JP2001358970A - ビデオにおけるグレア低減方法 - Google Patents
ビデオにおけるグレア低減方法Info
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
- H04N23/76—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the image signals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低ゲイン増幅器に接続したＣＣＤ撮像装置か
ら成るＣＣＤビデオカメラシステムにおいて、アナログ
／デジタル変換器で、増幅器のアナログ出力をフルレン
ジのデジタルビデオ信号に変換する。 【解決手段】この変換器で、デジタル検索テーブルは、
複数の選択可能なレンジ修正曲線のうちの１つに従って
デジタルビデオ出力を作成するよう指示される。このレ
ンジ修正曲線は、ニーポイントで結合する２本のスロー
プ線をもち、このスロープ線はそれぞれ異なるゲインス
ロープを備える。前記のレンジ修正曲線は、２本のスロ
ープ線のうち第１ゲインスロープとそのニーポイントに
基づいて選択される。
ら成るＣＣＤビデオカメラシステムにおいて、アナログ
／デジタル変換器で、増幅器のアナログ出力をフルレン
ジのデジタルビデオ信号に変換する。 【解決手段】この変換器で、デジタル検索テーブルは、
複数の選択可能なレンジ修正曲線のうちの１つに従って
デジタルビデオ出力を作成するよう指示される。このレ
ンジ修正曲線は、ニーポイントで結合する２本のスロー
プ線をもち、このスロープ線はそれぞれ異なるゲインス
ロープを備える。前記のレンジ修正曲線は、２本のスロ
ープ線のうち第１ゲインスロープとそのニーポイントに
基づいて選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビデオカメラに関す
るものであり、特に、画像の暗い部分では詳細に表示
し、その他の領域でのグレアをなくすため、ビデオ信号
のダイナミックレンジを調節する方法と回路に関する。
るものであり、特に、画像の暗い部分では詳細に表示
し、その他の領域でのグレアをなくすため、ビデオ信号
のダイナミックレンジを調節する方法と回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ
は、５００ｍＶ程度のダイナミックレンジを有する。し
かしながら、時として、ＣＣＤアレイが飽和状態になる
ことにより、光量が増加しても信号出力はそれ以上は増
加しなくなることがある。通常は、ＣＣＤ撮像の次に
は、カメラの出力ダイナミックレンジを少なくともその
１０分の１程度の範囲にまで圧縮する工程が続いて行わ
れる。つまり、ＣＣＤアレイの線形動作範囲のわずかな
部分だけが、利用されるのである。このような増幅器
は、より好ましい画面を作成するため、画像の輝度を高
める働きももつ。前記のＣＣＤアレイから直接に得られ
た画像は、前記の増幅器のゲイン値が低く設定されてい
る場合には、一般的に暗すぎる映像となってしまう。
は、５００ｍＶ程度のダイナミックレンジを有する。し
かしながら、時として、ＣＣＤアレイが飽和状態になる
ことにより、光量が増加しても信号出力はそれ以上は増
加しなくなることがある。通常は、ＣＣＤ撮像の次に
は、カメラの出力ダイナミックレンジを少なくともその
１０分の１程度の範囲にまで圧縮する工程が続いて行わ
れる。つまり、ＣＣＤアレイの線形動作範囲のわずかな
部分だけが、利用されるのである。このような増幅器
は、より好ましい画面を作成するため、画像の輝度を高
める働きももつ。前記のＣＣＤアレイから直接に得られ
た画像は、前記の増幅器のゲイン値が低く設定されてい
る場合には、一般的に暗すぎる映像となってしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ユーザがビデオの画面
に多様な被写体を鮮明に撮像するには、往々にしてカメ
ラのゲイン値を調節しなくてはならない。例えば、駐車
場のカメラで撮影するビデオ画像中のナンバープレート
を識別するのに最適なゲイン値は、さまざまな照明条件
