FR2642596A1

FR2642596A1 - METHOD FOR ADJUSTING THE FOCUSING DEVICE OF A TARGET OF A TELEVISION CAMERA OR SIMILAR

Info

Publication number: FR2642596A1
Application number: FR9001184A
Authority: FR
Inventors: Hartmut Van Bel
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1990-08-03
Also published as: DE3903048A1

Abstract

Procédé de réglage du dispositif de focalisation d'un objectif d'une caméra de télévision ou similaire, avec laquelle on produit une succession d'images, caractérisé par les étapes de procédé suivantes : a. les images produites par la caméra de télévision sont divisées chacune en au moins deux champs partiels; b. les champs partiels de chaque image qui contiennent la plupart et les plus forts des éléments de contact sont définis comme champs d'attention; c. sur les champs d'attention définis pour chaque image, on mène des opérations de contours avec des largeurs de base différentes, dont les résultats sont représentés sous la forme d'histogrammes en fonction des largeurs de base; d. on détermine le maximum de chaque histogramme; e. si on a le maximum d'un histogramme pour de grandes largeurs de base, on enclenche le dispositif de focalisation pour régler la netteté de l'objectif, ce qui a pour conséquence que les maximums des histogrammes passent d'une image à l'autre; f. si un maximum se déplace en direction de grandes largeurs de base pour une image suivante, on change le sens de déplacement du dispositif de focalisation; g. les maximums des histogrammes pour lesquels on a procédé à un changement de sens, sont marqués comme des points de retour, ce qui a pour conséquence que le point de netteté maximale se situe entre deux points de retour; h. et si entre deux points de retour un maximum se situe sur " zéro " ou sur " un ", ce réglage du dispositif de focalisation est défini comme réglage de netteté maximale de l'objectif.Method of adjusting the focusing device of a lens of a television camera or the like, with which a succession of images is produced, characterized by the following method steps: a. the images produced by the television camera are each divided into at least two partial fields; b. the partial fields of each image that contain the most and the strongest contact elements are defined as attention fields; vs. on the fields of attention defined for each image, contour operations are carried out with different base widths, the results of which are represented in the form of histograms as a function of the base widths; d. the maximum of each histogram is determined; e. if we have the maximum of a histogram for large base widths, we engage the focusing device to adjust the sharpness of the objective, which has the consequence that the maximums of the histograms pass from one image to another ; f. if a maximum moves in the direction of large base widths for a subsequent image, the direction of movement of the focusing device is changed; g. the maximums of the histograms for which a change of direction has been made are marked as return points, which has the consequence that the point of maximum sharpness is situated between two return points; h. and if between two return points a maximum is "zero" or "one", this focusing device setting is defined as the maximum lens sharpness setting.

Description

i L'invention a pour objet un procédé de réglage du dispositif deThe subject of the invention is a method for adjusting the device

focalisation d'un objectif d'une caméra de télévision ou similaire, avec laquelle on produit une focusing of an objective of a television camera or the like, with which one produces a

succession d'images.succession of images.

Les dispositifs de focalisation automatique sont utilisés comme on le sait dans les caméras réflex. Etant donné que ces dispositifs fonctionnent indépendamment du contenu d'une image, ils sont insuffisants par exemple Automatic focusing devices are used as is known in reflex cameras. Since these devices operate independently of the content of an image, they are insufficient for example

pour les caméras de télévision.for television cameras.

L'invention a donc pour but de proposer un - procédé du type précité permettant de procéder à un réglage du dispositif de focalisation d'un objectif d'une caméra de télévision ou similaire, en fonction du contenu The object of the invention is therefore to propose a method of the above-mentioned type that makes it possible to adjust the focusing device of an objective of a television camera or the like, depending on the content.

d'image d'une succession d'images.image of a succession of images.

Ce but est atteint suivant l'invention par les étapes de procédé suivantes: a, les images produites par la caméra de télévision sont divisées chacune en au moins deux champs partiels, b, les champs partiels de chaque image qui contiennent la plupart et les plus forts des éléments de contact sont définis comme champs d'attention, c, sur les champs d'attention définis pour chaque image, on mène des opérations de contours avec des largeurs de base différentes, dont les résultats sont représentés sous la forme d'histogrammes en fonction des largeurs de base, d, on détermine le maximum de chaque histogramme, e, si on a le maximum d'un histogramme pour de grandes This object is achieved according to the invention by the following method steps: a, the images produced by the television camera are each divided into at least two partial fields, b, the partial fields of each image which contain most and the most strengths of the contact elements are defined as fields of attention, c, on the fields of attention defined for each image, one carries out operations of outlines with different basic widths, whose results are represented in the form of histograms according to the basic widths, d, we determine the maximum of each histogram, e, if we have the maximum of a histogram for large

