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JP2009239391A - 複眼撮影装置およびその制御方法並びにプログラム - Google Patents

複眼撮影装置およびその制御方法並びにプログラム Download PDF

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JP2009239391A JP2008079636A JP2008079636A JP2009239391A JP 2009239391 A JP2009239391 A JP 2009239391A JP 2008079636 A JP2008079636 A JP 2008079636A JP 2008079636 A JP2008079636 A JP 2008079636A JP 2009239391 A JP2009239391 A JP 2009239391A
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Tomonori Masuda
智紀 増田
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Fujifilm Corp
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Abstract

【課題】複眼撮影装置により取得された複数の画像に、共通する顔等の所定被写体が含まれるか否かを簡易に判定できるようにする。
【解決手段】カメラ2A,2Bにより、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、被写体の複数の画像を取得する。被写体検出部7が、カメラ2A,2Bが取得した複数の画像から所定被写体を検出する。判定部8が、検出された所定被写体を含む領域を複数の画像間において照合することにより、複数の画像から検出された所定被写体が一致するか否かを判定し、判定結果を出力する。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の異なる撮影位置において被写体を撮影する複眼撮影装置およびその制御方法並びに複眼撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
複数のカメラを有する複眼カメラを用いて被写体を撮影し、これにより取得された複数の画像(基準カメラによる基準画像および参照カメラによる参照画像)の間で対応する画素である対応点を探索し(ステレオマッチング)、互いに対応する基準画像上の画素と、参照画像上の画素との位置の差(視差)に三角測量の原理を適用することにより、基準カメラまたは参照カメラから当該画素に対応する被写体上の点までの距離を計測して、被写体の立体形状を表す距離画像を生成する手法が提案されている。
一方、複眼カメラにより取得された複数の画像に対象とする被写体が含まれるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、上述した距離の計測の他、カメラのフォーカス制御、露出制御および撮影等の各種制御が行われている。このような複眼カメラの各種制御を行うために、複眼カメラにより取得された複数の画像に、顔等の対象とする被写体が含まれるか否かを判定する手法が種々提案されている。例えば、特許文献1には、複眼カメラおよびミリ波レーダという複数のセンサを用意し、複数のセンサのそれぞれが同一の対象物を検出した際の位置および速度の誤差に関する正規分布に基づいて、特定された位置および速度の誤差から、検出された対象物のそれぞれが位置的および速度的に同一の対象物である第1および第2の確率を算出し、第1および第2の確率に基づいて、検出された対象物のそれぞれが同一の対象物である第3の確率を算出し、第3の確率がしきい値を超えた場合に、検出された対象物のそれぞれが同一の対象物であると判断する手法が提案されている。
また、特許文献2には、複数のカメラのうちの1つのカメラにより取得した画像に基づいて、顔等の特定の被写体の検出、フォーカス制御および露出制御等の各種動作を行う手法が提案されている。
特開2004−37239号公報 特開2007−110498号公報
しかしながら、特許文献1に記載された手法は、複眼カメラ以外のセンサが必要であるため、装置の構成が煩雑なものとなる。また、確率を算出する必要があるため、演算にも長時間を要するものとなる。また、特許文献2に記載された手法は、1つのカメラにより取得された画像に基づいて各種制御を行っているため、すべてのカメラの撮影範囲内に共通に存在する被写体がその画像に含まれない場合にも、各種制御が行われることとなる。ここで、1つのカメラの撮影範囲内には存在するが、他のカメラの撮影範囲内には存在しない被写体は、撮影者にとってそれほど重要な被写体ではない場合が多い。このため、特許文献2に記載の手法の場合、1つのカメラにより取得した画像にしか含まれない、重要でない被写体に基づいて各種制御を行ってしまうおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、複眼撮影装置により取得された複数の画像に、共通する顔等の所定被写体が含まれるか否かを簡易に判定できるようにすることを目的とする。
