(57)【要約】【課題】追尾動作を安定化させる。【解決手段】画像情報に基づく第１画像において基準情報に基づく第２画像の大きさに対応する部分領域を選択するとともに第１画像内の部分領域の位置を変更しながら、該位置ごとに部分領域の画像情報と基準情報との差を検出し（Ｓ２０１）、差に対して位置に応じた係数を乗じて重み付けを行い（Ｓ２０２）、重み付けされた差が最小となる位置に基づいて、第１画像における第２画像の位置を認識する（Ｓ２０３）。【選択図】図１０
2012182821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系による像を撮像し、画像情報を出力する撮像手段と、
基準とする像に関する基準情報を記憶する記憶手段と、
前記画像情報に基づく第１画像において前記基準情報に基づく第２画像の大きさに対応する部分領域を選択するとともに前記第１画像内の前記部分領域の位置を変更しながら、該位置ごとに前記部分領域の画像情報と前記基準情報との差を検出する検出手段と、
前記差に対して前記位置に応じた係数を乗じる重み付け手段と、
前記重み付け手段によって重み付けされた前記差が最小となる前記位置に基づいて、前記第１画像における前記第２画像の位置を認識する認識手段とを備えることを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像認識装置において、
前記検出手段は、繰り返し出力される前記画像情報のそれぞれに対して前記差を出力し、
前記重み付け手段は、前記認識手段によって認識された前記第２画像の位置に対応して検出される前記差に乗ずる前記係数を最小とすることを特徴とする画像認識装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像認識装置において、
前記重み付け手段は、前記第１画像において前記認識手段によって認識された前記第２画像の位置から離れるほど、前記係数を大きくすることを特徴とする画像認識装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像認識装置において、
前記重み付け手段は、前記結像光学系による画面中央に対応する前記係数を最小とすることを特徴とする画像認識装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像認識装置において、
前記重み付け手段は、前記結像光学系による画面中央から遠ざかるほど、前記係数を大きくすることを特徴とする画像認識装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像認識装置において、
前記検出手段は、前記結像光学系による像の内、前記認識手段によって認識された前記第２画像の位置を中心とする所定範囲の画像を前記第１画像として、前記差を検出することを特徴とする画像認識装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像認識装置において、
前記重み付け手段は、検出された前記差の状態に応じて、前記係数に一定の倍率を掛けることを特徴とする画像認識装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像認識装置と、
前記結像光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対して前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記認識手段によって認識された前記第２画像の位置と前記焦点検出手段によって検出された前記焦点調節状態とに基づいて、前記複数の焦点検出位置の中から少なくとも一つの焦点検出位置を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された焦点検出位置に対して前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて、前記結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項９】
請求項８に記載の焦点調節装置において、
前記複数の焦点検出位置からいずれかを指定するための指定手段を備え、
前記重み付け手段は、前記指定手段により指定された焦点検出位置に対応する前記係数を最小とすることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の焦点調節装置において、
