JP2781936B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は映像信号処理装置に関
し、特に低照度時の画質の劣化を防止する映像信号処理
装置に関する。

【０００２】

【背景の技術】近年、一般家庭においてテレビドアホン
が広く普及している。テレビドアホンは屋内にハンドセ
ットを一体的に設けた親機を設け、屋外にはこの親機と
通信接続されるカメラなどの撮像装置を含む子機が設け
られる。このようなテレビドアホンでは、屋外の映像を
子機のカメラで撮影し、この撮影して得られた映像を屋
内の親機のモニタ画面に映し出すことことにより、屋内
にいる人が屋内にいながら屋外の状況や訪問者を確認す
ることができるという利点を有している。

【０００３】上述したテレビドアホンの子機の設置場所
としては、住宅などの玄関先の壁面や門柱などがある。
このような設置場所は、設置するための空間の制約およ
び位置の制約があり、それらの制約はまちまちであるた
め、必ずしも来訪者が子機のカメラの正面に立つことが
ない場合も多い。そのため、子機の設置時には、カメラ
の取付け角度を予め調整したり、またカメラの撮像アン
グルをモータなどで駆動するようにして、このモータを
室内の親機側からリモートコントロールするようにす
る。さらには、カメラのレンズに広角レンズを取付け、
来訪者がカメラの視野から外れることが起こりにくいよ
うにするなどの対応がなされている。

【０００４】また、夕方や夜間などの照明条件が極めて
悪い状況では、赤外線照明を行なうなどして、照明条件
の維持を図るように対応がなされていた。

【０００５】上述したように、来訪者を常にカメラの視
野内に捉えるようにするために、カメラに広角レンズを
取付けた場合は、カメラの視野が広くなる反面、来訪者
が映っているエリアが小さくなる。この状態では、室内
にいる人は通常の画面では来訪者の確認が極めて困難と
なるので、撮像した画像のうち、来訪者が映っているエ
リアの画像のみを拡大して抽出し表示することでこの困
難性への対応がなされていた。

【０００６】図４は、本発明の背景のテレビドアホンの
概略構成図である。図４においてテレビドアホンは、来
訪者を撮像し、その映像信号をモニタ部へ導出して遠隔
においても来訪者を識別できるように構成される。

【０００７】図においてテレビドアホンは、広角レンズ
１、広角レンズ１を介して来訪者を撮像し映像信号ＡＳ
１を導出するカメラ２、映像信号ＡＳ１を入力し、応じ
てデジタル信号に変換してデジタル信号ＤＳ１を出力す
るＡ／Ｄ変換回路３、デジタル映像信号ＤＳ１を入力
し、外部から与えられる拡大要求信号Ｓ１および拡大領
域指定信号Ｓ２に基づいて信号ＤＳ１のうち拡大が所望
される領域に相当する信号を、デジタル映像信号ＤＳ２
にして導出する拡大領域抽出回路６、ラインメモリ８、
画像メモリ１０、画素補間回路１３、拡大要求信号Ｓ１
の入力に応じてその信号入力側を切換える切換回路１
４、およびＤ／Ａ変換回路１５を含む。

【０００８】ラインメモリ８は画像メモリ１０に関連し
て設けられ、画像メモリ１０におけるカメラ２からの信
号の書込みタイミングと、次段に接続される画素補間回
路１３への信号の読出しタイミングとのずれを緩衝する
ために設けられる一種のバッファメモリである。

【０００９】画像メモリ１０は、拡大領域抽出回路６が
能動化されることに応じて、そこにデータが読書きされ
るメモリであり、後述するように１／４フィールド分の
メモリ容量を有する。

【００１０】画素補間回路１３は、前段の画像メモリ１
０から読出されるデジタル映像信号を入力し、応じて隣
接する画素同士の輝度レベル（デジタル量）の平均レベ
ルで、この隣接する両画素間を補間するよう動作する回
路である。したがって、画素補間回路１３により、メモ
リ１０における１／４フィールド分の画像データは、１
フィールド分の画像データとなるように補間して出力さ
れる。

【００１１】切換回路１４は、外部から与えられる拡大
要求信号Ｓ１を入力し、信号Ｓ１に基づき撮像して得ら
れた画像の拡大が要求されている場合はその信号の入力
側が画素補間回路１３側に切換えられ、信号Ｓ１が与え
られない期間はその信号入力側をＡ／Ｄ変換回路３側に
切換えるよう動作する。

【００１２】Ｄ／Ａ変換回路１５は、前段の切換回路１
４から与えられるデジタル映像信号を入力し、応じてア
ナログ量に変換し画面表示可能な映像信号にして図示さ
れない親機側のモニタ部へ伝送する。

【００１３】なお広角レンズ１は、前述したようにカメ
ラ２の視野角を強制的に大きくするために取付けられる
レンズであり、脱着可能なようにしてカメラ２の前面に
取付けられる。

【００１４】今、広角レンズ１がカメラ２の前面に取付
けられた状態で、ユーザは所望する画像を指定して、そ
の画像の拡大表示を要求していると想定する。

【００１５】まず、カメラ２の視野角を大きくとるため
に、ユーザは広角レンズ１をカメラ２の前面に取付け
て、カメラ２は撮像動作を開始する。

【００１６】カメラ２により撮像して得られた被写体像
を含むアナログの映像信号ＡＳ１はＡ／Ｄ変換回路３に
与えられ、応じてデジタル信号であるデジタル映像信号
ＤＳ１に変換される。

