JP2006086933A - 撮像装置及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレを除去した流し撮り効果やブレを除去した尾引き効果を得る。
【解決手段】複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備え、前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備え、前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、手振れを補正しながら流し撮り効果及び尾引き効果を得られる撮像技術に関する。
画像撮影の際、狙った被写体が高速に移動している場合、撮影者は被写体をブレなく撮影するために高速シャッターを用いて撮影したり、被写体の動きに合わせてカメラをパンしながら撮影していた。高速シャッターを用いた場合、撮像素子が露光される時間は少なくなるため被写体のブレは小さくなるが、全ての被写体がブレ無く撮影されるため画像の臨場感にかけてしまう。また、画像の臨場感を出すため、ある程度遅いシャッタースピードにて被写体の動きに合わせてカメラをパンさせながら撮影すると、被写体のブレは少なく、その背景は流れた臨場感のある画像(流し撮り効果)を得ることができるが、カメラをパンさせるときに生じる被写体とカメラのパンのスピードの差や、被写体の動作方向とは異なる方向へのカメラのブレが生じるため、被写体のブレを完全に除去することは難しい。
また、夜間の車のテールランプが流れている様子などを撮影する場合、三脚などを用いてカメラを固定し長時間露光を行うことにより、動いている被写体のみ流れている画像(尾引き効果)を得ることが可能であるが、三脚が使えないなどカメラを固定できない状況における撮影では、手振れにより像が全体にブレてしまう。
このようなブレを補正する手法としてとして、レーザージャイロ等により加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出し、この検出結果に対して適宜演算処理し、撮影光軸を偏心させる補正光学装置を駆動することにより像振れ補正を行う光学防振システムや、手振れが生じない程度の露光時間で複数回撮影を繰り返し、これらの撮影により得られた画像に対して画像のズレを修正しながら合成して長い露光時間の撮影画像(合成画像)を得る方法がある(例えば、特許文献1)。
特開平5−7336号公報
最近のデジタルカメラは、銀塩コンパクトカメラに比べて小型化が進んでおり、特にSXGAクラスの撮像素子を持つカメラは携帯電子機器(例えば、携帯電話)に内蔵されるほど小型になってきている。
このような中で、上述した光学防振システムをカメラに搭載しようとすると、振れ補正光学装置をより一層小型化するか、レーザージャイロ等の振動検出部を小型化する必要がある。
しかし、振れ補正光学装置では、補正レンズを支持し、これを高精度に駆動してゆく必要があるために小型化には限度がある。また、現在使用されている振動検出部は、ほとんどが慣性力を利用するものなので、振動検出部を小型化すると検出感度が低下し、精度の良い振れ補正ができないという問題がある。
さらに、カメラに加わる振れとしては、所定の軸を中心とする角度振れと、カメラを平行に揺らすシフト振れがあり、角度ぶれは光学防振システムで補正可能であるがシフト振れ対策は困難である。特に、カメラが小型になるほどこのシフト振れは大きくなる傾向がある。
一方、上記特許文献1に示すような防振方法においては、1枚の画像の中にブレが生じないくらいの高速シャッターを用いるため、複数回撮影を繰り返し画像を合成しても、前述したような流し撮り効果や尾引き効果を出した画像を得ることができない。
そこで、本発明の目的は、銀塩カメラの防振システムやビデオカメラの防振システムとは異なるデジタルカメラ向けの小型の防振システムを提供することにある。
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備え、前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う。
また、本発明の撮像装置は、複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備え、前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う。
また、本発明の撮像装置は、複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段と、前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第1のモードと、前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第2のモードとを切り替える切替手段とを具備する。
また、本発明の撮像装置における制御方法は、複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備える撮像装置における制御方法であって、前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う。
また、本発明の撮像装置における制御方法は、複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備える撮像装置における制御方法であって、前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う。
また、本発明の撮像装置における制御方法は、複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備える撮像装置における制御方法であって、前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第1のモードと、前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第2のモードとを切り替える切替工程とを備える。
