CN102387321B - 摄像装置 - Google Patents

Abstract

提供一种摄像装置，在采用画面中的图像信号的存储定时彼此不同的摄像元件时，即使在被拍摄体为运动物体的情况或者杂波较多的情况(在昏暗处拍摄等)下，也能够稳定且不会出现误检测地检测出在荧光灯照明下发生的闪烁，并消除闪烁。以帧周期为单位对画面内的任意范围的图像信号进行积分，依序将当前帧的积分值与前一个帧的积分值比较，判断积分值的增减变化模式是否与闪烁发生时出现的闪烁模式中的一个模式相一致，在相同的闪烁模式至少连续出现了二次以上时，判断为发生了闪烁。优选在画面的多个场所进行所述判断，在判断为发生了闪烁的场所超过全部判断场所一半时，判断发生了闪烁。在判断发生了闪烁时，控制摄像元件的信息存储时间以消除闪烁。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及一种具有荧光灯闪烁(flicker)检测装置的摄像装置，该荧光灯闪烁检测装置在XY地址扫描型的摄像元件(例如CMOS型摄像元件)中检测在荧光灯照明等的闪烁光源下出现的荧光灯闪烁。

背景技术

摄像机在通过商用交流电源直接打开的荧光灯的照明下对被拍摄体进行拍摄时，由于荧光灯的明暗周期(商用交流电源频率的二倍的倒数)与摄像机的垂直同步频率不同，所以，除非将曝光时间设定为荧光灯的明暗周期的整数倍，否则在摄像输出的图像信号中会出现经时性的明暗变化即所谓的荧光灯闪烁。尤其是使用CMOS型摄像元件等XY地址扫描型的摄像元件时，由于每一条水平线的曝光定时均不相同，所以在拍摄图像的垂直方向上能够观察到因周期性的亮度水平或者色相的波动而产生的条纹状的闪烁。

严格地说，在CMOS型摄像元件等XY地址扫描型的摄像元件中，各个像素的曝光定时在画面水平方向依序相差一个读取时钟(像素时钟)周期，所有的像素的曝光定时均不相同，但由于与荧光灯的亮度变化相比，一个水平周期非常短，所以在实际应用中，可以假定同一条线上的像素的曝光定时相同。

作为将上述闪烁分量从摄像画面信号中除去的方法主要有快门修正法和增益修正法，快门修正法根据快门速度和闪烁程度之间的关联性进行修正，增益修正法检测闪烁波形，并将其倒波形作为修正增益应用于图像信号。

作为快门修正法，例如在专利文献1中公开了一种方法，其使用积分电路，在一个场周期内对图像信号进行积分，并将该图像信号至少存储一个场周期，依序将来自积分电路的一个场前的输入信号与当前的输入信号进行比较，判断是否存在规律性，通过这一方法来检测闪烁，以对快门速度进行控制。

专利文献1：日本国专利特开平4-373365号公报

可是，在采用由专利文献1公开的依序将来自积分电路的一个场前的输入信号与当前的输入信号进行比较，以判断是否存在规律性的方法时，在被拍摄体为运动物体等的情况下，也就是在图像信号因荧光灯以外的原因发生了变化的情况下，在非荧光灯照明的照射下，一个场前的输入信号与当前的输入信号的比较结果有时会与闪烁发生时的规律性偶然一致，或者有时在荧光灯照明下与规律性不一致，所以有时不能正确地检测出闪烁。

此外，在采用CCD型摄像元件时，由于一个画面内的所有像素均以相同的曝光定时曝光，所以因闪烁引起的明暗变化和颜色变化只在帧之间出现。因此，与积分范围窄小的情况相比，相对于画面的积分范围越大，帧之间的积分值的增减差也越大，所以能够降低被拍摄体的变动和杂波对所述判断有无规律性的判断方法的判断精度的影响。

可是，在CMOS型摄像元件中，由于每一条水平线的曝光定时均不相同，所以在可将曝光定时视为相同的定时的范围内，积分范围越大，越能够降低被拍摄体的变动和杂波所造成的影响，而在不能将曝光定时视为相同的定时的范围内，则即使扩大积分范围，帧之间的积分值的增减差也不会有大的提高，对被拍摄体的变动和杂波所造成的影响的降低效果不会进一步提高。

