JPH07107379A - 静止画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精細でかつ広画角な静止画を入力する静止
画像撮像装置を得る。 【構成】 結像面上の被写体像は、撮像手段２ならびに
移動手段３によりオーバーラップしながら分割取り込み
され、画像間状態検出手段１３によって各画像のオーバ
ーラップ領域から各画像間の回転及び移動情報が求めら
れる。その情報に基づき画像合成手段１２によって分割
取り込みされた画像が合成され、手持ちによる撮影でも
完全な高精細静止画像が生成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静止画像撮像装置に関
し、より詳細には、結像面上の被写体画像を撮像素子に
よって分割取り込みを行い、その際に取り込み画像がオ
ーバーラップするようにし、オーバーラップ領域のマッ
チング状態を調べて、その情報により画像を合成して高
精細画像を生成するようにした静止画像撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の静止画像撮像装置には、結像面よ
り小さな面積を有する撮像面を持った撮像素子（例えば
ＣＣＤ）を、結像面上で２次元的あるいは１次元的に移
動させ、結像面上の被写体像を撮像素子によって分割し
て取り込み、得られた画像を合成することで広画角で高
精細な画像を生成するものがある（例えば、特開平３−
２４０３７２号公報）。また、前記従来技術に、撮像面
の取り込む領域がオーバーラップするように移動させ、
オーバーラップ領域の画像データから各入力画像のつな
がり状態を検出し、その情報により画像を合成する画像
合成手段を加えることで、手持ち撮影による高精細な静
止画撮影に対応するものがある。

【０００３】

【発明の解決しようとする課題】前述のように、従来の
静止画像撮像装置では、撮像素子を移動させる必要上、
被写体画像の読み取り時間が長くなる。従って、画像取
り込み中は装置全体を固定していないと、手ぶれ等によ
る振動によって、結像面上の被写体像に撮像面がスキャ
ンできない領域が生じ、取り込んだ画像を合成しても完
全な高精細画像が得られないという問題点があった。こ
のため、撮像素子の撮像領域がオーバーラップするよう
に移動させ、オーバーラップ領域の画像データから各入
力画像のつなぎ目状態を検出し、その情報により画像を
合成する画像合成手段を加えることで、手持ち撮影によ
る高精細な静止画撮影に対応するものであった。しか
し、オーバーラップ部分に被写体像の濃度差が一様な部
分、あるいは周期性パターンのある部分がきたときに、
つなぎ目の情報が十分に得られず画像合成が困難になる
という問題点があった。

【０００４】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、高精細でかつ広画角な静止画を入力する静止
画像撮像装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）静止被写体を結像面上に結像させ
る画像結像手段と、結像面より小さい面積の撮像面を有
し、結像面上に結像された静止被写体を画像信号に変換
する撮像手段と、撮像面を結像面上で移動させ、該結像
面上の各位置ごとの撮像画面がオーバーラップ領域を持
つようにした撮像面移動手段と、各位置での撮像画像の
オーバーラップ領域から各撮像画像間の回転及び移動情
報を抽出する画像間状態検出手段と、該画像間状態検出
手段からの情報により各撮像画像を合成する画像合成手
段と、該画像合成手段により得られた合成画像を画像デ
ータとして外部へ出力する画像信号出力手段とを備えた
こと、或いは、（２）静止被写体を結像面上に結像させ
る第１の画像結像手段と、同じ静止被写体を結像面上に
結像させる第２の画像結像手段と、前記第１の画像結像
手段によって生成される結像面より小さい面積の撮像面
を有し、該結像面上に結像された静止被写対像を画像信
号に変換する第１の撮像手段と、前記第２の画像結像手
段によって生成される結像面と同じ面積の撮像面を有
し、該結像面上に結像された静止被写体像を画像信号に
変換する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像
面を前記第１の画像結像手段の結像面上で移動させ、か
つ各位置での撮像領域がオーバーラップするようにした
撮像面移動手段と、各位置での撮像画像のオーバーラッ
プ領域から各撮像画像間の回転及び移動情報を抽出する
画像間状態検出手段と、前記第２の撮像手段による撮像
画像から被写体に対する撮像手段の動き量を検出する動
き検出手段と、前記画像間状態検出手段と動き検出手段
からの情報により第１の撮像手段によって得られた撮像
画像を合成する画像合成手段と、該画像合成手段による
合成画像を画像データとして外部へ出力する画像信号出
力手段とを備えたことを特徴としたものである。

