CN1602050A - 确定照相环境的方法和成像装置 - Google Patents

Abstract

在NTSC成像装置中，把快门速度设为除N/120秒以外的第一个值，并且对在第一快门速度时获得的视频信号进行闪烁检测处理，以提取出特定频率分量。如果该频率分量的谱级高于阈值，就可以确定照相是在电源频率为50Hz的荧光下进行的。如果它不高于该阈值，就把快门速度设为除N/100秒以外的第二个值，并且对在第二快门速度时获得的视频信号进行闪烁检测处理，以提取出特定频率分量。如果该频率分量的谱级高于阈值，就可以确定照相是在电源频率为60Hz的荧光下进行的。

Description

确定照相环境的方法和成像装置

技术领域

本发明涉及一种当利用成像装置对物体照相时确定照相环境的方法，所述成像装置包括XY-地址-扫描成像设备，如互补金属氧化物半导体(CMOS)成像设备。本发明还涉及确定照相环境的成像装置。

背景技术

利用成像装置(例如数字摄像机或者数码相机)对物体照相时，如果照的是特定运动图像，那么是否在荧光下来进行就很重要了。由于荧光灯产生闪烁，因此需要采取措施以防止它的闪烁。

当在利用民用交流电源直接供电的荧光灯下利用成像装置对物体照相时，在照相输出的视频信号中就会产生亮度感的瞬时波动，即所谓的荧光闪烁。荧光闪烁是由于荧光亮度变化(或者光量变化)的频率(其是交流电源频率的2倍)和成像装置的垂直同步频率(或成像频率)之间的差别导致的。

图1示出了在电源频率为50Hz的区域中，在非倒相荧光下利用NTSC-兼容CCD(电荷耦合设备)成像装置对物体照相时的荧光闪烁情况。如图1所示，一“场”(field)是1/60秒(就是说，垂直同步频率为60Hz)，荧光亮度波动周期是1/100秒。因而，每个场的曝光定时相对于荧光亮度波动偏离了，且每个像素上的曝光量从一个场到另一个场(或跨越场)是不同的。

当曝光时间为1/60秒时，具有相同曝光时间的时段a1，a2和a3曝光量不同。当曝光时间短于1/60秒(如下所述，不等于1/100秒)时，具有相同曝光时间的时段b1，b2和b3曝光量不同。

曝光定时与荧光亮度波动每三场是同步的(或者说1/20秒)。就是说，闪烁导致光的亮度级每三场发生交替变化。尽管各场的亮度比(也即闪烁感)因曝光持续时间而异，但闪烁间隔是不会改变的。

荧光灯发出白光，一般包括多种荧光，如红色，绿色和蓝色荧光，其中每一种都具有单独的余辉特性。对于处于亮度波动周期内的从放电结束到下一个放电开始的周期时间，每种荧光按照其余辉特性发生亮度衰减。起初发出白光，当其色调逐渐变化时白光衰减。这时，如果曝光定时相对于荧光亮度的波动偏离，那么不仅仅亮度而且色调也发生改变。此外，由于荧光的光谱特性，也就是说，在一特定波长处呈现一个较强的波峰，因此信号的波动分量因颜色而异。

这种色调的改变和颜色之间波动分量的差别导致所谓的颜色闪烁。

如果曝光时间设置为荧光亮度波动时期的整数倍，也即1/100秒，但不超过一场(也即1/60秒)，例如图1最下面所示的一样，如果曝光时间设置为1/100秒，曝光量总是恒定的，和曝光定时无关。因而不会出现闪烁。当在荧光下对物体照相时，不需要设置快门速度来防止出现闪烁，也可以减少成像输出的视频信号中出现的闪烁量。

另一方面，在XY-地址-扫描成像装置，例如CMOS成像装置中，像素曝光定时在水平方向和屏幕(screen)垂直方向上相差一个读时钟周期(像素时钟)，因此曝光定时在所有的像素上都不同。这种XY-地址-扫描成像装置导致的荧光闪烁形式和CCD成像装置的不同。

数字摄像机有NTSC和PAL两种格式。最近的数字摄像机大多数和这两种格式兼容。这种数字摄像机从工厂装运时按照目的地不同电力地设为NTSC或者PAL格式。数码相机具有帧(frame)频为30Hz的逐行格式(progressiveformat)。

家用交流电源(即荧光灯驱动电源)的频率根据日本区域或者世界上其它国家和区域为50Hz或者60Hz。

现在描述照相时的荧光闪烁，这里照相采用的是NTSC或PAL CMOS成像装置，或者在电源频率为50Hz或60Hz的区域具有帧频为30Hz的逐行(progressive)CMOS成像装置。

图2示出在电源频率为50Hz的区域中在荧光下利用NTSC CMOS成像装置对物体照相时候的荧光闪烁情况。

如上所述，在CMOS成像装置中，像素上的曝光定时在屏幕水平方向上也是不同的。然而，一个水平周期比荧光亮度波动周期短的多，因此，实际上可以假定同一行上的像素是在同一时间内曝光。图2示出了屏幕垂直方向上每一行的曝光定时。

如图2所示，在CMOS成像装置中，每行之间曝光定时不同，如F0所显示的，其示出在特定场中不同的曝光定时。曝光量也因行不同而不同。因而，由闪烁引起的亮度和颜色方面的波动不仅仅在场之间而且在场内发生，且屏幕上出现条纹图案(fringe pattern)。屏幕上，条纹本身处于水平方向上，但其在垂直方向上改变。

图3是屏幕闪烁的示意图，其中物体由均一的图案所形成。条纹图案的一个周期(一个波长)是1/100秒，屏幕上示出了条纹图案的1.666个周期。假定每场读取的行数是M。一个周期的条纹图案对应于读取的L行，其由L＝M*60/100确定。在整个文本和附图中，星号(*)代表乘法运算。

如图4所示，在三个场(或者说三屏)中显示了五个周期(或者五个波长)的条纹图案。在连续观看的时候，条纹图案看起来好象在垂直方向上超前了。

尽管图3和图4仅仅示出了由闪烁引起的亮度波动情况，但如上所述，实际上还发生颜色的变化，因此大大降低了图像的质量。当快门速度很高(或者曝光时间很短)时，颜色闪烁特别显著。在CMOS成像装置中，颜色闪烁会影响屏幕，并且图像质量的下降更为显著。

当在电源频率为50Hz的区域中，在荧光下利用NTSC CMOS成像装置对物体照相时，如图5A所示，一个场是1/60秒，在荧光亮度波动的周期是1/100秒。如图5C所示，当采用曝光时间是1/60秒的正常快门速度或者曝光时间比1/60秒短的较快的快门速度时，时间轴上就会出现间隔为3场(或者说3屏)的连续闪烁(好象在连续观看的时候条纹在垂直方向上超前了)。

如果曝光时间设置为荧光亮度波动周期的整数倍，也即1/100秒，但不超过一场(也即1/60秒)，就是说，如果曝光时间设置为1/100秒的话，曝光量是个常数，与曝光定时无关。因而，包括屏幕闪烁在内的闪烁就不会发生。

图7中示出了上述垂直同步频率为60Hz，且电源频率为50Hz的NTSC CMOS成像装置中的闪烁情况。

当在电源频率为60Hz的区域中，在荧光下利用NTSC CMOS成像装置对物体照相的时候，如图5B所示，一场是1/60秒，荧光亮度波动周期是1/120秒。当采用曝光时间是1/60秒的正常快门速度时，曝光量总是个常数，它与曝光定时无关，不会出现包括屏幕闪烁在内的闪烁。然而，如果采用曝光时间比1/60秒短的较快的快门速度时，如图5D所示，就会出现一场(一屏)闪烁，其中每场(每屏)的闪烁具有相同条纹图案。

如果出现一场(一屏)闪烁，其中每屏的闪烁具有相同条纹图案时，则在成像设备发出的视频信号中就不能辨别出图像(背景)分量和闪烁分量。

甚至在快门速度很高时，如果将曝光时间设置为荧光亮度波动周期也即1/120秒，如同曝光时间为1/60秒的正常快门速度一样，曝光量保持不变，它与曝光定时无关。因而不会出现包括屏幕闪烁在内的闪烁。

图7示出了上述具有垂直同步频率为60Hz且电源频率为60Hz的NTSCCMOS成像装置中的闪烁情况。

当在电源频率为60Hz的区域中，在荧光下利用PAL CMOS成像装置对物体照相时，如图6A所示，一场是1/50秒，且荧光亮度波动的周期是1/120秒。如图6C所示，当采用曝光时间是1/50秒的正常快门速度或者曝光时间比1/50秒短的较快的快门速度时，就会出现时间轴上间隔为5场(或者说5屏)的连续闪烁(在连续观看的时候好象条纹在垂直方向上超前了)。