【００１７】次に、このデジタル映像信号ＤＳ１は切換
回路１４および拡大領域抽出回路６に同時に与えられ
る。このとき、前述したようにユーザは拡大表示を要求
しているので、切換回路１４は信号Ｓ１の入力に応じて
その入力側を画素補間回路１３側に切換えている。ま
た、拡大領域抽出回路６は拡大要求信号Ｓ１の入力に応
じて拡大表示が要求されていることを判別するととも
に、拡大領域指定信号２を入力し、一画面の映像のう
ち、どの部分の画像が拡大要求されている領域かを認識
する。デジタル映像信号ＤＳ１は、拡大領域抽出回路６
において、拡大抽出すべき領域が抽出され、拡大領域の
デジタル映像信号ＤＳ２がラインメモリ８に与えられ、
ラインメモリ８を通過し画像メモリ１０に書込まれてス
トアされる。なお、拡大領域抽出回路６の拡大領域抽出
の動作については後述する。

【００１８】ここで、抽出されたデジタル映像信号ＤＳ
２を直接に画像メモリ１０に入力せず、一旦ラインメモ
リ８に入力させるのは、カメラ２からの映像信号の入力
スピードに対して、画像メモリ１０へのデータの書込み
スピードが低速（安価）なメモリを利用しているためで
あり、ラインメモリ８は一時的なタイミングバッファと
して用いられる。なお、ここではラインメモリ８と画像
メモリ１０とを別々に備えるようにしたが、これを一体
的に備えるようにしてもよい。

【００１９】上述したように、拡大抽出されたデジタル
映像信号ＤＳ２は拡大画像を作成するための画像メモリ
１０にストアされる。画像メモリ１０は全画像の１／４
（１／４フィールド）分をストアするために用いられる
ので、該テレビドアホン自体のメモリ容量の削減にもつ
ながっている。

【００２０】画像メモリ１０にストアされた１／４フィ
ールド分のデジタル映像信号ＤＳ２は、これを１フィー
ルド画面に拡大したときの画像の解像度低下を補うた
め、読出されたのち、次の画素補間回路１３に入力さ
れ、応じて前述したように画素間を拡大するような処理
により１フィールドのデジタル映像信号に補間される。
このようにして画素補間回路１３で１フィールド分の映
像信号になると、この映像信号は切換回路１４を介して
Ｄ／Ａ変換回路１５に入力し、応じてアナログの映像信
号に変換され、通信線を介して親機側のモニタ部へ出力
されて拡大表示される。

【００２１】図５（ａ）および（ｂ）は、この発明の背
景を示す拡大領域抽出回路６による画像の移動と拡大と
を説明するための図である。

【００２２】図６（ａ）ないし（ｄ）は、この発明の背
景を示す拡大領域抽出回路６による画像拡大時における
映像信号と、走査信号および水平方向読出し開始信号の
タイミングとを説明するための図である。

【００２３】次に、図４に示された拡大領域抽出回路６
の拡大領域抽出の動作について説明する。

【００２４】拡大領域抽出回路６は、デジタル映像信号
ＤＳ１を入力するとともに、拡大要求信号Ｓ１ならびに
拡大領域指定信号Ｓ２を外部から入力する。これによ
り、図示されないモニタ画面の所望の部分を、ユーザの
図示されないボタン操作により与えられる信号Ｓ１およ
び信号Ｓ２に基づきモニタ画面中央部に移動させ、かつ
面積比４倍に拡大させて映し出すことができるように構
成される。

【００２５】たとえば、図５（ａ）のようにモニタ画面
の左上に来訪者が片寄って映っていたならば、室内にい
る撮影者は来訪者像をモニタ画面の中央部に映し出すよ
うに、設定ボタンを操作し拡大要求信号Ｓ１を出力する
とともに、画像の拡大部分を指定するためにボタン操作
して拡大領域指定信号Ｓ２を出力する。このとき、モニ
タ画面は、図５（ａ）のように設定された左上の画面か
ら右下方向に移動して、４倍に拡大されてモニタ画面中
央部に表示されることになる。このとき、デジタル映像
信号ＤＳ１の抽出は以下のように行なわれる。

【００２６】なお、図５（ｂ）に示されるように、モニ
タ画面に映される画像は２次元の画素の配列を有し、こ
の画素配列は（０，０）〜（ｍ−１、ｎ−１）の大きさ
を備えていると想定する。

【００２７】画面が映し出されながら、たとえば来訪者
が移動し、図５（ａ）のように画面の左上に片寄って映
し出されたら、撮影者は来訪者像をモニタ画面の中央部
に拡大して映し出すように、ボタン操作などして、まず
拡大要求信号Ｓ１を出力する。このとき、左上の来訪者
像を中央に移動させるために、撮影者はさらにボタン操
作をして拡大領域を指定するための拡大領域指定信号Ｓ
２を出力する。これらの信号Ｓ１およびＳ２は、拡大領
域抽出回路６に与えられる。

【００２８】拡大領域抽出回路６において、拡大領域指
定信号Ｓ２は、この場合、同一モニタ画面の４等分され
た部分画面うちの左上の画面部分を図５（ａ）のように
移動と拡大（面積比４倍）により画面中央部に映し出さ
せるように作用する。つまり、図５（ｂ）に示されるよ
うに、２次元画素配列を有するモニタ画面のデジタル映
像信号ＤＳ１の（０，０）〜（ｍ／２−１、ｎ／２−
１）の画素データのみが抽出されることになる。

