JP2011154194A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＦエリア内の評価対象から不要被写体を含む画像を除外すること。
【解決手段】制御装置１０４は、撮影画面内に設定された複数のＡＦエリア内の画像の色相成分のエッジを検出し、検出した色相成分のエッジに基づいて、ＡＦエリア内から不要被写体が含まれる範囲の画像を除外する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

次のような撮像装置が知られている。この撮像装置は、最至近に存在する被写体に合焦するように焦点調節を行う（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２９３１４６号公報

しかしながら、従来の撮像装置では、最至近に合焦させたくない合焦不要被写体が存在する場合でもその合焦不要被写体に合焦してしまうという問題があった。また、主要被写体より無限遠側に高コントラストの合焦不要被写体が存在すると合焦不要被写体の方に合焦してしまう場合もある。

本発明による撮像装置は、撮影画面内に設定された評価エリア内の画像の色相成分のエッジを検出するエッジ検出手段と、エッジ検出手段によって検出された色相成分のエッジに基づいて、評価エリア内から不要被写体が含まれる範囲の画像を除外する除外手段と、除外手段により除外された後の評価エリア内の画像に基づいて、撮影条件の設定を行う撮影条件設定手段とを備えることを特徴とする。
本発明では、除外手段は、水平方向のエッジ間の色相の差、および垂直方向のエッジのズレ量に基づいて、評価エリア内から不要被写体が含まれる範囲の画像を除外するようにしてもよい。
評価エリアは、焦点調節に用いるオートフォーカスエリアであって、撮影条件設定手段は、オートフォーカスエリア内から不要被写体が含まれる画像を除外した後の画像に基づいて焦点調節を行うようにしてもよい。
光学系が備える焦点調節用のレンズを至近側から無限遠側に移動させながら全域スキャンを行なって、各レンズ位置でコントラスト評価値を算出する全域スキャン手段をさらに備え、エッジ検出手段、除外手段、および撮影条件設定手段は、至近側から無限遠側の間でコントラスト評価値のピークが複数検出された場合に、処理を行うようにしてもよい。

本発明によれば、不要被写体に合焦することを防ぐことができる。

カメラ１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。 撮影画像の具体例を示す図である。 コントラスト評価値の算出例を示す図である。 コントラスト評価値の演算処理の流れを示すフローチャート図である。 色相エッジ画像の具体例を示す図である。

図１は、本実施の形態におけるカメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。カメラ１００は、操作部材１０１と、レンズ１０２と、撮像素子１０３と、制御装置１０４と、メモリカードスロット１０５と、モニタ１０６とを備えている。操作部材１０１は、使用者によって操作される種々の入力部材、例えば電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。

レンズ１０２は、複数の光学レンズから構成されるが、図１では代表して１枚のレンズで表している。また、レンズ１０２を構成するレンズには、後述するＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ／自動焦点調整）のためのＡＦレンズ（焦点調節用レンズ）が含まれる。撮像素子１０３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサーであり、レンズ１０２により結像した被写体像を撮像する。そして、撮像によって得られた画像信号を制御装置１０４へ出力する。

制御装置１０４は、撮像素子１０３から入力された画像信号に基づいて所定の画像形式、例えばＪＰＥＧ形式の画像データ（以下、「本画像データ」と呼ぶ）を生成する。また、制御装置１０４は、生成した画像データに基づいて、表示用画像データ、例えばサムネイル画像データを生成する。制御装置１０４は、生成した本画像データとサムネイル画像データとを含み、さらにヘッダ情報を付加した画像ファイルを生成してメモリカードスロット１０５へ出力する。

メモリカードスロット１０５は、記憶媒体としてのメモリカードを挿入するためのスロットであり、制御装置１０４から出力された画像ファイルをメモリカードに書き込んで記録する。また、メモリカードスロット１０５は、制御装置１０４からの指示に基づいて、メモリカード内に記憶されている画像ファイルを読み込む。

