JP3974634B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

Imaging apparatus and imaging method Download PDF

Info

Publication number
JP3974634B2
JP3974634B2 JP2006150690A JP2006150690A JP3974634B2 JP 3974634 B2 JP3974634 B2 JP 3974634B2 JP 2006150690 A JP2006150690 A JP 2006150690A JP 2006150690 A JP2006150690 A JP 2006150690A JP 3974634 B2 JP3974634 B2 JP 3974634B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
images
ratio
edge
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006150690A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007202098A (en
Inventor
隆一 澤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2006150690A priority Critical patent/JP3974634B2/en
Priority to PCT/JP2006/325061 priority patent/WO2007077719A1/en
Priority to US12/159,587 priority patent/US8115818B2/en
Publication of JP2007202098A publication Critical patent/JP2007202098A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3974634B2 publication Critical patent/JP3974634B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)

Description

本発明は、撮像画像を合成することによりノイズを低減可能な撮像装置および撮像方法に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method capable of reducing noise by synthesizing captured images.

近年、撮像装置としてカメラの小型化が進み、手振れ補正技術が注目をされてきている。
カメラの小型化により、写真撮影においてホールド性の低下や、携帯電話搭載のカメラなど撮影方法として、片手での撮影など従来の撮影形態とくらべ自由度が広がっている。
In recent years, camera miniaturization has progressed as an imaging apparatus, and camera shake correction technology has attracted attention.
With the downsizing of the camera, the holdability is reduced in photography, and the degree of freedom is widened as compared with conventional photography forms such as photography with one hand as a photography method such as a camera equipped with a mobile phone.

このように、撮影する際に、種々の方法や安定性の無い状態で撮影する場合、シャッターボタンを押した際にカメラがブレて手振れが発生してしまう。
たとえば、露出時間の長い暗条件での撮影となるとシャッター速度が遅くなりブレてしまうケースが多々ある。
また露出条件で感度を上げて露出時間を短くし撮影した場合は、ノイズがのってしまい粗い画像となってしまう。
As described above, when shooting is performed in various methods or in an unstable state, the camera shakes and shakes when the shutter button is pressed.
For example, when shooting under dark conditions with a long exposure time, there are many cases where the shutter speed becomes slow and blurring occurs.
In addition, when the sensitivity is increased under the exposure conditions and the exposure time is shortened, noise is added and the image becomes rough.

この問題を解消すべく、手振れ補正する装置が、一眼レフや最近ではコンパクトカメラにも搭載されている。
たとえば、ブレに合わせてレンズを傾斜させ補正する、光学式手振れ補正装置が製品化されているが、近年の小型化や携帯電話カメラへの搭載を考慮するとスペース的にも非常に困難である。
In order to solve this problem, an apparatus for correcting camera shake is mounted on a single-lens reflex camera or recently a compact camera.
For example, an optical camera shake correction device that inclines and corrects a lens in accordance with a shake has been commercialized, but it is very difficult in terms of space in consideration of recent downsizing and mounting in a mobile phone camera.

また、他の方法として、画像処理により複数枚の画像からブレの無い画像を得ることができる撮像装置などが種々提案されている(たとえば特許文献1参照)。
特開平10−108079号公報
As other methods, various imaging devices that can obtain a blur-free image from a plurality of images by image processing have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-108079

しかし、従来提案されている撮像装置においては、複数枚分の画像を保持しておくメモリが必要となり高価なものとなってしまうという不利益がある。
また、撮影枚数が増えるに従い、撮影間に生じる画像間の位置ズレを補正するため処理時間が長くなってしまうという不利益がある。
However, the conventionally proposed imaging apparatus has a disadvantage that a memory for holding a plurality of images is necessary and expensive.
Further, as the number of shots increases, there is a disadvantage that the processing time becomes longer because a positional shift between images occurring during shooting is corrected.

本発明の目的は、異なる露出条件の少ない画像枚数でブレのない画像を得ることができ、処理時間を短縮することが可能な撮像装置および撮像方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus and an imaging method capable of obtaining a blur-free image with a small number of images under different exposure conditions and reducing the processing time.

本発明の第1の観点は、異なる露出条件で撮影した複数枚の撮像画像を合成する機能を有する撮像装置であって、前記複数枚の画像間の位置ズレとブレ量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を基に位置ズレを補正した第1の画像と第2の画像より画素の差分をとり、当該差分値があらかじめ設定した閾値を越える場合は当該画素を画像のエッジと判断して第1の画像の合成比率を高くし、当該差分値が閾値以下の場合は第1の画像の合成比率を低くして画像を合成する合成手段とを有する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus having a function of combining a plurality of captured images taken under different exposure conditions, and detecting means for detecting a positional deviation and a blur amount between the plurality of images. Taking a pixel difference from the first image and the second image with the positional deviation corrected based on the detection result of the detection means, and if the difference value exceeds a preset threshold value, the pixel is regarded as the edge of the image. The first image synthesis ratio is determined to be higher, and when the difference value is equal to or smaller than the threshold value, the first image synthesis ratio is decreased to synthesize the image.

好適には、合成対象の複数枚の画像のうち、少なくとも1枚はノイズがある解像度が高い画像を含む。   Preferably, at least one of the plurality of images to be combined includes an image with noise and high resolution.

