CN100391233C - 具有图像记录模式切换功能的摄像机 - Google Patents
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Abstract
提供一种具有图像记录模式切换功能的摄像机，能够在切换图像记录模式时可靠地防止振荡的产生。根据图像记录模式，CCD图像拾取元件(1)获得的图像拾取信号经模拟信号处理部分(2)、A/D转换部分(3)、数字信号处理部分(4)和视频输出部分(5)的处理，输出为彩色视频信号或黑白视频信号。控制部分(6)控制摄像机的所有操作，包括确定图像记录模式的处理。图像记录模式根据亮度信号确定。在高亮度下，图像记录模式设置为彩色图像记录模式，在低亮度下，设置为黑白图像记录模式。但即使在高亮度中，当图像拾取信号在近红外辐射下形成时，图像记录模式也被设置为黑白图像记录模式。图像拾取信号是否由近红外辐射形成通过分析图像拾取信号的彩色信号确定。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够切换(switch)图像记录模式的摄像机。
背景技术
作为具有图像记录模式切换功能的摄像机相关技术的示例，在JP-A-2001-45512中公开了一种“黑白/彩色切换摄像机”。该摄像机采用CCD作为固态图像拾取元件。CCD的灵敏度特性具有图6所示曲线a显示的特性。当摄像机作为彩色摄像机使用时，由于人眼能够感觉到可达650nm左右的波长，并且彩色再现性需要被改进，所以，红外辐射截止(cut)滤波器被安置在CCD前面(front surface)。此时的CCD灵敏度特性由图6所示的曲线b表示。另一方面，当摄像机作为黑白摄像机使用时，由于灵敏度和彩色再现性的改善几乎不受影响，所以红外辐射截止滤波器被去除。
这里，例如当彩色模式转换为黑白模式(在夜间或假定内部照明的亮度下降)时，在根据亮度值确定图像记录模式以后，红外辐射截止滤波器被去除。此时，如图6所示，红外辐射区(720nm或更高)中的图像拾取信号也被加入，则灵敏度被暂时提高而增加了图像拾取信号的亮度值，并且产生所谓的振荡(hunting)现象，其中图像记录模式易于转换为原始彩色(color)模式的一系列操作(彩色模式到黑白模式到彩色模式到...)被重复。该振荡现象同样在黑白模式转换为彩色模式(在黎明或假定内部照明的亮度增加)时也产生。在以上公开文献中公开的黑白/彩色切换摄像机中，当黑白模式转换为彩色模式时提供一个亮度电平门限值(在下文中简称为Y1)，而当彩色模式转换为黑白模式时提供两个亮度电平门限值(在下文中简称为Y2和Y3)，并且上述门限值被分别设置为满足Y2大于Y1，Y3大于Y1且Y2不等于Y3的关系来防止振荡。
但是，在有关技术的黑白/彩色切换摄像机中，由于在黑白模式下记录图像的亮度电平根据照明光等的有无有很大不同，各门限值即Y1、Y2和Y3不能够轻易地准确确定，并且振荡现象不能够被方便可靠地防止。
发明内容
本发明希望解决传统的问题，并且本发明的目的是提供一种具有图像记录模式切换功能的摄像机，能够可靠地防止切换图像记录模式时振荡现象的产生。
按照本发明的具有图像记录模式切换功能的摄像机包括：图像拾取部分，用于记录要被记录或拍摄的物体的图像；模式确定部分，用于根据从图像拾取部分获得的图像拾取信号的亮度信号和彩色信号确定图像记录模式，和视频信号输出部分，用于按照模式确定部分确定的图像记录模式，根据图像拾取信号输出彩色视频信号或黑白视频信号。通过这样的结构，由于图像拾取信号的光源种类能够通过使用彩色信号的比率来指定，所以切换图像记录模式时能够被可靠地防止振荡的产生。
此外，在按照本发明的具有图像记录模式切换功能的摄像机中，模式确定部分根据彩色信号判定图像拾取信号是否由近红外辐射形成，来确定图像记录模式。通过这样的结构，由于图像拾取信号的光源能够被指定为由近红外辐射组成，所以当近红外辐射被使用来照明时能够防止振荡。