と気候の変化によって変動する。そのため、オペレータ
は、各車両のナンバープレートの番号がはっきりと見え
るように、カメラのゲイン値を変更しなくてはならな
い。このことが、自動認識システムが効果的に機能する
のを阻んでおり、マニュアルで操作するシステムの普及
を遅らせている。
に多様な被写体を鮮明に撮像するには、往々にしてカメ
ラのゲイン値を調節しなくてはならない。例えば、駐車
場のカメラで撮影するビデオ画像中のナンバープレート
を識別するのに最適なゲイン値は、さまざまな照明条件
と気候の変化によって変動する。そのため、オペレータ
は、各車両のナンバープレートの番号がはっきりと見え
るように、カメラのゲイン値を変更しなくてはならな
い。このことが、自動認識システムが効果的に機能する
のを阻んでおり、マニュアルで操作するシステムの普及
を遅らせている。
【０００４】そこで本発明の目的は、ＣＣＤ撮像アレイ
のダイナミックレンジをもっと有効に利用できるカメラ
システムを提供することである。また、本発明の別の目
的は、製造コストが安価なＣＣＤ撮像装置を提供するこ
とである。
のダイナミックレンジをもっと有効に利用できるカメラ
システムを提供することである。また、本発明の別の目
的は、製造コストが安価なＣＣＤ撮像装置を提供するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するために、請求項１の発明では、ビデオカメラシステ
ムであって、線形ダイナミックレンジをもつアナログビ
デオ出力を備えた撮像装置と、前記のアナログビデオ出
力のアナログゲイン値を調節し、増幅されたアナログビ
デオ信号を作成するために接続された可変増幅器と、前
記の増幅アナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記の
撮像装置の線形ダイナミックレンジがデジタルビデオ出
力に完全に保持されるようなデジタル変換が行えるよう
接続されたアナログ／デジタル変換器と、前記のデジタ
ルビデオ出力を受信し、第１の線形デジタルゲイン値
が、前記撮像装置の線形ダイナミックレンジの０から中
間までの範囲に適用され、第２の線形デジタルゲイン値
は、前記の撮像装置の線形ダイナミックレンジの中間か
ら最大までの範囲に適用されるようなデュアルスロープ
出力変換が可能に接続され、かつ、最終的にデジタルビ
デオ出力端子を備えたデジタル変換テーブルとから成
り、そのため、ビデオ画像フレーム中のいずれの低ゲイ
ン値域をも表示できるよう、画像詳細部分をより鮮明に
処理し、それ以外の部分は排除することを特徴としてい
る。また、請求項２の発明では、前記のデジタル変換テ
ーブルが、ニーポイントで接続している、１より大きい
単一ゲインを備える０から中間までの範囲と、１未満の
単一ゲインをもつ中間から最大までの範囲とをもつデュ
アルスロープ出力変換機能を備える、請求項１記載のビ
デオカメラシステムによって本発明の目的を達成してい
る。また、請求項３の発明では、前記のデジタル変換テ
ーブルが、ニーポイントで接続している、１未満の単一
ゲインを備える０から中間までの範囲と、１より大きい
単一ゲインをもつ中間から最大までの範囲とをもつデュ
アルスロープ出力変換機能を備える、請求項１記載のビ
デオカメラシステムによって本発明の目的を達成してい
る。また、請求項４の発明では、前記のデジタル変換テ
ーブルが、併存設定され、選択可能であるデュアルスロ
ープ出力変換機能を備える、請求項１から３のいずれか
１項に記載のビデオカメラシステムによって本発明の目
的を達成している。また、請求項５の発明では、前記の
デジタル変換テーブルが、プログラム可能、かつ、ダウ
ンロード可能なデュアルスロープ出力変換機能を備え
る、請求項１から３のいずれか１項に記載のビデオカメ
ラシステムによって本発明の目的を達成している。さら
に、請求項６の発明では、前記のデジタル変換テーブル
に接続し、前記のデュアルスロープ出力変換を変更でき
るプログラムとダウンロード制御装置を備える、請求項
１から５のいずれか１項に記載のビデオカメラシステム
によっても本発明の目的を達成している。また、請求項
７の発明では、ビデオ撮像方法であって、第１振幅値と
