JP5098917B2 - 構図判定装置、構図判定方法、プログラム - Google Patents
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Description
良好な構図とするための一般的、基本的な手法はいくつかあるものの、一般のカメラユーザが良い構図の写真を撮影することは、写真撮影に関する充分な知識、熟練した技術を持っていない限り、決して簡単なことではない。このことからすると、例えば良好な構図の写真画像を手軽で簡単に得ることのできる技術構成が求められることになる。
また、特許文献2には、自動追尾装置として、人物を自動追尾する場合に、人物の顔が画面中央となるように画面上の人物像全体の面積に対してその人物上の上側から20%の面積となる位置を画面中央にして追尾することによって人物の顔を確実に撮影しながら追尾できるようにした技術が開示されている。
これらの技術構成を構図決定の観点から見れば、人物としての被写体を自動的に探索して、撮影画面において或る決まった構図でその被写体を配置させることが可能となっている。
しかし、上記特許文献による技術では、追尾した被写体をある固定的な構図で配置させることしかできない。従って、被写体の状況などに対応して構図を変更して撮影するようなことはできないことになる。
そこで、本願発明では、例えば写真などとしての画像について良好な構図が手軽に得られるようにするための技術を提案することを目指すこととしたうえで、その際において、被写体の属性にも適応してより適切な構図の決定が行われるようにすることを目的とする。
つまり、1つは画像データを入力して、この画像データの画内容において存在する被写体を検出する被写体検出手段と、上記被写体検出手段により検出された被写体ごとの属性として、上記被写体の年代を検出する属性検出手段と、上記属性検出手段により検出された被写体ごとの属性についての所定の関係性に基づいて構図を判定する構図判定手段と、を備え、上記構図判定手段は、上記被写体ごとに検出された年代に基づいて、大人の被写体と子供の被写体が混在しているときには、大人の被写体と子供の被写体が混在していない場合よりも、画枠内において子供の被写体のほうが中央寄りの配置となるようにして被写体の位置を決定する、構図判定装置とすることとした。
また、他の1つは上記属性検出手段により検出される属性が、被写体の性別であり、上記構図判定手段は、検出された被写体数が2であり、かつ、上記属性検出手段による性別の検出結果に基づいて、2つの検出された被写体の性別が、それぞれ男性と女性である場合には、通常の場合に設定する画枠内の被写体のサイズよりも大きな男性・女性組用の被写体のサイズを設定する、構図判定装置とすることとした。
1.撮像システムの構成
2.基本の構図判定処理例
3.年代に応じた構図判定(第1例)
4.年代に応じた構図判定(第2例)
5.性別に応じた構図判定
6.顔方向に応じた構図判定
7.アルゴリズム
8.変形例
本実施形態の撮像システムの説明に先立ち、本実施形態についての説明を行っていくのにあたり、構図、画枠、画角、撮像視野角、構図なる語を用いることとする。
構図は、ここでは、フレーミングともいわれるもので、例えば画枠内における被写体についてのサイズ設定も含めたうえでの配置状態をいう。
画枠は、例えば画像が嵌め込まれるようにしてみえる一画面相当の領域範囲をいい、一般には縦長若しくは横長の長方形としての外枠形状を有する。
画角は、ズーム角などともいわれるもので、撮像装置の光学系におけるズームレンズの位置によって決まる画枠に収まる範囲を角度により表したものである。一般的には、撮像光学系の焦点距離と、像面(イメージセンサ、フィルム)のサイズによって決まるものとされているが、ここでは、焦点距離に対応して変化し得る要素を画角といっている。
撮像視野角は、定位置に置かれた撮像装置により撮像して得られる画像の画枠に収まる範囲について、上記の画角に加え、パン(水平)方向における振り角度と、チルト(垂直)方向における角度(仰角、俯角)により決まるものをいう。
例えば、構図は、画像視野角によって決まる画枠内に収まる被写体の配置状態を指すものとなる。
この図に示されるように、本実施形態の撮像システムは、デジタルスチルカメラ1と雲台10とから成る。
デジタルスチルカメラ1は、本体正面側のパネルに設けられているレンズ部3によって撮像して得られる撮像光に基づいて静止画像データを生成し、これを内部に装填されている記憶媒体に記憶させることが可能とされている。つまり、写真として撮影した画像を、静止画像データとして記憶媒体に記憶保存させる機能を有する。このような写真撮影を手動で行うときには、ユーザは、本体上面部に設けられているシャッター(レリーズ)ボタンを押し操作する。
雲台10のパン・チルト機構により与えられるデジタルスチルカメラ1のパン方向、チルト方向それぞれの動き方は例えば図2(a)(b)に示されるものとなる。図2(a)(b)は、雲台10に取り付けられているとされるデジタルスチルカメラ1を抜き出して、それぞれ、平面方向、側面方向より見たものである。
先ずパン方向については、デジタルスチルカメラ1の本体横方向と図2(a)に示される直線X1とが同じ向きとなる位置状態を基準にして、例えば回転軸Ct1を回転中心として回転方向+αに沿った回転が行われることで、右方向へのパンニングの動きが与えられる。また、回転方向−αに沿った回転が行われることで、左方向へのパンニングの動きが与えられる。
また、チルト方向については、デジタルスチルカメラ1の本体縦方向が垂直方向の直線Y1と一致する位置状態を基準にして、例えば回転軸Ct2を回転中心として回転方向+βへの回転が行われることで、下方向へのパンニングの動きが与えられる。また、回転方向−βへの回転が行われることで、上方向へのパンニングの動きが与えられる。
なお、図2(a)(b)に示される、±α方向、及び±β方向のそれぞれにおける最大可動回転角度については言及していないが、被写体の捕捉の機会をできるだけ多くするべきことを考慮するのであれば、できるだけ最大可動回転角度を大きく取ることが好ましいことになる。
この図において、先ず、光学系部21は、例えばズームレンズ、フォーカスレンズなども含む所定枚数の撮像用のレンズ群、絞りなどを備えて成り、入射された光を撮像光としてイメージセンサ22の受光面に結像させる。
