JP5402361B2 - 撮像装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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一方、1回の撮影で生成された1枚の撮影画像から被写体を切り抜く技術も知られているが、撮影環境によっては適用が困難となっている。
撮像手段と、この撮像手段により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成手段と、この生成手段により生成された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度を演算する演算手段と、この演算手段により演算された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する第1判定手段と、前記撮像手段による背景内に被写体が存在する被写体存在画像の撮像を指示する第1撮像指示手段と、前記第1判定手段により非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体抽出用画像の画像フレームに基づいて抽出用背景画像を生成する背景生成手段と、前記第1撮像指示手段による撮像指示に従って前記撮像手段により撮像された前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第1被写体抽出手段と、前記第1判定手段により非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、前記撮像手段による前記被写体存在画像の背景と同一の背景内に被写体の存在しない被写体非存在画像の撮像を指示する第2撮像指示手段と、前記第2撮像指示手段による撮像指示に従って前記撮像手段により撮像された前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第2被写体抽出手段と、を備えたことを特徴としている。
前記生成手段は、背景内に被写体の存在しない第1被写体抽出用画像と前記背景内に被写体の存在する第2被写体抽出用画像の各々を前記撮像手段により撮像して各々の画像フレームを生成し、前記第1被写体抽出用画像の画像フレームと前記第2被写体抽出用画像の画像フレームとの対応する各画素の相違度が所定値以下であるか否かを判定する第2判定手段を更に備え、前記背景生成手段は、前記第2判定手段により相違度が所定値以下であると判定された画素に基づいて、前記抽出用背景画像を生成することを特徴としている。
前記背景生成手段は、前記第2判定手段により相違度が所定値以下であると判定された画素と同じ色の前記抽出用背景画像を生成することを特徴としている。
前記撮像手段により先に撮像される前記第1被写体抽出用画像と当該第1被写体抽出用画像の撮像後に撮像される前記第2被写体抽出用画像の各々の撮像条件を同じ条件に設定する撮像条件設定手段を更に備えることを特徴としている。
前記撮像条件設定手段は、更に、前記第2被写体抽出用画像の撮像後に、前記撮像手段により前記被写体存在画像を撮像する際の撮像条件を設定することを特徴としている。
前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出するための抽出用情報を生成する第1抽出用情報生成手段を更に備え、前記第1被写体抽出手段は、前記第1抽出用情報生成手段により生成された抽出用情報を用いて前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出することを特徴としている。
前記演算手段は、前記非平坦度として、前記被写体抽出用画像の複数の特徴点を抽出し、前記第1判定手段は、更に、前記演算手段により抽出された前記複数の特徴点が所定値以下であるか否かを判定し、前記背景生成手段は、更に、前記第1判定手段により特徴点が所定値以下であると判定された場合に、前記抽出用背景画像を生成することを特徴としている。
前記演算手段は、前記非平坦度として、前記被写体抽出用画像の複数の画像領域内の画素値のばらつき量を演算し、前記第1判定手段は、更に、前記演算手段により演算された前記複数の画像領域内の画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定し、前記背景生成手段は、更に、前記第1判定手段により画素値のばらつき量が所定値以下であると判定された場合に、前記抽出用背景画像を生成することを特徴としている。
前記撮像手段は、前記第1判定手段により前記被写体抽出用画像の非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体存在画像を撮像することを特徴としている。
前記第1撮像指示手段は、被写体を撮影する指示を表示装置に表示させ、前記第2撮像指示手段は、背景を撮影する指示を表示装置に表示させることを特徴としている。
前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出するための抽出用情報を生成する第2抽出用情報生成手段を更に備え、前記第2被写体抽出手段は、前記第2抽出用情報生成手段により生成された抽出用情報を用いて前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出することを特徴としている。
撮像装置に、撮像部により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成ステップと、この生成ステップにより生成された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度を演算する演算ステップと、この演算ステップにより演算された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する判定ステップと、前記撮像部による背景内に被写体が存在する被写体存在画像の撮像を指示する第1指示ステップと、前記判定ステップにより非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体抽出用画像の画像フレームに基づいて抽出用背景画像を生成する背景生成ステップと、前記第1指示ステップによる撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第1抽出ステップと、前記判定ステップにより非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、前記撮像部による前記被写体存在画像の背景と同一の背景内に被写体の存在しない被写体非存在画像の撮像を指示する第2指示ステップと、前記第2指示ステップによる撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第2抽出ステップと、を実行させることを特徴としている。