以上説明したように、第1の発明によれば、カメラをパンしながら撮影するとき画像が流れない程度の露出時間で複数回撮影を繰り返し、複数の撮影により得られた画像に対して主被写体においてはズレをなくすよう画像合成し、主被写体以外の被写体においては移動した軌跡を補間するよう画像合成することにより流し撮り効果を得ることができ、かつ手振れを除去した画像を得ることができる。
また、第2の発明によれば、手振れが生じない程度の露光時間で複数回撮影を繰り返し、この複数の撮影により得られた画像に対して主被写体以外の被写体においてはズレをなくすよう画像合成し、主被写体においては移動した軌跡を補間するよう画像合成することにより尾引き効果を得られ、かつ手振れを除去した画像を得ることができる。
以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
尚、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
また、本発明は、後述する実施形態である撮像装置の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの構成の一例を示すブロック図である。なお、第1の実施形態に係る撮像装置は、デジタルカメラに限らず、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、カメラ付きコンピュータ等でも実現することができる。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの構成の一例を示すブロック図である。なお、第1の実施形態に係る撮像装置は、デジタルカメラに限らず、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、カメラ付きコンピュータ等でも実現することができる。
撮影レンズ11から入射した光束(撮影光)は、絞り13aで光量制限された後に、シャッター12aを通り撮像部17に結像する。撮像部19は、CMOSイメージセンサーやCCDイメージセンサーなどの撮像素子を用いて受光した光を画像信号に変換する。
撮影レンズ11は複数の光学レンズ群により構成され、これらのレンズ群のうち一部又は全部がAF駆動モータ14aからの駆動力を受けて光軸10上を移動し、所定の合焦位置に停止することで焦点調節を行う。AF駆動モータ14aは焦点駆動部14bからの駆動信号を受けることで駆動する。
また、撮影レンズ11のうち一部の光学レンズ群は、ズーム駆動モータ15aからの駆動力を受けて光軸10上を移動し、所定のズーム位置に停止することで撮影画角を変更する。ズーム駆動モータ15aは、ズーム駆動部15bからの駆動信号を受けることで駆動する。
絞り13aは、複数の絞り羽根を有しており、これらの絞り羽根は、絞り駆動部13bからの駆動力を受けることで作動して光通過口となる開口面積(絞り口径)を変化させる。シャッター12aは、複数のシャッター羽根を有しており、これらのシャッター羽根は、シャッター駆動部12bからの駆動力を受けることで光通過口となる開口部を開閉する。これにより、撮像部17に入射する光束を制御する。
焦点駆動部14b、ズーム駆動部15b、絞り駆動部13b、シャッター駆動部12bは、撮影制御部18により制御されている。
撮影制御部18には、シャッターボタン12c、絞り操作部13c、ズーム操作部15c、後述する防振効果選択部120及び被写体操作部121からの操作信号が入力されるようになっており、デジタルカメラの撮影状態に合わせて上記操作信号を各々焦点駆動部14b、ズーム駆動部15b、絞り駆動部13b、シャッター駆動部12b、に与えて撮影条件を設定し、撮影を行うようにしている。なお、シャッターボタン12cは、半押しでオンになる第1レリーズスイッチ(SW1)と全押しでオンになる第2のレリーズスイッチ(SW2)とを有する。
なお、絞り13aの開口径は、通常は撮影時にデジタルカメラ側で自動的に設定するために、絞り操作部13cは不要であるが、撮影者が任意に撮影条件を設定する時のために設けられている。
撮影制御部18は、後述する画像処理部111に取り込まれたデジタル画像信号に基づいて被写体輝度の測定(測光)を行い、この測光結果に基づいて絞り13aの絞り口径とシャッター12aの閉じタイミング(露光時間)を定めている。また、撮影制御部18は、焦点駆動部14bを駆動させながら、画像処理部111からの出力に基づいて撮影レンズ11の合焦位置を求めている。
撮像部17から出力された画像信号は、A/D変換器110によりデジタル画像信号に変換されて画像処理部111に入力される。画像処理部111は、A/D変換器110からのデジタル画像信号から撮影画像に対応する画像データを生成する。
そして、画像処理部111で生成された画像データは、画像切替部112を介して表示部117及び記録部119に入力される。表示部117は、画像データを液晶表示器等の表示器に表示する。記録部119は、画像データを圧縮してメモリカード等の記憶媒体に記録する。
以上説明した動作において、手振れを除去した流し撮り効果を得たい場合には、撮影者は防振効果操作部120を操作して防振システムを「流し撮り」にし、以下の動作に切り替える。
まず、撮影者がシャッターボタン12cを半押しすると、撮影準備動作(焦点調節動作や測光動作等)が開始される。測光動作により得られた測光値に基づいてシャッター12aの閉じタイミング(露光時間)と絞り13aの絞り口径を設定する。そこで、この露光時間を複数の短い露光時間に分割し、この分割した数だけ撮影を繰り返す。このように短い露光時間に分割すると、露光により得られる1枚1枚の画像は露出不足になるが、これらの画像には手振れの影響が少ない画像となる。
そして、複数の画像を撮影終了後に合成して1枚の画像にすることで露出を改善する。