如果曝光时间设置为荧光亮度波动周期的整数倍，也即1/120秒，但不超过一场(也即1/50秒)，就是说，如果曝光时间设置为1/120秒或者1/60秒的话，曝光量是个常数，它与曝光定时无关。因而，包括屏幕闪烁在内的闪烁就不会发生。

图7示出了上述垂直同步频率为50Hz且电源频率为60Hz的PAL CMOS成像装置中的闪烁情况。

在电源频率为50Hz的区域中，在荧光下利用PAL CMOS成像装置对物体照相时，如图6B所示，一场是1/50秒，且荧光亮度波动周期是1/100秒。当采用曝光时间是1/50秒的正常快门速度时，曝光量总是个常数，它与曝光定时无关，不会出现包括屏幕闪烁在内的闪烁。然而，如果采用曝光时间比1/50秒短的较快的快门速度，如图6D所示，就会出现一场(一屏)闪烁，其中每场(每屏)的闪烁具有相同的条纹图案相同。

甚至在快门速度很高时，如果将曝光时间设置为荧光亮度波动周期也即1/100秒，如同曝光时间为1/50秒时的正常快门速度一样，曝光量保持不变，它与曝光定时无关。因而不会出现包括屏幕闪烁在内的闪烁。

图7示出了上述具有垂直同步频率为50Hz且电源频率为50Hz的PAL CMOS成像装置中的闪烁情况。

当在电源频率为50Hz的区域中，在具有帧频为30Hz的荧光下利用逐行(progressive)CMOS成像装置对物体照相时，尽管图中未示出，但一帧(frame)是1/30秒(或者垂直同步频率为30Hz)，荧光亮度波动周期是1/100秒。当采用曝光时间是1/30秒的正常快门速度或者曝光时间比1/30秒短的较高的快门速度时，就会出现时间轴上间隔为3帧(或者说3屏)的连续闪烁(在连续观看的时候好象条纹在垂直方向上超前了)。

如果曝光时间设置为荧光亮度波动周期的整数倍，也即1/100秒，但不超过一帧(也即1/30秒)，就是说，如果曝光时间设置为1/100秒，1/50秒或者3/100秒的话，曝光量是个常数，它与曝光定时无关。因而，包括屏幕闪烁在内的闪烁就不会发生。

图7示出了上述垂直同步频率为30Hz且电源频率为50Hz的逐行(progressive)CMOS成像装置中的闪烁情况。

当在电源频率为60Hz的区域中，在荧光下利用具有帧频为30Hz的逐行CMOS成像装置对物体照相时，尽管没有用图示出，但一帧是1/30秒，荧光亮度波动周期是1/120秒。当采用曝光时间是1/30秒的正常快门速度时，不管曝光定时，曝光量个常数，且不会出现包括屏幕闪烁在内的闪烁。然而，如果采用曝光时间比1/30秒短的较快的快门速度时，就会出现一帧(一屏)闪烁，其中每一帧(每一屏)的闪烁有相同的条纹图案

甚至在快门速度很高时，如果将曝光时间设置为荧光亮度波动周期也即1/120秒的整数倍，就是说，如果将曝光时间设置为1/120秒，1/60秒，或者1/40秒，如同曝光时间为1/30秒时的正常快门速度一样，不管曝光定时，曝光量不变。因而不会出现包括屏幕闪烁在内的闪烁。

图7示出了上述具有垂直同步频率为30Hz且电源频率为60Hz的逐行CMOS成像装置中的闪烁情况。

当在荧光下利用CMOS成像装置对物体照相时，不设置快门速度来防止出现闪烁也可以减少成像输出的视频信号中出现的闪烁量。

尤其，当出现在时间轴上具有多个垂直周期(屏幕)间隔的连续闪烁时，如图4或者图5A和5C或者图6A和6C所示，可以利用该连续闪烁来估计照相输出的视频信号中的闪烁分量，并根据这个估计值来校正照相输出的视频信号。例如，可以根据估计的闪烁分量来调整视频信号的增益，或者将估计的闪烁分量从视频信号中减掉。以这种方式，闪烁分量的总量在照相输出的视频信号中得到减少。

当利用既能照运动图片又能照静物图像的数字摄像机机或者数码相机照静物图像的时候，甚至在XY-地址-扫描成像装置，如CMOS成像装置中也能以相同的定时对一屏内所有的像素曝光(特定地，对一屏内的所有像素以相同的时间开始和停止曝光)，因此可以避免出现荧光闪烁。这种情况下，不象在照运动图片时在读取速度方面有限制，视频信号可以以机械地关闭快门来遮光(block light)而从成像设备中较慢地读出。

因此，在XY-地址-扫描成像装置例如CMOS成像装置中，为了设置快门速度，以使在照相输出的视频信号中不会出现闪烁或者减少视频信号中产生的闪烁量，必须确定照相是否是在荧光下进行的，并且，如果是在荧光下进行的，还必须确定驱动荧光灯的电源频率是50Hz还是60Hz。

希望能根据是否在荧光下对白平衡(WB)调整控制，自动曝光(AE)调整控制等等进行了优化。因而，必须确定照相是否在荧光下进行。

公开号为7-336586的日本未审专利申请中公开了一种确定照相环境的方法。在该方法中，外部光由专门的测光传感器直接检测，并确定在所检测的光中是否存在波动分量以确定照相是否在荧光下进行。如果因为存在波动分量而确定了照相是在荧光下进行的，那么要通过检测波动分量的频率来检测荧光驱动电源的频率。

该公开文本中所公开的方法需要专门的测光传感器，并且要考虑测光传感器和成像装置之间的连接或者通讯。因此，成像装置较大而且昂贵。

因此，需要一种根据照相输出的视频信号来确定照相是否在荧光下进行，并检测荧光灯驱动电源的频率的方法。

公开号为2001-111887的日本未审专利申请中公开了一种方法，它包括：

(1)在屏幕水平方向上求像素值的积分，以生成受到背景(图像)影响较少的闪烁分量数据；

(2)对多个屏幕的所述积分数据求平均值，以确定对应于背景分量的平均值；

(3)利用所述平均值对该积分数据归一化，以确定除去了背景分量影响的闪烁分量数据；

(4)在屏幕垂直方向上对闪烁分量进行傅立叶变换，以取出仅仅闪烁频率分量的光谱；

(5)比较阈值和光谱谱级，以确定是否出现闪烁，就是说，照相是否在荧光下进行，并确定荧光驱动电源的频率是50Hz还是60Hz；以及

(6)根据判断改变快门速度，以防止出现闪烁。

公开号为2002-84466的日本未审专利申请中公开的方法包括：

(1)在屏幕水平方向上求像素值的积分，以确定受到背景(图像)影响较少的积分值；

(2)根据特定评价函数，从帧到帧积分值的改变量来确定闪烁指数；

(3)确定是否出现闪烁，就是说，照相是否在荧光下进行，并基于所确定的闪烁指数来确定荧光驱动电源的频率是50Hz还是60Hz；以及

(4)根据判断改变快门速度，以防止出现闪烁。

然而，日本未审专利申请2001-111887和2002-84466公开的方法都没有克服图5B和5D或者图6B和6D中所示的一屏闪烁问题，即每一屏幕具有相同的条纹图案。当出现这样的闪烁时，图像(背景)分量和闪烁分量不能从照相输出的视频信号中区分出来，并且穿越视频信号的场不能检测出波动分量。这种情况下，不能确定照相是否在荧光下进行。

为了解决这个问题，公开号为2002-84466的日本未审专利申请在实施方案2中公开了一种方法，它包括：

(0)起初，将快门速度设置为1/120秒的整数倍；

(1)在该设置下，在水平屏幕方向上求像素值的积分，以确定受到背景(图像)影响较少的积分值；

(2)根据特定评价函数，从帧到帧积分值的改变量来确定闪烁指数；

(3)根据所确定的闪烁指数，确定照相是否在电源频率为50Hz的荧光下进行；

(4)如果确定了照相是在电源频率为50Hz的荧光下进行的，那么将快门速度设置为1/100秒的整数倍；以及

(5)如果确定照相不是在电源频率为50Hz的荧光下进行的，那么将快门速度设置为1/120秒的整数倍，这样，在电源频率为60Hz的荧光下就不会出现闪烁。

然而，这个方法也有问题。如果照相不是在电源频率为50Hz的荧光下进行，在没有确定照相是否在电源频率为60Hz的荧光下进行的情况下就将快门速度设置为1/120秒的整数倍。因而，如果照相不是在电源频率为50Hz或者60Hz的荧光下进行，或者如果照相是在不会出现闪烁的非荧光下进行，那么快门速度就比所必须的多限定了。在这种方法中，并没有最终获得照相是否在荧光下进行的信息，尽管该信息对于WB调整控制和AE调整控制是有用的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于确定XY-地址-扫描成像装置(如互补金属氧化物半导体(CMOS)成像装置)的照相环境的方法，该方法能够保证确定照相是否在荧光下进行，并且如果确定照相是在荧光下进行，那么就确定驱动荧光灯的电源频率是50Hz还是60Hz。