前記重み付け手段は、前記指定手段により指定された焦点検出位置に対応する前記係数を最小とすることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像認識装置、焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピントを合わせる対象の画像を基準画像（テンプレート画像）として記憶しておき、繰り返し撮影される画像の中から基準画像に合致する画像をテンプレートマッチング処理により検出し、対象を追尾する画像追尾装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０５８４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ピントを合わせる対象の背景が対象の色情報と類似している場合には、対象と異なる背景などの他の部分を誤って誤認してしまう可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明は、結像光学系による像を撮像し、画像情報を出力する撮像手段と、基準とする像に関する基準情報を記憶する記憶手段と、画像情報に基づく第１画像において基準情報に基づく第２画像の大きさに対応する部分領域を選択するとともに第１画像内の部分領域の位置を変更しながら、該位置ごとに部分領域の画像情報と基準情報との差を検出する検出手段と、差に対して位置に応じた係数を乗じる重み付け手段と、重み付け手段によって重み付けされた差が最小となる位置に基づいて、第１画像における第２画像の位置を認識する認識手段とを備える。
（２）  請求項２の画像認識装置は、検出手段によって、繰り返し出力される画像情報のそれぞれに対して前記差を出力し、重み付け手段によって、認識手段によって認識された第２画像の位置に対応して検出される差に乗ずる係数を最小とするようにしたものである。
（３）  請求項３の画像認識装置は、重み付け手段によって、第１画像において認識手段によって認識された第２画像の位置から離れるほど、係数を大きくするようにしたものである。
（４）  請求項４の画像認識装置は、重み付け手段によって、結像光学系による画面中央に対応する係数を最小とするようにしたものである。
（５）  請求項５の画像認識装置は、重み付け手段によって、結像光学系による画面中央から遠ざかるほど、係数を大きくするようにしたものである。
（６）  請求項６の画像認識装置は、検出手段によって、結像光学系による像の内、認識手段によって認識された第２画像の位置を中心とする所定範囲の画像を第１画像として、差を検出するようにしたものである。
（７）  請求項７の画像認識装置は、重み付け手段によって、検出された差の状態に応じて、係数に一定の倍率を掛けるようにしたものである。
（８）  請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像認識装置と、結像光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対して結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、認識手段によって認識された第２画像の位置と焦点検出手段によって検出された焦点調節状態とに基づいて、複数の焦点検出位置の中から少なくとも一つの焦点検出位置を選択する選択手段と、選択手段により選択された焦点検出位置に対して焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて、結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備える焦点調節装置である。
（９）  請求項９の焦点調節装置は、複数の焦点検出位置からいずれかを指定するための指定手段を備え、重み付け手段によって、指定手段により指定された焦点検出位置に対応する係数を最小とするようにしたものである。
（１０）  請求項１０の焦点調節装置は、重み付け手段によって、指定手段により指定された焦点検出位置に対応する係数を最小とするようにしたものである。
（１１）  請求項１１の発明は、請求項８〜１０のいずれかの項に記載の焦点調節装置を備える撮像装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、対象以外の背景などを誤って認識しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施の形態の画像認識装置を備えた撮像装置の構成を示す図
【図２】ボディ駆動制御装置の詳細な構成を示す図
【図３】第２撮像素子の詳細な構成を示す正面図
【図４】第２撮像素子の画素の詳細図
【図５】撮影画面内の焦点検出エリアの配置を示す図
【図６】一実施の形態の被写体の追尾方法を説明する図
【図７】一実施の形態の被写体の追尾方法を説明する図
【図８】一実施の形態の被写体追尾動作を示すフローチャート
【図９】一実施の形態の追尾制御の初期処理を示すフローチャート
