JP2009055415A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理時間の短縮を図ることができるカメラの提供。
【解決手段】撮影光学系１で結像された像を撮像する撮像素子２と、撮像素子２により撮像された撮像画像から、人物の顔に相当する画像領域を検出する顔検出手段１０と、顔検出手段１０により画像領域が検出された場合に、撮影光学系１の光学特性に基づいて撮像画像を補正処理する画像処理手段１０とを備える。また、顔検出手段１０で検出された画像領域の少なくとも一部が、撮影光学系１０の収差の影響が生じる所定撮像領域に含まれる場合に、画像処理手段１０は収差の影響を軽減するように撮像画像を補正処理するようにしても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子を用いて被写体像を撮像するカメラに関する。

従来より、撮影レンズの光学的特性によって生じる収差（例えば、歪曲収差）を画像処理によって補正することにより、収差の影響を軽減するデジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１３９３５０号公報

しかしながら、撮影レンズの光学特性の影響を軽減するための画像処理には、時間がかかる。従来のカメラでは、収差が目立たないような撮影シーンであって収差軽減処理が必要ない場合であっても常に収差軽減処理が施されるため、収差軽減に関する画像処理時間分だけ、レリーズされてから画像データが記録されるまでの時間が長くなり、使い勝手が悪かった。

請求項１の発明によるカメラは、撮影光学系で結像された像を撮像する撮像素子と、撮像素子により撮像された撮像画像から、人物の顔に相当する画像領域を検出する顔検出手段と、顔検出手段により画像領域が検出された場合に、撮影光学系の光学特性に基づいて撮像画像を補正処理する画像処理手段とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、顔検出手段で検出された画像領域の撮像領域内における位置および大きさの少なくとも一方に基づいて、補正処理を行うか否かを判定する判定手段を備え、判定手段により補正処理を行うと判定された場合に補正処理を行うようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載のカメラにおいて、顔検出手段で検出された画像領域の少なくとも一部が光学特性の影響が生じる所定撮像領域に含まれる場合に、補正処理を行うようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、光学特性は撮影光学系の収差特性であって、撮影光学系の収差の影響を軽減するように補正処理するようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項４に記載のカメラにおいて、顔検出手段で検出された画像領域の少なくとも一部が撮像領域内の周辺領域にある場合には、撮影光学系の収差の影響を軽減する補正処理に加えて、周辺領域における光量低下を軽減する補正処理も行うようにしたものである。
請求項６の発明によるカメラは、撮影光学系で結像された像を撮像する撮像素子と、撮像素子により撮像された撮像画像から人物の顔に相当する画像領域を検出し、該画像領域の被写体に対して撮影光学系の焦点調節状態を合わせる焦点調節手段と、画像領域の少なくとも一部が所定撮像領域に含まれる場合に、撮影光学系の光学特性に基づいて撮像画像を補正処理する画像処理手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、人物の顔がなくて収差が目立たない被写体の場合には、画像処理時間の短縮を図ることができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明のカメラの一実施の形態を示すブロック図である。カメラは、撮影レンズ１、撮像素子２、Ａ／Ｄ変換部３、バッファメモリ４、画像処理回路５、モニタ６、メモリカード用インタフェース７、記録媒体８、フラッシュＲＡＭ９、ＣＰＵ１０および操作部１１を備えている。Ａ／Ｄ変換部３、バッファメモリ４、画像処理回路５、モニタ６、メモリカード用インタフェース７、フラッシュＲＡＭ９、ＣＰＵ１０はバス１２を介して相互に接続されている。

撮影レンズ１は、撮像素子２の撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子２にはＣＣＤ型やＭＯＳ型の固体撮像素子が用いられ、撮像面上に結像された被写体像の光強度に応じた電気信号を出力する。撮像素子２からの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換部３によってアナログ信号からデジタル信号に変換される。

画像処理回路５は、Ａ／Ｄ変換部３から供給された画像データに対し、補間、ガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理を行う。ホワイトバランス調整されたＲ信号，Ｇ信号およびＢ信号は、ガンマ補正処理が施された後に輝度信号（Ｙ信号）および色差信号（Ｃr，Ｃb信号）に変換される。また、画像処理回路５は、画像処理が完了した画像データの圧縮処理や、圧縮処理された画像データの伸長処理も行う。

圧縮処理が施された画像データは、メモリカード用インタフェース７を介してメモリカード（半導体メモリ）等の記録媒体８に記録される。記録媒体８は、カメラに着脱可能に装着されている。

