JP6548141B2 - 画像検出装置、画像検出方法及び画像検出プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の撮影装置1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、撮影装置1は、システムコントローラ100、操作部102、駆動回路104、撮影レンズ106、絞り108、シャッタ110、像振れ補正装置112、信号処理回路114、画像処理エンジン116、バッファメモリ118、カード用インタフェース120、LCD(Liquid Crystal Display)制御回路122、LCD124、ROM(Read Only Memory)126、ジャイロセンサ128、加速度センサ130、地磁気センサ132及びGPS(Global Positioning System)センサ134を備えている。なお、撮影レンズ106は複数枚構成であるが、図1においては便宜上一枚のレンズとして示す。また、撮影レンズ106の光軸AXと同じ方向をZ軸方向と定義し、Z軸方向と直交し且つ互いに直交する二軸方向をそれぞれX軸方向(水平方向)、Y軸方向(垂直方向)と定義する。
像振れ補正装置112は、振れ補正部材を駆動させる。本実施形態において、振れ補正部材は、固体撮像素子112aである。なお、振れ補正部材は、固体撮像素子112aに限らず、撮影レンズ106内に含まれる一部のレンズなど、光軸AXを基準として物理的に動かされることにより、固体撮像素子112aの受光面112aa上での被写体像の入射位置をシフトさせることが可能な別の構成であってもよく、又は、これらと固体撮像素子112aのうち2つ以上の部材を組み合わせた構成であってもよい。
ジャイロセンサ128は、像振れ補正を制御するための情報を検出するセンサである。具体的には、ジャイロセンサ128は、撮影装置1に加わる二軸周り(X軸周り、Y軸周り)の角速度を検出し、検出された二軸周りの角速度をXY平面内(換言すると、固体撮像素子112aの受光面112aa内)の振れを示す振れ検出信号としてシステムコントローラ100に出力する。
次に、LPF駆動に関する説明を行う。本実施形態において、像振れ補正装置112は、ボイスコイルモータVCMYR、VCMYL、VCMXD、VCMXUに所定の駆動電流を流すことにより、一回の露光期間に対して、XY平面内において所定の軌跡を描くように可動ステージ112c(固体撮像素子112a)を駆動して、被写体像を固体撮像素子112aの検出色(R、G又はB)の異なる複数の画素に入射させる。これにより、光学的なLPFと同様の効果が得られる。
次に、本実施形態において撮影画像内に発生する、モアレの一種である偽色を検出する方法について説明する。図5は、システムコントローラ100により実行される偽色検出フローを示す。図5に示される偽色検出フローは、例えば、レリーズスイッチが押された時点で開始される。
本処理ステップS11では、撮影装置1が静止状態であるか否かが判定される。例示的には、ジャイロセンサ128より入力される振れ検出信号のうち一定周波数以上の信号成分の振幅が一定期間継続してある閾値以内に収まる場合に静止状態と判定される。撮影装置1の静止状態として、典型的には、撮影装置1が三脚に固定された状態が挙げられる。なお、静止状態を含めた撮影装置1の姿勢はジャイロセンサ128に代えて、加速度センサ130、地磁気センサ132、GPSセンサ134など、他のセンサより出力される情報を用いて検出されてもよい。また、検出精度を向上させるため、例えばセンサ・フュージョン技術を適用し、これらのセンサより出力される情報が複合的に用いられるようにしてもよい。
図9(a)は、撮影される被写体の全体を示す。また、図6(a)、図7(a)は、図9(a)に示される被写体の一部(例えば人物が着用している衣服のしわ)であって、それぞれ異なる部分を拡大して示す図である。図6(a)に示される被写体は、固体撮像素子112aの画素PIXの画素ピッチPと同ピッチで明暗が交互に現れる斜め縞模様であり、図7(a)に示される被写体は、画素ピッチPと同ピッチで明暗が交互に現れる縦縞模様である。説明の便宜上、図6(a)に示される被写体のうち太実線で囲まれた6×6マスの被写体を「斜め縞被写体6a」と記し、図7(a)に示される被写体のうち太実線で囲まれた6×6マスの被写体を「縦縞被写体7a」と記す。