【図１０】一実施の形態の追尾演算処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアにおいて撮影レンズの焦点調節状態（この一実施の形態ではデフォーカス量）を検出し、いずれかのエリアのデフォーカス量に基づいて撮影レンズを合焦駆動する自動焦点調節（ＡＦ）機能と、撮影画像の中の追尾対象の被写体の画像をテンプレート画像（基準画像）として記憶し、繰り返し撮像される画像の中でテンプレート画像と同一または類似した画像の位置を検索しながら（テンプレートマッチング）追尾対象の被写体を追尾する画像追尾機能とを備え、ＡＦ機能と画像追尾機能により撮影レンズを駆動しながら対象を追尾する画像認識装置を備えた撮像装置（一眼レフデジタルスチルカメラ）の一実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、一実施の形態の画像認識装置を備えた撮像装置（一眼レフデジタルスチルカメラ）１の構成を示す。なお、図１では本願発明と直接関係のないカメラの機器および回路についての図示と説明を省略する。一実施の形態のカメラ１は、カメラ本体２に交換レンズ３が交換可能に装着される。カメラ本体２には被写体像を撮像して画像を記録するための第１撮像素子４が設けられる。この第１撮像素子４はＣＣＤやＣＭＯＳなどにより構成することができる。撮影時にはクイックリターンミラー５およびサブミラー６が実線で示す撮影光路外の位置に退避してシャッター７が開放され、撮影レンズ８により第１撮像素子４の受光面に被写体像が結像される。
【００１０】
カメラ本体２の底部には、撮影レンズ８の焦点調節状態を検出するための焦点検出光学系９と測距素子１０が設けられている。この一実施の形態では、瞳分割型位相差検出方式による焦点検出方法を採用した例を示す。焦点検出光学系９は、撮影レンズ８を通過した対の焦点検出用光束を測距素子１０の受光面へ導き、対の光像を結像させる。測距素子１０は例えば対のＣＣＤラインセンサーを備え、対の光像に応じた焦点検出信号を出力する。撮影前にはクイックリターンミラー５およびサブミラー６が破線で示すような撮影光路内の位置に設定されており、撮影レンズ８からの対の焦点検出用光束はクイックリターンミラー５のハーフミラー部を透過し、サブミラー６により反射されて焦点検出光学系９および測距素子１０へ導かれる。
【００１１】
カメラ本体２の上部にはファインダー光学系が設けられている。撮影前にはクイックリターンミラー５およびサブミラー６が破線で示す位置にあり、撮影レンズ８からの被写体光はクイックリターンミラー５に反射されて焦点板１１へ導かれ、焦点板１１上に被写体像が結像する。液晶表示素子１２は、焦点板１１上に結像された被写体像に焦点検出エリアマークなどの情報を重畳表示するとともに、被写体像外の位置に露出値などの種々の撮影情報を表示する。焦点板１１上の被写体像はペンタダハプリズム１３および接眼レンズ１４を介して接眼窓１５へ導かれ、撮影者が被写体像を視認することができる。
【００１２】
また、カメラ本体２上部のファインダー光学系には、被写体追尾や測光のために被写体像を撮像する第２撮像素子１６が設けられる。焦点板１１に結像した被写体像は、ペンタ
ダハプリズム１３、プリズム１７および結像レンズ１８を介して第２撮像素子１６の受光面に再結像される。第２撮像素子１６は被写体像に応じた画像信号を出力する。撮影前に焦点板１１上に結像された被写体像は、ペンタダハプリズム１３、プリズム１７および結像レンズ１８を介して第２撮像素子１６へ導かれ、第２撮像素子１６の受光面に被写体像が再結像される。詳細を後述するが、この第２撮像素子１６により撮像された被写体像に基づいて追尾制御と露出演算が行われる。
【００１３】
カメラ本体２にはまた、ボディ駆動制御装置１９、操作部材２０などが設けられる。ボディ駆動制御装置１９は、詳細を後述するマイクロコンピューターとメモリ、Ａ／Ｄ変換器などの周辺部品から構成され、カメラ１の種々の制御と演算を行う。操作部材２０には、シャッターボタン、焦点検出エリア選択スイッチ、撮影モード選択スイッチなどのカメラ１を操作するためのスイッチやセレクターが含まれる。
【００１４】
交換レンズ３には、ズーミングレンズ８ａ、フォーカシングレンズ８ｂ、絞り２１、レンズ駆動制御装置２２などが設けられる。なお、この一実施の形態では撮影レンズ８をズーミングレンズ８ａ、フォーカシングレンズ８ｂおよび絞り２１で体表的に表すが、撮影レンズ８の構成は図１に示す構成に限定されない。レンズ駆動制御装置２２は図示しないマイクロコンピューターとメモリ、駆動回路、アクチュエーターなどの周辺部品から構成され、レンズ８ａ、８ｂおよび絞り２１の駆動制御とそれらの設定位置検出を行う。レンズ駆動制御装置２２に内蔵されるメモリには、交換レンズ３の焦点距離や開放絞り値などの情報が記憶されている。
【００１５】
ボディ駆動制御装置１９とレンズ駆動制御装置２２はレンズマウント部の接点２３を介して通信を行い、ボディ駆動制御装置１９からレンズ駆動制御装置２２へレンズ駆動量や絞り値などの情報を送信し、レンズ駆動制御装置２２からボディ駆動制御装置１９へレンズ情報や絞り情報を送信する。
【００１６】
図２はボディ駆動制御装置１９の詳細な構成を示す。なお、本願発明と直接関係のない制御機能については図示と説明を省略する。ボディ駆動制御装置１９は素子制御回路１９ａ、Ａ／Ｄ変換器１９ｂ、マイクロコンピューター１９ｃ、メモリ１９ｄなどを備えている。素子制御回路１９ａは第２撮像素子１６の電荷の蓄積と読み出しを制御する。Ａ／Ｄ変換器１９ｂは、第２撮像素子１６から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。マイクロコンピューター１９ｃは、ソフトウエア形態により追尾制御部１９ｅ、露出制御部１９ｆ、焦点検出演算部１９ｇおよびレンズ駆動量演算部１９ｈを構成する。メモリ１９ｄは、画像追尾用のテンプレート画像やデフォーカス量などの情報、あるいは撮影レンズ８の焦点距離、開放Ｆ値、絞り値、像ズレ量からデフォーカス量への変換係数などのレンズ情報を記憶する。
