JP7100535B2 - Image pickup device and image processing device, their control method, program, storage medium - Google Patents
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Description
本発明は互いに共通領域が写るように撮影の向きを順次変化させながら連続撮影した画像を合成することにより、より広範囲の星空画像、すなわち星空パノラマ画像を得る技術に関する。 The present invention relates to a technique for obtaining a wider range of starry sky images, that is, starry sky panoramic images, by synthesizing continuously shot images while sequentially changing the shooting directions so that common areas can be captured.
広大な星空を一枚の画像として収めるための撮影方法の一つとして、パノラマ撮影の手法が知られている。この手法の例として、特許文献1には次のような撮影方法が開示されている。つまり、撮影の向きを順次変化させて撮影範囲の一部を構成する複数の単位画像を撮像し、撮像した単位画像から所定サイズの画像領域を互いに重複領域が生じるように切り出し、切り出した画像領域を順次重ね合わせることによりパノラマ画像を生成する。 A panoramic photography method is known as one of the photography methods for capturing a vast starry sky as a single image. As an example of this method, Patent Document 1 discloses the following photographing method. That is, a plurality of unit images constituting a part of the shooting range are imaged by sequentially changing the shooting direction, and an image area of a predetermined size is cut out from the captured unit image so as to generate overlapping areas with each other, and the cut out image area. To generate a panoramic image by sequentially superimposing.
ここで、この手法を星空のパノラマ撮影に適用する場合の問題点について説明する。星空を撮影する際は星の光量が微量であることから、30秒や1分といった長時間の露光を行うことが多い。天体は地球の自転に合わせて日周運動をしているため、長時間露光すると星は点像にならず光跡となってしまう。 Here, the problems when applying this method to panoramic photography of the starry sky will be described. When shooting a starry sky, the amount of light of the stars is very small, so long-time exposure such as 30 seconds or 1 minute is often performed. Since the celestial body moves diurnal in accordance with the rotation of the earth, the stars do not become point images but become light trails when exposed for a long time.
星空をパノラマ撮影する際は、星が光跡にならない程度の露光時間で撮影の向きが異なる画像を撮影し、画像をつなぎ合わせることでパノラマ画像を生成することが必要になる。しかし、長時間露光で星空のパノラマ撮影を行いたい場合もある。この場合、画像同士の間で時間の経過により星が動くため、画像同士の位置合わせに失敗しやすい。図8は、星空のパノラマ撮影において、撮影の向きが異なる2つの画像を合成した際の、位置合わせの失敗例を示している。図8(a)は1枚目の撮影画像を示し、301は背景を示している。図8(b)は2枚目の撮影画像を示し、302は背景を示している。1枚目の長秒露光撮影の時間とユーザーが撮影の向きを変えるために撮像装置をセッティングする時間とを合わせた時間の経過によって、2枚目の画像に写る星の位置が1枚目の画像の星の位置に対して移動している。図8(c)は1枚目と2枚目の撮影画像の位置合わせを行う際に、星を位置合わせの基準としたために、星の動きの分だけ背景301と302がずれて合成された状態を示している。
When taking a panoramic picture of a starry sky, it is necessary to take an image with a different shooting direction with an exposure time that does not cause the star to become a light trail, and to generate a panoramic image by stitching the images together. However, there are cases where you want to take a panoramic shot of the starry sky with long exposure. In this case, since the stars move between the images with the passage of time, it is easy to fail in the alignment of the images. FIG. 8 shows an example of misalignment when two images having different shooting directions are combined in panoramic shooting of a starry sky. FIG. 8A shows the first captured image, and FIG. 301 shows the background. FIG. 8B shows the second captured image, and FIG. 302 shows the background. The position of the star in the second image is the first one due to the passage of time, which is the sum of the time of the first long-second exposure shooting and the time when the user sets the image pickup device to change the shooting direction. It is moving with respect to the position of the star in the image. In FIG. 8 (c), since the star was used as the alignment reference when aligning the first and second captured images, the
一方、特許文献2には、天体の日周運動による撮影面上での位置ずれを光学式の振れ補正手段を用いて補正し、撮影と合成を繰り返すことにより、位置合わせの失敗を防ぎつつより広い画角の撮影画像を得る技術が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, the positional deviation on the imaging surface due to the diurnal motion of the celestial body is corrected by using an optical shake correction means, and imaging and composition are repeated to prevent misalignment. A technique for obtaining a photographed image having a wide angle of view is disclosed.
しかしながら、特許文献2に開示されている従来技術では、光学式の振れ補正手段を利用するため、撮影の向きの変化の最大値が制限されてしまい、更に広い画角の天体画像を撮影することができないという課題がある。 However, in the prior art disclosed in Patent Document 2, since the optical shake correction means is used, the maximum value of the change in the shooting direction is limited, and an astronomical image having a wider angle of view is taken. There is a problem that it cannot be done.
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、撮影の向きが異なる画像間で被写体となる星が動いた場合でも、高画質なパノラマ画像を撮影することが出来る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-mentioned problems, and an object thereof is an image pickup apparatus capable of taking a high-quality panoramic image even when a star as a subject moves between images having different shooting directions. Is to provide.
