(57)【要約】【課題】撮影条件を適切に調整する。【解決手段】全方位撮影装置は、回転対称形状の凸面鏡１と、凸面鏡１の頂部周辺に配置された基準被写体である基準被写体部２ａ，２ｂと、凸面鏡１と基準被写体部２ａ，２ｂからの光を結像させるレンズ３と、レンズ３で結像した光を画像信号に変換する撮像素子４と、撮像素子４からの画像信号のうち基準被写体部２ａ，２ｂが撮影されている領域に応じて撮影条件を調整する調整部５３，６３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全方位の画像を撮影する全方位撮影装置であって、
回転対称形状の凸面鏡と、
前記凸面鏡の頂部周辺に配置された基準被写体である基準被写体部と、
前記凸面鏡と前記基準被写体部からの光を結像させるレンズと、
前記レンズで結像した光を画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子からの画像信号のうち前記基準被写体部が撮影されている領域に応じて撮影条件を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする全方位撮影装置。
【請求項２】
前記基準被写体部は、基準色となる被写体である基準色被写体部であり、
前記撮像素子からの画像信号をＲＧＢ画像信号に変換するＲＧＢ処理部と、
前記ＲＧＢ処理部からのＲＧＢ画像信号のうち前記基準色被写体部が撮影されている領域からホワイトバランスを検出するホワイトバランス検出部と、
前記ホワイトバランス検出部からのホワイトバランスデータに応じて前記ＲＧＢ処理部からのＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の全方位撮影装置。
【請求項３】
前記ホワイトバランス検出部は、前記基準色被写体部の撮影領域のホワイトバランスの平均値をホワイトバランスデータとすることを特徴とする請求項２記載の全方位撮影装置。
【請求項４】
前記ホワイトバランス検出部は、前記基準色被写体部の撮影領域の各画素のホワイトバランスを前記基準色被写体部の撮影領域の中心からの距離に応じて重み付けを行ってホワイトバランスデータを算出することを特徴とする請求項２記載の全方位撮影装置。
【請求項５】
前記基準被写体部は、基準露出となる被写体である基準露出被写体部であり、
前記撮像素子からの画像信号を処理する画像処理部と、
前記画像処理部からの輝度画像信号のうち前記基準露出被写体部が撮影されている領域から露出値を検出する露出検出部と、
前記露出検出部からの露出値に応じて適正露出になるよう露出調整する露出調整部と、
前記露出調整部からの調整信号に応じて露出量を変動させる露出量変動部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の全方位撮影装置。
【請求項６】
前記露出検出部は、前記基準露出被写体部の撮影領域の輝度の平均値を露出値とすることを特徴とする請求項５記載の全方位撮影装置。
【請求項７】
前記露出検出部は、前記基準露出被写体部の撮影領域の中心からの距離に応じて重み付けを行って露出値を算出することを特徴とする請求項５記載の全方位撮影装置。
【請求項８】
全方位の画像を撮影する全方位撮影装置の撮影条件調整方法であって、
回転対称形状の凸面鏡の頂部周辺に基準被写体である基準被写体部を配置し、
前記凸面鏡と前記基準被写体部からの光をレンズで結像させ、
前記レンズで結像した光を撮像素子で画像信号に変換し、
前記撮像素子からの画像信号のうち前記基準色被写体部が撮影されている領域に応じて撮影条件を調整する
ことを特徴とする全方位撮影装置の撮影条件調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全方位の画像の同時撮影が可能な全方位撮影装置及びその撮影条件調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全方位の画像を撮影する方法として、魚眼レンズを使用した撮影装置や、回転対称形状の凸面鏡を用いた撮影装置が知られている。後者は、反射面を有する凸面鏡と、その凸面鏡に対向するカメラとを備え、カメラの光軸を中心とした３６０°の視野範囲からの光をカメラレンズに集光するように構成される（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、通常のカメラにおいて撮影環境の光源に応じて撮影画像のホワイトバランスを自動的に調整するオートホワイトバランス調整方法が提案されている。例えば、カメラの前面に乳白色の光線を散乱させるフィルタを配し、このフィルタごしに入力される光線の中のＲ（赤色）成分とＢ（青色）成分との比率を求め、この値をホワイトバランスデータとする方法（第一のホワイトバランス調整方法）が知られている。また、撮影を行う前にニュートラルグレーの標準反射板を撮影してホワイトバランスデータとして記録しておき、このホワイトバランスデータに基いて撮影画像のホワイトバランスを調整するＴＴＬ法（第二のホワイトバランス調整方法）が知られている。
