JP4839908B2 - Imaging apparatus, automatic focus adjustment method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置の視野内の被写体を認識し被写体の動きに追従して合焦する自動合焦技術に関する。 The present invention relates to an automatic focusing technique for recognizing a subject in a field of view of an imaging apparatus and focusing in accordance with the movement of the subject.
デジタルカメラなどの電子カメラでは、被写体のコントラストのピークを検出して自動的にピントを合わせるコントラスト方式AF機能(コントラスト方式オートフォーカス(自動合焦)機能)を備えるものがある。このようなAF機能として、撮像時に構図の真ん中に焦点をあわせ、その際、画面中央にAF枠(スポットAFエリア)を表示して、ピントを合わせた部分をユーザに知らせる方法(例えば、特許文献1参照)や、複数の焦点検出ゾーン(マルチAFエリア)の中でコントラストが所定値よりも高いコントラストゾーンのなかから最も近距離の焦点情報を選択して自動的に対象物に焦点を合わせる、いわゆるマルチフォーカス方式(例えば、特許文献2)がある。 Some electronic cameras such as digital cameras have a contrast AF function (contrast autofocus (autofocus) function) that automatically adjusts focus by detecting a contrast peak of a subject. As such an AF function, a method of focusing on the center of the composition at the time of imaging, displaying an AF frame (spot AF area) at the center of the screen, and notifying the user of the focused portion (for example, Patent Documents) 1) and the focus information at the shortest distance from the plurality of focus detection zones (multi-AF areas) where the contrast is higher than a predetermined value is selected, and the object is automatically focused. There is a so-called multi-focus method (for example, Patent Document 2).
動画像を撮像する際、被写体は必ずしも中央部にあるとは限らないので、上記特許文献1に記載の技術のように中央でピントを合わせようとすると被写体が中央になるようにカメラを移動させる必要が生じるが、動いている被写体を追いかけるのは容易ではない。また、上記特許文献2に記載の技術のようにマルチAFエリアのなかから最も近距離の焦点情報を選択して自動的に対象物に焦点を合わせるとしても動いている被写体が必ずしもマルチAFエリアに入るとは限らない。これに対し、動画像を撮像する際、被写体は必ずしも中央部にある必要はなく、被写体が移動した場合にも常に一定の大きさの被写体像を得るために、認識した顔画像の大きさによってズーム動作を行なうようにしたものがある(例えば、特許文献3参照)。
When capturing a moving image, the subject is not necessarily in the center, so that if the camera is focused at the center as in the technique described in
仮に、特許文献3に記載の技術とコントラスト方式AF技術を組み合わせて、動画フレーム中で図15に示すように顔エリア151を検出し、動画撮像中にそのエリアをサンプル領域としてコントラストAFを継続したとする(コントラスト方式コンティニュアスAF)。
コントラスト方式AFでは、録画中にある程度はフォーカスレンズを動かして走査(スキャン)しなければコントラストピークを検出することができない(つまり、フォーカスレンズを「遠い方」と「近い方」の間を行き来するように常に動かしていないとコントラストピークを検出できないため常にピントが変化する)ので、この合焦方式により撮像した動画を録画し、再生すると、図16に示すように再生画像は、ピントが合う(人物161−1)→ピントがぼける(人物161−2)→ピントが合う(人物161−3)→ピントがぼける(人物1681−4)→、・・・を繰り返す映像となる。
多くのビデオカメラやデジタルカメラではコントラスト方式AFを採用しているため、上述したような映像になるといった課題があった。
If the technique described in
In contrast AF, it is not possible to detect a contrast peak unless the focus lens is moved and scanned to some extent during recording (that is, the focus lens moves back and forth between “far” and “close”). Therefore, if the moving image is captured and recorded by this focusing method, the reproduced image is in focus as shown in FIG. Person 161-1) → out of focus (person 161-2) → focus (person 161-3) → out of focus (person 1681-4) →...
Since many video cameras and digital cameras employ contrast AF, there is a problem that the above-described image is obtained.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、撮像装置の視野内の被写体を認識し、コントラスト方式AFとは異なるAF方式によりフォーカスレンズを移動することによりカメラを被写体の動きに追従して合焦させることのできる撮像装置、被写体認識による自動焦点調整方法、およびプログラム記録媒体の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and recognizes a subject in the field of view of an imaging apparatus and moves the focus lens by an AF method different from the contrast method AF so that the camera follows the movement of the subject. It is an object of the present invention to provide an imaging device that can be focused on, an automatic focus adjustment method based on subject recognition, and a program recording medium.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、動画を撮像する動画撮像手段と、前記動画撮像手段によって撮像された動画を記録保存する動画記録手段と、前記動画撮像手段によって撮像される動画を表示する動画表示制御手段と、被写体の指標を表示する指標表示手段と、前記動画表示制御手段によって表示される動画像の中の所望の被写体像のサイズと略同じサイズになるように前記指標のサイズを調整するサイズ調整手段と、前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に動画表示制御手段によって表示される画像の中から前記サイズ調整手段によってサイズが調整された指標像を検出する指標像検出手段と、前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に被写体までの距離を測定する距離測定手段と、前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得する特徴データ取得手段と、前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に該動画撮像手段の撮像範囲における前記指標像のサイズを取得する撮像サイズ取得手段と、前記距離測定手段によって測定された前記被写体までの距離及び前記撮像サイズ取得手段によって取得された前記指標像のサイズを基に前記被写体の実サイズを推計する被写体サイズ推計手段と、前記特徴データ取得手段によって取得された特徴データ及び前記被写体サイズ推計手段によって推計された被写体の実サイズデータを対応付けて記憶する記憶手段と、前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に前記特徴データ取得手段によって被写体の特徴データを取得し、合致する特徴データが前記記憶手段によって記憶されている場合は、前記距離測定手段による距離測定に替えて、該特徴データに対応付けて記憶されている実サイズ及び前記撮像サイズ取得手段によって取得された前記指標像のサイズを基に被写体距離を推計する被写体距離推計手段と、前記被写体距離推計手段によって推計された被写体距離及び前記距離測定手段により測定された被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動する合焦位置調整制御手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置を提供する。
これにより、ユーザは動画撮像撮影時に1回大きさをスルー表示される画像中所望の被写体の画像の大きさと同じ大きさになるように指標のサイズを調整するだけでその被写体の動きに追従してその被写体とカメラとの距離を推計し、フォーカスレンズをその推計距離に応じた位置に移動させるので、コントラスト方式のオートフォーカスの場合のようにレンズ位置を合焦位置に収斂させるためのレンズ走査を必要とせず、動画撮影中にピントがふらつくようなことが生じない。
In order to solve the above-described problem, in the invention described in
This allows the user to follow the movement of the subject simply by adjusting the size of the index so that it is the same size as the image of the desired subject in the image that is displayed once through when shooting a moving image. its estimated the distance between the subject and the camera, Runode to move the focus lens to a position corresponding to the estimated distance, lens for converging the focus position of the lens position as in the case of autofocus of the contrast system Te There is no need for scanning, and there will be no occurrence of wobbling during movie shooting.
また、請求項2に記載の発明では、被写体距離推計手段によって推計された被写体距離を含む被写界深度の範囲を示すレンズアドレスが複数存在するときに、該被写体距離が増加したか減少したかを判定する距離増減判定手段を備え、合焦位置調整制御手段は、被写体距離が増加した場合には複数のレンズアドレスに対応する被写界深度の後側被写界深度から被写体距離を差し引いた値が最大の被写界深度に対応するレンズアドレスにフォーカスレンズを移動し、被写体距離が減少した場合には、被写体距離から複数のレンズアドレスに対応する被写界深度の前側被写界深度を差し引いた値が最大の被写界深度に対応するレンズアドレスにフォーカスレンズを移動することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置を提供する。
これにより、前側被写界深度と後側被写界深度が少し重複した被写界深度テーブルを用いることにより、ピントの急激な変化が生じないので不自然感がなく、コントラスト方式のオートフォーカスにより動画を撮像する際に生じる「ピントがふらふらする」感じをより低減することができる。
According to the second aspect of the present invention, when there are a plurality of lens addresses indicating the range of the depth of field including the subject distance estimated by the subject distance estimating means, the subject distance is increased or decreased. The focus position adjustment control means subtracts the subject distance from the rear depth of field corresponding to the plurality of lens addresses when the subject distance increases. When the focus lens is moved to the lens address corresponding to the maximum depth of field and the subject distance decreases, the depth of field in front of the depth of field corresponding to multiple lens addresses is reduced from the subject distance. The imaging apparatus according to
By using a depth-of-field table in which the front-side depth of field and the rear-side depth of field are slightly overlapped, there is no unnatural feeling because there is no sudden change in focus. It is possible to further reduce the “smooth out” feeling that occurs when capturing a moving image.
