JPS59165562A - Method for extracting frequency components of picture - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain easily the value of the frequency components of picture information by accessing several times to the output of each picture element of a photoelectric transducer consisting of N units of picture elements on the basis of a prescribed order and obtaining the frequency components of the picture for each value of the selected picture element interval K which is equivalent to the space frequency component. CONSTITUTION:A photoelectric transducer 10 receives an image of a subject pattern 21 via an image forming lens 20, and electrical outputs a(1)-a(N) are outputted from picture elements P1-PN respectively in response to the received light quantity. The outputs of elements P1-PN of the transducer 10 are accessed several times via electrical gates 111 and 13 which are capable of random accesses. Then a(i) is defined as the i-th picture element output of the transducer 10, and K is referred to as a positive integer. Thus an output Fk is obtained as shown by an equation and for each value of the selected picture element interval K corresponding to the space frequency component.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、画像信号を出力する複数個の画素を有する光
電変換素子の出力をアクセスして、その出力信号中に含
まれる周波数成分の大きさを検出する画像の周波数成分
抽出方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention accesses the output of a photoelectric conversion element having a plurality of pixels that outputs an image signal, and detects the magnitude of a frequency component included in the output signal. This invention relates to a component extraction method.

従来から画像情報処理は、例えばＣＯＤやＢＢＤのよう
な電荷転送デバイスの画像出力、又は撮像管からの画像
出力を用いて行うの通常である。しかし、これらの画像
出力は光電荷そのものの破壊的な読み出しによるもので
あるため、一度読み出すたびに新たに信号の蓄積動作を
行わなければ、再読み出しは不可能である。このような
電荷転送デバイスを使用して同一画像情報を繰り返して
用いる場合、例えば２画像のコリレーション処理等を行
うためには、シフトレジスタのような別途のデバイスに
画像データの格納を行い、この格納データを用いて処理
する必要があるなど装置の複雑化を招く。また、読み出
すごとに信号を再、　　蓄積しなければならないデバイ
スを用いる場合は、その処理速度が遅くなるいう問題が
生ずることと、そのために物体の動き・照明の変化など
の外乱を回避することが困難である。また、本発明で意
図するような周波数成分の抽出においても、多くの記憶
手段が必要である等の不便さがある。Conventionally, image information processing has typically been performed using image output from a charge transfer device such as a COD or BBD, or image output from an image pickup tube. However, since these image outputs are based on destructive readout of the photocharges themselves, rereading is impossible unless a new signal accumulation operation is performed each time the image is read out. When using such a charge transfer device to repeatedly use the same image information, for example, in order to perform correlation processing between two images, the image data must be stored in a separate device such as a shift register, and this image data must be stored in a separate device such as a shift register. This results in increased complexity of the device, such as the need for processing using stored data. Furthermore, when using a device that requires re-accumulating the signal each time it is read out, there is a problem that the processing speed becomes slow, and this makes it difficult to avoid disturbances such as movement of objects or changes in illumination. Have difficulty. Furthermore, even in the extraction of frequency components as intended by the present invention, there are inconveniences such as the need for a large number of storage means.

本発明の目的は、画像情報の周波数成分の大きさを簡便
に求め得る画像の周波数成分抽出方法を提供することに
あり、その要旨は、Ｎ個の画素から成る光電変換素子の
各画素の出力を、ランダムにアクセス可能な電気的ゲー
トを介して所定の順序に従って複数回アクセスし、ａ（
ｉ）を光電変換素子の第１番目の画素の出力とし、ｋを
正の整数とすると、 なる出力Ｆｋを、空間周波数成分に相当する選択した画
素間隔にの大きさごとに求めることを特徴とする方法で
ある。An object of the present invention is to provide an image frequency component extraction method that can easily determine the magnitude of the frequency component of image information. is accessed multiple times according to a predetermined order via randomly accessible electrical gates, and a(
If i) is the output of the first pixel of the photoelectric conversion element and k is a positive integer, the following output Fk is obtained for each size of the selected pixel interval corresponding to the spatial frequency component. This is the way to do it.

本発明に係る方法を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。The method according to the invention will be explained in detail on the basis of illustrated embodiments.

