CN104113711A - 摄像设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备及系统，包括：读出区域设置器，用于设置从图像传感器读出图像信号的读出区域，以在由要输出的图像信号形成的图像中维持图像传感器的摄像区域内的多个关心区域中的各关心区域的形状；传感器读出控制器，用于控制来自图像传感器的读出区域的像素信号的读出；以及输出信号生成器，用于基于通过传感器读出控制器读出的像素信号生成要输出的图像信号。

Description

摄像设备及系统

技术领域

本发明涉及一种摄像设备，更特别地，涉及一种具有部分读出功能的摄像设备。

背景技术

在工厂的生产线中，已经使用用于图像输入的摄像设备代替人类检查员的目视检查。那些摄像设备也被称作机器视觉照相机，其与计算机或者数字输入/输出设备一起用于检查各种组件和产品。近年来，为了改进检查精度，已经使用了包括一千万以上像素的摄像设备。

在使用这样的摄像设备拍摄运动图像并且从像素阵列中的全部像素读出信号的情况下，像素的数量大，并且因此需要长时间段以从像素阵列读出信号。这降低了每秒要拍摄的图像的数量。此外，要输出到外部的拍摄图像的数据量增大，并且因此帧频降低。如上所述，在机器视觉照相机中，用于读出的总时间段根据用于摄像的像素数量而变化，并且帧频根据要作为图像发送到摄像设备外部的像素数量而变化。

考虑到这一点，在日本专利特开H09-214836号中提出如下技术，通过进行将像素阵列的一部分指定为关心区域并且只读出关心区域的所谓间隔剔除读出，缩短从像素阵列读出信号的时间段。根据这种技术，每秒钟所拍摄的图像的数量增大。此外，要输出到外部的拍摄图像的数据量减小，以增大帧频。这样的间隔剔除读出能够动态地设置，并且帧频根据所读出的像素数量以及要输出到外部的数据量而改变。

此外，在日本专利特开2009-027559号中，在存在多个关心区域的情况下，对各个像素阵列进行间隔剔除读出。根据这种技术，读出指定的关心区域，并且用户能够高效地获取期望的图像。

然而，在上述的相关技术中，显示其中一个关心区域位置。此外，对于能够指定任意数量的关心区域的情况以及对于设置多个关心区域的情况，将与关心区域相关联的图像输出到外部。特别地，对于存在多个关心区域并且各个关心区域的水平和垂直位置不同的情况，输出图像中关心区域的连续性可能丧失。输出图像变成串行数据，并且因此通过利用日本专利特开H09-214836号或者日本专利特开2009-027559号中所公开的相关技术，用户接收到各个关心区域的连续性丧失的图像。因此在接收到图像数据后难以进行图像恢复。

发明内容

本发明的目的包括在能够进行部分读出的摄像设备中，在指定部分读出区域的情况下尽量减少输出图像数据的空白区域，并且生成可以容易地找到部分读出区域的图像信号。

根据本发明的一个实施例，提供一种摄像设备，包括：读出区域设置器，用于设置读出区域，其中从图像传感器的所述读出区域读出图像信号，以使得在由要输出的图像信号形成的图像中维持所述图像传感器的摄像区域内的多个关心区域中的各个关心区域的形状；传感器读出控制器，用于控制对来自图像传感器的读出区域的像素信号的读出；以及输出信号生成器，用于基于通过传感器读出控制器读出的像素信号生成要输出的图像信号。

根据本发明的一个实施例，提供一种摄像系统，包括：所述的摄像设备；镜头；以及关心区域设置器，所述关心区域设置器用于输入用于设置所述多个关心区域的信号。

根据本发明的一个实施例，在能够进行部分读出的摄像设备中，能够尽量减少输出图像数据的空白区域，以使得能够将从摄像设备发送到外部的数据速率的降低保持在最小值，并且在维持从多个关心区域读出的图像的形状的情况下能够生成容易找到部分读出区域的图像信号。

通过以下参考附图对典型实施例的描述，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是本发明的第一实施例中的结构图。

图2是第一实施例中的图像传感器。

图3是第一实施例中的摄像构图。

图4是第一实施例中的拍摄图像。

图5是第一实施例中的关心区域设置示例。

图6是用于传感器累积控制和读出控制的说明图。

图7是第一实施例中的时序图(线V101)。

图8是第一实施例中的时序图(线V201)。

图9是第一实施例中的时序图(线V401)。

图10是第一实施例中的时序图(线V901)。

图11是第一实施例中的读出数据。

图12是第一实施例中的时序图(水平方向读取跳过)。

图13是第一实施例中Camera Link标准的应用示例。

图14是第一实施例中的时序图(Camera Link应用示例)。

图15是关心区域读出数据位置关系不一致的示例。

图16是本发明的第二实施例中的结构图。

图17是第二实施例中的时序图(线V101)。

图18是第二实施例中的时序图(线V201)。

图19是第二实施例中的时序图(线V301)。

图20是第二实施例中的时序图(线V501)。

图21是第二实施例中的时序图(线V601)。

图22是第二实施例中的时序图(线V801)。

图23是第二实施例中的图像信号。

图24是本发明的第三实施例中的结构图。

图25是第三实施例中的流程图。

图26是第三实施例中的图像信号。

图27是第三实施例中的关心区域。

图28是第三实施例中的图像信号2。

图29是第三实施例中的图像信号3。

具体实施方式

以下参考附图详细说明本发明的典型实施例。图1是根据本发明的实施例的结构图。

第一实施例

图1是根据本发明的第一实施例的摄像设备的结构图。摄像设备100包括图像传感器101，并且通过传感器驱动控制器102、模数转换器103以及地址转换器104进行摄像处理。镜头200配置在摄像设备100的外部，并且通过镜头200的光束在摄像设备100的图像传感器101上形成图像。镜头200包括光圈、调焦透镜组等(未示出)。此外，包括镜头200的变焦透镜组可以具有可变或者固定的焦距。