第２振幅値間の限定された線形動作範囲をもつアナログ
ビデオ信号を作成するため、撮像装置を使用する工程
と、前記の第１振幅値を第３振幅値に、前記の第２振幅
値を第４振幅値に変換できるよう、前記のアナログビデ
オ信号を、第３振幅値と第４振幅値間を範囲とするデジ
タルワードを表す限定ビット数で構成されるデジタルビ
デオ信号に線形に変換する工程と、第１の線形増幅動作
ではビデオ画像の暗い部分のゲイン値を増加させ、第２
の線形増幅動作ではビデオ画像の明るい部分のゲイン値
を減少させるような２つの線形増幅動作の１つに従っ
て、前記のデジタルビデオ信号内のデジタルワードをデ
ジタルビデオ出力に変換する工程とからなる、ビデオ撮
像方法によって、鮮明な画像を得ることを可能にしてい
る。また、請求項８の発明では、前記の変換の工程が、
索引テーブルを格納し、第１と第２の線形増幅ゲイン値
を選択するため、デジタルメモリー装置を使用する、請
求項７記載のビデオ撮像方法によっても、鮮明な画像を
得ることを可能にしている。また、請求項９の発明で
は、前記のビデオ画像の画像細部をさらに鮮明に処理で
きるよう、前記の索引テーブルに代わる新規の索引テー
ブルをダウンロードしプログラムする工程から成る、請
求項７あるいは８のいずれかに記載のビデオ撮像方法に
よっても鮮明な画像を得ることを可能にしている。ま
た、請求項１０の発明では、線形ダイナミックレンジを
もつアナログビデオ出力端子を備えたＣＣＤ撮像装置
と、前記のアナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記
のＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミックレンジがデジタル
ビデオ出力に完全に保持されるようなデジタル変換が行
えるよう接続されたアナログ／デジタル変換器と、前記
のデジタルビデオ出力を受信し、第１の線形デジタルゲ
イン値が、前記ＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミックレン
ジの０から中間までの範囲に適用され、第２の線形デジ
タルゲイン値は、前記のＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミ
ックレンジの中間から最大値までの範囲に適用されるよ
うなデュアルスロープ出力変換が可能に接続され、か
つ、最終的にデジタルビデオ出力端子を備えたデジタル
変換テーブルと、前記のデジタル変換テーブル内に共存
設定されており、選択可能な複数の前記デュアルスロー
プ出力変換機能と、前記のデジタル変換テーブルに接続
され、前記のデュアルスロープ出力変換機能を変更でき
るプログラムとダウンロード制御器とから成り、そのた
め、前記のデジタル変換テーブルから与えられた増加ゲ
イン値、および、前記の最終デジタルビデオ出力端子に
至るまでの線形ダイナミックレンジのフルレンジ変換機
能により、ビデオ画像フレーム中のいずれの低ゲイン域
をも表示できるよう、画像詳細部分をより鮮明に処理
し、それ以外の部分は排除する、ＣＣＤビデオカメラシ
ステムによって、本発明の目的を達成している。また、
請求項１１の発明では、線形ダイナミックレンジを持つ
アナログビデオ信号を備えた撮像装置と、前記のアナロ
グビデオ信号が受信でき、かつ、前記の撮像装置の線形
ダイナミックレンジがデジタルビデオ出力に完全に保持
されるようなデジタル変換が行えるよう接続されたアナ
ログ／デジタル変換器と、前記のデジタルビデオ出力を
受信し、少なくとも２つの異なる線形デジタルゲインが
前記の撮像装置の線形ダイナミックレンジに適用され、
最終的にデジタルビデオ出力をもち、出力変換を可能に
するように接続されたデジタル変換テーブルとから成
り、そのため、前記の少なくとも２つの異なる線形デジ
タルゲイン値のうち１つが、ビデオ画像フレーム中のい
ずれの低ゲイン域をも表示できるよう、画像詳細部分を
より鮮明に処理し、それ以外の部分を削除するのに使わ
れるビデオカメラシステムによって本発明の目的を達成
している。また、請求項１２の発明では、前記のデジタ
ル変換テーブルが、異なる線形デジタルゲイン値を結合