【００２９】上述したような１フィールド画面の中か
ら、ユーザが所望するエリアの画像データを抽出する方
法は、以下のように行なわれる。拡大領域抽出回路６
は、映像信号ＡＳ１に含まれる同期信号を入力し、応じ
て図６（ａ）のブランキング領域ＢＬ有効領域ＭＵおよ
び拡大時メモリ領域ＭＺを区分している。回路６はブラ
ンキング領域ＢＬおよび有効領域ＭＵのうち拡大時メモ
リ領域ＭＺにのみ所望されるエリアの画像データの抽出
動作を行なうように作用する。

【００３０】前述したように、図６（ａ）のモニタ画面
の左上部分を画面中央部で拡大表示しようとする場合、
図６（ｂ）に示されるように水平走査線１本分の映像信
号ＡＳ１について、図６（ｃ）に示されるような、水平
同期信号ＨＤが抽出されて、与えられる。回路６は、信
号Ｓ１およびＳ２ならびに水平同期信号ＨＤを含む同期
信号の入力に応答して、図６（ａ）の拡大時メモリ領域
ＭＺに該当する画像データが、有効領域ＭＵ全体に拡大
されるように、図６（ｄ）に示されるように抽出を開始
するための水平方向抽出開始信号ＨＳが拡大時メモリ領
域ＭＺのタイミングを指定するように出力する。このと
き、図示されないが垂直方向抽出開始信号も同様にして
拡大時メモリ領域ＭＺを指定するように出力される。

【００３１】上述のようにして拡大領域抽出回路６は、
ユーザが所望する拡大抽出すべき領域を入力画像データ
から抽出し、これをデジタル映像信号ＤＳ２にして次段
のラインメモリ８に出力する。

【００３２】上述したテレビドアホンは、その設置場所
および設置位置に関係なく、来訪者を常にモニタ画面に
映し出すことができるように、広角レンズを用いて画像
入力し、入力画像をユーザの所望する領域で拡大抽出す
ることで、来訪者が小さくなりその確認が困難になるの
を防ぐことができる。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】図７（ａ）および
（ｂ）は、カメラのレンズの違いによる視野と距離の一
般的な関係を説明するための図である。

【００３４】上述したこの発明の背景となるテレビドア
ホンにおいては、夕方あるいは夜間などの屋外の照明条
件が極めて劣悪な場合、一般的に赤外線を用いた照明が
採用される。このような赤外線を用いた照明が採用され
た場合、同じ赤外線照明光を用いても、広角レンズを使
用している場合と、使用していない場合とでは、対象物
の表面における明るさ（照度）が異なる。これを図７
（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

【００３５】図７（ａ）はカメラに標準レンズを装着し
た場合の視野と距離の関係を説明するための図であり、
図７（ｂ）は、カメラに広角レンズを装着した場合の視
野と距離の関係を説明するための図である。

【００３６】図７（ａ）および（ｂ）に示されるよう
に、壁面に取付けられた照明用の光源Ｏから距離Ｌ離れ
た場所を想定すると、図７（ａ）の標準レンズが使用さ
れる場合の光源Ｏからの距離ＯＡおよびＯＢと図７
（ｂ）の広角レンズを使用している場合の光源Ｏからの
距離ＯＣおよびＯＤを比較すると、ＯＡ＜ＯＣおよびＯ
Ｂ＜ＯＤであるので、図７（ｂ）のように広角レンズが
使用される場合は、テレビドアホンのカメラが取付けら
れる壁面から距離Ｌ離れた位置にある対象物表面の明る
さ（照度）が暗く（低く）なる。そこで、対象物の明る
さが暗くなった割合に対して、撮像して得られる入力画
像の信号レベルを増幅するなどの方法がとられる。しか
しこの増幅処理においては、低照度時に発生するランダ
ムノイズ（カメラ特有の、撮像素子における出力信号レ
ベルのばらつき）が目立ってしまい、極めて画質が劣化
するという問題がある。したがって、この低照度時に発
生するランダムノイズにより、画質が極めて劣化すると
いう問題を解消して、常に同じ画像品質を得ようとすれ
ば、まず単純に、図７（ｂ）の広角レンズが使用される
場合は、図７（ａ）の標準レンズが使用される場合より
も、照明光源Ｏの数を増やすなどの対応策をとる必要が
あった。

【００３７】しかし、広角レンズが使用されるがため
に、照明光源を増設するという方法は、該テレビドアホ
ン自体のコスト高を招き、また消費電力を増加させるな
ど、根本的な問題解決策とはならなかった。

【００３８】それゆえに、この発明の目的は、撮像して
得られる画像の所望される部分を抽出し、拡大表示する
とき、使用されている光学レンズの種類によらず低照度
時に発生するランダムノイズを照明光源を増設すること
なく低減させて、常に良好な画質を得ることのできる映
像信号処理装置を提供することである。

【００３９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る映像信号
処理装置は、撮像して得られる映像信号を入力し、応じ
て画素ごとのデジタル信号に変換する変換手段と、撮像
して得られる映像信号を入力し、応じて信号レベルが低
照度レベルであることを検出する検出手段と、抽出手段
と、縮小手段と、与えらるデジタル信号を画素ごとに逐
次記憶することができる記憶手段と、与えられるデジタ
ル信号を逐次入力し、応じて画素を補間しながら１画面
に拡大出力する補間出力手段と、制御手段と、さらに平
均化手段とを備えて構成される。

