JP6420888B2 - Image blur correction apparatus, control method therefor, program, and storage medium - Google Patents

Image blur correction apparatus, control method therefor, program, and storage medium Download PDF

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Description

本発明は、撮像装置において、画像を変形する方式を用いて、撮像装置の振れに起因する撮像画像の像振れを補正する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for correcting an image shake of a captured image caused by a shake of an image pickup apparatus using a method of deforming an image in the image pickup apparatus.

近年、撮像装置に生じた振れを補正する技術の進歩に伴い、撮影者が静止した状態での手振れによって発生する撮像画像の像振れを補正するだけでなく、撮影者が歩行しながら撮影を行うときに発生する撮像画像の像振れを補正する像振れ補正機能が普及してきている。撮影者が歩行しながら撮影を行う際には、撮像画像の水平垂直方向の像振れだけでなく、撮像画像に対して以下に示すような像振れが生じる。例えば、撮像装置が光軸回りに回転することによって撮像画像が回転する像振れや、撮像装置が被写体に対して傾くことによって撮像画像が台形状に歪む像振れ等である。   In recent years, with the advancement of technology for correcting shakes occurring in an imaging apparatus, not only the image shake of a captured image caused by hand shake when the photographer is stationary, but also the photographer performs shooting while walking. An image blur correction function for correcting image blur of a captured image that occurs sometimes has become widespread. When the photographer takes a picture while walking, not only the image shake in the horizontal and vertical directions of the picked-up image but also the image shake as shown below occurs on the picked-up image. For example, image shake in which a captured image rotates as the imaging apparatus rotates around the optical axis, or image blur in which the captured image is distorted in a trapezoidal shape when the imaging apparatus is tilted with respect to a subject.

このような歩行しながらの撮影において、撮像画像に発生する種々の像振れを補正する方法として、撮像画像の画像変形量を算出し、その画像変形量を打ち消すように画像を変形する方法が知られている(特許文献1参照)。また、撮像画像の種々の画像変形量を算出する方法として、角速度センサ等のセンサに加えて、撮像画像から得られる動きベクトルを用いて画像変形量を演算する方法が知られている(特許文献2参照)。   As a method of correcting various image shakes that occur in a captured image during shooting while walking, there is a known method of calculating the image deformation amount of the captured image and deforming the image so as to cancel the image deformation amount. (See Patent Document 1). Further, as a method for calculating various image deformation amounts of a captured image, a method of calculating an image deformation amount using a motion vector obtained from the captured image in addition to a sensor such as an angular velocity sensor is known (Patent Literature). 2).

特開2011−146260号公報JP 2011-146260 A 特開2009−124597号公報JP 2009-124597 A

特許文献1に記載の技術では、撮像装置に加えられる振れによって撮像画像に生じる変形量を、並進(水平・垂直)、あおり(水平・垂直)、拡大縮小、回転、せん断の各変形成分に分解する。そして、各々についてフィルタリング処理等を行い、射影変換行列(ホモグラフィ行列)を算出している。しかしながら、撮像装置に加えられる振れ成分毎にフィルタリング処理等を行っていたため、演算量が非常に多く処理が複雑であった。   In the technique described in Patent Document 1, the amount of deformation generated in a captured image due to shake applied to the image capturing apparatus is decomposed into deformation components of translation (horizontal / vertical), tilt (horizontal / vertical), enlargement / reduction, rotation, and shear. To do. And filtering processing etc. are performed about each and the projection transformation matrix (homography matrix) is calculated. However, since a filtering process or the like is performed for each shake component added to the imaging apparatus, the amount of calculation is very large and the process is complicated.

また、特許文献2に記載の技術では、角速度センサ等のセンサを用いて回転に対する補正量を算出し、動きベクトルを用いて並進に対する補正量を算出している。しかしながら、動きベクトルが正しく検出できないような撮影状況下では、並進運動によって生じる像振れの検出の精度が悪化し、結果として映像の品質劣化を招く。例えば、被写体によっては、撮像した画像のコントラストが極端に低くなる場合があり、このようなときには動きベクトルの検出精度が劣化する可能性がある。   In the technique described in Patent Document 2, a correction amount for rotation is calculated using a sensor such as an angular velocity sensor, and a correction amount for translation is calculated using a motion vector. However, under shooting conditions in which motion vectors cannot be detected correctly, the accuracy of detection of image blur caused by translational motion is deteriorated, resulting in degradation of video quality. For example, depending on the subject, the contrast of the captured image may be extremely low, and in such a case, the detection accuracy of the motion vector may deteriorate.

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、良好な像振れ補正効果が得られるようにした撮像装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that can obtain a good image blur correction effect with a simple configuration.

本発明に係わる像ブレ補正装置は、像手段により撮像された画像のうち2つの画像の間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、記2つの画像のうち、前のフレームの画像を撮像してから次のフレームの画像を撮像するまでの、振れを検出する角速度検出手段の出力に基づいて、前記2つの画像を撮影する間での像装置の振れ量を算出する振れ算出手段と、前記振れ算出手段の出力を、画像の像振れ量に変換する像振れ変換手段と、前記動きベクトル検出手段の出力と前記像振れ変換手段の出力を所定の比率で加算した結果に基づいて、前記画像の像振れ量を電子的に補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段の出力に基づいて前記画像の像振れを電子的に補正する補正手段を制御する制御手段と、を備え、動画撮影時に、前記補正量算出手段は、前記撮像装置がパンニング或いはチルティング状態であると判定された場合には、前記撮像装置がパンニング或いはチルティング状態ではないと判定された場合よりも、前記動きベクトル検出手段の出力を加算する比率を小さくすることを特徴とする。 Image blur correction device according to the present invention, a motion vector detecting means for detecting a motion vector between two images among the images captured by an imaging means, of the prior SL two images, the image of the previous frame a was imaged until an image of the next frame, based on the output of the angular velocity detecting means for detecting a shake, shake calculates the shake amount of the imaging device between to shoot the two images calculated A result obtained by adding the output of the image blur conversion unit, the output of the image blur conversion unit, the output of the motion vector detection unit, and the output of the image blur conversion unit at a predetermined ratio. based on a correction amount calculating means for calculating a correction amount for correcting the image blur amount of the image electronically, based on the output of the correction amount calculating means, for electronically correcting the image blur of the image control to control the correction means And means, and the moving image shooting, the correction amount calculation unit, when the imaging apparatus is determined to be a panning or tilting state, the imaging device is determined not to be a panning or tilting state The ratio of adding the output of the motion vector detecting means is made smaller than that in the case of the above .

本発明によれば、簡単な構成で、良好な像振れ補正効果が得られるようにした撮像装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus that can obtain a good image blur correction effect with a simple configuration.

本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例としてのビデオカメラの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the video camera as an example of the imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ピンホールカメラモデルを説明する図である。It is a figure explaining a pinhole camera model. 第1の実施形態における画像変形量演算部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image deformation amount calculating part in 1st Embodiment. 第1の実施形態における動きベクトル検出部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the motion vector detection part in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるフレーム間振れ算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the shake calculation part between frames in 1st Embodiment. 第1の実施形態における並進合成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the translation synthetic | combination part in 1st Embodiment. 第1の実施形態における並進合成部の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the translation synthetic | combination part in 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る撮像装置の一例としてのビデオカメラの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the video camera as an example of the imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態における画像変形量演算部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image deformation amount calculating part in 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態における並進合成部の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the translation synthetic | combination part in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態における「振れ」の定義を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the definition of "shake" in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における「像振れ」の定義を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the definition of "image blur" in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

最初に、本発明の実施形態において使用する言葉の定義について説明する。本発明の実施形態の説明においては、撮像装置に加えられる振動を「振れ」とし、撮像装置に加えられる振れによって発生する撮像画像の変形を「像振れ」とする。本発明の実施形態において「振れ」は、図11(a)及び図11(b)に示すように、YAW、PITCH、ROLL方向の3種類の「角度振れ」と、互いに直交する軸(水平軸、垂直軸、光軸)に平行な方向である、水平、垂直、光軸方向の3種類の「平行振れ」(シフト振れ)の総称を意味する。なお、YAW方向は垂直軸回りの方向である。PITCHは水平軸回りの方向である。ROLL方向は光軸回りの方向である。また、「像振れ」は、図12(a)乃至図12(f)に示すように、並進(水平・垂直)、回転、あおり(水平・垂直)、拡大縮小、せん断の各変形成分の総称を意味する。   First, definitions of terms used in the embodiment of the present invention will be described. In the description of the embodiment of the present invention, the vibration applied to the imaging device is referred to as “shake”, and the deformation of the captured image caused by the shake applied to the imaging device is referred to as “image shake”. In the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the “runout” includes three types of “angle runout” in the YAW, PITCH, and ROLL directions, and axes orthogonal to each other (horizontal axis). , Vertical axis, optical axis), which is a general term for three types of “parallel shake” (shift shake) in the horizontal, vertical, and optical axis directions. The YAW direction is a direction around the vertical axis. PITCH is the direction around the horizontal axis. The ROLL direction is a direction around the optical axis. “Image blur” is a generic name for deformation components of translation (horizontal / vertical), rotation, tilt (horizontal / vertical), enlargement / reduction, and shear as shown in FIGS. 12 (a) to 12 (f). Means.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例として、ビデオカメラの構成を示すブロック図である。以下、図1の撮像装置100の各構成部とその一例の動作について具体的に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video camera as an example of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, each component of the imaging apparatus 100 in FIG. 1 and an example of the operation thereof will be described in detail.

角速度センサ102は、撮像装置100に加わる振れを角速度信号として検出し、その角速度信号をA/D変換器103に供給する。A/D変換器103は、角速度センサ102からの角速度信号をデジタル化して、角速度データとしてμCOM101内部のフレーム間振れ演算部300(像振れ変換部)に供給する。フレーム間振れ演算部300は、順次撮像される動画のフレーム間で撮像装置に加わった角度振れ量を算出し、角度データとして、画像の像振れを電子的に補正する変形量を算出する画像変形量演算部200(補正量算出部)に供給する。フレーム間振れ演算部300の処理の詳細は後述する。   The angular velocity sensor 102 detects a shake applied to the imaging apparatus 100 as an angular velocity signal, and supplies the angular velocity signal to the A / D converter 103. The A / D converter 103 digitizes the angular velocity signal from the angular velocity sensor 102 and supplies it as angular velocity data to the inter-frame shake calculation unit 300 (image blur conversion unit) in the μCOM 101. The inter-frame shake calculation unit 300 calculates the amount of angular shake applied to the imaging apparatus between frames of moving images that are sequentially captured, and calculates the amount of deformation that electronically corrects the image shake of the image as angle data. The amount is supplied to the amount calculation unit 200 (correction amount calculation unit). Details of the processing of the inter-frame shake calculation unit 300 will be described later.