largeurs de base, on enclenche le dispositif de - basic widths, the device of -

focalisation pour régler la netteté de l'objectif, ce focus to adjust the sharpness of the lens, this

qui a pour conséquence que les maximums des histo- which has the consequence that the maximums of the histo-

grammes passent d'une image A l'autre, - f, si un maximum se déplace en direction de grandes largeurs de base pour une image suivante, on change le sens de déplacement du dispositif de focalisation, g, les maximums des histogrammes pour lesquels on a procédé à un changement de sens, sont marqués comme des points de retour, ce qui a pour conséquence que le point de netteté maximale se situe entre deux points de retour, et h, si entre deux points de retour un maximum se situe sur "zéro" ou sur "un", ce réglage du dispositif de focalisation est défini comme réglage de netteté grams pass from one image to another, - f, if a maximum moves towards large basic widths for a next image, the direction of movement of the focusing device is changed, g, the maximums of the histograms for which a change of direction has been made, are marked as return points, with the result that the point of maximum sharpness is between two return points, and h, if between two return points a maximum is located on "zero" or "one", this focusing device setting is defined as the sharpness setting

maximale de l'objectif.maximum of the objective.

Du fait de ses étapes de traitement de l'image et de sa sensibilité à l'égard des variations d'éclairage, ce procédé a pour avantage de pouvoir être appliqué notamment pour les capteurs utilisés dans des dispositifs Because of its image processing steps and its sensitivity to light variations, this method has the advantage that it can be applied in particular for the sensors used in devices

de poursuite d'objectifs.pursuit of objectives.

Diverses autres caractéristiques de l'invention Various other features of the invention

ressortent de la description détaillée qui suit d'un come out of the following detailed description of a

procédé qui commande le dispositif de focalisation et le diaphragme de l'objectif d'une caméra de télévision. Par method that controls the focusing device and the lens diaphragm of a television camera. By

un traitement grossier de l'image, on localise l'emplace- a rough treatment of the image, we locate the location

ment des plus grands contours, puis on focalise avec différents détecteurs de contours. Le diaphragme est réglé sur des histogrammes de valeurs de gris et de valeurs moyennes, une correction des valeurs de gris étant effectuée pendant le déplacement du diaphragme. On procède en outre à une correction éventuelle de la gradation, en particulier lorsque le volume des données de la caméra avec conversion analogique-numérique est différent du volume des données du système à traiter the largest contours, then focus with different edge detectors. The diaphragm is set to histograms of gray values and average values, a correction of the gray values being performed during the displacement of the diaphragm. There is also a possible correction of the gradation, in particular when the volume of the data of the camera with analog-digital conversion is different from the volume of the data of the system to be processed.

(nombre de bits).(number of bits).

Dans la description suivante du procédé, on prend In the following description of the process,

pour exemple une dimension d'image originale de 512 x 512 pixels. On peut imaginer que l'image est une matrice, chaque pixel pouvant être représenté comme un élément g(i,j) (avec O<i<513 et O<i<513). On obtient ainsi une profondeur de réduction de quatre, c'est-e-dire que l'on calcule quatre images réduites. Pour régler un dispositif de focalisation mentionné ci-dessus, on procède aux étapes de procédé suivantes: a, les images produites par la caméra de télévision sont divisées en au moins deux champs partiels, par exemple en huit champs partiels qui ne doivent pas nécessairement avoir les mêmes dimensions, b, les champs partiels de chaque image qui contiennent la plupart et les plus forts des éléments de contact sont définis comme champs d'attention, c, sur les champs d'attention définis pour chaque image, on mène des opérations de contours avec des largeurs for example, an original image size of 512 x 512 pixels. One can imagine that the image is a matrix, each pixel can be represented as an element g (i, j) (with O <i <513 and O <i <513). This gives a reduction depth of four, that is to say that four reduced images are calculated. To set a focusing device mentioned above, the following process steps are carried out: a, the images produced by the television camera are divided into at least two partial fields, for example in eight partial fields which need not necessarily have the same dimensions, b, the partial fields of each image that contain the most and the strongest of the contact elements are defined as attention fields, c, on the attention fields defined for each image, we carry out operations of contours with widths