する少なくとも２点のニーポイントをもつ多数スロープ
出力変換機能を備えた、請求項１１記載のビデオカメラ
システムによっても本発明の目的を達成している。また
さらに、請求項１３の発明では、前記のアナログビデオ
の出力信号のアナログゲイン値を調節し、増幅アナログ
ビデオ信号を作成できるよう接続された可変増幅器をそ
なえた、請求項１１あるいは１２のいずれか１項に記載
のビデオカメラシステムによって、より効果的に本発明
の目的を達成している。
するために、請求項１の発明では、ビデオカメラシステ
ムであって、線形ダイナミックレンジをもつアナログビ
デオ出力を備えた撮像装置と、前記のアナログビデオ出
力のアナログゲイン値を調節し、増幅されたアナログビ
デオ信号を作成するために接続された可変増幅器と、前
記の増幅アナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記の
撮像装置の線形ダイナミックレンジがデジタルビデオ出
力に完全に保持されるようなデジタル変換が行えるよう
接続されたアナログ／デジタル変換器と、前記のデジタ
ルビデオ出力を受信し、第１の線形デジタルゲイン値
が、前記撮像装置の線形ダイナミックレンジの０から中
間までの範囲に適用され、第２の線形デジタルゲイン値
は、前記の撮像装置の線形ダイナミックレンジの中間か
ら最大までの範囲に適用されるようなデュアルスロープ
出力変換が可能に接続され、かつ、最終的にデジタルビ
デオ出力端子を備えたデジタル変換テーブルとから成
り、そのため、ビデオ画像フレーム中のいずれの低ゲイ
ン値域をも表示できるよう、画像詳細部分をより鮮明に
処理し、それ以外の部分は排除することを特徴としてい
る。また、請求項２の発明では、前記のデジタル変換テ
ーブルが、ニーポイントで接続している、１より大きい
単一ゲインを備える０から中間までの範囲と、１未満の
単一ゲインをもつ中間から最大までの範囲とをもつデュ
アルスロープ出力変換機能を備える、請求項１記載のビ
デオカメラシステムによって本発明の目的を達成してい
る。また、請求項３の発明では、前記のデジタル変換テ
ーブルが、ニーポイントで接続している、１未満の単一
ゲインを備える０から中間までの範囲と、１より大きい
単一ゲインをもつ中間から最大までの範囲とをもつデュ
アルスロープ出力変換機能を備える、請求項１記載のビ
デオカメラシステムによって本発明の目的を達成してい
る。また、請求項４の発明では、前記のデジタル変換テ
ーブルが、併存設定され、選択可能であるデュアルスロ
ープ出力変換機能を備える、請求項１から３のいずれか
１項に記載のビデオカメラシステムによって本発明の目
的を達成している。また、請求項５の発明では、前記の
デジタル変換テーブルが、プログラム可能、かつ、ダウ
ンロード可能なデュアルスロープ出力変換機能を備え
る、請求項１から３のいずれか１項に記載のビデオカメ
ラシステムによって本発明の目的を達成している。さら
に、請求項６の発明では、前記のデジタル変換テーブル
に接続し、前記のデュアルスロープ出力変換を変更でき
るプログラムとダウンロード制御装置を備える、請求項
１から５のいずれか１項に記載のビデオカメラシステム
によっても本発明の目的を達成している。また、請求項
７の発明では、ビデオ撮像方法であって、第１振幅値と
第２振幅値間の限定された線形動作範囲をもつアナログ
ビデオ信号を作成するため、撮像装置を使用する工程
と、前記の第１振幅値を第３振幅値に、前記の第２振幅
値を第４振幅値に変換できるよう、前記のアナログビデ
オ信号を、第３振幅値と第４振幅値間を範囲とするデジ
タルワードを表す限定ビット数で構成されるデジタルビ
デオ信号に線形に変換する工程と、第１の線形増幅動作
ではビデオ画像の暗い部分のゲイン値を増加させ、第２
の線形増幅動作ではビデオ画像の明るい部分のゲイン値
を減少させるような２つの線形増幅動作の１つに従っ
て、前記のデジタルビデオ信号内のデジタルワードをデ
ジタルビデオ出力に変換する工程とからなる、ビデオ撮
像方法によって、鮮明な画像を得ることを可能にしてい
る。また、請求項８の発明では、前記の変換の工程が、
索引テーブルを格納し、第１と第２の線形増幅ゲイン値
を選択するため、デジタルメモリー装置を使用する、請