【００４０】抽出手段は、拡大モード時、変換手段が出
力するデジタル信号を入力し、応じて１画面の所望部分
のデジタル信号を抽出し、縮小手段は非拡大モード時、
１画面を縮小しながら導出するよう構成される。

【００４１】制御手段は、抽出手段または縮小手段が出
力するデジタル信号を画素ごとに記憶手段に逐次書込み
ながら読出して、補間出力手段に導出制御するよう構成
される。

【００４２】平均化手段は、検出手段の検出に応じて、
制御手段を不能化し、記憶手段に直前に記憶されたデジ
タル信号と抽出手段または縮小手段が出力するデジタル
信号を入力して平均化し、この平均化信号を記憶手段に
記憶させるとともに、補間出力手段にあたえて、画像を
平均化するよう構成される。

【００４３】

【作用】この発明に係る映像信号処理装置は、入力画像
を拡大抽出する回路の一部を低照度時に能動化される平
均化手段に兼用して、画像を平均化することにより低照
度時に発生する映像信号のランダムノイズを低減させる
ようにしている。言換えれば、平均化手段は、検出手段
による低照度検出時に、まず制御手段を不能化して、記
憶手段を含む信号導出経路を画像を平均化する、言い換
えればノイズ削減のための信号導出経路に切換える。そ
の後、記憶手段に直前に記憶されたデジタル信号と抽出
手段または縮小手段が出力するデジタル信号とを入力し
て平均化し、この平均化信号を記憶手段に記憶させると
ともに、補間出力手段に与えるので、補間出力手段から
は、入力画像と前回平均化された画像とから得られた平
均化画像が１画面にして拡大出力される。したがって、
低照度時には、拡大モードおよび非拡大モードのいかん
にかかわらず、常にランダムノイズが低減された良好な
画質を得ることができる。

【００４４】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。

【００４５】図１は、この発明の一実施例によるテレビ
ドアホンの概略構成図である。図示されるテレビドアホ
ンは、撮像して得られた映像信号をモニタに映し出すよ
うに信号処理しながら、モニタ画面の所望される部分を
ユーザの外部操作により与えられる拡大要求信号Ｓ１お
よび拡大領域指定信号Ｓ２に基づきモニタ画面中央部に
移動させ、かつ面積比４倍に拡大して映し出すことがで
きるように構成される。そして、このテレビドアホンは
撮像時の照度が低い場合に、低照度時に発生するランダ
ムノイズを低減させるように動作して、低照度時の照明
を増やすことなく、また特別に照明用の回路増やすこと
なく、画質の劣化を防止するように構成される。

【００４６】なお、本実施例ではテレビドアホンを例示
しているが、これはテレビドアホンに限定されず、撮像
して得られる映像信号を処理する映像信号処理装置全般
に適用可能である。

【００４７】図示されるテレビドアホンは、来訪者を撮
像し、応じて映像信号ＡＳ１を出力するカメラ２、カメ
ラ２の前面に取付けられる広角レンズ１、信号ＡＳ１を
入力し、応じて画素ごとにデジタル信号に変換しデジタ
ル映像信号ＤＳ１を出力するＡ／Ｄ変換回路３および信
号ＡＳ１を入力し、その信号レベルを検出し、検出結果
に応じて現在の撮像条件が低照度であるか否かの検出結
果を示す低照度検出信号Ｓ０を導出する信号レベル検出
回路４を含む。

【００４８】また、このテレビドアホンは、１／４倍領
域抽出回路５、拡大領域抽出回路６、切換回路７、９、
１２および１４、ラインメモリ８、画像メモリ１０、平
均化回路１１、画素補間回路１３、Ｄ／Ａ変換回路１５
およびＡＧＣ（自動利得調整）回路１６を含む。

【００４９】Ａ／Ｄ変換回路３は、与えられる映像信号
ＡＳ１を所定のサンプリングパルスに同期して各画素ご
とに標本化し、デジタル映像信号ＤＳ１を出力する。

【００５０】１／４倍領域抽出回路５は、与えられるデ
ジタル映像信号ＤＳ１を入力し、信号ＤＳ１に含まれる
画素ごとのデジタルデータをシーケンスに１画素ごとに
間引いて出力するよう動作する。これにより、与えられ
るデジタル映像信号ＤＳ１はそのデータ量が４分の１倍
に縮小されたデジタル映像信号ＤＳ３にして導出され
る。この１／４倍領域抽出回路５の領域抽出動作につい
てさらに説明する。

【００５１】図２（ａ）および（ｂ）は、前掲図１に示
された１／４倍領域抽出回路５の画像を抽出する動作を
説明するための図である。

【００５２】１／４倍領域抽出回路５は、与えられるデ
ジタル映像信号ＤＳ１を入力画像として取込む。この入
力画像は図２（ａ）に示されるように２次元の画素配列
からなる。回路５は図２（ａ）の入力画像のＸ方向およ
びＹ方向のそれぞれについてシーケンスに１画素ごとに
取込みならが、図２（ｂ）に示されるようにＸ方向およ
びＹ方向にシーケンスに１画素ごとに間引いて読出すよ
うに処理し、デジタル映像信号ＤＳ３を導出する。この
信号ＤＳ３は回路５における抽出画像である。図２
（ａ）および（ｂ）に示されるように、回路５が抽出動
作を行なえば、図２（ａ）の太枠で囲まれる１６画素の
領域は、図２（ｂ）で示される太枠の４画素の領域に縮
小されて抽出される。したがって、１／４倍領域抽出回
路５はデジタル映像信号ＤＳ１を４分の１倍の信号量に
変換してデジタル映像信号ＤＳ３として導出するように
動作するので、この回路５を通過する１フィールドの画
面は、４分の１フィールドの画面に縮小されることにな
る。

