JP4567279B2

JP4567279B2 - ディジタルカメラ

Info

Publication number: JP4567279B2
Application number: JP2002224963A
Authority: JP
Inventors: 憲司船本
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP2004072181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自在に調整可能なあおり撮影を行うディジタルカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、カメラは、たとえば高い建物の全景は、上が窄まり、また歪んだ形になって撮影されてしまう、いわゆる「あおり」が発生する。建築物をカタログなどに掲載する際、このような歪んだ画像を修正するために、レンズと撮像素子やフィルム面などの間の角度を調節するあおり補正撮影を行うことが知られている。またディジタルカメラでは、ディジタル画像データの信号処理によってあおり補正を行うこともできる。
【０００３】
特開2000-013665号公報に記載の電子カメラは、蛇腹を操作して焦点を合わせ、その蛇腹の移動量によりあおり角およびあおり方向を検出して、そのあおり角およびあおり方向に応じて固体撮像素子の支持機構が動作して、固体撮像素子の受光面が動くように構成されている。また、合焦位置を確認するために、画像データの一部をディジタル処理により拡大している。また、同一の被写体を撮像した、合焦位置の異なる画像データを複数用意し、この複数の画像データを合成することであおり調整を行っている。
【０００４】
特開平06-082751号公報に記載の液晶プロジェクタは、あおりの補正量および補正方向を入力し、その補正量などに応じて走査線ごとに予め定めている数の画素が間引かれ、また間引いた画素に応じたブランキング期間が与えられて、液晶パネルに与えられる映像信号の１走査線ごとの画素数が減少して、投影した画像に生じるあおりを補正している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開2000-013665号公報に記載の電子カメラでは、たとえば蛇腹を操作することにより、適切なあおり角およびあおり方向を検出し、固体撮像素子の受光面を傾斜自在にしてあおり撮影を行うものであり、一方、電子的なあおり補正も目的としている。しかし、この電子的な補正は、このあおり撮影をした複数の画像を電子的に処理するため、複雑な処理を要し、また多くの処理時間およびメモリ容量を要すると考えられる。
【０００６】
また、上述の特開平06-082751号公報に記載のプロジェクタでは、あおり量およびあおり方向を装置に入力して、ディジタル画像処理を施してあおり調整を行っている。しかし、この公報に記載の液晶プロジェクタでは、間引き処理により画素数が減少するものであり、また、補正後の画像データは、投影によっての表示にのみ使用できるものである。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、レンズや撮像素子を物理的に動かすことなく、ディジタル画像データを処理する際に、簡単かつ自在にあおり調整をすることができるディジタルカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、被写体を撮像して被写体像を表わす第１のディジタル画像信号を生成するディジタルカメラは、第１のディジタル画像信号にあおり補正を施して被写体像の台形状の歪みを補正する補正手段と、あおり補正に用いる係数を設定する設定手段とを含み、補正手段は、被写体像を含む画面の水平ラインごとに前記係数に応じて画素を補正することによってあおり補正を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明によるディジタルカメラの実施例を詳細に説明する。実施例のディジタルカメラ10は、図１に示すように、光学レンズ系12を通して固体撮像素子14で撮影した被写体の画像に対して、キー操作部88によって操作者が入力したあおり補正係数に応じて中央処理装置（CPU）22があおり補正を行ない、メモリカード30などの画像データ記録媒体に記録する撮影装置である。あおり補正の目的で、中央処理装置22はとりわけ、座標演算部24、補間演算部26および補正係数格納部28を有している。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。
