WO2012073779A1 - 携帯端末、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

携帯端末、画像処理方法およびプログラム Download PDF

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NEC Casio Mobile Communications Ltd
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    • H04N5/222—Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
    • H04N5/262—Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
    • H04N5/2628—Alteration of picture size, shape, position or orientation, e.g. zooming, rotation, rolling, perspective, translation

Definitions

  • the present invention relates to a mobile terminal having a camera, an image processing method, and a program for causing a mobile terminal to execute the method.
  • a camera having a function called continuous autofocus (hereinafter referred to as AF-C) that keeps continuously focusing on a subject that is a singular point is known.
  • AF-C continuous autofocus
  • a digital camera is provided with a display unit such as a liquid crystal panel. If AF-C is executed by such a digital camera, the photographer can see that the subject is in focus when the subject is changed or the subject moves by looking at the image output on the display unit. I can confirm.
  • AF-C can be broadly divided into two modes: micro motion and in-focus position search.
  • minute motion mode the lens is photographed while being moved minutely back and forth in the optical axis direction with reference to the current position.
  • the in-focus position search mode is to move the lens to the in-focus position when it is determined that the in-focus state is not obtained by analyzing a plurality of images taken by minute movement.
  • Patent Document 1 includes a plurality of lenses and a position detector that detects the positions of these lenses, and a lens that can eliminate a change in the angle of view by individually controlling the plurality of lenses.
  • a drive control device is disclosed.
  • Patent Document 2 includes a plurality of lenses and a position detection unit that detects the positions of these lenses, and by controlling the plurality of lenses individually, it is possible to suppress a change in the angle of view of the output image.
  • An imaging apparatus is disclosed.
  • the lens drive control device disclosed in Patent Document 1 is intended for a TV broadcast camera and is applied to a camera whose main purpose is photographing.
  • the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a configuration that individually controls a plurality of lenses and a configuration that requires a position detection unit for detecting the position of each lens.
  • One of the objects of the present invention is to solve the problems of the above-described technique, and suppresses a change in the angle of view of the displayed image even when AF-C is executed.
  • a portable terminal, an image processing method, and a program for causing the portable terminal to execute the method is to solve the problems of the above-described technique, and suppresses a change in the angle of view of the displayed image even when AF-C is executed.
  • a mobile terminal includes a camera unit that captures a subject by moving a lens back and forth with respect to the optical axis direction, and outputs a plurality of images having different angles of view, and a plurality of output from the camera unit
  • a storage unit that stores an image
  • a view angle correction unit that corrects another image so that the view angle matches any one of the plurality of images stored in the storage unit, and the one image and the view angle
  • a display unit that outputs another image corrected by the correction unit.
  • the image processing method of the present invention is an image processing method by a control unit of a portable terminal having a camera unit including a lens, a storage unit, a display unit, and a control unit, and the control unit illuminates the lens on the camera unit.
  • the subject is moved back and forth with respect to the axial direction, and a plurality of images with different angles of view are output.
  • the control unit stores a plurality of images output from the camera unit in the storage unit. Of the plurality of images stored in the storage unit, the other image is corrected so that the angle of view matches any one of the images, and the control unit corrects the one image and the other image corrected by the angle of view correction unit.
  • the image is output to the display unit.
  • the program of the present invention is a program for causing a control unit of a portable terminal having a camera unit including a lens, a storage unit, a display unit, and a control unit to execute the lens with respect to the optical axis direction.
  • a control unit of a portable terminal having a camera unit including a lens, a storage unit, a display unit, and a control unit to execute the lens with respect to the optical axis direction.
  • shoot the subject output a plurality of images with different angles of view
  • the control unit executes the process of correcting another image so that the angle of view matches one image and outputting the one image and the other image corrected by the angle of view correction unit to the display unit. is there.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a mobile terminal according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the camera unit illustrated in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the mobile terminal of this embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining a relationship between an image acquired in the minute motion mode and a lens position at the time of photographing.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an example of an image acquired in the minute motion mode.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a graph showing the relationship between the angle of view and the lens position.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an angle-of-view correction method for the three images shown in FIG. 4B.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the angle of view correction method in the process of step 201 shown in FIG.
  • the configuration of the mobile terminal of this embodiment will be described.
  • the configuration of the portion related to the present invention will be described in detail, and the detailed description of the configuration related to the function of the mobile phone will be omitted.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile terminal according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the camera unit illustrated in FIG.
  • the portable terminal of the present embodiment includes a camera unit 11, an image memory unit 12 that stores an image output from the camera unit 11, and a display unit that outputs an image stored in the image memory unit 12. 14 and a control unit 16 that controls each unit.
  • the control unit 16 includes an angle-of-view correction unit 13 that corrects an angle of view of an image captured by the camera unit 11 and a focus determination unit 15 that determines whether the image is captured from the image captured by the camera unit 11. .
  • the control unit 16 is provided with a CPU (Central Processing Unit) (not shown) for executing processing according to a program and a memory (not shown) for storing the program.