【００５３】拡大領域抽出回路６は、前掲図５および図
６において説明したように、ユーザの外部操作に応じて
与えられる拡大要求信号Ｓ１および拡大領域指定信号Ｓ
２に基づいて、与えられるデジタル映像信号ＤＳ１の拡
大が所望される領域を抽出してデジタル映像信号ＤＳ２
を導出するよう動作する。この拡大領域抽出回路６の詳
細な説明は前掲図５および図６において説明したので、
ここでは省略する。

【００５４】切換回路７、９、１２および１４は、低照
度検出信号Ｓ０および拡大要求信号Ｓ１を入力し、応じ
てその信号入力側を選択的に切換える回路である。

【００５５】信号レベル検出回路４が低照度検出信号Ｓ
０を出力すると、切換回路９および１２はその入力側を
平均化回路出力側に切換え、切換回路１４は画素補間回
路１３側にその入力を切換える。

【００５６】また、ユーザの外部操作により拡大要求信
号Ｓ１が入力されると、切換回路７はその入力側をデジ
タル映像信号ＤＳ２側に切換え、切換回路１４は低照度
検出信号Ｓ０出力時と同様にその入力側を画素補間回路
１３側に切換える。

【００５７】上述のように、撮像時の低照度を検出する
信号レベル検出回路４が出力する低照度検出信号Ｓ０の
入力に応じて、切換回路のそれぞれがスイッチング的に
その信号入力側が切換えられ、応じて該テレビドアホン
において低照度時の画質改善回路が動作可能状態とな
る。

【００５８】画像メモリ１０はカメラ２が撮像して得ら
れたデジタル映像信号ＤＳ１が、領域抽出回路５または
６を介して導出されたデジタル映像信号ＤＳ２およびＤ
Ｓ３を一時的にストアするために設けられるメモリ回路
であり、その大きさは１／４フィールド分の画像データ
をストアするだけのメモリ容量があれば十分である。

【００５９】ラインメモリ８は、画像メモリ１０に関連
して設けられ、メモリ１０のカメラ２からの信号の書込
みタイミングと、メモリ１０からのデータの読出しタイ
ミングとのずれを緩衝するために設けられるバッファメ
モリであり、１Ｈ（１水平走査期間）遅延メモリとして
機能する。

【００６０】画素補間回路１３は、与えられるデジタル
映像信号を画素ごとに入力し、応じて隣接する画素同士
の輝度レベルの平均レベルで、この隣接する画素間を補
間するようにして、画像の解像度を補うような補間処理
をした後、１フィールドの画面に拡大して切換回路１４
に導出している。

【００６１】Ｄ／Ａ変換回路１５は、与えられるデジタ
ル映像信号を再びアナログ信号に変換して、出力する。

【００６２】ＡＧＣ回路１６は、Ｄ／Ａ変換回路１５に
おいてアナログ信号に変換された映像信号を入力し、そ
の信号レベルが所定レベル以下にあるとき増幅して一
方、所定レベル以上にあるとき信号を減衰するようにし
て、与えられる映像信号のゲイン調整を自動的に図るよ
うにして利得調整された映像信号ＡＳ２を図示されない
親機側のモニタ部へ導出する。

【００６３】次に平均化回路１１における動作について
説明する。図３は、前掲図１に示された平均化回路１１
の動作を説明するための図である。

【００６４】この平均化回路１１の動作により、該テレ
ビドアホンの撮像条件が低照度である場合に発生するラ
ンダムノイズを効果的に低減することが可能となる。

【００６５】図３において、平均化回路１１は、画像メ
モリ１０の出力信号とラインメモリ８の出力信号とを入
力し、応じて平均化した後、この平均化信号を切換回路
１２および９へ導出する。このとき回路９を介して平均
化信号は、画像メモリ１０へ再びストアされる。そし
て、画像メモリ１０から読出された直前の平均化信号と
ラインメモリ８から読出された信号が再び平均化処理さ
れ、処理された信号も再び画像メモリ１０へストアされ
る。

【００６６】このように平均化回路１１は、図３の回路
ブロックに示されるように、ラインメモリ８を経由して
与えられるカメラ２撮像による入力画像と１フレーム前
の入力画像（正確には、直前に平均化されて、画像メモ
リ１０に一旦ストアされた画像）を平均化する働きをし
ている。言換えれば、平均化回路１１は、瞬時的に見る
とラインメモリ８および画像メモリ１０から読出される
１画素のそれぞれのデータを入力し応じて相加平均をと
り、この平均値を１画素のデジタルデータにして出力す
る。長期的に見れば、この平均化回路１１は今回の入力
画像と１フレーム前の入力画像（直前に平均化処理され
てメモリ１０にストアされた画像）を平均化するよう動
作している。したがって、この平均化回路１１の動作に
より、低照度時に特に顕著となるランダムノイズが時間
的に平均化され、これにより出力される画像データに含
まれるランダムノイズを効果的に低減することができ
る。

