CN1139346A - 图象记录设备和图像再现设备 - Google Patents

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Abstract

在图像记录设备中，在给定信号电荷积累时间内，图像传感器获得了具有不同信号电荷积时间的两个视频信号，并将它们记录在记录介质上，从而可以记录具有较宽亮度分布的目标的视频信号，而对于图像再现设备，校正电路对标准照度视频信息和高照度视频信息进行校正，用户通过目标照度范围指定电路指定待输出的目标照度范围，而电平转换器将亮度转换到显示装置或打印机能够输出的亮度电平。

Description

图像记录设备和图像再现设备
本发明涉及图像记录设备并且还涉及图像再现设备，前者在摄像机、静物摄像机等中有用，它们把例如来自摄像器件的视频信号记录在记录介质上，而摄像器件的入射光量的范围很宽，后者从记录有视频信号(由图像记录设备记录)的介质再现视频信号然后将该信号输出，在此过程中根据例如用户的指令调节视频信号的亮度。
通常，在摄像机或静物摄像机中使用的电荷耦合器件(CCD)具有很窄的动态范围。因此，通过控制射在CCD上的光量来把要摄像的度范围调节至最佳值，其做法是当观察目标的形象时用一机械的孔阑，或者用电子快门来控制信号电荷积累时间。用孔阑或电子快门把照度范围调节至最佳而获得视频信号，然后将该信号记录在诸如磁带或盘片等介质上。
图28示出现有技术的摄像方法。如图28所示，在有阳光照射的室外的目标照度不同于在黑暗的室内的目标照度，两者要差100至1000倍。据此，当在黑暗的室内摄像时，要增大孔阑尺寸，而当在明亮的室外摄像时，要缩小孔阑尺寸，由此获得最佳照度。
然而，按照现有技术的方法，如果在摄像区域内既有黑暗的室内又有明亮的室外时，就无法设置一个孔阑尺寸可同时进行黑暗室内和明亮室外的摄像。这就产生了下述问题。当摄像者强调室内时，他相应于黑暗的室内设置孔阑，把图像记录在记录介质上。当后来要再现记录介质，而在一显示设备上观看图像时，相应于室外的图像部分变白(whiteout)。因而即使观察者希望看到室外部分也无法看到。
相反，在相应于明亮的室外设置孔阑而获取和记录图像的情形下，在再现时，即使观察者想看室内部分，但由于室内部分变黑(blackout)而无法看到。
由上述可以看出，在现有技术中，只能记录目标照度范围受到限制的图像，因而就产生了这样一个问题，即在再现时，如果目标的照度与在摄像时的照度相差很大，就无法看到该部分。
为了达到目的，例如，本发明的图像记录设备包括：用以在一给定的信号电荷积累时间内获得两个信号电荷积累时间不同的视频信号的摄像装置，该给定信号电荷积累时间用视频信号的场或帧来表示；以及在记录介质上分开记录两个视频信号的装置或者对每一预定个数的像素选择或校正两个视频信号然后记录视频信号的装置。
例如，本发明的图像再现设备包括：用以再现两个视频信号的视频信号再现装置，这两个视频信号具有不同的信号电荷积累时间，并且把它们分开记录在一图像记录介质上或对每一预定数目的像素加以选择或校正；目标照度范围指定装置或区域指定装置，前者用以指定要显示或输出的目标照度的范围，后者用以指定摄像区域；以及电平转换装置，用以转换再现视频信号的亮度电平。
按照本发明具有上述结构的图像记录设备，例如，用于获得两个信号电荷积累时间不同的视频信号的摄像装置在一标准的电荷积累时间内获得一个视频信号(该信号是由对标准照度的目标摄像而产生的)，并在一短于标准时间的电荷积累时间内获得一个视频信号(该信号是由对高照度的目标摄像而产生的)。这两个获得的视频信号在对每个像素加以选择或相互校正的情形下由视频信号记录装置记录在记录介质上，从而可以记录照度分布很宽的目标的视频信号。
按照本发明的图像再现设备，例如，从一记录介质再现标准照度和高照度的视频信号，而视频信号的亮度电平(它由用户通过目标照度范围指定装置或区域指定装置加以指定)由电平转换装置转换为适合视频信号输出设备的亮度电平，从而允许在再现时可有选择地显示或输出其目标照度相差很大的图像部分。
第一个发明是一图像记录设备，它包含多个摄像装置和一个记录装置，这些摄像装置在一场或一帧内具有不同的信号电荷积累时间，而记录装置把在信号积累时间内获得的多个视频信号的全部或一部分记录在预定的记录介质上。
第二个发明是按照所述第一个发明的图像记录设备，其中，所述记录装置把多个视频信号的全部记录在记录介质上。
第三个发明是按照所述第一个发明的图像记录设备，其中，所述设备还包含选择装置，它根据预定的准则从所述摄像装置输出的多个视频信号中选出一个信号，并由所述记录装置记录被选出的视频信号。
第四个发明是按照所述第三个发明的图像记录设备，其中，具有不同的信号电荷积累时间的多个视频信号是两类视频信号，或第一和第二视频信号，第一视频信号的信号电荷积累时间比第二视频信号的信号电荷积累时间长，并且
