JPH0746456A - 手振れ補正装置を有するビデオカメラ - Google Patents

手振れ補正装置を有するビデオカメラ

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JPH0746456A
JPH0746456A JP5187895A JP18789593A JPH0746456A JP H0746456 A JPH0746456 A JP H0746456A JP 5187895 A JP5187895 A JP 5187895A JP 18789593 A JP18789593 A JP 18789593A JP H0746456 A JPH0746456 A JP H0746456A
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昭男 小林
Akira Toba
明 鳥羽
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 マイクロコンピュータ26で、平均相関値が
閾値αより大きく、平均相関値/最小相関値が閾値βよ
り大きく、平均相関値が閾値ε以上のときには傾きがγ
より大きく、平均相関値がγより小さければ傾きがδよ
り大きいときには、その検出領域は有効領域と判断す
る。そうでないときはその検出領域は無効領域と判断す
る。この処理を各検出領域について行う。そして有効領
域の部分動きベクトルの平均を全体動きベクトルとし、
有効領域がない場合には(前フィールドの全体動きベク
トル×0.97)の値を現フィールドの全体動きベクト
ルとする。 【効果】 全体動きベクトルの検出精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は手振れ補正装置を有す
るビデオカメラに関し、特にたとえば民生用のカメラ一
体型VTRとして用いられる、手振れ補正装置を有する
ビデオカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】撮像装置の振れ成分を検出する方法の一
例が、1989年の第20回画像工学コンファレンスで
松下電器産業(株)から発表されている。この方法は、
特開昭61−201581号〔H04N 7/137〕
公報に記載されている代表点マッチング法から得られる
動きベクトルを使って、画像情報から撮像装置の振れ成
分を検出するものである。この発表では、画像情報から
得られる動きベクトルに基づいて手振れ補正をしてい
る。この場合には、画面に4個の検出領域を配置してお
り、1画面から4個の動きベクトルを得る。
【0003】しかし、画像情報から撮像装置の振れ成分
を検出する上述の方法では、入力画像の状態によって精
度が大きく変化する。このため、画像の状態によって検
出された動きベクトルの妥当性をマイコンによって評価
している。図9は、代表点マッチング法を用いた場合の
座標位置に対する相関値の変化を表したグラフであり、
通常は、図9の実線aのように最小相関値を示す鋭い最
小点を持ち、最小相関値の位置に基づいて動きベクトル
が与えられる。これに対し、画面のコントラストが少な
い場合や画像内に動く物体が存在する場合には、それぞ
れ、図9の1点鎖線bや破線cに示すようになり、動き
ベクトルの検出精度が劣化する。また、画像内に繰り返
し模様の被写体(ストライプ画像等)がある場合におい
ても動きベクトルの検出が不可能となる。以上の状態を
判断するために、相関値に対し数3の条件を設けてい
る。
【0004】
【数3】(A)平均相関値>α (B)(平均相関値を最小相関値で除算した値)>β (C)傾き>γ ただし、α・β・γは一定の閾値であり、たとえば、α
=36,β=7,γ=8に設定される。
【0005】この数3の条件を4つの検出領域について
各々調べ、数3の条件を満たしていない場合にはその検
出領域を無効領域とし、数3の全ての条件を満たす場合
にはその検出領域を有効領域とする。そして、有効領域
から得られた動きベクトルのみを用いて手振れによる動
きベクトルを決定する。手振れによる動きベクトルの求
め方は、たとえば、有効領域の動きベクトルの平均など
