JP2022170436A - Imaging apparatus and method for controlling the same, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高倍率撮影を要する撮像装置において、センサ領域から一部分を拡大・切り出しを行い撮影倍率の向上及び高解像度化アルゴリズムに関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus that requires high-magnification photographing, and relates to an algorithm for improving photographing magnification and increasing resolution by enlarging and cutting out a portion of a sensor area.
撮像センサが搭載された監視用途などのカメラにおいては、数キロメートル先の画像情報が必要となることがあるため、撮像領域よりも望遠側の画角が必要となる。一般的に、撮像領域の一部を拡大・切り出して撮影することで、撮像領域全体よりも望遠側の画角を得ることができる。したがって、光学的に高倍率で高価格なレンズを使用せずとも望遠側の画角を得ることができる。一方で、撮像領域の一部を拡大・切り出すため、解像度の低下が発生する。当然解像度が低下することで、撮影画像から検出できる情報についても分解能が低下し、正しい情報が得られない。このため、撮影画像から情報を検出する際には画素を間引かない画像を用いて検出する方法がある。 Cameras equipped with an imaging sensor for monitoring purposes may require image information for several kilometers ahead, and thus require an angle of view on the telephoto side rather than the imaging area. In general, by enlarging/cutting out a part of the imaging area and photographing, it is possible to obtain an angle of view on the telephoto side of the entire imaging area. Therefore, the angle of view on the telephoto side can be obtained without using an optically high-magnification, expensive lens. On the other hand, since a part of the imaging area is enlarged and cut out, the resolution is lowered. Naturally, as the resolution decreases, the resolution of information that can be detected from the captured image also decreases, making it impossible to obtain correct information. For this reason, when detecting information from a captured image, there is a method of detecting using an image in which pixels are not thinned.
例えば、特許文献1では、被写体の大きさに応じて検出範囲を縮小し、かつ画素間引き無し画像限定でベクトル検出を行う方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method of reducing a detection range according to the size of an object and performing vector detection only on images without pixel thinning.
しかしながら、特許文献1では以下のような問題があった。特許文献1では、被写体の大きさに応じて検出範囲を縮小し、かつ画素間引き無し画像限定で手ブレ補正制御に必要となる動きベクトル検出を行うが、電子ズームなどのために、撮像領域の一部を拡大・切り出した画像を使用して動きベクトルを検出する場合は、動きベクトルを検出する参照ブロックがわずかしか割り当たらないため、撮像画角に対する動きベクトルの信頼度が低くなってしまう。また、撮像領域の一部を拡大・切り出した画像から動きベクトルを検出するためにテンプレート枠を縮小すると、ベクトルの枠が撮像で使用する画素に対して小さくなるため、エラーベクトルが増加してしまう場合がある。 However, Patent Document 1 has the following problems. In Patent Document 1, the detection range is reduced according to the size of the subject, and the motion vector detection required for camera shake correction control is performed only for images without pixel thinning. When a motion vector is detected using a partially enlarged/cropped image, only a few reference blocks are assigned to detect the motion vector, so the reliability of the motion vector with respect to the angle of view of the image pickup decreases. Also, if the template frame is reduced in order to detect a motion vector from an image that is partially enlarged or cropped from the imaging area, the vector frame becomes smaller than the pixels used for imaging, resulting in an increase in error vectors. Sometimes.
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、撮像領域の一部を拡大・切り出した画像から動きベクトルを検出する際に、撮像で使用する画素が少ない場合においても高精度な動きベクトルを検出する技術を提供しようとするものである。 The present invention has been devised in view of the above problems, and when detecting a motion vector from an image obtained by enlarging or cutting out a part of the imaging area, highly accurate motion vector detection can be performed even when the number of pixels used for imaging is small. It is intended to provide the technology to
この課題を解決するため、例えば本発明の撮像装置は以下の構成を備える。すなわち、
撮像素子と、
前記撮像素子による撮像で得た画像を格納する画像メモリと、
前記画像メモリに格納された画像の一部領域を出力画像として切り出す切り出し手段と、
前記撮像素子による撮像で得た複数の画像を用いて動きベクトルを検出する検出手段と、
前記撮像素子による撮像で得た画像に対して所定の高解像度化処理を行う処理手段と、を有し、
前記検出手段は、前記所定の高解像度化処理された高解像度画像を用いて前記切り出し手段によって切り出される一部領域の動きベクトルを検出することを特徴とする。
In order to solve this problem, for example, the imaging device of the present invention has the following configuration. i.e.
an imaging device;
an image memory for storing an image obtained by imaging with the imaging element;
clipping means for clipping a partial area of the image stored in the image memory as an output image;
a detection means for detecting a motion vector using a plurality of images obtained by imaging with the imaging device;
and processing means for performing a predetermined resolution enhancement process on an image obtained by imaging with the imaging device,
The detecting means detects a motion vector of the partial area cut out by the cutting out means using the high-resolution image that has undergone the predetermined high-resolution processing.