【００６７】次に、図１に示されるテレビドアホンの動
作について、通常使用時（低照度でなくかつ拡大モード
ではない）、拡大モード時、および低照度時の３つの状
態についてそれぞれその動作を説明する。

【００６８】なお、広角レンズ１はカメラ２の前面に取
付けられた状態にあると想定するが、広角レンズ１が取
付けられていなくても同様に動作する。

【００６９】通常使用時には、カメラ２は広角レンズ１
を介して被写体を撮像し、映像信号ＡＳ１を導出する。
この映像信号ＡＳ１は信号レベル検出回路４に与えられ
るとともに、Ａ／Ｄ変換回路３に与えられて、応じてデ
ジタル映像信号ＤＳ１が導出される。

【００７０】信号レベル検出回路４は、映像信号ＡＳ１
を入力し、応じてその信号レベルを検出し低照度状態で
はないことを判別するので、低照度検出信号Ｓ０は出力
されない。

【００７１】デジタル映像信号ＤＳ１は切換回路１４に
与えられるとともに、１／４倍領域抽出回路５ならびに
拡大領域抽出回路６にも同時に与えられる。このとき、
低照度検出信号Ｓ０、拡大要求信号Ｓ１は導出されてい
ないので、デジタル映像信号ＤＳ１のみが切換回路１４
を通過してＤ／Ａ変換回路１５に与えられる。このと
き、デジタル映像信号ＤＳ３は切換回路７ないし画素補
間回路１３にて処理されるが、その結果信号は切換回路
１４がデジタル映像信号ＤＳ１入力側に切換えられてい
ることから、Ｄ／Ａ変換回路１５に与えられることはな
い。

【００７２】Ｄ／Ａ変換回路１５は、与えられるデジタ
ル映像信号ＤＳ１をアナログ量の映像信号に変換し、出
力信号レベルを一定に保つためにＡＧＣ回路１６を介し
て映像信号ＡＳ２にして外部に出力する。このとき、Ａ
ＧＣ回路１６は、照明条件が悪いときなどの映像信号レ
ベルが適切でない場合にのみ回路動作するので、通常使
用時は、ＡＧＣ回路１６は特に動作せず、回路１５にお
いて変換されたアナログ量の映像信号はそのままモニタ
部側へ出力されることになる。

【００７３】次に拡大モード時について説明する。拡大
モード時、ユーザは外部操作することにより、拡大要求
信号Ｓ１を入力するとともに、１画面上の所望する拡大
領域を指定するために拡大領域指定信号Ｓ２を入力す
る。まず、ユーザにより拡大モードが指定され、撮像条
件が低照度でない場合を説明する。

【００７４】前述と同様にして得られるデジタル映像信
号ＤＳ１は１／４倍領域抽出回路５、拡大領域抽出回路
６ならびに切換回路１４に同時に与えられる。このと
き、拡大要求信号Ｓ１が入力されるので、切換回路１４
は、その信号入力側を画素補間回路１３側に切換える。
したがって、デジタル映像信号ＤＳ１が切換回路１４を
経由してモニタ部側へ導出されることはない。

【００７５】切換回路７は信号Ｓ１が入力されるので、
その信号入力側は信号ＤＳ２入力側に切換えられる。

【００７６】撮像して得られたデジタル映像信号ＤＳ１
は拡大領域抽出回路６において、前述した図５および図
６に示される動作により拡大領域指定信号Ｓ２により指
定される領域が抽出されて、デジタル映像信号ＤＳ２に
して切換回路７に与えられる。切換回路７は与えられる
デジタル映像信号ＤＳ２をラインメモリ８に導出する。
ラインメモリ８は与えられるデジタル映像信号ＤＳ２を
切換回路９および平均化回路１１に同時に与える。

【００７７】切換回路９は低照度検出信号Ｓ０が与えら
れないので、その信号入力側をラインメモリ８側に切換
える。同様にして切換回路１２は低照度検出信号Ｓ０が
与えられないので、その信号入力側を画像メモリ１０側
に切換える。したがって、このとき低照度検出信号Ｓ０
が導出されていないので、ラインメモリ８、切換回路
９、画像メモリ１０および平均化回路１１を含んで構成
される、前述した入力画像と１フレーム前の入力画像の
平均化を行なうための回路は成立せず、ラインメモリ８
を経由して出力されるデジタル映像信号ＤＳ２は切換回
路９を経由して画像メモリ１０に蓄えられた後、逐次読
出されながら切換回路１２を経由し画素補間回路１３に
与えられる。

【００７８】画素補間回路１３では、与えられる４分１
フィールド分のデジタル映像信号ＤＳ２を画素補間処理
して画像の解像度低下を補いながら１フィールド画面に
拡大し、切換回路１４を経由しＤ／Ａ変換回路１５に与
える。

【００７９】Ｄ／Ａ変換回路１５は、ユーザが拡大領域
指定信号Ｓ２で指定した領域を、図５（ｂ）に示される
ように１フィールドの画面に拡大されたデジタル映像信
号を、アナログ信号に変換してＡＧＣ回路１６に与え
る。ＡＧＣ回路１６は、照明条件が悪いときなどの入力
画像信号レベルが適切でない場合にのみ回路動作するの
で、この場合は特に回路動作は行なわれず、そのまま映
像信号ＡＳ２にしてモニタ部側へ導出される。