本発明による第1の複眼撮影装置は、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得する複数の撮影手段と、
該複数の画像から所定被写体を検出する被写体検出手段と、
前記検出された所定被写体を含む領域を前記複数の画像間において照合することにより、前記複数の画像から検出された前記所定被写体が一致するか否かを判定し、該判定結果を出力する判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明による第2の複眼撮影装置は、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得する複数の撮影手段と、
該複数の画像のうちの一の画像から所定被写体を検出する被写体検出手段と、
前記一の画像から検出された前記所定被写体を含む領域と、該一の画像以外の他の画像とを照合することにより、前記一の画像から検出された所定被写体が前記他の画像に含まれるか否かを判定し、該判定結果を出力する判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明による第1の複眼撮影装置の制御方法は、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得し、
該複数の画像から所定被写体を検出し、
前記検出された所定被写体を含む領域を前記複数の画像間において照合することにより、前記複数の画像から検出された前記所定被写体が一致するか否かを判定し、該判定結果を出力することを特徴とするものである。
本発明による第2の複眼撮影装置の制御方法は、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得し、
該複数の画像のうちの一の画像から所定被写体を検出し、
前記一の画像から検出された前記所定被写体を含む領域と、該一の画像以外の他の画像とを照合することにより、前記一の画像から検出された所定被写体が前記他の画像に含まれるか否かを判定し、該判定結果を出力することを特徴とするものである。
なお、本発明による第1および第2の複眼撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
本発明による第1の複眼撮影装置およびその制御方法によれば、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより被写体の複数の画像を取得し、取得した複数の画像から所定被写体を検出し、検出された所定被写体を含む領域を複数の画像間において照合することにより、複数の画像から検出された所定被写体が一致するか否かを判定して判定結果を出力するようにしたものである。このため、特許文献1に記載された手法のように、煩雑な演算を行うことなく、複数の画像に共通する所定被写体が存在するか否かを判定することができる。また、判定結果に基づいて、撮影者が重要と見なしている、複数の画像において共通する所定被写体を用いて各種制御を行うことができることとなる。
本発明による第2の複眼撮影装置およびその制御方法によれば、被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより被写体の複数の画像を取得し、取得した複数の画像のうちの一の画像から所定被写体を検出し、検出した所定被写体を含む領域と一の画像以外の他の画像とを照合することにより、一の画像から検出された所定被写体が他の画像に含まれるか否かを判定して判定結果を出力するようにしたものである。このため、特許文献1に記載された手法のように、煩雑な演算を行うことなく、複数の画像に共通する所定被写体が存在するか否かを判定することができる。また、判定結果に基づいて、撮影者が重要と見なしている複数の画像において共通する所定被写体を用いて各種制御を行うことができることとなる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態による複眼撮影装置の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように第1の実施形態による複眼撮影装置1は、2つのカメラ2A,2B、A/D変換部3A,3B、信号処理部4A,4B、およびカメラ制御部5を備える。
カメラ2A,2Bは、それぞれ距離値算出のための画像を取得するためのものであり、撮影レンズを含む光学系およびCCD等の撮像素子を備えてなり、カメラ制御部5により、撮影レンズを用いてのフォーカス動作およびズーム動作、露出制御、並びに撮像素子からの電荷の読み出しのタイミング等の駆動が制御される。また、カメラ2A,2Bは所定間隔を空けて配置されており、カメラ2A,2Bの間隔である基線長および被写体を見込む角度である輻輳角を変更することができる。なお、本実施形態においては、カメラ2A,2Bは動画像を撮影するものとして説明するが、撮影動作が行われるまではスルー画像を撮影し、撮影動作が行われるとそのタイミングにおける静止画像を撮影するものであってもよい。なお、動画像を撮影する場合、画像SA,SBは動画像の1フレームとなる。