第１図は本発明に係る画像の周波数成分抽出方法に好適
に用いることができるゲート蓄積形静電誘導トランジス
タ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔ−ｏｒ　、以下ＳＩＴという）の構造Φ作用の説明
図である。なお、このＳＩＴは例えば特開昭５６−１５
０８７８号公報に開示されており、第１図（ａ）はＳＩ
Ｔの断面構造、（ｂ）はその等価回路を示している。第
１図（ａ）において、１はＳＩＴを構成するＳｉ半導体
基板であり、基板の下面にはｎ”Ｓｉから成るドレーン
２が形成され、上面の一部には同様にｎ”Ｓｉから成る
ソース３が設けられ、このソース３をリング状に囲むｐ
″″Ｓｉから成るフローテングゲ−１・４が形成されて
いる。ドレーン２には例えば＋７ｖ程度の電位Ｅが印加
されており、ソース３には適当な負荷抵抗Ｒが接続され
、出力端子０から信号を読み出す構造とされている。FIG. 1 shows a gate accumulation type static induction transistor (Static Induction Transistor) which can be suitably used in the image frequency component extraction method according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure Φ effect of the s-tor (hereinafter referred to as SIT). Note that this SIT is based on, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-15
It is disclosed in Japanese Patent No. 0878, and FIG. 1(a) is SI
The cross-sectional structure of T, (b) shows its equivalent circuit. In FIG. 1(a), reference numeral 1 denotes a Si semiconductor substrate constituting the SIT. A drain 2 made of n"Si is formed on the bottom surface of the substrate, and a source similarly made of n"Si is formed on a part of the top surface. 3 is provided, and p surrounds this source 3 in a ring shape.
Floating games 1 and 4 made of ``''Si are formed. A potential E of, for example, about +7 V is applied to the drain 2, a suitable load resistance R is connected to the source 3, and the structure is such that a signal is read from the output terminal 0.

電位Ｅが高レベルのときは、画像の蓄積・読み出しが行
われ、低レベル時には画像の消去が行われる。光りが照
射されｎ−領域に発生する光電子と正孔のうち、光電子
はドレーン２に吸収され正孔はゲート４に吸収される。When the potential E is at a high level, images are stored and read out, and when the potential E is at a low level, images are erased. Of the photoelectrons and holes generated in the n- region upon irradiation with light, the photoelectrons are absorbed by the drain 2 and the holes are absorbed by the gate 4.

従って、ゲート４付近のポテンシャルが照度に対応して
変化し、このポテンシャル、即ち像の明るさに応じて流
れる電流が変化することになる。これを第１図（ｂ）で
等測的に示すと、ドレーン２、ソース３、ゲート４から
成るＳＩＴはゲート容量Ｃｇを有しており、入射光りに
よる電荷がここに蓄積される。５は信号の読み出しゲー
トであり、信号は信号線６を介して読み出される。この
ような機能を有するＳＩＴは、そのゲート４が入射光量
に応じて制御され、ドレーン電流が入射光量の増幅信号
になり、かつゲートポテンシャルを消去しない限りは、
読み出しゲート５を開くごとに信号が何回でも非破壊的
に読み出されることになる。Therefore, the potential near the gate 4 changes in accordance with the illuminance, and the flowing current changes in accordance with this potential, that is, the brightness of the image. This is illustrated isometrically in FIG. 1(b). The SIT consisting of the drain 2, source 3, and gate 4 has a gate capacitance Cg, and charges due to incident light are accumulated here. Reference numeral 5 denotes a signal read gate, and the signal is read out via a signal line 6. In an SIT having such a function, unless the gate 4 is controlled according to the amount of incident light, the drain current becomes an amplified signal of the amount of incident light, and the gate potential is not erased,
Each time the readout gate 5 is opened, the signal can be read out non-destructively any number of times.

