JP5344584B2 - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置及び撮像装置の制御方法に関し、特に、撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないようにするために用いて好適な技術に関する。
近年、ディジタルカメラ装置においては、人間の顔など特定の被写体の位置や大きさを画像認識アルゴリズムにより推定する技術が実用化されている。特定の被写体の位置、大きさの情報は、例えばオートフォーカス制御に利用されている。
すなわち、前述の被写体位置、大きさに合わせた測距枠を設定してオートフォーカス用の評価データを生成してオートフォーカス制御を行えば、特定の被写体に注目したフォーカス制御が可能となる。同時に、特定の被写体がどのようなものになっているかを、ディジタルカメラ装置の使用者に対して表示することも行われている。
従来、特許文献1のように、連続的に取得した画像より被写体を検出し、同時にディジタルカメラ装置本体に装着されたLCD表示部に対する表示画像に、特定の被写体を指示する情報(例えば枠)を重畳して表示する方法が知られている。
特開2007−30641号公報
しかしながら、前述のような方法で、被写体の検出及び枠の表示を行った場合、撮像素子の駆動方式が変更されることによって画像信号の位相の変化した場合に、検出された被写体検出の検出位置に影響を与え、表示された枠が安定しないという課題があった。
例えば、図5のように撮像素子からの読み出し時には全画素であるフレーム画像(5−1)に対して、偶数フィールド(5−2)と奇数フィールド(5−3)とで加算する組み合わせを変え、インタレース画像として読み出す撮像方式がある。この撮像方式においては、フィールドごとに画像信号の位相差が生じるので、被写体が静止していたとしても被写体検出の結果は変動してしまい、結果として枠が細かく振動するという現象となって現れる。
本発明は前述の問題点に鑑み、撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないようにすることを目的としている。
本発明の撮像装置は、複数の画素からなる撮像素子と、前記撮像素子の駆動方式を制御する駆動制御手段と、前記撮像素子から出力される画像信号より所定の被写体を検出して、前記被写体の位置を示す情報を含む被写体情報を抽出する被写体検出手段と、表示手段に、前記写体情報に基づいて、前記被写体が存在する領域を示す情報を前記撮像素子から出力される画像信号に重畳して表示させる被写体情報表示制御手段と、前記撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないように、前記撮像素子の駆動方式に基づいて前記被写体検出手段に対する入力信号の位相を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、駆動方式に基いて被写体検出手段に対する入力信号の位相を制御する位相制御を行うようにしたので、撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないようにすることができる。これにより、被写体検出及び表示を安定化することができる。
本発明の第1の実施形態を示し、撮像装置の概略構成を説明するブロック図である。 本発明の第1の実施形態を示し、位相制御部の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の第2の実施形態を示し、撮像装置の概略構成を説明するブロック図である。 本発明の第2の実施形態を示し、位相制御部の動作を説明するタイミングチャートである。 撮像素子からの読み出されるフレーム画像を構成する偶数フィールド画像及び奇数フィールド画像を説明する図である。 本発明の第1の実施形態を示し、被写体の検出及び枠の表示を行う手順を説明するフローチャートである。 本発明の第2の実施形態を示し、被写体の検出及び枠の表示を行う手順を説明するフローチャートである。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態を示したもので、ビデオカメラ装置(以下、撮像装置とする)100に適用した例である。
図1において、1はレンズ、2はレンズ駆動部、3は撮像素子、4は撮像素子駆動部、5はCDS回路及びA/D変換器を含むアナログフロントエンド部(AFEと図示する)、6は位相制御部である。
7は被写体検出部、8はカメラ信号処理部、9は被写体情報表示制御を行う被写体検出枠表示制御部である。また、10はカメラ信号処理部8からの画像信号に、被写体検出枠表示制御部9からの枠信号を重畳する画像重畳部、12は撮像装置から取り外し可能な記録媒体である。11はフレーム間予測符号化処理された画像信号を記録媒体12に記録する記録処理部、14はカメラ信号処理された画像信号を表示する表示装置である。13は表示装置14に画像を表示する表示処理部、15はバス、16は撮像装置100の全体動作を制御するシステム制御部である。