此外，在按照本发明的具有图像记录模式切换功能的摄像机中，模式确定部分根据图像拾取信号三基色彩色信号的比值是否位于预定范围内来确定图像记录模式。通过这样的结构，由于图像拾取信号的光源能够被指定为由近红外辐射组成，所以当近红外辐射被使用来照明时能够防止振荡。
此外，在按照本发明的具有图像记录模式切换功能的摄像机中，模式确定部分对每一个通过将图像拾取屏幕划分为多个部分获得的多个块判定图像拾取信号是否由近红外辐射形成，并通过使用其中图像拾取信号由近红外辐射形成的块的数目来确定图像记录模式。通过这样的结构，即使在局部照明时也能够防止振荡。
再此外，在按照本发明的具有图像记录模式切换功能的摄像机中，模式确定部分通过使用预置规定时段的图像拾取信号来确定图像记录模式。通过这样的结构，即使记录图像在规定时段期间特殊变化时也能够防止振荡。
而且，按照本发明的具有图像记录模式切换功能的摄像机包括能够任意设置规定时段的规定时段设置部分。按照这样的结构，即使记录图像在任意规定时段期间特殊变化时也能够防止振荡。
附图说明
图1示出按照本发明实施例的摄像机示意结构的图；
图2示出CCD图像拾取元件每种颜色的灵敏度特性的图；
图3示出可见光下记录的图像R/G和B/G被绘制的图；
图4示出近红外辐射下记录的图像R/G和B/G被绘制的图；
图5示出按照本发明实施例确定摄像机图像记录模式的处理流程的图；
图6示出CCD图像拾取元件灵敏度特性的图。
具体实施方式
现在，将在下面参考附图说明本发明的实施例。具有图像记录模式切换功能的摄像机在图1中示出。
在图1中，CCD图像拾取元件1包括光电转换部分和电荷转换部分，并且将要被记录或拍摄的拾取图像信息输出为模拟信号。在光电转换部分的光接收面上，对于每个像素，彩色滤波器以规定顺序排列，并且彩色信息被包括在输出的模拟信号中。模拟信号处理部分2对CCD图像拾取元件1输出的信号应用规定的模拟处理(噪声去除、增益控制、预拐点处理等)。A/D转换部分3将模拟信号处理部分2的模拟图像拾取信号转换为数字信号。
数字信号处理部分4包括DPS，并且对A/D转换部分3的数字图像拾取信号应用规定处理，为每个像素输出亮度信号和彩色信号。视频输出部分5通过使用数字信号处理部分4的输出信号产生和输出彩色视频信号或黑白视频信号。产生彩色视频信号还是产生黑白视频信号根据还具有模式确定部分功能的控制部分6的图像记录模式信号来确定。
控制部分6控制摄像机的所有操作，包括确定图像记录模式的处理，并由作为主体的由规定程序运行的处理器组成。确定图像记录模式的处理将在下面说明。
驱动部分7用于根据控制部分6的控制信号驱动光学LPF和红外辐射截止滤波器8。光学LPF和红外辐射截止滤波器8在彩色图像记录模式时安置在CCD图像拾取元件1的前面。光学LPF用于截去记录图像的高频带并去除假彩色等。红外辐射截止滤波器用于截去CCD图像拾取元件1上入射光的红外辐射成分。
如以上所述构成的具有图像记录模式切换功能的摄像机的操作在下面说明。在CCD图像拾取元件1中获得的图像拾取信号经模拟信号处理部分2、A/D转换部分3、数字信号处理部分4和视频输出部分5的处理，作为视频信号输出。当图像记录模式是彩色图像记录模式时，光学LPF和红外辐射截止滤波器8被安置在CCD图像拾取元件1的前面，并且视频输出部分5输出彩色视频信号。此外，当图像记录模式是黑白模式时，光学LPF和红外辐射截止滤波器8从CCD图像拾取元件1的前面去除，并且视频输出部分5输出黑白视频信号。
现在将说明确定图像记录模式的处理。数字信号处理部分4计算图像拾取信号的亮度信号和三基色的彩色信号，而不管图像记录模式如何，并且将亮度信号和彩色信号输出给控制部分6。控制部分6根据图像拾取信号的亮度信号和彩色信号确定图像记录模式。图像记录模式基本上由亮度信号确定。即，图像记录模式在高亮度时是彩色模式，而图像记录模式在低亮度时是黑白模式。在这一点上，即使在高亮度时，当图像拾取信号由近红外辐射光形成时，图像记录模式也需要设置为黑白模式。
