JP2006058431A - Autofocusing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にカメラの撮影範囲のうちオートフォーカス(AF)の対象とする位置(範囲)を自動で移動させて所望の対象被写体を追尾しながらピント合わせすることができるオートフォーカスシステムに関する。 The present invention relates to an autofocus system, and in particular, an auto that can automatically focus a position (range) targeted for autofocus (AF) within a shooting range of a camera to track a desired target subject. Concerning the focus system.
テレビカメラのように撮影素子(CCD等)により被写体の画像を電気信号(画像信号)に変換する撮像システムでは、オートフォーカス(以下、AFという)の方式として一般的にコントラスト方式が採用されている。コントラスト方式は、撮像素子により取り込まれた画像信号から被写体画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最も高くなるように撮影レンズのフォーカスを制御することによって最良ピント状態に自動でピント合わせを行う方式である。 In an imaging system that converts an image of a subject into an electrical signal (image signal) using a photographing element (CCD or the like) like a television camera, a contrast method is generally employed as an autofocus (hereinafter referred to as AF) method. . The contrast method is a method of automatically focusing to the best focus state by detecting the contrast of the subject image from the image signal captured by the image sensor and controlling the focus of the photographic lens so that the contrast becomes the highest. is there.
コントラスト方式のようなAFでは、カメラの撮影範囲内にある被写体の全体をAFの対象とするのではなく、撮影範囲のうちの一部の範囲にある被写体のみを対象とすることが多い。コントラスト方式のAFでは、撮像素子の撮像エリア全体により取り込まれた画像信号のうち、AFの対象とする範囲の画像信号を抽出し、その抽出した範囲の画像信号のコントラストが最も高くなるようにフォーカスを制御することによってAFの対象を一部の範囲の被写体のみに限定している。尚、本明細書ではカメラの撮影範囲のうちAFの対象とする被写体の範囲、又はカメラの撮影画像を再生した場合の撮影画像の画面のうちAFの対象とする被写体の画面上での範囲をAFエリアといい、そのAFエリアの輪郭を示す枠をAF枠というものとする。 In AF such as a contrast method, the entire subject within the shooting range of the camera is not targeted for AF, but only the subject within a part of the shooting range is often targeted. In contrast-based AF, an image signal in a range targeted for AF is extracted from image signals captured by the entire imaging area of the image sensor, and focus is performed so that the contrast of the image signal in the extracted range is the highest. By controlling this, the target of AF is limited to only a certain range of subjects. In this specification, the range of the subject to be AF in the shooting range of the camera, or the range on the screen of the subject to be AF in the screen of the shot image when the shot image of the camera is reproduced. It is referred to as an AF area, and a frame indicating the outline of the AF area is referred to as an AF frame.
また、単一のAFエリアが撮影範囲内の所定位置に固定して設定される場合、標準的には矩形のAFエリアが撮影範囲の中央部に設定されるが、操作者の指定によってAFエリアの位置を変更可能にしたものも知られている。尚、本明細書ではAFエリアの撮影範囲(又は撮影画像の画面)上での位置(例えば矩形のAFエリアの中心点や4隅のうちのいずれかの点の位置)を決める点をAFポイントという。テレビカメラ等において操作装置を用いてAFポイントを指定する場合には、AFポイントの縦横への移動を指示することができるトラックボールやジョイスティック等の操作装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、AFポイントを変更可能にした場合において、ピントを合わせたい被写体が画面上で移動する物体の場合には、トラックボールやジョイスティック等の操作装置を操作してその対象被写体の動きに合わせてAFポイントを動かす必要があるため、その操作の手間や注意力を要するという問題がある。そのため、移動する対象被写体に対してAFポイントを自動で追尾させるようにすると効果的である。AFポイントを所望の対象被写体に自動追尾させる方法として、製品検査等で使用されているパターンマッチングの技術を応用することが考えられる。例えば、追尾したい対象被写体の画像を基準パターンとして記憶しておき、カメラで順次撮影される撮影画像の中からその基準パターンに合致する画像を検出する。そして、その基準パターンに合致した画像の位置に合わせてAFポイントの位置を移動させることによって所望の対象被写体にAFポイントを追尾させることができる。 By the way, when the AF point can be changed and the subject to be focused is an object that moves on the screen, an operation device such as a trackball or a joystick is operated to perform AF according to the movement of the target subject. Since it is necessary to move the point, there is a problem that it requires time and effort for the operation. Therefore, it is effective to automatically track the AF point with respect to the moving target subject. As a method for automatically tracking an AF point to a desired target subject, it is conceivable to apply a pattern matching technique used in product inspection or the like. For example, an image of a subject to be tracked is stored as a reference pattern, and an image that matches the reference pattern is detected from captured images that are sequentially captured by a camera. Then, the AF point can be tracked to a desired target subject by moving the position of the AF point in accordance with the position of the image that matches the reference pattern.