本発明に係わる撮像装置は、撮像方向が異なり、部分的に共通な領域を有する複数枚の単位画像を合成することにより1枚の合成画像を生成可能な撮像装置であって、被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段に、前記複数枚の単位画像を撮像させるとともに、前記複数枚の単位画像のうちのそれぞれの単位画像の撮像の前後に、前記単位画像の露光時間よりも露光時間の短い短秒露光画像を撮像させる制御手段と、第1の単位画像の撮像の後に撮像された第1の短秒露光画像と、前記第1の単位画像に続いて撮像された第2の単位画像の撮像の前に撮像された第2の短秒露光画像とを用いて、前記第1の短秒露光画像と前記第2の短秒露光画像の間での被写体の移動量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記被写体の移動量に基づいて、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像の位置合わせを行い、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。 The image pickup device according to the present invention is an image pickup device capable of generating one composite image by synthesizing a plurality of unit images having different imaging directions and having a partially common area, and captures a subject image. The image pickup means and the image pickup means are made to image the plurality of unit images, and the exposure time is longer than the exposure time of the unit image before and after the acquisition of each unit image of the plurality of unit images. A control means for capturing a short short-second exposed image, a first short-second exposed image captured after capturing the first unit image, and a second unit captured following the first unit image. Calculation to calculate the amount of movement of the subject between the first short-second exposed image and the second short-second exposed image using the second short-second exposed image captured before the image was captured. Based on the means and the movement amount of the subject calculated by the calculation means, the first unit image and the second unit image are aligned, and the first unit image and the second unit are aligned. It is characterized by comprising a compositing means for compositing images.
また、本発明に係わる画像処理装置は、撮像方向が異なり、部分的に共通な領域を有する複数枚の単位画像を合成することにより1枚の合成画像を生成可能な画像処理装置であって、前記複数枚の単位画像と、前記複数枚の単位画像のうちのそれぞれの単位画像の撮像の前後に、前記単位画像の露光時間よりも短い露光時間で撮像された短秒露光画像と、を取得する取得手段と、第1の単位画像の撮像の後に撮像された第1の短秒露光画像と、前記第1の単位画像に続いて撮像された第2の単位画像の撮像の前に撮像された第2の短秒露光画像とを用いて、前記第1の短秒露光画像と前記第2の短秒露光画像の間での被写体の移動量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記被写体の移動量に基づいて、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像の位置合わせを行い、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像を合成する合成手段と、を備えることを特徴とする。 Further, the image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus capable of generating one composite image by synthesizing a plurality of unit images having different imaging directions and having a partially common region. Acquires the plurality of unit images and short-second exposed images captured with an exposure time shorter than the exposure time of the unit images before and after imaging of each of the plurality of unit images. The acquisition means to be performed, the first short-second exposed image captured after the first unit image is captured, and the second unit image captured following the first unit image captured before the capture. Using the second short-second exposed image, the calculation means for calculating the amount of movement of the subject between the first short-second exposed image and the second short-second exposed image, and the calculation means. A compositing means for aligning the first unit image and the second unit image based on the amount of movement of the subject and synthesizing the first unit image and the second unit image. It is characterized by having.
本発明によれば、撮影の向きが異なる画像間で被写体となる星が動いた場合でも、高画質なパノラマ画像を撮影することが出来る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 image pickup device capable of taking a high-quality panoramic image even when a star as a subject moves between images having different shooting directions.
以下、本発明の実施形態について、添付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 accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、パノラマ撮影の概要を示す図である。本実施形態では、パノラマ撮影は、図1(a)に示すように撮像装置201をユーザー202が動かしながら、もしくは自動雲台等で動かしながら順次撮像方向を変えて撮影を行うことにより実施される。図1(b)に示すように、撮影された各画像に部分的に被写体の共通領域が含まれるように、複数枚の画像の撮影を行う。そして各画像の共通領域の特徴点を抽出し、その特徴点がどのくらい動いたかを示す移動ベクトルを検出する。その移動ベクトルから、例えばアフィン変換の係数を算出し、特徴点が一致するように2枚の画像を重ね合わせることにより、共通領域以外の部分が拡張された画像が得られる。これを複数回繰り返すことにより、1回の撮影で得られる画角よりも広範囲の画角のパノラマ画像が生成可能となる。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of panoramic photography. In the present embodiment, panoramic shooting is performed by sequentially changing the shooting direction while the
