JP5381207B2 - 画像合成装置及びプログラム - Google Patents
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Description
被写体画像の輪郭から所定の長さ以上の略直線を検出する第1検出手段と、前記被写体画像と合成すべき背景用画像から所定の長さ以上の略直線を検出する第2検出手段と、前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線と前記第2検出手段によって検出された前記背景用画像の略直線とが略合致するように、前記背景用画像と前記被写体画像を合成する合成手段とを備えたことを特徴としている。
前記第1検出手段によって所定の長さ以上の略直線が検出されたか否かを判断する判断手段と、この判断手段により前記所定の長さ以上の略直線が検出されたと判断すると、前記合成手段に対し合成を行うよう制御する合成制御手段とを更に備えることを特徴としている。
前記合成手段は、前記第2検出手段によって前記背景用画像中から略直線が検出されなかった場合に、前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線と前記背景用画像の縁部分とが略合致するように、前記背景用画像に前記被写体画像を合成することを特徴としている。
前記合成手段は、前記第2検出手段によって検出された略直線と、前記第1検出手段によって検出した略直線とが略合致するように前記被写体画像を所定方向に回転させて前記背景用画像と合成することを特徴としている。
前記第2検出手段によって前記背景用画像から検出された略直線の長さと、前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線の長さとを比較判定する判定手段を更に備え、前記合成手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記被写体画像の大きさを調整して前記背景用画像に合成することを特徴としている。
被写体が存在する画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された被写体が存在する画像から当該被写体が含まれる領域を抽出して前記被写体画像を生成する画像生成手段と、を更に備えることを特徴としている。
画像合成装置のコンピュータを、被写体画像の輪郭から所定の長さ以上の略直線を検出する第1検出手段、前記被写体画像と合成すべき背景用画像から所定の長さ以上の略直線を検出する第2検出手段、前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線と前記第2検出手段によって検出された前記背景用画像の略直線とが略合致するように、前記背景用画像と前記被写体画像を合成する合成手段として機能させることを特徴としている。
図1は、本発明を適用した実施形態1の撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。
実施形態1の撮像装置100は、被写体切り抜き画像P1(図7(b)参照)の縁部分に沿って延在する線分L1を検出して、当該被写体切り抜き画像P1の線分L1と背景用画像P2(図7(a)参照)の周縁部分Eとが略合致するように被写体切り抜き画像P1の背景用画像P2に対する合成位置に制限を加える。
具体的には、図1に示すように、撮像装置100は、レンズ部1と、電子撮像部2と、撮像制御部3と、画像データ生成部4と、画像メモリ5と、特徴量演算部6と、ブロックマッチング部7と、画像処理部8と、記録媒体9と、表示制御部10と、表示部11と、操作入力部12と、CPU13とを備えている。
また、撮像制御部3と、特徴量演算部6と、ブロックマッチング部7と、画像処理部8と、CPU13は、例えば、カスタムLSI1Aとして設計されている。
また、レンズ部1は、図示は省略するが、被写体の撮像の際に、ズームレンズを光軸方向に移動させるズーム駆動部、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦駆動部等を備えていても良い。
また、撮像制御部3は、AF(自動合焦処理)、AE(自動露出処理)、AWB(自動ホワイトバランス)等の被写体を撮像する際の条件の調整制御を行う。