本発明によれば、ブレ補正のための動きベクトルを高精度に検出できる。 According to the present invention, a motion vector for blur correction can be detected with high accuracy.
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1の実施形態]
まず、各実施形態に共通する事項について説明する。図1は、実施形態に係る画像処理装置の一例として、静止画像や動画像の撮影を行うためのレンズ交換式あるいはレンズ一体型のデジタルカメラ及び撮像装置の構成例を模式的に示した画像処理装置のブロック図である。実施形態は、撮像に係る構成を有する電子機器(例えばスマートフォン等)にも適用できるので、デジタルカメラ等の撮像装置に限定されず、各種画像処理装置に適用できるものである。
[First Embodiment]
First, matters common to each embodiment will be described. FIG. 1 is an image processing apparatus schematically showing a configuration example of a lens-interchangeable or lens-integrated digital camera and an imaging apparatus for capturing still images and moving images, as an example of an image processing apparatus according to an embodiment. 1 is a block diagram of an apparatus; FIG. The embodiments can also be applied to electronic devices (for example, smartphones) having a configuration related to imaging, and therefore are not limited to imaging devices such as digital cameras, and can be applied to various image processing devices.
なお、本実施形態の説明においては、撮像装置に加えられる振動を「振れ」とし、撮像装置に加えられる振れによって発生する撮像画像への影響を「像ブレ」と表現する。また、図2に示すように、本実施形態では、光軸に直交する一平面上で互いに直交した検出軸をなすように、水平方向の回転軸をYaw軸、垂直方向の回転軸をPitch軸、光軸方向の回転軸をRoll軸として説明する。 In the description of the present embodiment, the vibration applied to the imaging device is referred to as "shake", and the effect on the captured image caused by the vibration applied to the imaging device is referred to as "image blur". Further, as shown in FIG. 2, in this embodiment, the horizontal rotation axis is the Yaw axis and the vertical rotation axis is the Pitch axis so as to form mutually orthogonal detection axes on a plane orthogonal to the optical axis. , the rotation axis in the optical axis direction will be described as a Roll axis.
図1の画像処理装置100は、交換レンズ及びカメラ本体部あるいはレンズ一体型カメラで構成され、交換レンズはカメラ本体部に装着して使用される。図示における参照符号150は装置全体の制御を司る制御部である。この制御部150は、CPU、CPUが実行するプログラムや各種パラメータを記憶保持しているROM、並びに、ワークエリアとして使用するRAMで構成される。
The
撮像レンズ101は、変倍を行うズームレンズ102、像ブレ補正を行うシフトレンズ等の補正光学系103(第1の像ブレ補正手段)、焦点調節を行うフォーカスレンズ104を含み、ズーム、フォーカシング、像ブレ補正等の動作を行い、被写体像を撮像素子105に結像する。
The
撮像素子105は、例えばXYアドレス方式のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等で構成され、撮像レンズ101が形成する光学像を光電変換して電荷を蓄積し、その電荷を読み出すことで複数の画素からなる画像信号を信号処理部106へ供給する。
The
また撮像素子105は、後述するモータ129によって撮像素子105を駆動させることで、光軸に直交する一平面上で互いに直交した水平方向と垂直方向、また光軸方向の回転による像ブレを補正した上で画像信号を信号処理部106へ供給する(第2の像ブレ補正手段)。
In addition, the
信号処理部106は、撮像素子105から出力された画像信号にホワイトバランス調整やガンマ補正などの信号処理を施し、その結果生成されたフレーム画像を画像メモリ107に格納する。
The
画像拡大処理部108は、画像メモリ107に格納されたフレーム画像を任意の倍率で拡大処理し、画像切り出し制御部109、画像変換部117へ供給する。画像拡大処理部108で用いられる拡大処理は、一例としてバイキュービック法やバイリニア法などがあり、拡大倍率はユーザーインターフェースから制御してもよいし、ズームキーなどに応じて制御してもよい。
