FR2608881A1 - Procede et circuit de reglage automatique de la luminosite d'une camera de television - Google Patents
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Abstract
A) PROCEDE ET CIRCUIT DE REGLAGE AUTOMATIQUE DE LA LUMINOSITE D'UNE CAMERA DE TELEVISION. B) PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'A PARTIR DU SIGNAL VIDEO DE L'ENSEMBLE DU CHAMP IMAGE, ON EXTRAIT LES VIDEOS CORRESPONDANT A UNE SUBDIVISION DE CE CHAMP IMAGE EN PLUSIEURS CHAMPS PARTIELS (A.....1, ET ON MESURE LES SIGNAUX VIDEO ET EN CE QUE LE CIRCUIT POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE COMPREND UN NOMBRE DE COMMUTATEURS ELECTRONIQUES 16A...16I COMMANDES, NOMBRE QUI CORRESPOND A CELUI DES CHAMPS IMAGES PARTIELS A...I ET QUI RECOIVENT CHAQUE FOIS EN ENTREE LE SIGNAL VIDEO DU CHAMP IMAGE D'ENSEMBLE, LES SORTIES ETANT RELIEES RESPECTIVEMENT A UN DETECTEUR DE CHAMP DE MESURE 18A....18I, LES SORTIES DES DETECTEURS DE CHAMP DE MESURE 18A...18I ETANT RELIEES A UNE MEMOIRE INTERMEDIAIRE 19A...19I DONT LES SORTIES ELLES-MEMES RELIEES A UN MULTIPLEXEUR CADENCE 21.
Description
Procédé et circuit de réglage automatique de la luminosité
d'une caméra de télévision."
La présente invention concerne un procédé de réglage automatique de la luminosité d'une camera de télévision à l'aide d'une tension de réglage dérivée du
signal vidéo pour régler le diaphragme.
Jusqu'à présent, dans les caméras de télévision on dérive la tension de réglage du diaphragme à partir du signal vidéo en effectuant une mesure de la valeur
maximale ou de la valeur moyenne. Or, il arrive fréquem-
ment que des parties claires soient surexposées devant un fond sombre et que des parties foncées ne puissent
se connattre suffisamment par rapport à un fond clair.
I1 est connu pour éviter cet inconvénient d'ex-
traire les signaux vidéos d'un extrait d'images déter-
miné dans l'ensemble du signal vidéo (ce procédé est appelé ci-après "procédé de mesure ponctuelle") et -de dériver les signaux de luminosité à partir des signaux vidéos de l'extrait d'images; ainsi on utilise seulement ces signaux de luminosité pour former une grandeur de
réglage de l'installation de commande de diaphragme.
Toutefois, il peut arriver en pratique que précisément la zone d'un extrait d'image se trouve sur un fond très clair qui est alors utilisé pour régler l'installation de commande du diaphragme, ce qui se traduit forcément par un éclairage défectueux. Dans ce cas, on obtient un réglage optimum du diaphragme qu'en mesurant le signal vidéo correspondant au motif objet de la prise de vue et s'il n'y a pas de variations locales de ce motif. C'est pourquoi pour améliorer la régulation du diaphragme on connait déjà les procédés de mesure et d'exploitation dans lesquels la partie moyenne du champ image participe plus fortement à la formation de la tension de réglage après l'exploitation de la mesure, que les deux bords extérieurs à droite et
à gauche et le cas échéant le bord supérieur.