de base différentes, dont les résultats sont repré- different bases, the results of which are

sentés sous la forme d'histogrammes en fonction des largeurs de base, d, on détermine le maximum de chaque histogramme, e, si on a le maximum d'un histogramme pour de grandes largeurs de base, on enclenche le dispositif de focalisation pour régler la netteté de l'objectif, ce in the form of histograms as a function of the basic widths, d is determined the maximum of each histogram, e, if there is the maximum of a histogram for large basic widths, the focusing device is switched on to adjust the sharpness of the lens, this

grammes passent d'une image à l'autre, f, si un maximum se déplace en direction de grandes largeurs de base pour une image suivante, on change le sens de déplacement du dispositif de focalisation, g, les-maximums des histogrammes pour lesquels on a procédé à un changement de sens, sont marqués comme des points de retour, ce qui a pour conséquence que le point de netteté maximale se situe entre deux points de retour, et h, si entre deux points de retour un maximum se situe sur "zéro" ou sur "un", ce réglage du dispositif de focalisation est défini comme réglage de netteté grams pass from one image to another, f, if a maximum moves towards large basic widths for a next image, the direction of movement of the focusing device is changed, g, the maximums of the histograms for which a change of direction has been made, are marked as return points, with the result that the point of maximum sharpness is between two return points, and h, if between two return points a maximum is located on "zero" or "one", this focusing device setting is defined as the sharpness setting

maximale de l'objectif.maximum of the objective.

Comme champ d'attention pour chaque image, on peut choisir le champ entourant le centre de l'image ou une fenêtre placée pour chaque image. La fenêtre peut être placée par un opérateur ou par un dispositif de As a field of attention for each image, one can choose the field surrounding the center of the image or a window placed for each image. The window can be placed by an operator or by a device

poursuite d'objectif.goal pursuit.

On peut obtenir une recherche automatique d'un champ d'attention d'une image, en ce que a, on divise cette image en au moins deux champs, par exemple en huit champs de 128 x 64 pixels chacun de l'image originale. Pour chaque champ on obtient alors quatre champs réduits de 64 x 32, 32 x 16, 16 x 8 et 8 x 4 pixels, It is possible to obtain an automatic search of a field of attention of an image, in that a, this image is divided into at least two fields, for example into eight fields of 128 x 64 pixels each of the original image. For each field we obtain four reduced fields of 64 x 32, 32 x 16, 16 x 8 and 8 x 4 pixels,

b, on place simultanément différentes trames sur l'ensem- b, we simultaneously place different frames on the set

ble de l'image, c, on procède à une intégration sur les champs de trame, de manière à obtenir différents champs réduits se différenciant par un nombre de pixels différent, d, on applique un opérateur à maximum 4 sur les champs réduits, pour déterminer le maximum correspondant, e, on porte dans les histogrammes les résultats calculés par l'opérateur à maximum 4 par champ et par champ ble of the image, c, one carries out an integration on the fields of frame, so as to obtain different reduced fields being differentiated by a number of different pixels, d, one applies an operator with maximum 4 on the reduced fields, for determine the corresponding maximum, e, the results calculated by the operator at maximum 4 per field and per field are shown in the histograms

réduit, de sorte que l'on obtient plusieurs histo- reduced, so that we obtain several histo-

grammes de contours avec une résolution différente par champ, f, on calcule dans chaque histogramme le nombre maximum d'éléments de contours par champ, a partir duquel on grams of contours with a different resolution per field, f, we calculate in each histogram the maximum number of contour elements per field, from which we

calcule le maximum de ces maxima, en ce que la posi- calculates the maximum of these maxima, in that the posi-

tion de ces maxima rapportée à la grandeur des champs de trame, renseigne sur la grandeur des objets et la netteté de l'image en cet endroit, et en ce que g, on définit comme champ d'attention le champ pour lequel la valeur de contour faisant partie du maximum of these maxima relative to the size of the fields of field, informs on the size of the objects and the sharpness of the image in this place, and in that g, one defines as field of attention the field for which the value of contour as part of the maximum

du nombre est la plus élevée.number is the highest.

L'opérateur à maximum 4 se sert de points de référence d'un champ, on calcule une différence de valeur de gris verticale et une différence de valeur de gris horizontale entre un point voisin du point de référence supérieur et du point de référence inférieur, ainsi The maximum 4 operator uses field reference points, calculating a vertical gray value difference and a horizontal gray value difference between a point near the upper reference point and the lower reference point, so

qu'entre un point situé A proximité du point de réfé- between a point in the vicinity of the point of reference

rence, à gauche de celui-ci et un point situé à proximité du point de référence à droite de celui-ci, et on porte le maximum de deux différences de valeur de gris sous to the left of it and a point near the reference point to the right of it, and the maximum of two gray

forme d'un résultat calculé, dans un histogramme. form of a calculated result, in a histogram.

