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JPH08214211A - 画像合成装置 - Google Patents

画像合成装置

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JPH08214211A
JPH08214211A JP7016924A JP1692495A JPH08214211A JP H08214211 A JPH08214211 A JP H08214211A JP 7016924 A JP7016924 A JP 7016924A JP 1692495 A JP1692495 A JP 1692495A JP H08214211 A JPH08214211 A JP H08214211A
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JP
Japan
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image
dynamic range
parameter
histogram
picture
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JP7016924A
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Kenji Takahashi
賢司 高橋
Eiichiro Ikeda
栄一郎 池田
Yoshiro Udagawa
善郎 宇田川
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数画像を合成して広ダイナミックレンジ画
像を得る装置を提供する。 【構成】 先ず、適正露光による標準画像を撮影してメ
モリ7に記憶する。ヒストグラム処理部8で求めた標準
画像のヒストグラムからダイナミックレンジ拡大判定部
9はダイナミックレンジ拡大の必要性を判定する。拡大
の必要があればバラメータ決定部10は異なる露光のた
めの撮影パラメータを決定し、それに基づいて撮像素子
制御部11が絞り、シャッタを制御して2回目の撮影を
行い、非標準画像を得、これと標準画像とを合成部12
で合成して1枚の広ダイナミックレンジ画像を得る。拡
大の必要がなければ2回目の撮影は行わず、標準画像の
み出力する。 【効果】 画像の合成と共に、ダイナミックレンジの拡
大の必要がない場合は、1回の撮影で済ますことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラで撮影した複数
の画像データを合成して1枚の広ダイナミックレンジ画
像を得るための画像合成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラ、スチルビデオカメラは撮
像した被写体像を表わす映像信号を発生するCCD等の
固体電子撮像素子を有している。固体電子撮像素子のダ
イナミックレンジは狭く、視野内に含まれる明るい部分
と暗い部分との輝度差が大きいときは、両方の部分を適
正露光で撮影することは困難である。例えば暗い部分に
露光を合わせれば明るい部分は白くとび、明るい部分に
露光を合わせれば暗い部分は黒くつぶれてしまう。
【0003】このような問題を解決するために例えば特
開平5−64075号公報「ビデオ・カメラ、それを用
いた撮影方法及びその動作方法、ならびに画像処理装置
及び方法」に示されるように、被写体の暗い領域が適正
に露光されている第1の画像と被写体の明るい領域が適
正に露光されている第2の画像とを撮影し、第1の画像
中より明るい領域に属する画像データを第2の画像デー
タで置き換えて合成画像を作成し、明るい領域と暗い領
域との輝度差の大きい被写体について適切な画像を得ら
れるようにするダイナミックレンジ拡大用カメラが提案
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のダ
イナミックレンジ拡大用カメラにおいては、被写体の暗
い領域が適正に露光される第1の画像と、明るい領域が
適正に露光される第2の画像との2つの画像の撮影を常
に必らず行うため、ユーザが特にダイナミックレンジの
拡大を必要としない場合は、被写体全体に対して適正な
露光となる画像を再び撮影し直さなければならず、この
ため手間がかかると共に撮影時間が長くなり、また場合
によってはシャッタチャンスを逃がしてしまうといった
