CN100559884C - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

响应固体摄像元件的图像信号，通过平均值算出部件算出对应构成每帧图像的各色成分的像素值的平均值，在增益算出部件中，对于闪烁发生的1周期的帧数，算出平均值算出部件算出的图像各色成分的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的增益，作为供给信号放大部件的各色成分的增益加以输出，信号放大部件基于供给的各色成分的增益，进行图像色成分的全像素的放大。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及数字静物相机或数字摄像机等数字彩色摄像设备，尤其涉及抑制在荧光灯照明下发生的闪烁而获得良好图像的摄像装置。

背景技术

全球应用的电源频率为50Hz和60Hz，因而存在不同电源频率的国家或地区。尤其在日本分两个地区。在照明器具上使用无变频功能的荧光灯时，荧光灯在电源频率50Hz的地区以每秒100次的间隔反复闪烁，而在电源频率60Hz的地区以每秒120次的间隔反复闪烁。

在上述荧光灯的照明下，使用搭载了CCD或CMOS传感器等固体摄像元件的数字摄像机或数字静物相机时，根据固体摄像元件的图像读取的定时(快门速度)与荧光灯的闪烁周期的关系，使固体摄像元件常时设定为同等曝光时间时，存在固体摄像元件中蓄积的电荷量按图像读取的定时不同的情况。在固体摄像元件中蓄积的电荷量发生不一样时，图像亮度变化，引起映像画面闪烁等闪烁现象。

作为抑制这种闪烁的方法，例如有日本特开平10-257381号公报中公开的技术。在该传统技术中，响应从CCD输出的1场输入映像信号，将图像沿水平方向分割成多个块，并算出每块亮度的平均值。接着，由这些算出的亮度平均值检出成为最大值及最小值的平均值，由这亮度的最大值与最小值，算出用以修正每场灰度的修正系数。基于输入映像信号上产生的亮度变化，即闪烁周期，利用1周期前获得的修正系数修正输入映像信号的灰度(亮度值)。

在上述文献中公开的传统技术中，采用算出亮度平均值的方法，这是仅以亮度作为算出对象的数字增益累计方法。但是，因闪烁而变化的像素值宽相对构成图像的各色成分分别不同，因此，在上述方法中不能准确进行闪烁的抑制。

实际上，电源频率含有微小的误差，有时并不显示50Hz或60Hz的准确的值。因而，在电源频率含有微小误差时，利用闪烁的1周期前数据进行修正的上述文献中公开的方法中，1周期前的像素信号未必与下个周期的像素信号相同，因此不能准确进行闪烁的抑制。

另外，由摄像对象变动等外因而像素值变动时，若基于该像素值累计数字增益，则存在闪烁被放大的问题。

另外，利用数字增益的闪烁除去过程中，数字增益加到全体像素，存在S/N比下降，且画质劣化的问题。

本发明为解决上述课题构思而成，旨在适用于数字摄像机或数字静物相机等数字彩色摄像设备，得到可常时准确抑制闪烁的摄像装置。

发明内容

本发明的摄像装置，其中设有：对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；响应由该固体摄像元件获得的图像信号，基于供给的各色成分的增益进行图像色成分的全像素的放大的信号放大部件；对应构成由该信号放大器生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；以及对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的图像各色成分的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的增益，作为供给所述信号放大部件的各色成分的增益加以输出的增益算出部件。

由此，利用构成图像的各色成分的像素值的平均值累计数字增益，并对含有微小误差的电源频率影响荧光灯的误差进行修正得到抑制闪烁的效果。

另外，本发明的摄像装置，其中设有：对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；以及对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

还有，本发明的摄像装置，其特征在于设有：对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；以及从构成由所述平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值算出电源频率的误差导致的闪烁发生周期的偏差，并算出修正了已算出的闪烁发生周期的偏差的像素值的平均值，对于闪烁发生的1周期的帧数，算出修正了每帧图像的各色成分的所述偏差的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

另外，本发明的摄像装置，其特征在于设有：对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；使用预先准备的正弦波数据表，基于输入的正弦波数据表编号算出预测闪烁发生的下个周期的偏差的正弦波数据的正弦波数据算出部件；以及从构成由平均值算出部件算出的闪烁1周期图像的各色成分的像素值的平均值，算出电源频率的误差导致的闪烁发生周期的偏差，基于算出的偏差推断正弦波数据表编号，基于推断的正弦波数据表编号，从所述正弦波数据算出部件得到下个周期的正弦波数据，基于该下个周期的正弦波数据分别算出修正了闪烁发生的下个周期的偏差的像素值的平均值，对于闪烁发生的1周期的帧数，算出修正了每帧图像的各色成分的所述偏差的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

还有，本发明的摄像装置，其特征在于设有：对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；调整所述固体摄像元件的曝光时间的曝光时间算出部件，对于闪烁发生的1周期的帧数，在平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值中，算出特定色成分的像素值的平均值中最大值，基于该最大值将所述特定色成分的像素值的平均值调整为最大宽度，使所述固体摄像元件中蓄积的电荷量一定；以及对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的每帧图像各色成分的像素值的平均值中对应所述曝光时间算出部件中未使用的其它色成分的各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