第２図は第１図に示したＳＩＴのような画像信号の非破
壊的な読み出しが可能な光電変換素子１０を用い、本発
明に係る画像の周波数成分抽出方法を実現するための実
施例である。この光電変換素子１０はＮ個の画素Ｐ１〜
ＰＮに分れており、それぞれの画素出力信号ａ（１）〜
ａ（Ｎ）を独立して読み出し得るようになっている。各
画素Ｐの出力信号ａ（１）〜ａ（Ｎ）は、それぞれゲー
ト１１、〜１１　Ｎを介して差動増幅器１２の非反転入
力端及びゲート１３に接続されている。一方、差動増幅
器１２の反転入力端には、ゲート１３、サンプル値ホー
ルド回路１４を経て各画素の出力信号ａ（１）〜ａ（Ｎ
）が入力するようになっている。差動増幅器１２の出力
は絶対値回路１５、積分回路１６を経て、アナログシフ
トレジスタ１７に入力するように接続されている。また
、１８はゲート制御回路であり、この制御回路１８から
のゲート制御信号は各ゲート１１、〜１１Ｎ、ゲート１
３に伝達され、サンプル値ホールド回路１４、積分回路
１６にはリセット信号が、アナログシフトレジスタ１７
には制御信号が伝達されるようになっている。FIG. 2 shows an embodiment for realizing the image frequency component extraction method according to the present invention using a photoelectric conversion element 10 capable of non-destructively reading out image signals, such as the SIT shown in FIG. be. This photoelectric conversion element 10 has N pixels P1 to
It is divided into PN, and each pixel output signal a(1) ~
a(N) can be read out independently. Output signals a(1) to a(N) of each pixel P are connected to a non-inverting input terminal of a differential amplifier 12 and a gate 13 via gates 11 and 11N, respectively. On the other hand, the inverting input terminal of the differential amplifier 12 receives the output signals a(1) to a(N
) is now entered. The output of the differential amplifier 12 is connected to be input to an analog shift register 17 via an absolute value circuit 15 and an integration circuit 16. Further, 18 is a gate control circuit, and a gate control signal from this control circuit 18 is transmitted to each gate 11, to 11N, and gate 1.
3, the reset signal is transmitted to the sample value hold circuit 14 and the integration circuit 16, and the reset signal is transmitted to the analog shift register 17.
A control signal is transmitted to.

次に、この実施例による抽出方法の動作を説明すると、
光電変換素子１０は結像レンズ２０を介して物体パター
ン２１の像を受光し、各画素Ｐ１〜ＰＮからは受光量に
応じた電気的な出力ａ（１）〜ａ（Ｎ）がなされている
。そこで先ず、ゲート制御回路１８からの指令により、
ゲート１３をオンすると共にゲー）１１１をオンし、サ
ンプル値ホールド回路１４に画素Ｐ１の出力ａ（１）を
ホールドする。続いて、ゲー）１３をオフしゲート１１
２をオンにして、サンプル値ホールド回路１４内の信号
ａ（１）と画素Ｐ２の出力ａ（２）との差を差動増幅器
１２で検出し、その出力の絶対値を絶対値回路１５で求
め積分回路１６で積分する。次に、ゲー）１３をオンす
ると共にゲート１１２をオンにして、サンプル値ホール
ド回路１４内に信号ａ（２）をホールドする。更に、ゲ
ート１３をオフしてゲート１１３をオンし、サンプル値
ホールド回路１４の信号ａ（２）と画素Ｐ３の出力ａ（
３）との差の絶対値信号を積分回路１６内に積分する。Next, the operation of the extraction method according to this embodiment will be explained.
The photoelectric conversion element 10 receives an image of the object pattern 21 through the imaging lens 20, and each pixel P1 to PN generates electrical outputs a(1) to a(N) according to the amount of received light. . Therefore, first, according to a command from the gate control circuit 18,
At the same time as the gate 13 is turned on, the gate 111 is turned on, and the sample value hold circuit 14 holds the output a(1) of the pixel P1. Next, turn off gate 13 and turn off gate 11.
2 is turned on, the difference between the signal a(1) in the sample value hold circuit 14 and the output a(2) of the pixel P2 is detected by the differential amplifier 12, and the absolute value of the output is detected by the absolute value circuit 15. The calculation and integration circuit 16 performs integration. Next, the gate 13 is turned on and the gate 112 is turned on to hold the signal a(2) in the sample value hold circuit 14. Furthermore, the gate 13 is turned off and the gate 113 is turned on, and the signal a(2) of the sample value hold circuit 14 and the output a(
3) is integrated in the integrating circuit 16.