また、光学系部21においては、上記のズームレンズ、フォーカスレンズ、絞りなどを駆動させるための駆動機構部も備えられているものとされる。これらの駆動機構部は、例えば制御部27が実行するとされるズーム(画角)制御、自動焦点調整制御、自動露出制御などのいわゆるカメラ制御によりその動作が制御される。
信号処理部24では、A/Dコンバータ23から出力されるデジタルの撮像信号について、例えば1つの静止画 (フレーム画像)に相当する単位で取り込みを行い、このようにして取り込んだ静止画単位の撮像信号について所要の信号処理を施すことで、1枚の静止画に相当する画像信号データである撮像画像データ(撮像静止画像データ)を生成することができる。
エンコード/デコード部25は、信号処理部24から出力されてくる静止画単位の撮像画像データについて、所定の静止画像圧縮符号化方式により圧縮符号化を実行したうえで、例えば制御部27の制御に応じてヘッダなどを付加して、所定形式に圧縮された撮像画像データの形式に変換する。そして、このようにして生成した撮像画像データをメディアコントローラ26に転送する。メディアコントローラ26は、制御部27の制御に従って、メモリカード40に対して、転送されてくる撮像画像データを書き込んで記録させる。この場合のメモリカード40は、例えば所定規格に従ったカード形式の外形形状を有し、内部には、フラッシュメモリなどの不揮発性の半導体記憶素子を備えた構成を採る記憶媒体である。なお、画像データを記憶させる記憶媒体については、上記メモリカード以外の種別、形式などとされてもよい。
このためには、制御部27が撮像画像データを指定して、メディアコントローラ26に対してメモリカード40からのデータ読み出しを命令する。この命令に応答して、メディアコントローラ26は、指定された撮像画像データが記録されているメモリカード40上のアドレスにアクセスしてデータ読み出しを実行し、読み出したデータを、エンコード/デコード部25に対して転送する。
また、この場合のフラッシュメモリ30は、例えばユーザ操作や動作履歴などに応じて変更(書き換え)の必要性のある各種の設定情報などを記憶させておくために使用する不揮発性の記憶領域として設けられるものである。なおROM28について、例えばフラッシュメモリなどをはじめとする不揮発性メモリを採用することとした場合には、フラッシュメモリ30に代えて、このROM28における一部記憶領域を使用することとしてもよい。
先に述べたように、雲台10は、パン・チルト機構を備えるものであり、これに対応する部位として、パン機構部53、パン用モータ54、チルト機構部56、チルト用モータ57を備える。
パン機構部53は、雲台10に取り付けられたデジタルスチルカメラ1について、図2(a)に示したパン(横)方向の動きを与えるための機構を有して構成され、この機構の動きは、パン用モータ54が正逆方向に回転することによって得られる。同様にして、チルト機構部56は、雲台10に取り付けられたデジタルスチルカメラ1について、図2(b)に示したチルト(縦)方向の動きを与えるための機構を有して構成され、この機構の動きは、チルト用モータ57が正逆方向に回転することによって得られる。
同様にして、チルト機構部56の動きを制御するときには、制御部51は、チルト機構部56に必要な移動量と移動方向に対応した制御信号をチルト用駆動部58に対して出力する。チルト用駆動部58は、入力される制御信号に対応したモータ駆動信号を生成してチルト用モータ57に出力する。このモータ駆動信号によりチルト用モータ57が、例えば所要の回転方向及び回転角度で回転し、この結果、チルト機構部56も、これに対応した移動量と移動方向により動くようにして駆動される。
この図において、デジタルスチルカメラ1は、撮像記録ブロック61、構図判定ブロック62、パン・チルト・ズーム制御ブロック63、及び通信制御処理ブロック64を備えて成るものとされている。
この場合の撮像記録ブロック61における撮像画像データの記録(撮像記録)は、構図判定ブロックの指示、制御により実行される。
本実施形態においては、この構図判定に際して、被写体検出により検出された被写体ごとに、後述する属性についての検出も行う。そして、構図判定処理に際しては、この検出された属性を利用して最適とされる構図を判定する。さらに、判定した構図による画内容の撮像画像データが得られるようにするための構図合わせ制御も実行する。
ここで、構図判定ブロック62が実行する被写体検出処理(初期顔枠の設定を含む)は、図3との対応では信号処理部24が実行するようにして構成できる。また、この信号処理部24による被写体検出処理は、DSP(Digital signal Processor)による画像信号処理として実現できる。つまり、DSPに与えるプログラム、インストラクションにより実現できる。
また、構図判定ブロック62が実行する顔枠の修正、及び構図判定、構図合わせ制御は、制御部27としてのCPUがプログラムに従って実行する処理として実現できる。
また、例えば判定された適切画角を得るためのズーム位置を求め、このズーム位置となるようにして、撮像記録ブロック61が備えるとされるズーム機構を制御する。
通信制御ブロック71は、デジタルスチルカメラ1側の通信制御ブロック64との間での通信を実行するための部位であり、上記のパン・チルト制御信号を受信した場合には、このパン・チルト制御信号をパン・チルト制御処理ブロック72に対して出力する。
このパン・チルト制御処理ブロック72は、入力したパン・チルト制御信号に応じて、ここでは図示していないパン駆動機構部、チルト駆動機構部を制御する。これにより、最適構図に応じて必要な水平視野角と垂直視野角を得るためのパンニング、チルティングが行われる。
本実施形態の撮像システムによる、被写体検出処理によって複数の被写体が検出された場合の基本的な構図判定処理について説明する。なお、ここでは、説明を分かりやすいものとすることの便宜上、2つの被写体が検出された場合を例に挙げる。
上記被写体検出処理の具体的手法としては、顔検出の技術を用いることができる。この顔検出の方式、手法はいくつか知られているが、本実施形態においてはどの方式を採用するのかについては特に限定されるべきものではなく、検出精度や設計難易度などを考慮して適当とされる方式が採用されればよい。