求項７記載のビデオ撮像方法によっても、鮮明な画像を
得ることを可能にしている。また、請求項９の発明で
は、前記のビデオ画像の画像細部をさらに鮮明に処理で
きるよう、前記の索引テーブルに代わる新規の索引テー
ブルをダウンロードしプログラムする工程から成る、請
求項７あるいは８のいずれかに記載のビデオ撮像方法に
よっても鮮明な画像を得ることを可能にしている。ま
た、請求項１０の発明では、線形ダイナミックレンジを
もつアナログビデオ出力端子を備えたＣＣＤ撮像装置
と、前記のアナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記
のＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミックレンジがデジタル
ビデオ出力に完全に保持されるようなデジタル変換が行
えるよう接続されたアナログ／デジタル変換器と、前記
のデジタルビデオ出力を受信し、第１の線形デジタルゲ
イン値が、前記ＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミックレン
ジの０から中間までの範囲に適用され、第２の線形デジ
タルゲイン値は、前記のＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミ
ックレンジの中間から最大値までの範囲に適用されるよ
うなデュアルスロープ出力変換が可能に接続され、か
つ、最終的にデジタルビデオ出力端子を備えたデジタル
変換テーブルと、前記のデジタル変換テーブル内に共存
設定されており、選択可能な複数の前記デュアルスロー
プ出力変換機能と、前記のデジタル変換テーブルに接続
され、前記のデュアルスロープ出力変換機能を変更でき
るプログラムとダウンロード制御器とから成り、そのた
め、前記のデジタル変換テーブルから与えられた増加ゲ
イン値、および、前記の最終デジタルビデオ出力端子に
至るまでの線形ダイナミックレンジのフルレンジ変換機
能により、ビデオ画像フレーム中のいずれの低ゲイン域
をも表示できるよう、画像詳細部分をより鮮明に処理
し、それ以外の部分は排除する、ＣＣＤビデオカメラシ
ステムによって、本発明の目的を達成している。また、
請求項１１の発明では、線形ダイナミックレンジを持つ
アナログビデオ信号を備えた撮像装置と、前記のアナロ
グビデオ信号が受信でき、かつ、前記の撮像装置の線形
ダイナミックレンジがデジタルビデオ出力に完全に保持
されるようなデジタル変換が行えるよう接続されたアナ
ログ／デジタル変換器と、前記のデジタルビデオ出力を
受信し、少なくとも２つの異なる線形デジタルゲインが
前記の撮像装置の線形ダイナミックレンジに適用され、
最終的にデジタルビデオ出力をもち、出力変換を可能に
するように接続されたデジタル変換テーブルとから成
り、そのため、前記の少なくとも２つの異なる線形デジ
タルゲイン値のうち１つが、ビデオ画像フレーム中のい
ずれの低ゲイン域をも表示できるよう、画像詳細部分を
より鮮明に処理し、それ以外の部分を削除するのに使わ
れるビデオカメラシステムによって本発明の目的を達成
している。また、請求項１２の発明では、前記のデジタ
ル変換テーブルが、異なる線形デジタルゲイン値を結合
する少なくとも２点のニーポイントをもつ多数スロープ
出力変換機能を備えた、請求項１１記載のビデオカメラ
システムによっても本発明の目的を達成している。また
さらに、請求項１３の発明では、前記のアナログビデオ
の出力信号のアナログゲイン値を調節し、増幅アナログ
ビデオ信号を作成できるよう接続された可変増幅器をそ
なえた、請求項１１あるいは１２のいずれか１項に記載
のビデオカメラシステムによって、より効果的に本発明
の目的を達成している。
【０００６】
【発明の実施の形態】簡単に言うと、本発明のＣＣＤビ
デオカメラシステムの実施例は、低ゲイン値の増幅器と
接続するＣＣＤ撮像装置を備えている。この増幅器のア
ナログ出力信号は、アナログ／デジタル変換器におい
て、フルレンジのデジタルビデオ信号に変換される。こ
の変換器は、デジタル索引テーブルに、複数の選択可能
なレンジ修正曲線のうちの１つに従ってデジタルビデオ