A/D変換部3A,3Bは、カメラ2A,2Bが撮影により取得した画像SA,SBをアナログデータからデジタルデータに変換する。
信号処理部4A,4Bは、カメラ2A,2Bが取得した画像SA,SBの画像データに対して、画像データの感度分布のばらつきおよび光学系の歪みを補正する補正処理を施すとともに、2つの画像SA,SBを並行化するための並行化処理を施す。さらに、並行化処理後の画像に対してホワイトバランスを調整する処理、階調補正、シャープネス補正、および色補正等の画像処理を施す。なお、信号処理部4A,4Bにおける処理後の画像についても、処理前の参照符号SA,SBを用いるものとする。また、補正処理、並行化処理および画像処理の3つの処理を合わせて信号処理と称するものとする。
また、複眼撮影装置1は、被写体検出部7、判定部8および距離算出部9を備える。
被写体検出部7は、カメラ2A,2Bが撮影により取得した画像SA,SB(信号処理前であっても処理後であってもよい)から所定被写体を含む領域を検出する。なお、本実施形態においては、所定被写体として顔を用いるものとし、被写体検出部7は、画像SA,SBから顔を含む顔領域を検出するものとする。ここで、画像から顔領域を検出する手法としては、テンプレートマッチングによる手法、顔の多数のサンプル画像を用いたマシンラーニング学習により得られた顔判別器を用いる手法等の他、画像における肌色を有しかつ顔の輪郭形状を囲む矩形の領域を顔領域として検出する手法、顔の輪郭形状をなす領域を顔領域として検出する手法等、任意の手法を用いることができる。なお、動画像を撮影する場合、画像SA,SBは動画像の1フレームであるため、全フレームから顔領域を検出してその後の処理を行ってもよいが、フレームを間引いて顔領域の検出およびその後の処理を行うようにしてもよい。
判定部8は、画像SAから検出された顔領域と、画像SBから検出された顔領域とを照合することにより、画像SA,SBのそれぞれから検出された顔領域が一致するか否かを判定し、その判定結果を距離算出部9に出力する。
図2は第1の実施形態における画像SA,SBからの顔領域の検出結果を示す図である。図2に示すように画像SAから3つの顔領域F1〜F3が検出され、画像SBから3つの顔領域F4〜F6が検出されたとする。判定部8は、画像SAから検出された顔領域F1〜F3と、画像SBから検出された顔領域F4〜F6とを照合し、顔領域同士が一致するか否かを判定する。具体的には、顔領域F1〜F3および顔領域F4〜F6のサイズを正規化し、正規化された顔領域同士の相関を算出し、相関がしきい値以上となるか否かに応じて顔領域同士が一致するか否かを判定する。なお、相関としては、顔領域同士において対応する画素値の差分絶対値和および差分2乗和の逆数等を用いることができる。
ここで、図2に示す画像SA,SBの場合、判定部8は、顔領域F2と顔領域F4、および顔領域F3と顔領域F5とが一致すると判定し、顔領域F1および顔領域F6は、一致する顔がないと判定し、その判定結果を距離算出部9に出力する。
距離算出部9は、カメラ2A,2Bからカメラ2A,2Bの撮影範囲に含まれる共通する被写体までの距離を測定するためのものであり、まずステレオマッチングの手法を用いてカメラ2A,2Bが取得した画像SA,SBにおいて、一致する顔領域間における互いに対応する対応点を求める。例えば、一致する顔領域から部分的な行列(例えば3×3画素)を取り出して相関値を求めることにより対応点を求める。そして、求めた対応点、カメラ2A,2Bの基線長、輻輳角およびズーム倍率を用いて、三角測量の原理により画像SA,SBに共通して含まれる顔までの距離を表す距離値を算出する。具体的には、画像SA,SBに共通する顔領域内のすべての画素について、対応する顔領域間の対応点を検出し、対応点間の差である視差を算出し、視差に基づいて距離値を算出する。なお、距離値に基づいて、各画素が距離値を有する距離画像を生成してもよい。また、画像SA,SBから視差に基づいて、立体視が可能な立体画像を生成するようにしてもよい。
また、複眼撮影装置1は、画像SA,SBおよび各種情報を表示するための液晶等のモニタ11、モニタ11への各種情報の表示を制御する表示制御部12、複眼撮影装置1に各種入力を行うための十字キー、操作ボタン、ズームレバーおよびレリーズボタン等からなる入力部13、並びに画像SA,SBおよび距離値をメモリカード等の記録媒体14に記録するための記録制御部15を備える。さらに、複眼撮影装置1は、CPU16A、作業領域となるRAM16B、並びに装置1の動作プログラムおよび各種設定値が記憶されているROM16Cからなる全体制御部16を備える。
次いで、第1の実施形態において行われる処理について説明する。図3は第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、第1の実施形態においては、人物の顔を被写体とするものであり、カメラ2A,2Bが取得した画像SA,SBには顔が含まれているものとする。
撮影の指示がなされることにより全体制御部16が処理を開始し、カメラ制御部5がカメラ2A,2Bにより被写体を撮影して、画像SA,SBを取得する(ステップST1)。次いで、被写体検出部7が、カメラ2A,2Bが撮影により取得した画像SA,SBから顔領域を検出する(ステップST2)。