撮像光学系120は、変倍レンズの移動によるズーミングや、フォーカスレンズの移動によるフォーカシング等の動作を行い、被写体像を撮像素子123に結像させる。焦点距離検出手段であるズームエンコーダ119は、撮像光学系120の中の変倍光学系121の位置(ズーム位置)を検出し、μCOM101内部の画像変形量演算部200に出力する。   The imaging optical system 120 performs an operation such as zooming by moving the zoom lens and focusing by moving the focus lens, and forms an object image on the image sensor 123. A zoom encoder 119 serving as a focal length detection unit detects the position (zoom position) of the variable magnification optical system 121 in the imaging optical system 120 and outputs it to the image deformation amount calculation unit 200 inside the μCOM 101.

撮像素子123は、撮像光学系120によって結像された被写体像を撮像画像信号としての電気信号に変換し、信号処理部124に供給する。信号処理部124は、撮像素子123により得られた信号から、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号(映像信号)を生成して画像メモリ125に供給する。動きベクトル検出部126は、時間的に前後のフレームである2枚の撮像画像、具体的には信号処理部124で生成された現在の映像信号に含まれる輝度信号と、画像メモリ125に格納された1フレーム前の映像信号に含まれる輝度信号とに基づいて、画像の動きベクトルを検出する。動きベクトル検出部126によって検出された動きベクトルデータは、画像変形量演算部200に供給される。   The imaging element 123 converts the subject image formed by the imaging optical system 120 into an electrical signal as a captured image signal, and supplies the electrical signal to the signal processing unit 124. The signal processing unit 124 generates a video signal (video signal) based on, for example, the NTSC format from the signal obtained by the image sensor 123 and supplies the video signal to the image memory 125. The motion vector detection unit 126 is stored in the image memory 125 and two captured images that are temporally preceding and following frames, specifically, the luminance signal included in the current video signal generated by the signal processing unit 124. The motion vector of the image is detected based on the luminance signal included in the video signal one frame before. The motion vector data detected by the motion vector detection unit 126 is supplied to the image deformation amount calculation unit 200.

画像変形量演算部200は、上述の角度データ、動きベクトルデータ及びズームエンコーダ119の出力を用いて、撮像画像の像振れを補正するための画像変形量を算出し、画像変形部127に算出した画像変形量を設定する。画像変形量演算部200の処理の詳細は後述する。   The image deformation amount calculation unit 200 uses the angle data, the motion vector data, and the output of the zoom encoder 119 described above to calculate the image deformation amount for correcting the image shake of the captured image, and the image deformation unit 127 calculates the image deformation amount. Sets the amount of image deformation. Details of the processing of the image deformation amount calculation unit 200 will be described later.

画像変形部127は、画像変形量演算部200で算出された画像変形量に基づいて、画像メモリ125に格納された画像を変形することによって撮像画像の像振れを補正し、記録制御部128及び表示制御部130に出力する。表示制御部130は、画像変形部127から供給された映像信号を出力して表示デバイス131に画像を表示させる。表示制御部130は表示デバイス131を駆動し、表示デバイス131は液晶表示素子(LCDやビューファインダー)等により画像を表示する。   The image deforming unit 127 corrects image shake of the captured image by deforming the image stored in the image memory 125 based on the image deformation amount calculated by the image deformation amount calculating unit 200, and the recording control unit 128 and The data is output to the display control unit 130. The display control unit 130 outputs the video signal supplied from the image transformation unit 127 and causes the display device 131 to display an image. The display control unit 130 drives the display device 131, and the display device 131 displays an image by a liquid crystal display element (LCD or viewfinder) or the like.

また、記録制御部128は、記録開始や終了の指示に用いる操作部(不図示)によって映像信号の記録が指示された場合、画像変形部127から供給された映像信号を記録媒体129に出力し、記録させる。記録媒体129は、半導体メモリ等の情報記録媒体やハードディスクや磁気テープ等の磁気記録媒体である。   In addition, the recording control unit 128 outputs the video signal supplied from the image transformation unit 127 to the recording medium 129 when the recording of the video signal is instructed by an operation unit (not shown) used for recording start and end instructions. Let me record. The recording medium 129 is an information recording medium such as a semiconductor memory, or a magnetic recording medium such as a hard disk or a magnetic tape.

次に、画像変形部127で行われる画像変形について、詳細に説明する。   Next, image deformation performed by the image deformation unit 127 will be described in detail.

画像変形部127は、例えば射影変換等の幾何変換を用いて画像変形を行う。具体的には、変形前の画像(画像メモリ125に記憶された画像)中の画素座標を(X0,Y0)(ただし、撮像光学系120の光軸に対応した撮像画像の中心を原点とする)とし、変形後の画像(画像変形部127の出力画像)中の画素座標を(X1,Y1)として、同次座標で表現すると、(式1)のように記述することができる。   The image transformation unit 127 performs image transformation using geometric transformation such as projective transformation. Specifically, the pixel coordinates in the untransformed image (image stored in the image memory 125) are (X0, Y0) (however, the center of the captured image corresponding to the optical axis of the imaging optical system 120 is the origin). ), And the pixel coordinates in the transformed image (the output image of the image transformation unit 127) are represented by (X1, Y1) and expressed in homogeneous coordinates, it can be expressed as (Equation 1).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

(式1)の左辺と右辺は同値関係(左辺または右辺に任意の倍率をかけても意味が変わらない)を示し、通常の等号では(式2)、(式3)となる。   The left side and the right side of (Formula 1) show an equivalence relationship (the meaning does not change even if an arbitrary magnification is applied to the left side or the right side), and in the normal equal sign, they are (Formula 2) and (Formula 3).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

また(式1)において、3×3の行列は一般的に射影変換行列と呼ばれ、行列の要素h1〜h8は、画像変形量演算部200が設定する。なお、以下の説明では、画像変形部127の画像変形は、射影変換を用いることとして説明を行うが、例えばアフィン変換等、如何なる変形方法を用いても良い。   In (Expression 1), a 3 × 3 matrix is generally called a projective transformation matrix, and the elements h1 to h8 of the matrix are set by the image deformation amount calculation unit 200. In the following description, the image transformation of the image transformation unit 127 is described as using projective transformation, but any transformation method such as affine transformation may be used.

次に、画像変形量演算部200によって行われる処理の詳細について説明する。画像変形量演算部200では、角速度センサ102の出力から算出される撮像装置の振れ角度と、ズームエンコーダ119から算出される撮像光学系120の焦点距離とを用いて、画像変形部127の画像変形量を算出する。具体的には、(式1)の射影変換行列を算出する。   Next, details of processing performed by the image deformation amount calculation unit 200 will be described. The image deformation amount calculation unit 200 uses the shake angle of the imaging device calculated from the output of the angular velocity sensor 102 and the focal length of the imaging optical system 120 calculated from the zoom encoder 119 to perform image deformation of the image deformation unit 127. Calculate the amount. Specifically, the projective transformation matrix of (Expression 1) is calculated.

ここで、振れ角度と撮像光学系120の焦点距離を用いた射影変換行列の算出方法について、以下に説明する。   Here, a calculation method of the projective transformation matrix using the shake angle and the focal length of the imaging optical system 120 will be described below.

図2(a)は、撮像装置による被写体の撮像面への投影を、ピンホールカメラモデルで図示したものである。図2(a)において、XYZ空間座標の原点(0,0,0)は、ピンホールカメラモデルにおけるピンホール位置である。撮像面は、ピンホール位置よりも後ろ側に配置すると、撮像面に投影される画像が倒立してしまうため、像が倒立せずに扱いやすいように、図2(a)では仮想的にピンホール位置よりも前に撮像面Iを配置している。   FIG. 2A illustrates the projection of the subject on the imaging surface by the imaging apparatus using a pinhole camera model. In FIG. 2A, the origin (0, 0, 0) of the XYZ space coordinates is the pinhole position in the pinhole camera model. If the imaging surface is arranged behind the pinhole position, the image projected on the imaging surface is inverted, so that the image is virtually pinned in FIG. The imaging surface I is arranged before the hole position.

XYZ空間座標の原点(0,0,0)と撮像面IとのZ軸方向の距離は、焦点距離fとなる。撮像面I上の座標は、uv平面座標として定義し、uv平面座標の原点(0,0)は、XYZ空間座標における(0,0,f)と一致しているものとする。uv平面座標上の座標P(u,v)は、XYZ空間座標上の被写体A(X,Y,Z)が、撮像面Iに投影されたときの座標である。このとき、座標Pは(式4)で表すことができる。   The distance in the Z-axis direction between the origin (0, 0, 0) of the XYZ space coordinates and the imaging surface I is the focal length f. Coordinates on the imaging plane I are defined as uv plane coordinates, and the origin (0, 0) of the uv plane coordinates is assumed to coincide with (0, 0, f) in the XYZ space coordinates. The coordinates P (u, v) on the uv plane coordinates are coordinates when the subject A (X, Y, Z) on the XYZ space coordinates is projected onto the imaging plane I. At this time, the coordinate P can be expressed by (Formula 4).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

(式4)は、同次座標を用いると、(式5)で表すことができる。   (Expression 4) can be expressed by (Expression 5) when homogeneous coordinates are used.

