(57)【要約】【課題】動きのある被写体についてブレの少ない鮮明な画像を記録することが可能な映像記録装置を提供する。【解決手段】映像信号処理部１２０は、撮像時刻が異なる複数フレームの映像信号に基づいてオプティカルフローを検出するオプティカルフロー検出手段１２１を備え、このオプティカルフロー検出手段で検出されたオプティカルフローのフローベクトルの大きさにほぼ比例するようにシャッタ手段１１３のシャッタスピードを制御し、かつ光電変換手段１１４に対する露光量がほぼ一定になるように絞り手段１１２の絞り値を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を結像させるレンズ、前記レンズによって結像された被写体像を光電変換する光電変換手段、前記光電変換手段に対する入射光量を調節する絞り手段及び露光時間を調節するシャッタ手段を有するカメラ部と、前記光電変換手段で光電変換して得られた電気信号を映像信号に変換して出力するとともに、前記電気信号に基づいて前記絞り手段及び前記シャッタ手段を制御する映像信号処理部と、前記映像信号処理部から出力された前記映像信号を記録する映像記録部とを備えた映像記録装置において、
前記映像信号処理部は、撮像時刻が異なる複数フレームの前記映像信号に基づいてオプティカルフローを検出するオプティカルフロー検出手段を備え、
検出された前記オプティカルフローのフローベクトルの大きさに応じて前記シャッタ手段のシャッタスピードを制御し、かつ、前記光電変換手段に対する露光量がほぼ一定になるように前記絞り手段の絞り値を制御することを特徴とする映像記録装置。
【請求項２】
前記映像信号処理部は、前記フローベクトルの増大に応じて前記シャッタ手段のシャッタスピードを階段状に増加させることを特徴とする請求項１に記載の映像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラなどの映像記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラなどの映像記録装置は、適切な露光状態を得るように、撮像光学系の入射光量を変える絞り機構（アイリス）及び露光（以下、露光を露出ともいう）時間を変えるシャッタを自動で制御する自動露出制御（Auto Exposure）機能を備えている。この自動露出制御機能により、撮影者は複雑な操作をすることなく安定かつ良好な映像を取得することができる。
【０００３】
ビデオカメラで動画を撮影する場合、撮影状況や撮影環境が時々刻々と変化するため、それらの変化に追従して露出制御を行う必要がある。例えば、シャッタスピードを任意に設定した場合には、適切な露光量を得るために絞り機構の絞り値を変化させて露出制御を行う。一方、絞り機構の絞り値を変化させずにシャッタスピードを変化させて露出制御を行う方法も提案されている。
【０００４】
また、下記の特許文献１には、撮像信号のゲインを自動的に調節するＡＧＣゲイン機能を備えた映像記録装置において、被写体の輝度が所定のレベルより低い場合には、ＡＧＣゲイン機能を用いず、シャッタスピードを変化させて露出制御を行う方法が提案されている。これにより、撮影者は、様々な撮影状況、撮影環境に応じて、従来の映像記録装置に比べてより細やかな露出制御を行うことができる。
【特許文献１】特許第３２６２３４８号公報（段落００１０、００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の映像記録装置は、被写体の動きに応じた露出制御を行っていないため、例えば、高速で移動する列車や自動車から風景を撮影した場合、一方向へ流れたような映像となる。この場合、撮影映像の前後２枚のフレーム間でオプティカルフローが発生している。また、撮影映像の１枚のフレーム内においても被写体が露光時間内で移動した分だけ流れた画像、すなわちブレた画像として記録される。映像再生時に画像の詳細を確認するために一時停止あるいはスロー再生を行うことがあるが、１枚のフレーム内で被写体にブレがあると、画像の詳細を確認することは困難である。