図2は、本発明の撮像装置の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。図2において、撮像装置100は、被写体像を結像させる撮影レンズ101と、撮影レンズ101の焦点調節を行うAF(オートフォーカス)駆動回路102を備える。AF駆動回路102は、例えばDCモータやステッピングモータによって構成され、マイクロコンピュータ123の制御により、撮影レンズ101のフォーカスレンズの位置を変化させて焦点調節を行う。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. In FIG. 2, the
撮影レンズ101は絞り103を備え、絞り103は絞り駆動回路104により駆動される。光学的な絞り値がマイクロコンピュータ123によって算出され、それに基づいて絞り駆動回路104が絞り103を駆動する量が決定される。
The photographing
絞り103の後方には、主ミラー105が配置されている。主ミラー105は、撮影レンズ101を通過した光束をファインダに導く状態と撮像素子112に導く状態を切り替える。主ミラー105は、常時はファインダへと光束が向かうように、光束を上方に反射させる位置に配置されているが、撮影が行われる場合やライブビュー表示の場合には、撮像素子112へと光束が向かうように、上方に跳ね上がり光路中から待避する。また、主ミラー105は、その中央部が少量の光を透過させるハーフミラーとなっており、一部の光を透過させて、それを焦点検出を行うための不図示の焦点検出センサに導く。撮影レンズ101のデフォーカス量は、この焦点検出センサの出力を演算することによって求められる。マイクロコンピュータ123は演算結果を評価してAF駆動回路102に指示し、フォーカスレンズを駆動させる。
A
主ミラー5は、マイクロコンピュータ123の指示により、ミラー駆動回路107を介して上下に駆動される。主ミラーの後方には、サブミラー106が配置されており、主ミラー105を透過した光束を反射させ、前述の焦点検出センサに導く。主ミラー105の中央部を透過し、サブミラー106で反射された光束は、露光量算出回路109にも入射し、その内部に配置された光電変換を行うための測光センサに至る。
The main mirror 5 is driven up and down via the
主ミラー105の上方には、ファインダを構成するペンタプリズムが配置されている。ファインダは、他にピント板、不図示のアイピースレンズなどによって構成される。
撮影レンズ101の光路を開閉するフォーカルプレーンシャッタ110は、シャッタ駆動回路111により駆動される。フォーカルプレーンシャッタ110の開口時間は、マイクロコンピュータ123によって制御される。
A pentaprism constituting a finder is arranged above the
The
フォーカルプレーンシャッタ110の後方には、撮像素子112が配置されている。撮像素子112には、CCDやCMOSセンサなどが用いられ、撮影レンズ101によって結像された被写体像を電気信号に変換する。撮像素子112の出力はA/D変換器115に入力される。A/D変換器115は撮像素子112のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。
An
映像信号処理回路116は、ゲートアレイなどのロジックデバイスにより実現される。映像信号処理回路116は、輝度調整回路116a、ガンマ補正回路116b、ぶれ量算出回路116c、位置合わせ回路116d、幾何変換回路116e、変倍回路116fを有する。映像信号処理回路116は、さらにトリミング回路116e、合成回路116j、現像回路116k、圧縮・伸長回路116lを有する。
The video
輝度調整回路116aは、デジタルゲインによって明るさを調整する。ガンマ補正回路116bは、ガンマ特性によって輝度を調整する。ぶれ量算出回路116cは、複数枚の画像のぶれ量を算出する。位置合わせ回路116dは、画像のぶれ量に応じて複数枚の画像の位置合わせを行う。幾何変換回路116eは、撮影レンズ101の歪曲を補正する。変倍回路116fは、画像のサイズを変倍する。トリミング回路116eは、画像の一部を切り出す。合成回路116jは、複数枚の画像を合成する。現像回路116kは、画像データの現像を行う。圧縮・伸長回路116lは、画像データをJpegなどの一般的な画像形式に変換する。
The
映像信号処理回路116には、表示駆動回路117、TFTや有機ELなどを用いた表示部材118、メモリコントローラ119、メモリ120、コンピュータ等と接続可能な外部インターフェイス121、バッファメモリ122が接続されている。
The video
映像信号処理回路116は、デジタル化された画像データに、フィルター処理、色変換処理、ガンマ処理を行うと共に、JPEGなどの圧縮処理を行い、メモリコントローラ119に出力する。その際、処理途中の画像を一時的にバッファメモリ122に置くことも可能である。
The video
映像信号処理回路116は、撮像素子112からの映像信号や、メモリコントローラ119から逆に入力される画像データを、表示駆動回路117を介して表示部材118に出力することも可能である。これらの機能の切り替えはマイクロコンピュータ123の指示により行われる。
The video
映像信号処理回路116は、必要に応じて撮像素子112の信号の露出情報やホワイトバランスなどの情報をマイクロコンピュータ123に出力することが可能である。それらの情報に基づいて、マイクロコンピュータ123はホワイトバランス調整やゲイン調整の指示を行う。
The video
連続撮影動作の場合においては、一旦、未処理のままバッファメモリ122に撮影データを格納し、メモリコントローラ119を介して未処理の画像データを読み出し、映像信号処理回路116において画像処理や圧縮処理を行い、連続撮影を行う。連像撮影枚数は、バッファメモリ122の容量やパノラマ撮影の場合はその画像サイズの大きさに左右される。メモリコントローラ119では、映像信号処理回路116から入力された未処理のデジタル画像データをバッファメモリ122に格納し、処理済みのデジタル画像データをメモリ120に格納する。また、逆にバッファメモリ122やメモリ120から画像データを映像信号処理回路部116に出力することも可能である。メモリ120は取り外し可能である場合もある。なお、メモリコントローラ119は、コンピュータ等と接続可能な外部インターフェイス121を介してメモリ120に記憶されている画像を外部に出力可能である。
In the case of continuous shooting operation, the shooting data is temporarily stored in the
操作部材124は、マイクロコンピュータ123にその状態を伝え、マイクロコンピュータ123はその操作部材の変化に応じて各部をコントロールする。スイッチSW1(125)とスイッチSW2(126)は、レリーズボタンの操作でオンオフするスイッチであり、それぞれ操作部材124の入力スイッチのうちの1つである。
The
スイッチSW1(125)のみオンの状態はレリーズボタンの半押し状態であり、この状態でオートフォーカスの動作を行うと共に、測光動作を行う。スイッチSW1(125)、SW2(126)が共にオンの状態はレリーズボタンの全押し状態であり、画像を記録するためのレリーズスイッチのオン状態である。この状態で撮影が行われる。またスイッチSW1(125)、SW2(126)がONし続けている間は、連続撮影動作が行われる。 When only the switch SW1 (125) is on, the release button is half-pressed, and in this state, the autofocus operation is performed and the photometric operation is performed. When both the switches SW1 (125) and SW2 (126) are on, the release button is fully pressed, and the release switch for recording an image is on. Shooting is performed in this state. Further, while the switches SW1 (125) and SW2 (126) are continuously turned on, the continuous shooting operation is performed.