  • a threshold value for determining whether or not focus is achieved is described in advance.
  • the camera unit 11 includes a lens 111, a driving unit 112 that moves the lens 111 in the optical axis direction, an image sensor 113 that converts an image projected through the lens 111 into an electrical signal, An A / D converter 114 that converts an electrical signal output from the image sensor 113 from an analog signal to a digital signal;
  • a convex lens 111 is shown in FIG. 2, the number of lenses 111 is not limited to one, and a plurality of lenses may be provided, and the type of lens is limited to a convex type. Absent.
  • the image sensor 113 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the A / D conversion unit 114 converts image data received from the image sensor 113 into a digital signal and transmits the digital signal to the control unit 16.
  • the image memory unit 12 may be a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and an SRAM (Static RAM), or may be a non-volatile memory such as a flash memory.
  • the image memory unit 12 stores image data captured by the camera unit 11 and image data corrected by the control unit 16.
  • the display unit 14 outputs an image received from the control unit 16.
  • the focus determination unit 15 of the control unit 16 causes the camera unit 11 to execute the micro motion mode at regular intervals. Specifically, the focus determination unit 15 transmits a control signal for moving the lens 111 back and forth with respect to the optical axis direction to the drive unit 112, and receives a plurality of image data received from the A / D conversion unit 114. Stored in the image memory unit 12.
  • the focus determination unit 15 determines whether or not the contrast change amount exceeds the above threshold for a plurality of images based on the plurality of image data stored in the image memory unit 12. Then, the focus determination unit 15 determines that the lens 111 is not in the in-focus position when the contrast change amount exceeds the threshold value, and the lens 111 is in the in-focus position when the contrast change amount is equal to or less than the threshold value. Judge that there is.
  • the focus determination unit 15 determines that the lens 111 is not in the in-focus position, the focus determination unit 15 determines, based on the contrast of the plurality of images, the position of the lens 111 where the image contrast is maximized as a new in-focus position,
  • the focus position search mode is executed. Specifically, the focus determination unit 15 transmits a control signal to the drive unit 112 to move the lens 111 to the determined in-focus position.
  • the part of the image where the contrast change is compared is described in advance in the program.
  • a part to be compared with contrast for example, it may be a predetermined range near the center of the image, and a human face is detected by analyzing the image instantaneously, and an area including the detected face It may be.
  • the “contrast” value to be compared is not the contrast value itself detected by all the pixels of the image sensor 113 shown in FIG. 2 but the adjacent pixels in the region specified as the comparison target.
  • the difference between the contrast values may be obtained and the sum of the differences may be obtained. This is based on the characteristic that when the focus is on, the difference in contrast value between adjacent pixels tends to increase.
  • a table indicating the relationship between the number of pulses serving as a signal for moving the lens 111 to the driving unit 112 by a predetermined distance and the moving distance of the lens 111 is stored in advance in a memory (not shown) in the control unit 16.
  • the focus determination unit 15 specifies the current position of the lens 111 from the information on the number of pulses transmitted to the drive unit 112 when the drive unit 112 was last operated. Then, the focus determination unit 15 calculates a difference between the current position and the in-focus position, obtains the number of pulses corresponding to the difference from the above table, and transmits the number of pulses to the drive unit 112.
  • the focus determination unit 15 receives a position signal that is a signal indicating the position of the lens 111 from the driving unit 112, and based on the position signal and the contrast of a plurality of captured images, A graph showing the change in contrast with respect to is created, and the graph is stored in a memory (not shown) in the control unit 16. Then, the focus determination unit 15 obtains a position signal when the contrast is maximized from the above graph, and transmits a control signal including the position signal and an instruction to move the lens 111 to the drive unit 112.
  • the configuration of the view angle correction unit 13 shown in FIG. 1 will be described.
  • the angle of view correction unit 13 has an angle of view on any one of the plurality of images based on the plurality of image data. Correct other images to match.
  • the angle-of-view correction unit 13 transmits one reference image and another image after correction to the display unit 14.
  • one image serving as a reference when the angle of view is corrected is referred to as a basic image.
  • An example of an image correction method by the angle-of-view correction unit 13 will be described in detail later.
  • the view angle correction unit 13 and the focus determination unit 15 are virtually configured in the mobile terminal by executing the program by the CPU.
  • the view angle correction unit 13 and the focus determination are not described.
  • Each of the units 15 or some of these functions may be configured by a dedicated integrated circuit such as a gate array.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the mobile terminal of this embodiment.
  • the mobile terminal When the photographer points the camera unit 11 of the mobile terminal toward the subject and operates the mobile terminal to input a shooting preparation instruction to the mobile terminal, the mobile terminal activates the camera unit 11 and subsequently focuses on the subject. In order to determine whether or not the lens is moving, a minute motion mode is executed in which the lens 111 is photographed while moving back and forth in the optical axis direction. Then, the mobile terminal corrects the angle of view of the image obtained by shooting in the minute motion mode and outputs the corrected image to the display unit 14 (step 201).
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams for explaining the relationship between the image acquired by the micro motion mode and the lens position at the time of shooting.