撮像装置のコンピュータを、撮像部により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成手段、この生成手段により生成された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度を演算する演算手段、この演算手段により演算された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する判定手段、前記撮像部による背景内に被写体が存在する被写体存在画像の撮像を指示する第1指示手段、前記判定手段により非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体抽出用画像の画像フレームに基づいて抽出用背景画像を生成する背景生成手段、前記第1指示手段による撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第1抽出手段、前記判定手段により非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、前記撮像部による前記被写体存在画像の背景と同一の背景内に被写体の存在しない被写体非存在画像の撮像を指示する第2指示手段と、前記第2指示手段による撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第2抽出手段と、として機能させることを特徴としている。
実施形態1の撮像装置100は、第1被写体抽出用画像P2aの画像フレームの非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、当該第1被写体抽出用画像P2aの画像フレームに基づいて抽出用背景画像P3を生成して、抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aの対応する各画素の差分情報に基づいて、被写体存在画像P1aから被写体領域を抽出する。
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、解像度変換部6と、非平坦度演算部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、非平坦度演算部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S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、撮影時にライブビュー画像表示を行う場合には、撮像制御部3は、電子撮像部2により被写体Sを所定の撮像フレームレートで連続して撮像させて、各画像フレームを電子撮像部2から画像データ生成部4に逐次出力させる。
具体的には、第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像の非平坦度の判定処理(後述)にて、特徴点や当該特徴点内の画素値のばらつき量が所定値以下であると判定された後、第1被写体抽出用画像P2a(図6(b)参照)が撮像された場合には、撮像制御部3は、当該第1被写体抽出用画像P2aの撮像の際の撮像条件を固定した状態を維持する。
そして、ユーザによるシャッタボタン12aの撮像指示操作に基づいて、撮像制御部3は、第1被写体抽出用画像P2aの撮像後に固定された撮像条件で、レンズ部1を通過した被写体存在画像P1a(図7(a)参照)と同一の画角の光学像を電子撮像部2により二次元の画像信号に変換させ、当該電子撮像部2の撮像領域から第2被写体抽出用画像P2b(図6(c)参照)に係る画像フレームを読み出させる。即ち、撮像制御部3は、レンズ部1及び電子撮像部2によりライブビュー画像として撮像される第1被写体抽出用画像P2a及び第2被写体抽出用画像P2bの各々の撮像条件を同じ条件に設定する。
なお、被写体存在画像P1aの撮像の際には、レンズ部1のレンズ位置の調整動作に時間がかかることを考慮すると、AF(自動合焦処理)を行わずに、例えば、AE(自動露出処理)やAWB(自動ホワイトバランス)等を行うのが好ましい。
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。
即ち、解像度変換部6は、画像データ生成部4により生成された被写体抽出用画像(第1被写体抽出用画像P2a及び第2被写体抽出用画像P2b;図6(b)、図6(c)参照)のYUVデータに基づいて、当該被写体抽出用画像のライブビュー画像表示用の画像フレーム(例えば、第1ライブビュー画像や第2ライブビュー画像等)のYUVデータを順次生成する。
ここで、解像度変換部6は、レンズ部1及び電子撮像部2により撮像された被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成手段を構成している。
具体的には、特徴量演算部7aは、解像度変換部6により生成された第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像表示用の画像フレーム(第1ライブビュー画像)に基づいて、高周波成分の多い特徴の高いブロック領域(例えば、16×16画素の正方形)を特徴点として抽出する。
ばらつき量算出部7bは、解像度変換部6により生成された第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像表示用の画像フレーム(第1ライブビュー画像)の特徴点(ブロック領域)内の画素値のばらつき量として、例えば、標準偏差を下記式(1)に従って算出する。
