JP4515005B2 - 電子カメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には録音機能を備えた電子カメラに関し、特に被写体と音声との関連付け機能を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタルビデオカメラ(DVC)だけでなく、音声を記録する録音機能を備えたデジタルスチールカメラ(DSC)とも呼ばれる電子カメラが開発されている。このような電子カメラであれば、撮影した画像(静止画像又は動画像)を再生すると共に、録音した音声を再生することができるため、撮影画像に対する再生効果を高めることができる。但し、ここでは、電子カメラは、DSCだけでなく、静止画撮影機能を備えたDVCも意味する。
【0003】
関連する先行技術としては、対話制御技術を有する情報処理装置において、画面表示及び音声出力の少なくとも一方を用いてガイダンス情報を提示する技術が提案されている(例えば特開平10−11248号公報を参照)。
【0004】
一般的に、電子カメラは、撮影画像をパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に入力させることができる。パーソナルコンピュータは、入力した撮影画像を表示画面上に表示すると共に、付属しているスピーカから録音した音声を再生することも可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
パーソナルコンピュータでは、撮影画像を表示画面上に表示しているときに、被写***置をポインタ(カーソル)で指定するタイミングで、録音した音声を再生することも可能である。しかしながら、従来の電子カメラでは、撮影した画像において、被写体と録音した音声とを対応付けして記録することはできない。パーソナルコンピュータなどで、入力した静止画像に音声位置情報を付加する処理は可能であるが、通常では高度の画像処理が必要となる。
【0006】
そこで、本発明の目的は、録音機能を有する電子カメラにおいて、撮影画像の被写体と音声とを関連付けした位置情報を生成できる機能を備えた電子カメラを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、録音機能を有する電子カメラにおいて、撮影画像中の被写体(人や物)と、録音(検出)した音声とを関連付けした位置情報(発音位置情報)を取得(算出又は推定)する機能を備えた電子カメラに関する。
【0008】
本発明の電子カメラは、被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、音声を検出して音声データに変換する音声検出手段と、前記音声の発生位置に関連する位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報を前記画像データまたは前記音声データに関連付けさせて出力する出力手段と、前記画像データを使用して被写体の動態を検出する動態検出手段とを有し、前記位置情報取得手段は、前記動態検出手段での動態検出から被写***置を検出したと判断した場合には当該被写***置に対応する位置情報を被写体の発音位置として一時記憶し、前記動態検出手段での動態検出から被写***置を検出できないと判断した場合には、撮影画面上のほぼ中央位置の被写***置を発音候補位置として一時記憶する構成である。
【0009】
位置情報取得手段は、例えば被写体の動態(例えば人の口の動きなど)を検出し、当該検出位置を音声の発生位置(発音位置)として推定した発音位置情報を取得する構成である。出力手段は、当該位置情報を記録媒体に記録する記録手段や、無線通信等によりデータを伝送する伝送手段に出力する。
【0010】
このような構成の電子カメラであれば、撮影画像及び録音した音声と共に、被写体と音声とを関連付けした位置情報(発音位置情報)を得ることができるため、画像再生時に、被写体に関連付けして音声再生を行う処理を比較的容易に実現することができる。これにより、画像再生中の単なる音声再生だけでなく、例えば会話中の被写体を指定することにより、当該会話の音声再生を実現できる等、優れた再生効果を得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0012】
(電子カメラの構成)