出力信号を作成するためのアドレスを指定する。このレ
ンジ修正曲線は、１点のニーポイントで結合する２本の
スロープ直線、あるいは２点のニーポイントで結合する
３本のスロープ直線から構成され、各直線部分は異なる
ゲイン値の傾きをもつ。このレンジ修正曲線は、スロー
プ直線のゲインの傾きとニーポイントに基づいて選択で
きる。本発明のカメラシステムの実施例を、共通参照番
号１００として図１に示す。このシステム１００には、
ＣＣＤ信号１０４を作成するＣＣＤ撮像装置１０２が備
わっている。調節器１０８で比較的低いゲイン値に設定
された増幅器１０６により、増幅アナログ信号１１０が
作成される。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１１
２は、例えば１０ビットの、デジタルビデオ出力信号１
１４を作成する。増幅器１０６のゲイン値は、ＣＣＤ１
０２のダイナミック出力レンジとＡＤＣ１１２のデジタ
ルダイナミックレンジとが合致するような値に設定する
のが好ましい。検索テーブル（Look-Up Table、以下「L
UT」という。）１１６は、デジタルビデオ出力信号１１
４の各デジタル入力ワードを、例えば８ビット値の、シ
ステム出力信号１１８の変形ワードへ変換する。そのLU
T１１６の所定の修正曲線から利用する曲線を選択する
には、例えば、デジタル値が４ビットの曲線選択信号１
２０を使用する。各レンジ修正曲線は、互いに異なるゲ
イン値スロープをもち、ニーポイントで結合する2本の
スロープ直線から構成される。このレンジ修正曲線は、
2本のスロープ直線のうち第1のスロープ線のゲイン値の
傾きと、そのニーポイントとに基づいて選択できる。
デオカメラシステムの実施例は、低ゲイン値の増幅器と
接続するＣＣＤ撮像装置を備えている。この増幅器のア
ナログ出力信号は、アナログ／デジタル変換器におい
て、フルレンジのデジタルビデオ信号に変換される。こ
の変換器は、デジタル索引テーブルに、複数の選択可能
なレンジ修正曲線のうちの１つに従ってデジタルビデオ
出力信号を作成するためのアドレスを指定する。このレ
ンジ修正曲線は、１点のニーポイントで結合する２本の
スロープ直線、あるいは２点のニーポイントで結合する
３本のスロープ直線から構成され、各直線部分は異なる
ゲイン値の傾きをもつ。このレンジ修正曲線は、スロー
プ直線のゲインの傾きとニーポイントに基づいて選択で
きる。本発明のカメラシステムの実施例を、共通参照番
号１００として図１に示す。このシステム１００には、
ＣＣＤ信号１０４を作成するＣＣＤ撮像装置１０２が備
わっている。調節器１０８で比較的低いゲイン値に設定
された増幅器１０６により、増幅アナログ信号１１０が
作成される。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１１
２は、例えば１０ビットの、デジタルビデオ出力信号１
１４を作成する。増幅器１０６のゲイン値は、ＣＣＤ１
０２のダイナミック出力レンジとＡＤＣ１１２のデジタ
ルダイナミックレンジとが合致するような値に設定する
のが好ましい。検索テーブル（Look-Up Table、以下「L
UT」という。）１１６は、デジタルビデオ出力信号１１
４の各デジタル入力ワードを、例えば８ビット値の、シ
ステム出力信号１１８の変形ワードへ変換する。そのLU
T１１６の所定の修正曲線から利用する曲線を選択する
には、例えば、デジタル値が４ビットの曲線選択信号１
２０を使用する。各レンジ修正曲線は、互いに異なるゲ
イン値スロープをもち、ニーポイントで結合する2本の
スロープ直線から構成される。このレンジ修正曲線は、
2本のスロープ直線のうち第1のスロープ線のゲイン値の
傾きと、そのニーポイントとに基づいて選択できる。
【０００７】そのため、連続代数関数であって一般的に
アナログ技術で実現可能な「ガンマ修正」曲線と同等の
信号をLUT１１６で格納することはできない。本発明の
実施例においては、デジタル技術とその装置で正確に制
御可能なデュアルスロープ補正変換のみを採用する。そ
れらは、非連続代数関数でもあって、異なるゲイン値を
もち、ニーポイントにて接続している2本の直線成分で
構成されている。