【００１７】
追尾制御部１９ｅは、第２撮像素子１６により撮像した被写体像の内、撮影者が手動で指定した追尾対象位置、あるいはカメラ１が自動で設定した追尾対象位置に対応する画像をテンプレート画像(基準画像）としてメモリ１９ｄに記憶させ、その後に繰り返し撮影
される画像の中からテンプレート画像と一致または類似する画像領域を検索することによって対象の位置を認識する。露出演算部１９ｆは、第２撮像素子１６により撮像した画像信号に基づいて露出値を演算する。
【００１８】
焦点検出演算部１９ｇは、測距素子１０から出力される対の光像に応じた焦点検出信号に基づいて撮影レンズ８の焦点調節状態、ここではデフォーカス量を検出する。なお、詳細を後述するが、撮影レンズ８の撮影画面内には複数の焦点検出エリアが設定されており、測距素子１０は焦点検出エリアごとに対の光像に応じた焦点検出信号を出力し、焦点検出演算部１９ｇは焦点検出エリアごとに対の光像に応じた焦点検出信号に基づいてデフォ
ーカス量を検出する。レンズ駆動量演算部１９ｈは検出されたデフォーカス量をレンズ駆動量に変換する。
【００１９】
図３は第２撮像素子１６の詳細な構成を示す正面図である。第２撮像素子１６は、マトリクス状に配列された複数の画素（光電変換素子）２６（ここでは横１６個×縦１２個＝１９２個）を備えている。各画素２６は図４に示すように３個の部分２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割され、これらの部分２６ａ、２６ｂ、２６ｃにはそれぞれ赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの原色フィルターが設けられている。これにより、各画素２６ごとに被写体像のＲＧＢ信号を出力することができる。
【００２０】
次に、一実施の形態の被写体追尾動作を説明する。図５〜図７は一実施の形態の被写体追尾方法を説明するための図、図８〜図１０は一実施の形態の被写体追尾処理を示すフローチャートである。シャッターボタンを全押しして撮影を行うとき以外は、クイックリターンミラー５が図１に破線で示す撮影光路内に設定されており、撮影レンズ８から入射した被写体光は焦点板１１上に結像される。そして、焦点板１１上の被写体像はペンタダハプリズム１３、プリズム１７および結像レンズ１８を介して第２撮像素子１６へ導かれ、第２撮像素子１６から被写体像信号が繰り返し出力される。
【００２１】
撮影レンズ８の撮影画面には複数の焦点検出エリアが設定されており、液晶表示素子１２により焦点板１１上の被写体像にエリアマークを重畳し、各焦点検出エリアの位置を表示する。この一実施の形態では、図５に示すように、撮影画面内の７カ所に焦点検出エリア４５ａ〜４５ｇが設定された例を示す。また、操作部材２０の焦点検出エリア選択スイッチにより任意のエリアを選択すると、そのエリアのマークが点灯表示される。
【００２２】
図５に示すように操作部材２０の焦点検出エリア選択スイッチにより焦点検出エリア４５ｂが選択され、この状態で操作部材２０のシャッターボタンが半押しされると、焦点検出エリア４５ｂが初回ＡＦエリアとしてメモリ１９ｄに記憶される。これにより、追尾対称の被写体が指定される。なお、ここでは撮影者が初回ＡＦエリアを選択して追尾対象の被写体を手動で指定する例を示したが、例えば自動的に被写体を認識する機能を備えたカメラでは被写体認識結果に基づいて初回ＡＦエリアおよび追尾対象被写体を設定してもよい。
【００２３】
ステップ１において、第２撮像素子１６により追尾初期画像（画像追尾処理を開始して最初に取得する画像）を取得する。この追尾初期画像は画素ごとにＲＧＢ値で表す。
Ｒ[ｘ,ｙ]、Ｇ[ｘ,ｙ]、Ｂ[ｘ,ｙ]  ・・・（１）
この画素ごとのＲＧＢ値に基づいて各画素の色情報ＲＧ、ＢＧ、画像を取得したときの露光時間Ｔ、ゲインＧain、色合成係数Ｋｒ、Ｋｇ、Ｋｂから輝度情報Ｌを算出する。
ＲＧ[ｘ,ｙ]＝Log２（Ｒ[ｘ,ｙ]）−Log２（Ｇ[ｘ,ｙ]），
ＢＧ[ｘ,ｙ]＝Log２（Ｂ[ｘ,ｙ]）−Log２（Ｇ[ｘ,ｙ]），
Ｌ[ｘ,ｙ]＝Log２（Ｋｒ×Ｒ[ｘ,ｙ]＋Ｋｇ×Ｇ[ｘ,ｙ]＋Ｋｂ×Ｂ[ｘ,ｙ]）−Log２（Ｔ）−Log２（Ｇain）  ・・・（２）
【００２４】
続くステップ２では、図９に示す追尾制御初期処理を実行する。図９のステップ１０１において、第２撮像素子１６で取得した追尾初期画像の中の焦点検出エリア４５ｂの位置に対応する位置の画像を、被写体色情報として記憶する。ステップ１０２では、図６(ａ)に示すように、追尾初期画像の中の焦点検出エリア４５ｂ（図５参照）の位置周辺部において被写体色情報と同様な色情報を示す同色情報領域を検出し、続くステップ１０３で同色情報領域を初期の追尾被写体領域４７とする。
【００２５】
なお、ここでは被写体色情報に基づいて追尾被写体領域４７を決定する例を示すが、処
理の簡素化を図るために一律に３×３画素のように追尾被写体領域のサイズを統一したり、さらに撮影レンズ８の距離情報に応じて被写体領域のサイズを決定してもよい。
【００２６】
