JP2021015200A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 強い逆光等により、顔の輝度が極端に低く暗いと顔検知ができなかったり、精度が悪く信頼性が低くなったりしてしまう。【解決手段】 画像を取得する画像取得手段（１１６）と、取得された画像を用いて被写体の顔の領域（４０４、４３４）を検知する顔領域検知手段と、取得された画像の画像内の暗い領域を顔検出領域（４０３、４３３）として決定する顔検出領域決定手段と、被写体を照明する照明手段（３００）と、を有し、照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって顔検出領域を決定し、照明手段が発光中の画像から、顔検出領域決定手段によって決定された顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置、測光センサー及びフラッシュ制御方法に関し、フラッシュ撮影前のプリ発光や被写体の顔検知の技術に関する。

従来、顔検知は太陽光や室内照明のような、定常光下で行われている。

図８は、従来の定常光下での顔検出領域の検出方法のイメージを示した図である。

図８Ａに示した様に、被写体５０１に十分光が当たっていれば画面全体の顔検出領域５０３内で、顔検出を行うことによって顔領域５０４を検出する事は容易である。

しかし、図８Ｂで示した様に、太陽５０２によって被写体５０１が強い逆光状態だと顔に濃い影が発生し、顔の検知が出来なくなったり、検知が出来たとしても精度が悪く信頼性が低くなったりする。

特許文献１では、被写体の顔を検知して顔領域を測光し輝度を求め、また画面全体を分割して測光しそれぞれの領域も輝度を求める。

そして、顔領域の輝度と分割された背景領域の輝度から、顔も背景もどちらも適正な明るさで撮影できるようにフラッシュの発光量を制御している。

特開２００９−６３６７４号公報

上記の特許文献１に開示された従来技術では、撮影前に被写体の顔を検知し検出された顔領域の輝度と画面を分割し測光した輝度から顔領域と背景領域とが適正な明るさになるようにフラッシュの発光を制御している。

そのため、フラッシュを発光する前の被写体が強い逆光等により背景が明るく顔の領域の輝度が極端に低く暗いなると顔検知ができなかったり、精度が悪く信頼性が低くなったりしてしまい、顔領域と背景領域とが適正な明るさになるようにフラッシュを制御できなくなってしまう。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
画像を取得する画像取得手段と、
取得された画像を用いて被写体の顔の領域を検知する顔領域検知手段と、
取得された画像の画像内の暗い領域を顔検出領域として決定する顔検出領域決定手段と、
被写体を照明する照明手段と、
を有し、
照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって顔検出領域を決定し、
照明手段が発光中の画像から、顔検出領域決定手段によって決定された顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする。

本発明に係る撮像装置によれば、被写体が暗い状態あるいは逆光により顔検知が出来ない場合に、フラッシュのプリ発光によって被写体の顔が照明された状態で顔検知を行う。これにより、顔の検知が可能になる。また、カメラの撮影シーケンスに関して、フラッシュプリ発光後は続けて静止画撮影が行われるため、フラッシュプリ発光から静止画撮影の時間は出来るだけ短くする必要がある。この時間が長いと撮影のリズムが悪くなってしまう。本発明に係る撮像装置によれば、フラッシュプリ発光による照明後は、逆光等で顔の検知が出来なかった領域のみを顔検知領域することで、検知する範囲を狭くすることによって時短を図ることができる。

本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの概略構成を示した図 ブロックのカメラ内での実際の配置について示した図 本発明の実施形態に係る撮影イメージを示した図 本発明の実施形態に係るフラッシュ静止画撮影のシーケンスを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る顔検出領域の検出方法のイメージを示した図 本発明の実施形態に係る顔検出領域の検出方法のイメージを示した図 本発明の実施形態に係る撮影イメージを示した図 従来の実施形態に係る顔検出領域の検出方法のイメージを示した図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

ここで、本発明の実施形態においては、本発明に係る撮像装置として、デジタル一眼レフカメラを適用した例を挙げて説明を行う。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの概略構成を示した図である。これは、実施例１のブロック図であり、デジタル一眼レフカメラ１００がカメラの本体、交換レンズ２００が交換式のレンズである。また、図２はブロックのカメラ内での実際の配置について示した図である。