問題があった。
【0005】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、ダイナミックレンジの拡大を行う必
要があるか否かを自動的に判定して撮影を効率的に行う
ことのできる画像合成装置を得ることを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては第1の
露光で撮影された第1の画像の信号レベルのヒストグラ
ムを求めるヒストグラム処理手段と、上記ヒストグラム
処理手段で求められたヒストグラムに基づいてダイナミ
ックレンジの拡大を行うか否かを判定するダイナミック
レンジ拡大判定手段と、上記ダイナミック拡大判定手段
の判定結果に応じて第2の露光で撮影される第2の画像
を撮影するための撮影条件のパラメータを決定するパラ
メータ決定手段と、上記パラメータ決定手段で決定され
たパラメータにより撮影された第2の画像と上記第1の
画像とを合成して1枚の広ダイナミックレンジ画像を得
る画像合成手段とを設けている。
【0007】
【作用】本発明によれば、第1の画像の信号レベルのヒ
ストグラムを用いてダイナミックレンジの拡大が必要で
あるか否かを判断し、ダイナミックレンジを拡大する必
要がなければ第1の画像を出力する。またダイナミック
レンジの拡大が必要であれば、ヒストグラムに基づい
て、被写体の明るい領域が適正に露光されている第2の
画像を撮影するか、被写体の暗い領域が適正に露光され
ている第2の画像を撮影するか、両方の第2の画像を撮
影するかを判断して第2の画像を撮影し、得られた第2
の画像と第1の画像との合成により輝度差の大きい被写
体について適切な画像を得ることができる。
【0008】
【実施例】以下に本発明の第1の実施例について説明す
る。図1は本発明の第1の実施例を示す撮像装置のブロ
ック図である。次にデータの流れ及び動作について説明
する。被写体像はレンズ1、光学的なローパスフィルタ
2、絞り3を通過し、CCD4の撮像面上に結像され
る。絞り3とCCD4の露光時間(電子シャッタ速度)
とは適正露光になるように撮像素子制御部11により制
御されている。CCD4上に結像された第1の露光で撮
影された第1の画像としての上記適正露光による標準画
像はA/D変換器5により画像データに変換され、メモ
リ7に記憶される。次にヒストグラム処理部8により図
2に示されるような上記記憶された標準画像の信号レベ
ルのヒストグラムが求められる。
【0009】次に求められたヒストグラムに基づいてダ
イナミックレンジ拡大判定部9においてダイナミックレ
ンジの拡大を行うか否かの判定が行なわれる。この判定
は図2に示される画像信号レベルのそれぞれある範囲を
有するAとBの部分のデータ頻度とあらかじめ設定され
た頻度の閾値TA とTB とにより決定される。例えば画
像中のA、Bの範囲の頻度をそれぞれHA 、HB とした
場合、次の式1を満たした場合はダイナミックレンジの
拡大を行わない。 HA <TA 及びHB <TB ………(1)
【0010】次にダイナミックレンジ拡大判定部9によ
り、ダイナミックレンジの拡大を行わない判定が下され
ればメモリ7に記憶されている標準画像が読み出され合
成部12を通じてそのまま出力される。またダイナミッ
クレンジの拡大を行う判定が下された場合は、ヒストグ
ラム処理部8で求められたヒストグラムを基に第2の露
光で撮影される第2の画像としての非標準画像撮影のた
めの条件を示すパラメータ、即ち絞り値及び電子シャッ
タ速度がパラメータ決定部10により求められる。
【0011】本実施例においては説明を簡単にするため
に、パラメータのうち絞り値は標準画像を撮影した値と
同じにし、電子シャッタ速度を変化させて非標準画像を
得る場合について述べる。例えば図2を用いて説明する
と、ダイナミックレンジ拡大を行う条件として次のよう
に分けることができる。 HA <TA 及びHB >TB ……(2) HA >TA 及びHB <TB ……(3) HA >TA 及びHB >TB ……(4) HA >HB 又はHA <HB ……(5)
【0012】例えばここで式2を満たしていれば、標準
画像中に明るい部分の面積が多いことが判る。そこで明
るい部分が適正露光となるように、即ち標準画像を撮影
した時より露光時間が短くなるように非標準画像撮影の
ための電子シャッタ速度を決定する。また同様に式3を
満たしていれば、暗い部分が適正露光となるように、即
ち露光時間が長くなるように非標準画像撮影のための電
