JP2015119231A - 画像処理装置及び画像処理装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 安価な画像処理装置で動画撮影中に動画撮影を中止することなく、画像合成静止画像の作成を可能にする。【解決手段】 動画像撮影中に画像合成静止画像を作成する際は、そのタイミングの動画像フレームの符号化形式をへんこうする。【選択図】 図5
Description
本発明は、動画撮影中に静止画撮影が可能であって動画撮影による動画データおよび静止画撮影による静止画データを生成する画像処理装置及び画像処理装置の制御方法に関する。
動画像と静止画像の両方を撮影できる電子カメラや、さらに動画像を撮影しながら、静止画像を撮影できる電子カメラが提案されている(特許文献1)。
しかしながらこれらの電子カメラにおいては動画像を撮影しながら静止画像を撮影する場合、動画像と静止画像を同時に処理しなくてはならないため、電子カメラシステムとしてその制御は煩雑でシステムに関する負荷も大きくなる。さらに静止画像などを合成してさらに好ましい静止画像を作成する場合においては、その傾向は顕著になり静止画像処理が複雑になると動画像のさ撮影処理が停止してしまうという問題があった。
上記課題に鑑み、本発明は、動画中に画像合成した静止画像を作成する場合においても、撮影中の動画を停止することなく画像合成静止画像を生成することが可能な画像処理装置及び画像処理装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、動画撮影により得られた動画データを、フレーム内で予測して符号化する第1の符号化方式とフレーム間で予測して符号化する第2の符号化方式とを、所定の規則に従い周期的に混在する動画圧縮形式で圧縮する動画圧縮手段と、
動画撮影中に静止画の撮影を指示する指示手段と、
静止画を撮影する際に所定の条件に基づいて、画像合成による静止画撮影を行うか否かを判断する判断手段と、
撮影された連続画像から画像合成して一枚以上の静止画像を作成する画像合成手段と、
作成した静止画像を静止画圧縮形式で圧縮する静止画像圧縮手段とを備え、
動画撮影中に静止画撮影の指示を受けた場合に、前記指示を受けたタイミングの近傍で前記第1の符号化方式で動画圧縮されるフレーム画像の前後に動画撮影されたフレーム画像を複数合成して静止画像を生成する合成手段と、を有することを特徴とする。
動画撮影中に静止画の撮影を指示する指示手段と、
静止画を撮影する際に所定の条件に基づいて、画像合成による静止画撮影を行うか否かを判断する判断手段と、
撮影された連続画像から画像合成して一枚以上の静止画像を作成する画像合成手段と、
作成した静止画像を静止画圧縮形式で圧縮する静止画像圧縮手段とを備え、
動画撮影中に静止画撮影の指示を受けた場合に、前記指示を受けたタイミングの近傍で前記第1の符号化方式で動画圧縮されるフレーム画像の前後に動画撮影されたフレーム画像を複数合成して静止画像を生成する合成手段と、を有することを特徴とする。
動画中に画像合成した静止画像を作成する場合においても、撮影中の動画を停止することなく画像合成静止画像を生成することが可能となる。
本実施例にかかる画像処理装置をデジタルカメラを例に用いて説明をおこなう。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例の構成を示す図である。
図1において、100は画像処理装置である。
10は撮影レンズ、12は絞り機能を備える機械式シャッター、14は光学像を電気信号に変換する撮像素子、16は撮像素子14のアナログ信号出力をディジタル信号に変換するA/D変換器である。
18は撮像素子14、A/D変換器16にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路22及びシステム制御回路50により制御される。12の機械式シャッター以外にも、18の撮像素子のリセットタイミングの制御によって、電子シャッタとして、蓄積時間を制御することが可能であり、動画撮影などに使用可能である。
20は画像処理回路であり、A/D変換器16からのデータ或いはメモリ制御回路22からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また20の画像処理回路によって画像の切り出し、変倍処理を行うことで電子ズーム機能が実現される。
また、画像処理回路20においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路50が露光制御手段40、測距制御手段42に対して制御を行う、TTL方式のAF処理、AE処理、EF処理を行っている。また、画像処理回路20は、後述する露出条件(露出量)の異なる複数フレームの画像を合成してダイナミックレンジを拡張する画像合成処理であるハイダイナミックレンジ合成(HDR合成)処理も行う。
さらに、画像処理回路20においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてTTL方式のAWB(オートホワイトバランス)処理も行っている。
22はメモリ制御回路であり、A/D変換器16、タイミング発生回路18、画像処理回路20、メモリ30、圧縮・伸長回路32を制御する。