【０００４】
一方、通常のカメラにおいて適正な露出を自動調整する方法として、撮影された画像の平均輝度レベルを被写体の測光出力として求め、この平均値により適正な露出値（絞り値及び露光時間）を求める方法が一般的に知られている。しかし、この方法では太陽等の光源が撮影領域に存在する場合、注視すべき被写体が暗くなってしまうという問題があった。そこで、領域を分割して注視する被写体領域を推定し、適切な露出調整を行う方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７４６０３号公報
【特許文献２】特開平３−９９５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のホワイトバランス調整方法には、次のような問題がある。まず、第一のホワイトバランス調整方法では、被写体を照らしている光源の方向が常に一定ではなく、また、周囲の物体の色に左右される等の理由によりホワイトバランスデータの精度に問題があり、完璧なホワイトバランス再生は不可能であった。また、第二のホワイトバランス調整方法では、例えば朝夕の自然光下での撮影時等のように、時間と共に光源の色温度が変化していく状態で撮影を行う場合、標準反射板を撮影して得たホワイトバランスデータは実際にスチル画を撮影したときのリアルタイムのデータではないので、時間的に後から撮影した画像ほどホワイトバランスが狂うという問題があった。特に全方位画像撮影時には、撮影する範囲が広いうえに対象物が明確に決まっていない場合が多いため、ホワイトバランスを自動で調整するのが困難であった。
【０００７】
一方、従来の露出調整方法には、次のような問題がある。すなわち、全方位撮影装置を用いて日中屋外で撮影する場合は、太陽が直接映りこむことが多いうえに画像全体に占める空の割合が多くなるため、全画素の平均値が比較的高くなりやすい。このような環境で前述した平均値を用いる露出調整を行うと、太陽光や空以外の領域の信号レベルが必要以上に下がってしまい、全体的に暗い画像になる等、適切な露出を得るのが難しい。また、全方位を撮影するために注視する被写体がある領域だけに存在するという状況が少ないため、特許文献２記載の方法でも適切な露出を得るのは困難である。
【０００８】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、撮影条件を適切に調整することのできる全方位撮影装置及びその撮影条件調整方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る全方位撮影装置は、全方位の画像を撮影する装置であって、回転対称形状の凸面鏡（１）と、前記凸面鏡（１）の頂部周辺に配置された基準被写体である基準被写体部（２ａ，２ｂ）と、前記凸面鏡（１）と前記基準被写体部（２ａ，２ｂ）からの光を結像させるレンズ（３）と、前記レンズ（３）で結像した光を画像信号に変換する撮像素子（４）と、前記撮像素子（４）からの画像信号のうち前記基準被写体部（２ａ，２ｂ）が撮影されている領域に応じて撮影条件を調整する調整部（５３，６３）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記全方位撮影装置において、前記基準被写体部（２ａ，２ｂ）は、基準色となる被写体である基準色被写体部（２ａ）であり、前記撮像素子（４）からの画像信号をＲＧＢ画像信号に変換するＲＧＢ処理部（５１）と、前記ＲＧＢ処理部（５１）からのＲＧＢ画像信号のうち前記基準色被写体部（２ａ）が撮影されている領域からホワイトバランスを検出するホワイトバランス検出部（５２）と、前記ホワイトバランス検出部（５２）からのホワイトバランスデータに応じて前記ＲＧＢ処理部（５１）からのＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部（５３）とを備えてもよい。
【００１１】
前記全方位撮影装置において、前記ホワイトバランス検出部（５２）は、前記基準色被写体部（２ａ）の撮影領域のホワイトバランスの平均値をホワイトバランスデータとしてもよい。