The image
画像切り出し制御部109は、画像拡大処理部108より提供されるフレーム画像の所定の領域を切り出して新たなフレーム画像を生成し、表示制御部110及び記録制御部112へ出力画像として供給する。このとき、画像切り出し制御部109は、所定の領域の切り出し位置を装置の振れに応じて移動させる。この結果、画像切り出し制御部109は、装置の振れによって生じるフレーム間の被写体位置の移動(像ブレ)を補正することが可能な電子式像ブレ補正手段(第3の像ブレ補正手段)として機能する。なお、信号処理部106、画拡大処理部108、画像切り出し制御部109で行われる一連の動作は、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号の場合は60Hzの周期で実行され、動画像データが生成される。
The image
表示制御部110は、画像切り出し制御部109から供給された映像信号に基づく画像(カメラスルー画)の他、設定メニュー画像、記録済みの画像など用途に応じて加工した映像信号を出力して表示デバイス111に画像を表示させる。表示制御部110は表示デバイス111を駆動し、表示デバイス111は液晶表示素子(LCD)等により画像を表示する。
The
記録制御部112は、記録媒体113を制御して記録開始や終了の指示に用いる操作部(不図示)によって映像信号の記録が指示された場合など、画像メモリ107や画像切り出し制御部109から供給された映像信号と動画データや静止画データあるいはメタデータなどの記録・読出しを行う。記録媒体113は、半導体メモリ等の情報記録媒体やハードディスク等の磁気記録媒体である。
The
光学パラメータ取得部114は、撮像レンズ101から、撮像レンズの焦点距離、絞り値、フォーカス位置、シフトレンズ移動量、歪曲量、有効像円など装着レンズの特性情報を取得する。これらの情報の取得は、撮像レンズ101から直接ではなく、ユーザーインターフェースなどを介して入力された値を取得しても良い。取得した情報は、像ブレ補正量演算部119へ供給され、像ブレ補正の制御に用いられる。
The optical
角速度センサ115は、画像処理装置100に加わる振れを検出するためのセンサである。検出した振れ信号は、後述する像ブレ補正量演算部119へ供給され、像ブレ補正の制御に用いられる。角速度センサ115は、光軸に直交する一平面上で互いに直交した検出軸をなすように、水平方向の回転軸Yaw軸と垂直方向の回転軸Pitch軸、また光軸方向の回転軸Roll軸の3軸方向回りの振れを検出できるように3つの角速度センサを配置している。角速度センサ115は、画像処理装置100に加わる振れの角速度を検出し、その角速度に応じた電圧を出力する。
The
A/D変換器(1)116は、角速度センサ115から出力される電圧をデジタルデータに変換して角速度データとして取り込み、後述する像ブレ補正量演算部119へ供給する。
The A/D converter (1) 116 converts the voltage output from the
画像変換部117は、画像拡大処理部108から提供された画像に対し、電子拡大によって低解像度となった画像から高解像度画像へ変換する所定の高解像度化処理を施し、動きベクトル検出部118へ画像を提供する。この詳細については後述する。
The
動きベクトル検出部118は、光軸に直交する一平面上で互いに直交した水平方向と、垂直方向のそれぞれ2方向の動きベクトルを検出する。具体的には、まず、動きベクトル検出法として相関法やブロックマッチング法等がある。ここでは、その一例として、ブロックマッチング法を動きベクトル検出部118に採用するものとする。このブロックマッチング法とは、複数の画像を用いるもので、まず入力画像信号を複数の適当な大きさのブロック(例えば、16×16画素)に分割し、ブロック単位に前のフィールド又はフレームの一定範囲の画素との差を計算する。そして、この差の絶対値の和が最小となる前のフィールド又はフレームのブロックを検索し、当該ブロックの相対的なずれをそのブロックの動きベクトルとして検出する方法である。結果、画素単位での垂直方向及び水平方向各々の移動量(即ち動きベクトル)が求められる。この動きベクトルは、連続した撮像画像の単位時間当たりの移動量、すなわち像ブレ補正装置の移動量を示すものである。また、動きベクトル検出部118は、動きベクトルがうまく検出できない場合は、動きベクトルエラー判定を行う。動きベクトルのエラー判定方法の一例として、輝度信号が小さい、検出値がピーク値である等の条件が考えられる。検出された動きベクトルは、水平方向ベクトル、垂直方向ベクトルとして後述する像ブレ補正量演算部119へ供給され、像ブレ補正の制御に用いられる。
The motion
像ブレ補正量演算部119は、画像処理装置100に加わる振れによって生じる像ブレを補正するための補正量を演算し、補正量分割制御部120へ供給する。なお、像ブレ補正量演算部119で算出される像ブレ補正量は、複数の像ブレ補正手段のそれぞれの補正量を出力するのではなく、画像処理装置100の全体の像ブレ補正量を演算するものである。
The image blur correction
補正量分割制御部120は、像ブレ補正量演算部119で算出された装置全体の像ブレ補正量を、複数の像ブレ補正手段でそれぞれ補正するための補正量に分割する。本実施形態の補正量分割制御部120は、一例として、像ブレ補正量演算部119から供給された像ブレ補正量を、撮像素子105で補正するための補正量と、画像切り出し制御部109で補正するための補正量とに分割する。
A correction amount
撮像素子補正量変換部121は、補正量分割制御部120から供給された補正量を、撮像素子105で像ブレを適切に補正するための移動量に変換して、駆動目標位置として出力する。