子シャッタ速度を決定する。表1は本実施例における電
子シャッタ速度値を示す。ただし表中の数値は非標準画
像を撮影するための標準画像に対する電子シャッタ速度
である。
【0013】
【表1】
【0014】また式4を満たしている場合、HA 、HB
のいずれかの値の大きい方を基に電子シャッタ速度を決
定する。例えば1≦SA <2、2≦SB <3であれば非
標準画像撮影のための電子シャッタ速度は標準画像撮影
時の電子シャッタ速度の1/4となる。
【0015】以上に示した方法は非標準画像を1枚撮影
し、標準画像と合成する場合の例であったが、複数の非
標準画像を撮影する場合は、例えば1≦SA <2、2≦
B<3であったとすると、第1の非標準画像の電子シ
ャッタ速度は2倍、第2の非標準画像は1/4倍とな
る。
【0016】次に非標準画像を撮影するための絞り値と
上記で求めた電子シャッタ速度とは撮像素子制御部11
に送られ、絞り3とCCD4の電子シャッタとを制御
し、非標準画像が撮影される。次にA/D変換された非
標準画像はメモリ6に記憶され、メモリ7に記憶されて
いる標準画像データとともに合成部12に送られて合成
され、ダイナミックレンジの拡大された1枚の画像とな
る。
【0017】本実施例においては、ダイナミックレンジ
の拡大を標準画像のヒストグラムから装置自身により判
定する方法を用いているが、ユーザの判定によりダイナ
ミックレンジ拡大を行うか否かの判定を行うモードを設
けてもよい。
【0018】また本実施例においては、図2に示すよう
な2つのある範囲を有するA、Bの部分の信号レベルの
ヒストグラムを用いて電子シャッタ速度を決定したが、
標準画像の認識精度を向上するために、図3に示すよう
に、2つ以上のそれぞれある範囲を有するA〜Dの部分
の信号レベルのヒストグラムを用いて電子シャッタ速度
を決定するようにしてもよい。また標準画像及び非標準
画像を撮影する電子シャッタ速度及び絞り値はユーザが
あらかじめ設定可能とするモードを設けてもよい。さら
にパラメータ決定部10で非標準画像の絞り値を決定す
るようにしてもよい。
【0019】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。本実施例は図4に示すように、撮像装置41を制御
するホストコンピュータ49によりダイナミックレンジ
拡大処理を行うようにしたものである。まず撮像装置4
1において、適正露光で撮影された標準画像はホストコ
ンピュータ49に転送される。標準画像はメモリ44に
記憶され、第1の実施例と同様にヒストグラム処理部4
5によりヒストグラムが求められる。次に求められたヒ
ストグラムはダイナミックレンジ拡大判定部46に送ら
れ、ダイナミックレンジの拡大を行うか否かの判定が行
なわれる。
【0020】ダイナミックレンジ拡大を行う必要がない
と判定が下されれば、標準画像はそのまま処理されずに
合成部48を通じて出力される。ダイナミックレンジの
拡大を行う判定が下されれば、パラメータ決定部47に
より標準画像のヒストグラムを用いて非標準画像を撮影
するための絞り値及び電子シャッタ速度が求められる。
求められた絞り値と電子シャッタ速度はインターフェー
ス部42により撮像装置41へと送られる。撮像装置4
1はその絞り値及び電子シャッタ値を用いて非標準画像
を撮影する。
【0021】撮影された非標準画像はホストコンピュー
タ49に送られ、メモリ43に記憶される。メモリ44
に記憶された標準画像とメモリ43に記憶された非標準
画像とは合成部48により合成され、ダイナミックレン
ジの拡大された1枚の画像になる。この合成された画像
はそのまま出力してもよいし、あるいは、ユーザの選択
により撮像装置41に送り返され撮像装置41中のメモ
リ又は記憶媒体に記録するようにしてもよい。
【0022】本実施例によれば、ダイナミックレンジ拡
大処理機能がない撮像装置においてもダイナミックレン
ジ拡大画像を得ることが可能となる。
【0023】図5は図1、図4の合成部12、48の構
成例を示すブロック図である。図5において、51は標
準画像と非標準画像の輝度レベルを合わせる輝度レベル
調節手段、52はレベル調節された上記標準画像中のレ
ベル調節された非標準画像と置換する置換領域の検出を
行う置換領域検出手段、53は標準画像と非標準画像の
領域を上記検出に基づいて置換する置換手段である。
【0024】尚、置換領域検出手段53は、あらかじめ
設定された閾値を基に置換領域の検出を行うように構成
されている。あるいは置換領域検出手段53は、標準画