非平坦度判定部8aは、解像度変換部6により生成された第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像表示用の画像フレーム(第1ライブビュー画像)の特徴点、即ち、特徴量演算部7aにより抽出された第1ライブビュー画像の特徴の高いブロック領域が所定値以下であるか否かを判定する。また、非平坦度判定部8aは、ばらつき量算出部7bにより算出された第1ライブビュー画像の特徴点内の画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定する。
ここで、非平坦度判定部8aは、被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する第1判定手段を構成している。
相違度算出部8bは、解像度変換部6により生成された第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像表示用の画像フレーム(第1ライブビュー画像)と第2被写体抽出用画像P2bのライブビュー画像表示用の画像フレーム(第2ライブビュー画像)との対応する各画素の相違度Dを下記式(2)に従って算出する。また、相違度算出部8bは、背景生成処理にて生成された抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aとの対応する各画素の相違度Dを下記式(2)に従って算出する。
また、上記した相違度Dの算出式(2)は、一例であってこれに限られるものではない。
相違度判定部8cは、相違度算出部8bにより算出された第1ライブビュー画像と第2ライブビュー画像との対応する各画素の相違度Dが所定値以下であるか否かを判定する。
ここで、相違度判定部8cは、第1被写体抽出用画像P2aの画像フレームと第2被写体抽出用画像P2bの画像フレームとの対応する各画素の相違度Dが所定値以下であるか否かを判定する第2判定手段を構成している。
背景生成部8dは、非平坦度判定部8aによって、第1ライブビュー画像の特徴点が所定値以下であり、且つ、特徴点内の画素値のばらつき量が所定値以下であると判定された場合に、第1被写体抽出用画像P2aに基づいて抽出用背景画像P3を生成する。具体的には、相違度判定部8cにより第1ライブビュー画像と第2ライブビュー画像との対応する各画素の相違度Dが所定値以下であると判定された場合に、背景生成部8dは、当該相違度Dが所定値以下であると判定された画素と同じ色の抽出用背景画像P3を生成する。例えば、図6(b)に示すように、特徴量の少ない無地の背景をバックに被写体Sを撮影する場合、第1被写体抽出用画像P2aの特徴量が少なくなり、当該第1被写体抽出用画像P2aを第2被写体抽出用画像P2bと重ねた状態で、被写体Sが重ならない領域の画素と同じ色の抽出用背景画像P3を生成する。
なお、クロマキーとは、特定の色背景を用いて一の画像データから被写体Sを切り抜く手法である。クロマキーでは、通常、背景に被写体Sと補色の関係にある青や緑のスクリーンを用いるようになっている。そこで、第1被写体抽出用画像P2aと第2被写体抽出用画像P2bとの相違度が所定値以下の画素と同じ色の抽出用背景画像P3を生成することで、抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aの色情報を基にして背景部分と被写体S部分を分離することができる。
マスク生成部8eは、相違度算出部8bにより算出された抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aとの対応する各画素の相違度Dに基づいて相違度マップを生成する。そして、マスク生成部8eは、生成した相違度マップを所定の閾値で二値化(0、255)してマスク画像Mを生成する。
ここで、マスク生成部8eは、抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aとの対応する各画素の相違度(差分情報)Dに基づいて、被写体存在画像P1aから被写体領域を抽出するためのマスク画像(抽出用情報)Mを生成する第1抽出用情報生成手段を構成している。
切抜画像生成部8fは、αブレンドを利用して、マスク生成部8eにより生成されたマスク画像Mを用いて被写体存在画像P1aから被写体領域を切り出して、単一色背景画像P5と合成して被写体切り抜き画像P4の画像データを生成する。なお、マスク画像Mの縁部分には、合成階調がつけられているため、切り出された被写体領域と単一色背景画像P5との境界部分がはっきりしていない自然な感じに合成することができる。
ここで、切抜画像生成部8fは、抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aの対応する各画素の差分情報に基づいて、被写体存在画像P1aから被写体領域を抽出する被写体抽出手段を構成している。
また、記録媒体9は、画像処理部8のマスク生成部8eにより生成されたマスク画像Mと、被写体切り抜き画像P4の画像データをそれぞれ圧縮した上で対応付けて、当該被写体切り抜き画像P4の画像データの拡張子を「.jpe」として保存する。
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。
そして、ユーザにより操作入力部12の所定のボタンが操作されると、当該ボタンに対応する制御指示をCPU13に出力する。CPU13は、制御指示が入力されると、操作されたボタンに応じて各部を制御する処理を行う。
図2及び図3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。
図2に示すように、先ず、表示制御部10は、レンズ部1及び電子撮像部2による被写体Sの撮像に従って解像度変換部6により順次生成された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、背景指示メッセージ(例えば、「背景に向けてください」等)を表示部11の表示画面に表示させる(ステップS1;図6(a)参照)。
ここで、特徴点及び当該ブロック領域内の画素値のばらつき量があると判断されると(ステップS4;NO)、CPU13は、ユーザによる操作入力部12の所定操作に基づいて終了指示が入力された否かを判定する(ステップS5)。
一方、終了指示が入力されたと判定されると(ステップS5;YES)、CPU13は、被写体切り抜き処理を終了させる。