传感器驱动控制器102控制图像传感器101的电荷累积操作和读出操作。在传感器驱动控制器102进行图像传感器101的摄像处理的情况下，从图像传感器101输出摄像信号，通过模数转换器103对摄像信号进行模数转换。地址转换器(读出区域设置器)104基于来自以下描述的选择器106的设置数据计算要通过传感器驱动控制器102(传感器读出控制器)进行累积控制和读出控制的图像传感器101的像素的地址。在通过不从每个像素读出而是选择像素并从选择出的像素读出、从图像传感器101进行所谓间隔剔除读出的情况下，在图像传感器101的全部像素中只输出针对读出而选择出的那些像素的地址，并且跳过未针对读出而选择出的像素的地址。图像信号处理器105输入来自模数转换器103的摄像信号数据以及来自地址转换器104的信号，并且相对于摄像信号数据提供帧同步信号、垂直同步信号和水平同步信号等。

切出位置设置单元(关心区域设置器)300从摄像设备100的外部输入并设置针对图像传感器的摄像区域内包含必要图像数据的区域(以下称作“关心区域”)的坐标数据。例如，可以从PC等利用通信部件在切出位置设置单元300中设置切出位置。

切出位置保持单元107保持通过切出位置设置单元300输入的设置数据。读出设置保持单元108保持用于累积并且读出图像传感器101的全部像素的范围设置值。

选择器106输入来自切出位置保持单元107以及读出设置保持单元108的设置数据并且选择任意一个设置数据。通过选择器106选择出的设置数据被传递至地址转换器104。

图像信号合成单元109通过以使得在选择器106所选择出的读出区域中实现摄像信号的各个关心区域的坐标的一致性的方式将必要的图像数据与从图像信号处理器105输出的摄像信号数据相加，以生成输出图像信号。图像信号输出单元110将通过图像信号合成单元109所生成的输出图像信号输出到摄像设备100的外部。

图像信号处理器105和图像信号合成单元109构成输出信号生成器。基于与从图像传感器101读出的像素数据、读出区域、关心区域和上述的各种同步信号等有关的信息，输出信号生成器生成要输出到摄像设备100外部的输出图像信号。摄像系统包括摄像设备100、镜头200和切出位置设置单元(关心区域设置器)300。

图2中示出图像传感器101的结构。图2中的Img表示摄像元件。构成Img的像素阵列的一部分由图2中的像素11至33表示。Img内的各个像素分别通过V1、V2、V3…以及H1、H2、H3…与垂直电路1011和水平电路1012相连接。用于从Img中的各个线中选择累积开始对象和累积完成对象的Vstsel和Vendsel以及用于针对累积的开始和完成提供触发的Vst和Vend与垂直电路1011相连接。在通过Vstsel和Vendsel输入触发的情况下，图像传感器101的参考线(V1、V2、V3…)递增。此外，同样地，用于在通过Vendsel选择出的线的水平方向上选择像素的Hsel以及用于提供读出脉冲的Hpls与水平电路1012相连接。与Vstsel和Vendsel相同，在通过Hsel和Hpls输入触发的情况下，通过Vstsel选择出的线(V1、V2、V3…)中的参考像素递增。Vstsel、Vendsel、Vst、Vend、Hsel和Hpls是要从图1的传感器驱动控制器102输入的控制信号。在脉冲输入到用于读出控制的Hpls的情况下，通过图2的放大器1013从输出端输出模拟摄像信号。该摄像信号与图1的模数转换器103相连接。模数转换器103与Hpls同步对输入到模数转换器103的摄像信号进行模/数转换。

图3是利用本发明的摄像设备100对摄像对象Ta、Tb、Tc和Td摄像的构图。图3的点划线表示摄像设备100的视角。图4示出此时拍摄的图像。在本实施例中，描述如下示例，在图4示出的拍摄图像中，在以包含摄像对象Ta、Tb、Tc和Td的四个区域作为关心区域的情况下进行间隔剔除读出。例示了关心区域的数量为4的情况，但是本发明也同样适用于设置更多个关心区域的情况。注意，在本实施例中，例示了拍摄图像的像素数量为宽度1000像素乘以高度1000像素的情况用于说明，但是拍摄图像的像素数量不限于此。以下，为了简化说明，拍摄图像内部的位置通过正交XY坐标(X,Y)表示。在图中，左右(水平)方向上的右方向被称作“X方向”，并且上下(垂直)方向上的下方向被称作“Y方向”。在本实施例中，假定在拍摄图像的左上的坐标为(1，1)，并且右下的坐标为(1000，1000)来进行说明。

在本实施例中，对于以下情况的部分读出方法(选择性读出方法)进行说明，其中，如图5中所示，通过图1的切出位置设置单元300相对于四个摄像对象Ta、Tb、Tc和Td分别设置四个关心区域(ImgA、ImgB、ImgC和ImgD)。

关心区域ImgA、ImgB、ImgC和ImgD分别是包含摄像对象Ta、Tb、Tc和Td的区域。通过提供各个区域的左上和右下处的坐标，定义关心区域。在图5中，关心区域ImgA是由左上(101，101)和右下(400，300)围绕的矩形区域。关心区域ImgB是由左上(701，201)和右下(800，400)围绕的矩形区域。关心区域ImgC是由左上(201，601)和右下(500，900)围绕的矩形区域。关心区域ImgD是由左上(601，501)和右下(900，800)围绕的矩形区域。切出位置设置单元300可以包括计算机或者设置单元(未示出)，或者例如可以包括包含连接至摄像设备的鼠标、操纵杆以及其它输入单元的设置单元。

