DE69123622T2

DE69123622T2 - Bildverschiebungskorrektur für eine Videokamera

Info

Publication number: DE69123622T2
Application number: DE69123622T
Authority: DE
Inventors: Shigeki Ishizuka; Takayuki Sasaki; Takao Takahashi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-03-31
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: KR910017849A; JPH03285468A; EP0450889A3; EP0450889A2; EP0450889B1; KR100236682B1; JP2827424B2; DE69123622D1; US5585843A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Videokameras.
Es ist eine Videokamera bekannt bei der eine Bildverschiebung- Korrekturtechnik vorgeschlagen ist, bei der die Bildverschiebung durch Verschiebung eines Bildes um das Ausmaß der Bildverschiebung korrigiert ist.
Insbesondere eine Fernsehkamera, wie sie in Figur 1 dargestellt ist nimmt ein Bild eines Objektes beispielsweise mittels einer Halbleiter- Aufnahmeeinrichtung 2 mit einem Ladungsverschiebe-Element (CCD) auf. Die Aufnahmeeinrichtung 2 enthält eine Bildaufnahmeeinheit 6, die Lichtempfangselemente aufweist, die in Einheiten eines Pixels für horizontale und vertikale Abtastung angeordnet sind. In Abhängigkeit von einem Bezugssignal von einer Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 4, gibt die Aufnahmeeinheit 6 nacheinanderfolgend Ladungen, die in jedem Lichtempfangselement gesammelt sind, über eine Wiederstandsschaltung 8 an eine Kamera-Verarbeitungsschaltung ab.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, werden elektrische Ladungen in der Aufnahmeeinheit 6 von Lichtempfangselementen In In+1,... über Addierschaltungen En+1, En+2,,.. für geradzahlige Teilbilder und über Addierschaltungen On, On+1... für ungeradzahlige Teilbilder ausgegeben. Aufgenommene Bildsignale werden von aufeinanderfolgend angeordneten Ausgangssignalen der Lichtempfangselemente in einem Zeilensprungmuster erzeugt
Die Verarbeitungsschaltung 10 wandelt die aufgenommenen Bildsignale Sn in Helligkeitssignale SY und Farbsignale SR-Y, SB-Y um und gibt sie an eine Bildverschiebungs-Korrekturschaltung 12 aus. In der Bildverschiebungs- Korrekturschaltung 12 werden Helligkeitssignale SY in einer Bewegungserfassungsschaltung 14 empfangen, die die Richtung und das Ausmaß einer Bildverschiebung mittels Erfassung eines entsprechenden Bewegungsvektors unter Verwendung einer Vollbildkorrelation erfaßt.
In Abhängigkeit von dem Bewegungsvektor liest eine Steuerschaltung 16 das Helligkeitssignal SY und die Farbsignale SR-Y, SB-Y aus, die temporär in einer Video-Speicherschaltung 18 gespeichert sind, um damit eine Parallelversetzung des aufgenommenen Bildes um das Ausmaß der Bildverschiebung durchzuführen.
Wie in Figur 3 beispielsweise dargestellt ist, werden die Helligkeitssignale SY und die Farbsignale SR-Y, SB-Y der Zeilen yn, yn+256, yn+1, yn+257,... mit der Zeitgebung der Zeilen yn+1, yn+257, yn+2, yn+258,... jeweils ausgelesen, und in diesem Fall werden die Helligkeitssignale SY und die Farbsignale SR-Y, SB-Y um zwei Zeilen parallel versetzt.
Auf diese Weise korrigiert die Steuerschaltung 16 die Bildverschiebung in horizontaler Richtung um ein Pixel, um zwei Zeilen in vertikaler Richtung.
Die Steuerschaltung 16 korrigiert weiterhin die Bildverschiebung unter Verwendung einer Vertikal-Interpolationsschaltung 20 und einer Horizontal- Interpolationsschaltung 22 mit höherer Genauigkeit.
Insbesondere in der Vertikal-Interpolationsschaltung 20 werden die Ausgangssignale der Video-Speicherschaltung 18 in einer Verstärkerschaltung 24 verstärkt und einer Addierschaltung 26 zugeführt. Ausgangssignale der Video-Speicherschaltung 18 werden ebenfalls über eine Verzögerungsschaltung für eine Horizontal-Abtastperiode einer Verstärkungsschaltung 30 zugeführt, und Ausgangssignale der Verstärkerschaltung 30 werden der Addierschaltung 26 zugeführt. Auf diese Weise wird die Verstärkung der Verstärkungsschaltungen 24 und 30 von der Steuerschaltung 16 gesteuert und damit werden Videosignale von der Video-Speicherschaltung 18 interpoliert, so daß eine Bildverschiebung von nicht mehr als zwei Zeilen in vertikaler Richtung korrigiert wird.
Wo eine Bildverschiebung von einer Zeile zu korrigieren ist, wie in Figur 4 dargestellt ist, die Verstärkung der Verstärkerschaltungen 24 und 30 auf 1/2 gesetzt und die Summensignale (yn+yn+1)/2, (yn+1+yn+2)/2,... von benachbarten Zeilen yn und yn+1, yn+1 und yn+2,... werden für jeweilige Teilbilder ausgegeben.
Entsprechend wird in der Horizontal-Interpolationsschaltung 22 eine Bildverschiebung von weniger als einem Pixel unter Verwendung einer Verzögerungsschaltung mit einer Verzögerungszeit von einer Zeittaktperiode anstelle der Verzögerungsschaltung 28 korrigiert. Auf diese Weise führt die Bildverschiebung-Korrekturschaltung 12 eine Parallelübersetzung des aufgenommenen Bildes um das Ausmaß der Bildverschiebung aus, so daß die Bildverschiebung korrigierbar ist.
