JP2000196949A

JP2000196949A - カメラ装置

Info

Publication number: JP2000196949A
Application number: JP10365849A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yugawa; 正吾湯川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】不必要な画像データの処理を最小限にするこ
とができるカメラ装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子で被写体を撮像し、各フィ
ールド毎の輝度信号を任意のブロックに分割して積算す
る手段を有し、上記積算値が前回または任意のフレーム
毎の積算値と比較し、各ブロック毎の変化量を検出する
手段と、その変化の量と分布や方向、変化したブロック
数またはそれら変化したブロックの時間経過と方向の関
係から被写体に照明された光量が変化したのか、画像内
の１部データが変わったのか等を検出することによって
画像の光量制御を行うようにした手段を備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いた画像入力装置等のカメラ装置に関し、特に、カメラ
装置の機能の制御方法及び制御回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、離れた場所にいる人とコミュ
ニケーションを図る手段として、音声情報に加えて、映
像情報も同時に伝送するテレビ会議システム・テレビ電
話システム等が知られているが、近年のパーソナルコン
ピュータの高性能化やインターネットの普及によって、
パーソナルコンピュータのＣＰＵを使用してソフトウェ
アで画像の符号化・復号化を実現するテレビ会議システ
ムが登場してきた。

【０００３】上記画像の符号化・復号化処理はコーディ
ックと呼ばれ、テレビ会議システムの心臓部に当たる技
術である。この画像の符号化処理では、１つのフレーム
内だけで画像圧縮を行うフレーム内符号化と、複数のフ
レーム間の差分から、動きベクトルを検出して画像圧縮
を行うフレーム間符号化を併用して、高能率の符号化を
実現している。

【０００４】このため、フレーム間の差分が少ないほ
ど、すなわち、画像の変化が少ないほど、圧縮されたデ
ータ量を低減でき、高画質の画像伝送が可能になる。特
に、パーソナルコンピュータを使用してソフトウェアで
画像をリアルタイム処理する場合は、扱うデータ量はで
きるだけ少なくなることが望ましい。

【０００５】ところで、テレビ会議システム・テレビ電
話システム等は通常、画像入力装置として固体撮像素子
を用いたカメラ装置を使用しているが、一般にこのよう
なカメラ装置は、明るい被写体や暗い被写体や色温度の
異なる被写体・フォーカスの合わせる距離が異なる等さ
まざまな被写体を撮像し、この被写体を最も忠実に再現
するように制御されているが、これらの制御は画像の輝
度・色・周波数成分の信号を積算する事により現在の撮
像の状態を判断し制御している。

【０００６】また、この積算についても画像を任意の数
やエリア（形）に分割して各ブロック毎に積算し、例え
ばブロック毎に重みづけを行う等で再現性を向上させる
ようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カメラ
装置に撮像されている被写体は常に同じでなく、例えば
被写体が人物であれば、手や顔等体の一部を動かすこと
はごく当たり前の動作であり、また、撮像されている人
物や物の背景等については当然のごとく当事者と関係の
ないところで動きがある。

【０００８】この画像データ自身については上記のよう
に画像の変化部分のみのデータを処理しデータ量を低減
させ、高画質の画像伝送が可能になるようにしている
が、この画像は画像内の信号を積算することにより各制
御値を決定し制御することから、画像に変化があれば当
然のごとく信号の積算値を変化させることとなり、積算
値が変化したことから各制御値を変えることとなり、ひ
いては画像データすべてが変化することとなる。

【０００９】即ち、１つの画像データ全てを処理する事
となり、フレーム間差分信号を増大させ、コーディック
での処理データ量を増加させてシステムの負荷を増やす
と共に、画像の伝送に非常に時間を要したり、または、
一時的に低画質の画像伝送することとなる。

【００１０】また、カメラ装置に撮像されている被写体
が完全に固定されていることは非常に希なことであり常
に何らかの変化があることから頻繁に画像の伝送に非常
に時間を要したり、低画質の画像伝送を続けることとな
る問題点が有った。

