JP4935665B2 - 撮像装置及び画像効果付与プログラム - Google Patents

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本発明は、撮像された画像に対して画像効果を施す撮像装置、及び画像効果付与プログラムに関する。
従来、例えばクロスフィルタをデジタルカメラのレンズに取り付けて撮像する、或いは撮像により得られた画像に対して画像効果を付与することで、画像効果が付与された画像を取得することが一般に行われている。
例えば、撮像により得られた画像(以下、元画像)に対して画像効果を付与する場合、元画像に対して直接画像効果を付与すると、画像効果を付与する処理に時間がかかることから、元画像を縮小した縮小画像から画像効果として用いる画像(以下、マスク画像)を作成し、作成されたマスク画像を元画像と同一の画角になるように拡大した後、元画像に合成している(特許文献1参照)。
特開2006−211321号公報
しかしながら、マスク画像は元画像に合成される際に拡大されることから、マスク画像の画質が低下してしまう。つまり画質が低下したマスク画像を、そのまま元画像に合成した場合には、マスク画像に形成されるパターンと元画像との境界がわかりやすく、付与された画像効果が不自然なものとなりやすい。
本発明は、上述した課題を解決するために発明されたものであり、縮小画像からマスク画像を作成した場合であっても、元画像に対して適切な画像効果を付与することができるようにした撮像装置、及び画像効果付与プログラムを提供することを目的とする。
第1の発明の撮像装置は、撮像時に得られた元画像を縮小する画像縮小手段と、前記画像縮小手段により生成された縮小画像を利用して、前記元画像に付与する画像効果用のマスク画像を生成する画像生成手段と、前記マスク画像に対してフィルタ処理を実行するフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理されたマスク画像を拡大する画像拡大手段と、拡大されたマスク画像と前記元画像とを合成する画像合成手段と、を備えたことを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、前記縮小画像における注目領域を検出する領域検出手段を備え、前記画像生成手段は、検出された前記注目領域に対応したマスク画像を作成することを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明において、前記領域検出手段は、前記縮小画像の各画素における輝度を算出して、算出された各画素における輝度のうち、輝度が高い画素を前記注目領域として検出することを特徴とする。
第4の発明は、第2又は第3の発明において、前記領域検出手段により検出された前記注目領域の周縁における色彩情報を取得する色彩情報取得手段をさらに備え、前記画像生成手段は、前記注目領域の大きさと該注目領域の周縁における色彩情報とに基づいて前記マスク画像を生成することを特徴とする。
第5の発明は、第2〜4の発明のいずれかにおいて、前記画像生成手段は、前記注目領域が複数検出されたときに、複数の注目領域からいずれかの注目領域を選択して、選択された注目領域に基づいたマスク画像を生成することを特徴とする。
第6の発明は、第1〜5発明のいずれかにおいて、前記マスク画像は、前記縮小画像と同一の画像サイズで、かつ予め設定されたパターンが前記注目領域に対応する位置に形成された画像からなることを特徴とする。
第7の発明は、第6の発明において、前記パターンは、前記注目領域を基点にして複数のラインを放射状に延出させた形状からなることを特徴とする。
第8の発明は、第7の発明において、前記複数のラインのそれぞれの先端周縁における画素の色を、該ラインの色から前記マスク画像の背景の色に近づけるように段階的に変化させたことを特徴とする。
第9の発明の画像効果付与プログラムは、撮像時に得られた元画像を縮小することで、縮小画像を取得するステップと、前記縮小画像を利用して、前記元画像に付与する画像効果用のマスク画像を生成するステップと、生成されたマスク画像に対してフィルタ処理を実行するステップと、フィルタ処理が実行されたマスク画像を拡大するステップと、拡大されたマスク画像と前記元画像とを合成するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、生成されたマスク画像に対してフィルタ処理を施した後、元画像と同一の画角となるように拡大することから、拡大されたマスク画像の画質が荒くなることを防止し、また、マスク画像と元画像とが合成されることで、付与される画像効果に対して違和感を与えることがない。