そのうえで本実施形態では、例えば上記のようにして顔検出を応用して被写体検出を行うことに応じて、検出した被写体、即ち検出した顔の画像領域部分を基にして、その被写体についての重心(被写体重心)を設定する。以降の説明から理解されるように、この被写体重心は、構図判定処理のために有効に利用される。
被写体重心の設定の仕方についてはいくつか考えられる。最も簡単な例としては、検出した被写体の顔部分領域に対応して方形の枠(顔枠)を設定したうえで、この顔枠としての四角形の対角線の交点を、被写体重心とするものである。
総合被写体重心の設定の仕方についてもいくつか考えられる。図6では、検出された被写体が2つである場合に対応するものとして、2つの被写体の被写体重心G1,G2を結ぶ線分の中点を総合被写体重心Gtとして設定するものとしている。
ちなみに、この図に示される目標位置TPは、いわゆる三分割法に従って設定されている。しかし、これは一例であり、構図判定処理として、画枠300における目標位置TPを、どのような概念、構図決定手法に基づいて決定するのかについては限定されるべきではない。
なお、判定した構図となるようにしてパン・チルト・ズームの制御を行うことについては「構図合わせ制御」ともいう。また、構図判定処理と構図合わせ制御を合わせて「構図制御」ともいう。
ちなみに、このような被写体の配置は、例えば三分割法の下では良い構図の典型の1つとされている。
図8に示される画枠300内には2つの被写体SBJa、SBJcが検出されており、その位置としては、ほぼ横並びになっている。この点では、図6の場合と同様となる。
但し、図8においては、人物である被写体に関する年代の属性について、被写体SBJaは大人であり、被写体SBJcは子供であるとする。つまり、画枠内に存在する被写体の属性としてみたときに、大人と子供という関係性を有しているものである。
このための構図判定処理として、図8の場合には次のようになる。
この場合においても、基本の構図判定処理の場合と同様に、大人の被写体SBJaと子供の被写体SBJcのそれぞれについて、被写体重心G1,G2を設定する。そして、被写体重心G1,G2を結ぶ線分上において総合被写体重心Gtを設定するのであるが、この際において、図示するように、予め定めた重み付けに応じた比率により、線分の中点よりも子供の被写体SBJcの重心G2に近い側にずらして総合被写体重心Gtの位置を設定する。
この偏倚率gは、例えば−1≦g≦1の範囲をとるものとして定義できる。偏倚率g=0では被写体重心G1,G2を結ぶ線分の中点に総合被写体重心Gtが位置する。偏倚率gが−1に近づくほど総合被写体重心Gtの位置は大人の被写体SBJaの被写体重心G1に近くなり、g=−1では被写体重心G1と一致する。また、偏倚率gが1に近づくほど総合被写体重心Gtの位置が子供の被写体SBJcの被写体重心G2に近くなり、偏倚率g=1では被写体重心G2と一致する。
図10の画枠300には、2つの被写体が検出されており、年代属性による区分としては、大人の被写体SBJaと子供の被写体SBJcがそれぞれ1つづつ検出されている状態が示されている。この大人・子供の属性からみた関係性という点では、図8の場合と同様であるが、図10においては、大人の被写体SBJaと子供の被写体SBJcが縦方向に沿って並んでいるとみることのできる位置関係となっている。ここでは、大人の被写体SBJaが下で、子供の被写体SBJcが上となっている。
この場合においても、基本例と同様のアルゴリズムにより、大人の被写体SBJaと子供の被写体SBJcとについて、それぞれ被写体重心G1,G2を設定する。そのうえで、図8の場合に準じて、被写体重心G1,G2を結ぶ線分上において、予め定めた偏倚率gに従って総合被写体重心Gtを設定する。
なお、このときの偏倚率gは、図9の第1例の場合(被写体が横並びである場合)と同じである必要はなく、被写体が縦並びとなっていることに応じて適切とされる値をしてよい。
図10の場合には、子供の被写体SBJcが上で、大人の被写体SBJaが下の位置関係となっている。この位置関係の場合には、目標位置TPについて、先ず、水平方向に沿う仮想線としては下側の仮想線Ly2上の交点に対して設定することとしている。
仮想線Ly2上の交点は、左側の仮想線Lx1との交点と、右側の仮想線Lx2との交点との2箇所があるが、ここでは、右側の交点に目標位置TPを設定している。ここで、仮想線Ly2上における右側と左側のいずれの交点に目標位置TPを設定するのかについてであるが、先ず1つには、一義的にいずれか一方に決めておくことが考えられる。また、例えば年代以外の属性であるなどの特定の他の条件に基づいて、右側と左側のいずれの交点とするのかを決定することとしてもよい。
この図からも分かるように、上下の位置関係にある大人の被写体SBJaと子供の被写体SBJcのうち、画枠300の縦方向において、子供の被写体SBJcのほうが中央によって配置された構図となっている。つまり、大人よりも子供が中央よりに配置された良い構図が得られている。
また、現実には、被写体が3以上の場合において、子供の被写体の横方向にも縦方向にも大人の被写体が位置しているような状態となることは当然起こりえる。このようなことを考慮して、偏倚率gについては、水平方向成分と垂直方向成分とについてそれぞれ個別に求めるようにすればよい。
即ち、被写体重心G1,G2を結ぶ線分の中点に対して総合被写体重心Gtを設定するとともに、目標位置TPについては、例えば垂直な仮想線Lx2(若しくは仮想線Lx1)上の画枠内での中点に対して設定することになる。この結果、上下方向に沿っては、大人の被写体SBJaと子供の被写体SBJcとが中央からほぼ均等の距離にあるようにして配置される構図となる。
図12においては、画枠300内において2つの被写体が検出され、かつ、性別の属性について、左側が男性の被写体SBJmとされ、右側が女性の被写体SBJwとされている状態が示されている。即ち、性別の属性としてみた場合に、男性と女性の組泡となっている関係性を有している。
先にも述べたように、顔検出の手法を用いて被写体検出を行う場合、検出結果として、検出した被写体の顔部分に対して枠が設定される。ここでは、この枠を顔枠という。図12においては、顔枠FRとして示されている。この場合の顔枠FRは、検出された被写体における顔の画像部分に対応して方形により配置されるものとなる。