以下、前述のように構成された撮像装置100で行われる撮影動作について説明する。まず、レンズ1はシステム制御部16により制御されるレンズ駆動部2からの駆動パルスで駆動され、被写体像を撮像素子3上に結像させる。
撮像素子3は複数の画素を有し、システム制御部16により制御される撮像素子駆動部4から送られる駆動パルスによって撮像してアナログの画像信号を生成して出力する。撮像素子3から出力されたアナログの画像信号は、AFE5内部のCDS回路でクロック同期性ノイズを除去し、AFE5の内部に設けられているA/D変換器でデジタル画像信号に変換される。
AFE5から出力されるデジタル画像信号は、カメラ信号処理部8により輝度色差の画像信号に変換される。位相制御部6は、撮像素子3の駆動状態に従って、被写体検出を行うかどうかを決定し、被写体検出部7に検出制御情報を供給する。
被写体検出部7は、位相制御部6から供給される検出制御情報に従って画像信号から被写体を検出して被写体検出情報を生成し、バス15を経由してシステム制御部16へ出力する。システム制御部16は、被写体検出部7から出力された被写体検出情報を被写体検出枠表示制御部9に出力する。被写体検出枠表示制御部9は、バス15から入力される第1の被写体情報を加工して、表示用画像に重畳する枠情報(枠信号)を第2の被写体情報として算出し、算出した枠情報を画像重畳部10に出力する。画像重畳部10は、被写体検出枠表示制御部9から入力された枠情報を、画像表示を行う表示装置14へ出力する入力画像信号に重畳する。
被写体検出部7は、画像認識により被写体検出を行い、第1の被写体情報として、被写体の位置・サイズ情報などを抽出する。実施形態の被写体検出部7は、画像信号から、被写体の一例としての人間の顔を検出する。そして、検出した顔の位置や範囲(大きさ)、信頼度(顔としての確からしさ)など、顔領域に係る情報(顔情報)をシステム制御部16に通知する。顔の位置としては、顔領域の中心座標であってよい。
なお、本実施形態における被写体検出には、公知の顔検出技術を利用できる。公知の顔検出技術としては、ニューラルネットワークなどを利用した学習に基づく手法、テンプレートマッチングを用いて目、鼻、口等の形状に特徴のある部位を画像から探し出し、類似度が高ければ顔とみなす手法などがある。また、他にも、肌の色や目の形といった画像特徴量を検出し、統計的解析を用いた手法等、多数提案されている。一般的には、これらの手法を複数組み合わせ、顔検出の精度を向上させている。具体的な例としては特開2002−251380号公報に記載のウェーブレット変換と画像特徴量を利用して顔検出する方法などが挙げられる。
画像重畳部10は、被写体検出枠表示制御部9から出力される枠情報に基いた枠を画像信号に重畳する。表示処理部13は、画像重畳部10から出力される枠が重畳された画像信号を表示装置14に適した表示信号(例えば、NTSC方式のアナログ信号等)に変換して表示装置14に表示する。
記録処理部11は、カメラ信号処理部8から出力される画像信号を圧縮符号化し、記録媒体12に適したデータ(例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ)に変換して記録媒体12に記録する。システム制御部16は、レンズ駆動部2の駆動制御を行う。また、撮像素子駆動部4、カメラ信号処理部8、記録処理部11、表示処理部13の動作を制御する。
図2は、位相制御部6の動作を表すタイミングチャートである。
図2において、2−1はフィールドの単位の同期信号を表す。2−2は撮像素子3からの出力信号を表し、偶数フィールドをE、奇数フィールドをOとし、数字は連番である。偶数フィールドと奇数フィールドは撮像素子3の駆動方式が異なり、それぞれ異なった位相の画像が出力されているものとする。
2−3は撮像方式をもとに、位相が同一のフィールドでアクティブになるように位相制御部6が生成した制御情報である。本実施形態では偶数フィールドの出力信号がアクティブになるように動作する。
2−4は被写体検出部7が検出した被写体情報である。被写体検出部7は、位相制御部6から出力される制御情報がアクティブになっているフィールドで検出動作を行い、1フィールド後に検出結果を出すものとし、アクティブでないときは前の出力結果を維持するものとする。よって、E0フィールドの検出結果DET_E0が出力される。なお、本実施形態ではすべての偶数フィールドで制御情報がアクティブになっているが、位相が同一であればすべてのフィールドでアクティブになる必要はない。
次に、図6のフローチャートを参照しながら本実施形態の処理手順を説明する。
処理が開始されると、ステップS61において撮像素子3による撮影が開始され、アナログの画像信号が生成されて出力される。