操作部材124には、他に、ISO設定ボタン、メニューボタン、セットボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン、メニューや再生画像移動のための移動+(プラス)ボタン、移動-(マイナス)ボタン、露出補正ボタン、表示画像拡大ボタン、表示画像縮小ボタン、再生スイッチ、絞り103を設定された絞りに絞り込ませるための絞りボタン、撮影した画像を消去するための消去ボタン、撮影や再生に関する情報表示ボタンなど不図示のスイッチが接続されており、スイッチの状態が検出されている。また、上記のプラスボタン及びマイナスボタンの機能を、回転ダイアルスイッチに割り当てることによって、より軽快に数値や機能を選択することが可能となる。
The
液晶駆動回路127は、マイクロコンピュータ123の表示命令に従って、文字、画像を用いた動作状態の表示やメッセージ等を、外部液晶表示部材128やファインダ内液晶表示部材129に表示させる。また、ファインダ内液晶表示部材129には、不図示のLEDなどのバックライトが配置されており、そのLEDも液晶駆動回路127で駆動される。
The liquid crystal drive circuit 127 causes the external liquid
マイクロコンピュータ123は、撮影前に設定されているISO感度、画像サイズ、画質に応じた画像サイズの予測値データに基づいて、メモリコントローラ119を介してメモリの容量を確認した上で撮影可能残数を算出することができる。この情報は、必要に応じて外部液晶表示部材128、ファインダ内液晶表示部材129にも表示することができる。
The
不揮発性メモリ(EEPROM)130は、カメラに電源が入れられていない状態でも、データを保存することができる。電源部131は、各ICや駆動系に必要な電源を供給する。内部時計132は経過時間を計時し、メモリ120に記録する画像ファイルに撮影時刻などを保存したり、後述するように画像そのものに撮影時刻を重畳したりできる。ジャイロ133は、2軸もしくは3軸で、撮像装置100の回転の角速度を検出する。方位計134は、撮像装置の向いている方向を検出する。
The non-volatile memory (EEPROM) 130 can store data even when the camera is not turned on. The
次に、上記のように構成される撮像装置の動作について説明する。図3は、第1の実施形態の撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the image pickup apparatus configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a shooting operation of the image pickup apparatus of the first embodiment.
まず、撮影動作を開始する前に、予め露光量算出回路109によって露光量を算出し、絞り量、蓄積時間、ISO感度を決定しておく。スイッチSW2(126)がユーザーによって押下されると撮影動作が実施される。
First, before starting the shooting operation, the exposure amount is calculated in advance by the exposure
S401では、マイクロコンピュータ123は、予め決められた絞り値を絞り駆動回路104に通知し、絞り103を目的の絞り値に調節する。撮像素子112、AD変換器115などに電源を入れ、撮影準備を行う。準備が完了するとミラー駆動回路107を駆動して主ミラー5を跳ね上げ、被写体像を撮像素子112に入射させるようにする。シャッタ駆動回路はフォーカルプレーンシャッタ110のうち不図示の先幕を開けて被写体像が撮像素子112に入射するようにする。続いて予め決められた蓄積時間後にシャッタ110のうち不図示の後幕を閉じて、撮像素子112に蓄積時間の間だけ光が入るようにする。この一連の動作を行って露光を行う。
In S401, the
S402では、AD変換器115を介して映像信号処理回路116に画像信号を読み出し、バッファメモリ122に格納する。S403では、読み出した画像信号を現像回路116kで現像し、画像データに変換する。この時、画像が適正な画質になるように、ホワイトバランス処理や、ガンマ補正回路116bにより暗部にゲインをかけるガンマ処理などの画像処理を行ってもよい。
In S402, the image signal is read into the video
S404では、得られた画像データが圧縮・伸長回路116lでJPEGなどの汎用的なデータフォーマットへと変換される。S405では、変換された画像データが、SDカードやコンパクトフラッシュ(登録商標)などのメモリ120へと保存される。以上で撮影動作を終了する。
In S404, the obtained image data is converted into a general-purpose data format such as JPEG by the compression / decompression circuit 116l. In S405, the converted image data is stored in a
なお、S403において、画像処理や現像処理を行わず、読み出した画像信号そのままをS404で可逆圧縮し、S405で記憶媒体に保存してもよい。これらの切り替えはユーザーが操作部材124を用いて切り替えることが可能である。
In S403, the read image signal as it is may be losslessly compressed in S404 and stored in a storage medium in S405 without performing image processing or development processing. These switching can be switched by the user using the
以下、星空パノラマ撮影モードについて説明する。星空パノラマ撮影は、横方向に撮像装置をずらしながら撮影するモードと、縦方向に撮像装置をずらしながら撮影するモードがあるが、ここでは横方向にずらしながら撮影する例について説明する。 Hereinafter, the starry sky panoramic shooting mode will be described. Starry sky panorama shooting has a mode of shooting while shifting the image pickup device in the horizontal direction and a mode of shooting while shifting the image pickup device in the vertical direction. Here, an example of shooting while shifting the image pickup device in the horizontal direction will be described.
ユーザーが操作部材124を用いて星空パノラマ撮影モードを設定すると、撮像素子112、AD変換器115へと電源が供給され、初期設定が行われる。一方で主ミラー105を跳ね上げ、シャッタ駆動回路111はシャッタ110を開いて、撮影レンズ101を介した被写体像を撮像素子112へと入射させる。
When the user sets the starry sky panorama shooting mode using the
撮像素子112からの信号をAD変換器115でデジタル信号へと変換し、映像信号処理回路116の現像回路116kで現像し、輝度調整回路116a、ガンマ補正回路116bにより適正な画像へと変換する。その後、この画像データは、変倍回路116fで表示部材118に適した画像サイズへと変倍され、表示される。これを1秒間に24回~60回繰り返して行うことにより、いわゆるライブビュー表示を行う。
The signal from the
ユーザーはそのライブビュー表示を確認しながら、撮影の向きや画角を合わせてスイッチSW1(125)を押す。スイッチSW1(125)が押下されると、露光量が算出される。ライブビュー撮影でない場合は、サブミラー106により反射された光を露光量算出回路109で受光し、適切な露光量を算出する。ライブビュー撮影中は、映像信号処理回路116に含まれる不図示の露光量算出回路で適切な露光量を決定する。そして、マイクロコンピュータ123が、絞り駆動回路104を用いて絞り103を駆動したり、撮像素子112の感度や蓄積時間を制御したりする。星空パノラマ撮影では星が軌跡にならない程度の露光時間になるようなプログラム線図を用いる。一方、AF駆動回路102は撮影レンズ101を駆動し、焦点を合わせる。撮影の準備を終えると、不図示のブザー等でユーザーに知らせる。ユーザーが撮像装置を撮り始めたい向きに向け、スイッチSW2(126)を押下すると星空パノラマ撮影が開始される。
While checking the live view display, the user adjusts the shooting direction and angle of view and presses the switch SW1 (125). When the switch SW1 (125) is pressed, the exposure amount is calculated. In the case of not live view shooting, the light reflected by the
次に、図4のフローチャートと図5のデータフローダイアグラムを用いて、星空パノラマ撮影について詳細に説明する。 Next, the starry sky panoramic photography will be described in detail using the flowchart of FIG. 4 and the data flow diagram of FIG.