在根据预定的准则在多个视频信号中选择一个视频信号中，当第一视频信号值小于一预定的阈值时，就选择第一视频信号，而当第一视频信号值不小于阈值时，就选择第二视频信号。
第五个发明是按照所述第四个发明的图像记录设备，其中，所述设备还包含识别信息添加装置，用以将识别信息添加至被选择的视频信号，识别信号指出，两类视频信号中的哪一类信号被所述选择装置选为视频信号。
第六个发明是按照所述第四个发明的图像记录设备，其中，所述选择装置包含校正装置，用以至少当第二视频信号被选择时，使用第二视频信号和阈值来校正被选择的第二视频信号，并输出已校正的第二视频信号。
第七个发明是按照所述第六个发明的图像记录设备，其中，所述记录装置包含参数记录装置，用以把所述校正装置正用的参数记录在记录介质上。
第八个发明是按照所述六个发明的图像记录设备，其中，所述记录装置包含参数复合装置，用以在记录介质上记录与第二视频信号复合的参数，该参数由所述校正装置用于校正。
第九个发明是一图像再现装置，它包含：
读出装置，用于读出多个视频信号，这些信号具有不同的信号电荷积累时间，并且由按照所述第二个发明的所述图像记录设备记录在记录介质上；
选择/输出装置，用以根据预定的准则，从多个被读出的视频信号中选择一个视频信号，并输出该被选择的视频信号；
图像显示/输出装置，用于显示或输出采用被选择信号的图像；以及
目标照度范围指定装置，用于指定要由显示/输出装置再现的目标照度范围，其中，至少在被指定的目标照度范围内，由所述图像显示/输出装置显示或输出被选择的视频信号。
第十个发明是按照所述第九个发明的图像再现设备，其中，所述设备还包含亮度电平改变装置，当在被指定的目标照度范围内被选择信号的亮度电平超过图像显示/输出装置的最大极限时，用该亮度电平改变装置在目标照度范围内改变被选择信号的亮度电平，使之低于最大极限。
第十一个发明是一图像再现设备，它包含：
读出装置，用于读出多个视频信号，这些信号具有不同的信号电荷积累时间，并且由按照所述第三个发明的所述图像记录设备记录在记录介质上；
图像显示/输出装置，用于显示或输出采用被读出信号的图像；以及
目标照度范围指定装置，用于指定要由所述显示/输出装置再现的目标照度范围，
其中，至少在被指定的目标照度范围内，将由所述图像显示/输出装置显示或输出被读出的信号。
第十二个发明是按照所述第十一个发明的图像再现设备，其中，所述设备还包含亮度电平改变装置，当在被指定的目标照度范围内被读出信号的亮度电平超过所述图像显示/输出装置的最大极限时，用该亮度电平改变装置在目标照度范围内改变被读出信号的亮度电平，使之低于最大极限。
第十三个发明是一图像再现设备，它包含：
读出装置，用于读出多个视频信号，这些信号具有不同的信号电荷积累时间，并且由按照所述第二个发明的所述图像记录设备记录在记录介质上；
选择/输出装置，用以根据预定的准则，从多个被读出的视频信号中选择一个视频信号，并输出该被选择的视频信号；
图像显示/输出装置，用于显示或输出采用被选择信号的图像；
区域指定装置，用于在一摄像区域中指定一预定的区域，该区域是在所述显示/输出装置中要被显示或输出的区域；
计算装置，用于相应于某个亮度计算在被指定区域中的像素数目的分布；以及
目标照度范围确定装置，该装置采用计算的结果在被指定的区域中确定目标照度的范围，该范围是要由所述显示/输出装置再现的范围，其中，在被指定的区域中的信号要由所述图像显示/输出装置在已确定的目标照度范围中显示或输出。
第十四个发明是按照所述第十三个发明的图像再现设备，
其中，所述设备还包含亮度电平改变装置，在已确定的目标照度范围中，当被指定区域中的信号亮度电平超过所述图像显示/输出装置的最大极限时，用该亮度电平改变装置在被指定的范围内改变信号的亮度电平，使之低于最大极限。
第十五个发明是一图像再现设备，它包含：
读出装置，用于读出多个视频信号，这些信号具有不同的信号电荷积累时间，并且由按照所述第三个发明的所述图像记录设备记录在记录介质上；
图像显示/输出装置，用于显示或输出采用被读出信号的图像；
区域指定装置，用于在一摄像区域中指定一预定的区域，该区域是要在所述显示/输出装置中显示或输出的区域；
计算装置，用于计算相应于某个亮度在被指定区域中的像素数目的分布；以及
目标照度范围确定装置，该装置采用计算的结果在被指定的区域中确定目标照度的范围，该范围是要由所述显示/输出装置再现的范围，其中，在被指定区域中的信号要由所述图像显示/输出装置在已确定的目标照度范围中显示或输出。
第十六个发明是按照所述第十五个发明的图像再现设备，其中，所述设备还包含亮度电平改变装置，在已确定的目标照度范围中，当被指定区域中的信号亮度电平超过所述图像显示/输出装置的最大极限时，用该亮度电平改变装置在被指定的范围内改变信号的亮度电平，使之低于最大极限。