【００１０】
ディジタルカメラ10において、光学レンズ系12は、被写体像を固体撮像素子14の撮像面に結像する撮像光学系である。固体撮像素子14は、その被写体像を電気信号102に光電変換する機能を有し、本実施例では、電荷結合素子（CCD）などが用いられる。その出力102はアナログ・ディジタル（A/D）変換回路16の入力に接続されている。A/D変換回路16は、この電気信号 102をアナログ・ディジタル変換する信号変換回路である。なお、以下の説明において、各信号はその現れる接続線の参照番号で特定する。変換されたディジタルデータ104は、信号処理部18の入力に入力される。
【００１１】
信号処理部18は、画像信号の信号処理の機能を有し、A/D変換回路16から入力されるディジタル画像信号 104に対して、白バランス調整、ガンマ処理および輝度・色差信号変換（YC）などの処理を行い、そのディジタル画像信号106を一時格納のためのバッファメモリ20に格納する。バッファメモリ20は、本実施例では、少なくとも2フレーム分の画像データ106を蓄積可能な記憶容量を有する一時記憶装置である。本発明に関連して、バッファメモリ20に蓄積された画像データに対して、中央処理装置22はあおり補正を行ない、補正した画像データは、再びバッファメモリ20に蓄積される。
【００１２】
中央処理装置22は、キー操作部88に接続され、キー操作部88における操作者のキー操作に応じて、本装置全体の動作を制御、統括する制御機能部である。中央処理装置22はとくに、それに含まれる座標演算部24、補間演算部26および補正係数格納部28によってディジタル画像信号108に対してあおり補正を行なう。
【００１３】
補正係数格納部28は、あおり補正係数を格納する蓄積機能を有し、この補正係数にはあおり中心軸値およびあおり量などが含まれる。たとえば、図３に示すように、説明を簡単にするために、複数の水平走査ラインで構成されたラスタ走査画面102において、単純な直方体の被写体(図示せず)の画像102aがあおりを含んで台形状の歪みを生じるとき、この台形の底辺に垂直な直線があおり中心軸110として選択され、これがあおり補正の基準となる。図２に示すように、あおり中心軸値110は、画像102の横幅を１として水平軸座標におけるあおり中心軸110の位置を正規化した値γで表される。また、あおり量は、図３および図４に示すように、この台形をあおり中心軸110で２つの台形に分けたときに、台形の上底または下底のうちの長い方を１とし、それに対する対辺の長さの値αで表される。
これらの中心軸値γおよびあおり量αが補正係数格納部28に保存される。
【００１４】
座標演算部24は、供給されるディジタル画像信号108の各画素の座標を上述の補正係数で補正して、その補正座標を求める機能を有する。たとえば、図６に示すように、画像信号102の表わす画像領域におけるある画素の位置、すなわち座標（ｘ，ｙ）について、これにあおり補正を施した対応する補正座標（Ｘ，ｙ）は、あおり中心軸110上の座標（CX，ｙ）を基準として、あおり量αから求められる。このときのあおり中心軸110のｘ座標CXは、γから求められる。このような座標演算を行うのが座標演算部24である。
【００１５】
補間演算部26は、座標演算部24で求めた補正座標に相当する画素値を元のディジタル画像信号108から画素補間により求める演算機能を有する。たとえば、図７に示すように、補間座標（Ｘ，ｙ）の画素値、すなわち信号レベルDataは、元のディジタル画像信号108における近傍２画素((INT)X, y)および((INT)X+1, y)の画素値Data0およびData1を用いて、線形補間により求めることができる。この補間方法は、画質との兼ね合いで決めるとよい。これについては、後に詳述する。
【００１６】
本実施例では、たとえば、あおり中心軸値γおよびあおり量αを、操作者が液晶表示スクリーン86の表示画像を見ながらキー操作部88を操作することで、簡単に設定することができる。より具体的には、操作者は、あおり中心軸値γおよびあおり量αを算出するための直状の線分を液晶表示スクリーン86に被写体の画像に重ね合わせて表示させ、キー操作でこれらの線分を液晶表示スクリーン86上で所望に移動させることによって、あおり中心軸値γおよびあおり量αを設定することができる。この目的のため、ディジタルカメラ10は、合成部82および補正用画像メモリ84を有し、これらが図示のように接続されて構成されている。