在本实施例中，相对于如图5所示设置的关心区域进行像素数据的读出，并且相对于除关心区域以外的部分进行读取跳过，由此缩短像素数据读出时间段。然而，在对除关心区域以外的全部区域进行读取跳过并且将读出的像素数量优化为最小值的情况下，未实现针对各个关心区域的图像信号的一致性。即，在将针对各个输出水平方向线的图像信号再构成一个图像的情况下，存在形成这样的图像的可能性，在该图像中未维持所设置的各个关心区域的原始形状。在以下说明中，“未实现关心区域图像信号一致性”表示在基于输出图像信号再构成的图像中，关心区域的形状改变。在本实施例中，示出通过在实现各个关心区域的图像信号的一致性的情况下在读取跳过尽量多的可跳过的像素来增大帧频的示例。具体地，在本实施例中，描述在保持各个关心区域ImgA至ImgD的形状的情况下减小除关心区域ImgA至ImgD以外的区域的读出量的示例。

参考图5的描述，在通过图1的切出位置设置单元300设置如图5中所示的各个关心区域ImgA、ImgB、ImgC和ImgD的坐标的情况下，切出位置保持单元107保持各个关心区域的设置坐标。

选择器106选择切出位置保持单元107的设置值和读出设置保持单元108的设置值中的任何一个。对于未通过切出位置设置单元300设置关心区域的情况，选择器106选择通过读出设置保持单元108所保持的设置值并且以全像素读出模式操作。此外，在通过切出位置设置单元300设置关心区域的情况下，选择器106选择通过切出位置保持单元107保持的关心区域的设置值并且以部分读出模式操作。如图5中所示，这里通过切出位置设置单元300设置关心区域ImgA至ImgD，并且选择器106因此选择切出位置保持单元107的设置值并且以部分读出模式操作。

接着，基于关于通过选择器106选择出的关心区域的信息，地址转换器104将与用于进行图像传感器101的累积和读出的地址信息相对应的线号码和像素号码输出至传感器驱动控制器102。地址转换器104从关心区域ImgA至ImgD的全部坐标中获得X坐标和Y坐标的最小值点(Xmin,Ymin)以及X坐标和Y坐标的最大值点(Xmax,Ymax)。即，根据图5能够计算出以下。

(Xmin,Ymin)=(101,101)

(Xmax,Ymax)=(900,900)

此外，在水平方向和垂直方向上计算在关心区域中不存在的间隔剔除地址部分。即，计算X坐标值不包含在任何关心区域的X坐标范围内的区域以及Y坐标值不包含在任何关心区域的Y坐标范围内的区域作为间隔剔除地址。基于上述范围，在整个画面(1，1)至(1000，1000)中，能够被间隔剔除的水平线(垂直方向(Y方向)位置)为线V1至V100、线V401至V500以及线V901至V1000。此外，能够被间隔剔除的像素(水平方向(X方向)位置)为第1至第100个像素、第501至第600个像素以及第901至第1000个像素。在对这些线和水平方向像素(地址)间隔剔除(在读取时跳过这些线和水平方向像素(地址)并且读出其它像素)的情况下进行读出。

图1的地址转换器104与通过传感器驱动控制器102对图像传感器101的线控制同步地进行地址输出处理。一旦通过传感器驱动控制器102的线控制完成，则更新并且输出用于控制下一线的地址信息。

这里详细说明通过图1的传感器驱动控制器102控制图像传感器101的方法。

基于关心区域信息，地址转换器104将线和像素号码输出至传感器驱动控制器102从而进行图像传感器101的累积和读出。传感器驱动控制器102基于从地址转换器104输入的用于控制对象线和像素的地址信息控制图像传感器101和AD转换器103。图6示出了时序图，其示出通过传感器驱动控制器102对图像传感器101的第一线V101(以下称作线V101)的累积控制和读出控制的示例。如图2中所示，各个控制线Vstsel、Vendsel、Vst、Vend、Hsel和Hpls从传感器驱动控制器102连接至图像传感器101的垂直电路1011和水平电路1012。

设置图5中示出的关心区域，并且因此，通过在图6的T1将Vstsel设置为高(以下简称为“Hi”)，垂直电路1011选择传感器101的线V101作为累积开始对象。注意，Ymin为101，因此这里线V1至V100是不进行像素数据读出的像素线。因此，在T1前从传感器驱动控制器102向Vstsel输出必要数量的脉冲，对象线编号已经递增并且选择线V101。

接着，在T2，将Vst设置为Hi，并且垂直电路1011开始图像传感器101的线V101的累积操作。在T3将Vendsel设置为Hi，并且垂直电路1011选择传感器101的线V101作为累积完成对象。接着，在T4，将Vend设置为Hi并且垂直电路1011完成线V101的累积操作。此时，在线V101累积的电荷被通过图2的H1、H2、H3…输出至水平电路1012。接着，在T5将Hsel设置为Hi，选择线V101的第101个像素。此外，同时将脉冲输入Hpls。与Hpls的上升沿同步从水平电路1012通过放大器1013输出来自线V101的第101个像素的图像信号。此时，从传感器驱动控制器102输出的Hpls被输入到图2的模数转换器103。从图像传感器101输出的模拟图像信号也与Hpls同步在模数转换器103中每次一个像素地进行模/数转换。

在图6的Den为Hi的时间段期间，读出并且输出图像数据。在图6的示例中，从T5起的时间段表示由于Darea的Hi信号，读出来自线V101的第101个到第400个像素的像素信号。接着，在完成直至Hpls达到第900个像素(与关心区域ImgD的右端相对应)的时钟输出的情况下，线V101的读出完成。通过顺次并且重复地进行图6中示出的一系列处理，能够进行各线的累积和读出。