【０００６】

【作用】本発明の構成により、結像面上の被写体像は撮
像手段ならびに移動手段によりオーバーラップしながら
分割取り込みされ、画像間状態検出手段によって各画像
のオーバーラップ領域から各画像間の回転及び移動情報
が求められる。その情報に基づき画像合成手段によって
分割取り込みされた画像が合成され、手持ちによる撮影
でも完全な高精細静止画像が生成できる。

【０００７】また、動き検出手段は第２の撮像手段によ
って連続的に取り込まれる画像から、被写体像に対する
第１撮像手段の動き量を検出し、第１撮像手段によって
分割して取り込まれる画像間にどの程度変移があるかと
いう情報を抽出する。一方、第２の撮像手段と撮像素子
移動手段により、結像面上の被写体像はオーバーラップ
しながら分割取り込みされ、画像間状態検出手段は各画
像のオーバーラップ領域から各画像間の回転及び移動情
報を求める。動き量検出手段と画像間状態検出手段で求
められた情報に基づき、画像合成手段は入力画像を合成
する。これにより、被写体像によりオーバーラップ領域
で画像間状態検出が不十分になっても完全な高精細静止
画像が生成できる。また、得られた画像は画像信号出力
手段によって外部へ画像データとして出力される。

【０００８】

【実施例】実施例について図面を参照して以下に説明す
る。図１は、本発明による静止画像撮像装置の一実施例
を説明するためのブロック図で、図中、１は撮像素子駆
動回路、２は撮像素子、３はステージ、４は信号処理回
路、５はステッピングモータ、６はタイミング制御回
路、７はＡ／Ｄ変換回路、８はステージ駆動回路、９〜
１１はメモリ、１２は画像合成回路、１３はマッチング
処理回路、１４はメインメモリ、１５はインターフェー
スである。なお、この実施例では、図２（ａ）〜（ｄ）
に示すように，撮像素子の撮像面が結像面に対して１次
元方向にのみ動き、結像面上の被写体像を撮像素子によ
って４分割で取り込む場合を考える。

【０００９】外部からの取り込み開始の指示が与えられ
ると、タイミング制御回路６はステージ駆動回路８をイ
ネーブルにし、ステージ駆動回路８はステッピングモー
タ５にパルスを送出する。ステージ３が取り込み開始位
置（図２の）まで達したことが検出されると、タイミ
ング制御回路６はステージ駆動回路８をディスイネーブ
ルにし、ステージを停止させる。

【００１０】次に、タイミング制御回路６は撮像素子駆
動回路１に画像取り込み開始信号を送出する。撮像素子
２は結像面の被写体静止画像を光電変換しながら順次取
り込んでいく。取り込まれた画像は撮像素子駆動回路１
によって読み出され、信号処理回路４によって増幅、ガ
ンマ補正、クランプ処理等が行われる。さらにＡ／Ｄ変
換回路７によってディジタルデータに変換され、この画
像データは全てメインメモリ１４に格納される。一方、
画像間のつながり状態を検出するための下側オーバーラ
ップ領域（図２の）の画像データは別のメモリ１０に
格納される。このとき、タイミング制御回路６はＡ／Ｄ
変換回路７のサンプリングパルス、メインメモリ１４、
メモリ１０の書き込みタイミングを制御している。

【００１１】この処理後、タイミング制御回路６はステ
ージが図２のの位置に移動するようにステージ駆動回
路８を制御し、再び、画像の取り込みを開始させる。取
り込まれた画像は、上記と同様の処理が行われ、、撮像
素子から取り込まれた画像データはメモリ９へ格納さ
れ、上側オーバーラップ領域（図２の）の画像データ
はメモリ１１へ格納される。

【００１２】次に、タイミング制御回路６からの信号に
より、メモリ１０とメモリ１１に格納されているデータ
が読み出される。マッチング処理回路１３によってこれ
らのデータのマッチング処理が行われ、位置と位置
で取り込まれた画像のつながり状態が検出される。この
マッチング処理は、高速化のためオーバーラップ領域を
小ブロックに分割してブッロクマッチングを行っても良
いし、代表点を選び、それに対してマッチング点を求め
る代表点マッチングでも良い。