を用いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、数3に示すよ
うな有効領域か無効領域かの判断条件では、画面のコン
トラストが少し劣化する(低くなる)と数3の条件
(A)より先に条件(C)を満足しなくなるため、条件
(C)の閾値γを小さくする必要がある。しかし、画面
のコントラストの大小に拘わらず、一義的に閾値γを小
さくすると、画像内に繰り返し模様の被写体(ストライ
プ画像等)があるか否かの判断を間違え易く、手振れに
よる動きベクトル検出精度が落ちてしまうという問題点
があった。
【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、動
きベクトルの検出精度が向上する、手振れ補正装置を有
するビデオカメラを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前フィー
ルドの画像信号と現フィールドの画像信号との比較に基
づいて現フィールドの画素の相関値データを求める第1
手段、相関値データの平均値である平均相関値を求める
手段、相関値データの最小値である最小相関値を求める
手段、平均相関値を最小相関値で除算した値を求める手
段、最小相関値に関する傾きを求める手段、最小相関値
に基づいて動きベクトルを求める手段、および動きベク
トルが正しく検出されたか否かを
【0009】
【数4】(A)平均相関値>閾値1 (B)(平均相関値を最小相関値で除算した値)>閾値
2 (C)傾き>閾値3(ただし、平均相関値≧閾値5) (D)傾き>閾値4(ただし、平均相関値<閾値5) ただし、閾値3≧閾値4 を全て満足しているか否かによって判断する手段を備え
る、手振れ補正装置を有するビデオカメラである。
【0010】第2の発明は、前フレームの画像信号と現
フレームの画像信号との比較に基づいて現フレームの画
素の相関値データを求める第1手段、相関値データの平
均値である平均相関値を求める手段、相関値データの最
小値である最小相関値を求める手段、平均相関値を最小
相関値で除算した値を求める手段、最小相関値に関する
傾きを求める手段、最小相関値に基づいて動きベクトル
を求める手段、および動きベクトルが正しく検出された
か否かを
【0011】
【数5】(A)平均相関値>閾値1 (B)(平均相関値を最小相関値で除算した値)>閾値
2 (C)傾き>閾値3(ただし、平均相関値≧閾値5) (D)傾き>閾値4(ただし、平均相関値<閾値5) ただし、閾値3≧閾値4 を全て満足しているか否かによって判断する手段を備え
る、手振れ補正装置を有するビデオカメラである。
【0012】
【作用】数1および数2それぞれの条件(C)および
(D)に示すように、閾値を平均相関値の値によって変
える。画面のコントラストが大きいすなわち平均相関値
が大きいときには、条件(C)に示すように傾きと比較
すべき閾値(閾値3)を大きく設定し、画面のコントラ
ストが小さいすなわち平均相関値が小さいときには、条
件(D)に示すように傾きと比較すべき閾値(閾値4)
を小さく設定する。したがって、画面のコントラストの
変化に適応した閾値(閾値3または4)と傾きとを比較
でき、画像内に繰り返し模様の被写体があるか否かの判
断がより正確になる。
【0013】
【発明の効果】この発明によれば、画像内に繰り返し模
様のある被写体(ストライプ画像等)があるか否かの判
断をより正確に行え、また、画面のコントラストが少し
劣化しただけで無効と判断されることもないので、動き
ベクトルの検出精度が向上する。
【0014】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0015】
【実施例】図1に示すこの実施例のビデオカメラ10
は、レンズ14から入力される被写体(図示せず)から
の光信号を電気信号に変換するCCDのような固体撮像
素子12を含む。固体撮像素子12からの電気信号はカ
メラ回路16に入力される。カメラ回路16は、周知の
ように、サンプルホールド回路を含み、固体撮像素子1
2からの電気信号をサンプルホールドする。サンプルホ
ールドされた電気信号のレベルがAGCによって調整さ
れるとともに、さらに同期信号付加回路によって同期信