另外，本发明的摄像装置，其特征在于设有：对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；设于AD转换器前级，并基于供给的各色成分的模拟增益，对从固体摄像元件获得的模拟图像信号进行放大的模拟信号放大部件；对于闪烁发生的1周期的帧数，在平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值中，算出特定色成分的像素值的平均值中最大值，基于该最大值算出将所述特定色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的模拟增益，作为供给所述模拟信号放大部件的各色成分的模拟增益加以输出的模拟增益算出部件；以及对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的每帧图像各色成分的像素值的平均值中对应所述模拟增益算出部件中未使用的其它色成分的各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的摄像装置的结构的电路框图。

图2是表示本发明实施例2的摄像装置的结构的电路框图。

图3是表示电源频率50.00Hz的荧光灯照明下拍摄的像素值的平均值变动的说明图。

图4是表示电源频率50.04Hz的荧光灯照明下拍摄的像素值的平均值变动的说明图。

图5是表示推测本发明实施例3的电源频率的微小误差的方法的说明图。

图6是表示在具有误差的电源频率的荧光灯照明下拍摄的像素值的平均值的变动例的说明图。

图7是表示本发明实施例4的摄像装置的结构的电路框图。

图8是例示本发明实施例4的正弦波数据表的作成方法的说明图。

图9是表示求本发明实施例4的每帧像素值的平均值偏差的波形最大值与最小值的方法的说明图。

图10是表示本发明实施例6的摄像装置的结构的电路框图。

图11是表示本发明实施例7的摄像装置的结构的电路框图。

具体实施方式

以下，为了详细说明本发明，参照附图说明实施本发明的最佳方式。

实施例1

图1是表示本发明实施例1的摄像装置的结构的电路框图。

图中，固体摄像元件12是对通过摄像透镜11在受光面成像的光图像进行光电变换得到图像信号的部件。该固体摄像元件12由CCD、CMOS传感器等构成，将分别感应红(R)、绿(G)、蓝(B)光的三种像素交互地矩阵状排列数十万个而构成，将每像素接受的光变换成电荷后蓄积，将蓄积电荷以模拟信号方式输出。因此，固体摄像元件12具有控制信号电荷的蓄积时间的电子快门功能。模拟信号处理部13设有CDS(Correlated double Sampling circuit：相关二重取样电路)及AGC等电路，是对于在固体摄像元件12中变换的图像信号，进行去除所包含的噪声并增益控制的部件。信号放大器14是对于从模拟信号处理部13输入的图像信号，基于供给的RGB各色成分的增益对图像的RGB色成分的全像素进行放大处理的部件。平均值算出器15是对信号放大器14中生成的构成每帧图像的RGB各色成分算出像素值的平均值的部件。增益算出器16是从算出的每帧RGB各色成分的像素值的平均值算出后述那样最佳增益的部件。

接着，对动作进行说明。

摄像透镜11使从被照体侧入射的光图像成像于固体摄像元件12的受光面。固体摄像元件12将成像的光图像光电变换而得到图像信号。在固体摄像元件12中变换的图像信号输入模拟信号处理部13。模拟信号处理部13去除图像信号中包含的噪声，并进行增益控制。从模拟信号处理部13输出的图像信号在信号放大器14被放大，供给平均值算出器15。这时，信号放大器14从增益算出器16被供给RGB各色成分的增益，基于这些增益，对图像的RGB色成分的全像素进行放大处理。在平均值算出器15中，对应信号放大器14中生成的每帧图像的RGB各色成分算出像素值的平均值，并供给增益算出器16。增益算出器16中，对闪烁发生的1周期的帧数，从每帧图像各色成分的像素值的平均值算出最大值。然后，基于该最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽的增益。

这里，信号放大器14利用增益算出器16算出的增益，进行RGB色成分的全像素的放大，从而，能够减少因固体摄像元件12中蓄积的电荷量差异而产生的每帧亮度的差异。即，抑制了闪烁。

接着，就平均值算出器15中进行的像素值的平均值的算出方法进行详细说明。

RGB各色成分的像素值的平均值μ_(R，G，B)对应于信号放大器14中生成的图像的RGB各色成分，利用式(1)算出。

${\mathrm{\μ}}_{(R,G,B)}=\frac{\left(\underset{j=1}{\overset{P_H}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{P_V}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{(R,G,B)}(j,k)\right)}{P_H\·P_V}---\left(1\right)$

这里，P_(R，G，B)(j，k)表示用信号放大器14放大处理后在平均值算出器15存放的图像坐标(j，k)的RGB各色成分的像素值；P_H表示水平方向的最大像素数；P_V表示垂直方向的最大像素数。