また、請求項3に記載の発明では、動画撮像時に撮像される動画を表示する工程と、被写体の指標を表示する工程と、表示されている動画像の中の所望の被写体像のサイズと略同じサイズになるように前記指標のサイズを調整する工程と、動画を撮像する際に表示される動画像の中から、前記サイズ調整済みの指標を検出する工程と、動画を撮像する際に被写体までの距離を測定する工程と、動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得する工程と、動画を撮像する際に撮像素子の撮像範囲における前記指標像のサイズを取得する工程と、測定された前記被写体までの距離及び取得された前記指標像のサイズを基に前記被写体の実サイズを推計する工程と、取得された特徴データ及び推計された被写体の実サイズデータを対応付けて記憶手段に記憶する工程と、動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得し、合致する特徴データが前記記憶手段によって記憶されている場合は、前記距離を測定する工程による距離測定に替えて、該特徴データに対応付けて記憶されている実サイズ及び前記指標像のサイズを基に被写体距離を推計する工程と、前記被写体距離を推計する工程によって推計された被写体距離及び前記距離を測定する工程によって測定された被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動する工程と、を備えたことを特徴とする自動焦点調整方法を提供する。
これにより、動画撮像撮影時に1回大きさをスルー表示される画像中所望の被写体の画像の大きさと同じ大きさになるように指標のサイズが調整されるとその被写体の動きに追従してその被写体とカメラとの距離を推計し、フォーカスレンズをその推計距離に応じた位置に移動させるので、コントラスト方式のオートフォーカスの場合のようにレンズ位置を合焦位置に収斂させるためのレンズ走査を必要とせず、動画撮影中にピントがふらつくようなことが生じない。
According to the third aspect of the present invention, the step of displaying a moving image captured at the time of moving image capturing, the step of displaying an index of a subject, and the size of a desired subject image in the displayed moving image are abbreviated. Adjusting the size of the index so as to be the same size, detecting the size-adjusted index from moving images displayed when capturing a moving image, and subject when capturing a moving image measuring a distance to, a step of acquiring a step of acquiring the characteristic data of the object when capturing a moving, the size of the index image in the imaging range of the imaging device when imaging the moving picture, is measured The step of estimating the actual size of the subject based on the distance to the subject and the size of the acquired index image is associated with the acquired feature data and the estimated actual size data of the subject. And when the moving image is captured, the feature data of the subject is acquired, and when the matching feature data is stored in the storage means, the distance measurement is performed instead of the distance measurement in the step of measuring the distance. the step of measuring a step of estimating the actual size and the subject distance based on the size of the index image stored in association with the feature data, the estimated subject distance and the distance by the step of estimating the object distance And a step of moving the focus lens to a position corresponding to the measured subject distance .
Thus, when the size of the index is adjusted so as to be the same size as the image of the desired subject in the image that is displayed once through when shooting a moving image, the movement of the subject is followed. Since the distance between the subject and the camera is estimated and the focus lens is moved to a position corresponding to the estimated distance, lens scanning is required to converge the lens position to the in-focus position, as in contrast autofocus. Otherwise, the camera will not be out of focus during movie recording.
また、請求項4に記載の発明では、コンピュータに、動画を撮像する機能と、撮像された動画を記録保存する機能と、撮像される動画を表示する機能と、被写体の指標を表示する機能と、表示されている動画像の中の所望の被写体像のサイズと略同じサイズになるように前記指標のサイズを調整する機能と、動画を撮像する際に表示される動画の中から、前記サイズ調整済みの指標像を検出する機能と、動画を撮像する際に被写体までの距離を測定する機能と、動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得する機能と、動画を撮像する際に撮像素子の撮像範囲における前記指標像のサイズを取得する機能と、測定された前記被写体までの距離及び取得された前記指標像のサイズを基に前記被写体の実サイズを推計する機能と、取得された特徴データ及び推計された被写体の実サイズデータを対応付けて記憶手段に記憶する機能と、動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得し、合致する特徴データが前記記憶手段によって記憶されている場合は、前記距離を測定する機能による距離測定に替えて、該特徴データに対応付けて記憶されている実サイズ及び前記指標像のサイズを基に被写体距離を推計する機能と、前記被写体距離を推計する機能によって推計された被写体距離及び前記距離を測定する機能によって測定された被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動する機能と、を実行させるプログラムを提供する。
これにより、動画撮像撮影時に1回大きさをスルー表示される画像中所望の被写体の画像の大きさと同じ大きさになるように指標のサイズが調整し、その被写体の動きに追従してその被写体とカメラとの距離を推計し、フォーカスレンズをその推計距離に応じた位置に移動させるので、コントラスト方式のオートフォーカスの場合のようにレンズ位置を合焦位置に収斂させるためのレンズ走査を必要とせず、動画撮影中にピントがふらつくようなことが生じない。
In the invention according to
As a result, the size of the index is adjusted so as to be the same as the size of the image of the desired subject in the image that is displayed once through when shooting a moving image, and the subject follows the movement of the subject. The distance between the camera and the camera is estimated, and the focus lens is moved to a position corresponding to the estimated distance, so that it is necessary to scan the lens to converge the lens position to the in-focus position as in the case of contrast autofocus. In addition, the camera does not fluctuate during movie shooting.
本発明によれば、動画撮像時に被写体の動きに追従したシャープな映像の撮像ができる。 According to the present invention, it is possible to capture a sharp image that follows the movement of a subject when capturing a moving image.
本発明の自動焦点調整方法は、被写体の顔や身長等のサイズを検出し、撮像素子の撮像範囲における被写体のサイズとレンズ焦点距離から推算される「被写体距離」を算定し、この被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動させることにより動画撮像時に被写体の動きに追従したシャープな映像の撮像を可能とする。 The automatic focus adjustment method of the present invention detects the size of the subject's face, height, etc., calculates the “subject distance” estimated from the subject size and the lens focal length in the imaging range of the imaging device, and determines the subject distance. By moving the focus lens to the corresponding position, it is possible to capture a sharp image that follows the movement of the subject during moving image capturing.
(実施形態1)
図1は、本発明に係る撮像装置の一実施例としてのデジタルカメラの外観を示す図であり、ここでは主として正面(図1(a))及び背面(図1(b))の外観を示す。デジタルカメラ100は、図1(a)に示すように正面側に撮像レンズ(レンズ群)2を有している。また、デジタルカメラ100の背面には図1(b)に示すように、モードダイアル3、液晶モニタ画面4、カーソルキー5、SETキー6、ズームボタン7(Wボタン7−1、Tボタン7−2)、メニューキー10等が設けられている。また、上面にはシャッターキー8、電源ボタン9が設けられている。なお、側部には図示されていないが、パーソナルコンピュータ(以下、パソコン)やモデム等の外部装置とUSBケーブルに接続する場合に用いるUSB端子接続部が設けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an appearance of a digital camera as an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. Here, the appearance of mainly a front surface (FIG. 1A) and a rear surface (FIG. 1B) is shown. . The
図2は、図1に示したデジタルカメラの電子回路構成の一実施例を示すブロック図である。図2(a)で、デジタルカメラ100は、基本モードである撮像モードにおいて、ズームレンズ12−1を移動させて光学ズーム動作を行わせるズーム駆動部11−1、フォーカスレンズ12−2を移動させて合焦動作を行わせるAF駆動部11−2、ズームレンズ12−1及びフォーカスレンズ12−2を含む撮像レンズ2を構成するレンズ光学系12、撮像素子であるCCD13、タイミングジェネレータ(TG)14、垂直ドライバ15、サンプルホールド回路(S/H)16、A/D変換器17、カラープロセス回路18、DMA(Direct Memory Access)コントローラ19、DRAMインターフェイス(I/F)20、DRAM21、制御部22、VRAMコントローラ23、VRAM24、デジタルビデオエンコーダ25、LCD26、データ圧縮・伸張回路27、メディアコントローラ28、キー入力部30、音声処理部31、認識部32、人物識データベース33、および輪郭抽出部34を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the electronic circuit configuration of the digital camera shown in FIG. In FIG. 2A, the
撮像モードでのモニタリング状態においては、ズーム駆動部11−1は、光学ズーム指示があると制御部22からの制御信号に基づいて図示しないズームレンズ駆動モータを駆動してズームレンズ12−1を光軸に沿って前後に移動させることによりCCD13に結像させる画像の倍率そのものを変化させる。
また、AF駆動部11−2は図示しないフォーカスレンズ駆動モータを駆動してフォーカスレンズ12−2を移動させる。
そして、上記撮像レンズ2を構成する光学系12の撮像光軸後方に配置された撮像素子であるCCD13が、タイミングジェネレータ(TG)14、垂直ドライバ15によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力を1フレーム分出力する。
In the monitoring state in the imaging mode, when there is an optical zoom instruction, the zoom drive unit 11-1 drives a zoom lens drive motor (not shown) based on a control signal from the
The AF drive unit 11-2 drives a focus lens drive motor (not shown) to move the focus lens 12-2.