本发明的第一个方面，利用包括XY-地址-扫描成像设备的成像装置对物体照相时确定照相环境的方法包括：第一步，根据成像设备的垂直同步频率把成像设备的快门速度设为第一快门速度，第二步，把在第一快门速度时从成像设备得到的一个屏幕内的视频信号积分，以确定积分值，并且利用多个积分值的平均值对所确定的积分值归一化，以确定第一归一化积分值，所述多个积分值是在多个连续的垂直同步周期内得到的，第三步，从第一归一化积分值中提取出第一频率分量，以确定第一频率分量是否具有比第一阈值高的谱级，第四步，当确定第一频率分量的谱级等于或者小于第一阈值的时候，把成像设备的快门速度设置为不同于第一快门速度的第二快门速度，第五步，把在第二快门速度时从成像设备得到的一个屏幕内的视频信号积分，以确定积分值，并且利用第二步中使用的平均值对所确定的积分值归一化，以确定第二归一化积分值，第六步，从第二归一化积分值中提取出第二频率分量，并且确定第二频率分量是否具有比第二阈值高的谱级。

当成像装置是具有垂直同步频率为120/JHz的成像装置，例如NTSC成像装置，或者具有帧频为30Hz的逐行(progressive)成像装置的时候，可以在第三步中通过确定第一频率分量的谱级是否比第一阈值高来确定照相是否在电源频率为50Hz的荧光下进行，并且可以在第六步中通过确定第二频率分量的谱级是否比第二阈值的谱级高来确定照相是否在电源频率为60Hz的荧光下进行。

当成像装置是具有垂直同步频率为100/JHz的成像装置，例如PAL成像装置的时候，可以在第三步中通过确定第一频率分量的谱级是否比第一阈值高来确定照相是否在电源频率为60Hz的荧光下进行，并且可以在第六步中通过确定第二频率分量的谱级是否比第二阈值的谱级高来确定照相是否在电源频率为50Hz的荧光下进行。

本发明的第二个方面，包括XY-地址-扫描成像设备的成像装置包括：设置该成像设备的快门速度的控制单元；对由成像设备得到的屏幕区域内的视频信号积分，以确定积分值的积分单元；确定在多个连续的垂直同步周期中得到的多个积分值的平均值的均值确定单元；利用由均值确定单元确定的平均值对该积分值归一化，以求出归一化积分值的归一化单元；以及从归一化积分值中提取出特定频率分量的提取单元。控制单元根据成像设备的垂直同步频率设置成像设备的快门速度为第一快门速度。控制单元确定在第一快门速度时得到的视频信号的基础上提取出的第一频率分量是否具有比第一阈值要高的谱级。如果第一频率分量的谱级等于或者小于第一阈值，控制单元设置该成像设备的快门速度为与第一快门速度不同的第二快门速度。控制单元确定在第二快门速度时得到的视频信号的基础上所提取的第二频率分量是否具有比第二阈值高的谱级。

因此，根据本发明，当利用XY-地址-扫描成像装置，例如CMOS成像装置对物体照相的时候，能够确定照相是否在荧光下进行，并且如果是在荧光下进行的，能够进一步以一种简单可靠的方式确定驱动荧光灯的电源频率是50Hz还是60Hz。

本发明能够确定照相是在电源频率为50Hz的荧光下进行，还能够确定是否在电源频率为60Hz的荧光下进行。因而，如果确定是在非荧光下进行，那么采用正常的快门控制以把快门速度设为一个理想的值。和现有技术不同，不会把快门速度限制得超过当在非荧光下执行照相没有闪烁时所必须的值。

因为最终获得了照相是否在荧光下进行的信息，所以可将该数据用于WB调整控制和AE调整控制。

附图说明

图1是示出在具有垂直同步频率为60Hz的NTSC CCD成像装置中荧光闪烁的时序图；

图2是示出在具有垂直同步频率为60Hz的NTSC CMOS成像装置中荧光闪烁的时序图；

图3是CMOS成像装置中一个屏幕内荧光闪烁的条纹图案的示意图；

图4是CMOS成像装置中三个屏幕之间荧光闪烁的条纹图案的示意图；

图5A和5B是示出在具有垂直同步频率为60Hz的NTSC CMOS成像装置中闪烁的时序图；图5C和5D是穿越多个屏幕间的闪烁的示意图；

图6A和6B是示出在具有垂直同步频率为50Hz的PAL CMOS成像装置中闪烁的时序图；图6C和6D是穿越多个屏幕间的闪烁的示意图；

图7是示出几类CMOS成像装置中的闪烁的图表；

图8是显示根据本发明所述的成像装置的系统配置的框图；

图9是图8所示的成像装置的闪烁确定单元的框图；

图10是显示用于NTSC或者PAL类型的照相环境确定处理程序的流程图；

图11是显示用于NTSC类型的随后的照相环境处理程序的流程图；

图12是显示用于PAL类型的随后的照相环境处理程序的流程图；

图13示出荧光下的谱级；

图14示出非荧光下的谱级；

图15示出荧光下的谱级；

图16示出非荧光下的谱级；

图17A到17C是显示积分值的曲线；

图18A到18C是显示积分值的曲线；

图19是照相物体的示意图；

图20示出了当对图19所示物体照相时所获得的行(line)积分值的曲线；和

图21示出了当对图19所示物体照相时所获得的归一化积分值的曲线。

具体实施方式

图8示出了依照本发明成像装置的系统配置的框图。该成像装置包括一个XY-地址-扫描成像设备，也即CMOS成像设备12。

在该成像装置中，来自物体的光经过成像光学系统11导入CMOS成像设备12中。所导入的光由CMOS成像设备12进行光电转换，成为包括R(红)，G(绿)和B(蓝)三原色信号或者其补色(complementary color)信号的模拟视频信号。

CMOS成像设备12包括在CMOS基板上的多个像素的二维阵列，其中每个像素都具有光电二极管(photogate)，传输门(快门晶体管)，开关晶体管(地址晶体管)，放大晶体管，复位晶体管(复位门)等等。CMOS成像设备12还包括垂直扫描电路，水平扫描电路和视频信号输出电路。

来自CMOS成像设备12的模拟视频信号输入到由IC(集成电路)形成的模拟信号处理器13中。在模拟信号处理器13中，所述模拟视频信号一个颜色接一个颜色地(color by color)被采样-保持，其增益由自动增益控制器(AGC)所控制，并由模-数(A/D)转换器转变为数字信号。

来自模拟信号处理器13的数字视频信号被输入到由IC构成的输入数字信号处理器14中，该处理器用于电平钳位(clamping)，增益调整，WB调整和伽马(gamma)校正(灰度转换)等等。最后，数字信号处理器14输出亮度信号Y和红色与蓝色的色差信号R-Y和B-Y。

数字信号处理器14包括一个闪烁检测单元19。该闪烁检测单元19由系统控制器21所控制，以完成下面所述的、用于确定照相环境的闪烁检测处理。

系统控制器21由微计算等组成，用于控制相机组件。

具体地，系统控制器21将透镜驱动控制信号提供给透镜驱动器15，该透镜驱动器由IC构成，透镜驱动器15驱动位于成像光学系统11中的透镜和光圈。

系统控制器21还将定时控制信号提供给定时发生器16。该定时发生器16把不同的定时信号提供给CMOS成像设备12，以驱动CMOS成像设备12。

系统控制器21接收来自数字信号处理器14中的视频信号的检测信号。响应来自系统控制器21的AGC信号，在模拟信号处理器13中控制每种颜色信号的增益。数字信号处理器14的信号处理由系统控制器21所控制。

系统控制器21和相机晃动传感器17相连。从相机晃动传感器17中获得的相机晃动情况用于纠正相机晃动。

系统控制器21还通过由微型计算机(microcomputer)等组成的人界面(human interface)26与用户界面27连接，该用户界面包括操作单元28和显示单元29。系统控制器21能够检测到操作单元28中的设置操作，选择操作等等，并且系统控制器21把相机状态例如设置状态和控制状态在显示单元29上显示出来。

系统控制器21按其功能包括照相环境确定单元22和AE控制单元23。照相环境确定单元22以下述方式确定照相环境，而AE控制单元23以实际的照相时间来设置CMOS成像设备12的电子快门速度(曝光时间)

具有这种构造的成像装置可以是(a)当装运时可以选择性地设置为NTSC或者PAL格式的成像装置，(b)初始状态固定为NTSC或者PAL格式的成像装置，(c)具有帧频为30Hz等依赖于视频格式的逐行成像装置。