図１と図２において、全体制御・演算部１０１は各種の演算処理と当該撮像装置であるデジタル一眼レフカメラ１００と交換レンズ２００とフラッシュ３００の全体を統括的に制御する全体制御・演算部である。

交換レンズ２００はデジタル一眼レフカメラ用の交換レンズであり、撮影レンズ２０２は被写体の光学像を撮像素子Ａ１０６に結像させる撮像レンズである。

レンズ駆動装置２０３は撮影レンズをピント（焦点）が合うように駆動する駆動装置、絞り機構２０４は被写体像からの反射光がレンズを通る光量を制御する絞り機構で、絞り駆動装置２０５は絞り機構を駆動する駆動装置である。

撮影用の交換レンズ２００とデジタル一眼レフカメラ１００との間は、レンズ交換のため取り外すことが可能で、交換レンズ２００とデジタル一眼レフカメラ１００との間は情報交換のための通信を行っている。このときの通信はデジタル一眼レフカメラ１００に関しては、全体制御・演算部１０１とレンズ制御部２０１が通信をしていて、送信／受信の管理を行っている。

デジタル一眼レフカメラ１００は撮像装置の本体である。

ＱＲミラー１０２は一般的にはクイックリターン（ＱＲ）ミラーと言われ、撮影レンズ２０２を通った光学像を、ファインダー使用時にはファインダーとＡＥ用撮像素子Ｂ１１６に導き、撮影時には跳ね上がり光学像を撮像素子Ａ１０６へと導く。

ＱＲミラー駆動装置１０３はＱＲミラー１０２を駆動する駆動装置である。

シャッター機構１０４はいわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型の先幕／後幕に相当するシャッター幕を有するシャッター機構であり、撮影レンズ２０２を通ってきた光学像の露光時間の制御と遮光を行う。

シャッター駆動装置１０５はシャッター機構１０４の駆動を行うシャッター駆動装置である。

撮像素子Ａ１０６は撮影レンズ２０２により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込むための（固体）撮像素子Ａである。撮像素子Ａ１０６は例えば、ＣＭＯＳセンサーのようなＸ−Ｙアドレスで形成されている。

撮像信号処理部Ａ１０７は撮像素子Ａ１０６から出力される画像信号の増幅処理や、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、或いは、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う。

タイミング発生部Ａ１０８は撮像素子Ａ１０６と撮像信号処理部Ａ１０７に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生部である。

メモリ部１０９は撮像信号処理部Ａ１０７により処理された画像データ等を一時的に記憶し、また各種の調整値や全体制御・演算部１０１による各種の制御を実行させるためのプログラムなどを恒久的に記憶するためのメモリ部である。

記録媒体制御インターフェース部１１０は記録媒体１１１に対する画像データ等の記録処理又は記録媒体１１１から画像データ等の読み出し処理を行うための記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。

記録媒体１１１は画像データ等の各種のデータを記録する半導体メモリ等からなる着脱可能な記録媒体である。

表示駆動装置１１２は撮影した静止画像や動画像等を表示する表示装置１１３を駆動する駆動部である。

外部インターフェース部１１４は外部インターフェースであり、コンピュータ１１５の用な外部機器と画像信号、制御信号等の情報のやりとりを行う。

撮像素子Ｂ１１６はＡＥ信号／光源検知信号／フリッカー周波数信号を取得するための撮像素子で、ＲＧＢのベイヤ配置のセンサーとなっている。

撮像信号処理部Ｂ１１７は撮像素子Ｂ１１６から出力される画像信号の増幅処理や、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、或いは、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う。このセンサーを用いて被写体光のフリッカー周波数検知も行う。

タイミング発生部Ｂ１１８は撮像素子Ｂ１１６と撮像信号処理部Ｂ１１７に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生部である。