また、撮像レンズ部1、電子撮像部2及び撮像制御部3は、被写体存在画像P3の撮像後、当該被写体存在画像P3の撮像の際の撮像条件を固定した状態で、被写体切り抜き画像P1の生成のための被写体非存在画像P4(図3(b)参照)を撮像する。
カラープロセス回路から出力される輝度信号Y及び色差信号Cb,Crは、図示しないDMAコントローラを介して、バッファメモリとして使用される画像メモリ5にDMA転送される。
ここで、特徴抽出処理とは、多数の候補ブロックから追跡に都合の良い特徴性の高いものを選択する処理である。
位置合わせ部8aは、被写体非存在画像P4から抽出した特徴点に基づいて、被写体非存在画像P4に対する被写体存在画像P3の各画素の座標変換式(射影変換行列)を算出し、当該座標変換式に従って被写体存在画像P3を座標変換して被写体非存在画像P4と位置合わせを行う。
ここで、位置情報としては、例えば、アルファマップが挙げられ、アルファマップとは、被写体存在画像P3の各画素について、被写体画像Aの画像を所定の背景に対してアルファブレンディングする際の重みをアルファ値(0≦α≦1)として表したものである。
これにより、切抜画像生成部8dは、背景と被写体とが存在する被写体存在画像P3から被写体が含まれる領域を切り抜いた被写体切り抜き画像P1を取得する。
線分検出部8eは、被写体切り抜き画像P1の画像データに基づいて、当該画像の上下左右の周縁部分に被写体が含まれる被写体画像Aが存在しているか否かを検出する。具体的には、線分検出部8eは、被写体切り抜き画像P1の上下左右の周縁部分に、アルファマップのアルファ値が1である画素(即ち、単一色画像の単一色以外の部分)が所定長以上連続して配置されているか否かを判定し、所定長以上連続して配置されている部分(例えば、図7(b)における被写体画像Aの右端部分)を当該被写体切り抜き画像P1の縁部分に沿って延在する被写体画像Aの線分L1として検出する。
なお、被写体画像Aの背景用画像P2に対する合成位置については後述する。
合成制御部8gは、線分検出部8eにより検出された被写体画像Aの線分L1と背景用画像P2の上下左右の一直線状の周縁部分Eとが略合致するように被写体画像Aの背景用画像P2に対する合成位置に制限を加える。ここで、被写体画像Aの線分L1と背景用画像P2の周縁部分Eとが略合致する位置とは、被写体画像Aの線分L1と背景用画像P2の周縁部分Eが一致した状態、或いは、被写体画像Aの線分L1と背景用画像P2の周縁部分Eが一致せずに所定の数画素を空けて配置されているが、略合致しているとみなせる状態等のことである。
例えば、図7(a)〜図7(c)に示すように、合成制御部8gは、被写体画像Aの右端の線分L1と背景用画像P2の右縁部分Eとが略合致する位置でのみ被写体画像Aを背景用画像P2に対して合成できるように、背景用画像P2の右縁部分Eと被写体画像Aの右端の線分L1とが略合致した状態でのみ当該被写体画像Aを移動配置可能とする。そして、ユーザによる操作入力部12の選択決定ボタン12bの所定操作に基づいて、被写体画像Aの合成位置が調整されて合成位置が決定されるか、或いは、被写体画像Aの右端の線分Lの背景用画像P2の右縁部分Eに対する割合などから自動的に合成位置が決定されると、画像合成部8fは、決定された合成位置で当該被写体画像Aと背景用画像P2とを画像合成して、被写体合成画像P5を生成する。
また、被写体画像Aの画像データは、画像処理部8の位置情報生成部8cにより生成されたアルファマップと対応付けられて、当該被写体切り抜き画像P1の画像データの拡張子を「.jpe」として保存されている。
具体的には、表示制御部10は、VRAM、VRAMコントローラ、デジタルビデオエンコーダなどを備えている。そして、デジタルビデオエンコーダは、CPU13の制御下にて画像メモリ5から読み出されてVRAM(図示略)に記憶されている輝度信号Y及び色差信号Cb,Crを、VRAMコントローラを介してVRAMから定期的に読み出して、これらのデータを元にビデオ信号を発生して表示部11に出力する。
図2は、被写体切り抜き処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。また、図3(a)〜図3(c)は、被写体切り抜き処理に係る画像の一例を模式的に示す図である。
なお、以下に説明する被写体切り抜き処理にあっては、被写体が画角の右端で見切れた被写体存在画像P3の撮像を行うものとする。