发明内容

为此，本发明的目的在于实现一种具有闪烁消除功能的摄像装置，使得在使用CMOS型摄像元件时，即使在被拍摄体为运动物体的情况或者杂波较多的情况(在昏暗处拍摄等)下，也能够稳定地且不会出现误检测地检测出闪烁，从而能够消除闪烁。

本发明的上述课题以外的其它课题在本申请的说明书和附图中加以说明。

在本发明的摄像装置中，以帧周期为单位对画面内的任意范围的图像信号进行积分，并依序将当前帧的积分值与前一个帧的积分值进行比较，判断积分值的增减变化模式是否与闪烁发生时出现的闪烁模式中的一个模式相一致，在同一个闪烁模式至少连续出现了二次以上时，判断为发生了闪烁。此外，优选在画面的多个场所进行所述判断，在被判断为发生了闪烁的场所超过了全部判断场所的一半时，判断为发生了闪烁。在被判断为发生了闪烁时，控制摄像元件的信息存储时间以消除闪烁。

上述结构只不过是一个示例，本发明可以在不脱离其技术思想的范围内进行适当变更。此外，本发明中的除上述结构以外的其它结构例在本申请的说明书和附图中加以说明。

发明效果

根据本发明，在采用CMOS型摄像元件时，即使在被拍摄体为运动物体的情况和杂波较多的情况(在昏暗处拍摄等)下，也能够在实际应用中稳定地检测出闪烁，并且根据有无闪烁的检测结果来控制图像信号的存储时间，由此能够消除闪烁。本发明的其它效果在说明书中进行说明。

附图说明

图1是表示本发明的一实施例的结构图。

图2是本发明的一实施例中的积分区域的说明图。

图3是本发明的一实施例中的闪烁判断场所的说明图。

图4是表示本发明的闪烁检测运算(algorism)的方块图。

图5表示本发明的闪烁检测运算的判断流程的流程图。

符号说明：

1镜头

2光圈

3CMOS摄像元件

4电子快门速度控制电路

5AGC电路

6信号处理电路

7积分电路

8微型计算机

21～23积分区域

800闪烁检测部分

801模式判断部分

802连续判断部分

803复数判断部分

I1～I3曝光定时

S1a～S1c模式判断

S2a～S2c连续判断

S3复数判断。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。在各附图和各实施例中，相同或者类似的结构采用相同的符号表示，并省略其重复的说明。

图1是表示本发明的一实施例的结构图。从镜头1入射的光通过光圈2将光量限制在适当的光量后，通过CMOS摄像元件3变换为电信号，该电信号通过AGC电路5并在信号处理电路6中进行处理后，作为图像信号(亮度信号)输出。此外，经过信号处理电路6处理的信号还输入到积分电路(积分部分)7和微型计算机(控制部分)8中。作为CMOS摄像元件3，采用能够通过电子快门速度控制电路(电子快门速度控制部分)4来改变CMOS摄像元件3的信号存储时间的CMOS摄像元件3。微型计算机8根据从信号处理电路6输入的信号对光圈2和AGC电路5的增益进行控制，使得输入到CMOS摄像元件3和信号处理电路6中的信号量变成适当的信号量。此外，光圈2的光圈值由光圈值检测电路检测，并被输入到微型计算机8中。微型计算机8向电子快门速度控制电路4输出用于改变信号存储时间的信号。

积分电路7具有以帧周期为单位对输入信号(图像信号)进行积分并输出积分结果(积分值)的功能。积分电路7的积分范围(积分区域)可以通过微型计算机8在画面上设定任意的范围(区域)。此外，作为积分区域，不仅能够设定一个积分区域，而且还能够在画面内设定彼此分开的二个以上的积分区域，同时还能够在各个积分区域独立地算出积分值。另外，在设定多个区域作为积分区域时，可以由一个积分电路7进行处理，也可以设置多个积分电路7。