好適には、合成対象の複数枚の画像のうち、少なくとも1枚は解像度は低いがノイズの少ない画像を含む。   Preferably, at least one of the plurality of images to be combined includes an image with low resolution but less noise.

好適には、前記合成手段に設定する閾値は、画像を撮影する際の露出条件から決まる画像信号に対するゲイン倍率によって変更可能である。   Preferably, the threshold value set in the synthesizing unit can be changed by a gain magnification with respect to an image signal determined from an exposure condition when an image is captured.

好適には、前記合成手段は、画像の合成を撮像素子の出力であるデータのうち、少なくともG成分に基づいて行う。   Preferably, the synthesizing unit performs image synthesis based on at least a G component of data which is an output of the image sensor.

好適には、前記合成手段は、画像の合成を輝度信号Y、色差信号U,Vのうち、少なくとも輝度信号に基づいて行う。   Preferably, the synthesizing unit performs image synthesis based on at least the luminance signal among the luminance signal Y and the color difference signals U and V.

好適には、前記検出手段は、画像間の位置ズレとブレ量を複数枚の画像の差分画像から抽出する。   Preferably, the detection means extracts a positional shift and a blur amount between images from a difference image of a plurality of images.

好適には、前記合成手段は、エッジからの距離が大きくなるに従い、長時間露出のノイズの少ない画像の比率を大きくし、エッジ部分は短時間露出の解像感が高い画像の比率が大きくなるように設定する。   Preferably, as the distance from the edge increases, the composition unit increases the ratio of images with little long-time exposure noise, and the edge portion increases the ratio of images with high resolution of short-time exposure. Set as follows.

好適には、前記合成手段は、エッジからの距離があらかじめ設定した距離より近い場合、短時間露出画像の比率を大きくして画像を合成する。   Preferably, when the distance from the edge is closer than a preset distance, the synthesizing unit synthesizes the image by increasing the ratio of the short-time exposure image.

好適には、前記合成手段は、エッジからの距離があらかじめ設定した距離より遠い場合、長時間露出画像の比率を大きくして画像を合成する。   Preferably, when the distance from the edge is longer than a preset distance, the synthesizing unit synthesizes the image by increasing the ratio of the long-time exposure image.

本発明の第2の観点は、異なる露出条件で撮影した複数枚の撮像画像を合成する撮像方法であって、前記複数枚の画像間の位置ズレとブレ量を検出する第1ステップと、検出結果を基に位置ズレを補正した第1の画像と第2の画像より画素の差分をとる第2ステップと、前記差分値とあらかじめ設定した閾値とを比較し、前記差分値が閾値を越える場合は当該画素を画像のエッジと判断して第1の画像の合成比率を高くし、当該差分値が閾値以下の場合は第1の画像の合成比率を低く設定する第3ステップと、前記第3ステップで設定した比率をもって画像を合成する第4ステップとを有する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an imaging method for combining a plurality of captured images taken under different exposure conditions, the first step of detecting a positional deviation and a blur amount between the plurality of images, and detection. When the difference between the first step for correcting the positional deviation based on the result and the second step for obtaining a pixel difference from the second image is compared with a preset threshold, and the difference exceeds the threshold Determines that the pixel is an edge of the image, increases the first image composition ratio, and sets the first image composition ratio to be lower when the difference value is equal to or less than the threshold value; And a fourth step of combining the images with the ratio set in the step.

本発明によれば、異なる露出条件の少ない画像枚数でブレのない画像を得ることができ、処理時間を短縮することができる。   According to the present invention, a blur-free image can be obtained with a small number of images with different exposure conditions, and the processing time can be shortened.

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention.

本撮像装置10は、光学系11、撮像素子12、信号処理部13、制御および演算処理ユニットしてのCPU14、およびメモリ15を有している。   The imaging apparatus 10 includes an optical system 11, an imaging element 12, a signal processing unit 13, a CPU 14 as a control and arithmetic processing unit, and a memory 15.

本実施形態の撮像装置10は、露出時間は短く解像度は高いがノイズの多い画像と露出時間は長いがノイズの少ない解像度の低い画像を含む複数枚の画像を撮影する機能を有している。
そして、撮像装置10は、撮影画像間の位置ズレとブレ量を検出し、この検出結果を基に位置ズレを補正した露出時間が短時間第1の画像と長時間の第2の画像より画素の差分をとり、この差分値があらかじめ設定した閾値を越える場合はこの画素を画像のエッジと判断して第1の画像の合成比率を高くし、差分値が閾値以下の場合は第1の画像の合成比率を低くして(第2の画像の合成比率を高くして)、画像を合成することによりブレのないノイズ低減を図った画像を形成する機能を有している。
The imaging apparatus 10 according to the present embodiment has a function of capturing a plurality of images including an image with a short exposure time and high resolution but a lot of noise, and an image with a long exposure time but low noise and a low resolution.
Then, the imaging device 10 detects a positional shift and a blur amount between the captured images, and corrects the positional shift based on the detection result. If this difference value exceeds a preset threshold value, this pixel is judged to be an edge of the image and the first image composition ratio is increased, and if the difference value is less than the threshold value, the first image The image forming ratio is lowered (the second image is increased), and the image is combined to form an image that reduces noise without blurring.