对应于闪烁1周期的帧数算出的RGB各色成分的像素值的平均值存放于增益算出器16的存储器中。还有，闪烁1周期的帧数F_Camera/T_Flic ker预先求出，是利用式(2)来算出的。

$F_{\mathrm{Camera}}/T_{\mathrm{Flicker}}=\frac{F_{\mathrm{Camera}}}{\mathrm{GCD}(2\×F_{\mathrm{Elec}},F_{\mathrm{Camera}})}---\left(2\right)$

这里，F_Camera表示摄像装置的帧速率；F_Elec表示电源频率；GCD(A，B)表示A和B的最大公约数。

接着，就增益算出器16的增益算出方法进行详细说明。

分别比较存放的闪烁1周期的RGB各色成分的像素值的平均值，算出其中的最大值。利用式(3)，求出将其它像素值的平均值调整到算出的最大值的增益G_{[2](R，G，B)}(i)。

$G_{\left[2\right](R,G,B)}\left(i\right)=G_{\left[1\right](R,G,B)}\left(i\right)\·\frac{{\mathrm{\μ}}_{(R,G,B)}\left(\mathrm{MaxNumber}\right)}{{\mathrm{\μ}}_{(R,G,B)}\left(i\right)},(i=1,...,[F_{\mathrm{Camera}}/T_{\mathrm{Flicker}}\left]\right)$

(3)

这里，μ_(R，G，B)(MaxNumber)表示存放的1周期的像素值的平均值的最大值；μ_(R，G，B)(i)表示存放的1周期的第i个像素值的平均值；G_{[1](R，G， B)}(i)表示在RGB各色成分像素值的平均值μ_(R，G，B)(i)中使用的增益。

另外，分别比较由式(3)得到的增益G_{[2](R，G，B)}(i)。若设G_{[2](R，G，B)}(i)的最小值为G_{[2](R，G，B)}(MinNumber)，则未经第MinNumber的信号放大处理的RGB各色成分的像素值的平均值[μ_(R，G，B)(MinNumber)/G_{[1](R，G， B)}(MinNumber)]成为最大值。

利用下式(4)调整其它增益G_{[2](R，G，B)}(i)，以使由式(3)求出的增益G_{[2](R，G，B)}(i)的最小值G_{[2](R，G，B)}(MinNumber)成为1.0倍。

$G_{\left[3\right](R,G,B)}\left(i\right)=\frac{G_{\left[2\right](R,G,B)}\left(i\right)}{G_{\left[2\right](R,G,B)}\left(\mathrm{MinNumber}\right)},(i=1,...,[F_{\mathrm{Camera}}/T_{\mathrm{Flicker}})---\left(4\right)$

由式(4)算出的增益G_{[3](R，G，B)}(i)，可将1周期所有像素值的平均值，调整到未经信号放大处理的像素值的平均值的最大值[μ_{(R，G， B)}(MinNumber)/G_{[1](R，G，B)}(MinNumber)]。

将由增益算出器16算出的增益G_{[3](R，G，B)}(i)存放于信号放大器14中，利用下式(5)对图像的RGB各色成分的全像素进行信号放大处理。

$P_{\mathrm{Next}(R,G,B)}(j,k)=G_{\left[3\right](R,G,B)}\left(i\right)\·p_{\mathrm{Next}(R,G,B)}(j,k)\left\{\begin{array}{c}(j=1,\·\·\·,P_H)\\ (k=1,\·\·\·,P_V)\end{array}\right.---\left(5\right)$

这里，P_{Next(R，G，B)}(j，K)表示信号放大处理后的下个周期拍摄图像的坐标(j，k)中RGB各色成分的像素值；P_{Next(R，G，B)}(j，k)表示未经信号放大处理的下个周期拍摄图像的坐标(j，k)中RGB各色成分的像素值。即，基于在信号放大器14中放大的P_{Next(R，G，B)}(j，k)，在平均值算出器15中

算出的闪烁1周期的平均值如果成为就可抑制闪烁。

如上所述，依据本实施例1，利用图像的RGB各色成分的像素值的平均值，算出最佳增益，因此具有可准确抑制闪烁的效果。

实施例2

从固体摄像元件得到的图像信号为模拟信号，但为了用于各种图像处理而变换为数字信号。这时将加到A/D变换后的信号(数字图像信号)的增益称为数字增益。这里，提出了利用数字增益时，通过与上述实施例1同样的方法抑制闪烁的方案。

图2是表示本发明实施例2的摄像装置的结构的电路框图。图中，与图1相当的部分采用同一符号，原则上省略其说明。摄像装置具备摄像透镜11、固体摄像元件12、模拟信号处理部13、AD转换器24、数字信号放大器25、平均值算出器26及数字增益算出器27。