第十七个发明是按照第十一个发明或第十五个发明的图像再现设备，其中，具有不同的信号电荷积累时间的多个视频信号是两类视频信号，或第一和第二视频信号，第一视频信号的信号电荷积累时间比第二视频信号的信号电荷积累时间长，并且
在根据预定的准则在多个视频信号中选择一个视频信号中，当第一视频信号值小于一预定的阈值时，就选择第一视频信号，而当第一视频信号值不小于阈值时，就选择第二视频信号。
第十八个发明是按照所述第十七个发明的图像再现设备，其中，所述图像记录设备包含识别信息添加装置，用以将识别信息添加至被选择的视频信号，识别信息指出，两类视频信号中的哪一类信号被所述选择装置选为视频信号。
第十九个发明是按照所述第十七个发明的图像再现设备，其中，所述图像记录设备的所述选择装置包含校正装置，用以至少当第二视频信号被选择时，使用第二视频信号和阈值来校正被选择的第二视频信号，并输出已校正的第二视频信号。
第二十个发明是按照第十九个发明的图像再现设备，其中，所述图像记录设备的所述记录装置包含参数记录装置，用以把所述校正装置用的参数记录在记录介质上。
第二十一个发明是按照第十九个发明的图像再现设备，其中，所述图像记录设备的所述记录装置包含参数复合装置，用以在记录介质上记录与第二视频信号复合的参数，该参数由所述校正装置用于校正。
结果，例如，本发明的图像记录设备记录两个视频信号，一个是标准照度的，而另一个是高照度的，这两个信号是在不同的信号电荷积累时间内获得的。
本发明的图像再现设备使用由上述图像记录设备记录的一视频信号。
按照上述结构，本发明可提供一图像记录设备和一图像再现设备，该设备允许在再现时观察目标照度相差悬殊的图像部分。
换句话说，在本发明的图像再现设备中，例如，根据由用户作的照度范围指定或区域指定，转换由记录介质读出的视频信号的亮度电平，从而在再现时可以有选择地显示或输出目标照度相差悬殊的图像部分。
图1是本发明第一实施例的图像记录设备的方框图；
图2是示出用于本发明第一实施例的磁带记录格式的图；
图3(A)和3(B)是示出摄像器件的图；
图4(A)和4(B)是示出摄像器件性能的图；
图5是本发明第二实施例的图像记录设备的方框图；
图6是示出入射光量和放大器输出之间关系的曲线图；
图7是示出用于本发明第二实施例的磁带记录格式的图；
图8是本发明第三实施例的图像记录设备的方框图；
图9(A)和9(B)是示出本发明第三实施例中校正方法的曲线图；
图10是本发明第四实施例的图像记录设备的方框图；
图11是本发明第五实施例的图像记录设备的方框图；
图12(A)到12(C)是示出本发明第五实施例中信号复合器(multiplexer)的操作图；
图13是本发明第六实施例的图像记录设备的方框图；
图14(A)和14(B)是示出本发明第六实施例中校正电路操作的曲线图；
图15是示出本发明第六实施例中电平转换器的一例的曲线图；
图16是示出本发明第六实施例中电平转换器另一例的曲线图；
图17是本发明第七实施例的图像再现设备的方框图；
图18是示出本发明第七实施例的区域指定电路的操作图；
图19是本发明第八实施例的图像再现设备的方框图；
图20是示出本发明第八实施例中校正电路操作的曲线图；
图21是本发明第九实施例的图像再现设备的方框图；
图22是本发明第十实施例的图像再现设备的方框图；
图23是示出本发明第十实施例中校正信号转换器的操作图；
图24是本发明第十一实施例的图像再现设备的方框图；
图25是本发明第十二实施例的图像再现设备的方框图；
图26是本发明第十三实施例的图像再现设备的方框图；
图27是示出积累、读取、和转移两个信号积累时间不同的信号电荷的定时图；
图28是示出现有技术中摄像方法的图。
图中：2             摄像器件9             记录电路10            记录介质13            选择电路14、15        门电路16            识别位添加电路17、22、29    校正电路18            校正参数记录电路19            信号复合器21、27        再现电路23            电平转换器24            目标照度范围指定电路25            区域指定电路26            照度范围计算电路28            识别电路30            校正参数再现电路31            校正信号转换器32            分离电路
下面，将结合附图描述本发明的实施例。
(实施例1)
参考图1、2、3(A)、3(B)、4(A)和4(B)描述本发明的第一实施例。