しかし、複数の画像を撮影するとき、複数の撮影により得られた各画像においては手振れの影響が生じていなくても、連続撮影中の手振れにより各画像間における構図は微妙にズレている場合がある。ここで、これらの画像をこのまま合成すると、合成された画像は各画像における構図がズレ分だけぶれた画像になってしまう。
本実施形態においては、連続撮影に応じて撮像部17から撮影ごとに複数出力される画像信号は、A/D変換器110でデジタル画像信号に変換されてから画像処理部111にて所定の画像処理が施される。
一方、防振効果操作部120を操作して防振システムを「流し撮り」にすることを撮影制御部18に指示した場合には、被写体選択部121により、予め主被写体が画面上どこに映し出されるかを選択しておく。この被写体選択部を構成するものとして十字キーと選択ボタン、決定ボタンが含まれていれば画面上どこでも自由に選択できる。ここではこの被写体選択部により画面中央部が予め選択されているとする。また、この被写体選択部121により被写体を選択する行為は、撮影が終了して複数の画像のうち少なくとも1枚の画像の中から主被写体を選択してもよい。
例えば、図2のように、フレーム121a中の中央部分で、道路122a上を走っていく車を捕らえ、デジタルカメラをパンしながら流し撮り撮影を行おうとした場合、125の枠を被写体選択部により描くことにより選択範囲を指定する。
そして、画像処理部111からの画像データは画像切替部112を介してメモリ113に入力される。
メモリ113は、連続的に撮影された複数の画像を記憶しておく。
ズレ検出部114は、被写体選択部121により選択されている枠内の、メモリ113に記憶された画像内における画面特徴点を抽出し、この特徴点の撮影画面内における位置座標を割り出す。
例えば、図3に示すようにフレーム121bにおいて道路122b上を車123bが走行していき、撮影者は道路122b上の車123bを車が進む方向と同じ方向かつ同じスピードになるよう心がけて撮影する。しかしデジタルカメラをパンするスピードが車123bのスピードと一致しなかったり、手振れにより車123bが走行していく方向とは違う方向に振れたりすることがあり、複数枚撮影するとフレーム121cのようにフレーム121bに対して構図がずれた画像が撮影されることがある。
ここで、ズレ検出部114は、被写体選択部121により選択されている枠125内に位置する車123bのうち輝度の高い点である窓126bのエッジ127bをエッジ検出により特徴点として取り出し、この特徴点127bと、フレーム121cにおける特徴点127cと比較し、この差分を補正(座標変換)する。
図3では、フレーム121bの特徴点127bを矢印128のようにフレーム121cの特徴点127cに重ねるようにして、フレーム121cを座標変換する。
ここでは複数撮影された画像のうち1枚目の画像フレーム121bと2枚目の画像フレーム121cの撮影での特徴点の変化を求めたが、それ以降の画像に関しても同様にして各画像の特徴点の変化を求めていく。
なお、特徴点は1箇所だけ選択するのではなく、複数のポイントを選択しておき、これらのポイントの動きベクトルの平均値、又はスカラーの最小値を特徴点の変化としてもよい。
そして、座標変換部115で座標変換された各画像は、画像合成部116に出力されて各画像が図4のように1枚の画像に合成される。
以上のように、図4の合成された画像において、主被写体である車123dは座標変換により一致したものとなるが、デジタルカメラをパンしていることと、前述したように手振の影響が少ない程度のシャッタースピードで撮影されているため、木129b、129cなど背景にある主被写体以外の被写体は一致せず、飛び飛びのものとなってしまう。そこで、飛び飛びに写っている被写体、ここでは、木129bと129cを流れているように合成する方法を図5を用いて以下に説明する。
図5において、フレーム121b中の被写体選択枠125の枠外の特徴点を抽出する。ここでは、被写体選択枠125の枠外の被写体のうち輝度、色相、彩度、明度が総合的に高い点である木129bのエッジ130b、131b、132bをエッジ検出により特徴点として取り出し、記憶させる。このエッジ検出により得られている輝度、色相、彩度、明度のレベルから背景の被写体である木129bを抜き出す。そして、先に記憶させた特徴点と同じ特徴をもった点をフレーム121cの画面全体からエッジ検出により抽出し(130c、131c、132c)、そのエッジの軌跡を各エッジ間を直線で結ぶことにより木129bがどの方向にどれだけ移動しているか予測する。エッジ130bと130cの軌跡は矢印133、エッジ131bと131cの軌跡は矢印134、エッジ135bと135cの軌跡は矢印135である。そして、その軌跡に沿って同じ輝度、色相、彩度、明度で画像を補間することにより図6のように木129bが129cまで流れているかのように描画できる。但し、この木129bを129cまで描画するとき主被写体である車123dは補間しないようにすることにより、主被写体が背景よりつぶされてしまうことを保護する。主被写体である車123dの範囲は、エッジ検出により同じエッジであると判断されたエッジが複数存在しない被写体であることより決定することができる(既に一致画像になっているということである。)。
画像合成部116で合成された画像データは、画像切替部112を介して表示部117及び記録部119に入力される。表示部117は、画像データを液晶表示器等の表示器に表示する。記録部119は、画像データを圧縮してメモリカード等の記憶媒体に記録する。
図7は、第1の実施形態に係るデジタルカメラの画像撮影処理を示すフローチャートであり、このフローはデジタルカメラの電源がオンになったときにスタートする。
ステップS1001では、シャッターボタン12cが半押されるまで待機し、第1レリーズスイッチ(SW1)がオンになるとステップS1002に進む。
ステップS1002では、撮像部17において撮像が行われる。撮影制御部18は、画像処理部111からの出力に基づいて画像のコントラストを検出しながら、AF駆動モータ14aを駆動して撮影レンズ11を光軸方向に移動させる。