本実施形態の合成処理はセンサからのRGBベイヤー配列の出力(RAWデータ)に対して行うことができるが、撮影画像の信号処理後のYUV(Yは輝度信号、U,Vは色差信号)形式における輝度信号Yを画像合成に用いる場合にも適用できる。   The composition processing of this embodiment can be performed on the output (RAW data) of the RGB Bayer array from the sensor, but the YUV format (Y is a luminance signal and U and V are color difference signals) after the signal processing of the captured image. This can also be applied to the case where the luminance signal Y in is used for image synthesis.

撮像素子12は、CCDまたはCMOSセンサ等により形成され、光学系11を通った被写体の光学像を受けて光電変換して信号処理部13に供給する。以下の説明では、撮像素子12はCCDにより形成されているものとして説明する。   The imaging device 12 is formed by a CCD or CMOS sensor or the like, receives an optical image of a subject passing through the optical system 11, photoelectrically converts it, and supplies it to the signal processing unit 13. In the following description, it is assumed that the image sensor 12 is formed by a CCD.

本実施形態の光学系11と撮像素子12は、たとえばCPU14の制御の下、CCD感度の低い状態、すなわちノイズが少ないがシャッター速度の遅い長時間露出撮影と、CCD感度を変えてノイズは多いが露出時間の短い撮影と、を行うことが可能である。   The optical system 11 and the image sensor 12 of the present embodiment have a low CCD sensitivity under the control of the CPU 14, for example, a long exposure shooting with a low noise but a low shutter speed, and a high noise by changing the CCD sensitivity. It is possible to perform shooting with a short exposure time.

信号処理部13は、カラー補間、ホワイトバランス、YUV変換処理、圧縮、フィルタリング等の処理を行い、メモリ15への格納等を行う。
本実施形態の信号処理部13は、光学系11と撮像素子12における各撮影データから輝度信号部分を抽出する機能と、輝度信号Yのノイズ成分を除去するフィルタリング処理機能を有する。フィルタリング処理は解像度を低下させないでノイズ成分を減らすためのフィルタ係数で処理を行う。一般的なものにはメディアンフィルタやエッジ保存フィルタなどが適用可能である。
信号処理部13は、各撮影データに応じたフィルタリング処理後の画像をメモリ15に格納する。
The signal processing unit 13 performs processing such as color interpolation, white balance, YUV conversion processing, compression, and filtering, and performs storage in the memory 15 and the like.
The signal processing unit 13 according to the present embodiment has a function of extracting a luminance signal portion from each imaged data in the optical system 11 and the image sensor 12 and a filtering processing function of removing a noise component of the luminance signal Y. The filtering process is performed with a filter coefficient for reducing the noise component without reducing the resolution. A median filter or an edge preserving filter can be applied to general ones.
The signal processing unit 13 stores an image after filtering processing corresponding to each shooting data in the memory 15.

CPU14は、露出制御を行うとともに、図示しない操作部などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、光学系11、撮像素子12、信号処理部13等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。   The CPU 14 performs exposure control and has operation inputs such as an operation unit (not shown), determines the operation of the entire system according to those inputs, and controls the optical system 11, the image sensor 12, the signal processing unit 13, and the like. It governs mediation control for the entire system.

また、CPU14は、メモリ13に格納された信号処理部13の信号処理後のデータに基づいて、撮影画像間の位置ズレとブレ量を検出し、第1の画像と第2の画像との差分と閾値との比較結果に応じて画像の比率を変化させて合成することによりブレのないノイズ低減を図った画像を形成する機能を有している。
より具体的には、露出条件の異なる複数枚の画像間の位置ズレとブレ量を検出する検出機能と、検出機能の検出結果を基に位置ズレを補正した露出時間が短時間第1の画像と長時間の第2の画像より画素の差分をとり、この差分値があらかじめ設定した閾値を越える場合はこの画素を画像のエッジと判断して第1の画像の合成比率を高くし、差分値が閾値以下の場合は第2の画像の合成比率を高くして画像を合成する合成機能とを有している。
Further, the CPU 14 detects a positional shift and a blur amount between the captured images based on the data after the signal processing of the signal processing unit 13 stored in the memory 13, and the difference between the first image and the second image. It has a function of forming an image in which noise is reduced without blurring by combining the images by changing the ratio of the images in accordance with the comparison result between the threshold value and the threshold value.
More specifically, a detection function for detecting a positional shift and a blur amount between a plurality of images with different exposure conditions, and a first image with a short exposure time in which the positional shift is corrected based on a detection result of the detection function And if the difference value exceeds a preset threshold value, the pixel is determined to be an edge of the image, the composition ratio of the first image is increased, and the difference value Is equal to or less than the threshold value, the composition ratio of the second image is increased to synthesize the image.