  • 4A is a graph showing the position of the lens with respect to the optical axis direction
  • FIG. 4B shows an image taken at each of the lens positions X1 to X3.
  • JP in FIG. 4A indicates a focus position.
  • the angle of view of the image taken at the lens position X1 is narrower than the angle of view of the image taken at the lens position X2 on the INF side relative to the in-focus position. Further, the angle of view of the image taken at the lens position X1 is wider than the angle of view of the image taken at the lens position X3 on the macro side from the in-focus position. Thus, in general, the angle of view becomes wider as the lens position is closer to the INF side or infinity ( ⁇ ) side than to the macro side.
  • An example of a graph showing the relationship between the angle of view and the lens position is shown in FIG. The vertical axis of the graph shown in FIG. 5 indicates the width of the angle of view, and the horizontal axis indicates the lens position.
  • FIG. 5 shows that the angle of view becomes wider as the lens position is closer to the INF side.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an angle-of-view correction method for the three images shown in FIG. 4B.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the angle of view correction method in the process of step 201 shown in FIG.
  • the mobile terminal shoots the subject while moving the lens 111 back and forth in the optical axis direction in the micro motion mode, and acquires three images with different angles of view (step 211). Subsequently, after storing the three images in the image memory unit 12 (step 212), the mobile terminal specifies an image having the narrowest angle of view among the three images as a basic image. Of the three images shown in FIG. 4B, an image (image A shown in FIG. 6) when taken at the lens position X3 is a basic image.
  • the angle-of-view correction unit 13 of the mobile terminal corrects another image so that the angle of view matches the image A (step 213). Specifically, the angle-of-view correction unit 13 clips an area where the angle of view coincides with the image A from the image taken at the lens position X1, and enlarges the area to the size of the image A. Let it be image B. In FIG. 6, a range surrounded by a one-dot chain line indicates a clipping portion. Further, the field angle correction unit 13 clips an area where the field angle coincides with the image A from the image taken at the lens position X2, and expands the area to the size of the image A as an image C. To do.
  • the portable terminal specifies the image with the narrowest angle of view as the basic image, and in the process of step 213, after clipping each of the images taken at the lens positions X1 and X2, the size of the image A is obtained.
  • the clipped area only needs to be enlarged to the size of the image A.
  • the angle-of-view correction unit 13 sequentially transmits the image A, the image B, and the image C to the display unit 14, and sequentially outputs these images to the display unit 14 (step 214).
  • step 202 shown in FIG. 3 the mobile terminal determines the amount of change in contrast of the three images from the three image data stored in the image memory unit 12 in order to determine whether or not the image is in focus. It is determined whether or not exceeds a threshold value (step 202). If the contrast change amount exceeds the threshold value as a result of the determination in step 202, the mobile terminal determines that the lens 111 is not in the in-focus position. Then, the mobile terminal determines the lens position where the contrast is maximized as a new in-focus position from the relationship between the image contrast and the lens position based on the contrast of the three images, and executes the in-focus position search mode. (Step 203). After the process of step 203, the mobile terminal returns to step 201.
  • step 202 determines that the lens 111 is in the in-focus position and returns to step 201.
  • the mobile terminal when AF-C is executed, a plurality of images are acquired while moving the lens, and image differences corresponding to changes in the angle of view of the plurality of images are extracted so that the angles of view match.
  • image differences corresponding to changes in the angle of view of the plurality of images are extracted so that the angles of view match.
  • By correcting the image it is possible to suppress the change in the angle of view accompanying the minute movement of the lens. Therefore, since a configuration for individually controlling a plurality of lenses is not required, it is possible to meet a demand for downsizing a camera for a mobile device such as a mobile phone.
  • the change in the angle of view of the image output to the display unit during the execution of AF-C is suppressed, there is no unpleasant feeling for the photographer who is looking at the display unit.
  • the image processing method of the present embodiment can be applied not only to the change in the angle of view in the minute movement of AF-C, but also to a measure for preventing image shaking that may occur during normal AF.
  • Camera shake means that the photographer's hand holding the camera trembles without being fixed, and the angle of view of the subject image taken when camera shake occurs is shifted between frames. There is a problem of end. Camera shake correction technology sets a margin of a predetermined width from the outer periphery to the inner side of all the images to be shot, and outputs by clipping the area of the same angle of view, excluding the margin, for each successive frame Or to record.
  • the camera shake correction technology only clips the same area between frames and does not perform image enlargement processing. Therefore, it cannot correct the change in the angle of view caused by the movement of the lens in the optical axis direction.
  • the image processing method according to the present embodiment can be said to be equivalent to a method for extracting singular points as in the difference detection technique based on the camera shake correction technique in terms of extraction of differences in image data.
  • only the enlargement process or the reduction process for the change in the angle of view is performed on the difference from the basic image, and the singular points between the frames overlap, so that it is easier than the camera shake correction technique. It is.
  • the present invention can be applied to a portable terminal such as a mobile phone, a PHS (Personal Handyphone System), and a PDA (Personal Digital Assistants) having a camera including an image sensor and an image processing function.
