JP5629564B2 - 画像処理装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の一例としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。なお、撮像に係る構成(レンズ、撮像素子など)は本発明に必須ではなく、本発明は撮像によって得られた画像を処理可能な任意の装置に適用可能である。
ズーム制御部212は、レンズ200がレンズのズームリングなどの操作により手動でズーミングされた際のズーム量の検出や、カメラの操作部217に含まれるズームキーの操作がなされた場合のレンズのズーム量制御などを行う。
システム制御部218は撮像装置223全体の動作を制御する。システム制御部218は例えばマイクロプロセッサと、制御プログラムを格納したROMと、作業領域として用いるRAMを有する。ROMからRAMに読み出されたプログラムをマイクロプロセッサによって実行することで、後述の動作を含め、撮像装置223の機能を実現する。
例えばレリーズボタン215が全押しされたことにより露光が行われると、撮像素子203から被写体像に対応するアナログ信号が画素単位で出力される。このアナログ信号はA/D変換器204で12ビットのデジタルデータに変換され、画像データとして画像処理部208に送られる。
例えば、被写体検出で顔検出できていない場合、例えば撮像画像の全画素データをR、G、Bデータの種類毎に積分し、(式1)により算出する。
R補正値=G積分値/R積分値
G補正値=1 (式1)
B補正値=G積分値/B積分値
被写体検出で顔検出されている場合、画像処理部208は、顔の明るさが目標の明るさになるように、12ビットRGBデータそれぞれに適用するゲインを明るさ補正パラメータとして算出する。被写体検出で顔検出されなかった場合、画像処理部208は、撮像画像全体の平均のRGB平均値が目標の明るさになるようなゲインを、明るさ補正パラメータとして算出する。なお、顔の明るさ目標値や顔検出されなかった場合の画像全体平均RGB積分値の明るさ目標値は事前に算出しておきメモリ207に記録しておく。
コントラスト補正処理は、12ビットRGBデータを8ビットRGBデータに変換するガンマ補正処理も兼ねている。また、コントラスト補正処理前にはRGBベイヤー配列の信号をRGB3プレーン信号に変換するための既知の技術による色補間処理も行われるものとする。
被写体検出で顔検出できない場合、画像処理部208はメモリ207内の標準的なガンマカーブを選択する。被写体検出で顔検出された場合、画像処理部208は検出された顔の明るさに対応したガンマカーブをメモリ207から選択する。
なお、顔検出できた場合に顔の明るさを適切に補正する処理は、明るさ補正処理又はコントラスト補正処理のどちらか一方のみで行うようにしても良い。
色補正処理では、コントラスト補正処理後の8ビットRGBデータに対してRGBの33×33×33の格子点を持つ3次元ルックアップテーブル(以下3DLUT)を適用することで、任意の色の色相、彩度、明度を補正する。なお本実施形態では3DLUTの格子点を33×33×33としているが、格子点の個数は幾つであっても良い。メモリ207には事前に、標準的な色調となる3DLUTと、検出した顔の色毎に、標準的な色調の3DLUTよりも肌色の彩度が低く明度が高い複数の3DLUT(例えば、検出した顔の色の彩度が高いほど低彩度化するような3DLUT)を記録しておく。
ノイズ低減処理は例えば、処理対象とする着目画素に対して上下左右それぞれN(Nは整数)画素のRGBデータの平均値を有する画素で着目画素を置き換える処理を、各画素に対して行う処理である。なお、着目画素に対する上下左右の画素数Nがノイズ低減処理パラメータとして与えられ、Nを大きくするほどよりノイズ低減効果が大きくなる。
被写体検出で顔検出できない場合、画像処理部208はメモリ207内の標準的なノイズ低減処理パラメータを選択する。被写体検出で顔検出された場合、画像処理部208はメモリ207に記録されている通常よりもノイズ低減効果が大きいノイズ低減処理パラメータを選択する。
シャープネス処理は既知の技術を用いて画像からエッジ信号を抽出し、抽出したエッジ信号を強調する処理を行った後、そのエッジ信号を元の画像に足し合わせることで実現する。
撮像状態の数には特に制限が無く、3つ以上の撮像状態が存在する場合、S103での分岐の数を増やせばよい。
ここで被写体基準画像Aについて詳細に説明する。被写体基準画像Aは本実施形態では、過去(最新の撮像よりも前)のストロボ発光を伴う撮像画像であって、人物検出できた画像を指す。過去の撮像画像から被写体基準画像Aを決定する方法については後述する。
本実施形態では、過去のストロボ発光を伴う撮像画像のうち、直近に人物検出できた撮像がS104での被写体基準画像Aとなる。
画像処理部208は、2つの画像の類似度を、それぞれの画像に対応した以下に挙げる要素の1つ以上を比較することにより決定する。