ステップ１０４において、追尾初期画像の中の追尾被写体領域４７の画像を画像追尾処理に用いるテンプレート画像４８（図６(ｂ)参照）としてメモリ１９ｄに記憶する。例えば、追尾被写体領域４７の始点位置が図６(ａ)に示すように(ｘ,ｙ)＝(４,５)の場合には、テンプレート画像４８の色情報は次のように表される。
ＲＧref[ｒｘ,ｒｙ]＝ＲＧ[ｘ,ｙ]、
ＢＧref[ｒｘ,ｒｙ]＝ＢＧ[ｘ,ｙ]、
Ｌref[ｒｘ,ｒｙ]＝Ｌ[ｘ,ｙ]  （ｒｘ,ｒｙ＝１〜３、ｘ＝４〜６、ｙ＝５〜７）  ・・・（３）
【００２７】
次に、ステップ１０５で追尾被写体領域４７を中心に前後左右に所定画素（ここでは２画素とする）づつ拡大した領域を探索領域４９に設定する。図６(ａ)に示す例では、探索領域４９は、ｘ＝２〜８、ｙ＝３〜９の領域になる。
【００２８】
追尾制御の初期処理が終了したら図８のステップ３へ進み、操作部材２０のシャッターボタンが全押しされたか否か、つまりシャッターレリーズ操作が行われたか否かを確認する。シャッターレリーズ操作がない場合はステップ４へ進み、第２撮像素子１６から追尾次画像を取得し、ステップ１の処理と同様に色情報ＲＧ[ｘ,ｙ]、ＢＧ[ｘ,ｙ]および輝度情報Ｌ[ｘ,ｙ]を算出し、メモリ１９ｄに記憶する。同時に、測距素子１０により、各焦
点検出エリア４５ａ〜４５ｇごとに焦点検出用の対の光像に応じた焦点検出信号を取得する。
【００２９】
ステップ５では、図１０に示す追尾演算処理を実行する。図１０のステップ２０１において、追尾次画像の中の探索領域４９からテンプレート画像４８と同じサイズの領域を順次切り出し、切り出した画像とテンプレート画像４８の対応する画素ごとに色情報の差分Ｄiffを算出する。図７(ａ)に太い破線で示すように、探索領域４９の中で１画素ずつ領
域をずらしながらテンプレート画像４８との色情報の差分Ｄiffを算出する。
【００３０】
今、図７(ａ)に示すように探索領域４９の始点位置が(scｘ,scｙ)＝(２,３)であるとすると、差分Ｄiffの演算は次のようにして行う。
Ｄiff[ｄｘ,ｄｙ]＝ΣΣ｛ＡＢＳ（ＲＧ[scｘ＋ｄｘ−１＋ｒｘ，scｙ＋ｄｙ−１＋ｒ
ｙ]−ＲＧref[ｒｘ,ｒｙ]）＋ＡＢＳ（ＢＧ[scｘ＋ｄｘ−１＋ｒｘ，scｙ＋ｄｙ−１＋ｒｙ]−ＢＧref[ｒｘ,ｒｙ]）＋ＡＢＳ（Ｌ[scｘ＋ｄｘ−１＋ｒｘ，scｙ＋ｄｙ−１＋ｒｙ]−Ｌref[ｒｘ,ｒｙ]）｝  ・・・（４）
（４）式において、ｄｘ，ｄｙ＝１〜５、ｒｘ，ｒｙ＝１〜３、scｘ＝２、scｙ＝３、ΣΣはｒｘ＝１〜３およびｒｙ＝１〜３の総和演算である。
【００３１】
次に、ステップ２０２で算出した差分Ｄiffに対して重み付けを行う。この実施の形態
では、差分Ｄiff[ｄｘ,ｄｙ]（ｄｘ、ｄｙ＝１〜５）の個数（この例では２５個）分の重みテーブルＷｔ[ｄｘ,ｄｙ]を予め設定し、この重みテーブルＷｔに重み係数Ｋｗを乗じ
た値を重みとする。
Ｗｔ[ｄｘ,ｄｙ]＝｛（２，２，２，２，２）
（２，１，１，１，２）
（２，１，０，１，２）
（２，１，１，１，２）
（２，２，２，２，２）｝、
Ｄiff’[ｄｘ,ｄｙ]＝（Ｋｗ×Ｗｔ[ｄｘ,ｄｙ]）＋Ｄiff[ｄｘ,ｄｙ]  （ｄｘ、ｄｙ
＝１〜５）  ・・・（５）
【００３２】
（５）式に示す重みテーブルＷｔは、探索領域４９の中央から切り出した領域の差分Ｄiffに対する重みを最小にし、探索領域４９の周辺になるにしたがって切り出し領域の差
分Ｄiffに対する重みを大きくする重みパターンであり、この重みテーブルＷｔを用いる
ことによって前回の焦点調節時に撮影レンズ８の焦点調節を行うために採用した焦点検出エリアの位置を優先することになる。通常、繰り返し行われる自動焦点調節において、前回の焦点調節時に撮影レンズ８の焦点調節を行うエリアとして採用した焦点検出エリア、もしくはその近傍において追尾対象を捕捉する確率が高いと考えられるので、前回の焦点調節時の採用エリア位置から切り出される領域に対する差分Ｄiffに対して最小の重みを
付与する。
【００３３】
なお、撮影者が操作部材２０の焦点検出エリア選択スイッチにより選択した焦点検出エリアで焦点検出を行い、その焦点検出結果に基づいて撮影レンズ８の焦点調節を行うシングルＡＦモード、撮影者が操作部材２０の焦点検出エリア選択スイッチにより選択した焦点検出エリアで焦点検出と焦点調節を行いながら、被写体が選択した焦点検出エリアから外れてしまったときでも他の焦点検出エリアの焦点検出結果によりバックアップして焦点検出を行い、動いている被写体を追い続けるダイナミックＡＦモードなど、選択した焦点検出エリアに被写体を捕捉しながら撮影を行うＡＦモードが設定された場合には、選択された焦点検出エリアの位置から切り出される領域に対する差分Ｄiffに対して最小の重み
を付与する。これにより、追尾対象を確実に捕捉することができる。
【００３４】
（５）式に示すような重みテーブルＷｔを設定することによって、追尾対象が背景などの他の部分に対してはっきりとした差のある色情報を持たない場合でも、対象と異なる背景などの他の部分を対象と誤認して追尾したり、カメラと追尾対象との位置関係が変化していないのに画像追尾結果の位置が背景や他の異なる部分など様々な位置に移り変わるのを防止し、追尾動作を安定化させることができる。
【００３５】