The image sensor correction
電子補正量変換部122は、補正量分割制御部120から供給された補正量を、画像切り出し制御部109で像ブレを適切に補正するための切り出し位置に変換して、画像切り出し制御部109に設定する。
The electronic correction
位置検出部123は、撮像素子105の位置を検出して位置に応じた電圧を出力し、アンプ124で適切な電圧範囲の信号に増幅される。そしてA/D変換器(2)125によってデジタルデータ化され、位置データとして取り込まれる。
The
制御フィルタ126は、撮像素子105の駆動目標位置と位置データの差分である偏差データを入力し、増幅及び位相補償等の種々の信号処理を施し、その結果をパルス幅変調部127へ提供する。
The
パルス幅変調部127は、制御フィルタ126からの出力を、パルス波のデューティー比を変化させる波形(即ちPWM波形)に変調して、モータ駆動部128へ供給する。
The pulse
モータ129は、例えばボイス・コイル型モータであり、モータ駆動部128によって駆動されることにより、撮像素子105は光軸と垂直な方向に移動する。そして、移動した撮像素子105の位置は位置検出部123で検出されて次の偏差データが算出されるというフィードバックループが形成されており、駆動目標位置と位置データの差分が小さくなるように制御される。これにより、撮像素子105は駆動目標位置に追従するように駆動(振動もしくは移動)することができる。
The
次に、図1の画像変換部117について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図3に示される処理は、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号の場合は60Hzなど、所定の周期で繰り返し実行されるものと理解されたい。
Next, the
まず、S201にて、画像変換部117は、画像拡大処理部108から電子拡大倍率等の情報を取得する。次にS202にて、画像変換部117は、高解像度化処理で必要となる、画像拡大処理部108で実施される画像拡大処理を施す前及び画像拡大を施した後の画像情報を取得する。画像情報の一例として、輝度情報が含まれる。次にS203にて、画像変換部117は、電子拡大倍率がある閾値以上か否かを判定する。画像変換部117は、閾値以上と判定した場合は、処理をS204へ、閾値以内であると判定した場合は処理をS205へ進める。
First, in S<b>201 , the
S204にて、画像変換部117は、S202で取得した高解像度化処理に必要な画像情報を用いて高解像度化処理を施す。本実施形態では一例として、S202で取得した情報を用いて、高解像度化&フィルタリング処理を施し、高解像度画像を生成する。具体的には、画像変換部117は、バイキュービック法やバイリニア法を用いて、画素数を増加させ、単位面積当たりの画素数を増加させる。そして、画像変換部117は、輝度強調フィルタリング処理を実行し、輝度強調処理された画像を生成する。
In S204, the
S205にて、画像変換部117は、S204で高解度像化処理を施す前よりも、動きベクトル検出を実施可能か否か判定する。一例として、輝度強調処理後の画像の画素値(輝度を示す値)が、高解像度化処理を施す前よりも強調されているか否かを判定する。否と判定された場合には、高解像度化処理に係るパラメータ(より高い強調処理を行う輝度強調フィルタを選択するための値)を変更したうえで高解像度化処理S204を再度実施し、S204で高解像度化処理を施す前よりも上記条件に対し効果があった場合には、高解像度化処理を施した画像を動きベクトル検出部118へ提供する。また、高解像度化処理を実施する場合には、焦点距離や動きベクトル検出に用いる画像サイズなどから高解像度化率を変更してもよい。
In S205, the
ここで、本実施形態の課題としている撮像領域の一部領域を拡大し、その拡大した領域内の動きベクトルを検出する際に与える影響について説明する。まず、上述した通り、動きベクトルは拡大した領域内から検出する必要がある。拡大倍率が高い場合、撮像領域全体から動きベクトルを検出してしまうと出力画角外の動きベクトルを検出してしまう割合が多くなり、本来の動きベクトルを正しく検出できない。しかし、拡大した画像からそのまま動きベクトルを検出しようとしても、解像度の低下によって画像から検出できる情報の分解能が低下してしまい、正しい情報が得られない。図4は、高解像度化処理前の画像を示し、図5は輝度値を例に高解像度化処理を施した画像の例である。図4(a)、図4(b)、図4(c)にそれぞれ撮像領域全体の画像、撮像領域の一部領域を拡大した画像、1フレーム移動後に撮像領域の一部領域を拡大した画像を示す。図5(a)、図5(b)にそれぞれ高解像度化処理を施した撮像領域の一部領域を拡大した画像、1フレーム移動後に高解像度化処理を施した撮像領域の一部領域を拡大した画像を示す。図4(b)、図4(c)を用いて一番左の画素に対する動きベクトルを検出しようとした場合、図4(b)、図4(c)の各ピクセルの輝度値の差分に変化が少なく、動きベクトルを正しく検出できないが、図5(a)、図5(b)のように、高解像度化処理(高解像度化+輝度強調)を施した後に動きベクトルを検出しようとした場合には、図5(a)、図5(b)の一番左の画素に対する各ピクセルの輝度値に差分が生まれ、動きベクトルを検出できる。なお、図5におけるマス目(ブロックサイズ)が図4より小さいのは、高解像度化による画素数を増加したからであり、ブロックサイズ(画素数)自体が小さくなったわけではない点に注意されたい。また、検出した動きベクトルは画像拡大処理部による拡大処理、並びに、画像変換部117による高解像度化が適用された画像から検出されている。よって、動きベクトル検出部118は、検出した動きベクトルの水平、垂直成分を、「拡大率×高解像度率」で除算した値を、最終的な動きベクトルとして決定することになる。