星空パノラマ撮影が開始されると、まずマイクロコンピュータ123は、S501において、レンズ情報を取得する。このレンズ情報には、後述する歪曲収差やレンズ周辺部の光量の低下を補正するためのデータなどが含まれる。
When the starry sky panoramic photography is started, the
S502では、1枚目の長秒露光撮影を行う。撮像素子112、AD変換器115はライブビュー用の駆動に設定されているため、これを静止画撮影用に切り替える。絞り103を先ほど決めた露光量になるように調整し、フォーカルプレーンシャッタ110を開閉して、撮像素子112を露光させる。撮像素子112で得られた画像信号をAD変換器115でデジタル信号へと変換し、バッファメモリ122へと格納する。この画像データは、画像処理回路116に含まれる不図示の回路によって、例えばシェーディング補正などの処理が加えられる。このように最小限の加工しか行っていない画像データをRAW画像データ601と呼ぶ。次に、このRAW画像データ601を現像回路116kによって現像しYUV画像データ602とする。
In S502, the first long-second exposure image is taken. Since the
次に、S503では、1枚目の高感度短秒露光撮影を行い、短秒露光画像を得る。長秒露光撮影の直前の高感度短秒露光撮影をAとし、長秒露光撮影の直後の高感度短秒露光撮影をBとする。高感度短秒露光撮影は移動量算出のためだけに使用し、パノラマ合成画像としては使用しない。S503で行われるのは、高感度短秒露光撮影Bである。短秒露光撮影では星が小さく薄くなるため、ISO感度を上げて撮影を行う。長秒露光撮影と同様に、RAW画像データ604を現像回路116kによって現像しYUV画像データ605とする。
Next, in S503, the first high-sensitivity short-second exposure image is taken to obtain a short-second exposure image. Let A be the high-sensitivity short-second exposure shooting immediately before the long-second exposure shooting, and B be the high-sensitivity short-second exposure shooting immediately after the long-second exposure shooting. High-sensitivity short-second exposure photography is used only for calculating the amount of movement, and is not used as a panoramic composite image. What is performed in S503 is high-sensitivity short-second exposure shooting B. Since the stars become smaller and thinner in short-second exposure photography, the ISO sensitivity is increased before shooting. Similar to the long exposure photography, the
S504では、2枚目の撮影までに撮像装置100がどのくらいスイング(回転)されたかを後のS509で取得できるようにするため、まず1枚目の時点でジャイロ133の初期化を行う。
In S504, the
S505では、長秒露光撮影と短秒露光撮影それぞれの現像後の画像データ602,605について、幾何変換回路116eにより既存の技術を用いて撮影レンズ101の歪曲収差を補正し、歪曲補正後の画像データ603,606を得る。長秒露光による歪曲補正後の画像データ603は、表示部材118に表示させるため、変倍回路116fにより液晶モニタの画素数に応じて縮小され、VRAM611に格納される。
In S505, the distortion aberration of the photographing
次に、S506では、2枚目の高感度短秒露光撮影Aを行い、画像データ608を得る。S507では、2枚目の長秒露光撮影を行い、画像データ613を得る。さらに、S508において、2枚目の高感度短秒露光撮影Bを行い、画像データ616を得る。S502と同様に各RAW画像データ608,613,616を現像回路116kによって現像し、YUV画像データ609,614,617を得る。
Next, in S506, the second high-sensitivity short-second exposure shooting A is performed to obtain
S509では、前回の撮影からの撮像装置100のスイング量を取得するためにジャイロ133の検出値であるジャイロ情報を取得する。ジャイロ情報は、撮像装置のYaw方向、Pitch方向の2軸方向についての値を取得するが、光軸に対しての回転であるRoll方向を加えた3軸方向についての値を取得することも好ましい。ジャイロ133からの出力そのものは角速度であるが、パノラマ撮影では前回の撮影からどのくらいスイングされたかが必要なので、前の撮影と次の撮影までの角速度を積分し、2枚目以降の撮影時に前回からの回転角度607を計算し、記憶しておく。
In S509, in order to acquire the swing amount of the
S510では、S501で取得したレンズの焦点距離や画角、撮像素子の情報などから、この回転角度607を画素単位に変換する。
In S510, this
一般に歪曲収差のないレンズもしくは歪曲補正後の画角(α)は、実効焦点距離をf[mm]、撮像素子の幅をw[mm]とすると、以下の式1で計算される。 Generally, the lens without distortion or the angle of view (α) after distortion correction is calculated by the following equation 1 assuming that the effective focal length is f [mm] and the width of the image sensor is w [mm].