CPU14は、撮影した複数枚の画像のRAW画素データよりGr成分を抽出して差分をとり、この差分画像からエッジ、ブレ成分とノイズ成分を閾値により切り分ける。
CPU14は、たとえば補正機能において、位置ズレを補正処理した各画像の差分画像(短時間露出画像S1―長時間画像露出S2)の絶対値を算出する。
この画像は短時間露出の画像から長時間露出のブレのある画像を減算するため、ノイズとブレを含んだエッジの画像が生成されることになる。
CPU14は、エッジからの距離が大きくなるに従い、長時間露光のノイズの少ない画像の比率を大きくし、エッジ部分は短時間露光の解像感が高い画像の比率が大きくなるように設定する。
たとえば、エッジ部分は短時間露光の画像の比率を100%とし、エッジから離れるに従い長時間露光の画像の比率を段階的に上げ、ノイズ部分で50%ずつの比率とすればよい。
そして、CPU14は、エッジからの距離があらかじめ設定した距離より近い場合、短時間露出画像の比率を大きくして画像を合成し、エッジからの距離があらかじめ設定した距離より遠い場合、長時間露出画像の比率を大きくして画像を合成する。
CPU14は、処理後の画像データをメモリ15に格納する。
The CPU 14 extracts a Gr component from the RAW pixel data of a plurality of captured images, obtains a difference, and separates an edge, a blur component, and a noise component from the difference image by a threshold value.
For example, in the correction function, the CPU 14 calculates an absolute value of a difference image (short-time exposure image S1−long-time image exposure S2) between the images that have been subjected to the positional shift correction processing.
Since this image is obtained by subtracting a long-time exposure blur image from a short-time exposure image, an edge image including noise and blur is generated.
As the distance from the edge increases, the CPU 14 increases the ratio of images with less noise in long-time exposure, and sets the edge portion so that the ratio of images with high resolution of short-time exposure increases.
For example, the ratio of the short-exposure image may be set to 100% for the edge portion, and the ratio of the long-exposure image may be increased stepwise as the distance from the edge increases, and the ratio may be set to 50% for the noise portion.
Then, when the distance from the edge is closer than the preset distance, the CPU 14 synthesizes the image by increasing the ratio of the short-time exposure image. When the distance from the edge is longer than the preset distance, the CPU 14 The ratio is increased to synthesize an image.
The CPU 14 stores the processed image data in the memory 15.

以下、異なる露出条件で撮影した複数枚の画像例、撮像素子の出力であるRAWデータのうち少なくもとG(r)成分を画像の合成に用いる理由等についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the reason for using at least the G (r) component for image synthesis among a plurality of image examples photographed under different exposure conditions and RAW data as the output of the image sensor will be described in more detail.

図2(a)〜(c)は、異なる露出条件で撮影した2枚の画像とその合成の画像例を示す図である。
図2(a)は、露光時間は短くブレがないが、感度が高いためにノイズの多い画像を示している。たとえばシャッター速度は短く感度の高い状態で撮影を行ったもので、解像度は高いが感度を上げたため画像全体にノイズがのったものである。
図2(b)は、露光時間は長くブレがあるが、感度が低いためにノイズの少ない画像を示している。たとえばシャッター速度が長く感度の低い状態で撮影を行ったもので、解像度は低く手振れが生じている可能性があるがノイズの少ない画像である。図2(c)は図2(a),(b)を合成した画像である。
複数枚の画像は連続して撮影しても図2(a)〜(c)に示すように、撮影間で位置ズレを生じる。
2A to 2C are diagrams showing two images taken under different exposure conditions and an example of a composite image thereof.
FIG. 2A shows an image with a lot of noise because the exposure time is short and there is no blur but the sensitivity is high. For example, the image was taken with a short shutter speed and high sensitivity, and the resolution was high, but the sensitivity was increased and noise was added to the entire image.
FIG. 2B shows an image with little noise because the exposure time is long and blurring but the sensitivity is low. For example, the image was taken with a long shutter speed and low sensitivity, and the resolution is low, and there is a possibility that camera shake has occurred, but the image is low in noise. FIG. 2 (c) is an image obtained by combining FIGS. 2 (a) and (b).
Even if a plurality of images are continuously photographed, as shown in FIGS. 2A to 2C, positional deviation occurs between the photographing.

図3(a)〜(c)は、図2のように撮影した複数画像のRAW画像信号より、Gr成分を抽出して差分をとった画像を示している。RAW画像信号は、アナログ段階で既にホワイトバランスのゲインがR・Bに対してかけられているため、G成分に比べてR・B成分はノイズが多い。そのため、本実施形態では、Gr成分を抽出している。
なお、その他のR、B、Gbで行うことも可能である。本実施形態においては、複数枚の画像撮影間の位置ズレを補正した後で差分をとっており、短時間露光のエッジとノイズ、長時間露光のブレを含んだ画像となる。この差分画像からエッジ・ブレ成分とノイズ成分を閾値Thにより切り分ける。
本実施形態においては、この差分画像から解像度が高いがノイズの多い画像を基準としてエッジからの距離による比率で複数枚画像の合成を行う。
FIGS. 3A to 3C show images obtained by extracting a Gr component from a plurality of RAW image signals captured as shown in FIG. In the RAW image signal, since the white balance gain is already applied to R · B at the analog stage, the R · B component has more noise than the G component. Therefore, in this embodiment, the Gr component is extracted.
It is also possible to use other R, B, and Gb. In the present embodiment, the difference is obtained after correcting the positional deviation between a plurality of images, and the image includes the edge and noise of short-time exposure and the blur of long-time exposure. The edge / blur component and the noise component are separated from the difference image by the threshold Th.
In the present embodiment, a plurality of images are synthesized at a ratio according to the distance from the edge with reference to an image having a high resolution but a lot of noise from the difference image.