接着，对动作进行说明。

从模拟信号处理部13输出的图像信号，通过AD转换器24进行A/D变换，成为数字图像信号。在数字信号放大器25中，利用数字增益算出器27算出的RGB各色成分的数字增益，对数字图像的RGB各色成分的全像素进行放大处理。在平均值算出器26中根据与图1的平均值算出器15同样的功能，对数字信号放大器25中生成的图像的RGB各色成分算出像素值的平均值。数字增益算出器27中，从平均值算出器26算出的RGB各色成分的像素值的平均值算出最佳数字增益。还有，数字增益算出器27在与图1的增益算出器16大致同等的功能上追加了数字增益变换功能。

接着，就利用数字增益的闪烁抑制方法进行说明。

数字增益算出器27进行与实施例1同样步骤的处理，由式(4)得到最佳数字增益。对算出的最佳增益，利用下式(6)进行数字增益变换处理。

DG_{[3](R，G，B)}(i)＝k_{DG(R，G，B)}·G_{[3](R，G，B)}(i)(i＝1，...，[F_Camera/T_Flicker])(6)

这里，DG_{[3](R，G，B)}是将通过式(4)求出的最佳增益G_{[3](R，G，B)}(i)变换为数字增益后的值，k_{DG(R，G，B)}是用以将G_{[3](R，G，B)}(i)变换为数字增益的变换系数。还有，该变换系数k_{DG(R，G，B)}是预先从实际测量值算出对应数字增益DG_{[3](R，G，B)}变化的像素值的变化率来确定。

用数字增益算出器27算出的数字增益DG_{[3](R，G，B)}(i)暂时存放在数字信号放大器25。数字信号放大器25利用该数据，由下式(7)对拍摄图像的RGB各色成分的全像素进行放大处理。

$P_{\mathrm{Next}(R,G,B)}(j,k)=D{G}_{\left[3\right](R,G,B)}\left(i\right)\·p_{\mathrm{Next}(R,G,B)}(j,k)\left\{\begin{array}{c}(j=1,\·\·\·,P_H)\\ (k=1,\·\·\·,P_V)\end{array}\right.---\left(7\right)$

如上所述，依据本实施例2，利用图像的RGB各色成分的像素值的平均值算出最佳数字增益，因此具有可准确抑制闪烁的效果。

实施例3

上述实施例2以当前周期的RGB各色成分的像素值的平均值与下个周期的RGB各色成分的像素值的平均值大致相同值为前提时进行闪烁的抑制处理。可是，电源频率虽然稳定，但实际上并不限于60Hz或50Hz的准确值，存在含有微小误差的情况。电源频率的误差成为闪烁的变动图案的误差而体现。

图3表示在电源频率固定为50.00Hz的荧光灯照明下，按帧速率24fps拍摄时的像素值的平均值变动。另外，图4表示在电源频率固定为50.04Hz的荧光灯照明下，按帧速率24fps拍摄时的像素值的平均值变动。在任何图的场合，纵轴表示像素值的平均值、横轴表示帧数。由图4可知像素值的平均值随着帧数增加而产生偏差。因而，假设电源频率准确为60Hz或50Hz，并假设在当前周期的像素值的平均值与下个周期的像素值的平均值大致为相同值，确定数字增益时，发生不能确实抑制闪烁的情况。

因此，为了解决电源频率含有微小误差时的上述问题，对推测该误差，并确定最佳数字增益的情况进行说明。本实施例3中摄像装置的结构大致与图2相同，但如以下的描述，其数字增益算出器27内进行的处理不同。

图5涉及本实施例3，是表示含有微小误差的电源频率的场合推测误差的方法的说明图。图中纵轴表示像素值的平均值，横轴表示帧数。另外在图表上实线表示每帧像素值的平均值，黑圆点表示由过去周期的像素值的平均值推测的下个周期的理想值，白圆点表示因电源频率的微小误差而产生偏差的实际像素值的平均值(实际值)。

数字增益算出器27中，首先，从平均值算出器15算出的构成每帧图像的各色成分的像素值的平均值，算出因电源频率的误差而产生的闪烁发生周期的偏差。具体地说，对于像素值的平均值，求出计算过去数周期的理想值与实际值的误差的值的平均。若设像素值的平均值有规律地变化，则电源频率的微小误差在下个周期具有与过去数周期大致相同的理想值与实际值的误差。因而，算出该误差。

接着，修正闪烁发生周期的偏差。这是考虑过去数周期中求出的误差，利用下式(8)由下个周期的实际值算出的近似下个周期的理想值μ’_{Next(R，G，B)}(i)。

${{\mathrm{\μ}}^{\′}}_{\mathrm{Next}(R,G,B)}\left(i\right)={\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Next}(R,G,B)}\left(i\right)\·\mathrm{Ave}\left(\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Real}(R,G,B)}\left(i\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Ideal}(R,G,B)}\left(i\right)}\right),(i=1,...,[F_{\mathrm{Camera}}/T_{\mathrm{Flicker}}\left]\right)$

(8)

这里，μ_{Next(R，G，B)}(i)表示下个周期的理想值；μ_{Real(R，G，B)}(i)表示过去数周期的实际值；μ_{Ideal(R，G，B)}(i)表示过去数周期的理想值；Ave(X)表示X的平均值。