ペンタプリズム１１９、ＱＲミラー１０２で曲げられた光線をファインダー１２３と撮像素子Ｂ１１６へ導く。

フラッシュ３００は、被写体を照明する照明装置でフラッシュであるが、一般的に照明装置であればフラッシュに限定されるものではない。

発光部３０２はフラッシュ３００内にあって実際に光を発する発光部である。

照明装置制御部３０１はデジタル一眼レフカメラ１００の全体制御・演算部１０１からの信号に応じての発光部３０２の発光を制御する照明装置制御部である。

図３は、本発明の実施形態に係る撮影イメージを示した図である。

図４は、本発明の実施形態に係るフラッシュ静止画撮影のシーケンスを示すフローチャートである。

このフローチャートと図を用いて本発明の実施形態を説明する。

＃１００においてフラッシュ３００を使用したデジタル一眼レフカメラ１００の静止画撮影を開始する。

＃１０１において撮影領域内の暗い領域を検出する。これは図３Ａに対応し、被写体４０１が太陽４０２によって逆光となっている。この時、撮影領域内で逆光により暗いために顔検知が出来ない顔検出領域４０３を予め検出しておく。

＃１０２において図３Ｂで示した様にフラッシュ３００のプリ発光を行い、被写体４０１の反射光量を測定し、静止画撮影時のフラッシュ３００の発光量を決定する。同時に被写体４０１を照明することで顔の検出ができるようになる。

＃１０３において図３Ｃで示した様に顔検出領域４０３内でのみ顔検出を行うことにより、撮影領域全体を顔検出する場合に対して、明らかに短い時間で顔領域４０４を決定することができる。

＃１０４において＃１０３で検出した顔領域４０４に対する輝度計算して、＃１０５でその輝度を加味したフラッシュ３００の発光量でフラッシュ撮影を行う。＃１０２でのフラッシュ３００のプリ発光から＃１０５の静止画撮影までは連続して実行されるため、＃１０２から＃１０５まで時間は長くなってはいけない。長くなると撮影のリズムが悪くなってしまう。

＃１０６においてフラッシュ撮影のシーケンスが終了する。

本実施形においては、顔検出領域４０３が一箇所であった、被写体が複数いる等条件によっては複数の領域であってもよい。

図５は、本発明の実施形態に係る顔検出領域の検出方法のイメージを示した図である。

図５Ａは測距前の状態で、測距点表示４１４が複数の点線四角形で示されている。また、太陽４１２によって被写体４１１が半逆光となっている。

図５Ｂは測距後の状態で、合焦測距点表示４１５が複数の実線四角形で示されている。このような半逆光によって暗くなり顔検知できない顔検出領域４１３は図のように、被写体４１１の半分程度となってしまい、このままの顔検出領域４１３では、被写体４１１の顔検知が出来なくなってしまう。そこで、図５Ａの測距前の複数の点線四角形で示した測距点表示４１４の状態から、図５Ｂの測距後の合焦測距点表示４１５の合焦状態をみて図５Ｃの様に顔検出領域４１３を合焦位置まで広げる。

顔検出領域４１３を広げることにより、図５Ｃで示した様に顔検出領域４１３が被写体４１１を含むようになり、確実に被写体４１１の顔を検出できるようになる。

図６は、本発明の実施形態に係る顔検出領域の検出方法のイメージを示した図である。

図６Ａは測距前の状態で、測距点表示４２４が複数の点線四角形で示されている。また、太陽４２２によって、近側の被写体４２１と遠側の被写体４２６が逆光となっている。

図６Ｂは測距後の状態で、合焦測距点表示４２５が複数の実線四角形で示されている。

このような状態だと顔検出領域４２３は図のように、近側の被写体４２１と遠側の被写体４２６の両方を含んだ領域となってしまい、顔検出領域４２３が広くなると、顔が検知されるまでに時間がかかってしまう。

そこで、位相差測距部１２１のデフォーカス情報を用いて、図６Ｂの測距後の様に、遠側の被写体４２６を除き近側の被写体４２１のみを合焦として、図６Ｃの様に顔検出領域４１３を合焦測距点表示４２５の位置まで狭める。