【００１２】
前記全方位撮影装置において、前記ホワイトバランス検出部（５２）は、前記基準色被写体部（２ａ）の撮影領域の各画素のホワイトバランスを前記基準色被写体部（２ａ）の撮影領域の中心からの距離に応じて重み付けを行ってホワイトバランスデータを算出してもよい。
【００１３】
前記全方位撮影装置において、前記基準被写体部（２ａ，２ｂ）は、基準露出となる被写体である基準露出被写体部（２ｂ）であり、前記撮像素子（４）からの画像信号を処理する画像処理部（６１）と、前記画像処理部（６１）からの輝度画像信号のうち前記基準露出被写体部（２ｂ）が撮影されている領域から露出値を検出する露出検出部（６２）と、前記露出検出部（６２）からの露出値に応じて適正露出になるよう露出調整する露出調整部（６３）と、前記露出調整部（６３）からの調整信号に応じて露出量を変動させる露出量変動部（６４）とを備えてもよい。
【００１４】
前記全方位撮影装置において、前記露出検出部（６２）は、前記基準露出被写体部（２ｂ）の撮影領域の輝度の平均値を露出値としてもよい。
【００１５】
前記全方位撮影装置において、前記露出検出部（６２）は、前記基準露出被写体部（２ｂ）の撮影領域の中心からの距離に応じて重み付けを行って露出値を算出してもよい。
【００１６】
前記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る撮影条件調整方法は、全方位の画像を撮影する全方位撮影装置の撮影条件調整方法であって、回転対称形状の凸面鏡（１）の頂部周辺に基準被写体である基準被写体部（２ａ，２ｂ）を配置し、前記凸面鏡（１）と前記基準被写体部（２ａ，２ｂ）からの光をレンズ（３）で結像させ、前記レンズ（３）で結像した光を撮像素子（４）で画像信号に変換し、前記撮像素子（４）からの画像信号のうち前記基準色被写体部（２ａ，２ｂ）が撮影されている領域に応じて撮影条件を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、凸面鏡の頂部周辺に被写体を配置し、その被写体が撮影されている領域から基準値を検出して撮影条件を調整するようにしているので、撮影条件を適切に調整することのできる全方位撮影装置及びその撮影条件調整方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態における全方位撮影装置の構成図である。
【図２】第１実施形態における撮像素子で得られた画像信号の一例を示す図である。
【図３】第１実施形態における画像処理部の構成図である。
【図４】第１実施形態における画像処理部の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態における全方位撮影装置の構成図である。
【図６】第２実施形態における撮像素子で得られた画像信号の一例を示す図である。
【図７】第２実施形態における信号処理部の構成図である。
【図８】第２実施形態における露出調整処理の流れ示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における全方位撮影装置の構成図である。この全方位撮影装置は、全方位の画像を撮影する装置であって、図１に示すように、凸面鏡１と、基準色被写体部２ａと、レンズ３と、撮像素子４と、画像処理部５０とを備えている。凸面鏡１は、回転対称形状を有する反射鏡である。基準色被写体部２ａは、凸面鏡１の頂部周辺に配置された被写体であり、ノーマリーグレー等の無彩色の基準色となる被写体である。レンズ３は、凸面鏡１の頂部と対向する位置に配置され、凸面鏡１と基準色被写体部２ａからの光を結像させる。撮像素子４は、レンズ３で結像した像を画像信号に変換して出力する。画像処理部５０は、撮像素子４からの画像信号を処理する。周囲３６０度の被写体からの光線は凸面鏡１によって反射し、レンズ３を介して撮像素子４上に結像するようになっている。
【００２１】
図２は、撮像素子４で得られた画像信号の一例を示す図である。この図に示すように、全方位の被写体の画像６は円環状になり、その中心部分には基準色被写体部２ａの画像７ａが撮影される。従来は、基準色被写体部２ａが無かったため、撮像素子４で得られる画像信号の中心部分は、レンズ３が映り込むために有効な画像が得られず、無効な領域であった。そこで、本実施形態では、この無効領域を活用して適切なホワイトバランス調整を行うこととしている。
【００２２】