図9(b)に、処理ステップS12(第一画像の撮影)における第一画像の撮影の際にLCD124の表示画面に表示されるライブビューを例示する。システムコントローラ100は、第一画像の撮影の際、AF結果(画像内の合焦情報)に基づいてピントが合っているとみなせる範囲(合焦エリアであり、例示的には被写界深度に収まる範囲)を検出し、検出された合焦エリア(図9(b)の例では、符号FA1〜FA7)をライブビューにOSD(On Screen Display)で表示する。本処理ステップS13では、第一画像の撮影時における合焦エリアの情報(以下、「第一の合焦エリア情報」と記す。)が例えばシステムコントローラ100の内部メモリに保存される。
本処理ステップS14は、可動ステージ112cが駆動されて、固体撮像素子112aが1画素分の距離だけ右方向(図6のX軸の矢じり側の方向)にシフトされる。
本処理ステップS15においても、第一画像撮影時のAE制御及びAF制御に基づいて被写体画像(第二画像)が撮影される。第二画像の撮影完了後、第一画像と第二画像を用いた偽色検出処理を開始する旨が撮影者に告知されてもよい。
図9(c)に、処理ステップS15(第二画像の撮影)における第二画像の撮影の際にLCD124の表示画面に表示されるライブビューを例示する。システムコントローラ100は、第二画像の撮影の際、AF結果(画像内の合焦情報)に基づいて合焦エリアを検出し、検出された合焦エリア(図9(c)の例では、符号FA1’〜FA7’)をライブビューにOSDで表示する。本処理ステップS16では、第二画像の撮影時における合焦エリアの情報(以下、「第二の合焦エリア情報」と記す。)が例えばシステムコントローラ100の内部メモリに保存される。
本実施形態では、詳しくは後述するが、第一色差信号と第二色差信号との信号差分値や信号加算値に基づいて偽色の発生が検出される。しかし、コントラストの高いエッジ部分では、偽色が発生していなくても、第一色差信号と第二色差信号との信号差分値が大きくなることがある。この場合、エッジ部分において偽色が発生していると誤検出される虞がある。また、詳しくは後述するが、信号差分値や信号加算値の演算に用いられる第一色差信号と第二色差信号は、同一の被写体像を写す画素の色差信号ではあるが、処理ステップS14(固体撮像素子112aのシフト)にて固体撮像素子112aがシフトされたことが原因で、それぞれ、アドレスが異なる画素を用いてデモザイク処理されている。そのため、第一色差信号と第二色差信号は、同一の被写体像を写す画素の色差信号であるにも拘わらず色情報が極僅かに異なる場合がある。そこで、本処理ステップS17では、画像信号(輝度信号Y、色差信号Cb、Cr)に対してLPF処理が施される。LPF処理によって画像がぼかされることで、エッジ部分における偽色の誤検出が抑えられると共に第一色差信号と第二色差信号との色情報の誤差が抑えられる。
本処理ステップS18では、偽色の検出精度を向上させるため、同一の被写体像が同一アドレスの画素に入射されたものとして処理されるように、処理ステップS15(第二画像の撮影)にて撮影された第二画像を構成する各画素のアドレスが、処理ステップS14(固体撮像素子112aのシフト)における固体撮像素子112aのシフト量(換言すると、固体撮像素子112aの受光面112aa上での被写体像の入射位置のシフト量)に応じて変換される。
本処理ステップS19では、第一及び第二の合焦エリア情報に基づいて、処理ステップS12(第一画像の撮影)における第一画像の撮影時の合焦エリア(ここでは、図9(b)に示される合焦エリアFA1〜FA7)と、処理ステップS15(第二画像の撮影)における第二画像の撮影時の合焦エリア(ここでは、図9(c)に示される合焦エリアFA1’〜FA7’)とのペアリングが行われる。具体的には、合焦エリアFA1〜FA7と合焦エリアFA1’〜FA7’との間で共通(同一)の被写体像が写る合焦エリアが判別され、判別された共通の被写体像が写る合焦エリア同士がペアリングされる。より詳細には、合焦エリア間で共通の被写体像が写る画素を所定数以上含む合焦エリアのペアが、同一の被写体像が写る合焦エリアとしてペアリングされる。
本処理ステップS20では、処理ステップS19(合焦エリアのペアリング)におけるペアリング結果に基づいて偽色検出の対象となる画素(以下、「偽色検出対象画素」と記す。)が設定される。図10に、偽色検出対象画素を例示する。図10中、破線の矩形領域が合焦エリアであり、合焦エリアを囲う実線の矩形領域が偽色を検出する偽色検出範囲である。この偽色検出範囲に含まれる画素が偽色検出対象画素である。すなわち、図10の例では、処理ステップS19(合焦エリアのペアリング)にて合焦エリアFA1’〜FA5’とペアリングされた合焦エリアFA1〜FA5内の各画素及び各合焦エリアFA1〜FA5を取り囲む所定数の周辺画素(以下、「第一画像の偽色検出対象画素」と記す。)と、第二画像において第一画像の偽色検出対象画素と同一アドレスの画素(以下、「第二画像の偽色検出対象画素」と記す。)が偽色検出対象画素として設定される。
