JP6445844B2 - 撮像装置および撮像装置で実行される方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係るデジタルカメラ100の構成例を示すブロック図である。
図1において、レンズ群101は、フォーカスレンズを含むズームレンズである。絞り機能を備えるシャッター102が、レンズ群101と撮像部103との間に設けられている。撮像部103は、レンズ群101によって撮像面に形成される光学像を画素単位の電気信号に変換するCCD/CMOSイメージセンサを代表とする撮像素子を有する。A/D変換器104は、撮像部103が出力するアナログ信号をデジタル信号(画像データ)に変換する。
・リライティング処理の実行が指定された状態で撮影された画像
・メニュー画面等からリライティング処理の実施が指示された、例えば記録媒体112に記録済の画像
に対して実施することができる。なお、リライティング処理において撮影時の情報が必要な場合、不揮発性メモリ121またはシステムメモリ122から読み出したり、画像ファイルのヘッダなどから取得したりするものとする。
システムメモリ122は、システム制御部50の動作用の定数、変数、不揮発性メモリ121から読みだしたプログラム等を展開するために用いる。
例えば撮像部103は、シャッター102が開いている際にレンズ群101が撮像面に形成する被写体像を撮像素子によって光電変換し、アナログ画像信号としてA/D変換器104へ出力する。A/D変換器104は撮像部103から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号(画像データ)に変換し画像処理部105に出力する。
図2は画像処理部105の機能構成例を示すブロック図である。
図1のA/D変換器104から出力された画像データは、同時化処理部200に入力される。画像データは、撮像素子に設けられたカラーフィルタを構成する色成分の1つに対応した値を有する。一般的に用いられるベイヤー配列の原色カラーフィルタが用いられる場合、画像データは、R画素,G画素,B画素のデータから構成される。同時化処理部200はこのような画像データに対して同時化処理(デモザイク処理とも呼ばれる)を行い、画素が有していない色成分を補って、各画素がR,G,B成分を有する画像データを生成する。R,G,B成分を以下では色信号と呼ぶ。
本実施形態では、被写体の平均輝度情報および顔領域の輝度ヒストグラム情報を陰影情報として取得する。
次にリライティング処理部114の構成および動作について図3を用いて説明する。
リライティング処理が必要な場合(例えばユーザ操作により処理の実行が選択されている場合)、システム制御部50は画像処理部105の出力する輝度および色差信号をリライティング処理部114に入力し、仮想光源によるリライティング処理を行う。
リライティング処理部114は、画像処理部105が出力し、画像メモリ106に記録された輝度および色差信号Y,B−Y,R−Yをシステム制御部50を通じて取得する。RGB信号変換部301は、入力された輝度および色差信号Y,B−Y,R−Yを色信号R,G,Bに変換し、デガンマ処理部302へ出力する。
Ra = α× (−L・N)/K^2 × Rw × Rt
Ga = α× (−L・N)/K^2 × Gt
Ba = α× (−L・N)/K^2 × Bw × Bt
ここで、αは仮想光源の強度、Lは仮想光源の3次元方向ベクトル、Nは被写体の3次元法線ベクトル、Kは仮想光源と被写体の距離である。また、Rt,Gt,Btはデガンマ処理部302から出力された色信号値、Rw,Bwは光源の色を制御するパラメータである。
Rw = (R非発光/G非発光) / (Rt/Gt)
Bw = (B非発光/G非発光) / (Bt/Gt)
反射成分算出部304は、このように算出した、仮想光源の反射成分に相当する色信号Ra,Ga,Baを、仮想光付加部306へ出力する。
Rg = Rt / S
Gg = Gt / S
Bg = Bt / S
ここで、1/Sは補助光源123の光(補助光)で照射された部分の明るさを落とすゲインである。このゲインの効果および決定方法に関しては後述する。
Rout = Rg + Ra
Gout = Gg + Ga
Bout = Bg + Ba
なお、補助光で照射されていない被写体領域については、仮想光の反射成分はないものとして取り扱う。
次に、システム制御部50が、上述したリライティング処理部114に用いるリライティング処理パラメータ(仮想光源パラメータ、ゲイン、補助光源123の発光量)を決定する動作について説明する。本実施形態において、システム制御部50は、リライティング処理パラメータを、画像処理部105が出力する陰影情報に基づいて決定する。
被写体の陰影度合いが所定値以下の場合、S506でシステム制御部50は、被写体領域の明るさを低減させるように、リライティング処理部114のゲイン処理部305(図3)のゲイン(1/S)を設定する。ここで、S>1であり、被写体領域の明るさを補助光源非発光時における明るさと同等または近い値に低減させるようにSの値を設定することができる。
仮想光源の強度αは、仮想光源の位置における仮想光の輝度値に相当する。仮想光源の強度αは、被写体表面に到達した際に、ゲイン処理部305で低下させた輝度を補う値に決定することができる。
α’=1−(1/S)
を満たすように決定することができる。なお、主被写体と仮想光源との距離Kについては、例えば主被写体領域を均一な明るさで照射できるように、光源モデルを勘案して予め定められているものとする。
また、システム制御部50は、仮想光が環境光と同様に被写体を照射するように、仮想光源の位置(仮想光の照射方向)を決定する。環境光源の位置(環境光の照射方向)の推定方法に制限は無いが、例えば主被写体の陰影の向きから推定することができる。