図1は、デジタルカメラ10の構成の一例を示す概略図である。このデジタルカメラ10は、CPU15によって統括制御される。このCPU15には操作部16やレリーズボタン17の操作信号が入力されることから、CPU15は、入力される操作信号に基づいてデジタルカメラ10の各部を制御する。
撮像光学系20は、撮像レンズ21の他に、ズームレンズ22やフォーカスレンズ23を備えている。ズームレンズ22は、撮像時の撮像倍率を変更する際にレンズ駆動機構24によって光軸方向に沿って移動される。フォーカスレンズ23は、撮像時における焦点調節を行う際に、レンズ駆動機構24によって光軸方向に微小移動される。
CCD25は、撮像光学系20を介して入射される被写体光を受光し、受光した光量に応じた信号電荷を蓄積することで、被写体光を光電変換する。なお、このCCD25における信号電荷の蓄積や蓄積された信号電荷の出力は、ドライバ26によって制御される。
CCD25によって蓄積された信号電荷は、アナログ画像信号としてAFE回路27に出力される。このAFE回路27は、図示しないAGC回路やCDS回路を含んで構成される。AFE回路27は、入力されたアナログ画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去などのアナログ処理を施す。
DFE回路28は、AFE回路27によってアナログ処理が施されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。変換されたデジタル画像信号は1コマ毎にまとめられ、デジタル画像データとしてバッファメモリ30に記憶される。なお、ドライバ26、AFE回路27及びDFE回路28は、それぞれタイミングジェネレータ(TG)31における作動タイミングに基づいて制御される。また、符号32はバスであり、このバス32を介してデジタルカメラ10の各部が電気的に接続される。
画像処理部35は、バッファメモリ30に記憶されたデジタル画像データに対して、輪郭補償、ガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理を施す。この画像処理が施されたデジタル画像データは例えばJPEG方式などの記憶方式で圧縮するためのフォーマット処理(画像後処理)が施された後、再度バッファメモリ30に記憶される。このバッファメモリ30に記憶されたデジタル画像データは、所定の圧縮方式に対応する圧縮率を用いて圧縮処理される。
例えばデジタルカメラ10に設けられたLCDモニタ36にスルー画像を表示する場合には、画像処理後のデジタル画像データに対して、LCDモニタ36の解像度に合わせた圧縮率を用いて圧縮処理を実行し、表示制御部37に出力する。
一方、デジタル画像データを記憶する場合には、画像記憶用に合わせた圧縮率を用いた圧縮処理が施され、内蔵メモリ38に記憶される。この内蔵メモリ38に格納されたデジタル画像データは、メディアコントローラ39を介して、メモリカードや光学ディスクなどの記憶媒体40に書き込まれる。なお、画像記憶用に合わせた圧縮率としては、予めデジタルカメラ10において設定される画像記憶用の解像度に合わせた圧縮率の他、予めユーザが操作部16を操作することにより設定した解像度に合わせた圧縮率が挙げられる。
ストロボ装置41は、例えば測光センサ43における被写体の輝度が所定値以下となる場合に、被写体に向けてストロボ光を発光する。このストロボ装置41におけるストロボ光の発光タイミングや発光量はストロボ制御部42によって制御される。
以下では、縮小処理される前の画像データを元画像データ、縮小処理された画像データを縮小画像データ、縮小画像データに基づいて作成される画像装飾用の画像データをマスク画像データと称して説明する。また、元画像データ、縮小画像データ及びマスク画像データを表示したものを、元画像、縮小画像、マスク画像とそれぞれ称して説明する。