  • a portable terminal such as a mobile phone, a PHS (Personal Handyphone System), and a PDA (Personal Digital Assistants) having a camera including an image sensor and an image processing function.
  • the program of the present invention may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the focus determination unit 15 is displayed in the functional block diagram illustrated in FIG. 1 in order to describe the image processing method of the present embodiment in detail.
  • the portable terminal only needs to include the camera unit 11, the image memory unit 12, the angle of view correction unit 13, and the display unit 14 in the configuration illustrated in FIG.

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Abstract

　本発明の携帯端末は、レンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影し、画角の異なる複数の画像を出力するカメラ部（１１）と、カメラ部（１１）から出力される複数の画像を記憶する記憶部（１２）と、記憶部（１２）が記憶する複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正する画角補正部（１３）と、上記１つの画像および画角補正部（１３）で補正された他の画像を出力する表示部（１４）と、を有する。

Description

携帯端末、画像処理方法およびプログラム
　本発明は、カメラを有する携帯端末、画像処理方法、およびその方法を携帯端末に実行させるためのプログラムに関する。
　特異点となる被写体に連続的にフォーカスを合わせ続けるコンティニュアス・オートフォーカス（以下では、ＡＦ－Ｃと表記する）という機能を備えたカメラが知られている。通常、デジタルカメラには、液晶パネルなどの表示部が設けられている。このようなデジタルカメラにＡＦ－Ｃを実行させれば、撮影者は、表示部に出力される画像を見ることで、被写体を変えた場合や被写体が動いた場合にフォーカスが合っていることを確認できる。
　ＡＦ－Ｃの動作は、大別すると、微小運動と合焦位置探索の２つのモードからなる。微小運動モードは、レンズを現在の位置を基準にして光軸方向の前後に微小に移動させながら撮影するものである。合焦位置探索モードは、微小運動によって撮影された複数の画像を解析することによりフォーカスが合っていないと判定された場合、フォーカスが合う位置にレンズを移動させるものである。
　上記のデジタルカメラにＡＦ－Ｃを実行させると、被写体の位置がレンズの光軸方向に対してほとんど変わっていない場合でも、合焦位置探索の必要があるか否かを判定するために、カメラは微小運動を行う。この場合、微小運動により光路が変化し、表示部に出力される画像の画角が変化する。その結果、表示部の画面には被写体が前後に揺れる動きが表示され、被写体が小さくなったり、大きくなったりする。そのため、画面を見ている撮影者に不快感を生じさせることになる。
　レンズの移動に伴う画角変化を補正する方法の例が、特開平１０－２８２３９６号公報（以下では、特許文献１と称する）および特開２００８－１６０６２２号公報（以下では、特許文献２と称する）に開示されている。特許文献１には、複数枚のレンズとこれらのレンズの位置を検出する位置検出器とを備え、複数枚のレンズを個別に制御することで、画角の変化をなくすことを可能にしたレンズ駆動制御装置が開示されている。また、特許文献２には、複数枚のレンズとこれらのレンズの位置を検出する位置検出部とを備え、複数枚のレンズを個別に制御することで、出力画像の画角変動を抑制可能にした撮像装置が開示されている。
　特許文献１に開示されたレンズ駆動制御装置はＴＶ放送用カメラを対象としており、撮影することを主目的としたカメラに適用されるものである。また、特許文献１および特許文献２に開示された技術では、複数枚のレンズを個別に制御する構成と、各レンズの位置を検出するための位置検出部を必要とする構成である。
　上述の特許文献に開示された技術を、小型化が要求される、携帯機器に搭載されるカメラにそのまま適用することは困難である。近年の携帯電話向けカメラなど、携帯機器に搭載されるカメラには、複数枚のレンズが設けられているものもあるが、小型化を図るため、複数枚のレンズを一緒に移動させる制御を行っており、複数枚のレンズを個別に制御する構成は設けられていない。
　本発明の目的の一つは、上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、ＡＦ－Ｃが実行されていても、表示される画像の画角変化を抑制した携帯端末、画像処理方法、およびその方法を携帯端末に実行させるためのプログラムを提供することである。