図３は、画像処理部５０の構成図である。この図に示すように、画像処理部５０は、ＲＧＢ処理部５１と、ホワイトバランス検出部５２と、ホワイトバランス調整部５３と、ガンマ処理部５４と、色差処理部５５とを備えている。ＲＧＢ処理部５１は、撮像素子４からの画像信号をＲＧＢ画像信号に変換する。ホワイトバランス調整部５３は、ＲＧＢ処理部５１からのＲＧＢ画像信号のうち基準色被写体部２ａが撮影されている領域からホワイトバランスを検出する。ホワイトバランス調整部５３は、ホワイトバランス検出部５２からのホワイトバランスデータに応じてＲＧＢ処理部５１からのＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを調整する。ガンマ処理部５４は、ホワイトバランス調整部５３からの画像信号にガンマ処理を行う。色差処理部５５は、ガンマ処理部５４からの画像信号をＹ色差信号に変換して出力する。
【００２３】
図４は、画像処理部５０の動作を示すフローチャートである。以下、この図に従って画像処理部５０の構成を更に詳しく説明する。まず、ＲＧＢ処理部５１は、撮像素子４で得られた画像信号が入力されると、その画像信号を撮像素子４の画素配列及び色フィルタ特性に応じてＲＧＢ画像信号に変換する（ステップＳ１）。例えば、撮像素子４が単板ベイヤ配列の場合はベイヤデコードを行い、撮像素子４が補色系の場合は補色フィルタの特性に応じたＲＧＢ変換を行う。次に、ホワイトバランス検出部５２は、ＲＧＢ処理部５１からの画像信号中の中心部にある基準色被写体部２ａが撮像されている部分からホワイトバランスを検出し、ホワイトバランス調整部５３に入力する（ステップＳ２）。ホワイトバランスの検出方法の具体例については後述する。次に、ホワイトバランス調整部５３は、ホワイトバランス検出部５２により検出されたホワイトバランスデータに応じてＲＧＢ処理部５１からの画像信号のホワイトバランスを調整する（ステップＳ３）。ホワイトバランス調整方法は特に限定されるものではない。次に、ガンマ処理部５４は、ホワイトバランス調整部５３からの画像信号にガンマ処理を行う（ステップＳ４）。最後に、色差処理部５５は、ガンマ処理部５４からの画像信号をＹ色差信号に変換して出力する（ステップＳ５）。
【００２４】
ここで、ホワイトバランス検出方法の具体例について説明する。例えば、ホワイトバランス検出部５２は、基準色被写体部２ａの撮影領域のホワイトバランスの平均値をホワイトバランスデータとしてもよい。このとき、基準色被写体部２ａの撮影領域が無彩色、すなわちＲ，Ｇ，Ｂが同じ値になるような調整値が必要であるため、Ｇ−Ｒ、Ｇ−Ｂの比率に応じてホワイトバランスデータを算出する。あるいは、ホワイトバランス検出部５２は、基準色被写体部２ａの撮影領域の各画素のホワイトバランスを基準色被写体部２ａの撮影領域の中心からの距離に応じて重み付けを行ってホワイトバランスデータを算出してもよい。例えば、中心部の重みを大きくし周辺部を小さくすれば、周辺部に混入する基準色被写体部２ａ以外の被写体による影響を少なくすることができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、凸面鏡１の頂点周辺に基準色被写体部２ａを配置し、画像信号のうち基準色被写体部２ａが撮影されている領域からホワイトバランスを検出するようにしているので、ホワイトバランスを適切に調整することができる。すなわち、どのような状況下においても基準となる無彩色の画像がリアルタイムに得られるため、容易にホワイトバランスを調整することが可能である。
【００２６】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態における全方位撮影装置の構成図である。この全方位撮影装置は、図５に示すように、凸面鏡１と、基準露出被写体部２ｂと、レンズ３と、電子シャッター６４と、撮像素子４と、信号処理部６０とを備えている。凸面鏡１、レンズ３、撮像素子４については第１実施形態と同様である。基準露出被写体部２ｂは、凸面鏡１の頂部周辺に配置された被写体であり、ノーマリーグレー等の基準露出となる被写体である。電子シャッター６４は、露出量を変化させるための露出量変動部である。信号処理部６０は、撮像素子４からの画像信号を処理する。周囲３６０度の被写体からの光線は凸面鏡１によって反射し、レンズ３を介して撮像素子４上に結像するようになっている。
【００２７】
図６は、撮像素子４で得られた画像信号の一例を示す図である。この図に示すように、全方位の被写体の画像６は円環状になり、その中心部分には基準露出被写体部２ｂの画像７ｂが撮影される。従来は、基準露出被写体部２ｂが無かったため、撮像素子４で得られる画像の中心部分は、レンズ３が映り込むために有効な画像が得られず、無効な領域であった。そこで、本実施形態では、この無効領域を活用して適切な露出調整を行うこととしている。