次いで、判定部8が、画像SAから検出された顔領域と、画像SBから検出された顔領域とを照合することにより、画像SA,SBのそれぞれから検出された顔領域が一致するか否かを判定し(ステップST3)、その判定結果を距離算出部9に出力する(ステップST4)。
距離算出部9は、判定部8の判定結果に基づいて、画像SA,SBにおいて共通する顔領域についての距離値を算出し(ステップST5)、リターンする。
このように、第1の実施形態においては、画像SAから検出された顔領域と、画像SBから検出された顔領域とを照合することにより、画像SA,SBのそれぞれから検出された顔領域が一致するか否かを判定するようにしたため、煩雑な演算を行うことなく、画像SA,SBに共通する顔が存在するか否かを判定することができる。また、判定結果に基づいて、撮影者が重要と見なしている、画像SA,SBにおいて共通する顔までの距離値を算出することができる。
なお、上記第1の実施形態においては、複眼撮影装置1を2つのカメラ2A,2Bを備えるものとしているが、3以上のカメラを備えるものとしてもよい。この場合、すべてのカメラにより取得した画像から顔領域を検出し、各画像から検出された顔領域を照合することにより、各画像から検出された顔領域が一致するか否かを判定すればよい。
次いで、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態による複眼撮影装置の構成は、第1の実施形態による複眼撮影装置1の構成と同一であり、行われる処理のみが異なるため、ここでは構成についての詳細な説明は省略する。
第2の実施形態においては、カメラ2A,2Bが取得した画像SA,SBのうち、画像SAのみから顔領域を検出し、検出した顔領域をRAM16Bに一時的に記憶し、検出した顔領域と画像SBとを照合することにより、画像SAから検出した顔領域が画像SBに含まれるか否かを判定するようにした点が第1の実施形態と異なる。
図4は第2の実施形態における画像SAからの顔領域の検出結果を示す図である。図4に示すように画像SAから3つの顔領域F1〜F3が検出されたとすると、被写体検出部7は顔領域F1〜F3の画像をRAM16Bに一時的に記憶する。そして、判定部8は、画像SAから検出された顔領域F1〜F3のそれぞれと画像SBとを照合し、画像SBに顔領域F1〜F3と一致する領域が存在するか否かを判定する。具体的には、顔領域F1〜F3をそれぞれ画像SB上において移動させつつ、顔領域F1〜F3のそれぞれと画素SBとの相関を算出し、相関がしきい値以上となる領域が画像SBに存在する場合、画像SAから検出した顔領域が画像SBに含まれると判定する。
図4に示す画像SA,SBの場合、顔領域F2,F3の顔と一致する顔が画像SBに存在することから、判定部8は顔領域F2,F3の顔と一致する顔が画像SBに含まれると判定する。なお、第2の実施形態においては、判定部8は、画像SBにおいて顔領域F2,F3と一致する領域を顔領域F2′,F3′として検出し、検出した顔領域F2′,F3′の情報(位置およびサイズ)を判定結果に含めて距離算出部9に出力する。
次いで、第2の実施形態において行われる処理について説明する。図5は第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、第2の実施形態においては、人物の顔を被写体とするものであり、カメラ2A,2Bが取得した画像SA,SBには顔が含まれているものとする。
撮影の指示がなされることにより全体制御部16が処理を開始し、カメラ制御部5がカメラ2A,2Bにより被写体を撮影して、画像SA,SBを取得する(ステップST11)。次いで、被写体検出部7がカメラ2Aが撮影により取得した画像SAから顔領域を検出する(ステップST12)。
次いで、判定部8が、画像SAから検出された顔領域と画像SBとを照合することにより、画像SAから検出された顔領域が画像SBに含まれるか否かを判定し(ステップST13)、その判定結果を距離算出部9に出力する(ステップST14)。
距離算出部9は、判定部8の判定結果に基づいて、画像SA,SBにおいて共通する顔領域についての距離値を算出し(ステップST15)、リターン終了する。
このように、第2の実施形態においては、画像SAから検出した顔領域と画像SBとを照合することにより、画像SAから検出された顔領域が画像SBに含まれるか否かを判定するようにしたため、煩雑な演算を行うことなく、画像SA,SBに共通する顔が存在するか否かを判定することができる。また、判定結果に基づいて、撮影者が重要と見なしている、画像SA,SBにおいて共通する顔までの距離値を算出することができる。
なお、上記第2の実施形態においては、複眼撮影装置1を2つのカメラ2A,2Bを備えるものとしているが、3以上のカメラを備えるものとしてもよい。この場合、1つのカメラにより取得した画像から顔領域を検出し、検出した顔領域と他の画像とを照合することにより、検出した顔領域が他の画像に含まれるか否かを判定すればよい。