Then, a
CCD13は被写体の二次元画像を撮像する固体撮像デバイスであり、典型的には毎秒数十フレームの画像を撮像する。なお、撮像素子はCCDに限定されずCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの固体撮像デバイスでもよい。
The
この光電変換出力は、アナログ値の信号の状態でRGBの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、サンプルホールド回路(S/H)16でサンプルホールドされ、A/D変換器17でデジタルデータ(画素)に変換され、カラープロセス回路18で画像補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行われて、デジタル値の度信号Y及び色差信号Cb、Crが生成され、DMA(Direct Memory Access)コントローラ19に出力される。
The photoelectric conversion output is appropriately gain-adjusted for each primary color component of RGB in the state of an analog value signal, sampled and held by a sample hold circuit (S / H) 16, and digital data by an A /
DMAコントローラ19は、カラープロセス回路18の出力する輝度信号Y及び色差信号Cb、Cr(以下、YUVデータ)を、同じくカラープロセス回路18からの複合(composite)同期信号、メモリ書き込みイネーブル信号、及びクロック信号を用いてDRAMインターフェイス(I/F)20を介してで予め設定された画像サイズに変換された後、1フレーム分のデータが順次バッファメモリとして使用されるDRAM21にDMA転送され。なお、DMAコントローラ19ではオートアイリス(AE)、ホワイトバランス(WB)、輪郭強調などの画像の品質向上のための処理も行われる。
The
静止画モードでの撮像時にDRAM21に格納された1フレーム分のYUVデータはVRAMコントローラ23に送られ、そこでビデオ信号に変換された後、LCD(液晶表示部)26によりスルー画像として表示される。
One frame of YUV data stored in the
静止画モードでの撮像時にDRAM21に格納された1フレーム分のYUVデータはデータ圧縮・伸張回路27でJPEG方式等によってデータ圧縮後コード化され、DRAM内でファイル化された後、メディアコントローラ28を介して記録メディア29に静止画データ(静止画ファイル)として記録される。
One frame of YUV data stored in the
動画モードでの撮像時にはDRAM21に格納されたYUVデータは順次データ圧縮・伸張回路27に送られ、所定の動画記録方式(例えば、Motion−JPEGやMPEG)のコーデックによりデータ圧縮した後にコード化され、DRAM21内でファイル化された後、メディアコントローラ28を介して動画ファイルとして記録メディア29に記録される。なお、動画撮像のフレームレートはタイミングジェネレータ14で生成されるタイミング信号によって決まり、コード化されるデータの圧縮率はデータ圧縮・伸張回路27内の電子化テーブル値によって決定される。
At the time of imaging in the moving image mode, the YUV data stored in the
制御部22は、このデジタルカメラ100全体の制御動作を司るものであり、CPU若しくはMPU(以下、CPU)と、後述するような被写体認識による自動焦点調整プログラムを含む該CPUで実行される動作プログラムや被写界深度対応テーブル50(図4)を記憶したフラッシュメモリ等のプログラム格納メモリ、及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成され、上記YUVデータのDRAM21へのDMA転送終了後に、このYUVデータをDRAMインターフェイス20を介してDRAM21から読出し、VRAMコントローラ23を介してVRAM24に書込む。
The
制御部22は、また、キー入力部30からの状態信号に対応してフラッシュメモリ等のプログラム格納用メモリに格納されている各モードに対応の処理プログラムやメニューデータを取り出して、デジタルカメラ100の各機能の実行制御、例えば、動画撮像モード時に自動焦点調整機能がオンの場合に行う被写体認識による自動焦点調動作制御や、光学ズーム時のズームレンズの動作制御や、電子ズームや、スルー表示、自動合焦、撮像、記録、及び記録した画像の再生・表示等の実行制御等や機能選択時の機能選択メニューの表示制御、設定画面の表示制御等を行う。
The
制御部22は合焦指示に応じてその時点でCCD13から取込んでいる1フレーム分のYUVデータのDRAM21へのDMA転送の終了後、直ちにCCD13からのDRAM21への経路を停止し、記録保存の状態に遷移する。
In response to the focus instruction, the
この保存記録の状態では、制御部22がDRAM21に書込まれている1フレーム分のYUVデータをDRAMインターフェイス20を介してY、Cb、Crの各コンポーネント毎に縦8画素×横8画素の基本ブロックと呼称される単位で読み出してJPEG(Joint Photograph cording Experts Group)回路27に書込み、このデータ圧縮・伸張回路27でADCT(Adaptive Discrete Cosine Transform:適応離散コサイン変換)、エントロピー符号化方式であるハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮する。そして得た符号データを1画像のデータファイルとしてデータ圧縮・伸張回路27から読出し、メディアコントローラ28に記録保存する。また、1フレーム分のYUVデータの圧縮処理及びメディアコントローラ28を介しての記録メディア29への全圧縮データの書込み終了に伴って、制御部22はCCD13からDRAM21への経路を再び起動する。
In this stored recording state, the
また、基本モードである再生モード時には、制御部22が記録メディ30に記録されている画像データをメディアコントローラ28を介してを選択的に読出し、データ圧縮・伸張回路27で画像撮像モード時にデータ圧縮した手順とまったく逆の手順で圧縮されている画像データを伸張し、伸張した画像データをVRAMコントローラ23を介してVRAM24に展開して記憶させた上で、このVRAM24から定期的に読出し、これらの画像データを元にビデオ信号を生成してLCD26で再生出力させる。
In the playback mode which is the basic mode, the
デジタルビデオエンコーダ25は、上記YUVデータをVRAMコントローラ23を介してVRAM24から定期的に読み出し、これらのデータを基にビデオ信号を生成して上記LCD26に出力する。
The
LCD26は、上述したように撮像モード時にはモニタ表示部(電子ファインダ)として機能するもので、デジタルビデオエンコーダ25からのビデオ信号に基づいた表示を行うことで、その時点でVRAMコントローラ23から取込んでいる画像情報に基づく画像をリアルタイムにLCD26に表示することになる。また、LCD26には画像だけでなく、必要に応じてデジタルカメラ100における各種の機能に関する選択や設定を行うためのメニュー画面や設定画面も表示される。
As described above, the
データ圧縮・伸張回路27は、静止画または動画の再生時には記録メディア29から読み出された静止画や動画データを伸張し、静止画データや動画像のフレームデータとしてDRAM21に展開する。展開された画像は表示コントローラ21に送られ、そこでビデオ信号に変換された後、LCD26により再生画像として表示される。
The data compression /
上記データ圧縮・伸張回路27は複数の圧縮率に対応しており、圧縮率に対応させて記憶するモードには圧縮率の低い高解像度(一般に、高精細、ファイン、ノーマルなどと呼ばれる)に対応するモードと圧縮率の高い低解像度(一般にエコノミーなどと呼ばれる)モードがある。
また、高画素数から低画素数にも対応している。例えば、SXGA(1600×1200)、XGA(1024×786)、SVGA(800×600)、VGA(640×480)、QVGA(320×240)等と呼ばれる画素サイズがある。
The data compression /
It also supports high to low pixel counts. For example, there are pixel sizes called SXGA (1600 × 1200), XGA (1024 × 786), SVGA (800 × 600), VGA (640 × 480), QVGA (320 × 240) and the like.
