JP2004158905A - デジタルカメラの撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暗い場所で動きのある被写体を鮮明に撮影することが可能なデジタルカメラの撮影方法を提供する。
【解決手段】ＣＰＵは、撮影の指令を取得すると、測光による検出値に基づいて、絞り値と露出時間Ｔの算出を行う。通常撮影モードの場合には、算出された絞り値及び露出時間に基づいて、撮像を行って画像記録を行う。また、画像合成撮影モードに設定されている場合には、ＣＰＵは、撮像回数Ｎを算出してＮ回の撮像を実行してＮ個の画像を取得する。その後、これらの相前後する画像を比較することにより動き検出を行い、検出された移動被写体の移動量と移動方向を算出する。この算出値に基づいて、移動被写体を基準にしてＮ個の画像を合成して画像記録を行う。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いたデジタルカメラの撮影方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子から取得した被写体画像の輝度を検出して、この検出結果に基づいて、絞りや電子シャッタを制御して露光量を調整することにより、被写体の明るさに左右されずに明瞭な画像を撮影するデジタルカメラの撮影方法が知られている。このようなデジタルカメラの撮影方法では、暗い場所で撮影を行う時には、電子シャッタの速度が遅く設定される。しかし、電子シャッタの速度が遅いと、手ぶれが生じ易く、鮮明な画像を記録できないという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、被写体輝度に応じた適正な電子シャッタ速度で撮像した被写体画像と、この適正なシャッタ速度よりも速いシャッタ速度で撮像した被写体画像から被写体の輪郭を抽出して得た画像とを合成することにより、被写体の輪郭が明瞭でぶれのない被写体画像を得る撮影方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７７７６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の技術では、動きのある被写体を撮影した場合には、手ぶれと比較して被写体の移動量が大きいために、被写体画像のぶれ量が大きくなり、被写体の輪郭を合成しただけでは補正できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、暗い場所で電子シャッタの速度が遅く設定される場合でも、動きのある被写体を鮮明に撮影できるデジタルカメラの撮影方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のデジタルカメラの撮影方法は、撮像素子を用いて被写体画像を撮影するデジタルカメラの撮影方法において、複数回の撮像により取得した複数の画像を比較することにより移動被写体を検知して、この移動被写体を基準にして複数の画像を合成することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のデジタルカメラの撮影方法は、撮像素子を用いて被写体画像を撮影するデジタルカメラの撮像方法において、複数回の撮像により取得した複数の画像から、低輝度画像パターンと高輝度画像パターンの少なくとも一方を検知して、この低輝度画像パターンまたは高輝度画像パターンを基準にして、複数の画像を合成することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、前述の複数回の撮像の合計露光時間は、通常の１回撮像により被写体画像を撮影するのに必要な露光時間とほぼ一致していることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、デジタルカメラの電気構成を示すブロック図である。撮影レンズ１０の後方には、撮影レンズ１０から入射する被写体光の光量を調整する絞り装置１１、及びＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等で構成された撮像素子１２が順次配置されている。
【００１１】
撮像素子１２は、撮影レンズ１０及び絞り装置１１を介して被写体画像を取得し、画像データを相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１３に送信する。このＣＤＳ１３は、この画像データを撮像素子１２の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ，Ｇ，Ｂの画像データとして出力する。この画像データは、増幅器（ＡＭＰ）１４にて増幅され、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタルデータに変換される。デジタル化された画像データは、画像信号処理部１６に送信される。