その後、撮像制御部3は、当該第1被写体抽出用画像P2aの撮像の際の合焦位置(AF)や露出条件(AE)やホワイトバランス(AWB)等の撮像条件を固定した状態を維持する(ステップS7)。
その後、表示制御部10は、レンズ部1及び電子撮像部2による被写体Sの撮像に従って解像度変換部6により順次生成された画像フレームに基づいてライブビュー画像を更新させる制御を行う(ステップS9)。ライブビュー画像の更新が行われる際に、CPU13は、ユーザにより操作入力部12のシャッタボタン12aが所定操作されて撮像指示が入力されたか否かを判定する(ステップS10)。
ここで、終了指示が入力されていないと判定されると(ステップS11;NO)、CPU13は、処理をステップS9に移行して、それ以降の処理を実行する。
一方、終了指示が入力されたと判定されると(ステップS11;YES)、CPU13は、被写体切り抜き処理を終了させる。
その後、撮像制御部3は、調整された撮像条件で被写体存在画像P1aの光学像を電子撮像部2により撮像させ、電子撮像部2から転送された被写体存在画像P1aの画像フレームに基づいて、被写体存在画像P1aのYUVデータを画像データ生成部4に生成させて、当該YUVデータを画像メモリ5に一時記憶させる(ステップS14)。
これにより、特徴量の少ない背景をバックに被写体Sが撮影された被写体存在画像P1aが生成される。
図4は、背景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、画像処理部8の相違度算出部8bは、画像メモリ5に保存されている第1ライブビュー画像と第2ライブビュー画像との対応する各画素の相違度Dを下記式(2)に従って算出する(ステップS31)。
続けて、非平坦度演算部7の特徴量演算部7aは、相違度判定部8cにより特定された背景領域を第1被写体抽出用画像P2aの画像フレームに適用した後、当該第1被写体抽出用画像P2aの画像フレームに基づいて、高周波成分の多い特徴の高いブロック領域(例えば、16×16画素の正方形)を特徴点として抽出し、ばらつき量算出部7bは、特徴量演算部7aにより抽出された特徴点(ブロック領域)内の画素値のばらつき量として、標準偏差を下記式(1)に従って算出する(ステップS33)。
そして、非平坦度判定部8aは、ばらつきがなく、同じ色のブロック領域の数が所定数(例えば画像全体のブロック数の半分)以上であるか否かを判定する(ステップS35)。
ここで、ばらつきがなく、同じ色のブロック領域が所定数以上あると判断されると(ステップS35;YES)、背景生成部8dは、第1被写体抽出用画像P2aの当該ブロック領域の色と同じ色を背景色とする抽出用背景画像P3のYUVデータを生成(ステップS36)して、背景生成成功とする(ステップS37)。
これにより、背景生成処理を終了する。
ここで、背景生成が成功したと判定されると(ステップS16;YES)、CPU13は、画像処理部8に、被写体存在画像P1aから被写体Sが含まれる被写体領域を検出する第1領域検出処理を行わせる(ステップS17)。
図5は、第1領域検出処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
図5に示すように、画像処理部8の相違度算出部8bは、背景生成処理にて生成された抽出用背景画像P3を被写体存在画像P1aの実撮像サイズに合わせて拡大(リサイズ)した後(ステップS50)、拡大された抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aとの対応する各画素の相違度Dを下記式(2)に従って算出し、画像処理部8のマスク生成部8eは、算出された相違度Dに基づいて相違度マップを生成する(ステップS51)。
ここで、二値化に成功したと判断されると(ステップS53;YES)、マスク生成部8eは、被写体領域の周辺部の残り過ぎを修正したり細かいノイズを除去するため、マスク画像Mの画像データに対する収縮処理を行って所定値よりも小さい画素集合を除いた後(ステップS54)、収縮分を修正するための膨張処理を行う(ステップS55)。
そして、マスク生成部8eは、マスク画像Mの画像データに対して平均化フィルタをかけて、被写体領域の縁部に合成階調をつけて(ステップS57)、領域検出成功とする(ステップS58)。
これにより、第1領域検出処理を終了する。
ここで、被写体領域の検出が成功したと判定されると(ステップS18;YES)、切抜画像生成部8fは、αブレンドを利用して、第1領域検出処理にて生成されたマスク画像Mを用いて被写体存在画像P1aから被写体領域を切り出して、所定の単一色背景画像P5と合成して被写体切り抜き画像P4(図7(b)参照)の画像データを生成する(ステップS19)。
具体的には、切抜画像生成部8fは、被写体存在画像P1a、単一色背景画像P5及びマスク画像Mの画像データ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P1aのうち、マスク画像Mの画像データの塗りつぶした部分(被写体S以外の斜線部分)で覆われる画素については、単一色背景画像P5の所定の単一色で塗りつぶす一方で、被写体S部分の画素については、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。なお、マスク画像Mの縁部分には、合成階調がつけられているため、切り出された被写体領域と単一色背景画像P5との境界部分がはっきりしていない自然な感じとなる。
その後、表示制御部10は、切抜画像生成部8fにより生成された被写体切り抜き画像P4の画像データに基づいて、所定の単一色背景画像P5に被写体Sが重畳された被写体切り抜き画像P4を表示部11の表示画面に表示させる(図7(c)参照)。
これにより、被写体切り抜き処理を終了する。
また、ステップS16にて、背景生成が成功しなかったと判定された場合にも(ステップS16;NO)、CPU13は、処理をステップS21に移行させて、被写体Sの切り抜きの失敗に係る所定のメッセージを表示部11の表示画面に表示させた後(ステップS21)、被写体切り抜き処理を終了する。