Here, the effect of enlarging a partial area of the imaging area and detecting a motion vector in the enlarged area, which is a subject of the present embodiment, will be described. First, as described above, motion vectors must be detected from within the enlarged area. When the magnification is high, if the motion vector is detected from the entire imaging area, the motion vector outside the output angle of view is more likely to be detected, and the original motion vector cannot be detected correctly. However, even if a motion vector is detected directly from the enlarged image, the resolution of information that can be detected from the image is lowered due to the reduction in resolution, and correct information cannot be obtained. FIG. 4 shows an image before the resolution enhancement process, and FIG. 5 shows an example of an image subjected to the resolution enhancement process using luminance values as an example. 4(a), 4(b), and 4(c) show an image of the entire imaging area, an enlarged image of a partial area of the imaging area, and an enlarged image of a partial area of the imaging area after moving by one frame. indicates 5(a) and 5(b) are enlarged images of a partial area of the imaging area subjected to high resolution processing, and an enlarged partial area of the imaging area subjected to high resolution processing after moving by one frame. shows an image with When attempting to detect a motion vector for the leftmost pixel using FIGS. is small and the motion vector cannot be detected correctly, but as shown in FIGS. 5A and 5B, a difference is generated in the luminance value of each pixel with respect to the leftmost pixel in FIGS. 5A and 5B, and a motion vector can be detected. Note that the reason why the squares (block size) in FIG. 5 are smaller than in FIG. 4 is that the number of pixels has increased due to the increase in resolution, and that the block size (the number of pixels) itself has not decreased. . Also, the detected motion vector is detected from an image to which enlargement processing by the image enlargement processing unit and resolution enhancement by the
上記では、高解像度化におけるフィルタリング処理として、輝度強調フィルタリングを適用する例を説明したが、画像変換部117が画像拡大処理部108より受信する画像情報は、エッジ情報、或いは、ノイズ情報であっても良い。エッジ情報を受信した場合、画像変換部117は、S205にて、エッジ強調フィルタリング処理を適用して得たエッジ強調処理後の画像の画素値(エッジ度を示す値)が、高解像度化処理を施す前のエッジ度を示す値よりも強調されているか否かを判定する。否と判定された場合には、高解像度化処理に係るパラメータ(より高いエッジ強調フィルタを選択するための値)を変更する。一方、ノイズ情報を受信する場合、画像変換部117は、S205にて、高解像度化処理を適用後の画素値(ノイズの程度を示す値)が、高解像度化処理を施す前のノイズ画像よりも低減されているか否かを判定する。否と判定された場合には、高解像度化処理に係るパラメータ(よりノイズ除去の高いフィルタを選択するための値)を変更する。
