JP2001111887A - フリッカ検出・補正装置およびフリッカ検出・補正方法 - Google Patents
フリッカ検出・補正装置およびフリッカ検出・補正方法Info
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Abstract
ルに変動があった場合でも正確にフリッカを検出するこ
とが可能とする。 【解決手段】 映像信号の画素レベルを1ライン毎に積
算する積算手段1と、現在のフレームまたはフィールド
および過去の複数フレームまたはフィールドにわたっ
て、各フレームまたはフィールドの同一のラインに対
し、積算手段1の出力を平均化する平均化手段3と、積
算手段1の1ライン毎の積算結果を平均化手段3の1ラ
イン毎の平均化出力で除算する除算手段4と、除算手段
4の出力を周波数分析してフリッカの有無を判定するフ
リッカ判定手段5とを備えた。
Description
し、補正する技術に関し、特にMOS型撮像素子のよう
なXYアドレス方式の撮像素子を用い、電源周波数で明
るさが変動する照明光のもとで撮像された映像に発生す
るフリッカを検出し、補正することを可能としたフリッ
カ検出・補正装置に関する。
リッカの発生する原理を説明する。
リッカの発生原理を説明するための図である。
Hzの交流電源で蛍光灯などを点灯した場合、その照明光
は電源電流の振幅が最も大きくなったときに最も明るく
なるので、(b)に示すように、電源周波数の2倍の周
波数(ここでは100Hz)で光量が変動する。
灯の下で、l/30秒蓄積のMOS型撮像素子で撮像し
た場合の蓄積タイミングと撮像素子出力を(c),
(d)に示す。この場合、(c)に示すように、読み出
し点A1からB1までの入射光量を積分した値が撮像素
子の第1ラインの出力信号になる。同様にして、読み出
し点A2からB2までの入射光量の積分が第2ラインの
出力信号となり、以下最終ラインまで同様の結果とな
る。
像素子出力に(d)に示すような変動が現れ、画面上で
輝度レベルの変動となるため、フリッカとして認識され
る。フレーム周期が30Hzの場合、3フレーム周期で照
明の明るさの位相が揃うため、3フレーム周期毎の輝度
レベルの変動となる。さらにMOS型撮像素子の場合
は、(b)に示したように、1ライン毎に蓄積タイミン
グが異なるため、1フレーム内にこのフリッカが現れ、
画面上で黒い縞模様として認識されることになり、画質
劣化を引き起こす。
フリッカの発生原理を説明するための図である。
0Hzの交流電源で蛍光灯などを点灯した場合、50Hzの
場合と同様、(b)に示すように、電源周波数の2倍の
周波数(この場合は120Hz)で光量が変動する。
する蛍光灯の下て、1/50秒蓄積のMOS型撮像素子
で撮像した場合、(c)に示すように読み出し点A1か
らB1までの入射光量を積分した値が撮像素子の第1ラ
インの出力信号になる。同様にして、読み出し点A2か
らB2までの入射光量の積分が第2ラインの出力信号と
なり、以下最終ラインまで同様の結果となる。
像素子出力に(d)に示すような変動が現れ、画面上で
輝度レベルの変動となるため、フリッカとして認識され
る。
期が光量変動周期の整数倍であるため、50Hzの場合に
発生するようなフレーム毎の輝度レベルの変動は発生し
ない。しかし、電源周波数が60Hz付近で変動すると、
画面上の黒い縞模様がフレーム毎に動くように見え、画
質劣化を引き起こす。さらにMOS型撮像素子の場合
は、50Hzの場合と同様に1ライン毎に蓄積タイミング
が異なるため、1フレーム内にこのフリッカが現れ、画
面上で黒い縞模様として認識されることになり、画質劣
化を引き起こす。
原理を説明する。ここで、(a)〜(c)は電源周波数
が50Hzの場合、(d)〜(f)は電源周波数が60Hz
の場合の図である。
すように1/100秒で照明の明るさが変動する。この
とき、(b)に示すように、シャッター速度(撮像素子
の蓄積時間)を1/100秒の整数倍(図示は2倍の例
であるが、1倍または3倍でもよい)に設定する。この
ように設定すると、第1ラインの読み出しタイミング
(A1からB1)と、第2ラインの読み出しタイミング
(A2からB2)は、入射光量が同一となる。同様に、
第3ライン以下最終ラインまで入射光量が同一となる。
このため、(c)に示すように、撮像素子出力は一定量
となり、フリッカは発生しない。
Hzの場合と同様に、シャッター速度を1/120秒の整
数倍(1倍〜4倍)に設定する。(e)は1/120秒
の2倍の1/60秒に設定した場合を示している。この
図に示すように、第1ラインの読み出しタイミング(A
1からB1)と、第2ラインの読み出しタイミング(A
2からB2)は、入射光量が同一となる。同様に、第3
ライン以下最終ラインまで入射光量が同一となる。この
ため、撮像素子出力は一定量となり、フリッカは発生し
ない。
倍であり、かつフレーム周期以内に設定することで、フ
リッカの発生を抑圧しているわけである。
リッカの補正を行う撮像装置としては、例えば特公平8-
15324号公報に記載されたものがあった。この撮像装置
においては、撮像素子で生成された映像信号の現フィー
ルドの積分結果と前フィールドの積分結果との差分結果
を所定のしきい値と比較することでフリッカの有無を検
出し、検出されたフリッカの有無に応じてシャッター速
度を切り替える構成を有している。
来の撮像装置では以下の(1)〜(4)に記載する問題
点があった。
分をとるため、MOS型撮像素子を用いた場合に発生す