然后，对于修正算出的闪烁发生周期的偏差的像素值的平均值，即上述下个周期的理想值μ’_{Next(R，G，B)}(i)，采用与实施例2中描述的同样的方法算出数字增益，并供给数字信号放大器25进行闪烁的抑制。

如上所述，依据本实施例3，推测因电源频率的误差而产生的闪烁发生周期的偏差作为像素值的平均值的误差，通过实际值算出作为近似下个周期理想值的像素值的平均值，利用上述实施例2的方法由该理想值调整数字增益，因此具有可准确抑制在包含微小误差的电源频率的荧光灯照明下发生的闪烁的效果。

实施例4

在上述实施例3中，由过去数周期的理想值与实际值的误差的平均推测下个周期的像素值的平均值。这与用直线推测误差的情况大致相等。

可是，电源频率含有微小误差时，每个周期的像素值的平均值的偏差会随着一定波形变化。图6是表示在具有误差的电源频率的荧光灯照明下拍摄的像素值的平均值的变动例的说明图。纵轴表示像素值的平均值，横轴表示帧数。本例表示在将帧数设为250，电源频率固定为50.04Hz的荧光灯照明下，以帧速率24fps拍摄的状况，垂直方向延伸的线表示每帧像素值的平均值。由该图能够确认每周期的像素值的平均值的偏差随着一定波形变化。

如上所述，当每周期的像素值的平均值的偏差随着一定波形变化时，若像素值的平均值的偏差幅度微小，则可实施例3那样以直线推测。但是，偏差幅度较大时，若以直线推测波形最大值附近与最小值附近的误差，则理想值与实际值的误差必然增大。因此，本实施例4中说明利用正弦波表推测误差的方法，以取代用直线推测误差的方法。

图7是表示本发明实施例4的摄像装置的结构的电路框图。图中，与图2相当的部分采用同一符号。本实施例4中，在数字增益算出器27上增加新的正弦波数据算出器28，另外，数字增益算出器27的处理内容不同于实施例2的场合。

正弦波数据算出器28是使用预先准备的正弦波数据表，基于从数字增益算出器27输入的正弦波数据表编号，预测闪烁发生的下个周期的偏差的部件。在图8中例示该处理中使用的正弦波数据表的作成方法。设横轴为X，纵轴为Sin(X)，通过将从x＝0至x＝π/2的范围n分割，按照下式(9)作成正弦波数据表SinQuaterBuffer[i]。

$\mathrm{SinQuaterBuffer}\left[i\right]=\sin [\frac{(\mathrm{\π}/2)}{n}\·i],(i=\mathrm{0,1},...,n)---\left(9\right)$

由式(9)得到的正弦波数据表存放于正弦波数据算出器28中。在正弦波数据算出器28中，将正弦波数据表SinQuaterBuffer[i]，根据下式(10)的场合，模拟作成在最大值2、最小值0时，从x＝π到x＝2π的半周期的扩展版正弦波数据表SinBuffer[i]。还有，i表示正弦波数据表编号。

$\mathrm{SinBuffer}\left[i\right]=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{SinQuaterBuffer}[n-i]& \mathrm{if}(0\≤i\≤n-1)\\ 1+\mathrm{SinQuaterBuffer}\left[(i-n)\right]& \mathrm{if}(n\≤i\≤2n-1)\end{array}\right.---\left(10\right)$

因而，正弦波数据算出器28响应输入i，反馈输出SinBuffer[i]。

在数字增益算出器27中，由平均值算出器26算出的构成闪烁1周期的图像的各色成分的像素值的平均值，算出因电源频率误差而产生的闪烁发生周期的偏差，基于算出的偏差，推断正弦波数据表编号。接着，基于推定的正弦波数据表编号，从正弦波数据算出器28取得下个周期的正弦波数据，基于该下个周期的正弦波数据，分别算出修正闪烁发生的下个周期的偏差的像素值的平均值，对于闪烁发生的1周期的帧数，算出由修正每帧图像的各色成分的所述偏差的像素值的平均值中各最大值。另外基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益。

该数字增益算出器27的处理的详细如下。

由平均值算出器26算出的闪烁1周期的RGB各色成分的像素值的平均值，利用下式(11)算出闪烁1周期的第i个未经数字信号放大处理的像素值的平均值μ_{NoGain(R，G，B)}(i)。

μ_{NoGain(R，G，B)}(i)＝μ_(R，G，B)(i)/DG_[1](i)(11)

这里，μ_(R，G，B)(i)表示平均值算出器26计算的闪烁1周期的第i个像素值的平均值；DG_[1](i)表示μ_(R，G，B)(i)中使用的数字增益。

利用下式(12)，将闪烁1周期的第i个未经数字信号放大处理的像素值的平均值μ_{NoGain(R，G，B)}(i)归一化成最大值2、最小值0的尺寸。

$N_{(R,G,B)}\left(i\right)=\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{NoGain}(R,G,B)}\left(i\right)-\mathrm{Min}\left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{NoGain}(R,G,B)}\left(i\right)\right)}{[\mathrm{Max}\left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{NoGain}(R,G,B)}\left(i\right)\right)-\mathrm{Min}\left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{NoGain}(R,G,B)}\left(i\right)\right)]/2}---\left(12\right)$