【００１２】
この画像信号処理部１６は、デジタルカメラ全体の制御を行うＣＰＵ１７に接続されている。画像信号処理部１６は、予め設定された検出範囲に対応する画像データの輝度信号を抽出して積分することにより測光を行い、この測光によって取得した検出値をＣＰＵ１７に送信する。ＣＰＵ１７は、この検出値に基づいて、露光時間Ｔ（電荷蓄積時間）と絞り値を算出する。
【００１３】
ＣＰＵ１７は、この露光時間に基づいて、画像信号処理部１６に内蔵された電子シャッタの速度を制御する。また、ＣＰＵ１７は、算出された絞り値に基づいて、絞り制御回路１８を制御して絞り装置１１を動作させる。このデジタルカメラでは、算出された露光時間に基づいて、１回の撮像を実行して画像記録を行う通常撮影モードと、複数回の撮像の合計露光時間が、算出された露光時間となるように複数回に分割して撮像を行い、これにより取得した複数の画像を合成することにより画像記録を行う画像合成撮影モードが設定されている。
【００１４】
また、画像信号処理部１６は、表示用メモリ１９及び作業用メモリ２０に接続されており、それぞれに画像データを書き込む。表示用メモリ１９は、画像表示用ＬＣＤ２２を電子ビューファインダとして使用する際に、解像度の低い画像データが一時的に記録される。表示用メモリ１９に記憶された画像データは、ＬＣＤドライバ２１に送信されて信号処理され、画像表示用ＬＣＤ２２に表示される。作業用メモリ２０は、撮像された高解像度の画像データが一時的に記憶される。
【００１５】
この作業用メモリ２０は、図２に示すように、第１画像記憶領域２０ａから第Ｎ画像記憶領域２０ｎのＮ個の記憶領域が設けられている。通常撮影モードで撮像を行った場合には、１つの画像データがＮ個の記録領域のうちの任意の１つの記憶領域に一時的に記憶される。また、画像合成撮影モードでＮ回の撮像を行った場合には、Ｎ個の画像データがＮ箇所の記憶領域にそれぞれ記憶される。この記憶領域の個数Ｎは、適宜変更可能にしても良い。例えば、高解像度の撮影モードの場合には、１つの画像のデータ量が多いので記憶領域の数を減少させ、低解像度の撮影モードの場合には、１つの画像のデータ量が少ないので記録領域の数を増加させれば良い。
【００１６】
画像信号処理部１６は、高解像度の画像データが一時的に作業用メモリ２０に記憶されている時に、階調変換、色変換、ハイパートーン処理、ハイパーシャープネス処理等の各種の画像処理を施す。また、画像合成撮影モードで撮影を行った場合、画像信号処理部１６は、高解像度の画像データが作業用メモリ２０に一時的に記憶されている時に、Ｎ枚の画像データを１枚の画像データに合成する。この画像データの合成は、Ｎ枚の画像データのうち、相前後する画像データを比較することにより、被写体の動きを検出して、検出された移動被写体を基準にして合成する第１の合成方法と、Ｎ枚の画像データから低輝度画像パターンまたは高輝度画像パターンを検出して、低輝度画像パターンまたは高輝度画像パターンを基準にして合成する第２の合成方法とのいずれかが選択されて行われる。
【００１７】
ＣＰＵ１７は、作業用メモリ２０から画像データを読み出し、ＪＰＥＧ等の圧縮方式により圧縮処理を行う。その後、ＣＰＵ１７が、メディアコントローラ２３を制御して、メモリカード等の記録媒体である記録メディア２４に画像データを記録させる。また、ＣＰＵ１７には、各種動作に必要な制御プログラムが記憶されたＲＯＭ２５が接続されており、この制御プログラムに基づいて動作する。
【００１８】
さらに、ＣＰＵ１７には、シャッタボタン２６，及び複数のボタンで構成される操作部２７が接続されている。シャッタボタン２６が撮影者に押されることにより、ＣＰＵ１７が撮影の指令を取得して画像記録処理を実行する。また、操作部２７が撮影者に操作されることにより、ＣＰＵ１７が通常撮影モードと画像合成撮影モードとの切替えや、各種撮影モードの切替え等を行う。
【００１９】
次に、第１の画像合成方法による画像記録処理について図３のフローチャートを参照して説明を行う。シャッタボタン２６が撮影者により押下されると、ＣＰＵ１７は撮影の指令を取得する。
【００２０】
ＣＰＵ１７は、図示せぬ制御ドライバにて撮像素子１２を制御して駆動する。撮像素子１２は、撮影レンズ１０及び絞り装置１１を介して取得した画像データをＣＤＳ１３，ＡＭＰ１４，及びＡ／Ｄ変換器１５を介して画像信号処理回路１６に送信する。画像信号処理回路１６は、取得した画像データに基づいて測光を行い、この測光値をＣＰＵ１７に送信する。ＣＰＵ１７は、この測光値に基づいて、絞り値と露光時間Ｔを算出する。
【００２１】
その後、ＣＰＵ１７は、画像合成撮影モードに設定されているか否かの判定を行う。
【００２２】