図4(a)〜(c)は、差分画像と合成における比率との関係を示す図であって、図4(a)はノイズ低減処理前の画像を、図4(b)は被写体部分を拡大した画像を、図4(c)は出力画像をそれぞれ示している。   FIGS. 4A to 4C are diagrams showing the relationship between the difference image and the ratio in composition, in which FIG. 4A shows an image before noise reduction processing, and FIG. 4B shows a subject portion. FIG. 4C shows an enlarged image and an output image.

差分画像のエッジ部分は図に示すようになる。画像の近隣の画素は大きく変化しないことから、エッジから所定距離以上離れると比較的変化の少ない画像となる。
このことからエッジ近傍では図3(b)のように、差分画像は短時間露光のエッジとノイズ、長時間露光のブレを抽出した画像となる。
これをあらかじめ設定した閾値Thにより切り分け、信号が閾値Vthよりも大きい場合はエッジ・ブレと判断し、短時間露光の合成比率を大きくする。
信号が閾値Thよりも小さい場合はノイズと判断し、長時間露光の合成比率を大きく設定する。そして、たとえば個々の画素で合成比率を設定して2枚の画像の合成を行う。
たとえば、被写体後方の壁や一様な面など、ノイズののった画像はノイズが目立ちムラのある画像であったものが、この処理を行うことによりノイズ低減が図れる。
The edge portion of the difference image is as shown in the figure. Since pixels in the vicinity of the image do not change greatly, an image with relatively little change is obtained when the distance from the edge exceeds a predetermined distance.
Therefore, in the vicinity of the edge, as shown in FIG. 3B, the difference image is an image obtained by extracting the short-time exposure edge and noise and the long-time exposure blur.
This is divided by a preset threshold value Th, and when the signal is larger than the threshold value Vth, it is determined as edge blurring, and the composition ratio of short-time exposure is increased.
If the signal is smaller than the threshold value Th, it is determined as noise and the long exposure composition ratio is set large. Then, for example, the composition ratio is set for each pixel, and two images are composed.
For example, an image with noise, such as a wall behind the subject or a uniform surface, is an image with noticeable unevenness in noise. By performing this processing, noise can be reduced.

本実施形態においては、露出時間は短く解像度は高いがノイズの多い画像と露出時間は長いがノイズの少ない解像度の低い画像を含む複数枚の画像を撮影する。撮影間の位置ズレとブレを検出し合成するに際して、合成する2枚の画像の差分画像を生成する。この画像には2枚の画像のエッジ成分とブレ成分、およびノイズ成分が抽出される。差分画像から閾値Thを用いて、エッジ・ブレ成分とノイズ成分を切り分け、エッジもしくはブレと判断した部分はブレのない短時間露光の画像の比率を高くし、それ以外の部分はノイズの少ない長時間露光の画像の比率を高くして合成することにより、ブレのないノイズ低減を図る。
たとえば、エッジ部分は短時間露光の画像の比率を100%とし、エッジから離れるに従い長時間露光の画像の比率を段階的に上げ、ノイズ部分で50%ずつの比率とすればよい。
In this embodiment, a plurality of images including an image with a short exposure time and high resolution but a lot of noise and an image with a long exposure time but low noise and a low resolution are taken. When detecting and synthesizing positional deviation and blur between photographing, a difference image between two images to be synthesized is generated. The edge component, blur component, and noise component of the two images are extracted from this image. The edge / blur component and the noise component are separated from the difference image using the threshold Th, and the ratio of the short-exposure image without blur is increased in the portion judged to be the edge or blur, and the other portion is a length with less noise. Noise reduction without blurring is achieved by increasing the ratio of time exposure images.
For example, the ratio of the short-exposure image may be set to 100% for the edge portion, and the ratio of the long-exposure image may be increased stepwise as the distance from the edge increases, and the ratio may be set to 50% for the noise portion.

次に、上記構成による動作を、図5のフローチャートに関連付けて説明する。   Next, the operation according to the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、CPU14の制御の下、光学系11および撮像素子12を撮影するために駆動し、ステップST1において、CCD感度の高い状態、すなわちノイズが多いがシャッター速度の速い短時間露光撮影を行う。
次に、ステップST2において、CCD感度を変えてノイズは少ないが露光時間の長い撮影を行う。
ステップST3において、撮影データからGr成分を抽出し、ステップST4において、信号のノイズ成分を除去するフィルタ処理を行う。フィルタ処理は解像度を低下させないでノイズ成分を減らすためのフィルタ係数で処理を行う。一般的なものにはメディアンフィルタやエッジ保存フィルタなどがある。
次に、ステップST5において、処理された各画像の位置ズレを検出し、補正する。ここではズレを検出・補正する方法は問わない。
ステップST6において、位置ズレを補正処理した各画像の差分画像(短時間露光画像S1―長時間画像露光S2)を算出する。この画像は短時間露光の画像から長時間露光のブレのある画像を減算するため、ノイズとブレを含んだエッジの画像が生成されることになる。
ステップST7において、差分画像の各画素の値ΔSと設定した閾値Thを比較し、ステップST8において、ΔSがThより大きければ短時間露光の合成比率を高く設定する。反対にΔSがThより小さければ、ステップST9において、長時間露光の合成比率を高く設定する。
ステップST10において、この比率設定を全画素に対して行い、ステップST11において、この比率を基に2枚の画像の合成を行う。
First, under the control of the CPU 14, the optical system 11 and the image sensor 12 are driven to photograph, and in step ST1, a short-time exposure photographing with a high CCD sensitivity, that is, a lot of noise but a high shutter speed is performed.
Next, in step ST2, photographing with a long exposure time is performed while changing the CCD sensitivity to reduce noise.
In step ST3, a Gr component is extracted from the photographed data, and in step ST4, a filter process for removing a noise component of the signal is performed. Filter processing is performed with filter coefficients for reducing noise components without reducing resolution. Common examples include median filters and edge preserving filters.
Next, in step ST5, a positional shift of each processed image is detected and corrected. Here, the method for detecting and correcting the deviation is not limited.
In step ST6, a difference image (short-time exposure image S1−long-time image exposure S2) between the images subjected to the positional deviation correction processing is calculated. Since this image is obtained by subtracting a long-exposure blurred image from a short-exposure image, an edge image including noise and blur is generated.
In step ST7, the value ΔS of each pixel of the difference image is compared with the set threshold value Th. In step ST8, if ΔS is larger than Th, the short exposure combination ratio is set high. On the other hand, if ΔS is smaller than Th, in step ST9, the long exposure composition ratio is set high.
In step ST10, this ratio setting is performed for all pixels, and in step ST11, two images are synthesized based on this ratio.

