JPH04158683A

JPH04158683A - 自動焦点調整装置

Info

Publication number: JPH04158683A
Application number: JP2285636A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishii; 浩史石井; Makoto Fujimoto; 眞藤本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1992-06-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は画像撮像装置ζこおいて、画像の中の対象物体
に、撮す３の焦点をあわせることが可能なように構成さ
れた自動焦点調整装置に関するものである。

従来の技術Ｗｔ来、自動焦点調整装置は、たとえは、第７図に示す
ようなものが考案されている。第８図は、第７図に示す
自動焦点調整装置の動作を説明するものである。第７図
において、１０１はヒデオカメラ等の撮像ｆ−段、１０
２は画像の高周波成分を検出する高周波成分検出手段、
１０３は焦点を制御部するための焦点制御手段、１０４
はｇ５点を変化させる年産振動手段である。第８図（ａ
）は撮像手段１０１から得られる画像である。高周波成
分検出手段１０２は、第８図（ａ）ζこ示す画面内のＰ
め固定されている所定の矩旧領域１０５の画像信号の高
周波成分の大きさを出力する。年産振動手段１０３は、
第８図（ｂ）に示すように初ｌ！ｌｌｉ点位置１０６を
中心に焦点位置を振動させる。このとき高周波成分検出
手段１０２の出力は、第８図（１））に示すように、よ
り焦点の合っている方向１０７に焦点が振動するとき高
周波成分が大きくなる。焦点制御手段１０３はこの高周
波成分か大きくなる方向Ｉ０７に所定夢焦点位置を動か
す。

この動作を繰り返すことにより、第８図（Ｃ）に示すよ
うに、高周波成分が最大となる焦点位置１０８まで、焦
点が動かされる。

つまり以上の構成により、画面内の所定の領域の画像信
号を基に、焦点を、最適位置に調整することができる。

発明が解決しようとする課題し、かし、なから、従来の自動焦点調整装置では、予め
固定された所定領域の画像信号をもとζこ、焦点調整を
おこなうため、撮像の目標となる対象物が、その領域内
に存在しない場合や、またはその領域内の大部分て、対
象物以外の物体や背景が撮像されている場合、対象物に
焦点を合わせることは不可能である。

例えは、第９図（ａ）に示すようここ、ｆめ決定された
領域１０５の中に撮像の目標となる対象物１０９が存在
しない場合や、第９図（ｂ）に示すように、その領域内
の大部分て、対象物以外の背１ｎｔｏが撮像されている
場合、焦点は背景１１０に合わされ、対象物１０９に焦
点を合わせることは不可能である。

本発明は、上記従来の自動焦点調整装置の課題を解決す
るもので、領域の検出に工夫をすることによって、対象
物に焦点を合わせることが可能な自動焦点調整装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明の自動焦点調整装置は、撮像手段と、撮像手段か
ら得られる画像両面の中から、撮像しようとする対象物
の領域を検出する領域検出手段と、対象物の領域の画像
１８号に基づいて、撮像手段の焦点を調整する制御１段
とを備えた自動焦点調整装置である。

また、本発明の自動焦点調整装置は、撮像手段と、初期
フレームにおいて撮像手段から得られる画像画面の中か
ら、対象物の領域を特定する特定手段と、以後のフレー
ムにおいて撮像手段から得られる画像画面の中から、特
定された対象物の領域を検出する領域検出手段と、対象
物の領域の画像信号に基づいて、撮像手段の焦点を調整
する制御手段とを備えた自動焦点調整装置である。

作用本発明は、画像画面の中から、対象物の領域を検出し、
その領域を基に、焦点を調整することにより、撮像の目
標となる対象物が、所定の領域内に存在しない場合や、
その領域内の大部分て、対象物以外の物体や背景が撮像
されている場合でも、対象物に焦点を合わせることが可
能となる。