此外，通过应用如图6中所示的对像素的电荷累积以及像素数据读出，可以进行被称为流水线处理的累积和读出。

图7示出用于在关心区域ImgA的线V101的累积完成后，并行进行线V102的累积以及进行线V101的像素数据的读出控制的时序图。图7的时序图示出在线V101的累积已开始后的时间段。关于线V101的累积的开始，在如图6中所示将Vstsel设置为Hi并且选择线V101后，将Vst设置为Hi使得所选择的线V101的累积开始。在图7中的T1，将Vstsel设置为Hi，因此将图像传感器101选择作为累积开始对象。如上所述，线V101的累积在T1前开始。通过在T1将Vendsel设置为Hi，将图像传感器101的已经开始累积的线V101选择作为累积完成对象。接着，通过在T2将Vend设置为Hi，所选择的线V101的累积操作停止。此时，通过图2的H1、H2、H3…将线V101中累积的电荷传送至水平电路1012。接着，在T3，将Vst设置为Hi，由此开始线V102的累积。接着，在T4，将Hsel设置为Hi，选择线V101的第101个像素。此外，同时并且与输入到Hpls的脉冲同步，从水平电路1012经由放大器1013输出来自线V101的第101个像素的像素信号。此时，从传感器驱动控制器102输出的Hpls被输入到图2的模数转换器103。与Hpls同步，从图像传感器101输出的模拟像素信号在模数转换器103中每次一个像素地进行模/数转换。图7中Den为Hi的时间段表示读出并且输出像素数据，而Darea为Hi的时间段表示从Den所表示的输出数据中输出与关心区域相对应的像素。图7的示例代表在T4，从线V101的第101个像素到第400个像素读出关心区域ImgA的第一线像素信号。在图7中，在通过Hpls的直至第900个像素的时钟输出完成的情况下，接着从T5至T7，与上述相同、图像传感器101的线V102的累积停止、线V103的累积开始并且线V102的读出开始。从T8起同样地进行关心区域ImgA的第二线V102的读出。通过图7中示出的方法，在进行直至线V200的读出后，针对线V201以后、进行从两个关心区域ImgA和ImgB的读出。

图8示出时序图，其示出从图像传感器的线V201起的读出方法。累积和读出方法与图7中示出的方法相同。图8中的示例还示出针对线201的累积已开始的状态的时序图。首先，在T11，通过将Vstsel设置为Hi选择线V202作为累积对象，并且通过将Vendsel设置为Hi选择线V201作为累积完成对象。接着，在T12，将Vend设置为Hi使得所选择的线V201的累积完成。接着将线V201中累积的电荷传送至图2的水平电路1012。接着，在T13，将Vst设置为Hi使得线V202的累积开始。在T14，将Hsel设置为Hi使得选择从线201的第101个像素读出像素信号，从而跳过对从第1个到第100个像素的像素读取。此外，通过开始对Hpls的时钟输入，与Hpls同步地从图像传感器101(放大器1013)输出摄像信号。此时，Den的输出与图7的相同。根据Darea的输出，从第101个像素到第400个像素读出ImgA，并且从第701个像素到第800个像素读出与ImgB相对应的像素信号。在图8中，重复地实施与上述相同的累积和读出，直至线V300。在直至线V300完成读出的情况下，在T15，线V302的累积开始，线V301的累积停止并且其读出开始。在图8中在T18及其后，在从水平电路读出的数据中，来自从第701个像素到第800个像素的像素信号与关心区域ImgB相对应。以相同方式读出与关心区域ImgB相对应的像素信号。在完成直至线V400的读出的情况下，如上所述，从线V401起的能够被间隔剔除的线成为处理对象。

图9示出时序图，其示出对从图像传感器101的线V400到线V500的累积和读出方法。在图9中，与图7和图8中相同，停止线V400的累积以读出像素信号，并且线V501的累积开始。在图9中，通过与读出线V400的像素信号并行地向Vendsel输入多个脉冲，累积完成对象线递增，并且操作从线V401进行到线V500。如此，所谓的读取跳过从线V401到线V500进行。输入到Vendsel的脉冲的频率可以与Hpls的脉冲频率不同，只要在线V400的读出完成时Vendsel的递增能够进行到V500即可。在线V400的读出停止的情况下，上述的线V501的累积停止，并且线V502的累积开始。通过如图9中所示进行在V方向上的读取跳过，能够减少从线V401到线V500的累积和读取所用的时间量。

在从像素编号101起顺序进行线V400的像素数据的读出的同时，Darea在与像素编号701到800相对应的时间为Hi，其中Darea表示关心区域ImgB的像素数据。

之后以与图7至图9相同的方式进行图5的从线V501到线V900的累积控制和读出。接着，从线V901起的线成为读取跳过对象线。图10示出如下时序图，其示出针对从线V901起的线的读取跳过方法。在图10的时序图中，与图9相同，停止线V900的累积以读出像素信号，并且线V101的累积开始。在图10中，与图9相似，在从线V900的像素信号101到900读出期间，将多个脉冲输入到Vendsel。接着累积完成对象线递增，并且操作从线V901进行至线V1000，进一步从线V1进行到线V100。选择Vendsel直至线V1000，并且从线V1起再次选择Vendsel。由此从线V901到线V1000且从线V1到线V100进行读取跳过。

在从像素信号101起顺序进行线V900的像素数据的读出的时间段期间，Darea在与像素编号201至500相对应的时间为Hi，其中Darea表示关心区域ImgC的像素数据。