A/D変換器16のデータが画像処理回路20、メモリ制御回路22を介して、或いはA/D変換器16のデータが直接メモリ制御回路22を介して、メモリ30に書き込まれる。28はTFT LCD等から成る画像表示部であり、メモリ20に書き込まれた表示用の画像データはメモリ制御回路22を介して画像表示部28により表示される。
画像表示部28を用いて撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダー機能を実現することが可能である。
また、画像表示部28は、システム制御回路50の指示により任意に表示をON/OFFすることが可能であり、表示をOFFにした場合には画像処理装置100の電力消費を大幅に低減することが出来る。
30は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。
これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ30に対して行うことが可能となる。
また、メモリ30はシステム制御回路50の作業領域としても使用することが可能である。
31はFlashROM等で構成された不揮発性メモリである。システム制御回路50が実行するプログラムコードは不揮発性メモリ31に書き込まれ、逐次読み出しながらプログラムコードを実行する。また、不揮発性メモリ内にはシステム情報を記憶する領域や、ユーザー設定情報を記憶する領域を設け、さまざまな情報や設定を次回起動時に読み出して、復元することを実現している。
32は適応離散コサイン変換(ADCT)等により画像データを圧縮伸長する圧縮・伸長回路であり、メモリ30に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ30に書き込む。
40は絞り機能を備えるシャッター12を制御する露光制御手段であり、フラッシュ48と連係することによりフラッシュ調光機能も有するものである。
42は撮影レンズ10のフォーカシングを制御する測距制御手段、44は撮影レンズ10のズーミングを制御するズーム制御手段である。
48はフラッシュであり、AF補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。
露光制御手段40、測距制御手段42はTTL方式を用いて制御されており、撮像した画像データを画像処理回路20によって演算した演算結果に基づき、システム制御回路50が露光制御手段40、測距制御手段42に対して制御を行う。
露光制御手段40、測距制御手段42はTTL方式を用いて制御されており、撮像した画像データを画像処理回路20によって演算した演算結果に基づき、システム制御回路50が露光制御手段40、測距制御手段42に対して制御を行う。
50は画像処理装置100全体を制御するシステム制御回路である。
60、62、64、66、70及び72は、システム制御回路50の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。
ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。
60はモードダイアルスイッチで、電源オフ、自動撮影モード、撮影モード、パノラマ撮影モード、動画撮影モード、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、PC接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。
62はシャッタースイッチSW1で、シャッターボタンの操作途中でONとなり、AF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理、AWB(オートホワイトバランス)処理等の動作開始を指示する。
64はシャッタースイッチSW2で、シャッターボタンの操作完了でONとなる。シャッタースイッチSW2 64への操作入力に応じて、システム制御回路50の指示によって露光処理、現像処理、記録処理という一連の処理の動作開始を指示する。
66は表示切替スイッチで、画像表示部28の表示切替をすることが出来る。
この機能により、光学ファインダー104を用いて撮影を行う際に、TFT LCD等から成る画像表示部への電流供給を遮断することにより、省電力を図ることが可能となる。
70は各種ボタンやタッチパネル等からなる操作部で、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマー切り替えボタン等がある。またメニュー移動+(プラス)ボタン、メニュー移動−(マイナス)ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付/時間設定ボタン等もある。
72はユーザーが撮像画像の倍率変更指示を行うズーム操作手段としてのズームスイッチ部である。以下、ズームスイッチ72ともいう。このズームスイッチ72は、撮像画角を望遠側に変更させるテレスイッチと、広角側に変更させるワイドスイッチからなる。このズームスイッチ72を用いることにより、ズーム制御手段44に撮影レンズ10の撮像画角の変更を指示し光学ズーム操作を行うトリガとなる。また、画像処理回路20による画像の切り出しや、画素補間処理などによる撮像画角の電子的な変更のトリガともなる。
86はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Li電池等の二次電池、ACアダプター等からなる電源手段である。
90はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、92はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。
102は、画像処理装置100のレンズ10を含む撮像部を覆う事により、撮像部の汚れや破損を防止するバリアである保護手段である。
104は光学ファインダであり、画像表示部28による電子ファインダー機能を使用すること無しに、光学ファインダのみを用いて撮影を行うことが可能である。
110は通信手段でUSB、無線通信、等の各種通信機能を有する。
112は通信手段110により画像処理装置100を他の機器と接続するコネクタ或いは無線通信の場合はアンテナである。
200はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。
記録媒体200は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部202、画像処理装置100とのインタフェース204、画像処理装置100と接続を行うコネクタ206を備えている。
記録媒体200は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部202、画像処理装置100とのインタフェース204、画像処理装置100と接続を行うコネクタ206を備えている。
210はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。
次に、動画中にの動画データを制御方法例にして従来技術について説明する。撮像素子14を一般的には動画のフレームレートと同じフレームレートで駆動し動画用のフレーム画像を抽出する。抽出された動画用フレーム画像は、例えばMPEGの規格に基づいて符号化される。MPEG技術においては、異なるタイミングのフレームに基づいて予測フレーム画像を作成し、入力フレーム画像と予測フレーム画像の差分を符号化する。これを画像間予測符号化と呼ぶ。また、画像間予測符号化をせずに画像を符号化する場合は、画面内予測符号化と呼んでいる。この処理を図3を用いて説明する。たとえば動画用フレームとして、『フレーム1』、『フレーム2』、『フレーム3』を読みだしたとする。
『フレーム1』のフレームは前後の画像を参照することなく、一枚の画像をブロックに分割して符号化される(フレーム内予測符号化方式)。フレーム内予測符号化方式では、符号化の際に用いるデータはその画像内に閉じている。また、フレーム内予測符号化方式の符号化対象ブロックは一般的には図4に示す上、左上、右上、左のブロックを予測するために参照する。この点において画面内予測符号化は、符号化対象ブロックの周辺に対してRead/Writeが発生する。
対して、『フレーム2』『フレーム3』、前のフレームとの画素相関を利用するしてフレーム間予測が用いる(フレーム間予測符号化方式)。この符号化は『フレーム2』と『フレーム3』の間のフレーム間差分を符号化する。その際、符号化対象フレームは前方フレームを参照して符号化を行う。つまり『フレーム2』は『フレーム1』を参照しながらその差分を符号化し、『フレーム3』は『フレーム2』を参照してその差分を符号化する。したがって、フレーム内予測符号化方式は、フレーム内予測符号化方式に対して多くのメモリアクセスを要求する。
動画圧縮形式であるMPEGに規定されている所定の規則に従い、周期的に1枚のフレーム内予測符号化したフレームと、複数枚のフレーム間予測符号化したフレームを混在させて一つのグループとする。これをGOPと呼ぶ。一般的なMPEG動画撮影はGOPを組み合わせて一つの動画像としている。 動画撮影中に静止画を撮影する場合、動画フレームの一枚を抜き出した上で、静止画用の画像処理を行う。静止画像の画像サイズが動画の画像解像度より大きい場合は画像処理で画像サイズを拡大するなどの処理を行う。実際に動画撮影中に静止画を撮影する場合において、被写界が暗い場合やコントラストが高い場合など複数フレームを組み合わせて静止画像を合成して作成する場合がある。その場合、画像間予測符号化を行いながら、複数フレームを組み合わせて静止画像を合成すると、メモリアクセスが増大し、システムを安定的に稼働できないという課題があった。
上記を前提にして図5を用いて、本実施形態に係る本発明に好適な例について説明する。ユーザーによって動画撮影モードが選択され、なおかつ動画中に画像合成静止画が撮影されるモードが選択する(S500)。
本実施例については動画撮影中に画像合成静止画、特にダイナミックレンジを拡大した画像合成静止画を作成するために、複数枚の露出条件を異ならせた動画フレームを静止画像の合成画像として利用することを例に説明する。ユーザーによってシャッタースイッチSW64などの手段によって、撮影開始が指示されると、動画像の撮影が開始される(S501)。