图1示出本发明图像记录设备的结构。目标的摄像光线通过摄像光学系统1入射到摄像器件2的光接收面上。摄像器件2输出信号电荷积累时间不同的两个信号，例如，以1/60秒的积累时间读出并在本发明中用作第一视频信号的标准照度信号11，和以1/1,000秒的积累时间读出并在本发明中用作第二视频信号的高照度信号12。标准照度信号11和高照度信号12分别经放大器3和4放大，在信号处理电路5和6中经受预定的信号处理，然后由模/数(A/D)转换器7和8转换成数字信号。由一记录电路9把数字化的视频信息记录在记录介质10上。
在记录介质10上，记录有标准照度信号11(以1/60秒的积累时间读出)和高照度信号12(以1/1,000秒的积累时间读出)。例如，当入射光量很大时，把处于饱合的已饱和信号作为标准照度信号11记录，而对于相同的像素，还记录下不处于饱和的高照度信号12。不用说，在再现图像时，无需此饱和的信号。然而，这个结构的优点是可简化设备的结构。图6中示出以下将详细描述的操作。在图6中，S1(θ)指标准照度信号11，S2(θ)指高照度信号12。信号S1(θ)右边的水平线性部分指出信号饱合。
图2示出在记录介质是磁带的情况下所使用的记录格式的一个例子。除了视频信息之外，磁带还记录了音频信息和其它附加信息。如上所述，两种视频信息(即标准照度视频信息和高照度视频信息被作为视频信息分开记录。
在平5-145887号日本专利申请中揭示了一种摄像器件，可从其中大体同时读出信号电荷积累时间不同的两个输出信号。图3(A)和3(B)示出揭示的摄像器件的结构。摄像器件每两个像素有八个门，并且每两个像素最多可传送的三组信号(见图3(B))。在图3(A)中，每两个像素最多可传送二组信号。依据此结构，在两像素的单元中可独立地读出积素时间不同的两个信号(例如1/60秒和1/1,000秒)。图3(A)的结构可应用于隔行扫描型装置，图3(B)的结构可应用于非隔行扫描型装置。
图27示出在通常电视帧的A场和B场中，对奇、偶行像素积累、读取和转移两个不同积累时间的信号电荷的定时。利用已知VOD扫描可预先使奇数行像素中积累时间的起始定时与偶数行像素中该起始定时一致。
在每个偶数行像素中，由在时段T11期间入射的信号形成偶数行第一信号电荷205。在时刻210对VCCD进行读取操作。相反，在每个奇数行像素中，由在时段T12期间入射的信号形成奇数行第一信号电荷206。在垂直消隐(V-Blank)期间，在偶数行像素中，由时段T2(227)期间入射的信号形成偶数行第二信号电荷207，在时刻212对VCCD进行读取操作。相反，在奇数行像素中，由时段228期间入射的信号形成奇数行第二信号电荷208，其积累时间设定为T2，在时刻213对VCCD进行读取操作，在B场中也进行相同的操作。
图4(A)和4(B)是示出摄像器件性能的图。通过把积累时间设定为1/60秒可获得标准照度信息，而把积累时间设定在1/1,000到1/1,000,000秒可获得高照度信息。当高照度信息的积累时间设定为1/1,000秒时，高照度信息可以应付其照度为标准照度信息照度16倍的目标照度。当高照度信息的积累时间设定为1/1,000,000秒时，高照度信息可应付其照度为标准照度信息照度1,600倍的目标照度。
在上述构成的实施例中，在摄像过程中记录介质上记录了两种视频信息，或标准照度视频信息和高照度视频信息，从而被记录的视频信息可具有宽的动态范围。上面，描述了把视频信号转换成数字信号然后加以记录的实施例。换一种做法，视频信号也可经过模拟记录处理。记录介质不限于磁带，也可以具有盘片或固态存储器的形式。
(实施例2)
图5示出本发明第二实施例的图像记录设备的结构。与图1中相同的部件由相同的标号代表，并省略它们的描述。
在第一实施例中，分别记录了包括再现图像时不需要的饱和信号的标准照度信息和高照度信息。相反，在此实施例中，在两个像素的单元中选择标准照度信息和高照度信息中的一个，并记录下来。换句话说，在此实施例中，不记录再现图像中不需要的已饱和的信号。为了实现此功能，该实施例包含了选择电路13、门电路14和15以及识别位添加电路16。本发明的选择装置包括选择电路13、门电路14和15等。
参考图6将描述选择电路13以及门电路14与15的操作。
图6示出放大器3的标准照度输出S1(θ)和放大器4的高照度输出S2(θ)与表示为横坐标的入射光量之间的关系。在图中，θT指出确定阈值S1(θT)的预定的光量。光量θT稍小于指示标准照度的信号S1(θ)达到饱和的入射光量。
当S1(θ)小于阈值S1(θT)时，选择电路13断开门电路14，而当S1(θ)不小于S1(θT)时，选择电路1 3断开门电路15。门电路15接收S2(θ)和S2(θ)并输出差值{S2(θ)－S2(θT)}。这样，选择电路13在两个像素的单元中选择要加到信号处理电路5的视频信号。
因为与记录信号S2(θ)的情况相比，一定量信息可记录于较少的位数中，所以输出差值{S2(θ)－S2(θT)}。此外，在再现设备中用此差值进行再现更为方便。特别是，在再现设备中可更简单地保持标准照度信号输出S1(θ)和高照度信号输出S2(θ)之间的连续性。