一方、（５）式における重み係数Ｋｗは、重みテーブルＷｔによる作用効果を調整するための係数である。追尾対象の色情報と背景などの他の部分の色情報との差が小さいほど、重み係数Ｋｗの値を大きくして重みテーブルＷｔによる作用効果を増大させ、追尾対象を正しく捕捉して追尾動作を安定にする。逆に、追尾対象の色情報と背景などの他の部分の色情報との差が比較的大きい場合には、重み係数Ｋｗの値を小さくして重みテーブルＷｔによる無用な作用を抑制する。
【００３６】
ステップ２０３において、重み付けを加えた差分Ｄiff’[ｄｘ,ｄｙ]の中の最小の差分を検索し、探索領域４９内で最小の差分を算出したときの上記切り出し領域を新しい追尾被写体領域４７に決定する。ここでは、図７(ｂ)に示すように、始点位置が(ｘ,ｙ)＝(５,６)の切り出し領域を新しい追尾被写体領域４７とする。
【００３７】
ここで、新しく被写体領域４７に決定された画像情報を用いてテンプレート画像４８の画像情報を更新する処理を加えてもよい。その場合、例えば元のテンプレート画像４８の画像情報８０％に対して新被写体領域４７の画像情報２０％を加えることによって、テンプレート画像の情報に対して最新の画像情報が少しずつ更新され、追尾被写体の変化に追従しやすくなる。この場合、追尾演算のたびに毎回更新を行うのではなく、追尾被写体領域４７として決定した位置の差分Ｄiff’の大きさに基づいて、あるしきい値より小さい
ときのみ更新するようにしてもよい。
【００３８】
ステップ２０４で、新しい追尾被写体領域４７を中心に前後左右に所定画素（ここでは２画素とする）づつ拡大した領域を新しい探索領域４９に設定する。ここでは、図７(ｂ)に示すように、ｘ＝３〜９、ｙ＝４〜１０の領域を新しい探索領域４９とする。その後、
図８のステップ６へリターンする。
【００３９】
リターン後の図８のステップ６において、ステップ４にて取得した焦点検出信号に基づいて各選択焦点検出エリア４５ａ〜４５ｇの撮影レンズ８の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出する。続くステップ７では、すべての焦点検出エリアのデフォーカス量の中から、前回の焦点調節時に採用した焦点検出エリアのデフォーカス量に類似するデフォーカス量を示す焦点検出エリアを検索する。
【００４０】
ステップ８において、ステップ５における画像追尾結果の新追尾被写体領域と、ステップ６〜７におけるエリア検索結果の焦点検出エリアとに基づいて、焦点調節を行うエリアを決定する。この一実施の形態では、画像追尾結果の新追尾被写体領域４７に対応する焦点検出エリアと、エリア検索結果の焦点検出エリアとを比較し、画像追尾結果とエリア探索結果とに共通の焦点検出エリアを焦点調節を行うエリア（以下、焦点調節エリアという）に決定する。ステップ９で、焦点調節エリアで検出されたデフォーカス量をレンズ駆動量に変換し、レンズ駆動制御装置２２によりフォーカシングレンズ８ｂを駆動して焦点調節を行う。
【００４１】
焦点調節後のステップ３でレリーズボタンの全押しを確認する。シャッターボタンが半押しされている間、ステップ４〜９の処理を繰り返し実行し、シャッターボタンが全押しされるとステップ１０へ進み、撮影処理を実行する。
【００４２】
このように、一実施の形態によれば、撮影レンズ８により結像された画像を撮像して色情報を出力する第２撮像素子１６と、追尾対象の像に関する基準色情報（テンプレート画像の色情報）を記憶するメモリ１９ｄとを備え、画像と対象の像との比較位置をずらしながら画像の色情報と基準色情報との差分Ｄiffを演算するとともに、各差分Ｄiffに重み付けを行い、重み付け後の差分Ｄiff’が最小となる位置を新しい追尾対象の位置に決定す
るようにした。これにより、追尾対象が背景などの他の部分に対してはっきりとした差のある色情報を持たない場合でも、対象と異なる背景などの他の部分を対象と誤認して追尾したり、カメラと追尾対象との位置関係が変化していないのに画像追尾結果の位置が背景や他の異なる部分など様々な位置に移り変わるのを防止でき、追尾対象を正しく捕捉することができ、追尾動作を安定化させることができる。
【００４３】
また、一実施の形態によれば、前回の画像追尾で追尾対象の位置に決定された位置に対応する差分Ｄiffの重みを最小とし、前回の画像追尾で追尾対象の位置に決定された位置
から遠ざかるほど差分Ｄiffに対する重みを大きくするようにしたので、追尾対象を捕捉
する確率が高くなる。
【００４４】
なお、上述した一実施の形態では、前回の焦点調節時に焦点調節を行うために採用した焦点検出エリアの位置を優先する重みパターンの例を示したが、重みテーブルＷｔの重みパターンは上述した一実施の形態のパターンに限定されない。
【００４５】
また、上述した一実施の形態では、探索領域内で算出された色情報の差分Ｄiffに対し
て重み付けを行う例を示したが、撮影画面の全範囲の画像に対して色情報の差分Ｄiffを
求め、撮影画面の全範囲で算出された差分Ｄiffに対して重み付けを行い、新しい追尾被
写体領域を設定するようにしてもよい。撮影画面の全範囲から追尾被写体領域を探索する場合には、撮影レンズ８の撮影画面中央に対応する差分Ｄiffの重みを最小とし、撮影レ
