JPH09130663A - 画像動き補正装置 - Google Patents
画像動き補正装置Info
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- JPH09130663A JPH09130663A JP7284783A JP28478395A JPH09130663A JP H09130663 A JPH09130663 A JP H09130663A JP 7284783 A JP7284783 A JP 7284783A JP 28478395 A JP28478395 A JP 28478395A JP H09130663 A JPH09130663 A JP H09130663A
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Abstract
しまうという欠点があった。これは、ズーム倍率が高倍
率になるほど急峻な動きが多くなることにより、この初
期の予測誤差が目立ってしまい目障りな補正画像になっ
てしまう。 【解決手段】 画像動き検出回路4より予測エラーを検
出及び動きベクトルより急峻な変化(変曲点)を予測
し、補正ゲインを適応的に変化させることにより予測補
正の精度を高めるものである。
Description
補正等に用いる画像動き補正装置に関するものである。
し、手で撮像装置を直接保持したり、車両等の移動被写
体に搭載すると撮像時の揺れが画面に発生する。このた
め、画面の揺れを検出し、この揺れ情報に基づいて画像
の位置補正を行う手振れ補正装置が実用化されている。
従来の手振れ補正については、フィールドメモリーを使
用したもの及びフィールドメモリーを使用しないものの
2通りがあるが、後者の場合を説明する。
合のブロック図である。同図に於いて、1は固体撮像素
子で、光学系を介した映像を電気信号に変換するもので
あり、後述する固体撮像素子駆動制御回路9により駆動
及び制御される。2はアナログ信号処理回路で、固体撮
像素子1の出力に対するアナログ信号処理を行う。3は
アナログ/デジタル変換回路で、アナログ信号処理回路
2で処理された信号をデジタル信号に変換する。4は画
像動き検出回路で、アナログ/デジタル変換回路3から
の映像信号から画像の動きの情報を検出して出力する。
5は動きベクトル算出回路で、後述する予測回路6の出
力と画像動き検出回路4の出力からフィールド間の動き
ベクトルを計算し出力する。6は予測回路で、動きベク
トル算出回路5により計算されたフィールド間の動きベ
クトルと後述する係数発生回路7が発生する係数から1
フィールド先の動きベクトルの予測値(以下、動き予測
ベクトルと称す。)を計算し出力する。7は係数発生回
路で、動きベクトル算出回路5と予測回路6の出力に応
じて、予測回路6が動きベクトルを求める際に用いる係
数を求める。8は動きベクトル積分回路で、ゲイン制御
回路11からの動き予測ベクトルを各フィールド毎に積
分する(以下、この積分値を「動き予測積分ベクトル」
と称す)。9は固体撮像素子駆動制御回路で、固体撮像
素子1を駆動し且つ動きベクトル積分回路8の出力に基
づき固体撮像素子1の撮像エリアのうちの一部を出力す
るように信号読みだしアドレスを制御する。10はデジ
タル信号処理回路で、アナログ/デジタル変換回路3か
らの映像信号にデジタル信号処理を施す為の回路であ
る。11はゲイン制御回路で、画像動き検出回路4の出
力或いは決定されるゲインにより、予測回路6の出力に
対して増幅もしくは減衰処理を施すための回路である。
具体的な構成を示すブロック図である。図3において、
201は代表点記憶回路で、固体撮像素子から入力され
てくる現フィールドの映像信号を複数の領域に分割し、
各領域の特定の代表点に対応する映像信号を代表点信号
として記憶するものである。また、この回路は現フィー
ルドより1フィールド前に走査された前フィールドの代
表点を相関演算回路202に与える。相関演算回路20
2は前代表点と現フィールドの映像信号間の相関演算を
行い、前代表点と現フィールドの映像信号の差を比較す
るものであり、その出力は動きベクトル算出回路203
に与えられる。動きベクトル算出回路203は相関演算