そして、もっともコントラストが高かった時点で撮影レンズ11の駆動を停止させることにより撮影光学系を合焦状態とする(山登り方式によるAF)。なお、位相差検出により焦点調節を行うこともできる。
また、撮影制御部18は、同時に撮像部17の出力に基づいて被写体の明るさを求める。
ステップS1003では、撮影者が防振効果操作部120を「流し撮り」にしているか否かを判別し、「流し撮り」にしているときはステップS1004に進み、それ以外の時はステップS1018に進む。
先ず始めに防振操作部120を「流し撮り」にしている場合のフローについて説明する。
ステップS1004では、ステップS1002で求めた被写体の明るさ等の撮影条件から撮影する枚数と各々の露光時間を求める。
ここでの撮影条件とは、
・被写体の明るさ
・撮影光学系の焦点距離
・撮影光学系の明るさ(絞りの値)
・撮像素子の感度
の4点である。
・被写体の明るさ
・撮影光学系の焦点距離
・撮影光学系の明るさ(絞りの値)
・撮像素子の感度
の4点である。
例えば、撮像部17の感度がISO100に設定されていたとする。
被写体の明るさを測定(測光)し、この測光結果に基づいて適正に露光するためには、絞り13aを全開(例えばf4.0)にするとともにシャッター12aの閉じタイミング、すなわち露光時間を1/50秒にする必要があるとする。
ここで、撮影光学系の焦点距離が35mmフィルム換算で100mmであるとき、露光時間を1/50秒とする撮影では手振れにより像振れが発生するおそれがあるので、手振れが生じないように露光時間を1/100秒に設定して2回撮影を行うように設定する。
一方、撮影焦点距離が400mmであるときには、手振れが生じないように露光時間を1/500秒に設定して10回撮影を行うように設定する。
このように複数枚撮影を行う時の露光時間を撮影条件に合わせて決定し、さらに何枚撮影するかも撮影条件に合わせて設定する。
同一被写体を複数枚に分けて撮影するとしても、各撮影の露光条件はなるべく適正露光に近い方が撮像部17において正確な情報が撮像できる。
このため、暗い被写体の場合や、撮影レンズが絞り込んでおり暗い場合、撮像部19の感度が低く設定されている場合には、複数撮影といえども各撮影の露光時間はなるべく長くして有効な露光条件にする。
但し、あまり露光時間を長くすると、手振れによる画像劣化の影響が像面に表れるため、上述したように撮影光学系の焦点距離が35mmフィルム換算で100mmであるときは手振れが生じないように約焦点距離分の一に等しい露光時間である1/100秒に設定している。
そして、その露光時間では足りない分を撮影枚数で補間している。
焦点距離が長い場合には、さらに露光時間を短くしないと手ぶれによる像劣化が生ずるのでさらに露光時間を短くして、その分撮影枚数を増やして露出補間を行う。
このように複数枚撮影における露光時間は、撮影被写体が暗いほど、また撮影レンズが暗いほど長くなり、撮像部17の感度が低いほど長くなり、レンズの焦点距離が長いほど短くなる。
そして、複数枚撮影における撮影枚数は、撮影被写体が暗いほど、また撮影レンズが暗いほど多くなり、撮像素子の感度が低いほど多くなり、レンズの焦点距離が長いほど多くなる。
以上の計算が終了した後で、防振モード(複数回撮影モード)が設定されたことを表示部117に表示すると同時に、求めた撮影枚数を表示部117に表示して撮影者に知らせる。
ステップS1005では、シャッターボタン12cが全押しされたか否かを判定する。シャッターボタン12cが全押しされた場合、第2レリーズスイッチ(SW2)はオンになる。
ステップS1006では、撮影した画像を一旦メモリ113に記憶しておく。
ステップS1007では、すべての撮影が完了するまでステップS1006、S1007を循環して待機する。
そして、撮影が完了するとステップS1008に進む。
ステップS1008では、被写体操作部121により予め設定されている被写体選択枠(例えば、図3の125)内の画像(例えば、図3の車123b)の中から特徴的な像(特徴点)をズレ検出部114が抽出し、その像の座標を求める。
ステップS1009では、座標変換部115が各画像の座標変換を行う。ここで、最初の1枚の画像(第1の画像)のみ座標の変換は行わない。すなわち、この第1の画像を座標変換の際の基準とする。
ステップS1010では、2枚目以降の画像(第2の画像)のうちすべての画像について座標変換が終了するまでステップS1008、1009を循環して待機し、すべての画像の座標変換が完了するとステップS1011に進む。
ステップS1011では、第1の画像(図5のフレーム121b)の被写体操作部121により予め設定されている被写体選択枠(例えば図5の125)外の画像(例えば、図5の木129b)の中から特徴的な像(特徴点)をズレ検出部114が抽出し、その像の座標を求める。そのときに、その抽出点の輝度、色相、彩度、明度を記憶しておき、これらの特徴と同じ点をグループ化して抽出することにより木129bの画像を抽出する。そして、先に記憶されている抽出点と同じ特徴をもった点を第2の画像群の中(図5フレーム121c)からズレ検出部114が抽出し、その木129bの画像が移動した軌跡を算出する。
ステップS1012にてステップS1011にて算出された軌跡をたどるように、各点の輝度、色相、彩度、明度により画像を補間していくことにより図5の木129bが木129cまで流れているような画像を生成する。
ステップS1013では、第1の画像から第2の画像のうちすべての画像について補間作業が終了するまでステップS1011、1012を循環して待機し、すべての画像の座標変換が完了するとステップS1014に進む。
ステップS1014では、第1の画像と座標変換された第2の画像群の各画像との合成を行う。
ここで、画像の合成は各画像の対応する座標の値を加算平均することで行い、画像内のランダムノイズは加算平均することで減少させられる。そして、ノイズの減少した画像をゲインアップして露出の適正化を図る。
