JP3859670B2 - Imaging display device - Google Patents
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Description
本発明は、高階調の被写体の撮像記録装置に関し、特に、明部から暗部まで数百階調程度まで撮影可能な通常のＴＶカメラを使用し、同カメラでは通常撮影不可能な高階調（明部から暗部までの数百階調以上の階調差を高階調と称す）の被写体を自動的に撮影して視認する装置の改良に関するものである。 The present invention relates to an imaging and recording apparatus for a high gradation subject, and in particular, uses a normal TV camera capable of photographing up to about several hundred gradations from a bright part to a dark part, and the high gradation (brightness) that cannot be normally photographed by the camera. The present invention relates to an improvement of an apparatus for automatically photographing and visually recognizing a subject having a gradation difference of several hundred gradations from a dark area to a dark area (referred to as high gradation).
自然界や人工照明下にある物体の明暗階調差は数万階調に及ぶのに対して、通常のＴＶカメラの階調表現能力（以下、明部から暗部まで撮影可能な階調差のことを階調差表現能力と称す）は数百階調である。従って、被写体の明るさに応じて撮影レンズの絞りや撮像素子の読出し量等を調整して、必要とする階調範囲の映像を同一画面内に収める撮影方式が一般的に知られている。又、同一画面内に収められる被写体の階調差が、使用ＴＶカメラの階調表現能力を越える場合は、暗部、明部またはその双方を犠牲にすることによって、同カメラの階調表現能力の範囲で利用されるのが通例である。例えばア−ク溶接と被溶接物を同時に観察する場合や夜間に車両の形状・塗装色・ナンバープレート・ライトのガラスの模様などを同時に観察する場合のように、階調差が極端に大きい場合には上記のような通常のＴＶカメラでは撮影が不可能であった。この理由を図７を用いて説明する。図７において、直線Ａ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２は、ＴＶカメラのレンズ絞りの開閉の度合いに応じて撮像素子への入射光量が変化し、それに伴ってＴＶカメラの映像信号出力レベルが増減することを示している。そして、同カメラの階調表現能力を越えた場合、撮像素子や映像増幅器の飽和による白潰れ（点線の上側）やセットアップレベルやノイズレベルを下回って黒詰まり（点線の下側）になることを示している。破線で示す白潰れや黒詰まり範囲では、ＴＶカメラの撮影ができないことを示している。 The contrast of light and darkness of objects in the natural world and artificial lighting reaches tens of thousands of gradations, whereas the gradation expression capability of a normal TV camera (hereinafter referred to as the gradation difference that can be photographed from light to dark) (Referred to as gradation difference expression ability) is several hundred gradations. Therefore, a photographing method is generally known that adjusts the aperture of the photographing lens, the reading amount of the image sensor, and the like according to the brightness of the subject so that an image in a necessary gradation range is included in the same screen. Also, if the gradation difference of the subject contained in the same screen exceeds the gradation expression capability of the TV camera used, the gradation expression capability of the camera can be reduced by sacrificing the dark portion, the bright portion, or both. Typically used in a range. For example, when observing arc welding and work piece at the same time, or when observing the shape, paint color, license plate, light glass pattern, etc. However, it was impossible to shoot with a normal TV camera as described above. The reason for this will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the straight lines A1-A2 and B1-B2 indicate that the amount of incident light on the image sensor changes according to the degree of opening and closing of the lens diaphragm of the TV camera, and the video signal output level of the TV camera increases or decreases accordingly. Is shown. If the camera's gradation representation capability is exceeded, the image sensor and video amplifier may be crushed white (above the dotted line) or below the setup level or noise level, resulting in black clogging (below the dotted line). Show. In the white crushing or black clogging range indicated by the broken line, it is indicated that the TV camera cannot perform photographing.
図２は、従来の技術によって、ＴＶカメラで撮影された映像を利用して、犯罪に関わる車両を検知するために、特別な証明を併用しないで、交差点等の通過車両を昼夜に亘って監視する装置を示したものである。特に夜間の状態を例にとって説明するための構成図である。図において、街路灯１によって照明されている車両２の像は、ＴＶカメラの撮影レンズ３で撮像素子４に結像され、映像処理回路７から映像同期複合信号８として出力され、スイッチ１６を介してモニタ１２で実時間で観察される。一方、映像処理回路７からの出力は、ＶＴＲ１１にも記録される。また、スイッチ１６をＶＴＲ１１の出力に切り換え、記録された信号をＶＴＲで再生することにより、再生映像をモニタ１２に表示することもできる。 同期信号発生器６は撮像素子駆動器５を経由して撮像素子４に信号読出しのタイミング信号を送出すると共に、映像処理回路７に映像同期複合信号生成用同期信号を送出する。また、撮影レンズの絞り３ａに連結された絞り調節機構３ｂは、レンズ絞り自動制御器９によって、映像処理回路７の出力信号レベル検出器１０の出力信号が、予め設定された一定のレベルになるように制御され、季節変化・天候変化・時間経過に伴う日照変化等による被写体照度の変化があっても、映像同期複合信号８が一定のレベルに保たれる如く動作する。特に、夜間は、街路の証明が低いので、レンズの絞りは開放状態で使用されるのが普通である。 FIG. 2 shows a conventional technique for monitoring a passing vehicle such as an intersection day and night without using a special proof in order to detect a vehicle involved in a crime using a video taken by a TV camera. The apparatus which performs is shown. It is a block diagram for demonstrating taking especially the state at night. In the figure, an image of the vehicle 2 illuminated by the street light 1 is formed on the image pickup device 4 by the photographing lens 3 of the TV camera, and is output as a video synchronization composite signal 8 from the video processing circuit 7, via the switch 16. And observed on the monitor 12 in real time. On the other hand, the output from the video processing circuit 7 is also recorded in the VTR 11. Further, the playback video can be displayed on the monitor 12 by switching the switch 16 to the output of the VTR 11 and playing back the recorded signal on the VTR. The synchronization signal generator 6 sends a signal readout timing signal to the image sensor 4 via the image sensor driver 5 and sends a video synchronization composite signal generation synchronization signal to the video processing circuit 7. Further, the aperture adjusting mechanism 3b connected to the aperture 3a of the photographic lens has the output signal of the output signal level detector 10 of the video processing circuit 7 set to a predetermined constant level by the lens aperture automatic controller 9. Even if there is a change in subject illuminance due to seasonal changes, weather changes, sunshine changes with time, etc., the video synchronization composite signal 8 operates so as to be maintained at a constant level. Especially at night, the proof of the street is low, so the lens aperture is usually used in the open state.