画像合成撮影モードに設定されていないと判定された場合には、ＣＰＵ１７は、算出された絞り値に基づいて絞り制御回路１８を制御して絞り装置１８を動作させる。また、ＣＰＵ１７は、露光時間Ｔに基づいて、電子シャッタを制御して通常の撮像を実行する。画像データは、ＣＰＵ１７により圧縮処理されて記録メディア２４に記録される。これにより、画像記録処理が終了する。
【００２３】
画像合成撮影モードに設定されていると判定された場合には、ＣＰＵ１７は、撮像回数Ｎを算出する。この撮像回数Ｎとは、画像合成撮影モードにおいて、予め設定された規定値である露光時間ｔ_０ で、実際の測光により得た露光時間Ｔを実現するために必要な撮像回数であり、露光時間ｔ_０ で露光時間Ｔを割ることにより算出される（撮影回数Ｎ＝Ｔ／ｔ_０ ）。この撮像回数Ｎは、作業用メモリ２０のメモリ量に制限があるため、最大撮像可能枚数Ｎを越える場合には、撮影回数ＮはＮに設定される。また、露光時間ｔ_０ は、適宜設定変更可能にしても良い。
【００２４】
ＣＰＵ１７は、算出された絞り値に基づいて絞り制御回路１８を制御して絞り装置１１を動作させ、さらに、露光時間ｔ_０ に基づいて、電子シャッタを制御して撮像を実行する。この撮像により得られた画像データは、作業用メモリ２０に一時的に記憶され、各種画像処理が施される。この撮像は、Ｎ回繰り返し実行され、撮像された画像データは、第１記憶領域から第Ｎ記録領域に順次記憶される。
【００２５】
その後、ＣＰＵは、作業用メモリ２０に記憶されているＮ個の画像データの前後の画像データを比較することにより、移動している被写体を検出し、移動量と移動方向の情報を有するベクトルを算出する。例えば、３回の撮像を行った場合について、図４を参照して説明を行う。第１画像３１，第２画像３２，第３画像３３において、前後の画像を比較することにより、被写体３４が移動被写体であり、被写体３５が静止被写体であることが検知される。さらに、第１画像３１の被写体３４の位置と、第２画像３２の被写体３４の位置を比較することによりベクトルｄ１を算出し、さらに第２画像３２の被写体３４の位置と、第３画像３３の被写体３４の位置を比較することによりベクトルｄ２を算出する。
【００２６】
その後、ＣＰＵ１７は、図５に示すように、第２画像３２をベクトルｄ１の逆ベクトル（移動量は同じで、逆方向のベクトル）であるベクトルｄ１’分移動させて第１画像３１に重ね、さらに第３画像３３をベクトルｄ２の逆ベクトルであるベクトルｄ２’、及びベクトルｄ１’分移動させて第１画像３１に重ね合わせる。これにより、第１〜第３画像３１，３２，３３の合成が行われる。その後、ＣＰＵ１７は、被写体３４が画像の中心付近にくるように、切り取りエリア３６を設定して、切り取りエリア３６に対応する画像データを抽出することにより、合成画像３７を取得する。この合成画像３７においては、被写体３５はぶれが発生して鮮明に撮影されないが、主要被写体である被写体３４は鮮明に撮影される。
【００２７】
その後、ＣＰＵ１７は、合成画像３７の画像データの圧縮処理を行い、メディアコントローラ２３を制御して記録メディア２４に記録させる。これにより、画像記録処理が終了する。
【００２８】
次に、第２の画像合成方法による画像記録処理について図６のフローチャートを参照して説明を行う。シャッタボタン２６が撮影者により押下されると、ＣＰＵ１７は、撮影の指令を取得する。
【００２９】
ＣＰＵ１７は、第１の画像合成方法による画像記録の場合と同様に、絞り値と露光時間Ｔを算出する。
【００３０】
その後、ＣＰＵ１７は、操作部２７により画像合成撮影モードに設定されているか否かの判定を行う。
【００３１】
画像合成撮影モードに設定されていないと判定された場合には、ＣＰＵ１７は、第１の画像合成方法による画像記録処理の場合と同様に、通常の撮像を実行し、画像データを圧縮処理して記録メディア２４に記録させる。これにより、画像記録処理が終了する。
【００３２】
画像合成撮影モードに設定されていると判定された場合には、ＣＰＵ１７は、第１の画像合成方法による画像記録の場合と同様に、撮像回数Ｎを算出する。
【００３３】
その後、ＣＰＵ１７は、撮像をＮ回繰り返し実行し、撮像された画像データは、第１記憶領域から第Ｎ記録領域に順次記憶される。
【００３４】
その後、ＣＰＵ１７は、作業用メモリ２０に記憶されているＮ個の画像データから、被写体の輝度レベルに応じて画像パターンを識別することにより、低輝度画像パターンと、高輝度画像パターンを検出する。例えば、３回の撮像を行った場合について、図４を参照して説明を行う。第１画像３１，第２画像３２，第３画像３３において、被写体３４が高輝度画像パターンであり、被写体３５が低輝度画像パターンであるとする。この時、ＣＰＵ１７は、これらの画像３１，３２，３３から、高輝度画像パターンである被写体３４と、低輝度画像パターンである被写体３５を検出する。
【００３５】