図8(A)は補助光源を発光させずにプレ撮影された画像の例を示し、環境光により被写体領域の陰影度合いが所定値以上である。図8(A)と同じシーンで、S508で決定した、通常の発光量(被写体領域が適正露出になるようにする発光量)よりも少ない発光量で補助光源を発光させて撮影した画像の例を図8(B)に示す。補助光源を弱めに発光することで、環境光による陰影が残っている。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態では、環境光によって被写体に生じている陰影の度合いに応じて、リライティング処理パラメータ(補助光源の発光量、ゲイン、および仮想光源パラメータ)を決定した。本実施形態では、補助光によって生じる陰影度合いを予測し、予測結果に応じてリライティング処理パラメータを決定する。本実施形態では、補助光によって生じる陰影度合いを、被写体の距離情報によって推定する。
S505〜S510は第1実施形態と同様の処理を行うため、詳細な説明は省略する。
この場合、被写体の陰影度合いを判定する第1実施形態のS504の処理を、S1004の前〜S1005の後のどこかに追加するようにすればよい。つまり、主被写体の陰影度合いが所定値より大きいか、主被写体の奥行が閾値より大きいか、主被写体と背景との距離が閾値以下の場合に、S508〜S510の処理を行うようにすればよい。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (14)
- 補助光源を用いて撮影された画像に対し、仮想光源の効果を付加する補正処理を適用する適用手段と、
前記補正処理を適用する画像を撮影するための前記補助光源の発光量および、前記補正処理に用いるパラメータを決定する決定手段と、を有し、
前記決定手段は、前記発光量と前記パラメータとを、前記補助光源を用いて撮影する被写体の陰影度合いであって、前記補助光源を用いずに撮影された画像における前記被写体の陰影度合いに基づいて決定することを特徴とする撮像装置。 - 前記決定手段は、前記補正処理で前記被写体に陰影が付加されるように前記パラメータを決定することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記補助光源を用いずに撮影された画像における前記被写体の領域の輝度情報に基づいて、前記陰影度合いを算出することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記被写体の陰影度合いが所定値以下であれば、前記補助光源の発光量を、前記被写体が適切な明るさとなるような通常の発光量に決定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記被写体の陰影度合いが所定値以下であれば、前記補助光源を用いて撮影した画像の明るさを低減させた後、前記補正処理によって前記被写体の明るさを補正するように前記パラメータを決定することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記被写体の陰影度合いが所定値以下でなければ、前記補助光源の発光量を、前記被写体が適切な明るさとなるような通常の発光量よりも小さい発光量に決定することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記被写体の陰影度合いが所定値以下でなければ、前記補助光源を用いて撮影した画像の明るさを変更せずに、前記補正処理によって前記被写体の明るさを補正するように前記パラメータを決定することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記被写体の陰影度合いが所定値以下でなければ、前記パラメータのうち、前記補正処理に用いる仮想光源の位置を、環境光源と同じ方向で決定することを特徴とする請求項6または7に記載の撮像装置。
- さらに、前記被写体および背景の距離情報を取得する取得手段を有し、
前記決定手段は、前記発光量と前記パラメータとを、前記距離情報に基づいて推定された陰影度合いに基づいて決定することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置。 - さらに、前記被写体および背景の距離情報を取得する取得手段を有し、
前記決定手段は、前記距離情報に基づいて、前記被写体の奥行きが閾値以下と判定されない場合には、前記陰影度合いが前記所定値以下でない場合と同様に前記パラメータを決定することを特徴とする請求項4から8のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記決定手段は、前記距離情報に基づいて、前記被写体と前記背景との距離の差が閾値以下と判定された場合には、前記陰影度合いが前記所定値以下でない場合と同様に前記パラメータを決定することを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。
- 前記決定手段は、前記距離情報に基づいて、前記被写体の奥行きが閾値以下と判定され、かつ前記被写体と前記背景との距離の差が閾値以下と判定されない場合には、前記陰影度合いが前記所定値以下である場合と同様に前記パラメータを決定することを特徴とする請求項10または11に記載の撮像装置。
- 撮像装置で実行される方法であって、
補助光源を用いて撮影された画像に対し、仮想光源の効果を付加する補正処理を適用する適用工程と、
前記補正処理を適用する画像を撮影するための前記補助光源の発光量および、前記補正処理に用いるパラメータを決定する決定工程と、を有し、
前記決定工程においては、前記発光量と前記パラメータとを、前記補助光源を用いて撮影する被写体の陰影度合いであって、前記補助光源を用いずに撮影された画像における前記被写体の陰影度合いに基づいて決定することを特徴とする方法。 - 撮像装置が備えるコンピュータを、請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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