ンズ８の撮影画面中央から遠ざかるほど差分Ｄiffに対する重みを大きくする。通常、撮
影画面中央に主要被写体を捕捉する確率が高いので、繰り返し行われる画像追尾において追尾対象を捕捉する確率が高くなる。
【００４６】
さらに、色情報の差分Ｄiffの内の最大値と最小値を抽出し、最大値と最小値の差に応
じて重み係数Ｗｋを設定し、重みテーブルＷｔの作用効果が最適になるようにしてもよい。最大値と最小値の差が小さく、探索領域内または撮影画面内の画像が均一に近い色で際だつ色がない場合には、重み係数Ｋｗの値を大きくして重みテーブルＷｔによる作用効果を増大させ、背景などへの誤認を防止して追尾動作を安定にする。逆に、最大値と最小値の差が比較的大きく、追尾対象の色情報と背景などの他の部分の色情報との差が比較的大きい場合には、重み係数Ｋｗの値を小さくして重みテーブルＷｔによる無用な作用を抑制する。
【００４７】
さらにまた、撮影モードに応じて重み係数Ｗｋを設定し、重みテーブルＷｔの作用効果が最適になるようにしてもよい。例えば、スポーツモードやペットモードなど、動きの速い被写体を追尾する撮影モードでは、重み係数Ｗｋの値を小さくして重みテーブルＷｔによる無用な作用を抑制し、被写体の動きに追従し易くする。逆に、ポートレートモードなど、動きが小さい被写体を撮影する場合には、被写体が突然に遠くに移動する可能性は低いので、重み係数Ｋｗを大きくして重みテーブルＷｔの作用効果を増大させ、追尾対象が背景などの他の部分に切り換わりにくくする。
【符号の説明】
【００４８】
８  撮影レンズ
１０  測距素子
１６  第２撮像素子
１９  ボディ駆動制御装置
１９ｄ  メモリ
２２  レンズ駆動制御装置
【図１】
2012182821.tif 000003
【図２】
2012182821.tif 000004
【図３】
2012182821.tif 000005
【図４】
2012182821.tif 000006
【図５】
2012182821.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012182821.tif 000009
【図８】
2012182821.tif 000010
【図９】
2012182821.tif 000011
【図１０】
2012182821.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月13日(2012.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１時刻に第１画像を撮像し、前記第１時刻より後の第２時刻に第２画像を撮像する撮像部と、
前記第１画像のうち追尾対象となる像の一部に対応する基準情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶された前記基準情報と、前記第２画像の所定範囲に含まれる部分画像との相関を演算することにより、前記追尾対象を追尾する演算を行なう追尾演算部と、
前記追尾演算部の演算結果に基づいて、前記追尾対象の位置を決定する決定部とを含み、
前記追尾演算部は、前記部分画像が前記所定範囲の中央にあるとき、前記部分画像が前記所定範囲の周辺にあるときよりも前記基準情報との相関が高くなるように演算を行うことを特徴とする追尾装置。
【請求項２】
請求項１に記載された追尾装置であって、
前記所定範囲は前記部分画像の探索範囲であり、
前記追尾演算部は、前記探索範囲内から切り出した前記部分画像と、前記基準情報との差を検出し、前記差に対して、前記部分画像が前記探索範囲の中央にあるとき前記部分画像が前記探索範囲の周辺にあるときよりも前記基準情報との相関が高くなるように重み付けを行うことを特徴とする追尾装置。
【請求項３】
第１時刻に第１画像を撮像し、前記第１時刻より後の第２時刻に第２画像を撮像する撮像部と、
前記第１画像のうち追尾対象となる像の一部に対応する基準情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶された前記基準情報と、前記第２画像の所定範囲に含まれる部分画像との相関を演算することにより、前記追尾対象を追尾する演算を行なう追尾演算部と、
前記追尾演算部の演算結果に基づいて、前記追尾対象の位置を決定する決定部とを含み、
前記追尾演算部は、前記部分画像が焦点検出エリアから近いとき、前記部分画像が前記焦点検出エリアから遠いときよりも前記基準情報との相関が高くなるように演算を行うことを特徴とする追尾装置。
【請求項４】
第１時刻に第１画像を撮像し、前記第１時刻より後の第２時刻に第２画像を撮像する撮像部と、
前記第１画像のうち追尾対象となる像の一部に対応する基準情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部により記憶された前記基準情報と、前記第２画像の所定範囲に含まれる部分画像との相関を演算することにより、前記追尾対象を追尾する演算を行なう追尾演算部と、
前記追尾演算部の演算結果に基づいて、前記追尾対象の位置を決定する決定部とを含み、