動画像は、レンズ10を通して撮像センサー14で撮影され、画像処理ブロック20に送られる。画像処理ブロックでは図示しないカウンタによって、フレーム内予測符号化方式で符号化するか、フレーム間予測符号化するかを判定し、その方法に従って動画フレームを符号化する。
その後ユーザーによって動画撮影中に静止画を撮影するように指示があった場合(S503)、そのタイミングが現在符号化している動画像のGOPの先頭に近いか、これから符号化しようとしている次のGOPの先頭に近いを判断する(S505)。次にS505で判断した画像合成静止画を撮影する動画フレームが、前述のカウンタから判断する符号化方式において画面内予測符号化方式の場合、動画フレームで必要な設定に加えて画像合成静止画に必要な設定、例えば感度や露光時間などをセンサーに設定して露光し読みだす。同様に画像合成静止画を合成するのに必要な動画フレームについても同様に画像合成するのに必要な設定を行いセンサーから画像を読みだす。このような方法で、静止画の画像合成枚数分、合成に必要な設定を行い動画フレームとしてセンサーから画像を読みだす。本発明においては前述の方法では画像合成静止画を合成する動画フレームの先頭を画面内予測符号化方式で符号化する動画フレームをキーに静止画用画像合成用動画フレームを取得する方法であったが、画面内予測符号化方式の動画フレームをキーにその前の動画フレームを画像合成静止画用の画像としてもよい。上記撮影指示のタイミングと符号化方式の対応を別途図6と図7を利用してさらに説明する。図6は従前の動画中に画像合成静止画を撮影する際の動画フレームの流れである。GOP単位で画面内予測符号化と画像間予測符号化を所定の規則で符号化していく。そこにユーザーが静止画撮影の指示を行うとその直後の3枚を画像合成静止画用の処理を行い、1枚の画像合成静止画作成する。この場合、メモリアクセスが頻繁に発生するタイミングで、さらに画像合成静止画用の処理を行うため、画像処理装置に対する負荷が多くなってしまう。次に図7は、本発明における動画中に画像合成静止画を撮影する際の動画フレームの流れである。図6に示す従前の方法と同様にGOP単位で画面内予測符号化と画像間予測符号化を所定の規則で符号化していく。そこにユーザーが静止画撮影の指示を行うと、その近傍で画面内予測符号化方式を用いて符号化する動画フレーム、図7に於いては静止画撮影指示の2フレーム後からの動画フレームを画像合成静止画用の動画フレームとして用いる。このようにすることで、画面内予測符号化方式で符号化する動画フレームが画像合成静止画を作成するフレームに必ず含まれることになるので、従前の方法に比べてメモリアクセスの頻度を下げる事ができる。
読みだされた画像は動画フレームとして使いながら画像合成静止画用に別のメモリ領域に別途保存しておく。通常コントラストが高いシーンで動画像を撮影しながら、画像合成用静止画を撮影する場合、一般的には露出を異ならせて動画フレームを撮影するので、そのまま動画フレームとして用いると通常に動画撮影条件が違うので、露出を補正するなど違う処理をして実際の動画像の1フレームとする。
S505の結果現在符号化中のGOPの先頭に近ければ、先に別のメモリ領域に保存されている動画フレームを選択して画像合成静止画を作成する(S506)。現在符号化中のGOPより次のGOPの先頭に近ければ、先に別のメモリ領域に保存されている動画フレームを廃棄して次のGOPの先頭で来るべきフレーム内予測符号化方式で符号化される動画フレームを用いて画像合成静止画を作成する(S507)。この例においては先に撮影した動画フレームをメモリ領域に書き込み後から静止画撮影の指示があった場合にその動画フレームから画像合成静止画を撮影する例を説明したが、静止画撮影の指示があってからその次のフレーム内予測符号化方式での符号化をする動画フレームをキーフレームとして画像合成用の静止画を取り出すこともできる。さらに撮影のタイミングによってフレーム内予測符号化方式で符号化する動画フレームの位置を動的に変更するとさらに好ましい。
このように画像処理装置を制御することにより、画像処理装置のシステムの負荷を分散させながら動画像を途切れさせることなく、高画質な静止画像を得る事が可能になる。
さらに図8を用いて、さらに別の実施例について説明する。先と同様にユーザーによって動画撮影モードが選択され(S800)、なおかつ動画中に画像合成静止画が撮影されるモードを選択する。本実施例についても動画撮影中に画像合成静止画、特にダイナミックレンジを拡大した画像合成静止画を作成するために、複数枚の露出条件を異ならせた動画フレームを静止画像の合成画像として利用することを例に説明する。ユーザーによってシャッタースイッチSW64などの手段によって、撮影開始が指示されると、動画像の撮影が開始される(S801)。動画像は、レンズ10を通して撮像センサー14で撮影され、画像処理ブロック20に送られる。S802にて動画撮影が終了したかの判定が行われ、動画撮影が終了するまで、以下のステップの処理が行われる。画像処理ブロックでは図示しないカウンタによって、画面内予測符号化方式で符号化するか、画像間予測符号化するかを判定し、その方法に従って動画フレームを符号化する。