RGB測光センサ214で測定した輝度値、RGB測光センサ214のRGB値、撮像画像のRGBデータそれぞれの平均値、撮像画像のRGBデータから算出した平均輝度値、撮像画像の輝度ヒストグラム、撮像画像のRGBヒストグラム。撮像時刻、撮像時のISO感度、撮像時のシャッタースピード、撮像時のレンズの絞り、撮像レンズの種類、撮像時のレンズの焦点距離、撮像時の被写体距離。撮像時のストロボの種類、撮像時のストロボ219バウンス発光有無、撮像時のストロボ219の発光量、撮像時のストロボ219発光時の電圧、撮像装置223の姿勢。
RGB測光センサ214で測定した輝度値は簡易的に(式2)で表される。
RGB測光センサ214輝度値=3×R+6×G+B ・・・(式2)
(式2)においてR,G,BはそれぞれRGB測光センサ214のR,G,B値である。
RGB測光センサ214のRGB値はRGB測光センサ214で算出される。
撮像画像のRGBデータの輝度値=3×R+6×G+B ・・・(式3)
(式3)においてR,G,Bはそれぞれ撮像画像全体のR,G,Bそれぞれの平均値である。
ヒストグラム算出用各画素の輝度値=3×R+6×G+B ・・・(式4)
(式4)においてR,G,Bはそれぞれ撮像画像の色補間後の各画素の12ビットR,G,B値である。
撮像画像のRGBヒストグラムは、撮像画像の各画素の12ビットRGBデータを値毎にカウントすることで算出する。
撮像時のISO感度、撮像時のシャッター秒時、撮像時のレンズの絞りは、それぞれ露光制御部210で制御された数値である。
撮像時のレンズの焦点距離はズーム制御部212で算出される。
撮像時の被写体距離は測距制御部211で算出される。
撮像装置223の姿勢については、姿勢検知センサ216で検出された撮像装置223の姿勢情報である。
撮像画像の輝度ヒストグラム、撮像画像のRGBヒストグラム、の類似度については、それぞれのヒストグラムの形状が比較する2つの画像で近いほど類似度が100%に近づくようにし、離れるほど類似度が0%になるようにする。100%と0%の間の類似度については例えば線形補間して算出する。
α=SpRef_A_Param × SpRef_A_Wt + CurrentParam × (1 - SpRef_A_Wt)
・・・(式5)
ここで、
α = 加重加算後の新たな画像処理パラメータ
SpRef_A_Param = 被写体基準画像Aの画像処理パラメータ
CurrentParam = 最新画像の画像処理パラメータ
SpRef_A_Wt = 被写体基準画像Aの画像処理パラメータの重み(0〜1)
SpRef_A_Wt = (SpRef_A_Reliability - CurrentReliability)×SpRef_A_Similarity
・・・(式6)
但し、SpRef_A_Wt < 0 の場合 SpRef_A_Wt = 0 とする。
SpRef_A_Reliability = 被写体基準画像Aの被写体信頼度(0〜1)
CurrentReliability = 最新画像の被写体信頼度(0〜1)
SpRef_A_Similarity = S104で算出した被写体基準画像Aと最新画像の類似度(0〜1)
(1)被写体基準画像Aと最新画像のうち、検出した被写体の信頼度が高い画像の画像処理パラメータが優先的に使用される。
(2)被写体基準画像Aと最新画像のうち、最新画像の被写体の信頼度が高い場合は最新画像の補正値が優先的に使用される。
(3)被写体基準画像Aの被写体信頼度が最新画像の被写体信頼度よりも高くても、2つの画像の類似度が低い場合は、被写体基準画像Aの画像処理パラメータは優先されない。
明るさ補正処理の場合、(式5)及び(式6)の画像処理パラメータに被写体基準画像Aと最新画像それぞれの明るさ補正用ゲインを代入して演算を行う。
シャープネス処理の場合、(式5)及び(式6)の画像処理パラメータに被写体基準画像Aと最新画像それぞれのエッジ信号にかけるゲインの量を代入して演算を行う。
ここで通常基準画像Aについて詳細に説明する。通常基準画像Aとは本実施形態では、過去(最新の撮像よりも前)の、ストロボ発光を伴って撮像された撮像画像のうち、被写体の検出結果によらない基準画像の決定方法に従い決定された画像を指す。この、通常基準画像Aの決定方法(S109)の詳細は後述する。
2つの画像(通常基準画像Aと最新画像)の類似度は、それぞれの画像に対応した上述の要素を、S104と同様の方法で比較することにより決定される。
FinalParam = NormRef_A_Param × NormRef_A_Similarity + α×(1 - NormRef_A_Similarity) ・・・(式7)
ここで、
FinalParam = 最新画像に適用する画像処理パラメータ
NormRef_A_Param =通常基準画像Aの画像処理パラメータ
α = S105の式(5)で算出した画像処理パラメータα
NormRef_A_Similarity = S106で算出した通常基準画像Aと最新画像の類似度(0〜1)
である。
それぞれの具体的な算出方法は、S105の(式5)及び(式6)と同様でよいため説明を割愛する。
本実施形態において、被写体基準画像Aは以下の更新条件が満たされた場合に更新される。