Pour éliminer des nettetés insuffisantes, on règle le diaphragme de la caméra pour plusieurs images sur des histogrammes de valeur de gris et de valeur moyenne de gris, de manière à former pour chaque image un histogramme des valeurs de gris du champ d'attention, la To eliminate insufficient sharpness, the camera diaphragm is adjusted for several images on histograms of gray value and average gray value, so as to form for each image a histogram of the gray values of the field of attention, the

valeur moyenne et la commande étant calculées simulta- average value and the order being calculated simultaneously

nément pour les valeurs de gris du champ d'attention, de manière que l'on calcule pour chaque valeur moyenne la distance correspondante à partir du milieu de l'échelle for the gray values of the field of attention, so that for each average value the corresponding distance from the middle of the scale is calculated

du diaphragme, ce qui a pour conséquence que le dia- of the diaphragm, which means that the di-

phragme est ouvert lorsqu'une valeur moyenne se trouve au-dessus du milieu de l'échelle, et que le diaphragme est fermé lorsqu'une valeur moyenne se trouve au-dessous diaphragm is open when an average value is above the middle of the scale, and the diaphragm is closed when an average value is below

du milieu de l'échelle, et de manière que les modifica- the middle of the scale, and so that the changes

tions de déplacement du diaphragme soient considérées comme des points de retour entre lesquels le diaphragme est réglé selon un comportement semblable à un phénomène transitoire. On peut procéder à une correction des valeurs de gris pendant le déplacement du diaphragme, ainsi qu'en The diaphragm movement is considered as a return point between which the diaphragm is set in a manner similar to a transient phenomenon. Gray values can be corrected while the diaphragm is moving, as well as

supplément à une correction de la gradation, en particu- addition to a gradation correction, in particular

lier lorsque le volume des données de la caméra avec conversion analogique/numérique est différent du volume de données du système à traiter. On peut faire varier la gradation de manière que les différences sur les bords soient de plus en plus petites, la position de la valeur link when the data volume of the camera with analog / digital conversion is different from the data volume of the system to be processed. The gradation can be varied so that the differences on the edges are smaller and smaller, the position of the value

moyenne servant de point de départ (fonction de transmis- average used as a starting point (transmission function

sion en S).sion in S).

En modifiant le diaphragme, on modifie: 1. la valeur moyenne 2. la distribution de l'histogramme (les extrémités sont occupées, ou non occupées), en outre la By modifying the diaphragm, one modifies: 1. the average value 2. the distribution of the histogram (the ends are occupied, or not occupied), besides the

forme de l'histogramme varie.The shape of the histogram varies.

3. La dispersion (à cause de la variation du réglage 3. Dispersion (because of the variation of the setting

de la caméra, le bruit varie).from the camera, the noise varies).

4. Le contraste (différences entre les valeurs de gris, les épaisseurs des contours) parce que la 4. The contrast (differences between the gray values, the thickness of the contours) because the

gradation varie.gradation varies.

2.1. Réglage optimal du diaphragme: 1. La valeur moyenne se situe au milieu de l'échelle 2.1. Optimum adjustment of the diaphragm: 1. The average value is in the middle of the scale

des valeurs de gris.gray values.

2. L'histogramme est "symétrique" c'est-à-dire lorsque des points situés sur le bord ne sont pas occupés, on a exactement autant de valeurs non occupées pour les valeurs élevées que pour les 2. The histogram is "symmetrical" that is to say when points on the edge are not occupied, we have exactly as many unoccupied values for the high values as for the

valeurs basses.low values.

3. La dispersion est aussi faible que possible. 3. The dispersion is as weak as possible.

4. Le contraste est aussi grand que possible. 4. The contrast is as great as possible.

2.2. Diaphragme trop grand: 1. La valeur moyenne se situe au-dessus du milieu de 2.2. Diaphragm too big: 1. The average value is above the middle of

l'échelle des valeurs de gris.the scale of gray values.

2. L'histogramme est "asymétrique" c'est-à-dire que les valeurs se situent essentiellement dans la partie supérieure de l'histogramme, les valeurs 2. The histogram is "asymmetric" ie the values are essentially in the upper part of the histogram, the values

inférieures ne sont guère occupées. inferior are scarcely occupied.

