JP2004289276A

JP2004289276A - テレビジョンカメラ

Info

Publication number: JP2004289276A
Application number: JP2003076125A
Authority: JP
Inventors: Takashi Oyama; 貴大山
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】ガラス板越しや霧がかかった状態で撮影しても被写体が鮮明に撮影できるようにしたテレビジョンカメラを提供すること。
【解決手段】最大値検出部５とエリア毎平均値演算部６、最低値検出部７により被写体の一番暗い部分の映像信号レベルを検出して最低レベルＬとし、これを補正値算出部９で基準値Ｓと比較して補正信号Ｃとし、これを減算回路２、３、４により映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１から減算し、適切なレベルまで映像信号レベルを下げて被写体のコントラストが回復されるようにしたもの。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３色分解方式のカラーテレビジョンカメラに係り、特に広いダイナミックレンジが要求される場合に好適なカラーテレビジョンカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョンカメラでガラス板越しに撮影したり、霧がかかった状態で撮影したりすると、被写体が霞んでしまい、形状や色彩に関する情報が曖昧になって、画面全体が白っぽくなってしまう。
【０００３】
一方、テレビジョンカメラでは、広いダイナミックレンジを得るため、映像信号の高輝度部分を圧縮処理していることが多いが、この場合、上記の撮影条件のもとで画面全体が白っぽくなったとすると、映像信号のレベルが高輝度方向にシフトしてしまうので、圧縮処理のため階調が低下し、この結果、霞んでいる被写体はコントラストが低下して見え難くなってしまう。
【０００４】
また、テレビジョンカメラの場合、出力される映像信号の色情報は、プリズムなどにより分光された３種の光を電気信号に変換した後のレベル差で表現されるため、各映像信号の階調が減少すると、画像の色が薄くなってしまうので、やはり被写体のコントラストが低下し、この結果、更に見え難くなってしまうことになる。
【０００５】
ところで、このような場合、従来技術では、フレア補正が適用されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３５６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、ガラス越し撮影や霧がかかった状態での撮影について配慮がされておらず、このような撮像条件下での画像品質の保持に問題があった。
【０００８】
すなわち、従来技術が補正の対象としているのは、あくまでもフレアだけであり、従って、上記した撮像条件のもとでは画像品質の保持に問題が生じてしまうのである。
【０００９】
本発明の目的は、ガラス越しや霧がかかった状態で撮影しても被写体が鮮明に撮影できるようにしたテレビジョンカメラを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、映像信号の高輝度部分を圧縮処理してダイナミックレンジの拡大を得るようにしたカラーテレビジョンカメラにおいて、映像信号の赤色成分と緑色成分と青色成分のレベルをそれぞれフレーム期間毎に比較して最大値を示した色成分の映像信号を検出する手段と、前記最大値を示した色成分の映像信号を１フレーム毎に取り込み、１フレーム画面を複数のエリアに分割し、各エリア毎に信号レベルの平均値を演算する手段と、前記各エリア毎の信号レベルの平均値を比較して最低値を検出する手段と、前記最低値を予め設定してある基準値と比較し、前記最低値の前記基準値を越えたレベルを補正信号として検出する手段とを設け、前記映像信号の赤色成分と緑色成分と青色成分のそれぞれから前記補正信号を減算してから前記高輝度部分の圧縮処理を施すようにして達成される。
【００１１】
このとき、前記基準値が特定の被写体を撮像しているときの前記最低値により設定されるようにしても、上記目的が達成できる。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明によるテレビジョンカメラについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態で、ここで、このテレビジョンカメラの基本的な部分はカラー撮像ヘッド１で、これは、色分解光学系（プリズム）と、Ｒ（赤）色用とＧ（緑）色用、それにＢ（青）色用の各撮像素子を備えている。
【００１４】
そして、このカラー撮像ヘッド１から出力された被写体像の赤色成分からなる映像信号Ｒ１と緑色成分からなる映像信号Ｇ１、それに青色成分からなる映像信号Ｂ１は、まず、各々の色信号用の減算回路２、３、４に入力される。
【００１５】