しかしながら、対象被写体が同一物であっても対象被写体が動くと、その画像が大きく変化する場合があり、初期に記憶した基準パターンの画像と合致しなくなるおそれがある。また、対象被写体自体が動かない場合でもズームなどによって対象被写体の画像の大きさが変化すると、同様に基準パターンの画像と合致しなくなるおそれがある。このような場合には対象被写体を追尾することができなるという問題が生じる。 However, even if the target subject is the same, if the target subject moves, the image may change greatly and may not match the image of the reference pattern stored in the initial stage. Further, even when the target subject itself does not move, if the size of the target subject image changes due to zooming or the like, there is a possibility that the target pattern image does not match the same. In such a case, there arises a problem that the target subject cannot be tracked.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影範囲内で移動する所望の対象被写体に対してその画像が変化してもAFエリア(AFポイント)を的確に追尾させることによって、操作者の手間なく所望の対象被写体に対してAFによりピントを合わせ続けることができるオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the image changes with respect to a desired target subject that moves within the shooting range, the AF area (AF point) is accurately tracked to perform the operation. An object of the present invention is to provide an autofocus system capable of continuously focusing on a desired target subject by AF without the effort of a person.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のオートフォーカスシステムは、カメラの撮影範囲のうちAFエリアの範囲の被写体をオートフォーカスの対象として撮影レンズのフォーカスを制御し、前記被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、前記撮影範囲内の被写体の画像を逐次取得する撮像手段と、前記オートフォーカスによるピント合わせの対象とする対象被写体を指定する対象被写体指定手段と、前記対象被写体指定手段によって指定された前記対象被写体の画像を基準画像として前記撮像手段から取得して記憶する記憶手段と、前記撮像手段によって取得された画像の中から前記基準画像に合致する画像を検出することによって前記撮像手段によって逐次取得される画像の中から前記対象被写体の画像を逐次検出する対象被写体検出手段と、前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像の前記撮影範囲内での位置に基づいて前記対象被写体に追従するように前記AFエリアの位置を変更するAFエリア変更手段と、前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像によって前記記憶手段に記憶された基準画像を更新する更新手段と、を備えたことを特徴としている。本発明によれば、撮像手段によって撮像された画像の中から対象被写体の画像を検出するために記憶しておく基準画像(基準パターン)を逐次更新するようにしたため、対象被写体の画像が変化しても対象被写体の検出が可能となり、AFエリアを対象被写体に的確に追尾させることができる。 In order to achieve the above object, the autofocus system according to claim 1 controls the focus of the photographic lens with the subject in the AF area within the photographing range of the camera as the subject of autofocus, and automatically controls the subject. In an autofocus system that performs focusing, an imaging unit that sequentially acquires an image of a subject within the shooting range, a target subject specifying unit that specifies a target subject to be focused by the autofocus, and the target subject specification A storage unit that acquires and stores the image of the target subject specified by the unit as a reference image from the imaging unit, and an image that matches the reference image from the images acquired by the imaging unit. The target subject is selected from the images sequentially acquired by the imaging means. Target subject detection means for sequentially detecting images, and the position of the AF area so as to follow the target subject based on the position of the target subject image detected by the target subject detection means within the shooting range. An AF area changing unit for changing, and an updating unit for updating a reference image stored in the storage unit with an image of the target subject detected by the target subject detecting unit are provided. According to the present invention, since the reference image (reference pattern) stored in order to detect the image of the target subject from the images picked up by the imaging unit is sequentially updated, the image of the target subject changes. However, the target subject can be detected, and the AF area can be accurately tracked by the target subject.
請求項2に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1に記載の発明において、前記対象被写体検出手段は、前記撮像手段により取得された画像の範囲のうち、前回において検出した前記対象被写体の画像の範囲を含む一部の範囲に制限して該範囲の画像の中から前記基準画像に合致する画像を検出することを特徴としている。本発明によれば、撮像手段により取得された画像の全範囲内で対象被写体の画像を検出するのではなく、一部の範囲に制限して検出するようにしたため、その検出のための処理時間や処理負担を軽減することができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the target subject detection unit is configured to detect an image of the target subject detected last time in the range of images acquired by the imaging unit. The present invention is characterized in that an image that matches the reference image is detected from images in the range by limiting to a partial range including the range. According to the present invention, since the image of the target subject is not detected within the entire range of the image acquired by the imaging means, but limited to a part of the range, the processing time for the detection is detected. And the processing burden can be reduced.
請求項3に記載のオートフォーカスシステムは、請求項1に記載の発明において、前記対象被写体検出手段は、前記基準画像に合致する画像が検出されない場合には、前記撮像手段によって順次取得された2つの画像の差分を求めることによって前記対象被写体の画像を検出することを特徴としている。本発明によれば、例えば対象被写体の画像の変化が極度に速く、基準画像によって対象被写体の画像を検出することができない場合にも対象被写体にAFエリアを追尾させることができる。 The autofocus system according to a third aspect of the present invention is the autofocus system according to the first aspect, wherein the target subject detection means is sequentially acquired by the imaging means when the image that matches the reference image is not detected. It is characterized in that an image of the target subject is detected by obtaining a difference between two images. According to the present invention, for example, even when the change of the image of the target subject is extremely fast and the image of the target subject cannot be detected from the reference image, the AF area can be tracked by the target subject.