画像拡縮部50は、内蔵メモリ38に記憶された元画像データを所定の縮小率にて縮小処理する他に、後述するマスク画像データを所定の拡大率にて拡大する。なお、後述するマスク画像データを作成する際の処理を高速とするためには、上述した縮小率は大きくすれば良いことになるが、マスク画像を拡大するときの拡大率も大きくなることから、拡大した後のマスク画像における画質が低下してしまう。そこで、マスク画像データを作成するときの元画像データの縮小率は、処理速度とマスク画像の画質とを考慮して設定される。一方、拡大率は、マスク画像の大きさが元画像の大きさと同一になる拡大率である。なお、画像データを縮小、及び拡大する方法としては、周知のバイリニア法や、バイキュービック法が挙げられる。
画像生成部51は、元画像データに合成するマスク画像データを生成する。この画像生成部51は、後述する領域検出部52によって検出された注目領域の大きさ(画素数)と、後述する色彩情報取得部53によって取得された色彩情報とから、マスク画像データを作成する。
図2に示すように、マスク画像データをLCDモニタ36に表示すると、縮小画像と同一の画角からなるマスク画像MIが表示される。このマスク画像MIは、黒色となる背景(図2の点で示すハッチングの領域65)に対して、例えば、輝度の高い色彩のクロスパターン66、67が配置された画像からなる。上述したクロスパターンは、後述する注目領域の中心となる画素を基点とした複数のラインが、それぞれ放射状に延出された形状からなる。このクロスパターンのラインの長さや太さは、注目領域の大きさ(画素数)に基づいて決定される。なお、クロスパターンの太さや長さと、注目領域の大きさとが対応されたテーブルデータを予め記憶させておき、抽出された注目領域の大きさからクロスパターンの大きさや太さを決定すればよい。
また、クロスパターンの色は、後述する色彩情報取得部53によって取得された色彩情報に基づいて決定される。つまり、クロスパターンの中心側から各ラインの先端に向けて輝度が低くなるように、各画素の階調値(RGB値や、YCrCb値)を決定していく。なお、上述したクロスパターンのライン数や、ラインの角度は、予めユーザが任意に選択できるようにしてもよいし、予め設定されたものであってもよい。また、クロスパターンは、検出された全ての注目領域に対して配置しても良いし、注目領域の大きさによって、クロスパターンを配置する注目領域を選択できるようにしてもよい。
この画像生成部51は、領域検出部52と、色彩情報取得部53とを備えている。領域検出部52は、縮小画像内の注目領域を検出する。注目領域の検出としては、縮小画像において、輝度の高い画素を抽出し、抽出された画素のうち、複数の画素が略円形、又は略楕円形となるように隣接されている領域を注目領域とする。注目領域が検出されるときに、注目領域の中心となる画素も併せて求められる。
図3(a)は、例えば駅周辺の夜景を撮像した画像PIについて説明する。夜景を撮像した場合、外灯の発光部から離れる程、外灯の発光部からの照射光の影響が低くなることから輝度が低くなる。図3(b)に示すように、画像PIにおいて、例えば外灯の発光部及びその周縁部の領域70に注目すると、外灯の発光部に該当する領域(ハッチングを行っていない領域71)、その周縁の領域(斜線のハッチングを行っている領域72)、さらに外側となる領域(点のハッチングを行っている領域73)の順で輝度が低くなる。つまり、領域71の画素における輝度が、注目領域として検出される輝度よりも高くなることから、領域71を注目領域として検出する。この場合、画素74が注目領域71の中心となる。
色彩情報取得部53は、領域検出部52によって検出された注目領域の周縁の画素のうち、輝度が略同一となる画素の階調値の平均値を色彩情報として取得する。図3(b)においては、領域72においては、外灯が点灯することで照射光の影響が大きい領域であることから、この照射光の影響が大きい領域となる各画素の階調値の平均値を色彩情報として取得する。
フィルタ処理部54は、生成されたマスク画像データに対してローパスフィルタ(LPF)処理を行う。このLPF処理としては、3×3の計9個の画素71〜79のうち、中心にある画素75に対する重み付けを「2」とし、画素71〜74及び画素76〜79に対する重み付けを「1」としたコンボリューション演算を行う処理が挙げられる。図4に示すように、例えば3×3の計9個の画素71〜79について述べると、画素77が赤色、画素74、78がピンク色、画素71〜73、画素75,76及び画素79が白色からなる場合には、このLPF処理を行うことで、画素75が白色から薄いピンク色となる。この処理は、マスク画像を構成する全ての画素を用いて行われることから、マスク画像中のパターンと背景との境界がはっきりした画像を、パターンと背景との境界をぼかした画像に加工することができる。