具体的には、第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像表示用の画像フレームから複数の特徴点を抽出し、抽出された複数の特徴点が所定値以下であるか否かを判定する。また、複数の特徴点(ブロック領域)内の画素値のばらつき量を演算し、演算された複数の特徴点内の画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定する。そして、特徴点が所定値以下であると判定され、且つ、特徴点内の画素値のばらつき量が所定値以下であると判定された場合には、例えば、撮影環境が特徴量の少ない背景(例えば、一様な背景)をバックに被写体Sを撮影する環境であり、1回の撮影での被写体領域の抽出に適した撮影環境であると判別することができる。
第1被写体抽出用画像P2aのライブビュー画像表示用の画像フレームの非平坦度が所定値以下であると判定されると、第1被写体抽出用画像P2aの画像フレームに基づいて抽出用背景画像P3を生成する。具体的には、背景内に被写体Sの存在しない第1被写体抽出用画像P2aと背景内に被写体Sの存在する第2被写体抽出用画像P2aの各々の画像フレームの対応する各画素の相違度Dが所定値以下であると判定された画素と同じ色の抽出用背景画像P3を生成する。そして、シャッタボタン12aによる撮像指示に従って電子撮像部2により撮像された被写体存在画像P1aと抽出用背景画像P3との対応する各画素の相違度Dに基づいてマスク画像Mを生成して、当該マスク画像Mを用いて被写体存在画像P1aから被写体領域を抽出する。
従って、被写体存在画像P1aの撮影を一回行うだけで、被写体領域の抽出のための背景画像の撮像を別途行わなくとも抽出用背景画像P3を生成することができ、当該抽出用背景画像P3を用いて生成されたマスク画像Mを利用して被写体存在画像P1aから被写体領域を簡便に抽出することができる。
そして、第2被写体抽出用画像P2bの撮像後に、被写体存在画像P1aを撮像する際の撮像条件を設定し直すことで、被写体領域の抽出元となる被写体存在画像P1aの撮像を適正に行うことができ、より高画質の被写体切り抜き画像P4を得ることができる。
以下に、実施形態2の撮像装置200について、図8〜図12を参照して説明する。
実施形態2の撮像装置200は、第1被写体抽出用画像P2aの非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、被写体存在画像P1b(図12(a)参照)の背景と同一の背景内に被写体Sの存在しない被写体非存在画像P6(図12(b)参照)を撮像して、被写体非存在画像P6と被写体存在画像P1bとの対応する各画素の差分情報に基づいて、被写体存在画像P1bから被写体領域を抽出する。
なお、実施形態2の撮像装置200は、以下に説明す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。
ブロックマッチング部14は、例えば、被写体非存在画像P6を基準画像とするとともに、被写体存在画像P1bを対象画像として位置合わせを行う。具体的には、ブロックマッチング部14は、特徴抽出処理にて抽出されたテンプレート(例えば、16×16画素の正方形)が被写体存在画像P1b内のどこに対応するか、つまり、被写体存在画像P1b内にてテンプレートの画素値が最適にマッチする位置(対応領域)を探索する。そして、画素値の相違度の評価値(例えば、差分二乗和(SSD)や差分絶対値和(SAD)等)が最も良かった被写体非存在画像P6と被写体存在画像P1b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。
位置合わせ部8gは、被写体非存在画像P6から抽出した特徴点に基づいて、被写体存在画像P1bと被写体非存在画像P6との位置合わせを行う。即ち、位置合わせ部8gは、被写体非存在画像P6から抽出した特徴点に基づいて、被写体非存在画像P6に対する被写体存在画像P1b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P1bを座標変換して被写体非存在画像P6と位置合わせを行う。
具体的には、位置合わせ部8gは、ブロックマッチング部14により算出された複数のテンプレートの動きベクトルを多数決により演算して、統計的に所定%(例えば、50%)以上となると判断された動きベクトルを全体の動きベクトルとして、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P1bの射影変換行列を算出する。そして、位置合わせ部8gは、射影変換行列に従って被写体存在画像P1bを座標変換して被写体非存在画像P6と位置合わせを行う。
ここで、マスク生成部8eは、被写体非存在画像P6と被写体存在画像P1bとの対応する各画素の相違度(差分情報)Dに基づいて、被写体存在画像P1bから被写体領域を抽出するためのマスク画像(抽出用情報)Mを生成する第2抽出用情報生成手段を構成している。
即ち、シャッタボタン12aは、第1被写体抽出用画像P2aの非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、被写体非存在画像P6の電子撮像部2による撮像を指示する第2撮像指示手段を構成している。
図9及び図10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。
なお、被写体非存在画像P6の撮像及び被写体非存在画像P6と被写体存在画像P1bとを用いた第2領域検出処理以外の処理は、実施形態1の被写体切り抜き処理と略同様であり、その詳細な説明は省略する。
ここで、特徴点及び当該ブロック領域内の画素値のばらつき量があると判断されると(ステップS4;NO)、CPU13は、ユーザにより操作入力部12のシャッタボタン12aが所定操作された撮像指示が入力されたか否かを判定する(ステップS202)。
ここで、終了指示が入力されていないと判定されると(ステップS5;NO)、CPU13は、処理をステップS2に移行して、それ以降の処理を実行する。
一方、終了指示が入力されたと判定されると(ステップS5;YES)、CPU13は、被写体切り抜き処理を終了させる。
これにより、特徴量の多い背景をバックに被写体Sが撮影された被写体存在画像P1bが生成される。
なお、撮像制御部3は、被写体存在画像P1bの撮像の際の合焦位置(AF)や露出条件(AE)やホワイトバランス(AWB)等の撮像条件を固定した状態を維持する。