这里，N_(R，G，B)表示将μ_{NoGain(R，G，B)}(i)归一化成最大值2、最小值0的尺寸的值，Min(μ_{NoGain(R，G，B)}(i))表示每帧像素值的平均值的偏差的波形的最小值，Max(μ_{NoGain(R，G，B)}(i))表示每帧像素值的平均值的偏差的波形的最大值。

根据图9说明求出每帧像素值的平均值偏差的波形的最大值Max(μ_{NoGain(R，G，B)}(i))与最小值Min(μ_{NoGain(R，G，B)}(i))的方法。

纵轴表示像素值的平均值，横轴表示帧数。圆点表示最大值的帧编号被替换之前波形的最大值，方块表示最小值的帧编号被替换之前波形的最小值。由于每帧像素值的平均值的偏差随着波形而变化，在闪烁1周期中取最大值的帧编号、取最小值的帧编号周期性被更换。因此，检出最大值的帧编号或最小值的帧编号被替换之前波形的最大值与最小值，当帧编号被替换时更新Min(μ_{NoGain(R，G，B)}(i))与Max(μ_{NoGain(R，G，B)}(i))。

响应所得的N_(R，G，B)(i)，将输入与从0至(2n-1)为止供给的正弦波数据算出器28的输出相比较，算出最佳正弦波数据表编号N_{(R，G， B)}TableNumber(i)。这里预先将数周期的算出的正弦波数据表编号存放于数字增益算出器27中，计算该数周期的正弦波数据表编号的平均变化数。这里将计算的平均变化数设为AveMove(i)，则在下个周期预测到的正弦波数据表编号为N_(R，G，B)TableNumber(i)+AveMove(i)。可将该预测到的正弦波数据表编号作为输入，由正弦波数据算出器28得到输出N_{Next(R，G，B)}(i)。另外，由N_{Next(R，G，B)}(i)倒算式(12)，算出下个周期中推测的像素值的平均值。

由此，通过下式(13)，算出利用正弦波表推测到的下个周期最佳数字增益DG_[5](i)。

${\mathrm{DG}}_{\left[5\right]}\left(i\right)=\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Next}(R,G,B)}\left(i\right)}{\mathrm{Max}\left({\mathrm{\μ}}_{\mathrm{NoGain}(R,G,B)}\left(i\right)\right)}---\left(13\right)$

这里，μ_{Next(R，G，B)}(i)表示由N_{Next(R，G，B)}(i)倒算式(12)，算出下个周期推测到的像素值的平均值的值。

由此，依据本实施例4，当电源频率含有微小误差时，闪烁发生的每周期像素值的平均值的偏差随着一定波形而变化，然而利用正弦波表可推测该波形的偏差，因此与实施例3那样用直线推测的波形偏差相比，在最大值、最小值附近的推测中可进行精度更高的推测，可更有效地抑制闪烁。

实施例5

从上述实施例2至实施例4中假设的状态是数字摄像机或数字静物相机的画面大致一定，即静止的状态。但是，尤其在考虑实际使用数字摄像机的状态时，往往要拍摄人物等动态的被照体。因此，被照体的动态(外因)导致的像素值的变动加到闪烁的像素值的变动。基于该外因的像素值的变动不影响闪烁。因而，在基于闪烁的像素值变动与基于外因的像素值变动混合的场合，必须只考虑基于闪烁的像素值变动来确定数字增益。

若有外因作用，则RGB各色成分的像素值的平均值会急剧变化，可认为该急剧的变化是外因导致的。因此，在图2的结构中，从平均值算出器26算出的像素值的平均值，抽出数字增益算出器27算出的像素值的平均值的变动量，如果该变动量超过预定值(基于闪烁的像素值的平均值的变动量来设定。)，就判断是外因导致的结果，停止使用RGB色成分的像素值的平均值的数字增益的更新，代之以使用像素值的平均值急剧变化程度的数字增益。另外，关于误差修正，进行与在像素值的平均值急剧变化之前进行的同样的误差修正。

因而，对数字信号放大器25提供的数字增益在外因导致的像素值变动较小时更新，而外因导致的像素值变动较大时不更新。

由此，依据本实施例5，对应外因导致像素值变动的场合，进行上述处理，从而使外因导致的误动作较少并可有效抑制闪烁。

实施例6

闪烁是由于固体摄像元件中蓄积的电荷量因图像读取的定时而异，且图像亮度不同而产生的现象。因而，为了抑制闪烁，只要消除各图像读取的定时上发生的亮度差异即可。因此，本实施例6中，就按图像读取的定时控制固体摄像元件的曝光时间来减小亮度差异的闪烁的抑制方法进行说明。