画像合成部55は、画像生成部51にて生成されたマスク画像データと縮小画像データとを合成する、或いは、画像拡縮部50で拡大されたマスク画像データと元画像データとを合成する。画像合成部55によって合成された画像データは、内蔵メモリ38に記憶される。
次に、デジタルカメラ10において撮像された画像データに画像効果を付与する際の処理手順について、図5のフローチャートに基づいて説明する。なお、撮像された画像データに画像効果を付与するか否かを予めユーザが選択できるようにしてもよいし、全ての画像データに対して自動的に画像効果を付与するようにしてもよい。デジタルカメラ10によって撮像処理が実行されると、撮像により取得された画像データを元画像データとした上で、ステップS101に進む。
ステップS101は、元画像データから縮小画像データを作成する処理である。なお、このステップS101の処理により、元画像データとは別に縮小画像データが作成され、内蔵メモリ38に記憶される。
ステップS102は、ステップS101において作成された縮小画像データを用いて、注目領域を検出する処理である。ステップS102においては、縮小画像を構成する画素のうち、輝度の高い画素を抽出し、抽出された画素のうち、複数の画素が略円形又は略楕円形となるように隣り合う領域を注目領域として検出する。この注目領域の検出時に、その中心となる画素が特定される。つまり、図3の場合には、夜間の駅周辺を撮像した画像の場合には、外灯の発光部が注目領域として検出される。
ステップS103は、ステップS102によって抽出された注目領域の周縁における画素の色彩情報を検出する処理である。なお、ステップS103においては、注目領域の周縁の領域のうち、輝度が略同一となる画素を検出し、検出された画素の階調値を平均した値を色彩情報として取得する。
ステップS104は、マスク画像データの作成処理である。ステップS102において抽出された注目領域の大きさ(画素数)はわかっていることから、この注目領域の大きさから、マスク画像に配置されるパターンの大きさ、つまり、クロスパターンの各ラインの長さを示す画素数及び太さを示す画素数がそれぞれ決定される。また、取得された色彩情報を用いて、クロスパターンの基点から各ラインの先端に向けて輝度が小さくなるように、クロスパターンの各画素の色(RGB値、又はYCrCb値)が決定される。これら決定により、背景が黒色で、注目領域の中心に該当する画素を基点としたクロスパターンが設けられたマスク画像データが生成される。
ステップS105は、ステップS104にて作成されたマスク画像データに対するLPF処理である。このLPF処理を行うことで、マスク画像がクロスパターンと背景との境界をぼかした画像となる。
ステップ106は、縮小画像データと、マスク画像データとを合成する処理である。図6に示すように、取得された画像が、例えば駅周辺の夜景を撮像した画像PIで、作成されたマスク画像MIの場合には、これら画像を合成することで画像CIが取得される。
ステップS107は、ステップS106の処理を実行することで得られた画像をLCDモニタ36に表示する処理である。
ステップS108は、合成された画像を変更するか否かが選択される処理である。例えば、合成された画像の変更を行わない場合にはステップS109に進み、合成された画像の変更を行う場合にはステップS102に戻る。なお、合成された画像を変更するとは、例えば合成するマスク画像のパターンをクロスパターンから他のパターンに変更する、又は、選択されているパターンがクロスパターンである場合には、クロスパターンのライン数を変更する、更にはマスク画像データのパターンの変更は行わないが、クロスパターンの角度を変更することが挙げられる。
ステップS109は、マスク画像データを拡大する処理である。ステップ105の処理を行うことで、マスク画像データは、背景とクロスパターンとの境界がぼけた画像からなることから、ステップS109によりマスク画像データを拡大しても、マスク画像データの画質を劣化させずに済む。
ステップS110は、元画像データと拡大したマスク画像データとを合成する処理である。ステップS109によって拡大されたマスク画像データは、その画質は劣化していないことから、元画像に合成されるクロスパターンに対して違和感を与えることがない。これにより、クロススクリーンフィルタを用いて撮像を行うことで得られる画像と同等の画像を、擬似的に、また、高速に作成することができる。なお、ステップS111は、作成された合成画像データを内蔵メモリ38に記憶する処理である。