In the above description, an example of applying brightness enhancement filtering as filtering processing for increasing the resolution has been described. Also good. When the edge information is received, the
次に、図1の補正量分割制御部120について説明する。補正量分割制御部120は、図1の像ブレ補正量演算部119で算出した像ブレ補正量H_Total、V_Totalから、第2の像ブレ補正手段に用いる補正量Yaw_Correct、Pithc_Correctと、第3の像ブレ補正手段に用いる補正量H_hom、V_homに分割する。そして、補正量分割制御部120は、補正量Yaw_Correct、Pithc_Correctを撮像素子補正量変換部121に、補正量H_hom、V_homを電子補正量変換部122へ提供する。なお、分割の手法については、角速度センサ115から算出した像ブレ補正量に応じて、撮像素子補正量と電子式補正量の比率を変更しても良いし、その他の手法を用いても良い。
Next, the correction amount
次に、図1の電子補正量変換部122について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図4に示される処理は、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号の場合は60Hzなど、所定の周期で繰り返し実行される。
Next, the electronic
まず、S301にて、電子補正量変換部122は、補正量分割制御部120から供給された像ブレ補正量H_hom、V_homを取得する。そして、電子補正量変換部122は、S302にて、像ブレ補正範囲を演算する。像ブレ補正範囲は、図1の光学パラメータ取得部114で取得した有効像円情報や、撮像素子105の読み出し範囲、画像切り出し制御部109の可動範囲などから、端に突き当たらないように像ブレ補正量H_hom、V_homに制限をかける。制限がかけられた像ブレ補正量をそれぞれH_hom_final、V_hom_finalとする。S303にて、電子補正量変換部122は、S302で算出した像ブレ補正量H_hom_final、V_hom_finalを、画像切り出し制御部109で使用する像ブレ補正量に決定する。
First, in S<b>301 , the electronic correction
以上説明してきたように、撮像領域の一部領域を拡大・切り出し解像度が低下した画像から動きベクトルを検出する場合においても、高解像度化処理を施すことによって誤った動きベクトルの検出を防止し、適切な像ブレ補正が可能となる。これにより、電子拡大倍率が高倍率となる撮影においても適切な像ブレ補正制御を実現することが可能な像ブレ補正装置を提供することができる。 As described above, even when a motion vector is detected from an image in which a partial area of the imaging area is enlarged or cut out and the resolution is lowered, erroneous detection of the motion vector is prevented by applying resolution enhancement processing. Appropriate image blur correction becomes possible. As a result, it is possible to provide an image blur correction device capable of realizing appropriate image blur correction control even in photographing with a high electronic magnification.
また、本実施形態では、高解像度化処理の手法としてエッジ強調フィルタや輝度強調フィルタを用いる例を説明したが、強化学習技術を用いて高解像度化処理を実施するなど、その他の超解像技術を用いてもよい。また、輝度値以外の情報を用いて動きベクトルを検出する手段を用いてもよいし、動きベクトル検出画像に応じて動きベクトルの探索範囲や検出領域、高解像度化率を可変させてもよい。 In addition, in the present embodiment, an example of using an edge enhancement filter or a brightness enhancement filter as a method of high resolution processing has been described, but other super resolution techniques such as performing high resolution processing using reinforcement learning technology may be used. Alternatively, means for detecting a motion vector using information other than the luminance value may be used, or the motion vector search range, detection area, and resolution enhancement rate may be varied according to the motion vector detection image.