图10是表示本发明实施例6的摄像装置的结构的电路框图，与图2的结构相比，增加了曝光时间算出器29。曝光时间算出器29是基于在平均值算出器26中得到的像素值的平均值算出固体摄像元件12的最佳曝光时间的部件。

曝光时间算出器29中确定固体摄像元件12的最佳曝光时间的方法与上述实施例1至实施例3中描述的算出数字增益的方法大致相同。就是说，预先作成曝光时间的变化与RGB各色成分的像素值的平均值的变化率之关系的数据表。另外，预先确定用以将数字增益变换成固体摄像元件12的曝光时间的变换系数k_{CCD(R，G，B)}，并进行与式(6)同样的变换，从而能够对曝光时间进行与数字增益同样的处理。

即，曝光时间算出器29中对于闪烁发生的1周期的帧数，从平均值算出器26算出的每帧图像的特定色成分的像素值的平均值算出各最大值。接着，基于该最大值将特定色成分的像素值的平均值调整为最大宽度，使固体摄像元件12中蓄积的电荷量一定地调整固体摄像元件12的曝光时间。因而，与算出数字增益的方法同样，可确定下个周期的固体摄像元件12的曝光时间。

这里，作为抑制闪烁的方法，使算出数字增益的方法与算出固体摄像元件的曝光时间的方法独立，只考虑两者的不同点。前者对像素全体加数字增益，因此S/N比可能会下降，但后者将S/N比保持一定，可说在画质方面优秀。另外，后者与前者不同，即便进行1.0倍以下的修正也不会降低像素值的饱和水平，也有修正自由度高的优点。但是后者例如在对G色成分设定抑制闪烁的固体摄像元件的曝光时间时，对RB色成分也设定同样的曝光时间，因此存在对RGB各色成分不能进行独立地处理的问题。

因此，在本实施例6中，根据上述那样的曝光时间算出器29，首先调整对1个色成分的曝光时间抑制闪烁。接着，对于在曝光时间算出器29中未使用的剩下色成分上发生的误差，采用调整数字增益的方法进行闪烁的抑制。即，数字增益算出器27中，对应闪烁发生的1周期的帧数，算出平均值算出器26算出的图像各色成分的像素值的平均值中对应曝光时间算出器29中未使用的其它色成分的最大值。然后，基于这些最大值，算出将其它色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，并将该数字增益输出到数字信号放大器25。数字信号放大器25中，对数字图像信号的对应其它色成分的像素进行增益调整，进行闪烁的抑制。

这里，描述光的三基色的R(红)、G(绿)、B(蓝)作为3色成分的例，但对于由其它Y(黄色)、M(深红色)、C(蓝绿色)、K(黑)等4色成分的构成，也可同样适用。

如上所述，在本实施例6中，将调整固体摄像元件的曝光时间的方法与调整数字增益的方法并用，因此与只调整数字增益的闪烁抑制方法相比，可减少使用数字增益的概率，并具有可更加高精度地抑制闪烁的效果。

实施例7

来自固体摄像元件的图像信号为模拟信号，该信号经A/D变换后成为数字图像信号，以数字进行图像处理。这时，称加到模拟信号上增益为模拟增益。本实施例7中，就并用数字增益与模拟增益的闪烁的抑制方法进行说明。

图11是表示本发明实施例7的摄像装置的结构的电路框图，与图2的结构相比，在平均值算出器26与模拟信号处理部13之间增加了模拟增益算出器210。模拟增益算出器210是由平均值算出器26得到的像素值的平均值算出最佳模拟增益的部件。另外在本实施例7中，设于AD转换器24前级的模拟信号处理部13，基于从模拟增益算出器210供给的各色成分的模拟增益，作为对从固体摄像元件获得的模拟图像信号进行放大的模拟信号放大部件起作用。

模拟增益算出器210对应于闪烁发生的1周期的帧数，算出平均值算出器26算出的图像的特定色成分的像素值的平均值中最大值，并基于该最大值算出将特定色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的模拟增益。这时，进行与式(6)同样的变换，但使用将增益变换为模拟增益的变换系数k_{AG(R，G，B)}，以取代变换系数k_{DG(R，G，B)}。该变换系数k_{AG(R， G，B)}可通过从实际测量数据算出与模拟增益变化对应的像素值变化率来预先确定。模拟增益算出器210中，算出的模拟增益供给模拟信号处理部13，对于模拟图像信号调整图像色成分的全像素的增益，抑制闪烁。

这里，认为算出模拟增益抑制闪烁的方法的优点在于进行A/D变换之前的信息未劣化的状态下增加增益时防止噪声。但是，从固体摄像元件输出的图像信号为模拟信号，因此难以用RGB各色成分区别输出信号并对图像全体的RGB成分个别地加模拟增益。