　本発明の一側面の携帯端末は、レンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影し、画角の異なる複数の画像を出力するカメラ部と、カメラ部から出力される複数の画像を記憶する記憶部と、記憶部が記憶する複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正する画角補正部と、その１つの画像および画角補正部で補正された他の画像を出力する表示部と、を有する構成である。
　また、本発明の画像処理方法は、レンズを含むカメラ部、記憶部、表示部、および制御部を有する携帯端末の制御部による画像処理方法であって、制御部は、カメラ部にレンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影させ、画角の異なる複数の画像を出力させ、制御部は、カメラ部から出力される複数の画像を記憶部に格納し、制御部は、記憶部に格納された複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正し、制御部は、その１つの画像および画角補正部で補正された他の画像を表示部に出力させるものである。
　さらに、本発明のプログラムは、レンズを含むカメラ部、記憶部、表示部、および制御部を有する携帯端末の制御部に実行させるためのプログラムであって、カメラ部にレンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影させ、画角の異なる複数の画像を出力させ、カメラ部から出力される複数の画像を記憶部に格納し、記憶部に格納された複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正し、その１つの画像および画角補正部で補正された他の画像を表示部に出力させる処理を制御部に実行させるものである。
図１は本実施形態の携帯端末の一構成例を示すブロック図である。 図２は図１に示すカメラ部の一構成例を示すブロック図である。 図３は本実施形態の携帯端末の動作を示すフローチャートである。 図４Ａは微小運動モードによって取得した画像と撮影時のレンズ位置との関係を説明するための図である。 図４Ｂは微小運動モードによって取得した画像の一例を示す図である。 図５は画角とレンズ位置との関係を示すグラフの一例を示す図である。 図６は図４Ｂに示した３つの画像を対象とする画角補正方法を説明するための図である。 図７は図３に示したステップ２０１の処理における画角補正方法の手順を示すフローチャートである。
　本実施形態の携帯端末の構成を説明する。本実施形態では、本発明に関連する部分の構成を詳細に説明し、携帯電話の機能に関連する構成についての詳細な説明を省略する。
　図１は本実施形態の携帯端末の一構成例を示すブロック図である。図２は図１に示すカメラ部の一構成例を示すブロック図である。
　図１に示すように、本実施形態の携帯端末は、カメラ部１１と、カメラ部１１から出力される画像を記憶する画像メモリ部１２と、画像メモリ部１２が記憶する画像を出力する表示部１４と、各部を制御する制御部１６とを有する。制御部１６は、カメラ部１１の撮影による画像の画角を補正する画角補正部１３と、カメラ部１１の撮影による画像からフォーカスが合っているか否かを判定するフォーカス判定部１５とを有する。以下に、各構成を詳細に説明する。
　制御部１６には、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit）（不図示）と、プログラムを格納するためのメモリ（不図示）とが設けられている。プログラムには、フォーカスが合っているか否かを判定するための閾値が予め記述されている。ＣＰＵがプログラムを実行することで、画角補正部１３およびフォーカス判定部１５が携帯端末に仮想的に構成される。
　図２に示すように、カメラ部１１は、レンズ１１１と、レンズ１１１を光軸方向に移動させる駆動部１１２と、レンズ１１１を介して投写された画像を電気信号に変換する撮像素子１１３と、撮像素子１１３から出力される電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１４とを有する。図２には、凸型のレンズ１１１を１つ表示しているが、レンズ１１１は１つに限らず、複数枚のレンズが設けられていてもよく、また、レンズのタイプは凸型に限らない。
　撮像素子１１３は、例えば、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）イメージセンサである。Ａ／Ｄ変換部１１４は、撮像素子１１３から受信する画像データをデジタル信号に変換して制御部１６に送信する。
　画像メモリ部１２は、ＤＲＡＭ（Dynamic　Random　Access　Memory）およびＳＲＡＭ（Static　RAM）などの揮発性メモリであってもよく、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリであってもよい。画像メモリ部１２は、カメラ部１１で撮像された画像のデータおよび制御部１６で補正された画像のデータを記憶する。表示部１４は、制御部１６から受け取る画像を出力する。
　制御部１６のフォーカス判定部１５は、ＡＦ－Ｃを実行する旨の指示が入力されると、微小運動モードを一定時間毎にカメラ部１１に実行させる。具体的には、フォーカス判定部１５は、レンズ１１１を光軸方向に対して前後に移動させる旨の制御信号を駆動部１１２に送信し、Ａ／Ｄ変換部１１４から受信する複数の画像データを画像メモリ部１２に格納する。
　また、フォーカス判定部１５は、画像メモリ部１２に格納された複数の画像データによる複数の画像について、コントラストの変化量が上記の閾値を越えているか否かを判定する。そして、フォーカス判定部１５は、コントラストの変化量が閾値を越えている場合、レンズ１１１が合焦位置にないと判定し、コントラストの変化量が閾値以下である場合、レンズ１１１が合焦位置にあると判定する。フォーカス判定部１５は、レンズ１１１が合焦位置にないと判定した場合、複数の画像のコントラストに基づいて、画像のコントラストが最大になる、レンズ１１１の位置を新たな合焦位置に決定し、合焦位置探索モードを実行する。具体的には、フォーカス判定部１５は、決定した合焦位置にレンズ１１１を移動させる旨の制御信号を駆動部１１２に送信する。