在装运时可以选择性地设置为NTSC或者PAL格式的成像装置中，系统控制器21中存储了指示设置状态的设置标记，并且，当照相环境确定单元22确定照相环境以及AE控制单元23设置快门速度的时候使用该标记。

在下面的描述中，成像装置的所设置或者确定的垂直同步频率(它代表用于NTSC型的场频60Hz，用于PAL型的场频50Hz，以及用于逐行型的帧频)用fv表示，驱动荧光灯的交流电源频率(50Hz或者60Hz)用fp表示。

根据本发明的用于确定照相环境的方法包括闪烁检测单元19中的闪烁检测处理。下面将参照图9到图21来描述。首先描述的是当装运时可以选择性地设置为NTSC或者PAL格式的成像装置，然后是初始状态固定为NTSC或者PAL格式的成像装置，最后是具有帧频为30Hz的逐行成像装置。

在下面的描述中，关系到快门速度的符号N是正整数，其中该快门速度(曝光时间)是在一个垂直周期内(对NTSC型为1/60秒，对PAL型是1/50秒，对帧频为30Hz的逐行型为1/30秒)。

图9示出了图8所示的闪烁检测单元19的结构。

该闪烁检测单元19包括行积分部件(block)31，存储器32，均值确定部件33，归一化部件34，DFT(离散傅立叶转换)部件35，开关36和存储器控制器37。

在这个例子中，闪烁检测单元19的输入信号是数字信号处理器14中确定的亮度信号。所述输入信号可以是色彩信号。然而，如果仅仅从某一特定色彩信号来确定是否存在闪烁分量，那么就会产生错误检测。这是因为，如上所述，荧光闪烁分量的等级(level)在一种颜色和另一种颜色之间是不同的，并且，在一些荧光灯中，特定颜色分量基本上不变化。

在颜色信号用作闪烁检测单元19的输入信号的情况下，不仅仅对特定颜色信号而且对多种颜色信号都可以完成下述期望的闪烁检测处理，例如，分别在R，G和B颜色信号上执行闪烁检测处理。如果在该多种颜色信号中的至少一种颜色中检测到了闪烁分量，那么就可确定照相是在荧光下进行。

图3和图4示出在由均一图案构成的物体的情况下的闪烁情况，通常，闪烁分量和物体的信号强度成比例。

图9中，闪烁检测单元19在场n和特定物体的像素(x，y)处的输入信号用In′(x，y)表示。输入信号In′(x，y)等于不包含闪烁分量的信号分量和与信号分量成比例的闪烁分量之和，如下式所示：

In′(x，y)＝[1+Γn(y)]*In(x，y)                   等式1

这里In(x，y)表示信号分量，Γn(y)*In(x，y)表示闪烁分量，其中Γn(y)是闪烁因子。一个水平周期比荧光照明周期短的多(fp＝50Hz时为1/100秒或者fp＝60Hz时为1/120秒)，且在同一场中的同一行上可将闪烁因子视作常数。

可以利用傅立叶展开将闪烁因子Γn(y)一般化，成为下面给出的形式，由此可将闪烁因子以包括照度和余辉特性的形式表示，其照度和余辉特性因荧光灯类型而异：

$\mathrm{\Γn}\left(y\right)=\underset{m=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_m*\cos [m*(2\mathrm{\π}/{\mathrm{\λ}}_0)*y+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mn}}]$

$=\underset{m=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\γ}}_m*\cos (m*{\mathrm{\ω}}_0*y+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mn}})$ 等式2

其中λ₀表示屏幕闪烁的波长，例如图3中所示的。设每场读取的行数为M(对于NTSC型来说，一场对应1/60秒，PAL型为1/50秒)，则波长λ₀在fp＝50Hz时对应(M*fv/100)行，fp＝60Hz时对应(M*fv/120)行。等式2中，ω₀表示由波长λ₀归一化后的归一化角频率。

等式2中，γ_m表示闪烁分量在各阶(m＝1，2，3…)的振幅，φ_mn表示闪烁分量在每阶的初始相位，它由荧光照明周期和曝光定时所决定。

(a)fp＝50Hz且fv＝60Hz(也即NTSC型)，初始相位φ_mn每三个场具有相同的值，如图5A和5C所示，初始相位φ_mn和前一场的差即Δφ_mn由下面等式3(a)给出：

         Δφ_mn＝0

                         [fp＝60Hz，fv＝60Hz，30Hz]

                                                    等式3(a)

(b)fp＝60Hz且fv＝60Hz(也即NTSC型)，初始相位φ_mn每场都具有相同的值，如图5B和5D所示，初始相位φ_mn和前一场的差即Δφ_mn由下面等式3(b)给出：

         Δφ_mn＝(-2π/3)*m

                    [fp＝50Hz，fv＝60Hz，30Hz]

                                                等式3(b)

(c)fp＝50Hz且fv＝50Hz(也即PAL型)，初始相位φ_mn每场都具有相同的值，如图6B和6D所示，初始相位φ_mn和前一场的差即Δφ_mn由下面等式3(c)给出：

Δφ_mn＝0

                    [fp＝50Hz，fv＝50Hz]

                                                等式3(c)

(d)fp＝60Hz且fv＝50Hz(也即PAL型)，初始相位φ_mn每五场具有相同的值，如图6A和6C所示，初始相位φ_mn和前一场的差即Δφ_mn由下面等式3(d)给出：

Δφ_mn＝(-2π/5)*m

                    [fp＝60Hz，fv＝50Hz]

                                               等式3(d)

下面描述照相环境确定单元22的照相环境确定过程。

当成像装置的电源打开或者物体信息(也即物体亮度或者色温)发生很大改变从而导致照相环境改变的时候，系统控制器21中的照相环境确定单元22进行照相环境确定过程，以确定照相是否在(1)fp＝50Hz的荧光，(2)fp＝60Hz的荧光，或者(3)在非荧光下进行。

图10到12示出成像装置的照相环境确定过程的程序40的流程图，其中成像装置是当装运时选择性地设置为NTSC或者PAL格式。

在照相环境确定过程的程序40中，首先，在步骤41中，照相环境确定单元22根据上述设置的标记来确定成像装置中设置的视频格式(垂直同步频率fv)是NTSC格式(fv＝60Hz)还是PAL(fv＝50Hz)格式。

如果步骤41中确定了格式为NTSC，在步骤42中就将CMOS成像设备12的电子快门速度设置为用于确定(determination)的第一快门速度，在fp＝50Hz的荧光下，在时间轴上具有三场间隔的连续闪烁出现的地方，所述第一快门速度为N/120秒(特定地是1/120秒或者1/60秒)，如图7中第1行所示。然后，程序进行到步骤43。

如果步骤41中确定了格式为PAL，在步骤62中就将CMOS成像设备12的电子快门速度设置为用于确定结果的第一快门速度，在fp＝60Hz的荧光下，在时间轴上具有五场间隔的连续闪烁出现的地方，所述第一快门速度为N/100秒(特定地是1/100秒或者1/50秒)，如图7中第4行所示。然后，程序进行到步骤63。

在步骤43或者63中，以步骤42或者62中设置的第一快门速度对物体照相，并且闪烁检测单元19进行闪烁检测过程。这种情况下，闪烁检测单元19的开关36转变到图9所示的一边。

在以第一快门速度进行闪烁检测过程中，为了减少图像(背景)分量的影响，首先由行积分部件31在水平屏幕方向上将输入信号In′(x，y)积分，以确定行积分值Fn(y)。

在该积分中，为了减少干扰的影响，希望对每行更多的像素积分。尽管这个例子中是逐行对像素积分，但积分也可以不逐行进行。只要能够获得取样间隔，就可以对多行求积分，以使等式2中由余弦项产生的变量可以忽略不计，也就是说，使得行积分值Fn(y)有效地代表闪烁分量。对多行进行的积分可以进一步抑制干扰的影响，以及减少存储器32的所需容量以减少下述DFT运算的次数。

沿屏幕水平方向对输入信号In′(x，y)积分的原因是，沿屏幕水平方向扫描CMOS成像设备12，同时沿屏幕垂直方向扫描它，如图3和图4所示，闪烁条纹图案本身处于屏幕水平方向，同时它在屏幕垂直方向发生改变。反过来，例如，如果沿屏幕垂直方向扫描CMOS成像设备12，同时沿屏幕水平方向扫描它，闪烁条纹本身处于屏幕垂直方向，同时它在屏幕水平方向发生改变。这种情况下，沿屏幕垂直方向对输入信号In′(x，y)积分。垂直同步频率和垂直周期中的术语“垂直”指的是一个屏幕。