号が付加される。このようにして、カメラ回路16は固
体撮像素子12からのイメージ信号をアナログビデオ信
号に変換する。このアナログビデオ信号は、さらに、A
/D変換器18によってディジタルビデオ信号に変換さ
れる。ディジタルビデオ信号は動き検出回路20に与え
られる。動き検出回路20としては、たとえば三洋電機
株式会社製のLSI“L7A0948”が利用される。
この動き検出回路20を構成する同じLSIに含まれる
メモリ制御回路22の制御の下で、ディジタルビデオ信
号がフィールド順次にフィールドメモリ24に書き込ま
れる。
【0016】動き検出回路20は、たとえば周知の代表
点マッチング法を用いて図3に示す4個の各検出領域
A,B,CおよびD毎に、最も高い相関度(相関値は最
小)を有する1点およびその周囲の4点の位置、ならび
に各相関値を算出する。動き検出回路20からの位置デ
ータおよび相関値データは、マイクロコンピュータ26
に与えられる。
【0017】すなわち、図2を参照して、動き検出回路
20は、A/D変換器18からのディジタルビデオ信号
を受ける入力端28を含み、この入力端28から入力さ
れたディジタルビデオ信号はフィルタ30を通して代表
点メモリ32および減算回路34に与えられる。フィル
タ30は、一種のディジタルローパスフィルタであり、
S/N比を改善し、少ない代表点で十分な検出精度を確
保するために用いられる。代表点メモリ32は、図3に
示す各検出領域A−Dの各々の範囲内で複数の代表点を
抽出(この実施例では、各検出領域A−Dの各々を30
分割し、したがって、30個の代表点を抽出)し、その
位置データと輝度データとを記憶する。30分割して形
成された各検出エリア42(図4)は、たとえば32画
素×16行で構成される。
【0018】減算回路34は、代表点メモリ32から与
えられる前フィールドの代表点の輝度データと入力端2
8から与えられる現フィールドの全ての画素の輝度デー
タとを減算し、その絶対値をとる。すなわち、現フィー
ルドの輝度データと前フィールドの輝度データとの間で
輝度差を求める。求めた輝度差を累積加算回路36に与
える。累積加算回路36では、同じ検出領域内の各検出
エリア42の同じ位置の画素について求めた輝度差を累
積加算(この実施例では30個)し、相関値データを出
力する。相関値データは演算回路38に与えられ、この
演算回路38は最小相関値および平均相関値を各検出領
域A−D毎に演算するとともに、その最小相関値を示す
画素の位置データを各検出領域A−D毎に求める。この
ようにして得られた最小相関値,平均相関値および位置
データが出力端40から前述のマイクロコンピュータ2
6に与えられる。ただし、このような相関値の計算は、
先に述べたLSI“L7A0948”によって実行され
る。
【0019】そして、マイクロコンピュータ26では、
位置データおよび相関値データに基づいて、画面すなわ
ちイメージフィールド44(図3)全体の手振れによる
動きベクトル(以下、単に「全体動きベクトル」とい
う)を計算する。まず、最小相関値を示す画素の位置デ
ータに基づいて、最小相関値を示す画素の、代表点に対
する偏移を求め、その偏移を部分動きベクトルとする。
なお、部分動きベクトルの検出精度をよくするために、
最小相関値を有する画素の周囲4画素の相関値を用いて
内挿補間し、最小相関値を有する画素の位置データを計
算する。
【0020】また、マイクロコンピュータ26は、各検
出領域より検出された部分動きベクトルの妥当性すなわ
ち検出領域が有効領域か無効領域かを、画像の状態によ
って評価する。なお、この実施例では、代表点マッチン
グ法を用いるため、座標位置に対する相関値の変化は、
図9と同様となる。ここで、画面のコントラストが低い
か否か,検出領域内に動く物体があるか否か,および検
出領域内に繰り返し模様の被写体(たとえばストライプ
画像等)があるか否かを判断するために、相関値および
傾きに対し数6の条件を設けている。
【0021】
【数6】(A)平均相関値>α (B)(平均相関値を最小相関値で除算した値)>β (C)傾き>γ(ただし、平均相関値≧ε) (D)傾き>δ(ただし、平均相関値<ε) ただし、α・β・γ・δ・εは一定の閾値で、γ≧δで
あり、たとえば、α=36,β=7,γ=8,δ=4,