次に、ステップS62に進み、撮像素子3から出力されたアナログの画像信号からクロック同期性ノイズが除去されるとともに、A/D変換されてデジタル画像信号が生成される。
次に、ステップS63に進み、ステップS62で生成されたデジタル画像信号が、輝度色差の画像信号に変換される。
次に、ステップS64において、撮像素子3の駆動状態に従って被写体検出を行うかどうかを決定し、被写体検出を行う場合にはステップS65に進み、被写体検出を行わない場合にはステップS66に進む。
ステップS65においては、位相制御部6から供給される検出制御情報に従い、画像信号から被写体を検出して被写体検出情報を生成して出力するとともに、メモリに保持する。その後、ステップS67に進む。一方、ステップS66においては被写体検出情報を生成せず、メモリに保持していた被写体検出情報をバス15を経由してシステム制御部16へ出力する。その後、ステップS67に進む。
ステップS67においては、ステップS65またはステップS66から出力された被写体検出情報から、表示用画像に重畳する枠情報を算出し、算出した枠情報を画像重畳部10に出力する。
次に、ステップS68において、ステップS67において生成された枠情報に基いて、枠を画像信号に重畳する。次に、ステップS69において、枠が重畳された画像信号を表示装置14に適した表示信号(例えば、NTSC方式のアナログ信号等)に変換して表示装置14に表示する。次に、ステップS610において、全ての処理が終了したか否かを判断する。この判断の結果、終了していない場合にはステップS61に戻って前述した処理を行う。また、ステップS610の判断の結果、終了した場合にはエンド処理を行う。
本実施形態においては、前述のような処理を行うことにより、偶数フィールドと奇数フィールドとのフィールド間で撮像素子3の駆動方式が変更されることにより、異なった位相の画像が出力されている場合がある。このような場合においても、被写体検出に影響しないようにすることが可能になる。これにより、被写体検出及び表示を安定化させることができる。なお、駆動方式の変更とは、例えば、出力信号がインタレース信号になるように、周期的に画素の加算または間引きの組み合わせを変化することである。
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態を示したもので、撮像装置としてビデオカメラ装置に適用した例を説明するブロック図である。
図3において、1はレンズ、2はレンズ駆動部、3は撮像素子、4は撮像素子駆動部、5はCDS回路及びA/D変換器を含むアナログフロントエンド部(AFEと図示する)、6は位相制御部、7は被写体検出部、8はカメラ信号処理部である。
9は被写体検出枠表示制御部、10はカメラ信号処理部8からの画像信号に、被写体検出枠表示制御部9からの枠情報を重畳する画像重畳部、12は撮像装置から取り外し可能な記録媒体である。
11はフレーム間予測符号化処理された画像信号を記録媒体12に記録する記録処理部、14はカメラ信号処理された画像信号を表示する表示装置である。また、13は表示装置14に画像を表示する表示処理部、15はバス、16は撮像装置全体を制御するシステム制御部である。
以下、前述のように構成された本実施形態の撮像装置200で行われる撮影動作について説明する。まず、レンズ1はシステム制御部16により制御されるレンズ駆動部2からの駆動パルスで駆動され、被写体像を撮像素子3上に結像させる。
撮像素子3は、システム制御部16により制御される撮像素子駆動部4からの駆動パルスによって撮像を行う。撮像素子3から出力されたアナログの画像信号は、AFE5の内部に設けられているCDS回路でクロック同期性ノイズが除去され、AFE5の内部に設けられているA/D変換器でデジタル画像信号に変換される。
AFE5から出力されるデジタル画像信号は、カメラ信号処理部8により輝度色差の画像信号に変換される。位相制御部6は撮像素子3の駆動状態に従って、入力信号の位相が変化しないように位相補償処理を行った画像信号を出力する。位相補償処理の内容としては、複数ラインの情報より補間処理を行う方法、内部にメモリを持ち、前フィールドの画像情報を用いて補間演算処理を行ってフレーム画像を生成する方法等を用いることができる。
複数ラインの情報より補間処理を行う方法としては、例えば図5において偶数フィールド(5−2)と奇数フィールド(5−3)の位相差は、もともとの全画素(5−1)のラインで見て1ラインに相当している。したがって、どちらかのフィールドの上下2ラインの平均処理を行ったり、両方のフィールドの上下2ラインを逆方向に1:3で、入力信号のライン間の内挿演算を行ったりするなどの方法で位相補償を施すことができる。駆動方式に応じて内挿演算の係数を変えることによって位相の変化がなくなるようにすることができる。