Wo in einem Bild G ein Objekt N, von dem ein Bild in der Mitte des Bildes aufgenommen wurde, wie in Figuren 5A bis 5C dargestellt ist, mittels einer Bildverschiebung (Figur 5A) in eine obere rechte Ecke bewegt wurde, ist die Bildverschiebung durch Parallelübersetzung um ein ganzes Bild, wie durch den Pfeil (Figur 5B) angezeigt ist, korrigierbar.
In diesem Fall liegt, wie schraffiert gezeigt, die Ecke des Vollbildes nicht innerhalb des Sichtwinkels und dies erzeugt den Nachteil, daß das versetzte Bild beim Erscheinen verschlechtert ist.
Aus diesem Grund steuert die Steuerschaltung 12 die Zeitgebung des Lesens der Video-Speicherschaltung 18 und die Verstärkung der Verstärkerschaltungen 24 und 30, um das Ausmaß einer Parallelversetzung gemäß der Lage des Bildes G zu ändern, so daß das Bild G vergrößert ist, und die Ecke des Vollbildes nicht versetzt ist (Figur 5C).
Insbesondere in einem zentralen Abschnitt des Bildes G wird die Parallelversetzung um das Ausmaß des Bewegungsvektors durchgeführt, wogegen in einem Randabschnitt des Bildes G die Parallelversetzung, die vom Bewegungsvektor erhalten wird, korrigiert wird, um so das Bild beim Erscheinen der Kanten zu vergrößern. Auf diese Weise wird die Bildverschiebung korrigiert.
Somit kann die Bildverschiebung durch die Bildverschiebung- Korrekturschaltung 12 korrigiert werden, und die korrigierten Helligkeitssignale und Farbsignale werden an eine Videosignal- Syntheseschaltung 32 ausgegeben, so daß Videosignale erhalten werden, bei denen die Bildverschiebung korrigiert ist.
Wo eine Bildverschiebung durch die Verwendung einer Vertikalinterpolation korrigiert ist, ist es unvermeidlich, daß eine Beeinträchtigung der Vertikalauflösung erfolgt.
Weiterhin besteht ein anderes Problem darin, daß die Vertikalbeziehung der Zeilen zwischen geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern durch das Ausgeben der Summensignale (yn+yn+1)/2, (yn+1+yn+2)/2, ...der benachbarten Zeilen yn und yn+1, yn+1 und yn+2, ... für jedes Teilbild in der Horizontal- Interpolationsschaltung 22 umgekehrt wird und eine geneigte Zeile wird beispielsweise in Form von Kerben versetzt, was das versetzte Bild unzufriedenstellend macht.
Um diese Problem zu lösen, wurde eine Technik zum Korrigieren einer Bildverschiebung in einer Vollbildeinheit in Betracht gezogen, diese Technik ist jedoch dafür anfällig, bewegte Objekte doppelt anzuzeigen.
Die US-Patent US-A-4 731 651 offenbart Geräte zum Kompensieren von bewegten Bildern eines Fernsehsignals mit:
einem Vorprozessor, der ein digitalisiertes Helligkeitssignal eines HDTV- Signals mit 1125 Zeilen empfängt und ein Teilbild davon in zwei identische 625-Zeilen-Bilddatenkomponenten ohne Zeilensprung umgesetzt (die als Teilbilder oder Vollbilder bezeichnet werden können), die um 0,5 Zeilen in vertikaler Richtung beaufschlagt sind,
einem Bewegungsvektor-Detektor, der nur eine der Bilddatenkomponenten empfängt und einen Bewegungsdetektor zwischen nacheinanderfolgenden Bilddatenkomponenten erfaßt,
einem Paar Teilbildzahlumsetzern, die beide mit dem Bewegungsdetektor verbunden sind, der die Bilddatenkomponenten empfängt und das Ausmaß der Bildverschiebung auf der Grundlage des Ergebnis der Erfassung des Bildverschiebungsausmaß erfaßt und die korrigierten Bilddatenkomponenten ausgibt, einen Umschalter, der die korrigierten Bilddatenkomponenten aus den jeweiligen Teilbildnummer-Umsetzer ausgibt und die jeweilige korrigierte Bilddatenkomponente abwechselnd ausgibt, um ein digitales Helligkeitssignal mit 625 Zeilen vorzusehen und
einem PAL-Kodierer, der das Umschaltausgangssignal und Farbdifferenzsignale empfängt, die derselben Zeilennummer- und Teilbildnummer-Umsetzverarbeitung wie das Helligkeitssignal unterzogen wurden und daraus ein PAL-Farbsignal erzeugt.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. JP-A-1 125 064, deren englischsprachiger Auszug in "PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 13, no. 371 (E-807) [3719], 17 August 1989" erscheint, offenbart eine Bildaufnahmeeinrichtung, bei der zu Minimierung der Verschlechterung der Bildqualität, eine Veränderung unter den aufgenommenen Signalen als eine Bewegungslänge erfaßt ist, wobei eine Speicherfläche (die ein Teilbild eines aufgenommenen Signals speichert), die auszulesen ist, gemäß der Bewegungslänge gesteuert wird, und wobei das aus dem Speicher ausgelesene Signal gemäß der gelesenen Fläche interpoliert wird.
Erfindungsgemäß ist eine Videokamera vorgesehen mit:
- einer Bildaufnahmeeinrichtung, die vertikal nacheinanderfolgende Lichtempfangselemente und eine Einrichtung zum Abtasten der Elemente aufweist, um somit nacheinanderfolgende Vollbilder von Bildinformationen zu erzeugen, wobei jedes der Vollbilder ein geradzahliges Teilbild, das von geradzahlig nummerierten vertikal nacheinanderfolgenden der Elemente erzeugt wird und ein ungeradzahliges Teilbild aufweist, das von ungeradzahlig nummerierten vertikal nacheinanderfolgenden der Elemente erzeugt wird, und wobei das Abtasten der Elemente mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, daß jedes Vollbild mit einer Teilbildperiode erzeugt wird,
- einer Einrichtung zum Ableiten eines jeweiligen Helligkeitssignales von jedem der geradzahligen und ungeradzahligen Teilbilder,
- einer Einzelbild-Verschiebeausmaß-Erfassungseinrichtung, die auf beide Helligkeitssignale der geradzahligen und ungeradzahligen Teilbilder hin reagiert, um das Ausmaß der Bildbverschiebung durch die Verwendung einer Bildkorrelation der Bildinformation zu erfassen, wobei der Erfassungsbetrieb die Erfassung von beiden, einem Bewegungsvektor zwischen nacheinanderfolgenden geradzahligen Teilbildern und einem Bewegungsvektor zwischen nacheinanderfolgenden ungeradzahligen Teilbilern umfaßt,
- einer Bildverschiebung-Korrektureinrichtung, um die Bildverschiebung der Bildinformation auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung der Bild- Verschiebeausmaß-Erfassungseinrichtung zu korrigieren und die korrekte Bildinformation auszugeben, und
- einer Videosignal-Umsetzeinrichtung, um die korrekte von der Bildverschiebungs-Korrektureinrichtung ausgegebene Bildinformation in ein Videosignal mit nacheinanderfolgenden geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern umzusetzen.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel weist eine Bildaufnehmereinrichtung zum Ausgeben von Bildinformationen SYO, SYE, SR-YO, SR-Ye, SB-YO, SB-YE eines Vollbilds mit einer Periode von einem Teilbild, eine Bildverschiebung-Ausmaßerfassungseinrichtung, um ein Ausmaß einer Bildverschiebung auf der Grundlage der Bildinformationen SYO, SYE unter Verwendung einer Teilbildkorrelation der Bildinformation SYO, SYE zu erfassen, einer Bildverschiebung-Korrektureinrichtung, um die Bildverschiebung der Bildinformation SYO, SYE, SR-YO, SR-Ye, SB-YO, SB-YE zu korrigieren und auszugeben und einer Videosignal-Umsetzeinrichtung, um die von der Bildverschiebung-Korrektureinrichtung ausgegebenen Bildinformationen in Videosignale umzusetzen, die nacheinanderfolgend ungeradzahlige und geradzahlige Teilbilder mit einer Periode eines Teilbilds der Bildinformationen SYO, SYE, SR-YO, SR-Ye, SB-YO, SB-YE darstellen.
Das Ausmaß einer Bildverschiebung ist mit hoher Genauigkeit durch deren Erfassung auf der Grundlage von Bildinformationen SYO, SYE, SR-YO, SR-Ye, SB-YO, SB-YE von einem Vollbild, das nacheinanderfolgende Teilbilder aufweist, erfaßbar.
Weiterhin wird die Bildverschiebung der Bildinformationen SYO, SYE, SR-YO, SR-Ye, SB-YO, SB-YE eines Vollbildes, das nacheinanderfolgende Teilbilder aufweist, korrigiert und dann in Videosignale umgewandelt, die nacheinanderfolgende ungeradzahlige und geradzahlige Teilbilder von Bildinformationen SYO, SYE, SR-YO, SR-Ye, SB-YO, SB-YE darstellt. Auf diese Weise ist die Bildverschiebung korrigierbar, während eine Verschlechterung der Bildqualität wirkungsvoll verhindert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die dazugehörenden Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und bei denen:
Figur 1 ein Blockschaltbild ist, das eine bekannte Fernsehkamera darstellt,
Figur 2 eine graphische Darstellung einer Aufnahmeeinrichtung ist,
Figur 3 und 4 eine graphische Darstellung ist, um Bildverschiebungskorrekturen mittels Parallelversetzung darzustellen,
Figur 5A bis 5C graphische Darstellungen sind, um Bildverschiebungskorrekturen durch Bildvergrößerung darzustellen,
Figur 6 ein Blockschaltbild ist, das ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Kamera darstellt, das einen Videobandrekorder beinhaltet,
Figur 7 eine graphische Darstellung von Bildaufnahmesignalen ist,
Figur 8 und 9 graphische Darstellungen sind, um die Erfassung eine Bildverschiebungskorrektur darzustellen,
Figur 10 eine graphische Darstellung ist, um die Bildverschiebungskorrektur darzustellen und
Figur 11 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels ist.
Bezugnehmend auf Figur 6 beinhaltet eine Kamera 50 einen Videobandrekorder, und ein Bild ist von einer CCD-Halbleiterbildeinrichtung 52 aufgenommen. In der CCD-Einrichtung 52 werden Ladungen, die in jedem der Lichtempfangselemente einer Bildaufnahmeeinheit 6 gespeichert werden, in Abhängigkeit von einem Bezugssignal, das von einer Bezugssignal- Erzeugungseinrichtung 54 ausgegeben wird, an eine Kamera- Verarbeitungsschaltung 60 über Wiederstandschaltungen 56 und 58 ausgegeben.
Die Wiederstandsschaltung 56 liest Ladungen, die in ungeradzahlig nummerierten Lichtempfangselementen in vertikal nacheinanderfolgenden Lichtempfangselementen angesammelt sind ein und gibt sie aus, wogegen die Wiederstandsschaltung 58 Ladungen liest, die in geradzahlig nummerierten Lichtempfangselementen angesammelt sind.