また、上記第1および第2の実施形態においては、判定結果を距離算出部9に出力して、画像SA,SBに共通する顔までの距離値を算出しているが、判定結果をカメラ制御部5に出力し、画像SA,SBに共通する顔に焦点が合うようにカメラ2A,2Bのフォーカス制御を行うようにしてもよい。また、画像SA,SBに共通する顔の露出が同一となるように、カメラ2A,2Bの露出制御を行うようにしてもよい。さらに、とくに静止画像を撮影する場合において、カメラ2A,2Bにより取得したスルー画像に共通する顔領域が存在するようになったときに、カメラ2A,2Bの撮影動作を行うようにしてもよい。この場合、顔領域の表情を検出し、共通する顔領域に含まれる顔が笑顔等の特定の表情となったときにカメラ2A,2Bの撮影動作を行うようにしてもよい。
また、上記第1および第2の実施形態のフローチャートにおいては、画像SA,SBに顔が含まれることを前提として説明しているが、画像SA,SBに顔が含まれない場合もある。このような場合、画像SA,SBに顔が含まれるか否かを判定し、含まれない場合には撮影の処理に戻るようにしてもよい。
また、上記第1および第2の実施形態においては、所定被写体を顔としているが、車両、建物等、顔以外の被写体を検出の対象にできることはもちろんである。
以上、本発明の実施形態について説明したが、コンピュータを、上記の被写体検出部7および判定部8に対応する手段として機能させ、図2および図5に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の1つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態の1つである。
本発明の第1の実施形態による複眼撮影装置の構成を示す概略ブロック図 第1の実施形態における画像SA,SBからの顔領域の検出結果を示す図 第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第2の実施形態における画像SAからの顔領域の検出結果を示す図 第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
符号の説明
1 複眼撮影装置
2A,2B カメラ
5 カメラ制御部
7 被写体検出部
8 判定部
9 距離算出部

Claims (6)

  1. 被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得する複数の撮影手段と、
    該複数の画像から所定被写体を検出する被写体検出手段と、
    前記検出された所定被写体を含む領域を前記複数の画像間において照合することにより、前記複数の画像から検出された前記所定被写体が一致するか否かを判定し、該判定結果を出力する判定手段とを備えたことを特徴とする複眼撮影装置。
  2. 被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得する複数の撮影手段と、
    該複数の画像のうちの一の画像から所定被写体を検出する被写体検出手段と、
    前記一の画像から検出された前記所定被写体を含む領域と、該一の画像以外の他の画像とを照合することにより、前記一の画像から検出された所定被写体が前記他の画像に含まれるか否かを判定し、該判定結果を出力する判定手段とを備えたことを特徴とする複眼撮影装置。
  3. 被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得し、
    該複数の画像から所定被写体を検出し、
    前記検出された所定被写体を含む領域を前記複数の画像間において照合することにより、前記複数の画像から検出された前記所定被写体が一致するか否かを判定し、該判定結果を出力することを特徴とする複眼撮影装置の制御方法。
  4. 被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得し、
    該複数の画像のうちの一の画像から所定被写体を検出し、
    前記一の画像から検出された前記所定被写体を含む領域と、該一の画像以外の他の画像とを照合することにより、前記一の画像から検出された所定被写体が前記他の画像に含まれるか否かを判定し、該判定結果を出力することを特徴とする複眼撮影装置の制御方法。
  5. 被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得する手順と、
    該複数の画像から所定被写体を検出する手順と、
    前記検出された所定被写体を含む領域を前記複数の画像間において照合することにより、前記複数の画像から検出された前記所定被写体が一致するか否かを判定し、該判定結果を出力する手順とを有することを特徴とする複眼撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  6. 被写体を互いに異なる複数の撮影位置において撮影することにより、該被写体の複数の画像を取得する手順と、
    該複数の画像のうちの一の画像から所定被写体を検出する手順と、
    前記一の画像から検出された前記所定被写体を含む領域と、該一の画像以外の他の画像とを照合することにより、前記一の画像から検出された所定被写体が前記他の画像に含まれるか否かを判定し、該判定結果を出力する手順とを有することを特徴とする複眼撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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