Figure 0006420888
Figure 0006420888

(式5)の3×4の行列の4列目の要素は、本実施形態の説明においては0のままとするので、(式5)は(式6)としても同じである。   Since the element in the fourth column of the 3 × 4 matrix of (Expression 5) remains 0 in the description of this embodiment, (Expression 5) is the same as (Expression 6).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

図2(b)は、図2(a)のピンホールカメラモデルを、R回転(撮像装置に回転振れRが生じ、撮像装置の平行移動である平行振れは生じていない)したときのものである。図2(b)においては、図2(a)のXYZ空間座標をR回転した座標をX’Y’Z’空間座標としている。X’Y’Z’空間座標の原点(0,0,0)は、XYZ空間座標と一致しているものとする。つまり図2(b)は、撮像装置に回転振れRが生じ、撮像装置の平行移動である平行振れは生じていない状態を、ピンホールカメラモデルで単純化して表現しているものである。   FIG. 2B shows the pinhole camera model shown in FIG. 2A when the image is rotated R (rotation shake R is generated in the image pickup apparatus, and parallel shake that is parallel movement of the image pickup apparatus is not generated). is there. In FIG. 2B, coordinates obtained by rotating the XYZ space coordinates in FIG. 2A by R are defined as X′Y′Z ′ space coordinates. It is assumed that the origin (0, 0, 0) of the X′Y′Z ′ space coordinates coincides with the XYZ space coordinates. That is, FIG. 2B is a simplified representation of a state in which a rotational shake R occurs in the imaging apparatus and no parallel shake, which is a parallel movement of the imaging apparatus, using a pinhole camera model.

図2(b)のピンホールカメラモデルにおいて、撮像面I’は、図2(a)と同様、原点(0,0,0)からの距離が焦点距離fの位置に配置されている。撮像面I’上の座標は、u’v’平面座標として定義し、u’v’平面座標の原点(0,0)は、X’Y’Z’空間座標における(0,0,f)と一致しているものとする。u’v’平面座標上の座標P’(u’,v’)は、X’Y’Z’空間座標上の被写体A’(X’,Y’,Z’)が、撮像面I’に投影されたときの座標である。なお、図2(a)の被写体Aと図2(b)の被写体A’の世界座標系での位置は、同じ位置である(すなわち、被写体が移動していない)ものとする。このとき座標P’は、同次座標を用いると、(式6)と同様に(式7)で表すことができる。   In the pinhole camera model of FIG. 2B, the imaging plane I ′ is arranged at a focal distance f at a distance from the origin (0, 0, 0), as in FIG. 2A. The coordinates on the imaging plane I ′ are defined as u′v ′ plane coordinates, and the origin (0,0) of the u′v ′ plane coordinates is (0,0, f) in the X′Y′Z ′ space coordinates. It shall be consistent with The coordinates P ′ (u ′, v ′) on the u′v ′ plane coordinates are the same as the subject A ′ (X ′, Y ′, Z ′) on the X′Y′Z ′ space coordinates on the imaging plane I ′. The coordinates when projected. Note that the position of the subject A in FIG. 2A and the subject A ′ in FIG. 2B in the world coordinate system is the same position (that is, the subject has not moved). At this time, the coordinate P ′ can be expressed by (Expression 7) similarly to (Expression 6) when homogeneous coordinates are used.

Figure 0006420888
Figure 0006420888

また、被写体Aと被写体A’の世界座標系での位置は同じであるため、両者の座標の関係は、(式8)で表すことができる。   Further, since the positions of the subject A and the subject A ′ in the world coordinate system are the same, the relationship between the coordinates of both can be expressed by (Equation 8).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

更に、(式6)、(式7)を変形して(式8)に代入すると、(式9)を導出することができる。   Furthermore, when (Expression 6) and (Expression 7) are modified and substituted into (Expression 8), (Expression 9) can be derived.

Figure 0006420888
Figure 0006420888

(式9)は、ピンホールカメラがR回転(撮像装置に回転振れRが生じ、撮像装置の平行移動である平行振れは生じていない)する前後での、撮像面上での被写体像の位置の対応関係を示したものである。即ち、撮像装置にR回転の振れが加わったとき、撮像面上での画素がどこからどこへ移動するかを示す式となる。よって、像振れの補正を行うためには、撮像装置に振れが加わったときの画素移動量を元に戻す変換を行えばよい。すなわち(式10)に従って、撮像装置にR回転の振れが加わったことにより、移動してしまった画素位置を元に戻す変換を行えばよい。   (Equation 9) is the position of the subject image on the imaging surface before and after the pinhole camera makes R rotation (rotation shake R occurs in the imaging apparatus, and parallel translation that is parallel movement of the imaging apparatus does not occur). The correspondence relationship is shown. That is, when an R rotation shake is applied to the imaging apparatus, the equation indicates where the pixel on the imaging surface moves from where. Therefore, in order to correct the image blur, it is only necessary to perform conversion to restore the pixel movement amount when the image pickup apparatus is shaken. That is, according to (Equation 10), it is only necessary to perform conversion to restore the pixel position that has moved due to the addition of the R rotation shake to the imaging apparatus.

Figure 0006420888
Figure 0006420888

よって、図1の撮像装置100に加わる振れをR、撮像光学系120の焦点距離をfとし、像振れ補正を行うための射影変換行列をHとすると、Hは(式11)となる。   Therefore, assuming that the shake applied to the image pickup apparatus 100 in FIG. 1 is R, the focal length of the image pickup optical system 120 is f, and the projective transformation matrix for performing image shake correction is H, H becomes (Expression 11).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

なお、撮像装置に加わった光軸に垂直な平面上の第1の方向回りの振れであるYAW方向の角度振れ量をθy、光軸に垂直な平面上の第1の方向と直交する方向である第2の方向回りの振れであるPITCH方向の角度振れ量をθp、ROLL方向の角度振れ量をθrとすると、Rは(式12)で表すことができる。   Note that the angular shake amount in the YAW direction, which is a shake around the first direction on the plane perpendicular to the optical axis applied to the imaging device, is θy, in a direction orthogonal to the first direction on the plane perpendicular to the optical axis. If the angular shake amount in the PITCH direction, which is a shake around a second direction, is θp, and the angular shake amount in the ROLL direction is θr, R can be expressed by (Equation 12).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

(式11)のHは、(式13)を用いることにより、並進t→、拡大縮小s(定数)、回転r(行列)、せん断k(行列)、あおりv→の各変形成分に分解することができる。   H in (Expression 11) is decomposed into deformation components of translation t →, scaling s (constant), rotation r (matrix), shear k (matrix), and tilt v → by using (Expression 13). be able to.

Figure 0006420888
Figure 0006420888

ここで、
tx … 水平並進量
ty … 垂直並進量
θ … 回転角
vx … 水平あおり量
vy … 垂直あおり量
α … せん断の非等方倍率
φ … せん断の方向角
である。
here,
tx… horizontal translation amount ty… vertical translation amount θ… rotation angle vx… horizontal tilt amount vy… vertical tilt amount α… shear anisotropic angle φ… shear direction angle.

(式11)、(式12)、(式13)より、各変形成分に対する方程式を解くと、(式14)〜(式21)となる。   From (Expression 11), (Expression 12), and (Expression 13), solving the equations for each deformation component yields (Expression 14) to (Expression 21).

Figure 0006420888
Figure 0006420888

ここで、本実施形態においては、画像変形量演算部200の処理は、以下に説明するように、演算を簡略化する。撮像装置に加わる角度振れは、パンニング等のユーザーが意図的に撮像装置を操作する動きを除いては、それほど大きくはならない。よって、撮像装置に加わる振れ角度がγのとき、cosγ=1、sinγtanγ=0、sinγsinγ=0と近似することができ、(式14)〜(式21)は(式22)〜(式29)で表すことができる。   Here, in the present embodiment, the processing of the image deformation amount calculation unit 200 simplifies the calculation as described below. The angular shake applied to the imaging apparatus does not become so great except for a movement such as panning in which the user intentionally operates the imaging apparatus. Therefore, when the shake angle applied to the imaging device is γ, it can be approximated as cos γ = 1, sin γ tan γ = 0, sin γ sin γ = 0, and (Expression 14) to (Expression 21) are expressed by (Expression 22) to (Expression 29). Can be expressed as

Figure 0006420888
Figure 0006420888

このとき、(式27)より拡大縮小は1倍となり、(式28)、(式29)より、せん断の非等方倍率は1倍、方向角は0度となる。すなわち、撮像装置に加わる角度振れによって撮像画像に生じる変形成分としては、拡大縮小、せん断は他の変形成分と比較して、小さいことが分かる。   At this time, the enlargement / reduction is 1 time from (Expression 27), and the anisotropic magnification of shear is 1 time and the direction angle is 0 degree from (Expression 28) and (Expression 29). That is, it can be seen that the deformation component generated in the captured image due to the angular shake applied to the image capturing apparatus is smaller than that of the other deformation components.

よって、本実施形態における画像変形量演算部200の処理では、拡大縮小、せん断の各変形成分の補正は行わず、並進、回転、あおりの補正のみを行うものとする。   Therefore, in the processing of the image deformation amount calculation unit 200 in the present embodiment, correction of each deformation component of enlargement / reduction and shear is not performed, but only translation, rotation, and tilt correction are performed.

以下、図3及び図4のブロック図を用いて、本実施形態における、画像変形量演算部200及びフレーム間振れ演算部300の各構成部とその一例の動作について具体的に説明する。   Hereinafter, the components of the image deformation amount calculation unit 200 and the inter-frame shake calculation unit 300 and the operation of an example thereof will be described in detail with reference to the block diagrams of FIGS. 3 and 4.

まず、撮像された動画像の動きベクトルを算出するブロックについて説明する。図3のブロック図において、動きベクトル検出部126は、フレーム画像間における局所的な動きベクトルを検出する。このとき、局所動きベクトルの検出位置として、例えば図4に示すように、縦6ブロック、横10ブロックの格子状に検出ブロック401を配置する。そして、検出ブロック401毎に局所動きベクトルを算出する。動きベクトルの算出は、テンプレートマッチングや勾配法等の公知の手法を用いることができるので、詳細な説明は省略する。   First, a block for calculating a motion vector of a captured moving image will be described. In the block diagram of FIG. 3, the motion vector detection unit 126 detects a local motion vector between frame images. At this time, as the detection position of the local motion vector, for example, as shown in FIG. 4, the detection blocks 401 are arranged in a grid of 6 blocks vertically and 10 blocks horizontally. Then, a local motion vector is calculated for each detection block 401. Since the motion vector can be calculated using a known method such as template matching or gradient method, a detailed description thereof will be omitted.