Folglich sind, wie in Figur 7 dargestellt ist, aufgenommene Bildsignale von geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern (wie durch die durchgezogenen und unterbrochenen Linien dargestellt ist) über Widerstandsschaltungen 56 und 58 jeweils erhalten.
In der CCD-Einrichtung 52 wird der Betrieb auf die Bezugssignale von der Bezugssignal-Erzeugungsschaltung 54 hin ausgeführt, und dadurch aufgenommene Signale SS, die mit einer Periode von 1/60 Sekunde wiederholt vorgesehen werden (das ist eine Teilbildperiode eines NTSC-Zeilensprung- Videosignales), werden über die Widerstandsschaltungen 56 und 58 ausgegeben. Die aufgenommenen Bildsignale, die in der Folge des Zeilensprungs nacheinanderfolgen, können daher beispielsweise durch das Lesen in Ausgangssignale der Widerstandsschaltungen 56 und 58 mit der Periode von 1/60 Sekunde verarbeitet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel bildet die CCD-Einrichtung 52 somit eine Bildaufnahmeeinrichtung, die ein Vollbild aus Bildinformationen mit einer Teilbildperiode wiederholt ausgibt.
Die Verarbeitungsschaltung 60 führt gleichzeitig eine Parallelverarbeitung von Ausgangssignalen der Widerstandschaltungen 56 und 58 aus, und dadurch werden Helligkeitssignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE, und SB-YO und SB-YE von geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern wiederholt mit einer Periode von 1/60 Sekunde ausgegeben. Eine Bildverschiebung- Korrekturschaltung 62 akzeptiert Helligkeitssignale SYO und SYE von geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern, um Bewegungsvektoren zu erfassen.
Insbesondere bei der Bildverschiebung-Korrekturschaltung 62 werden die Helligkeitssignale SYO und SYE einer Merkmalspunkt-Gewinnungsschaltung 64 einer Korrekturausmaß-Erfassungsschaltung 63 zugeführt. Die Merkmalspunkt- Gewinnungsschaltung 64 erfaßt Kanten eines aufgenommenen Bildes mittels Differenzierung der Helligkeitssignale SYO und SYE und stellt Merkmalspunkte auf den Kanten mit vorbestimmten Abständen ein.
Weiterhin speichert die Merkmalspunkt-Gewinnungsschaltung 64 die Bilddaten der Merkmalspunkte in einer Vertretungspunkt-Speicherschaltung 66. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Bewegungsvektoren mit Bezug auf die Merkmalspunkte erfaßt.
Weiterhin gibt die Merkmalspunkt-Gewinnungsschaltung 64 Helligkeitssignale SYO und SYE an eine Teilbild-Korrelationsschaltung 68 aus, nachdem die Einstellung der Merkmalspunkte beendet ist aus. Die Vertretungspunkt- Speicherschaltung 66 verzögert die Bilddaten der Merkmalspunkte mit einer Periode von 1/60 Sekunde und gibt sie zusammen mit Koordinatendaten davon an die Teilbild-Korrelationsschaltung 68 aus. Die Teilbild- Korrelationsschaltung 68 stellt einen Bewegungsvektor-Erfassungsbereich auf der Grundlage der Koordinatendaten von der Vertretungspunkt- Speicherschaltung 66 ein und bestimmt damit einen Bewegungsvektor- Erfassungsbereich um Merkmalspunkte herum, die der vorangegangenen Periode eingestellt sind (das sind Merkmalspunkte, die um Helligkeitssignale SYO und SYE herum eingestellt sind, die in der vorangegangenen Periode mit 1/60 Sekunde eingegeben sind).
Weiterhin subtrahiert die Teilbild-Korrelationsschaltung 68 innerhalb des Bewegungsvektor-Erfassungsbereichs nacheinanderfolgend Bilddaten innerhalb des Bewegungsvektor-Erfassungsbereichs von den Bilddaten der Merkmalspunkte der vorangegangenen Periode und gibt das Ergebnis der Subtraktion an eine Zwischenteilbild-Sammeladierschaltung 70 aus.
Auf diese Weise werden von der Teilbild-Korrelationsschaltung 68 das Bild, das aus Helligkeitssignalen SYO und SYE der vorangegangenen Periode aufgebaut ist, nacheinanderfolgend mit einer Einheit eines Pixels in der horizontalen und vertikalen Richtung verschoben, und damit werden Differenzdaten von Merkmalspunkten zwischen dem Bild und einem anderen Bild, das aus Helligkeitssignalen SYO und SYE der nachfolgenden Periode gebildet ist, nacheinanderfolgend erzielt.
Die Zwischenteilbild-Sammeladdierschaltung 70 leitet einen Absolutwert von eingegebenen Differenzdaten ab und der Absolutwert wird für jede Verschiebestellung eines Merkmalspunktes gesammelt.
Eine Bewegungsvektor-Gültigkeitsentscheidungsschaltung 72 erfaßt einen Minimalwert aus der gesammelten Summe des Absolutwertes, der in der Zwischenteilbild-Sammeladdierschaltung 70 erfaßt ist. Die Bewegungsvektor- Gültigkeitsentscheidungsschaltung 72 berechnet weiterhin gesammelte Summen in der Nähe der Minimalwerte und diese gesammelten Summen werden mittels einer Kurve zweiten Grades angenähert, um einen Minimalwert zu erfassen. Somit werden Bewegungsvektoren mit einer Genauigkeit erfaßt, die geringer als eine Pixeleinheit ist.