ステップS1015では、合成された画像のうち各画像が構図ブレにより重ならなかった領域(図5の領域140)をカットし、元のフレームの大きさになるように画像を拡散補間する。
ステップS1016では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データを表示部117に表示する。
ステップS1017では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データをメモリカード等の記録媒体に記録する。
ステップS1018では、スタートに戻る。
なお、ステップS1018の段階でまだ継続してシャッターボタン12cが半押し操作されSW1がオンになっているときは、そのままステップS1001、S1002、S1003、S1004と再度フローチャートを進める。
また、ステップS1018の段階でシャッターボタン12cが全押し操作されSW2がオンになっているときには、スタートに戻らずステップS1017で待機する。
次に、ステップS1003で防振効果操作部120がオフの場合のときに流れるフローチャートについて説明する。
ステップS1003において、防振操作部120がオフと判断されたときには、ステップS1020に進む。
ステップS1020では、シャッターボタン12cが全押し操作され、SW2がオンになるまでステップS1001からステップS1020を循環して待機する。
ステップS1021では、通常の撮影(一回の露光で有効な露光条件を形成する通常撮影モード)が完了する迄待機し、露光完了と共にステップS1016に進む。
ステップS1016では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データを表示部117に表示する。
ステップS1017では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データをメモリカード等の記録媒体に記録する。
ステップS1018では、スタートに戻る。
[第2の実施形態]
第1の実施形態においては被写体操作部121により設定された被写体選択枠の内側にある被写体を一致するようにズレ検出部114による特徴点の抽出により画像を合成し、その枠の外にある被写体は流れるように補間処理を行う方法を述べてきた(主被写体が止まって、背景が流れて撮影される「流し撮り」効果撮影)。
[第2の実施形態]
第1の実施形態においては被写体操作部121により設定された被写体選択枠の内側にある被写体を一致するようにズレ検出部114による特徴点の抽出により画像を合成し、その枠の外にある被写体は流れるように補間処理を行う方法を述べてきた(主被写体が止まって、背景が流れて撮影される「流し撮り」効果撮影)。
本実施形態では、被写体操作部121により設定された被写体選択枠の外側にある被写体を一致するようにズレ検出部114による特徴点の抽出により画像を合成し、その枠の中にある被写体には流れるように補間処理を行う方法を述べる(主被写体が流れて、背景がとまっている「尾引き」効果撮影)。
第2の実施形態に係るデジタルカメラの構成は、第1の実施形態(図1)と同様であり、本実施形態では異なる効果、即ち、「尾引き」効果を得る方法について説明する。
第1の実施形態と同じ手段を有する撮像装置において、手振れを除去した尾引き効果を得たい場合には、撮影者は防振効果操作部120を操作して防振システムを「尾引き」にし、以下の動作に切り替える。
まず、撮影者がシャッターボタン12cを半押しすると、撮影準備動作(焦点調節動作や測光動作等)が開始される。測光動作により得られた測光値に基づいてシャッター12aの閉じタイミング(露光時間)と絞り13aの絞り口径を設定する。そこで、この露光時間を複数の短い露光時間に分割し、この分割した数だけ撮影を繰り返す。このように短い露光時間に分割すると、露光により得られる1枚1枚の画像は露出不足になるが、これらの画像には手振れの影響が少ない画像となる。
そして、複数の画像を撮影終了後に合成して1枚の画像にすることで露出を改善する。
しかし、複数の画像を撮影するとき、複数の撮影により得られた各画像においては手振れの影響が生じていなくても、連続撮影中の手振れにより各画像間における構図は微妙にズレている場合がある。ここで、これらの画像をこのまま合成すると、合成された画像は各画像における構図がズレ分だけぶれた画像になってしまう。
本実施形態において、連続撮影に応じて撮像部17から撮影ごとに複数出力される画像信号は、A/D変換器110でデジタル画像信号に変換されてから画像処理部111にて所定の画像処理が施される。
一方、防振効果操作部120を操作して防振システムを「尾引き」にすることを撮影制御部18に伝えた場合には、被写体選択部121により、予め主被写体が画面上どこに映し出されるかを選択しておく。この被写体選択部を構成するものとして十字キーと選択ボタン、決定ボタンが含まれていれば画面上どこでも自由に選択できる。ここではこの被写体選択部により画面中央部が予め選択されているとする。また、この被写体選択部121により被写体を選択する行為は、撮影が終了して複数の画像のうち少なくとも1枚の画像の中から主被写体を選択してもよい。
例えば、図8のように、フレーム141a中の画面下半分部分で、道路142a上を走っていく車を定点撮影を行うことにより尾引き撮影を行おうとした場合、145の枠を被写体選択部により描き選択範囲を指定する。
そして画像処理部111からの画像データは画像切替部112を介してメモリ113に入力される。
メモリ113は、撮影された複数の画像すべてを記憶しておく。
ズレ検出部114は、被写体選択部121により選択されている枠外の、メモリ113に記憶された画像内における画面特徴点を抽出し、この特徴点の撮影画面内における位置座標を割り出す。
例えば図9に示すようにフレーム141bにおいて道路142b上を車143bが走行していくシーンを定点撮影する場合、撮影者は三脚などデジタルカメラを固定できない環境下において、手持ちでデジタルカメラを動かさないよう心がけて撮影しても、手持ちである以上、複数枚撮影するとフレーム141cのようにフレーム141bに対して構図がずれた画像が撮影されることがある。