実施例以下、本発明の実施例Ｌ４゛ついで図面を弁明して説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例における自動焦点調節装
置のブロック図を示すもの−Ｃある。第１Ｍにおいて、
１はＣＣＩ）等の層像下段、２は画像の高周波成分を検
出する高周波成分検出手段、３は焦点の制御を行う焦点
制御手段、４は焦点の振動をおこう焦点振動手段、５は
対象物の領域を検出する対象物領域検出手段である。第
２図は、第１図に示す焦点制御手段の動作を説明するも
のである。

第２図（ａ）は撮像手Ｈ，ｌから得られる画像である。

第２図（ａ）中１５は、対象物領域検出１段５で検出さ
れる対象物領域である。対象物領域検出１段５により後
述のようにして検出された結果は、高周波成分検出手段
２に出ｔＪされる。

高周波成分検出手段２は、第２図（ａ）に示す画面内の
所定の対象物領域１５の画像信号の高周波成分の大きさ
を出力する。

焦点振動手段コ（は、第２図（ｂ　）　ＩＺ示ずようζ
乙初１ｌ１１焦点１◇置１０６を中心コ、二焦点（◇置
を先軸する。

このとき高周波成分検出手段２の出力は、第２図（ｂ）
に示すように、より焦点の合っている方向１０７に焦点
が振動するとき高Ｉ」波成分が大きくなる。焦点制御手
段３はこの高周波成分が大きくなる方向１０７に所定量
焦点位置を動かず。

この動作を繰り返すことにより、第２図（Ｃ）に示すよ
うに、高周波成分が最大となる焦点位置１０８まで、焦
点が動かされる。

以−Ｌの動作により、本発明の自動焦点調節装置では、
固定された対象物領域を利用するの−Ｃはなく、対象物
領域検出手段５によって適切に検出された対象物領域の
画像信号に基づいて、焦点調整を正確に行う。その結果
、撮像の目標となる対象物が、所定の矩形領域内に存在
しない場合や、またはその矩形領域内の大部分て、対象
物以外の物体や背景が撮像されている場合でも、対象物
に焦点を合わせることが可能となる。例えは、第３図（
ａ、　）に示すように、予め固定された矩形領域１０５
の中ＣＪ撮像の目標となる対象物ｉ　０９が存在しない
場合や、第３図（ｂ）　に示ずように、その矩形領域内
１０５の大部分て、対象物以外の背景１１Ｏが撮像され
ている場合でも、焦点は、適切に検出される対象物領域
１５の画像信号をもとに調節されるため、対象物１０９
に正確に焦点を合わせることが可能となる。

次に、本発明の第１の実施例の対象物領域検出手段５に
ついて、さらに詳しく説明する。第４図は本発明の第１
の実施例における自動焦点調節装置の対象物領域検出手
段５のプロ・ツク図を示すものである。

第５図において、２１はローパスフィルタ、２２はその
ローパスフィルタ２１の出力を記憶するフレームメモリ
、２３はそのフレームメモリ２２の内容を入力するスイ
ッチ、２４はス、イッチ２３からの出力と、前記ローパ
スフィルタ２１からの出力との相関演算を行う相関演算
手段、２５は相聞演算手段２４の出力により動きベクト
ルを検出する動きベクトル検出手段、２６は動きベクト
ル検出手段２５からの出力（により対象物領域を決定す
る対象物領域決定手段、２７は上記スイッチ２３などを
制御する１′す定・制護ｆ段、２８（Ｊフレームを記憶
するメモリである。２９は初期の対象物領域を設定する
設定ボタンである。

以下本発明の第１の実施例の対象物領域検出１段５の動
作について、第５図を用いて説明する。

第５図（ａ）は初期画面を示すものである。撮ずヨ者は
対象物１０９を画面中央に位置させ、この初期画面を見
て、第５図（ａ）に示すように所定の４つの矩形領域３
１、：３２．３３、；３４のなかから、対象物１０９の
大きさに合う領域３１を選択し、設定ボタン２９を押す
。