【００１３】画像合成回路１２は、マッチング処理回路
１３のマッチング処理結果（ブロックマッチングあるい
は代表点マッチング等の処理）から回転情報、及び移動
情報を抽出し、その情報に基づきメモリ９に格納されて
いる画像データから有効な画像データ領域を判別し、そ
の領域に対して、アフィン変換等の座標変換を施す。こ
れによって、位置で取り込まれた画像に対して位置
で取り込まれた画像が滑らかにつながるようになる。

【００１４】このように、座標変換された有効領域の画
像データはタイミング制御回路６の信号により、メイン
メモリ１４に送られ、位置で取り込まれた画像データ
に続いて格納される。同時に次のマッチング処理のため
に、下側オーバーラップ領域の画像データがメモリ９か
らメモリ１０へ転送される。

【００１５】この後、図２の位置、に撮像素子２を
移動し、同様の処理を繰り返すことによって結像面上の
被写体画像を取り込み、マッチング処理や画像合成を行
う。こうして、メインメモリ１４には結像面上の被写体
画像データが全て格納される。一方、メインメモリ１４
に格納された画像データは、インターフェース回路１５
を介して外部にディジタル画像データとして出力され
る。なお、ステージ３による撮像素子２の移動は、マッ
チング処理や画像合成処理が行われている間に実行する
と、効率の良い取り込みが可能になる。

【００１６】図３は、本発明による静止画像撮像装置の
構成図で、図中、３１はステージ、３２はステッピング
モータ、３３はボールネジ、３４は撮像素子、３５はレ
ンズである。ステージ３１は、ステッピングモータ３２
とボールネジ３３によって移動し、ステージ上に撮像素
子３４が固定されている。レンズ３５は被写体像からの
入力光を、ステージ上にある撮像素子３４の撮像平面上
に結像させる。撮像素子３４は結像面の一部を取り込
む。本実施例では結像面上に対して撮像面の動く方向が
１次元方向のみで、分割取り込み回数も４回であるが、
移動方向が２次元になり、さらに、分割取り込み回数が
増えても同様の処理で画像合成することが可能である。

【００１７】図４は、本発明による静止画像撮像装置の
他の実施例を示すブロック図で図中、１６は撮像素子駆
動回路、１７は撮像素子、１８は信号処理回路、１９は
Ａ／Ｄ変換回路、２０はマッチング処理回路、２１はメ
モリで、その他、図１と同じ作用をする部分は同一の符
号を付してある。

【００１８】外部からの取り込み開始の指示が与えられ
ると、タイミング制御回路６はステージ駆動回路８をイ
ネーブルにし、ステージ駆動回路８はステッピングモー
タ５にパルスを送出する。ステージ３が取り込み開始位
置（図２の）まで達したことが検出されると、タイミ
ング制御回路６はステージ駆動回路８をディスイネーブ
ルにし、ステージを停止させる。

【００１９】次に、タイミング制御回路６は撮像素子駆
動回路１に画像取り込み開始信号を送出する。撮像素子
２は結像面の被写体静止画像を光電変換しながら順次取
り込んでいく。取り込まれた画像は撮像素子駆動回路１
によって読み出され、信号処理回路４によって増幅、ガ
ンマ補正、クランプ処理等が行われる。さらにＡ／Ｄ変
換回路７によってディジタルデータに変換され、この画
像データは全てメインメモリ１４に格納される。一方、
画像間のつながり状態を検出するための下側オーバーラ
ップ領域（図２の）の画像データは別のメモリ１０に
格納される。このとき、タイミング制御回路６はＡ／Ｄ
変換回路７のサンプリングパルス、メインメモリ１４、
メモリ１０の書き込みタイミングを制御している。

【００２０】この処理後、タイミング制御回路６はステ
ージが図２のの位置に移動するようにステージ駆動回
路８を制御し、再び、画像の取り込みを開始させる。取
り込まれた画像は、上記と同様の処理が行われ、、撮像
素子から取り込まれた画像データはメモリ９へ格納さ
れ、上側オーバーラップ領域（図２の）の画像データ
はメモリ１１へ格納される。