α[°]=2×arctan(w[mm]÷2÷f[mm]) (式1)
撮像素子の1画素あたりのサイズをp[μm]、スイング角[°]をθとすると、画像における移動量d[pix]は式2のようになる。
α [°] = 2 × arctan (w [mm] ÷ 2 ÷ f [mm]) (Equation 1)
Assuming that the size of the image sensor per pixel is p [μm] and the swing angle [°] is θ, the movement amount d [pix] in the image is as shown in Equation 2.
d[pix]=tan(α[°]÷2)×f[mm] /p[μm]×1000 (式2)
S511では、1枚目の歪曲収差補正(S505)と同様に2枚目の各画像の歪曲収差補正を行い、歪曲補正後の画像データ610,615,618を得る。1枚目と同様に、歪曲補正後の長秒露光撮影画像データ615は表示部材118に表示させるため、変倍回路116fにより、液晶モニタの画素数に応じて縮小し、VRAM619に格納する。
d [pix] = tan (α [°] ÷ 2) × f [mm] / p [μm] × 1000 (Equation 2)
In S511, the distortion aberration of each image of the second image is corrected in the same manner as the distortion aberration correction (S505) of the first image, and the
S512では、移動量算出回路116cを用いて、1枚目の高感度短秒露光撮影Bで得られた画像データ606と2枚目の高感度短秒露光撮影Aで得られた画像データ610とから移動量を算出する。移動量検出に関しては前述した通り既知の方法が使えるが、本実施形態では移動量検出回路116cで画像内の特徴点をいくつか見つけ出し、標本化することでアフィン係数612を算出している。
In S512, the image data 606 obtained in the first high-sensitivity short-second exposure shooting B and the image data 610 obtained in the second high-sensitivity short-second exposure shooting A are used by using the movement
具体的には、エッジを検出し、特徴点を抽出し、その移動量を算出する。例えばここで特徴点1が座標(x1,y1)から座標(u1,v1)に、特徴点2が座標(x2,y2)から(u2,v2)に、特徴点3が座標(x3,y3)から(u3,v3)にずれていたとする。すると式1から連立方程式を作ると式3、式4のようになる。 Specifically, an edge is detected, feature points are extracted, and the amount of movement thereof is calculated. For example, here, the feature point 1 is from the coordinates (x1, y1) to the coordinates (u1, v1), the feature point 2 is from the coordinates (x2, y2) to (u2, v2), and the feature point 3 is the coordinates (x3, y3). It is assumed that the coordinates deviate from (u3, v3). Then, when simultaneous equations are created from Equation 1, Equations 3 and 4 are obtained.
この方程式を解くことでa~fのアフィン係数を算出することが可能である。4点以上の特徴点が検出できた場合は、近い点を除外して最小二乗法を用いて正規化する。3点見つからない場合や、抽出した3点が直線状になっている場合、3点のうち2点が近い場合は移動量の算出が失敗したと判断する。 By solving this equation, it is possible to calculate the affine coefficients a to f. If 4 or more feature points can be detected, normalize using the least squares method by excluding close points. If three points are not found, if the extracted three points are linear, or if two of the three points are close to each other, it is determined that the calculation of the movement amount has failed.
このようにして画像から算出した移動量(アフィン係数)と、S510でジャイロセンサの検出値から計算した回転角度607に基づく移動量とが大きく異なる場合は、画像に繰り返しパターンや移動体が含まれていることが考えられる。そこで、別の条件下で再度移動量を算出したり、このショットを失敗とし、次の撮影(S506)に戻ったり、あるいは星空パノラマ撮影が失敗したことの警告を出す方法が考えられる。
If the movement amount (affin coefficient) calculated from the image in this way and the movement amount based on the
S513では、画像から算出した移動量(アフィン係数)に基づいて、S502とS507で長秒露光撮影して得られた画像について、位置合わせ回路116dを用いて位置合わせを行い、位置合わせ画像データ621を得る。
In S513, based on the movement amount (affin coefficient) calculated from the image, the image obtained by long-time exposure photography with S502 and S507 is aligned using the
S514では、1枚目の画像データ620と2枚目の位置合わせ後の画像データ621を合成回路116jを用いて合成し、合成画像データ622を得る。なおN枚目(N>2)の処理を行う場合は、これまでの合成結果、つまり(N-1)枚目までの合成画像データ620とN枚目の位置合わせ後の画像データ621を合成する。
In S514, the
S515で、スイッチSW2(126)が押下されていたら次の撮影S506へと戻り、スイッチSW2(126)が押下されていない場合はS516の処理を行う。S516では、圧縮・伸長回路116lを用いて、画像データをJpegなどの汎用フォーマットに圧縮し、S517でメモリ120に保存する。
In S515, if the switch SW2 (126) is pressed, the process returns to the next shooting S506, and if the switch SW2 (126) is not pressed, the process of S516 is performed. In S516, the image data is compressed into a general-purpose format such as Jpeg using the compression / decompression circuit 116l, and stored in the
なおこの時に、合成画像の暗部を見やすくするためにガンマ補正回路116bでγ補正を行うことや、画像全体の色調を統一するために補正を行うことも好ましい。またこのようにして得られる画像はサイズが大きいため、あらかじめユーザーが指示したサイズに変倍回路116fで変倍を行ってもよい。さらに最大内接矩形あるいは予め決められた領域について、トリミング回路116gで切り出しを行ってから保存することも好ましい。
At this time, it is also preferable to perform gamma correction by the gamma correction circuit 116b in order to make the dark part of the composite image easier to see, or to perform correction in order to unify the color tone of the entire image. Further, since the image obtained in this way has a large size, scaling may be performed by the
なお、上記の説明では、撮像装置を横方向にずらしながら複数の画像を撮影する例を示したが、縦方向にずらす場合も同様の方法で行うことができる。 In the above description, an example of capturing a plurality of images while shifting the image pickup device in the horizontal direction is shown, but the same method can be used when the image pickup device is shifted in the vertical direction.