行积分值Fn(y)由下式给出：

$\mathrm{Fn}\left(y\right)=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{In}\text{'}(x,y)=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\left\{\right[1+\mathrm{\Γn}\left(y\right)]*\mathrm{In}(x,y)\}$

$=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{In}(x,y)+\mathrm{\Γn}\left(y\right)*\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{In}(x,y)$

$=\mathrm{\αn}\left(y\right)+\mathrm{\αn}\left(y\right)*\mathrm{\Γn}\left(y\right)$ 等式4

其中αn(y)表示信号分量In(x，y)(背景分量)的行积分值，它由下式给出：

$\mathrm{\αn}\left(y\right)=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{In}(x,y)$ 等式5

如果物体由均一图案形成，信号分量In(x，y)的行积分值αn(y)具有固定的值。这种情况下，闪烁分量αn(y)*Γn(y)可以容易地从输入信号In′(x，y)的行积分值Fn(y)中求出。

然而，在一般的物体中，行积分值αn(y)还包含“m*ω₀”分量，闪烁分量的亮度分量和颜色分量不能从物体本身信号分量(背景分量)的亮度分量和颜色分量中分离出来。因而，不能提取闪烁分量。此外，在等式4中，第二项中的闪烁分量比第一项的信号分量小得多，因此闪烁分量基本上埋陷在信号分量中。

利用NTSC CMOS成像装置在fp＝50Hz的荧光下对图19所示的物体照相时，确定的行积分值Fn(y)示出在图20中。在图20所示的图中，实线代表的“场：N+0”，虚线代表的“场：N+1”，点线代表的“场：N+2”分别表示连续三场中的第一，第二和第三场。从图20中可以看出，不可能从行积分值Fn(y)中直接求出闪烁分量。

因而，要进行一个处理，以从行积分值Fn(y)中除去背景分量αn(y)的影响。

在该处理中，首先，系统控制器21控制存储控制器37，以将行积分部件31的输出行积分值Fn(y)写到存储器32的行积分值存储区域32a中。

在NTSC类型中，优选地，行积分值存储区域32a存储至少两场的行积分值，因为，在fp＝50Hz的荧光下，会出现时间轴上的具有三个场间隔的连续闪烁，除非快门速度是N/100秒，如图7第一行所示(参见图5A和5C)。

在PAL类型中，优选地，行积分值存储区域32a存储至少四场的行积分值，因为，在fp＝60Hz的荧光下，会出现时间轴上的具有五个场间隔的连续闪烁，除非快门速度是N/120秒，如图7第4行所示(参见图6A和6C)。

因此，在装运时选择性地设置为NTSC或PAL格式的CMOS成像装置中，优选地，行积分值存储区域32a存储至少场场的行积分值。

接着，存储控制器37每当一个场处理结束时把行积分值Fn(y)写到行积分值存储区域32a，并在随后的或后来的场时从行积分值存储区域32a中读出该行积分值Fn(y)。

在图9中，从行积分值存储区域32a中读出的、在当前场之前的一，二，三和四场行积分值分别用Fn_1(y)，Fn_2(y)，Fn_3(y)，Fn_4(y)表示。

此外，在闪烁检测单元19中，为了取出背景分量(信号分量)，求均值部件33对从行积分部件31获得的当前行积分值Fn(y)和从行积分值存储区域32a读出的前一个行积分值求平均值，以确定多个连续场的行积分值的平均值AVE[Fn(y)]。

更特定地，在NTSC类型中，在fp＝50Hz的荧光下出现时间轴上的间隔为三场的连续闪烁，求出三个连续场的行积分值Fn(y)，Fn_1(y)，Fn_2(y)，以确定平均值AVE[Fn(y)]。

在PAL类型中，在fp＝60Hz的荧光下出现时间轴上的间隔为五场连续闪烁，求出五个连续场的行积分值Fn(y)，Fn_1(y)，Fn_2(y)，Fn_3(y)，Fn_4(y)，以确定平均值AVE[Fn(y)]。

因此在NTSC类型中，在fp＝50Hz的荧光下，闪烁分量从等式3(a)给出的闪烁分量间的相位关系式中消除，只有背景分量αn(y)被提取作为平均值AVE[Fn(y)]，如下：

$\mathrm{AVE}\left[\mathrm{Fn}\left(y\right)\right]=(1/3)\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Fn}\_k\left(y\right)$

$=(1/3)\{\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)+\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)*\mathrm{\Γn}\_k\left(y\right)\}$

$=(1/3)\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)+(1/3)\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)*\mathrm{\Γn}\_k\left(y\right)$

$=\mathrm{\αn}\left(y\right)+(1/3)*\mathrm{\αn}\left(y\right)\underset{k=0}{\overset{2}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Γn}\_k\left(y\right)$

$=\mathrm{\αn}\left(y\right)$

其中αn(y)αn_1(y)αn_2(y)                       等式6

在PAL类型中，在fp＝60Hz的荧光下，闪烁分量从等式3(d)给出的闪烁分量间的相位关系式中消除，只有背景分量αn(y)被提取作为平均值AVE[Fn(y)]，如下：

$\mathrm{AVE}\left[\mathrm{Fn}\left(y\right)\right]=(1/5)\underset{k=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Fn}\_k\left(y\right)$

$=(1/5)\{\underset{k=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)+\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)*\mathrm{\Γn}\_k\left(y\right)\}$

$=(1/5)\underset{k=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)+(1/5)\underset{k=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\αn}\_k\left(y\right)*\mathrm{\Γn}\_k\left(y\right)$

$=\mathrm{\αn}\left(y\right)+(1/5)*\mathrm{\αn}\left(y\right)\underset{k=0}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Γn}\_k\left(y\right)$

$=\mathrm{\αn}\left(y\right)$

其中αn(y)αn_1(y)αn_2(y)αn_3(y)αn_4(y)    等式7

因此，通过将CMOS成像设备12的快门速度设置为在步骤42或者62中确定的第一快门速度可以仅将背景分量αn(y)取出作为平均值AVE[Fn(y)]，所述第一快门速度对NTSC类型为N/120秒，对PAL类型为N/100秒，。

在等式6或者7中，在三个或者五个场的背景分量，即删αn(y)，αn_1(y)和αn_2(y)，或者αn(y)，αn_1(y)，αn_2(y)，αn_3(y)和αn_4(y)被认为具有相同值的条件下，平均值AVE(Fn(y)]仅包含背景分量αn(y)。一般地，物体在几个连续的场中的运动量很小，可将这些场的背景分量视作有相同的值。

当在非荧光下或者在fp＝60Hz的荧光下利用NTSC成像装置，或者在非荧光下或者在fp＝50Hz的荧光下利用PAL成像装置进行照相的时候，如果在步骤42中将NTSC成像装置的快门速度设置为N/120秒或者在步骤62中将PAL成像装置的快门速度设置为N/100秒的话，就不会出现闪烁。因而，只有背景分量αn(y)被提取作为平均值AVE[Fn(y)]。

将平均值AVE[Fn(y)]写入存储器32的平均值存储区域32b中，用于随后的处理。平均值存储区域32b优选存储先前几个场的平均值。

步骤43或63中的闪烁检测过程进一步包括归一化处理。在归一化处理中，由来自系统控制器21的开关控制信号将开关36转变到图9所示的一边，归一化部件34利用均值确定部件33输出的平均值AVE[Fn(y)]将行积分部件31输出的行积分值Fn(y)归一化，以确定由下式给出的归一化积分值gn(y)：

$\mathrm{gn}\left(y\right)=\mathrm{Fn}\left(y\right)/\mathrm{AVE}\left[\mathrm{Fn}\left(y\right)\right]$

$=[\mathrm{\αn}\left(y\right)+\mathrm{\αn}\left(y\right)*\mathrm{\Γn}\left(y\right)]/\mathrm{\αn}\left(y\right)$

$=1+\mathrm{\Γn}\left(y\right)$

$=1+\underset{m=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\γm}*\cos (m*\mathrm{\ωo}*y+\mathrm{\Φmn})$ 等式8

如图20所示，等式4给出的行积分值Fn(y)仍受物体的信号强度影响，由于闪烁导致的亮度和颜色变化根据区域而不同。如等式8给出的，通过平均值AVE[Fn(y)]将行积分值Fn(y)归一化，因此使得因闪烁导致的亮度和颜色变化在所有区域都变得均匀了。

图21示出在fp＝50Hz的荧光下利用NTSC CMOS成像装置对图19所示的物体照相时，连续三个场的归一化的积分值gn(y)。从图21可以看出，在归一化积分值gn(y)中，相比图20所示的没有归一化的行积分值Fn(y)，背景分量大大地被除去了。