図2に示すように、先ず、CPU13は、表示制御部10に、撮像レンズ部1、電子撮像部2及び撮像制御部3による被写体の撮像により生成された複数の画像フレームに基づいてライブビュー画像を表示部11の表示画面に表示させるとともに、当該ライブビュー画像に重畳させて、被写体存在画像P3の撮像指示メッセージを表示部11の表示画面に表示させる(ステップS1)。
また、CPU13は、撮像制御部3を制御して、当該被写体存在画像P3の撮像の際の合焦位置や露出条件やホワイトバランス等の条件を固定した状態を維持する。
この後、CPU13は、ユーザにより操作入力部12のシャッタボタン12aが撮像指示操作されたか否かを判定する(ステップS5)。そして、ユーザは、被写体を画角外に移動させるか、或いは被写体が移動するのを待った後、ユーザにより被写体非存在画像P4が被写体存在画像P3の半透過の画像と重なるようにカメラ位置が調整されて、操作入力部12のシャッタボタン12aが撮像指示操作されたと判定されると(ステップS5;YES)、CPU13は、撮像制御部3に、被写体非存在画像P4(図3(b)参照)の光学像を被写体存在画像P3の撮像後に固定された条件で電子撮像部2により撮像させて、画像データ生成部4に、電子撮像部2から転送された被写体非存在画像P4の画像フレームに基づいて、被写体非存在画像P4のYUVデータを生成させる(ステップS6)。なお、当該被写体存在画像P3のYUVデータは、画像メモリ5に一時記憶される。
具体的には、特徴量演算部6は、被写体非存在画像P4のYUVデータに基づいて、所定数(或いは、所定数以上)の特徴の高いブロック領域(特徴点)を選択して、当該ブロックの内容をテンプレートとして抽出する。そして、ブロックマッチング部7は、特徴抽出処理にて抽出されたテンプレートの画素値が最適にマッチする位置を被写体存在画像P3内にて探索して、画素値の相違度の評価値が最も良かった被写体非存在画像P4と被写体存在画像P3間の最適なオフセットを当該テンプレートの動きベクトルとして算出する。そして、画像処理部8の位置合わせ部8aは、ブロックマッチング部7により算出された複数のテンプレートの動きベクトルに基づいて全体の動きベクトルを統計的に算出し、当該動きベクトルに係る特徴点対応を用いて被写体存在画像P3の射影変換行列を算出する。
具体的には、被写体画像抽出部8bは、被写体存在画像P3のYUVデータと被写体非存在画像P4のYUVデータの各々に対してローパスフィルタをかけて各画像の高周波成分を除去する。その後、被写体画像抽出部8bは、ローパスフィルタをかけた被写体存在画像P3と被写体非存在画像P4との間で対応する各画素について相違度を算出して相違度マップを生成する。続けて、被写体画像抽出部8bは、各画素に係る相違度マップを所定の閾値で2値化した後、相違度マップから細かいノイズや手ぶれにより相違が生じた領域を除去するために収縮処理を行う。その後、被写体画像抽出部8bは、ラベリング処理を行って、所定値以下の領域や最大領域以外の領域を除去した後、一番大きな島のパターンを被写体画像Aとして特定し、収縮分を修正するための膨張処理を行う。
具体的には、切抜画像生成部8dは、被写体存在画像P3、単一色画像及びアルファマップを読み出して画像メモリ5に展開した後、被写体存在画像P3の全ての画素について、アルファ値が0の画素については(α=0)、透過させ、アルファ値が0<α<1の画素については(0<α<1)、所定の単一色とブレンディングを行い、アルファ値が1の画素については(α=1)、何もせずに所定の単一色に対して透過させないようにする。
これにより、被写体切り抜き処理を終了する。この結果、画角の右端で見切れた状態で抽出された被写体画像Aを含んだ被写体切り抜き画像P1の画像データが生成される。
図4は、背景用画像生成処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
図4に示すように、先ず、CPU13は、表示制御部10に、撮像レンズ部1、電子撮像部2及び撮像制御部3による背景用画像P2の撮像により生成された複数の画像フレームに基づいてライブビュー画像を表示部11の表示画面に表示させる(ステップS21)。
これにより、背景用画像生成処理を終了する。