以上説明したように、撮影の向きが異なる画像の間で被写体となる星が動いても、正しく位置合わせを行い、感度を上げずに高画質なパノラマ合成画像を撮影することが可能となる。 As described above, even if the star as the subject moves between images in different shooting directions, it is possible to perform correct alignment and shoot a high-quality panoramic composite image without increasing the sensitivity.
(第2の実施形態)
本実施形態では、星空パノラマ撮影の撮影条件や環境によって移動量算出のための高感度短秒露光撮影が不要な場合の例について説明する。図6は、第2の実施形態におけるパノラマ撮影の動作を示すフローチャートである。
(Second embodiment)
In this embodiment, an example will be described in which high-sensitivity short-second exposure photography for calculating the amount of movement is not necessary depending on the imaging conditions and environment of starry sky panoramic photography. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of panoramic photography in the second embodiment.
星空パノラマ撮影が開始されてからのS701~S702の処理は第1の実施形態のS501~S502の処理に、S704~S706の処理はS503~S505の処理に、S708~S709の処理はS506~S507の処理に、S711~S720の処理はS508~S517の処理に相当するため、これらの処理についての説明は省略する。 The processing of S701 to S702 after the start of starry sky panoramic photography is the processing of S501 to S502 of the first embodiment, the processing of S704 to S706 is the processing of S503 to S505, and the processing of S708 to S709 is S506 to S507. Since the processes of S711 to S720 correspond to the processes of S508 to S517, the description of these processes will be omitted.
S703では、1枚目の長秒露光撮影(S702)に続いて、高感度短秒露光撮影Bを実施する必要があるか否かを判定する。実施の判定は、例えば次のようにして行う。まず、マイクロコンピュータ123が方位計134で検出された撮像装置の方向を取得し、撮影間の星の動き量を算出する。星の動きがないと判定された場合には、S704の高感度短秒露光撮影Bを行わずにS705の処理を行う。高感度短秒露光撮影Bの実施の判定には、蓄積時間の設定などを用いても構わない。
In S703, it is determined whether or not it is necessary to perform the high-sensitivity short-second exposure shooting B following the first long-second exposure shooting (S702). The determination of implementation is made, for example, as follows. First, the
2枚目以降も長秒露光撮影(S709)の前後の高感度短秒露光撮影AおよびBを実施する必要があるか否かを、S707とS710において、S703と同様の処理で判定する。そして、星の動きがないと判定された場合には、S708の高感度短秒露光撮影AやS711の高感度短秒露光撮影Bを行わずS709、S712の処理を行う。 Whether or not it is necessary to perform high-sensitivity short-second exposure photography A and B before and after the long-second exposure photography (S709) for the second and subsequent images is determined in S707 and S710 by the same processing as in S703. If it is determined that there is no movement of the star, the processes of S709 and S712 are performed without performing the high-sensitivity short-second exposure photography A of S708 and the high-sensitivity short-second exposure photography B of S711.
以上説明したように、星空パノラマ撮影の撮影条件や撮影環境を判定することにより、位置合わせのための不要な高感度短秒露光撮影を省略することで撮影に係る電力を低減することが可能となる。なお、本実施形態では全ての高感度短秒露光撮影の前に実施判定を入れる場合について説明したが、撮像装置の待機状態で全ての高感度短秒露光撮影が不要であると判定可能な場合は、1回のみの判定処理とする構成であっても構わない。 As explained above, by determining the shooting conditions and shooting environment for starry sky panoramic shooting, it is possible to reduce the power consumption related to shooting by omitting unnecessary high-sensitivity short-second exposure shooting for alignment. Become. In the present embodiment, the case where the implementation judgment is made before all the high-sensitivity short-second exposure shootings has been described, but when it is possible to judge that all the high-sensitivity short-second exposure shootings are unnecessary in the standby state of the image pickup apparatus. May be configured so that the determination process is performed only once.
(第3の実施形態)
本実施形態では、星空パノラマ撮影において、位置合わせに失敗すると考えられる場合にユーザーへの適切な警告を表示する例について図4と図7を用いて説明する。
(Third embodiment)
In the present embodiment, an example of displaying an appropriate warning to the user when it is considered that the alignment fails in the starry sky panoramic photography will be described with reference to FIGS. 4 and 7.
S504の高感度短秒撮影BとS506の高感度短秒撮影Aを行った際に、マイクロコンピュータ123は時計132から時刻を取得し、記憶しておく。マイクロコンピュータ123は2つの撮影時間間隔を算出し、一定の時間以上の間隔が空いている場合には星が動きすぎてしまっていると判定し、図8(a)の警告画面を表示する。
When the high-sensitivity short-second photography B of S504 and the high-sensitivity short-second photography A of S506 are performed, the
また、マイクロコンピュータ123はS509で取得したジャイロ情報である回転角度607から撮像装置のスイング量を検出し、一定のスイング量を超えている場合は位置合わせができないと判定し、図8(b)の警告画面を表示する。
Further, the
以上説明したように、星空パノラマ撮影における位置合わせが不可能と予想される場面では予め警告を表示することでユーザーの利便性を向上させることができる。 As described above, it is possible to improve the convenience of the user by displaying a warning in advance in a scene where alignment is expected to be impossible in starry sky panoramic photography.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
(その他の実施形態)
また本発明は、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できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現できる。
(Other embodiments)
The present invention also supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads the program. It can also be realized by the processing to be executed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100:撮像装置、101:撮影レンズ、112:撮像素子、116:映像信号処理回路、119:メモリコントローラ、123:マイクロコンピュータ、133:ジャイロ、134:方位計 100: Image pickup device, 101: Shooting lens, 112: Image pickup element, 116: Video signal processing circuit, 119: Memory controller, 123: Microcomputer, 133: Gyro, 134: Direction meter
Claims (18)
被写体像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段に、前記複数枚の単位画像を撮像させるとともに、前記複数枚の単位画像のうちのそれぞれの単位画像の撮像の前後に、前記単位画像の露光時間よりも露光時間の短い短秒露光画像を撮像させる制御手段と、
第1の単位画像の撮像の後に撮像された第1の短秒露光画像と、前記第1の単位画像に続いて撮像された第2の単位画像の撮像の前に撮像された第2の短秒露光画像とを用いて、前記第1の短秒露光画像と前記第2の短秒露光画像の間での被写体の移動量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記被写体の移動量に基づいて、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像の位置合わせを行い、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image pickup device capable of generating one composite image by synthesizing a plurality of unit images having different imaging directions and having a partially common area.