この構成で、車両の形状や塗装色の夜間の視認に適した映像レベルが得られるようにレンズの絞り３ａが開放されている場合は、ナンバープレート２ａやテールランプ２ｂは白く潰れて形状や登録内容の読み取りが不可能であった。また、逆に夜間でもナンバープレート２ａまたはテールランプ２ｂの視認に適するようにレンズの絞り３ａが制御（この場合は、絞りを閉じる）されている場合は、車両の形状や塗装色等は黒く詰まって視認困難であった。 In this configuration, when the lens aperture 3a is opened so as to obtain an image level suitable for night vision of the vehicle shape and paint color, the license plate 2a and the tail lamp 2b are crushed white and the shape and registered contents Could not be read. On the other hand, when the lens aperture 3a is controlled (in this case, the aperture is closed) so that the license plate 2a or the tail lamp 2b can be viewed even at night, the vehicle shape, paint color, etc. are black. It was difficult to see.
また、ナンバープレート２ａは、後続車両のヘッドライトの有無や距離で明るさが大幅に変わる他、後続車両がない場合は、通常ナンバープレート照明灯２ａ’で上方または下方から照明されているので上下の照度差が大きい。例えば上方から照明されている場合は、上段の都道府県・車種欄の視認に最適なレンズ絞りでは下段の識別記号・番号欄が黒く詰まり、逆に下段の識別記号・番号欄の視認に最適なレンズ絞りでは上段の都道府県・車種欄が白く潰れてナンバープレート全体の視認が困難であった。 Further, the brightness of the license plate 2a varies greatly depending on the presence or distance of the headlight of the following vehicle, and when there is no following vehicle, the license plate 2a 'is usually illuminated from above or below by the license plate illumination lamp 2a'. The illuminance difference is large. For example, when illuminated from above, the lower identification symbol / number field is clogged black with the lens diaphragm that is optimal for visualizing the upper prefecture / car model column, and conversely, the lowermost identification symbol / number column is optimal for visual recognition. With the lens aperture, the upper prefecture / car model column was crushed white, making it difficult to see the entire license plate.
以上の説明では、説明の便宜上、レンズの絞り３ａを自動制御するオートアイリス方式について述べたが、映像処理回路７の増幅器の利得を制御するオートゲインコントロール方式や、撮像素子４の出力信号レベルが一定になるように信号の読み出し量を自動制御するオート電子シャッター方式も作用効果は同様である。各方式そのものは公知につき、説明は省略する。 In the above description, for convenience of explanation, the auto iris system for automatically controlling the lens aperture 3a has been described. However, the auto gain control system for controlling the gain of the amplifier of the video processing circuit 7 and the output signal level of the image sensor 4 are constant. The effect of the automatic electronic shutter system that automatically controls the signal readout amount is the same. Since each method itself is known, description thereof is omitted.
本発明の目的は、通常のテレビカメラを用いて明部から暗部までの階調差が数百階調以上の高階調被写体を撮影できる高階調被写体撮影記録装置を提供することである。本発明の他の目的は、特別な照明灯を併用しない夜間の車両監視に不可欠な条件である低照度下の車両の形状や塗装色等の視認と、その車両の高輝度のランプやナンバープレートの視認とを両立して撮影できる高階調被写体撮影記録装置を提供することである。本発明の更に他の目的は、階調表現範囲を周期的に変化させて撮影し、記録すると共に、所定の信号レベルの画像をモニタ上に表示する高階調被写体撮影記録装置を提供することである。本発明の更に他の目的は、複数の高階調被写体を撮影し、記録すると共に、所定の信号レベルの画像を少なくとも２種類、モニタ上に交互に表示する、あるいは合成して同時に表示することによって、高階調被写体撮影記録装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a high gradation subject photographing and recording apparatus that can photograph a high gradation subject having a gradation difference from a bright part to a dark part of several hundred gradations or more using a normal television camera. Another object of the present invention is to visually recognize the shape and paint color of a vehicle under low illuminance, which is an indispensable condition for vehicle monitoring at night without using a special illumination lamp, and a high-intensity lamp or license plate of the vehicle. It is an object to provide a high gradation subject photographing / recording apparatus capable of photographing in combination with visual recognition. Still another object of the present invention is to provide a high gradation subject photographing and recording apparatus for photographing and recording while periodically changing the gradation expression range and displaying an image of a predetermined signal level on a monitor. is there. Still another object of the present invention is to shoot and record a plurality of high gradation subjects, and display at least two types of images of a predetermined signal level alternately on a monitor, or combine them and display them simultaneously. Another object is to provide a high gradation subject photographing and recording apparatus.