そして、これら減算回路２、３、４により補正信号Ｃ（後述）が減算され、赤色成分の映像信号Ｒ２、緑色成分の映像信号Ｇ２、青色成分の映像信号Ｂ２となって、図示してないプロセス回路などに供給され、ここで上記したダイナミックレンジ拡大のための高輝度部分圧縮処理などが施されるようになっている。
【００１６】
このとき各減算回路２、３、４から出力された映像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２は、１フレーム分づつ最大値検出部５に入力され、ここで、まず、映像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２のうちで１フレーム期間中に最大のレベル（ピーク値）を持つものが１フレーム毎に映像信号Ｍとして選択され、これがエリア毎平均値演算部６に、同じく１フレーム単位で供給される。
【００１７】
エリア毎平均値演算部６は、映像信号Ｍ（映像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の中の何れか）を順次１フレーム分づつ入力し、１フレーム画面を複数個、例えばｎ個のエリアに分割し、各エリアの中の信号レベルの平均値Ａ（Ａ１〜Ａｎ）を各エリア毎に演算し、１フレーム分づつ最低値検出部７に供給する。
【００１８】
最低値検出部７は、入力された１フレーム分の平均値Ａ（Ａ１〜Ａｎ）を相互に比較し、その中で一番低いレベルを示しているエリアの信号レベルを検出し、これを最低レベルＬとして補正値算出部９の一方の入力に供給する。このとき補正値算出部９の他方の入力には、基準レベル発生部８から予め設定してある所定の基準値Ｓが供給されている。
【００１９】
そこで、最低値検出部７から供給された最低レベルＬは、補正値算出部９で基準値Ｓと比較され、ここで最低レベルＬが基準値Ｓを越えたレベルからなる補正信号Ｃ（＝Ｌ−Ｓ）が１フレーム毎に演算され、これが減算回路２、３、４に入力され、この結果、映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１から補正信号Ｃが減算された映像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２が得られることになる。
【００２０】
そして、これらの映像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２によれば、ガラス越し撮影や霧がかかった状態で運用しても、被写体が白っぽくなることはなく、鮮明な画像を得ることができるのであるが、以下、その理由について説明する。
【００２１】
上記したように、高輝度部分を圧縮処理してダイナミックレンジを広くしているテレビジョンカメラでガラス板越しに撮影したり、霧がかかった状態で撮影したとき、被写体のコントラストが低下して見え難くなってしまうのは、画面全体が白っぽくなって映像信号のレベルが高輝度方向にシフトした結果、圧縮処理により階調が抑えられてしまうためである。
【００２２】
そこで、このような理由によるコントラストの低下を抑えるためには、画面全体が白っぽくなったことにより現れる映像信号レベルの高輝度方向へのシフトを抑えてやればよい。
【００２３】
ここで、上記実施形態において、最低値検出部７から出力される最低レベルＬについてみると、これは被写体の一番暗い部分の映像信号レベルに相当するものとみなすことができる。
【００２４】
そこで、この最低レベルＬを映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１から減算してやれは、映像信号レベルの高輝度方向へのシフト分が除かれるので、コントラストの低下が抑えられる筈であるが、このとき被写体の一番暗い部分の映像信号レベルは、画面全体が白っぽくなっていなくても、或る程度のレベルになる。
【００２５】
そこで、上記実施形態では、最低レベルＬをそのまま映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１から減算するのではなく、最低レベルＬに基準値Ｓを設定し、最低レベルＬが基準値Ｓを越えたレベルの補正信号Ｃを減算するようにしたものである。
【００２６】
従って、この実施形態によれば、画面全体が白っぽくなった場合、その程度に応じて適切なレベルまで映像信号レベルを下げることができ、コントラスト低下により被写体が見え難くなってしまうのを抑えることができる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態について説明すると、まず、図２は、本発明の第２の実施形態で、図において、時定数回路１０は、補正値算出部９から出力される補正信号Ｃの変化を緩和し、変化が緩和された補正信号Ｔを減算回路２、３、４に供給する働きをするものであり、その他は、図１の第１の実施形態と同じである。
【００２８】
ここで、上記した図１の実施形態では特に説明しなかったが、補正値算出部９から出力される補正信号Ｃはフレーム期間単位で次々に更新されるので、被写体が変った場合などには補正信号Ｃが大きくステップ状に変化し、このままでは画像の状態が急激に変化する場合がある。