斜め縞被写体6a及び縦縞被写体7aは、固体撮像素子112aの画素PIXの画素ピッチPと同ピッチの高周波成分を含む。そのため、斜め縞被写体6a及び縦縞被写体7aの画像信号が処理ステップS12(第一画像の撮影)、処理ステップS15(第二画像の撮影)においてデモザイク処理されると、偽色が発生する。
プロット6b:(Cb,Cr)=(−M,−N)
プロット6c:(Cb,Cr)=(M,N)
プロット7b:(Cb,Cr)=(M’,−N’)
プロット7c:(Cb,Cr)=(−M’+α,N’+β)
但し、M,N,M’,N’,α,βは何れも正数である。
Cbsub=Cb1−Cb2
Crsub=Cr1−Cr2
本処理ステップS22では、処理ステップS20(偽色検出対象画素の設定)にて設定されたアドレスが同一の偽色検出対象画素毎に、第一色差信号と第二色差信号との色空間内での距離(第一の距離情報Saturation_sub)が次式により演算される。
Saturation_sub=√(Cbsub 2+Crsub 2)
本処理ステップS23では、処理ステップS20(偽色検出対象画素の設定)にて設定されたアドレスが同一の偽色検出対象画素毎に、第一色差信号と第二色差信号との加算値(Cb’add,Cr’add)が演算される。
Cbadd=Cb1+Cb2
Cradd=Cr1+Cr2
Cbmean=Cbadd/2
Crmean=Cradd/2
Cb’add=Cbadd−Cbmean
Cr’add=Cradd−Crmean
本処理ステップS24では、処理ステップS20(偽色検出対象画素の設定)にて設定されたアドレスが同一の偽色検出対象画素毎に、加算値(Cb’add,Cr’add)に基づいて色空間内における第二の距離情報Saturation_addが次式により演算される。
Saturation_add=√(Cb’add 2+Cr’add 2)
説明の便宜上、処理ステップS12(第一画像の撮影)にて撮影された第一画像の輝度信号Yを「第一輝度信号」と記し、処理ステップS15(第二画像の撮影)にて撮影された第二画像の輝度信号Yを「第二輝度信号」と記す。本処理ステップS25では、処理ステップS20(偽色検出対象画素の設定)にて設定されたアドレスが同一の偽色検出対象画素毎に、第一輝度信号と第二輝度信号との差分値Ydiffが演算される。具体的には、本処理ステップS25では、第一輝度信号をY1と定義し、第二輝度信号をY2と定義した場合に、差分値Ydiffが次式により演算される。
Ydiff=|Y1−Y2|
本処理ステップS26では、処理ステップS20(偽色検出対象画素の設定)にて設定されたアドレスが同一の偽色検出対象画素毎に、偽色発生領域であるか否かが判定される。具体的には、次の条件(1)〜(3)が全て満たされる場合に、当該画素が偽色発生領域であると判定される。
上述したように、第一の距離情報Saturation_subが大きいほど第一色差信号と第二色差信号が持つ色情報が強い補色関係となることから、当該画素が偽色発生領域である可能性が高い。そこで、条件(1)は次のように規定される。
条件(1):Saturation_sub≧閾値T1
上述したように、第二の距離情報Saturation_addが小さいほど第一色差信号と第二色差信号が持つ色情報が強い補色関係となることから、当該画素が偽色発生領域である可能性が高い。そこで、条件(2)は次のように規定される。
条件(2):Saturation_add≦閾値T2
条件(3):Ydiff≦閾値T3
本処理ステップS27では、偽色の有無が検出される。例示的には、処理ステップS26(偽色発生領域の判定)において偽色発生領域と判定された画素数(又は全有効画素数のうち偽色発生領域と判定された画素の割合)が所定の閾値以上である場合に、偽色有りという検出結果となり(S27:YES)、該画素数(又は割合)が所定の閾値未満である場合に、偽色無しという検出結果となる(S27:NO)。
本処理ステップS28は、処理ステップS27(偽色の検出)にて偽色無しという検出結果が得られた場合(S27:NO)に実行される。本処理ステップS28では、処理ステップS12(第一画像の撮影)にて撮影された第一画像及び処理ステップS15(第二画像の撮影)にて撮影された第二画像について偽色が検出されなかったとして、その少なくとも一方がメモリカード200(又は撮影装置1に備えられる不図示の内蔵メモリ)に保存される。この時点で撮影動作が完了した旨が撮影者に告知されてもよい。特に、処理ステップS15(第二画像の撮影)で第一画像と第二画像を用いた偽色検出処理を開始する旨が撮影者に告知されている場合には、撮影動作が完了したことが撮影者に伝わる。これにより、撮影者は次の作業、例えば撮影装置1の状態(セッティング)の変更に進むことができる。