回路202での演算結果から、前フィールドと現フィー
ルドの間の画像の動きベクトルを検出する。
構成を示すブロック図である。同図において、21、2
2、23は信号を遅延させる遅延回路であり、遅延時間
は、映像信号の1フィールド分、つまり1/60秒(N
TSC)あるいは1/50秒(PAL、SECAM)で
ある。30、31、32は乗算回路であり、入力に対し
係数発生回路7が発生する係数W0、W1、W2を乗ず
るものとする。41、42、43は加算器で、乗算回路
30、31、33の各出力の加算処理を行う。
メモリーなしの手振れ補正装置について、以下その動作
について説明する。
で得られた現フィールドの映像信号と、前フィールドの
映像信号のうち代表点記憶回路201で記憶してあった
代表点信号との相関演算を相関演算回路202で行い、
この演算結果より画像の動き(検出動きベクトル)を検
出する。
信号は、動きの予測に基づき固体撮像素子1の映像エリ
アからその一部を読み出したものであるため、得られた
検出動きベクトルは前フィールドにおいて予測回路6で
予測した画像の動きと、実際の動きの差となる。つま
り、予測回路6で予測した動きと実際の動きが同じであ
れば、この画像動き検出回路4で得られる画像の動きは
0となる。故に、各フィールドでそのフィールドの1フ
ィールド前に予測回路6で求められた動き予測ベクトル
に、各フィールドで画像動き検出回路4で得られた検出
動きベクトルを加算(若しくは減算)すれば、前フィー
ルドと現フィールドの間の実際の動きベクトルが求めら
れる。
各フィールドで予測回路6が出力する動き予測ベクトル
を記憶しておき、動き予測ベクトルと画像動き検出回路
4で得られた検出動きベクトルを用いて、フィールド間
の実際の動きベクトルを求める。
路5において求めた実際の動きベクトルから、図3に示
した構成により、次フィールドの動きベクトルの予測値
(動き予測ベクトル)を求める。図3の構成では、各フ
ィールドで動きベクトル算出回路から得られる実際の動
きベクトルのうち最新のものから3フィールド前のもの
までに各々、係数発生回路7により発生されたW0、W
1、W2、W3を乗算し、その乗算結果を加算したもの
を、動き予測ベクトルとしてゲイン制御回路11に出力
する。
動きベクトル算出回路5の出力により、連続的に計算す
るか或いは固定値で与えられる。
対し、増幅若しくは減衰処理を施すことにより予測によ
る動き補正の効き具合を調節する。これは、動きの予測
の精度が高い場合は、動き補正画像は元の画像の動きが
除去された好ましい映像となるが、動きの予測精度が低
い場合、予測誤差が大きく、動き補正画像は元の画像に
比べ逆に目障りな映像となる恐れがあり、これを予測回
路6の出力の調整により、回避するためである。この増
幅、減衰処理の為のゲインに関しては、画像動き検出回
路4の出力(=予測誤差)の絶対値、動きベクトル算出
回路5の出力の周波数成分、予測回路6の出力の絶対値
により決定される。或いは一定のゲインにしておく方法
等がある。
クトル積分回路8は各フィールドで積分し、動き予測積
分ベクトルを計算する。そして、この動き予測積分ベク
トルは固体撮像素子駆動制御回路9に送られ、この動き
予測積分ベクトルに基づき固体撮像素子駆動制御回路9
が固体撮像素子1上に映像信号読み出しアドレスを制御
し、次のフィールドの映像信号の動き成分に基づき固体
撮像素子1上で補正する。
の構成では、急峻な動きの場合、初期の予測誤差を許し
てしまうという欠点があった。これは、ズーム倍率が高
倍率になるほど急峻な動きが多くなることにより、この
初期の予測誤差が目立ってしまい目障りな補正画像にな
ってしまうという問題点を有していた。
は、予測誤差の絶対値(またはそのフィルタリングした
もの)でゲイン或いは係数を変化させていたため、結果
として控えめな補正となり、手振れの効きが不十分であ
るという問題点を有していた。
意の画像の動きと手振れの区別が無いため、パンニン
グ、チルティング等が通常動作しなくなるという問題点
を有していた。
ィールドメモリーがないシステムで予測誤差を極力少な
くし、全ズーム領域で安定した手振れ補正を行うことが