本実施形態では、縮小画像とマスク画像とを合成した後、LCDモニタ36に表示させる内容としているが、これに限定される必要はなく、元画像と拡大したマスク画像との合成画像を縮小してLCDモニタ36に表示させるようにしてもよい。
本実施形態では、元画像を縮小した縮小画像としているが、例えばLCDモニタ36にてサムネイル画像を表示することが可能なデジタルカメラであれば、サムネイル画像を縮小画像として用いることも可能である。
本実施形態では、画像拡縮部50、画像生成部51、フィルタ処理部54及び画像合成部55を、画像処理部35及びCPU15とは別に構成した形態としているが、これに限定されるものではなく、これら各部の機能を画像処理部35又はCPU15が備えている形態であってもよい。
本実施形態では、マスク画像のパターンとしてクロスパターンを挙げているが、これに限定する必要はなく、例えば、音符やハート等のパターンであってもよい。
なお、上述したクロスパターンでは、先端に向けてラインの幅(太さ)が細くなるように形成することが一般的である。つまり、図7に示すように、ラインの先端を細くする場合、例えばラインの幅となる画素数を5画素とした場合、先端に向けて、3画素、1画素と段階的に画素数を減らしている。このようなラインの場合にLPF処理を行うと、例えばラインの幅を減少させた画素(図7においては、A行3列目の画素や、B行7列目の画素)の周縁において、画質の低下を防止することができない場合や、クロスパターンの各ラインが意図している太さよりも細くなってしまう場合がある。このような画質の低下やライン自体が細くなることを防止するために、例えばライン先端の画素のうち、ライン周縁の画素の色を背景の色とはせずラインの色と背景の色との間の階調値を備えた色とすることが考えられる。
例えばA行の画素について説明すると、このA行では、ラインとして使用する画素は、2列目の画素までであることから、A行2列目の画素における階調値と背景の階調値との差分を、ラインとして使用していない3〜10列目の画素数(この場合、8個)で除算する。除算することで得られた値を2列目の画素の階調値から減算し、その減算により得られた階調値をA行3列目の画素における階調値とする。また、3列目の画素の階調値から、上述した除算により得られた値を減算した階調値をA行4列目の画素における階調値とする。同様にして、5〜10列目の画素の階調値をそれぞれ求めることで、ラインとして使用していない3〜10列目の画素の色が段階的に背景の色に近づける、つまり、ラインとしていない3〜10列目の画素の色の濃淡を決定する。なお、E行についても同様である。
また、B行及びD行についても同様であるが、B行及びD行は、ラインとして使用していない画素は、7〜10列目の画素であることから、この場合は、階調値の差分を画素数(この場合、4個)で除算し、それぞれの列に該当する画素の階調値をそれぞれ求めればよい。このように、ラインの先端となる画素のそれぞれをライン先端に向けて段階的に背景の色に近づけるように各画素の色を決定することで、ローパスフィルタ処理を実行したときに生じる画質の低下を抑制することができる。
なお、上述した方法を用いると、ラインの幅が太い(ラインの幅となる画素数を多くした)場合に、ラインの色は、その先端に向けて背景の色に近づけるようにラインを構成する画素の色が決定されることになるが、例えば外側の行の画素の色が、内側の行の画素の色よりも濃くなる、つまり、ある行の画素と、他の行の画素とにおいて色の濃淡が反転しまうことがある。このような場合には、外側の行の画素を全て用いずに、つまり、ラインを構成する画素と隣り合う画素から、ライン先端となる画素までの全ての画素を用いずに、例えばラインの幅が細くなる画素から次のラインの幅が細くなる画素までの画素など、所定数の画素に対して、段階的に背景の色に近づけるように各画素の色を決定すればよい。
本実施形態では、輝度の高い領域を注目領域として検出し、検出された注目領域に対してクロスパターンを合成する実施形態としているが、例えば元画像、或いは縮小画像の背景の色彩情報と注目領域の色彩情報とを取得し、背景の色彩情報と同一系統の色彩情報からなる注目領域に対して、クロスパターンを付与することも可能である。また、この他に、背景の色彩情報を取得し、取得された背景の色彩情報に応じて、合成するマスク画像データのパターンの色を調整することも可能である。