これにより、第1ライブビュー画像及び第2ライブビュー画像が画像メモリ5に保存された状態となる(ステップS6、S12)。
ここで、背景撮影フラグ=0でないと判定されると(ステップS204;NO)、即ち、背景撮影フラグ=1となっている場合には、CPU13は、表示制御部10に、ライブビュー画像に重畳させて、被写体存在画像P1bの半透過の表示態様の画像と被写体非存在画像P6の撮像指示メッセージ(例えば、「背景を撮影してください」等)を表示部11の表示画面11aに表示させる(ステップS205;図12(b)参照)。
この後、ユーザは、被写体Sを画角外に移動させる、或いは被写体Sが移動するのを待った後(図8(b)参照)、ステップS207にて、撮像指示が入力されたと判定されると(ステップS207;YES)、撮像制御部3は、背景内に被写体Sの存在しない被写体非存在画像P6の光学像を所定の撮像条件で電子撮像部2により撮像させ、画像データ生成部4は、電子撮像部2から転送された被写体非存在画像P6の画像フレームに基づいて、被写体非存在画像P6のYUVデータを生成して、当該YUVデータを画像メモリ5に一時記憶させる(ステップS208)。
これにより、被写体Sが存在しない特徴量の多い背景が撮影された被写体非存在画像P6が生成される。
具体的には、特徴量演算部7aは、被写体非存在画像P6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、当該ブロック領域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14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P1b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P6と被写体存在画像P1b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8gは、ブロックマッチング部14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P1bの射影変換行列を算出した後、当該射影変換行例に基づいて被写体存在画像P1bを射影変換することで、被写体存在画像P1bのYUVデータと被写体非存在画像P6のYUVデータとを位置合わせする処理を行わせる。
図11は、第2領域検出処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
第2領域検出処理は、相違度算出部8bによる相違度Dの算出に係る対象が第1領域検出処理と異なる以外の点は、第1領域検出処理と略同様であり、その詳細な説明を省略する。
続けて、マスク生成部8eは、同じ連結成分を構成する画素集合に同じ番号を付けるラベリング処理により、マスク画像Mの画像データの有効領域の構成画素数における所定の比率以下の領域を有効領域に置き換えることで穴埋めを行う(ステップS56)。
そして、マスク生成部8eは、マスク画像Mの画像データに対して平均化フィルタをかけて、被写体領域の縁部に合成階調をつけて(ステップS57)、領域検出成功とする(ステップS58)。
一方、ステップS53にて、二値化に成功しなかったと判断されると(ステップS53;NO)、マスク生成部8eは、二値化に失敗したとみなして領域検出失敗とする(ステップS59)。
これにより、第2領域検出処理を終了する。
ここで、被写体領域の検出が成功したと判定されると(ステップS18;YES)、切抜画像生成部8fは、αブレンドを利用して、第2領域検出処理にて生成されたマスク画像Mを用いて被写体存在画像P1bから被写体領域を切り出して、所定の単一色背景画像P5と合成して被写体切り抜き画像P4(図7(b)参照)の画像データを生成する(ステップS19)。
その後、表示制御部10は、切抜画像生成部8fにより生成された被写体切り抜き画像P4の画像データに基づいて、所定の単一色背景画像P5に被写体Sが重畳された被写体切り抜き画像P4を表示部11の表示画面に表示させる(図7(c)参照)。
これにより、被写体切り抜き処理を終了する。
即ち、特徴量の少ない背景をバックに被写体Sが撮影された被写体存在画像P1aが画像メモリ5に一時記憶された状態となる(ステップS14)。また、背景生成処理にて、第1ライブビュー画像と第2ライブビュー画像に基づいて抽出用背景画像P3が生成された後(ステップS15)、第1領域検出処理にて、抽出用背景画像P3と被写体存在画像P1aに基づいてマスク画像Mが生成される(ステップS17)。その後、被写体切り抜き画像P4(図7(b)参照)の画像データが生成されて(ステップS20)、被写体切り抜き画像P4の画像データとマスク画像Mの画像データとが対応付けられて一ファイルで保存される。
これにより、被写体切り抜き処理を終了する。
即ち、例えば、特徴量の多い背景をバックに被写体Sを撮影する場合のように(図12(a)参照)、特徴点が所定値よりも多いと判定されると、被写体存在画像P1bの撮像後、当該被写体存在画像P1bの背景と同一の背景内に被写体Sの存在しない被写体非存在画像P6を撮像することで、これら被写体存在画像P1bと被写体非存在画像P6との位置合わせを行った後、位置合わせされた被写体存在画像P1bと被写体非存在画像P6の対応する各画素の相違度Dに基づいて、被写体存在画像P1bから被写体領域を抽出することができる。
つまり、特徴量の多い背景をバックに被写体Sを撮影する場合であっても、被写体非存在画像P6を撮像することで、被写体存在画像P1bと被写体非存在画像P6の対応する各画素の相違度Dに基づいてマスク画像Mを生成して、当該マスク画像Mを用いて被写体存在画像P1bから被写体領域を抽出することができる。
このように、ライブビュー画像表示用の画像フレームを利用することで、特徴量の少ない背景をバックに被写体Sを撮影する場合だけでなく、特徴量の多い背景をバックに被写体Sを撮影する場合にも、被写体Sの切り抜きに最適な環境を見つけることができ、より使い勝手の良い撮像装置200を提供することができる。
例えば、上記実施形態1、2にあっては、被写体切り抜き処理の背景生成処理(ステップS15)にて、抽出用背景画像P3を生成して、第1領域検出処理(ステップS17)にて、当該抽出用背景画像P3を用いてマスク画像Mを生成するようにしたが、マスク画像Mの生成方法はこれに限られるものではない。