図1は、同実施形態に関する電子カメラの要部を示すブロック図である。同電子カメラは、静止画及び動画の撮影機能を備えたデジタルスチールカメラ(DSC)を想定しているが、静止画撮影機能を有するデジタルビデオカメラ(DVC)にも適用可能である。
【0013】
同電子カメラは、大別して撮影系、画像処理系、制御・操作系、表示・出力系、及び記録系から構成されている。撮影系は、光学レンズユニット1と、レンズ駆動回路2と、撮像素子3と、撮像系制御回路4と、A/Dコンバータ5とを有する。撮影系は、被写体の結像を入力し、デジタル画像データ(静止画像データ及び動画像データ)に変換する機能を有する。
【0014】
光学レンズユニット1は、ズーム及びフォーカス機構を含み、レンズ駆動回路2によりズーム及びフォーカス制御がなされる。撮像素子3は、通常では数百万画素のCCD(charge coupled device)を有し、光学レンズユニット1から入力される入力光(被写体像)を撮像信号(色成分を含む)に光電変換する。撮像系制御回路4は、撮像素子11からの撮像信号の出力タイミング、出力レベルなどを制御するためのAGC(自動利得調整)処理、及びCDS(相関2重サンプリング)処理などを実行する。A/Dコンバータ5は、撮像信号をデジタル画像データに変換する。
【0015】
画像処理系は、ディジタル信号プロセッサ(DSP)回路6、動き検出回路7、及びSDRAM(synchronous DRAM)8を有する。DSP回路6は、SDRAM8に格納された画像データに対する各種の画像処理(ホワイトバランス補正処理や、画像圧縮・伸張処理等)、及び音声データに対する加工処理を実行する。SDRAM8は、画像データ及び音声データ以外に、同実施形態の発音位置情報に関係する情報(動き量分布、被写***置情報など)を一時的に格納するワークメモリ(バッファメモリ)である。動き検出回路7は、後述するように、被写体の動態に関係する動き検出(動体検出)を実行する回路であり、動き量分布及び被写体の位置情報を取得する機能を有する。
【0016】
表示・出力系及び記録系は、DMA回路11、撮影画像をディスプレイ上に表示する画像表示部12、及びカードインターフェース13を有する。DMA回路11は、システムコントローラ17の指示に応じて、SDRAM8とカードインターフェース13との間のデータ転送を実行する。画像表示部12は、例えばLCD(liquid crystal display)モニタからなる。カードインターフェース13は、記録媒体であるメモリカード14に対する画像データ、音声データ及び発音位置情報などの書込み及び読出しを制御する。なお、表示・出力系としては、無線又は有線通信方式でのデータ伝送を行うための装置や、ビデオ出力端子なども含まれる(図示せず)。
【0017】
同実施形態の電子カメラは、録音機能を実現するための音声インターフェース9、及びマイクロフォン(音声入力機器)10を有する。音声インターフェース9は、マイク10から入力した音声のサンプリングデータを生成し、SDRAM8に音声データとして格納する。
【0018】
制御・操作系は、電源部15、操作部16、及びシステムコントローラ17を有する。電源部15は、システムコントローラ17の指示に応じて、電子カメラの各ブロックに対して電源供給を制御する。操作部16は、レリーズボタンや、各種のモード設定に必要なスイッチなどを有する。システムコントローラ17は、電子カメラの各ブロックの入出力や動作を制御するマイクロプロセッサ及び其のプログラムから構成されている。システムコントローラ17は、同実施形態に関係する発音位置情報の生成処理を実行する。また、システムコントローラ17は、操作部16の入力操作に応じて、画像表示部12上にモード設定などの操作用画面を表示する制御も実行する。
【0019】
(撮影動作)
以下図1と共に、図2と図3のフローチャート、図4及び図5を参照して、同実施形態の被写体と音声とを関連付けるための位置情報(発音位置情報)を生成する動作を含む撮影動作について説明する。
【0020】
まず、電子カメラの電源がオンされると、システムコントローラ17は、撮影処理と音声処理を開始させる(ステップS1のYES,S2)。撮影処理では、撮影系で得られた撮像画像データがSDRAM8に格納されるまでの一連の動作が実行される(ステップS6を参照)。音声処理では、被写体の近傍から発生する音声がマイク10により検出されると、音声インターフェース9は、音声データに変換してSDRAM8に格納する。
【0021】