【００２８】
図７は、信号処理部６０の構成図である。この図に示すように、信号処理部６０は、画像処理部６１と、露出検出部６２と、露出調整部６３とを備えている。画像処理部６１は、撮像素子４からの画像信号を処理する。具体的には、ベイヤ配列や補色フィルタ等の撮像素子４に応じた信号処理、ガンマ処理、色差処理等の各種画像処理を行って輝度色差信号を出力する。露出検出部６２は、画像処理部６１からの輝度画像信号のうち基準露出被写体部２ｂが撮影されている領域から露出値を検出する。露出調整部６３は、露出検出部６２からの露出値に応じて適正露出になるよう露出調整する。具体的には、電子シャッター６４に調整信号を出力するようになっている。電子シャッター６４は、露出調整部６３からの調整信号に応じて露出量（露出時間）を変動させる。ここでは、露出調整を電子シャッターのみで行っているが、実際には絞りやゲインコントロール等、他の露出変動部を組み合わせて行ってもよい。
【００２９】
図８は、本実施形態における露出調整処理の流れ示すフローチャートである。まず、露出検出部６２は、画像処理部６１から輝度画像信号が入力されると、その輝度画像信号のうち基準露出被写体部２ｂが撮影されている領域から露出値を検出する（ステップＳ１１）。例えば、基準露出被写体部２ｂの撮影領域の輝度の平均値を露出値とする。平均値ではなく、基準露出被写体部２ｂの撮影領域の中心からの距離に応じて重み付けを行って露出値を算出する方法も考えられる。次に、露出調整部６３は、露出検出部６２からの露出値が適正露出か否かを判定する（ステップＳ１２）。例えば、基準露出被写体部２ｂの輝度の目標値である露出目標値をＹｔとして予め設定しておき、露出検出部６２からの露出値をＹａとする。この場合、Ｙａ＝Ｙｔであれば、適正露出として処理を終了する。一方、Ｙａ≠Ｙｔであれば、適正露出でないと判定してステップＳ１３に移る。ここでは、Ｙａ＝Ｙｔを判定基準としたが、判定基準はこれに限定されるものではない。例えば、目標値にある程度範囲を持たせ、最小目標値をＹｔｍｉｎ、最大目標値をＹｔｍａｘとし、Ｙｔｍｉｎ≦Ｙａ≦Ｙｔｍａｘを満たす場合を適正露出と判定する方法も考えられる。適正露出でないと判定した場合は、露出目標値に近づくように露出調整を行い（ステップＳ１３）、電子シャッター６４に調整信号を出力して処理を終了する。例えば、現在の電子シャッター６４の露出時間をＳｃ、露出目標値をＹｔ、露出検出部６２からの露出値をＹａとすると、Ｓｎ＝Ｓｃ＋Ｆ（Ｙｔ,Ｙａ）となるＳｎを電子シャッター６４へ出力する。ここで、Ｆ（Ｙｔ，Ｙａ）は、露出目標値と露出値で表される関数である。例えば、露出時間と露出値の関係が線形の場合は、Ｆ（Ｙｔ，Ｙａ）＝Ｋ×（Ｙｔ−Ｙａ）と表される（Ｋは比例定数）。実際には線形でない場合が多いため、撮像素子４の特性に応じてＦ（Ｙｔ，Ｙａ）を決める必要がある。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、凸面鏡１の頂点周辺に基準露出被写体部２ｂを配置し、画像信号のうち基準露出被写体部２ｂが撮影されている領域から露出値を検出するようにしているので、露出値を適切に調整することができる。すなわち、日中屋外での撮影時でも適切な露出調整を行うことが可能である。
【００３１】
なお、ここでは、ホワイトバランス又は露出を調整する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、凸面鏡１の頂部周辺に被写体を配置し、その被写体が撮影されている領域から何らかの情報を検出して撮影条件を調整する以上、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１    凸面鏡
２ａ  基準色被写体部
２ｂ  基準露出被写体部
３    レンズ
４    撮像素子
６    全方位被写体撮影領域
７ａ  基準色被写体撮影領域
７ｂ  基準露出被写体撮影領域
５０  画像処理部
５１  ＲＧＢ処理部
５２  ホワイトバランス検出部
５３  ホワイトバランス調整部
５４  ガンマ処理部
５５  色差処理部
６０  信号処理部
６１  画像処理部
６２  露出検出部
６３  露出調整部
６４  電子シャッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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