[第2の実施形態]
図7は、第2の実施形態に係る画像処理装置200の構成例を示すブロック図である。なお、図1と同様の構成には同じ符号を付し、説明は省略する。図7は、図1の構成に対し、画像拡大処理部108、画像変換部117を、画像拡大処理部130、画像変換部131で置き換えた構成となっている。これ以外は、第1の実施形態と同じである。
[Second embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of an
まず、本第2の実施形態における画像拡大処理部130について説明する。画像拡大処理部130は、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号の場合は60Hzなど、所定の周期で繰り返し実行される。画像拡大処理部130は、画像メモリ107に格納されたフレーム画像を任意の倍率で拡大処理し、画像切り出し制御部109、画像変換部131へ供給する。画像拡大処理部108で用いられる拡大処理は、一例としてバイキュービック法やバイリニア法などがある。画像拡大処理部130が画像変換部131へ提供する画像は、光学中心から拡大処理された画像と、拡大中心座標を任意のピクセル数シフトし拡大処理した画像の複数枚からなる画像である。
First, the image
次に、画像変換部131の処理を、図8のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図8に示される処理は、例えばNTSCフォーマットに準拠したビデオ信号の場合は60Hzなど、所定の周期で繰り返し実行される。
Next, the processing of the
まず、S401にて、画像変換部131は、画像拡大処理部130から、電子拡大倍率等の情報及び画像拡大を施した後の画像情報を複数枚分取得する。画像情報の一例として、輝度情報が含まれる。次にS402にて、画像変換部131は、電子拡大倍率がある閾値以上か否かを判定する。画像変換部131は、閾値以上と判定した場合は処理をS403に、閾値以内であると判定した場合は処理をS404に進める。
First, in S<b>401 , the
S403において、画像変換部131はS401で取得した高解像度化処理に必要な画像情報を用いて高解像度化処理を施す。本実施形態では一例として、S401で取得した複数画像の情報を用いて高解像度化処理を行う。詳細な説明は省略するが、画像変換部131は、画像拡大処理部130で光学中心から拡大処理された1枚目の画像には存在していない画素を、画像拡大処理部130で中心座標をシフトし拡大処理した際のシフト量を元に2枚目のフレームから画素を補間し、より画素数の多い画像を生成し、更に、輝度強調フィルタ処理を施すことで高解像度画像を生成する。
In S403, the
S404において、画像変換部131は、S403で高解像度化処理を施す前よりも、動きベクトル検出として使用可能か否かを判定する。一例として、生成した高解像度画像の輝度値が、高解像度化処理を施す前よりも強調されているか否かを判定する。否と判定された場合には、高解像度化処理に係るパラメータ(より強調度の高い輝度強調フィルタを選択するための値)を変更したうえで高解像度化処理S403を再度実施する。そして、画像変換部131は、S403で高解像度化処理を施す前よりも上記条件に対し効果があったと判定した場合は、高解像度化処理を施した画像を動きベクトル検出部118へ提供する。
In S404, the
なお、上記例では、画像変換部131は、画像拡大処理部130より受信する情報が輝度情報であるものとして説明したが、エッジ情報、ノイズ情報であっても良い。エッジ情報を受信した場合、画像変換部131は、S404にて、エッジ強調処理後の画像の画素値(エッジ度を示す値)が、高解像度化処理を施す前の輝度画像よりも強調されているか否かを判定する。否と判定された場合には、高解像度化処理に係るパラメータ(よりエッジを強調するフィルタを選択するための値)を変更する。一方、受信するのはノイズ情報である場合、画像変換部131は、S404にて、ノイズ除去処理後の画像の画素値(ノイズの程度を示す値)が、高解像度化処理を施す前のノイズ画像よりも低減されているか否かを判定する。否と判定された場合には、高解像度化処理に係るパラメータ(よりノイズ除去の高いフィルタを選択するための値)を変更する。
In the above example, the information received by the
以上説明してきたように、撮像領域の一部領域を拡大・切り出し解像度が低下した画像から動きベクトルを検出する場合においても、高解像度化処理を施すことによって誤った動きベクトルの検出を防止し、適切な像ブレ補正が可能となる。これにより、電子拡大倍率が高倍率となる撮影においても適切な像ブレ補正制御を実現することが可能な像ブレ補正装置を提供することができる。なお、検出した動きベクトルの用途は像ブレ補正に限定されない。例えば、主被写体領域と背景領域とを区別する主被写体領域判別、動いている被写体の動きを予測する動体予測、それらの結果を用いた撮像制御など様々な用途に利用可能である。 As described above, even when a motion vector is detected from an image in which a partial area of the imaging area is enlarged or cut out and the resolution is lowered, erroneous detection of the motion vector is prevented by applying resolution enhancement processing. Appropriate image blur correction becomes possible. As a result, it is possible to provide an image blur correction device capable of realizing appropriate image blur correction control even in photographing with a high electronic magnification. Note that the application of the detected motion vector is not limited to image blur correction. For example, it can be used for various purposes such as main subject region discrimination for distinguishing between a main subject region and a background region, moving object prediction for predicting the motion of a moving subject, and imaging control using those results.
