JP4654874B2 - 被写体解析装置、撮像装置、および画像処理プログラム - Google Patents
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そこで、本発明では、画像信号をヒストグラムに基づいて複数の画像領域に分割する別の技術を提供することを目的とする。
ヒストグラム解析部は、R色成分のヒストグラムとG色成分のヒストグラムとB色成分のヒストグラムとを作成し、各ヒストグラムを山型の分布範囲に区分けする。
領域分割部は、ヒストグラム解析部によって区分けされたR色成分の分布範囲と、ヒストグラム解析部によって区分けされたG色成分の分布範囲と、ヒストグラム解析部によって区分けされたB色成分の分布範囲とを組み合わせて、画像信号を複数の画像領域に分割する。
《2》 なお好ましくは、ヒストグラム解析部は、各ヒストグラムを区分けした後の分布範囲の数が予め設定される目標分割数よりも少ない又は多い場合、再度の区分けを行う。
《3》 なお好ましくは、領域分類部は、複数の画像領域の色が類似し、且つ隣接する領域同士を領域結合する。
《4》 また好ましくは、領域分類部は、複数の画像領域を面積に基づいて、類似する色を有する隣接領域と領域結合する。
《5》 なお好ましくは、領域分類部は、被写界の距離情報に基づいて、距離情報が実質的に等しい隣接領域同士を領域結合する。
《6》 また好ましくは、領域分類部は、被写界の距離情報に基づいて、画像領域の領域内に距離情報が実質的に異なる箇所を含む場合には、その画像領域について、色成分別のヒストグラムによる領域分割を更に実施する。
《7》 なお好ましくは、複数の画像領域から、面積、距離情報、または色のいずれかに基づいて主要被写体領域を判別する主要被写体判別手段を備える。
《8》 本発明の撮像装置は、上記《1》ないし《7》のいずれか1項に記載の被写体解析装置と、被写体を撮像して画像信号を生成する撮像部とを備える。この撮像装置は、撮像部で生成された画像信号を、被写体解析装置で処理して複数の画像領域に分割する機能を有する。
《9》 なお好ましくは、被写界の複数箇所について距離情報を求める撮像制御部を備え
る。
《10》 なお好ましくは、本発明の撮像装置は、被写体解析装置による画像領域の画像信号または分割結果に基づいて、露出制御、焦点制御、ホワイトバランス制御、および階調制御の少なくとも一つを実施する撮像制御部を備える。
《11》 また好ましくは、撮像制御部は、複数の画像領域の中から主要被写体領域を判別し、主要被写体領域に応じて露出制御、焦点制御、ホワイトバランス制御、および階調制御の少なくとも一つを実施する。
《12》 本発明の画像処理プログラムは、上記《1》ないし《7》のいずれか1項に記載の被写体解析装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムである。
一般的な画像信号は、これら分布範囲の単位に従って、画面内の被写体を区分することができる。しかしながら、1つの色成分による区分では、異なる被写体間において色成分の値がたまたま接近することが多く、あくまでも大まかな区分となる。
そこで、本発明では、2つ以上(好ましくは3つ以上)の色成分について、分布範囲を組み合わせることで、より細かな区分を可能になる。その結果、画像信号を、実際の被写体区分に近い精細な画像領域に分割することが可能になる。
図1は、電子カメラ11(被写体解析装置を含む)の構成を説明する図である。
図1において、電子カメラ11には、撮影レンズ12が装着される。この撮影レンズ12には、フォーカス駆動や絞り駆動やズーム駆動などを行うレンズ駆動部13、撮影レンズ12のレンズ位置を検出する距離検出部14、およびレンズ側マイコン15が設けられる。このレンズ側マイコン15は、レンズ駆動部13および距離検出部14を制御すると共に、レンズマウント部の接点16を介して、電子カメラ11側のボディ側マイコン17と情報通信を行う。
なお、電子カメラ11内には、データバスやシステムバスなどからなるバス35が設けられる。このバス35には、ボディ側マイコン17、メモリ29、撮像駆動部32a、撮像駆動部26a、画像処理部40、モニタ表示部41、記録部42などが接続される。ボディ側マイコン17には、レリーズ釦などの操作部17aや焦点検出部20bなども接続される。また、記録部42は、画像信号を記録媒体43に圧縮記録する。
図2は、本実施形態の動作を説明する流れ図である。この動作は、電子カメラ11のレリーズ半押し状態で実行される動作である。以下、この図2に沿って、本実施形態の動作を説明する。
選択AFエリアの合焦判定後、距離検出部14は、レンズ位置(レンズ繰り出し量や距離環の回転角度など)を検出する。レンズ側マイコン15は、このレンズ位置を、レンズ内のデータテーブルに照会することによって、選択AFエリアの被写体距離を求める。レンズ側マイコン15は、この選択AFエリアの被写体距離を、ボディ側マイコン17にデータ送信する。
(ステップS31) まず、ボディ側マイコン17は、色成分値X(実際にはRGBのいずれか)をゼロに初期設定する。さらに、ボディ側マイコン17は、下記の変数についても初期設定をそれぞれ行う。