因而，图1的传感器驱动控制器102根据图7至图10示出的时序图进行图像传感器101的累积和读出控制，并且通过模数转换器103输出像素信号。从模数转换器103获得数字化的像素信号，并且将其输入到图像信号处理器105。在图像信号处理器105中，相对于从图像传感器101顺序读出的像素信号输入来自地址转换器104的像素数量信息，并且将针对所获得的像素信号的帧同步信号和垂直同步信号等提供给像素信号。接着将像素信号输出至图像信号合成单元109。

图1的图像信号合成单元109参考图7至图10示出的时序图中的Darea。在Darea为Hi的情况下，获得关心区域图像信号，并且因此进行旁路输出。此外，在Darea为低的情况下(以下简称为“Lo”)，获得针对除关心区域以外的区域的图像信号，并且因此作为伪数据利用黑电平图像数据来替换输出。

从图1的图像信号合成单元109输出的图像信号被从图像信号输出单元110输出至摄像设备100外部。图11示出从图像信号输出单元110输出的图像信号。如上所述，对线V1至V100、线V401至V500以及线V901至V1000进行读取跳过。相应地，如图11中所示，生成将X坐标值小于任何关心区域中的最小X坐标值或者大于最大X坐标值的区域、以及Y坐标值不包含在任何关心区域的Y坐标范围内的区域间隔剔除(去除)的图像信号。此时的图像大小变为宽度800像素乘以高度700像素，并且因此与读出宽度1000并且高度1000的全部像素相比能够减少读出60000像素所需的时间。同时，维持了关心区域ImgA到ImgD的位置关系的一致性(维持单个关心区域的形状)。

在本实施例中，将各个关心区域一起当做一个块，并且因此从关心区域的全部坐标中找到(Xmin，Ymin)和(Xmax，Ymax)。此外，在水平方向上和垂直方向上，通过在将不存在关心区域的部分间隔剔除的同时进行地址计算，维持在关心区域之间的位置关系的一致性，并且能够缩短读出时间量。

此外，如图7至图10中所示，本实施例示出将伪数据插入至水平方向上在ImgA与ImgB之间的区域以及在ImgC与ImgD之间的区域并且输出的示例。另一方面，如图12的时序图所示，通过对从第501个像素到第600个像素的Hpls加速，能够进行事实上的读取跳过。水平方向上的第501个像素到第600个像素定义了在水平方向上不存在于关心区域ImgA至ImgD的任何一个中的区域。在Hpls加速的情况下，存在如下风险，即在通过模数转换器103进行的模数转换的时序与从图像传感器101读出的像素信号之间未实现一致性。然而，在原本在关心区域外部的区域中，数据一致性未能实现对用户可能并不是问题。

图13示出利用图12中示出的时序图所读出的图像信号。除了读取跳过上述的线V1至V100、线V401至V500以及线V901至V1000以外，变得能够在水平方向上从第501个像素至第600个像素进行间隔剔除。即，在水平(X)方向上和在垂直(Y)方向上，变得能够计算不存在关心区域的部分、以及接着将X坐标值不包含在任何关心区域的X坐标范围内的区域移除以及将Y坐标值不包含在任何关心区域的Y坐标范围内的区域移除。

此外，存在一种在机器视觉中常用的叫做CameraLink的标准。通过准备与CameraLink标准相对应的称作图像采集卡的接口板，能够利用通用的PC接收到图像信号。利用CameraLink标准，即使在输出图像信号的情况下，也能够通过将称作DVAL的信号设置为Lo使得输出图像信号无效。例如，如图14的时序图那样，在读出全部线的情况下，从第501个像素到第600个像素将DVAL设置为Lo。因此通过图像采集卡获得的图像信号能够成为如上述图13中示出的图像信号。除了将不需要的数据移除出关心区域以外，这样获得的图像信号能够获得在用户指定的关心区域之间的位置关系的一致性(能够维持各个关心区域的形状)，并且能够获得用户易于管理的图像信号。

图15示出在只读出指定的关心区域的情况下获得的图像信号。在图15中，减少在关心区域ImgB和ImgD中水平方向上的图像信号，并且因此损坏了关心区域的位置关系的一致性(不能维持各个关心区域的形状)。通过本发明，如图11和13中所示，在维持各个关心区域的形状和方向的状态中(在将输出图像信号再现为图像时以其原始形状显示各个关心区域的状态下)输出图像信号。此外，在维持在关心区域之间的相对大小关系的状态中输出图像信号。

读出区域设置器将由从预定的正交XY坐标系中的各个关心区域的坐标计算出的最小和最大X坐标值以及由、最小和最大Y坐标值所围绕的区域设置为读出区域。

读出区域设置器基于各个关心区域的坐标，将排除了X坐标值不包含在任何关心区域的X坐标范围内的区域以及Y坐标值不包含在任何关心区域的Y坐标范围内的区域的区域设置为读出区域。

因而，通过将本发明应用于多个关心区域，能够保持关心区域之间的位置一致性、能够减少读出图像信号的量并且用户能够有效率地获得期望图像。

第二实施例

在第一实施例中，已经描述了这样的示例，其中将各个关心区域一起当做一个块、从关心区域的全部坐标中找到(Xmin，Ymin)和(Xmax，Ymax)并且通过在水平和垂直方向上减少读出的像素数量维持关心区域之间的位置关系的一致性。在本实施例中，示出与图13的第一实施例的输出结果相比进一步减少不需要的数据的示例。具体地，示出在图13示出的图像信号中从关心区域和其它数据中进一步减少图像信号数据量的示例。