【００８０】次に、拡大モード時において、照明条件が
低照度である場合を想定して説明する。

【００８１】カメラ２が広角レンズ１を介して撮像し得
られた映像信号ＡＳ１は信号レベル検出回路４において
レベル検出され、応じて低照度であることの低照度検出
信号Ｓ０が導出される。一方、Ａ／Ｄ変換回路３は、映
像信号ＡＳ１を入力し、応じてデジタル映像信号ＤＳ１
を導出する。このとき、低照度検出信号Ｓ０は切換回路
９、１２および１４に与えられ、応じてそれら回路の信
号入力側を切換えるように作用する。切換回路７は信号
Ｓ１入力により、その信号入力側をデジタル映像信号Ｄ
Ｓ２入力側に切換える。切換回路９はその信号入力側を
平均化回路１１出力側に切換えている。切換回路１２は
その信号入力側を平均化回路１１出力側に切換える。切
換回路１４はその信号入力側を画素補間回路１３側に切
換える。

【００８２】デジタル映像信号ＤＳ１は拡大領域抽出回
路６を介して前述と同様にしてユーザが所望する領域が
抽出されたデジタル映像信号ＤＳ２にして切換回路７を
経由しラインメモリ８に与えられる。

【００８３】ラインメモリ８から出力されるデジタル映
像信号ＤＳ２は切換回路９および平均化回路１１に同時
に与えられるが、切換回路９はその信号入力側が平均化
回路１１出力側に切換えられているので、以降切換回路
９を経由してデジタル映像信号ＤＳ２が画像メモリ１０
に与えられることはない。

【００８４】平均化回路１１は、前掲図３に示されるよ
うにラインメモリ８および画像メモリ１０の出力する画
素信号を逐次入力し、応じてこれら両画素について相加
平均をとったデジタルデータを切換回路９を経由して再
び画像メモリ１０にストアする。このような閉ループの
繰り返しにより、平均化回路１１は入力画像と１フレー
ム前の入力画像（前回平均化した画像）を平均化するよ
う動作する。このようにして平均化されたデジタル映像
信号は切換回路１２を経由して画素補間回路１３に与え
られる。このように平均化回路１１を含んで構成される
画像平均のための回路により、照明が低照度である場合
に顕著に見受けられるランダムノイズが時間的に平均化
され、モニタ部へ出力される画像のランダムノイズを低
減してその画質の改善を図ることが可能となる。

【００８５】画素補間回路１３では、前述したように、
４分の１フィールドの画素データを補間しながら１フィ
ールドの拡大画像にして切換回路１４を経由してＤ／Ａ
変換回路１５に与える。

【００８６】Ｄ／Ａ変換回路１５は、与えられる１フィ
ールドの拡大画像のデジタル信号を再びアナログ信号に
変換し、ＡＧＣ回路１６を経由して映像信号ＡＳ２にし
てモニタ部側へ出力する。このとき、画像補間回路１３
は、拡大領域抽出回路６において入力画像を１／４フィ
ールドに縮小したときの解像度低下による量子化ノイズ
を減らすように作用する。また、平均化回路１１を含む
画像平均化回路により低照度時に発生するランダムノイ
ズが時間的に平均化されて低減されるので、ＡＧＣ回路
１６ではＳ／Ｎ比がさらに向上した画質を得ることがで
きる映像信号ＡＳ２を導出することが可能となる。

【００８７】次に、ユーザにより拡大モードが指定され
ず、撮像条件が低照度である場合について説明する。

【００８８】低照度にあるとき信号レベル検出回路４は
撮像して得られる映像信号ＡＳ１に基づいて低照度検出
信号Ｓ０を導出する。このとき、ユーザにより拡大モー
ドの指定はされていないので、拡大要求信号Ｓ１ならび
に拡大領域指定信号Ｓ２は導出されていない。

【００８９】信号Ｓ１が入力されないので切換回路７は
その信号入力側をデジタル映像信号ＤＳ３側に切換え
る。同様にして切換回路９および１２は信号Ｓ０入力に
より、その信号入力側を平均化回路１１出力側に切換え
て切換回路１４はその信号入力側を画素補間回路１３側
に切換える。

【００９０】デジタル映像信号ＤＳ１は１／４倍領域抽
出回路５ならびに拡大領域抽出回路６に同時に与えられ
る。このとき、切換回路７が回路５側にその入力を切換
えられているので、１／４倍領域抽出回路５が導出する
デジタル映像信号ＤＳ３が切換回路７を経由してライン
メモリ８に導出される。

【００９１】１／４倍領域抽出回路５は、与えられる映
像信号ＤＳ１について前掲図２に示されるように画素の
間引き処理により１／４倍の領域に縮小したデジタル映
像信号ＤＳ３を出力する。デジタル映像信号ＤＳ３は切
換回路７を経由しラインメモリ８に与えられ、平均化回
路１１に入力する。

【００９２】平均化回路１１はラインメモリ８、切換回
路９、画像メモリ１０を含んで画像平均化のための回路
を構成し、前述と同様にして入力画像と１フレーム前の
入力画像を平均化するよう動作する。この回路動作によ
り低照度時に発生するランダムノイズが時間的に平均化
され、平均化回路１１から出力されるデジタル映像信号
のランダムノイズが低減される。

【００９３】平均化回路１１を介して導出されたランダ
ムノイズが低減されたデジタル映像信号は切換回路１２
を経由して画素補間回路１３において１フィールド分の
拡大画像となるように補間処理される。ここで回路５に
おいて画像を縮小したときの解像度低下における量子化
ノイズが削減される。