できる画像動き補正装置を提供することを目的とする。
に本発明の画像動き補正装置は、固体撮像素子からの入
力画像の動きを検出しこれを画像の動きの情報として出
力する画像動き検出回路と、前記画像動き検出回路から
得られた画像の動きの情報と、予測回路の1フィールド
もしくは1フレーム前の出力から現フィールドもしくは
現フレームと前フィールドもしくは前フレームの画像の
動きベクトルを計算し出力する動きベクトル算出回路
と、前記動きベクトル算出回路から得られた画像の動き
ベクトルより次フィールドもしくは次フレームの画像の
動きを予測しその予測値を出力する予測回路と、前記動
きベクトル算出回路の出力から画像の動きの変曲点を予
測する変曲点予測回路と、前記動きベクトル算出回路の
出力から画像の動きの変曲点を検出する変曲点検出回路
と、前記動きベクトル算出回路の出力の絶対値を積分す
る動きベクトル絶対値積分回路と、前記動きベクトル算
出回路と前記予測回路の出力に応じて更新される係数を
発生する係数発生回路と、光学ズーム或いは電子ズーム
の倍率を検知するズーム倍率検出回路と、前フィールド
或いは前フレームの予測回路の出力と現フィールド或い
は現フレームの画像動き検出回路の出力の符号を比較す
る予測誤差符号比較回路と、前記予測回路の出力に対し
増幅若しくは減衰処理を施し予測による補正の効き具合
を調整するゲイン制御回路と、前記ゲイン制御回路のゲ
インを事前に前記予測回路の出力に適応して最適なゲイ
ンをシミュレートするゲインシミュレーション回路と、
前記ゲイン制御回路の出力を積分しこの積分値を出力す
る動きベクトル積分回路と、前記動きベクトル積分回路
の出力により前記固体撮像素子の信号読みだしアドレス
の制御を行う固体撮像素子駆動回路とを備えたものであ
る。
ないシステムで予測誤差を極力少なくし、全ズーム領域
で安定した手振れ補正を行うことができる画像動き補正
装置が得られる。
発明は、固体撮像素子からの入力画像の動きを検出しこ
れを画像の動きの情報として出力する画像動き検出回路
と、前記画像動き検出回路から得られた画像の動きの情
報と、予測回路の1フィールドもしくは1フレーム前の
出力から現フィールドもしくは現フレームと前フィール
ドもしくは前フレームの画像の動きベクトルを計算し出
力する動きベクトル算出回路と、前記動きベクトル算出
回路から得られた画像の動きベクトルより次フィールド
もしくは次フレームの画像の動きを予測しその予測値を
出力する予測回路と、前記動きベクトル算出回路の出力
から画像の動きの変曲点を予測する変曲点予測回路と、
前記動きベクトル算出回路の出力から画像の動きの変曲
点を検出する変曲点検出回路と、前記動きベクトル算出
回路の出力の絶対値を積分する動きベクトル絶対値積分
回路と、前記動きベクトル算出回路と前記予測回路の出
力に応じて更新される係数を発生する係数発生回路と、
光学ズーム或いは電子ズームの倍率を検知するズーム倍
率検出回路と、前フィールド或いは前フレームの予測回
路の出力と現フィールド或いは現フレームの画像動き検
出回路の出力の符号を比較する予測誤差符号比較回路
と、前記予測回路の出力に対し増幅若しくは減衰処理を
施し予測による補正の効き具合を調整するゲイン制御回
路と、前記ゲイン制御回路のゲインを事前に前記予測回
路の出力に適応して最適なゲインをシミュレートするゲ
インシミュレーション回路と、前記ゲイン制御回路の出
力を積分しこの積分値を出力する動きベクトル積分回路
と、前記動きベクトル積分回路の出力により前記固体撮
像素子の信号読みだしアドレスの制御を行う固体撮像素
子駆動回路とを備えたものであり、フィールドメモリー
を用いないシステムで、予測誤差の少ない全ズーム域で
安定した手振れ補正が得られる。
を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1に於ける
画像動き補正装置のブロック図を示すものである。同図
に於いて、1は固体撮像素子で、光学系を介した映像を
電気信号に変換する素子で、後述する固体撮像素子駆動
制御回路17により駆動及び制御され、撮像エリアの一
部を出力する。2はアナログ信号処理回路で、固体撮像
素子1の出力に対するアナログ信号処理を行い、アナロ