図12に示される画内容は、被写体がほぼ横並びとみて良い位置関係にある。このような場合には、最も左の被写体の顔枠FRから最も右の被写体の顔枠FRまでの距離を、被写体総体の水平(横方向)サイズKとして扱う。
そして、この場合における適正な被写体サイズとは、上記被写体総体の水平サイズKについて、画枠300の水平サイズCxに対して一定の比率(占有率)n(0<n<1)を占めるときであるとして規定する。つまり、K=Cx・nが成立するようにして拡大率を設定すればよい。例えば、図12に対応して得られている被写体検出時の被写体総体の水平サイズをK1、図13に対応して得られている構図制御後の被写体総体の水平サイズをK2とし、拡大率(ここでは拡大率を長さとして捉えている)をZとすれば、K2=K1×Zとなるのであるから、拡大率Zは、Z=Cx・n/K1により求めることができる。
このようにして求められた拡大率Zに対応するズーム倍率により、図12に示した状態からズーム制御を行った結果が、図13となる。
この通常のアルゴリズムに従って得られる拡大率は、例えば、2つの被写体が検出された場合であれば、これらの被写体の性別についての属性が男性同士、若しくは女性同士とされ同性である場合には、妥当であり適切な構図を得ることができる。
しかし、2つの被写体が検出された場合において、これらの被写体が男女一組とされていわゆるカップルである場合には、通常の拡大率よりも大きな拡大率による被写体サイズとするほうが、写真画像としてはより雰囲気が良くなる、即ち、より良い構図が得られる。
占有率m、nについてはm>nの関係であることで、図14に示される距離K(=Cx・m)は、図13における距離K=(Cx・n)よりも大きなものとなっている。つまり、図13と比較して図14のほうが、画枠300における男性の被写体SBJm及び女性の被写体SBJwのサイズは大きく拡大されている。つまり、被写体がカップルであることに応じてより適切な構図となっている。
本実施形態の構図判定ブロック62では、被写体検出処理に際して、検出した被写体ごとに、その顔方向を検出可能に構成することができる。ここでの顔方向とは、画枠内において被写体の顔が向いているものとして検出された方向をいう。
また、この顔方向の検出にあたっては、その検出結果を、例えば正面、左、右などのようにして段階的に出力する方式もあるが、ここでは、顔方向をベクトルにより検出する方式を採用するものとする。また、顔方向については、横方向の成分(左向き、正面、右向きの方向に対応する)と縦方向(上向き、正面、下向きの方向に対応する)の成分を検出することが可能であるが、ここでは説明を簡単にすることの便宜上、横方向の成分のみを検出するものとする。
そのうえで、顔方向は、この座標において、X軸、Y軸の交点から、顔が向いている方向を示す単位ベクトルVTとして表現される。
この単位ベクトルVTは、図示するようにして、Y軸と一致するときを0°、左側に対応するX軸と一致するときを90°、右側に対応するX軸と一致するときを270°として、左右方向に沿った顔方向に応じて0°〜90及び0°〜270°の角度範囲をとる。この単位ベクトルVTのとる角度がθとして表されている。
この場合、左右方向に沿った顔の向き具合を示す数量値(顔方向ベクトル量)Sは、
S=VTsinθ
により表すことができる。
つまり、顔方向ベクトル量Sは、−1≦S≦1の範囲をとり、正面を向いているときに0で、左に向くほど1に近い値となり、右に向くほど−1に近くなっていく。
そのうえで、さらに、顔方向の検出結果をベクトル量により出力することとして、このベクトル量に応じて画枠内において被写体の位置をずらす量を変更設定することとした。
しかし、この場合においては、顔方向ベクトル量S1,S2を加算して得られる値に対応する移動量Δxを所定の関数などを利用して求める。そして、この場合には、仮想線Lx、Lyの交点から移動量Δxだけ水平方向にずらした位置を、目標位置TPとする。
顔方向ベクトル量S1,S2の加算値S1+S2によっては、検出された被写体全てを総合して1つの被写体としてみた総体的な顔方向ベクトル量(S_total)が示されることになる。この被写体総体の顔方向ベクトル量S_totalは、顔方向の属性についての個々の被写体間の関係性を示しているものとしてみることができる。
そして、本実施形態では、この被写体総体の顔方向ベクトル量S_totalに対応して、画枠内において、顔が向いている方向とは反対に被写体をずらす量、即ち移動量Δxを決定しようとするものである。
このようにして、目標位置TPに対して総合被写体重心Gtが位置している状態では、、被写体SBJ1,SBJ2は画枠300内において全体的に左側に偏って配置される。換言すれば、画枠300における右側、即ち、被写体総体の顔が向いているとする方向において、左側よりも右側に大きな空間が空けられた構図となっている。かつ、右側に空けられた空間の広さ、即ち、画枠における被写体SBJ1,SBJ2の左側への偏倚量は、被写体総体の顔の向きの度合い(ベクトル量)に応じたものとなっている。
つまり、図16では、被写体が画面内において顔を向けている方向、及び、その顔を向けている度合いに適合した良好な構図が得られている。
そのうえで、上記図15及び図16の説明に準じて、縦方向に対応する顔方向ベクトル量に基づいては、縦(垂直)方向における目標位置TPの移動量であるΔyを求めて、目標位置TPを移動させるように構成することも可能である。
図15のフローチャートは、本実施形態としての構図制御のための処理手順例を示している。この図に示す処理は、図5に示されるデジタルスチルカメラ1の各機能部位が必要に応じて適宜実行するものとしてみることができる。また、これらの各機能部位が実行する処理は、図1の制御部(CPU)27がプログラムを実行することにより実現される制御、処理の手順としてみることができる。
この被写体検出処理としては、例えば先に述べたようにして顔検出技術を応用し、その検出結果として、これまでに述べたようにして、検出した被写体ごとに、その顔の画像部分の領域に対応して顔枠FRを設定する。例えば、被写体数であるとか、被写体検出時点での被写体サイズ及び画枠内の位置などの被写体に関する基本的情報は、この顔枠FRの数、サイズ、位置などにより得ることができる。また、顔枠FRが設定されることに応じて、この段階で、被写体ごとの被写体重心G1、G2・・・、及び総合被写体重心Gtも取得される。
