JP4423678B2 - 撮像装置、撮影方法及びプログラム - Google Patents
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Description
請求項2記載の発明は、光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1 (1) 〜T1 (n) ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段と、前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成手段と、前記合成手段において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正手段と、を備え、前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、前記周辺減光補正手段は、前記合成手段において前記n枚の画像を合成する際に前記合成手段による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の平均値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の平均値と、を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行うことを特徴とする撮像装置である。
請求項3記載の発明は、前記n枚の画像の特徴点を算出する特徴点算出手段を備え、前記合成手段は、前記特徴点算出手段によって算出された特徴点が互いに一致するように位置を合わせて前記n枚の画像を合成することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置である。
請求項4記載の発明は、前記周辺減光補正手段によって周辺減光補正がかけられた後の合成画像の輝度を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置である。
請求項5記載の発明は、前記調整手段は、前記周辺減光補正手段によって周辺減光補正がかけられた後の合成画像の輝度を、当該合成画像の元になる画像の数で割ることにより調整することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置である。
請求項6記載の発明は、前記n枚の画像の中央部の輝度の平均値を測定する平均輝度測定手段を更に備え、前記調整手段は、前記周辺減光補正手段によって周辺減光補正がかけられた後の合成画像の輝度を、当該平均輝度測定手段より求めた平均値を考慮して調整することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置である。
請求項7記載の発明は、前記n枚の画像の輝度に係る度数分布を計算する度数分布算出手段を更に備え、前記調整手段は、前記度数分布算出手段により計算された度数分布の範囲が、有効範囲内に収まるように調整することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置である。
請求項8記載の発明は、光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1(1)〜T1(n)ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段を備えた撮像装置を用いた撮影方法であって、前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成工程と、前記合成工程段において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正工程と、を備え、前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、前記周辺減光補正工程は、前記合成工程において前記n枚の画像を合成する際に前記合成工程による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の内で最大の値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の内で最大の値と、を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行うことを特徴とする撮影方法である。
請求項9記載の発明は、光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1(1)〜T1(n)ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段を備えた撮像装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、当該コンピュータに、前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成手順と、前記合成手順において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正手順と、を実行させ、前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、前記周辺減光補正手順は、前記合成手順において前記n枚の画像を合成する際に前記合成手順による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の内で最大の値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の内で最大の値と、を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行うことを特徴とするプログラムである。