るフィールド(またはフレーム)内のフリッカを検出す
ることができない。
分をとるため、被写体の動きなどにより映像信号の輝度
レベルに変動があった場合、それを誤ってフリッカと判
定するおそれがあり、正確にフリッカを検出することが
できない。
るフリッカは、フィールド毎の変動が殆どないため、現
フィールドと前フィールドとの差分をとることにより検
出することはできない。このため、フリッカなしと判定
してしまう。
度を1/100秒または1/60秒に設定すると、入射
光量が大きくなったときに映像信号レベルが飽和してし
まい、映像が表示されない。
たものであり、被写体の動きなどにより映像信号の輝度
レベルに変動があった場合でも正確にフリッカを検出す
ることが可能となフリッカ検出装置を提供することを目
的とする。
るフリッカの検出が可能なフリッカ検出装置を提供する
ことを目的とする。
射光量が大きくなったときに映像が表示されなくなる状
態を回避することの可能なフリッカ検出・補正装置を提
供することを目的とする。
置は、フレームまたはフィールド内の所定の領域毎の画
素レベルを積算する積算手段と、複数フレームまたはフ
ィールドにおける同一の画像位置の前記領域毎の積算結
果を平均化する平均化手段と、前記積算手段の前記領域
毎の積算結果を前記平均化手段の前記領域毎の平均化結
果で除算する除算手段と、前記除算手段の除算結果を周
波数分析してフリッカの有無を判定するフリッカ判定手
段とを備えた。この構成により、被写体の動きなどによ
り映像信号の輝度レベルに変動があった場合であっても
正確にフリッカを検出することが可能となり、かつ、光
源の電源周波数が60Hzの場合に発生するフリッカも検
出することが可能となる。
明のフリッカ検出装置と、前記フリッカ検出装置の出力
をもとに、映像信号を生成する撮像手段のシャッター速
度を制御する制御信号、および前記映像信号のゲインを
制御する制御信号を作成するフリッカ補正制御手段とを
備えた。この構成により、フリッカの補正を実現し、か
つ入射光量が大きくなったときに映像が表示されなくな
る状態を回避することができる。
たはフィールド内の所定の領域毎の画素レベルを積算
し、複数フレームまたはフィールドにおける同一の画像
位置の前記領域毎の積算結果を平均化し、前記領域毎の
積算結果を前記領域毎の平均化結果で除算し、前記除算
結果を周波数分析してフリッカの有無を判定する。この
構成により、被写体の動きなどにより映像信号の輝度レ
ベルに変動があった場合であっても正確にフリッカを検
出することが可能となり、かつ、光源の電源周波数が6
0Hzの場合に発生するフリッカも検出することが可能と
なる。
明のフリッカ検出方法で検出されたフリッカ周波数をも
とに、映像信号を生成する撮像装置のシャッター速度の
制御と、前記映像信号のレベルの制御とを行う構成を有
する。この構成により、フリッカの補正を実現し、かつ
入射光量が大きくなったときに映像が表示されなくなる
状態を回避することができる。
て、図面を用いて説明する。なお、本発明はフレーム処
理またはフィールド処理のいずれにも適用可能である
が、以下の説明はフレーム処理の場合について記載す
る。
の形態のフリッカ検出装置は、フレーム内の映像信号の
画素レベルを1ライン毎に積算する積算手段と、現在の
フレームおよび過去の複数フレームにわたって、各フレ
ームの同一のラインに対し、前記1ライン毎の積算結果
を平均化する平均化手段と、前記積算手段の1ライン毎
の積算結果を前記平均化手段の1ライン毎の平均化結果
で除算する除算手段と、前記除算手段の除算結果を周波
数分析してフリッカの有無を判定するフリッカ判定手段
とを備えている。
ッカ検出装置の構成を示すブロック図である。このフリ
ッカ検出装置は、積算手段1と、積算手段1の出力が入
力される記憶手段2と、積算手段1の出力および記憶手
段2の出力が入力される平均化手段3と、積算手段1の
出力および平均化手段3の出力が入力される除算手段4
と、除算手段4の出力が入力されるフリッカ判定手段5
とから構成されている。ここで、積算手段1、平均化手
段3、除算手段4、およびフリッカ判定手段5は、ハー
ドロジック、DSP、またはコンピュータによるソフト
処理のいずれを用いて実現しても良い。
型撮像素子で撮像された有効走査期間の映像信号が入力
される。この映像信号は明るさが50Hzまたは60Hzで
変動する光源の下で生成されたものである。積算手段1
は1フレームの有効走査期間の映像信号の画素をライン
毎に加算または平均化する。図2(a)に示すように、
第nフレームの第iラインの画素レベルをライン毎に加
算または平均化した結果をSUMniと記述する。したが
って、映像信号の1フレームが480ラインで構成され
ている場合には、i=1〜480について、SUMn1〜
SUMn480を演算する。
に予め定められたフレーム分記憶する。平均化手段3
は、積算手段1から出力されたSUMniと、SUMniが
出力される以前に積算手段1から出力され、記憶手段2
に記憶されていたSUMn-1i、SUMn-2i、SUMn-3,
iとの加算または平均化を行う。ここで、SUMn-1,i、
SUMn-2,i、SUMn-3,iは、図2(b)に示すよう
に、それぞれ第n−1フレーム、第n−2フレーム、第
n−3フレームの第iラインにおける画素レベルを加算
または平均化したものである。この場合、記憶手段2は
積算手段1の出力を3フレーム分蓄積している。ここ
で、SUMniと、SUMn-1iと、SUMn-2,iと、SU