图16示出本实施例中的摄像设备的结构图。除了地址转换器120以外，本实施例的摄像设备与图1中示出的第一实施例的结构相同，并且因此省略对其的说明。利用与第一实施例的地址转换器104不同的方法，地址转换器120计算出成为传感器驱动控制器102对图像传感器101进行累积控制和读出控制的对象像素的地址。图像传感器101的结构与第一实施例的图2中的相同，并且因此省略对其的说明。

本实施例中的摄像构图与第一实施例的图3和图4中示出的相同，并且因此省略对其的说明。注意，在本实施例中，所拍摄图像的像素数量与第一实施例的相同，即，宽度1000像素乘以高度1000像素。

本实施例中的关心区域与第一实施例的图5中示出的相似。在本实施例中，选择性地读出如图5所设置的各个关心区域，并且读取跳过关心区域外的部分，因此缩短了读出时间量。

在本实施例中，通过地址转换器120计算读出地址范围以及读取跳过地址范围。在第一实施例的图13中示出的图像信号中，伪数据嵌入在灰色区域中，并且这是用户不需要的信息。在本实施例中，与图13中示出的图像信号相比更加优化水平方向上的读取跳过范围，因此减少了图像信号数据的量并且增大了帧频。

描述通过地址转换器120进行的处理。地址转换器120基于通过选择器106选择出的关心区域将作为用于进行图像传感器101的累积和读出的地址信息的线和像素号码输出至传感器驱动控制器102。地址转换器120从关心区域ImgA至ImgD的全部坐标中提取出不存在关心区域的线。在图5中，不存在关心区域的线为线V1至线V100、线V401至线V500以及线V901至线V1000。利用这些结果，如果将不存在关心区域的区域相对于从线V1至线V1000的全部线的集合取逻辑反，则从全部线中获得以下示出的关心区域的两个集合。

集合1：线V101至线V400

集合2：线V501至线V900

在相对于上述的两个集合各自进行水平方向的读取跳过的优化的情况下，在关心区域之间能够进行读取跳过的区域如下。

集合1：在ImgA和ImgB之间的从第401个像素到第700个像素

集合2：在ImgC和ImgD之间的从第501个像素到第600个像素

上述的集合1和集合2的线中的水平方向的像素(地址)被间隔剔除并且读出。与第一实施例相同，与通过传感器驱动控制器102对图像传感器101的线控制同步地进行通过图16的地址转换器120进行的地址输出处理。一旦通过传感器驱动控制器102的线控制完成，就更新并且发出用于控制下一线的地址信息。

以下详细说明通过图16的地址转换器120和传感器驱动控制器102控制图像传感器101的方法。

传感器驱动控制器102基于从地址转换器120输入的用于控制对象线和像素的地址信息控制图像传感器101和模数转换器103。图17中示出的时序图示出了通过传感器驱动控制器102对图像传感器101的累积控制和读出控制。与第一实施例的图7相同，在图17中的T1，通过将Vstsel设置为Hi，选择图像传感器101的线V102作为累积开始对象。此外，通过在T1将Vendsel设置为Hi，将图像传感器101的线V101选择作为累积完成对象。接着，在T2，通过将Vend设置为Hi，停止线V101的累积操作。此时，通过图2的H1、H2、H3…将线V101中累积的电荷传送至水平电路1012。在T3，通过将Vst设置为Hi，开始线V102的累积。在T4，将Hsel设置为Hi，从而选择线V101的第101个像素。同时，与Hpls的时钟输入同步，从水平电路1012通过放大器1013输出线V101的第101个像素的像素信号。在图17中，在Hpls完成直至处于关心区域ImgA的右端的第400个像素的时钟输出的情况下，线V101的读出处理停止。针对线V102至线V200利用相同方法进行累积和读出操作。因此可以在对于水平方向上第401个以及随后的像素不进行读出的情况下，从线V101至线V200进行关心区域ImgA的读出。这与第一实施例不同，并且不进行第401个以及随后的像素的读出有助于缩短读出时间以及增大帧频。

图18示出的时序图示出了针对图像传感器101的线V201至线V300的累积和读出方法。在图18中，与图8相同，在线V201的累积停止后开始线V202的累积。接着进行线V201的读出处理。针对线V201的读出处理，通过Hsel选择第101个像素，并且通过Hpls进行对从第101个像素到第800个像素的读出。如图18的Darea所示，从第101个像素至第400个像素读出关心区域ImgA，并且从第701个像素至第800个像素读出关心区域ImgB。从第401个像素到第700个像素，与第一实施例的图12中示出的读取跳过方法相同、Hpls的频率增大以缩短针对不需要的区域的读出时间。从线V202直到线V300，以与图18相同的方式进行累积和读出。因此可以在水平方向上针对第801个以及随后的像素不进行读出的情况下，从线V201至线V300进行关心区域ImgA和ImgB的读出。这与第一实施例不同，并且对第801个以及随后的像素不进行读出有利于读出时间缩短以及帧频增大。

图19示出的时序图示出针对图像传感器101的线V301至线V400的累积和读出方法。图19中的读出方法与图18相同，但是Darea不同。在线V301的读出期间，Darea在水平方向上从第101个像素到第400个像素的时间变为Lo。此外，线V301的水平方向上从第701个像素到第800个像素存在关心区域ImgB，并且因此Darea变为Hi。此外，与图18相同，从第401个像素到第700个像素，Hpls的频率增大以缩短针对不需要的区域的读出时间。

因此，通过如图17至图19中所示进行累积和读出操作，能够从上述的集合1的线V101到线V400进行ImgA和ImgB的读出。

针对图像传感器101的线V401至线V500的累积和读出方法与第一实施例的图9中示出的时序图中的相同，并且因此省略对其的说明。通过从线V401至线V500进行V方向的读取跳过，能够缩短读出时间。