図5は、合成画像生成処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。また、図6は、合成画像生成処理における画像合成処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。また、図7(a)〜図7(c)は、合成画像生成処理に係る画像の一例を模式的に示す図である。
図5のフローチャートに示すように、ユーザによる操作入力部12の所定操作に基づいて、記録媒体9に記録されている複数の画像の中で合成画像の背景となる所望の背景用画像P2(図7(a)参照)が選択して指定されると、画像処理部8は、指定された背景用画像P2の画像データを読み出して画像メモリ5に展開する(ステップS31)。
続けて、画像処理部8の線分検出部8eは、被写体切り抜き画像P1の画像データに基づいて、当該画像の上下左右の周縁部分から上述した単一色以外の画素(被写体画像A)からなる線分L1を検出して、当該被写体画像Aの線分L1が所定長以上あるか否かを判定することで、被写体切り抜き画像P1の周縁部分に線分L1があるか否かを判断する(ステップS33)。
その後、被写体画像Aの合成位置が決定されると(ステップS35)、画像合成部8fは、背景用画像P2と被写体切り抜き画像P1とを合成する画像合成処理を行う(ステップS36)。
なお、ステップS34にて、被写体画像Aの背景用画像P2に対する合成位置に制限を加える処理を行うことなく、被写体画像Aの右端の線分Lの背景用画像P2の右縁部分Eに対する割合などから自動的に合成位置を決定するようにしても良い。
図6に示すように、画像合成部8fは、被写体切り抜き画像P1と対応付けて保存されているアルファマップを読み出して画像メモリ5に展開する(ステップS41)。
なお、図5のステップS35にて背景用画像P2における被写体切り抜き画像P1の合成位置が決定された際に、背景用画像P2とアルファマップとがずれてしまいアルファマップの範囲外となる領域については、α=0としてアルファ値が存在しない領域を生じさせないようにする。
ここで、全ての画素について処理していないと判定されると(ステップS46;NO)、画像合成部8fは、処理対象として次の画素を指定して当該画素に処理対象を移動させて(ステップS47)、処理をステップS43に移行させる。
上記の処理を、ステップS46にて全ての画素について処理したと判定されるまで(ステップS46;YES)、繰り返すことで、画像合成部8fは、被写体切り抜き画像P1と背景用画像P2とを合成した被写体合成画像P5の画像データを生成させる。
これにより、画像合成処理を終了する。
これにより、合成画像生成処理を終了する。
これにより、例えば、被写体が画角で見切れた被写体存在画像P3を撮影して、当該被写体存在画像P3から被写体切り抜き画像P1を生成して、被写体画像Aを背景用画像P2と合成すると、被写体画像Aの合成位置によっては当該画像の縁部分の線分L1が目立ってしまうが、被写体画像Aの背景用画像P2に対する合成位置に制限を加えることで、被写体画像Aの線分L1と背景用画像P2の一直線状の周縁部分Eとが略合致した違和感のない自然な被写体合成画像P5を生成することができる。
以下に、実施形態2の撮像装置100について、図8〜図10を参照して説明する。
実施形態2の撮像装置100は、背景用画像P2から所定方向に沿って延在する線分L2を検出し、当該背景用画像P2中の線分L2と被写体切り抜き画像P1の線分L1とが略合致するように合成位置に制限を加える。
なお、実施形態2の撮像装置100は、線分検出部8e及び合成制御部8gの構成が異なる以外の点で上記実施形態1の撮像装置100と略同様の構成をなし、その説明は省略する。
かかる場合に、線分検出部8eは、被写体画像Aの縁部分に、アルファマップのアルファ値が1である画素(即ち、単一色画像の単一色以外の部分)が所定の一方向に沿って所定長以上連続して配置されているか否かを判定し、所定長以上連続して配置されている部分(例えば、図10(b)における被写体画像Aの右端部分)を線分L1として検出する。
例えば、図10(a)〜図10(c)に示すように、合成制御部8gは、被写体切り抜き画像P1の被写体画像Aの右端部分の線分L1と背景用画像P2中の建物の左外側面部分の線分L2とが略合致する位置でのみ被写体切り抜き画像P1を背景用画像P2に対して合成できるように、背景用画像P2の建物の左外側面部分の線分L2と被写体画像Aの右端部分の線分L1とが略合致した状態でのみ当該被写体切り抜き画像P1を移動配置可能とする。そして、ユーザによる操作入力部12の選択決定ボタン12bの所定操作に基づいて、被写体切り抜き画像P1の合成位置が調整されて合成位置が決定されるか、或いは、被写体画像Aの右端部分の線分L1の背景用画像P2の建物の左側面部分に対する割合などから自動的に合成位置が決定されると、画像合成部8fは、決定された被写体切り抜き画像P1の合成位置で当該被写体切り抜き画像P1と背景用画像P2とを画像合成して、被写体合成画像P5を生成する。