【００１１】このような問題点を解決する方法として
は、各制御値を固定値にして使用者が手動で設定すると
いう方法もあるが、操作も複雑になり、また、被写体に
照射されている光量も常に一定でなく頻繁に設定を変更
しなければならず非常に煩わしいものとなる。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであって、常時良好な画像を得るため
に、不必要な画像データの処理を最小限にするための発
明であり、回路構成においても簡単なシステム構成で、
安価に、テレビ会議、テレビ電話、コンピューターの画
像取り込み装置、監視カメラ等に供されるカメラ装置を
提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を達成する
ために、本発明のカメラ装置は、各フィールド（画像）
毎の輝度信号を任意のブロックに分割して積算する手段
を有し、上記積算値が前回または任意のフレーム毎の積
算値と比較し、各ブロック毎の変化量を検出する手段を
有し、その変化の量と分布や方向、変化したブロック数
またはそれら変化したブロックの時間経過と方向の関係
から被写体に照明された光量が変化したのか、画像内の
１部データが変わったのか（移動している）等を検出す
ることによって画像の光量制御を行うようにした手段を
有している。

【００１４】また、ホワイトバランスについても同様に
光源の色温度が変化しているのか、あるいは照明されて
いる光源のバランスが変化したのかを分割された色信号
の積算データから検出し画像のホワイトバランス制御を
行うようにした手段や、オートフォーカスレンズを有し
たカメラでも同様に画像と主となる被写体との距離が変
化したのか周辺等の重要度の低い画像がが変化したのか
を分割された輪郭成分の積算データから検出しレンズの
焦点距離の制御を行うようにした手段を有している。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカメラ装置の実施
の形態を図１乃至図９と共に説明する。

【００１６】図１は、本発明のカメラ装置のブロック図
であり、図１において、テレビカメラは被写体を撮像す
るためのレンズ１とレンズ１の焦点距離を変えるための
オートフォーカス部２と、レンズ１で撮像した映像を取
り込む撮像素子回路部３と、撮像した映像信号のサンプ
リングを行うＣＤＳ部４（ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏ
ｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）
と、その信号のゲインの制御を行うＡＧＣ部５（Ａｕｔ
ｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：自動利得調
整）と、デジタル信号に変換するＡＤＣ部６（Ａｎａｌ
ｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ａ
／Ｄ変換器）とで処理が行われる。

【００１７】このディジタル信号を輝度信号と色信号に
分離されガンマ補正・色信号処理等各種の処理を行い映
像信号をつくる映像プロセス回路部７と、作成された映
像信号をアナログ信号の変換したり所定のデジタルフォ
ーマットに変換するＩ／Ｆ部８と信号を出力する出力部
９と、撮像素子を駆動するタイミングを制御する各種信
号や映像信号の同期信号等を作るタイミング部１０と、
入力電源から各種電源を作る電源回路部１１と、映像プ
ロセス回路７からの輝度信号と色信号（Ｉ／Ｑまたは色
差）と輪郭成分の信号を積算する信号積算回路部１２
と、積算された信号から前記ＡＧＣ部・映像プロセス回
路部・タイミング部・オートフォーカス部等を制御する
ためにマイクロコンピュターにて構成されるカメラ装置
制御回路（ＣＰＵ）部１３で構成されている。

【００１８】図２は、積算信号のブロック分割を示す図
で、図１に示した信号積算回路部１２では、画面を縦８
横８の格子状のブロック（升目）に分けそれぞれのブロ
ック毎に、映像プロセス回路部７にて作られた輝度信号
を積算している。

【００１９】また、色信号については映像プロセス回路
部７にて作られた色信号、例えば画像の色成分をＩ軸・
Ｑ軸の信号に変換し、上記と同様に画面を縦８横８の格
子状のブロック（升目）に分け、それぞれのブロック毎
にＩ軸・Ｑ軸の信号積算している。尚、色信号の積算は
色差信号であるＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号であってもかまわな
い。

【００２０】そして、輪郭成分の信号については映像プ
ロセス回路部にて作られた輝度信号から任意の周波数を
中心としたバンド・パス・フィルターを介した信号を上
記と同様に画面を縦８横８の格子状のブロック（升目）
に分けそれぞれのブロック毎に輪郭成分の信号積算して
いる。

【００２１】上記積算された各信号の積算値は、カメラ
装置制御回路（ＣＰＵ）部１３が任意のタイミングにて
取り出し、その積算値を各ブロック毎に重み付け係数を
持たせて計算した値をあらかじめ設定された値にして画
像の重み付け係数を持たせる等の計算した値をあらかじ
め設定された値になるように画像の光量調整を行う。こ
れはレンズ部に組み込まれた機械的な絞り装置である場
合や個体撮像素子の光の蓄積時間を変える電子シャッタ
ーパルスの制御またはＡＧＣ回路部等による電気信号の
増幅で有ってもよい。