ズレ検出部114は、被写体選択部121により選択されている枠145の枠外に位置する家144bのうち輝度の高い点である窓146bのエッジ147bをエッジ検出により特徴点として取り出し、この特徴点147bと、フレーム141cにおける特徴点147cと比較し、この差分を補正(座標変換)する。
図9では、フレーム141bの特徴点147bを矢印148のようにフレーム141cの特徴点147cに重ねるようにして、フレーム141cを座標変換する。
ここでは複数撮影された画像のうち1枚目の画像フレーム141bと2枚目の画像フレーム141c撮影の特徴点の変化を求めたが、それ以降の画像に関しても同様にして各画像の特徴点の変化を求めていく。
なお、特徴点は1箇所だけ選択するのではなく、複数のポイントを選択しておき、これらのポイントの動きベクトルの平均値、又はスカラーの最小値を特徴点の変化としてもよい。
座標変換部115で座標変換された各画像は、画像合成部116に出力されて各画像が図10のように1枚の画像に合成される。
以上のように合成された画像は、主被写体でない家144は座標変換により一致したものとなるが、前述したように手振の影響が少ない程度のシャッタースピードで撮影されていることと、動作のある被写体(ここでは車)が画面上にあることにより、主被写体である車143b、143cは一致せず、飛び飛びのものとなっている。そこで、飛び飛びに写っている車143bと143cを流れているように合成する方法を図11を用いて以下に説明する。
先ず、先に説明した家144b、144cを一致させた合成画像を生成するときに用いたフレーム141bの中の被写体選択枠145bの枠内の特徴点を抽出する。ここでは、被写体選択枠145bの枠内の中で輝度、色相、彩度、明度が総合的に高い点である車143bの窓のエッジ150b、車143bのテールランプ151b、図示はしていないが、その他の特徴点をエッジ検出により特徴点として取り出し、記憶させる。このエッジ検出により得られている輝度、色相、彩度、明度のレベルから主被写体である車143bを抜き出す。そして、先に記憶させた特徴点と同じ特徴をもった点をフレーム141cの画面全体からエッジ検出により抽出し(150c、151c)、そのエッジの軌跡を各エッジ間を直線で結ぶことにより車143bがどの方向にどれだけ移動しているか予測する。エッジ150bと150cの軌跡は矢印153、エッジ151bと151cの軌跡は矢印154である。そして、その軌跡に沿って同じ輝度、色相、彩度、明度で画像を補間することにより図12のように車143bが143cまで流れているかのように描画できる。
画像合成部116で合成された画像データは、画像切替部112を介して表示部117及び記録部119に入力される。表示部117は、画像データを液晶表示器等の表示器に表示する。記録部119は、画像データを圧縮してメモリカード等の記憶媒体に記録する。
次に、図7を参照して本実施形態に係るデジタルカメラの画像撮影処理を説明する。
本実施形態に係るデジタルカメラの画像撮影処理をまとめたフローチャートは図7と同様であり、第1の実施形態と異なるところは、被写体操作部121により選択された被写体選択枠(例えば図9の145b)の外にある被写体を一致させ(第1の実施形態では被写体選択枠の中)、被写体選択枠の中にある被写体を流れたように補間させる(第1の実施形態では被写体選択枠の外)というところが違う。被写体を一致させる合成方法や、被写体を流れるように補間方法は前述した第1の実施形態と同じ方法である。
ステップS1001では、第1レリーズスイッチ(SW1)がオンになるとステップS1002に進む。
ステップS1002では、撮像部17において撮像が行われる。撮影制御部18は、画像処理部111からの出力に基づいて画像のコントラストを検出しながら、AF駆動モータ14aを駆動して撮影レンズ11を光軸方向に移動させる。
そして、もっともコントラストが高かった時点で撮影レンズ11の駆動を停止させることにより撮影光学系を合焦状態とする(山登り方式によるAF)。なお、位相差検出により焦点調節を行うこともできる。
また、撮影制御部18は、同時に撮像部17の出力に基づいて被写体の明るさを求める。
ステップS1003では、撮影者が防振効果操作部120を「尾引き」にしているか否かを判別し、「尾引き」にしているときはステップS1004に進み、それ以外の時はステップS1018に進む。
先ず始めに防振操作部120を「尾引き」にしている場合のフローチャートについて説明する。
ステップS1004では、ステップS1002で求めた被写体の明るさ等の撮影条件から撮影する枚数と各々の露光時間を求める。
ここでの撮影条件とは、
・被写体の明るさ
・撮影光学系の焦点距離
・撮影光学系の明るさ(絞りの値)
・撮像素子の感度
の4点である。
・被写体の明るさ
・撮影光学系の焦点距離
・撮影光学系の明るさ(絞りの値)
・撮像素子の感度
の4点である。
例えば、撮像部17の感度がISO100に設定されていたとする。
被写体の明るさを測定(測光)し、この測光結果に基づいて適正に露光するためには、絞り13aを全開(例えばf2.8)にするとともにシャッター12aの閉じタイミング、すなわち露光時間を1/50秒にする必要があるとする。
ここで、撮影光学系の焦点距離が35mmフィルム換算で100mmであるとき、露光時間を1/50秒とする撮影では手振れにより像振れが発生する恐れがあるので、手振れが生じないように露光時間を1/100秒に設定して2回撮影を行うように設定する。
一方、撮影焦点距離が400mmであるときには、手振れが生じないように露光時間を1/500秒に設定して10回撮影を行うように設定する。
このように複数枚撮影を行う時の露光時間を撮影条件に合わせて決定し、さらに何枚撮影するかも撮影条件に合わせて設定する。
同一被写体を複数枚に分けて撮影するとしても、各撮影の露光条件はなるべく適正露光に近い方が撮像部17において正確な情報が撮像できる。