図9は、合成画像生成処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。また、図10(a)〜図10(c)は、合成画像生成処理に係る画像の一例を模式的に示す図である。
なお、以下に説明する合成画像生成処理にあっては、略中央部に上下方向に沿って延在する線分L1を被写体画像Aの縁部分に有する被写体切り抜き画像P1を用いるものとする。
続けて、画像処理部8の線分検出部8eは、被写体切り抜き画像P1の画像データに基づいて、当該画像に所定長以上の線分L1があるか否かを判断する(ステップS51)。具体的には、線分検出部8eは、被写体切り抜き画像P1の上下左右の縁部分から単一色以外の画素(被写体画像A)からなる線分L1を検出するとともに、画像中の被写体画像Aの縁部分に線分L1が存在しているか否かを検出して、検出された被写体画像Aの線分L1が所定長以上あるか否かを判定することで、被写体切り抜き画像P1に線分L1があるか否かを判断する。
ここで、線分L1が被写体切り抜き画像P1の縁部分に沿って延在するものであったと判定されると(ステップS52;YES)、合成制御部8gは、実施形態1と同様に、当該被写体切り抜き画像P1の背景用画像P2に対する合成位置を背景用画像P2の周縁部分Eになるように制限を加える(ステップS53)。
一方、ステップS54にて、背景用画像P2中に線分L2がないと判断されると(ステップS54;NO)、CPU13は処理をステップS53に移行させて、合成制御部8gは、被写体画像Aの背景用画像P2に対する合成位置を背景用画像P2の縁部分になるように制限を加える(ステップS53)。
その後、実施形態1と同様に、被写体画像Aの合成位置が決定されると(ステップS56)、画像合成部8fは、背景用画像P2と被写体画像Aとを合成する画像合成処理を行う(ステップS36)。
これにより、合成画像生成処理を終了する。
これにより、被写体画像Aの背景用画像P2に対する合成の自由度を大きくすることができ、背景用画像P2の周縁部分Eだけでなく、背景用画像P2中から検出された線分L2に対しても被写体切り抜き画像P1の線分L1と略合致した違和感のない自然な被写体合成画像P5を生成することができる。
従って、被写体が画角で見切れた被写体存在画像P3だけでなく、被写体画像Aの抽出用の被写体非存在画像P4の撮影環境によって見切れた被写体存在画像P3の合成もより適正に行うことできる。
以下に、撮像装置100の変形例について説明する。
これにより、被写体画像Aの縁部分の線分L1と背景用画像P2中の線分L2の延在方向が一致しない場合であっても、被写体切り抜き画像P1を所定方向に回転させて、被写体画像Aの縁部分の線分L1と背景用画像P2中の線分L2の延在方向が略一致した違和感のない自然な被写体合成画像P5を生成することができる。
例えば、背景用画像P2中の線分L2及び背景用画像P2の一直線状の周縁部分Eに対して、被写体切り抜き画像P1から検出された縁部分の線分(被写体画像Aの縁部分の線分L1を含む)の長さが長い場合には、被写体切り抜き画像P1を所定の倍率で縮小する。
これにより、被写体画像Aの大きさが背景用画像P2に対する合成に不適当な場合であっても、被写体切り抜き画像P1を所定の倍率で縮小することで被写体画像Aの大きさを背景用画像P2に対してより自然なものとすることができ、違和感のない自然な被写体合成画像P5を得ることができる。
また、上記実施形態1、2にあっては、背景用画像P2に一の被写体切り抜き画像P1を合成するようにしたが、被写体切り抜き画像P1の合成数は適宜任意に変更することができ、複数であっても良い。かかる場合には、全ての被写体切り抜き画像P1、…と背景用画像P2とが違和感を生じさせないように所定の画像処理や回転処理等を行うのが好ましい。
さらに、被写体切り抜き処理を行った後、背景用画像生成処理を行うようにしたが、これらの処理の順番は逆であっても良い。