【００２２】ここで、前回の積算値と各ブロック毎に比
較を行なう場合の説明をすると、被写体に照射されてい
る照明が変化した場合や太陽光の強弱が変化した場合
は、画面の一部だけではなく画面全体の照度が変化する
ので縦８横８に分割された画像の暗い部分だけで構成さ
れたブロックを除いたすべての積算値が変化するもので
ある。このときは被写体の照度が変化したと判断し画像
の光量調整行う。

【００２３】図３は、映像状態のイメージ図であり、図
３において、画面の中央に位置している第１の人物を被
写体として撮像している状況を表している。

【００２４】図４は、映像状態のイメージ図であり、図
４において、画面の右側より第２の人物が被写体の中央
にて位置している第１人物の背後を通過している状況を
表している。

【００２５】図５は、積算信号のブロックの変化を示す
図であり、図５において、映像状態が図３から図４のよ
うに変化すれば、上記積算値は主に斜線で示すブロック
については積算値が変わることとなる。

【００２６】次に第２の人物が被写体の中央側に移動し
ていく。このときは第１の人物の背後に第２の人物が隠
れる状況になることから画面の中央部のブロックの積算
値は大きく変化しない。

【００２７】図６は、映像状態のイメージ図であり、図
６において、画面の中央から第２の人物が第１の人物の
被写体の左側に移動してきたときの状況を表している。

【００２８】図７は、積算信号のブロックの変化を示す
図であり、図７において、映像状態が図３から図６のよ
うに変化すれば、上記積算値は主に斜線で示すブロック
については積算値が変わることとなる。

【００２９】このように画面の中央に位置している主と
なる第１の人物を被写体として撮像している状況では被
写体とは関係のない人物等が画像に入ったとしても画像
の積算値の一部のみに変化が発生する。

【００３０】ここで、主となる第１の人物としたが別に
複数であってもかまわない。また、次に、図３に示した
ように画面の中央に位置している第１の人物を被写体と
して撮像している状況で第１の人物が、手・腕等を動か
して表現または自然に動かす動作を行うとする。

【００３１】図８は、映像状態のイメージ図であり、図
８において、画面の中央に位置している第１の人物が片
方の手を身体の前に動かしているところを被写体として
撮像している状況を表している。

【００３２】図９は、映像状態のイメージ図であり、図
９において、画面の中央に位置している第１の人物が片
方の手を身体の上方に動かしているところを被写体とし
て撮像している状況を表している。

【００３３】このような場合においても図８や図９を図
２と比較しても解るように変化するのは積算ブロックの
一部分となるのがわかる。

【００３４】このように分割されたブロックの積算値で
画面の一部分のみが変化したときは主に撮像している被
写体が動いているまたは本来撮像を目的としない重要度
の非常に低い画像が変化しているだけで、主となる被写
体照度が変化しているのでは無いとして、新たに光量調
整を行わない。

【００３５】白（ホワイト）バランス制御についても上
記輝度の説明と同様にＩ軸・Ｑ軸の積算値で画面全体の
ブロックで積算値の変化があった場合についてはＲＧＢ
の増幅度を制御して白バランスの制御を行ない新たなＲ
ＧＢの増幅度を設定する。

【００３６】しかし、分割されたブロックの積算値で画
面の一部分のみが変化したときは主に撮像している被写
体が動いているまたは本来撮像を目的としない重要度の
非常に低い画像が変化しているだけで、主となる被写体
の照明されている色温度は変化していないとして白バラ
ンスの制御値を変化させない。

【００３７】また、オートフォーカスレンズの焦点距離
についても同様に輪郭成分の積算値で画面全体のブロッ
クで積算値の変化があった場合についてはレンズの焦点
距離を変えるためのオートフォーカス部２の制御を行な
い新たな焦点距離への調整動作を行う。

【００３８】しかし、分割されたブロックの積算値で画
面の一部分のみが変化したときは主に撮像している被写
体が動いているまたは本来撮像を目的としない重要度の
非常に低い画像が変化しているだけで、主となる被写体
とカメラ装置の位置関係は変化していないとしてオート
フォーカスレンズの焦点距離の制御値を変化させない。

【００３９】このように積算値の分割したブロック毎の
変化を検出する事によって、画像が変化しても、変化し
たブロックの量にて被写体の状態を判断でき、画面全体
のデータを変化させることがないようにすることができ
る。