本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、撮影範囲内で移動する所望の対象被写体に対してその画像が変化してもAFエリア(AFポイント)を的確に追尾させることができ、操作者の手間なく所望の対象物に対してAFによりピントを合わせ続けることができるようになる。 According to the autofocus system of the present invention, the AF area (AF point) can be accurately tracked even if the image of the desired subject moving within the shooting range changes, and the operator's effort is reduced. The desired object can be continuously focused by AF.
以下、添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of an autofocus system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用される撮像システムの全体構成を示したブロック図である。同図に示す撮像システムは、例えば放送用テレビカメラでの撮影に用いられる撮像システムであり、同図にはレンズ交換可能なカメラヘッド10、カメラヘッド10のレンズマウントに装着される撮影レンズ(光学系)を備えたレンズ装置12、枠操作部14、追尾装置16等が示されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an imaging system to which an autofocus system according to the present invention is applied. The image pickup system shown in FIG. 1 is an image pickup system used for shooting with, for example, a broadcast television camera. In the figure, a
カメラヘッド10には、撮像素子(例えばCCD)や所要の信号処理回路等が搭載されており、レンズ装置12の撮影レンズにより結像された像は、撮像素子により光電変換された後、信号処理回路によって所要の信号処理が施される。信号処理回路によって生成される所定形式の映像信号は、カメラヘッド10の映像信号出力端子等から外部機器に出力される。また、カメラヘッド10には、構図の確認等のためのビューファインダ(モニタ)18が設置されており、そのビューファインダ18にカメラヘッド10からの映像信号が与えられ、カメラヘッド10で撮影されているリアルタイムの画像(映像)がビューファインダ18の画面上に表示されるようになっている。また、ビューファインダ18の画面上にはオートフォーカス(AF)の対象とするAFエリアの範囲を示すAF枠等の情報も表示される。
The
レンズ装置12は、カメラヘッド10のレンズマウントに装着される図示しない撮影レンズ(光学系)を備えており、その撮影レンズにより被写体の像がカメラヘッド10の撮像素子の撮像面に結像される。撮影レンズには、その構成部としてフォーカスレンズ群、ズームレンズ群、絞りなどの撮影条件を調整するための可動部が設けられており、それらの可動部は、図示しないモータ(サーボ機構)によって電動駆動されるようになっている。例えば、フォーカスレンズ群やズームレンズ群は光軸方向に移動し、フォーカスレンズ群が移動することによってフォーカス(被写体距離)調整が行われ、ズームレンズ群が移動することによって焦点距離(ズーム倍率)調整が行われる。尚、本実施の形態のようにオートフォーカスに関するシステムにおいては、少なくともフォーカスレンズ群が電動で駆動できればよく、その他の可動部は手動でのみ駆動可能であってもよい。また、所定の可動部を操作者の操作に従って電動駆動する場合には、図示しない操作部(レンズ装置12に接続されるコントローラの操作部等)から操作者の操作に従って出力されるコントロール信号に基づいて可動部の動作が制御されるが詳細は省略する。
The
また、同図に示すように、レンズ装置12には、レンズ装置12全体を統括制御するレンズCPU20、オートフォーカス(AF)処理を実行するAF処理部22、AF用撮像回路24等が搭載されている。AF用撮像回路24は、AF処理用の映像信号を取得するためにレンズ装置12に配置されており、撮像素子(CCD等)や撮像素子の出力信号を所定形式の映像信号として出力する処理回路等を備えている。尚、AF用撮像回路24の撮像素子をAF用撮像素子という。また、AF用撮像回路24から出力される映像信号は輝度信号とする。
As shown in the figure, the
AF用撮像素子の撮像面には、撮影レンズの光路上に配置されたハーフミラー等によってカメラヘッド10の撮像素子に入射する被写体光から分岐された被写体光が結像するようになっている。AF用撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離(ピントが合う被写体の距離)は、カメラヘッド10の撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離に一致するように構成されており、AF用撮像素子により取り込まれる被写体画像は、カメラヘッド10の撮像素子により取り込まれる被写体画像と一致している。尚、両者の撮影範囲に関しては完全に一致している必要はなく、例えば、AF用撮像素子の撮影範囲の方がカメラヘッド10の撮像素子の撮影範囲を包含する大きな範囲であってもよい。また、AF用撮像素子を設けることなくカメラ10からの映像信号をAF処理部22に与えるようにしてもよい。
On the imaging surface of the AF imaging element, subject light branched from the subject light incident on the imaging element of the