ここで、同実施形態では、被写***置検出モードと呼ぶモードが用意されており、当該モードが操作部16を介してシステムコントローラ17に設定されると、撮影動作に伴って、位置情報(発音位置情報)の生成処理が実行される(ステップS3のYES)。当該モードが設定されていない場合には、操作部16のレリーズボタンの操作に応じて、システムコントローラ17は、前記の撮影処理を実行する(ステップS3のNO,S5,S6)。システムコントローラ17は、SDRAM8からDSP回路6に撮影画像を転送し、DSP回路6で画像圧縮処理などを実行させる。そして、カードインターフェース13を介して、当該画像データをメモリカード14に記録する(ステップS7のNO,S11)。また、音声記録モードが設定されている場合には、システムコントローラ17は、SDRAM8から音声データを読出し、DSP回路6及びカードインターフェース13を経て、メモリカード14に記録する(ステップS12のYES,S13)。
【0022】
一方、被写***置検出モードが設定されている場合には、システムコントローラ17は、動き検出回路7を制御して、動き検出処理を開始させる(ステップS3のYES,S4)。システムコントローラ17は、撮影処理での撮影したタイミング(即ち、撮影フレーム)を動き検出回路7に指示する(ステップS6,S7のYES,S8)。動き検出回路7は、フレームの動き量分布から被写体を判別し、被写体の位置情報を取得する(ステップS9)。システムコントローラ17は、動き検出回路7により取得された位置情報を、画像データ及び音声データに関連付けしてメモリカード14に記録する(ステップS10)。
【0023】
(動き検出回路の動作原理)
同実施形態は、被写***置検出モードが設定されている場合には、撮影時の被写体の位置を音声の発生位置である発音位置として想定し、当該位置情報を撮影時に記録する画像データ及び音声データに関連付けてメモリカード14に記録する。
【0024】
この場合、同実施形態では、動き検出回路7は、被写体の動態、具体的には人体全体や口などの動き(動体)を検出して、当該検出結果(動体の位置)を被写体の位置情報として算出する。要するに、動きのある被写体から音声が発生し、その被写体の位置が発音位置であると想定する。
【0025】
以下図3から図5を参照して、動き検出回路7の動作原理を説明する。
【0026】
動き検出回路7は、システムコントローラ17からの指示に応じて動作を開始し、SDRAM8からフレームを取得する(ステップS20,S21)。具体的には、画像フレーム中の輝度データを取得する。動き検出回路7は、少なくとも2フレーム分の輝度データを取得すると、図4に示すように、最新フレーム(Fn)40および直前のフレーム(Fn−1)41の各輝度データを使用して、被写体の動き量分布(Mn)42を算出する(ステップS23)。この動き量分布(Mn)42は、所定の閾値(Mf)を超えるフレーム間の差分絶対値の集合である。
【0027】
動き量分布(Mn)は、撮影画像での座標値M(n,x,y)の集合として、下記式(1)により表現できる。
【0028】
M(n,x,y)=MAX(|F(n,x,y)−F(n−1,x,y)|,Mf)…(1)
ここで、x,yは、撮影画像の任意のX軸、Y軸方向の座標位置を意味する。F(n,x,y)は、n番目のフレーム位置での座標(x,y)位置における輝度を示す。Mfは、輝度を2値化するための閾値を示す。MAX(a,b)は、「b>a」である場合を「0」、それ以外は「1」を返す関数を意味する。
【0029】
次に、システムコントローラ17から撮影フレーム(時系列的に最後のフレーム)が指示されると、動き検出回路7は、動き量区間分布(Sn)をmフレーム分を算出する(ステップS24のYES,S25)。この動き量区間分布(Sn)は2値化された分布であり、図5(A)に示すように、X軸、Y軸で分割し、区間毎に閾値(Mf)を超えた個数をカウントしたものである。動き検出回路7は、指定された撮影フレームからmフレーム前までの動き量区間分布(Sn)を比較し、被写***置を取得する(ステップS26)。
【0030】
ここで、図5を参照して、動き量区間分布(Sn)について説明する。図5(A)は、動き量分布(Mn)中の[Xarea,Yarea]で分割されたエリア中の(a,b)区間でのM(n,x,y)を足した数(これをS(n,a,b)と定義する)を動き量分布(Mn)として示したものである。また、同図(B)は、S(n,a,b)の値が閾値(Ks)を超える区間を示すものである。
