フォロー画像を再び分割する。すなわち、ベース画像とフォロー画像とは撮影位置を変更して別々に撮影したものであるため、画像内の被写体の位置にずれが生じており、相対的な位置関係を合わせてから合成する必要がある。そのため、まずベース画像およびフォロー画像とも相互無関係にエリア分割した後にパターンマッチングを行って画像間の相対位置関係を求め、次に両画像のエリア同士が合致するように改めてフォロー画像のエリア分割（図１７(ｅ)における撮影範囲ＦＲ３’内の分割）を行っている。
ステップＳＴ６７〜ＳＴ７２では、図１６のステップＳＴ３５〜ＳＴ４０の動作を行う。
以上のデジタルカメラ１０の動作により、第１実施形態と同様に写り込みを簡易で迅速に除去できることとなる。
なお、第２実施形態においては、ユーザ自身で撮影位置を変更するため、被写体に対する撮影角度や画角の違いによって生じる位置ずれ以外の画像間の相違が生じる可能性がある。
例えば、ベース画像を撮影した後に取得されたフォロー画像において、被写体が台形状に撮影される場合があるが、この場合には台形補正が行われる。なお、この台形補正などの変形処理は、全体制御部１２０で実行される。この処理について、以下で詳しく説明する。
撮影画像はデジタルカメラ１０の液晶モニタ１１２に表示されるが、ここでユーザが台形補正が必要と判断する場合には、メニューボタン１５６を操作して表示メニューの中から台形補正を選択する。この台形補正においては、十字カーソルボタン１５８の操作により、台形の上底を拡大して下底を縮小する処理１と、台形の上底を縮小して下底を拡大する処理２との２種類が選択可能で、さらに修正量も数段階選択可能となっている。
そして、台形補正に関する上記のパラメータ設定が完了すると、パラメータが全体制御部１２０のＲＡＭ１３０に一時的に記憶され、実行ボタン１５７で補正処理が開始される。補正された画像は、画像メモリ１０７内の補正処理前の画像に上書きして記憶される、または新規画像として記憶された後に、メモリカード１１３に記録される。その後、補正処理された画像から抽出される画像部分で、写り込みが生じているベース画像の画像部分を置換することで、写り込みを除去できることとなる。
以上のように、フォロー画像の置換画像部分に対してベース画像の被置換画像部分に適合させる変形を行い適合画像部分を生成して置換するため、写り込みが除去された画像の品質が向上する。
＜変形例＞
◎上記の各実施形態におけるメモリカードへの記録動作については、図１６のステップＳＴ３８〜ＳＴ４０に示すようにユーザが写り込み修正画像の表示を確認した後にメモリカードに記録するのは必須ではなく、写り込み修正画像が生成されたら直ちにメモリカードに保存するようにしても良い。この場合には、液晶モニタに表示される写り込み修正画像をユーザが視認して不要と判断すると、メモリカードに保存される写り込み修正画像が消去されることとなる。これにより、写り込み修正画像が、その生成直後にメモリカードに記録されるため、ユーザの誤操作による写り込み修正画像の喪失を防止できる。
本発明の第１実施形態に係る撮影システム１の全体構成を示す図である。 デジタルカメラ１０の外観構成を示す図である。 デジタルカメラ１０の外観構成を示す図である。 デジタルカメラ１０の機能構成を示すブロック図である。 支持台２０の外観構成を示す斜視図である。 カメラ支持部２５０を説明するための図である。 支柱駆動機構２０７を説明するための断面図である。 支柱伸縮機構２０８を説明するための斜視図である。 支持台２０の機能構成を示すブロック図である。 写り込み除去の原理を説明するための図である。 写り込み除去の処理を説明するための図である。 写り込み除去の処理を説明するための図である。 写り込み修正モードの動作を示すフローチャートである。 プログラムラインの選択を説明するための図である。 写り込み修正処理の動作を示すフローチャートである。 写り込み修正処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る写り込み除去の処理を説明するための図である。 写り込み修正処理の動作を示すフローチャートである。 写り込み修正処理の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１ 撮影システム
１０ デジタルカメラ
２０ 支持台
１２０ 全体制御部
１５３ シャッタボタン
１５６ メニューボタン
１５７ 実行ボタン
１６１ 選択段階表示部
２０７ 支柱駆動機構
２０８ 支柱伸縮機構
２６０ 支柱
２７０ 台座
ＦＲ１〜ＦＲ３ 撮影範囲
Ｌ１〜Ｌ３ 写り込み
ＯＢ、ＯＢ１〜ＯＢ４ 被写体
ＰＬａ、ＰＬｂ プログラムライン
ＷＤ ホワイトボード

Claims (6)

  1. デジタルカメラであって、
    (a)被写体に係る画像を取得する撮像手段と、
    (b)前記画像のうち、写り込みが生じている写り込み領域を検出する検出手段と、
    (c)前記被写体と前記デジタルカメラとの相対位置を変更して前記撮像手段により取得された第１画像と第２画像とに対して所定の処理を行う処理手段と、
    を備え、
    前記処理手段は、
    (c-1)前記第１画像のうち、前記検出手段で検出された前記写り込み領域を被置換画像部分として設定する設定手段と、
    (c-2)前記第２画像のうち、前記被置換画像部分に表れる被写体の部位に対応し、かつ前記検出手段で前記写り込み領域として検出されない置換画像部分を抽出する抽出手段と、
    (c-3)前記第１画像において前記被置換画像部分を、前記抽出手段で抽出された前記置換画像部分に基づき置換する置換手段と、
    を有することを特徴とするデジタルカメラ。
  2. 請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記検出手段は、
    前記画像を複数の領域に分割し、分割された領域単位で前記写り込み領域を検出する手段、
    を有することを特徴とするデジタルカメラ。
  3. 請求項１または請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記置換手段は、
    前記第１画像を複数の領域に分割し、分割された領域単位で前記被置換画像部分の置換を行う手段、
    を有することを特徴とするデジタルカメラ。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、
    前記第１画像における前記被写体の位置と、前記第２画像における前記被写体の位置とに関する位置ずれの情報を取得する情報取得手段、
    をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
  5. 請求項４に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記情報取得手段は、
    前記検出手段で検出された前記写り込み領域を前記画像から除いた画像部分に基づき、前記位置ずれの情報を取得する手段、
    を有することを特徴とするデジタルカメラ。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、
    前記置換手段は、
    前記置換画像部分に対して前記被置換画像部分に適合させる変形を行い、適合画像部分を生成する手段と、
    前記第１画像における前記被置換画像部分を、前記適合画像部分で置換する手段と、
    を有することを特徴とするデジタルカメラ。
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