Ce procédé appelé ci-après mesure intégrale
de teinte moyenne repose sur la considération selon la-
quelle le motif principal se trouve en majorité au milieu de l'image et que dans la partie supérieure de l'image il n'y a pas en général d'éléments importants de l'image (par exemple il n'y a que le ciel). Dans ce cas on peut toutefois avoir également des modifications de diaphragme si des motifs clairs se déplacent dans la partie plus fortement exploitée. Dans de tels procédés de mesure connue, telle que la mesure ponctuelle et la mesure intégrale de teinte moyenne, on compare les
grandeurs de mesure respective à une grandeur de réfé-
rence réglée au préalable, puis on modifie le réglage du diaphragme jusqu'à ce que les deux grandeurs soient égales. Il est en outre connu selon DE-31 29 356 C2 une commande automatique de la luminosité d'une caméra de télévision; dans cette commande les signaux vidéos d'un champ image d'ensemble sont subdivisés en plusieurs champs images partiels à la manière d'une subdivision dans le temps. Puis on peut extraire des signaux vidéos d'un champ image partiel et les utiliser pour former la tension de réglage commandant la luminosité. Cette façon de procéder présente toutefois l'inconvénient que le conducteur de la caméra doit lui- même sélectionner et éliminer le champ partiel image le plus avantageux pour commander la luminosité. Un autre inconvénient de ce procédé est que les champs images partiels se composent de bandes images horizontales (adjacentes), si bien que des éléments images sans importance peuvent entraîner une commande non précise de la luminosité. La présente invention a ainsi pour but de créer un procédé du type ci-dessus permettant d'assurer un réglage optimum de l'éclairage en particulier dans le cas de motifs riches en contraste et en points très
lumineux.
A cet effet l'invention concerne un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce qu'à partir du signal vidéo de l'ensemble du champ image, on extrait les signaux vidéos correspondant à une subdivision de champ image en plusieurs champs partiels et on mesure les signaux vidéos, les grandeurs de mesure étant utilisés après exploitation et comparaison des grandeurs de référence prédéterminées
pour fournir la tension de réglage.
L'invention concerne également un circuit pour
la mise en oeuvre de ce procédé, ce circuit étant carac-
térisé par un nombre de commutateurs électroniques commandés, nombre qui correspond à celui des champs images partiels et qui reçoivent chaque fois en entrée le signal vidéo du champ image d'ensemble, les sorties étant reliées respectivement à un détecteur de champ de mesure, les sorties des détecteurs de champ de mesure étant reliées à une mémoire intermédiaire dont les sorties sont elles-mêmes reliées par un multiplexeur cadencé correspondant et un convertisseur analogique/ numérique aux entrées d'un calculateur, les sorties du calculateur étant reliées par un convertisseur numérique! analogique au circuit d'asservissement pour traiter la tension de réglage du diaphragme et en ce que la sortie de signalisation de retour du circuit d'asservissement est relié par un autre convertisseur analogique/numérique
aux autres entrées du calculateur.
Le procédé selon l'invention offre l'avantage de n'utiliser pour le réglage de la luminosité que des zones d'images donnant la tension de réglage ce qui assure par une sélection optimale des champs d'images, une
bonne reconnaissance des détails.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les signaux vidéos des différents champs images partiels sont mesurés quand à l'amplitude de réglage et à la dynamioue Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'amplitude de réglage est déterminée en formant la valeur moyenne et la dynamiquese détermine en formant le rapport entre la valeur maximale et la valeur moyenne des signaux vidéos. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les grandeurs de mesure dérivés des signaux vidéos des différents champs partiels images, sont utilisées avec
des pondérations par des grandeurs de pondération diffé-
rentes pour former la tension de réglage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, au début de la mise en route de la caméra, on utilise tout d'abord une mesure intégrale de teinte moyenne pour régler le diaphragme sur une grandeur correspondante, puis et
pendant la suite du fonctionnement de la caméra on effec-
tue l'exploitation constante des grandeurs de mesure pour choisir le mode de mesure utilisé pour donner la
tension de réglage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, en cas de modifications de la valeur moyenne des signaux vidéos dans plus d'un tiers du champ d'images d'ensemble des champs partiels d'images correspondant sur plus d'une graduation du diaphragme, on effectue une mesure intégrale
de teinte moyenne pour obtenir la tension de réglage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, en présence d'une valeur moyenne du signal vidéo dans le champ partiel central représentant plus de 85 % on effectue une mesure ponctuelle pour obtenir la tension
de réglage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, lorsque la valeur moyenne du signal vidéo dans plus d'un cinquième du champ image d'ensemble dans les champs partiels correspondant pour plus d'un quart de graduations du diaphragme, on effectue une mesure sélective de champ
pour obtenir la tension de réglage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention,
en exploitant tous les champs images partiels, on déter-
mine la plage de commande ainsi que la dynamique des dif-
férents champs partiels, et on compare ces signaux à une référence pondérée et en ce qu'avant de former la tension
de réglage on élimine les champs partiels dont les gran-
deurs de mesure n'atteignent pas une valeur minimale de
la dynamik qui représente une référence.