図1は、デジタルカメラの構成図である。デジタルカメラ30は、撮像部31、画像処理部32、メモリ部33、ビデオ出力部34、表示部35、制御部36、プログラムコード記憶部37、操作部38、外部インターフェース部39、画像記憶部40及び電源部41などの各部を備える。
前記の図2において、位置が補正された画像で、合成加算に利用される領域(合成加算対象領域)は2枚目画像43である。このため周辺減光のみに着目すると、横方向光軸移動量(Xmove)、縦方向光軸移動量(Ymove)が発生した画像同士で加算したことになる。
点線72は、図2における輝度変化特性56である。
実線73は、図2における輝度変化特性54である。
太実線70は、図2における輝度変化特性54と輝度変化特性56とを合成加算した合成輝度変化特性である。
矢印74に該当する部分については、実線73のみ輝度が存在するので、そのほかの部分と比較して暗い画像となってしまう。
なので、実線73に数式(2)を適用することにより、合成輝度変化特性71を生成して、これと合成輝度変化特性70を組み合わせることにより、より自然な輝度となるようにしている。
図5の2点鎖線78は、位置ズレが無い場合に2枚の画像を合成した場合の理想的な輝度変化特性を示す。
これに対して、太実線70、71は、図4の合成輝度変化特性70、71と同一である。
つまり、理想的な輝度変化特性78と比較すると、領域77の範囲で輝度がオーバーとなっており、領域76の範囲で輝度がアンダーとなっていることが解る。
以上により、合成加算に最適な補正が可能となる。
太実線80は、輝度変化特性86、87、88、89を合成した合成輝度変化特性である。太実線81、82、83は、輝度変化特性89、87、86それぞれに数式(2)を適用した輝度変化特性である。
また、2点鎖線84は、理論上(光軸のブレが無い状態)の合成加算値となる輝度変化特性である。
また、点線85は、2点鎖線84で示した理論上の加算値に、数式(4)を適用して実際の合成加算値へ近似した値となる輝度変化特性である。
適切なAE(自動露出)で1枚1枚の合成データが撮影された場合は、数式(7)に従い、単純に加算枚数で割ればよい。
連写のために露光時間を短縮したりする場合は、1枚1枚の露光は不足しても合成加算することで露光が十分になる。このときに加算枚数で割ると、かえって画像が暗くなってしまう。そのためには、撮影時の測光と同様に、数式(8)に従って、画像データの明るさが最適になるように割ればよい。
加算されたデータが有効範囲になるよう、ヒストグラム(度数分布)の範囲を調査し、数式(9)に従い、ヒストグラムが適切な範囲(有効範囲)内に収まるように割ればよい。
また、周辺減光は撮影画像の中心を軸として同心円状に影響を及ぼすため、撮影画像の中心を軸とした回転は無視できる。
つまり移動量は、回転を考慮する必要はなく、X,Y軸の平行移動量だけ考慮すればよい。
なお、Xmove、Ymoveに入る値の単位は、画素数である。
図8は、各々の画像における移動量の平均から周辺減光を補正する場合の概念図であり、数式(10)はその計算式である。
これは、数式(11)に示すように、X方向に4、Y方向に−2移動している様子を示している。
1枚目の画像は移動しない。
これは、数式(12)に示すように、X方向に−2、Y方向に−4移動している様子を示している。
これは、数式(13)に示すように、X方向に1、Y方向に−3移動している様子を示している。
1枚目の画像は移動しないので、数式(14)に示すように、残り3枚の画像の移動、つまり3回の移動を平均すると、X方向に1、Y方向に−3の移動となるので、そのように移動している。
つまり、数式(10)であらわすようにX,Y軸それぞれの移動量の平均値だけ移動した位置を移動量とする。
一般的に周辺減光補正は、光学レンズの光軸位置を最高輝度として補正を行うが、実際のカメラでは、レンズと受光部(二次元イメージセンサ31bの撮像面)との多少の位置ずれがあるため、共通データでは正しい補正ができない場合がある。
レンズ光軸の指す受光部の中心点座標は取り付け精度上、位置ずれが存在する。
品質保証上、位置ずれには許容値が定められる。この許容値を光軸移動量とする。
X,Y平面のX軸上に撮像素子のX方向理想設置位置を、Y軸上に撮像素子のY方向理想設置位置を配置するようにする。
周辺減光は中心からの距離で考えるため、各軸に対して+方向と−方向の絶対値を等しくするように位置ずれ許容範囲を構成すると共に、その絶対値を位置ずれ許容値とする。
光源からの光を、拡散板を通して撮影機器に投射していることで、撮影機器に均一な光を入射することができている。
この均一な光を受光することにより、周辺減光が正しく観測される為、周辺減光の中心位置と、撮影画像の中心位置と、を比較することにより、XmoveとYmoveが測定できる。
なお、Xmove、Ymoveに入る値の単位は、画素数である。
その場合、複数の機体の撮影データから測定した実測値の平均としてもよい。
図13は、デジタルズームの概念図である。
この図に示すように、撮影した画像を任意の倍率で拡大するデジタルズームの場合、撮影データ65にはレンズ特性に起因する周辺減光が発生するが、利用される領域は、二次元イメージセンサの撮像面66の中央部67のみである。この場合、拡大直後の撮影データ65に対して周辺減光補正を行えば、光学レンズ起因の補正値による計算ができるが、実際の利用領域(撮像面66の中央部67)より大きい領域に処理をかけるため、無駄である。この場合は、実際に利用される領域(撮像面66の中央部67)にのみ補正をかける方が効率的で好ましい。
なお、Xmove、Ymoveに入る値の単位は、画素数である。
30a 被写体
31a 光学系
31b 二次元イメージセンサ(撮像手段)
32a 特徴点抽出部(位置ずれ修正手段、特徴点算出手段)
32b 補正式算出部(位置ずれ修正手段)
32c 合成加算部(合成画像生成手段、合成手段)
32d 周辺減光補正部(周辺減光補正手段)
32e 現像部(現像手段)
33 メモリ部(記憶手段)
36 制御部(平均輝度測定手段、度数分布算出手段)
57 輝度補正データ(補正用周辺減光特性成分)
Claims (9)