なお、この顔検出の方式、手法はいくつか知られているが、本実施形態においてはどの方式を採用するのかについては特に限定されるべきものではなく、検出精度や設計難易度などを考慮して適当とされる方式が採用されればよい。
ステップS104においては、ステップS102にて検出されたとする被写体ごとに、構図判定に必要とされる属性を検出する処理を実行させる。
このために、ステップS104においては、ステップS102に対応して検出された被写体ごとに、その属性として、年代(大人、子供)、性別(男性、女性)、顔方向についての検出を行う。
また、これら年代、性別、顔方向の検出については、例えばこれまでに知られている技術、アルゴリズムを応用すればよい。
そこでステップS105によっては、制御部27が実行する構図判定ブロック62の処理として、上記の被写体情報を利用して構図判定処理を実行する。
この構図判定処理により、総合被写体重心Gtの修正、目標位置TPの設定、ズーム倍率(被写体サイズの拡大率)などが決定される。このステップS105により得られた構図判定結果の情報は、例えばパン・チルト・ズーム制御ブロック63に対して渡される。
これに対して、ステップS107にて構図がOKになったとの判別結果が得られた場合には、ステップS108に進む。
例えば、本実施形態のデジタルスチルカメラ1は、検出された被写体の顔の表情として少なくとも笑顔を検出可能とされている。そのうえで、例えば予めのユーザ操作などにより、検出された被写体が笑顔であることが検出されているタイミングでときに撮像記録を行うべきモードが設定されているとする。ステップS108は、例えばこのような笑顔撮影のモードに応じて、撮影記録すべきタイミングであるか否かについての判別を行う。つまり、現在得られている撮像画像データにおいて検出されている被写体の表情が笑顔となっているか否かについて判別する。
例えば、上記ステップS108として実行する記録タイミングの判定処理期間において、検出されている被写体の表情が笑顔になったことが検出されたとする。すると、ステップS109により肯定の判別結果が得られることとなり、ステップS110に進む。これに対して、上記記録タイミングの判定処理期間を越えても検出されている被写体の表情について笑顔が検出されなければ、ステップS109において否定の判別結果が得られる。この場合には、ステップS102に戻り、被写体探索を伴う被写体検出処理を実行する。
先ず、構図判定ブロック62は、ステップS201により、検出された被写体に付した番号を示す変数nについて初期値として1を設定する。
そのうえで、ステップS202により、n番目の被写体についての被写体重心Gnを算出して求める。これは、先にも述べたように、最も簡単な例としては、被写体検出時において設定される顔枠の対角線の交点として求めることができる。
ここで否定の判別結果が得られた場合には、未だ被写体重心を求めていない被写体が残っていることになる。そこで、ステップS204により変数nをインクリメントしてステップS202に戻ることにより、残りの被写体についての被写体重心Gnを求めていくようにする。
そして、検出された全ての被写体についての被写体重心G1〜Gnを求めたことによりステップS203において肯定の判別結果が得られたとすると、ステップS205に進む。
ここで、検出された被写体が大人だけである、若しくは子供だけであるとして否定の判別結果が得られた場合にはステップS206に進む。
ステップS206においては、偏倚率gを考慮しない、通常の関数を利用した演算によって総合被写体重心Gtを求める。例えば被写体が2つの場合であれば、各被写体の被写体重心G1,G2を結ぶ線分の中点として総合被写体重心Gtが求められることになる。
ステップS207においては偏倚率gを設定する。
先に述べたように、この偏倚率gは、子供の被写体と大人の被写体が混在している場合において、水平、垂直方向における中心に対してより子供の被写体を寄せることを目的として、通常の総合被写体重心Gtの位置を、子供の被写体の被写体重心に近づけるために利用するパラメータである。
また、前述したように、この偏倚率gは、子供の被写体と大人の被写体との位置関係に応じて、水平方向成分に対応する値と垂直方向成分に対応して異なる値をそれぞれ設定することができる。
なお、確認のために述べておくと、検出された被写体の全てが正面を向いているとすれば、この移動量Δxは0が求められることになる。
ステップS212により否定の判別結果が得られた場合には、ステップS213に進み、カップル以外の被写体に適用すべき通常の拡大率Zを設定する。
これに対してステップS212により肯定の判別結果が得られたのであれば、ステップS214に進んで、カップルの被写体に対応する拡大率Zを設定する。前述したように、ここで設定される拡大率は、ステップS213により設定される通常の拡大率よりも大きい値を持つものとなる。
なお、確認のために述べておくと、この拡大率Zは、構図合わせ制御におけるズーム制御のときに利用するズーム倍率に対応する。
パン・チルト・ズーム制御ブロック63は、上記の構図判定ブロック62の指示に応答して、上記各パラメータを利用して、図18のステップS106としての構図合わせ制御(パン・チルト・ズーム制御)を実行することになる。
つまり、例えば大人と子供の2つの被写体が検出されており、これらの被写体がいずれも右を向いているとすると、画枠内の左側に被写体を寄せながらも、被写体が大人のみ(若しくは子供のみ)のときよりも子供の被写体が中央寄りとなるような構図とすることが可能になる。
この場合において、図14にて説明したように、K=Cx・mとなる条件を満たすズーム倍率Zを設定し、このズーム倍率Zに従ってそのまま被写体サイズを拡大したとすると、画枠から被写体の顔がはみ出してしまうような状態となることも考えられる。この場合には、むしろ良くない構図になってしまう。
つまり、図19のステップS206若しくはステップS208により得られた総合被写体重心Gt、及びステップS211により得られた目標位置TPの座標、及び、現拡大率Zをパラメータとして構図制御を行ったとするときの顔枠の位置サイズを求める。