バッファメモリ４は撮像素子２で撮像された複数フレーム分のデータを記憶することができるフレームメモリであり、Ａ／Ｄ変換された信号は一旦このバッファメモリ４に記憶される。画像処理回路５ではバッファメモリ４に記憶されたデータを読み込んで上述した各処理を行い、処理後のデータは再びバッファメモリ４に記憶される。

モニタ６は、各種メニューを表示したり、撮像素子２で撮像した被写体像や記録媒体８に格納された画像データに基づく再生画像を表示したりするものである。モニタ６には、例えば、液晶表示パネルが用いられる。撮像画像のモニタ６への表示形態には２つの形態がある。一つは、レリーズ操作が行われないときの表示形態であり、撮像素子２で繰り返し撮像される画像を逐次更新表示するスルー画と呼ばれる表示形態である。もう一つは、レリーズ操作後に、撮像素子２で撮像された画像を所定時間表示するフリーズ画と呼ばれる表示形態である。

ＣＰＵ１０は、カメラ動作のシーケンス制御、自動露出制御、オートフォーカス制御等を行う。また、後述する顔認識処理や収差補正処理もＣＰＵ１０で行われる。フラッシュＲＡＭ９には、カメラ制御用ソフトウェアや上述した顔認識処理、収差補正処理のためのソフトウェア、撮影レンズ１の収差（歪曲収差、色収差等）情報などが格納されている。ＣＰＵ１０に接続された操作部１１には、ユーザによって操作されるレリーズボタン、電源スイッチや各種設定のための操作ボタン、モード切り換え用の選択ボタン等が設けられている。

なお、本実施の形態では、ＣＰＵ１０におけるソフトウェア処理により顔認識処理および収差補正処理を行うようにしたが、画像処理回路５においてハードウェア処理するようにしても良い。以下では、ソフトウェア処理する場合を例に説明する。

ところで、撮像された画像には、撮影レンズ１の光学特性に起因する歪曲収差や倍率色収差が発生する。図２は、歪曲収差が生じた場合の画像例を示したものである。これは、上下左右に等間隔で描かれた複数の直線Ｌ１，Ｌ２と大小６つの円Ｃ１〜Ｃ６とが描かれたチャート図を撮影したものであり、「樽型」の歪曲収差がある場合の画像を示す。「樽型」の歪曲収差の場合には画面の角の部分が縮むように結像されるため、４隅に配置された円Ｃ３〜Ｃ６は形状が歪んだように撮像される。また、倍率色収差の場合には、光の波長の違いによって画面周辺部に行くに従って像倍率の違いが生じ、色が滲んだようになる。

特に、収差の大きな周辺領域に人物の顔が写っている場合には、歪みや色の滲みによる不自然さが目立つ。そこで、本実施の形態のカメラでは、収差の著しい領域に人物の顔が写っている場合には収差が軽減されるような画像処理を施すことで、収差の少ない撮像画像が得られるようにした。

［動作説明］
図３は、画像処理による収差補正処理を説明するフローチャートであり、レリーズ操作（レリーズボタンの全押し操作）されてから画像データを記録媒体８に記憶するまでの一連の処理を示したものである。操作部１１に設けられたレリーズボタンが全押しされると、ＣＰＵ１０は図３のフローチャートで示される一連の処理を開始する。

ステップＳ１００では、撮影動作処理を実行する。具体的には、ミラーアップ動作後に、撮像素子２に撮影用の電荷蓄積および蓄積電荷の掃き出しを行わせ、ミラーダウン動作を行う。そして、ステップＳ１１０では、撮像により得られた画像データを画像処理回路５に送って上述した一連の画像処理を施し、ＹＣｂＣｒ画像を生成する。

ステップＳ１２０では、カメラが顔認識モードか否かを判定する。顔認識モードは撮像された画像データに基づいて顔領域を検出を行うモードであり、本実施の形態では、顔認識モードに設定されている場合に収差軽減処理を行う。ステップＳ１１０において顔認識モードに設定されている（ＹＥＳ）と判定されるとステップＳ１２０へ進み、ＮＯと判定されると収差軽減処理を行わずにステップＳ１８０に進む。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０で生成された画像に基づいて公知の顔認識処理を行う（例えば、特開２００４−２０６６８８号公報参照）。例えば、ＹＣｂＣｒ画像の画素毎の色情報（色相）に基づいて、色相が顔の色（肌色）に近い画素を抽出してグループ化し、像倍率（撮影レンズ１の焦点距離）とグループ化された肌色画素領域の大きさとに基づいて、顔領域と推定される画素領域を抽出することで顔検出を行うことができる。

ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０において顔領域と推定される画素領域を検出したか否かを判定する。ステップＳ１４０において顔非検出（ＮＯ）と判定されると、収差軽減処理を行わずにステップＳ１８０に進む。一方、ステップＳ１４０で顔検出と判定されるとステップ１５０へ進み、顔と認識された画素領域（以下では顔領域と呼ぶ）の位置および大きさを求める。