【００２１】次に、タイミング制御回路６からの信号に
より、メモリ１０とメモリ１１に格納されているデータ
が読み出される。マッチング処理回路１３によってこれ
らのデータのマッチング処理が行われ、位置と位置
で取り込まれた画像のつながり状態が検出される。この
マッチング処理は、高速化のためオーバーラップ領域を
小ブロックに分割してブッロクマッチングを行っても良
いし、代表点を選びそれに対してマッチング点を求める
代表点マッチングでも良い。

【００２２】一方、タイミング制御回路６は撮像素子駆
動回路１６を常時イネーブルにし、撮像素子１７は結像
面の被写体静止画像を連続して取り込んでいる。取り込
まれた画像は撮像素子駆動回路１６によって読み出さ
れ、信号処理回路１８によって増幅、ガンマ補正、クラ
ンプ処理等が行われる。さらに、Ａ／Ｄ変換回路１９に
よってディジタルデータに変換され、この画像データの
代表点がメモリ２１に格納される。

【００２３】マッチング処理回路２０は撮像装置の動き
情報を抽出するため、連続して取り込まれる画像から、
今回取り込まれた画像と前回取り込まれた画像とのマッ
チング処理を行う。タイミング制御回路６は、メモリ２
１に格納された２画面の代表点データを読み出してマッ
チング処理回路２０に送出する。マッチング処理の結
果、得られた撮像装置の動き情報は画像合成回路１２に
送られる。画像合成回路１２は、マッチング処理回路１
３のマッチング処理結果（ブロックマッチング或いは代
表点マッチング等の処理）から回転情報及び移動情報を
抽出し、その情報に基づきメモリ９に格納されている画
像データから有効な画像データ領域を判別し、その領域
に対してアフィン変換等の座標変換を施す。この時、マ
ッチング処理回路１３で十分な情報が抽出できないとき
は、マッチング処理回路２０の情報に基づき、位置と
位置で取り込まれた画像の回転情報、及び移動情報が
抽出される。これにより、有効画像データ領域の判別、
その領域に対するアフィン変換等の座標変換が行われ
る。

【００２４】通常はマッチング処理回路１３の精度の高
いマッチング結果を用い、被写体像によってオーバーラ
ップ領域から信頼性の低い結果しか得られない場合は、
精度は低いが確実に情報の得られるマッチング処理回路
２０のデータを使う。なぜなら、マッチング処理回路１
３で信頼性の低い結果となるのは、オーバーラップ領域
が低濃度差になった場合、あるいは周期性のあるパター
ンになった場合であるから、画像を合成していくために
必ずしもマッチングの精度は高くなくてもよいと考えら
れ、周期性パターンでもマッチング処理回路２０の結果
を参考にすることで画像合成の精度を高めることができ
る。このように、位置で取り込まれた画像に対して位
置で取り込まれた画像が、被写体像の分割状態にかか
わらず滑らかにつながるようになる。

【００２５】そして、座標変換された有効領域の画像デ
ータは、タイミング制御回路６の信号によりメインメモ
リ１４に送られ、位置で取り込まれた画像データに続
いて格納される。同時に、次のマッチング処理のため
に、下側オーバーラップ領域の画像データがメモリ９か
らメモリ１０へ転送される。この後、図２の位置、
に撮像素子２を移動し、同様の処理を繰り返すことによ
って結像面上の被写体画像を取り込み、マッチング処理
や画像合成を行う。こうして、メインメモリ１４には結
像面上の被写体画像データが全て格納される。一方、メ
インメモリ１４に格納された画像データは、インターフ
ェース回路１５を介して外部にディジタル画像データと
して出力される。なお、ステージ３による撮像素子２の
移動は、マッチング処理や画像合成処理が行われている
間に実行すると、効率の良い取り込みが可能になる。

【００２６】図５は、本発明による静止画像撮像装置の
他の構成図で、図中、３６はレンズ、３７は撮像素子
で、その他、図３と同じ作用をする部分は同一の符号を
付してある。また、図５に示すようにステージ３１は、
ステッピングモータ３２とボールネジ３３によって移動
し、ステージ上に撮像素子３４が固定されている。レン
ズ３５は被写体像からの入力光を、ステージ上にある撮
像素子３４の撮像平面上に結像させる。撮像素子３４
は、結像面の一部を順次取り込む。一方、レンズ２６
は、被写体像を撮像素子３７の撮像面に結像させる。撮
像素子３７は結像面全体を取り込む。

