JP2016092486A

JP2016092486A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2016092486A
Application number: JP2014221841A
Authority: JP
Inventors: 清孝向後; Kiyotaka Kogo
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】本発明の目的は、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることにある。
【解決手段】本発明の撮像装置は、光量調整用絞りを有するレンズ部と、画像信号を出力する撮像部と、非線形処理を施さない画像信号から輪郭信号を生成するＤＴＬ用信号生成部と、画像信号から映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

従来、夜間・暗闇等で暗い領域と屋外照明等の明るい領域に被写体が存在している場合、撮像装置が低輝度側の被写体に露光度合いを合わせるためレンズ絞りを開放寄りに制御した場合、高輝度側の被写体の信号レベルが飽和し、白飛びした状態になる。

先行技術文献としては、例えば、特許文献１に、画像の階調を処理するとともに、その画像に対して他の視覚的効果を付与する処理も行うことにより、より多様な効果を画像に付与する発明が開示されている。

特開２０１２−２４７８７３号公報

本発明の目的は、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることにある。

本発明の撮像装置は、光量調整用絞りを有するレンズ部と、画像信号を出力する撮像部と、非線形処理を施さない画像信号から輪郭信号を生成するＤＴＬ用信号生成部と、画像信号から映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、撮像部は電子増倍型撮像素子と電子増倍率制御手段を有し、電子増倍型撮像素子の電子増倍率制御手段の制御電圧に応じて輪郭強調信号を生成することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、レンズ絞り制御信号生成部は、低輝度被写体に合わせてレンズ絞り制御信号を生成することを特徴とする。

本発明によれば、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることができる。

本発明の一実施例である撮像装置を説明するためのブロック図である。本発明の一実施例である撮像装置の信号処理部を説明するための図である。本発明の一実施例である撮像装置の動作を説明するための画面図である。本発明の一実施例である撮像装置の映像信号特性を説明するための図である。ＤＴＬ信号生成用輝度信号値とＤＴＬ信号値の相関関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態の撮像装置について図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例である撮像装置を説明するためのブロック図である。
図１において、撮像装置３１は、撮像部３２と信号処理部３３で構成されており、レンズ部３０を装着することができる。

撮像部３２は、例えば、単板可視光素子のＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）が用いられ、画像信号であるＲＡＷデータが出力される。
信号処理部３３は、輪郭信号を生成するＤＴＬ（Detail）用信号生成部３４と、映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部３５と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部１０９と、所定のフォーマットの出力信号に変換する映像信号出力部３７と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部３６で構成されている。
レンズ部３０の光量調整用絞りは、レンズ絞り制御信号生成部３６から出力されるレンズ絞り制御信号により制御される。
なお、ＤＴＬ用信号生成部３４は、撮像部３２から出力された画像信号に対してγ補正、ニー、クリップ等の圧縮処理を施さない信号から輪郭信号を生成する。

次に、信号処理部３３の詳細な構成について図２を用いて説明する。
図２は本発明の一実施例である撮像装置の信号処理部を説明するための図である。
図２において、信号処理部３３は、図１と同様に、輪郭信号を生成するＤＴＬ（Detail）用信号生成部３４と、映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部３５と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部１０９と、所定のフォーマットの出力信号に変換する映像信号出力部３７と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部３６で構成されている。
撮像部３２から出力されたＲＡＷデータは、ＤＴＬ用信号生成部３４のＹ（輝度）信号生成部１０１と、映像出力用信号生成部３５の色分離補間部１０３に入力される。

ＤＴＬ用信号生成部３４において、Ｙ信号生成部１０１は、入力されたＲＡＷ信号を分離し、時系列で補間するためのＬＰＦ（Low Pass Filter）部１０１ａにより補色信号Ｍｇ(Magenta)、Ｇ(Green)、Ｃｙ(Cyan)、Ｙｅ(Yellow)を４系統生成し、該４系統の補色信号からＹ輝度信号を演算処理部１０１ｂで（式１）により生成する。
Ｙ＝ｍ１＊Ｍｇ＋ｍ２＊Ｇ＋ｍ３＊Ｃｙ＋ｍ４＊Ｙｅ・・・（式１）
なお、ｍｉ（ｉ＝１、２、３、４）はＹ＝２＊Ｒ＋３＊Ｇ＋２＊Ｂに相当する係数であり、Ｍｇ＝Ｂ(Blue)＋Ｒ(Red)、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂ、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｇである。
Ｙ信号生成部１０１ではγ補正処理及び、ニークリップ処理等の圧縮処理は一切行わない、すなわち、非線形処理を施さない状態でＹ信号を生成する。
ＨＰＦ（High Pass Filter）部１０２は、Ｙ信号生成部１０１から出力されたＤＴＬ生成用Ｙ信号を時間軸微分して輪郭信号（以下、ＤＴＬ信号と称する）を生成する。