识别位添加电路16对数字化视频信号的位加上识别位，该识别位指出选择电路13在两个像素的单元中选择信号电荷积累时间不同的两个视频信号(标准照度和高照度)中的哪一个。例如，分配七位给视频信号，并添加了一位识别位。当识别位设定在最高有效位时，不识别识别位的再现设备也可进行视频再现，而不会出现不协调。
图7示出记录介质是磁带的情况下使用的记录格式的例子。除了视频信息之外，磁带上还记录有音频信息和其它附加的信息。如上所述，在两个像素的单元中，从两种视频信息(即，标准照度视频信息和高照度视频信息)中选择出一个作为视频信息，然后记录下来。
如上所述，在本实施例的图像记录设备中，在两个像素的单元中从两种视频信息(即，标准照度视频信息和高照度视频信息)中选出一个，然后记录在记录介质上，从而不记录在再现图像中不需要的饱和信号。结果，可有效地把动态范围宽的视频信息记录下来。
(实施例3)
图8示出本发明第三实施例的图像记录设备的结构。
与图5中相同的部件由相同的标号示出并省略对它们的描述。
以下描述进行模拟记录的实施例。换一种方法，可进行数字记录。在数字记录的情况下，在校正电路17的输出端连有A/D转换器。
本实施例与第二实施例不同之处主要在以下一点。在第二实施例中，当标准信号S1(θ)不低于阈值S1(θT)时，记录下高照度信号和预定值之差值{S2(θ)－S2(θT)}。相反，在本实施例中，使用差值{S2(θ)－S2(θT)}和阈值S1(θT)来校正高照度信号，然后记录下来。因此，本实施例提供校正电路17，其功能是用作本发明的校正装置。
参考图5，校正电路17包括了实施例2中的选择电路13、门电路14和15、处理电路5以及A/D转换器7。除了这些部件之外校正电路17还包括门电路15和信号处理电路5之间加法电路(未示出)。加法电路是以下所述把阈值S1(θT)加到门电路15的输出的电路。在本实施例中，不需要识别位添加电路16。
参考图9(A)和9(B)将描述校正电路17中的校正方法。
图9(A)示出从摄像器件输出的信号电荷积累时间不同的两个信号相对于入射在摄像器件上光量的关系。
S1(θ)指出以1/60秒的积累时间读出的标准照度的信号，而S2(θ)指出以1/1,000秒的积累时间读出的高照度信号。图9(B)中所示的S(θ)指出由校正电路17校正过的信号。用以下的表达式(表达式1)计算校正电路17的校正。
(表达式1)
·当S1(θ)＜S1(θT)
S(θ)＝k1·S1(θT)
·当S1(θ)≥S1(θT)
S(θ)＝k1·S1(θT)＋k2·{S2(θ)－S2(θT)}这里θT是确定阈值S1(θT)用的预定的光量，它与上述的相同，而k1和k2是用于两个信号位压缩的预定的压缩校正系数，并且它们是不大于1的数。
如上所述，在本实施例的图像记录设备中，由校正电路17校正两种视频信息，或标准照度视频信息和高照度视频信息，然后作为图9(B)中示出的一个连续的视频信息记录在记录介质上。结果，可记录动态范围宽的视频信息。
(实施例4)
图10示出本发明第四实施例的图像记录设备的结构。在此实施例中，以与第三实施例相同的方式进行记录已校正的视频信息的操作。与图8相同的部件由相同的标号指出并省略对其的描述。
在第三实施例中，只有视频信息记录在记录介质10上。本实施例与第三实施例的不同之处在于还记录了上述校正中使用的校正参数。为实现此功能，本实施例提供了校正参数记录电路18，其功能是用作本发明的参数记录装置。本发明中的参数记录装置包括记录电路9和校正参数记录电路18。
校正参数记录电路18记录校正参数，即，用于第三实施例中所述校正电路17的k1、k2、S1(θT)和S2(θT)。校正参数记录电路18把校正参数记录在记录介质10中与记录视频信息部分不同的那一部分中。
(实施例5)
图11表示作为本发明第五实施例的图像记录装置的结构。在本实施例中，采用与第四实施例一样的方式在记录介质10上记录校正参数。本实施例与第四实施例的不同之处在于校正参数采用与视频信号复合的方式记录。
为此，本实施例提供了用作本发明中参数复合装置的信号复合器19。本发明的记录装置包含记录电路9和信号复合器19。
以下利用图12(A)-12(C)描述信号复合器19的操作。图12(A)示出了校正后的视频信号，图12(B)示出了表示校正参数的信号，而图12(C)示出了通过将校正参数信号与视频信号复合而得到的信号。在这种方式下，信号复合器在视频信号垂直消隐期内与校正参数复合。
(实施例6)
图13表示作为本发明第六实施例的图像再现装置的结构。本实施例再现来自记录介质10的视频信息，该记录介质被第一实施例的图像记录装置用来分开记录标准照度视频信息和高照度视频信息，并输出在显示装置上显示或由打印机输出的视频信息。
本实施例包括校正电路22、电平转换器23和目标照度范围指定电路24从而通过显示装置或打印机输出由用户指定的在目标照度范围内的图像。