AF処理部22は、AF用撮像回路24から映像信号を取得し、その映像信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値を算出する。例えば、AF用撮像素子から得られた映像信号の高域周波数成分の信号をハイパスフィルタによって抽出した後、その高域周波数成分の信号のうちAFの対象とするAFエリアに対応する範囲の信号を1画面分ずつ積算する。このようにして1画面分ごとに得られる積算値は被写体画像のコントラストの高低を示し、焦点評価値としてレンズCPU20に与えられる。尚、AFエリアの範囲は後述のようにレンズCPU20により指定される。
The AF processing unit 22 acquires a video signal from the
レンズCPU20は、詳細を後述するようにAFエリアの範囲(輪郭)を示すAF枠の情報(AF枠情報)を枠操作部14から取得してそのAF枠情報により指定されたAF枠内の範囲をAFエリアとしてAF処理部22に指定する。そして、そのAFエリア内の画像(映像信号)により求められる焦点評価値をAF処理部22から取得する共に、取得した焦点評価値が最大(極大)、即ち、AFエリアの被写体画像のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズ群を制御する。例えば、焦点評価値に基づくフォーカスレンズ群の制御方式として山登り方式が一般的に知られており、フォーカスレンズ群を焦点評価値が増加する方向に移動させて行き、焦点評価値が減少し始める点を検出すると、その位置にフォーカスレンズ群を設定する。これにより、AF枠内の被写体に自動でピントが合わせられる。
As will be described in detail later, the
枠操作部14は、上記AF枠の位置、形状、大きさ等のAF枠の設定内容を操作者が指定するための操作部材を備えている。尚、AF枠は、図2に示すようにカメラヘッド10の撮像素子での撮影範囲又は撮影画像の画面に対してAFの対象範囲を示すAFエリアの輪郭を示す。枠操作部14は、その操作部材が操作者により操作されると、その操作に従ってAF枠の位置等の設定内容を設定、変更する。尚、本実施の形態ではAF枠の形状は矩形に制限されているものとする。また、枠操作部14の操作部材によるAF枠の位置や大きさ等の設定内容の変更は、操作前におけるAF枠の設定内容を基準にしてその後の操作部材の操作量に対応する変更量分だけ設定内容に変更を加えることによって行われようになっている。例えばAF枠の位置はトラックボールの回転方向及び回転量に対応する方向及び移動量分だけAF枠が縦横方向に変位する。また、撮影範囲(撮影画像の画面)内におけるAF枠の位置(本実施の形態では矩形のAF枠の中心位置)を決める点をAFポイントというものとすると、AF枠の位置はAFポイントの位置を設定することによって決定される。
The
一方、枠操作部14の操作部材が操作されず、操作者によってAF枠の設定内容の変更が指示されてない状態では、後述する追尾装置16から与えられるAF枠情報によりAF枠の設定内容を設定、変更する。枠操作部14は、操作者の操作又は追尾装置16からのAF枠情報により設定、変更したAF枠の設定内容を示すAF枠情報をレンズCPU20からの要求に従ってレンズCPU20に送信する。これによってAFの対象範囲が枠操作部14において設定、変更されたAF枠の範囲に設定される。
On the other hand, when the operation member of the
尚、追尾装置16は、操作者が指定した対象物(対象被写体)を画面上で追尾しながらその対象物の移動に合わせてAFポイントを移動させ、AF枠の位置を自動で変更する装置であり、操作者によるAF枠の変更の操作が行われていない場合には自動でAF枠が変更され、操作者によるAF枠の変更の操作が行われた場合にはその操作が追尾装置16よりも優先されて操作者の操作に従ってAF枠が変更される。
The
また、枠操作部14は、上述のように設定、変更したAF枠の設定内容を示すAF枠情報をカメラヘッド10にも送信し、そのAF枠をビューファインダ18の画面上の対応する位置に表示させる。これによって操作者がビューファインダ18を見ながらその時のAF枠の位置、形状、大きさ等を認識することができる。
The
追尾装置16は、画像処理部26、画像入力部28、シリアル通信インターフェース30等を備えている。画像入力部28は、上記AF用撮像回路24により得られた映像信号(輝度信号)をAF処理部22を介して取得し、画像処理部26からの要求に応じてその映像信号から得られる撮影画像の画像データを画像処理部26に与える。
The
画像処理部26は、画像入力部28から取得した画像データに基づいて、操作者によって指定された対象物をパターンマッチング方式又はフレーム間差分抽出方式によって画面上で追尾し、その対象物の移動に追従させてAFポイントを移動させる。そして、そのAFポイントの位置を示すAF枠情報をシリアル通信インターフェース30を介して上記枠操作部14に送信し、AF枠を自動で変更する際のAFポイントを指定する。尚、シリアル通信インターフェース30を介して枠操作部14と画像処理部26との間でAF枠情報以外の情報のやり取りも行われる。
Based on the image data acquired from the
次に、追尾装置16における画像処理部26での追尾処理について図3のフローチャートを参照しながら説明する。まず、操作者は、ビューファインダ18の画面に表示された映像及びAF枠を見ながら枠操作部14の操作部材を操作し、追尾したい(ピントを合わせたい)対象物の全体又は一部をAF枠に納める。これによって、レンズCPU20におけるAFの処理によってその対象物にピントが合わせられる。続いて、操作者は、枠操作部14の決定ボタンを押す。これによって枠操作部14から基準パターンの設定の指示が画像処理部26に与えられる。画像処理部26は、そのときのAF枠の設定内容を示すAF枠情報を枠操作部14からシリアル通信インターフェース30を介して読み取り、レンズ装置12のAF処理部22から画像入力部28に与えられている映像信号(撮影範囲全体の1画面分の画像)のうち、AF枠情報によって取得したAF枠の範囲の画像(画像データ)を画像入力部28から取り込む(ステップS10)。そして、その画像を基準パターンとして設定、登録(記憶)する(ステップS12)。尚、AF処理部22から画像入力部28に与えられる映像信号が、例えば、1枚の画面(1フレーム分の画面)を2フィールド分の画面によって構成するインターレース方式の映像信号とすると、画像入力部28から1画面分として取り込む画像(画像データ)は、1フィールド分の映像信号によって得られる画像(画像データ)であってもよいし、2フィールド分の映像信号によって得られる画像であってもよい。