此后，如图2所示，通过微型计算机8对积分电路7设定积分区域21～23。在此，在可将曝光定时视为相同的曝光定时的范围内，优选将各个积分区域21～23尽可能设定得大一点。但是，本发明并不仅限此，即使将各个积分区域21～23扩大到不能将曝光定时视为相同的曝光定时的范围，也能够进行闪烁的检测。但是，在扩大到不能将曝光定时视为相同的曝光定时的范围的情况下，如果曝光时间一定，则在积分区域的线条数为某些线条数时，会出现在下一个帧中构成该区域的各条线的积分值必定与先前的帧的某一条线的积分值相同的情况，此时，由于该积分区域整体的积分值即使在发生了闪烁的情况下也始终保持一定，所以无法检测出闪烁。因此，有必要避免将积分区域的线条数设定为会出现上述情况的线条数。

例如，在本实施例中，在假定画面的线条数为720条，一个帧为1/60秒时，优选将一个积分区域的线条数设定为15条左右。并且，在将积分区域的线条数设定为15条线左右时，该积分区域处于不能将曝光定时视为相同的曝光定时的范围，但由于线的条数多，所以与将一个积分区域的线条数设定为数条线的情况相比，具有难以受到杂波等影响的优点。但是，本发明并不仅限此，也可以将一个积分区域的线条数设定为一条线，或者设定为二条至数条线。在设定一个积分区域时，与设定为一条线的情况相比，设定为多条线时，具有难以受到杂波等影响的优点。

如图3所示，将所述积分区域21～23的位置设定在沿垂直方向错开的位置(在垂直方向上彼此分开的位置)上，使得相对于荧光灯的明暗变化，该积分区域的摄像元件的曝光开始定时与其它积分区域中的至少一个积分区域的曝光开始定时不同(优选各个区域的曝光开始定时不同)，并且各个积分区域在画面上彼此不重合。由此，由于存在二个以上的后述的闪烁模式，所以能够提高闪烁的检测精度。在此，所述积分区域21～23的位置优选设定为不集中在画面的某一个部位。这样，在闪烁只发生在画面上部等的情况下也能够检测出闪烁。另外，积分区域也可以只设定一个，但优选通过增加积分区域的数量来增加判断区域的数量，以降低发生误判的可能性。

以下参照图4的方块图和图5的流程图对图1所示的本发明的实施例中的闪烁检测运算进行说明。

闪烁检测部分800具有模式判断部分801、连续判断部分802和复数判断部分803。该闪烁检测部分800由微型计算机8执行。

首先，由积分电路7向模式判断部分801输入一个积分区域中的一个帧的积分值。模式判断部分801至少将所输入的积分值存储一个帧周期，并且将当前帧的积分值与前一个帧的积分值进行比较，以算出该积分区域的积分值与前一个帧的积分值相比是增加了还是减少了或者是没有变化。在此，可以设定为在判断与前一个帧的积分值相比是增加了还是减少了或者是没有变化时，使用规定的阈值，如果变化量在规定的阈值以内(或者小于规定的阈值)，判断为没有发生变化。另外，存储数个帧的该计算结果(增减变化模式)。

此外，由模式判断部分801进行模式判断，以判断从规定个帧前(此时使用的规定帧数与闪烁发生周期相等)起算的该积分值的增减变化模式是否与萤光灯闪烁发生时出现的积分值的增减变化模式即闪烁模式中的一个模式相一致。

在发生了闪烁时，先前算出的积分值的增减变化模式具有与多个规定的闪烁模式中的某一个模式相一致，并且同一个闪烁模式会在闪烁发生期间反复地出现这一特征。例如，以积分区域21为例，当曝光的开始定时在荧光灯的亮度变化的谷底时，积分区域21的曝光定时I1的以帧为单位的积分值的增减变化模式为减少(比前一个帧暗)→增加(比前一个帧亮)→没有变化(亮度与前一个帧相同)这一增减变化模式，该增减变化模式每三个帧周期反复出现一次。该三个帧周期就是闪烁模式的闪烁发生周期。这是因为，例如假定在NTSC(一个帧为1/60秒)制式中荧光灯的亮度变化周期为1/100秒，则每隔三个帧，荧光灯亮度变化的高峰、谷底的位置相一致(相对于当前帧的荧光灯亮度变化的曝光定时与三个帧前的曝光定时相一致)。闪烁模式共有四种，其它的三种闪烁模式分别为增加→增加→减少、减少→减少→增加和增加→减少→没有变化。此外，在PAL制式中(1个帧为1/50秒)，如果是电源为60Hz的地区，闪烁模式的闪烁发生周期为5个帧。