【００４０】ここで、変化したブロックを一部分として
いるが、この画面の一部分か画面の全体と判断するかの
検出値については積算した全ブロックの７０％としても
よいし９０％あるいは１００％と設定してもよい。

【００４１】また、この判断値については、当然カメラ
装置を使用する環境、例えば室内か室外等のことに影響
を受けることから任意に調整できるスイッチを有してい
たり、あるいはコンピューター等と通信によって設定さ
れてもよい。

【００４２】また、この変化の検出については任意の時
間内における変化量を基準にする等、いろいろな判断基
準が考えられる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のカメラ装置は上記のような構成
であるから、被写体の動作や、主となる被写体以外の背
景等の画像の変化に影響されて輝度・白バランス・レン
ズの焦点距離の制御値を変化させないことから、不必要
な画像データを処理する必要が大幅に低減されテレビ会
議システム・テレビ電話システム等は画像の変化部分の
みのデータを処理し、データ量を低減させ、より高画質
の画像伝送やレスポンスの向上が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカメラ装置の実施の形態を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す積算信
号のブロック分割を示す説明図である。

【図３】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第１の
映像状態のイメージ図である。

【図４】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第２の
映像状態のイメージ図である。

【図５】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第１の
積算信号のブロックの変化を示す説明図である。

【図６】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第３の
映像状態のイメージ図である。

【図７】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第２の
積算信号のブロックの変化を示す説明図である。

【図８】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第４の
映像状態のイメージ図である。

【図９】本発明のカメラ装置の実施の形態を示す第５の
映像状態のイメージ図である。

【符号の説明】

１レンズ２オートフォーカス部３撮像素子回路部４ＣＤＳ部５ＡＧＣ部６ＡＤＣ部７映像プロセス回路部８Ｉ／Ｆ部９出力部１０タイミング部１１電源回路部１２信号積算回路部１３カメラ装置制御回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 9/73 Ｈ０４Ｎ 9/73 ＡＦターム(参考） 2H002 DB02 DB06 DB14 DB19 DB25 GA33 HA06 HA21 JA00 5C022 AA01 AA12 AB03 AB22 AC42 AC54 AC56 AC69 5C065 AA01 BB02 BB07 BB11 CC02 CC03 DD02 GG12 5C066 AA01 BA01 CA05 EA04 EA14 GB01 KM02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子等で被写体を撮像し、電気
信号に変換する映像撮像手段と、その電気信号を処理
し、映像信号に変換する映像信号処理手段と、その映像
信号より光量の調整を行う映像調整手段とを備えたカメ
ラ装置において、各画像毎の輝度信号を任意のブロックに分割して積算す
る手段を有し、積算値が前回または任意の時間経過した
後の積算値と比較し各ブロック毎の変化量を検出する手
段を有し、その変化量が予め定められた検出値を超えた
ことを検出する手段と、その検出結果から光量の制御を
行う制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】固体撮像素子等で被写体を撮像し、電気
信号に変換する映像撮像手段と、その電気信号を処理
し、映像信号に変換する映像信号処理手段と、その映像
信号よりホワイトバランスの調整を行う映像調整手段と
を備えたカメラ装置において、各画像毎の色信号を任意のブロックに分割して積算する
手段を有し、積算値が前回または任意の時間経過した後
の積算値と比較し各ブロック毎の変化量を検出する手段
を有し、その変化量が予め定められた検出値を超えたこ
とを検出する手段と、その検出結果からホワイトバラン
スの制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とするカ
メラ装置。
【請求項３】固体撮像素子等で被写体を撮像し、電気
信号に変換する映像撮像手段と、その電気信号を処理
し、映像信号に変換する映像信号処理手段と、その映像
信号よりレンズの焦点距離の調整を行う映像調整手段と
を用いたカメラ装置において、各画像毎の輝度信号の輪郭成分を任意のブロックに分割
して積算する手段を有し、積算値が前回または任意の時
間経過した後の積算値と比較し各ブロック毎の変化量を
検出する手段を有し、その変化量が予め定められた検出
値を超えたことを検出する手段と、その検出結果からレ
ンズの焦点距離の制御を行う制御手段とを備えたことを
特徴とするカメラ装置。
【請求項４】上記請求項１または請求項２若しくは請
求項３記載のカメラ装置において、予め定められた検出
値を任意に変更できる手段を備えたことを特徴とするカ
メラ装置。