この設定ボタン２９の出力は、判定・制御子−段２７に
送られ、さらに対象物領域決定手段２６において、前記
選択された矩形領域３１が初期設定時点での対象物領域
であると決定される。この時点の入力画像信号はローパ
スフィルタ２１をとおり、フレームメモリ２２に記憶さ
れる。次のフレームの画像が入力されるとき、フレーム
メモリ２２から、記憶された初期設定時点での入力画像
１８号が出力Ｎれる。この傾けはスイッチ２３を通過す
るとき、対象物領域決定１段２６の出力の初期設定時点
での対象物領域の部分だＧ−Ｊが、相関演算手段２４　
Ｃ：送られるゆ　相関演算１段２４は、第５図（［））
に示すように、そのフし−ムにおける画像における、対
象物領域３　ｍから所定の範囲水平：３５、垂直；１７
て偏移させた領域の入力信号と、スイッチ２３からの対
象物領域３１の出力との差分を求め、相関値としＩて出
力する。　動きベクトル検出１段２５はその相関値を入
力し、その値が最小となる偏移を対象物１０９の動きベ
クトル３６として出力する。対象物領域決定手段２６は
その入力される動きベクトル３６にしたがって対象物領
域３１を第５図（Ｃ）に示すように移動する。

この動作を繰り返すことにより、例えは第５図（ｄ）に
示すように対象物１０９が画面の中央から周辺部に移動
した場合でも、その対象物１０９の領域を検出し、出力
し続けることができる。

次に、障害物が、対象物の前を通過する場合について説
明する。第６図（ａ）−く（ｊ）は障害物が、対象物１
０９の前を通過する場合の撮像画像を示すものである。

また第６図（ａｏ）〜くｄ゛）は、そのときの相閏演ｉ
ｖ−＋段２４の出力の相関値の状態を示すものである。

まず第６図（ａ）の状態のとき、このとき障害物１１１
はまだ対象物１０９の前を通過する曲なので、相関演算
１段２４において得られる相関値は、第６図（ａ’　）
　ｔこ示すように、−Ｌ述した通り相関をとる２つの画
像が一致する偏移５１において、最小値の値５２が得ら
れる。

第６図（ａ）の状態の次に第６図（１１）に示す状態に
なると、スイッチ２：３からの対象物領域４１の出力は
前フレーム画像の第６図（ａ）の４１に示すものである
。そのとき相関演算１段２４において、得られる相関値
は、第６図（ｂ゛）に示すようここ最小値の値５２が大
きくなる。これは第６図（ａ）の４１に示ず画像と一致
するものが、障害物が重なっているので、第６図（ｂ）
のなかに存在しないためである。

Ｉ’ｌｌ定・制御−ｆ、段２７は、用閏演Ｗ　ｆ−段２
４の出力を入力しており、最小値の１Ｉａ５２が所定の
しきい値を超えるとき、画面りで障害物１１１によ７て
対象物１０９が遮られていることを判別する。

このとき判定・制御１段２７は、対象物領域決定手段２
６を制御し、動きベクトル検出手段２５から出力される
動きベクトルにしたがって、対象物１０９の領域を移動
することを中断させ、対象物領域を固定させろ。

またこのとき判定・制御手段２７は、スイッチ２３を制
御し、フレームメモリ２２からの入力を、メモリ２８か
らの入力に切り替える。メモリ２８には前フレームのス
イッチ２３の出力が記憶されている。つまり第６図（ａ
）の対象物領域４１に示す画像が記憶されている。

したがってつぎのフレームで第６図（ｅ）に示す画像が
入力されるとき、スイッチ２３からの出力は、障害物１
１１によって対象物１０９が遮られる前の第６図（ａ）
の対象物領域４１に示すものとなる。そして相関演算手
段２４の出力は、第６図（ｂ“）の場合と同様に、第１
５図（ｃ’）Ｍ示すように最小値の値が大きくなる。し
たがって判定・ル１−手段２７は、第６図（Ｉ））、　
（ｂ’）の場合と同様に動作し、最小値の値５２により
、画面上で障害物１１１によって対象物１０９が遮られ
ていると判断する。

このとき判定・制御１段２７は、対象物領域決定手段２
６を制御し、動きベクトル検出手段２５の出力の動きベ
クトルにしたがって対象物の領域を移動することを中断
させ、対象物領域を固定させる。