像の信号レベルのヒストグラムを基に置換領域の検出を
行うように構成されている。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ま
ず第1の画像を撮影してそのヒストグラムからダイナミ
ックレンジの拡大を行うか否かを判定し、判定結果に応
じて第2の画像を撮影するためのパラメータを決定する
ように構成したことにより、ダイナミックレンジを拡大
する必要があるか否かを自動的に判別し、必要がある場
合は、ヒストグラムに基づいて、被写体の明るい領域が
適正に露光されている第2の画像を撮影するか、被写体
の暗い領域が適正に露光されている第2の画像を撮影す
るか、両方の第2の画像を撮影するかを判断して第2の
画像を撮影し、得られた第2の画像と第1の画像とを合
成することにより、輝度差の大きい被写体について適切
な広ダイナミックレンジの画像を得ることができ、ま
た、ダイナミックレンジを拡大する必要がない場合は、
第1の画像を出力することにより、短時間に撮影を行う
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】標準画像の信号レベルのヒストグラム図であ
る。
【図3】標準画像の信号レベルの他のヒストグラム図で
ある。
【図4】本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。
【図5】第1、第2の実施例における合成部の構成例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
8、 45 ヒストグラム処理部 9、 46 ダイナミックレンジ拡大判定部 10、47 パラメータ決定部 12、48 合成部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の第1の露光で撮影された第1の画
    像の信号レベルのヒストグラムを求めるヒストグラム処
    理手段と、 上記ヒストグラム処理手段で求められたヒストグラムに
    基づいてダイナミックレンジの拡大を行うか否かを判定
    するダイナミックレンジ拡大判定手段と、 上記ダイナミックレンジ拡大判定手段の判定結果に応じ
    て上記第1の露光とは異る第2の露光で撮影される第2
    の画像を撮影するための撮影条件のパラメータを決定す
    るパラメータ決定手段と、 上記パラメータ決定手段で決定されたパラメータにより
    撮影された第2の画像と上記第1の画像とを合成して1
    枚の広ダイナミックレンジ画像を得る画像合成手段とを
    備えた画像合成装置。
  2. 【請求項2】 上記ダイナミックレンジ拡大判定手段が
    ダイナミックレンジの拡大を行うと判定したときは、上
    記パラメータ決定手段がパラメータを決定し、上記画像
    合成手段が画像合成処理を行うようにした請求項1記載
    の画像合成装置。
  3. 【請求項3】 上記ダイナミックレンジ拡大判定手段が
    ダイナミックレンジの拡大を行わないと判定したとき
    は、上記パラメータ決定手段はパラメータの決定を行わ
    ず、上記画像合成手段は上記第1の画像を出力するよう
    にした請求項1記載の画像合成装置。
  4. 【請求項4】 上記ダイナミックレンジ拡大判定手段
    は、画像信号における1つ以上の任意の範囲を有する信
    号レベルのヒストグラムと上記範囲毎にあらかじめ設定
    されている閾値との比較によりダイナミックレンジの拡
    大を行うか否かを判定するようにした請求項1記載の画
    像合成装置。
  5. 【請求項5】 上記ダイナミックレンジ拡大判定手段に
    よるダイナミックレンジの拡大を行うか否かの判定を行
    うための判定パラメータをユーザが設定するようにした
    請求項1記載の画像合成装置。
  6. 【請求項6】 上記パラメータ決定手段は、上記第1の
    画像を用いて画像信号における1つ以上の任意の範囲を
    有する信号レベルのヒストグラムを基に第2の画像の撮
    影枚数及び撮影パラメータを決定するようにした請求項
    1記載の画像合成装置。
  7. 【請求項7】 上記パラメータ決定手段による上記第2
    の画像の撮影枚数及び撮影パラメータをユーザが設定す
    るようにした請求項1記載の画像合成装置。
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