本処理ステップS29は、処理ステップS27(偽色の検出)にて偽色有りという検出結果が得られた場合(S27:YES)に実行される。本処理ステップS29では、処理ステップS12(第一画像の撮影)にて撮影された第一画像及び処理ステップS15(第二画像の撮影)にて撮影された第二画像について偽色が検出されたことから、LPF駆動が実行される。既にLPF駆動下での撮像が行われていた場合は、より強い光学的なLPF効果(偽色等のモアレの軽減)が得られるように、固体撮像素子112aの駆動周期(回転周期)や駆動振幅(回転半径)が調整される。すなわち、偽色を軽減するためのより有利な撮影条件に変更される。そのうえで、被写体の撮像(第三画像の撮影)が行われる。つまり、偽色が検出された場合には第三画像の撮影が行われる。そのため、処理ステップS15(第二画像の撮影)にて偽色検出処理を開始する旨が撮影者に告知されている場合、撮影者は第三画像の撮影が完了するまで、撮影装置1の状態(セッティング)を維持することができる。
100 システムコントローラ
102 操作部
104 駆動回路
106 撮影レンズ
108 絞り
110 シャッタ
112 像振れ補正装置
112a 固体撮像素子
112aa (固体撮像素子の)受光面
112b 固定支持基板
112c 可動ステージ
114 信号処理回路
116 画像処理エンジン
118 バッファメモリ
120 カード用インタフェース
122 LCD制御回路
124 LCD
126 ROM
128 ジャイロセンサ
200 メモリカード
CYR、CYL、CXD、CXU 駆動用コイル
HYR、HYL、HXD、HXU ホール素子
MYR、MYL、MXD、MXU 磁石
PIX 画素
VCMYR、VCMYL、VCMXD、VCMXU ボイスコイルモータ
YYR、YYL、YXD、YXU ヨーク
Claims (10)
- 画像内の合焦情報に基づいて少なくとも1つの合焦領域を検出する合焦領域検出手段と、
前記画像内で発生する画像劣化の検出範囲を前記検出された各合焦領域を基準とする所定の範囲に設定する検出範囲設定手段と、
前記設定された検出範囲において画像劣化の検出を行う画像検出手段と、
を備え、
前記画像検出手段は、
撮像条件の異なる少なくとも一対の画像を取得し、
取得された対となる画像に基づいて前記検出範囲での画像劣化の検出を行う、
画像検出装置。 - 前記検出範囲は、
前記基準となる合焦領域及び該合焦領域の周辺領域よりなる、
請求項1に記載の画像検出装置。 - 操作者の操作を受け付ける操作受付手段と、
受け付けられた操作者の操作に従って前記検出範囲を変更する検出範囲変更手段と、
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の画像検出装置。 - 前記検出範囲変更手段は、
前記基準となる合焦領域の中心又は前記検出範囲の中心に対して前記操作に従って該検出範囲の大きさを変更する、
請求項3に記載の画像検出装置。 - 前記検出範囲の形状は、
前記検出範囲変更手段による大きさの変更の前後で相似形を保つ、
請求項4に記載の画像検出装置。 - 前記検出範囲の大きさを示す指標を表示する指標表示手段
を備え、
前記指標表示手段は、
前記検出範囲の大きさの変更に応じて前記指標の表示を変化させる、
請求項4又は請求項5に記載の画像検出装置。 - 前記画像検出手段は、
前記対となる画像間で同一の被写体が写る合焦領域を判別し、
判別された同一の被写体が写る合焦領域を基準とする検出範囲について前記対となる画像に基づく画像劣化の検出を行う、
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の画像検出装置。 - 前記画像検出手段は、
前記対となる画像に基づいて所定の閾値判定を行い、
前記閾値判定の結果に基づいて画像劣化の検出を行い、
前記閾値判定に用いられる閾値は、
操作者の操作に従って設定変更可能である、
請求項1から請求項7の何れか一項に記載の画像検出装置。 - 画像内の合焦情報に基づいて少なくとも1つの合焦領域を検出する段階と、
前記画像内で発生する画像劣化の検出範囲を前記検出された各合焦領域を基準とする所定の範囲に設定する検出範囲設定段階と、
前記設定された検出範囲において画像劣化の検出を行う画像検出段階と、
を含み、
前記画像検出段階にて、
撮像条件の異なる少なくとも一対の画像を取得し、
取得された対となる画像に基づいて前記検出範囲での画像劣化の検出を行う、
画像検出方法。 - 請求項9に記載の画像検出方法をコンピュータに実行させるための画像検出プログラム。
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