因此，首先将RGB成分中特定的1个色成分设为目标，上述那样用模拟增益算出器210调整模拟增益并抑制闪烁。接着，对应剩下的其它2色成分而发生的误差，通过数字增益算出器27，如实施例2中描述的那样调整数字增益并抑制闪烁。即，数字增益算出器27中，对应闪烁发生的1周期的帧数，算出平均值算出器26算出的图像各色成分的像素值的平均值中对应模拟增益算出器210中未使用的其它色成分的各最大值。然后，基于这些最大值，算出将其它色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，并将该数字增益输出到数字信号放大器25。数字信号放大器25中，对数字图像信号的对应2色成分的像素进行增益调整，并抑制闪烁。

如上所述，依据本实施例7，通过并用调整模拟增益的方法与调整数字增益的方法，进行闪烁的抑制，因此与仅用数字增益进行调整的闪烁抑制方法相比，可减少使用数字增益的概率，并具有可更加高精度地抑制闪烁的效果。

现今，数字静物相机或数字摄像机的普及日益明显。并且，认为持有这些摄像机的用户在具有不同电源频率的国家或地区之间移动的情况越来越频繁。通过对这些摄像机适用本发明，可在用户没有意识到闪烁的情况下应对，可常时得到良好的图像。

Claims (7)

1.一种摄像装置，其中设有：

对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；

响应由该固体摄像元件获得的图像信号，基于供给的各色成分的增益进行图像色成分的全像素的放大的信号放大部件；

对应构成由该信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；以及

对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的图像各色成分的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的增益，作为供给所述信号放大部件的各色成分的增益加以输出的增益算出部件。

2.一种摄像装置，其中设有：

对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；

将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；

响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；

对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；以及

对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

3.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于：数字增益算出部件，在构成平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值的变动量超过预定值时，停止供给数字信号放大部件的数字增益的更新，代之以使用基于超过所述预定值以前的像素值的平均值的数字增益。

4.一种摄像装置，其特征在于设有：

对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；

将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；

响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；

对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；以及

从构成由所述平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值算出电源频率的误差导致的闪烁发生周期的偏差，并算出修正了已算出的闪烁发生周期的偏差的像素值的平均值，对于闪烁发生的1周期的帧数，算出修正了每帧图像的各色成分的所述偏差的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

5.一种摄像装置，其特征在于设有：

对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；

将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；

响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；

对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；

使用预先准备的正弦波数据表，基于输入的正弦波数据表编号算出预测闪烁发生的下个周期的偏差的正弦波数据的正弦波数据算出部件；以及

从构成由平均值算出部件算出的闪烁1周期图像的各色成分的像素值的平均值，算出电源频率的误差导致的闪烁发生周期的偏差，基于算出的偏差推断正弦波数据表编号，基于推断的正弦波数据表编号，从所述正弦波数据算出部件得到下个周期的正弦波数据，基于该下个周期的正弦波数据分别算出修正了闪烁发生的下个周期的偏差的像素值的平均值，对于闪烁发生的1周期的帧数，算出修正了每帧图像的各色成分的所述偏差的像素值的平均值中各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

6.一种摄像装置，其特征在于设有：

对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；

将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；

响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；

对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；

调整所述固体摄像元件的曝光时间的曝光时间算出部件，对于闪烁发生的1周期的帧数，在平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值中，算出特定色成分的像素值的平均值中最大值，基于该最大值将所述特定色成分的像素值的平均值调整为最大宽度，使所述固体摄像元件中蓄积的电荷量一定；以及

对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的每帧图像各色成分的像素值的平均值中对应所述曝光时间算出部件中未使用的其它色成分的各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它图像的各色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

7.一种摄像装置，其特征在于设有：

对成像的光图像进行光电变换而获得图像信号的固体摄像元件；

将由该固体摄像元件获得的图像信号变换为数字信号的AD转换器；

响应由AD转换器获得的数字图像信号，基于供给的各色成分的数字增益进行图像色成分的全像素的放大的数字信号放大部件；

对应构成由该数字信号放大部件生成的每帧图像的各色成分算出像素值的平均值的平均值算出部件；

设于AD转换器前级，并基于供给的各色成分的模拟增益，对从固体摄像元件获得的模拟图像信号进行放大的模拟信号放大部件；

对于闪烁发生的1周期的帧数，在平均值算出部件算出的每帧图像的各色成分的像素值的平均值中，算出特定色成分的像素值的平均值中最大值，基于该最大值算出将所述特定色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的模拟增益，作为供给所述模拟信号放大部件的各色成分的模拟增益加以输出的模拟增益算出部件；以及

对于闪烁发生的1周期的帧数，算出所述平均值算出部件算出的每帧图像各色成分的像素值的平均值中对应所述模拟增益算出部件中未使用的其它色成分的各最大值，基于这些最大值，算出将构成其它色成分的像素值的平均值调整为最大宽度的数字增益，作为供给所述数字信号放大部件数字信号放大部件的各色成分的数字增益加以输出的数字增益算出部件。

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