Insbesondere ein verschobenes Bild kann mit einem Bild der vorangegangenen Periode durch Versetzen des verschobenen Bildes um das Ausmaß der Verschiebung in Übereinstimmung gebracht werden. Falls eine Absolutsumme von allen Differenzdaten durch nacheinanderfolgende Bewegung des Bildes erhalten ist, wird demgemäß der Minimalwert der Differenzdaten von jedem Bildpunkt in einer Lage erhalten, in der das Bild um das Ausmaß der Bildverschiebung versetzt ist.
Das bedeutet, daß das Ausmaß der Bildverschiebung durch Erfassung des Minimalwertes des gesammelten Wertes erfaßbar ist. Auch wenn der Hintergrund sich beispielsweise leicht innerhalb eines Sichtwinkels ändert, ist es möglich das Ausmaß der Bildverschiebung zu erfassen.
Die Bewegungsvektor-Gültigkeitentscheidungsschaltung 72 erfaßt weiterhin gesammelte Summen in der Nähe des erfaßten Minimalwertes und entscheidet damit die Gültigkeit des erfaßten Bewegungsvektors. Das bedeutet, daß in dem Fall, in dem gesammelte Summen schnell abnehmen, entschieden ist, daß der Bewegungsvektor und die Bildverschiebung gleich sind, da Merkmalspunkte auf die Kanten gesetzt sind.
In dem Fall, daß lokale Minima bestehen, die mit einer geringen Abnahme in den gesammelten Summen im Wesentlichen gleich dem Minimum der gesammelten Summen sind, ist andererseits der erfaßte Bewegungsvektor und die Bildverschiebung im Ausmaß nicht gleich. Demgemäß führt die Bewegungsvektor-Gültigkeitsentscheidungsschaltung 72 mittels einer Erfassung gesammelter Summen in der Nähe des erfaßten Minimum eine Entscheidung durch, ob der erfaßte Bewegungsvektor im Ausmaß gleich der Bildverschiebung ist oder nicht. Wenn die Bewegungsvektor- Gültigkeitsentscheidungsschaltung 72 entscheidet, daß sie nicht gleich sind, gibt sie das Ausmaß der zuvor erfaßten Bildverschiebung sofort aus.
Wenn dagegen sie entschieden hat, daß der erfaßte Bewegungsvektor gleich einem Ausmaß der Bildverschiebung ist, wird dagegen der erfaßte Bewegungsvektor als Ausmaß der Bildverschiebung ausgegeben.
Auf diese Weise wird ein Vollbild einer Bildinformation mit einer Periode eines Teilbildes wiederholt gelesen und ein Bewegungsvektor wird auf der Grundlage der Bildinformation erfaßt. Das Ausmaß der Bildverschiebung ist mit hoher Genauigkeit erfaßbar, wie sich im Vergleich mit einem bekannten Verfahren ergibt, bei dem ein Bewegungsvektor unter Verwendung einer Vollbildkorrelation erfaßt wird.
Insbesondere in dem Fall, in dem die Bewegungsvektoren, wie in Figur 8 dargestellt ist, aus Zeilensprung-Helligkeitsignalen erfaßt sind, wird ein Bild von einem Objekt, das zu vergleichen ist, nur mit einer Periode von nur 1/30 Sekunde erhalten.
In einem Fall, in dem Bewegungsvektoren gemäß einem Vollbild einer Bildinformation wie in diesem Ausführungsbeispiel erfaßt werden, werden sie demgemäß nur mit der Periode von 1/30 Sekunde erfaßt und somit ist die Korrekturgenauigkeit in einem Fall verschlechtert, daß die Bildverschiebungskorrektur auf der Grundlage der Bewegungsvektoren durchgeführt ist.
In einem Fall, bei dem, wie in diesem Ausführungsbeispiel, die Bewegungsvektoren jeweils zwischen geradzahligen Teilbildern und zwischen ungeradzahligen Teilbildern mit einer Periode von 1/60 Sekunde erfaßt sind, werden Bewegungsvektoren V1 und V2 demgegenüber auf der Grundlage von Bildinformationen eines Teilbildes erfaßt, und demgemäß ist die Erfassungsgenauigkeit verschlechtert.
Wie in Figur 9 dargestellt ist, sind Bewegungsvektoren V1, V2,... mit einer Periode von 1/60 Sekunde auf der Grundlage von einem Vollbild aus Bildinformationen durch wiederholtes Lesen aus dem einem Vollbild aus Bildinformationen mit einer Periode von einem Teilbild erfaßbar, um die Bewegungsvektoren zu erfassen, und demgemäß sind die Bewegungsvektoren V1, V2,... mit hoher Genauigkeit erfaßbar, so daß das Ausmaß der Bildverschiebung mit hoher Genauigkeit erfaßbar ist.
Eine Versetzungs-Betriebsschaltung 74 verzögert Ausgangsdaten davon um eine Teilbildperiode und subtrahiert sie von Ausgangsdaten der Bewegungsvektor- Gültigkeitsentscheidungssschaltung 72, um die resultierenden Daten auszugeben, und damit wird die Korrektur der Bildverschiebung bewirkt.
Insbesondere das Ausmaß der aus einem Bewegungsvektor unter Bezug auf ein Bild eines vorhergehenden Teilbildes berechneten Bildverschiebung, wird in eine Versetzung unter Bezug auf ein vorbestimmtes Bezugsteilbild umgewandelt, und damit wird die Bildverschiebung durch Korrigieren des aufgenommenen Bildes gemäß der Versetzung korrigiert.
Auf der Grundlage der Ausgangsdaten der Versetzungs-Betriebsschaltung 74 bildet eine Adressen-Erzeugungsschaltung 76 Adressdaten für eine Video- Speicherschaltung 78 und Steuerdaten für eine Interpolationsschaltung 80, und damit wird die Bildverschiebung des aufgenommenen Bildes gemäß der Ausgangsdaten der Versetzungs-Betriebsschaltung 74 korrigiert.