現在の被写体基準画像Aの被写体信頼度(人物信頼度)≦最新画像の被写体信頼度(人物信頼度)
但し、最新画像での被写体(人物)が検出できなかった場合、被写体信頼度は0%とする。このように、最新画像で検出された被写体信頼度が、更新対象となる被写体基準画像Aの被写体信頼度以上であれば、最新画像を新たな被写体基準画像Aとする(メモリ207に記憶されている被写体基準画像Aを最新画像で更新する)。
S104とS106の類似度判定で説明した類似度を決定する要素と、
S102で算出した最新画像から算出したホワイトバランス補正処理、明るさ補正処理、コントラスト補正処理、色補正処理、ノイズ低減処理、シャープネス処理に関する画像処理パラメータである。
これらの情報は全てメモリ207に記録しておき、次撮像時に読み出せるようにしておく。
本実施形態において、通常基準画像Aは、次の条件を満たす場合に更新される。
S106で算出した類似度≦N%
Nは0〜100%の任意の数値でよいが、本実施形態では20%とする。即ち、最新画像と通常基準画像Aの類似度が予め定められた類似度以下(20%以下)の場合、最新画像を新たな通常基準画像Aとする(メモリ207に記憶されている通常基準画像Aを最新画像で更新する)。
・S106とS107の類似度判定で説明した類似度を決定する要素、
・S107で算出した最新画像に適用するホワイトバランス補正処理、明るさ補正処理、コントラスト補正処理、色補正処理、ノイズ低減処理、シャープネス処理に関する画像処理パラメータ。
これらの情報を、次の撮像画像に対する処理に用いるために、通常基準画像Aの情報としてメモリ207に記録しておく。
S116において画像処理部208は、最新画像に対して、S107またはS113で計算した画像処理パラメータを用いた現像処理を適用する。
図3を参照して説明したような連続撮影が行われ、1コマ目〜6コマ目301〜306は全てストロボ非発光で撮像され、かつ各撮像画像において人物検出(顔検出)できていないものとする。さらに、1コマ目301の撮像画像に対する、2コマ目、3コマ目、4コマ目、5コマ目の撮像画像の類似度は、それぞれ100%、80%、60%、40%、20%であるものとする。
人物が存在しないため、S101で人物は検出できない。
S102では、最新画像(1コマ目301)から画像処理パラメータが算出される。ここでは例えば、1コマ目301の画像のみから算出したホワイトバランス補正値(各色信号に対して適用するゲイン)が以下のようになったものとする。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.0倍
S110では、被写体(人物)が検出できていないため、被写体基準画像Bと最新画像との類似度は0%となる。
S112では、1コマ目の撮像であり通常基準画像Bが存在しないため、通常基準画像Bと最新画像(1コマ目301)の類似度は0%となる。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.0倍
S115では、類似度が0%のため、最新画像(1コマ目301)が、通常基準画像Bとして用いられるように更新される。
人物が存在しないため、S101で人物は検出できない。
S102では、最新画像(2コマ目302)から画像処理パラメータが算出される。ここでは例えば、2コマ目302の画像のみから算出したホワイトバランス補正値が以下のようになったものとする。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.2倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 1.8倍
S110では、被写体(人物)が検出できていないため、被写体基準画像Bと最新画像との類似度は0%となる。
S112では、通常基準画像B(1コマ目301)と最新画像の類似度が100%と算出される。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.0倍
S115では、類似度が100%のため、通常基準画像Bの更新処理は行われない。
人物が存在しないため、S101で人物は検出できない。
S102では、最新画像(3コマ目303)から画像処理パラメータが算出される。ここでは例えば、3コマ目303の画像のみから算出したホワイトバランス補正値(各色信号に対して適用するゲイン)が以下のようになったものとする。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.4倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 1.6倍
S110では、被写体(人物)が検出できていないため、被写体基準画像Bと最新画像との類似度は0%となる。
S112では、通常基準画像B(1コマ目301)と最新画像の類似度が80%と算出される。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0 × 0.8 + 2.4×0.2 = 2.1倍