図７は、本発明の実施形態に係る撮影イメージを示した図である。

図７Ａで被写体４３１が太陽４３２よって逆光となっている、フラッシュ３００のプリ発光前の画像を取得する。

図７Ｂでフラッシュ３００のプリ発光によって、被写体４３１が照明されている画像を取得する。

図７Ｃでフラッシュ３００のプリ発光の図７Ｂの画像からフラッシュ３００のプリ発光前の図７Ａの画像を減算する。 この様な減算を行うことで、被写体４３１の背景である定常光部分は“０”となり、プリ発光による照明が行われた部分だけ画像が現れる。この画像部分を顔検出領域４３３とし、この領域のみから顔領域４３４を検出する。この様に、顔検出領域４３３を限定することによって、顔検出にかかる時間を短くすることが可能となる。

１００ デジタル一眼レフカメラ、１０１ 全体制御・演算部、
１０２ ＱＲミラー、１０３ ＱＲミラー駆動装置、
１０４ シャッター機構、１０５ シャッター駆動装置、
１０６ 撮像素子Ａ、１０７ 撮像信号処理部Ａ、
１０８ タイミング発生部Ａ、１０９ メモリ部、
１１０ 記録媒体制御インターフェース部、
１１１ 記録媒体、１１２ 表示駆動装置、
１１３ 表示装置、１１４ 外部インターフェース部、
１１５ コンピュータ、１１６ 撮像素子Ｂ、１１７ 撮像信号処理部Ｂ、
１１８ タイミング発生部Ｂ、１１９ ペンタプリズム、
１２０ 測距部駆動装置、１２１ 位相差測距部、２００ 交換レンズ、
２０１ レンズ制御部、２０２ 撮影レンズ、２０４ 絞り機構、
３００ フラッシュ、２０３ レンズ駆動装置、２０５ 絞り駆動装置、
３０１ 照明装置制御部、３０２ 発光部、４０１ 被写体、４０２ 太陽、
４０３ 顔検出領域、４０４ 顔領域、４１１ 被写体、４１２ 太陽、
４１３ 顔検出領域、４１４ 測距点表示、４１５ 合焦測距点表示、
４２１ 近側の被写体、４２２ 太陽、４２３ 顔検出領域、
４２４ 測距点表示、４２５ 合焦測距点表示、
４２６ 非合焦測距点表示、４２７ 遠側の被写体、４３１ 被写体、
４３２ 太陽、４３３ 顔検出領域、４３４ 顔領域、５０１ 被写体、
５０２ 太陽、５０３ 顔検出領域、５０４ 顔領域

Claims (6)

1. 画像を取得する画像取得手段と、
   取得された画像を用いて被写体の顔の領域を検知する顔領域検知手段と、
   取得された画像の画像内の暗い領域を顔検出領域として決定する顔検出領域決定手段と、
   被写体を照明する照明手段と、
   を有し、
   照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって顔検出領域を決定し、
   照明手段が発光中の画像から、顔検出領域決定手段によって決定された顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする撮像装置。
2. 照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって複数の顔検出領域が決定された場合には、照明手段が発光中の画像から、顔検出領域決定手段によって決定された複数の顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって顔検出領域が決定されなかった場合には画像全体を顔検出領域として決定し、照明手段が発光中の画像から、画像全体の顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 撮影範囲内の複数の点で被写体をまでの距離を測る測距手段と、測距手段の測距結果に基づいて合焦領域と非合焦領域とに分離するする合焦領域決定手段と、を有し、照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって顔検出領域を決定し、さらに、合焦領域決定手段に基づいて顔検出領域を変更し、照明手段が発光中の画像から、変更された顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 照明手段が発光する前の画像から、顔検出領域決定手段によって顔検出領域を決定し、さらに、合焦領域決定手段によって複数の合焦領域が決定された場合には、複数の合焦領域に基づいて顔検出領域を変更し、照明手段が発光中の画像から、変更された複数の顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 画像を取得する画像取得手段と、
   被写体を照明する照明手段と、
   取得された画像を用いて被写体の顔の領域を検知する顔領域検知手段と、
   取得された画像の画像内の照明手段によって照明された顔検出領域として指定する領域指定手段と、
   を有し、
   照明手段が発光する前の画像と照明手段が発光中の画像を取得し、
   照明手段が発光中の画像から照明手段が発光する前の画像を減算した差分画像を取得して、
   領域指定手段によって指定された顔検出領域を、顔領域検知手段によって検知することを特徴とする撮像装置。