Suivant une caractéristique de l'invention, la valeur de référence pour régler le diaphragme est obtenue en fonction de la dynamique de chaque champ partiel non éliminé. Suivant une caractéristique de l'invention, on exploite les grandeurs de mesure et on forme la tension
de réglage à partir de celles-ci à l'aide d'un algoryth-
me réalisé dans un calculateur.
Suivant une caractéristique de l'invention, on génère plus d'un signal vidéo, à partir de ces signaux vidéos, on dérive chaque fois la valeur maximale par un mélange non additif et on poursuit le traitement sur ce
signal.
Suivant une caractéristique de l'invention, les sorties de plusieurs préamplificateurs de caméra sont
reliés respectivement à une entrée d'un circuit mélan-
geur non additionneur dont la sortie est reliée aux
entrées des commutateurs électroniques.
Un exemple de réalisation de l'invention est représenté dans les dessins et sera décrit de ianière plus détaillée ci-après. Ainsi:
- la figure 1 est un schéma-bloc d'une instal-
lation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion; - la figure la est un schéma de la répartition du champ d'ensemble de l'image en des champs partiels; - la figure 2 est un ordinogramme du procédé de
réglage de diaphragme selon l'invention.
La figure 1 montre le schéma bloc d'un exemple
de réalisation préférentiel d'une installation de régula-
tion de diaphragme faisant partie d'une camera de télé-
vision. La partie de prise de vue de la camera de télé-
vision se compose d'un objectif 1, d'un diaphragme en iris 2 et de diviseurs de faisceaux 3 qui divisent les faisceaux lumineux en trois valeurs de couleurs RCB; les convertisseurs optoélectroniques 4, 5, 6 par exemple des tubes récepteurs ou des capteurs à semi-conducteurs sont reliés de manière optique aux diviseurs de faisceaux. Les sorties de signaux des convertisseurs optoélectroniques 4, 5, 6 sont reliés à des pré-amplificateurs 7, 8, 9 dont les signaux sont fournis sur les bornes 11, 12, 13
pour les traitements ultérieurs comme cela est connu.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven-
tion les sorties des pré-amplificateurs 7, 8, 9 sont en outre reliées aux entrées d'un circuit mélangeur 14 non additionneur dans lequel on sélectionne respectivement la plus grande valeur des signaux d'entrée et on utilise pour dériver la tension de réglage. La sortie du circuit NAM 14 est par exemple appliquée aux entrées de neuf commutateurs électroniques 16a... 16 i dont le nombre correspond au nombre des champs images partiels selon
la figure la.
La figure la est une image d'ensemble d'un champ subdivisé par exemple en neuf champs de même dimension portant les références a... i et qui sont exploités
et certains servant à fournir la tension de réglage.