モニタ１０６は、カメラ１００の背面に搭載された液晶モニタ（背面モニタ）であり、当該モニタ１０６には、メモリカードに記憶されている画像やカメラ１００を設定するための設定メニューなどが表示される。また、制御装置１０４は、使用者によってカメラ１００のモードが撮影モードに設定されると、撮像素子１０３から時系列で取得した画像の表示用画像データをモニタ１０６に出力する。これによってモニタ１０６にはスルー画が表示される。

制御装置１０４は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路により構成され、カメラ１００を制御する。なお、制御装置１０４を構成するメモリには、ＳＤＲＡＭやフラッシュメモリが含まれる。ＳＤＲＡＭは、揮発性のメモリであって、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用されたり、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。また、フラッシュメモリは、不揮発性のメモリであって、制御装置１０４が実行するプログラムのデータや、プログラム実行時に読み込まれる種々のパラメータなどが記録されている。

本実施の形態では、制御装置１０４は、撮影時にＡＦ（オートフォーカス／自動焦点調節）処理を実行して焦点調節を行う。例えば、制御装置１０４は、使用者によってレリーズボタンが半押しされるとＡＦ処理を実行する。ＡＦの方式には、例えばコントラスト方式や位相差方式があるが、本実施の形態では、コントラスト方式によってＡＦ処理を行う場合について説明する。なお、コントラスト方式による焦点調節とは、撮影画面内に設定された複数のオートフォーカスエリア（ＡＦエリア）を対象として、焦点調節用のＡＦレンズを移動させながらコントラスト評価値を演算し、コントラスト評価値がピークとなるＡＦレンズの位置を合焦位置として検出することによって焦点調節を行う方法である。このコントラスト方式による焦点調節処理は公知の処理のため、詳細な説明は省略する。

このコントラスト方式による焦点調節では、ＡＦレンズを至近側から無限遠側に移動させながらＡＦエリア内の最初のコントラスト評価値のピークを合焦位置として検出するため、最至近に存在する被写体に合焦させることができる。しかしながら、ＡＦエリア内の至近側に合焦させたくない不要被写体が存在する場合に、従来のコントラスト方式による焦点調節を行った場合には、最至近に存在する不要被写体に合焦してしまうという問題があった。

例えば、図２に示すように、檻や柵の中にいる動物を撮影したい場合には、動物に合焦させる必要があるが、従来のコントラスト方式による焦点調節を行った場合には、最至近にある檻や柵に合焦してしまい、動物にピントを合わせることができない可能性があった。この図２に示す例では、至近側から無限遠側にＡＦレンズを移動させながら全域スキャンを行なった場合には、例えば図３（ａ）に示すようにコントラスト評価値が算出される。この場合、上述したコントラスト方式による焦点調節によれば、本来ピントを合わせたい遠方側のコントラスト評価値のピーク３ｂではなく、至近側に存在するコントラスト評価値のピーク３ａにおけるＡＦレンズ位置を合焦位置として検出してしまうため、檻や柵にピントが合ってしまうことになる。本実施の形態では、このような問題点を解決するために、制御装置１０４は、以下のような処理を行なってコントラスト評価値を演算する。

なお、至近側に存在する不要被写体は、図２に示したような檻や柵のように、直線的であり、かつ色相が均一である可能性が高いので、本実施の形態では、このような直線的で色相が略均一な被写体を不要被写体とみなすこととする。

図４は、本実施の形態におけるＡＦ評価値としてのコントラスト評価値の演算処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す処理は、例えば、制御装置１０４は、ＡＦ処理の開始時にＡＦレンズを至近側から無限遠側に全域スキャンを行ない、その結果、図３（ｂ）に示すようにコントラスト評価値のピークが２つ検出された場合に起動するプログラムとして、制御装置１０４によって実行される。なお、全域スキャンの結果、コントラスト評価値のピークが１つしか検出されない場合には、そのピークにおけるＡＦレンズ位置を合焦位置として検出すればよいため、図４に示す処理は実行されない。