即ち、例えば、第1ライブビュー画像と第2ライブビュー画像との対応する各画素の相違度Dに基づいて、マスク画像Mを生成するようにしても良い。
ここで、二値化に成功したと判断されると(ステップS53;YES)、マスク生成部8eは、被写体領域の周辺部の残り過ぎを修正したり細かいノイズを除去するため、マスク画像Mの画像データに対する収縮処理を行って所定値よりも小さい画素集合を除いた後(ステップS54)、収縮分を修正するための膨張処理を行う(ステップS55)。
これにより、第1領域検出処理を終了する。
また、背景生成処理にて、第1被写体抽出用画像P2aの特徴点及び特徴点内の画素値のばらつき量の両方について所定値以下であるか否かを判定するようにしたが、これに限られるものではなく、特徴点及びばらつき量の何れか一方を判定することで第1被写体抽出用画像P2aの非平坦度の判定を行って、非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、第1被写体抽出用画像P2aから抽出用背景画像P3を生成するようにしても良い。
この被写体合成画像を生成する処理においては、被写体切り抜き画像P4の画像データについて、マスク画像Mの画像データの塗りつぶした部分(被写体S以外の斜線部分)で覆われる画素については、背景用画像の色で塗りつぶし、一方、被写体S部分の画素については、何もせずに所定の背景用画像の色に対して透過させないようにする。これにより、被写体切り抜き画像P4の被写体領域が所定の背景用画像(図示略)に重畳された被写体合成画像を生成することができる。
即ち、プログラムを記憶するプログラムメモリ(図示略)に、生成処理ルーチン、演算処理ルーチン、判定処理ルーチン、背景生成処理ルーチン、被写体抽出処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、生成処理ルーチンによりCPU13を、撮像手段により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像(第1被写体抽出用画像P2a)の画像フレームを生成する生成手段として機能させるようにしても良い。また、演算処理ルーチンによりCPU13を、生成手段により生成された被写体抽出用画像(第1被写体抽出用画像P2a)の画像フレームの非平坦度を演算する演算手段として機能させるようにしても良い。また、判定処理ルーチンによりCPU13を、演算手段により演算された被写体抽出用画像(第1被写体抽出用画像P2a)の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する判定手段として機能させるようにしても良い。また、背景生成処理ルーチンによりCPU13を、判定手段により非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、被写体抽出用画像(第1被写体抽出用画像P2a)の画像フレームに基づいて抽出用背景画像P3を生成する背景生成手段として機能させるようにしても良い。また、被写体抽出処理ルーチンによりCPU13を、操作入力部12からの撮像指示に従って電子撮像部2により撮像された被写体存在画像P1aと抽出用背景画像P3との対応する各画素の差分情報に基づいて、被写体存在画像P1aから被写体領域を抽出する被写体抽出手段として機能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
7 非平坦度演算部
7a 特徴量演算部
7b ばらつき量算出部
8 画像処理部
8a 非平坦度判定部
8d 背景生成部
8e マスク生成部
8f 切抜画像生成部
12a シャッタボタン
13 CPU
Claims (13)
- 撮像手段と、
この撮像手段により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成手段と、
この生成手段により生成された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度を演算する演算手段と、
この演算手段により演算された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する第1判定手段と、
前記撮像手段による背景内に被写体が存在する被写体存在画像の撮像を指示する第1撮像指示手段と、
前記第1判定手段により非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体抽出用画像の画像フレームに基づいて抽出用背景画像を生成する背景生成手段と、
前記第1撮像指示手段による撮像指示に従って前記撮像手段により撮像された前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第1被写体抽出手段と、
前記第1判定手段により非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、前記撮像手段による前記被写体存在画像の背景と同一の背景内に被写体の存在しない被写体非存在画像の撮像を指示する第2撮像指示手段と、
前記第2撮像指示手段による撮像指示に従って前記撮像手段により撮像された前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第2被写体抽出手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記生成手段は、
背景内に被写体の存在しない第1被写体抽出用画像と前記背景内に被写体の存在する第2被写体抽出用画像の各々を前記撮像手段により撮像して各々の画像フレームを生成し、
前記第1被写体抽出用画像の画像フレームと前記第2被写体抽出用画像の画像フレームとの対応する各画素の相違度が所定値以下であるか否かを判定する第2判定手段を更に備え、
前記背景生成手段は、
前記第2判定手段により相違度が所定値以下であると判定された画素に基づいて、前記抽出用背景画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記背景生成手段は、