上記目的を達成するため、本例に係る撮像表示装置では、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段から出力される信号レベルが周期的に変化するよう制御する信号レベル変化手段と、信号レベルを自動的に判定して指定された少なくとも１つの信号レベルに基づいて上記撮像手段から順次出力される映像信号の中から所定の映像信号を抽出する映像信号抽出手段と、上記映像信号抽出手段により抽出された映像信号をモニタに表示させる表示制御手段とを備えた。 In order to achieve the above object, in the imaging display device according to the present example, imaging means for imaging a subject, signal level changing means for controlling the signal level output from the imaging means to change periodically, and signal level The video signal extracting means for extracting a predetermined video signal from the video signals sequentially output from the imaging means based on at least one signal level designated by the automatic determination, and the video signal extracting means Display control means for displaying the extracted video signal on a monitor.
また、上記目的を達成するため、本例に係る撮像表示装置では、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段から出力される信号レベルが周期的に変化するよう制御する信号レベル変化手段と、上記撮像手段から順次出力される映像信号を記録する記録手段と、信号レベルを自動的に判定して指定された少なくとも１つの信号レベルに基づいて上記記録手段に記録されている映像信号の中から所定の映像信号を抽出する映像信号抽出手段と、上記映像信号抽出手段により抽出された映像信号をモニタに表示させる表示制御手段とを備えた。 In order to achieve the above object, in the imaging display device according to the present example, imaging means for imaging a subject, signal level changing means for controlling the signal level output from the imaging means to change periodically, Recording means for recording video signals sequentially output from the imaging means, and video signals recorded on the recording means based on at least one signal level specified by automatically determining the signal level Video signal extracting means for extracting a predetermined video signal and display control means for displaying the video signal extracted by the video signal extracting means on a monitor are provided.
また、上記目的を達成するため、本例に係る撮像表示装置では、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段から出力される信号レベルが飛び飛びに変化するよう制御する信号レベル変化手段と、ユーザにより指定された、或いは、信号レベルを自動的に判定して指定された少なくとも１つの信号レベルに基づいて上記撮像手段から順次出力される映像信号の中から所定の映像信号を抽出する映像信号抽出手段と、上記映像信号抽出手段により抽出された映像信号をモニタに表示させる表示制御手段とを備えた。 In order to achieve the above object, in the imaging display device according to the present example, an imaging unit that captures an image of a subject, a signal level changing unit that controls the signal level output from the imaging unit to change suddenly, and a user Video signal extraction for extracting a predetermined video signal from video signals sequentially output from the imaging means based on at least one signal level designated by automatically determining the signal level And display control means for displaying the video signal extracted by the video signal extraction means on a monitor.
また、上記目的を達成するため、本例に係る撮像表示装置では、被写体を撮像する撮像手段と、上記撮像手段から出力される信号レベルが飛び飛びに変化するよう制御する信号レベル変化手段と、上記撮像手段から順次出力される映像信号を記録する記録手段と、ユーザにより指定された、或いは、信号レベルを自動的に判定して指定された少なくとも１つの信号レベルに基づいて上記記録手段に記録されている映像信号の中から所定の映像信号を抽出する映像信号抽出手段と、上記映像信号抽出手段により抽出された映像信号をモニタに表示させる表示制御手段とを備えた。 In order to achieve the above object, in the imaging display device according to the present example, an imaging unit that captures an image of a subject, a signal level changing unit that controls the signal level output from the imaging unit to change suddenly, Recording means for recording video signals sequentially output from the imaging means, and recording on the recording means based on at least one signal level designated by the user or automatically determined by the signal level Video signal extracting means for extracting a predetermined video signal from the video signals being displayed, and display control means for displaying the video signal extracted by the video signal extracting means on a monitor.
また、本発明は、上記目的を達成するため、従来技術による撮影では解決できなかった、上記の高階調被写体の明部の白潰れや暗部の黒詰まりによって関心部位が視認できない欠点を除去し、被写体照度に拘らず、ＴＶカメラの入射光量や感度を連続的または間歇的に、かつ周期的に変化させることによって、階調表現範囲を変化させて撮影し、この映像を記録できるように構成する。ナンバープレートの視認が車両監視に効果的なことは広く知られている通りであるが、本発明のように、複数の信号レベルを撮影することにより、ナンバープレート以外に車両の形状・塗装色・ランプの形状・ランプのガラスの模様等を併せて撮影でき、その情報も車両の特定に重要な手がかりとなる。また、このように周期的に変化するＴＶカメラ出力信号をそのままモニタ等の観察装置に表示すると、明暗の変化が激しいので、人の目に適した表示画面とはならない。従って、ＴＶカメラ出力信号の中から常時監視に適した所定の信号レベルの映像だけを観察装置に送出・表示することによって、対象物体を容易に認識できるようにしたものである。更に、ＴＶカメラ出力信号の中から複数の所定信号レベル、例えば２信号レベルの画像を周期的に抽出し、交互に周期的に観察装置に表示したり、合成するようにする。 In addition, the present invention eliminates the disadvantage that the region of interest cannot be visually recognized due to the white portion of the bright portion of the high gradation subject and the black portion of the dark portion, which could not be solved by conventional imaging, in order to achieve the above object. Regardless of the illuminance of the subject, the TV camera is configured so that the amount of incident light and sensitivity of the TV camera can be changed continuously, intermittently and periodically to change the gradation expression range and record this image. . It is widely known that the visual recognition of the license plate is effective for vehicle monitoring. However, by photographing a plurality of signal levels as in the present invention, the shape of the vehicle, the paint color, The lamp shape and the glass pattern of the lamp can be photographed together, and the information is also an important clue for identifying the vehicle. In addition, when the TV camera output signal that periodically changes as described above is displayed on an observation device such as a monitor as it is, the display screen suitable for human eyes cannot be obtained because the change in brightness is severe. Therefore, the target object can be easily recognized by transmitting and displaying only the video of a predetermined signal level suitable for constant monitoring from the TV camera output signal to the observation apparatus. Furthermore, images of a plurality of predetermined signal levels, for example, two signal levels, are periodically extracted from the TV camera output signals, and alternately displayed periodically on the observation apparatus or synthesized.