图像拾取信号是否由近红外辐射形成通过分析图像拾取信号的彩色信号来确定。其原理在下面说明。图2示出了CCD图像拾取元件每种颜色的灵敏度特性。如图2所示，不管颜色的种类如何，CCD图像拾取元件的灵敏度对于800[nm]左右的长波长基本上相同。虽然图2示出了补色的示例，但是基色(R(红)、G(绿)和B(蓝))的示例也显示了相同的结果。因此，由于不管其图像被记录或拍摄的物体的颜色如何，由近红外辐射形成的图像拾取信号的三基色的彩色信号比率基本上恒定，所以组成三基色的彩色信号比率被获得，从而图像拾取信号是否由近红外辐射形成能够被确定。详细地，当分量R和分量G的比率(在下文中简称为R/G)基本对应分量B和分量G的比率(在下文中简称为B/G)时，图像拾取信号被确定为由近红外辐射形成。
而且，对于用于确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成的图像拾取信号的亮度信号和彩色信号，尽管所有图像拾取屏幕的平均值被简单地使用，但是图像拾取屏幕也可以被划分为多个块(例如，长6x宽8＝48块)，并且每个块的平均亮度信号和平均彩色信号可以用于更精确地确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成。
图3和4是示出可见光和近红外辐射的记录或拍摄图像的R/G和B/G根据每个块的彩色信号被获得并绘制的图。从图3可见，可见光的记录图像被不规则地绘制。另一方面，在近红外辐射的记录图像中，R/G大于0.7并小于1.1，而B/G大于0.8并小于1.2。因此，图像拾取信号是否由近红外辐射形成能够根据包括在上述范围内的块数目确定。此时，对于其平均亮度不低于规定值的块，确定彩色信号的比率是否包括在上述范围内，从而精确地确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成，而不管图像记录或拍摄条件例如光的种类或布置，自然光的有无等。由于上述数值范围取决于制造者和CCD图像拾取元件的种类，以及数字信号处理部分的处理参数等，所以实际中它们需要针对每种类型的摄像机进行确定。
随后，图1所示的确定摄像机图像记录模式的处理将参考图5所示的流程图来说明。模式确定处理通过使用图像拾取信号的亮度信号Y和彩色言号R、G和B在预定时间执行。在图5中，图像记录模式被简单地称为模式。
在步骤501中，当前图像记录模式被判定，当图像记录模式是彩色图像记录模式时，步骤502中判定亮度信号Y是否大于预置门限值Y2。当Y不大于Y2时，其图像被记录或拍摄的物体的照明度低，从而图像记录模式被切换为黑白图像记录模式(步骤503)。当Y大于Y2时，确定其图像被记录或拍摄的物体的照明度充足，并且图像记录模式保持彩色图像记录模式。
在步骤501中，当确定当前图像记录模式是黑白图像记录模式时，在步骤504中判定亮度信号Y是否大于预置门限值Y1。在这一点上，在门限值Y1和Y2中，Y1被设置得大于Y2。如上所述设置门限值的原因是为了避免由于红外辐射截止滤波器的去除使亮度信号增加从而即使在可见辐射的照明下也可能产生振荡的现象。但是，Y1可以根据使用条件而等于Y2，在该情况中，在步骤502中当Y小于Y1时，图像记录模式被切换为黑白图像记录模式。
在步骤504中，当Y小于Y1时，其图像被记录或拍摄的物体的照明度低。因此，图像记录模式保持黑白图像记录模式。此外，当Y不小于Y1时，彩色信号被分析(步骤505)。彩色信号被分析是为了确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成并且分析R/G和B/G。然后，根据分析的结果确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成(步骤506)。
在步骤506中，当确定图像拾取信号由近红外辐射形成时，图像记录模式保持黑白图像记录模式。即，图像拾取信号的大部分亮度信号由近红外辐射照明形成。这样，当图像记录模式直接切换为彩色图像记录模式时，亮度突然降低，从而可能产生振荡。因此，图像记录模式保持黑白图像记录模式。另一方面，当在步骤506中确定图像拾取信号不是由近红外辐射形成时，由于其图像通过可见光被记录或拍摄的物体的照明度充足，在步骤507中，图像记录模式被切换为彩色图像记录模式。