またこのとき判定・制御手段２７は、スイッチ２３を制
御し、メモリ２日からの入力に設定した状態にする。メ
モリ２８には前フレームのスイッチ２３の出力が記憶さ
れている。つまり第６図（ａ）の対象物領域４Ｉに示す
画像が記憶されている。

この動作を繰り返すことにより、障害物１１１によって
対象物１０９が遮られる間、メモリ２８には障害物１１
１によフて対象物１０９が遮られる前の、対象物領域の
画像が記憶されている状態になる。また対象物領域決定
１段２６乙こおいて、対象物領域は、障害物ＩＩＩζこ
よ−】で対象物１０９が遮られる前の状態己こ固定され
る。

−）：、Ｖに、第６図（ｄ　）に示すように障害物１１
１がＭ！！過ｌ八　へ対象物１０９が再び画像内に現れ
るとき、スイッチ２３からの出力は障害物１１１によっ
て対象物１０９が遮られる前の第６図（ａ）の対象物領
域４１（こ示すものとなる。したがって第６図（ｄ）に
示すようここ再び現れた対象物の画像と相関をとること
により、相関演算手段２４て得られる相閾値は、第６図
（ｄ゛）に示すように相聞をとる２つの画像が一致する
偏移５１において、最小値の値５２が小さくなる。

判定・制御１段２７は、最小値の１１０５２により、画
面ト―で障害物１１１！こよって対象物１０９が遮られ
ていないことを判別する。

このとき判定・制御手段２７は、対象物領域決定１段２
６を制御し、動きベクトル検出手段２５の出力の動きヘ
クトルにし・たがって対象物１１１の領域を移動するこ
とを再閉さぜろ。

またこのとき判定・制御手段２７は、スイ・・ノ千２３
を制ｉ＆ｉｌＬへ　　ヌモリ２８からの入力をフレーム
メモリ２２からの入力ζ、二切り替える。

つまり判定・制御手段２７は、χ４象物領域決定手段２
６とスイッチ２３を、障害物ζこよって対象物が遮られ
る前の状態にもとず。

以」−の動作により、障害物が通過した後は、障害物に
よって対象物が遮られる前と同様ζこ対象物の領域を検
出することができる。

ざらに、判定・制御手段２７は、障害物１１ｍによって
対象物１０９が遮られると判定される第６図り［））〜
（Ｃ）の状態の時、対象物領域決定手段２６をル）御し
、第１図中の高周波成分検出手段２への出力の対象物領
域を０とする。

これにより第１図中の高周波成分検出１段２の出力は０
となり、焦点開動手段４が振動させる焦点位置ζこ関係
なく一定となる。したがって、焦点制御手段３は焦点位
置を動かさない。

以」−の動作によ頃　焦点位置は障害物によって対象物
が遮られろ前の状袢に固定され、障害物乞、：焦点が合
うようξこ、焦点（ｉ７　ｐが動かされるといった誤動
作を防ぐことができる。

なお本発明の第１の実施例の対象′ＰＩｊ領域検出手段
５ては、判定・制御１段２７は、障害物１１１によって
対象物１０９が遮られると判定される状態の時、対象物
領域決定手段２６を制御し・、高周波成分検出手段２へ
の出力の対象物領域を０とする構成とした。これに対し
、直接、判定・制御手段２７から、障害物１１１によっ
て対象物１０９が遮られているという判定結果を、焦点
制御を段３に送り、焦点位置を動かさないように制御す
るという構成としても、焦点位置は障害物１１１によっ
て対象物１０９が遮られる前の状態に固定され、障害物
に焦点が合うように、焦点位置が動かされるといった誤
動作を防ぐことができる。

また本発明の第１の実施例の対象物領域検出手段５ては
、初期状態で設定ボタン２９を押すことにより、画面の
中から対象物１０９の領域を設定するものとした。これ
に対し対象物領域検出手段５において、予め対象物１０
９ξこ関するデータを持ち、このデータをもとに画面の
中から対象物領域を検出する構成としてもよい。

なお、Ｌ記実施例において、判定・制御−［１段、スイ
ッチ、相関演算１段２４、動きベクトル検出手段２５、
対象物領域検出１段２６笠は、コンピュータでソフトウ
ェア的に実現してももちろん良い。