メディアコントローラ28は画像記録制御手段に相当し、記録メディア29に画像データや撮像情報等の書き込み制御および記録メディア29からの画像データや撮像情報等の読み出し制御を行う。
The
記録メディア29は本発明の動画記録手段に相当し、DRAM(フラッシュメモリ)やハードディスク、あるいは着脱可能なメモリカード等の記録媒体からなり、画像データや撮像情報等を保存記録する。
The
キー入力部30は、上述したモードダイアル3、カーソルキー5、SETキー6、ズームボタン7(Wボタン7−1、Tボタン7−2)、シャッターキー8、電源ボタン9、およびメニューキー10と、キーが操作されると操作されたキーの操作信号を生成してCPU23に送出するキー処理部(図示せず)等から構成されている。
The
モードダイアル3は撮像モードや再生モードの選択を行うものである。ユーザはモードダイアル3を操作して、(静止画)通常撮像モード、マクロ撮像モード、連写モード、速写モード、・・、動画撮像モード、・・・等の撮像モードを選択することができる。
The
カーソルキー5はモード設定やメニュー選択等に際して液晶モニタ画面4に表示されるメニューやアイコン等をカーソルでポイント(指定)する際に操作するキーであり、カーソルキー5の操作によりカーソルを上下又は左右に移動させることができる。また、SETキー6はカーソルキー5によってカーソル表示されている項目を選択設定する際にも押されるキーである。またSETキー6を確認キーとして用いることもできる。
The
ズームボタン7は、ズーム操作に用いられ、光学ズームの場合はズームボタン7(Wボタン7−1またはTボタン7−2)の操作に対応してズームレンズ(可変焦点距離レンズ)12−1がワイド側またテレ側に移動されズームボタン7の操作に対応してズーム値が決定され、ズーム値の変化に追従して画角が実際に変化し、液晶モニタ画面4にはワイド(広角)画像又はテレ(望遠)画像が表示される。
The
シャッターキー8は、撮像時にレリーズ操作を行うもので、2段階のストロークを有しており、1段目の操作(半押し状態)でオートフォーカス(AF)と自動露出(AE)を行わせるための合焦指示信号を発生し、2段目の操作(全押し状態)で撮像処理を行うための撮像指示信号を発生する。
The
音声処理部31は、動画撮像時においてカメラ本体に内蔵されたマイク(図示せず)に入力した音声をデジタル信号に変換し、データ圧縮後にオーディオデータとしてDRAM21に送る。DRAM21に送られたオーディオデータはフレームデータとともにストリームデータとして記録メディア29に順次書き込まれる。また、音声処理部31は、動画撮像時には、DRAM21から送られたオーディオデータを復号し、アナログの音声信号に変換した後、カメラ本体に内蔵された内蔵スピーカ(図示せず)から音声出力させる。
The
認識部32は、動画の各フレームの画像信号から人物の顔を認識し、認識データベースに登録したり、登録済みの顔との比較を行ない、同一人物の顔を検出する。また、顔は顔画像を区画する矩形領域として取得するようにしてもよい。また、認識部32を図2(b)に示すように各コマの人物像の顔の特徴データを抽出する特徴抽出部32−1と、人物データベース33に登録されている人物の顔の特徴データと認識部32で認識した顔から抽出した特徴部分を比較する特徴比較部32−2と、認識部32で認識した顔が人物データベース33に登録されていない場合にその顔の特徴データおよび顔のサイズを登録する登録部32−3とを含むように構成し、登録済みの人物の顔と認識した顔の比較を特徴比較部32−2で行なうようにしてもよい。なお、上記した顔の検出方法は考え方の一例であってその他公知の方法を用いることもできる。例えば、前述した特許文献3(特開平6−217187号公報)に記載の顔の認識方法を適宜採用することができる。また、動画中の指定されたコマから顔画像を検出して動画中の指定されたコマから抽出された個人の顔データと比較して人物を特定する方法は、公知の方法、例えば、前述した特許文献1(特開2004−145563号公報)を適宜採用することができる。この認識処理のために専用の回路を設けてもよいし、CPU23でこの認識処理用のプログラムを実行させるようにしてもよい。
The
認識データベース33は、動画の各フレームの画像信号から抽出した顔の特徴データおよび身長を含む認識データ40(図3参照)からなる。認識データ40は例えば図3(a)に示すように、顔の特徴データを記憶する特徴データ欄41と個人の身長(pixels)を記憶した身長欄43(pixels)を含んでなる。このようにすることにより、後述するように認識された身長がCCD13の撮像範囲内に占める高さと、登録済みの身長とCCD13のサイズ係数から被写体とカメラとの距離を得ることができる。なお、認識データ40に身長欄43に代えて顔の縦サイズを記憶する顔サイズ欄を設けるようにしてもよい。この場合は、認識された顔の縦サイズがCCD13の撮像範囲内に占める高さと、登録済みの顔の縦サイズから被写体とカメラとの距離を得ることができる。また、図3(b)に示すように顔の縦サイズ(pixels)を記憶する顔サイズ欄42を含むようにしてもよい。認識データベース33は記録メディア29の所定領域を記録領域として用いるようにしてもよいし、専用のメモリを用いるようにしてもよい。特徴データ欄41に記憶する特徴データとして、例えば、顔の各部位(目、鼻、口、耳、額顎、・・・等)の位置や、各部位のサイズや、各部位の角度や、顔の各部位間の相対関係等を用いることができる。
The
輪郭抽出部34は、認識部32で認識した顔を基にその人物全体の輪郭を抽出し、輪郭のサイズ情報(高さ、幅)を出力する。人物の輪郭抽出方法は公知の方法(例えば、特開平07−274067号公報や特開2004−297274号公報に記載の輪郭抽出方法)を適宜採用することができる。
The
図4はレンズアドレスと被写界深度を対応付けた被写界深度対応テーブルの一実施例を示す図である。被写界深度は被写体にピントを合わせたときにピントの合ったところだけでなくその前後でシャープに写る範囲であり、レンズの焦点距離、絞り、撮像距離によって変化する。被写界深度対応テーブル50はレンズアドレス51に前側被写界深度52と後側被写界深度53を対応付けてなり、レンズアドレス51はフォーカスレンズ12−2の位置を表す指標であり、前側被写界深度52と後側被写界深度53は図示の例ではメートル単位で表されている。図示の例で、フォーカスレンズ12−2のアドレスが「5」のときは「1.5m」〜「2.00m」の間でピントが合うことを意味し、「6」のときは「1.00m」〜「1.5m」の間でピントが合うことを意味し、・・・、フォーカスレンズ12−2のアドレスが「10」のときは「0.05m」〜「0.15m」の間でピントが合うことを意味する。本実施例では被写界深度対応テーブル50をROM等のプログラム格納メモリに予め格納しておくようにしたが、被写体認識による自動焦点調整プログラムムの定数として自動焦点調整プログラムに含めておくようにしてもよい。 FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a depth-of-field correspondence table in which lens addresses are associated with depth of field. The depth of field is a range in which a subject is sharply captured before and after focusing on the subject, and varies depending on the focal length of the lens, the aperture, and the imaging distance. The depth-of-field correspondence table 50 is formed by associating the front-side depth-of-field 52 and the rear-side depth-of-field 53 with the lens address 51, and the lens address 51 is an index representing the position of the focus lens 12-2. In the illustrated example, the depth of field 52 and the rear depth of field 53 are expressed in units of meters. In the illustrated example, when the address of the focus lens 12-2 is “5”, it means that the focus is between “1.5 m” and “2.00 m”, and when the address is “6”, “1. "00m" to "1.5m" means that the subject is in focus .... When the address of the focus lens 12-2 is "10", between "0.05m" and "0.15m" Means that it is in focus. In this embodiment, the depth-of-field correspondence table 50 is stored in advance in a program storage memory such as a ROM, but is included in the automatic focus adjustment program as a constant of the automatic focus adjustment program based on subject recognition. May be.