このため、暗い被写体の場合や、撮影レンズが絞り込んでおり暗い場合、撮像部19の感度が低く設定されている場合には、複数撮影といえども各撮影の露光時間はなるべく長くして有効な露光条件にする。
但し、あまり露光時間を長くすると、手振れによる画像劣化の影響が像面に表れるため、上述したように撮影光学系の焦点距離が35mmフィルム換算で100mmであるときは手振れが生じないように約焦点距離分の一に等しい露光時間である1/100秒に設定している。
そして、その露光時間では足りない分を撮影枚数で補間している。
焦点距離が長い場合には、さらに露光時間を短くしないと手ぶれによる像劣化が生ずるのでさらに露光時間を短くして、その分撮影枚数を増やして露出補間を行う。
このように複数枚撮影における露光時間は、撮影被写体が暗いほど、また撮影レンズが暗いほど長くなり、撮像部17の感度が低いほど長くなり、レンズの焦点距離が長いほど短くなる。
そして、複数枚撮影における撮影枚数は、撮影被写体が暗いほど、また撮影レンズが暗いほど多くなり、撮像素子の感度が低いほど多くなり、レンズの焦点距離が長いほど多くなる。
以上の計算が終了した後で、デジタルカメラのファインダ内に設けられた表示部やデジタルカメラの外装に設けられた液晶表示部に、防振モード(複数回撮影モード)が設定されたことを表示すると同時に、求めた撮影枚数を表示して撮影者に知らせる。
ステップS1005では、シャッターボタン12cが全押しされたか否かを判定する。シャッターボタン12cが全押しされた場合、第2レリーズスイッチ(SW2)はオンになる。この場合はステップ1006に進む。
ステップS1006では、撮影した画像を一旦メモリ113に記憶しておく。
ステップS1007では、すべての撮影が完了するまでステップS1006、S1007を循環して待機する。
そして、撮影が完了するとステップS1008に進む。
ステップS1008では、被写体操作部121により予め設定されている被写体選択枠(例えば図9の145)の外の画像(例えば図9の家144b)の中から特徴的な像(特徴点)をズレ検出部114が抽出し、その像の座標を求める。
ステップS1009では、座標変換部115が各画像の座標変換を行う。ここで、最初の1枚の画像(第1の画像)のみ座標の変換は行わない。すなわち、この第1の画像を座標変換の際の基準とする。
ステップS1010では、第2の画像のうちすべての画像について座標変換が終了するまでステップS1008、1009を循環して待機し、すべての画像の座標変換が完了するとステップS1011に進む。
ステップS1011では、1枚目に撮影された画像(第1の画像(図11フレーム141b))の被写体操作部121により予め設定されている被写体選択枠(例えば図11の145)中の画像(例えば図11の車143b)の中から特徴的な像(特徴点)をズレ検出部114が抽出し、その像の座標を求める。そのときに、その抽出点の輝度、色相、彩度、明度を記憶しておき、これらの特徴と同じ点をグループ化して抽出することにより車143bの画像を抽出する。そして、先に記憶されている抽出点と同じ特徴をもった点を2枚目以降の画像(第2の画像)群の中(図11のフレーム141c)からズレ検出部114が抽出し、その車143bの画像が移動した軌跡を算出する。
ステップS1012にてステップS1011にて算出された軌跡をたどるように、各点の輝度、色相、彩度、明度により画像を補間していくことにより図11の車143bが車143cまで流れているような画像を生成する。
ステップS1013では、第1の画像から第2の画像のうちすべての画像について補間作業が終了するまでステップS1011、1012を循環して待機し、すべての画像の座標変換が完了するとステップS1014に進む。
ステップS1014では、第1の画像と座標変換された第2の画像群の各画像との合成を行う。
ここで、画像の合成は各画像の対応する座標の値を加算平均することで行い、画像内のランダムノイズは加算平均することで減少させられる。そして、ノイズの減少した画像をゲインアップして露出の適正化を図る。
ここで、画像の合成は各画像の対応する座標の値を加算平均することで行い、画像内のランダムノイズは加算平均することで減少させられる。そして、ノイズの減少した画像をゲインアップして露出の適正化を図る。
ステップS1015では、合成された画像のうち各画像が構図ブレにより重ならなかった領域(図11の領域160)をカットし、元のフレームの大きさになるように画像を拡散補間する。
ステップS1016では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データを表示部117に表示する。
ステップS1017では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データをメモリカード等の記録媒体に記録する。
ステップS1018では、スタートに戻る。
なお、ステップS1018の段階でまだ継続してシャッターボタン12cが半押し操作されSW1がオンになっているときは、そのままステップS1001、S1002、S1003、S1004と再度フローチャートを進めてゆく。
また、ステップS1018の段階でシャッターボタン12cが全押し操作されSW2がオンになっているときには、スタートに戻らずステップS1017で待機する。
次に、ステップS1003で防振効果操作部120がオフの場合のフローチャートについて説明する。
ステップS1003において、防振操作部120がオフと判断されたときには、ステップS1020に進む。
ステップS1020では、シャッターボタン12cが全押しされたか否かを判定する。シャッターボタン12cが全押しされた場合、第2レリーズスイッチ(SW2)はオンになる。この場合はステップS1021に進む。
ステップS1021では、通常の撮影(一回の露光で有効な露光条件を形成する通常撮影モード)が完了する迄待機し、露光完了と共にステップS1016に進む。