本発明の原理を図７を用いて詳細に説明する。図７において、例えば、絞りを「開」の状態にした場合のＴＶカメラの階調表現範囲Ａは、Ａ1からＡ2の範囲となる。即ち、Ａ1から左側の範囲は、「黒詰り」となり、また、Ａ2から右側の範囲は「白潰れ」となる。一方、絞りを「閉」の状態にした場合のＴＶカメラの階調表現範囲ＡはＢ1からＢ2の範囲となる。即ち、Ｂ1から左側の範囲は、「黒詰り」となり、Ｂ2から右側の範囲は「白潰れ」となる。しかしながら、この絞りの「開」から「閉」を連続的あるいは間歇的に変化させた場合、このＴＶカメラの階調表現範囲ＢはＡ1からＢ2の範囲とすることができる。従って、このように絞りが「開」から「閉」に連続的あるいは間歇的に変化するＴＶカメラを構成できれば、従来「黒詰り」あるいは「白潰れ」で撮影することが不可能であった広範囲の階調差のある被写体を撮影することが可能となり、監視等のカメラとして極めて有効である。一方、この方式では撮影中にＴＶカメラから送出される映像信号は、広範囲かつ周期的にレベルが変化してそのままモニタ１２に表示すると明暗の変化が激しいので、ファインダー用としての観察には適さない。従って、ＴＶカメラから送出される映像信号の内、観察用に適したレベルの画面だけを抽出して、モニタ１２に表示するか、或いは、ＴＶカメラから送出される映像信号を一旦記録装置等に記録した後、所定レベルの画面だけをモニタ上に表示することが必要になる。以下本発明について、図面を用いて更に詳細に説明する。 The principle of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 7, for example, the gradation expression range A of the TV camera when the aperture is in the “open” state is a range from A1 to A2. That is, the range on the left side from A1 is “blackout”, and the range on the right side from A2 is “whiteout”. On the other hand, the gradation expression range A of the TV camera when the aperture is in the “closed” state is a range from B1 to B2. That is, the range on the left side from B1 is “black block”, and the range on the right side from B2 is “white crushing”. However, when the aperture is changed from “open” to “closed” continuously or intermittently, the gradation expression range B of the TV camera can be set to a range from A1 to B2. Therefore, if it is possible to construct a TV camera in which the aperture changes continuously or intermittently from “open” to “closed” in this way, it has been impossible to take pictures with “black-out” or “white-out” in the past. It is possible to photograph a subject having a difference in gradation, which is extremely effective as a camera for monitoring or the like. On the other hand, with this method, the video signal sent from the TV camera during shooting changes in level over a wide range and periodically, and when displayed on the monitor 12 as it is, changes in brightness and darkness are severe, so it is not suitable for observation for a viewfinder. . Accordingly, only a screen of a level suitable for observation is extracted from the video signal sent from the TV camera and displayed on the monitor 12, or the video signal sent from the TV camera is temporarily stored in a recording device or the like. After recording, it is necessary to display only a screen of a predetermined level on the monitor. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
本発明によれば、比較的簡単な構成の装置で、高階調の被写体の認識可能な映像が得られるので、犯罪捜査等に大きく寄与する。更に、高輝度の部分と低輝度の部分が共存するような被写体の観察が極めて容易となる。また、本発明に使用する撮像装置は、白黒用でも、また、カラ−用であっても全く同様に動作しうることは、言うまでもない。 According to the present invention, an image having a relatively simple structure can be used to obtain an image capable of recognizing a high-gradation subject, which greatly contributes to criminal investigations and the like. Furthermore, it is very easy to observe a subject in which a high luminance part and a low luminance part coexist. It goes without saying that the image pickup apparatus used in the present invention can operate in the same manner whether it is for black and white or for color.
図１は、本発明の一実施例を示す図であって、オートアイリス方式を適用した場合を示している。なお、図２と同一のものには同一の符号が付してある。図１の関数発生器１３は、撮影レンズの絞り３ａを最大口径比（Ｆ２２）から最小口径比（Ｆ２）まで時間的に、かつ周期的に開閉を繰り返させる制御信号を発生し、レンズ絞り自動制御器９に送出するように構成されている。図４は、撮影レンズの絞り値が時間経過とともに変化している様子を示すもので、この例では、レンズ口径比は、最大（Ｆ２２）から最少（Ｆ２）まで約６秒間で連続的に変化する場合を示している。この場合、絞りの開閉により撮像素子４への入射光量が時間的、周期的に変化するとともに、撮像素子４からの信号レベルも同様に変化する。その結果、図７に示すように階調表現範囲が変化する。なお、実際の絞り可変範囲や変化速度は、カメラの感度設定と共に撮影する被写体の明暗、周囲の明るさ等によって、所定の値に設定される。また、関数発生器１３を調節することによって、絞り値の変化のスピ−ドを変えたり、絞り値をＦ２２、Ｆ１１、Ｆ５．６−−のようにとびとびに変えることも容易に実施できる。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and shows a case where an auto iris system is applied. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as FIG. The function generator 13 in FIG. 1 generates a control signal that repeatedly opens and closes the aperture 3a of the taking lens from the maximum aperture ratio (F22) to the minimum aperture ratio (F2) in time and periodically. It is configured to send to the controller 9. FIG. 4 shows a state in which the aperture value of the photographing lens changes with time. In this example, the lens aperture ratio continuously changes in about 6 seconds from the maximum (F22) to the minimum (F2). Shows when to do. In this case, the amount of light incident on the image sensor 4 changes temporally and periodically as the aperture is opened and closed, and the signal level from the image sensor 4 also changes in the same manner. As a result, the gradation expression range changes as shown in FIG. The actual aperture variable range and change speed are set to predetermined values depending on the sensitivity of the camera and the brightness of the subject to be photographed, the ambient brightness, and the like. Further, by adjusting the function generator 13, it is possible to easily change the speed of change of the aperture value, or to change the aperture value rapidly like F22, F11, F5.6-6-.