前フィールドの画像情報を用いて補間処理を行う方法としては、連続する2フィールドがインタレース関係になっている。このため、それぞれのフィールドに対して前フィールドの画像を組み合わせれば、擬似的にフレーム画像(5−1)を生成するという方法で位相補償をすることが可能である。
被写体検出部7は、位相制御部6から出力される位相補償処理が行われた画像信号から被写体を検出し、その被写体検出情報をバス15を経由してシステム制御部16へ出力する。被写体検出枠表示制御部9は、被写体検出部7から出力される被写体検出情報を元に、表示用画像に重畳する枠情報を作成する。
画像重畳部10は、被写体検出枠表示制御部9から出力される枠情報に基づいた枠を表示装置14への入力画像信号に重畳する。表示処理部13は、画像重畳部10から出力される画像信号を表示装置14に適した信号(例えば、NTSC方式のアナログ信号等)に変換して表示装置14に表示する。記録処理部11はカメラ信号処理部8から出力される画像信号を圧縮符号化し、記録媒体12に適したデータ(例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ)に変換して記録媒体12に記録する。システム制御部16は、レンズ駆動部2、撮像素子駆動部4、カメラ信号処理部8、記録処理部11、表示処理部13等の動作を制御する。
図4は、位相制御部6の動作を表すタイミングチャートである。
図4において、4−1はフィールドの単位の同期信号を表す。4−2は撮像素子からの出力信号を表し、偶数フィールドをE、奇数フィールドをOとし数字は連番である。偶数フィールドと奇数フィールドは撮像素子の駆動方式が異なり、それぞれ異なった位相の画像が出力されているものとする。
4−3は、撮像方式をもとに、位相制御部6が生成した画像信号であり撮像素子3から出力される信号のフィールドと同一フィールドで生成される、例えばE0フィールドの画像信号よりE0'の画像信号が生成される。
4−4は、被写体検出部7が検出した被写体情報である。被写体検出部7は、位相制御部6からの出力された画像信号より検出動作を行い、1フィールド後に検出結果を出すものとする。よって、E0'フィールドの検出結果DET_E0'が出力される。
次に、図7のフローチャートを参照しながら本実施形態の処理手順を説明する。
処理が開始されると、ステップS71において撮像素子3による撮影が開始され、アナログの画像信号が生成されて出力される。
次に、ステップS72に進み、撮像素子3から出力されたアナログの画像信号からクロック同期性ノイズが除去されるとともに、A/D変換されてデジタル画像信号が生成される。
次に、ステップS73に進み、ステップS72で生成されたデジタル画像信号が、輝度色差の画像信号に変換される。
次に、ステップS74において、位相制御処理が行なわれ、撮像素子3から出力される信号のフィールドと同一フィールドの画像信号が生成される。これにより、前述したように、例えばE0フィールドの画像信号からE0'の画像信号が生成される。
次に、ステップS75に進み、ステップS74において生成された画像信号から被写体の検出を行う。このように、本実施形態においては同じフレームにおいては、同じ位相の画像信号を用いて被写体検出を行っているので、検出結果は1フィールド後に出力される。
次に、ステップS76に進み、ステップS75から出力された被写体検出情報から、表示用画像に重畳する枠情報を算出し、算出した枠情報を画像重畳部10に出力する。
次に、ステップS77において、ステップS76において生成された枠情報に基いて、枠を画像信号に重畳する。次に、ステップS78において、枠が重畳された画像信号を表示装置14に適した表示信号(例えば、NTSC方式のアナログ信号等)に変換して表示装置14に表示する。次に、ステップS79において、全ての処理が終了したか否かを判断する。この判断の結果、終了していない場合にはステップS71に戻って前述した処理を行う。また、ステップS79の判断の結果、終了した場合にはエンド処理を行う。
本実施形態においても、前述のような処理を行うことにより、偶数フィールドと奇数フィールドとで撮像素子3の駆動方式が異なることにより、異なった位相の画像が出力されている場合においても、被写体検出に影響しないようにすることが可能になる。これにより、被写体検出及び表示を安定化させることができる。
(本発明に係る他の実施形態)
前述した本発明の実施形態における撮像装置を構成する各手段は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
なお、本発明は、前述した撮像方法における各工程を実行するソフトウェアのプログラム(実施形態では図6、図7に示すフローチャートに対応したプログラム)を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータが供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