前記追尾演算部は、前記部分画像が前記第２画像の中央にあるとき、前記部分画像が前記第２画像の中央にないときよりも前記基準情報との相関が高くなるように演算を行うことを特徴とする追尾装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された追尾装置であって、
前記追尾演算部は、色情報を用いて前記追尾対象を追尾する演算を行なうことを特徴とする追尾装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載された追尾装置と、
結像光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対して前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、
前記決定部によって決定された前記追尾対象の位置と前記焦点検出部によって検出された焦点調節状態とに基づいて、前記複数の焦点検出位置の中から少なくとも一つの前記焦点検出位置を選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記焦点検出位置の焦点調節状態に基づいて、前記結像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節制御部とを含むことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項７】
請求項６に記載された焦点調節装置を含むことを特徴とする撮影装置。
【請求項８】
請求項７に記載された撮影装置であって、
前記撮像部の出力を用いて測光を行う測光部と、
記録する画像を撮影する撮影部とを含むことを特徴とする撮影装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載された撮影装置であって、
前記結像光学系を有するレンズ鏡筒を着脱可能であることを特徴とする撮影装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、追尾装置、焦点調節装置および撮影装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
請求項１の発明による追尾装置は、第１時刻に第１画像を撮像し、前記第１時刻より後の第２時刻に第２画像を撮像する撮像部と、前記第１画像のうち追尾対象となる像の一部に対応する基準情報を記憶する記憶部と、前記記憶部により記憶された前記基準情報と、前記第２画像の所定範囲に含まれる部分画像との相関を演算することにより、前記追尾対象を追尾する演算を行なう追尾演算部と、前記追尾演算部の演算結果に基づいて、前記追尾対象の位置を決定する決定部とを含み、前記追尾演算部は、前記部分画像が前記所定範囲の中央にあるとき、前記部分画像が前記所定範囲の周辺にあるときよりも前記基準情報との相関が高くなるように演算を行うことを特徴とする。
請求項３の発明による追尾装置は、第１時刻に第１画像を撮像し、前記第１時刻より後の第２時刻に第２画像を撮像する撮像部と、前記第１画像のうち追尾対象となる像の一部に対応する基準情報を記憶する記憶部と、前記記憶部により記憶された前記基準情報と、前記第２画像の所定範囲に含まれる部分画像との相関を演算することにより、前記追尾対象を追尾する演算を行なう追尾演算部と、前記追尾演算部の演算結果に基づいて、前記追尾対象の位置を決定する決定部とを含み、前記追尾演算部は、前記部分画像が焦点検出エリアから近いとき、前記部分画像が前記焦点検出エリアから遠いときよりも前記基準情報との相関が高くなるように演算を行うことを特徴とする。
請求項４の発明による追尾装置は、第１時刻に第１画像を撮像し、前記第１時刻より後の第２時刻に第２画像を撮像する撮像部と、前記第１画像のうち追尾対象となる像の一部に対応する基準情報を記憶する記憶部と、前記記憶部により記憶された前記基準情報と、前記第２画像の所定範囲に含まれる部分画像との相関を演算することにより、前記追尾対象を追尾する演算を行なう追尾演算部と、前記追尾演算部の演算結果に基づいて、前記追尾対象の位置を決定する決定部とを含み、前記追尾演算部は、前記部分画像が前記第２画像の中央にあるとき、前記部分画像が前記第２画像の中央にないときよりも前記基準情報との相関が高くなるように演算を行うことを特徴とする。
請求項６の発明による焦点調節装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載された追尾装置と、結像光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対して前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、前記決定部によって決定された前記追尾対象の位置と前記焦点検出部によって検出された焦点調節状態とに基づいて、前記複数の焦点検出位置の中から少なくとも一つの前記焦点検出位置を選択する選択部と、前記選択部により選択された前記焦点検出位置の焦点調節状態に基づいて、前記結像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節制御部とを含むことを特徴とする。
請求項７の発明による撮影装置は、請求項６に記載された焦点調節装置を含むことを特徴とする。