【００１７】
このとき、合成部82は、バッファメモリ20から得られディジタル画像信号802と補正用画像メモリ84から供給されるディジタル画像信号804とを重ね合わせ、結果のディジタル画像信号806を液晶表示スクリーン86に供給する信号合成機能を有する。
【００１８】
補正用画像メモリ84は、たとえば図8に示すように、２本のあおり線902および904を表わすディジタル画像信号808を格納する。このあおり線902および904を表わすディジタル画像信号808は、中央処理装置22により生成され、補正用画像メモリ84に格納される。
【００１９】
液晶表示スクリーン86は、ディジタル画像信号806が合成部82より供給され、その画像信号806を可視画像として表示する可視表示装置である。液晶表示スクリーン86は、固体撮像素子14で撮像された被写界画像を表わすビューファインダの機能を有するが、あおり補正操作を行うときは、あおり線902および904(図9など)を被写界画像に重畳して表示したり、カメラ10の内部状態を表示する機能も有している。したがってディジタル画像信号806は、通常は、バッファメモリ20から読み出された被写界画像802を表わすが、あおり補正操作を行うときは、後述のように合成部82であおり線902および904を表わす画像信号804と合成された信号である。
【００２０】
キー操作部88は、カメラ10に操作者の様々な指示を入力する手操作装置であり、操作者の手操作状態に応じた操作信号810を中央処理装置22に出力する機能を有する。本実施例ではとくに、図８のように表示されるあおり線902および904をスクリーン86上で移動させるための入力および選択スイッチ(図示せず)を含んでいる。
【００２１】
この実施例におけるディジタルカメラ10の動作を説明する。操作者は、たとえばキー操作部88でキー操作してあおり中心軸値γおよびあおり量αをカメラ10に設定する。これらは、中央処理装置 22内の補正係数格納部28に格納される。その設定の仕方については、後に詳述する。
【００２２】
カメラ10では、光学レンズ系12により固体撮像素子14に被写体像が結像され、固体撮像素子14はこの被写体像を光電変換して画像信号である電気信号102を生成する。画像信号102はA/D変換回路16に供給されて対応するディジタル信号104に変換される。ディジタル画像信号104は、信号処理部18に供給されて前述した信号処理が施される。信号処理されたディジタル画像信号106は、バッファメモリ20に一時格納される。
【００２３】
あおり補正を行なう場合、中央処理装置22は、バッファメモリ20から対象のディジタル画像信号108を読み出し、このディジタル画像信号108に対して座標演算部24および補間演算部26にてあおり補正を行う。座標演算部24および補間演算部26は、補正係数格納部28に格納されたあおり中心軸値γおよびあおり量αを用いて、次のようにしてあおり補正を行なう。
【００２４】
座標演算部24では、まず、あおり中心軸110のｘ座標を決定する。図５に示すように、水平方向の1ラインの画素数をＨとすると、あおり中心軸104のｘ座標CX＝γ×Ｈを求めることができる。また、画面の垂直方向の画素数すなわちライン数をＶとすると、座標ｙにおける補正量αｙ＝（１―α）×（Ｖ−ｙ）／Ｖ＋αを求めることができる。また、図６に示すように、これらの値を用いて、各画素の座標（ｘ，ｙ）に対応する補正座標（Ｘ，ｙ）を求めることができる。その水平座標ｘがＸより小さいときには、Ｘ＝CX−αｙ×ｘで、そうでないときには、Ｘ＝CX＋αｙ×ｘで求められる。
【００２５】
補間演算部26では、図７に示すように、たとえば、座標演算部24で求めた補間座標（Ｘ，ｙ）の画素値Dataを、その近傍の２画素を用いて線形補間により求める。本実施例では、近傍２画素、すなわちディジタル画像信号の座標（（INT）Ｘ，ｙ）の画素値Data０と座標（（INT）Ｘ＋１，ｙ）の画素値Data１とを用いて、補間座標（Ｘ，ｙ）の画素値Dataを求める。それにはまず、画素値Data０とDataとの間の補間係数CF１＝Ｘ−（INT）Ｘを求める。補正係数CF１は座標Ｘの小数部分を表わしている。次に、画素値DataとData１との間の補間係数CF０＝１−CF１を求める。これらの補間係数を用いて、線形補間により当該画素（Ｘ，ｙ）の画素値Data＝CF０×Data０＋CF１×Data１を求めることができる。
【００２６】