高輝度画像パターンである被写体３４を基準にして、第１〜第３画像３１，３２，３３を合成し、第１の画像合成方法と同様に、切り取りエリア３６に対応する範囲に対応する画像データのみを抽出することにより、図５（Ｂ）に示す合成画像３７を得る。この合成画像３７においては、低輝度画像パターンである被写体３５はぶれが発生して鮮明に撮影されないが、高輝度画像パターンである被写体３４は鮮明に撮影される。
【００３６】
その後、低輝度画像パターンである被写体３５を基準にして、第１〜第３画像３１，３２，３３を合成し、第１の画像合成方法と同様に、切り取りエリア３６に対応する範囲に対応する画像データのみを抽出することにより、図７に示すように、合成画像４０を得る。この合成画像４０においては、高輝度画像パターンである被写体３４はぶれが発生して鮮明に撮影されないが、低輝度画像パターンである被写体３５は鮮明に撮影される。
【００３７】
その後、画像信号処理回路１６は、合成画像３７と合成画像４０の画像データを解像度の低い画像データに変換して表示用メモリ１９に送信する。その後、画像データはＬＣＤドライバ２１により信号処理される。これにより、画像表示用ＬＣＤ２２に２つの画像３７，４０が表示される。
【００３８】
撮影者は、操作部２７を操作することにより自分の意図に合った画像を選択する。その後、ＣＰＵ１７は、撮影者により選択された画像データの圧縮処理を行い、メディアコントローラ２３を制御して記録メディア２４に記録させる。
【００３９】
以上のように説明した画像合成方法は、手ぶれ防止に利用可能である。この場合は、例えば、望遠レンズの焦点距離２００ｍｍ（３５ｍｍフォーマット換算）、適正シャッタ速度（露光時間）を１／６０秒とした時に、手ぶれしないシャッタ速度は１／２００秒であり、１／２４０秒で４回の連続撮像を行い、合計露光時間４／２４０秒（＝１／６０秒）を得れば良い。
【００４０】
本実施形態においては、通常撮影モードと画像合成撮影モードの切替えを撮影者が行うように説明したが、これに限るものではなく、予め設定した露光時間よりも露光時間が長い場合に、自動的に画像合成撮影モードになるようにしても良い。また、画像合成撮影モードにおける第１合成方法及び第２合成方法も予めモード選択により選ぶようにしたが、これらは自動で切替えられるようにしても良い。例えば、低輝度画像パターンと高輝度画像パターンの輝度差が一定値を越したときに第２合成方法を選択し、それ以外は第１合成方法を選択する。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデジタルカメラの撮影方法によれば、暗い場所で電子シャッタの速度が遅く設定される場合でも、複数回の撮像により複数の画像を取得して、主要被写体を基準にして複数の画像を合成するようにしたので、動きのある被写体でも鮮明に撮影することができる。このため、監視カメラのような固定型のデジタルカメラにおいては、流し撮りが難しいので特に有効である。また、このデジタルカメラの撮像方法を利用して手ぶれを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】作業用メモリを説明する説明図である。
【図３】第１の合成方法による画像記録処理を説明するフローチャートである。
【図４】連続撮像された画像を説明する説明図である。
【図５】画像の合成方法を説明する説明図である。
【図６】第２の合成方法による画像記録処理を説明するフローチャートである。
【図７】画像の合成方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 撮影レンズ
１２ 撮像素子
１６ 画像信号処理部
１７ ＣＰＵ
２０ 作業用メモリ
２２ 画像表示用ＬＣＤ
２７ 操作部
３１ 第１画像
３２ 第２画像
３３ 第３画像
３４ 被写体
３５ 被写体
３６ 切り取りエリア
３７ 合成画像
４０ 合成画像

Claims (3)

1. 撮像素子を用いて被写体画像を撮影するデジタルカメラの撮影方法において、
   複数回の撮像により取得した複数の画像を比較することにより移動被写体を検知して、この移動被写体を基準にして前記複数の画像を合成することを特徴とするデジタルカメラの撮影方法。
2. 撮像素子を用いて被写体画像を撮影するデジタルカメラの撮影方法において、
   複数回の撮像により取得した複数の画像から、低輝度画像パターンと高輝度画像パターンの少なくとも一方を検知して、この低輝度画像パターンまたは高輝度画像パターンを基準にして、前記複数の画像を合成することを特徴とするデジタルカメラの撮影方法。
3. 前記複数回の撮像の合計露光時間は、通常の１回撮像により被写体画像を撮影するのに必要な露光時間とほぼ一致していることを特徴とする請求項１または請求項２記載のデジタルカメラの撮影方法。

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