ステップＳ１０において、制御装置１０４は、撮像素子１０３から入力された撮影画面内に設定された複数のＡＦエリア内の画像をそれぞれ取得する。そして、制御装置１０４は、取得したＡＦエリア内の画像の色空間をＲＧＢからＸＹＺに変換し、さらにＬａｂに変換する。その後、制御装置１０４は、色空間をＬａｂに変換した後の各ＡＦエリア内の画像に基づいて、次式（１）により色相演算を行なって色相角を算出する。
ｈ＝ｔａｎ^−１（ｂ^＊／ａ^＊） ・・・（１）

その後、ステップＳ２０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ１０で算出した色相角に基づいて、ＡＦエリア内を対象として水平方向の色相成分のエッジを検出する。これによって、図５（ａ）に示すように、図２に示した画像から色相成分のエッジを抽出した画像（以下「色相エッジ画像」と呼ぶ）を生成することができる。なお、制御装置１０４は、あらかじめＡＦエリア内の画像に対してノイズ除去処理やガンマ補正処理等を行って、エッジ形状を判別し易いようにしておいてもよい。そして、制御装置１０４は、検出したエッジのうち、エッジ強度が所定の閾値以上のエッジの画像内における座標値を検出してメモリに記録する。その後、ステップＳ３０へ進む。

ステップＳ３０では、制御装置１０４は、ステップＳ２０で検出したエッジ座標値に基づいて、色相エッジ画像の水平方向のラインごと、例えば１画素のラインごとに、エッジ座標間の色相が所定の範囲内で均一であるエッジ範囲を抽出する。すなわち、制御装置１０４は、エッジ座標が隣り合う２つのエッジの色相を比較して、色相の差が所定の範囲内、例えば色相角で１５度以内である場合には、それらのエッジ間の色相は略均一であると判定してグループ化し、各グループに識別番号を付加する。これによって、例えば、図５（ａ）に示した色相エッジ画像内の範囲５ａに対しては、図５（ｂ）に示すように、色相の差が所定の閾値以内となる範囲５ｂ〜５ｆの５つのエッジ範囲が抽出され、それぞれのエッジ範囲に対して識別番号が付加される。

その後、ステップＳ４０へ進み、制御装置１０４は、色相エッジ画像の全ての水平方向のラインに対してエッジ範囲の抽出が完了したか否かを判断する。ステップＳ４０で否定判断した場合には、ステップＳ２０へ戻る。これに対して、ステップＳ４０で肯定判断した場合には、ステップＳ５０へ進む。

ステップＳ５０では、制御装置１０４は、ステップＳ３０で抽出した水平方向ラインのエッジ範囲ごとに、上下間での垂直方向のズレ量を演算する。その後、ステップＳ６０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ５０で算出した垂直方向のズレ量が所定の閾値以内、例えば５画素以内か否かを判断する。ステップＳ６０で肯定判断した場合には、ステップＳ７０へ進み、制御装置１０４は、ズレ量が所定の閾値以内のエッジ範囲のそれぞれに付加されている識別番号が同一グループとなるようにグループ化を行なって、ステップＳ８０へ進む。

これによって、ＡＦエリア内に存在する水平方向の色相差が小さく、かつ垂直方向のズレ量が小さい被写体、すなわち、檻や柵のような直線的で色相が略均一な不要被写体から検出された可能性が高いエッジをグループ化することができる。なお、エッジ範囲の垂直方向のズレ量が０の場合には、そのエッジは色相が略均一な縦線を示しており、垂直方向のズレ量が０ではない微小な値の場合には、そのエッジは色相が略均一な斜線を示していることになる。このような色相が略均一な縦線や斜線は、上述した檻や柵のような不要被写体を構成する可能性が高いため、本実施の形態では、このような不要被写体を構成する可能性が高いエッジを精度高く検出することが可能である。