以下利用图14(A)和14(B)描述校正电路22的操作。由再现电路21再现的标准照度视频信息和高照度视频信息具有如图14(A)所示的亮度相对于目标照度的关系。S1(θ)表示标准照度而S2(θ)表示高照度。图14(B)示出了校正电路22对S1(θ)和S2(θ)的校正结果。校正电路22对这些亮度进行校正从而使得这些亮度与目标照度呈线性关系。
因此，校正电路22获得了一个像素中S1(θa)与S2(θa)的比值k(k＝S1(θ)/S2(θ)，这里θa＜θT)，其中S1(θ)还未达到饱和水平，并在随后利用下面的表达式2获得了校正信号S(θ)。
(表达式2)
·当S1(θ)＜S1(θT)
S(θ)＝S1(θ)
·当S1(θ)≥S1(θT)
S(θ)＝k1·S2(θ)这里θT为不高于表示标准照度的信号S1(θ)饱和时的物体照度的预定照度。θT与图6中描述的θT的大小相同。
如图14(B)所示，在校正电路22校正的信号中，亮度的动态范围较宽并且超过了输出装置能够显示的亮度范围。因此无法通过显示装置或打印机同时输出从低亮度到高亮度的整个亮度范围。所以用户通过目标照度指定电路24指定待输出的目标照度范围，而电平转换电路23将亮度转换到可以由显示装置或打印机输出的电平。
图15示出了转换操作。在图15中，a和b表示用户指定的目标照度范围，而c表示可以由显示装置或打印机输出的亮度电平。因此，电平转换电路23将范围a或b转换为范围c。
图16示出了转换的另一个实例。按照图15的转换，对于超出指定目标照度范围的范围，亮度达到饱和并且无法看到该范围内的图像。当进行如图16所示的转换时，却可以看到指定范围以外范围内的图像。在这种情况下，图像质量虽然不是最佳的，但还在一个可以接收的水平上。
在图16中，就视频信号的亮度而言，在指定范围以内的亮度范围用c1表示，在指定范围以外的亮度范围用c2和c3表示，视频信号的整个亮度范围用c表示(对应于图15中的c)。指定范围内的亮度经过如图15所示的转换，而指定范围以外的c2和c3经过亮度电平压缩处理。
(实施例7)
图17表示作为本发明第七实施例的图像再现装置的结构。本实施例再现来自记录介质10的视频信息，该记录介质被第一实施例的图像记录装置用来分开记录标准照度视频信息和高亮度视频信息，并输出在显示装置上显示或打印机上输出的视频信息。与图13中相同的部件采用相同的标号并且不再描述。
在实施例中，校正电路22中对标准照度和高照度视频信号校正前和过程中的操作与第六实施例的相同，此处省略描述。按照本实施例，用户可以通过区域指定电路25指定一个区域并向显示装置或打印机(显示/输出装置)输出指定区域内的图像，从而提供带层次的图像。
当用户通过包含区域指定电路25的区域指定装置指定了图18中虚线表示的人像附近区域时，本发明中用作计算装置的亮度范围计算电路26计算指定区域内存在的像素的亮度范围。在确定了指定区域内的亮度范围之后，电平转换器23采用与第六实施例相同的方式操作，从而将该范围的亮度电平转换为显示装置或打印机可以输出的亮度电平。当亮度范围计算电路26计算出亮度范围超出输出装置能够输出的范围以外时，确定出钳位电平从而将需要钳位的像素个数减少到最低程度。
亮度范围计算电路26计算了指定区域内对于某个亮度的像素个数分布，并且利用该计算结果确定出指定区域内由显示/输出装置再现的目标亮度范围。例如，可以这样采用像素个数分布的计算结果，即按上述方法计算像素分布并检测从中能获得最大数目像素的目标照度范围。
(实施例8)
图19表示作为本发明第八实施例的图像再现装置的结构。本实施例再现来自记录介质10的视频信息，该记录介质被第二实施例的图像记录装置用来在从两个像素的单元中选取了标准照度视频信息和高照度视频信息其中一个后将被选信息作为一个视频信息记录，并输出在显示装置上显示或打印机上输出的视频信息。与图13中相同的部件采用相同的标号并且不再描述。
在本实施例中，再现电路27再现在像素级中标准照度和高照度被混合的视频信号。如第二实施例所述，在视频信号中加入表示标准照度或高照度的一位识别位。根据该识别位，识别电路28将标准照度与高照度相互分离开来。
校正电路29的操作与第六实施例中所述的校正电路22的操作相同，或者对标准照度和高照度进行校正从而使亮度与目标照度呈线性关系。但是在本实施例中，每个像素的信息只是与标准照度和高照度中的一个有关，因此由识别电路28识别为标准照度的像素照常输出。
相反，对于由识别电路28识别为高照度的像素，将高照度的亮度数据S2乘上k并与标准照度的最大值S1max相加。输出相加的结果。图20示出了这种校正。为了校正标准照度和高照度以使亮度与目标照度呈线性关系，k应该设置为摄像过程中标准照度累时间与高照度积累时间的比值(标准照度积累时间/高照度积累时间)。当积累时间比值未知时，用户可以设定k值。在观看输出结果的同时，用户可以设定k值以防止产生不协调。