その後、ユーザーによって動画撮影中に静止画を撮影するように指示があった場合(S803)、そのタイミングが現在符号化している動画像のタイミングから画像合成静止画で合成で利用する複数の動画フレームの中に、画面内予測符号化で符号化する動画フレームがあるかどうかを判断する(S804)。その結果ユーザーの動画撮影中に静止画を撮影するように指示があったタイミングで画面内予測符号化するフレームがない場合動画フレームの露出条件などを変更して撮像センサー14から動画フレームを読みだした後、その動画フレームを画像合成静止画用のフレームとして別のメモリ領域に保存し、本来画像間予測符号化して符号化するタイミングであるが、その符号化方式を画面内予測符号化方式に変更する(S805、S806)。この操作をすることにより、画像合成用静止画を撮影するタイミングでは常に画面内予測符号化方式で符号化する事で、メモリアクセスの頻度を減らしシステムに対するインパクトを下げる事ができる。
その後メモリ領域の動画フレームを利用して画像合成静止画を作成する(S807)。このように画像処理装置を制御することにより、画像処理装置のシステムの負荷を分散させながら動画像を途切れさせることなく、高画質な静止画像を得る事が可能になる。
10 撮影レンズ
12 シャッター
14 撮像素子
16 A/D変換器
18 タイミング発生回路
20 画像処理回路
22 メモリ制御回路
28 画像表示部
30 メモリ
32 画像圧縮・伸長回路
40 露光制御手段
42 測距制御手段
44 ズーム制御手段
50 システム制御回路
62 シャッタースイッチSW1
64 シャッタースイッチSW2
12 シャッター
14 撮像素子
16 A/D変換器
18 タイミング発生回路
20 画像処理回路
22 メモリ制御回路
28 画像表示部
30 メモリ
32 画像圧縮・伸長回路
40 露光制御手段
42 測距制御手段
44 ズーム制御手段
50 システム制御回路
62 シャッタースイッチSW1
64 シャッタースイッチSW2
Claims (9)
- 動画撮影により得られた動画データを、フレーム内で予測して符号化する第1の符号化方式とフレーム間で予測して符号化する第2の符号化方式とを、所定の規則に従い周期的に混在する動画圧縮形式で圧縮する動画圧縮手段と、
動画撮影中に静止画の撮影を指示する指示手段と、
静止画を撮影する際に所定の条件に基づいて、画像合成による静止画撮影を行うか否かを判断する判断手段と、
撮影された連続画像から画像合成して一枚以上の静止画像を作成する画像合成手段と、
作成した静止画像を静止画圧縮形式で圧縮する静止画像圧縮手段とを備え、
動画撮影中に静止画撮影の指示を受けた場合に、前記指示を受けたタイミングの近傍で前記第1の符号化方式で動画圧縮されるフレーム画像の前後に動画撮影されたフレーム画像を複数合成して静止画像を生成する合成手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 動画撮影により得られた動画データを、フレーム内で予測して符号化する第1の符号化方式とフレーム間で予測して符号化する第2の符号化方式とを、所定の規則に従い周期的に混在する動画圧縮形式で圧縮する動画圧縮手段と
動画撮影中に静止画の撮影を指示する指示手段と、
静止画を撮影する際に所定の条件に基づいて、画像合成による静止画撮影を行うか否かを判断する判断手段と、
連続して撮影された画像から画像合成して静止画像を作成する画像合成手段と
作成した静止画像を静止画圧縮形式で圧縮する静止画像圧縮手段とを備え
動画撮影中に静止画撮影の指示を受けたタイミングの動画像のフレームについて、
第2の符号化形式で符号化すべきタイミングであっても、
第1の符号化形式を用いて動画撮影をする事を特徴とする画像処理装置。 - 動画撮影中に静止画を撮影する撮影モードにおいて
前記第1の符号化方式で符号化すべきフレームにおいて、撮影条件を変更する事を特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 動画撮影中に静止画を撮影する撮影モードにおいて、画像合成処理を行う場合、
前記第1の符号化方式で符号化すべきフレームで、撮影条件を変更する事を特徴とする請求項3記載の画像処理装置。 - 動画撮影中に静止画の撮影を指示することが可能な撮影モードにおいて、前記第1の符号化方式で符号化すべきフレームから所定のフレーム分前から第1の符号化方式までの、撮影条件を静止画に対応させて変更することを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。
- 動画撮影中に静止画の撮影を指示することが可能な撮影モードにおいて、静止画撮影が画像合成処理になる可能性がある場合において、
第1の符号化方式で符号化すべきフレームから所定のフレーム分後のフレームまでの、撮影条件を変更する事を特徴とする請求項4記載の画像処理装置。 - 所定のフレーム数は静止画像の画像合成枚数と同数であることを特徴とする、請求項5または6記載の画像処理装置。
- 静止画撮影がダイナミックレンジ拡大のために画像合成処理になる場合において、第1の符号化方式で符号化すべきフレームの露出量を適正とし、それ以外のフレームの露光量を異ならせることを特徴とする請求項5または6記載の画像処理装置。
- 請求項8において異ならせたフレームは、第2の符号化方式で符号化されたフレームは参照しないことを特徴する画像処理装置。
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