図４は顔認識画像の一例を示したものであり、ハッチングを施した領域Ｍ１〜Ｍ４が顔と認識された画素領域（顔領域）である。破線で示した円１０２は、中心が撮像範囲１００の中央にあって直径が撮像範囲１００の短辺をとする円である。円１０２の外側領域１２０Ａは、比較的大きな歪曲収差が生じる領域である。この円１０２の大きさは、撮影レンズ１の歪曲収差の大小に応じて設定すれば良い。

ステップＳ１５０では、顔領域がこの円１０２の外側領域１２０Ａにあるか内側領域１２０Ｂにあるかを判定する。例えば、顔領域Ｍ１のように顔領域の半分以上が外側領域１２０Ａに含まれる場合には、顔領域Ｍ１の位置を円１０２の外側と判定し、顔領域Ｍ２のように顔領域の半分以上が内側領域１２０Ｂに含まれる場合には、その位置を円１０２の内側と判定する。そして、外側領域１２０Ａに顔領域がある場合には人物の顔に歪みが目立つようになるので、後述するように収差軽減処理を施す。

また、顔のアップなど顔の大きさが比較的大きく撮影されるシーンでは、顔領域の位置が内側領域１２０Ｂであっても顔の上下位置で歪みが目立つようになる。そこで、ステップＳ１５０では、上述した顔の位置に加えて、撮像範囲１００の短辺に対する顔領域の横寸法Ｘの比率Ｋｘおよび縦方向寸法Ｙの比率Ｋｙを求める。そして、その比率ＫｘまたはＫｙが所定値以上である場合には人物の顔に歪みが目立つようになるので、後述するように収差軽減処理を施す。所定比率の大きさは撮影レンズ１の収差に応じて設定される。例えば、所定比率＝２／３のように設定する。

次いで、ステップＳ１６０では、ステップＳ１５０で求めた顔領域の位置および大きさ（比率Ｋｘ，Ｋｙ）が所定の条件（ａ）または（ｂ）を満足しているか否かを判定する。所定の条件（ａ）とは、顔領域の位置が外側領域１２０Ａに含まれているという条件であり、所定の条件（ｂ）とは顔領域に関する上記比率ＫｘまたはＫｙが所定比率以上であるという条件である。ステップＳ１６０で条件を満足すると判定されるとステップＳ１７０へ進み、条件を満足していないと判定されるとステップＳ１８０へ進む。

ステップＳ１７０では、ＣＰＵ１０は、フラッシュＲＡＭ９に格納されている撮影レンズ１の収差（歪曲収差、色収差等）情報に基づいて、画像データに対するの収差軽減処理を施す。なお、収差軽減処理に関しては公知の技術であるので（例えば、特開２００６−１３９３５０号公報を参照）、ここでは説明を省略する。収差は撮像範囲１００の各位置によって決まっており、マップとして記憶されている。ステップＳ１８０では、ＣＰＵ１０は、画像処理回路５において収差軽減処理後画像データの圧縮処理を行い、圧縮処理後の画像データを記録媒体８に記録する。

このように、本実施の形態では、顔が収差の目立つ周辺領域１２０Ａに含まれる場合、または、顔の大きさが所定大きさ以上の場合には収差軽減処理を行い、それ以外の場合には収差が目立たないので収差軽減処理を行わないようにした。そのため、従来のように顔があるか否かや、収差が目立つか否かに関係なく収差低減処理を行うカメラと異なり、収差が目立たない場合には収差低減処理を行わないことで、画像処理時間の短縮化を図ることができる。そして、収差の著しい領域に人物の顔が写っている場合には、収差軽減処理を施すことで収差の少ない撮像画像が得られるようにした。

上述したように、本実施の形態では、撮像範囲１００の周辺領域１２０Ａに顔が含まれている場合に収差軽減処理を行うようにしたが、領域に関係なく顔が検出されたならば収差軽減処理を行うようにしても良い。この場合にも、顔が検出されていない場合には収差軽減処理を行わないので、画像処理時間の短縮化を図ることができる。また、顔認識モードに設定しなくとも、顔が検出されたならば収差軽減を自動的に行うように制御しても良い。

なお、上述したステップＳ１６０の判定処理においては、複数検出された顔領域Ｍ１〜Ｍ４のいずれか一つに関して、その位置が外側領域１２０Ｂに含まれるか比率Ｋｘ，Ｋｙが所定比率以上であった場合に収差軽減処理を行うようにしたが、判定条件はこれに限らず種々のものが考えられる。例えば、操作部１１を操作して複数の顔領域Ｍ１〜Ｍ４から所望の顔領域をマニュアル指定し、ＣＰＵ１０は、その指定された顔領域がステップＳ１６０の条件を満足した場合にのみ、収差軽減処理を行うようにしても良い。