なお、閾値Thは、画像を撮影する際の露出条件から決まる画像信号に対するゲイン倍率によって変更可能である。
これは、撮影時に設定されたセンサの信号に対するゲイン倍率によって、閾値Thの値を変えるというものである。
暗い被写体などでは、撮影時のISO感度が高く設定され、センサの出力に対するゲイン倍率が高くなる。ゲインが高くなればノイズが多くなるため、ゲイン倍率に対応して差分画像によるエッジとノイズの切り分け閾値を変えるようにする。
Note that the threshold Th can be changed by a gain magnification with respect to an image signal determined from an exposure condition when an image is captured.
This is to change the value of the threshold Th according to the gain magnification for the sensor signal set at the time of shooting.
For a dark subject or the like, the ISO sensitivity at the time of shooting is set high, and the gain magnification with respect to the output of the sensor is high. Since the noise increases as the gain increases, the threshold for separating the edge and noise based on the difference image is changed in accordance with the gain magnification.

なお、本実施形態では、2枚の画像を合成した場合について説明したが、3枚以上の画像を合成するようにしてもよい。たとえば3枚合成の場合、それぞれの露出条件に応じてエッジからの距離により合成における比率を設定すればよい。   In the present embodiment, the case where two images are combined has been described, but three or more images may be combined. For example, in the case of three-sheet composition, the ratio in composition may be set by the distance from the edge according to each exposure condition.

以上の説明のように、本実施形態によれば、異なる露出条件で撮影した複数の画像から、差分画像によるエッジ・ブレとノイズを閾値により切り分けて合成比率を変えることにより、ノイズ低減効果がはかれ、撮影画像間の位置ズレやブレにも対応した撮影が行える。従来技術に対して、メモリ容量の低減、処理時間の短縮、部品実装スペースの確保、コストの削減と大きな効果が得られる。   As described above, according to the present embodiment, the noise reduction effect can be achieved by changing the combination ratio by dividing edge blur and noise due to the difference image from the plurality of images photographed under different exposure conditions by the threshold value. In addition, it is possible to shoot corresponding to positional deviation and blur between the shot images. Compared with the prior art, the memory capacity, the processing time, the component mounting space, and the cost can be greatly reduced.

なお、以上の説明において、合成処理は撮像素子(センサ)からのRGBベイヤー配列の出力(RAWデータ)に対して行うが、撮影画像の信号処理後のYUV形式における輝度信号Yを画像合成に用いる場合にも適用できる。   In the above description, the composition process is performed on the output (RAW data) of the RGB Bayer array from the image sensor (sensor), but the luminance signal Y in the YUV format after the signal processing of the captured image is used for the image composition. It can also be applied to cases.

この場合、CPU14は、たとえば補正機能において、信号処理部13で処理された露出条件の異なる各撮影の輝度信号Yの差(短時間露出画像YS―長時間画像露出YL)を算出し、位置ズレとブレ量を検出するように構成される。この画像は短時間露出の画像から長時間露出のブレのある画像を減算するため、ブレを含んだエッジの画像が生成されることになる。   In this case, for example, in the correction function, the CPU 14 calculates the difference (short-time exposure image YS−long-time image exposure YL) between the luminance signals Y of the respective shootings with different exposure conditions processed by the signal processing unit 13, and the positional deviation. And configured to detect the amount of blur. Since this image is obtained by subtracting a long-time exposure blur image from a short-time exposure image, an edge image including a blur is generated.

撮影画像のYUV形式について説明する。
この形式で扱われる信号は、輝度信号Y、色差信号U、および色差信号Vである。これらの信号YUVのうち、解像度を決める要素としてY信号成分が大きく影響する。
画像圧縮の原理としてJPEGなど、色差信号を減らして圧縮するなど人間の目は比較的色情報に関しては鈍感であるため、輝度信号Yの画像合成を行うことによりノイズの大きな低減効果が図ることができる。
この場合、YUVのY成分のみでノイズ除去を行うことで処理時間の短縮を図っている。
The YUV format of the captured image will be described.
Signals handled in this format are a luminance signal Y, a color difference signal U, and a color difference signal V. Of these signals YUV, the Y signal component greatly affects the resolution.
The human eye is relatively insensitive to color information, such as reducing the color difference signal, such as JPEG, as the principle of image compression. Therefore, by synthesizing the image of the luminance signal Y, a large noise reduction effect can be achieved. it can.
In this case, the processing time is shortened by removing noise only with the Y component of YUV.