　コントラストの変化量の比較を、画像のどの部分で行うかは、予めプログラムに記述されている。コントラストの比較対象になる部分として、例えば、画像の中心付近であって予め決められた範囲であってもよく、画像を瞬時に解析することで人の顔を検出し、検出した顔を含む領域であってもよい。
　また、比較対象となる「コントラスト」の値は、図２に示した撮像素子１１３の全ての画素で検出されるコントラストの値そのものではなく、比較対象として特定された領域において、隣同士の画素のコントラスト値の差を求め、その差の合計値としてもよい。これは、フォーカスが合っていると、隣同士の画素のコントラスト値の差が大きくなる傾向にあるという特性に基づいている。
　フォーカス判定部１５が駆動部１１２にレンズ１１１を合焦位置に移動させるための指示方法として、様々な方法が考えられる。ここでは、２つの方法を説明する。
　２つの方法のうち、１つ目の方法を説明する。レンズ１１１を所定の距離だけ駆動部１１２に移動させる信号となるパルスの数とレンズ１１１の移動距離との関係を示す表が制御部１６内のメモリ（不図示）に予め格納されている。フォーカス判定部１５は、最後に駆動部１１２を動作させたときに駆動部１１２に送信したパルスの数の情報から、レンズ１１１の現在の位置を特定する。そして、フォーカス判定部１５は、現在の位置と合焦位置との差分を算出し、その差分に相当するパルス数を上記の表から求め、その数のパルスを駆動部１１２に送信する。
　続いて、２つ目の方法を説明する。微小運動モードの際、フォーカス判定部１５は、レンズ１１１の位置を示す信号である位置信号を駆動部１１２から受信し、その位置信号と撮影された複数の画像のコントラストとに基づいて、位置信号に対するコントラストの変化を示すグラフを作成し、そのグラフを制御部１６内のメモリ（不図示）に格納しておく。そして、フォーカス判定部１５は、上記のグラフからコントラストが最大になるときの位置信号を求め、その位置信号とレンズ１１１を移動させる旨の指示とを含む制御信号を駆動部１１２に送信する。
　次に、図１に示した画角補正部１３の構成を説明する。画角補正部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１４から複数の画像データが画像メモリ部１２に新たに格納されると、複数の画像データによる複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正する。そして、画角補正部１３は、基準となる１つ画像、および補正後の他の画像を表示部１４に送信する。画角補正の際に基準となる１つの画像を、以下では、基本画像と称する。画角補正部１３による、画像の補正方法の一例を、後で詳細に説明する。
　なお、本実施形態では、ＣＰＵがプログラムを実行することで、画角補正部１３およびフォーカス判定部１５が携帯端末に仮想的に構成される場合で説明したが、画角補正部１３およびフォーカス判定部１５のそれぞれが、または、これらのうちの一部の機能が、ゲートアレイのような専用の集積回路で構成されていてもよい。
　次に、本実施形態の携帯端末の動作を説明する。図３は本実施形態の携帯端末の動作を示すフローチャートである。
　撮影者が携帯端末のカメラ部１１を被写体に向け、携帯端末を操作して撮影準備の指示を携帯端末に入力すると、携帯端末は、カメラ部１１を起動し、続いて、被写体にフォーカスが合っているか否かを判定するために、レンズ１１１を光軸方向に前後に動かしながら撮影する微小運動モードを実行する。そして、携帯端末は、微小運動モードでの撮影による画像の画角を補正して表示部１４に出力する（ステップ２０１）。
　ここで、微小運動モードによる画像の具体例を説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、微小運動モードによって取得した画像と撮影時のレンズ位置との関係を説明するための図である。図４Ａは光軸方向に対するレンズの位置を示すグラフであり、図４Ｂはレンズ位置Ｘ１～Ｘ３のそれぞれの位置で撮影されたときの画像を示す。図４ＡのＪＰは合焦位置を示す。
　図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、レンズ位置Ｘ１で撮影されたときの画像の画角は、合焦位置よりもＩＮＦ側のレンズ位置Ｘ２で撮影されたときの画像の画角よりも狭い。また、レンズ位置Ｘ１で撮影されたときの画像の画角は、合焦位置よりもマクロ側のレンズ位置Ｘ３で撮影されたときの画像の画角よりも広い。このように、一般的には、レンズ位置がマクロ側よりもＩＮＦ側または無限遠（∞）側ほど画角は広くなる。画角とレンズ位置との関係を示すグラフの一例を図５に示す。図５に示すグラフの縦軸は画角の広さを示し、横軸はレンズ位置を示す。図５から、レンズ位置がＩＮＦ側ほど、画角が広くなるのがわかる。
　以下では、携帯端末によって、微小運動モードで取得した画像が図４Ｂに示す３つの画像であるものとして、図６および図７を参照して説明する。図６は図４Ｂに示した３つの画像を対象とする画角補正方法を説明するための図である。図７は図３に示したステップ２０１の処理における画角補正方法の手順を示すフローチャートである。
　携帯端末は、微小運動モードにより、レンズ１１１を光軸方向に前後に移動させながら被写体を撮影し、画角の異なる３つの画像を取得する（ステップ２１１）。続いて、携帯端末は、３つの画像を画像メモリ部１２に格納した後（ステップ２１２）、それら３つの画像のうち、画角が最も狭い画像を基本画像に特定する。図４Ｂに示した３つの画像のうち、レンズ位置Ｘ３で撮影されたときの画像（図６に示す画像Ａ）が基本画像となる。