このような構成により、ＴＶカメラで撮影された映像信号はモニタ１２に実時間で表示されると共に、ＶＴＲ１１に記録される。ＶＴＲ１１で再生される映像信号は、ＴＶカメラの「絞り」が「開」から「閉」に連続的に、または間歇的に変化した映像信号であり、従来のカメラで撮影された特定の表現範囲の階調ではなく、従来不可能とされていた広範囲の階調表現された映像が得られる。従って、「白潰れ」相当範囲の高輝度被写体の視認が可能な画面や「黒詰り」相当範囲の低輝度（低照度）被写体の視認可能な画面を撮影できるので、一連の再生映像の中から特定レベルの画面だけを抽出して精緻に観察することによって、道路等での犯罪に係る車両の特定等に極めて有効な情報を得ることができる。また、撮影中に図１のＴＶカメラから送出される映像信号８は、広範囲かつ周期的にレベルが変化し、そのままでは観察は困難なので、ファインダー用に適したレベルの画面だけを抽出レベル指定器１４で指定し、画面抽出器１５で当該画面を抽出して、モニタ１２に送出する。 With such a configuration, the video signal captured by the TV camera is displayed on the monitor 12 in real time and recorded on the VTR 11. The video signal reproduced by the VTR 11 is a video signal in which the “aperture” of the TV camera is changed continuously or intermittently from “open” to “closed”, and a specific expression range shot by a conventional camera. A video with a wide range of gradations, which was previously impossible, is obtained. Therefore, it is possible to shoot a screen capable of visually recognizing a high-brightness subject in the range corresponding to “collapsed white” or a low-brightness (low illuminance) subject in a range equivalent to “blackout”. By extracting only screens of a specific level and observing them precisely, it is possible to obtain information that is extremely effective for identifying vehicles related to crimes on roads and the like. Further, the level of the video signal 8 sent from the TV camera in FIG. 1 during shooting changes periodically and in a wide range and is difficult to observe as it is, so only a screen having a level suitable for the viewfinder is extracted. 14, the screen extractor 15 extracts the screen and sends it to the monitor 12.
画面抽出器１５は、所定レベルの画面を一時的に記憶する機能を持ち、周期的にレベル変化を繰り返しつつ到来する映像信号の中から、最初の当該画面を抽出して記憶し、次の周期の当該画面が抽出されるまでは記憶画像を再生して送出する如く動作する。以下この動作を繰り返すことによって、ファインダー用としての観察に適した映像を得ることができる。抽出レベル指定器１４による指定は、モニタ画面を見ながら手動で行うのが一般的であるが、映像信号レベルを自動的に判定して指定する構成も、容易に実現することができる。 The screen extractor 15 has a function of temporarily storing a screen of a predetermined level, extracts and stores the first screen from the video signals that arrive while repeating the level change periodically, and then stores the next cycle. Until the relevant screen is extracted, the stored image is reproduced and transmitted. Thereafter, by repeating this operation, an image suitable for observation for a viewfinder can be obtained. The designation by the extraction level designator 14 is generally performed manually while looking at the monitor screen. However, a configuration in which the video signal level is automatically determined and designated can be easily realized.
次に、図１に示す本発明の装置を用いて、特別な照明を併用しないで夜間に交差点を３０Ｋｍ／ｈの速度で走行中の自動車の後部ナンバープレートを実際に撮影した場合の例を、図８（Ａ）および図８（Ｂ）を用いて説明する。図８（Ａ）はシャッター速度１／６０ｓｅｃ．、絞りＦ４で撮影した場合であり、ナンバープレートの上部の表示「八王子３３」は読み取れるが下部の表示は判読できない。一方、図８（Ｂ）はシャッター速度１／６０ｓｅｃ．、絞りＦ２で撮影した場合であり、この場合はナンバープレートの上部の表示は判読できないが、下部の表示は「５９・３５」と読み取れる。この例では、ナンバープレートがその上方から照明灯により照明されているため、上方の照度が大、下方の照度が小となっていて上下の照度差が大きいことを示している。なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）の左右の白色部はテールランプである。このように、絞りを時間的にかつ周期的に変化させることによって、固定絞りでは完全に判読できないナンバープレートの全ての文字を読み取ることが可能となる。 Next, using the apparatus of the present invention shown in FIG. 1, an example of actually photographing a rear license plate of a car traveling at an intersection at a speed of 30 Km / h at night without using special lighting, This will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. FIG. 8A shows the shutter speed 1/60 sec. This is a case where the image is taken with the aperture F4. The display “Hachioji 33” at the top of the license plate can be read but the display at the bottom cannot be read. On the other hand, FIG. 8B shows a shutter speed of 1/60 sec. In this case, the upper display of the license plate cannot be read, but the lower display can be read as “59 · 35”. In this example, since the license plate is illuminated by the illumination lamp from above, the upper illuminance is large and the lower illuminance is small, indicating that the illuminance difference between the upper and lower sides is large. In addition, the left and right white portions in FIGS. 8A and 8B are tail lamps. In this way, by changing the aperture temporally and periodically, it becomes possible to read all the characters on the license plate that cannot be completely read by the fixed aperture.