このような処理を実行していくことで、最終的には、被写体の顔枠が画枠からはみ出さない範囲で最大の拡大率Zが設定された段階でステップS303にて肯定の判別結果が得られることになり、この処理を抜けることになる。つまり、このときの拡大率Zが、ステップS214にて設定する拡大率Zとなる。
そこで、このための対策としては、図20に準じた処理を、図19のステップS213においても適用すればよい。この際には、ステップS301にて、図13により説明したK=Cx・nとなる条件を満たす拡大率Zを算出することになる。また、この場合における縮小係数decについては、必ずしもステップS214の場合と同じである必要はなく、通常の拡大率設定に適合した値を設定すればよい。
この場合には、先ず、K=Cx・n若しくはK=Cx・mとなる条件を満たす拡大率Zを設定する。そのうえで、被写体ごとの顔方向ベクトル量S1〜Snにより求められる移動量Δxを最大値として、この範囲内で、被写体の顔枠がはみ出さない適切な移動量Δxを求めるようにすればよい。
次に、上記本実施形態としての撮像システムについての変形例について説明していく。
先ず、図21に示す撮像システムでは、デジタルスチルカメラ1において、撮像記録ブロック61により得られる撮像画像データを、通信制御処理ブロック64から雲台10側の通信制御ブロック71に対して送信するようにされている。
通信制御処理ブロック71により受信された撮像画像データは、構図判定ブロック73に対して出力される。この構図判定ブロック73は、例えば先に図5に示した構図判定ブロック62の構成が適用される。つまり、入力した撮像画像データを基として、被写体検出、属性検出、及び構図判定処理を実行する。そして、この場合には、例えば、判定された最適構図が得られる撮像方向(撮像視野角)とするためのパン機構部とチルト機構部の移動量を求め、この移動量を指示するパン・チルト制御信号をパン・チルト制御処理ブロック72に対して出力する。これにより、構図判定ブロック73にて判定した最適構図が得られるようにしてパンニング、チルティングが行われる。
このようにして、図21に示す撮像システムは、デジタルスチルカメラ1から雲台10に撮像画像データを送信させることとして、雲台10側により、取り込んだ撮像画像データに基づく構図判定とこれに応じたパン・チルト制御とを実行するようにして構成しているものである。
また、この図21に示す構成においては、撮像視野角の制御として、ズーム(画角)制御を可能とするためには、通信制御処理ブロック63,71間での通信を利用して、雲台10の構図判定ブロック73にて判定された最適構図に応じた画角を撮像記録ブロックに指示し、この指示された画角となるように撮像記録ブロック61がズームレンズの駆動を実行するように構成すればよい。
このシステムにおいては、雲台10側において撮像記録ブロック75が備えられる。この撮像記録ブロック75は、例えば図5の撮像記録ブロック61と同様に、撮像のための光学系と撮像素子(イメージセンサ)を備えて、撮像光に基づいた信号(撮像信号)を得るようにされているとともに、この撮像信号から撮像画像データを生成するための信号処理部、及び撮像記録データの記録制御系から成る。
撮像記録ブロック75により生成される撮像画像データは、構図判定ブロック73に出力される。
なお、撮像記録ブロック75が撮像光を取り込む方向(撮像方向)は、例えば雲台10に載置されるデジタルスチルカメラ1の撮撮像方向とできるだけ一致するようにして設定することが好ましい。つまり、撮像記録ブロック75は、デジタルスチルカメラ1側の撮像記録ブロック61により撮像される画像とできるだけ同じとなるようにして、雲台10にて設けられるようにする。
但し、この場合の構図判定ブロック73は、デジタルスチルカメラ1に撮像記録を実行させるタイミングに対応しては、通信制御処理ブロック71経由でデジタルスチルカメラ1に対して、撮像記録の実行を指示する指示信号を送信させる。デジタルスチルカメラ1では、この指示信号が受信されることに応じて撮像記録を実行し、そのときに撮像記録ブロック61により得られているとされる撮像画像データの撮像記録を実行する。
このようにして他の変形例では、構図判定及び構図獲得制御に関して、撮像記録の実行動作以外の全ての制御・処理を雲台10側で完結して行うことができる。
また、デジタルスチルカメラ1の撮像素子(イメージセンサ22)から画像として有効な撮像信号を取り込むための画素領域を水平方向と垂直方向にシフトさせるという制御を行うことによっても、パンニング・チルティングが行われるのと同等の結果を得ることができる。この場合には、雲台10若しくはこれに準ずる、デジタルスチルカメラ1以外のパン・チルトのための装置部を用意する必要が無く、デジタルスチルカメラ1単体により本実施形態としての構図獲得制御に相当する動作を完結させることが可能となる。
また、画角制御(ズーム制御)についても、ズームレンズの駆動に代えて、撮像画像データから一部画像領域を切り出すという画像処理を実行することによって実現可能である。
また、デジタルスチルカメラ1の光学系部におけるレンズの光軸を水平・垂直方向に変更することのできる機構を備えて、この機構の動きを制御するように構成しても、パンニング・チルティングを行うことが可能である。
つまり、本実施形態のデジタルスチルカメラ1を、単に固定的に置いた状態とする状況であっても、そこで撮像される画像に応じて構図判定が行われ、この判定結果に応じて自動撮像記録が実行される。そして、このようなデジタルスチルカメラ1の利用の仕方であっても、状況によっては、充分に有用となるものである。
先ず、図23は、実施形態としての構図判定のための構成を、デジタルスチルカメラなどの撮像装置単体に対して適用している。この撮像装置は、例えば撮像モード時において撮像装置により撮像している画像が、判定結果に応じた適正な構図になったときに、このことを表示によってユーザに通知する。
このために撮像装置が備えるべき構成として、ここでは構図判定ブロック81、通知制御処理ブロック82、表示部83を示している。ここでの構図判定ブロック81が、図5に示した構図判定ブロック62と同等の構成を採るものとされる。