図5は本実施形態に係わる被写体認識による自動焦点調整時の制御動作を示すフローチャートであり、デジタルカメラ100に被写体認識による自動焦点調整機能(ステップS4〜ステップS20に相当)を実現させるためのプログラムを説明するためのものである。以下に示す処理は基本的にCPUが予めフラッシュメモリ等のプログラムメモリに記憶されたプログラムに従って実行する例で説明するが、全ての機能をプログラムメモリに格納する必要はなく、必要に応じて、その一部若しくは全部をネットワークを介して受信して実現するようにしてもよい。以下、図1〜図5に基いて説明する。なお、以下の各フローチャートでは動画撮像モードを例として説明するが、本発明の適用範囲は動画撮像モードに限定されず、例えば、前述した高速連写モードでの連続撮像画像(高速連写画像)の撮像時にも適用できる。
FIG. 5 is a flowchart showing a control operation at the time of automatic focus adjustment by subject recognition according to the present embodiment, and a program for causing the
図5で、動画撮像モードが選択されると、制御部22はその時点のズーム値に対応した焦点距離でAE処理を実行し、光学系12からの被写体像を基にCCD13から画像データを得ると共に自動ホワイトバランス(AWB)処理により光源の色に対応したホワイトバランスになるようにカラープロセス回路18で調整を施した上で、DMAコントローラ19及びDRAMインターフェイス(I/F)20を介してDRAM21にDMA転送し、DRAM21に取り込んだ画像データから画素数を間引いた映像データ(ビデオスルー画像データ)でVRAM27を書き換えてLCD26にスルー表示する。また、この際、制御部22は距離推計による自動焦点調整機能選択用のメニューをLCD26の画面4の所定領域に表示してユーザに選択を促し、ユーザが距離推計による自動焦点調整機能を選択すると自動焦点調整機能をオンにする(ステップS1)。
In FIG. 5, when the moving image capturing mode is selected, the
ユーザがシャッターキー8を全押しすると動画撮像を開始すると共に(ステップS2)、自動焦点調整機能がオンか否かを調べ、オンの場合はステップS4に進み、そうでない場合は他の処理(例えば、通常の動画撮像処理)に進む(ステップS3)。
When the user fully presses the
自動焦点調整機能がオンの場合は、制御部22は被写体までの距離Lの計算用パラメータである、焦点距離f、CCD13のサイズ係数n(つまり、1/nインチCCDとして表す場合のn)、およびCCD13の撮像範囲の高さY1(pixels)をセットする。
When the automatic focus adjustment function is on, the
制御部22は、認識部32を制御して現在スルー表示されている画像(つまり、現在DRAM21に取り込まれている画像データ)中の人物の顔を検出し(ステップS5)、検出した顔の特徴データを抽出する(ステップS6)。なお、図示していないがステップS5で1フレーム分の画像データから顔が検出できない場合(つまり、人物がそのスルー画像のフレームに写っていない場合)は顔が検出されるまで次のフレーム分の画像を取り込んでスルー表示する動作を続けるものとする。また、ステップS5は本発明の被写体検出手段に相当する。
The
次に、制御部22は認識データベース33を参照し(ステップS7)、上記ステップS6で検出した顔の特徴データと認識データベース33に登録されている認識データの顔の特徴データ41とを比較し、特徴量の差が所定の閾値以内のとき認識データ登録済みとしてステップS13に進み、そうでない場合はステップS9に進む(ステップS8)。
Next, the
認識データが登録されていないときは、制御部22は輪郭抽出部34を制御して上記ステップS5で検出した顔を含む被写体人物の輪郭を抽出してその人物の身長がCCD中で占める高さY2(pixels)を求め(ステップS9)、1回だけコントラスト式オートフォーカスを行ってその被写体人物までの距離X0を取得し(ステップS10)、上記ステップS4で設定したCCD13のサイズ係数n、CCD13の撮像範囲の高さY1、上記ステップS9で取得した高さY2、上記ステップS10で取得した距離X0を基に人物の身長LをL=X0×(Y2/Y1)×nとして算出し(ステップS11)、上記ステップS6で取得した顔の特徴データと共に認識データを生成して認識データベース33に登録し、ステップS16に進む(ステップS12)。ここで、ステップS9は本発明の撮像サイズ検出手段に相当する。なお、Y1=480ピクセル(pixels)、Y2=400ピクセルとし、身長=180cmと算出された場合のCCD13の撮像範囲での画像イメージを図6に示す。
When the recognition data is not registered, the
認識データが登録済みのときは、制御部22は認識データベース33に登録されている身長H(身長データ42)を読み出し(ステップS13)、輪郭抽出部34を制御して上記ステップS5で検出した顔を含む被写体人物の輪郭を抽出してその人物の身長がCCD中で占める高さY2を求め(ステップS14)、被写体人物との推計距離Lを算定する(ステップS15)。推計距離Lは、例えば、CCD13の撮像範囲の高さサイズを480ピクセルとしたとき、L={(H×n×f)/11.8}×(Y2/Y1)として算出できる。ここで、Hは実際の身長(=認識データベースに登録されている身長)、fは焦点距離である。ここで、ステップS14、S15は本発明の第1の被写体距離推計手段に相当する。
When the recognition data is already registered, the
次に、制御部22はAF駆動部11−2を制御して算出された推計距離に該当するレンズステップ位置(=レンズアドレス(図4参照))までフォーカスレンズ12−2を移動させてステップS21に進む(ステップS16)。ステップS16は本発明の第1の合焦位置調整制御手段に相当する。
Next, the
制御部22は、認識部32を制御してCCD13を介してDRAM21に取り込まれる1フレーム分の画像データ中の人物の顔を検出し、ステップS18に進む(ステップS17)。なお、図示していないがステップS18で1フレーム分の画像データから顔が検出できない場合(つまり、人物がそのスルー画像のフレームに写っていない場合)は顔が検出されるまで次のフレーム分の画像を取り込んでスルー表示する動作を続けるものとする。
The
制御部22は、輪郭抽出部34を制御して上記ステップS17で検出した顔を含む被写体人物の輪郭を抽出してその人物の身長がCCD中で占める高さY2を求め(ステップS18)、被写体人物との推計距離Lを算出する(ステップS19)。推計距離Lは上記ステップS15の説明で述べたと同様にして算出できる。ここで、ステップS18、S19は本発明の第2の被写体距離推計手段に相当する。
The
次に、制御部22はAF駆動部11−2を制御して算出された推計距離Lに該当するレンズステップ位置(=レンズアドレス(図4参照))までフォーカスレンズ12−2を移動させて(ステップS20)、CCD13を介してDRAM21に取り込んだ画像データから1フレーム分の動画像データを生成し(ステップ21)、画像バッファに記憶する(ステップS22)。画像バッファとしてDRAM21の所定領域を用いるようにしてもよいし、専用の画像バッファを設けるようにしてもよい。ここで、ステップS20は本発明の第2の合焦位置調整制御手段に相当する。
Next, the
制御部22は画像バッファが一杯になったか否かを調べ、一杯になった場合はステップS24に進み、そうでない場合はステップS17に戻る(ステップS23)。
The
画像バッファが一杯になった場合は、制御部22はデータ圧縮・伸張回路27を制御して動画像データの圧縮処理を行うと共に、メディアコントローラ20を制御して圧縮動画像データを記録メディア29に記録する(ステップS24)。
When the image buffer becomes full, the
制御部22はキー入力30からの信号を調べ、ユーザが動画撮像終了操作(例えば、シャッターキー8の全押し)を行った場合は動画撮像を終了し、そうでない場合はステップS17に戻って動画撮像を続行する(ステップS25)。
The
上記図5のフローチャートに示した動作により、デジタルカメラ100は人物の顔を認識し、その人物像のCCD13の撮像範囲における高さを検出してカメラと被写体人物との推計距離を得てフォーカスレンズを移動させるので、コントラスト方式のオートフォーカスの場合のようにレンズ位置を合焦位置に収斂させるためのレンズ走査を必要とせず、動画撮像中に図16に示すようにピントがふらつくようなことが生じない。
Through the operation shown in the flowchart of FIG. 5, the
(変形例1)
上記図5のフローチャートに示した例では、ステップS14若しくはステップS18で抽出した人物の輪郭61が図7に示すようにフレーム内に収まらない場合は身長を基にした被写体人物との距離Lを推計できないこととなる。このような場合には顔62の縦サイズを基に距離Lを推計することができる。この場合、認識データベース33は図3(b)に示すように、顔の特徴データ41、顔の縦サイズ42、および身長43を含む認識データからなるものとする。
(Modification 1)
In the example shown in the flowchart of FIG. 5, if the
図8は変形例1に係る被写体認識による自動焦点調整時の制御動作を示すフローチャートであり、図8のフローチャートのステップS1〜S14、S16〜S18、S20〜S25の動作は、ステップS11を「・・人物の身長および顔の縦サイズを算出し、」ステップS12で「認識データベースに特徴データと共にステップS11で取得した物の身長および顔の縦サイズを含む認識データを生成して認識データベース33に登録し、ステップS17に進む」と変更する以外は、図5に示したフローチャートのステップS1〜S13、S16〜S18、S20〜S25の動作と同様である。
FIG. 8 is a flowchart showing a control operation at the time of automatic focus adjustment by subject recognition according to the
図8において、ステップS14(若しくはステップS18)で顔を含む被写体人物の輪郭を抽出してその人物の身長がCCD中で占める高さY2を求めたあと(図5参照)、制御部22は高さY2とフレームの縦サイズを比較し、高さY2がフレームの縦サイズを超える場合、つまり、被写体人物の全身像がフレーム内に収まらない場合はステップS15−2に進み、高さY2がフレームの縦サイズ以内の場合はステップS15−5に進む(ステップS15−1)。
In FIG. 8, after extracting the contour of the subject person including the face in step S14 (or step S18) and obtaining the height Y2 that the person's height occupies in the CCD (see FIG. 5), the
身長がフレームの縦サイズを超える場合は、制御部22は認識データ40から顔の縦サイズhを読み出し(ステップS15−2)、更に、CCD中で顔の縦サイズが占める高さY3を検出し(ステップS15−3)、高さY3つまり顔サイズを基にして被写体人物との推計距離Lを算出し、ステップS16(若しくはステップS20)に進む(ステップS15−4)。推計距離Lは、例えば、CCD13の撮像範囲の高さサイズを480ピクセルとしたとき、L={(h×n×f)/11.8}×(Y2/Y1)として算出できる。ここで、hは実際の顔の縦サイズ(=認識データベース33に登録されている顔の縦サイズ)、fは焦点距離である。
If the height exceeds the vertical size of the frame, the
身長がフレームの縦サイズ内の場合は、高さY2つまり身長を基にして被写体人物との推計距離Lを算出し、ステップS16(若しくはステップS20)に進む(ステップS15−5)。この場合の推計距離Lは、例えば、CCD13の撮像範囲の高さサイズを480ピクセルとしたとき、L={(H×n×f)/11.8}×(Y2/Y1)として算出できる。ここで、Hは実際の身長(=認識データベース33に登録されている身長)、fは焦点距離である。ここで、ステップS14、S15−1〜S15−5は本発明の第1の被写体距離推計手段に相当し、ステップS18、S19−1〜S19−5の動作はステップS14、S15−1〜S15−5の動作と同様であり、本発明の第2の被写体距離推計手段に相当する。
If the height is within the vertical size of the frame, the estimated distance L from the subject person is calculated based on the height Y2, that is, the height, and the process proceeds to step S16 (or step S20) (step S15-5). The estimated distance L in this case can be calculated as L = {(H × n × f) /11.8} × (Y2 / Y1), for example, when the height size of the imaging range of the
上記図8に示したフローチャートの動作により、動画撮像中に被写体人物が近づきすぎてその全身像がフレーム内に収まらなくなったような場合にも被写体人物との距離Lを推計できるので、近距離の場合も被写体に追従して合焦させることができる。 The operation of the flowchart shown in FIG. 8 allows the distance L to the subject person to be estimated even when the subject person approaches too much during video shooting and the whole body image does not fit in the frame. Even in this case, the subject can be focused and focused.