Les commutateurs 16a... 16i sont commandés par un géné-
rateur d'horloge 17 qui est synchronisé par les impul- sions de synchronisation horizontale, verticale. Ainsi par la fermeture des commutateurs 16a on transfert par exemple les valeurs maximales des signaux de la première ligne du champ partiel a et par ouverture du commutateur 16a et fermeture du commutateur 16b, on transfert les valeurs maximales de la première ligne-du champ partiel b; par ouverture du commutateur 16b, fermeture du commu tateur 16c, on transfert les valeurs maximales de la première ligne du champ partiel image c. Les sorties des commutateurs 16a... 16i sont reliées respectivement à un détecteur de champ de mesure 18a... 18i; dans ces détecteurs on mesure respectivement la valeur maximale ainsi que la valeur moyenne des grandeurs de signaux transmises. Les détecteurs de champ de mesure 18a... 18i disposent de deux sorties pour fournir respectivement la valeur maximale et la valeur moyenne. Après mesure de ces deux grandeurs pour chaque champ partiel image, on met en mémoire intermédiaire ces grandeurs de mesure dans les mémoires intermédiaires 19a... 19i et on applique ces signaux à un convertisseur analogique/numérique 22
de manière séquentielle par l'intermédiaire d'un multi-
plexeur 21 lui-même commandé également par le générateur
d'horloge 17. Ces grandeurs de mesure sont alors numéri-
sées à l'aide du convertisseur analogique/numérique 22
et sont appliquées aux entrées de données d'un calcula-
teur 23.
La dérivation de la tension de réglage servant au réglage du diaphragme est assurée à l'aide d'un algorithme prévu dans le calculateur 23; de cette
manière et partant des grandeurs de mesure des diffé-
rents champs partiels de l'image après exploitation correspondante on forme le signal de réglage respectif qui est disponible comme signal numérique sur les sorties du calculateur 23. Ce signal numérique est transformé dans un convertisseur numérique/analogique 24, en aval en une tension de commande analogique qui est appliqué
à un circuit d'asservissement 26. Le circuit d'asservis-
sement 26 génère une tension de réglage servant à régler
le diaphragme en iris 2. De plus le circuit d'asservisse-
ment 26 fournit en signal de retour la grandeur réelle de l'ouverture du diaphragme sous la forme d'un signal de tension; ce signal est numérisé dans un convertisseur analogique/numérique 27 pour être appliqué aux autres
entrées du calculateur 23.
Pour l'exploitation et le traitement ultérieur des grandeurs de mesure dans le calculateur 23 la plage de commande et la dynamique de chaque champ partiel d'image Comme déjà indiqué ci-dessus, à partir de chaque champ partiel d'images a... i le calculateur 23 fournit deux grandeurs de mesure à savoir la valeur moyenne et la valeur maximale. Comme la plage de commande correspond à la valeur moyenne et la dynamik au rapport entre la valeur maximale et la valeur moyenne, ces deux grandeurs de mesure permettent d'assurer le réglage de diaphragme selon l'invention. L'exploitation de la plage de réglage et de la dynamik de chaque champ partiel d'image aboutit alors à des traitements différents des données des signaux. Au début de l'opération de réglage c'est-à-dire peu après la mise en marche de la caméra de télévision, il est avantageux que l'image à exploiter présente une certaine luminosité de base qui doit tout d'abord se régler à l'aide du diaphragme. A cet effet, on exploite
tout d'abord les données de mesure inscrites dans le cal-
culateur 23 selon la "mesure intégrale des teintes moyen-
nes". Comme l'information la plus importante de l'image se trouve en général au centre de l'image on n'exploite pas les coins de l'image correspondant au quatre champs partiels a, c, g, i, et les champs partiels b, d, e, f, h sont exploités avec une pondération différente. C'est ainsi que l'on attribue 4 % au champ b, 12 % au champ d, 37 % au
champ e, 12 % au champ f et 26 % au champ h pour le trai-
tement des grandeurs de mesure (grandeurs moyennes). Les valeurs intégrales et moyennes exploitées avec de tels
coefficients sont seulement comparées à une grandeur pré-
déterminée correspondant à la luminosité optimale et dont on dérive la grandeur de réglage servant à transformer
la tension de réglage en réglage du diaphragme.