また、本実施形態では高解像度化処理の手法として2枚の画像を用いて高解像度化処理を実施する手法を説明したが、さらに複数枚の画像を用いて高解像度化処理を実施してもよい。また、輝度値以外の情報を用いて動きベクトルを検出する手段を用いてもよいし、動きベクトル検出画像に応じて動きベクトルの探索範囲や検出領域、高解像度化率を可変させてもよい。また、高解像度化処理された画像に対して動きベクトル検出を行うようにすればよく、高解像度化処理を施すタイミングは上記で説明したタイミングに限定されない。例えば、拡大処理される前の画像に高解像度化処理を施すようにしてもよいし、画像メモリ107に記憶される前の画像や一部領域が切り出された画像に高解像度化処理を施してもよい。このときの高解像度化処理は本実施形態の手法及び上記の手法と同種の手法を用いればよい。
Further, in the present embodiment, a method of performing resolution enhancement processing using two images has been described as a method of resolution enhancement processing. good. Alternatively, means for detecting a motion vector using information other than the luminance value may be used, or the motion vector search range, detection area, and resolution enhancement rate may be varied according to the motion vector detection image. Further, motion vector detection may be performed on an image that has undergone resolution enhancement processing, and the timing at which resolution enhancement processing is performed is not limited to the timing described above. For example, an image before being enlarged may be subjected to resolution enhancement processing, or an image before being stored in the
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。 Although the present invention has been described in detail based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms without departing from the gist of the present invention can be applied to the present invention. included.
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other examples)
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the claims are appended to make public the scope of the invention.
100…画像処理装置、101…レンズユニット、105…撮像素子、107…画像メモリ、108…画像拡大処理部、109…画像切り出し制御部、110…表示制御部、111…表示デバイス、112…記録制御部、113…記録媒体、114…光学パラメータ取得部、117…画像変換部、118…動きベクトル検出部、119…像ブレ補正量演算部、120…補正量分割制御部、121…撮像素子補正量変換部、122…電子補正量変換部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記撮像素子による撮像で得た画像を格納する画像メモリと、
前記画像メモリに格納された画像の一部領域を出力画像として切り出す切り出し手段と、
前記撮像素子による撮像で得た複数の画像を用いて動きベクトルを検出する検出手段と、
前記撮像素子による撮像で得た画像に対して所定の高解像度化処理を行う処理手段と、を有し、
前記検出手段は、前記所定の高解像度化処理された高解像度画像を用いて前記切り出し手段によって切り出される一部領域の動きベクトルを検出する
ことを特徴とする撮像装置。 an imaging device;
an image memory for storing an image obtained by imaging with the imaging device;
clipping means for clipping a partial area of the image stored in the image memory as an output image;
a detection means for detecting a motion vector using a plurality of images obtained by imaging with the imaging device;
and processing means for performing a predetermined resolution enhancement process on an image obtained by imaging with the imaging device,
The imaging apparatus, wherein the detection means detects a motion vector of the partial area cut out by the cutout means using the high-resolution image that has undergone the predetermined high-resolution processing.
前記切り出し手段は、前記拡大手段の拡大後の画像を切り出しの対象とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 further comprising enlarging means for enlarging the image stored in the image memory according to a set magnification;
5. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the clipping means cuts out the image after being enlarged by the enlarging means.
前記画像メモリに格納された画像の一部を出力画像として切り出す切り出し工程と、
前記撮像素子による撮像で得た画像に対して所定の高解像度化処理を行う処理工程と、
前記所定の高解像度化処理された高解像度画像を用いて前記切り出し工程で切り出される一部領域の動きベクトルを検出する検出工程と、
を有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 A control method for an imaging device comprising an imaging device and an image memory for storing an image obtained by imaging with the imaging device, comprising:
a clipping step of clipping a portion of the image stored in the image memory as an output image;
a processing step of performing a predetermined resolution enhancement process on an image obtained by imaging with the imaging device;
a detection step of detecting a motion vector of the partial region cut out in the cutout step using the high-resolution image that has undergone the predetermined high-resolution processing;
A control method for an imaging device, comprising:
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