从图像传感器101的线V501至线V900，进行与上述的集合2相对应的关心区域的累积和读出控制。图20至图22示出针对集合2的读出方法的时序图。

图20示出针对线V501至线V600的累积和读出方法，并且读出关心区域ImgD。图20中示出的方法与图19中的相同，并且因此省略对其的详细说明。此外，图21示出针对线V601至线V800的累积和读出方法，并且读出关心区域ImgC和ImgD。图21与图18中的相同，并且因此省略对其的详细说明。图22示出针对线V801至线V900的累积和读出方法，并且读出关心区域ImgC。图22与图17相似，并且因此省略对其的详细说明。因而，在图20至图22中，针对所读出的各线从水平方向上的第201个像素开始读出。这是因为，在集合2中，最左侧的关心区域是ImgC，并且因此不需要读出位于第200个像素左侧的像素。

针对图像传感器101的线V901至线V1000的累积和读出方法与第一实施例的图10中示出的相同，并且因此省略对其的说明。

与第一实施例相同，图1的图像信号合成单元109参考从图17至图22中示出的时序图的Darea。在Darea为Hi的情况下，获得关心区域图像信号，并且因此进行旁路输出。此外，在Darea为低的情况下，获得针对除关心区域以外的区域的图像信号，因而作为伪数据利用黑电平图像信号替换输出。

将通过如上所述在本实施例中的图17至图22中示出的方法获得的像素信号从图像信号输出单元110输出到摄像设备100外部。图23中示出所获得的像素信号。与第一实施例的图11和图13相比，能够减少读出区域、减少数据量并且增大帧频。

在本实施例中，提取出不存在于任何关心区域中的线，并且将关心区域划分为多个组，由此使得能够针对ImgA和ImgB以及针对ImgC和ImgD实施最优的读出方法。

第三实施例

在第二实施例示出的示例中，提取出不包括在任何关心区域中的线、将各个关心区域中包括的线的集合划分为多个组、并且针对ImgA和ImgB以及针对ImgC和ImgD实施最优的读出方法，因此缩短了读出时间。即，第二实施例示出减少在关心区域之间的水平方向上的读出数据的最优示例。

图24示出本实施例中的摄像设备的结构图。除了第二实施例示出的结构以外，本实施例的摄像设备包括存储器(像素信号存储器)400以及图像信号合成单元500。存储器400存储从图像信号处理器105输出的像素信号，并且进行向图像信号合成单元500的输出。图像信号合成单元500基于通过选择器106所选择出的关心区域，从存储器400中所存储的图像信号中合成去除了不需要的数据区域的图像信号。除存储器400和图像信号合成单元500以外的组件与第二实施例的图16中的相同，并且因此省略对其的说明。

本实施例中的摄像构图与第一实施例的图3和图4中示出的相同，并且因此省略对其的说明。注意，在本实施例中，拍摄的图像的像素数量与第一实施例的相同，即，宽度1000像素乘以高度1000像素。

本实施例中的关心区域与第一实施例的图5中示出的相同。在本实施例中，如在图5中那样，各个设置的关心区域被部分地读出，并且对关心区域的外部进行读取跳过，因此缩短了读出时间量。

通过图24中示出的地址转换器120、传感器驱动控制器102、图像传感器101、模数转换器103以及图像信号处理器105进行的处理与第二实施例中的相同。从图像信号处理器105输出的图像信号与第二实施例的图23中示出的相同。存储器400存储从图像信号处理器105输出的图23的图像信号数据。

这里示出在图23的图像信号中各个关心区域的坐标。从第二实施例的图17至图22中示出的时序图中，针对各个关心区域的坐标如下。以下的各组坐标表示左上和右下的坐标。这些坐标的信息存储在存储器400中。

ImgA(1,1)(300,200)

ImgB(301,101)(400,300)

ImgC(1,401)(300,700)

ImgD(301,301)(600,600)

图像信号合成单元500基于通过选择器106选择出的各个关心区域的坐标，重新配置通过存储器400存储的各个关心区域的图像信号。接着通过图像信号输出单元110将图像信号输出到摄像设备100的外部。

以下利用图25的流程图说明通过图像信号合成单元500进行的处理。图像信号合成单元500从步骤S310起按顺序执行处理。首先，在步骤S310中，确认通过选择器106所选择出的关心区域的数量，并且确认全部关心区域的处理是否已经完成。在步骤S310为“是”的情况下，处理进入步骤S340，并且在步骤S310为“否”的情况下，处理进入步骤S320。在步骤S320中进行对关心区域的设置。图像信号合成单元500从通过选择器106所选择的关心区域中存储针对一个关心区域的坐标信息。例如，在图5中示出的关心区域中，存储器400存储ImgA的坐标(1,1)，(300,200)。接着，在步骤S330中移动关心区域。图像信号合成单元500将关心区域移动得比当前存储的关心区域的坐标信息更靠近左上。例如，ImgA具有左上的坐标(1,1)，并且因此不需要移动。此外，以ImgB为例，在垂直方向上可以移动100，并且因此可以将ImgB移动到(301,1)，(400,200)。在执行步骤S330后，处理返回步骤S310。在执行步骤S310、S320和S330后各个关心区域在移动后的坐标如下。

ImgA(1,1)(300,200)

ImgB(301,1)(400,200)

ImgC(1,201)(300,500)

ImgD(301,201)(600,500)

返回参考图25的说明，在全部关心区域都已经被移动后，在步骤S340中，输出图像信号。图26示出这里输出的图像信号。可见，与第二实施例中说明的图23相比，输出伪数据的区域减少。

