JP4806329B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
本発明の各実施形態で共通となる撮像装置の構成について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の各実施形態における撮像装置の全体的構成図である。又、この図1の撮像装置は、デジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラなどであり、少なくとも静止画像を撮影可能となっている。
本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図2は、本実施形態の撮像装置における広ダイナミックレンジ画像生成回路30の内部構成を示すブロック図である。
輝度調整回路31では、基準画像データ及び非基準画像データそれぞれに対して、それぞれの平均輝度値が等しくなるように、ゲイン調整が行われる。即ち、輝度調整回路31は、図3に示すように、基準画像データ及び非基準画像データそれぞれの平均輝度値を求める平均演算回路311,312と、平均演算回路311,312それぞれで得られた平均輝度値に基づいてゲイン設定を行うゲイン設定回路313,314と、ゲイン設定回路313,314それぞれで設定されたゲインを乗算することで基準画像データ及び非基準画像データそれぞれの輝度値を調整する乗算回路315,316と、を備える。
このようにして輝度値が調整された基準画像データ及び非基準画像データが与えられる位置ズレ検出回路32では、基準画像及び非基準画像との間の動きベクトルが算出されるとともに、算出された動きベクトルが有効か無効か判定される。詳細は後述するが、画像間の動きを表すベクトルとしてある程度信頼できると判断された動きベクトルは有効とされ、信頼できないと判断された動きベクトルは無効とされる(詳細は後述)。尚、ここで議論する動きベクトルは、画像の全体の動きベクトル(後述する「全体動きベクトル」)に対応している。また、位置ズレ検出回路32は、マイコン10によって制御され、位置ズレ検出回路32にて算出された各値は必要に応じてマイコン10に送られる。
位置ズレ検出回路32は、周知の代表点マッチング法に基づいて、動きベクトル等を検出する。位置ズレ検出回路32に基準画像データ及び非基準画像データが入力されると、基準画像と非基準画像との間の動きベクトル等を検出する。図7に、位置ズレ検出回路32に与えられる画像データによって表される画像100を示す。画像100は、例えば上述の基準画像又は非基準画像のいずれかを表す。画像100内に、複数の動きベクトル検出領域が設けられる。以下、動きベクトル検出領域を、単に、「検出領域」と略記する。説明の具体化のため、9つの検出領域E1〜E9が設けられている場合を考える。各検出領域E1〜E9の大きさは同じである。
次に、図12及び図13のフローチャートを参照して、位置ズレ検出回路32の処理手順を説明する。また、図16に、位置ズレ検出回路32内部の各データの流れをも表した、位置ズレ検出回路32の詳細内部ブロック図を示す。図16に示すように、検出領域有効性判定回路43が、コントラスト判定部61と、複数動き有無判定部62と、類似模様有無判定部63を備え、全体動きベクトル算出回路44が、全体動きベクトル有効性判定部70を備える。更に、全体動きベクトル有効性判定部70が、パン・チルト判定部71、領域動きベクトル類似性判定部72及び検出領域有効数算出部73を備える。
A=[{|Mk−Mave|/(Maveのノルム)}の総和]/(有効領域の数)
・・・(1)
シャッタボタン21が押下げられたとき、位置ズレ検出回路32で求められた全体動きベクトルM及び全体動きベクトルMの有効性を特定する情報が、位置ズレ補正回路33に与えられる。そして、位置ズレ補正回路33において、与えられた有効性を特定する情報より、全体動きベクトルMの有効又は無効を確認し、非基準画像データに対する位置ズレ補正を行う。
全体動きベクトルMが有効であり、図17に示すように、全体動きベクトルMが(xm,ym)となるとき、非基準画像P2の画素位置(x,y)が、基準画素P1の画素位置(x−xm,y−ym)に一致させる。即ち、非基準画像データの画素位置(x,y)の輝度値を、画素位置(x−xm,y−ym)における輝度値となるように、非基準画像データを変換することで、位置ズレ補正が行われる。このようにして、位置ズレ補正が成された非基準画像データが、画像合成回路34に与えられる。
画像合成回路34には、シャッタボタン21が押下げられたとき、画像メモリ5より読み出された基準画像データと、位置ズレ補正回路33において位置ズレ補正が成された非基準画像データとが与えられる。そして、各画素位置毎に、基準画像データ及び非基準画像データの輝度値が合成されて、合成後の輝度値によって合成画像となる画像データ(合成画像データ)を生成する。
更に、上述のように広ダイナミックレンジ撮影モードにおいて各ブロックが動作するときにおいて、シャッタボタン21が押下げられたときの装置全体における動作フローについて、図21を参照して説明する。尚、図21は、広ダイナミックレンジ撮影モードにおける装置主要部での動作フローを説明するための機能ブロック図である。
本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図22は、本実施形態の撮像装置における広ダイナミックレンジ画像生成回路30の内部構成を示すブロック図である。尚、図22に示す構成において、図2の構成と同一の目的で使用する部分については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
まず、広ダイナミックレンジ撮影モードにおいてシャッタボタン21が押下げられたときの装置全体における動作フローの第1例について、図23を参照して説明する。本例では、非基準画像データ、基準画像データ、非基準画像データの順番で撮影が行われる。
又、広ダイナミックレンジ撮影モードにおいてシャッタボタン21が押下げられたときの装置全体における動作フローの第2例について、図24を参照して説明する。本例では、非基準画像データ、非基準画像データ、基準画像データの順番で撮影が行われる。