ブロック単位に検出された局所動きベクトルは、動きベクトル処理部201に供給され、画面全体の動きベクトル値である代表ベクトルを決定する。具体的には、局所動きベクトル値の中央値又は平均値が、画像全体の代表ベクトル値とされる。   The local motion vector detected for each block is supplied to the motion vector processing unit 201 to determine a representative vector which is a motion vector value of the entire screen. Specifically, the median value or average value of local motion vector values is used as the representative vector value of the entire image.

このとき、動きベクトル処理部201は、代表動きベクトル値の信頼度(正確さの尺度)を求める。具体的には、動きベクトル処理部201は、局所動きベクトル値の分散値を求め、その分散値に基づいて代表動きベクトル値の信頼度を決定する。分散値が小さい(つまり、局所動きベクトルが分散していない)場合に、動きベクトル処理部201は、代表動きベクトル値の信頼度は高いと判定する。逆に分散値が大きい(つまり、局所動きベクトルが分散している)場合に、動きベクトル処理部201は、代表動きベクトル値の信頼度は低いと判定する。これは、映像信号の動き方向が均一な場合には、その画像から得られるブロック単位の局所動きベクトル値は均一なベクトル量であることに基づいている。なお、動きベクトル処理部201において、信頼度の判定の基準となる基準値(局所動きベクトルの分散値の基準値)は、予め定められる。動きベクトル処理部201による信頼度の判定結果と代表動きベクトル値は、並進合成部203に供給される。なお、動きベクトルの信頼度の評価について局所動きベクトルの分散値に基づいて算出する方法を一例に説明したが、動きベクトルの信頼度を評価できればどのような方法を用いてもよい。   At this time, the motion vector processing unit 201 obtains the reliability (scale of accuracy) of the representative motion vector value. Specifically, the motion vector processing unit 201 obtains a variance value of the local motion vector value, and determines the reliability of the representative motion vector value based on the variance value. When the variance value is small (that is, when the local motion vector is not dispersed), the motion vector processing unit 201 determines that the reliability of the representative motion vector value is high. Conversely, when the variance value is large (that is, when the local motion vector is dispersed), the motion vector processing unit 201 determines that the reliability of the representative motion vector value is low. This is based on the fact that when the motion direction of the video signal is uniform, the local motion vector value in units of blocks obtained from the image is a uniform vector amount. Note that, in the motion vector processing unit 201, a reference value (reference value of a variance value of local motion vectors) serving as a criterion for determining reliability is determined in advance. The determination result of the reliability by the motion vector processing unit 201 and the representative motion vector value are supplied to the translation synthesis unit 203. In addition, although the method of calculating the reliability of the motion vector based on the variance value of the local motion vector has been described as an example, any method may be used as long as the reliability of the motion vector can be evaluated.

次に、角速度センサの出力信号を処理するブロックについて説明する。なお、YAW方向の角度振れによって、(式22)、(式25)から水平方向の並進、水平方向のあおりが生じ、PITCH方向の角度振れによって、(式23)、(式26)から垂直方向の並進、垂直方向のあおりが生じる。しかし、両者の処理は同じとなるので、以下の説明においては、いずれか一方の制御に関してのみ説明を行う。   Next, a block for processing an output signal of the angular velocity sensor will be described. Note that the angular deflection in the YAW direction causes horizontal translation and horizontal tilt from (Equation 22) and (Equation 25), and the vertical deflection from (Equation 23) and (Equation 26) due to the angular deflection in the PITCH direction. Translation, vertical tilt occurs. However, since both processes are the same, only the control of either one will be described in the following description.

図5はフレーム間振れ演算部300の構成を説明するブロック図である。図5(a)のブロック図において、A/D変換器103から供給された角速度データは、積分器302で積分される。そして積分器302は、角速度データの積分結果である角度データを出力する。タイミング生成部301は、動画像を構成するフレーム画が撮像されるタイミングに同期した信号を、差分演算部303に出力する。差分演算部303は、タイミング生成部301からの信号を受けて、積分器302の出力データを保持する。そして差分演算部303は、前回保持した値との差分、即ち、前フレーム画像が撮像された時刻から現フレーム画像が撮像された時刻までの撮像装置の角度振れ量を出力する。   FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the interframe shake calculation unit 300. In the block diagram of FIG. 5A, the angular velocity data supplied from the A / D converter 103 is integrated by the integrator 302. The integrator 302 outputs angle data that is an integration result of the angular velocity data. The timing generation unit 301 outputs a signal synchronized with the timing at which the frame images constituting the moving image are captured to the difference calculation unit 303. The difference calculation unit 303 receives the signal from the timing generation unit 301 and holds the output data of the integrator 302. Then, the difference calculation unit 303 outputs the difference from the previously held value, that is, the amount of angular shake of the imaging device from the time when the previous frame image was captured to the time when the current frame image was captured.

なお、フレーム間振れ演算部300の別の一例として、図5(b)に示すようにしてもよい。即ち、タイミング生成部301から出力される信号を積分器302に直接供給し、積分値をリセットすることでフレーム間の角度振れ量を取得する構成としてもよい。   As another example of the inter-frame shake calculation unit 300, it may be as shown in FIG. That is, a configuration may be adopted in which the signal output from the timing generation unit 301 is directly supplied to the integrator 302 and the amount of angular shake between frames is acquired by resetting the integration value.

このようにして、フレーム間振れ演算部300は、前フレーム画像が撮像された時刻から現フレーム画像が撮像された時刻までの撮像装置の角度振れ量を算出し、画像変形量演算部200に供給する。   In this way, the inter-frame shake calculation unit 300 calculates the angular shake amount of the imaging apparatus from the time when the previous frame image was captured to the time when the current frame image was captured, and supplies the calculated amount to the image deformation amount calculation unit 200. To do.

図3のブロック図において、フレーム間振れ演算部300の出力であるフレーム間の角度振れ量は、並進変換部202に供給される。並進変換部202は、フレーム間の角度振れ量を画像上の並進像振れ量に変換する。具体的には、並進変換部202は、フレーム間振れ演算部300の出力である1フレーム間の角度振れ量に、焦点距離演算部204から供給される撮像光学系120の焦点距離fを乗じて、1フレーム間に発生した画像上の並進像振れ量に変換する。焦点距離fを乗算する算出方法は、(式22)、(式23)の並進の算出式による。焦点距離fは、焦点距離演算部204において、ズームエンコーダ119の出力から、撮像光学系120の焦点距離を算出することができる。   In the block diagram of FIG. 3, the amount of angular shake between frames, which is the output of the interframe shake calculation unit 300, is supplied to the translation conversion unit 202. The translation conversion unit 202 converts the angular shake amount between frames into a translational image shake amount on the image. Specifically, the translation conversion unit 202 multiplies the angular shake amount between one frame, which is the output of the inter-frame shake calculation unit 300, by the focal length f of the imaging optical system 120 supplied from the focal length calculation unit 204. This is converted into a translational image blur amount on an image generated during one frame. The calculation method of multiplying the focal length f is based on the translation calculation formulas of (Formula 22) and (Formula 23). The focal length f can be calculated by the focal length calculation unit 204 from the output of the zoom encoder 119 based on the output of the zoom encoder 119.

ところで、動きベクトル処理部201の出力である代表動きベクトルは、フレーム間の画面上の並進像振れ量そのものである。従って、上述したように角速度センサの出力からフレーム間の角度振れ量を算出することによって、角速度センサから得られた並進像振れ量と、動きベクトル検出部126から供給される動きベクトルとを、同一単位かつ、同一時間軸上の時系列データとして扱うことができる。以降、角速度センサから得られた並進像振れ量と、動きベクトルから得られる並進像振れ量を区別するため、便宜上、前者をセンサ並進像振れ、後者をベクトル並進像振れと呼ぶ。   By the way, the representative motion vector that is the output of the motion vector processing unit 201 is the translational image blur amount itself on the screen between frames. Therefore, by calculating the amount of angular shake between frames from the output of the angular velocity sensor as described above, the translational image shake amount obtained from the angular velocity sensor and the motion vector supplied from the motion vector detecting unit 126 are the same. Units can be handled as time series data on the same time axis. Hereinafter, in order to distinguish between the translational image blur amount obtained from the angular velocity sensor and the translational image blur amount obtained from the motion vector, the former is referred to as sensor translational image blur and the latter is referred to as vector translational image blur.

並進合成部203には、並進変換部202の出力であるセンサ並進像振れと、動きベクトル処理部201の出力である代表動きベクトル(ベクトル並進像振れ)とその信頼度が供給され、これらに基づいて最終的に補正量の演算に用いられる並進像振れデータを求める。   The translation synthesis unit 203 is supplied with the sensor translational image blur as an output of the translation conversion unit 202, the representative motion vector (vector translational image blur) as the output of the motion vector processing unit 201, and its reliability. Finally, translational image blur data used for calculating the correction amount is obtained.

図6は、並進合成部203の具体的な動作を説明するためのブロック図である。動きベクトル処理部201から供給されたベクトル並進像振れデータは、乗算器242に供給され、所定の倍率が乗算される。また、並進変換部202から供給されたセンサ並進像振れデータは、乗算器243に供給され、所定の倍率が乗算される。乗算器242の出力と乗算器243の出力は、加算器244で上記の倍率に基づく比率で加算され、最終的に補正量の演算に用いるための並進像振れデータとして出力される。制御部241には、動きベクトル処理部201の出力である代表動きベクトルの信頼度が供給されており、信頼度に応じて、乗算器242及び乗算器243の倍率を設定する。乗算器242に設定する倍率をK1、乗算器243に設定する倍率をK2とすると、K1、K2は以下の式が成り立つような値を設定する。   FIG. 6 is a block diagram for explaining a specific operation of the translation synthesis unit 203. The vector translational image blur data supplied from the motion vector processing unit 201 is supplied to the multiplier 242 and multiplied by a predetermined magnification. The sensor translational image blur data supplied from the translation conversion unit 202 is supplied to the multiplier 243 and multiplied by a predetermined magnification. The output of the multiplier 242 and the output of the multiplier 243 are added at a ratio based on the above magnification by the adder 244, and finally output as translational image blur data for use in calculating the correction amount. The control unit 241 is supplied with the reliability of the representative motion vector, which is the output of the motion vector processing unit 201, and sets the multipliers of the multiplier 242 and the multiplier 243 according to the reliability. Assuming that the magnification set in the multiplier 242 is K1, and the magnification set in the multiplier 243 is K2, K1 and K2 are set to values that satisfy the following expressions.