図３は、本発明の他の一実施例を示す図であって、撮影レンズの絞り３ａは、一定のまま、撮像素子４の信号読み出し量を制御する電子シャッター方式に適用した場合を示している。なお、図２と同一のものには同一の符号が付してある。図３の撮像素子駆動器５’は、例えば撮影画像の１フィールド毎或いは複数フィ−ルド毎に異なる速度のシャッター動作を伴う信号読出しタイミング信号を撮像素子４、例えば、２次元ＣＣＤ素子に送出するように構成されている。ここで使用される電子シャッター速度は、時間の経過と共に図５に示されるように変化する。即ち、シャッター速度は、１／１０，０００秒（最高速度）から１／６０秒（最低速度）まで１／６０秒間隔で周期的に変化する。従って、撮像素子４から得られる映像信号は、図６に示すように映像レベルが最低レベル（最高シャッターの速度）から最高レベル（最低シャッター速度）まで変化し、図６に示す全映像が記録装置１１、例えばＶＴＲに記録される。このように構成することによって、図１で説明したと同様に、白潰れ相当範囲の高輝度被写体の視認が可能な画面や、黒詰まり相当範囲の低輝度（低照度）被写体の視認が可能な画面を撮影することができ、車両等の特定に必要な情報を得ることができる。ファインダー用に適したレベルの画像だけを抽出して、モニタ１２に送出する機能は、図１と同様である。 FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and shows a case in which the aperture 3a of the photographing lens is applied to an electronic shutter system that controls the signal readout amount of the image sensor 4 while being constant. Yes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same thing as FIG. The image sensor driver 5 ′ shown in FIG. 3 sends a signal read timing signal accompanied by a shutter operation at a different speed for each field or a plurality of fields of the captured image to the image sensor 4, for example, a two-dimensional CCD element. It is configured as follows. The electronic shutter speed used here changes as time passes as shown in FIG. That is, the shutter speed periodically changes from 1 / 10,000 seconds (maximum speed) to 1/60 seconds (minimum speed) at 1/60 second intervals. Accordingly, the video signal obtained from the image sensor 4 changes in the video level from the lowest level (highest shutter speed) to the highest level (lowest shutter speed) as shown in FIG. 6, and all the video shown in FIG. 11, for example, recorded in a VTR. With this configuration, as described with reference to FIG. 1, it is possible to visually recognize a high-luminance subject in a range corresponding to white crushing and a low-luminance (low illuminance) subject in a range corresponding to blackout. The screen can be photographed and information necessary for specifying the vehicle or the like can be obtained. The function of extracting only an image of a level suitable for the viewfinder and sending it to the monitor 12 is the same as in FIG.
なお、説明の都合上、図５では撮像素子の電子シャッター速度は１／１０，０００秒（最高速度）から１／６０秒（最低速度）までの８段階を、１／６０秒間隔で変化するように記載したが、実際の可変範囲や可変ステップや可変間隔は、目的に応じて、適宜設定することが可能である。前記図１の実施例は、Ｆ２２からＦ２迄の変化に約６秒を要するので歩行者のような被写体の動きが比較的緩慢な場合に有効であるが、走行中の車両のような変化の速い被写体では変化速度が遅いと被写体が視野外に逸脱する恐れがあるので、フィールド毎に感度が変化する図３に示す実施例が適している。また、撮影レンズの絞り３ａは一定のまま光路中に挿入したＮＤフィルタの減光率を経時的に変化させたり、撮影レンズの絞り３ａは一定のまま照明装置の照度を時間的に変化させる等によって撮像素子４への入射光量を変化させる方式も本発明の応用範囲である。以上の実施例は、絞り、シャッター速度の何れか一方を変化させ、他方は固定するものとしたが、双方を変化させることにより更に広範囲の階調差のある被写体を撮影することも可能である。また、ＶＴＲに記録された画像を視認するように説明したが、記録媒体にディスクレコーダーや半導体メモリーを使用することや、パターン認識等の画像処理によって自動的に認識する構成も、本発明の応用範囲である。 For convenience of explanation, in FIG. 5, the electronic shutter speed of the image sensor changes in 8 steps from 1 / 10,000 second (maximum speed) to 1/60 second (lowest speed) at 1/60 second intervals. As described above, the actual variable range, variable step, and variable interval can be appropriately set according to the purpose. The embodiment of FIG. 1 is effective when the movement of a subject such as a pedestrian is relatively slow because the change from F22 to F2 takes about 6 seconds. For a fast subject, if the change speed is slow, the subject may deviate from the field of view, so the embodiment shown in FIG. 3 in which the sensitivity changes for each field is suitable. In addition, the dimming rate of the ND filter inserted into the optical path is changed with time while the aperture 3a of the taking lens is constant, or the illuminance of the illumination device is changed with time while the aperture 3a of the taking lens is constant. The method of changing the amount of light incident on the image sensor 4 by the above is also an application range of the present invention. In the above embodiments, either the aperture or the shutter speed is changed and the other is fixed. However, by changing both, it is also possible to photograph a subject having a wider range of gradation differences. . Further, the image recorded on the VTR has been described so as to be visually recognized. However, a configuration in which a disk recorder or a semiconductor memory is used as a recording medium or an image is automatically recognized by image processing such as pattern recognition is also applicable to the present invention. It is a range.