上記変形例1では被写体人物が近づきすぎてその全身像がフレーム内に収まらなくなったような場合に認識データ40に記憶されている顔のサイズを検出するようにしたが、認識データ40に顔のサイズが登録されていなくても身長が登録されていれば、登録されている身長を基に顔のサイズを得ることができるので、認識された顔のサイズのCCD13の撮影範囲内での高さと身長から取得した顔のサイズから被写体人物とカメラとの距離を算出できる。顔のサイズPは、例えば、登録されている身長をQとすれば、P=Q/Rとして得ることができる。ここで、Rは係数であり、性別や年齢層、若しくは人種によって異なる値にしてもよい。
In the first modification, the face size stored in the
(変形例2)
上記図5のフローチャートに示した例では、被写体人物が1人の場合を例としたが、本発明の被写体認識による自動焦点調整方法は被写体人物が複数の場合にも適用することができる。
図9は被写体人物が複数の場合の自動焦点調整方法の説明図であり、複数の人物のうち最もカメラに近い人に選択的に焦点を合わせる例を示す。図9の例で、人物91、92、93のうちカメラとの距離が2mで最も近い人物92に自動的に焦点を合わせるようにする。具体的には図5のフローチャートのステップS4で複数の顔を抽出した場合は抽出した人数分ステップS5〜S15の処理を繰り返してそれぞれの人物とカメラとの距離を求め、ステップS16で算出された最も短い推計距離lに該当するレンズステップ位置(=レンズアドレス(図4参照))までフォーカスレンズ12−2を移動させてステップS21に進むようにし、ステップS17では上記ステップS16で合焦したカメラに最も近い人物(つまり、モット裳大写しになっている人物)を抽出するようにする。
(Modification 2)
In the example shown in the flowchart of FIG. 5 above, the case where there is one subject person is taken as an example, but the automatic focus adjustment method by subject recognition of the present invention can also be applied to a case where there are a plurality of subject persons.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an automatic focus adjustment method when there are a plurality of subject persons, and shows an example of selectively focusing on a person closest to the camera among a plurality of persons. In the example of FIG. 9, the
(変形例3)
上記図9に示した例では複数の人物のうち最もカメラに近い人に選択的に焦点を合わせるようにしたが、複数の人物とカメラとの平均的距離に選択的に焦点を合わせるようにしてもよい。例えば、図10に示す人物91、92、93の3人とカメラとの距離をそれぞれ2m、3.3m、4.1mとするとき、カメラとの距離範囲2m〜4.1mができるだけ被写界深度に収まるような位置(=2.7m)に自動的に焦点を合わせるようにする。具体的には、図5のフローチャートのステップS4で複数の顔を抽出した場合は抽出した人数分ステップS5〜S15の処理を繰り返してそれぞれの人物とカメラとの距離を求め、ステップS15でそれらの距離のうちから更にカメラとの距離範囲(最遠距離と最近距離)を取得し、図4に示したような被写界深度対応テーブル(図4の例では被写界深度対応テーブル50)を参照して、カメラとの距離範囲が被写界深度に収まるようなレンズアドレスを求め、ステップS16でそのレンズステップ位置(=レンズアドレス)までフォーカスレンズ12−2を移動させてステップS21に進むようにし、ステップS17〜S25でも同様の動作を繰り返すようにする。このようにすることにより、複数の人物のシャープな映像を撮像することができる。
(Modification 3)
In the example shown in FIG. 9, the focus is selectively on the person closest to the camera among the plurality of persons. However, the focus is selectively focused on the average distance between the plurality of persons and the camera. Also good. For example, when the distance between the three
(変形例4)
上記図5のフローチャートでは、CCD13中で被写体人物の大きさが変化するとそれに基づいて推計距離Lを算出し、直ちにステップS20で、算出された推計距離Lに該当するレンズステップ位置(=レンズアドレス)までフォーカスレンズ12−2を移動させるようにしたが、直ちにはフォーカスレンズ12−2の移動を行わず、被写界深度から外れそうになった場合に低速でフォーカスレンズの移動を行うようにしてもよい。また、その制御にある程度のヒステリシス特性を持たせるようにしてもよい。
(Modification 4)
In the flowchart of FIG. 5, when the size of the subject person changes in the
図11は被写体人物の大きさの変化に伴う被写界深度の変化の説明図であり、図11(a)〜図11(c)は被写体人物131の大きさの変化の例、図11(d)〜図11(f)は被写体人物131の変化に応じて変化する被写界深度の例を示す。
図11(a)に示すように被写体人物111とカメラとの距離Lが1.8mとすると距離Lは図11(d)に示すように被写界深度2m〜3m内にある。次に、図11(b)に示すようにカメラ視野内の被写体人物111の大きさが変化して距離L=2.8mになると、距離Lは図11(e)に示すように被写界深度2m〜3mの範囲内にあるが被写体人物131の大きさがこのまま変化すると被写界深度をはみ出しそうである。そこで、図11(c)に示すように距離L=2.8mの時点で距離Lを含む次の被写界深度(図11(f)の被写界深度2.5m〜4.4mのレンズステップ位置(=レンズアドレス)までフォーカスレンズ12−2を移動させるようにする。
FIG. 11 is an explanatory diagram of changes in the depth of field accompanying changes in the size of the subject person, and FIGS. 11A to 11C are examples of changes in the size of the
If the distance L between the
図12は変形例4に係る被写体認識による自動焦点調整時の制御動作を示すフローチャートであり、図5のステップS20に代えて下記ステップS20−1〜S20−5を設けた例である。
FIG. 12 is a flowchart showing a control operation at the time of automatic focus adjustment by subject recognition according to the
図12において、ステップS19で被写体人物とカメラとの推計距離Lが算定されると、制御部22は被写界深度対応テーブル(例えば、図4の被写界深度対応テーブル50)を距離Lでサーチして、距離Lが被写界深度の範囲内(図4の例では前側被写界深度52と後側被写界深度53)の間にあるレンズアドレスを取り出す(ステップS20−1)。
In FIG. 12, when the estimated distance L between the subject person and the camera is calculated in step S19, the
制御部22は被写界深度対応テーブルから取り出したレンズアドレスが複数あるか否かを調べ、複数ある場合はステップS20−6)に進み、1つの場合はステップS20−4に進む(ステップS20−2)。
The
距離Lが複数組の被写界深度の範囲内の間にある場合は、制御部22は距離Lが前回の距離より増加したか減少したかを調べ、増加した場合(つまり、被写体人物との距離が長くなった場合)はステップS20−4に進み、減少した場合(被写体人物との距離が短くなった場合)はステップS20−5に進む(ステップS20−3)。
If the distance L is within the range of multiple sets of depth of field, the
距離Lが前回の距離より増加した場合は、距離Lが被写界深度の後側被写界深度(図4参照)と最も離れている被写界深度のレンズアドレスを取り出すものとする(ステップS20−4)。例えば、図11(b)に示したように距離L=2.8の場合、図4の被写界深度対応テーブル50をサーチすると被写界深度2m〜3m(レンズアドレス=3)と被写界深度2.5m〜4.4m(レンズアドレス2)の範囲内に距離L=2.8が収まる。このような場合、後側被写界深度と距離Lの差はレンズアドレス3の場合は△D3=3m−2.8m=0.2mとなり、レンズアドレス2の場合は△D2=4.4m−2.8m=1.4mとなる。したがって△D3<△D2となり、図11(c)に示す被写界深度2.5m〜4.4mに対応するレンズアドレス2が取得されることなる。
When the distance L increases from the previous distance, the lens address of the depth of field that is farthest from the rear depth of field (see FIG. 4) is extracted. S20-4). For example, when the distance L = 2.8 as shown in FIG. 11B, searching the depth-of-field correspondence table 50 in FIG. 4 results in a depth of field of 2 m to 3 m (lens address = 3). The distance L = 2.8 falls within the range of the depth of field 2.5 m to 4.4 m (lens address 2). In such a case, the difference between the rear depth of field and the distance L is ΔD3 = 3 m−2.8 m = 0.2 m for the
距離Lが前回の距離より減少した場合は、距離Lが被写界深度の前側被写界深度(図4参照)と最も離れている被写界深度のレンズアドレスを取り出すものとする(ステップS20−5)。例えば、距離L=2.8の場合、図4の被写界深度対応テーブル50をサーチすると被写界深度2m〜3m(レンズアドレス=3)と被写界深度2.5m〜4.4m(レンズアドレス2)の範囲内に距離L=2.8が収まる。このような場合、距離Lと前側被写界深度の差はレンズアドレス3の場合は△D3=2.8m−2m=0.8mとなり、レンズアドレス2の場合は△D2=(2.8−2.5m=0.3mとなる。したがって△D3>△D2となり、被写界深度2.5m〜3mに対応するレンズアドレス3が取得されることなる。
If the distance L has decreased from the previous distance, the lens address of the depth of field that is farthest from the front depth of field (see FIG. 4) of the depth of field is extracted (step S20). -5). For example, when the distance L = 2.8, searching the depth-of-field correspondence table 50 in FIG. 4 searches the depth of
制御部22は、AF駆動部11−2を制御して上記ステップS20−1、S20−4若しくはステップ20−5で取得したレンズステップ位置(=レンズアドレス)までフォーカスレンズ12−2を移動させてステップS21に進む(ステップS20−6)。
The
上記図12のフローチャートに示すように、被写界深度が少し重複した被写界深度テーブルを用いることにより、ピントの急激な変化が生じないので不自然感がなく、コントラスト方式のオートフォーカスにより動画を撮像する際に生じる「ピントがふらふらする」感じ(図16参照)を低減することができる。 As shown in the flowchart of FIG. 12 above, by using a depth-of-field table in which the depth of field is slightly overlapped, there is no unnatural feeling because there is no sudden change in focus. It is possible to reduce the “smoothness” feeling (see FIG. 16) that occurs when an image is captured.