0≦K1≦1 …(式30)
0≦K2≦1 …(式31)
(K1+K2)=1 …(式32)
図7は制御部241において決定されるK1、K2の特性を示すグラフである。信頼度が閾値1より小さいときは、K1<K2となるような倍率を設定する。信頼度が閾値1と閾値2の間にある場合は、信頼度が大きくなるにつれて、K1が大きく(K2が小さく)なるように設定する。そして信頼度が閾値2より大きいときは、K1>K2となるような倍率を設定する。このように、動きベクトルの信頼性が高い場合には、動きベクトルから得られた並進像振れ量の割合を大きくする。逆に動きベクトルの信頼性が低い場合には、動きベクトルから得られる並進像振れデータの割合を小さくし、代わりに角速度センサから得られた並進像振れデータの割合を大きくする。
0 ≦ K1 ≦ 1 (Formula 30)
0 ≦ K2 ≦ 1 (Formula 31)
(K1 + K2) = 1 (Expression 32)
FIG. 7 is a graph showing the characteristics of K1 and K2 determined by the control unit 241. When the reliability is smaller than the threshold value 1, a magnification is set such that K1 <K2. When the reliability is between the threshold value 1 and the threshold value 2, it is set so that K1 increases (K2 decreases) as the reliability increases. When the reliability is larger than the threshold value 2, a magnification that satisfies K1> K2 is set. Thus, when the reliability of the motion vector is high, the ratio of the translational image shake amount obtained from the motion vector is increased. On the contrary, when the reliability of the motion vector is low, the ratio of the translational image blur data obtained from the motion vector is reduced, and instead, the ratio of the translational image blur data obtained from the angular velocity sensor is increased.

再び図3に戻り、並進像振れの補正量を算出するための符号211から214までのブロックについて説明を行う。HPF211には、前述した並進合成部203からの出力のうち、YAW方向またはPITCH方向の並進像振れデータが供給される。HPF211は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、並進像振れに含まれる低周波数成分を遮断して高周波数帯域の信号を出力する。なおHPF211は、本実施形態において必須の構成ではなく、並進合成部203からの出力をセンタリング部212に直接供給してもよい。   Returning to FIG. 3 again, the blocks 211 to 214 for calculating the translational image blur correction amount will be described. The HPF 211 is supplied with the translational image blur data in the YAW direction or the PITCH direction among the outputs from the translation synthesis unit 203 described above. The HPF 211 has a function of changing its characteristics in an arbitrary frequency band, and outputs a signal in a high frequency band by cutting off a low frequency component included in the translational image blur. The HPF 211 is not an essential component in the present embodiment, and the output from the translation synthesis unit 203 may be directly supplied to the centering unit 212.

センタリング部212は、撮像装置100のYAW方向またはPITCH方向に対して、補正量をゼロに戻すような入力値(以下、センタリング量とする)を、HPF211の出力に対して加算する処理を行う。このセンタリング部212の処理は、パンニングもしくは補正しきれない大きな角度振れが生じたときに行う。なおセンタリング部212は、本実施形態において必須の構成ではなく、HPF211からの出力を積分器213に直接供給してもよい。   The centering unit 212 performs a process of adding an input value (hereinafter referred to as a centering amount) that returns the correction amount to zero with respect to the output of the HPF 211 in the YAW direction or the PITCH direction of the imaging apparatus 100. The processing of the centering unit 212 is performed when panning or a large angular shake that cannot be corrected occurs. The centering unit 212 is not essential in the present embodiment, and the output from the HPF 211 may be directly supplied to the integrator 213.

積分器213は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、センタリング部212からの出力を積分し、飽和防止制御部214に供給する。飽和防止制御部214は、積分器213からの出力が所定値(以下、リミット値とする)以上とならないように、積分器213からの出力を制限する制御を行う。また、飽和防止制御部214は、積分器213からの出力がリミット値に近づいたときに、HPF211のカットオフ周波数を高域側に変更したり、積分器213の時定数を短くしたり、センタリング部212のセンタリング量を大きくする等の制御を行う。これらの飽和防止制御部214の処理によって、パンニングによって発生する低周波数帯域の動き成分を遮断することができ、撮影者のパンニング操作を妨げてしまう不具合を防止することができる。具体的には、補正手段(画像変形部127や補正光学系122)が中心に向かいやすくすることによって、検出する振れに対する像振れ補正の度合いを下げる(像振れ補正の追従性を下げる)ことになる。飽和防止制御部214の出力は、最終的な並進補正量となり、画像変形量合成部205に供給される。   The integrator 213 has a function capable of changing the characteristics in an arbitrary frequency band, integrates the output from the centering unit 212, and supplies it to the saturation prevention control unit 214. The saturation prevention control unit 214 performs control to limit the output from the integrator 213 so that the output from the integrator 213 does not exceed a predetermined value (hereinafter referred to as a limit value). Further, when the output from the integrator 213 approaches the limit value, the saturation prevention control unit 214 changes the cutoff frequency of the HPF 211 to the high frequency side, shortens the time constant of the integrator 213, Control such as increasing the centering amount of the unit 212 is performed. By the processing of the saturation prevention control unit 214, it is possible to block a low frequency band motion component generated by panning, and to prevent a trouble that hinders the panning operation of the photographer. Specifically, by making the correction means (the image deforming unit 127 and the correction optical system 122) easily move toward the center, the degree of image shake correction with respect to the detected shake is reduced (followability of image shake correction is reduced). Become. The output of the saturation prevention control unit 214 becomes the final translation correction amount and is supplied to the image deformation amount combining unit 205.

次に、あおり像振れの補正量を算出するための符号220から224までのブロックについて説明を行う。符号220から224までのブロックは、あおり変換部220の処理を除いては、符号211から214までのブロックと処理が同じであるため、あおり変換部220についてのみ説明を行い、他のブロックについての説明は省略する。   Next, the blocks 220 to 224 for calculating the correction amount of the tilt image blur will be described. The blocks 220 to 224 are the same as the blocks 211 to 214 except for the processing of the tilt conversion unit 220. Therefore, only the tilt conversion unit 220 will be described, and other blocks will be described. Description is omitted.

あおり変換部220には、前述したフレーム間振れ演算部300からの出力のうち、YAW方向またはPITCH方向の角度振れデータが供給される。あおり変換部220は、角度振れデータを焦点距離演算部204によって算出された焦点距離fで除算して、HPF221に供給する。焦点距離fで除算するのは、(式25)、(式26)のあおりの算出式による。飽和防止制御部224の出力は、最終的なあおり補正量となり、画像変形量合成部205に供給される。   Of the outputs from the above-described inter-frame shake calculation unit 300, the tilt conversion unit 220 is supplied with angular shake data in the YAW direction or the PITCH direction. The tilt conversion unit 220 divides the angular shake data by the focal length f calculated by the focal length calculation unit 204 and supplies the divided data to the HPF 221. The division by the focal length f is based on the tilt calculation formula of (Formula 25) and (Formula 26). The output of the saturation prevention control unit 224 becomes the final tilt correction amount and is supplied to the image deformation amount combining unit 205.

次に、光軸回りの回転像振れの補正量を算出するための符号231から234までのブロックについて説明を行う。   Next, blocks 231 to 234 for calculating the correction amount of the rotational image blur around the optical axis will be described.

HPF231には、前述したフレーム間振れ演算部300からの出力のうち、ROLL方向の角度振れデータが供給される。HPF231は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、角度振れデータに含まれる低周波数成分を遮断して高周波数帯域の信号を出力する。なおHPF231は、本実施形態において必須の構成ではなく、フレーム間振れ演算部300からの出力をセンタリング部232に直接供給してもよい。   The HPF 231 is supplied with the angular shake data in the ROLL direction among the outputs from the inter-frame shake calculation unit 300 described above. The HPF 231 has a function of changing its characteristics in an arbitrary frequency band, and outputs a signal in a high frequency band by cutting off a low frequency component included in the angular shake data. The HPF 231 is not an essential component in the present embodiment, and the output from the inter-frame shake calculation unit 300 may be directly supplied to the centering unit 232.

センタリング部232は、撮像装置100のROLL方向に対して、補正しきれない大きな角度振れが生じたとき、センタリング部212,222と同様、センタリング量をHPF231の出力に対して加算する処理を行う。なおセンタリング部232は、本実施形態において必須の構成ではなく、HPF231またはフレーム間振れ演算部300からの出力を積分器233に直接供給してもよい。   The centering unit 232 performs a process of adding the centering amount to the output of the HPF 231 in the same way as the centering units 212 and 222 when a large angular shake that cannot be corrected occurs in the ROLL direction of the imaging apparatus 100. Note that the centering unit 232 is not an essential component in the present embodiment, and the output from the HPF 231 or the inter-frame shake calculation unit 300 may be directly supplied to the integrator 233.

積分器233は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、センタリング部232からの出力を積分し、飽和防止制御部234に供給する。飽和防止制御部234は、積分器233からの出力が所定のリミット値以上とならないように、積分器233からの出力をリミットする制御を行う。また、飽和防止制御部234は、積分器233からの出力がリミット値に近づいたときに、HPF231のカットオフ周波数を高域側に変更したり、積分器233の時定数を短くしたり、センタリング部232のセンタリング量を大きくする等の制御を行う。飽和防止制御部234の出力は、最終的な回転補正量となり、画像変形量合成部205に供給される。   The integrator 233 has a function of changing its characteristics in an arbitrary frequency band, integrates the output from the centering unit 232, and supplies it to the saturation prevention control unit 234. The saturation prevention control unit 234 performs control to limit the output from the integrator 233 so that the output from the integrator 233 does not exceed a predetermined limit value. Further, when the output from the integrator 233 approaches the limit value, the saturation prevention control unit 234 changes the cutoff frequency of the HPF 231 to the high frequency side, shortens the time constant of the integrator 233, Control such as increasing the centering amount of the unit 232 is performed. The output of the saturation prevention control unit 234 becomes the final rotation correction amount and is supplied to the image deformation amount combining unit 205.

