JP6727791B2 - 追尾制御装置および追尾制御方法、撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、被写体を追尾する追尾制御において、被写体追従性を高めることである。
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置を模式的に示す図である。撮像装置101は像ブレ補正装置および被写体追尾制御装置を具備する。像ブレ補正装置は、例えば光軸102に対して矢印103p、103yで示すピッチ方向、ヨー方向の角度振れに対して像ブレ補正を行う。3次元直交座標系のうちZ軸方向を光軸方向とし、Z軸に直交する第1の軸をX軸とし、Z軸およびX軸に直交する第2の軸をY軸と定義する。矢印103pに示すX軸回り方向がピッチ方向であり、矢印103yに示すY軸回り方向がヨー方向である。
撮像装置101は本体部にレリーズボタン104(図1参照)を備える。レリーズボタン104の操作時にスイッチのON/OFF信号がCPU105に送られる。CPU105は本実施形態の制御装置として機能する。なお、本発明はCPU105を備える任意の光学機器に適用可能である。
・中心ズレ量が所定閾値A以下であるか、または、所定閾値「−A」以上である場合
カウント値はゼロまたは最小値に設定される。中心ズレ量の大きさが所定の閾値以下である場合、画面中央位置から所定範囲内では追尾をしない不感帯領域が設定される。
・中心ズレ量が所定閾値Aより大きいか、または、所定閾値「−A」未満である場合
カウント値は、中心ズレ量が大きくなるにつれて大きくなるように設定される。カウント値の符号については、中心ズレ量の符合に合わせて演算される。
撮像素子106は被写体からの反射光を電気信号に光電変換することで画像信号を取得する。取得された画像信号はデジタル信号に変換されてから、動きベクトル検出部115に送られる。動きベクトル検出部115は、あらかじめ記憶されている1フレーム前の画像と現在の画像、つまり時間的に連続する2つの画像を比較することで、画像の相対的なズレ情報から動きベクトルを算出する。このとき、画像をいくつかのエリアに分割する処理が行われる。分割された小エリア(分割領域)でそれぞれの画像情報を比較することによって、各エリアでの動きベクトルが算出される。動きベクトル検出部115は算出した動きベクトルを補正ベクトル検出部116に出力する。
ω = A × B × X ÷ f ・・・(1)
角速度単位に変換された動きベクトルは、振れ補正角度算出部108に入力される。振れ補正角度算出部108には、角速度計103の出力である角速度と、追尾量算出部111の出力である追尾補正量が同時に入力される。
・HPF角速度の符号がプラスの場合 : 角速度減算量 = HPF角速度 × α ・・・(2)
・HPF角速度の符号がマイナスの場合: 角速度減算量 = HPF角速度 × β ・・・(3)
HPF角速度はHPF801によって処理された角速度であり、角速度減算量に関してHPF角速度の符号に応じて乗算されるゲインが異なる。すなわちHPF角速度の符号がプラスの場合、HPF角速度にゲインαが乗算され、HPF角速度の符号がマイナスの場合、HPF角速度にゲインβが乗算される。算出された角速度減算量は、加減算部802でHPF角速度から減算される。これにより、補正レンズが可動端に到達して振れ補正不能状態になることを防ぎ、可動範囲内での振れ補正制御を行うことができる。なお、可動端は補正レンズが移動可能な可動範囲の限界位置またはその近傍に相当する。
(1)撮像素子を光軸に垂直な面内で移動させる構成。
(2)撮像素子が出力する各撮影フレームの切り出し位置を変更する画像処理によって電子式制御を行う構成。
(3)撮像素子と撮影レンズ群を含む鏡筒を回転駆動させる機構部を備える構成。
(4)撮像装置とは別に設けた駆動機構部(例えば、撮像装置のパンニング動作やチルティング動作を行う回転雲台等)を組み合わせた構成。
(5)上記(1)から(4)に示す複数の構成の組み合わせ。
なお、このことは後述する実施形態でも同じである。
図10を参照して、本発明の第2実施形態における動きベクトル検出例を説明する。以下では、本実施形態にて第1実施形態との相違点を主として説明し、第1実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることにより、それらの詳細な説明を省略する。
そこで本実施形態では、被写体検出部110により検出される被写体の画像位置の変化量が小さい(被写体速度が小さい)場合にCPU105により、検出ブロックを配置する範囲を縮小する処理が行われる。この場合、被写体の検出位置と動きベクトルの検出ブロックの位置との差分が小さく、検出精度が高いと判断できるからである。一方、被写体の画像位置の変化量が大きい(被写体速度が大きい)場合にはCPU105により、検出ブロックを配置する範囲を大きく設定する処理が行われる。これにより、誤検出の発生を抑えることができる。
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。
102 光軸
103 角速度計
105 CPU
106 撮像素子
114 振れ補正レンズ
Claims (14)