Next, the tracking process in the
この基準パターンの設定において、基準パターンの大きさは、AF枠の大きさではなく、対象物の種類に応じて自動で設定されるようにしてもよい。例えば、枠操作部14の所定のスイッチにより対象物の種類を選択できるようにし、対象物として例えば人物が選択された場合、人間の平均的な顔の大きさを基準パターンの大きさとして自動で設定するようにすると対象物の種類に応じた適切な大きさの基準パターンが設定されるようにしてもよい。
In the setting of the reference pattern, the size of the reference pattern may be automatically set according to the type of the object, not the size of the AF frame. For example, the type of the object can be selected by a predetermined switch of the
続いて画像処理部26は、以下のステップS14〜ステップS38の処理を繰り返し実行する。まず、新たに1画面分の画像(画像データ)を画像入力部28から取り込む(ステップS14)。尚、このステップS14で取得する画像をB画像というものとする。そして、B画像の画面範囲内に設定される所定のパターン検出範囲において、基準パターンの画像に合致する画像の位置を周知のパターンマッチング処理により検出する(ステップS16)。ここで、パターン検出範囲は、例えば現在設定されているAF枠を縦横の中心として基準パターンよりも少し大きめの範囲とする。これによって、パターンマッチング処理に要する時間や処理負担を軽減することができる。
Subsequently, the
次に、画像処理部26は、上記ステップS16においてパターン検出範囲内に基準パターンが検出されたか否かを判定する(ステップS18)。即ち、パターン検出範囲内に基準パターンの画像に合致する画像があるか否かを判定する。
Next, the
YESと判定した場合には、続いて、検出した基準パターンの画像の位置、即ち、基準パターンとして設定した対象物の画面上での位置に基づいてその対象物が前回検出時の位置に対して画面上で移動したか否かを判定する(ステップS20)。YESと判定した場合にはAFポイントを対象物が移動した分だけその移動方向と同一方向に変位させ、そのAFポイントを示すAF枠情報を枠操作部14に送信する。これによってAF枠の設定内容、即ち、AF枠の位置を更新し(ステップS22)、対象物の位置にAF枠を移動させる。ステップS20においてNOと判定した場合にはステップS20の処理は実行しない。尚、ステップS20の判定を行うことなく検出した基準パターンの画像の位置に基づいてAFポイント(AF枠の位置)を設定するようにしてもよい。
If the determination is YES, then, based on the position of the detected reference pattern image, that is, the position on the screen of the target set as the reference pattern, the target is compared with the position at the previous detection. It is determined whether or not it has moved on the screen (step S20). If YES is determined, the AF point is displaced in the same direction as the moving direction by the amount of movement of the object, and AF frame information indicating the AF point is transmitted to the
次に、画像処理部26は、ステップS16におけるパターンマッチング処理により基準パターンの画像に合致するとしてB画像の中から検出した画像によって基準パターンの画像を更新する(ステップS24)。即ち、ステップS16において基準パターンの画像に合致するとしてB画像の中から検出した画像を新たな基準パターンとして設定、登録する。これによって、追尾する対象物の画像が変化する場合であっても基準パターンとして記憶した対象物の画像との変化が少なく、パターンマッチングの処理により対象物の画像を検出することが容易となる。ステップS24の処理が終了すると、ステップS14に戻る。
Next, the
上記ステップS18において、NOと判定した場合、即ち、上記パターン検出範囲内に基準パターンの画像が検出されない場合には、画像処理部26は、上記B画像の全画面範囲を対象として基準パターンの画像に合致する画像の位置をパターンマッチング処理により検出する(ステップS26)。そして、ステップS26において基準パターンの画像が検出されたか否かを判定する(ステップS28)。YESと判定した場合には、上記ステップS20に移行し、ステップS18でYESと判定した場合と同様にステップS20〜ステップS24までの処理を実行する。
If it is determined as NO in step S18, that is, if the reference pattern image is not detected within the pattern detection range, the
一方、ステップS28においてNOと判定した場合、即ち、ステップS24において基準パターンの画像を更新しても対象物の画像の変化が速いためにパターンマッチング処理によって対象物の画像を検出することができない場合等には、ステップS30からステップS40までのフレーム間差分抽出方式により対象物を追尾する。まず、画像処理部26は、1画面分の画像データを画像入力部28から取り込む(ステップS30)。尚、この画像をA画像とする。続いて、このステップS30で取り込んだA画像と上記ステップS14で取り込んだB画像の対応する画素同士の画素値の差分の絶対値を求めて、A画像とB画像の差画像Cの画像データを求める(ステップS32)。そして、差画像Cの画像データを2値化し、画素値が1となった画素の重心及び面積を求める(ステップS34)。続いて、面積が所定のしきい値より大きく、且つ、重心が前回検出した重心に対して変位したか否かによって対象物が移動したか否かを判定する(ステップS36)。YESと判定した場合には、AFポイントを重心が移動した分だけその移動方向と同一方向に変位させ、そのAFポイントを示すAF枠情報を枠操作部14に送信する。これによってAF枠の設定内容、即ち、AF枠の位置を更新する(ステップS38)。以上の処理が終了すると、上記ステップS24に移行し、基準パターンの画像を更新する。即ち、フレーム間差分抽出方式で追尾処理を行った場合でも対象物の位置を検出することができるため、その検出した位置に基づいて対象物の画像を例えばA画像から抽出し、その画像を基準パターンとして設定、登録する。