一方、ステップＳ６０で否定判断した場合には、そのままステップＳ８０へ進む。ステップＳ８０では、制御装置１０４は、色相エッジ画像の全ての水平方向のラインを対象とした垂直方向のズレ量の判定および識別番号のグループ化が完了したか否かを判断する。ステップＳ８０で否定判断した場合には、ステップＳ５０へ戻る。これに対して、ステップＳ８０で肯定判断した場合には、ステップＳ９０へ進む。

ステップＳ９０では、制御装置１０４は、ＡＦエリア内におけるステップＳ７０で識別番号をグループ化したエッジ範囲の占める割合を演算する。その後、ステップＳ１００へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ９０で演算したエッジ範囲の占める割合が所定の閾値以内であるか否かを判断する。このときに用いる閾値は、例えばＡＦエリアの大きさに対して１／５０〜１／４の範囲内の値とし、不要被写体とする被写体の種類（檻や柵等）や、略均一な色相のエッジ画像が持つ色相の値に応じて変更してもよい。ステップＳ１００で肯定判断した場合には、ステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０では、制御装置１０４は、ＡＦエリア内の画像のうち、エッジ範囲内の画像をコントラスト評価値の算出対象から除外して、ステップＳ１２０へ進む。

これによって、ＡＦエリアの大きさに対して、検出されたエッジ範囲が小さい場合には、そのエッジ範囲は不要被写体から検出されたエッジに基づくエッジ範囲である可能性が高いため、このようなエッジ範囲内の画像を精度高くＡＦ評価対象から除外することができる。一方、ＡＦエリアの大きさに対して検出されたエッジ範囲が大きい場合には、そのエッジ範囲は、不要被写体から検出されたエッジに基づくエッジ範囲ではない可能性が高いため、このようなエッジ範囲内の画像はＡＦ評価対象として残して、ＡＦの精度を向上させることができる。

これに対して、ステップＳ１００で否定判断した場合には、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、制御装置１０４は、ＡＦエリア内の画像のうち、ステップＳ１１０で除外した範囲以外の画像を対象としてコントラスト評価値を算出する。その後、ステップＳ１３０へ進み、制御装置１０４は、ＡＦレンズを次の焦点距離に移動させてステップＳ１０へ戻る。制御装置１０４は、ＡＦレンズが無限遠端に到達するまで、上述したステップＳ１０からステップＳ１３０の処理を繰り返すことにより、各焦点距離におけるＡＦ評価値、すなわちコントラスト評価値を算出し、ＡＦ評価値が最大となるＡＦレンズの位置を合焦位置として特定する。

このように、あらかじめＡＦエリア内の画像から不要被写体が存在している可能性が高い範囲内の画像を除外して、コントラスト評価値を算出するようにしたため、ＡＦレンズを至近側から無限遠側に移動させながら焦点調節を行った場合に、至近側に存在する不要被写体に合焦してしまうことを防ぐことができる。

以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）制御装置１０４は、撮影画面内に設定された複数のＡＦエリア内の画像の色相成分のエッジを検出し、検出した色相成分のエッジに基づいて、ＡＦエリア内から不要被写体が含まれる範囲の画像を除外するようにした。そして、制御装置１０４は、除外した後のＡＦエリア内の画像に基づいて、焦点調節を行うようにした。これによって、コントラスト方式による焦点調節を行う場合に、最至近に存在する不要被写体に合焦することを防ぐことができる。

（２）制御装置１０４は、水平方向のエッジ間の色相の差、および垂直方向のエッジのズレ量に基づいて、ＡＦエリア内から不要被写体が含まれる範囲の画像を除外するようにした。これによって、檻や柵等の不要被写体は、色相が略均一で直線的な被写体であることが多いことを加味して、ＡＦエリア内から精度高く不要被写体が含まれる範囲の画像を除外することができる。

（３）制御装置１０４は、ＡＦレンズを至近側から無限遠側に移動させながら全域スキャンを行なって、各レンズ位置でコントラスト評価値を算出し、その結果、至近側から無限遠側の間でコントラスト評価値のピークが２つ検出された場合に上述した処理を行うようにした。これによって、コントラスト評価値のピークが１つしか検出されない場合に処理を実行する必要がなく、処理負荷を軽減することができる。