- 被写体を追尾する制御を行う追尾制御装置であって、
撮像素子で撮像された撮像画像より被写体を検出する被写体検出手段と、
前記撮像画像のうち所定範囲の画像を第1の画像として取得する取得手段と、
前記撮像素子により取得された異なるフレームにおける画像信号に基づいて前記被写体の動きベクトルを取得し、取得された前記動きベクトルに基づいて補正量を取得する補正量取得手段と、
前記被写体検出手段により検出された前記被写体の位置と、撮像範囲内に予め設定された所定の位置との差分量に基づいて追尾制御量を取得する追尾制御量取得手段と、
前記補正量と前記追尾制御量とを加算して制御量を取得し、前記制御量に基づいて前記第1の画像における前記被写体の位置を制御することで追尾制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする追尾制御装置。 - 前記追尾制御量取得手段は、前記差分量の大きさが閾値以下である場合の前記追尾制御量よりも前記差分量の大きさが閾値を超える場合の前記追尾制御量のほうが大きくなるように、前記差分量に基づいて前記追尾制御量を取得することを特徴とする請求項1に記載の追尾制御装置。
- 前記追尾制御量取得手段は、入力された前記差分量に基づいてカウント値を出力する出力部を有し、前記カウント値に基づいて前記追尾制御量を取得し、前記出力部は、前記差分量が前記閾値以下であるとき、カウント値を最小値に設定し、前記最小値をカウント値として出力することを特徴とする請求項2に記載の追尾制御装置。
- 前記被写体の位置および大きさを検出して前記撮像画像内に被写体領域を設定する設定手段を備え、
前記補正量取得手段は、前記被写体領域の情報に基づいて前記動きベクトルを取得することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の追尾制御装置。 - 前記補正量取得手段は、前記撮像画像内に設定される複数の検出領域にてそれぞれ検出される前記動きベクトルに対して重みづけ係数を設定し、前記動きベクトルの値に前記重みづけ係数を乗算して前記被写体の動きベクトルを取得することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の追尾制御装置。
- 振れ検出信号を出力する振れ検出手段を備え、
前記補正量取得手段は、前記被写体の動きベクトルと前記振れ検出信号とに基づいて前記補正量を取得することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の追尾制御装置。 - 前記補正量取得手段は、前記動きベクトルと前記追尾制御量から抽出した高周波成分に基づいて前記補正量を取得することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の追尾制御装置。
- 前記補正量取得手段は、前記被写体の動きベクトルに基づく移動量から前記高周波成分に対応する移動量を減算して前記補正量を取得することを特徴とする請求項7に記載の追尾制御装置。
- 前記補正量取得手段は、前記被写体の動きベクトルに基づく移動量から前記高周波成分に対応する移動量を減算して取得した減算信号にゲイン係数を乗算して前記補正量を取得する請求項8に記載の追尾制御装置。
- 前記補正量取得手段は、前記補正量または前記被写体の位置もしくは当該被写体の位置の変化量に対応する前記ゲイン係数を設定することを特徴とする請求項9に記載の追尾制御装置。
- 前記補正量取得手段は、前記追尾制御量に対して微分処理をすることで高周波成分を抽出することを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の追尾制御装置。
- 前記制御手段は、前記撮像素子に光束を導く撮像光学系を構成する光学素子、前記撮像素子、又は前記撮像画像から前記第1の画像を取得する範囲の少なくともいずれかの位置を制御することで、前記被写体の追尾制御を行うことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の追尾制御装置。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の追尾制御装置と、
前記被写体を撮像する撮像手段を備えることを特徴とする撮像装置。 - 被写体を追尾する制御を行う追尾制御装置にて実行される追尾制御方法であって、
撮像素子で撮像された撮像画像より被写体を検出する被写体検出工程と、
前記撮像画像のうち所定範囲の画像を第1の画像として取得する画像取得工程と、
前記撮像素子により取得された異なるフレームにおける画像信号に基づいて前記被写体の動きベクトルを取得し、取得された前記動きベクトルに基づいて補正量を取得する補正量取得工程と、
前記被写体検出工程により検出された前記被写体の位置と、撮像範囲内に予め設定された所定の位置との差分量に基づいて追尾制御量を取得する追尾制御量取得工程と、
前記補正量と前記追尾制御量とを加算して制御量を取得し、前記制御量に基づいて前記第1の画像における前記被写体の位置を制御することで追尾制御を行う制御工程と、を有することを特徴とする追尾制御方法。
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