Mn-3,iとを加算または平均化した値をAVEniと記述
する。なお、ここでは過去の3フレーム分との加算また
は平均化を行ったが、2フレーム分以上であればよい。
UMniと平均化手段3の出力であるAVEniとを用いて
SUMni/AVEniを算出する。フリッカ判定手段5は
除算手段2の出力を用いてフリッカの有無を判定する。
図3にフリッカ判定手段5の構成例を示す。このフリッ
カ判定手段5は、除算手段4の出力が入力されるDFT
(Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換)手
段21と、その出力をしきい値処理してフリッカの有無を
判定するしきい値処理手段22とから構成されている。
UMni/AVEniを波形で示した一例である。ここで、
横軸はライン数、すなわちiであり、縦軸は除算結果の
レベル、すなわちSUMni/AVEniを示している。
ある。ここで、横軸は周波数、縦軸は周波数成分のレベ
ルの大きさを示している。そして、50Hzの周波数成分
を検出するために、50Hz用のDFT演算を行ったとき
の周波数成分レベルが図中のF50であり、60Hzの周波
数成分を検出するために、60Hz用のDFT演算を行っ
たときの周波数成分レベルが図中のF60である。
力に対して、4つのしきい値、TH50 -ON、TH60-ON、TH
50-OFF、TH60-0FFを予め設定しておく。これらのしきい
値には、TH50-ON>TH50-OFF、TH60-ON>TH60-0FFの関係
が成り立つ。そのしきい値と、前述した50Hzの周波数
成分および60Hzの周波数成分とを比較し、その大小関
係により、フリッカの有無の判定を行う。
ッカ検出用の重み係数、βは60Hzのフリッカ検出用の
重み係数である。これらの係数はいずれも1より十分大
きな値に設定されているので、50Hz(または60Hz)
の周波数成分が60Hz(または50Hz)の周波数成分よ
りも予め設定された重み係数倍より大きい場合に、50
Hz(または60Hz)のフリッカが有ると判定しているこ
とになる。これによって、被写体のパターンによるフレ
ーム内の輝度レベルの変化がフリッカと判定されるおそ
れを低減している。
よれば、現在のフレームおよび過去の複数フレームの平
均値をフリッカ有無の判定に用いているので、被写体の
動きなどによる輝度レベルの変動に影響されずにフリッ
カ検出が可能となり、かつフレーム毎の変動の少ない6
0Hzのフリッカも検出可能となる。
においてフレーム内の全ラインについて積算している
が、フリッカ成分の周期に対して十分に短い間隔で間引
きしたラインに対して積算を行っても良い。この場合
は、積算手段以降の平均化、除算、およびフリッカ検出
手段も間引きしたラインの信号に対して処理を行う。こ
のように構成することで、記憶手段2の容量を削減する
ことができる。
の形態のフリッカ検出装置では、積算手段が映像信号の
画素レベルを1ライン毎に積算する代わりに、フレーム
内のフリッカ成分がほぼ等しいとみなせる複数ライン毎
に積算するように構成した。積算手段の積算演算の内容
以外は第1の実施の形態と同様である。
る積算手段の積算演算を説明するための図である。この
図に示すように、フレーム内のフリッカ成分がほぼ等し
いとみなせる複数ライン(ここでは、第iライン、第i
+1ライン、第i+2ラインの計3ライン)の全有効画
素のレベルを加算または平均化している。ここで、第n
フレームの第iライン、第i+1ライン、第i+2ライ
ンの全有効画素のレベルを加算または平均化した値をS
UMnIと記述する。そして、第nフレームの第i+3ラ
イン、第i+4ライン、第i+5ラインの全有効画素の
レベルを加算または平均化した値をSUMnI+1と記述す
る。
成分がほぼ等しいとみなせる複数ライン毎の画素データ
を積算し、それを現在のフレームおよび過去の複数フレ
ームにわたって平均化した値をもとにフリッカの有無を
判定しているため、被写体のパターンによる輝度変動の
影響が低減され、精度の高いフリッカ検出が可能とな
る。また、積算結果SUMnIの数が第1の実施の形態の
積算結果SUMniの1/3となるため、記憶手段2の容
量を1/3に削減することができる。
i+3ライン、第i+4ライン、第i+5ラインの全有
効画素のレベルを加算または平均化した値をSUMnI+1
としたが、積算するラインを重複させ、第nフレームの
第i+1ライン、第i+2ライン、第i+3ラインの全
有効画素のレベルを加算または平均化した値をSUM
nI+1としてもよい。
撮像素子にて撮像された信号に有効である。図6に単板
撮像素子用色フィルタの配列の様子を示す。ここで、
(a)は補色フィルタ配列であり、(b)は原色フィル
タの一種であるベイヤー配列の一部を示したものであ
る。これらの図に示すように、撮像素子の画素毎にそれ
ぞれ異なる色フィルタが貼られている。
ンCyと黄色Yeとが1画素ずつ交互に配列されたライ
ンと、マゼンタMgと緑Gとが1画素ずつ交互に配列さ
れたラインとが、1ラインずつ交互に配列されている。
この色フィルタを用いた撮像素子の出力の2ラインを加
算する際に、点線で囲んだ4画素を1ブロックとし、同
じブロックを複数個積算する。1ブロック内の信号は、 Cy+Mg+Ye+G=2R+3G+2B≒Y となり、ほぼ輝度信号Yと同じ信号が得られる。この輝
度信号に近い信号がいくつも積算された信号を用いるこ
とにより、輝度信号を用いてフリッカ検出ができるた
め、精度の高いフリッカ検出が可能となる。
合は、赤Rと緑Gとが1画素ずつ交互に配列されたライ
ンと、緑Gと青Bとが1画素ずつ交互に配列されたライ
ンとが、1ラインずつ交互に配列されている。この色フ
ィルタを用いた撮像素子の出力の2ラインを加算する際
に、点線で囲んだ4画素を1ブロックとし、同じブロッ
クを複数個積算する。1ブロック内の信号は、 R+G+G+B=R+2G+B≒Y となり、ほぼ輝度信号Yと同じ信号が得られる。この輝
度信号に近い信号がいくつも積算された信号を用いるこ
とにより、輝度信号を用いてフリッカ検出ができるた
め、精度の高いフリッカ検出が可能となる。
よれば、フレーム内のフリッカ成分がほぼ等しいとみな
せる複数ライン毎に処理を行うことにより、第1の実施
の形態の効果に加え、被写体のパターンによる輝度変動
の影響が低減され、精度の高いフリッカ検出が可能とな
る。
の形態のフリッカ検出装置では、積算手段が映像信号の
画素レベルを1ライン毎に積算する代わりに、フレーム
内のフリッカ成分のビート周期における同一位相を有す
る複数ライン毎に積算するように構成した。積算手段の
積算演算の内容以外は第1の実施の形態と同様である。
に、50Hzの場合、撮像素子出力には1フレーム内に3
+1/3個の周期的なレベル変動があり、60Hzの場合
には4個の周期的なレベル変動がある。
図7に示すように、前記周期的なレベル変動における同
一位相を有するライン(フレーム内のフリッカ成分のビ
ート周期における同一位相を有する複数のライン)であ
る第jライン、第j+pライン、第j+2pラインの全
有効画素のレベルを加算または平均化している。ここ
で、第nフレーム第jライン、第j+pライン、第j+
2pラインの全有効画素のレベルを加算または平均化し
た値をSUMnJと記述する。そして、第nフレームの第
j+1ライン、第j+1+pライン、第j+1+2pラ
インの全有効画素のレベルを加算または平均化した値を
SUMnJ+1と記述する。
内のフリッカ成分のビート周期における同一位相を有す
る複数ライン毎の画素データを積算し、それを現在のフ
レームおよび過去の複数フレームにわたって平均化した
値をもとにフリッカの有無を判定しているため、被写体
のパターンによる輝度変動の影響が低減され、精度の高
いフリッカ検出が可能となる。また、積算結果SUMnJ
の数が第1の実施の形態の積算結果SUMniの1/3と
なるため、記憶手段2の容量を1/3に削減することが
できる。
よれば、フレーム内のフリッカ成分のビート周期におけ
る同一位相を有する複数ライン毎に処理を行うことによ
り、第1の実施の形態の効果に加え、被写体のパターン
による輝度変動の影響が低減され、精度の高いフリッカ
検出が可能となる。
の形態のフリッカ検出装置では、平均化手段として巡回
型フィルタを用いたものである。平均化手段以外の構成
要素は第1の実施の形態と同様である。
ッカ検出装置における平均化手段の構成を示すブロック
図である。この平均化手段は、図1における積算手段1
の出力SUMniに(1−k)を乗算する乗算器31と、乗
算器31の出力と、後述する乗算器34の出力とを加算する
加算器32と、加算器32の出力を一時的に蓄積するメモリ
33と、メモリ33の出力であるAVEniにkを乗算する乗
算器34とから構成されている。ここで、k(0≦k≦
1)は予め設定されている巡回係数である。
力であるSUMniを入力し、それを(1−k)倍して加
算器32へ出力する。メモリ33は加算器32の出力を1フレ
ーム分記憶し、AVEniを出力する。乗算器34はメモリ
33の出力をk倍して加算器32へ出力する。加算器32は乗
算器31の出力である(1−k)×SUMniと、乗算器34
の出力であるk×AVEniとを加算してメモリ33へ出力
する。
Mniと出力AVEniとは、 AVEni=(1−k)×SUMni+k×AVEn-1i =(1−k)×SUMni+k×(1−k)×SUMn-1i
+k2×(1−k)×SUMn-2i+・・・ の関係式を満たしている。また、メモリ33は図1の記憶
手段2として機能している。
は、巡回型フィルタを用いて過去の無限大のフレームで
平均化することより、第1の実施の形態の効果を加え、
より安定した値で除算できるため、被写体の動きなどに
よる輝度レベルの変動に影響されずにフリッカ検出が可
能となる。また、無限大のフレームの平均化を1フレー
ム分のメモリを用いて実現できるため、メモリの容量を
少なくすることができる。
の形態のフリッカ検出装置は、平均化手段としてFIR
(Finite Impulse Response )フィルタを用いたもので
ある。平均化手段以外の構成要素は第1の実施の形態と
同様である。
ッカ検出装置における平均化手段の構成を示すブロック
図である。この平均化手段は、それぞれ積算手段1また
は記憶手段2の出力であるSUMni、SUMn-1i、SU
Mn-2i、SUMn-3iに対して、フィルタ係数αn、
αn-1、αn-2、αn-3を乗算する乗算器35、36、37、38
と、乗算器35、36、37、38の出力を加算する加算器39と
から構成されている。
力AVEniとは、 AVEni=αn×SUMni+αn-1×SUMn-1i+αn-2
×SUMn-2i+αn-3×SUMn-3i の関係式を満たしている。
源周波数が60Hz付近、映像信号のフレーム周期が1/
30秒の場合、フレーム毎のフリッカ成分は緩やかに変
化する。この緩やかな変動にも対応できるような特性で
フィルタをかけることにより、電源周波数が60Hz付近
の場合でも精度の良いフリッカ検出が可能となる。
はFIRフィルタを用いて平均化するので、第1の実施
の形態の効果に加え、所望の特性で平均化でき、精度の
高いフリッカ検出が可能となる。
の形態のフリッカ検出装置では、図1の除算手段4に相
当する除算手段ブロックが、光源の電源周波数と映像信
号のフレーム周波数とで定まるフリッカの周期毎に、同
一ラインの積算手段1の出力、平均化手段3の出力をそ
れぞれを加算した後、除算し、フリッカの有無の判定を
行う。除算手段ブロック以外の構成要素は第1の実施の
形態と同様である。
ッカ検出装置における除算手段ブロックの構成を示す図
である。この除算手段ブロックは、図1における積算手
段1の出力SUMniを一時的に蓄積するフレームメモリ
41と、フレームメモリ41に過去(ここでは3フレーム
前)に蓄積され、SUMniの入力と同時に読み出される
SUMn-3iと、積算手段1の出力SUMniとを加算する
第1の加算部42と、図1における平均化手段3の出力で
あるAVEniを一時的に蓄積するフレームメモリ43と、
フレームメモリ43に過去(ここでは3フレーム前)に蓄
積され、AVEniの入力と同時に読み出されるAVE
n-3iと、平均化手段3の出力AVEniとを加算する第2
の加算部44と、第1の加算部42の加算出力を第2の加算
部44の加算出力で除算する除算部45とから構成されてい
る。
力信号は、 (SUMni+SUMn-3i)/(AVEni+AVEn-3i) となる。
源周波数が50Hz、映像素子の蓄積期間(=映像信号の
フレーム周期)が1/30秒の場合、フリッカ成分は3
フレームの周期を有するため、積算手段1の出力、平均
化手段4の出力のそれぞれを3フレーム前のものと加算
した後、除算することにより、被写体のパターンによる
輝度変動の影響が低減され、安定した値で除算できるた
め精度の高いフリッカ検出が可能となる。
する場合を例示したが、このフレーム数は光源の電源周
波数と映像信号のフレーム周波数との関係で定まる値で
あって、3フレームに限定されるものではない。
構成することにより、積算手段1の出力、平均化手段4
の出力のそれぞれを3フレーム前の値と単純に加算する
のではなく、巡回係数k(0≦k≦1)の巡回型フィル
タを通した3フレーム前の値を加算してもよい。この場
合、除算手段の出力信号は、 {(1−k)×SUMni+k×SUMn-3i}/{(1−
k)×AVEni+k×AVEn-3i} となる。
は、積算手段の積算結果および平均化手段の平均化結果
をそれぞれ3フレーム前の値と加算した後に除算するこ
とにより、より安定した値で除算できる。このため、第
1の実施の形態の効果に加え、被写体のパターンによる
輝度変動の影響が低減され、特に50Hzのフリッカに対
して精度の高いフリッカ検出が可能となる。
の形態のフリッカ検出装置では、図1の除算手段4に相
当する除算手段ブロックは、現在のフレームと、光源の
電源周波数と映像信号のフレーム周波数とで定まる数の
過去のフレームに対して、同一ラインの積算手段1の出
力、平均化手段3の出力をそれぞれを加算した後、除算
し、フリッカの有無の判定を行う。除算手段ブロック以
外の構成要素は第1の実施の形態と同様である。
ける除算手段ブロックの構成を示す図である。この除算
手段ブロックは、図1における積算手段1の出力SUM
niを一時的に蓄積するフレームメモリ61と、フレームメ
モリ61に過去(ここでは2フレーム前と1フレーム前)
に蓄積され、SUMniの入力と同時に読み出されるSU
Mn-2iおよびSUMn-1iと、積算手段1の出力SUMni
とを加算する第1の加算部62と、図1における平均化手
段3の出力であるAVEniを一時的に蓄積するフレーム
メモリ63と、フレームメモリ63に過去(ここでは2フレ
ーム前と1フレーム前)に蓄積され、AVEniの入力と
同時に読み出されるAVEn-2iおよびAVEn-1iと、平
均化手段3の出力AVEniとを加算する第2の加算部64
と、第1の加算部62の加算出力を第2の加算部64の加算
出力で除算する除算部65とから構成されている。ここ
で、積算手段1に入力される映像信号は、電源周波数が
60Hzの光源の下、蓄積期間が1/30秒の撮像素子に
より生成されたものである。
力信号は、 (SUMni+SUMn-1i+SUMn-2i)/(AVEni+
AVEn-1i+AVEn- 2i) となる。
源周波数が60Hz、映像素子の蓄積期間(=映像信号の
フレーム周期)が1/30秒の場合、フレーム周期が光
量変動周期の整数倍であるため、50Hzの場合に発生す
るようなフレーム毎の輝度レベルの変動は発生しない。
しかし、電源周波数が60Hz付近で変動すると、画面上
の黒い縞模様がフレーム毎に動くように見え、画質劣化
を引き起こす。
積算手段1の出力と平均化手段3の出力のそれぞれを現
フレームと過去の複数フレーム(図では2フレーム)に
対して加算した後、除算する。電源周波数が60Hz付近
で変動した場合、時間的に近傍のフレーム(ここでは前
フレームと前々フレーム)の映像信号のレベルは緩やか
に変化するから、それらのフレームにおける同一ライン
の映像信号のレベルはほぼ等しい。したがって、現フレ
ームを含めて3フレーム分に対し、同一ラインの積算手
段1の出力および平均化手段3の出力をそれぞれ加算
し、加算結果を除算することにより、より安定した値で
除算が可能となり、フリッカ検出精度が高くなる。
ーム分を加算する場合を例示したが、このフレーム数は
光源の電源周波数と映像信号のフレーム周波数との関係
で定まる値であって、3フレームに限定されるものでは
ない。
は、積算手段の積算結果および平均化手段の平均化結果
のそれぞれをフレーム毎に発生するフリッカ成分がほぼ
等しいフレーム数加算した後に除算することにより、よ
り安定した値で除算できる。このため、第1の実施の形
態の効果を加え、被写体のパターンによる輝度変動の影
響が低減され、特に60Hzのフリッカに対して精度の高
いフリッカ検出が可能となる。
の形態では、図1の除算手段4とフリッカ判定手段5と
の間に、フリッカ成分のビート周期における同一位相を
有する複数のラインに対する除算結果を平均化する手段
を付加したものである。
ける平均化ブロックの構成を示す図である。この平均化
ブロックは、図1の除算手段4から入力されるSUMni
/AVEniを一時的に1フレーム分蓄積するメモリ72
と、前記SUMni/AVEniとメモリ72の読み出し出力
とから、フリッカ成分のビート周期における同一位相を
有する3本のライン(図7に示した第jライン、第j+
pライン、第j+2pラインに相当)に対する除算結果
を平均化する平均化手段73とから構成されている。
信号は、 {(SUMnj/AVEnj)+(SUMnj+p/AV
Enj+p)+(SUMnj+2p/AVEnj+2p)}×1/3 となる。
ート周期における同一位相にあるラインの除算結果に対
し、1フレーム内でメディアンフイルタをかけてもよ
い。メディアンフィルタとは、複数の値を大きい順に並
べ、中央値を出力するフィルタのことである。
よれば、除算結果を、フリッカ成分のビート周期におけ
る同一位相を有する複数のラインに対して平均化してい
るので、第1の実施の形態の効果に加え、被写体のパタ
ーンによる輝度変動の影響が低減され、精度の高いフリ
ッカ検出が可能となる。
の形態のフリッカ検出装置では、第1の実施の形態にお
けるフリッカ判定手段5のしきい値を、撮像素子のシャ
ッター速度に応じて変化させる。フリッカ判定手段5以
外の部分の構成要素は第1の実施の形態と同様である。
リッカ検出装置におけるフリッカ判定手段5の構成を示
す図である。このフリッカ判定手段5は、DFT手段81
と、その出力をしきい値処理してフリッカの有無を識別
するしきい値処理手段82とから構成される。
たDFT手段21と同じ構成を有し、同じ処理を行う。し
きい値処理手段82は、図4と同様な4種類のしきい値を
設定する際に、映像信号を撮像したときのシャッター速
度に応じて、しきい値を変化させる。
合の、除算手段4の出力であり、この出力をDFT処理
したものが図15(b)である。また、図15(c)は
シャッター速度が遅い場合の,除算手段4の出力であ
り、この出力をDFT処理したものが図15(d)であ
る。
かるように、同じ映像を撮像した際に、シャッター速度
が速いとフリッカ成分が大きく、シャッター速度が遅い
とフリッカ成分が小さい。そこで、本実施の形態では、
シャッター速度が遅いときはしきい値を小さく設定し、
シャッター速度が速いときにはしきい値を大きく設定す
ることにより、シャッター速度を変化させても、フリッ
カ成分を精度良く検出できるようにした。
フリッカ検出装置では、撮像素子のシャッター速度に応
じてフリッカ判定手段のしきい値を変化させることによ
り、第1の実施の形態の効果に加え、シャッター速度を
変化させてもフリッカ成分を精度良く検出可能である。
実施の形態のフリッカ検出・補正装置では、第1〜第9
の実施の形態のフリッカ検出装置の出力をもとに、撮像
素子のシャッター速度、および撮像素子で生成された映
像信号のゲインを制御する。
フリッカ検出・補正装置を備えた撮像装置の構成を示す
ブロック図である。このフリッカ検出・補正装置は、撮
像装置の一部として構成されている。
撮像手段93と、撮像手段93で生成された映像信号のレベ
ルを制御するAGC増幅手段94と、AGC増幅手段94の
出力をデジタル化するAD変換手段95と、撮像手段93を
駆動する駆動手段96と、AD変換手段95の出力からフリ
ッカを検出するフリッカ検出手段91と、フリッカ検出手
段91のフリッカ検出出力と、AD変換手段95の出力とを
用いて、撮像素子93のシャッター速度制御信号、および
AGC増幅手段94AGCゲイン制御信号を作成するフリ
ッカ補正制御手段92とから構成されている。ここで、フ
リッカ検出手段91と、フリッカ補正制御手段92とによ
り、フリッカ検出・補正装置が構成されている。
が周期的に変化する光源の下で被写体を撮像し、映像信
号を生成する。撮像手段93は駆動手段96により駆動され
る。AGC増幅手段94は、後述するAGCゲイン制御信
号に従ってゲインが制御され、入力映像信号のレベルを
制御する。AD変換手段95は、AGC増幅手段94から出
力される映像信号をデジタル映像信号に変換する。フリ
ッカ検出手段91は、第1乃至第9の実施の形態で示した
フリッカ検出手段と同様な構成を有しており、AD変換
手段95の出力であるデジタル映像信号を用いてフリッカ
検出を行う。フリッカ補正制御手段92は、フリッカ検出
手段91の出力と、AD変換手段95の出力とを用いて、シ
ャッター速度制御信号を作成して駆動手段96に供給する
とともに、AGCゲイン制御信号を作成してAGC増幅
手段94に供給する。
ローチャートに従って下記処埋を行う。
する(ステップS1→S2)。以後、下記(2)〜
(7)のループ動作を行う。
プS3)。
動ゲイン制御信号とシャッター速度を設定する(ステッ
プS4)。
ップS5)。
リッカ有りの場合は、mode=50に設定する(ステップ
S6→S8)。
リッカ有りの場合は、mode=60に設定する(ステップ
S6→S7→S9)。
しあるいは不明の場合は、modeを保持する(ステップS
6→S7→S10)。
度の設定方法について図18を用いて説明する。この図
の(a)は光量に応じたAGCゲインの設定値を示した
ものであり、(b)は光量に応じた、mode=50の場合
のシャッター速度の設定値を示したものである。映像信
号レベルは撮像時の光量に比例するため、シャッター速
度とAGCを制御することにより、光量が変動しても映
像信号レベルを一定に保つようにしている。
8(a)のように制御する。ここで、MINはAGCゲイ
ンの取り得る範囲の最小値であり、MAXは最大値であ
る。
ーム周波数(この場合は30Hz)と光源の電源周波数
(この場合は50Hz)とに応じて決まる、フリッカの発
生しない最も遅いシャッター速度、すなわち電源周波数
の整数倍でかつフレーム周波数以下の最も遅い速度であ
る3/100秒とする。
を徐々に下げていき、MINをとったら、シャッター速度
を電源周波数の整数倍でかつ現在値よりも速い速度(2
/100秒)に設定する。同時に、AGC利得をMINに
対し、シャッター速度の変化量の比率の逆数である3/
2倍変化させる。このように、シャッター速度とAGC
ゲインとを連動制御することで、シャッター速度が変化
した際に映像レベルが急激に変化することを回避し、画
質劣化を防止する。
フリッカの発生しない最も速い速度(50Hzの場合には
1/100秒)となり、かつAGCゲインがMINになっ
たら、光量に比例して、シャッター速度を速くしてい
く。このとき、AGCゲインはMINに固定する。このよ
うに設定することで、光量が高くなっても映像信号レベ
ルが飽和することがなくなるため、ダイナミックレンジ
が広がり、映像が表示されるようになる。
250秒)との間は、頻繁に往復しないように、ヒステ
リシスを持たせておくことが好適である。
ッター速度であったが、電源周波数が60Hzの場合も同
様に、電源周波数の整数倍、すなわち1/120秒、2
/120秒、3/120秒、・・・に設定すればよい。
ログ映像信号のレベルを制御しているが、図16のAG
C増幅手段94に代えて、AD変換手段95の後段にディジ
タルAGC増幅手段を設け、ディジタル的にゲイン制御
を行う構成にしても良い。
よれば、第1〜第9の実施の形態で示した、50Hz、6
0Hzのフリッカを精度良く検出できるフリッカ検出装置
を用いて検出されたフリッカ周波数と、入力映像信号レ
ベルとに応じて、撮像素子のシャッター速度、および映
像信号のゲインを制御することにより、精度の高いフリ
ッカ補正が可能となる。また、シャッター速度の変化と
同時に、映像信号のゲインを前記変化量の逆数分変化さ
せることにより、シャッター速度の変化によって輝度レ
ベルが急激に変化することを回避し、画質劣化を防止す
ることが可能となる。さらに、入射光量が大きくなった
場合でも、映像が表示されなくなる状態を回避すること
ができる。
において現在のフレームと過去の複数フレームとを平均
化したが、現在のフレームを用いず、過去の複数フレー
ムだけを平均化しても同様な効果が得られる。
素子で生成された映像信号からフリッカを検出し、補正
する場合について説明したが、本発明はCCD型撮像素
子で生成された映像信号に対しても同様にしてフリッカ
検出・補正を行うことが可能である。
置およびフリッカ検出方法によれば、複数フレームまた
はフィールドの映像信号の平均化結果をフリッカ有無判
定に用いているので、被写体のパターンによる輝度レベ
ルの影響を受けずに、MOS型撮像素子を用いた撮像時
に発生するフレーム内フリッカを検出することが可能で
ある。
リッカ検出方法によれば、複数フレームまたはフィール
ドの映像信号の平均化結果をフリッカ有無判定に用いて
いるので、被写体の動きなどにより映像信号の輝度レベ
ルに変動があった場合でも正確にフリッカを検出するこ
とが可能であり、かつ、光源の電源周波数が60Hzの場
合に発生するフリッカも検出することが可能である。
およびフリッカ検出・補正方法によれば、本発明のフリ
ッカ検出装置およびフリッカ検出方法で検出されたフリ
ッカ周波数と、入力映像信号レベルとに応じて、映像信
号を生成する撮像素子のシャッター速度、および前記映
像信号のゲインを制御するので、フリッカの補正を実現
し、かつ入射光量が大きくなったときに映像が表示され
なくなる状態を回避することができる。
の構成を示すブロック図、
明するための図、
図、
の一例を示す図、
における積算手段の演算を説明するための図、
の映像信号源の撮像素子に用いる色フィルタの配列の例
を示す図、
における積算手段の演算を説明するための図、
における平均化手段の構成を示すブロック図、
における平均化手段の構成を示すブロック図、
置における除算手段ブロックの構成を示す図、
置における除算手段ブロックの別の構成を示す図、
ブロックの構成を示す図、
ブロックの構成を示す図、
置におけるフリッカ判定手段ブロックの構成を示す図、
DFT手段およびしきい値処理手段の出力波形の例を示
す図、
・補正装置を備えた撮像装置の構成を示すブロック図、
を示すフローチャート、
を説明するための図、
生原理を説明するための図、
生原理を説明するための図、
である。
Claims (22)
- 【請求項1】 フレームまたはフィールド内の所定の領
域毎の画素レベルを積算する積算手段と、 複数フレームまたはフィールドにおける同一の画像位置
の前記領域毎の積算結果を平均化する平均化手段と、 前記積算手段の前記領域毎の積算結果を前記平均化手段
の前記領域毎の平均化結果で除算する除算手段と、 前記除算手段の除算結果を周波数分析してフリッカの有
無を判定するフリッカ判定手段とを備えたフリッカ検出
装置。 - 【請求項2】 前記領域は1ラインである請求項1記載
のフリッカ検出装置。 - 【請求項3】 前記領域はフレームまたはフィールド内
のフリッカ成分がほぼ等しいとみなせる複数ラインであ
る請求項1記載のフリッカ検出装置。 - 【請求項4】 前記領域はフレームまたはフィールド内
のフリッカのビート周期における同一位相を有する複数
ラインである請求項1記載のフリッカ検出装置。 - 【請求項5】 前記平均化手段は、巡回型フィルタによ
り平均化を行う請求項1乃至4のいずれか1項記載のフ
リッカ検出装置。 - 【請求項6】 前記平均化手段は、FIRフィルタによ
り平均化を行う請求項1乃至4のいずれか1項記載のフ
リッカ検出装置。 - 【請求項7】 前記除算手段は、フレームまたはフィー
ルド毎に発生するフリッカの周期毎に、前記積算手段の
前記領域毎の積算結果を加算する第1の加算部と、フレ
ームまたはフィールド毎に発生するフリッカの周期毎
に、前記平均化手段の前記領域毎の平均化結果を加算す
る第2の加算部と、前記第1の加算部の出力を前記第2
の加算部の出力で除算する除算部とを有する請求項1乃
至6のいずれか1項記載のフリッカ検出装置。 - 【請求項8】 前記除算手段は、前記積算手段の前記領
域毎の積算結果を時間的に近傍の複数のフレームまたは
フィールドについて加算する第1の加算部と、前記平均
化手段の前記領域毎の平均化結果を時間的に近傍の複数
のフレームまたはフィールドについて加算する第2の加
算部と、前記第1の加算部の加算結果を前記第2の加算
部の加算結果で除算する除算部とを有する請求項1乃至
6のいずれか1項記載のフリッカ検出装置。 - 【請求項9】 前記除算手段と前記フリッカ判定手段と
の間に、前記領域毎の除算結果をフレームまたはフィー
ルド内のフリッカのビート周期における同一位相を有す
る前記領域毎に平均化する平均化手段を備えた請求項1
乃至3のいずれか1項記載のフリッカ検出装置。 - 【請求項10】 前記フリッカ判定手段は、映像信号を
生成する撮像手段のシャッター速度に応じてフリッカの
有無の判定のしきい値を変化させる請求項1乃至9のい
ずれか1項記載のフリッカ検出装置。 - 【請求項11】 請求項1乃至10のいずれか1項記載
のフリッカ検出装置と、前記フリッカ検出装置の出力を
もとに、映像信号を生成する撮像手段のシャッター速度
を制御する制御信号、および前記映像信号のゲインを制
御する制御信号を作成するフリッカ補正制御手段とを備
えたことフリッカ検出・補正装置。 - 【請求項12】 フレームまたはフィールド内の所定の
領域毎の画素レベルを積算し、複数フレームまたはフィ
ールドにおける同一の画像位置の前記領域毎の積算結果
を平均化し、前記領域毎の積算結果を前記領域毎の平均
化結果で除算し、前記除算結果を周波数分析してフリッ
カの有無を判定するフリッカ検出方法。 - 【請求項13】 前記領域は1ラインである請求項12
記載のフリッカ検出方法。 - 【請求項14】 前記領域はフレームまたはフィールド
内のフリッカ成分がほぼ等しいとみなせる複数ラインで
ある請求項12記載のフリッカ検出方法。 - 【請求項15】 前記領域はフレームまたはフィールド
内のフリッカのビート周期における同一位相を有する複
数ラインである請求項12記載のフリッカ検出方法。 - 【請求項16】 巡回型フィルタにより平均化を行う請
求項12乃至15のいずれか1項記載のフリッカ検出方
法。 - 【請求項17】 FIRフィルタにより平均化を行う請
求項12乃至15のいずれか1項記載のフリッカ検出方
法。 - 【請求項18】 フレームまたはフィールド毎に発生す
るフリッカの周期毎に、前記領域毎の積算結果を加算し
て第1の加算結果を取得し、フレーム毎に発生するフリ
ッカの周期毎に、前記領域毎の平均化結果を加算して第
2の加算結果を取得し、前記第1の加算結果を前記第2
の加算結果で除算することにより、前記除算結果を取得
する請求項12乃至17のいずれか1項記載のフリッカ
検出方法。 - 【請求項19】 前記領域毎の積算結果を時間的に近傍
の複数のフレームまたはフィールドについて加算して第
1の加算結果を取得し、前記領域毎の平均化結果を時間
的に近傍の複数のフレームまたはフィールドについて加
算して第2の加算結果を取得し、前記第1の加算結果を
前記第2の加算結果で除算することにより、前記除算結
果を取得する請求項12乃至17のいずれか1項記載の
フリッカ検出方法。 - 【請求項20】 前記領域毎の除算結果をフレームまた
はフィールド内のフリッカのビート周期における同一位
相を有する前記領域毎に平均化した後に周波数分析する
請求項12乃至14のいずれか1項記載のフリッカ検出
方法。 - 【請求項21】 映像信号を生成する撮像手段のシャッ
ター速度に応じてフリッカの有無の判定のしきい値を変
化させる請求項12乃至20のいずれか1項記載のフリ
ッカ検出方法。 - 【請求項22】 請求項12乃至21のいずれか1項記
載のフリッカ検出方法で検出されたフリッカ周波数をも
とに、映像信号を生成する撮像装置のシャッター速度の
制御と、前記映像信号のレベルの制御とを行うフリッカ
検出・補正方法。
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