3. La dispersion est difficilement prévisible. 3. Dispersion is difficult to predict.

4. Le contraste est faible.4. The contrast is low.

2.3. Diaphragme trop petit: 1. La valeur moyenne se situe au-dessous du milieu 2.3. Diaphragm too small: 1. The average value is below the middle

de l'échelle des valeurs de gris.of the gray scale.

2. L'histogramme est "asymétrique", c'est-t-dire que les valeurs se situent essentiellement dans la partie inférieure de l'histogramme; les valeurs 2. The histogram is "asymmetric", that is, the values are essentially in the lower part of the histogram; values

supérieures ne sont guère occupées. higher are hardly occupied.

4. Le contraste est faible.4. The contrast is low.

Claims

1. Method of adjusting the focusing device

an objective of a television camera or the like, with which a succession of images is produced, characterized by the following process steps: a, the images produced by the television camera are each divided into at least two partial fields, b, the partial fields of each image that contain the most and the strongest of the contact elements are defined as attention fields, c, on the attention fields defined for each image, we carry out operations of contours with widths

different bases, the results of which are

In the form of histograms as a function of the basic widths, d, the maximum of each histogram is determined, e, if the maximum of a histogram is used for large basic widths, the focusing device is switched on to adjust. the sharpness of the lens, this

which has the consequence that the maximums of the histo-

grams pass from one image to another, f, if a maximum moves towards large basic widths for a next image, we change the direction of movement of the focusing device, g, the maximums of the histograms for which one have made a change of direction, are marked as return points, which has the consequence that the point of maximum sharpness is between two return points, and h, if between two return points a maximum is on " zero "or" on ", this focuser setting is set as the sharpness setting

maximum of the objective.

2. Method according to claim 1, characterized in that it uses as case of attention for each

image, a field surrounding the center of the image.

3. Method according to claim 1, characterized in that it uses as a field of attention for each

image, a window placed.

4. Method according to claim 3, characterized in that the window is placed by an operator.

5. Method according to claim 3, characterized in that the window is placed by a device of

goal pursuit.

6. Method according to claim 1, characterized

by an automatic search of the field of attention.

7. The method of claim 1 or 6, wherein

in that in order to determine the attention field of an image a, this image is divided into at least two fields, b, different frames are simultaneously set on the whole image, c is integrated on the field of fields, so as to obtain different reduced fields differing by a different number of pixels, d, we apply an operator to maximum 4 on the reduced fields, to determine the corresponding maximum, e, the results calculated by the maximum 4 operator per field and reduced field, are shown in the histograms, so that for each field several histograms of contours with a different resolution are obtained, f is calculated in each histogram the maximum number of contour elements by field, from which one calculates the maximum of these maximums, in that the position of this maximum related to the size of the fields of frame, informs on the size of the objects and the sharpness of the ima ge in this place, and g, we define as field of attention the field for which the contour value being part of the maximum

35. number, is the highest.

Method according to claim 7, characterized in that the maximum 4 operator uses reference points of a field, in that a vertical gray value difference and a horizontal gray value difference are calculated. between a point adjacent to the upper reference point and the lower reference point and between a point situated near the reference point to the left of the reference point and a point situated near the reference point to the right of the reference point. the latter, and in that the maximum of two gray value differences is given in the form of a calculated result, in a

histogram.

9. Method according to one of claims 1 to 8,

characterized in that to eliminate insufficient sharpness

the camera's diaphragm is adjusted for

the same images on histograms of gray value and average gray value, so as to form for each image a histogram of the gray values of the attention field, the average value and the command being calculated simultaneously for the gray values of the attention field, so that for each average value the corresponding distance from the

middle of the diaphragm scale, which has the conse-

that the diaphragm is open when an average value is above the middle of the scale, and that the diaphragm is closed when an average value is below the middle of the scale, and so that the diaphragm displacement changes are considered as return points between which the diaphragm is set to a behavior similar to a

transient phenomenon.

10. Process according to claim 9, characterized in that a correction of the gray values is carried out.

during the movement of the diaphragm.

11. The method of claim 9 or 10, characterized in that it also performs a correction of the gradation, particularly when the volume of the data of the camera with analog / digital conversion.

is different from the data volume of the system to be processed.

12. The method of claim 11, characterized

riser er. that the gradation is modified so that the differences on the edges are smaller and smaller, the position of the average value serving as starting point (transmission function in the form of S).