上述のように、本実施例では、あおり中心軸値γおよびあおり量αが設定されているとき、中央処理装置22において、画像102の座標（ｘ、ｙ）における補正座標Ｘの値は、あおり中心軸104のｘ座標CXを基準として、垂直方向の座標ごとに変化する補正量αｙによって求められる。さらに、補正座標Ｘに対応する画素値Dataは、補間演算によって求められ、座標（ｘ、ｙ）の補正後の画素値として用いられる。このように、被写体における台形状の歪みを生じる画像において、この台形の底辺に平行なラインごとに、補正係数に応じて可変である拡大率によってあおり補正をすることができる。このラインは、基本的には画面の水平走査ラインであってよい。
【００２７】
本実施例では、操作者は、あおり中心軸値γおよびあおり量αを算出するための直状の線分を液晶表示スクリーン86に被写体画像と重ねて表示させ、キー操作でこれらの線分を所望に操作することによって、あおり中心軸値γおよびあおり量αを設定することができる。あおり補正モードの場合、中央処理装置22はまず、たとえば図８や図14に示すような、あおり線902および904、もしくは中心線912およびあおり線914などを表わすディジタル画像信号808を生成し、補正用画像メモリ84に格納する。次に、合成部82は、バッファメモリ20から供給される被写体のディジタル画像信号802と補正用画像メモリ84から供給されるあおり線902および904などを表わすディジタル画像信号804とを重ね合わせてディジタル画像信号806を生成する。この画像信号806は、液晶表示スクリーン86に供給されて、可視画像として表示される。操作者は、液晶表示スクリーン86に表示された合成画像を見ながらキー操作部88を操作して、あおり線902および904などをスクリーン86上で移動させる。
【００２８】
たとえば、図8に示すように、２本のあおり線902および904を用いる場合、操作者は、キー操作部88を操作して各あおり線の上端および下端を移動させる。図９に示すように、被写体画像におけるある絵柄910があおりを含んで台形状に歪んでいるとき、まず、左側のあおり線902の上端912を目標の絵柄910の左辺918に合わせる。このとき、右側のあおり線904の上端914は、あおり線902の上端912と同じ高さに自動的に移動する。次に、図10に示すように、同様にしてあおり線902の下端916も被写体絵柄910の右辺920に合わせる。このとき、あおり線904の下端922も同様に、あおり線902の下端と同じ高さに自動的に移動する。次に、図11に示すように、あおり線904の上端914を被写体絵柄の右辺920に合わせる。このとき、あおり線902の上端912の高さは変化しない。次に、図12に示すように、あおり線904の下端922を被写体絵柄910の右辺920に合わせる。このときも、あおり線902の下端916の高さは変化しない。このようにして、被写体の画像に補正用のあおり線902および904を重ね合わせる。
【００２９】
このとき、図13に示すように、画面86の左端のｘ座標を０とすると、あおり線902の上端がａ、下端がｂ、またあおり線904の上端がｃ、下端がｄで表わされる。座標演算部24は、これらの４点からあおり中心軸906の横座標ｘ、および上底と下底の比を求める。この４点は、あおり中心軸906からの比が一定になることから、上底（ｃ−ｂ）が下底（ｄ−ａ）より小さい場合、１：α＝（ｄ−ａ）：（ｃ−ｂ）となり、あおり量α＝（ｃ−ｂ）／（ｄ−ａ）を求めることができる。また、上底（ｃ−ｂ）が下底（ｄ−ａ）より大きい場合、１：α＝（ｃ−ｂ）：（ｄ−ａ）となり、あおり量α＝（ｄ−ａ）／（ｃ−ｂ）を求めることができる。また、あおり量αと頂点の座標から上底（ｂ−ｃ）が下底（ａ−ｄ）より小さい場合、１：α＝（ｘ−ａ）：（ｘ−ｂ）となり、あおり中心軸906の座標ｘ＝（ｂ−αａ）／（１―α）を求めることができる。さらに、上底（ｂ−ｃ）が下底（ａ−ｄ）より大きい場合、１：α＝（ｘ−ｂ）：（ｘ−ａ）となり、あおり中心軸906の座標ｘ＝（ａ−αｂ）／（１―α）を求めることができる。このあおり中心軸906の座標値xを画面86の横幅を１として正規化することによって、表示用画像と記録用画像の画素数が異なる場合においても対応できる。
【００３０】
撮影の際、あおり補正を行なう場合には、上述のように操作して設定したあおり線902および904などから、あおり補正に用いる係数、たとえばあおり中心軸値γおよびあおり量αを算出する。これらの係数を用いて、座標演算部24においてディジタル画像信号の各画素の補正座標を求め、補間演算部26では、その補正座標に相当する画素値を求める。