グ/デジタル変換回路3はアナログ信号処理回路2で処
理された信号をデジタル信号に変換する。4は画像動き
検出回路で、アナログ/デジタル変換回路3からの映像
信号から画像の動きの情報(以下、検出動きベクトルと
称す)を検出し、後述する動きベクトル算出回路5に出
力する。5は動きベクトル算出回路で、後述する予測回
路9の出力と画像動き検出回路4の出力からフィールド
間の動きベクトルを計算し出力する。6は変曲点予測回
路で、動きベクトル算出回路5の出力をモニターし画像
の動きの変曲点を予測し、後述するゲイン制御回路にて
ゲインを制御する。7は変曲点検出回路で、動きベクト
ル算出回路5の出力を前フィールドと現フィールドで比
較し変曲点を検出するものである。9は予測回路で、動
きベクトル算出回路5により計算されたフィールド間の
動きベクトルと後述する係数発生回路10が発生する係
数から1フィールド先の動きベクトルの予測値(以下、
動きベクトルと称す)を計算し出力する。10は係数発
生回路で、動きベクトル算出回路5と予測回路9の出力
に応じて、予測回路9が動き予測ベクトルを求める際に
用いる係数を求める。11はゲイン制御回路で、予測回
路9の出力に対し、増幅もしくは減衰処理を施すことに
より予測による動き補正の効き具合を調節する。12は
予測誤差符号比較回路で、1フィールド前のゲイン制御
回路11の出力を記憶しておき、現フィールドの画像動
き検出回路4の出力の符号と同符号か異符号かを比較す
る回路である。異符号であれば、ゲイン制御回路11の
ゲインを小さくする。14はゲインシミュレーション回
路で、画像動き検出回路4、変曲点予測回路6、変曲点
検出回路7の出力に応じて最適なゲインをシミュレーシ
ョンにて求める回路である。15は最大ゲイン決定回路
で、動きベクトル絶対値積分回路8の出力及びズーム倍
率検出回路13の出力を元にゲインシミュレーション回
路14にて、シミュレートするゲインの取りうる最大値
を規定するものである。8は動きベクトル絶対値積分回
路で、動きベクトル算出回路5の出力の絶対値を積分す
るもので後述する最大ゲイン決定回路15に出力する。
13はズーム倍率検出回路で、光学ズーム或いは電子ズ
ームの倍率を検出するものである。16は動きベクトル
積分回路で、ゲイン制御回路11で増幅もしくは減衰さ
れた動き予測ベクトルを各フィールドごとに積分する
(以下、動き予測積分ベクトルと称す)。17は固体撮
像素子駆動制御回路で、固体撮像素子1を駆動し、かつ
動きベクトル積分回路16の出力に基づき固体撮像素子
1の撮像エリアのうち一部を出力するように信号読み出
しアドレスを制御する。18はデジタル信号処理回路
で、アナログ/デジタル変換回路3からの映像信号にデ
ジタル信号処理を施す回路である。
いて、以下その動作について説明する。
算出回路5、係数発生回路10、予測回路9、動きベク
トル積分回路16、固体撮像素子1、デジタル信号処理
回路18は従来と同様の構成と作用を成すものであるの
で、その動作説明については省略する。
5の出力をモニターし画像の動きの変曲点を予測し、後
述するゲイン制御回路にてゲインを制御する。動きベク
トル算出回路5より出力された前フィールドの動きベク
トルをV(nー1)、現フィールドの動きベクトルをV
(n)とすると次フィールドの動きベクトルV(n+
1)を、下記の数式(数1)で求める。
間)当たりの画像の移動量を表すものであり移動速度で
ある。よって、動きベクトルは実際の手振れの微分値で
ある為、もしV(n)とV(n+1)の符号が異なって
いれば、現フィールドから次フィールドの間に変曲点が
存在するであろうことを示している。変曲点が予測され
れば、変曲点フラグをセットし、このフラグによりゲイ
ン制御回路のゲインを減衰させる。変曲点フラグのクリ
ア(ゲインを元に戻す、若しくは大きくする)は、変曲
点検出回路が変曲点を実際に検出したときに行う。これ
は、図5のように変曲点では、動きの変位が少ない為、
ゲインが小さくても補正に問題はない。むしろ、副作用
(オーバーラン)を未然に防ぐことを目的とする。
ドの画像動き検出回路の出力と記憶した前フィールドの
ゲイン制御回路11或いは予測回路9の出力の符号を比