なお、オプティカルフローとは、画像中の注目点がどの方向にどれだけ移動しているかを表す速度ベクトルである。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、動きのある被写体についてブレの少ない鮮明な画像を記録することが可能な映像記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、被写体を結像させるレンズ、前記レンズによって結像された被写体像を光電変換する光電変換手段、前記光電変換手段に対する入射光量を調節する絞り手段及び露光時間を調節するシャッタ手段を有するカメラ部と、前記光電変換手段で光電変換して得られた電気信号を映像信号に変換して出力するとともに、前記電気信号に基づいて前記絞り手段及び前記シャッタ手段を制御する映像信号処理部と、前記映像信号処理部から出力された前記映像信号を記録する映像記録部とを備えた映像記録装置において、
前記映像信号処理部は、撮像時刻が異なる複数フレームの前記映像信号に基づいてオプティカルフローを検出するオプティカルフロー検出手段を備え、検出された前記オプティカルフローのフローベクトルの大きさに応じて前記シャッタ手段のシャッタスピードを制御し、かつ、前記光電変換手段に対する露光量がほぼ一定になるように前記絞り手段の絞り値を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、映像信号処理部が撮像時刻の異なる複数フレームの映像信号に基づいてオプティカルフローを検出し、検出されたオプティカルフローのフローベクトルの大きさに応じてシャッタ手段のシャッタスピードを制御し、かつ、光電変換手段に対する露光量がほぼ一定になるように絞り手段の絞り値を制御するので、動きのある被写体についてブレの少ない鮮明な画像を記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る映像記録装置の一実施の形態の構成を示すブロック図であり、動画として被写体像の映像信号を得るデジタルビデオカメラを例示している。図１において、映像記録装置１００は、被写体を撮影して被写体像の電気信号を出力するカメラ部１１０と、このカメラ部１１０から出力される電気信号を入力し、映像信号に変換して出力するとともに、カメラ部１１０の露光状態を制御する映像信号処理部１２０と、この映像信号処理部１２０から出力される映像信号を記録する映像記録部１３０とを備えている。
【００１０】
このうち、カメラ部１１０は、レンズ群１１１、絞り手段１１２、シャッタ手段１１３及び光電変換手段１１４を備えている。ここで、レンズ群１１１は光学レンズとそれを駆動するレンズ駆動装置とで構成されている。絞り手段１１２は入射光量を調節するための絞り機構であり、レンズ群１１１によって得られた被写体像について適切な入射光量となるように制御される。シャッタ手段１１３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）の電子シャッタであり、ＣＣＤでの露光時間を可変制御して所望のシャッタスピードを設定する。光電変換手段１１４は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ（Complementaly MOS）などで構成され、レンズ群１１１、絞り手段１１２で結像された被写体像を光電変換し、得られた電気信号を映像信号処理部１２０に加える。
【００１１】
映像信号処理部１２０は、カメラ部１１０から出力された被写体像の電気信号をＡ／Ｄ変換し、例えば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−２符号化方式で圧縮を行って映像記録部１３０に加える。映像信号処理部１２０はこれらの処理を行う機能の他に、オプティカルフローを検出する機能、すなわちオプティカルフロー検出手段１２１を備えている。オプティカルフロー検出手段１２１は、画像の時空間微分の拘束方程式による条件からフローベクトルを推定する勾配法、あるいは画像のある大きさの領域に着目し、次フレームの画像中の相関が高い領域を検索してフローベクトルを検出するブロックマッチング法などの手法を用いてオプティカルフローを検出する。上述のように、オプティカルフローとは、画像中の注目点がどの方向にどれだけ移動しているかを表す速度ベクトルである。
【００１２】
図２はブロックマッチング法を用いたオプティカルフロー検出の例を示している。ここで、（ａ）に示す時刻Ｔのときの画像から任意領域（破線で囲まれた部分）を切り出し、（ｂ）に示す時刻Ｔ＋Δｔ（デジタルビデオカメラでは、Δｔ＝１／３０秒）の画像の探索範囲内から最も相関が高い領域（破線で囲まれた部分）を探索し、フローベクトルを求める。
【００１３】