【0031】
動き量区間分布(Sn)は、全エリアでのS(n,a,b)の集合として、下記式(2)により表現できる。
【0032】
S(n,a,b)=Σ(x=a[0],x=a[Xe−1],Σ(y=b[0],y=b[Ye−1],M(n,x,y)))…(2)
ここで、a,bは、「Xarea×Yarea」で分割された任意のエリア[a,b]を示す。「Σ(x=0,x=n,X(x))」は、x=0からx=nまでのX(x)を積算した値であることを意味する。Xeは、撮影画像エリアでのX軸方向区間での分割数(Xe=X軸画素数/Xarea)を示す。Yeは、撮影画像エリアでのY軸方向区間での分割数(Ye=Y軸画素数/Yarea)を示す。a[0]はエリアaでの0番目のX座標を示し、b[0]はエリアbでの0番目のY座標を示す。
【0033】
動き検出回路7は、被写体の部分的動きが激しい場合に、図5(B)に示すように、S(n,a,b)の値が閾値(Ks)を超える数がN未満となる場合には、S(n,a,b)の値が最大となる区間を被写体が存在すると推定する。また、その区間に隣接する区間で、閾値(Ks)を超える区間があれば、その区間も被写***置とする。逆に全体の動きが激しい場合(区間毎にカウントされた数S(n,a,b)が閾値(Ks)より多い区間の数がN以上の場合)は、カメラが動いているものと仮定し、被写***置を特定しない。
【0034】
動き検出回路7は、撮影フレームの画像に対して最終的に被写***置を検出したと判断した場合には、当該位置情報をSDRAM8に一時記憶する(ステップS27のYES,S28)。一方、最終的に被写***置を特定できない場合には、複数の候補位置情報をSDRAM8に一時記憶する(ステップS27のNO,S29)。具体的には、mフレーム間の被写体の位置が時系列で連続する場合(即ち、被写体の位置がmフレーム間で同じ位置または隣接区間にある場合)には、最終的に被写***置を検出したと判断される。また、mフレーム間で被写体の位置が時系列で連続しない場合(即ち、被写体の位置がmフレーム間で1つ以上離れた区間に存在する場合)には、最終的に被写***置を検出できないと判断される。この場合には、時系列の要素と、撮影画像の中心に近いなどの位置的要素から被写体の複数の候補位置を決定してSDRAM8に一時記憶することになる。
【0035】
以上要するに、被写***置検出モードが設定されている場合には、動き検出回路7は、被写体の動態、具体的には人体全体や口などの動き(動体)を検出して、当該検出結果(動体の位置)を被写体の位置情報として取得する。即ち、撮影時に動きのある被写体の位置を音声の発生位置である発音位置として想定し、当該位置情報を撮影時に記録する画像データ及び音声データに関連付けてメモリカード14に記録する。従って、撮影画像及び録音した音声と共に、被写体と音声とを関連付けした位置情報(発音位置情報)を得ることができるため、画像再生時に、被写体に関連付けして音声再生を行う処理を比較的容易に実現することができる。これにより、画像再生中の単なる音声再生だけでなく、例えば会話中の被写体を指定することにより、当該会話の音声再生を実現できる等、優れた再生効果を得ることができる。
【0036】
(変形例1)
同実施形態の原理では、被写体として、動かない人物が後ろ向きに撮影している場合には、その口の動きなどが検出できないため、発音位置を特定できない。そこで、同実施形態の変形例として、動き検出回路7を使用することなく、システムコントローラ17は、撮影画面上の例えば中央位置で撮影されている被写体を発音位置として想定する。従って、システムコントローラ17は、想定した発音位置の位置情報を、撮影時に記録する画像データ及び音声データに関連付けてメモリカード14に記録する。
【0037】
通常では、音声記録モード時には、音声を発生していると思われる被写体をほぼ中央にして撮影する場合が多いため、当該中央位置は発音位置として妥当であると推定できる。また、ユーザが操作部16から被写体の位置情報(指定位置)を入力できる機能があれば、当該位置情報を発音位置情報として記録してもよい。
【0038】
(変形例2)
図6は、同実施形態の変形例2として、音声再生時に、疑似ステレオ効果を実現する方式を説明するための図である。
【0039】