通过这样设置存储器400和图像信号合成单元500，可以减少通过图像信号处理器105不能全部去除的不必要的数据，并且还能够维持各个关心区域的图像的一致性。

此外，根据在所设置的关心区域之间的形状的关系，通过改变在关心区域之间的相互位置关系，可以以除关心区域的图像数据以外的数据(伪数据)量减少到最少的方式计算输出图像的构成。即，可以通过改变在关心区域之间的位置关系以最小化输出图像数据的量(最小化所形成图像的面积)，形成要输出的图像。用户可以利用切出位置设置单元300任意设置关心区域，并且因此在改变关心区域的位置以最小化要输出的图像数据量的情况下，存在与原来的关心区域的位置关系可能变得不清楚的可能性。在这种情况下，可以向图像数据提供针对各个关心区域的诸如坐标或者ID等的识别信息，以使得能够针对在图像数据接收侧接收到的图像进行再配置关心区域所需的处理。

此外，如图5中所示，在第一实施例至第三实施例中通过切出位置设置单元300所设置的各个关心区域在画面中具有独立的条件。用户还可以设置允许关心区域的一部分重叠的条件。在将本实施例的结构应用于允许所设置的关心区域的一部分彼此重叠的条件的情况下，能够维持输出的图像信号中关心区域数据的一致性。

例如，描述用户所设置的关心区域处于图27示出的状态中的情况。注意，图27的阴影区域是关心区域重叠的区域。在利用与上述相同的方法进行图像传感器101的累积和读出的情况下，图像信号存储在存储器400中。这时的图像信号在图28中示出。注意，图28的阴影区域是关心区域重叠的区域。在图24的图像信号处理器105输出图像信号的阶段，如第一实施例中所述，图像传感器101的控制和读出同步进行。接着，通过利用存储器400中所存储的图像信号生成在重叠区域中存在冗余的图像信号，能够实现数据一致性。

针对图28的图像信号中的各个关心区域的坐标如下。该坐标信息存储在存储器400中。

ImgA(1,1)(300,200)

ImgB(301,101)(400,300)

ImgC(1,401)(300,700)

ImgD(201,301)(500,500)

在图像信号合成单元500基于上述坐标执行上述图25的流程图的情况下，移动各个关心区域后的坐标变为以下。

ImgA(1,1)(300,200)

ImgB(301,1)(400,200)

ImgC(1,201)(300,500)

ImgD(301,201)(600,400)

作为执行图25的流程图的结果，从图像信号合成单元500输出的图像信号如图29中所示。注意，阴影区域是关心区域重叠的区域，并且通过执行图25的流程图，在各个关心区域中合成重叠区域。

因此，通过第三实施例的结构，即使在所设置的关心区域重叠的条件下，也维持了各个关心区域的图像的一致性、减少读出的数据量并且能够增大帧频。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例，并且能够在所公开的范围内进行各种修改和变形。此外，这里说明的实施例可以相互组合。注意，尽管这里公开了涉及到4个关心区域的示例，但是在本发明中关心区域的数量不受限制，并且本发明可以应用于存在2个以上关心区域的情况。此外，尽管说明了具有宽度1000像素乘以高度1000像素的拍摄图像的示例，但是本发明的摄像设备不限于这个像素数量。

其它实施例

本发明的实施例还可以由一种系统或者设备的计算机读出并且执行记录于存储介质(例如，非易失性计算机可读取的存储介质)上的计算机可执行的指示以进行本发明的一个或者多个以上说明的实施例的多个功能而实现，还可以通过一种方法实现，该方法由一种系统或者设备的计算机通过例如读出并且执行存储介质上的计算机可执行的指示以进行一个或者多个以上说明的实施例的功能而进行。计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或者其它电路中的一个或多个，并且可以包括独立的计算机或者独立的计算机处理器的网络。可以将计算机可执行的指示例如通过网络或者存储介质提供给计算机。存储介质可以包括，例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储、光盘(诸如高密度磁盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或蓝光(BD)TM)、闪速存储器、存储卡等中的一个或多个。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (7)

1.一种摄像设备，包括：

读出区域设置器，用于设置从图像传感器读出图像信号的读出区域，以在由要输出的图像信号形成的图像中维持所述图像传感器的摄像区域内的多个关心区域中的各关心区域的形状；

传感器读出控制器，用于控制从所述图像传感器的所述读出区域的像素信号的读出；以及

输出信号生成器，用于基于通过所述传感器读出控制器所读出的像素信号生成要输出的图像信号。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述读出区域设置器将由在预定的正交XY坐标系中的所述多个关心区域的各个坐标中的最小X坐标值和最大X坐标值以及最小Y坐标值和最大Y坐标值所围绕的区域设置为所述读出区域。

3.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，所述读出区域设置器将排除了以下区域的区域设置为所述读出区域：X坐标值在所述多个关心区域的X坐标范围以外的区域以及Y坐标值在所述多个关心区域的Y坐标范围以外的区域。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的摄像设备，其中，还包括像素信号存储器，用于存储从所述图像传感器读出的像素信号中所述多个关心区域各自的像素信号；

其中，所述输出信号生成器基于所述像素信号存储器中所存储的像素信号生成输出图像信号以使得维持所述各关心区域的形状。

5.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，所述输出信号生成器基于所述像素信号存储器中所存储的像素信号生成所述输出图像信号以使得维持所述各关心区域的形状并且使得基于生成的输出图像信号所形成的图像的大小变为最小。

6.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，所述输出信号生成器基于所述像素信号存储器中所存储的像素信号生成所述输出图像信号，以使得与包含相互重叠的范围的所述关心区域相对应的图像变成针对各个所述关心区域独立并且不相互重叠的图像。

7.一种摄像系统，包括：

根据权利要求1～6中的任一项所述的摄像设备；

镜头；以及

关心区域设置器，所述关心区域设置器用于输入用于设置所述多个关心区域的信号。