在图3中，曝光定时I2、I3分别表示积分区域22、23的曝光定时，在发生了闪烁时，该等区域中的积分值的增减变化模式也与多个规定闪烁模式中的某一个模式相一致。

此外，在具有多个积分区域21～23的情况下，分别在各个判断场所(积分区域)进行模式判断S1a～S1c。

然后，在连续判断部分802中进行连续判断，在模式判断部分801判断为积分值的增减变化模式与闪烁模式中的一个模式相一致时，如果积分值的增减变化模式至少连续在二个以上的闪烁发生周期与同一个闪烁模式相一致时(同一个闪烁模式至少连续发生二次以上时)，判断为发生了闪烁。此外，在具有多个积分区域21～23的情况下，分别与各个区域对应地进行模式判断S2a～S2c。

最后，在复数判断部分803中，使用由连续判断部分802输入的连续判断结果进行复数判断S3。在各个场所(积分区域)的连续判断的结果，被判断为存在闪烁的区域的数量超过了全部判断区域的数量的一半时，综合判断为存在闪烁。另外，在只有一个积分区域时，可以省略该复数判断部分803。

在检测出闪烁时，微型计算机8控制电子快门速度控制电路4，将CMOS摄像元件3的信号存储时间设定为萤光灯的明暗周期的整数倍，由此能够消除闪烁。

以上参照实施例对本发明进行了说明。在上述各个实施例中进行了说明的结构只是一个示例，本发明在不脱离其技术思想的范围内可以进行适当的变更。此外，在上述各个实施例中进行了说明的结构，只要彼此之间没有矛盾，则各种结构可以组合使用。

Claims (4)

1.一种摄像装置，使用摄像元件拍摄图像，所述摄像装置的特征在于具有：

积分部分，该积分部分以帧周期为单位在画面内的彼此分开的二个以上的区域对拍摄时得到的图像信号进行积分，并分别算出各帧的积分值，由所述积分部分进行积分的所述二个以上的区域被设定在沿画面垂直方向彼此分开的位置上，使得各个区域的相对于荧光灯明暗变化的所述摄像元件的曝光开始定时与其它区域中的至少一个区域不同；

模式判断部分，该模式判断部分将通过所述积分部分获得的当前帧的积分值与前一个帧的积分值进行比较，并计算所述积分值与前一个帧的积分值相比是增加了还是减少了还是没有变化，并且以所述各个区域为单位进行模式判断，以判断从规定个帧前起算的所述积分值的增加、减少以及没有变化的组合所构成的模式即增减变化模式是否与萤光灯闪烁发生时出现的所述积分值的增加、减少以及没有变化的组合所构成的模式即闪烁模式中的一个模式相一致；以及

连续判断部分，以所述各个区域为单位进行判断，在所述模式判断部分判断为所述积分值的增减变化模式与所述闪烁模式中的一个模式相一致的情况下，在所述积分值的增减变化模式至少连续在二个以上的闪烁发生周期与同一个闪烁模式相一致时，所述连续判断部分判断为发生了闪烁。

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述模式判断部分和所述连续判断部分使用各个区域的所述积分值进行所述模式判断和是否出现了所述闪烁的判断，

所述摄像装置还具有复数判断部分，在被所述连续判断部分判断为出现了闪烁的区域的数量超过了所述区域的总数的一半时，所述复数判断部分判断为出现了闪烁。

3.如权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于，

所述摄像装置使用XY地址扫描型的摄像元件进行拍摄。

4.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

进一步具有快门速度控制部分，在检测到闪烁时，所述快门速度控制部分将所述摄像元件的信号存储时间设定为荧光灯的明暗周期的整数倍，由此来消除闪烁。