ε=128に設定される。
【0022】マイクロコンピュータ26は、平均相関値
が所定値αより大きいか否か〔条件(A)〕で画面のコ
ントラストが低いか否かを判断し、平均相関値を最小相
関値で除算した値が閾値βより大きいか否か〔条件
(B)〕で検出領域内に動く物体があるか否かを判断す
る。さらに、平均相関値が閾値ε以上のときには傾きが
閾値γより大きいか否か〔条件(C)〕で、平均相関値
が閾値εより小さいときには傾きが閾値δより大きいか
否か〔条件(D)〕で、それぞれ繰り返し模様の被写体
があるか否かを判断する。これらの処理を各検出領域A
−D毎に行い、各検出領域A−Dからの部分動きベクト
ルが手振れ以外の動く物体等によって誤検出せず信頼で
きるか否かすなわち各検出領域A−Dが有効領域か否か
を判断する。数6の条件(A)−(D)を全て満たせば
その検出領域は有効領域と判断され、いずれかの条件を
満たさない場合にはその検出領域は無効領域と判断され
る。
【0023】具体的には、有効領域か否かは以下のよう
に判断される。まず、画面のコントラストが低いときに
は、輝度差が小さいので、相関値が小さくなる。たとえ
ば、画面全体が白いときには相関値は小さくなる。この
ような場合には、信頼性がなくなるため、平均相関値>
αのときに有効と判断される。なお、閾値αは実験によ
り決定される。このようにして、平均相関値から低コン
トラストか否かを判断する。
【0024】また、検出領域内に動く物体があるときに
は、動く物体の占める部分と占めない部分とで相関値が
異なり、かつ動く物体の占める部分は様々な相関値をと
り、その相関値は一般的に大きな値となる(相関度は低
い)。したがって、検出領域内に動く物体があるときに
は、最小相関値が大きくなる可能性が高く、検出領域内
の部分動きベクトルを誤検出する恐れがある。部分動き
ベクトルを誤検出すると、全体動きベクトルを誤検出し
てしまう。しかし、平均相関値が大きいときには最小相
関値がある程度大きくても信頼できる。一方、平均相関
値が小さいときには最小相関値はより小さくなければ信
頼できない。したがって、具体的には、たとえば(平均
相関値)/(最小相関値)>7のときに有効と判断し、
この条件を満たさない検出領域の部分動きベクトルを用
いないようにして、上述の誤検出による弊害を防止す
る。このようにして、(平均相関値)/(最小相関値)
を求めて、動く物体の有無を判断する。
【0025】さらに、マイクロコンピュータ26では、
繰り返し模様の被写体を検出するために、最小相関値を
有する1点とその周囲の4点の相関値を用いる。すなわ
ち、図5に示すように、最小相関値をM,その左右上下
の4点の相関値をそれぞれL,R,U,Dとすると、そ
れぞれの相関値の差,すなわちL−M,R−M,U−M
およびD−Mを計算し、そのうちの最小値を傾きとす
る。平均相関値が閾値ε以上であれば、その傾きを、フ
ィールドテストによって求められた閾値γと比較する。
傾きが閾値γより大きければ、その検出領域は有効領域
と判断し、傾きが閾値γ以下であれば、その検出領域は
無効領域と判断する。一方、平均相関値が閾値εより小
さければ、傾きを、フィールドテストによって求められ
た閾値δと比較する。傾きが閾値γより大きければ、そ
の検出領域は有効領域と判断し、傾きが閾値γ以下であ
れば、その検出領域は無効領域と判断する。
【0026】このように条件(A)ないし(D)によっ
て、検出領域が有効領域か否かは判断される。そして、
有効領域の部分動きベクトルを用いてフィールド間の動
き量すなわち全体動きベクトルを決定する。全体動きベ
クトルはフィールド間の動き量とその向きを表す。全体
動きベクトルとしては、有効領域があるときには、たと
えば有効領域の部分動きベクトルの平均が用いられ、有
効領域がないときには、たとえば(前フィールドの全体
動きベクトル×0.97)の値が用いられる。
【0027】このようにして求められた全体動きベクト
ルはメモリ制御回路22に与えられる。そして、メモリ
制御回路22では、全体動きベクトルに基づいてフィー
ルドメモリ24の読み出し開始アドレスを決定し、その
アドレスからフィールドメモリ24に蓄えられたディジ
タルビデオ信号を読み出す。すなわち、メモリ制御回路