同実施形態の動き検出回路7は、図6(A)に示すように、時間軸Tに対して、mフレーム間での被写体60の位置を検出する。そこで、当該被写体60の位置情報を利用して、同図(B)に示すように、仮想的なステレオマイクの位置XL,XRを設定し、モノラル音声からステレオ音声に変換するための音量に関係する係数(KL,KR)を算出することができる。位置XLは左側仮想マイク位置を意味し、位置XRは右側仮想マイク位置を意味する。
【0040】
具体的には、システムコントローラ17は、以下のような手順で係数(KL,KR)を算出する。即ち、図6(B)に示すように、被写体60までの距離Lを撮影系から得られる焦点距離から算出する。次に、被写体60の中心位置61と、仮想的なステレオマイクの位置XL,XRとの角度α,β、及び距離M(被写体60までの距離とレンズの仕様から算出)から、下記関係式(3),(4)が成立する。
【0041】
tan(α)=L/(XL+M)…(3)
tan(β)=L/(XR−M)…(4)
前記関係式(3)を使用して、左側仮想マイク位置XLから被写体60までの距離(LLとする)を算出する。また、前記関係式(4)を使用して、右側仮想マイク位置XRから被写体60までの距離(LRとする)を算出する。そして、角度α,βに基づいた仮想的なステレオマイクの位置XL,XR、及び距離LL,LRを含むテーブルを作成する。システムコントローラ17は、最終的に当該テーブルからモノラル音声からステレオ音声に変換するための音量に関係する係数(KL,KR)を算出する。
【0042】
以上のように本変形例によれば、被写体の位置と関連付けて音声を再生する場合に、当該音声を仮想的なステレオマイクにより録音して、あたかもステレオ再生するような疑似ステレオ再生効果を得ることができる。
【0043】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、録音機能を有する電子カメラにおいて、撮影画像の被写体と音声とを関連付けした位置情報を生成できる機能を備えた電子カメラを提供できる。これにより、画像再生時に、被写体に関連付けして音声再生を行う処理を比較的容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に関係する電子カメラの要部を示すブロック図。
【図2】同実施形態に関する撮影動作を説明するためのフローチャート。
【図3】同実施形態に関する動き検出回路の動作を説明するためのフローチャート。
【図4】同実施形態に関する動き検出処理の原理を説明するための図。
【図5】同実施形態に関する動き検出処理の原理を説明するための図。
【図6】同実施形態の変形例に関する疑似ステレオ効果処理を説明するための図。
【符号の説明】
1…光学レンズユニット
2…レンズ駆動回路
3…撮像素子
4…撮像系制御回路
5…A/Dコンバータ
6…ディジタル信号プロセッサ(DSP)回路
7…動き検出回路
8…SDRAM
9…音声インターフェース
10…マイクロフォン
11…DMA回路
12…画像表示部
13…カードインターフェース
14…メモリカード
15…電源部
16…操作部
17…システムコントローラ
Claims (3)
- 被写体を撮像して画像データに変換する撮像手段と、
音声を検出して音声データに変換する音声検出手段と、
前記音声の発生位置に関連する位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報を、前記画像データまたは前記音声データに関連付けさせて出力する出力手段と、
前記画像データを使用して、被写体の動態を検出する動態検出手段とを有し、
前記位置情報取得手段は、
前記動態検出手段での動態検出から被写***置を検出したと判断した場合には当該被写***置に対応する位置情報を被写体の発音位置として一時記憶し、
前記動態検出手段での動態検出から被写***置を検出できないと判断した場合には、撮影画面上のほぼ中央位置の被写***置を発音候補位置として一時記憶することを特徴とする電子カメラ。 - 前記動態検出手段は、被写体の動き量に基づいた動体の検出を行う動体検出手段であることを特徴とする請求項1に記載の電子カメラ。
- 前記音声データ及び前記位置情報に基づいて、仮想的な音声発生位置に対応する音声データを生成する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の電子カメラ。
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