例えばユーザは、撮像装置を撮像モードに設定したうえで、撮像装置を手に持っており、いつでもレリーズ操作(シャッターボタン操作)を行えば撮像記録が行える状況にあるものとする。
このような状態の下、構図判定ブロック81では、先ず、そのときに撮像して得られる撮像画像データを取り込んで、一連の構図判定の処理を実行して、最終的に最適構図を判定する。
そのうえで、さらに、この場合の構図判定ブロック81としては、そのときに実際に得られている撮像画像データの構図と、判定された最適構図との一致性、類似度を求めるようにされる。そして、例えば類似度が一定以上になったときに、実際に撮影して得られている撮像画像データの画内容が最適構図になったと判定する。なお、例えば実際においては、撮像画像データの構図と最適構図とが一致したとみなされる程度の、所定以上の類似度が得られたら、最適構図と判断するようにしてアルゴリズムを構成することが考えられる。また、ここでの一致性、類似度をどのようにして求めるのかについては、多様なアルゴリズムを考えることができ、採用する構図形成要素によっても異なってくるので、ここでは、その具体例については特に言及しない。
先ず、この図に示す構成においては、図23と同様に、構図判定ブロック81により、入力される撮像画像データを基にして最適構図を判定する処理を実行するとともに、その後のタイミングにおいて得られる撮像画像データの画内容から最適構図が何であるのかを判定し、次に、撮像画像データの画内容が、判定された最適構図となるのを判定する。そして、最適構図になったことを判定すると、このことをレリーズ制御処理ブロック84に対して通知する。
レリーズ制御処理ブロック84は、撮像画像データを記録(撮像記録)するための制御を実行する部位とされ、例えば撮像装置が備えるマイクロコンピュータが実行する制御などにより実現される。上記の通知を受けたレリーズ制御処理ブロック84は、そのときに得られている撮像画像データが、例えば記憶媒体に記憶されるようにして画像信号処理、記録制御処理を実行する。
このような構成であれば、デジタルスチルカメラ1を手持ちで撮像する際に、撮像画像について最適構図を有する画内容が得られたタイミングで、自動的にその撮像画像の記録が行われるようにできる。
そのうえで、この場合の構図判定処理としては、さらに、判定結果に基づき、入力された撮像画像データの全画像領域において、判定された最適構図が得られるとされる所定の縦横比による画像部分(トリミング画像部分)がどこであるのかを特定する処理を実行する。そして、特定したトリミング画像部分を示す情報を、メタデータ作成処理ブロック102に対して出力する。
そして、このような処理を実行していく際に、構図判定ブロック101においては、判定結果の履歴情報(判定結果履歴情報)を保持していくようにするとともに、この判定結果履歴情報を参照して、判定した構図が消尽されている場合には、図3に準じて、以降は同じ構図判定結果に基づいたトリミング画像部分の特定を行わないようにする。若しくは図4に準じて構図判定アルゴリズムを変更して、構図判定処理とトリミング画像部分の特定を実行していく。
ファイル作成処理ブロック103は、先ず、入力される撮像画像データについて、画像ファイル形式に対応した画像圧縮符号化を行い、撮像画像データから成るファイル本体部分を作成する。これとともに、メタデータ作成処理ブロック102から入力された編集メタデータを、所定の格納位置に対して格納するようにしてヘッダ及び付加情報ブロックなどのデータ部分を作成する。そして、これらファイル本体部分、ヘッダ、付加情報ブロックなどから静止画像ファイルを作成し、これを出力する。これにより、図示するようにして、記憶媒体に記録すべき静止画像ファイルとしては、撮像画像データとともにメタデータ(編集メタデータ)が含まれる構造を有したものが得られる。
図に示す編集装置110は、静止画像ファイルのデータを取り込んで、先ずメタデータ分離処理ブロック111に入力する。メタデータ分離処理ブロック111は、静止画像ファイルのデータから、ファイル本体部分に相当する撮像画像データとメタデータとを分離する。分離して得られたメタデータについてはメタデータ解析処理ブロック112に対して出力し、撮像画像データについてはトリミング処理ブロック113に対して出力する。
トリミング処理ブロック113は、メタデータ分離処理ブロック111側から入力した撮像画像データから、上記メタデータ分離処理ブロック112から入力されるトリミング指示情報が示す画像部分を抜き出すための画像処理を実行し、抜き出した画像部分を1つの独立した画像データである、編集撮像画像データとして出力する。
なお、図26に示す編集装置としての機能は、例えばパーソナルコンピュータなどにインストールされる画像データ編集のためのアプリケーションであるとか、画像データを管理するアプリケーションにおける画像編集機能などで採用することが考えられる。
この図に示す撮像装置120には、動画像データが入力される。この動画像データは、例えば同じ撮像装置120が有するとされる撮像部により撮像を行って得られる撮像信号に基づいて生成されるものである。この動画像データは、撮像装置120における構図判定ブロック122、及びファイル作成・記録処理ブロック124に対して入力される。
この場合は構図判定ブロック122が図2に示した構図判定ブロック200に相当する。構図判定ブロック122は、入力されてくる動画像データの画像について、定常的に、一連の被写体検出、属性検出、構図判定の処理を行う。そのうえで、さらに、上記動画像データの画像の実際の画内容について、判定結果として得た最適構図との差違(近似度)を比較することにより、良否判定を行う。
そして、この比較結果として、実際の撮像画像にて得られている構図と、判定された最適構図とについて一定以上の近似度が得られたのであれば、良好な構図であると判定され、上記類似度が一定以下であれば、良好な構図ではないと判定される。
構図判定ブロック122は、上記のようにして動画像データについて良好な構図が得られていると判定したときには、メタデータ作成処理ブロック123に対して、動画像データにおいて、今回、上記の良好な構図が得られていると判定した画像区間(良好構図区間)がどこであるのかを示す情報(良好構図区間指示情報)を出力する。良好構図区間指示情報)は、例えば動画像データにおける良好構図区間の開始位置と終了位置を示す情報などとされる。