プログラムを供給するための記録媒体としては種々の記録媒体を使用することができる。例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM,DVD−R)などがある。
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。
また、本発明のプログラムを暗号化してCD−ROM等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行うことによっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
1 レンズ、2 レンズ駆動部、3 撮像素子、4 撮像素子駆動部、5 AFE、6 位相制御部、7 被写体検出部、8 カメラ信号処理部、9 被写体検出枠表示制御部、10 画像重畳部、11 記録処理部、12 記録媒体、13 表示処理部、14 表示装置、15 バス、16 システム制御部、100 撮像装置

Claims (8)

  1. 複数の画素からなる撮像素子と、
    前記撮像素子の駆動方式を制御する駆動制御手段と、
    前記撮像素子から出力される画像信号より所定の被写体を検出して、前記被写体の位置を示す情報を含む被写体情報を抽出する被写体検出手段と、
    表示手段に、前記被写体情報に基づいて、前記被写体が存在する領域を示す情報を前記撮像素子から出力される画像信号に重畳して表示させる被写体情報表示制御手段と、
    前記撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないように、前記撮像素子の駆動方式に基づいて前記被写体検出手段に対する入力信号の位相を制御する位相制御手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記駆動制御手段は、前記撮像素子から出力される画像信号をインタレース信号とするため、周期的に画素の信号の読み出し方法を変更することによって前記撮像素子の駆動方式を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記位相制御手段は、前記被写体検出手段が、前記撮像素子が同一の位相となるフィールドの画像信号のみより前記被写体を検出するように制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  4. 前記位相制御手段は、前記被写体検出手段に入力する画像信号のライン間の内挿演算を行うものであり、前記駆動方式に応じて内挿演算の係数を変えることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
  5. 前記位相制御手段は、前記被写体検出手段に入力する画像信号のフィールド間の補間演算を行うことを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  6. 複数の画素からなる撮像素子の駆動方式を制御する駆動制御工程と、
    前記撮像素子から出力される画像信号より所定の被写体を検出して、前記被写体の位置を示す情報を含む被写体情報を抽出する被写体検出工程と、
    表示手段に、前記被写体情報に基づいて、前記被写体が存在する領域を示す情報を前記撮像素子から出力される画像信号に重畳して表示させる被写体情報表示制御工程と、
    前記撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないように、前記撮像素子の駆動方式に基づいて前記被写体検出工程に対する入力信号の位相を制御する位相制御工程と、
    を含むことを特徴とする撮像装置の制御方法。
  7. 複数の画素からなる撮像素子の駆動方式を制御する駆動制御工程と、
    前記撮像素子から出力される画像信号より所定の被写体を検出して、前記被写体の位置を示す情報を含む被写体情報を抽出する被写体検出工程と、
    表示手段に、前記被写体情報に基づいて、前記被写体が存在する領域を示す情報を前記撮像素子から出力される画像信号に重畳して表示させる被写体情報表示制御工程と、
    前記撮像素子の駆動方式が変更されることによって生じる画像信号の位相の変化が被写体検出に影響しないように、前記撮像素子の駆動方式に基づいて前記被写体検出工程に対する入力信号の位相を制御する位相制御工程と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
  8. 請求項7に記載のコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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