22は、マイクロコンピュータ26によって計算された
全体動きベクトルに従って、フィールドメモリ24のデ
ィジタルビデオ信号によって形成される抽出エリア46
(図6)を移動する。
【0028】ただし、フィールドメモリ24から読み出
されたディジタルビデオ信号そのままでは抽出エリア4
6を移動できないので、電子ズーム回路48(図1)を
用いる。図6を参照して、電子ズーム回路48はイメー
ジフィールド44の大きさに対して、ズーム倍率に従っ
て画像が拡大された抽出エリア46を設定する。この抽
出エリア46の位置は、イメージフィールド44の範囲
内では、フィールドメモリ24の読み出し開始アドレス
を変更することによって、自由に移動できる。そして、
抽出ディジタルビデオ信号に基づいてイメージフィール
ド44全体のビデオ信号を得るために、フィールドメモ
リ24から読み出したディジタルビデオ信号に基づいて
内挿補間法を用いて画像を拡大する。
【0029】このようにして、イメージフィールド44
内の任意の抽出エリア46のイメージを電子ズーム回路
48で電子的にズームすることによって、イメージフィ
ールド44と抽出エリア46との差に相当する補正可能
範囲50が形成され得る。ビデオカメラ10を操作する
人の手の振動に応じて、図7に示すようにビデオカメラ
10に手振れが生じると、そのビデオカメラ10からの
画像にぶれを生じ、結果的に、イメージフィールド44
内の左下方に目的の人物が存在する場合(図7上)や、
イメージフィールド44の右上方に目的の人物が存在す
る場合(図7下)などが生じる。したがって、各フィー
ルド毎に抽出エリア46を、マイクロコンピュータ26
によって計算した全体動きベクトルに応じて移動させる
ことによって、図7右に示すように、抽出エリア46に
は目的の人物がちょうど収まることになる。
【0030】このようにして電子ズーム回路48から出
力されるディジタルビデオ信号を、D/A変換器52に
よってアナログ信号に変換して出力端子54から出力す
る。このようなビデオカメラ10のマイクロコンピュー
タ26での主要な動作を図8を参照して説明する。な
お、図8のフロー図では、1ないし4の検出領域nを図
3に示すA−Dの各検出領域に対応させている。
【0031】図8に示すステップS1において、検出領
域nが1に初期設定される。ステップS3において、検
出領域nの平均相関値が閾値αより大きければステップ
S5に進。ステップS5において、検出領域nの平均相
関値を最小相関値で除算した値が閾値βより大きければ
ステップS7に進む。ステップS7において、平均相関
値が閾値ε以上であればステップS9に進む。ステップ
S9において、検出領域nの傾きが閾値γより大きけれ
ばステップS13に進み、検出領域nは有効領域と判断
される。一方、ステップS7において、平均相関値が閾
値εより小さければステップS11に進む。ステップS
11において、検出領域nの傾きが閾値δより大きけれ
ばステップS13に進み、検出領域nは有効領域と判断
される。
【0032】ステップS3において検出領域nの平均相
関値が閾値α以下のとき,ステップS5において検出領
域nの平均相関値を最小相関値で除算した値が閾値β以
下のとき,ステップS9において検出領域nの傾きが閾
値γ以下のとき,およびステップS11において検出領
域nの傾きが閾値δ以下のときには、それぞれステップ
S15に進み、その検出領域nは無効領域と判断され
る。
【0033】ステップS13およびS15のそれぞれの
処理後、ステップS17に進み、検出領域nを1つイン
クリメントして、ステップS19に進む。ステップS1
9において検出領域nが4以下であればステップS3に
戻る。すなわち、ステップS19において、検出領域n
が4を超えるまで上述の処理が繰り返される。ステップ
S19において、検出領域nが4を超えれば、ステップ
S21に進む。ステップS21において、有効領域の数
が0より大きいすなわち1つでもあれば、ステップS2
3に進む。ステップS23において、有効領域の部分動
きベクトルの平均を全体動きベクトルとして終了する。
一方、ステップS21において、有効領域がなければ、
ステップS25に進む。ステップS25において、(前