在校正电路29采用与第六实施例中相同的方式校正标准照度和高照度后，用户通过目标照度范围指定电路24指定待输出的目标照度范围，而电平转换器23将亮度转换到显示装置或打印机可以输出的电平。因此省略描述该操作。
(实施例9)
图21表示作为本发明第九实施例的图像再现装置的结构。在实施例中，校正电路29中对标准照度和高照度视频信号校正前和过程中的操作与第八实施例的相同，此处省略描述。在校正电路29采用与第七实施例中相同的方式校正标准照度和高照度后，电平转换器23将亮度转换到显示装置或打印机可以输出的电平从而在用户通过区域指定电路25指定的区域上提供带层次的图像。因此省略描述该操作。
(实施例10)
图22表示作为本发明第十实施例的图像再现装置的结构。本实施例再现来自记录介质10的视频信息和校正参数，该记录介质被第四实施例的图像记录装置用来记录标准照度视频信息、经过校正的高照度视频信息和在校正过程使用的校正参数，并输出在显示装置上显示或打印机上输出的视频信息。
在实施例中，再现电路27再现了对标准照度和高照度经过校正的视频信息，而校正参数再现电路30再现了第四实施例中所述校正计算(表达式1)的k1、k2、S1(θT)和S2(θT)。
校正信号转换器31将标准照度和高照度经过校正的视频信号S(θ)转换为S’(θ)，从而使得亮度与物体照度呈线性关系。转换方式示于图23中而转换表达式用下面的表达式3表示。
(表达式3)
·当S(θ)＜k1·S1(θT)
S′(θ)＝S1(θ)/k1
·当S(θ)≥k1·S1(θT)
S′(θ)＝(1/k2)·{S(θ)－k1·S1(θT)}·S1(θT)/S2(θT)＋S1(θT)
在校正信号转换器31采用与第六实施例相同的方式将经过校正的视频信号S(θ)转换为S’(θ)时，用户通过目标照度范围指定电路24指定待输出的目标照度范围，而电平转换器23将亮度转换到显示装置或打印机可以输出的电平。因此省略描述该操作。(实施例11)
图24表示本发明第十一实施例的图像再现装置的结构。本实施例再现来自记录介质10的视频信息和校正参数，该记录介质被第五实施例的图像记录装置用来记录将标准照度视频信息、经过校正的高照度视频信息和在校正过程使用的校正参数加以复合的视频信号，并输出在显示装置上显示或打印机上输出的视频信息。本实施例与第十实施例的不同之处在于本实施例包括将与视频信号复合的校正参数信息从视频信息中分离出来的分离电路32。分离电路32将如图12(C)所示在视频信号垂直消隐期间被复合的校正参数信号分离为如图12(A)和12(B)所示的视频信号和校正参数信号。在校正信号转换器31及其后续部分，被分离的视频信号和校正参数经受了与第十实施例同样的处理过程，因此省略对该过程的描述。
(实施例12和13)
图25和图26分别表示作为本发明第十二和第十三实施例的图像再现装置的结构。在实施例中，校正信号转换器31中对标准照度的视频信号和经过校正的高照度视频信号在转换前和过程中施行的从而使目标照度与亮度之间呈线性关系的操作与第十和第十一实施例的相同。电平转换器23采用与第七实施例相同的方式将亮度转换到显示装置或打印机可以输出的电平从而在用户通过区域指定电路25指定的区域上提供带层次的图像。因此省略描述该操作。

Claims (21)

1.一种图像记录设备，其特征在于包含：
在一场或一帧内具有不同信号电荷积累时间的多个摄像装置；以及
在预定的记录介质上记录在信号积累计时间内获得的多个视频信号的全部或一部分。
2.如权利要求1所述的图像记录设备，其特征在于，所述记录装置在记录介质上记录多个视频信号的全部。
3.如权利要求1所述的图像记录设备，其特征在于，所述装置进一步包含：
根据预先确定的准则从所述摄像装置输出的多个视频信号中选取一个视频信号的选择装置，以及
所述记录装置记录被选取的视频信号。
4.如权利要求3所述的图像记录设备，其特征在于，具有不同信号电荷积累时间的多个视频信号为两种类型的视频信号，或第一和第二视频信号，第一视频信号的信号电荷积累时间比第二视频信号的长，以及
在根据预定的准则选取其中一个视频信号的过程中，当第一视频信号的值小于预先确定的阈值时，就选取第一视频信号，并且当第一视频信号的值不小于预定的阈值时，就选取第二视频信号。
5.如权利要求4所述的图像记录设备，其特征在于，所述设备进一步包含将识别信息加至被选取的视频信号中的识别信息添加装置，识别信息表示所述选择装置选取两类视频信号中的哪一个作为视频信号。
6.如权利要求4所述的图像记录设备，其特征在于，所述选择装置包含校正装置，它至少在选取第二视频信号时，利用第二视频信号和阈值来校正被选取的第二视频信号并输出经过校正的第二视频信号。
7.如权利要求6所述的图像记录设备，其特征在于，所述记录设备包含将参数记录在记录介质上的参数记录装置，参数由所述校正装置在进行校正时使用。