Bei diesem Ereignis beginnt die Adress-Erzeugungsschaltung 76 den Bildverschiebung-Korrekturbetrieb, wenn ein Bildverschiebung- Korrekturbetriebsteil 76 A auf einer Betriebsplatte eingeschaltet ist.
Wenn ein zweites Betriebsteil 76B auf der Betriebsplatte ausgeschaltet ist, ist die Bildverschiebung-Korrektur nur durch Parallelübersetzung durchgeführt, wogegen die Bildverschiebung-Korrektur durch Vergrößerung des Bildes zusätzlich zur Parallelübersetzung ausgeführt wird, wenn das zweite Betriebsteil 76B eingeschaltet ist.
Bei der Video-Speicherschaltung 78 werden Helligkeitssignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE, und SB-YO und SB-YE, die über eine Verzögerungsschaltung 82 zugeführt werden, nacheinanderfolgend gespeichert und werden gemäß den Adressdaten von der Adress-Erzeugungsschaltung 76 nacheinanderfolgend ausgegeben.
Bei diesem Ereignis gibt die Video-Speicherschaltung 78 nacheinanderfolgend ein Vollbild aus nacheinanderfolgenden Bildinformationen mit einer Periode eines Teilbildes aus, und damit wird die Bildverschiebung mit einer Einheit von einer Zeile korrigiert.
Insbesondere, wie in Figur 10 dargestellt ist, wird die Bildverschiebung mit einer Einheit von einer Zeile durch nacheinanderfolgendes Zuführen von Helligkeitsignalen SYO und SYE und Farbsignalen SR-YO und SR-YE, und SB-YO und SB-YE aus den Zeilen yn, yn+256, yn+1, yn+257,... mit einer Zeitgebung der Zeilen yn+256, yn+1, yn+257,... korrigiert.
Die Video-Speicherschaltung 78 führt hier Helligkeits- und Farbsignale, die in der Folge ohne Zeilensprung mit einer Periode von 1/60 Sekunde wiederholt werden, zu, wobei in diese Signale Helligkeitsignale SYE und Farbsignale SR-YE und SB-YE und ein Helligkeitssignal SYO und Farbsignale SR-YO und SB-YO umgesetzt sind, wobei die Helligkeitssignale SYE und Farbsignale SR-YE und SB-YE durch Wiederholen von Bildinformationen aus geradzahligen Teilbildern mit einer Periode von 1/60 Sekunde gebildet sind und die Helligkeitssignale SYO und Farbsignale SR-YO und SB-YO durch Wiederholen von Bildinformationen aus ungeradzahligen Teilbildern mit einer Periode von 1/60 Sekunde gebildet sind.
Die Interpolationsschaltung 80 enthält andererseits eine Interpolationsschaltung, die dieselbe Anordnung wie die bekannte Vertikal- Interpolationsschaltung 20 und Horizontal-Interpolationsschaltung 22 (Figur 1) aufweist, jedoch mit der doppelten Frequenz arbeitet, und wobei die Bildverschiebung-Korrektur mit einer Einheit kleiner als eine Zeile durch Interpolieren der Helligkeits- und Farbsignale aus der Video- Speicherschaltung durchgeführt wird.
In dem Fall, in dem eine Bildverschiebung-Korrektur mit einer Bildverschiebung aus Zeilensprungsignalen ausgeführt wird, wird, anders als bei einer Interpolation, allgemein keine Korrektur mit einer kleineren Einheit als zwei Zeilen bewirkt. Andererseits wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Vollbild von Bildinformationen mit einer Periode von einem Teilbild wiederholt und damit ist eine Korrektur mit einer kleineren Einheit als eine Zeile durch Interpolation erzielbar, so daß eine Verschlechterung der Vertikalauflösung wirkungsvoll verhinderbar ist.
Weiterhin ist bei diesem Ereignis das Korrekturausmaß mit hoher Genauigkeit durch Erfassen des Bildverschiebung-Korrekturausmaßes auf der Grundlage von einem Vollbild aus Bildinformationen, die mit einer Periode von einem Teilbild wiederholt wird, erfaßbar, und eine Bildverschiebung- Korrektur ist mit hoher Genauigkeit durch ihre Ausführung auf der Grundlage des Korrekturausmaß durchführbar.
Weiterhin ist eine Umkehr der Vertikalbeziehung von Zeilen durch Bildverschiebung-Korrektur eines Vollbilds aus Bildinformationen, die mit einer Periode eines Teilbilds wiederholt werden, wirkungsvoll verhinderbar, und damit ist eine Verschlechterung der Bildqualität wirkungsvoll verhindert.
Eine Zeilensprung-Umsetzschaltung 84 wandelt temporär Helligkeitsignale und Farbsignale, die in der Folge ohne Zeilensprung mit einer Periode von 1/60 Sekunde wiederholt werden, in Helligkeitsignale und Farbsignale durch temporäres Speichern der Signale in einer Speicherschaltung und deren Ausgabe danach um.
Ein Chroma-Kodierer 86 moduliert und wandelt Farbsignale in Chroma-Signale um.