On the other hand, if NO is determined in step S28, that is, the image of the object cannot be detected by the pattern matching process because the image of the object is rapidly changed even if the image of the reference pattern is updated in step S24. For example, the object is tracked by the inter-frame difference extraction method from step S30 to step S40. First, the
尚、ステップS24の処理が終了すると、上記ステップS14からの処理に戻り、ステップS16の処理が行われるが、そのときのパターン検出範囲は、例えば、ステップS32においてA画像とB画像の差画像Cの画像データを2値化したときに画素値が1となった画素を含む最小の矩形状の範囲より少し大きめの範囲とすると好適である。 When the process in step S24 is completed, the process returns to the process from step S14 and the process in step S16 is performed. The pattern detection range at this time is, for example, the difference image C between the A image and the B image in step S32. It is preferable that the range is a little larger than the minimum rectangular range including the pixel having a pixel value of 1 when the image data is binarized.
以上の追尾処理によれば、ステップS24の処理によって、周期的に基準パターンの画像が更新されるため、対象物が動くことによって、又は、カメラの撮像条件が変化(ズーム倍率や撮影位置等)することによって対象物の画像が変化した場合であってもパターンマッチング処理により対象物の位置を検出することができ、対象物にAF枠を的確に追尾させることができるようになる。 According to the above tracking process, the image of the reference pattern is periodically updated by the process of step S24, so that the object moves or the imaging condition of the camera changes (zoom magnification, imaging position, etc.). Thus, even when the image of the object changes, the position of the object can be detected by the pattern matching process, and the AF frame can be accurately tracked on the object.
以上、上記実施の形態において、レンズ装置12のAF用撮像回路24(AF用撮像素子)により取得する映像信号のフレーム(フィールド)周波数は、カメラヘッド10の撮像素子により得られる映像信号のフレーム周波数と一致している必要はなく、AF用撮像回路24での映像信号のフレーム周波数を高くすることによって高速で移動する対象物、または、画像の変化が速い対象物に対する適応性が向上する。
As described above, in the above embodiment, the frame frequency of the video signal acquired by the AF imaging circuit 24 (AF imaging device) of the
また、上記実施の形態では、基準パターン(対象物)を1つだけ登録、設定するようにしたが、複数の基準パターン(対象物)を登録、設定できるようにし、設定した複数の基準パターンのうち、実際に使用する基準パターンをスイッチなどで選択できるようにしてもよい。これによれば、例えば対談番組などで複数の人物を同時又は交互に撮影する場合等にAFによりピントを合わせたい人物を切り替える場合に有効である。 In the above embodiment, only one reference pattern (object) is registered and set. However, a plurality of reference patterns (objects) can be registered and set, and a plurality of set reference patterns can be set. Of these, a reference pattern to be actually used may be selected with a switch or the like. This is effective when, for example, a person who wants to focus is switched by AF when, for example, a plurality of persons are photographed simultaneously or alternately in a dialogue program or the like.