較するものである。この符号の比較結果が同符号か異符
号かで補正結果が全く逆になる。
ば実際の動きに対して予測補正は手振れを抑圧している
ということであり、逆に符号が異なれば実際の動きに対
して予測補正は手振れを増幅していることになる(以
下、オーバーランと称す)。従って、比較結果が同符号
であれば、ゲインを大きく或いは固定とし、異符号であ
れば次フィールドよりオーバーランを軽減するため、ゲ
インを小さくする。ゲインをどれだけ大きくするか或い
は小さくするかは画像動き検出回路の出力(予測が正確
ならばこの出力は0であるから、検出された値は予測誤
差を表している)により図8のように決定する。但し、
ゲインを小さくする時は現フィールドの画像動き検出回
路の出力により即反映させるがゲインを大きくする時
は、ゲインシミュレーション回路で現フィールドの画像
動き検出回路の出力と記憶してある前フィールドの予測
回路の出力を元に現フィールドの画像動き検出回路の出
力が0になるように再計算を行い、最適値を見つけた後
に決定する。
出力にかけるゲインの最大値を決定するもので、動きベ
クトル絶対値積分回路8の出力に応じて、つまり、ヒス
テリシス特性を持たせたスレッシュを設定し、図7のよ
うにゲインの最大値を制御する。これはパンニング、チ
ルティング等(スレッシュHi側)の故意の動きに対し
て、補正を弱くし違和感を少なくする目的と、狙って撮
影したとき(スレッシュLo側)に補正が強く懸かるよ
うにしたものである。この時、ズーム倍率検出回路13
の出力に応じてゲインの最大値を変動させる。これは、
ズームが低倍率の時より高倍率の方がより高い手振れ補
正が必要な為である。
ドメモリーを用いない手振れ補正装置で急峻な動きにも
誤動作が少なく、パンニング等も違和感なく全ズーム域
で安定した手振れ補正が得られる。
のゲインの制御について述べたがたとえば、係数回路の
係数でも良くまた、ゲインと係数の両方を制御しても効
果がある。
次式で行ったが、2次、3次式で行っても良いと考えら
れる。
周波数を類推し、ゲインまたは係数を変化させる方法も
考えられる。
ば、フィールドメモリーを用いないシステムで、予測誤
差の少ない全ズーム域で安定した手振れ補正を得ること
ができる。
すブロック図
の構成を示すブロック図
成を示すブロック図
ンの関係を示す特性図
Claims (3)
- 【請求項1】 固体撮像素子からの入力画像の動きを検
出しこれを画像の動きの情報として出力する画像動き検
出回路と、前記画像動き検出回路から得られた画像の動
きの情報と予測回路の1フィールドもしくは1フレーム
前の出力から現フィールドもしくは現フレームと前フィ
ールドもしくは前フレームの画像の動きベクトルを計算
し出力する動きベクトル算出回路と、前記動きベクトル
算出回路から得られた画像の動きベクトルより次フィー
ルドもしくは次フレームの画像の動きを予測しその予測
値を出力する予測回路と、前記動きベクトル算出回路の
出力から画像の動きの変曲点を予測する変曲点予測回路
と、前記動きベクトル算出回路の出力から画像の動きの
変曲点を検出する変曲点検出回路と、前記動きベクトル
算出回路の出力の絶対値を積分する動きベクトル絶対値
積分回路と、前記動きベクトル算出回路と前記予測回路
の出力に応じて更新される係数を発生する係数発生回路
と、光学ズーム或いは電子ズームの倍率を検知するズー
ム倍率検出回路と、前フィールド或いは前フレームの予
測回路の出力と現フィールド或いは現フレームの画像動
き検出回路の出力の符号を比較する予測誤差符号比較回
路と、前記予測回路の出力に対し増幅若しくは減衰処理
を施し予測による補正の効き具合を調整するゲイン制御
回路と、前記ゲイン制御回路のゲインを事前に前記予測
回路の出力に適応して最適なゲインをシミュレートする
ゲインシミュレーション回路と、前記ゲイン制御回路の
出力を積分しこの積分値を出力する動きベクトル積分回
路と、前記動きベクトル積分回路の出力により前記固体
撮像素子の信号読みだしアドレスの制御を行う固体撮像
素子駆動回路とを備えたことを特徴とする画像動き補正
装置。 - 【請求項2】 予測回路は、入力信号を一定期間遅延す