アナログ技術で実現可能な「ガンマ修正」曲線と同等の
信号をLUT１１６で格納することはできない。本発明の
実施例においては、デジタル技術とその装置で正確に制
御可能なデュアルスロープ補正変換のみを採用する。そ
れらは、非連続代数関数でもあって、異なるゲイン値を
もち、ニーポイントにて接続している2本の直線成分で
構成されている。
【０００８】本発明の別の実施例として、前記のLUT１
１６にプログラム機能とダウンロード機能を備えること
も可能である。これらの機能は、LUT１１６に格納さ
れ、かつ、前記の信号１２０で選択できる初めの検索テ
ーブルを、ロードして記憶するのに都合がよい。また、
このプログラム機能とダウンロード機能を備えるLUT１
１６は、最適なデュアルスロープ補正変換を経験から獲
得する必要のある適用例において、特に効果的である。
１６にプログラム機能とダウンロード機能を備えること
も可能である。これらの機能は、LUT１１６に格納さ
れ、かつ、前記の信号１２０で選択できる初めの検索テ
ーブルを、ロードして記憶するのに都合がよい。また、
このプログラム機能とダウンロード機能を備えるLUT１
１６は、最適なデュアルスロープ補正変換を経験から獲
得する必要のある適用例において、特に効果的である。
【０００９】例えば、ダウンロードと再プログラムが可
能な制御器（program controller）１２２は、シリアル
入力ポート（Ｓin）で、プログラムデータ信号１２４か
らLUT１１６にロードするような新規のデュアルスロー
プ伝達関数(transfer functions)を受信する。このた
め、LUT１１６が再プログラム可能モードになる。アド
レス出力信号１２６や選択出力信号により、LUT１１６
のアドレスが決まり、データ出力信号１３０により新規
の書き込みデータがLUT１１６のデータ端子に書き込ま
れる。例として、制御器１２２はフラッシュメモリー制
御器であり、LUT１１６はフラッシュメモリー装置にな
り得る。
能な制御器（program controller）１２２は、シリアル
入力ポート（Ｓin）で、プログラムデータ信号１２４か
らLUT１１６にロードするような新規のデュアルスロー
プ伝達関数(transfer functions)を受信する。このた
め、LUT１１６が再プログラム可能モードになる。アド
レス出力信号１２６や選択出力信号により、LUT１１６
のアドレスが決まり、データ出力信号１３０により新規
の書き込みデータがLUT１１６のデータ端子に書き込ま
れる。例として、制御器１２２はフラッシュメモリー制
御器であり、LUT１１６はフラッシュメモリー装置にな
り得る。
【００１０】図２は、LUT１１６（図１）におけるデジ
タル伝達関数２００の好ましい具体例を示すものであ
る。このようなLUT１１６は、例えばフラッシュメモリ
のようなプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯ
Ｍ）で実現できる。カメラシステム１００のある実施例
において、前記のLUT１１６は、１０ビットの入力アド
レスと８ビットのデータ出力を備えている。そこで、前
記のデジタル伝達関数２００は、図２に示されるよう
に、Ｘ軸座標の原点０は00, 0000, 0000で、最大値は1
1,1111,1111の二進数でそれぞれ表されている。この入
力に対応して、Y軸座標の０（00,0000,0000）から、最
大値（11,1111,1111）の範囲までの二進数で表される出
力値を出力する伝達関数が形成される。
タル伝達関数２００の好ましい具体例を示すものであ
る。このようなLUT１１６は、例えばフラッシュメモリ
のようなプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯ
Ｍ）で実現できる。カメラシステム１００のある実施例
において、前記のLUT１１６は、１０ビットの入力アド
レスと８ビットのデータ出力を備えている。そこで、前
記のデジタル伝達関数２００は、図２に示されるよう
に、Ｘ軸座標の原点０は00, 0000, 0000で、最大値は1
1,1111,1111の二進数でそれぞれ表されている。この入
力に対応して、Y軸座標の０（00,0000,0000）から、最