また位置ズレやブレに関して、本実施形態では複数画像の差分画像から抽出しているが、パターンマッチングなどにより正確なズレ量を検出して合成比率を変化させたりすることも可能である。   In this embodiment, positional deviation and blurring are extracted from a plurality of difference images. However, it is also possible to detect an accurate deviation amount by pattern matching or the like to change the composition ratio.

本発明に係る撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram showing one embodiment of an imaging device concerning the present invention. 異なる露出条件で撮影した複数枚の画像例を示す図である。It is a figure which shows the example of several images image | photographed on different exposure conditions. 短時間露出で撮影したY信号成分の画像、長時間露出で撮影したY信号成分の画像、および複数画像のY信号成分の差分画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the Y signal component image | photographed with short exposure, the image of the Y signal component image | photographed with long exposure, and the difference image of the Y signal component of several images. 差分画像と合成における比率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a difference image and the ratio in a synthesis | combination. 本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・撮像装置、11・・・光学系、12・・・撮像素子、13・・・信号処理部、14・・・CPU、15・・・メモリ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Imaging device, 11 ... Optical system, 12 ... Image sensor, 13 ... Signal processing part, 14 ... CPU, 15 ... Memory.

Claims (11)

異なる露出条件で撮影した複数枚の撮像画像を合成する機能を有する撮像装置であって、
前記複数枚の画像間の位置ズレとブレ量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を基に位置ズレを補正した第1の画像と第2の画像より画素の差分をとり、当該差分値があらかじめ設定した閾値を越える場合は当該画素を画像のエッジと判断して第1の画像の合成比率を高くし、当該差分値が閾値以下の場合は第1の画像の合成比率を低くして画像を合成する合成手段と
を有する撮像装置。
An imaging device having a function of combining a plurality of captured images taken under different exposure conditions,
Detecting means for detecting a positional deviation and a blur amount between the plurality of images;
A pixel difference is calculated from the first image and the second image whose positional deviation is corrected based on the detection result of the detection means, and when the difference value exceeds a preset threshold value, the pixel is determined to be an edge of the image. Then, the image pickup apparatus includes: a combining unit that increases the combining ratio of the first image and combines the image by decreasing the combining ratio of the first image when the difference value is equal to or less than the threshold value.
合成対象の複数枚の画像のうち、少なくとも1枚はノイズはあるが解像度が高い画像を含む
請求項1記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein at least one of the plurality of images to be synthesized includes an image having noise but high resolution.
合成対象の複数枚の画像のうち、少なくとも1枚は解像度は低いがノイズの少ない画像を含む
請求項1または2記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein at least one of the plurality of images to be synthesized includes an image with low resolution but low noise.
前記合成手段に設定する閾値は、画像を撮影する際の露出条件から決まる画像信号に対するゲイン倍率によって変更可能である
請求項1から3のいずれか一に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the threshold value set in the combining unit can be changed by a gain magnification with respect to an image signal determined from an exposure condition when an image is captured.
前記合成手段は、画像の合成を撮像素子の出力であるデータのうち、少なくともG成分に基づいて行う
請求項1から4のいずれか一に記載の撮像装置。
The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein the synthesizing unit performs image synthesis based on at least a G component of data that is an output of the imaging element.
前記合成手段は、画像の合成を輝度信号Y、色差信号U,Vのうち、少なくとも輝度信号に基づいて行う
請求項1から4のいずれか一に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the synthesizing unit performs image synthesis based on at least a luminance signal among the luminance signal Y and the color difference signals U and V. 6.
前記検出手段は、画像間の位置ズレとブレ量を複数枚の画像の差分画像から抽出する
請求項1から6のいずれかに記載の撮像装置。
The imaging device according to any one of claims 1 to 6, wherein the detection unit extracts a positional shift and a blur amount between images from a difference image of a plurality of images.
前記合成手段は、エッジからの距離が大きくなるに従い、長時間露出のノイズの少ない画像の比率を大きくし、エッジ部分は短時間露出の解像感が高い画像の比率が大きくなるように設定する
請求項1から7のいずれかに記載の撮像装置。
As the distance from the edge increases, the compositing means increases the ratio of images with less noise for long-time exposure, and the edge portion is set so that the ratio of images with high resolution for short-time exposure increases. The imaging device according to claim 1.
前記合成手段は、エッジからの距離があらかじめ設定した距離より近い場合、短時間露出画像の比率を大きくして画像を合成する
請求項8記載の撮像装置。
The imaging device according to claim 8, wherein when the distance from the edge is closer than a preset distance, the synthesizing unit synthesizes the image by increasing the ratio of the short-time exposure image.
前記合成手段は、エッジからの距離があらかじめ設定した距離より遠い場合、長時間露出画像の比率を大きくして画像を合成する
請求項8または9記載の撮像装置。
10. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the synthesizing unit synthesizes the image by increasing the ratio of the long-time exposure image when the distance from the edge is longer than a preset distance.
異なる露出条件で撮影した複数枚の撮像画像を合成する撮像方法であって、
前記複数枚の画像間の位置ズレとブレ量を検出する第1ステップと、
検出結果を基に位置ズレを補正した第1の画像と第2の画像より画素の差分をとる第2ステップと、
前記差分値とあらかじめ設定した閾値とを比較し、前記差分値が閾値を越える場合は当該画素を画像のエッジと判断して第1の画像の合成比率を高くし、当該差分値が閾値以下の場合は第1の画像の合成比率を低く設定する第3ステップと、
前記第3ステップで設定した比率をもって画像を合成する第4ステップと
を有する撮像方法。
An imaging method for combining a plurality of captured images taken under different exposure conditions,
A first step of detecting a positional shift and a blur amount between the plurality of images;
A second step of taking a pixel difference from the first image and the second image in which the positional deviation is corrected based on the detection result;
The difference value is compared with a preset threshold value. If the difference value exceeds the threshold value, the pixel is determined to be an edge of the image, and the composition ratio of the first image is increased. In this case, a third step of setting the first image composition ratio low;
And a fourth step of synthesizing images with the ratio set in the third step.
JP2006150690A 2005-12-27 2006-05-30 Imaging apparatus and imaging method Expired - Fee Related JP3974634B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006150690A JP3974634B2 (en) 2005-12-27 2006-05-30 Imaging apparatus and imaging method
PCT/JP2006/325061 WO2007077719A1 (en) 2005-12-27 2006-12-15 Imaging device and its image processing method
US12/159,587 US8115818B2 (en) 2005-12-27 2006-12-15 Imaging device and image processing method of same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005376663 2005-12-27
JP2006150690A JP3974634B2 (en) 2005-12-27 2006-05-30 Imaging apparatus and imaging method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007202098A JP2007202098A (en) 2007-08-09
JP3974634B2 true JP3974634B2 (en) 2007-09-12