Eine Aufzeichnungssignal-Erzeugungsschaltung 88 führt eine Frequenzmodulation der Helligkeitssignale genauso wie eine Niederfrequenzumsetzung der Chroma-Signale durch, um damit die Helligkeits- und Farbsignale in Aufzeichnungssignale umzusetzen, die dann an einen Magnetkopf 92 über eine Aufzeichnungssignal-Verstärkerschaltung 90 ausgegeben werden. Die Videosignale, die einer Bildverschiebung-Korrektur unterzogen sind, können somit auf einem Magnetband 94 aufgezeichnet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Merkmalspunkt-Gewinnungsschaltung 64, die Vertretungspunkt-Speicherschaltung 66, die Teilbild- Korrelationsschaltung 68, die Zwischenteilbild-Sammeladierschaltung 70 und die Bewegungsvektor-Gültigkeitsentscheidungsschaltung 72 eine Bildverschiebungsausmaß-Erfassungsschaltung, um das Ausmaß einer Bildverschiebung unter Verwendung der Teilbildkorrelation von Bildinformationen auf der Grundlage eines Vollbildes von nacheinanderfolgenden Bildinformationen in einer Periode eines Teilbildes zu erfassen. Andererseits bilden die Versetzungs-Betriebsschaltung 74, die Adress-Erzeugungsschaltung 76, die Video-Speicherschaltung 78 und die Interpolationsschaltung 80 eine Korrekturschaltung, um die Bildverschiebung der Bildinformationen durch Parallelübersetzung und durch Bildvergrößerung der Bildinformationen zu korrigieren, um das sich ergebende Bild zuzuführen.
Eine Zeilensprung-Umsetzschaltung 84 bildet eine Videosignal- Syntheseschaltung, um die Bildinformationen von der Korrekturschaltung in Videosignale umzusetzen, die für nacheinanderfolgende ungeradzahlige und geradzahlige Teilbilder mit einer Periode eines Teilbildes der Bildinformationen stehen.
Bei einer solchen Anordnung werden aufgenommene Signale SS, die für ein Vollbild aus nacheinanderfolgenden Bildinformationen mit einer Periode eines Teilbildes stehen, über die Bildaufnahmeeinrichtung 52 erhalten und die aufgenommenen Signale SS werden in Helligkeitssignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE und SB-YO und SB-YE in der Verarbeitungsschaltung 60 umgesetzt.
Die Helligkeitssignale SYO und SYE aus diesen Signalen werden einer Kantengewinnung in der Merkmalspunkt-Gewinnungsschaltung 64 unterzogen und Vertretungspunkte werden auf die erfaßten Kannten gesetzt.
Weiterhin werden Differenzdaten der Helligkeitssignale SYO und SYE nacheinanderfolgend um die Vertretungspunkte als Zentren mittels der Teilbild-Korrelationsschaltung 68 vorgesehen, und dadurch werden mittels der Zwischenteilbild-Sammeladierschaltung 70 und der Bewegungsvektor- Gültigkeitsentscheidungsschaltung 72 Bewegungsvektoren erfaßt, so daß das Ausmaß jeder Bildverschiebung erfaßt ist.
Das Ausmaß einer Bildverschiebung ist mit hoher Genauigkeit durch seine Erfassung auf der Grundlage von Helligkeitssignalen SYO und SYE erfaßbar, die ein Vollbild nacheinanderfolgender Bildinformationen mit einer Periode eines Teilbildes darstellen.
Demgemäß ist die Bildverschiebung-Korrektur mit hoher Genauigkeit durch durchführen einer Bildverschiebung-Korrektur auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung durchführbar, und dadurch ist die Verschlechterung der Bildqualität wirkungsvoll verhinderbar.
Das erfaßte Ausmaß der Bildverschiebungs-Korrektur wird einer Adress- Erzeugungsschaltung 76 zugeführt, in der gemäß dem Korrekturausmaß Adressdaten und Steuerdaten der Interpolationsschaltung 80 gebildet sind.
Die Helligkeitsignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE und SB-YO und SB-YE, die in der Video-Speicherschaltung 78 temporär gespeichert sind, werden, nachdem die Signale der Bildverschiebung-Korrektur mit einer Einheit von einer Zeile in der Vertikalabtastrichtung und mit einer Einheit von einem Pixel in der horizontalen Richtung unterzogen wurden, ausgegeben und dann in ein Vollbild aus nacheinanderfolgenden Bildinformationen mit einer Periode von einem Teilbild umgesetzt.
Die Bildinformationen von der Video-Speicherschaltung 78 werden einer Bildverschiebung-Korrektur mit einer Genauigkeit von einer kleineren Einheit als ein Pixel und einer Zeile in der Interpolationsschaltung 80 in horizontaler und vertikaler Abtastrichtung unterzogen und wird dann in der Zeilensprung-Umsetzschaltung 84 in Zeilensprung-Videosignale umgesetzt.
Die Helligkeitsignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE und SB-YO und SB-YE, die ein Vollbild nacheinanderfolgender Bildinformationen mit einer Periode eines Teilbildes darstellen, werden einer Bildverschiebung- Korrektur unterzogen und dann in der Zeilensprung-Umsetzschaltung 84 in Zeilensprung-Videosignale umgesetzt. Die Bildverschiebung-Korrektur ist somit ohne Verschlechterung der Bildqualität durchführbar.
Das Ausmaß einer Bildverschiebung wird somit auf der Grundlage von Helligkeitssignalen SYO und SYE erfaßt, die ein Vollbild nacheinanderfolgender Bildinformationen mit einer Periode von einem Teilbild darstellen. Die Helligkeitssignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE und SB-YO und SB-YE, die ein Vollbild nacheinanderfolgender Bildinformationen mit einer Periode eines Teilbildes darstellen, werden einer Bildverschiebung-Korrektur unterzogen und dann in der Zeilensprung- Umsetzschaltung in Zeilensprung-Videosignale umgesetzt. Auf diese Weise ist die Bildverschiebung-Korrektur mit hoher Genauigkeit durchführbar, wobei die Verschlechterung der Bildqualität wirkungsvoll verhindert ist.