【００３１】
ところで、図14に示すように、液晶表示スクリーン86に１本のあおり中心軸912および２本のあおり線914aおよび914bを表示し、これを操作することであおり補正を行なうように、システムを構成してもよい。この例では、操作者は、キー操作部88を操作して、あおり量を設定し、また各あおり線914aおよび914b、ならびにあおり中心軸912を左右に移動させる。操作者がキー操作部88により変数ｒを設定すると、２本のあおり線914aおよび914bは同時に、それに応じて自動的に傾斜する。図15に示すように、たとえば、上底の長さeおよび下底の長さfとすると、２本のあおり線914aおよび914bは、e：f＝ｒ：１の比で表わせる斜線となる。このとき、変数ｒが１よりも小さい場合には、あおり量αはｒとなる。変数ｒが１よりも大きい場合には、あおり量αは１／ｒとなる。図16に矢印924で示すように、あおり中心軸912は、キー操作により左右に移動してその位置を決定し、この位置からあおり中心軸値αを求めることができる。このとき、２本のあおり線914aおよび914bは、ａ：ｂ＝ｒ：１の比を保つように、同時に移動する。図17に示すように、あおり線914aおよび914bは、個々にキー操作により左右に移動する。たとえば、左のあおり線914aを矢印926で示すように左右に移動させるとき、あおり中心軸912および右のあおり線914bは移動せずに、あおり量αを変えないように左のあおり線914aが移動し、また傾斜する。右のあおり線914bも同様に移動させることができる。
【００３２】
本実施例は、液晶表示スクリーン86へのスルー画の表示においても適用することができる。この場合、スルー画の更新の際に被写体の画像が撮像され、また、そのときの操作状態に応じたあおり線などを表わす画像が生成されて、バッファメモリ20および補正用画像メモリ84に格納される。さらに、これらの画像は合成部82で合成され、その合成された画像は液晶表示スクリーン86に供給されて、可視画像として表示される。これらの処理は、スルー画表示において、更新される度に繰り返される。この実施例は、プレビュー画の表示においても同様に適用することができる。この場合に、プレビュー画に更新の繰り返しの必要がなければ、スルー画表示のように上記の処理を繰り返す必要はない。
【００３３】
中央処理装置22によってこのようにあおり補正のされた画像データは、再びバッファメモリ20に蓄積される。バッファメモリ20に蓄積された画像は、操作者のキー操作部88の操作に応動して、本実施例では最終的には、メモリカード30に記録される。
【００３４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ディジタルカメラは、あおり補正に必要な係数を設定し、その係数に応じてラインごとに画素を補正することによってディジタル画像処理によるあおり補正を行なう。これによって、自在に調整可能なあおり撮影を行うことができる。
【００３５】
また、本発明によるディジタルカメラは、この係数を算出することができる線分を表わす画像を被写体の画像と重ね合わせて可視画像表示し、またキー操作により線分を移動可能にすることによって、操作者の視覚を通じて簡単にあおり調整をすることができる。この画像の重ね合わせは、スルー画表示、およびプレビュー画表示においても適用できるため、リアルタイムに調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたディジタルカメラの第１の実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示す実施例のディジタルカメラにおいて、一画像があおり補正の対象であるときに、あおり中心軸を示す図である。
【図３】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり補正の対象の下底が上底より長いときに、あおり量を示す図である。
【図４】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり補正の対象の上底が下底より長いときに、あおり量を示す図である。
【図５】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、座標ｙにおける補正量を例示した図である。
【図６】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、座標（ｘ、ｙ）に対応する、補正座標（Ｘ、ｙ）を例示した図である。