動画像記録処理ブロック124は、入力された動画像データについて、所定形式による動画像ファイルとして管理されるようにして記憶媒体に記録するための制御を実行する。そして、メタデータ作成処理ブロック123からメタデータが出力されてきた場合には、このメタデータが、動画像ファイルに付随するメタデータに含められるようにして記録されるようにするための制御を実行する。
これにより、図示するようにして、記憶媒体に記録される動画像ファイルは、撮像により得られたとする動画像データに、良好な構図が得られている画像区間を示すメタデータが付随された内容を有することになる。
なお、上記のようにしてメタデータにより示される、良好な構図が得られている画像区間は、或る程度の時間幅を有する動画像による画像区間とされてもよいし、動画像データから抜き出した静止画像によるものとされてもよい。また、上記のメタデータに代えて、良好な構図が得られている画像区間の動画像データ若しくは静止画像データを生成して、これを動画像ファイルに付随する副次的な画像データ(或いは動画像ファイルと独立したファイル)として記録する構成も考えられる。
また、図27に示されるようにして、撮像装置120に対して構図判定ブロック122を備える構成では、構図判定ブロック122により良好構図区間であると判定された動画像の区間のみを動画像ファイルとして記録するように構成することも考えられる。さらには、構図判定ブロック122により良好な構図であると判定された画像区間に対応する画像データを、データインターフェースなどを経由して外部機器に出力するような構成も考えることができる。
この場合には、印刷装置130が、印刷すべき画像として、静止画像ファイルを取り込むこととされている。この静止画像ファイルは、例えば撮像装置100により生成して記録されたものを含み、図示するようにして、静止画としての画像データの実体と、メタデータとを有する構造を持っている。従って、このメタデータは、図25、図26に示した静止画像ファイルにおけるものと同意義の内容の構図編集メタデータを含んでいるものである。
このような動作により、印刷装置130によっては、入力した画像データの全体画像から、最適構図が得られているとされる画像部分が自動的に抜き出されて、1枚の画として印刷されることになる。
また、顔枠のサイズ形状を修正したうえでの構図制御(構図判定処理、構図合わせ制御)によりどのような構図が得られるようにするのかについては多様に考えられるものであり、ここでは特に限定されるべきものではない。
このようなプログラムは、例えばROMなどに対して製造時などに書き込んで記憶させるほか、リムーバブルの記憶媒体に記憶させておいたうえで、この記憶媒体からインストール(アップデートも含む)させるようにしてDSP対応の不揮発性の記憶領域やフラッシュメモリ30などに記憶させることが考えられる。また、USBやIEEE1394などのデータインターフェース経由により、他のホストとなる機器からの制御によってプログラムのインストールを行えるようにすることも考えられる。さらに、ネットワーク上のサーバなどにおける記憶装置に記憶させておいたうえで、デジタルスチルカメラ1にネットワーク機能を持たせることとし、サーバからダウンロードして取得できるように構成することも考えられる。
Claims (5)
- 画像データを入力して、この画像データの画内容において存在する被写体を検出する被写体検出手段と、
上記被写体検出手段により検出された被写体ごとの属性として、上記被写体の年代を検出する属性検出手段と、
上記属性検出手段により検出された被写体ごとの属性についての所定の関係性に基づいて構図を判定する構図判定手段と、を備え、
上記構図判定手段は、上記被写体ごとに検出された年代に基づいて、大人の被写体と子供の被写体が混在しているときには、大人の被写体と子供の被写体が混在していない場合よりも、画枠内において子供の被写体のほうが中央寄りの配置となるようにして被写体の位置を決定する、
構図判定装置。 - 上記属性検出手段により検出される属性が、被写体の性別であり、
上記構図判定手段は、検出された被写体数が2であり、かつ、上記属性検出手段による性別の検出結果に基づいて、2つの検出された被写体の性別が、それぞれ男性と女性である場合には、通常の場合に設定する画枠内の被写体のサイズよりも大きな男性・女性組用の被写体のサイズを設定する、
請求項1に記載の構図判定装置。 - 上記構図判定手段は、上記男性・女性組用の被写体のサイズに応じた画像の拡大率を設定するときには、上記被写体総体の顔の向き具合が示す方向に沿って決定された被写体の位置にて、2つの被写体の顔部分が画枠に収まるようにされた被写体のサイズに対応した上記拡大率を設定する、
請求項2に記載の構図判定装置。 - 画像データを入力して、この画像データの画内容において存在する被写体を検出する被写体検出手順と、
上記被写体検出手順により検出された被写体ごとの属性として、上記被写体の年代を検出する属性検出手順と、
上記属性検出手順により検出された被写体ごとの属性についての所定の関係性に基づいて構図を判定する構図判定手順と、を備え、
上記構図判定手順は、上記被写体ごとに検出された年代に基づいて、大人の被写体と子供の被写体が混在しているときには、大人の被写体と子供の被写体が混在していない場合よりも、画枠内において子供の被写体のほうが中央寄りの配置となるようにして被写体の位置を決定する、
構図判定方法。 - 画像データを入力して、この画像データの画内容において存在する被写体を検出する被写体検出手順と、
上記被写体検出手順により検出された被写体ごとの属性として、上記被写体の年代を検出する属性検出手順と、
上記属性検出手順により検出された被写体ごとの属性についての所定の関係性に基づいて構図を判定する構図判定手順と、を備え、
上記構図判定手順は、上記被写体ごとに検出された年代に基づいて、大人の被写体と子供の被写体が混在しているときには、大人の被写体と子供の被写体が混在していない場合よりも、画枠内において子供の被写体のほうが中央寄りの配置となるようにして被写体の位置を決定する、
構図判定方法を構図判定装置に実行させるプログラム。
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