这时，在如图7第一行所示(参见图5A和5C)，在fp＝50Hz的荧光下，利用NTSC成像装置，或者如图7第4行所示(参见图6A和6C)，在fp＝60Hz的荧光下，利用PAL成像装照相的情况下，检测到闪烁分量即作为归一化的积分值gn(y)。

另一方面，在NTSC类型中，在fp＝60Hz的荧光下，或者在PAL类型中，在fp＝50Hz的荧光下，在步骤42或者62中将快门速度设置为闪烁不会出现的快门速度。因而，没有归一化的行积分值Fn(y)仅仅包含背景分量αn(y)。这种情况下，归一化部件34使用背景分量来归一化背景分量，甚至在荧光下等式8中第二项仍为零。因此，归一化的积分值gn(y)总等于1(显示出水平波形)。

步骤43或者63中的闪烁检测过程进一步包括DFT运算。DFT部件35对来自归一化部件34的对应于闪烁的一个波形(L行)的归一化积分值gn(y)数据进行离散傅立叶变换。

使用DFT运算DFT[gn(y)]并调用m阶处的DFT结果Gn(m)，得到下式给出的DFT运算DFT[gn(y)]：

$\mathrm{DFT}\left[\mathrm{gn}\left(y\right)\right]=\mathrm{Gn}\left(m\right)=\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{gn}\left(i\right)*W^{m*i}$

其中，w＝exp[-j*2π/L]                         等式9

DFT运算的数据长度是闪烁的一个波长(L行)，所以能够直接获得对应于ω₀整数倍一组离散光谱。

一般地，FFT(快速傅立叶变换)用作数字信号处理中的傅立叶变换。在该例子中，使用DFT是因为傅立叶变换的数据长度不是2的幂，因此DFT比FFT更适用。然而，可以在输入/输出数据被处理后采用FFT。

在荧光下，实际上，闪烁分量甚至在阶m较小时都能够有效地得到近似，并且不需要通过DFT运算来输出所有的数据。因此在本发明中，从运算效率来看，DFT运算并不比FFT运算不好。

DFT部件35进行等式9给出的DFT运算，以确定等式8给出的归一化积分值gn(y)的光谱Gn(m)。

然后，在fp＝50Hz的荧光下利用NTSC成像装置，如图7第1行所示，或者在fp＝60Hz的荧光下利用PAL成像装置，如图7第4行所示进行照相的情况下，可以得到图13所示的一组光谱。

谱级(spectrum level)取决于快门速度，而振幅关系不会变化。m＝0时直流(DC)分量的谱级最高。阶越高，谱级越低。

尽管闪烁分量由所有第一级或者更高级的光谱组成，但可以仅仅提取出第一阶光谱S1，以确定闪烁是否出现。因而，在这个例子里，仅仅要进行m＝1的DFT运算，因此大大减少了DFT运算的次数。

在NTSC类型中，在fp＝50Hz的荧光下，或者在PAL类型中，在fp＝60Hz的荧光下，第一阶光谱S1的谱级A1比阈值Th1高。

另一方面，在NTSC类型中，在fp＝60Hz的荧光下，如图7第二行所示，或者在非荧光下，或者在PAL类型中，在fp＝50Hz的荧光下，如图7第三行所示，或者在非荧光下，除m＝0处的DC分量光谱外的光谱因为噪声而变得较低，如图14所示。第一阶光谱S1的谱级A1低于阈值Th1。

在照相环境确定处理程序40中，在NTSC类型中，在完成上面步骤43所述的闪烁检测处理之后，照相环境确定单元22在步骤44中提取出第一阶光谱S1。在步骤45中确定第一阶光谱S1的谱级A1是否比阈值Th1高。

在PAL类型中，在完成上面步骤63所述的闪烁检测过程之后，照相环境确定单元22在步骤64中提取出第一阶光谱S1。在步骤65中确定第一阶光谱S1的谱级A1是否比阈值Th1高。

如上所述，在NTSC类型中，第一阶光谱S1的谱级A1比阈值Th1高意味着照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的，而在PAL类型中，第一阶光谱S1的谱级A1比阈值Th1高意味着照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的。

因而，在NTSC类型中，如果步骤45中A1＞Th1，则照相环境确定单元22就确定照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的。在步骤51中，将以实际照相时间的快门速度设置为N/100秒(特定地，1/100秒)，其是不会出现闪烁的快门速度，如图7第1行所示。

在PAL类型中，如果步骤65中A1＞Th1，则照相环境确定单元22确定就照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的。在步骤71中，将以实际照相时间的快门速度设置为N/120秒(特定地，1/120秒或者1/60秒)，其是不会出现闪烁的快门速度，如图7第4行所示。

在NTSC或PAL类型中，根据照相环境确定单元22所确定的结果通过AE控制单元23设置以实际照相时间的快门速度。由例如1/100秒或者1/120秒这样的高快门速度(就是说，短曝光时间)引起的曝光不足通过光圈调整或者AGC来补偿。

如上所述，在NTSC类型中，当第一阶光谱S1的谱级A1不高于阈值Th1时，就不能确定照相是在fp＝60Hz的荧光下或者非荧光下进行的。在PAL类型中，当第一阶光谱S1的谱级A1不高于阈值Th1时，就不能确定照相是在fp＝50Hz的荧光下或者非荧光下进行的。

因此，在照相环境确定处理程序40中，在NTSC类型中，如果照相环境确定单元22在步骤45中确定了A1≤Th1，在步骤46中，就把CMOS成像设备12的电子快门速度设置为用于确定的第二快门速度，其在fp＝60Hz的荧光下出现一场闪烁的地方为N/100秒(特定地，1/100秒)，如图7第2行所示。然后，程序进行到步骤47。

在PAL类型中，如果照相环境确定单元22在步骤65中确定了A1≤Th1，在步骤66中，就把CMOS成像设备12的电子快门速度设置为用于确定的第二快门速度，其在fp＝50Hz的荧光下出现一场闪烁的地方为N/120秒(特定地，1/120秒或者1/60秒)，如图7第3行所示。然后，程序进行到步骤67。

在步骤47或者67中，以在步骤46或者66中设置的第二快门速度对物体照相，闪烁检测单元19进行和步骤43或者63类似的闪烁检测处理，包括输入信号In’(x，y)的积分，行积分值Fn(y)的归一化和对归一化的积分值gn(y)进行DFT运算。

在该情形中，将闪烁检测单元19的开关36转变到和图9所示一边相反的读取边。在步骤43或者63中通过闪烁检测处理所得到的平均值用作归一化行积分值Fn(y)时的平均值AVE[Fn(y)]，其通过存储控制器37从存储器32的平均值存储区域32b中读出。尽管平均值存储区域32b存储了几个场的平均值，但优选采用尽可能接近当前场的场的平均值，以使物体运动的影响最小化。

在步骤47或者67中，使用在步骤43或者63的闪烁检测处理中得到的平均值来进行闪烁检测处理。因此，即使在步骤43或者63的闪烁检测处理中以第一快门速度不能检测到闪烁作为归一化积分值gn(y)的情况(就是说，归一化积分值gn(y)是1的情况)下，也能够检测到闪烁作为归一化积分值gn(y)。就是说，在NTSC类型中，如图7第2行所示(参见图5B和5D)，当在fp＝60Hz的荧光下出现一场闪烁的时候，或者在PAL类型中，如图7第3行所示(参见图6B和6D)，当在fp＝50Hz的荧光下出现一场闪烁的时候，可以检测到闪烁。

图15示出在fp＝60Hz的荧光下利用NTSC成像装置或者在fp＝50Hz的荧光下利用PAL成像装置照相时得到的一组光谱。如图15所示，第一阶光谱S1的谱级A1比阈值Th2高。

图16示出不在fp＝60Hz的荧光下利用NTSC成像装置或者不在fp＝50Hz的荧光下利用PAL成像装置，就是说两者都是在非荧光的情况下照相时得到的一组光谱。如图16所示，除m＝0处的DC分量的光谱外的光谱因为噪声变得较低。第一阶光谱S1的谱级A1低于阈值Th2。

在步骤47或者67的闪烁检测处理中，以第一快门速度确定的平均值AVE[Fn(y)]用于归一化处理。在这种情况下，背景分量αn(y)的谱级不同于以第二快门速度所确定的谱级，并且，如图15所示，这个光谱谱级不同于实际闪烁分量的光谱谱级。

然而，这种影响不足以确定照相是否在荧光下进行。第一阶光谱S1的谱级A1根据照相是否在荧光下进行明显地不同。

如图13到16所示，设置阈值Th2为不同于阈值Th1的一个值，或者阈值Th1和Th2设置的较低，如果必要的话。这保证了能够确定利用任一类型的成像装置的照相是否是在具有特定电源频率的荧光下进行的。