8.如权利要求6所述的图像记录设备，其特征在于，所述记录设备包含在记录介质上记录与第二视频信号复合的参数的参数复合装置，参数由所述校正装置在进行校正时使用。
9.一种图像再现设备，其特征在于包含：
读取具有不同信号电荷积累时间并由如权利要求2所述的图像记录设备记录在记录介质上的多个视频信号的读取装置；
根据预定的准则选取多个被读取的视频信号中的一个并输出被选取的视频信号的选择/输出装置；
利用被选取的信号显示或输出图像的图像显示/输出装置；以及
指定所述显示/输出装置再现的目标照度范围的目标照度范围指定装置，
其中，所述图像显示/输出装置至少在被指定的目标照度范围内显示或输出被选取的视频信号。
10.如权利要求9所述的图像再现设备，其特征在于，所述设备进一步包含亮度电平改变装置，当在指定目标照度范围内被选信号的亮度电平超出所述图像显示/输出装置的最大极限时，它改变目标照度范围内被选信号的亮度电平以低于最大极限。
11.一种图像再现设备，其特征在于包含：
读取具有不同信号电荷积累时间并由如权利要求3所述的图像记录设备记录在记录介质上的多个视频信号的读取装置；
利用被读出的信号显示或输出图像的图像显示/输出装置；以及
指定由所述显示/输出装置再现的目标照度范围的目标照度范围指定装置，
其中，所述图像显示/输出装置至少在指定的目标照度范围内显示或输出被读出的视频信号。
12.如权利要求11所述的图像再现设备，其特征在于，所述设备进一步包含亮度电平改变装置，当在指定目标照度范围内的被读出信号的亮度电平超出所述图像显示/输出装置的最大极限时，它改变目标照度范围内被读出信号的亮度电平以低于最大极限。
13.一种图像再现设备，其特征在于包含：
读取具有不同信号电荷累时间并由如权利要求2所述的图像记录设备记录在记录介质上的多个视频信号的读取装置；
根据预定的准则选取多个被读视频信号中的一个并输出被选取的视频信号的选择/输出装置；
利用被选取的信号显示或输出图像的图像显示/输出装置；
指定由所述显示/输出装置再现的目标照度范围的目标照度范围指定装置；
计算在指定区域内相对于某个亮度的像素个数分布的计算装置；以及
利用计算结果来确定由所述显示/输出装置再现的指定区域内的目标照度范围的目标照度范围确定装置，
其中，所述图像显示/输出装置在确定的目标照度范围内显示或输出指定区域内的视频信号。
14.如权利要求13所述的图像再现设备，其特征在于，所述设备进一步包含亮度电平改变装置，当指定物体照度范围内的被读出信号的亮度电平超出所述图像显示/输出装置的最大极限时，它改变目标照度范围内被读出信号的亮度电平以低于最大极限。
15.一种图像再现设备，其特征在于包含：
读取具有不同信号电荷积累时间并由如权利要求3所述的图像记录设备记录在记录介质上的多个视频信号的读取装置；
利用被读出的信号显示或输出图像的图像显示/输出装置；以及
指定由所述显示/输出装置再现的摄像区域内预定区域的区域指定装置；
计算指定区域内相对于某个亮照度的像素个数分布的计算装置；以及
利用计算结果来确定所述显示/输出装置再现的指定区域内目标照度范围的目标照度范围确定装置，
其中，所述图像显示/输出装置在确定的目标照度范围内显示或输出指定区域内的视频信号。
16.如权利要求15所述的图像再现设备，其特征在于，所述设备进一步包含亮度电平改变装置，当在被确定的目标照度范围内的被读出信号的亮度电平超出所述图像显示/输出装置的最大极限时，它改变目标照度范围内被读出信号的亮度电平以低于最大极限。
17.如权利要求11或15所述的图像再现设备，其特征在于，具有不同信号电荷积累时间的多个视频信号时两种类型的视频信号，或第一和第二视频信号，第一视频信号的信号电荷积累时间比第二视频信号的长，以及
在根据预定的准则选取其中一个视频信号的过程中，当第一视频信号的值小于预定的阈值时，就选取第一视频信号，并且当当第一视频信号的数值不小于预先确定的阈值时，就选取第二视频信号。
18.如权利要求17所述的图像再现设备，其特征在于，所述设备进一步包含将识别信息加入被选取的视频信号中的识别信息添加装置，识别信息表示所述选择装置选取两类视频信号中的哪一个作为视频信号。
19.如权利要求17所述的图像再现设备，其特征在于，所述选择装置包含校正装置，它至少在选取第二视频信号时，利用第二视频信号和阈值来校正被选取的第二视频信号并输出经过校正的第二视频信号。
20.如权利要求19所述的图像再现设备，其特征在于，所述记录装置包含将参数记录在记录介质上的参数记录装置，参数由所述校正装置在进行校正时使用。
21.如权利要求19所述的图像记录设备，其特征在于，所述记录装置包含在记录介质上记录与第二视频信号复合的参数的参数复合装置，参数由所述校正装置在进行校正时使用。
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