An imaging means for capturing a subject image and
The imaging means is made to image the plurality of unit images, and before and after the imaging of each unit image of the plurality of unit images, a short-second exposure having a shorter exposure time than the exposure time of the unit image is performed. A control means for capturing an image and
The first short exposure image taken after the first unit image was taken and the second short shot taken before the second short shot taken following the first unit image. A calculation means for calculating the amount of movement of the subject between the first short-exposure image and the second short-exposure image using the second-exposure image, and
Based on the movement amount of the subject calculated by the calculation means, the first unit image and the second unit image are aligned, and the first unit image and the second unit image are combined. Synthetic means and
An image pickup device characterized by being provided with.
前記複数枚の単位画像と、前記複数枚の単位画像のうちのそれぞれの単位画像の撮像の前後に、前記単位画像の露光時間よりも短い露光時間で撮像された短秒露光画像と、を取得する取得手段と、
第1の単位画像の撮像の後に撮像された第1の短秒露光画像と、前記第1の単位画像に続いて撮像された第2の単位画像の撮像の前に撮像された第2の短秒露光画像とを用いて、前記第1の短秒露光画像と前記第2の短秒露光画像の間での被写体の移動量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記被写体の移動量に基づいて、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像の位置合わせを行い、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像を合成する合成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 An image processing device capable of generating a single composite image by synthesizing a plurality of unit images having different imaging directions and having a partially common area.
Acquires the plurality of unit images and short-second exposure images captured with an exposure time shorter than the exposure time of the unit images before and after imaging of each of the plurality of unit images. Acquisition method and
The first short exposure image taken after the first unit image was taken and the second short shot taken before the second short shot taken following the first unit image. A calculation means for calculating the amount of movement of the subject between the first short-exposure image and the second short-exposure image using the second-exposure image, and
Based on the movement amount of the subject calculated by the calculation means, the first unit image and the second unit image are aligned, and the first unit image and the second unit image are combined. Synthetic means and
An image processing device characterized by comprising.
被写体像を撮像する撮像手段に、前記複数枚の単位画像を撮像させるとともに、前記複数枚の単位画像のうちのそれぞれの単位画像の撮像の前後に、前記単位画像の露光時間よりも露光時間の短い短秒露光画像を撮像させる制御工程と、
第1の単位画像の撮像の後に撮像された第1の短秒露光画像と、前記第1の単位画像に続いて撮像された第2の単位画像の撮像の前に撮像された第2の短秒露光画像とを用いて、前記第1の短秒露光画像と前記第2の短秒露光画像の間での被写体の移動量を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された前記被写体の移動量に基づいて、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像の位置合わせを行い、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像を合成する合成工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 It is a method of controlling an imaging device capable of generating one composite image by synthesizing a plurality of unit images having different imaging directions and having a partially common area.
The imaging means for capturing the subject image captures the plurality of unit images, and the exposure time is longer than the exposure time of the unit image before and after the imaging of each unit image of the plurality of unit images. A control process for capturing a short short-second exposure image and
The first short exposure image taken after the first unit image was taken and the second short shot taken before the second short shot taken following the first unit image. A calculation step of calculating the amount of movement of the subject between the first short-exposure image and the second short-exposure image using the second-exposure image, and
Based on the movement amount of the subject calculated in the calculation step, the first unit image and the second unit image are aligned, and the first unit image and the second unit image are combined. And the synthesis process
A method for controlling an image pickup apparatus, which comprises.
前記複数枚の単位画像と、前記複数枚の単位画像のうちのそれぞれの単位画像の撮像の前後に、前記単位画像の露光時間よりも短い露光時間で撮像された短秒露光画像と、を取得する取得工程と、
第1の単位画像の撮像の後に撮像された第1の短秒露光画像と、前記第1の単位画像に続いて撮像された第2の単位画像の撮像の前に撮像された第2の短秒露光画像とを用いて、前記第1の短秒露光画像と前記第2の短秒露光画像の間での被写体の移動量を算出する算出工程と、
前記算出こうていにおいて算出された前記被写体の移動量に基づいて、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像の位置合わせを行い、前記第1の単位画像と前記第2の単位画像を合成する合成工程と、
を有することを特徴とする画像処理装置の制御方法。 It is a method of controlling an image processing device capable of generating one composite image by synthesizing a plurality of unit images having different imaging directions and having a partially common region.
Acquires the plurality of unit images and short-second exposure images captured with an exposure time shorter than the exposure time of the unit images before and after imaging of each of the plurality of unit images. Acquisition process and
The first short exposure image taken after the first unit image was taken and the second short shot taken before the second short shot taken following the first unit image. A calculation step of calculating the amount of movement of the subject between the first short-exposure image and the second short-exposure image using the second-exposure image, and
Based on the movement amount of the subject calculated in this calculation, the first unit image and the second unit image are aligned, and the first unit image and the second unit image are combined. The synthesis process to synthesize and
A method for controlling an image processing apparatus, which comprises.
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