【００２９】
ここで、この図２に示した実施形態によれば、時定数回路１０が設けられ、補正信号Ｃの変化が緩和されているので、補正信号Ｃが大きくステップ状に変化した場合でも画像が過渡的に変化する虞れをなくすことができる。
【００３０】
ところで、以上の図１と図２で説明した実施形態は、何れも減算回路２、３、４の出力である映像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を取り込んで補正信号Ｃを生成し、減算回路２、３、４の入力に戻すようにしたフィードバック制御方式で本発明を実施したものであるが、本発明はフィードフォワード制御方式により実施してもよい。
【００３１】
ここで、図３は、本発明の第３の実施形態で、これは、図１の実施形態をフィードフォワード制御方式で実施したものに相当し、次に図４は本発明の第４の実施形態で、これは、図２の実施形態をフィードフォワード制御方式で実施したものに相当する。
【００３２】
従って、これら図３と図４の実施形態は、それぞれ図１と図２の実施形態と構成要素は同じであり、減算回路２、３、４の前でカラー撮像ヘッド１から出力された映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を取り込んで補正信号Ｃを生成し、これを減算回路２、３、４の入力に映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１と一緒に入力するようにした点が異なっているだけである。
【００３３】
従って、これら図３と図４の実施形態によっても、図１と図２の実施形態と同等の動作が得られ、この結果、同等の作用効果が得られるものであることは明らかであるから、詳しい説明は割愛する。
【００３４】
ところで、以上の説明から容易に理解されるように、本発明の実施形態では、基準レベル発生部８から出力される基準値Ｓをどのように設定するかが大切な要件となる。
【００３５】
ここで、この基準値Ｓの設定については、実際にテレビジョンカメラで撮影しながら適切な画像が得られるように調整してやればよいが、この場合、設定に多少の熟練を要する。
【００３６】
ここで、図５は、本発明の第５の実施形態で、これは、最低値検出部７の出力を所定のタイミングでサンプリングし、それを基準レベル発生部８の基準値Ｓとして設定するように構成したものであり、その他の構成は、図１の実施形態と同じである。
【００３７】
このときの所定のタイミングとは、例えばテストパターンを被写体とし、標準的な撮像条件のもとで撮影したときのことで、このときの最低値検出部７の出力を基準値Ｓとして取り込んで設定することにより、撮像環境に適した設定が容易に得られることになる。
【００３８】
ここで、この図５では、図１に適用した場合について説明したが、他の実施形態、すなわち図２と図３、それに図４の実施形態にも同様に適用することができるのは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス越しや霧がかかった状態で撮影しても鮮明に被写体を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるテレビジョンカメラの第１の実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明によるテレビジョンカメラの第２の実施形態を示すブロック構成図である。
【図３】本発明によるテレビジョンカメラの第３の実施形態を示すブロック構成図である。
【図４】本発明によるテレビジョンカメラの第４の実施形態を示すブロック構成図である。
【図５】本発明によるテレビジョンカメラの第５の実施形態を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１カラー撮像ヘッド
２、３、４減算回路
５最大値検出部
６エリア毎平均値演算部
７最低値検出部
８基準レベル発生部
９補正値算出部
１０時定数回路

Claims

映像信号の高輝度部分を圧縮処理してダイナミックレンジの拡大を得るようにしたカラーテレビジョンカメラにおいて、
映像信号の赤色成分と緑色成分と青色成分のレベルをそれぞれフレーム期間毎に比較して最大値を示した色成分の映像信号を検出する手段と、
前記最大値を示した色成分の映像信号を１フレーム毎に取り込み、１フレーム画面を複数のエリアに分割し、各エリア毎に信号レベルの平均値を演算する手段と、
前記各エリア毎の信号レベルの平均値を比較して最低値を検出する手段と、
前記最低値を予め設定してある基準値と比較し、前記最低値の前記基準値を越えたレベルを補正信号として検出する手段とを設け、
前記映像信号の赤色成分と緑色成分と青色成分のそれぞれから前記補正信号を減算してから前記高輝度部分の圧縮処理を施すように構成したことを特徴とするテレビジョンカメラ。
請求項１に記載のテレビジョンカメラにおいて、
前記基準値が特定の被写体を撮像しているときの前記最低値により設定されることを特徴とするテレビジョンカメラ。