次に、観察用に適したレベルの画像だけを抽出して表示する動作について図を用いて説明する。図９（Ａ）は電子シャッター速度をフィールド毎に変化させて８フィールドを周期として撮影した映像信号の波形、図９（Ｂ）は図９（Ａ）における波形の中からシャッター速度１／１０００秒の映像４、４’…を抽出し、それぞれの映像を記録装置に一時記録し、抽出した映像を１／６０秒毎に再生し表示する場合の波形を示している。これにより、８／６０秒間は同一画像が表示される。従って、８／６０秒毎に新しい映像に更新されることとなる。従って、状況を観察するのに最適な画像を抽出表示することができる。上記実施例ではＴＶカメラで撮影された映像信号８から、観察用に適したレベルの画像だけを抽出するように説明したが、映像信号を記録したＶＴＲ１１等の記録装置から画像を再生してモニタ１２に表示する場合にも適用できる。また、ビデオタイマを併用してＴＶカメラの映像信号に撮影時刻を重畳又は挿入するようにすれば、収録後再生して関心の高い画像を特定する場合に有効である。 Next, an operation for extracting and displaying only an image having a level suitable for observation will be described with reference to the drawings. FIG. 9A shows a waveform of a video signal shot with a period of 8 fields by changing the electronic shutter speed for each field, and FIG. 9B shows a shutter speed 1/1000 second from the waveform in FIG. 9A. .., Are temporarily recorded in a recording device, and the extracted video is reproduced and displayed every 1/60 seconds. As a result, the same image is displayed for 8/60 seconds. Therefore, a new video is updated every 8/60 seconds. Therefore, it is possible to extract and display an optimal image for observing the situation. In the above embodiment, it has been described that only an image of a level suitable for observation is extracted from the video signal 8 taken by the TV camera. However, the image is reproduced from the recording device such as the VTR 11 that recorded the video signal and monitored. 12 can be applied. In addition, if a video timer is used together to superimpose or insert the shooting time on the video signal of the TV camera, it is effective for specifying an image of high interest by reproducing after recording.
記録装置に撮影画像を収録後、再生して関心の高い画像を特定して観察しようとする場合の実施例を図１０に示す。記録装置１１からの再生画像を表示用パソコン１７に入力する。この場合、パソコン１７の表示画面１８には、閲覧画面１９に示すように、例えば時間経過順に図９（Ａ）の波形に対応した１〜８、１’〜８’の映像信号レベルが順次変化する２周期分の画像が表示される。その画像の中からナンバ−プレ−トの視認に適した画像をパソコン１７のキ−ボ−ドにより指定して、抽出し、画面２０のように、拡大して表示する。なお、必要により画像の階調補正、或いは、図示のように画像５および７の重ね合わせ等を行なうことにより正確な観察を行なうことができる。 FIG. 10 shows an embodiment in which a captured image is recorded in a recording device and then reproduced to specify and observe an image of high interest. The reproduced image from the recording device 11 is input to the display personal computer 17. In this case, on the display screen 18 of the personal computer 17, as shown on the browsing screen 19, for example, the video signal levels 1 to 8 and 1 ′ to 8 ′ corresponding to the waveform of FIG. Two cycles of images are displayed. An image suitable for visually recognizing the number plate is designated and extracted from the image by using the keyboard of the personal computer 17 and is enlarged and displayed as shown in the screen 20. If necessary, accurate observation can be performed by correcting the gradation of the image or superimposing the images 5 and 7 as shown.
図１１は、本発明の更に他の一実施例を示す。この実施例は、画像の重ね合わせによって、従来正確な観察等ができなかった高階調被写体等を確実に観察可能にするものである。即ち、図１０の装置を使用して白熱電球を撮影した場合のモニタ１２の画面を示す。撮像素子駆動器５’によりシャッター速度が１／１０，０００秒から１／６０秒まで１／６０秒間隔で連続的に変化させて撮像された映像が、記録装置１１に記録されるとともに観察用パソコン１７に表示される。このように表示した場合、例えば、図１１(Ａ)は、レンズ絞りＦ４で、シャッター速度１／１０，０００秒の状態では、電球のバルブや灯具は全く映像にはならないが、フィラメント像のみが明確に撮影されていることを示している。また、図１１(Ｂ)は、更にシャッター速度が変化し、１／２５０秒（レンズ絞りはＦ４一定）の状態で撮影された映像であって、フィラメントは潰れて全く見えないが、電球のバルブや灯具は明確に撮影できていることを示している。従って、画面抽出器１５の指定によって、記録装置１１に記録されている映像のうち、上述した１／１０，０００秒と１／２５０秒の映像をそれぞれ取り出し、１／６０秒毎に交互にモニタ１２上に表示すれば、モニタのブラウン管の残像や人の目の残像によって図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）の映像が重なって、図１１(Ｃ)に示すように、明るいフィラメントも、また、電球のバルブや灯具を同時に同一画面上で見ることができる。また、上記のように映像を交互に表示する代わりに、上記２つの映像をパソコン等を利用して電子的に合成して表示することもできる。なお、必要な画面の選択は観察用パソコン上で行う方法を説明したが、対象物によっては抽出レベル指定器１４で自動的に抽出し表示することも可能である。 FIG. 11 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, by superimposing images, it is possible to reliably observe a high gradation subject or the like that could not be observed accurately in the past. That is, the screen of the monitor 12 when the incandescent bulb is photographed using the apparatus of FIG. 10 is shown. An image picked up by the image pickup device driver 5 ′ with the shutter speed continuously changing from 1 / 10,000 seconds to 1/60 seconds at 1/60 second intervals is recorded in the recording device 11 and used for observation. It is displayed on the personal computer 17. When displayed in this manner, for example, in FIG. 11A, when the lens aperture is F4 and the shutter speed is 1 / 10,000 seconds, the bulb bulb and the lamp are not displayed at all, but only the filament image is displayed. It shows that it is clearly filmed. FIG. 11B shows an image taken in a state where the shutter speed is further changed and is 1/250 seconds (the lens aperture is constant at F4), and the filament is crushed and cannot be seen at all. And lamps indicate that the picture was clearly taken. Therefore, according to the designation of the screen extractor 15, the above-described 1 / 10,000 second and 1/250 second images are extracted from the images recorded in the recording device 11 and are alternately monitored every 1/60 seconds. 11A and 11B, the image of FIG. 11A and FIG. 11B is overlapped by the afterimage of the monitor's cathode ray tube or the human eye, and as shown in FIG. In addition, bulb bulbs and lamps can be viewed on the same screen at the same time. Further, instead of alternately displaying images as described above, the two images can be electronically synthesized and displayed using a personal computer or the like. Although the method for selecting the necessary screen on the observation personal computer has been described, depending on the object, the extraction level designator 14 can automatically extract and display the screen.