又、広ダイナミックレンジ撮影モードにおいてシャッタボタン21が押下げられたときの装置全体における動作フローの第3例について、図25を参照して説明する。本例では、基準画像データ、非基準画像データ、非基準画像データの順番で撮影が行われる。
2 撮像素子
3 カメラ回路
4 A/D変換回路
5 画像メモリ
6 NTSCエンコーダ
7 モニタ
8 画像圧縮回路
9 記録媒体
10 マイコン(マイクロコンピュータ)
11 撮影制御回路
12 メモリ制御回路
21 シャッタボタン
22 ダイナミックレンジ切換スイッチ
23 メカニカルシャッタ
30 広ダイナミックレンジ画像生成回路
31 輝度調整回路
32 位置ズレ検出回路
33 位置ズレ補正回路
34 画像合成回路
35 画像メモリ
36 位置ズレ予測回路
Claims (7)
- 撮影時の露光時間の長い画像による基準画像データと撮影時の露光時間の短い画像による非基準画像データとを合成して合成画像データを生成する画像合成部と、
前記基準画像データ及び前記非基準画像データそれぞれに対して増幅又は減衰処理を施すことにより、前記基準画像データ及び前記非基準画像データそれぞれの平均輝度値を略等しい状態とする輝度調整部と、
前記輝度調整部で輝度値が調整された前記基準画像データ及び前記非基準画像データに基づいて、前記非基準画像データと前記基準画像データとの位置ズレ量を検出する位置ズレ検出部と、
前記位置ズレ検出部で検出された位置ズレ量に基づいて前記非基準画像データの位置ズレを補正する位置ズレ補正部と、
を備え、
前記輝度調整部は、前記基準画像データのうち白とびの少ない領域の画像データに基づいて、前記基準画像データに対して増幅又は減衰処理を施す一方、前記非基準画像データのうち黒つぶれの少ない領域の画像データに基づいて、前記非基準画像データに対して増幅又は減衰処理を施し、
前記画像合成部は、前記基準画像データと前記位置補正部で位置ズレ補正が成された前記非基準画像データとを合成することで、前記合成画像データを生成することを特徴とする撮像装置。 - 前記非基準画像データが、同一の露光時間となる2画像の第1及び第2非基準画像データであり、
前記位置ズレ検出部において、前記第1及び第2非基準画像データの位置ズレ量を検出した後、前記第1非基準画像データと前記基準画像データの撮像タイミングの時間差と、前記第1及び第2非基準画像データの撮像タイミングの時間差とによる比に基づいて、前記第1非基準画像データと前記基準画像データの位置ズレ量を算出し、
前記位置ズレ補正部において、前記位置ズレ検出部で算出された位置ズレ量に基づいて前記第1非基準画像データの位置ズレを補正し、
前記画像合成部において、前記基準画像データと前記位置補正部で位置ズレ補正が成された前記第1非基準画像データとを合成することで、前記合成画像データを生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記基準画像データの撮影タイミングが、前記第1及び第2非基準画像データの撮影タイミングの間にあることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 旧請求項5
前記第1及び第2非基準画像データの撮影タイミングが連続することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 光電変換動作を行うことで撮影して得られた電気信号を画像データとして出力する撮像素子と、
前記撮像素子からの前記画像データを一時的に記憶する画像メモリと、
を備え、
前記画像メモリに記憶された前記非基準画像データ及び前記基準画像データが、前記位置ズレ検出部、前記位置ズレ補正部、及び前記画像合成部それぞれに与えられることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 - 撮影時の露光時間の長い画像による基準画像データと撮影時の露光時間の短い画像による非基準画像データとを合成して合成画像データを生成する画像合成ステップと、
前記基準画像データ及び前記非基準画像データそれぞれに対して増幅又は減衰処理を施すことにより、前記基準画像データ及び前記非基準画像データそれぞれの平均輝度値を略等しい状態とする輝度調整ステップと、
前記輝度調整ステップで輝度値が調整された前記基準画像データ及び前記非基準画像データに基づいて、前記非基準画像データと前記基準画像データとの位置ズレ量を検出する位置ズレ検出ステップと、
前記位置ズレ検出ステップで検出された位置ズレ量に基づいて前記非基準画像データの位置ズレを補正する位置ズレ補正ステップと、
を備え、
前記輝度調整ステップは、前記基準画像データのうち白とびの少ない領域の画像データに基づいて、前記基準画像データに対して増幅又は減衰処理を施す一方、前記非基準画像データのうち黒つぶれの少ない領域の画像データに基づいて、前記非基準画像データに対して増幅又は減衰処理を施し、
前記画像合成ステップは、前記基準画像データと前記位置補正部で位置ズレ補正が成された前記非基準画像データとを合成することで、前記合成画像データを生成することを特徴とする撮像方法。 - 前記非基準画像データが、同一の露光時間となる2画像の第1及び第2非基準画像データであり、
前記位置ズレ検出ステップにおいて、前記第1及び第2非基準画像データの位置ズレ量を検出した後、前記第1非基準画像データと前記基準画像データの撮像タイミングの時間差と、前記第1及び第2非基準画像データの撮像タイミングの時間差とによる比に基づいて、前記第1非基準画像データと前記基準画像データの位置ズレ量を算出し、
前記位置ズレ補正ステップにおいて、前記位置ズレ検出部で算出された位置ズレ量に基づいて前記第1非基準画像データの位置ズレを補正し、
前記画像合成ステップにおいて、前記基準画像データと前記位置補正部で位置ズレ補正が成された前記第1非基準画像データとを合成することで、前記合成画像データを生成することを特徴とする請求項6に記載の撮像方法。
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