【００９４】画素補間回路１３において１フィールドの
拡大画像となったデジタル映像信号は切換回路１４を経
由しＤ／Ａ変換回路１５においてアナログ信号に変換さ
れてＡＧＣ回路１６に与えられる。ＡＧＣ回路１６は、
得られるアナログの映像信号についてさらなる利得調整
をして、既に平均化回路において低照度時のノイズが低
減された映像について、さらにＳ／Ｎ比が向上するよう
に信号処理する。

【００９５】このようにして得られた低照度時のランダ
ムノイズが低減され、かつ量子化ノイズが低減されて極
めてＳ／Ｎ比が良好な映像信号ＡＳ２が図示されない親
機側のモニタ部へ出力される。

【００９６】以上のように、ユーザが所望する画像の領
域を拡大するために拡大領域抽出回路６が１／４フィー
ルド分の画像を抽出するので、画像メモリ１０の容量は
それに準じて１／４フィールド分だけ用意される。この
とき、低照度時のランダムノイズを削減するために照明
用光源を増やすことなくかつ特別に照明用回路を増やす
ことなく既設の回路を利用するために１／４倍領域抽出
回路５が設けられる。この回路５は得られる１フィール
ド分の画面を４分の１フィールドに縮小するように作用
するので、画像メモリ１０をそのまま利用することがで
きる。また、１／４倍領域抽出回路５は、撮像条件が低
照度である場合に動作するので、画像を４分の１倍に縮
小したことによる解像度低下の影響は少ない。すなわ
ち、低照度時は、ただでさえ解像度が低いので、１／４
フィールドメモリを用いて１／４倍の画面に縮小して
も、解像度低下の影響は少ない（目立たない）。

【００９７】以上のように図１に示されるテレビドアホ
ンにおいて、広角レンズ１を用いて撮影した画像をモニ
タ表示し、その所望する一部分を拡大して出力するため
に準備される拡大処理のための回路の一部を、低照度時
のランダムノイズ低減のための回路に兼用することがで
きるので、該テレビドアホンにおいては低照度において
もノイズが低減されたＳ／Ｎ比が良好な画質を得ること
が可能となる。

【００９８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、平均化
手段は、検出手段による低照度検出時に、制御手段を不
能化して記憶手段を含む信号導出経路を画像を平均化す
るための信号導出経路に切換えた後、補間出力手段を介
して入力画像と前回平均化した画像の平均化画像を拡大
出力して、画像を時間的に平均化しながら出力するの
で、常にランダムノイズが低減された良好な画質を得る
ことができるという効果がある。

【００９９】また、このノイズ低減のための平均化手段
は、入力画像を拡大抽出する回路の一部を兼用して構成
されているので、従来の回路を大きく増やすことなく、
特別に照明用回路を設けることなく低照度時のランダム
ノイズ低減ができるのでコスト低下を図れるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるテレビドアホンの概
略構成図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示された１／４
倍領域抽出回路の画像を抽出する動作を説明するための
図である。

【図３】図１に示された平均化回路の動作を説明するた
めの図である。

【図４】この発明の背景を示すテレビドアホンの概略構
成図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、この発明の背景を示す
画像の移動と拡大とを説明するための図である。

【図６】（ａ）ないし（ｄ）は、この発明の背景を示す
画像拡大時における映像信号と、走査信号および水平方
向読出し開始信号のタイミングを説明するための図であ
る。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、カメラのレンズの違い
による視野と距離の一般的な関係を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

４ 信号レベル検出回路 ５ １／４倍領域抽出回路 ６ 拡大領域抽出回路 １０ 画像メモリ １１ 平均化回路 １３ 画素補間回路 １６ ＡＧＣ回路 ＡＳ１およびＡＳ２ 映像信号 ＤＳ１、ＤＳ２およびＤＳ３ デジタル映像信号 Ｓ０ 低照度検出信号 Ｓ１ 拡大要求信号 Ｓ２ 拡大領域指定信号 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像して得られる映像信号を入力し、応
   じて画素ごとのデジタル信号に変換する変換手段と、 前記映像信号を入力し、応じて信号レベルが低照度レベ
   ルであることを検出する検出手段と、 拡大モード時、前記変換手段が出力する前記デジタル信
   号を入力し、応じて一画面の所望部分のデジタル信号を
   抽出する抽出手段と、 非拡大モード時、前記変換手段が出力する前記デジタル
   信号を入力し、応じて前記一画面を縮小しながら導出す
   る縮小手段と、 与えられるデジタル信号を画素ごとに逐次記憶すること
   ができる記憶手段と、 与えられるデジタル信号を逐次入力し、応じて画素を補
   間しながら前記一画面に拡大出力する補間出力手段と、 前記抽出手段または前記縮小手段が出力する前記デジタ
   ル信号を画素ごとに前記記憶手段に逐次書込みながら読
   出して、前記補間出力手段に導出するよう制御する制御
   手段と、 前記検出手段の検出に応じて、前記制御手段を不能化
   し、前記記憶手段に直前に記憶された前記デジタル信号
   と前記抽出手段または前記縮小手段が出力する前記デジ
   タル信号を入力して平均化し、前記平均化信号を前記記
   憶手段に記憶させるとともに、前記補間手段に与えて、
   画像を平均化する平均化手段を備えた、映像信号処理装
   置。