Ggain = 1.0 × 0.8 + 1.0×0.2 = 1.0倍
Bgain = 2.0 × 0.8 + 1.6×0.2 = 1.9倍
S115では、類似度が80%のため、通常基準画像Bの更新処理は行われない。
人物が存在しないため、S101で人物は検出できない。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 3.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 1.0倍
S110では、被写体(人物)が検出できていないため、被写体基準画像Bと最新画像との類似度は0%となる。
S112では、通常基準画像B(1コマ目301の画像)と最新画像の類似度が20%と算出される。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0 × 0.2 + 3.0×0.8 = 2.8倍
Ggain = 1.0 × 0.2 + 1.0×0.8 = 1.0倍
Bgain = 2.0 × 0.2 + 1.0×0.8 = 1.2倍
S115では、類似度が20%のため、最新画像(6コマ目306)が新たな通常基準画像Bとなるように更新される。
図4を参照して説明したような連続撮影が行われ、1コマ目〜3コマ目403〜405は全てストロボ非発光で撮像されたものとする。また、1コマ目403と2コマ目404の画像の類似度は0%、1コマ目403と3コマ目405の画像の類似度は100%、2コマ目404と3コマ目405の画像の類似度は0%とする。さらに、1コマ目403で検出された人物信頼度は100%であり、2コマ目および3コマ目404および405では人物検出できず、人物信頼度は0%であるとする。
S101では人物が正面を向いているため、被写体(人物)が検出される。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.0倍
S110では、1コマ目の撮像であり被写体基準画像Bが存在しないため、被写体基準画像Bと最新画像(1コマ目403)の類似度は0%となる。
S112では、1コマ目の撮像であり通常基準画像Bが存在しないため、通常基準画像Bと最新画像(1コマ目403)の類似度は0%となる。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.0倍
S115では、類似度が0%のため、最新画像(1コマ目403)が、新たな通常基準画像Bとなるように更新される。
人物が存在しないため、S101で人物は検出できない。
S102では、最新画像(2コマ目404)から画像処理パラメータが算出される。ここでは例えば、2コマ目404の画像のみから算出したホワイトバランス補正値が以下のようになったものとする。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.4倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 1.6倍
S110では、被写体(人物)が検出できていないため、被写体基準画像Bと最新画像(2コマ目404)との類似度は0%となる。
S112では、通常基準画像B(1コマ目403)と最新画像(2コマ目404)の類似度は0%となる。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.4倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 1.6倍
S115では、類似度が0%のため、最新画像(2コマ目404)が新たな通常基準画像Bとなるように更新される。
3コマ目405には人物が写っているが、横を向いているため、S101では被写体(人物)が検出できない。
S102では、最新画像から人物検出された場合の、画像処理パラメータが算出される。ホワイトバランス補正値を例に挙げると、最新画像(3コマ目405)のみから算出したホワイトバランス補正値は以下のようになったものとする。
(最新画像のみから算出したホワイトバランス補正値)
Rgain = 1.6倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.4倍
S110では、被写体(人物)が検出できていないが、人物が横を向いているか正面を向いているかの相違であるため、被写体基準画像Bと最新画像(3コマ目405)との類似度は100%となる。
(最新画像に適用するホワイトバランス補正値)
Rgain = 2.0倍
Ggain = 1.0倍
Bgain = 2.0倍
S113では、(式7)より、最新画像(3コマ目405)に適用する画像処理パラメータは画像処理パラメータα(即ち1コマ目403に適用された画像処理パラメータ)となる。
S115では、類似度が0%のため、最新画像(3コマ目405)が新たな通常基準画像Bとなるように更新される。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (6)