Après avoir réglé une certaine luminosité de base les signaux vidéos ainsi formés se trouvant dans la plage de commande du convertisseur optoélectronique, on exploite
les signaux vidéos de tous les champs images partiels.
A cet effet la plage de commande qui domine (valeur moyenne) ainsi que la dynamique déterminée des différents champs images partiels sont comparés à un critère de décision qui représente une valeur minimale de la dynamik en fonction d'un champ partiel de l'image. Si le critère de décision est satisfait, c'est-à-dire si le champ concerné comporte
principalement de grandes surfaces monochromes c'est-à-
dire à faible contraste, alors on élimine ce champ. De même si dans un champ une valeur déterminée de la dynamique est associée à une valeur moyenne trop faible (présence de points lumineux) on élimine ce champ. A partir des données de mesure des champs qui subsistent on dérive la grandeur de réglage par comparaison entre la grandeur de consigne et la grandeur réelle. Cette exploitation décrite ci-dessus des données de mesure de tous les champs partiels images avec élimination des champs partiels
images sans importance est appelée ci-après"mesure sélec-
tive de champ". A l'aide de cette mesure, on utilise les trois champs et la grandeur intégrale de la grandeur
moyenne respective, la plus importante pour le calcul.
Dans chaque champ on détermine ainsi une grandeur de comparaison et partant on calcule une approximation
correspondante pour le diaphragme. Pour les champs cor-
respondants on fait une moyenne des variations ainsi
calculées pour les mêmes parties.
En plus des modes de mesure "mesure intégrale de teinte moyenne" et "mesure sélective de champ", le réglage du diaphragme peut également utiliser une mesure dite ponctuelle. Pour cela on exploite seulement un champ partiel de l'image au milieu, c'est-à-dire le champ e selon la figure la et on détermine la variation du diaphragme par comparaison à une grandeur fixe ou à une grandeur obtenue à partir de la dynamik régnant
dans ce champ.
Le déroulement d'ensemble du réglage du diaphrag-
me sera décrit ci-après de manière plus détaillée à l'aide de l'ordinogramme de la figure 2. Après le démarrage du programme, comme déjà décrit, on introduit toutes les grandeurs de mesure ainsi déterminées dans la partie de mémoire du calculateur 23. Ces grandeurs sont alors comparées aux grandeurs actuelles ou antérieures; puis
on décide des grandeurs de mesure utilisées pour un régla-
ge optimum du diaphragme. C'est ainsi qu'à l'exception du
début de la mise en route de la caméra on choisit tou-
jours une mesure intégrale de teinte moyenne lorsque la valeur intégrale ou moyenne de plus de trois champs partiels d'images s'est modifiée d'une graduation de diaphragme. Si la valeur intégrale ou la valeur moyenne du champ partiel médian e est supérieure à 85 %, alors on
utilise la mesure dite ponctuelle. Si la valeur inté-
grale ou moyenne de plus de deux champs images partiels s'est modifiée de plus d'un quart de graduation de
diaphragme, on effectue une mesure sélective de champ.
Dans le cas o il n'y a pas de variations des grandeurs
de mesure, il n'est pas nécessaire d'effectuer une modi-
fication du diaphragme et dans ce cas, on commande une nouvelle opération de mesure pour introduire de nouvelles
grandeurs de mesure. Après exécution de l'un des diffé-
rents types de mesure et obtention de la grandeur de réglage pour régler la position calculée du diaphragme les grandeurs de mesure des différents champs partiels images sont enregistrées en mémoire dans le calculateur 23 sous la forme de grandeurs antérieures. A l'aide de ces grandeurs antérieures, on peut alors commander une
nouvelle opération de mesure et de réglage.
Claims (9)
- 2 ) Procédé selon la revendication 1, caracté-risé en ce que les signaux vidéos des différents champsimages partiels (a... i) sont mesurés quand à l'ampli-tude de réglage et à la dynamique.