また、上記実施の形態では、レンズ装置12、枠操作部14、追尾装置16は別体の装置として図示したが、いずれか2つ又は全ては一体の装置であってもよい。また、上記実施の形態では追尾装置16の処理に関する操作部材(例えば、対象物を決定する決定スイッチ等)も枠操作部14に設けるようにしたが、追尾装置16に設けるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態では、AF用に映像信号をカメラヘッド10の撮像素子とは別のAF専用の撮像素子により取得するようにしたが、AF用としてカメラヘッド10の撮像素子により得られる映像信号を用いてもよい。但し、上記実施の形態のようにAF用の映像信号をAF専用の撮像素子から得るようにすると、カメラヘッド10が高精細度(HD)テレビジョンシステムに対応のものである場合にそのHD信号を使用することなくAFを行うことができるため小型化・省電力化に有利である。
In the above-described embodiment, the image signal is acquired for the AF by using an image sensor dedicated for AF that is different from the image sensor for the
10…カメラヘッド、12…レンズ装置、14…枠操作部、16…追尾装置、18…ビューファインダ、20…レンズCPU、22…AF処理部、24…AF用撮像回路、26…画像処理部、28…画像入力部、30…シリアル通信インターフェース
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記撮影範囲内の被写体の画像を逐次取得する撮像手段と、
前記オートフォーカスによるピント合わせの対象とする対象被写体を指定する対象被写体指定手段と、
前記対象被写体指定手段によって指定された前記対象被写体の画像を基準画像として前記撮像手段から取得して記憶する記憶手段と、
前記撮像手段によって取得された画像の中から前記基準画像に合致する画像を検出することによって前記撮像手段によって逐次取得される画像の中から前記対象被写体の画像を逐次検出する対象被写体検出手段と、
前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像の前記撮影範囲内での位置に基づいて前記対象被写体に追従するように前記AFエリアの位置を変更するAFエリア変更手段と、
前記対象被写体検出手段によって検出された前記対象被写体の画像によって前記記憶手段に記憶された基準画像を更新する更新手段と、
を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。 In the autofocus system that controls the focus of the photographic lens with the subject in the AF area of the shooting range of the camera as the target of autofocus, and automatically focuses on the subject,
Imaging means for sequentially acquiring images of subjects within the imaging range;
Target subject designating means for designating a target subject to be focused by the autofocus;
Storage means for acquiring and storing the target subject image designated by the target subject designation means as a reference image from the imaging means;
Target subject detection means for sequentially detecting the image of the target subject from images sequentially acquired by the imaging means by detecting an image that matches the reference image from images acquired by the imaging means;
AF area changing means for changing the position of the AF area so as to follow the target subject based on the position of the image of the target subject detected by the target subject detecting means within the shooting range;
Updating means for updating the reference image stored in the storage means with the image of the target subject detected by the target subject detection means;
An autofocus system characterized by comprising
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|---|---|
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Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007267338A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Casio Comput Co Ltd | Digital camera, focus position specifying method, program |
| JP2008003335A (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Casio Comput Co Ltd | Imaging apparatus, focus control method, and focus control program |
| WO2008026434A1 (en) | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Nikon Corporation | Image tracking apparatus, image tracking method and camera |
| EP1909229A2 (en) | 2006-10-03 | 2008-04-09 | Nikon Corporation | Tracking device and image-capturing apparatus |
| JP2008187332A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Nikon Corp | Image tracking device and imaging device |
| JP2008271006A (en) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Nikon Corp | Image tracking device, image tracking method, and imaging device |
| JP2009015117A (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Nikon Corp | Focus adjustment device and imaging device |
| US20090109322A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-04-30 | Nikon Corporation | Image recognition device, focus adjustment device and imaging device |
| JP2009109714A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Nikon Corp | Image recognition device, focus adjustment device, and imaging device |
| JP2010197467A (en) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Casio Computer Co Ltd | Image capturing apparatus, and program |
| JP2011002814A (en) * | 2009-05-19 | 2011-01-06 | Nikon Corp | Camera |
| US8253800B2 (en) | 2006-06-28 | 2012-08-28 | Nikon Corporation | Tracking device, automatic focusing device, and camera |
| JP2012199601A (en) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Nikon Corp | Image tracking device |
| US8325977B2 (en) | 2007-07-03 | 2012-12-04 | Nikon Corporation | Image recognition and focus adjustment using weighted image difference information |
| JP2014016630A (en) * | 2013-09-04 | 2014-01-30 | Nikon Corp | Subject tracking device, subject tracking method, and camera |
| KR101445606B1 (en) * | 2008-02-05 | 2014-09-29 | 삼성전자주식회사 | Digital photographing apparatus, method for controlling the same, and recording medium storing program to implement the method |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249477A (en) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Canon Inc | Automatic tracking focus detection device |
| JPS6157917A (en) * | 1984-08-29 | 1986-03-25 | Canon Inc | Automatic tracking device of camera |
| JPS63128876A (en) * | 1986-11-18 | 1988-06-01 | Canon Inc | Automatic focusing device |
| JPH01315884A (en) * | 1988-06-16 | 1989-12-20 | Sony Corp | Pattern tracking method |
| JPH0338976A (en) * | 1989-07-05 | 1991-02-20 | Olympus Optical Co Ltd | Display device for image pickup |
| JPH05292377A (en) * | 1992-04-09 | 1993-11-05 | Olympus Optical Co Ltd | Motion vector detector for moving body |
| JPH07253548A (en) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Nikon Corp | Automatic sample tracking device and tracking method |