Zweite Ausführungsbeispiel

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 11, bei dem eine Kamera 95 vorgesehen ist, die einen Videobandrekorder beinhaltet, wird eine Bildverschiebung-Korrektur anstelle der Video-Speicherschaltung 78 angenähert durch Zeitgebungssteuerung der Bildaufnahmeeinrichtung 52 durchgeführt.
Insbesondere in der Kamera 95 erfaßt eine Korrektur-Erfassungsschaltung 96 das Ausmaß der Bildverschiebung durch Verwendung eine dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Technik und erfaßt dann ein Bildverschiebung-Korrekturausmaß durch Integration des Erfassungsergebnis.
Gemäß dem Erfassungsergebnis führt die Korrektur-Erfassungsschaltung 96 ein Steuersignal einer Steuerschaltung 97 zu und dadurch ist die Zeitgebung der Bildaufnahmeeinrichtung 52 gesteuert, so daß eine Bildverschiebung mit einer Einheit von einem Pixel in der horizontalen Abtastrichtung und mit einer Einheit von einer Zeile in der vertikalen Abtastrichtung korrigiert ist.
Entsprechend der Interpolationsschaltung 80 korrigiert andererseits eine Interpolationsschaltung 98 die Bildverschiebung der Helligkeitssignale SYO und SYE und Farbsignale SR-YO und SR-YE und SB-YO und SB-YE, die nacheinanderfolgend eingegeben sind, mit einer Einheit kleiner als einem Pixel und einer Zeile jeweils in der horizontalen und vertikalen Richtung.
Mit dem Ausführungsbeispiel nach Figur 11 ist die Bildverschiebung- Korrektur mit einem einfachem Aufbau durch das Durchführen der Bildverschiebung-Korrektur durch Steuern der Zeitgebung der Bildaufnahmeeinrichtung 52, anstelle der Video-Speicherschaltung, durchführbar, wobei wirkungsvoll eine Verschlechterung der Bildqualität verhindert ist.

Andere Ausführungsbeispiel

Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen wird ein Bild eines Objekts durch Verwendung einer CCD-Halbleiter-Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und ist weitgehend auf verschiedene Bildaufnahmeeinrichtungen anwendbar.
Weiterhin ist in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, daß die Erfindung auf eine Kamera, die einen Videobandrekorder beinhaltet angewendet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann beispielsweise auf eine Fernsehkamera angewendet werden, die keinen Videobandrekorder beinhaltet.

Claims

1. Videokamera mit:

- einer Bildaufnahmeeinrichtung (52, 54), die vertikal nacheinanderfolgende Lichtempfangselemente (6) und eine Einrichtung (54, 56, 58) zum Abtasten der Elemente aufweist, um somit nacheinanderfolgende Vollbilder von Bildinformationen zu erzeugen, wobei jedes der Vollbilder ein geradzahliges Teilbild, das von geradzahlig numerierten vertikal nacheinanderfolgenden der Elemente erzeugt wird, und ein ungeradzahliges Teilbild aufweist, das von ungeradzahlig numerierten vertikal nacheinanderfolgenden der Elemente erzeugt wird, und wobei das Abtasten der Elemente mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, daß jedes Vollbild mit einer Teilbildperiode erzeugt wird,

- einer Einrichtung (60) zum Ableiten eines jeweiligen Helligkeitssignales (SYE, SYO) von jedem der geradzahligen und ungeradzahligen Teilbilder,

- einer Einzelbild-Verschiebeausmaß-Erfassungseinrichtung (64, 66, 68, 70, 72), die auf Helligkeitssignale (SYE, SYO) sowohl der geradzahligen als auch der ungeradzahligen Teilbilder reagiert, um das Ausmaß der Bildverschiebung durch die Verwendung einer Teilbildkorrelation der Bildinformation zu erfassen, wobei der Erfassungsbetrieb die Erfassung von sowohl einem Bewegungsvektor (V2) zwischen nacheinanderfolgenden geradzahligen Teilbildern als auch einem Bewegungsvektor (V1) zwischen nacheinanderfolgenden ungeradzahligen Teilbildern umfaßt,

- einer Bildverschiebungs-Korrektureinrichtung (74, 76, 78, 80), um die Bildverschiebung der Bildinformation auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung der Bild-Verbiebeausmaß- Erfassungseinrichtung (64, 66, 68, 70, 72) zu korrigieren und die korrigierte Bildinformation auszugeben, und

- einer Videosignal-Umwandlungseinrichtung (84), um die korrigierte von der Bildverschiebungs- Korrektureinrichtung (74, 76, 78, 80) ausgegebene Bildinformation in ein Videosignal mit nacheinanderfolgenden geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern umzuwandeln.

2. Kamera nach Anspruch 1, bei der die Bildverschiebungs-Korrektureinrichtung (74, 76, 78, 80) das Bild der Bildinformation zum Korrigieren der Bildverschiebung parallel übersetzt und vergrößert.

3. Kamera nach Anspruch 1, bei dem die Bildverschiebungs-Korrektureinrichtung (74, 76, 78, 80) einen Speicher (78) aufweist, wobei die Bildinformation in dem Speicher (78) gespeichert ist und aus dem Speicher (78) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Bild- Verschiebeausmaß-Erfassungseinrichtung (64, 66, 68, 70, 71) ausgelesen wird, wodurch die Bildverschiebung korrigiert wird.

4. Kamera nach Anspruch 1, bei der die Bildverschiebungs-Korrektureinrichtung (74, 76, 78, 80) eine Einrichtung zum Steuern der Zeitgebung der Bildinformationsausgabe von der Bildaufnahmeeinrichtung (52, 54) in Abhängigkeit des Ausgangssignales der Bild- Verschiebeausmaß-Erfassungseinrichtung (64, 66, 68, 70, 72), aufweist.

5. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bildaufnahmeeinrichtung (52, 54) eine CCD-Einrichtung bzw. ladungsgekoppelte Einrichtung ist.

6. Kamera nach Anspruch 4, bei der die Bildverschiebungs-Korrektureinrichtung (74, 76, 78, 80) die Ausgangssignale der Bild-Verschiebeausmaß-Erfassungseinrichtung (64, 66, 68, 70, 72) integriert.

7. Kamera nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Einrichtung (92, 94) aufweist, um das Videosignal aufzuzeichnen oder wiederzugeben.