在照相环境确定处理程序40中，在NTSC类型中，在完成了如上述步骤47中的闪烁检测处理之后，照相环境确定单元22在步骤48中提取出第一阶光谱S1。在步骤49中确定第一阶光谱S1的谱级A1是否比阈值Th2高。

在PAL类型中，在完成了如上述步骤67中的闪烁检测处理之后，照相环境确定单元22在步骤68中提取出第一阶光谱S1。在步骤69中确定第一阶光谱S1的谱级A1是否比阈值Th2高。

如上所述，在NTSC类型中，第一阶光谱S1的谱级A1比阈值Th2高意味着照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的，而在PAL类型中，第一阶光谱S1的谱级A1比阈值Th2高意味着照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的。

因而，在NTSC类型中，如果步骤49中A1＞Th2，则照相环境确定单元22就确定照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的。在步骤52中，以实际照相时间的快门速度被设置为N/120秒(特定地，1/120秒或者1/60秒)，其是不会出现闪烁的快门速度，如图7第2行所示。

在PAL类型中，如果步骤69中A1＞Th2，则照相环境确定单元22就确定照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的。在步骤72中，以实际照相时间的快门速度被设置为N/100秒(特定地，1/100秒或者1/50秒)，其是不会出现闪烁的快门速度，如图7第3行所示。

在NTSC或PAL类型中，根据照相环境确定单元22所确定的结果由AE控制单元23设置以实际照相时间的快门速度。由例如1/100秒或者1/120秒这样高的快门速度(就是说短曝光时间)引起的曝光不足通过光圈调整或者AGC来补偿。

在NTSC类型中，如果在步骤49中A1≤Th2，那么照相环境确定单元22就确定照相是在非荧光下(就是说，不是在fp＝50Hz或者fp＝60Hz的荧光下)进行的。在步骤53中，执行正常的快门控制作为实际照相时间的快门控制。在PAL类型中，如果在步骤69中A1≤Th2，那么照相环境确定单元22也就确定照相是在非荧光下进行的。在步骤73中，执行正常的快门控制作为实际照相时间的快门控制。

这种情况下，也由AE控制单元23根据照相环境确定单元22的确定结果设置实际照相时间的快门速度。可将快门速度设置为一场内的任一值(也即，对NTSC类型为1/60秒，对PAL类型为1/50秒)，因为在非荧光下不会出现闪烁。

在上述例子中，为了确定照相环境，在NTSC类型中，在步骤42中把快门速度设为N/120秒，在步骤46中设为N/100秒，在PAL类型中，在步骤62中把快门速度设为N/100秒，在步骤66中设为N/120秒。可选择地，在NTSC类型中，可以在步骤42中把快门速度的值设为除N/100秒以外的值，在步骤46中设为除N/120秒以外的值，其不同于步骤42中的值。在PAL类型中，可以在步骤62中把快门速度的值设为除N/120秒以外的值，在步骤66中设为除N/100秒以外的值，其不同于步骤62中的值。

在NTSC类型中，如果在步骤42中把快门速度的值设为除N/100秒以外的值，如图7第1行所示，那么在fp＝50Hz的荧光下就会出现在时间轴上间隔为三场的连续闪烁。如在上述例子中所述的，在步骤43的闪烁检测处理中，仅仅将其中的闪烁分量已经消除的背景分量αn(y)取出作为由等式6给出的平均值AVE[Fn(y)]，因此能够确定照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的。

另一方面，在fp＝60Hz的荧光下，如果在步骤42中把快门速度设为除N/100秒以外的值，如图7第2行所示，会出现一场闪烁。和上述例子不同，在步骤43的闪烁检测处理的中，不能把单独的背景分量αn(y)提取出作为平均值AVE[Fn(y)]，实际上得到了行积分值。

这种情况下，如果在步骤46中把快门速度设为除N/120秒以外的值，则在步骤47的闪烁检测处理中，由步骤43的闪烁检测处理所获得的平均值从存储器32中读出，就是说，行积分值Fn(y)本身被用作平均值AVE[Fn(y)]，以将行积分值Fn(y)归一化。

参照图17A到17C，利用图17B所示的从存储器32中读出的积分值Fn(y)对图17A所示的当前积分值Fn(y)归一化，该归一化的积分值gn(y)表现出一水平信号波形，如图17C所示，其与在fp＝60Hz的荧光下无关。

然而，实际上，在步骤46中是把快门速度设为除N/120秒以外的值，其不同于步骤42中设置的值(也即，快门速度不是N/100秒)、。因此，在步骤47的闪烁检测处理中，如图18A到18C所示，图18A所示的当前积分值Fn(y)的振幅与图18B所示的从存储器32中读出的、作为平均值AVE[Fn(y)]的积分值Fn(y)的振幅不同，图18C所示的归一化的积分值gn(y)不会呈现水平信号波形。

如上述例子中所述的，在fp＝60Hz的荧光下，可以提取出闪烁分量的光谱，因此可以在步骤49中确定照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的。

这种情况下，归一化的积分值gn(y)的DC电平和振幅与利用背景分量αn(y)归一化的积分值的不同。但是这个差别对于确定照相是否在荧光下进行可以忽略不计。

在PAL类型中，如果在步骤62中把快门速度的值设为除N/120秒以外的值，如图7第4行所示，那么在fp＝60Hz的荧光下就会出现在时间轴上间隔为五场的连续闪烁。如上述例子所述，在步骤63的闪烁检测处理中，仅仅将其中的闪烁分量已经消除的背景分量αn(y)提取出作为由等式7给出的平均值AVE[Fn(y)]，因此能够确定照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的。

另一方面，在fp＝50Hz的荧光下，如果在步骤62中把快门速度设为除N/120秒以外的值，如图7第3行所示，就会出现一场闪烁。和上述例子不同，在步骤63的闪烁检测处理中，不能把单独的背景分量αn(y)提取出作为平均值AVE[Fn(y)]，实际上得到了行积分值Fn(y)。

这种情况下，如果在步骤66中把快门速度设为除N/100秒以外的值，其不同于步骤62中设置的(也即，不是N/120秒的快门速度)值，如同在NTSC类型中的一样，在步骤67的闪烁检测处理中可以得到具有一定振幅的信号作为归一化积分值gn(y)，并且可以提取出闪烁分量的光谱。因此，在步骤69中能够确定照相是在fp＝50Hz的荧光下进行。

在上述例子中，在步骤51或者71中把实际照相时间的快门速度设为不会出现闪烁的值。在步骤51或者71中，可以把实际照相时间的快门速度设为这样的值，即会出现在时间轴上间隔为三场或者五场的连续闪烁，如图5A和5C或者图6A和6C所示。然而在这种情况下，设置成像装置，以利用数字信号处理器14执行闪烁减少处理。

更特定地，在NTSC类型中，如果确定了照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的，则在步骤51中就可以把快门速度设为例如正常的快门速度或者1/60秒。在PAL类型中，如果确定了照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的，则在步骤71中就可以把快门速度设为例如正常的快门速度或者1/50秒。

在这种情况下，利用图5A和5C或者图6A和6C所示的连续闪烁来估计照相输出的视频信号中的闪烁分量，并根据这个估计值来校正照相输出的视频信号。例如，根据估计的闪烁分量来调整视频信号的增益，或者从视频信号中减去估计的闪烁分量。这样，就减少了照相输出的视频信号中的闪烁分量的量。闪烁分量可以使用闪烁检测单元19来估计。

下面描述初始状态被固定为NTSC或者PAL格式的成像装置的照相环境确定方法。

在视频格式的初始状态被固定为NTSC格式的成像装置的情况下，省去视频格式确定的步骤41。执行步骤42到49的照相环境确定处理，以及在步骤51，52或者53中执行实际照相时间的快门控制。

在视频格式的初始状态被固定为PAL格式的成像装置的情况下，省去视频格式确定的步骤41。执行步骤62到69中的照相环境确定处理，以及在步骤71，72或者73中执行实际照相时间的快门控制。

下面描述具有帧频为30Hz的逐行成像装置的照相环境确定方法。

这种情况下，在fp＝50Hz的荧光下，三帧(也即1/10秒)就是荧光照明周期(也即1/100秒)的整数倍，会出现以图7第5行所示情形的闪烁。在fp＝60Hz的荧光下，一帧(即1/30秒)是荧光照明周期(即1/120秒)的整数倍，会出现以图7第6行所示情形的闪烁。

因此，在具有帧频为30Hz的逐行成像装置中，闪烁检测单元19和照相环境确定处理程序与上述NTSC成像装置类似地配置，除了“帧(frame)”代替了“场(field)”以及fv＝30Hz不同外。

更特定地，在照相环境确定处理程序中省去了视频格式确定步骤41。在步骤42中，用于确定的第一快门速度设为除N/100秒以外的值，例如N/120秒(特定地，1/120秒，1/60秒，1/40秒，或者1/30秒)。在步骤43中执行上述闪烁检测处理。在步骤44中提取出第一阶光谱S1。在步骤45中确定第一阶光谱S1的谱级A1是否比阈值Th1高。