因此，当图像记录模式根据图5所示流程图被确定时，振荡的产生能够在切换图像记录模式时被可靠地防止，而不用直接识别照明装置的有无、种类和工作状态。
在图5所示的流程图中，通过使用整个图像拾取屏幕的平均值或通过划分图像拾取屏幕获得的块中的平均值，亮度信号Y是否大于或小于门限值Y1或Y2可以被判定，并且彩色信号可以被分析。
当通过使用块中的平均值判定亮度信号大于还是小于门限值时，对于每个块，平均亮度和门限值Y1或Y2被进行比较。当满足规定条件(例如在步骤504中Y不小于Y1)的块数目相对所有块数目具有规定的比率或更多(例如70％)时，确定条件满足。
当彩色信号通过使用块中的平均值被分析时，其中R/G和B/G被包括在规定范围中的块数目如上所述被分析。然后，图像拾取信号是否由近红外辐射形成根据其中R/G和B/G被包括在规定范围中的块数目被确定。用于确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成的块参考数目可以考虑是所有图像拾取屏幕的块数目，但是，在局部照明下可能不能进行精确的确定。为了防止这种不便，彩色信号对其中平均亮度信号具有规定值或更大值的块进行分析。然后，根据其中R/G和B/G被包括在规定范围中的块数目是否满足相对于其中平均亮度信号具有规定值或更大值的块数目的规定关系式(例如块数目之间的差为7或更小)，确定图像拾取信号是否由近红外辐射形成。当通过使用块中的平均值判定亮度信号大于还是小于门限值并且分析彩色信号时，如上所述，即使有局部照明时也能够防止振荡。
在以上说明中，虽然用于确定图像记录模式的处理通过使用一帧的图像拾取信号来执行，但是，可以根据预定固定时段或使用状态，通过还具有规定时段设置部分功能的控制部分6，对适当确定的规定时段的多个帧的图像拾取信号获得图像记录模式，然后，可以在它们相互对应时切换模式，以便防止图像记录模式由于记录图像的特殊变化(例如夜晚图像记录时机动车辆前灯的照明，临时的阴影等)而被切换。在该情况中，图像的帧数目(帧数)根据使用条件来适当确定。
当图像记录模式通过使用多个帧的图像拾取信号被确定时，即使记录或拍摄图像在规定时段期间(换句话说，确定图像记录模式所需的时间)特殊变化时也能够防止振荡。
如上所述，按照本发明，能够提供具有图像记录模式切换功能的摄像机，其中在切换图像记录模式时能够可靠地防止振荡的产生。
Claims (6)
1.一种具有图像记录模式切换功能的摄像机，能够切换图像记录模式，所述摄像机包括：
图像拾取部分，用于记录要被记录或拍摄的物体的图像；
模式确定部分，用于根据从图像拾取部分获得的图像拾取信号的亮度信号和彩色信号确定图像记录模式；和
视频信号输出部分，用于按照模式确定部分确定的图像记录模式，根据图像拾取信号输出彩色视频信号或黑白视频信号，其中，
模式确定部分根据彩色信号判定图像拾取信号是否由近红外辐射形成，来确定图像记录模式。
2.按照权利要求1所述的具有图像记录模式切换功能的摄像机，其特征在于：模式确定部分根据图像拾取信号三基色彩色信号的比值是否位于预置范围内来确定图像记录模式。
3.按照权利要求1所述的具有图像记录模式切换功能的摄像机，其特征在于：模式确定部分对每一个通过将图像拾取屏幕划分为多个部分获得的多个块判定图像拾取信号是否由近红外辐射形成，并通过使用其中图像拾取信号由近红外辐射形成的块的数目来确定图像记录模式。
4.按照权利要求2所述的具有图像记录模式切换功能的摄像机，其特征在于：模式确定部分对每一个通过将图像拾取屏幕划分为多个部分获得的多个块判定图像拾取信号是否由近红外辐射形成，并通过使用其中图像拾取信号由近红外辐射形成的块的数目来确定图像记录模式。
5.按照权利要求1-4中任一权利要求所述的具有图像记录模式切换功能的摄像机，其特征在于：模式确定部分通过使用预置规定时段的图像拾取信号来确定图像记录模式。
6.按照权利要求5所述的具有图像记录模式切换功能的摄像机，进一步包括能够任意设置规定时段的规定时段设置部分。
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