映像信号処理部１２０は、オプティカルフロー検出手段１２１によりオプティカルフローが検出されるまで、周知の自動露出制御に従ってシャッタ手段１１３のシャッタスピード及び絞り手段１１２の絞り値を制御する。そして、オプティカルフロー検出手段１２１によりオプティカルフローが検出された後は、検出されたオプティカルフローのフローベクトルの大きさにほぼ比例するようにシャッタ手段１１３のシャッタスピードを制御し、かつ光電変換手段１１４に対する露光量がほぼ一定になるように絞り手段１１２の絞り値を制御する。例えば１／６０秒から１／１２０秒へ速くする。この場合、シャッタ手段１１３のシャッタスピードの可変範囲を複数の区間に分け、フローベクトルの増大に応じてシャッタスピードを階段状に増加させるようにしてもよい。また、シャッタスピードを速くすると被写体像の入射光量が減少するので、入射光量の減少分を補うように絞り手段１１２を制御して入射光量を増加させる。
【００１４】
図３はフローベクトル、シャッタスピード及び絞り値の関係を示す模式図である。この模式図に従って説明すると、例えば、デジタルビデオカメラのシャッタスピードが１／６０秒から１／４０００秒まで可変であるとき、検出されたフローベクトルの値が小さい場合は、シャッタスピードを１／６０秒に近づけ、検出されたフローベクトルの値が大きい場合は、シャッタスピードを１／４０００秒に近づけるようにする。また、決定されたシャッタスピードに対応するように絞り手段１１２の絞り値を小さくする。
【００１５】
映像記録部１３０は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ビデオテープなどの記録媒体であり、映像信号処理部１２０から出力された映像信号を記録する。
【００１６】
次に、図４のフローチャートを参照して、映像信号処理部１２０の詳細な動作について説明する。まず、ステップＳ１で映像記録装置１００が自動露出制御に従って被写体の撮影を開始すると、映像信号処理部１２０は、カメラ部１１０から得られた被写体像の電気信号をＡ／Ｄ変換し、オプティカルフロー検出手段１２１へ時刻Ｔの画像（Ｔ）を入力する。次に、ステップＳ２で映像信号処理部１２０は、カメラ部１１０から得られた被写体像の電気信号をＡ／Ｄ変換し、オプティカルフロー検出手段１２１へ時刻Ｔ＋Δｔの画像（Ｔ＋Δｔ）を入力する。次に、ステップＳ３で映像信号処理部１２０は、画像（Ｔ）と画像（Ｔ＋Δｔ）についてブロックマッチング法による演算処理を行う。次に、ステップＳ４で映像信号処理部１２０は、ステップＳ３における演算処理の結果からオプティカルフローベクトルを推定し、推定した値に対応する制御信号をシャッタ手段１１３に加える。次に、ステップＳ５でシャッタ手段１１３は、制御信号に従って光電変換手段１１４の電化蓄積時間、すなわちシャッタスピードを制御する。次に、ステップＳ６で、映像信号処理部１２０は、シャッタスピードを変えたことによる入射光量の変化分、すなわち露光時間の変化による入射光量の変化分を補うように絞り手段１１２の絞り値を決定し、絞り手段１１２を制御する。
【００１７】
なお、上記の実施の形態では、時刻Ｔの画像（Ｔ）と時刻Ｔ＋Δｔの画像（Ｔ＋Δｔ）の２つの画像に基づいてオプティカルフローを検出したが、時間が互いに異なる３つ以上の画像に基づいてオプティカルフローを検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る映像記録装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態を構成する要素がブロックマッチング法を用いてオプティカルフローを検出することを示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の動作を説明するために、フローベクトル、シャッタスピード及び絞り値の関係を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態を構成する要素の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１００  映像記録装置
１１０  カメラ部
１１１  レンズ群
１１２  絞り手段
１１３  シャッタ手段
１１４  光電変換手段
１２０  映像信号処理部
１２１  オプティカルフロー検出手段
１３０  映像記録部
【図１】
2009124249.tif 000003
【図２】
2009124249.tif 000004
【図３】
2009124249.tif 000005
【図４】
2009124249.tif 000006