(実施形態2)
上記実施形態1およびその各変形例では人物のみを被写体とし、顔や身体を自動認識してその縦方向のサイズを基にCCD13中の被写体人物の縦サイズを求め、それを基に被写体との推計距離Lを算出し、算出された推計距離Lに該当するレンズステップ位置にフォーカスレンズ12−2を移動させるようにしたが、本発明はその一部を変更することにより被写体が人物以外の場合にも適用することができる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment and the modifications thereof, only a person is a subject, the face and body are automatically recognized, the vertical size of the subject person in the
図13は本実施形態による被写体認識方法の説明図である。本実施形態では動画撮像準備時(図5のステップS1〜S16に相当)にスルー表示される画像中に図示のような枠131(被写体サイズ検出用の指標)を表示し、その大きさを変化させて合焦対象とする被写体132を枠内収めるようにしたあと被写体132までの距離を1回だけ測定し、枠131の像の高さを検出する。また、このとき取得した枠131の縦サイズHを被写体152の縦サイズとして認識データベース33に登録し、撮像時の推計距離算出時に用いるようにする。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a subject recognition method according to this embodiment. In this embodiment, a frame 131 (indicator for subject size detection) as shown in the figure is displayed in the through-displayed image at the time of moving image imaging preparation (corresponding to steps S1 to S16 in FIG. 5), and its size is changed. Then, after the subject 132 to be focused is placed within the frame, the distance to the subject 132 is measured only once, and the height of the image of the
図14は本実施形態に係る被写体認識による自動焦点調整時の制御動作を示すフローチャートであり、図5(および図12)のステップS9、S10〜S12に代えて下記ステップS9−1〜S9−4、およびステップS10〜S12を設けた例である。なお、本実施形態では図5(および図12)のフローチャートのステップS1〜S8、ステップS13〜S25とそれら各ステップの説明において「身長」を「枠の縦サイズ」、「被写体人物」を「被写体」、「顔」を「被写体の特定部分」と読み替えるものとする。また、認識データ40の説明においても「身長」を「枠の縦サイズ」、「被写体人物」を「被写体」、「顔」を「被写体の特定部分」と読み替えるものとする。
FIG. 14 is a flowchart showing a control operation at the time of automatic focus adjustment by subject recognition according to the present embodiment. Steps S9-1 to S9-4 shown below are substituted for steps S9 and S10 to S12 in FIG. 5 (and FIG. 12). , And steps S10 to S12. In this embodiment, in the steps S1 to S8 and steps S13 to S25 in the flowchart of FIG. 5 (and FIG. 12) and the description of each step, “height” is “vertical frame size” and “subject person” is “subject”. ”And“ face ”are read as“ specific part of the subject ”. Also in the description of the
図14において、ステップS8で認識データが登録されていないと判定されたときは、制御部22は枠131をLD26に表示してユーザに大きさを変化させ、所望の被写体を囲むように促す(ステップS9−1)。
In FIG. 14, when it is determined in step S8 that the recognition data is not registered, the
ユーザはカーソルキー5を用いて枠131の大きさを変化させると共にカメラを移動させて枠131内に所望被写体132が収まるようにするので、制御部22はキー入力部30からの信号を調べ、カーソルキー5の操作に応じてLCD26に表示される枠131の大きさを変化させ(ステップS9−2)、確認操作(この例ではSETキー6の押し下げ)があると(ステップS9−3)、制御部22はその枠の縦サイズがCCD中で占める高さY2(pixels)を求め、ステップS10に進む(ステップS9−4)。ステップS9−2での枠131の拡大/縮小操作は、例えばカーソルキー5を右(>)操作すると所定分枠131を拡大し、カーソルキー5を右(>)操作すると所定分枠131を縮小するようにできる。また、枠131が被写体132に外接する程度まで拡大/縮小操作することが望ましい。
Since the user changes the size of the
次に、制御部22は枠131内に存在する被写体に対し1回だけコントラスト式オートフォーカスを行ってその被写体132までの距離X0を取得し、ステップS11に進み(ステップS10)、上記ステップS4で設定したCCD13のサイズ係数n、CCD13の撮像範囲の高さY1、上記ステップS9−4で取得したCCD13中の被写体像132の高さY2、上記ステップS10で取得した距離X0を基に被写体の縦サイズをL=X0×(Y2/Y1)×nとして算出し(ステップS11)、上記ステップS6で取得した被写体の特徴データと共に認識データを生成して認識データベース33に登録し、ステップS16に進む(ステップS12)。これにより、以降のオートフォーカス(つまり、ステップS17〜S20のオートフォーカス動作)では被写体132の像がCCD13中に占める高さY2のみが推計距離Lの変数となる。
Next, the
上記図16のフローチャートに示した動作により、ユーザは動画撮像開始時にスルー表示される画像中所望の被写体の画像を枠で囲むだけでその被写体の動きに追従してその被写体とカメラとの距離を推計し、フォーカスレンズをその推計距離に応じた位置に移動させてピントを合わせることができる。 By the operation shown in the flowchart of FIG. 16, the user simply surrounds the image of the desired subject in the through-displayed image at the start of moving image capturing with a frame and follows the movement of the subject to determine the distance between the subject and the camera. Then, the focus lens can be focused by moving the focus lens to a position corresponding to the estimated distance.
以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。例えば、撮像装置という用語は、デジタルカメラ等の電子カメラのほかやカメラ付き携帯電話機や撮像機能を有する情報機器、映像機器などにも適用し得るものである。 As mentioned above, although several Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to said each Example, A various deformation | transformation implementation is possible. For example, the term imaging device can be applied to an electronic camera such as a digital camera, a mobile phone with a camera, an information device having an imaging function, a video device, and the like.