前記第2判定手段により相違度が所定値以下であると判定された画素と同じ色の前記抽出用背景画像を生成することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記撮像手段により先に撮像される前記第1被写体抽出用画像と当該第1被写体抽出用画像の撮像後に撮像される前記第2被写体抽出用画像の各々の撮像条件を同じ条件に設定する撮像条件設定手段を更に備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の撮像装置。
- 前記撮像条件設定手段は、更に、
前記第2被写体抽出用画像の撮像後に、前記撮像手段により前記被写体存在画像を撮像する際の撮像条件を設定することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出するための抽出用情報を生成する第1抽出用情報生成手段を更に備え、
前記第1被写体抽出手段は、
前記第1抽出用情報生成手段により生成された抽出用情報を用いて前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記演算手段は、
前記非平坦度として、前記被写体抽出用画像の複数の特徴点を抽出し、
前記第1判定手段は、
更に、前記演算手段により抽出された前記複数の特徴点が所定値以下であるか否かを判定し、
前記背景生成手段は、
更に、前記第1判定手段により特徴点が所定値以下であると判定された場合に、前記抽出用背景画像を生成することを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記演算手段は、
前記非平坦度として、前記被写体抽出用画像の複数の画像領域内の画素値のばらつき量を演算し、
前記第1判定手段は、
更に、前記演算手段により演算された前記複数の画像領域内の画素値のばらつき量が所定値以下であるか否かを判定し、
前記背景生成手段は、
更に、前記第1判定手段により画素値のばらつき量が所定値以下であると判定された場合に、前記抽出用背景画像を生成することを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記撮像手段は、
前記第1判定手段により前記被写体抽出用画像の非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体存在画像を撮像することを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記第1撮像指示手段は、被写体を撮影する指示を表示装置に表示させ、前記第2撮像指示手段は、背景を撮影する指示を表示装置に表示させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出するための抽出用情報を生成する第2抽出用情報生成手段を更に備え、
前記第2被写体抽出手段は、
前記第2抽出用情報生成手段により生成された抽出用情報を用いて前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 撮像装置に、
撮像部により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成ステップと、
この生成ステップにより生成された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度を演算する演算ステップと、
この演算ステップにより演算された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する判定ステップと、
前記撮像部による背景内に被写体が存在する被写体存在画像の撮像を指示する第1指示ステップと、
前記判定ステップにより非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体抽出用画像の画像フレームに基づいて抽出用背景画像を生成する背景生成ステップと、
前記第1指示ステップによる撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第1抽出ステップと、
前記判定ステップにより非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、前記撮像部による前記被写体存在画像の背景と同一の背景内に被写体の存在しない被写体非存在画像の撮像を指示する第2指示ステップと、
前記第2指示ステップによる撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第2抽出ステップと、
を実行させることを特徴とする画像処理方法。 - 撮像装置のコンピュータを、
撮像部により撮像された被写体領域の抽出用の被写体抽出用画像の画像フレームを生成する生成手段、
この生成手段により生成された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度を演算する演算手段、
この演算手段により演算された前記被写体抽出用画像の画像フレームの非平坦度が所定値以下であるか否かを判定する判定手段、
前記撮像部による背景内に被写体が存在する被写体存在画像の撮像を指示する第1指示手段、
前記判定手段により非平坦度が所定値以下であると判定された場合に、前記被写体抽出用画像の画像フレームに基づいて抽出用背景画像を生成する背景生成手段、
前記第1指示手段による撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体存在画像と前記抽出用背景画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第1抽出手段、
前記判定手段により非平坦度が所定値以下でないと判定された場合に、前記撮像部による前記被写体存在画像の背景と同一の背景内に被写体の存在しない被写体非存在画像の撮像を指示する第2指示手段と、
前記第2指示手段による撮像指示に従って前記撮像部により撮像された前記被写体非存在画像と前記被写体存在画像との対応する各画素の差分情報に基づいて、前記被写体存在画像から前記被写体領域を抽出する第2抽出手段と、
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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