る少なくとも1つの遅延回路と、前記入力信号と前記遅
延回路の出力に係数発生回路により発生される係数を乗
じる少なくとも1つの乗算回路と、前記乗算回路の出力
を加算する少なくとも1つの加算器とからなることを特
徴とする請求項1記載の画像動き補正装置。 - 【請求項3】 固体撮像素子からの入力画像の動きを検
出し、これを画像の動きの情報として出力し、画像の動
きの情報と予測回路の1フィールドもしくは1フレーム
前の出力から現フィールドもしくは現フレームと前フィ
ールドもしくは前フレームの画像の動きベクトルを計算
し出力し、画像の動きベクトルより次フィールドもしく
は次フレームの画像の動きを予測しその予測値を出力
し、動きベクトルより画像の動きの変曲点を予測し、動
きベクトル画像の動きの変曲点を検出し、動きベクトル
の絶対値を積分し、動きベクトルと予測値に応じて更新
される係数を発生し、光学ズーム或いは電子ズームの倍
率を検知し、前フィールド或いは前フレームの予測値と
現フィールド或いは現フレームの画像動き情報の符号を
比較し、予測値に対し増幅若しくは減衰処理を施し予測
による補正の効き具合を調整し、ゲインを事前に予測値
に適応して最適なゲインをシミュレートし、ゲインを積
分しこの積分値を出力し、積分値により固体撮像素子の
信号を読みだしアドレスの制御を行うことにより、全ズ
ーム領域で安定した手振れ補正を行うことを特徴とする
画像動き補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28478395A JP3487047B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 画像動き補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28478395A JP3487047B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 画像動き補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09130663A true JPH09130663A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3487047B2 JP3487047B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=17682966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28478395A Expired - Fee Related JP3487047B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 画像動き補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3487047B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800655B2 (en) | 2003-12-18 | 2010-09-21 | Ricoh Company, Ltd. | Detecting abnormality of image capturing apparatus |
-
1995
- 1995-11-01 JP JP28478395A patent/JP3487047B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800655B2 (en) | 2003-12-18 | 2010-09-21 | Ricoh Company, Ltd. | Detecting abnormality of image capturing apparatus |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3487047B2 (ja) | 2004-01-13 |
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