また、顔と認識された被写体にピントを合わせる顔認識ＡＦが知られているが、この顔認識ＡＦモードにおいて、顔認識ＡＦの対象となっている顔領域が上記条件（ａ）および（ｂ）を満足した場合に収差軽減処理を行うようにしても良い。また、条件（ａ）および（ｂ）のいずれか一方だけを判定条件としても構わない。さらに、顔領域の大きさが小さい場合は、その位置が外側領域１２０Ａであっても歪みの影響が小さいので、このような場合には収差軽減処理を行わないようにしても良い。

上述した実施の形態では、記録媒体８へ記録する画像データに対して顔認識をして収差軽減処理を行うようにしたが、モニタ表示用のスルー画に対して上述したような収差軽減処理を施しても良いし、記録媒体８に既に記録されている画像データを再生画像として読み出し、その画像データに対して追加的に収差軽減処理を施すようにしても良い。再生画像に収差軽減処理を施す場合、再生画像の一覧をモニタ６上に表示させ、それらから所望の画像を選択して収差軽減処理を指示するようにする。その場合、収差軽減処理後の画像データを、元の画像データとは別のファイル名で保存するようにすれば、ユーザは好みの方の画像を選ぶことができる。

ところで、撮影レンズ１の光学特性により、撮像範囲１００の周辺に近付くほど光量が低下する場合がある。このような光量低下に関して、例えば、顔領域が周辺部の所定領域にある場合には、光量低下による影響を画像処理によって軽減するようにしても良い。また、収差軽減処理と光量低下補正処理とを同時に行うようにしても良い。

なお、本発明は、撮影レンズ１とカメラ本体とが一体となったレンズ一体型のカメラだけではなく、交換レンズがカメラ本体に着脱自在に装着される交換レンズ式のカメラにも適用することができる。交換レンズ式のカメラの場合、交換レンズ側のメモリに記憶されている収差情報を、カメラ本体側のメモリに読み込むようにする。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明のカメラの一実施の形態を示すブロック図である。 歪曲収差が生じた場合の画像例を示す図である。 収差補正処理を説明するフローチャートである。 顔認識画像の一例を示す図である。

符号の説明

１：撮影レンズ、２：撮像素子、５：画像処理回路、６：モニタ、８：記録媒体、９：フラッシュＲＡＭ、１０：ＣＰＵ、１１：操作部、１００：撮像範囲、１２０Ａ：外側領域、１２０Ｂ：内側領域、Ｍ１〜Ｍ４：顔領域

Claims (6)

1. 撮影光学系で結像された像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子により撮像された撮像画像から、人物の顔に相当する画像領域を検出する顔検出手段と、
   前記顔検出手段により前記画像領域が検出された場合に、前記撮影光学系の光学特性に基づいて前記撮像画像を補正処理する画像処理手段とを備えることを特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記顔検出手段で検出された画像領域の撮像領域内における位置および大きさの少なくとも一方に基づいて、前記補正処理を行うか否かを判定する判定手段を備え、
   前記画像処理手段は、前記判定手段により前記補正処理を行うと判定された場合に前記補正処理を行うことを特徴とするカメラ。
3. 請求項２に記載のカメラにおいて、
   前記画像処理手段は、前記顔検出手段で検出された画像領域の少なくとも一部が前記光学特性の影響が生じる所定撮像領域に含まれる場合に、前記補正処理を行うことを特徴とするカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
   前記光学特性は前記撮影光学系の収差特性であって、
   前記画像処理手段は、前記撮影光学系の収差の影響を軽減するように補正処理することを特徴とするカメラ。
5. 請求項４に記載のカメラにおいて、
   前記画像処理手段は、前記顔検出手段で検出された画像領域の少なくとも一部が前記撮像領域内の周辺領域にある場合には、前記撮影光学系の収差の影響を軽減する補正処理に加えて、前記周辺領域における光量低下を軽減する補正処理も行うことを特徴とするカメラ。
6. 撮影光学系で結像された像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子により撮像された撮像画像から人物の顔に相当する画像領域を検出し、該画像領域の被写体に対して前記撮影光学系の焦点調節状態を合わせる焦点調節手段と、
   前記画像領域の少なくとも一部が所定撮像領域に含まれる場合に、前記撮影光学系の光学特性に基づいて前記撮像画像を補正処理する画像処理手段とを備えることを特徴とするカメラ。

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