ステップS1016では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データを表示部117に表示する。
ステップS1017では、画像処理部111で生成された画像データ又は画像合成部116で合成された画像データをメモリカード等の記録媒体に記録する。
ステップS1018では、スタートに戻る。
121a,121b,121c フレーム
122a,122b,122c 道路
123b,123c,123d 車
125 被写体選択枠
126b,126c 車の窓
127b,127c 車の窓の特徴点(エッジ)
128 座標変換方向
129b,129c 木
130b,130c 木の特徴点その1
131b,131c 木の特徴点その2
132b,132c 木の特徴点その3
133 木の特徴点その1の座標移動軌跡
134 木の特徴点その2の座標移動軌跡
135 木の特徴点その3の座標移動軌跡
140 2枚の画像が重ならない領域
141a、141b、141c フレーム
142a、142b、142c 道路
143b、143c 車
144b、144c 家
145 被写体選択枠
146b,146c 家の窓
147b,147c 家の窓の特徴点(エッジ)
148 :座標変換方向
150b,150c 車の特徴点その1
151b,151c 車の特徴点その2
153 車の特徴点その1の座標移動軌跡
154 車の特徴点その2の座標移動軌跡
160 2枚の画像が重ならない領域
122a,122b,122c 道路
123b,123c,123d 車
125 被写体選択枠
126b,126c 車の窓
127b,127c 車の窓の特徴点(エッジ)
128 座標変換方向
129b,129c 木
130b,130c 木の特徴点その1
131b,131c 木の特徴点その2
132b,132c 木の特徴点その3
133 木の特徴点その1の座標移動軌跡
134 木の特徴点その2の座標移動軌跡
135 木の特徴点その3の座標移動軌跡
140 2枚の画像が重ならない領域
141a、141b、141c フレーム
142a、142b、142c 道路
143b、143c 車
144b、144c 家
145 被写体選択枠
146b,146c 家の窓
147b,147c 家の窓の特徴点(エッジ)
148 :座標変換方向
150b,150c 車の特徴点その1
151b,151c 車の特徴点その2
153 車の特徴点その1の座標移動軌跡
154 車の特徴点その2の座標移動軌跡
160 2枚の画像が重ならない領域
Claims (7)
- 複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、
被写体を選択する選択手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備え、
前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行うことを特徴とする撮像装置。 - 複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、
被写体を選択する選択手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備え、
前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行うことを特徴とする撮像装置。 - 複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、
被写体を選択する選択手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段と、
前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第1のモードと、前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第2のモードとを切り替える切替手段とを具備することを特徴とする撮像装置。 - 複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、
前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備える撮像装置における制御方法であって、
前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行うことを特徴とする制御方法。 - 複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備える撮像装置における制御方法であって、
前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行うことを特徴とする制御方法。 - 複数の画像の動き情報を検出する検出手段と、被写体を選択する選択手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像を平面座標内で位置変換する画像移動手段と、前記検出手段の検出情報に基づいて、前記複数の画像間を補間処理する補間手段とを備える撮像装置における制御方法であって、
前記選択手段により選択された被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体以外の被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第1のモードと、前記選択手段により選択された被写体以外の被写体には前記画像移動手段により一致するように画像合成を行い、前記選択された被写体には前記補間手段により画像間を補間するように画像合成を行う第2のモードとを切り替える切替工程とを備えることを特徴とする制御方法。 - 請求項4乃至6のいずれか1項に記載の制御方法を、撮像装置のコンピュータに実行させるためのプログラム。
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