11−2 AF駆動部
12−1 ズームレンズ
12−2 フォーカスレンズ
13 CCD
21 DRAM
22 制御部
26 LCD
27 データ圧縮・伸張部
29 メディアコントローラ
30 記録メディア
32 認識部
33 認識データベース
34 輪郭抽出部
61 被写体人物
62 顔
100 デジタルカメラ
131 被写体
151 枠
11-2 AF Drive Unit 12-1 Zoom Lens 12-2
21 DRAM
22
27 Data compression /
Claims (4)
前記動画撮像手段によって撮像された動画を記録保存する動画記録手段と、
前記動画撮像手段によって撮像される動画を表示する動画表示制御手段と、
被写体の指標を表示する指標表示手段と、
前記動画表示制御手段によって表示される動画像の中の所望の被写体像のサイズと略同じサイズになるように前記指標のサイズを調整するサイズ調整手段と、
前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に動画表示制御手段によって表示される画像の中から前記サイズ調整手段によってサイズが調整された指標像を検出する指標像検出手段と、
前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に被写体までの距離を測定する距離測定手段と、
前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得する特徴データ取得手段と、
前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に該動画撮像手段の撮像範囲における前記指標像のサイズを取得する撮像サイズ取得手段と、
前記距離測定手段によって測定された前記被写体までの距離及び前記撮像サイズ取得手段によって取得された前記指標像のサイズを基に前記被写体の実サイズを推計する被写体サイズ推計手段と、
前記特徴データ取得手段によって取得された特徴データ及び前記被写体サイズ推計手段によって推計された被写体の実サイズデータを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記動画撮像手段によって動画を撮像する際に前記特徴データ取得手段によって被写体の特徴データを取得し、合致する特徴データが前記記憶手段によって記憶されている場合は、前記距離測定手段による距離測定に替えて、該特徴データに対応付けて記憶されている実サイズ及び前記撮像サイズ取得手段によって取得された前記指標像のサイズを基に被写体距離を推計する被写体距離推計手段と、
前記被写体距離推計手段によって推計された被写体距離及び前記距離測定手段により測定された被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動する合焦位置調整制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 A moving image capturing means for capturing a moving image;
Moving image recording means for recording and storing the moving image captured by the moving image capturing means;
Moving image display control means for displaying a moving image captured by the moving image capturing means;
Index display means for displaying the index of the subject;
Size adjusting means for adjusting the size of the index so as to be substantially the same size as the size of a desired subject image in the moving image displayed by the moving image display control means;
Index image detecting means for detecting an index image whose size is adjusted by the size adjusting means from images displayed by the moving picture display control means when capturing a moving image by the moving image capturing means;
Distance measuring means for measuring a distance to a subject when the moving image is picked up by the moving image pickup means;
Feature data acquisition means for acquiring feature data of a subject when the moving image is picked up by the moving image pickup means;
An imaging size acquisition unit that acquires a size of the index image in an imaging range of the video imaging unit when capturing a video by the video imaging unit;
Subject size estimation means for estimating the actual size of the subject based on the distance to the subject measured by the distance measurement means and the size of the index image acquired by the imaging size acquisition means;
Storage means for storing the characteristic data acquired by the characteristic data acquisition means and the actual size data of the subject estimated by the subject size estimation means in association with each other;
When the moving image is picked up by the moving image pickup means, the characteristic data of the subject is acquired by the characteristic data acquisition means, and when the matching characteristic data is stored in the storage means, the distance measurement by the distance measurement means is replaced. Subject distance estimation means for estimating the subject distance based on the actual size stored in association with the feature data and the size of the index image acquired by the imaging size acquisition means ;
Focusing position adjustment control means for moving the focus lens to a position corresponding to the subject distance estimated by the subject distance estimation means and the subject distance measured by the distance measurement means ;
An imaging apparatus comprising:
前記合焦位置調整制御手段は、被写体距離が増加した場合には前記複数のレンズアドレスに対応する被写界深度の後側被写界深度から被写体距離を差し引いた値が最大の被写界深度に対応するレンズアドレスにフォーカスレンズを移動し、被写体距離が減少した場合には、前記被写体距離から前記複数のレンズアドレスに対応する被写界深度の前側被写界深度を差し引いた値が最大の被写界深度に対応するレンズアドレスにフォーカスレンズを移動することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 A distance increase / decrease determination unit that determines whether the subject distance has increased or decreased when there are a plurality of lens addresses indicating a range of depth of field including the subject distance estimated by the subject distance estimation unit;
When the subject distance increases, the focus position adjustment control unit has a maximum depth of field that is obtained by subtracting the subject distance from the rear depth of field corresponding to the plurality of lens addresses. When the focus lens is moved to the lens address corresponding to, and the subject distance decreases, the value obtained by subtracting the front depth of field of the depth of field corresponding to the plurality of lens addresses from the subject distance is the maximum. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the focus lens is moved to a lens address corresponding to a depth of field.
被写体の指標を表示する工程と、
表示されている動画像の中の所望の被写体像のサイズと略同じサイズになるように前記指標のサイズを調整する工程と、
動画を撮像する際に表示される動画像の中から、前記サイズ調整済みの指標を検出する工程と、
動画を撮像する際に被写体までの距離を測定する工程と、
動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得する工程と、
動画を撮像する際に撮像素子の撮像範囲における前記指標像のサイズを取得する工程と、
測定された前記被写体までの距離及び取得された前記指標像のサイズを基に前記被写体の実サイズを推計する工程と、
取得された特徴データ及び推計された被写体の実サイズデータを対応付けて記憶手段に記憶する工程と、
動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得し、合致する特徴データが前記記憶手段によって記憶されている場合は、前記距離を測定する工程による距離測定に替えて、該特徴データに対応付けて記憶されている実サイズ及び前記指標像のサイズを基に被写体距離を推計する工程と、
前記被写体距離を推計する工程によって推計された被写体距離及び前記距離を測定する工程によって測定された被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動する工程と、
を備えたことを特徴とする自動焦点調整方法。 Displaying a moving image captured during moving image capturing;
A process of displaying an index of a subject;
Adjusting the size of the indicator so as to be approximately the same size as the size of a desired subject image in the displayed moving image;
A step of detecting the size-adjusted index from a moving image displayed when capturing a moving image;
Measuring the distance to the subject when capturing a video;
Acquiring feature data of a subject when capturing a video;
Obtaining a size of the index image in an imaging range of the imaging device when capturing a moving image;
Estimating the actual size of the subject based on the measured distance to the subject and the size of the acquired index image;
Storing the acquired feature data and the estimated actual size data of the subject in a storage unit in association with each other;
When the feature data of the subject is acquired when the moving image is captured and the matching feature data is stored in the storage unit, the feature data is associated with the feature data instead of the distance measurement in the step of measuring the distance. Estimating the subject distance based on the stored actual size and the size of the index image;
A step of moving the focus lens to a position corresponding to the subject distance measured by measuring the estimated subject distance and the distance by the step of estimating the object distance,
An automatic focus adjustment method characterized by comprising:
動画を撮像する機能と、撮像された動画を記録保存する機能と、撮像される動画を表示する機能と、
被写体の指標を表示する機能と、
表示されている動画像の中の所望の被写体像のサイズと略同じサイズになるように前記指標のサイズを調整する機能と、
動画を撮像する際に表示される動画の中から、前記サイズ調整済みの指標像を検出する機能と、
動画を撮像する際に被写体までの距離を測定する機能と、
動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得する機能と、
動画を撮像する際に撮像素子の撮像範囲における前記指標像のサイズを取得する機能と、
測定された前記被写体までの距離及び取得された前記指標像のサイズを基に前記被写体の実サイズを推計する機能と、
取得された特徴データ及び推計された被写体の実サイズデータを対応付けて記憶手段に記憶する機能と、
動画を撮像する際に被写体の特徴データを取得し、合致する特徴データが前記記憶手段によって記憶されている場合は、前記距離を測定する機能による距離測定に替えて、該特徴データに対応付けて記憶されている実サイズ及び前記指標像のサイズを基に被写体距離を推計する機能と、
前記被写体距離を推計する機能によって推計された被写体距離及び前記距離を測定する機能によって測定された被写体距離に対応する位置にフォーカスレンズを移動する機能と、
を実行させるプログラム。 On the computer,
A function of capturing a moving image, a function of recording and saving the captured moving image, a function of displaying a captured moving image,
A function to display the index of the subject,
A function of adjusting the size of the indicator so as to be approximately the same size as the size of a desired subject image in the displayed moving image;
From the moving image displayed at the time of capturing a moving, a function of detecting the size adjusted target images,
The ability to measure the distance to the subject when capturing a video;
A function to acquire subject characteristic data when capturing a video;
A function of acquiring the size of the index image in the imaging range of the image sensor when capturing a moving image;
A function of estimating the actual size of the subject based on the measured distance to the subject and the size of the acquired index image;
A function of storing the acquired feature data and the estimated actual size data of the subject in a storage unit in association with each other;
When feature data of a subject is acquired when capturing a moving image and matching feature data is stored in the storage unit, the feature data is associated with the feature data instead of the distance measurement by the function of measuring the distance. A function for estimating the subject distance based on the stored actual size and the size of the index image;
And ability to move the focus lens to a position corresponding to the subject distance measured by the ability to measure the estimated subject distance and the distance by the ability to estimate the object distance,
A program that executes
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