映像出力用信号生成部３５において、色分離補間部１０３は、１系統のＲＡＷ信号データが原色のＲ、Ｇ、Ｂであれば３系統に分離し、補色のＭｇ、Ｇ、Ｃｙ、Ｙｅであれば４系統に分離し、Ｒ，Ｇ，Ｂに変換して、増幅部１０４と露光用Ｙ信号生成部１０６に出力する。

露光用Ｙ信号生成部１０６は色分離補間部１０３から出力された一方のＲ，Ｇ，Ｂ信号から露光制御用のＹ信号を生成し、ゲート部１０７は測光エリア内で積分された輝度データを１フレーム毎に検出し、ＣＰＵ部１０８は所定の輝度値になるようにレンズ絞り制御信号をレンズ部３０に出力する。

色分離補間部１０３から出力されたもう一方のＲ，Ｇ，Ｂ信号は、増幅部１０４で所定レベルに増幅され、γ処理部１１０で非線形処理され、ニークリップ処理部１１１で高輝度領域の圧縮処理が行われてＲ’，Ｇ’，Ｂ’信号となり、色差マトリクス部１０５に入力される。
色差マトリクス部１０５は、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’信号から本線用輝度信号（Ｙ信号（本線））と、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成し、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号からＣ（Chroma、クロマ）信号を生成する。

重畳部１０９は、Ｙ信号（本線）にＤＴＬ信号を重畳したＹ出力を蓄積・ＤＮＲ（Digital Noise Reduction）部１１２に出力する。

映像信号出力部３７において、Ｙ出力とＣ信号は、蓄積・ＤＮＲ部１１２でノイズ低減処理が行われ、コントラストを補正する暗部補正処理部１１５で階調補正処理が行われ、電子ズーム（デジタルズーム）処理部１１６で所定の画角に調整され、ＰＩ（Progressive scan to Interlaced scan）変換部１１９で６０ｐ（Progressive scan）を６０ｉ（Interlaced scan）に変換され、ＯＳＤ（On the Screen Display）重畳部１２０で文字信号が重畳され、映像出力フォーマット変換部１２１で所定の映像出力フォーマットに変換すると共にＴＶ同期信号生成部１２２により生成された同期信号を重畳して外部にＹｏｕｔ，Ｃｏｕｔとして出力される。

なお、ＤＤＲ２（Double-Data-Rate2）メモリ部１１４とＤＤＲ（Double-Data-Rate）ドライバ部１１３は、蓄積・ＤＮＲ部１１２の機能を補助するためのメモリおよびメモリ用ドライバである。
また、ＤＤＲ２メモリ部１１８とＤＤＲドライバ部１１７は、電子ズーム処理部１１６の機能を補助するためのメモリおよびメモリ用ドライバである。

（実施例１）
次に、本発明の一実施例である撮像装置の動作について図３を用いて説明する。
図３は本発明の一実施例である撮像装置の動作を説明するための画面図である。
図３（Ａ）は、例えば、夜間等に照明装置２０で照明された範囲１３内の高輝度領域の被写体（侵入者）１４と、暗部の低輝度領域の被写体（侵入者）１２を撮像装置３１で撮影した本線映像（Ｙ信号）のみ（ＤＴＬ信号を重畳していない映像信号）の画像１１を図示していない表示装置に表示した画面図であり、被写体１４がある程度見えるが、被写体１２が暗すぎて見えない状態を示している。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態において、レンズ部３０に対してＢＬＣ（Back Light Control、逆光補正制御）露光制御した状態を示している。
図３（Ｂ）の画像１５は、ＢＬＣ露光制御により、被写体１６がある程度見えるようになったが、被写体１７が白く飽和して見えない状態を示している。

図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の状態において、重畳部１０９でＹ（本線）信号に輪郭信号（ＤＴＬ信号）を重畳した状態を示している。
図３（Ｃ）の画像１１は、被写体１４がある程度見えるが、被写体１２が暗すぎて見えない状態を示している。

図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）の状態において、レンズ部３０に対してＢＬＣ露光制御した状態を示している。
図３（Ｄ）の画像１８は、被写体１６がある程度見えるようになったが、被写体１９が白く飽和して見えない状態であることは変わらないが輪郭信号が重畳されているため、視認することが可能となる。

（実施例２）
次に、撮像部に電子増倍型撮像素子を使用した場合の一実施例について図４を用いて説明する。
図４は本発明の一実施例である撮像装置の映像信号特性を説明するための図である。
図４において、横軸は電子増倍型撮像素子に入力する電子増倍率制御電圧であり、縦軸は電子増倍型撮像素子の映像出力レベルである。
縦軸は、レベル順に、定格出力レベル４１、ニーポイント４２、映像クリップレベル４３である。
４５は、γ・ニー補正ＯＮ（クリップ処理あり）の本線輝度信号値のクリップレベルである。
４６は、γ・ニー補正ＯＦＦ（クリップ処理なし）のＤＴＬ信号生成用輝度信号の最大値である。