フィールドの全体動きベクトル×0.97)の値を現フ
ィールドの全体動きベクトルとして終了する。
【0034】この実施例によれば、検出領域内に繰り返
し模様がある被写体が存在するか否かの判断をより正確
に行え、また、画面のコントラストが少し劣化しただけ
で無効領域と判断されることもない。したがって、検出
領域の有効・無効をより正確に判断でき、全体動きベク
トルの検出精度が向上する。なお、上述の実施例では、
隣接するフィールドの輝度データ間で輝度差を求めた
が、これに限定されず、隣接するフレームの輝度データ
間で輝度差を求めてもよい。隣接するフレームの輝度デ
ータ間で輝度差を求めた場合にも、上述の実施例と同様
に処理される。
【0035】また、上述の実施例では、相関値データ
は、輝度差を累積加算して求めたが、これに限定されな
い。固体撮像素子12からの電気信号の、隣接するフィ
ールド(フレーム)間での差を輝度差の代わりに用い
て、相関値データを求めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1実施例の動き検出回路を示すブロック図で
ある。
【図3】電子ズームの原理を示し、イメージフィールド
内の検出領域を示す図解図である。
【図4】電子ズームの原理を示し、検出領域内の代表点
およびサンプリング点を示す図解図である。
【図5】最小相関値を有する画素とその周囲の4画素と
を用いて繰り返し模様の被写体を検出する方法を説明す
るための図解図である。
【図6】手振れ補正の原理を示す図解図である。
【図7】代表点マッチング法を適用するイメージフィー
ルド内の各ブロックを示す図解図である。
【図8】この実施例の主要な動作を示すフロー図であ
る。
【図9】代表点マッチング法を用いた場合の座標位置に
対する相関値の変化を、画像の状態毎に示すグラフであ
る。
【符号の説明】
10 …ビデオカメラ 12 …固体撮像素子 16 …カメラ回路 18 …A/D変換器 20 …動き検出回路 22 …メモリ制御回路 24 …フィールドメモリ 26 …マイクロコンピュータ 42 …検出エリア 44 …イメージフィールド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前フィールドの画像信号と現フィールドの
    画像信号との比較に基づいて現フィールドの画素の相関
    値データを求める第1手段、 前記相関値データの平均値である平均相関値を求める手
    段、 前記相関値データの最小値である最小相関値を求める手
    段、 前記平均相関値を前記最小相関値で除算した値を求める
    手段、 前記最小相関値に関する傾きを求める手段、 前記最小相関値に基づいて動きベクトルを求める手段、
    および前記動きベクトルが正しく検出されたか否かを 【数1】(A)平均相関値>閾値1 (B)(平均相関値を最小相関値で除算した値)>閾値
    2 (C)傾き>閾値3(ただし、平均相関値≧閾値5) (D)傾き>閾値4(ただし、平均相関値<閾値5) ただし、閾値3≧閾値4 を全て満足しているか否かによって判断する手段を備え
    る、手振れ補正装置を有するビデオカメラ。
  2. 【請求項2】前フレームの画像信号と現フレームの画像
    信号との比較に基づいて現フレームの画素の相関値デー
    タを求める第1手段、 前記相関値データの平均値である平均相関値を求める手
    段、 前記相関値データの最小値である最小相関値を求める手
    段、 前記平均相関値を前記最小相関値で除算した値を求める
    手段、 前記最小相関値に関する傾きを求める手段、 前記最小相関値に基づいて動きベクトルを求める手段、
    および前記動きベクトルが正しく検出されたか否かを 【数2】(A)平均相関値>閾値1 (B)(平均相関値を最小相関値で除算した値)>閾値
    2 (C)傾き>閾値3(ただし、平均相関値≧閾値5) (D)傾き>閾値4(ただし、平均相関値<閾値5) ただし、閾値3≧閾値4 を全て満足しているか否かによって判断する手段を備え
    る、手振れ補正装置を有するビデオカメラ。
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