かくすることを繰り返すと、 Ｆ１＝　ｌ　ａ（１）−ａ（２）　ｌ　＋　Ｉ　ａ（２
）−ａ（３）　１十〇Φ・＋Ｉ　ａ（ｎ−２）　−ａ（
ｎ−１）　Ｉ＋　ｌ　ａ（ｎ−１）　−ａ（ｎ）　ｌ　
　　　　　　−（１）なる出力Ｆｌが、積分回路１６内
に得られる。ただし、ここでａ（ｉ）は光電変換素子１
０の第１番目の画素Ｐｉの出力である。By repeating this, F1 = l a (1) - a (2) l + I a (2
)-a(3) 100Φ・+I a(n-2) -a(
n-1) I+ l a(n-1) -a(n) l
An output Fl of -(1) is obtained in the integrating circuit 16. However, here a(i) is photoelectric conversion element 1
This is the output of the first pixel Pi of 0.

（１）式で得られた出力Ｆ１は画素Ｐの間隔に相当する
周期の空間周波数成分の大きさを表し、出力Ｆ１はアナ
ログシフトレジスタ１７に蓄積される。The output F1 obtained by equation (1) represents the magnitude of a spatial frequency component with a period corresponding to the interval between pixels P, and the output F1 is accumulated in the analog shift register 17.

更に、ゲート制御回路１８の指令によりゲート１１、〜
１１Ｎ、１３を切換えて、画素Ｐの２つおきの出力信号
の差の絶対値をとると、得られる出力Ｆ２は、 Ｆ２＝　Ｉ　ａ（１）−ａ（３）　ｌ　＋　ｌ　ａ（２
）　−ａ（４）　Ｉ＋・・・＋ｌ　ａ（ｎ−３）　−ａ
（ｎ−１）　Ｉ＋　ｌ　ａ（ｎ−２）−ａ（ｎ）　ｌ　
　　　　　・（２）となる。Further, according to the command from the gate control circuit 18, the gates 11, -
11N and 13 and take the absolute value of the difference between the output signals of every second pixel P, the resulting output F2 is: F2=I a(1)-a(3) l + l a(2
) -a(4) I+...+l a(n-3) -a
(n-1) I+ l a(n-2)-a(n) l
・(2) becomes.

同様にして、画素Ｐの間隔を増加しながらそれぞれの相
当する空間周波数成分の大きさを求めると、得られる出
力Ｆｋは、ｋを正の整数とすると次の（３）式で表され
る。Similarly, when the magnitude of each corresponding spatial frequency component is determined while increasing the interval between pixels P, the resulting output Fk is expressed by the following equation (3), where k is a positive integer.

第２図の実施例で得られる出力Ｆ１、Ｆ２、・・、ＦＮ
は、アナログシフトレジスタ１７に順次に蓄積されてい
るので、必要に応じて制御回路１８の指令により出力端
ＯＵＴから読み出すことができる。Outputs F1, F2,..., FN obtained in the embodiment of Fig. 2
are sequentially stored in the analog shift register 17, so they can be read out from the output terminal OUT according to a command from the control circuit 18, if necessary.

なお、ＳＩＴを使用すれば非破壊的な読み出しが可能で
あり、この周波数成分抽出の実行時間は極く僅かな時間
であるが、物体パターン２１が動画像の場合は、抽出実
行時間中は光電変換素子１０への入射光をシャッタ等で
遮光しておくことが好ましい。第２図に示した回路構成
は、敢くまでも一つの実施例であり、本発明に係る方法
は特許請求の範囲の範鴎内において、幾多の変形が可能
なことは勿論である。Note that non-destructive readout is possible by using SIT, and the execution time for this frequency component extraction is extremely short; however, if the object pattern 21 is a moving image, photoelectric reading is not performed during the extraction execution time. It is preferable that the light incident on the conversion element 10 be blocked by a shutter or the like. The circuit configuration shown in FIG. 2 is just one embodiment, and it goes without saying that the method according to the present invention can be modified in many ways within the scope of the claims.

この本発明に係る方法は各種用途に用い得るが、例えば
画像解析、自動焦点の最適調整、レンズの透過特性の測
定等に有効に適用することができる。The method according to the present invention can be used for various purposes, and can be effectively applied, for example, to image analysis, optimal adjustment of automatic focus, measurement of lens transmission characteristics, etc.