a=0, n=1,Va(0)=0
(ステップS32) ボディ側マイコン17は、色成分値Xの画素数が、色成分値(X−m)から色成分値(X+m)までの範囲内において、最小画素数か否かを判定する。なお、範囲を決定する変数mは、検出する谷と谷の間隔を調整するためのパラメータである。
最小画素数の場合、ボディ側マイコン17はステップS33に動作を移行する。
最小画素数ではない場合、ボディ側マイコン17はステップS34に動作を移行する。
(ステップS33) 最小画素数の場合、図4に示すように、色成分値Xは、ヒストグラムの谷と判断できる。この場合、ボディ側マイコン17は、谷値を示すVa(n)に、現在の色成分値Xを保存する。この処理後、ボディ側マイコン17は、谷数を示す変数nの値を1つ増やす。
(ステップS34) ボディ側マイコン17は、色成分値Xの値を1つ増やす。なお、色成分値Xを2以上増やすことにより、谷検出を粗く実施しても実用上問題はない。この場合、谷検出にかかる処理時間を短縮することができる。
(ステップS35) ボディ側マイコン17は、色成分値Xが色成分の最大値(ここでは255)に到達したか否かを判断する。
最大値に到達していない場合、ボディ側マイコン17は、ステップS32に動作を戻す。
最大値に到達した場合、ボディ側マイコン17は、ステップS36に動作を移行する。
(ステップS36) ボディ側マイコン17は、最後の谷値Va(n)として、色成分の最大値を代入する。
以上の手順を、色成分別のヒストグラムごとに繰り返すことにより、個々のヒストグラムについて谷検出が完了する。
また、最終的な谷数nが、予め設定される目標分割数よりも多い場合、範囲を決定する変数mを大きくして、再度の谷検出を行うことが好ましい。
図5[B]は、G色成分について検出した谷値により、G色成分のヒストグラムを山型の分布範囲G1〜G3に区分けしたものである。
図5[C]は、B色成分について検出した谷値により、B色成分のヒストグラムを山型の分布範囲B1〜B3に区分けしたものである。
このような分布範囲を色成分間で組み合わせることにより、複数の分類(図6に示すA1〜A8など)を得ることができる。ボディ側マイコン17は、画像信号の局所的な色成分が、これら分類のどこに属するかによって領域分割を行い、図6に示すような複数の画像領域を得る。
このとき、画素単位にRGB色成分が揃っている画像信号であれば、画素単位に領域分割を行うことが可能である。
また例えば、RAWデータのように画素単位に色成分が揃わない画像信号であれば、色成分が揃う局所ブロックの単位に領域分割を行うことが可能である。また、色補間によって画素単位の色成分を一旦揃えた後に、画素単位に領域分割を行うことも可能である。
例えば、人物ポートレートの画像信号であれば、人体の厚みを許容する距離範囲を『距離情報が実質的に等しい範囲』とすることが好ましい。図8[B]では、この条件に合致して距離情報F9,F10が実質的に等しかったため、該当する隣接領域同士(人物の体の日向部分と日陰部分)が領域結合される。
以上説明した領域分割および領域結合を経ることにより、図9に示すような画像領域が最終的に得られる。
例えば、人物ポートレートであれば、肌色を所定面積以上含み、かつ至近に位置する画像領域を、主要被写体領域に決定する。
ボディ側マイコン17は、この主要被写体領域に該当するAFエリアを、焦点制御に使用する選択AFエリアに決定する。
なお、主要被写体領域と、それ以外の画像領域(背景など)との双方について、白飛びや黒潰れなどのバランスを考慮して、露出設定を決定してもよい。
また、風景画像のように主要被写体が特定しにくいものについては、画面全体に対して良好な露出を与えるように、露出設定を決定してもよい。
半押し状態のままであれば、ボディ側マイコン17は、ステップS1に動作を戻す。この場合、画像取得部26から画像信号を新たに取得し、画像領域の分割を再び実施することになる。この場合、時間的に前後する画像領域の分割結果を対比することで、各画像領域の移動方向や移動速度を推定し、より正確な領域分割を実現することが可能になる。
一方、レリーズ釦が全押しされた場合、ボディ側マイコン17は、ステップS15に動作を移行する。
この露出制御により、撮像素子32は、撮影レンズ12による被写体像を撮像する。撮像素子32で撮像された画像信号(以下『本画像信号』という)は、撮像駆動部32aによって読み出され、A/D変換部33および信号処理部34を介して、メモリ29に一時蓄積される。
なお、シャッター31のメカニカル制御ではなく、撮像素子32の電子シャッタ制御によって、本画像信号の電荷蓄積時間を調整してもよい。
例えば、画像処理部40は、ステップS12で求めた主要被写体領域の画像再現性を重視した設定で、ホワイトバランス調整および階調制御を実施する。
なお、主要被写体領域と、それ以外の画像領域(背景など)との双方について、色再現や階調再現などのバランスを考慮して、ホワイトバランス調整および階調制御を実施してもよい。