- 光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1(1)〜T1(n)ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成手段と、
前記合成手段において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正手段と、
を備え、
前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、
前記周辺減光補正手段は、前記合成手段において前記n枚の画像を合成する際に前記合成手段による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の内で最大の値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の内で最大の値と、を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1 (1) 〜T1 (n) ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成手段と、
前記合成手段において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正手段と、
を実行させ、
前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、
前記周辺減光補正手段は、前記合成手段において前記n枚の画像を合成する際に前記合成手段による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の平均値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の平均値と、
を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記n枚の画像の特徴点を算出する特徴点算出手段を備え、
前記合成手段は、前記特徴点算出手段によって算出された特徴点が互いに一致するように位置を合わせて前記n枚の画像を合成する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 前記周辺減光補正手段によって周辺減光補正がかけられた後の合成画像の輝度を調整する調整手段
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 前記調整手段は、前記周辺減光補正手段によって周辺減光補正がかけられた後の合成画像の輝度を、当該合成画像の元になる画像の数で割ることにより調整する
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記n枚の画像の中央部の輝度の平均値を測定する平均輝度測定手段を更に備え、
前記調整手段は、前記周辺減光補正手段によって周辺減光補正がかけられた後の合成画像の輝度を、当該平均輝度測定手段より求めた平均値を考慮して調整する
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記n枚の画像の輝度に係る度数分布を計算する度数分布算出手段を更に備え、
前記調整手段は、前記度数分布算出手段により計算された度数分布の範囲が、有効範囲内に収まるように調整する
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1(1)〜T1(n)ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段を備えた撮像装置を用いた撮影方法であって、
前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成工程と、
前記合成工程において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正工程と、
を備え、
前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、
前記周辺減光補正工程は、前記合成工程において前記n枚の画像を合成する際に前記合成工程による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の内で最大の値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の内で最大の値と、
を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行う
ことを特徴とする撮影方法。 - 光学系を通して結像された被写体の像を、長時間露光撮影時における1回の露光時間T1をn分割した各々の露光時間T1(1)〜T1(n)ごとに撮像して前記1回の露光時間T1あたりn枚の画像を出力する撮像手段を備えた撮像装置のコンピュータに実行させるプログラムであって、
当該コンピュータに、
前記撮像手段から出力されたn枚の画像の位置ずれを修正したn枚の画像を合成して1枚の合成画像を生成する合成手順と、
前記合成手順において前記n枚の画像を合成する際の位置合わせに伴う画像の移動量に基づき算出した値に基づいて補正用周辺減光特性成分を生成し、この補正用周辺減光特性成分を用いて、前記合成画像に対する周辺減光補正を施す周辺減光補正手順と、
を実行させ、
前記n枚の画像は、X方向とY方向とを有するXY平面上に存在する画像であり、
前記周辺減光補正手順は、前記合成手順において前記n枚の画像を合成する際に前記合成手順による位置合わせに伴い移動する、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記X方向の各移動量の内で最大の値と、当該n枚の画像の各画像の中心点の前記Y方向の各移動量の内で最大の値と、
を用いて前記補正用周辺減光特性成分を生成することにより前記補正を行う
ことを特徴とするプログラム。
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