以上説明した本発明の実施例では、アーク溶接監視、ゴミ焼き炉内監視、金属の加熱圧延監視、逆光撮影などの非常に明るい部分と暗い部分が共存するような物の撮影には極めて有効である。更に、上記した実施例では１／１０，０００秒から１／６０秒までを順次変化させる実施例について説明したが、対象物の動きあるいは明るさ等によってはあまり高速のシャッター速度やあまり低速のシャッター速度が不要な場合がある。例えば、明るい被写体を撮影する場合、１／６０秒で撮影すると残像がでるので、この場合は１／６０秒を除く。また、暗い被写体を撮影する場合、１／２，０００秒から１／１０，０００秒は暗過ぎるので除く。 In the embodiment of the present invention described above, it is extremely effective for photographing an object in which a very bright portion and a dark portion coexist, such as arc welding monitoring, dust burning furnace monitoring, metal heating and rolling monitoring, backlight photographing, and the like. is there. Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which 1 / 10,000 seconds to 1/60 seconds are sequentially changed has been described. However, depending on the movement or brightness of the object, the shutter speed is too high or too low. Speed may not be necessary. For example, in the case of shooting a bright subject, afterimages appear when shooting at 1/60 seconds. In this case, 1/60 seconds are excluded. Also, when shooting a dark subject, the period from 1/2000 sec to 1 / 10,000 sec is excluded because it is too dark.
従って、このような場合、シャッター速度は１／１００秒から１／１，０００秒の如く、必要な範囲だけを特定し、その特定範囲だけを順次変化させるだけで十分目的を達成することができる。このようにすると撮影のサイクルタイムを短くできるという効果がある。また、同時に不要な画像は取込まないという効果もあり、記録装置のメモリ−容量を有効に利用できるという利点もある。そのための構成は、例えば図３に示す撮像素子駆動器５’の変化範囲を特定の範囲に設定することによって容易に実現できる。 Therefore, in such a case, the shutter speed can be achieved sufficiently by specifying only a necessary range such as 1/100 second to 1/1000 second and changing only the specific range sequentially. . This has the effect of shortening the shooting cycle time. In addition, there is an effect that unnecessary images are not taken in at the same time, and there is an advantage that the memory capacity of the recording apparatus can be used effectively. The configuration for that can be easily realized by setting the change range of the image sensor driver 5 'shown in FIG. 3 to a specific range, for example.
なお、以上はシャッター速度について説明したが、レンズの絞りについても、特定の範囲だけを順次操作することも同様に実施できることは言うまでもない。そのための構成は、例えば図２に示すレンズ絞り自動制御器９を特定の範囲に設定することにより行うことができる。更にまた、上記シャッター速度あるいはレンズの絞りを順次変化させることも、あるいは飛び飛びに、例えば、図４においてＦ１６、Ｆ８、Ｆ４、Ｆ２を順次繰り返すことも、また１／５，０００秒、１／１，０００秒、１／２５０秒を順次繰り返すことも容易に行うことが可能である。 Although the shutter speed has been described above, it is needless to say that only a specific range can be sequentially operated for the lens aperture. The configuration for this can be performed, for example, by setting the lens aperture automatic controller 9 shown in FIG. 2 within a specific range. Furthermore, the shutter speed or the lens aperture can be sequentially changed, or, for example, F16, F8, F4, and F2 can be sequentially repeated in FIG. 4, or 1 / 5,000 seconds, 1/1. , 000 seconds and 1/250 seconds can be repeated in sequence.
２ 車両、２ａ ナンバープレート、２ａ’ 照明灯、３ 撮影レンズ、４ テレビカメラの撮像素子、５ 撮像素子駆動器、５' シャッターの経時的変速を伴う撮像素子駆動器、６ 同期信号発生器、７ 映像増幅器、８ 映像同期複合信号、９ レンズ絞り自動制御器、１１ 記録装置、１２ ビデオモニタ、１３ レンズ絞り制御用関数発生器、１４ 抽出レベル指定器、１５ 画面抽出器、１６ スイッチ、１７ 視認用パソコン
2 vehicle, 2a license plate, 2a 'illumination lamp, 3 photographing lens, 4 TV camera image sensor, 5 image sensor driver, 5' image sensor driver with time-dependent shift of shutter, 6 synchronization signal generator, 7 Video Amplifier, 8 Video Synchronized Composite Signal, 9 Lens Aperture Automatic Controller, 11 Recording Device, 12 Video Monitor, 13 Lens Aperture Control Function Generator, 14 Extraction Level Designator, 15 Screen Extractor, 16 Switch, 17 For Visualization computer
Claims (2)
を備えたことを特徴とする撮像表示装置。 Image pickup means for picking up an image of a subject, signal level changing means for controlling the signal level output from the image pickup means to change in a jumping manner, and output sequentially from the image pickup means based on at least one signal level designated by the user Video signal extraction means for extracting a predetermined video signal from the video signal to be displayed, display control means for displaying the video signal extracted by the video signal extraction means on a monitor,
An imaging display device comprising:
を備えたことを特徴とする撮像表示装置。 An imaging unit that images a subject, a signal level changing unit that controls the signal level output from the imaging unit to change in a jump, a recording unit that records video signals sequentially output from the imaging unit, and a user A video signal extracting means for extracting a predetermined video signal from the video signals recorded on the recording means based on at least one designated signal level, and monitoring the video signal extracted by the video signal extracting means Display control means to be displayed on,
An imaging display device comprising:
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