　続いて、携帯端末の画角補正部１３は、画像Ａに画角が一致するように、他の画像を補正する（ステップ２１３）。具体的には、画角補正部１３は、レンズ位置Ｘ１で撮影されたときの画像から、画像Ａに画角が一致する領域をクリッピングし、その領域を画像Ａの大きさに拡大したものを画像Ｂとする。図６において、一点鎖線で囲まれた範囲はクリッピング部分を示している。また、画角補正部１３は、レンズ位置Ｘ２で撮影されたときの画像から、画像Ａに画角が一致する領域をクリッピングし、その領域を画像Ａの大きさに拡大したものを画像Ｃとする。
　携帯端末は、画角が最も狭い画像を基本画像に特定することで、ステップ２１３の処理において、レンズ位置Ｘ１およびＸ２で撮影されたときの画像のそれぞれをクリッピングした後、画像Ａの大きさに合わせる際、クリッピングした領域を画像Ａの大きさに拡大するだけで済むという利点がある。
　ステップ２１３の後、画角補正部１３は、画像Ａ、画像Ｂおよび画像Ｃを順次表示部１４に送信し、これらの画像を順に表示部１４に出力させる（ステップ２１４）。
　一定時間毎に微小運動モードを行う度に、レンズ１１１が光軸方向に前後に移動しても、その度に図３および図７を参照して説明した画像処理を行うことで、複数の画像が連続して表示部１４で表示されても、いずれの画像も画角が一致しているため、被写体が大きくなったり、小さくなったりすることがなく、撮影者に不快感を生じさせない。
　次に、図３に示すステップ２０２において、携帯端末は、フォーカスが合っているか否かを判定するために、画像メモリ部１２に格納された３つの画像データから、３つの画像のコントラストの変化量が閾値を越えているか否かを判定する（ステップ２０２）。ステップ２０２の判定の結果、コントラストの変化量が閾値を越えている場合、携帯端末は、レンズ１１１が合焦位置にないと判定する。そして、携帯端末は、３つの画像のコントラストに基づく、画像のコントラストとレンズ位置との関係から、コントラストが最大になるレンズ位置を新たな合焦位置に決定し、合焦位置探索モードを実行する（ステップ２０３）。ステップ２０３の処理の後、携帯端末は、ステップ２０１に戻る。
　一方、ステップ２０２の判定の結果、コントラストの変化量が閾値以下である場合、携帯端末は、レンズ１１１が合焦位置にあると判定し、ステップ２０１に戻る。
　なお、図７を参照して説明した動作手順では、基本画像を画像Ａに特定する場合を説明したが、図４Ｂに示した、レンズ位置Ｘ１で撮影されたときの画像を基本画像にしてもよい。ＡＦ－Ｃでは、一定時間毎に微小運動モードが実行されるが、次の微小運動モードを開始する前、レンズ１１１の位置が合焦位置にある可能性が高いからである。
　本実施形態の携帯端末では、ＡＦ－Ｃを実行する際、レンズを移動させながら複数の画像を取得し、複数の画像の画角の変化に対する画像の差分を抽出し、画角が一致するように画像を補正することで、レンズの微小移動に伴った画角の変化を抑制することが可能となる。そのため、複数枚のレンズを個別に制御する構成を必要としないため、携帯電話などの携帯機器向けカメラに対する小型化の要求に応えることが可能となる。また、ＡＦ－Ｃの実行中に表示部に出力される画像の画角の変化が抑制されるため、表示部を見ている撮影者に不快感を生じさせない。
　また、複数の画像に対して画角を一致させる補正を行う際に、マクロ端側の画像を基本画像として、基本画像に画角を一致させる画像処理を他の画像に行えば、マクロ端から∞端までのレンズ移動の画角の変化を補正することができる。本実施形態の画像処理方法を、ＡＦ－Ｃの微小運動における画角の変化だけでなく、通常のＡＦの際に起こり得る、画像の揺れの防止対策に、適用することも可能である。
　本実施形態の画像処理方法に類似する技術として、動画の手ブレ補正技術がある。「手ブレ」とは、カメラを保持する撮影者の手が固定されずに震えることを意味し、手ブレが発生しているときに撮影された被写体の画像の画角がフレーム間でずれてしまうという問題がある。手ブレ補正技術は、撮影する画像の全てに対して、外周から内側に所定幅のマージンを設定し、連続するフレームのそれぞれについて、マージン分を除いた、同じ画角の領域をクリッピングして出力または記録するものである。
　手ブレ補正技術では、フレーム間で同じ領域をクリッピングするのみで、画像の拡大処理を行わないため、レンズの光軸方向の移動に伴う、画角の変化を補正することはできない。また、本実施形態の画像処理方法は、画像データの差分の抽出という点では、手ブレ補正技術による差分検出技術と同様に、特異点を抽出する方法に相当すると言える。しかし、本実施形態では、基本画像との差分に対して画角の変化分のための拡大処理または縮小処理のみを行うだけで、フレーム間の特異点が重なるため、手ブレ補正技術よりも容易である。
　本発明を、撮像素子を含むカメラと画像処理機能とを備えた、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal　Handyphone　System）、およびＰＤＡ（Personal　Digital　Assistants）等の携帯端末に適用することが可能である。また、本発明のプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してもよい。
　なお、上述の実施形態では、本実施形態の画像処理方法を詳しく説明するために、図１に示す機能ブロック図にフォーカス判定部１５を表示したが、本実施形態の画像処理方法のうち最も特徴となる処理を携帯端末に実行させるには、図１に示す構成のうち、カメラ部１１、画像メモリ部１２、画角補正部１３および表示部１４を携帯端末が備えていればよい。