画像変形量合成部205は、飽和防止制御部214,224,234から出力された、並進、あおり、回転補正量を合成する演算を行う。具体的には(式13)に従って、(式1)の射影変換行列を算出する。このとき、拡大縮小、せん断の変形量は、(式27)、(式28)、(式29)に示した値とする。画像変形量合成部205は、算出した射影変換行列の各要素の値を、画像変形部127へと出力する。画像変形部127では、画像変形量合成部205からの出力に基づいて、画像変形による像振れ補正が行われる。   The image deformation amount combining unit 205 performs a calculation for combining the translation, tilt, and rotation correction amounts output from the saturation prevention control units 214, 224, and 234. Specifically, the projective transformation matrix of (Expression 1) is calculated according to (Expression 13). At this time, the deformation amounts of enlargement / reduction and shearing are the values shown in (Expression 27), (Expression 28), and (Expression 29). The image deformation amount synthesis unit 205 outputs the calculated values of the elements of the projective transformation matrix to the image deformation unit 127. The image deformation unit 127 performs image blur correction by image deformation based on the output from the image deformation amount combining unit 205.

以上説明してきたように、本発明の第1の実施形態においては、フレーム間に発生した角度振れ量から算出した並進像振れ量と、動きベクトルとを所定の割合で加算する並進合成部203を設け、その結果に基づいて並進像振れを補正する構成とした。これによって、角速度センサから求める並進補正量と、動きベクトルから求める並進補正量の演算部を共通化することが可能となり、簡単な構成で、良好な像振れ補正性能を実現することができる。   As described above, in the first embodiment of the present invention, the translation composition unit 203 that adds the translational image shake amount calculated from the angular shake amount generated between frames and the motion vector at a predetermined ratio is provided. And a configuration for correcting the translational image blur based on the result. As a result, the translation correction amount obtained from the angular velocity sensor and the translation correction amount obtained from the motion vector can be shared, and good image blur correction performance can be realized with a simple configuration.

また、並進合成部203は、動きベクトルの信頼性に応じて、加算する割合を変更する構成とした。これによって、動きベクトルの信頼性が低い場合には、角速度センサから求めた並進像振れ量の割合を大きくすることが可能となり、動きベクトルの検出が正しく行われない撮影状況においても、画質の劣化を最小限に抑えることができる。   Moreover, the translation composition unit 203 is configured to change the addition ratio according to the reliability of the motion vector. As a result, when the reliability of the motion vector is low, it is possible to increase the ratio of the translational image shake amount obtained from the angular velocity sensor, and the image quality is deteriorated even in a shooting situation where the motion vector is not correctly detected. Can be minimized.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置の一例として、ビデオカメラの構成を示すブロック図である。なお、図8において、図1と同様の構成には、同じ符号を付し、説明は省略する。図8は、図1の構成に対し、光軸に垂直方向に移動することによって撮像画像の像振れを光学的に補正する補正光学系122と、補正光学系122を制御するためのブロックが追加された構成となっている。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a video camera as an example of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG. 8 includes a correction optical system 122 that optically corrects image shake of a captured image by moving in a direction perpendicular to the optical axis, and a block for controlling the correction optical system 122 in addition to the configuration of FIG. It has been configured.

A/D変換器103の出力は、フレーム間振れ演算部300に供給されるとともに、図8の構成においては、HPF104に対しても供給される。HPF104は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、A/D変換器103からの角速度データに含まれる低周波数成分を遮断して高周波数帯域の信号を出力する。撮像装置100に対して、パンニング等の大きな角度振れが生じると、HPF104のカットオフ周波数は、角度振れが小さいときよりも高い値に設定される。   The output of the A / D converter 103 is supplied to the inter-frame shake calculation unit 300 and is also supplied to the HPF 104 in the configuration of FIG. The HPF 104 has a function of changing the characteristics in an arbitrary frequency band, and outputs a signal in the high frequency band by cutting off the low frequency component included in the angular velocity data from the A / D converter 103. When a large angular shake such as panning occurs in the imaging apparatus 100, the cutoff frequency of the HPF 104 is set to a higher value than when the angular shake is small.

敏感度演算部105は、ズームエンコーダ119の出力に応じて、各ズーム位置において最適な補正光学系122の駆動量を算出するための係数を算出し、HPF104の出力に乗算して積分器106へと供給する。積分器106は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、敏感度演算部105からの出力を積分し、飽和防止制御部107に供給する。撮像装置100に対して、パンニング等の大きな角度振れが生じると、積分器106の時定数は、角度振れが小さいときよりも短い値に設定される。   The sensitivity calculation unit 105 calculates a coefficient for calculating the optimum driving amount of the correction optical system 122 at each zoom position according to the output of the zoom encoder 119, and multiplies the output of the HPF 104 to the integrator 106. And supply. The integrator 106 has a function capable of changing its characteristics in an arbitrary frequency band, integrates the output from the sensitivity calculation unit 105, and supplies it to the saturation prevention control unit 107. When a large angular shake such as panning occurs in the imaging apparatus 100, the time constant of the integrator 106 is set to a shorter value than when the angular shake is small.

飽和防止制御部107は、積分器106の出力が所定のリミット値より大きくなったときに、リミット値内に抑制するように積分器106の出力をリミットし、リミットした出力を減算器108に供給する。   When the output of the integrator 106 becomes larger than a predetermined limit value, the saturation prevention control unit 107 limits the output of the integrator 106 so as to be suppressed within the limit value, and supplies the limited output to the subtractor 108. To do.

位置検出部117は、磁石とそれに対向する位置に備えられたホール・センサとからなり、補正光学系122の光軸と垂直な方向への移動量を検出する。A/D変換器118は、位置検出部117にて検出された補正光学系122の位置を、アナログ信号からデジタル信号へ変換(A/D変換)する。減算器108は、デジタル化した補正光学系122の位置データを飽和防止制御部107の出力から減算し、その結果である偏差データを制御フィルタ109に供給する。ここで、端子B114と端子B116は、各々が電気的に接続されていることを示している。   The position detection unit 117 includes a magnet and a hall sensor provided at a position facing the magnet, and detects the amount of movement of the correction optical system 122 in a direction perpendicular to the optical axis. The A / D converter 118 converts the position of the correction optical system 122 detected by the position detection unit 117 from an analog signal to a digital signal (A / D conversion). The subtracter 108 subtracts the digitized position data of the correction optical system 122 from the output of the saturation prevention control unit 107, and supplies the resulting deviation data to the control filter 109. Here, the terminal B114 and the terminal B116 indicate that each is electrically connected.

制御フィルタ109は、入力データを所定のゲインで増幅する増幅器、及び位相補償フィルタで構成されている。制御フィルタ109において増幅器及び位相補償フィルタによる信号処理が行われた後、減算器108から供給された偏差データが、パルス幅変調部110に出力される。   The control filter 109 includes an amplifier that amplifies input data with a predetermined gain, and a phase compensation filter. After the signal processing by the amplifier and the phase compensation filter is performed in the control filter 109, the deviation data supplied from the subtractor 108 is output to the pulse width modulation unit 110.

パルス幅変調部110は、制御フィルタ109を通過して供給されたデータを、パルス波のデューティー比を変化させる波形(即ちPWM波形)に変調して、モータ駆動部111に供給する。モータ112は、補正光学系122の駆動用のボイス・コイル型モータであり、モータ駆動部111に駆動されることにより、補正光学系122が光軸と垂直な方向に移動される。ここで、端子A113と端子A115は、各々が電気的に接続されていることを示している。   The pulse width modulation unit 110 modulates the data supplied through the control filter 109 into a waveform (that is, a PWM waveform) that changes the duty ratio of the pulse wave, and supplies the modulated data to the motor driving unit 111. The motor 112 is a voice coil type motor for driving the correction optical system 122, and is driven by the motor drive unit 111 to move the correction optical system 122 in a direction perpendicular to the optical axis. Here, the terminal A113 and the terminal A115 indicate that each is electrically connected.

。以上のブロックによって、飽和防止制御部107の出力に対して、位置検出部117の出力を減算し、補正光学系122の光軸と垂直な方向への移動量を追従させる、フィードバック制御系を構成している。A/D変換器118の出力は、減算器108の他に画像変形量演算部にも供給される。   . The above block constitutes a feedback control system that subtracts the output of the position detection unit 117 from the output of the saturation prevention control unit 107 and follows the amount of movement of the correction optical system 122 in the direction perpendicular to the optical axis. doing. The output of the A / D converter 118 is supplied to the image deformation amount calculation unit in addition to the subtractor 108.

補正光学系122は、例えばシフトレンズであり、光軸と垂直な方向に移動されることにより光軸を偏向する、振れ補正可能な光学系である。補正光学系122の移動が行われた結果、撮像装置100の振れによって生じる撮像面上の被写体の並進方向の像振れが補正された像が、撮像素子123に結像される。   The correction optical system 122 is a shift lens, for example, and is an optical system capable of shake correction that deflects the optical axis by being moved in a direction perpendicular to the optical axis. As a result of the movement of the correction optical system 122, an image in which the image shake in the translation direction of the subject on the image pickup surface caused by the shake of the image pickup apparatus 100 is corrected is formed on the image sensor 123.

以下、図9のブロック図を用いて、本実施形態における、画像変形量演算部200の各構成部とその一例の動作について具体的に説明する。なお、図9において、図3と同様の構成には、同じ符号を付し、説明は省略する。図9の画像変形量演算部200の構成は、図3に対し、並進補正量換算部206と減算器207が追加されたものとなっている。   Hereinafter, the components of the image deformation amount calculation unit 200 and the operation of an example thereof will be described in detail with reference to the block diagram of FIG. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The configuration of the image deformation amount calculation unit 200 in FIG. 9 is obtained by adding a translation correction amount conversion unit 206 and a subtracter 207 to FIG.