本線輝度信号４８は信号レベルが圧縮およびクリップされることで映像クリップレベル４３より高くならないことに対し、ＤＴＬ信号生成用輝度信号４７はクリップされない（非圧縮）ため、高輝度領域では本線輝度信号４８とＤＴＬ信号生成用輝度信号４７のレベル差が顕著となる。
特に、定格レベルから輝度信号上限をクリップするレベルの範囲内に急激に電子増倍率が増加する範囲４４が存在するとき、圧縮と非圧縮のレベル差が広がり、本線輝度信号が飽和した状態で本発明によるＤＴＬ成分信号が際立つ度合いが顕著になる。

次に、ＤＴＬ信号生成用輝度信号値とＤＴＬ信号値の関係について、図５を用いて説明する。
図５は、ＤＴＬ信号生成用輝度信号値とＤＴＬ信号値の相関関係を示す図である。
図４に示すように、電子増倍型撮像素子の映像信号は非線形であり、所定の電子増倍率制御電圧以上になると急激に映像信号レベルが増加する（増加率が上昇）特性を有する。
特に、図４に示すような映像信号レベルが急激に増加する範囲（印加する入力電圧を上げた際の入力電圧に対する信号レベル変化率及びその上昇分が共に正である区域）４４が定格レベル以上であるとき、図３に示すように、本線映像用のＹ信号はγ処理部１１０及び、ニー圧縮・クリップ処理部１１１を経たＲＧＢ信号（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を色差マトリクス部１０５で演算処理により生成しているため、本線映像用のＹ信号レベルはγ処理部１１０及び、ニークリップ処理部１１１でニーポイントからクリップレベルまでの範囲内に圧縮されてしまう。

従って、図５に示すようにＤＴＬ信号成分と生成元となるＹ信号の信号値の相関関係は線形であるため、本線映像用のＹ信号からＤＴＬ信号を生成するとＤＴＬ信号自体も圧縮されてしまい、白飛びした領域に存在する被写体の輪郭成分の視認性が低下する。これに対し、Ｙ信号生成部１０１により生成したＹ信号からＤＴＬ信号を生成するとＤＴＬ信号自体も圧縮されないため、飽和して見えない被写体でも重畳された輪郭信号により視認が可能となる。

発明の一実施例である撮像装置は、上述より、夜間・暗闇等の低輝度領域と逆光となる照明及照明が照射された高輝度領域が混在する撮像領域において、露光制御により白飛びしたことにより困難になっていた被写体（侵入者）等の検出が容易になる。

上述の一実施例では、単板撮像素子を用いた場合について説明したが、撮像素子を３枚あるいは４枚以上を用いた撮像装置にも適用できる。

本発明の実施形態である撮像装置は、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることができる。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。

１１：撮像領域、１２：人物（被写体）、１３：高輝度領域、１４：人物（被写体）、１５：撮像領域、１６：人物（被写体）、１７：人物（被写体）、１８：撮像領域、１９：人物（被写体）の輪郭信号、２０：照明装置、１０１:Ｙ信号生成部、１０１ａ：ＬＰＦ部、１０１ｂ：演算処理部、１０２：ＨＰＦ分、１０３：色分離補間処理部、１０４：増幅部、１０５：色差マトリクス部、１０６：露光用Ｙ信号生成部、１０７：ゲート部、１０８：ＣＰＵ部、１０９：重畳部、１１０：γ補正部、１１１：ニークリップ処理部、１１２：蓄積・ＤＮＲ処理部、１１３：ＤＤＲドライバ部、１１４：ＤＤＲ２メモリ部、１１５：暗部補正処理部、１１６：電子ズーム処理部、１１７：ＤＤＲドライバ部、１１８：ＤＤＲ２メモリ部、１１９：ＰＩ変換部、１２０：ＯＳＤ重畳部、１２１：フォーマット変換部、１２２：ＴＶ同期信号生成部、３０：レンズ部、３１：撮像装置、３２：撮像部、３３：信号処理部、３４：ＤＴＬ用信号生成部、３５：映像出力用信号生成部、３６：レンズ絞り制御信号生成部、３７：映像信号出力部、４１：定格出力レベル、４２：ニーポイント、４３：映像クリップレベル、４４：電圧範囲、４５：γ・ニー補正ＯＮ、４６：γ・ニー補正ＯＦＦ、４７：ＤＴＬ信号生成用輝度信号、４８：本線輝度信号。

Claims

光量調整用絞りを有するレンズ部と、
画像信号を出力する撮像部と、
非線形処理を施さない画像信号から輪郭信号を生成するＤＴＬ用信号生成部と、
画像信号から映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部と、
レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部と、
前記映像出力用信号に前記輪郭信号を重畳する重畳部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像部は電子増倍型撮像素子と電子増倍率制御手段を有し、
前記電子増倍型撮像素子の前記電子増倍率制御手段の制御電圧に応じて輪郭信号を生成することを特徴とする撮像装置。
請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
前記レンズ絞り制御信号生成部は、低輝度被写体に合わせてレンズ絞り制御信号を生成することを特徴とする撮像装置。