【図７】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、補間座標（Ｘ、ｙ）の画素補間を例示した図である。
【図８】同実施例のディジタルカメラにおいて、一画像があおり補正の対象であるときに、２本のあおり線を示す図である。
【図９】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり補正の対象物に左のあおり線の上端を重ねた場合を示す図である。
【図１０】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり補正の対象物に左のあおり線の下端を重ねた場合を示す図である。
【図１１】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり補正の対象物に右のあおり線の上端を重ねた場合を示す図である。
【図１２】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり補正の対象物に右のあおり線の下端を重ねた場合を示す図である。
【図１３】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、２本のあおり線の上端および下端の座標を示す図である。
【図１４】同実施例のディジタルカメラにおいて、一画像があおり補正の対象であるときに中心線および２本のあおり線を示す図である。
【図１５】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、あおり量を設定して２本のあおり線を傾斜させた場合を示す図である。
【図１６】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、中心線を移動させた場合を示す図である。
【図１７】同実施例におけるディジタルカメラにおいて、左のあおり線を移動させた場合を示す図である。
【符号の説明】
10 ディジタルカメラ
12 光学レンズ系
14 固体撮像素子
16 A/D 変換回路
18 信号処理部
20 バッファメモリ
22 中央処理装置
24 座標演算部
26 補間演算部
28 補正係数格納部

Claims

被写体を撮像して被写体像を表わす第１のディジタル画像信号を生成するディジタルカメラにおいて、該カメラは、
第１のディジタル画像信号にあおり補正を施して、前記被写体像の台形状の歪みを補正する補正手段と、
前記あおり補正に用いる係数として、前記被写体像を含む画面の水平ラインに垂直な前記台形のあおり中心軸の水平方向における位置を表わすあおり中心軸値と、前記台形の２つの底辺の長さの比を表わすあおり量とを設定する設定手段とを含み、
前記補正手段は、前記水平ラインごとに前記係数に応じて画素を補正することによって前記あおり補正を行うことを特徴とするディジタルカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、前記補正手段は、
前記被写体像の各画素の座標を、前記あおり中心軸値および前記あおり量を用いて演算することにより補正座標を求める座標演算手段と、
前記補正座標に相当する画素値を画素補間により求める補間演算手段とを含むことを特徴とするディジタルカメラ。
請求項２に記載のカメラにおいて、該カメラは、
複数の線分を表わす第２のディジタル画像信号を生成する生成手段と、
第１のディジタル画像信号と第２のディジタル画像信号とを合成し、第３のディジタル画像信号を生成する合成手段と、
第３のディジタル画像信号の表わす画像を可視表示する表示手段とを含み、
前記設定手段は、前記複数の線分の前記画面における表示位置を操作する操作手段を含み、
前記補正手段は、前記複数の線分の表示位置から前記あおり中心軸値およびあおり量を求める補正係数演算手段を含み、
これによって、前記表示手段に表示された前記複数の線分の表示位置を前記操作手段によって操作して前記係数が設定されることを特徴とするディジタルカメラ。
請求項３に記載のカメラにおいて、前記表示手段は、連続的に画像確認できるスルー画表示において、前記合成手段により生成した第３のディジタル画像信号を表示することを特徴とするディジタルカメラ。
請求項３に記載のカメラにおいて、前記表示手段は、撮影後に画像確認するためのプレビュー画表示において、前記合成手段により生成した第３のディジタル画像信号を表示することを特徴とするディジタルカメラ。