即ち、プログラムを記憶するプログラムメモリ(図示略)に、第1検出処理ルーチン、第2検出処理ルーチン、合成処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、第1検出処理ルーチンによりCPU13に、被写体画像Aの輪郭から所定の長さ以上の略直線分を検出させるようにしても良い。また、第2検出処理ルーチンによりCPU13に、被写体画像Aと合成すべき背景用画像P2から所定の長さ以上の略直線分を検出させるようにしても良い。また、合成処理ルーチンによりCPU13に、検出された被写体画像Aの略直線分と検出された背景用画像P2の略直線部分とが略合致するように、背景用画像P2と被写体画像Aを合成させるようにしても良い。
1 レンズ部
2 電子撮像部
3 撮像制御部
8 画像処理部
8d 切抜画像生成部
8e 線分検出部
8f 画像合成部
8g 合成制御部
9 記録媒体
11 表示部
13 CPU
Claims (7)
- 被写体画像の輪郭から所定の長さ以上の略直線を検出する第1検出手段と、
前記被写体画像と合成すべき背景用画像から所定の長さ以上の略直線を検出する第2検出手段と、
前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線と前記第2検出手段によって検出された前記背景用画像の略直線とが略合致するように、前記背景用画像と前記被写体画像を合成する合成手段と、
を備えたことを特徴とする画像合成装置。 - 前記第1検出手段によって所定の長さ以上の略直線が検出されたか否かを判断する判断手段と、
この判断手段により前記所定の長さ以上の略直線が検出されたと判断すると、前記合成手段に対し合成を行うよう制御する合成制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の画像合成装置。 - 前記合成手段は、前記第2検出手段によって前記背景用画像中から略直線が検出されなかった場合に、前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線と前記背景用画像の縁部分とが略合致するように、前記背景用画像に前記被写体画像を合成することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像合成装置。
- 前記合成手段は、
前記第2検出手段によって検出された略直線と、前記第1検出手段によって検出した略直線とが略合致するように前記被写体画像を所定方向に回転させて前記背景用画像と合成することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の画像合成装置。 - 前記第2検出手段によって前記背景用画像から検出された略直線の長さと、前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線の長さとを比較判定する判定手段を更に備え、
前記合成手段は、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記被写体画像の大きさを調整して前記背景用画像に合成することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の画像合成装置。 - 被写体が存在する画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された被写体が存在する画像から当該被写体が含まれる領域を抽出して前記被写体画像を生成する画像生成手段と、を更に備えることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の画像合成装置。 - 画像合成装置のコンピュータを、
被写体画像の輪郭から所定の長さ以上の略直線を検出する第1検出手段、
前記被写体画像と合成すべき背景用画像から所定の長さ以上の略直線を検出する第2検出手段、
前記第1検出手段によって検出された前記被写体画像の略直線と前記第2検出手段によって検出された前記背景用画像の略直線とが略合致するように、前記背景用画像と前記被写体画像を合成する合成手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
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