Family

ID=38456182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006150690A Expired - Fee Related JP3974634B2 (en) 2005-12-27 2006-05-30 Imaging apparatus and imaging method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3974634B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396353B1 (en) * 2007-11-16 2014-05-19 삼성전자주식회사 Digital photographing apparatus, method for controlling the same, and recording medium storing program to implement the method

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5213670B2 (en) * 2008-01-16 2013-06-19 三洋電機株式会社 Imaging apparatus and blur correction method
JP5054583B2 (en) * 2008-03-17 2012-10-24 株式会社リコー Imaging device
JP5181294B2 (en) * 2008-03-31 2013-04-10 富士フイルム株式会社 Imaging system, imaging method, and program
JP2010141653A (en) 2008-12-12 2010-06-24 Sanyo Electric Co Ltd Image processing device and imaging apparatus
JP5445363B2 (en) 2010-07-08 2014-03-19 株式会社リコー Image processing apparatus, image processing method, and image processing program
JP5655626B2 (en) * 2011-02-24 2015-01-21 ソニー株式会社 Image processing apparatus, image processing method, and program
JP5744614B2 (en) 2011-04-28 2015-07-08 オリンパス株式会社 Image processing apparatus, image processing method, and image processing program
JP5978949B2 (en) 2012-03-16 2016-08-24 富士通株式会社 Image composition apparatus and computer program for image composition
JP6322952B2 (en) * 2013-10-25 2018-05-16 三菱電機株式会社 Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method
JP2017208604A (en) * 2016-05-16 2017-11-24 ソニー株式会社 Image processing apparatus, image processing method, imaging device, program
JP2020184669A (en) * 2019-05-07 2020-11-12 シャープ株式会社 Image processing system, imaging apparatus, image processing method, program

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101396353B1 (en) * 2007-11-16 2014-05-19 삼성전자주식회사 Digital photographing apparatus, method for controlling the same, and recording medium storing program to implement the method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007202098A (en) 2007-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4987355B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
JP3974633B1 (en) Imaging apparatus and imaging method
JP3974634B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
WO2007077719A1 (en) Imaging device and its image processing method
JP4900401B2 (en) Imaging apparatus and program
CN109417593B (en) Imaging device, operation method, image processing device, and image processing method
JP5612017B2 (en) Camera shake reduction system
EP2422512A1 (en) System and method to selectively combine video frame image data
WO2007074774A1 (en) Blur detecting device, blur correcting device, imaging device, and blur detecting method
JP2008277896A (en) Imaging device and imaging method
JP2007300581A (en) Moving image photographing apparatus and moving image photographing program
JP4606486B2 (en) Image processing apparatus and photographing apparatus
JP2006262220A (en) Imaging apparatus
JP5861924B2 (en) Imaging device
JP2009272890A (en) Image processing apparatus and method, and imaging device
JP4947576B2 (en) Imaging apparatus, blur correction method, and imaging method
JP5079271B2 (en) Camera shake amount detection device, camera shake correction device, imaging device, and camera shake amount detection method
JP2005236662A (en) Imaging method, imaging device, and imaging system
JP2008236739A (en) Imaging apparatus and imaging method
JP2006287814A (en) Imaging apparatus and method of determining motion vector
JP2006148550A (en) Image processor and imaging device
JP5760654B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and program
JP2006262221A (en) Imaging apparatus and image processing method
JP5482427B2 (en) Imaging apparatus, camera shake correction method, and program
JP2009111773A (en) Image processing device and method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070514

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20070514

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070605

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110622

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110622

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120622

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130622

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees