JP2001094999A - 信号処理方法およびその装置 - Google Patents
信号処理方法およびその装置Info
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Abstract
最適なホワイトバランスで得る信号処理装置の実現を目
的とする。 【解決手段】 異なる露光条件、異なるゲイン制御の少
なくとも何れか1つによって、標準的な明るさの被写体
が適正レベルとなるようにして得た標準輝度映像信号
と、所定値より明るい被写体が適正レベルとなるように
して得た高輝度映像信号を加算し、広ダイナミックレン
ジ映像信号を得る場合、上記標準輝度映像信号と上記高
輝度映像信号のそれぞれのホワイトバランスを調整し、
当該調整されたそれぞれの映像信号の輝度信号からそれ
ぞれのニー係数を演算し、それぞれの映像信号の色信号
にそれぞれ乗算し、上記それぞれ調整された映像信号の
輝度信号同士を合成し、上記それぞれ乗算された映像信
号の色信号同士を合成した後に加算することにより、広
ダイナミックレンジ映像信号を得るものである。
Description
ジの広い映像信号を得ることのできる信号処理方法およ
びその装置に関するものである。
像素子の電荷蓄積容量による制限から約4倍のダイナミ
ックレンジが限界であった。 従って、室内から室外を
撮影する時など、極めて明るい(高輝度)被写体と比較的
暗い(低輝度)被写体が混在するような場面を撮像する場
合、高輝度被写体か低輝度被写体の何れかが適正レベル
で得られるよう露光時間等を制御していたため、低輝度
部分を適正レベルとすると高輝度部分が白とびし、高輝
度部分を適正レベルとすると低輝度部分が黒つぶれして
しまうことになる。近年、上記問題を解決するために、
図7に示すような、垂直映像期間に通常の露光時間で電
荷を蓄積する動作と、垂直ブランキング期間に短い露光
時間で電荷を蓄積する動作を行うことで、通常露光によ
り得られる標準輝度映像信号V1と短い露光により得ら
れる高輝度映像信号V2を取り出すことが可能な広ダイ
ナミックレンジ撮像素子が開発されている。 また、図
8に示すような、撮像素子9から得られる映像信号C
を、増幅率の異なる増幅回路10と増幅回路11でそれ
ぞれ増幅することによって、標準輝度映像信号V1と高
輝度映像信号V2を取り出すデュアル増幅方式などが開
発されている。図9に示すように、これら広ダイナミッ
クレンジ撮像素子やデュアル増幅方式により取り出され
た標準輝度映像信号と高輝度映像信号を用いて広ダイナ
ミックレンジ映像信号を得る場合、低輝度被写体と高輝
度被写体の色温度が違うため、標準輝度映像信号の輝度
信号Y1と色信号C1をホワイトバランス回路1にて、
高輝度映像信号の輝度信号Y2と色信号C2をホワイト
バランス回路2により、それぞれの映像信号の色温度に
合うようにホワイトバランス処理し、これにより得られ
た輝度信号Z1,Z2と色信号D1,D2を、合成回路
7と合成回路8で加算することにより、ダイナミックレ
ンジ約64倍の広ダイナミックレンジ映像信号となる輝
度信号WYと色信号WCが得られるテレビジョンカメラ
装置が開発されている。
トバランス後の標準輝度映像信号の輝度信号Z1と高輝
度映像信号の輝度信号Z2は合成回路7で加算され、図
5に示すような輝度信号WYとなる。 同様に標準輝度
映像信号の色信号D1と高輝度映像信号の色信号D2は
合成回路8で加算され、図10に示すような色信号WC
となる。 ここで標準輝度映像信号の色信号D1は色温
度aでホワイトバランス処理され、高輝度映像信号の色
信号D2は色温度bでホワイトバランス処理されている
と仮定すると、合成された広ダイナミックレンジ映像信
号の色信号WCは、異なる色温度でホワイトバランス処
理された色信号を合成することになり、ホワイトバラン
スがずれてしまう問題がある。本発明はこれらの問題点
を除去し、ホワイトバランス後の標準輝度映像信号と高
輝度映像信号の色信号に所定の処理を施し合成すること
で、加算後の広ダイナミックレンジ映像信号を損失無
く、かつ、最適なレベルで得ることを特徴とする装置の
実現を目的とするものである。
成するため、異なる露光条件、異なるゲイン制御の少な
くとも何れか1つによって、標準的な明るさの被写体が
適正レベルとなるようにして得た標準輝度映像信号と、
所定値より明るい被写体が適正レベルとなるようにして
得た高輝度映像信号を加算し、広ダイナミックレンジ映
像信号を得る場合、上記標準輝度映像信号と上記高輝度
映像信号のそれぞれのホワイトバランスを調整し、当該
調整されたそれぞれの映像信号の輝度信号からそれぞれ
のニー係数を演算し、それぞれの映像信号の色信号にそ
れぞれ乗算し、上記それぞれ調整された映像信号の輝度
信号同士を合成し、上記それぞれ乗算された映像信号の
色信号同士を合成した後に加算することにより、広ダイ
ナミックレンジ映像信号のホワイトバランスが最適にな
るようにしたものである。その結果、標準輝度被写体と
高輝度被写体を加算して得られる映像信号を損失無く、
かつ最適なホワイトバランスで得ることができ、ダイナ
ミックレンジの広い映像信号が取り出し可能になる。
通常露光等によって標準的な明るさの被写体が適正レベ
ルで得られるように制御された標準輝度映像信号と、短
露光等により極めて明るい被写体が適正レベルで得られ
るように制御された高輝度映像信号を加算処理し、広ダ
イナミックレンジ映像信号を得るテレビジョンカメラ装
置における加算処理部分の構成及び動作を図1を用い説
明する。1は最適化された標準輝度映像信号の輝度信号
Y1と色信号C1を当該被写体の色温度に適したホワイ
トバランスに調整し、調整された輝度信号Z1と色信号
D1を出力するホワイトバランス回路。 2は最適化さ
れた高輝度映像信号の輝度信号Y2と色信号C2を当該
被写体の色温度に適したホワイトバランスに調整し、調
整された輝度信号Z2と色信号D2を出力するホワイト
バランス回路。3は輝度信号Z1の輝度レベルに基づ
き、色信号D1にニー処理を施こすためのニー係数K1
を演算するニー係数演算回路。 4は輝度信号Z2の輝
度レベルに基づき、色信号D2にニー処理を施こすため
のニー係数K2を演算するニー係数演算回路。 5は色
信号D1にニー係数K1を乗算し色信号E1を出力する
乗算回路、6は色信号D2にニー係数K2を乗算し色信
号E2を出力する乗算回路。7は調整された輝度信号Z
1と輝度信号Z2を加算し、広ダイナミックレンジの映
像信号となる輝度信号WYを出力する合成回路、8は調
整された色信号E1と色信号E2を加算し、広ダイナミ
ックレンジの映像信号となる色信号WCを出力する合成
回路である。
最適化された標準輝度映像信号の輝度信号Y1と色信号
C1は、ホワイトバランス回路1に入力され、ここで、
当該被写体の色温度(ここではaとする)にホワイトバラ
ンス調整され、輝度信号Z1と色信号D1が出力され
る。 そしてホワイトバランス調整後の輝度信号Z1
は、ニー係数演算回路3に入力される。ここで、ニー係
数K1は、例えば、図2に示すように、輝度レベルが0
からiでは1とし、iからjでは1から0に徐々に減衰
し、j以上では0となる関数により算出される。 ニー
係数演算回路3で演算されたこのニー係数K1と色信号
D1は乗算回路5に入力され、E1=K1×D1の演算
により、ニー処理された色信号E1が出力される。一
方、最適化された高輝度映像信号の輝度信号Y2と色信
号C2は、ホワイトバランス回路2に入力され、ここ
で、当該被写体の色温度(ここではbとする)にホワイト
バランス調整され、輝度信号Z2と色信号D2が出力さ
れる。 そしてホワイトバランス調整後の輝度信号Z2
は、ニー係数演算回路4に入力される。ここで、ニー係
数K2は、例えば、図3に示すように、輝度レベルが0
からiでは0とし、iからjでは0から1に徐々に増加
し、j以上では1となる関数により算出される。 ニー
係数演算回路4で演算されたこのニー係数K2と色信号
D2は乗算回路6に入力され、E2=K2×D2の演算
により、ニー処理された色信号E2が出力される。
号Z1と輝度信号Z2は合成回路7に入力され、ここで
図5に示すように加算され、広ダイナミックレンジ映像
信号となる輝度信号WYが出力される。同様に、ニー処
理された色信号E1と色信号E2は、合成回路8に入力
され、ここで、図6に示すように加算され、広ダイナミ
ックレンジ映像となる輝度信号WCが出力される。以上
述べたごとく、色信号D1と色信号D2のニー処理の係
数となるニー係数K1,K2を、図4に示すような同一
の光量(輝度レベル)となる、iとjの間のレベルで交差
する特性とすることにより、図6に示す様に、合成後の
色信号WCの成分が、0からiのレベルでは、標準輝度
映像信号の色信号E1だけ、つまり色温度aに基づき処
理された信号だけになるよう処理される。 そして、i
からjのレベルでは、標準輝度映像信号の色信号E1に
高輝度映像信号の色信号E2が徐々に比率を増して合成
されるよう処理される。 更に、jから無限のレベルで
は、高輝度映像信号の色信号E2だけ、つまり、色温度
bに基づき処理された信号だけになるように処理され
る。以上のように、ホワイトバランスのずれが、iから
jの最小範囲に留め、色信号E1と色信号E2の合成さ
れる境界線をスムーズに処理されることで、ダイナミッ
クレンジが広く、最適なホワイトバランスとなる映像信
号を得ることが可能になる。
度被写体を加算して得られる映像信号を損失無く、かつ
最適なホワイトバランスで得ることができ、ダイナミッ
クレンジの広い映像信号が取り出すことができる。
処理構成を示すブロック図
図
処理動作を示すフローチャート
理動作を示すフローチャート
示す図
示すブロック図
示すブロック図
処理動作を示すフローチャート
回路、5,6:乗算回路、7,8:合成回路、Y1:標
準輝度映像信号の輝度信号、Y2:高輝度映像信号の輝
度信号、Z1,Z2:調整後の輝度信号、WY:合成後
の輝度信号、C1:標準輝度映像信号の色信号、C2:
高輝度映像信号の色信号、D1,D2:調整後の色信
号、E1,E2:乗算後の色信号、WY:合成後の色信
号、K1,K2:ニー係数。
Claims (3)
- 【請求項1】 異なる露光条件、異なるゲイン制御の少
なくとも何れか1つによって、標準的な明るさの被写体
が適正レベルとなるようにして得た標準輝度映像信号
と、所定値より明るい被写体が適正レベルとなるように
して得た高輝度映像信号を加算し、広ダイナミックレン
ジ映像信号を得る場合、上記標準輝度映像信号と上記高
輝度映像信号のそれぞれのホワイトバランスを調整し、
当該調整されたそれぞれの映像信号の輝度信号からそれ
ぞれのニー係数を演算し、それぞれの映像信号の色信号
にそれぞれ乗算し、上記それぞれ調整された映像信号の
輝度信号同士を合成し、上記それぞれ乗算された映像信
号の色信号同士を合成した後に加算することにより、広
ダイナミックレンジ映像信号を得ることを特徴とする信
号処理方法。 - 【請求項2】 異なる露光条件、異なるゲイン制御の少
なくとも何れか1つによって、標準的な明るさの被写体
が適正レベルとなるようにして得た標準輝度映像信号
と、所定値より明るい被写体が適正レベルとなるように
して得た高輝度映像信号を加算し、広ダイナミックレン
ジ映像信号を得る場合、上記標準輝度映像信号の輝度信
号と色信号からホワイトバランス調整をする手段と、上
記高輝度映像信号の輝度信号と色信号からホワイトバラ
ンス調整をする手段と、上記調整された標準輝度映像信
号の輝度信号からニー係数を演算する手段と、上記調整
された高輝度映像信号の輝度信号からニー係数を演算す
る手段と、上記調整された標準輝度映像信号の色信号に
上記ニー係数を乗算する手段と、上記調整された高輝度
映像信号の色信号に上記ニー係数を乗算する手段と、上
記調整された標準輝度映像信号の輝度信号と上記調整さ
れた高輝度映像信号の輝度信号を合成する手段と、上記
調整された標準輝度映像信号の色信号と上記調整された
高輝度映像信号の色信号を合成する手段とを有し、広ダ
イナミックレンジ映像信号を得ることを特徴とする信号
処理装置。 - 【請求項3】 請求項2において、当該信号処理装置を
テレビジョンカメラシステムに適用したことを特徴とす
る信号処理装置。
Priority Applications (5)
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JP27123999A JP3640374B2 (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | 信号処理方法およびその装置 |
KR1020000030726A KR100363826B1 (ko) | 1999-06-07 | 2000-06-05 | 넓은 다이내믹레인지의 영상신호를 생성하는텔레비젼신호처리장치와 그 신호처리장치를 가지는텔레비젼카메라 및 텔레비젼신호처리방법 |
US09/588,078 US6747694B1 (en) | 1999-06-07 | 2000-06-06 | Television signal processor for generating video signal of wide dynamic range, television camera using the same, and method for television signal processing |
CNB001227149A CN1172523C (zh) | 1999-06-07 | 2000-06-07 | 宽阔动态图象信号的电视信号处理装置和方法及电视摄象机 |
KR1020020029472A KR100363827B1 (ko) | 1999-06-07 | 2002-05-28 | 넓은 다이내믹레인지의 영상신호를 생성하는텔레비젼신호처리장치와 그 신호처리장치를 가지는텔레비젼카메라 및 텔레비젼신호처리방법 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3640374B2 JP3640374B2 (ja) | 2005-04-20 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27123999A Expired - Fee Related JP3640374B2 (ja) | 1999-06-07 | 1999-09-24 | 信号処理方法およびその装置 |
Country Status (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7296286B2 (en) | 2002-01-31 | 2007-11-13 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method and apparatus for transmitting image signals of images having different exposure times via a signal transmission path, method and apparatus for receiving thereof, and method and system for transmitting and receiving thereof |
US7420607B2 (en) | 2003-01-14 | 2008-09-02 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging element and digital camera |
JP2009224971A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Omron Corp | 画像処理装置 |
US7830420B2 (en) | 2005-04-26 | 2010-11-09 | Fujifilm Corporation | Composite image data generating apparatus, method of controlling the same, and program for controlling the same |
-
1999
- 1999-09-24 JP JP27123999A patent/JP3640374B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7830420B2 (en) | 2005-04-26 | 2010-11-09 | Fujifilm Corporation | Composite image data generating apparatus, method of controlling the same, and program for controlling the same |
JP2009224971A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Omron Corp | 画像処理装置 |
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JP3640374B2 (ja) | 2005-04-20 |
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