並進補正量換算部206は、A/D変換器118の出力を用いることによって、補正光学系122によって補正された、撮像面上での並進補正量を演算する。補正光学系122による像振れ像振れ補正は、撮像面上での像振れ像振れの各変形成分のうち、並進方向の像振れを光学的に補正することができる。従って、図3を用いて説明したように角速度センサからの出力データを全て用いて並進補正量を演算すると、過補正となってしまう。そこで図9の構成においては、並進補正量換算部206によって補正光学系122の並進補正量を算出し、減算器207で、並進変換部202の出力から補正光学系122の並進補正量を減算することによって、並進像振れ以外の像振れと、補正光学系122で補正しきれなかった並進補正量のみを画像変形部127で補正する構成としている。   The translation correction amount conversion unit 206 calculates the translation correction amount on the imaging surface corrected by the correction optical system 122 by using the output of the A / D converter 118. Image blur image blur correction by the correction optical system 122 can optically correct the image blur in the translational direction among the deformation components of the image blur image blur on the imaging surface. Therefore, if the translation correction amount is calculated using all the output data from the angular velocity sensor as described with reference to FIG. 9, the translation correction amount conversion unit 206 calculates the translation correction amount of the correction optical system 122, and the subtractor 207 subtracts the translation correction amount of the correction optical system 122 from the output of the translation conversion unit 202. Thus, only the image blur other than the translational image blur and the translation correction amount that could not be corrected by the correction optical system 122 are corrected by the image deformation unit 127.

以上のように、本発明の第2の実施形態においては、第1の実施形態の構成に加えて、補正光学系122によって、並進像振れの補正を、光学的にも行う構成とした。これによって、並進方向の変形に必要な余剰画素を、更に小さく抑えることが可能となり、画像変形部127が出力することのできる画素数をできるだけ大きく保ち、画質の劣化を最小限に抑えることができる。   As described above, in the second embodiment of the present invention, in addition to the configuration of the first embodiment, the correction optical system 122 is used to optically correct translational image blur. This makes it possible to further reduce the number of surplus pixels necessary for deformation in the translation direction, keep the number of pixels that can be output by the image deformation unit 127 as large as possible, and minimize deterioration in image quality. .

なお、この第2の実施形態においては、光学的な像振れ補正手段として、補正光学系122を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、撮像素子123を駆動する方法や、プリズムを用いる方法等、種々の像振れ補正手段を用いることができる。   In the second embodiment, the correction optical system 122 has been described as an example of the optical image blur correction unit. However, the present invention is not limited to this. For example, various image blur correction means such as a method of driving the image sensor 123 and a method of using a prism can be used.

(第3の実施形態)
次に、図3の並進合成部203が実行する処理の第2の方法について、第3の実施形態として以下に図面を用いて詳細な説明を行う。第1の実施形態では、動きベクトルの信頼度に応じて、ベクトル並進像振れとセンサ並進像振れを加算する割合を変更したが、動きベクトルを直接評価せずとも、動きベクトルの信頼性を類推することは可能である。たとえば、ズーム操作がなされている時は、動きベクトル検出部で算出される局所動きベクトルは、画面中心から放射方向に検出される。これらの局所動きベクトルを用いて算出された代表動きベクトルは信頼性の低いものと考えてよい。また、撮像装置を大きくパン、チルトさせながら撮影している場合においては、フレーム間の画像上の移動量が大きくなり、動きベクトルの検出範囲を超えてしまう場合がある。このような場合も動きベクトルの信頼性は低いものとしてよい。第3の実施形態では、動きベクトル以外の情報を用いて、ベクトル並進像振れとセンサ並進像振れを加算する割合を変更する方法について説明する。
(Third embodiment)
Next, a second method of processing executed by the translation synthesis unit 203 in FIG. 3 will be described in detail as a third embodiment with reference to the drawings. In the first embodiment, the ratio of adding the vector translational image blur and the sensor translational image blur is changed according to the reliability of the motion vector, but the reliability of the motion vector is estimated by analogy without directly evaluating the motion vector. It is possible to do. For example, when the zoom operation is performed, the local motion vector calculated by the motion vector detection unit is detected in the radial direction from the center of the screen. The representative motion vector calculated using these local motion vectors may be considered as having low reliability. In addition, in the case of shooting while panning and tilting the image pickup device greatly, the amount of movement on the image between frames increases, and the motion vector detection range may be exceeded. Even in such a case, the reliability of the motion vector may be low. In the third embodiment, a method of changing the ratio of adding vector translational image blur and sensor translational image blur using information other than motion vectors will be described.

本実施形態における撮像装置の構成は図1、図3、図5、図6と同じ構成で実現できる。図6の並進合成部203における制御部241は、動きベクトル処理部201が算出した動きベクトルの信頼度を受取ると共に、A/D変換器103の出力、ズームエンコーダ119の出力を受取り、これらの情報に基づいてベクトル並進像振れとセンサ並進像振れを加算する割合を変更する。   The configuration of the imaging apparatus in the present embodiment can be realized with the same configuration as that of FIGS. 1, 3, 5, and 6. The control unit 241 in the translation synthesis unit 203 in FIG. 6 receives the reliability of the motion vector calculated by the motion vector processing unit 201, receives the output of the A / D converter 103 and the output of the zoom encoder 119, and receives these information. Based on the above, the ratio of adding the vector translational image blur and the sensor translational image blur is changed.

図10のフローチャートは、制御部241の処理の一例を示したものである。図10のフローチャートの処理は、例えば60Hz等の所定の周期で繰り返し実行される。   The flowchart of FIG. 10 shows an example of processing of the control unit 241. The process of the flowchart of FIG. 10 is repeatedly executed at a predetermined cycle such as 60 Hz.

ステップS100では、変数SENSOR_OUT1を、A/D変換器103のYAW方向あるいはPITCH方向の出力に基づいて生成された信号とすると、SENSOR_OUT1が閾値AMP_TH1より大きいかどうかの判定を行う。A/D変換器103のYAW方向あるいはPITCH方向の出力に基づいて生成された信号とは、A/D変換器103の出力を元に生成された信号であればどのような信号を用いてもよい。例えば、A/D変換器103の出力そのものであってもいいし、A/D変換器103の出力に対して種々のフィルタリング処理を行ったりゲイン等をかけた信号であってもいい。ステップS100でSENSOR_OUT1がAMP_TH1より大きいと判定された場合は、ステップS101の処理へと進む。   In step S100, if the variable SENSOR_OUT1 is a signal generated based on the output of the A / D converter 103 in the YAW direction or the PITCH direction, it is determined whether or not SENSOR_OUT1 is larger than the threshold AMP_TH1. The signal generated based on the output of the A / D converter 103 in the YAW direction or PITCH direction may be any signal as long as the signal is generated based on the output of the A / D converter 103. Good. For example, the output itself of the A / D converter 103 may be used, or a signal obtained by performing various filtering processes on the output of the A / D converter 103 or applying a gain or the like. If it is determined in step S100 that SENSOR_OUT1 is greater than AMP_TH1, the process proceeds to step S101.

ステップS101では、カウンタCOUNTER1の値をインクリメントし、ステップS102の処理に進む。ステップS102では、カウンタCOUNTER1が閾値TIME_TH1より大きいかどうかの判定を行う。ステップS102でCOUNTER1がTIME_TH1以下であると判定された場合は、ステップS106に進む。ステップS102でCOUNTER1がTIME_TH1より大きいと判定された場合は、ステップS103の処理に進みPAN_FLAGに1を書き込む。ステップS103の処理が行われるのは、YAW方向或いはPITCH方向に所定時間(TIME_TH1)以上、所定の大きさ(AMP_TH1)以上の振れが加えられたとき、即ち、ステップS103の処理が行われるのは、撮像装置100にパンニング或いはチルティング操作が行われた状態(パンニング状態あるいはチルティング状態)のときとなる。   In step S101, the value of the counter COUNTER1 is incremented, and the process proceeds to step S102. In step S102, it is determined whether the counter COUNTER1 is greater than the threshold TIME_TH1. If it is determined in step S102 that COUNTER1 is equal to or less than TIME_TH1, the process proceeds to step S106. If it is determined in step S102 that COUNTER1 is greater than TIME_TH1, the process proceeds to step S103 and 1 is written to PAN_FLAG. The process of step S103 is performed when a shake of a predetermined time (TIME_TH1) or more and a predetermined magnitude (AMP_TH1) or more is applied in the YAW direction or the PITCH direction, that is, the process of step S103 is performed. This is when the image capturing apparatus 100 is in a panning or tilting operation (panning or tilting state).

ステップS100において、SENSOR_OUT1がAMP_TH1以下であると判定された場合は、ステップS104の処理へと進む。ステップS104では、ステップS101でインクリメントするカウンタCOUNTER1の値をクリアし、ステップS105に進む。ステップS105では、PAN_FLAGをクリアし、ステップS106に進む。   If it is determined in step S100 that SENSOR_OUT1 is equal to or less than AMP_TH1, the process proceeds to step S104. In step S104, the value of the counter COUNTER1 incremented in step S101 is cleared, and the process proceeds to step S105. In step S105, PAN_FLAG is cleared, and the process proceeds to step S106.

ステップS106では、ズームエンコーダ119の出力値が前回処理された時からどれだけ変化したかを求めて、変数ZOOM_SPEEDに格納し、ステップS107に進む。即ちステップS106ではズーム操作された時のズーム倍率の変化スピードを求めて記憶する。ステップS107でZOOM_SPEEDがZOOM_TH1より大きいと判定された場合は、ステップS108へ進む。ステップS108では、ZOOM_FLAGに1を書き込み、ステップS110に進む。ステップS107において、ZOOM_SPEEDがZOOM_TH1以下であると判定された場合は、ステップS109に進む。ステップS109では、ZOOM_FLAGをクリアし、ステップS110に進む。   In step S106, how much the output value of the zoom encoder 119 has changed since the last processing is obtained, stored in the variable ZOOM_SPEED, and the process proceeds to step S107. That is, in step S106, the zoom magnification changing speed when the zoom operation is performed is obtained and stored. If it is determined in step S107 that ZOOM_SPEED is greater than ZOOM_TH1, the process proceeds to step S108. In step S108, 1 is written in ZOOM_FLAG, and the process proceeds to step S110. If it is determined in step S107 that ZOOM_SPEED is equal to or less than ZOOM_TH1, the process proceeds to step S109. In step S109, ZOOM_FLAG is cleared, and the process proceeds to step S110.