本実施形態では、撮像した画像に対して画像効果を付与する機能を備えたデジタルカメラについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図5のフローチャートに示す手順を実行できる画像処理装置であってもよい。また、図5のフローチャートに示す手順をコンピュータに実行させることができるプログラム、及び該プログラムを記憶し、コンピュータで読み取ることができる記憶媒体であってもよい。
デジタルカメラの概略の一例を示す機能ブロックである。 マスク画像の一例を示す図である。 夜間の駅周辺を撮像したときに得られる画像の一例を示す図である。 ローパスフィルタ処理の一例を示す図である。 画像効果を付与する処理手順を示すフローチャートである。 画像効果が付与された画像の一例を示す図である。 クロスパターンのライン先端の画素の配色の一例を示す図である。
符号の説明
10…デジタルカメラ、38…内蔵メモリ、50…画像拡縮部、51…画像生成部、52…領域検出部、53…色彩情報取得部、54…フィルタ処理部、55…画像合成部、66,67…クロスパターン

Claims (9)

  1. 撮像時に得られた元画像を縮小する画像縮小手段と、
    前記画像縮小手段により生成された縮小画像を利用して、前記元画像に付与する画像効果用のマスク画像を生成する画像生成手段と、
    前記マスク画像に対してフィルタ処理を実行するフィルタ処理手段と、
    前記フィルタ処理されたマスク画像を拡大する画像拡大手段と、
    拡大されたマスク画像と前記元画像とを合成する画像合成手段と、
    を備えた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、
    前記縮小画像における注目領域を検出する領域検出手段を備え、
    前記画像生成手段は、検出された前記注目領域に対応したマスク画像を作成することを特徴とする撮像装置。
  3. 請求項2記載の撮像装置において、
    前記領域検出手段は、前記縮小画像の各画素における輝度を算出して、算出された各画素における輝度のうち、輝度が高い画素を前記注目領域として検出することを特徴とする撮像装置。
  4. 請求項2又は3に記載の撮像装置において、
    前記領域検出手段により検出された前記注目領域の周縁における色彩情報を取得する色彩情報取得手段をさらに備え、
    前記画像生成手段は、前記注目領域の大きさと該注目領域の周縁における色彩情報とに基づいて前記マスク画像を生成することを特徴とする撮像装置。
  5. 請求項2〜4のいずれか1項に記載の撮像装置において、
    前記画像生成手段は、前記注目領域が複数検出されたときに、複数の注目領域からいずれかの注目領域を選択して、選択された注目領域に基づいたマスク画像を生成することを特徴とする撮像装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置において、
    前記マスク画像は、前記縮小画像と同一の画像サイズで、かつ予め設定されたパターンが前記注目領域に対応する位置に形成された画像からなることを特徴とする撮像装置。
  7. 請求項6に記載の撮像装置において、
    前記パターンは、前記注目領域の中心を基点にして複数のラインを放射状に延出させた形状からなることを特徴とする撮像装置。
  8. 請求項7に記載の撮像装置において、
    前記複数のラインのそれぞれの先端周縁における画素の色を、該ラインの色から前記マスク画像の背景の色に近づけるように段階的に変化させたことを特徴とする撮像装置。
  9. 撮像時に得られた元画像を縮小することで、縮小画像を取得するステップと、
    前記縮小画像を利用して、前記元画像に付与する画像効果用のマスク画像を生成するステップと、
    生成されたマスク画像に対してフィルタ処理を実行するステップと、
    フィルタ処理が実行されたマスク画像を拡大するステップと、
    拡大されたマスク画像と前記元画像とを合成するステップと、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする画像効果付与プログラム。
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