以」二説明したように本発明に係る画像の周波数成分抽
出方法は、簡易に画像信号内に含まれる周波数成分の抽
出ができ、特に再蓄積することなく繰り返して読み出し
可能な光電変換素子を用いると極く僅かな時間で成分抽
出の実行が可能である。As explained below, the method for extracting frequency components of an image according to the present invention uses a photoelectric conversion element that can easily extract frequency components contained in an image signal and that can be repeatedly read out without being re-accumulated. Component extraction can be performed in a very short amount of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図（ａ）は本発明に係る方法に用いるに適した光電
変換素子の断面構成図、（ｂ）はその等価回路図、第２
図は本発明に係る方法を実現するための周波数成分抽出
回路の一実施例の構成図である。 符号１０は光電変換素子、１１．〜１１Ｎ、１３はゲー
ト、１２は差動増幅器、１４はサンプル値ホールド回路
、１５は絶対値回路、１６は積分回路、１７はアナログ
シフトレジスタ、１８はゲート制御回路である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 手続補正書は式） 昭和５８年特許願第３８５９４号 ２、発明の名称 画像の周波数成分抽出方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子三丁目３０番２号名称（１０
０）キャノン株式会社 代表者　賀来龍三部 ４、代理人 〒１２１東京都足立区梅島二丁目１７番３号梅島ハイタ
ウンＣ−１０４ 昭和５８年６月２８日発送 ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 図面第１図を別紙コピーに未配の通り補正する。FIG. 1(a) is a cross-sectional configuration diagram of a photoelectric conversion element suitable for use in the method according to the present invention, FIG. 1(b) is its equivalent circuit diagram, and FIG.
The figure is a configuration diagram of an embodiment of a frequency component extraction circuit for implementing the method according to the present invention. Reference numeral 10 indicates a photoelectric conversion element; 11. 11N, 13 is a gate, 12 is a differential amplifier, 14 is a sample value hold circuit, 15 is an absolute value circuit, 16 is an integration circuit, 17 is an analog shift register, and 18 is a gate control circuit. Patent Applicant Canon Co., Ltd. Procedural Amendment Form) 1982 Patent Application No. 38594 2, Method for Extracting Frequency Components of Name Image of Invention 3, Relationship with the Person Who Makes the Amendment Case Patent Applicant Address Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo 3-30-2 Name (10
0) Canon Co., Ltd. Representative Ryu Kaku Sanbu 4, Agent Address: C-104 Umejima High Town, 2-17-3 Umejima, Adachi-ku, Tokyo 121, Sent on June 28, 1980 6, Drawing subject to amendment 7, Amendment Figure 1 of the content drawing has been corrected as not yet distributed in a separate copy.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、　　Ｎ個の画素から成る光電変換素子の各画素の出
力を、ランダムにアクセス可能な電気的ゲートを介して
所定の順序に従って複数回アクセスし、ａ（１）を光電
変換素子の第１番目の画素の出力とし、ｋを正の整数と
すると、 なる出力Ｆｋを、空間周波数成分に相当する選択した画
素間隔にの大きさごとに求めることを特徴とする画像の
周波数成分抽出方法。 ２、前記光電変換素子は非破壊的な読み出しを特徴とす
る特性を有するものとした特許請求の範囲第１項に記載
の画像の周波数成分抽出方法。 ３、前記非破壊的な読み出しを可能とする光電変換素子
をゲート蓄積型静電誘導トランジスタとする特許請求の
範囲第２項に記載の画像の周波数成分抽出方法。[Claims] 1. The output of each pixel of a photoelectric conversion element consisting of N pixels is accessed multiple times according to a predetermined order via a randomly accessible electrical gate, and a(1) is converted into a photoelectric conversion element. If the output of the first pixel of the conversion element is the output, and k is a positive integer, the following output Fk is obtained for each size of a selected pixel interval corresponding to a spatial frequency component. Component extraction method. 2. The image frequency component extraction method according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element has a characteristic of non-destructive readout. 3. The image frequency component extraction method according to claim 2, wherein the photoelectric conversion element that enables non-destructive readout is a gate accumulation type static induction transistor.