ステップS110では、PAN_FLAGが1、または、ZOOM_FLAGが1であるかを判定する。即ち、ステップS110では、撮像装置100にパンニング或いはチルティング操作が行われたか、若しくはズーム操作が行われたかを判定する。いずれか一方でも1である場合は、ステップS111に進む。ステップS111では、乗算部242の倍率K1を0に、乗算部243の倍率K2を1に設定する。即ち、ベクトル並進像振れデータは使わずに、センサ並進像振れデータそのものが補正量の演算に使用されることを意味する。ステップS110で、PAN_FLAG、ZOOM_FLAGがどちらも1ではないと判定された場合は、ステップS112に進む。ステップS112では、動きベクトル処理部201によって算出される動きベクトルの信頼度に応じて、乗算部242、243の倍率を設定し、図10の処理は終了となる。なお、ステップS112で実行される処理は、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。   In step S110, it is determined whether PAN_FLAG is 1 or ZOOM_FLAG is 1. That is, in step S110, it is determined whether a panning or tilting operation has been performed on the imaging apparatus 100 or a zoom operation has been performed. When either one is 1, it progresses to step S111. In step S111, the magnification K1 of the multiplication unit 242 is set to 0, and the magnification K2 of the multiplication unit 243 is set to 1. That is, it means that the sensor translational image blur data itself is used for calculating the correction amount without using the vector translational image blur data. If it is determined in step S110 that neither PAN_FLAG nor ZOOM_FLAG is 1, the process proceeds to step S112. In step S112, the magnifications of the multiplication units 242 and 243 are set according to the reliability of the motion vector calculated by the motion vector processing unit 201, and the processing in FIG. Note that the processing executed in step S112 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

以上説明してきたように、本発明の第3の実施形態においては、動きベクトルの信頼性に加えて、角速度センサの出力、ズームエンコーダの出力に応じて、並進合成部203における、ベクトル並進像振れとセンサ並進像振れを加算する割合を変更する構成とした。これによって、パンニングやチルティング操作、ズーム操作が行われた場合は、角速度センサから求めた並進像振れデータを用いて像振れ補正を行うことにより、動きベクトルの検出が正しく行われない撮影状況においても、画質の劣化を最小限に抑えることができる。   As described above, in the third embodiment of the present invention, in addition to the reliability of the motion vector, the vector translation image shake in the translation synthesis unit 203 is determined according to the output of the angular velocity sensor and the output of the zoom encoder. The ratio of adding the sensor translational image blur is changed. As a result, when panning, tilting operation, or zooming operation is performed, by performing image blur correction using translational image blur data obtained from the angular velocity sensor, in a shooting situation where motion vectors are not detected correctly However, it is possible to minimize degradation of image quality.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。   Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. A part of the above-described embodiments may be appropriately combined.

(他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other embodiments)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.

100:撮像装置、101:μCOM、102:角速度センサ、103:A/D変換器、120:撮像光学系、123:撮像素子、126:動きベクトル検出部 100: imaging device, 101: μCOM, 102: angular velocity sensor, 103: A / D converter, 120: imaging optical system, 123: imaging device, 126: motion vector detection unit

Claims (9)

像手段により撮像された画像のうち2つの画像の間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
記2つの画像のうち、前のフレームの画像を撮像してから次のフレームの画像を撮像するまでの、振れを検出する角速度検出手段の出力に基づいて、前記2つの画像を撮影する間での像装置の振れ量を算出する振れ算出手段と、
前記振れ算出手段の出力を、画像の像振れ量に変換する像振れ変換手段と、
前記動きベクトル検出手段の出力と前記像振れ変換手段の出力を所定の比率で加算した結果に基づいて、前記画像の像振れ量を電子的に補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段の出力に基づいて前記画像の像振れを電子的に補正する補正手段を制御する制御手段と、を備え
動画撮影時に、前記補正量算出手段は、前記撮像装置がパンニング或いはチルティング状態であると判定された場合には、前記撮像装置がパンニング或いはチルティング状態ではないと判定された場合よりも、前記動きベクトル検出手段の出力を加算する比率を小さくすることを特徴とする像ブレ補正装置。
Motion vector detection means for detecting a motion vector between two images of the image captured by an imaging means,
During one of the previous SL two images, the image of the previous frame from the imaging until capturing an image of the next frame, based on the output of the angular velocity detecting means for detecting a shake, to photograph the two images a shake calculation means for calculating a shake amount of an imaging device in,
Image blur conversion means for converting the output of the shake calculation means into an image shake amount of an image;
Correction amount calculation for calculating a correction amount for electronically correcting the image shake amount of the image based on a result obtained by adding the output of the motion vector detection means and the output of the image shake conversion means at a predetermined ratio. Means,
On the basis of the output of the correction amount calculating means, and control means for controlling the correction means for electronically correcting image blur of the image,
At the time of moving image shooting, the correction amount calculation means, when it is determined that the imaging device is in a panning or tilting state, rather than when it is determined that the imaging device is not in a panning or tilting state, An image blur correction apparatus characterized in that a ratio of adding outputs of motion vector detection means is reduced .
前記補正量算出手段は、前記動きベクトル検出手段の出力と、前記像振れ変換手段の出力を所定の比率で加算した後に、前記加算した像振れデータに含まれる低周波数成分を遮断して高周波数成分を通過させるハイパスフィルタを含むことを特徴とする請求項1に記載の像ブレ補正装置。The correction amount calculation unit adds the output of the motion vector detection unit and the output of the image blur conversion unit at a predetermined ratio, and then blocks a low frequency component included in the added image blur data to generate a high frequency. The image blur correction apparatus according to claim 1, further comprising a high-pass filter that allows the component to pass therethrough. 前記補正量算出手段は、前記動きベクトル検出手段の出力の信頼性が所定の閾値以下のとき、前記動きベクトル検出手段の出力を用いず前記像振れ変換手段の出力を用いて前記補正量を算出し、前記動きベクトル検出手段の出力の信頼性が前記所定の閾値よりも高いとき、前記動きベクトル検出手段の出力及び前記像振れ変換手段の出力を用いて前記補正量を算出することを特徴とする請求項1に記載の像ブレ補正装置。The correction amount calculation means calculates the correction amount using the output of the image blur conversion means without using the output of the motion vector detection means when the reliability of the output of the motion vector detection means is a predetermined threshold value or less. And when the reliability of the output of the motion vector detection means is higher than the predetermined threshold, the correction amount is calculated using the output of the motion vector detection means and the output of the image blur conversion means. The image blur correction apparatus according to claim 1. 前記補正量算出手段は、前記動きベクトル検出手段の出力の信頼性が前記所定の閾値よりも高いとき、前記動きベクトル検出手段の出力の信頼性が高くなるに連れて、前記動きベクトル検出手段の出力を加算する比率を高くすることを特徴とする請求項3に記載の像ブレ補正装置。When the reliability of the output of the motion vector detection unit is higher than the predetermined threshold, the correction amount calculation unit increases the reliability of the output of the motion vector detection unit. The image blur correction apparatus according to claim 3, wherein a ratio of adding outputs is increased. 前記振れ算出手段は、前記撮像手段によって順次撮像される周期よりも短い周期で、前記角速度検出手段の出力を積分する積分手段を有し、
前記2つの画像のうち、前記前のフレームの画像を撮像しているときの前記積分手段の出力と、前記次のフレームの画像を撮像しているときにおける前記積分手段の出力の差分を演算することにより、前記2つの画像の間での前記撮像装置の振れ量を算出することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置
The shake calculation unit has an integration unit that integrates the output of the angular velocity detection unit with a cycle shorter than the cycle sequentially imaged by the imaging unit,
Of the two images, the difference between the output of the integration unit when the image of the previous frame is captured and the output of the integration unit when the image of the next frame is captured is calculated. it allows image blur correction apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to calculate the shake amount of the imaging device between the two images.
前記振れ算出手段は、前記撮像手段によって順次撮像される周期よりも短い周期で、前記角速度検出手段の出力を積分する積分手段を有し、
動画像を構成する画像が撮像されるときの前記積分手段の出力を取得して前記積分手段の積分値をリセットすることにより、前記2つの画像の間での前記撮像装置の振れ量を算出することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の像ブレ補正装置
The shake calculation unit has an integration unit that integrates the output of the angular velocity detection unit with a cycle shorter than the cycle sequentially imaged by the imaging unit,
The amount of shake of the imaging device between the two images is calculated by acquiring the output of the integration unit when an image constituting the moving image is captured and resetting the integration value of the integration unit an image blur correction device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.
像手段により撮像された画像のうち2つの画像の間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、
記2つの画像のうち、前のフレームの画像を撮像してから次のフレームの画像を撮像するまでの、振れを検出する角速度検出手段の出力に基づいて、前記2つの画像を撮影する間での像装置の振れ量を算出する振れ算出工程と、
前記振れ算出工程の出力を、画像の像振れ量に変換する像振れ変換工程と、
前記動きベクトル検出工程の出力と前記像振れ変換工程の出力を所定の比率で加算した結果に基づいて、前記画像の像振れ量を電子的に補正するための補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量算出工程の出力に基づいて前記画像の像振れを電子的に補正する補正工程と、を有し、
動画撮影時に、前記補正量算出工程では、前記撮像装置がパンニング或いはチルティング状態であると判定された場合には、前記撮像装置がパンニング或いはチルティング状態ではないと判定された場合よりも、前記動きベクトル検出手段の出力を加算する比率を小さくすることを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。
A motion vector detection step of detecting a motion vector between two images of the image captured by an imaging means,
During one of the previous SL two images, the image of the previous frame from the imaging until capturing an image of the next frame, based on the output of the angular velocity detecting means for detecting a shake, to photograph the two images a shake calculation step calculates the shake amount of the imaging device in,
An image blur conversion step of converting the output of the blur calculation step into an image blur amount of an image;
Correction amount calculation for calculating a correction amount for electronically correcting the image shake amount of the image based on a result obtained by adding the output of the motion vector detection step and the output of the image shake conversion step at a predetermined ratio. Process,
Based on the output of the correction amount calculating step, have a, a correction step of electronically correcting image blur of the image,
At the time of moving image shooting, in the correction amount calculating step, when it is determined that the imaging device is in a panning or tilting state, the imaging device is more than in the case where it is determined that the imaging device is not in a panning or tilting state. A control method for an image blur correction apparatus , characterized in that a ratio of adding outputs of motion vector detection means is reduced .
請求項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the control method according to claim 7 . 請求項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。 A computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute the control method according to claim 7 .
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