【００２７】本実施例では結像面に対して撮像面の動く
方向が１次元方向のみで、分割取り込み回数も４回であ
るが、移動方向が２次元になり、さらに、分割取り込み
回数が増えても同様の処理で画像構成することが可能で
ある。また、撮像素子２と撮像素子１７の取り込む画像
の処理を分離したが、撮像素子２が取り込む直前の動き
情報を抽出して利用するならば、上記の信号処理は共通
化でき、装置を小型化できる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：結像面上で撮像素子を
移動させ、被写体画像を分割取り込みする撮像装置で、
撮像素子の撮像領域がオーバーラップするように移動さ
せ、各撮像画像のオーバーラップ領域間のマッチングを
とり、この情報に基づき各撮像画像を画像合成すること
によって、広画角で高精細な画像の手持ち撮像が可能に
なる。また、撮像素子の移動中にマッチング処理や画像
処理が行うようにすれば、短時間での画像取り込みが可
能になる。 （２）請求項２に対応する効果：結像面上で撮像素子を
移動させ、被写体画像を分割取り込みする撮像装置で、
撮像素子の撮像領域がオーバーラップするように移動さ
せ、各撮像画像のオーバーラップ領域間のマッチングを
とり、さらに、被写体像全体を取り込む別の撮像素子の
撮像画像から装置の動き情報を得て、これらの情報に基
づき分割取り込みされた画像を合成することによって、
被写体像の分割状態によりオーバーラップ領域間のマッ
チングが不十分になっても完全な高精細静止画像が生成
でき、広画角で高精細な画像の手持ち撮影が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による静止画像撮像装置の一実施例を説
明するためのブロック図である。

【図２】本発明の実施例における結像面上での撮像面の
移動を示す図である。

【図３】本発明による静止画像撮像装置の構成図であ
る。

【図４】本発明による静止画像撮像装置の他の実施例を
示すブロック図である。

【図５】本発明による静止画像撮像装置の他の構成図で
ある。

【符号の説明】

１…撮像素子駆動回路、２…撮像素子、３…ステージ、
４…ステッピングモータ、６…タイミング制御回路、７
…Ａ／Ｄ変換回路、８…ステージ駆動回路、９〜１１…
メモリ、１２…画像合成回路、１３…マッチング処理回
路、１４…メインメモリ、１５…インタフェース。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止被写体を結像面上に結像させる画像
   結像手段と、結像面より小さい面積の撮像面を有し、結
   像面上に結像された静止被写体を画像信号に変換する撮
   像手段と、撮像面を結像面上で移動させ、該結像面上の
   各位置ごとの撮像画面がオーバーラップ領域を持つよう
   にした撮像面移動手段と、各位置での撮像画像のオーバ
   ーラップ領域から各撮像画像間の回転及び移動情報を抽
   出する画像間状態検出手段と、該画像間状態検出手段か
   らの情報により各撮像画像を合成する画像合成手段と、
   該画像合成手段により得られた合成画像を画像データと
   して外部へ出力する画像信号出力手段とを備えたことを
   特徴とする静止画像撮像装置。
2. 【請求項２】 静止被写体を結像面上に結像させる第１
   の画像結像手段と、同じ静止被写体を結像面上に結像さ
   せる第２の画像結像手段と、前記第１の画像結像手段に
   よって生成される結像面より小さい面積の撮像面を有
   し、該結像面上に結像された静止被写対像を画像信号に
   変換する第１の撮像手段と、前記第２の画像結像手段に
   よって生成される結像面と同じ面積の撮像面を有し、該
   結像面上に結像された静止被写体像を画像信号に変換す
   る第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段の撮像面を前
   記第１の画像結像手段の結像面上で移動させ、かつ各位
   置での撮像領域がオーバーラップするようにした撮像面
   移動手段と、各位置での撮像画像のオーバーラップ領域
   から各撮像画像間の回転及び移動情報を抽出する画像間
   状態検出手段と、前記第２の撮像手段による撮像画像か
   ら被写体に対する撮像手段の動き量を検出する動き検出
   手段と、前記画像間状態検出手段と動き検出手段からの
   情報により第１の撮像手段によって得られた撮像画像を
   合成する画像合成手段と、該画像合成手段による合成画
   像を画像データとして外部へ出力する画像信号出力手段
   とを備えたことを特徴とする静止画像撮像装置。