- 3 ) Procédé selon la revendication 2, caracté-risé en ce que l'amplitude de réglage est déterminée en formant la valeur moyenne et ladynamique se détermine en formant le rapport entre la valeur maximale et lavaleur moyenne des signaux vidéos.) Procédé selon la revendication 2, caracté-risé en ce que les grandeurs de mesure dérivées des signaux vidéos des différents champs partiels images, (a... i) sont utlisées avec des pondérations par des grandeurs de pondération différentes pour former latension de réglage.) Procédé selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'au début de la mise en route de la camera, on utilise tout d'abord une mesure intégrale de teinte moyenne pour régler le diaphragme sur une grandeurcorrespondante, puis et pendant la suite du fonction-nement de la caméra on effectue l'exploitation constante des grandeurs de mesure pour choisir le mode de mesureutilisé pour donner la tension de réglage.
- 6 ) Procédé selon la revendication 5, caracté-risé en ce qu'en cas de modifications de la valeur moyenne des signaux vidéos dans plus d'un tiers du champ d'images d'ensemble des champs partiels d'images correspondant sur plus d'une graduation du diaphragme, on effectue une mesure intégrale de teinte moyenne pourobtenir la tension de réglage.
- 7 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en présence d'une valeur moyenne du signal vidéo dans le champ partiel central représentant plus de 85 % on effectue une mesure ponctuelle pour obtenirla tension de réglage.
- 8 ) Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que lorsque la valeur moyenne du signal vidéo dans plus d'un cinquième du champ image d'ensemble dans les champs partiels correspondant pour plus d'un quart de graduations du diaphragme, on effectue une mesuresélective de champ pour obtenir la tension de réglage.
- 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'en exploitant tous les champs images partiels (a... i) on détermine la plage de commande ainsi que la dynaniquedes différents champs partiels, et on compare ces signaux à une référence pondérée et en ce qu'avant de former la tension de réglage on élimine les champs partiels dont les grandeurs de mesure n'atteignent pas une valeur minimale de la dynamique qui représente une référence. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la valeur de référence pour régler le diaphragme est obtenue en fonction de la dynamique de chaque champpartiel non éliminé.) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on exploite les grandeurs de mesure et on forme la tension de réglage à partir de cellesci à l'aided'un algorythme réalisé dans un calculateur (23).
- 12 ) Procédé selon la revendication 1, selonlequel on génère plus d'un signal vidéo, procédé caracté-risé en ce qu'à partir partir.de ces signaux vidéos, on dérive chaque fois la valeur maximale par un mélange nonadditif et on poursuit le traitement sur ce signal.
- 13 ) Circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un nombre de commutateurs électroniques (16a... 16i) commandés, nombre qui correspond à celui des champs images partiels (a... i) et qui reçoivent chaque fois en entrée le signal vidéo du champ image d'ensemble, les sorties étant reliéesrespectivement à un détecteur de champ de mesure (18a...18i), les sorties des détecteurs de champ de mesure (18a... 18i) étant reliées à une mémoire intermédiaire (19a... 191) dont les sorties sont elles-mêmes reliées par un multiplexeur cadencé (21),correspondant et un convertisseur analogique/numérique (22) aux entrées d'un calculateur (23), les sorties du calculateur (23) étant reliées par un convertisseur numérique/analogique (24) au circuit d'asservissement (26) pour traiter la tension de réglage du diaphragme (2) et en ce que la sortie de signalisation de retour du circuit d'asservissement (26) est relié par un autre convertisseur analogique/numérique (27) aux autres entrées du calculateur (23).
- 14 ) Circuit selon l'une quelconque des reven-dications 12 et 13, caractérisé en ce que les sorties de plusieurs préamplificateurs de caméra (7, 8, 9) sont reliés respectivement à une entrée d'un circuit mélangeur non additionneur (14) dont la sortie est reliéeaux entrées des commutateurs électroniques (16a... 16i).
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