また、風景画像のように主要被写体が特定しにくいものについては、画面全体に対して良好な色再現や階調再現が得られるように、ホワイトバランス調整および階調制御を実施してもよい。
以上説明したように、本実施形態では、R色成分で同じ分布範囲に分類されても、G色成分やB色成分の分布範囲が異なれば、異なる画像領域に分割される。その結果、より細かな画像領域に分割することが可能になる。
なお、本実施形態では、電子カメラ11において画像信号を領域分割するケースについて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した画像信号を領域分割する処理(図2参照)をプログラムコード化して、画像処理プログラムを作成してもよい。この画像処理プログラムをコンピュータで実行することにより、コンピュータ上において、画像信号の領域分割を実行することができる。なお、この場合は、電子カメラ側において、焦点検出などから求めた被写界の距離情報を画像信号に付随記録しておくことが好ましい。この場合、コンピュータ側では、この距離情報を考慮した、適切な領域分割を実施できる。
Claims (12)
- 画像信号について、R色成分のヒストグラムとG色成分のヒストグラムとB色成分のヒストグラムとを作成し、各ヒストグラムを山型の分布範囲に区分けするヒストグラム解析部と、
前記ヒストグラム解析部によって区分けされた前記R色成分の分布範囲と、前記ヒストグラム解析部によって区分けされた前記G色成分の分布範囲と、前記ヒストグラム解析部によって区分けされた前記B色成分の分布範囲とを組み合わせて、前記画像信号を複数の画像領域に分割する領域分類部と
を備えたことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1に記載の被写体解析装置において、
前記ヒストグラム解析部は、前記各ヒストグラムを区分けした後の前記分布範囲の数が予め設定される目標分割数よりも少ない又は多い場合、再度の区分けを行うことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1に記載の被写体解析装置において、
前記領域分類部は、
複数の前記画像領域の色が類似し、且つ隣接する領域同士を領域結合する
ことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1に記載の被写体解析装置において、
前記領域分類部は、
複数の前記画像領域を面積に基づいて、類似する色を有する隣接領域と領域結合する
ことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1に記載の被写界解析装置において、
前記領域分類部は、
前記被写界の距離情報に基づいて、前記距離情報が実質的に等しい隣接領域同士を領域結合する
ことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の被写界解析装置において、
前記領域分類部は、
前記被写界の距離情報に基づいて、前記画像領域の領域内に距離情報が実質的に異なる箇所を含む場合には、その画像領域について、前記色成分別のヒストグラムによる領域分割を更に実施する
ことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の被写体解析装置において、
複数の前記画像領域から、面積、距離情報、または色のいずれかに基づいて主要被写体領域を判別する主要被写体判別手段を備えた
ことを特徴とする被写体解析装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の被写体解析装置と、
被写体を撮像して画像信号を生成する撮像部とを備え、
前記撮像部で生成された画像信号を、前記被写体解析装置で処理して複数の画像領域に分割する機能を有する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項8に記載の撮像装置において、
前記被写界の複数箇所について距離情報を求める撮像制御部を備えた
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項8または請求項9に記載の撮像装置において、
前記被写体解析装置による前記画像領域の画像信号または分割結果に基づいて、露出制御、焦点制御、ホワイトバランス制御、および階調制御の少なくとも一つを実施する撮像制御部を備えた
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記撮像制御部は、前記複数の画像領域の中から主要被写体領域を判別し、前記主要被写体領域に応じて前記露出制御、前記焦点制御、前記ホワイトバランス制御、および前記階調制御の少なくとも一つを実施する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に被写体解析装置として、コンピュータを機能させるための画像処理プログラム。
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