　本発明の効果の一例として、ＡＦ－Ｃのような、レンズの微小運動に対して、レンズを複雑に制御しなくても、表示部に出力される画像の画角の変化を抑制できる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　なお、この出願は、２０１０年１２月１日に出願された日本出願の特願２０１０－２６８２４０の内容が全て取り込まれており、この日本出願を基礎として優先権を主張するものである。
　１１　　カメラ部
　１２　　画像メモリ部
　１３　　画角補正部
　１４　　表示部
　１５　　フォーカス判定部
　１６　　制御部
　１１１　　レンズ
　１１２　　駆動部
　１１３　　撮像素子

Claims (10)

  1. 　レンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影し、画角の異なる複数の画像を出力するカメラ部と、
    　前記カメラ部から出力される前記複数の画像を記憶する記憶部と、
    　前記記憶部が記憶する前記複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正する画角補正部と、
    　前記１つの画像および前記画角補正部で補正された前記他の画像を出力する表示部と、
    を有する携帯端末。
  2. 　請求項１記載の携帯端末において、
    　前記１つの画像は、前記複数の画像のうち画角が最も狭い画像である、携帯端末。
  3. 　請求項２記載の携帯端末において、
    　前記画角補正部は、
    　前記他の画像を補正する際、前記複数の画像のうち、前記レンズが被写体に最も近づいたときに撮影された画像を前記１つの画像に特定し、該１つの画像と画角が一致するように前記他の画像の画角を決定し、決定した画角の範囲を前記１つの画像と同等の大きさに拡大する、携帯端末。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項記載の携帯端末において、
    　前記記憶部が記憶する複数の画像のコントラストの変化量が予め決められた閾値を越えているか否かによって、前記レンズが合焦位置にあるか否かを判定するフォーカス判定部をさらに有し、
    　前記フォーカス判定部は、
    　前記複数の画像のコントラストの変化量が前記閾値を越えている場合、該複数の画像のコントラストに基づいて、画像のコントラストが最大になるレンズの位置を新たな合焦位置に決定する、携帯端末。
  5. 　レンズを含むカメラ部、記憶部、表示部、および制御部を有する携帯端末の制御部による画像処理方法であって、
    　前記制御部は、前記カメラ部に前記レンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影させ、画角の異なる複数の画像を出力させ、
    　前記制御部は、前記カメラ部から出力される複数の画像を前記記憶部に格納し、
    　前記制御部は、前記記憶部に格納された複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正し、
    　前記制御部は、前記１つの画像および前記画角補正部で補正された前記他の画像を前記表示部に出力させる、画像処理方法。
  6. 　請求項５記載の画像処理方法において、
    　前記１つの画像は、前記複数の画像のうち画角が最も狭い画像である、画像処理方法。
  7. 　請求項６記載の画像処理方法において、
    　前記制御部が前記他の画像を補正する際、
    　前記制御部は、前記複数の画像のうち、前記レンズが被写体に最も近づいたときに撮影された画像を前記１つの画像に特定し、
    　前記制御部は、前記１つの画像と画角が一致するように前記他の画像の画角を決定し、決定した画角の範囲を前記１つの画像と同等の大きさに拡大する、画像処理方法。
  8. 　請求項５から７のいずれか１項記載の画像処理方法において、
    　前記制御部は、前記記憶部に格納された複数の画像のコントラストの変化量が予め決められた閾値を越えているか否かによって、前記レンズが合焦位置にあるか否かを判定し、
    　前記制御部は、判定の結果、前記複数の画像のコントラストの変化量が前記閾値を越えている場合、該複数の画像のコントラストに基づいて、画像のコントラストが最大になるレンズの位置を新たな合焦位置に決定する、画像処理方法。
  9. 　レンズを含むカメラ部、記憶部、表示部、および制御部を有する携帯端末の制御部に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    　前記カメラ部に前記レンズを光軸方向に対して前後に移動させて被写体を撮影させ、画角の異なる複数の画像を出力させ、
    　前記カメラ部から出力される複数の画像を前記記憶部に格納し、
    　前記記憶部に格納された複数の画像について、いずれか１つの画像に画角が一致するように他の画像を補正し、
    　前記１つの画像および前記画角補正部で補正された前記他の画像を前記表示部に出力させる処理を前記制御部に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  10. 　請求項９記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
    　前記１つの画像は、前記複数の画像のうち画角が最も狭い画像である、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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