如果在步骤45中确定了A1＞Th1，那么可以确定照相是在fp＝50Hz的荧光下进行的。在步骤51中，把实际照相时间的快门速度设为N/100秒(特定地为1/100秒，1/50秒或者3/100秒)，其是不会出现闪烁的快门速度，如图7第5行所示。

可以把实际照相时间的快门速度设为正常快门速度或者1/30秒。这种情况下，如图7第5行所示，会出现在时间轴上间隔为三帧的连续闪烁。因而，执行上述闪烁减少处理，以减少闪烁量。

如果在步骤45中确定A1≤Th1，那么在步骤46中，把用于确定的第二快门速度设为除N/120秒以外的值，例如N/100秒(特定地，1/100秒，1/50秒或者3/100秒)，这个值与步骤42中所设置的值不同。在步骤47中执行上述闪烁检测处理。在步骤48中提取出第一阶光谱S1。在步骤49中确定第一阶光谱S1的谱级是否比阈值Th2高。

如果在步骤49中确定了A1＞Th2，那么可以确定照相是在fp＝60Hz的荧光下进行的。在步骤52中，把实际照相时间的快门速度设为N/120秒(特定地为1/120秒，1/60秒，1/40秒或者1/30秒)，其是不会出现闪烁的快门速度，如图7第6行所示。

如果在步骤49中确定A1≤Th2，那么可以确定照相是在非荧光下进行的。在步骤53中执行正常快门控制作为实际照相时间的快门控制。

其它实施方案：

例如，在具有帧频为25Hz的逐行成像装置的情况下，可以执行和fv＝50Hz的PAL成像装置中类似的处理。在具有帧频为40Hz的逐行成像装置的情况下，可以执行和fv＝60Hz的NTSC成像装置中类似的处理。

尽管已经描述了CMOS成像装置，但本发明对除CMOS成像装置以外的的XY-地址-扫描成像装置也适用。

在前面的实施方案中，确定照相是否在fp＝50Hz的荧光下或者是否在fp＝60Hz的荧光下进行。根据确定的结果，把快门速度设为在照相输出的视频信号中不会出现闪烁的值，或者视频信号中产生的闪烁量减少的值。然而，根据本发明所述的照相环境确定方法还可适用于WB调整控制器或者AE调整控制器在荧光和非荧光下的优化。

在前面的实施方案中，通过硬件配置了包括闪烁检测单元19的数字信号处理器14。然而，可以通过软件来配置闪烁检测单元19或者数字信号处理器14中的一部分或者全部。

Claims (28)

1.一种当利用包括XY-地址-扫描成像设备的成像装置对物体照相时用于确定照相环境的方法，该方法包括：

第一步，根据该成像设备的垂直同步频率把该成像设备的快门速度设置为第一快门速度；

第二步，将在第一快门速度时从该成像设备中得到的屏幕区域内的视频信号积分，以确定积分值，并利用多个积分值的平均值对所确定的积分值归一化，以确定第一归一化积分值，所述多个积分值是在多个连续的垂直同步周期内得到的；

第三步，从所述第一归一化积分值中提取出第一频率分量，并确定该第一频率分量是否具有比第一阈值高的谱级；

第四步，当确定第一频率分量的谱级等于或者小于第一阈值时，把该成像设备的快门速度设置为不同于第一快门速度的第二快门速度；

第五步，对在第二快门速度时从该成像设备中得到的屏幕区域内的视频信号积分，以确定积分值，并利用第二步中使用的平均值对所确定的积分值归一化，以确定第二归一化积分值；以及

第六步，从该第二归一化积分值中提取出第二频率分量，并确定该第二频率分量是否具有比第二阈值高的谱级。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括确定所述成像设备的垂直同步频率的步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述成像设备的垂直同步频率是120/JHz，这里J是正整数，

在第一步中，把第一快门速度设为除N/100秒以外的值，其中N是正整数，以及

在第四步中，把第二快门速度设为除N/120秒以外的值，该值不同于第一快门速度的值。

4.如权利要求3所述的方法，其中把第一快门速度设为N/120秒。

5.如权利要求3所述的方法，其中把第二快门速度设为N/100秒。

6.如权利要求3所述的方法，其中，当在第三步中确定了第一频率分量的谱级比第一阈值高时，把该成像设备的快门速度设为N/100秒。

7.如权利要求3所述的方法，其中，当在第六步中确定了第二频率分量的谱级比第二阈值高时，把所述成像设备的快门速度设为N/120秒。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述成像设备的垂直同步频率是100/JHz，其中J是正整数，

在第一步中，把第一快门速度设为除N/120秒以外的值，其中N是正整数，并且

在第四步中，把第二快门速度设为除N/100秒以外的值，这个值不等于第一快门速度的值。

9.如权利要求8所述的方法，其中把第一快门速度设为N/100秒。

10.如权利要求8所述的方法，其中把第二快门速度设为N/120秒。

11.如权利要求8所述的方法，其中，当在第三步中确定了第一频率分量的谱级比第一阈值高时，把所述成像设备的快门速度设为N/120秒。

12.如权利要求8所述的方法，其中，当在第六步中确定了第二频率分量的谱级比第二阈值高时，把该成像设备的快门速度设为N/100秒。

13.如权利要求1所述的方法，其中第一阈值与第二阈值不同。

14.一种包括XY-地址-扫描成像设备在内的成像装置，该成像装置包括：

控制单元，用于设置该成像设备快门速度；

积分单元，用于对由成像设备得到的一个屏幕内的视频信号积分，以确定积分值；

均值确定单元，用于确定在多个连续的垂直同步周期中得到的多个积分值的平均值；

归一化单元，其利用由均值确定单元确定的平均值对该积分值归一化，以求出归一化积分值；以及

提取单元，从归一化积分值中提取出特定频率分量，

其中，该控制单元根据该成像设备的垂直同步频率设置该成像设备的快门速度为第一快门速度，

该控制单元基于在第一快门速度时得到的视频信号确定提取出的第一频率分量是否具有比第一阈值高的谱级，

当第一频率分量的谱级等于或者小于第一阈值时，该控制单元设置该成像设备的快门速度为与第一快门速度不同的第二快门速度，以及

该控制单元基于在第二快门速度时得到的视频信号确定所提取的第二频率分量是否具有比第二阈值高的谱级。

15.如权利要求14所述的装置，其中所述成像设备的垂直同步频率是120/J Hz，其中J是正整数，并且

所述控制单元把第一快门速度设为除N/100秒以外的值，并且把第二快门速度设为除N/120秒以外的值，第二快门速度值和第一快门速度值不同，其中N是正整数。

16.如权利要求15所述的装置，其中所述控制单元把第一快门速度设为N/120秒。

17.如权利要求15所述的装置，其中所述控制单元把第二快门速度设为N/100秒。

18.如权利要求15所述的装置，其中，当确定了第一频率分量的谱级比第一阈值高时，所述控制单元把所述成像设备的快门速度设为N/100秒。

19.如权利要求15所述的装置，其中，当确定了第二频率分量的谱级比第二阈值高的时候，所述控制单元把所述成像设备的快门速度设为N/120秒。

20.如权利要求14所述的装置，其中所述成像设备的垂直同步频率是100/J Hz，这里J是正整数，并且

该控制单元把第一快门速度设为除N/120秒以外的值，并把第二快门速度设为除N/100秒以外的值，第二快门速度值与第一快门速度值不同，其中N是正整数。

21.如权利要求20所述的装置，其中所述控制单元把第一快门速度设为N/100秒。

22.如权利要求20所述的装置，其中所述控制单元把第二快门速度设为N/120秒。

23.如权利要求20所述的装置，其中当确定了第一频率分量的谱级比第一阈值高的时候，所述控制单元把所述成像设备的快门速度设为N/120秒。

24.如权利要求20所述的装置，其中当确定了第二频率分量的谱级比第二阈值高的时候，所述控制单元把所述成像设备的快门速度设为N/100秒。

25.如权利要求14所述的装置，其中第一阈值和第二阈值不同。

26.如权利要求14所述的装置，进一步包括平均值存储单元，

其中该平均值存储单元存储基于在第一快门速度时获得的视频信号而由均值确定单元确定的平均值，并且

所述归一化单元利用存储在平均值存储单元中的平均值将积分值归一化，以确定基于在第二快门速度时得到的视频信号的归一化积分值

27.如权利要求14所述的装置，其中所述均值确定单元确定三个连续的垂直周期中得到的多个积分值的平均值。

28.如权利要求14所述的装置，其中所述均值确定单元确定五个连续的垂直周期中得到的多个积分值的平均值。

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