- 時系列的に撮像された複数の画像の各々に対して適用する画像処理に用いるパラメータを算出する画像処理装置であって、
画像から予め定められた被写体を検出する検出手段と、
2つの画像間の類似度を、各々の画像から得られる予め定められた特徴から算出する類似度算出手段と、
前記複数の画像の各々について、画像から得られる情報に基づいて前記パラメータを算出するパラメータ算出手段と、
処理対象の画像より過去に撮像された画像のうち、予め定められた被写体が検出された画像から決定された被写体基準画像と、前記予め定められた被写体が検出されない画像から決定された通常基準画像を記憶する記憶手段と、
制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記被写体基準画像から前記パラメータ算出手段が算出した第1のパラメータと、前記処理対象の画像から前記パラメータ算出手段が算出した第2のパラメータとを、前記被写体基準画像と前記処理対象の画像のうち前記検出手段により検出した被写体の信頼度が高い画像から算出されたパラメータの重み付けが高くなるように加重加算することにより第3のパラメータを算出し、
前記通常基準画像から前記パラメータ算出手段が算出した第4のパラメータと、前記第3のパラメータとを、前記類似度算出手段により算出された前記通常基準画像と前記処理対象の画像との類似度が高いほど前記第4のパラメータの重み付けが高くなるように加重加算することにより前記処理対象の画像に対して適用する画像処理に用いるパラメータを算出する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記制御手段は、
前記処理対象の画像から前記検出手段が検出した被写体の信頼度が前記被写体基準画像から前記検出手段が検出した被写体の信頼度以上の場合には、前記処理対象の画像が新たな被写体基準画像となるよう前記記憶手段を更新し、
前記処理対象の画像から前記予め定められた被写体が検出されず、前記処理対象の画像と前記通常基準画像との類似度が予め定められた類似度以下の場合には、前記処理対象の画像が新たな通常基準画像となるように前記記憶手段を更新する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記記憶手段は、予め定められた撮像状態ごとに前記被写体基準画像と前記通常基準画像とを記憶し、
前記制御手段は、前記処理対象の画像の前記予め定められた撮像状態に対応した前記被写体基準画像と前記通常基準画像を用いることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像処理装置。 - 画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって時系列的に撮像された複数の画像の各々に対して適用する画像処理に用いるパラメータを算出する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
前記処理対象の画像に対して前記パラメータを用いた画像処理を適用する画像処理手段とを有することを特徴とする撮像装置。 - 時系列的に撮像された複数の画像の各々に対して適用する画像処理に用いるパラメータを算出する画像処理装置の制御方法であって、
前記画像処理装置が、
画像から予め定められた被写体を検出する検出手段と、
2つの画像間の類似度を、各々の画像から得られる予め定められた特徴から算出する類似度算出手段と、
前記複数の画像の各々について、画像から得られる情報に基づいて前記パラメータを算出するパラメータ算出手段と、
処理対象の画像より過去に撮像された画像のうち、予め定められた被写体が検出された画像から決定された被写体基準画像と、前記予め定められた被写体が検出されない画像から決定された通常基準画像を記憶する記憶手段と、
を有し、
前記画像処理装置の制御方法が、
前記画像処理装置の制御手段が、前記被写体基準画像から前記パラメータ算出手段が算出した第1のパラメータと、前記処理対象の画像から前記パラメータ算出手段が算出した第2のパラメータとを、前記被写体基準画像と前記処理対象の画像のうち前記検出手段により検出した被写体の信頼度が高い画像から算出されたパラメータの重み付けが高くなるように加重加算することにより第3のパラメータを算出するステップと、
前記制御手段が、前記通常基準画像から前記パラメータ算出手段が算出した第4のパラメータと、前記第3のパラメータとを、前記類似度算出手段により算出された前記通常基準画像と前記処理対象の画像との類似度が高いほど前記第4のパラメータの重み付けが高くなるように加重加算することにより前記処理対象の画像に対して適用する画像処理に用いるパラメータを算出するステップと、
を有することを特徴とする画像処理装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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