―変形例―
なお、上述した実施の形態のカメラは、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、撮影画面内に設定されたＡＦエリアを焦点調節用の評価エリアとし、ＡＦエリア内の画像から至近側に存在する不要被写体が含まれる可能性が高いエッジ範囲の画像を除外して、焦点調節を行う例について説明した。しかしながら、本発明は、ＡＦエリア以外の他の評価エリアを評価対象から除外する場合にも適用することができる。例えば、ＡＥ（自動露出），ＡＷＢ（オートホワイトバランス）を行なうための評価エリア内の画像から、至近側に存在する不要被写体が含まれる可能性が高い範囲の画像を除外する場合にも本発明を適用可能である。

（２）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、ＡＦエリア内の色相が略均一な縦線や斜線を不要被写体を構成するエッジとして検出する例について説明した。しかしながら、横線や曲線等の他の幾何学的な模様も不要被写体を構成するエッジとして検出するようにしてもよい。

（３）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、ＡＦエリア内から不要被写体が含まれる可能性が高い領域を自動的に除外する例について説明した。しかしながら、制御装置１０４は、ＡＦエリア内の不要被写体が含まれる可能性が高い領域やエッジを画面上に強調表示して使用者に通知し、その領域やエッジを不要被写体として除外するか否かを使用者に選択させるようにしてもよい。

（４）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、ＡＦレンズを至近側から無限遠側に移動させながら全域スキャンを行なった結果、コントラスト評価値のピークが２つ検出された場合に、図４に示した処理を実行する例について説明した。しかしながら、コントラスト評価値のピークが２つ以上検出された場合にも図４に示した処理を実行するようにしてもよい。あるいは、全域スキャンを行なわずに、使用者によって図４に示す処理を行って焦点調節を行うようにカメラ１００のモードが設定された場合に、図４に示した処理を実行するようにしてもよい。

（５）上述した実施の形態では、最至近側に存在する不要被写体を除外する例について説明した。しかしながら、色相の略均一なエッジを持つ不要被写体が主要被写体より無限遠側に存在する場合にも図４に示した処理を実行するようにしてもよい。この場合、撮影対象である主要被写体よりも背景に合焦してしまうことを防止することができる。

（６）上述した実施の形態では、本発明をカメラ１００に適用する場合について説明した。しかしながら、撮影機能を備えた他の撮像装置、例えばカメラ付き携帯電話機やビデオカメラ等にも本発明は適用可能である。

なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１００ カメラ、１０１ 操作部材、１０２ レンズ、１０３ 撮像素子、１０４ 制御装置、１０５ メモリカードスロット、１０６ モニタ

Claims (4)

1. 撮影画面内に設定された評価エリア内の画像の色相成分のエッジを検出するエッジ検出手段と、
   前記エッジ検出手段によって検出された前記色相成分のエッジに基づいて、前記評価エリア内から不要被写体が含まれる範囲の画像を除外する除外手段と、
   前記除外手段により除外された後の前記評価エリア内の画像に基づいて、撮影条件の設定を行う撮影条件設定手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記除外手段は、水平方向の前記エッジ間の色相の差、および垂直方向の前記エッジのズレ量に基づいて、前記評価エリア内から前記不要被写体が含まれる範囲の画像を除外することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記評価エリアは、焦点調節に用いるオートフォーカスエリアであって、
   前記撮影条件設定手段は、前記オートフォーカスエリア内から前記不要被写体が含まれる画像を除外した後の画像に基づいて焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   光学系が備える焦点調節用のレンズを至近側から無限遠側に移動させながら全域スキャンを行なって、各レンズ位置でコントラスト評価値を算出する全域スキャン手段をさらに備え、
   前記エッジ検出手段、前記除外手段、および前記撮影条件設定手段は、前記至近側から前記無限遠側の間で前記コントラスト評価値のピークが複数検出された場合に、処理を行うことを特徴とする撮像装置。

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