| JPH09135380A (en) * | 1995-11-10 | 1997-05-20 | Hitachi Ltd | Imaging device having automatic view angle control function |
| JP2000002833A (en) * | 1998-06-16 | 2000-01-07 | Minolta Co Ltd | Camera |
| JP2001243478A (en) * | 2001-01-15 | 2001-09-07 | Nikon Corp | Target object tracking device |
| JP2004206320A (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Image recognition apparatus and method |
-
2004
- 2004-08-18 JP JP2004238198A patent/JP2006058431A/en active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249477A (en) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Canon Inc | Automatic tracking focus detection device |
| JPS6157917A (en) * | 1984-08-29 | 1986-03-25 | Canon Inc | Automatic tracking device of camera |
| JPS63128876A (en) * | 1986-11-18 | 1988-06-01 | Canon Inc | Automatic focusing device |
| JPH01315884A (en) * | 1988-06-16 | 1989-12-20 | Sony Corp | Pattern tracking method |
| JPH0338976A (en) * | 1989-07-05 | 1991-02-20 | Olympus Optical Co Ltd | Display device for image pickup |
| JPH05292377A (en) * | 1992-04-09 | 1993-11-05 | Olympus Optical Co Ltd | Motion vector detector for moving body |
| JPH07253548A (en) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Nikon Corp | Automatic sample tracking device and tracking method |
| JPH09135380A (en) * | 1995-11-10 | 1997-05-20 | Hitachi Ltd | Imaging device having automatic view angle control function |
| JP2000002833A (en) * | 1998-06-16 | 2000-01-07 | Minolta Co Ltd | Camera |
| JP2001243478A (en) * | 2001-01-15 | 2001-09-07 | Nikon Corp | Target object tracking device |
| JP2004206320A (en) * | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Image recognition apparatus and method |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007267338A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Casio Comput Co Ltd | Digital camera, focus position specifying method, program |
| JP2008003335A (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Casio Comput Co Ltd | Imaging apparatus, focus control method, and focus control program |
| US9639754B2 (en) | 2006-06-28 | 2017-05-02 | Nikon Corporation | Subject tracking apparatus, camera having the subject tracking apparatus, and method for tracking subject |
| US8253800B2 (en) | 2006-06-28 | 2012-08-28 | Nikon Corporation | Tracking device, automatic focusing device, and camera |
| US9063290B2 (en) | 2006-06-28 | 2015-06-23 | Nikon Corporation | Subject tracking apparatus, camera having the subject tracking apparatus, and method for tracking subject |
| WO2008026434A1 (en) | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Nikon Corporation | Image tracking apparatus, image tracking method and camera |
| US8154605B2 (en) | 2006-08-30 | 2012-04-10 | Nikon Corporation | Image tracking apparatus, image tracking method and camera for improved recognition of a target object |
| EP1909229A2 (en) | 2006-10-03 | 2008-04-09 | Nikon Corporation | Tracking device and image-capturing apparatus |
| US8385597B2 (en) | 2006-10-03 | 2013-02-26 | Nikon Corporation | Tracking device and image-capturing apparatus |
| US7978879B2 (en) | 2006-10-03 | 2011-07-12 | Nikon Corporation | Tracking device and image-capturing apparatus |
| JP2008187332A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Nikon Corp | Image tracking device and imaging device |
| JP2008271006A (en) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Nikon Corp | Image tracking device, image tracking method, and imaging device |
| US8325977B2 (en) | 2007-07-03 | 2012-12-04 | Nikon Corporation | Image recognition and focus adjustment using weighted image difference information |
| JP2009015117A (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Nikon Corp | Focus adjustment device and imaging device |
| US8355047B2 (en) | 2007-07-06 | 2013-01-15 | Nikon Corporation | Tracking device, focus adjustment device, image-capturing device, and tracking method |
| US8218064B2 (en) | 2007-10-30 | 2012-07-10 | Nikon Corporation | Image recognition device, focus adjustment device, image-capturing device, and image recognition method |
| US8368800B2 (en) * | 2007-10-30 | 2013-02-05 | Nikon Corporation | Image recognition device, focus adjustment device and imaging device |
| JP2009109714A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Nikon Corp | Image recognition device, focus adjustment device, and imaging device |
| US8749637B2 (en) | 2007-10-30 | 2014-06-10 | Nikon Corporation | Image recognition device, focus adjustment device, image-capturing device, and image recognition method |
| JP2009111742A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Nikon Corp | Image recognition device, focus detection device, and imaging device |
| US20090109322A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-04-30 | Nikon Corporation | Image recognition device, focus adjustment device and imaging device |
| KR101445606B1 (en) * | 2008-02-05 | 2014-09-29 | 삼성전자주식회사 | Digital photographing apparatus, method for controlling the same, and recording medium storing program to implement the method |
| JP2010197467A (en) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Casio Computer Co Ltd | Image capturing apparatus, and program |
| JP2011002814A (en) * | 2009-05-19 | 2011-01-06 | Nikon Corp | Camera |
| JP2012199601A (en) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Nikon Corp | Image tracking device |
| JP2014016630A (en) * | 2013-09-04 | 2014-01-30 | Nikon Corp | Subject tracking device, subject tracking method, and camera |
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