発明の詳細な説明したところから明らかなように、本発明の自動焦
点調節装置において、画像画面の中から、対象物の領域
を適切に検出し、その領域を基に、焦点を調整すること
により、撮像の目標となる対象物が、固定された所定の
領域内に存在しない場合や、その領域内の大部分て、対
象物以外の物体や背景が撮像されている場合でも、対象
物に焦点を合わせることが可能となる。

また、障害物が対象物の前を一時的に遮るような場合で
も、障害物が対象物の前を遮る以前の状態に焦点位置は
固定され、障害物に焦点が合うように焦点位置が動かさ
れるといった誤動作を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の自動焦点調節装置のプ
ロ・ツク図、第２図、第３図は本発明の第１の実施例に
おける自動焦点調節装置の動作を説明するための画面等
の図、第４図は本発明の第１の実施例の自動焦点調節装
置を構成する対象物領域検出手段のブロック図、第５図
、第６図は本発明の第１の実施例の自動焦点調節装置を
構成する対象物領域検出手段の動作を説明するための画
面等の図、第７図は従来例の自動焦点調節装置のブロッ
ク図、第８図、第９図は従来例の自動焦点調節装置の動
作を説明するための画面等の図である６１・・・撮像手
段、２・・・高周波成分検出手段、：３・・・焦点制御
手段、４・・・焦点振動手段、５・・・対象物領域検出
手段、２１・・・ローパスフィルタ、２２・・・フレー
ムメモリ、２３・・・スイッチ、２４・・・相１１１１
演算１段、２５・・・動きベクトル検出手段、２６・・
・対象物領域決定手段、２７・・・判定・制御手段、２
８・−・メモリ、２９・・・設定ボタン。第１図／１第２図（ａ）第３図（ｂ）１６′５第４図第６図ｉ移偏移偏移偏移第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像手段と、前記撮像手段から得られる画像画面
の中から、撮像しようとする対象物の領域を検出する領
域検出手段と、前記対象物の領域の画像信号に基づいて
、前記撮像手段の焦点を調整する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする自動焦点調整装置。
（２）画像画面の中から、前記対象物の領域を検出する
前記領域検出手段は、各撮像フレームにおいて、前記対
象物の領域から検出される動きベクトルに基づき、前記
対象物の領域を逐次移動することにより、前記対象物の
領域の検出することを特徴とする請求項１記載の自動焦
点調整装置。
（３）画像画面の中から、前記対象物の領域を検出する
前記領域検出手段は、入力画像画面の中から、特定され
た対象物の領域が検出不能の場合、検出不能状態である
ことを出力し、前記撮像手段の焦点を調整する前記制御
手段は、前記対象物の領域が検出不能状態の間、焦点位
置を前フレームの位置で固定することを特徴とする請求
項１記載の自動焦点調整装置。
（４）撮像手段と、初期フレームにおいて前記撮像手段
から得られる画像画面の中から、対象物の領域を特定す
る特定手段と、以後のフレームにおいて前記撮像手段か
ら得られる画像画面の中から、前記特定された対象物の
領域を検出する領域検出手段と、前記対象物の領域の画
像信号に基づいて、前記撮像手段の焦点を調整する制御
手段とを備えたことを特徴とする自動焦点調整装置。
（５）画像画面の中から、前記特定された対象物の領域
を検出する前記領域検出手段は、各撮像フレームにおい
て、前記特定された対象物の領域から検出される動きベ
クトルに基づき、前記対象物の領域を逐次移動すること
により、前記対象物の領域の検出することを特徴とする
請求項１記載の自動焦点調整装置。
（６）画像画面の中から、前記特定された対象物の領域
を検出する前記領域検出手段は、入力画像画面の中から
、特定された対象物の領域が検出不能の場合、検出不能
状態であることを出力し、前記撮像手段の焦点を調整す
る前記制御手段は、前記対象物の領域が検出不能状態の
間、焦点位置を前フレームの位置で固定することを特徴
とする請求項４記載の自動焦点調整装置。