大値（11,1111,1111）の範囲までの二進数で表される出
力値を出力する伝達関数が形成される。
【００１１】この図には、デジタル伝達関数２００中に
含まれるいくつかの選択可能な伝達関数が示されてい
る。まっすぐな（折れ点の無い）線形伝達関数２０２
は、単に比較の目的だけで図２の中に含めてある。線形
伝達関数は、LUT１１６に含まれ得るが、カメラシステ
ム１００のほとんどのアプリケーションにおいて、おそ
らく利用されないであろう。第１のデュアルスロープ伝
達関数は、ニーポイント２０６で折れ曲がる高ゲイン値
スロープ線２０４と、そのニーポイントから続く低ゲイ
ン値スロープ線２０８とから成り、第２のデュアルスロ
ープ伝達関数は、ニーポイント２１２で折れ曲がる高ゲ
イン値スロープ線２１０と、そのニーポイントから続く
低ゲイン値スロープ線２１４とから成り、第３のデュア
ルスロープ伝達関数は、ニーポイント２１８で折れ曲が
る高ゲイン値スロープ線２１６と、そのニーポイントか
ら続く低ゲイン値スロープ線２２０とから成る。
含まれるいくつかの選択可能な伝達関数が示されてい
る。まっすぐな（折れ点の無い）線形伝達関数２０２
は、単に比較の目的だけで図２の中に含めてある。線形
伝達関数は、LUT１１６に含まれ得るが、カメラシステ
ム１００のほとんどのアプリケーションにおいて、おそ
らく利用されないであろう。第１のデュアルスロープ伝
達関数は、ニーポイント２０６で折れ曲がる高ゲイン値
スロープ線２０４と、そのニーポイントから続く低ゲイ
ン値スロープ線２０８とから成り、第２のデュアルスロ
ープ伝達関数は、ニーポイント２１２で折れ曲がる高ゲ
イン値スロープ線２１０と、そのニーポイントから続く
低ゲイン値スロープ線２１４とから成り、第３のデュア
ルスロープ伝達関数は、ニーポイント２１８で折れ曲が
る高ゲイン値スロープ線２１６と、そのニーポイントか
ら続く低ゲイン値スロープ線２２０とから成る。
【００１２】第４の伝達関数は、中間レンジで高ゲイン
値のスロープ線２１５を必要とする点で、前記の３つと
異なる。このスロープ線の範囲は、ニーポイント２１６
と２１７の２点間である。より低いゲイン値のスロープ
線２１８と２１９の２線は、入力の両端すなわち、暗い
方と明るい方において使用される。
値のスロープ線２１５を必要とする点で、前記の３つと
異なる。このスロープ線の範囲は、ニーポイント２１６
と２１７の２点間である。より低いゲイン値のスロープ
線２１８と２１９の２線は、入力の両端すなわち、暗い
方と明るい方において使用される。
【００１３】本発明のまた別の実施例として、３点ある
いはそれ以上のニーポイントを使用してもよい。この場
合、それらのポイントにおいて、多様なゲイン値をもつ
複数のスロープ線が相互に結合されている。ある特定の
アプリケーションでは、ダイナミックレンジの１つ以上
の区域において、高いゲイン値が必要になる場合があ
る。
いはそれ以上のニーポイントを使用してもよい。この場
合、それらのポイントにおいて、多様なゲイン値をもつ
複数のスロープ線が相互に結合されている。ある特定の
アプリケーションでは、ダイナミックレンジの１つ以上
の区域において、高いゲイン値が必要になる場合があ
る。
【００１４】前記のLUT１１６には、信号１２０ですべ
て選択することができるデュアルスロープやマルチスロ
ープの伝達関数が含まれる。図２に示した各関数は、好
結果を得るのに必要な概念の解説するためのものにすぎ
ない。
て選択することができるデュアルスロープやマルチスロ
ープの伝達関数が含まれる。図２に示した各関数は、好
結果を得るのに必要な概念の解説するためのものにすぎ
ない。
【００１５】図２中の入力アドレスと出力データの低い
方のレンジは、デジタルビデオ画像の中の暗影場面を表
す。反対に、スロープ線２０２を越えるスロープ線２０
４、２１０、２１６で示される増加ゲイン値により、極
めて精細なビデオ画像が作成できる。ユーザ或いは自動
画像認識装置が、特定のビデオフレームから所望被写体
の詳細部分を取り出すのには、１つ或いはそれ以上の増
加ゲイン値を備えていることが好ましい。
方のレンジは、デジタルビデオ画像の中の暗影場面を表
す。反対に、スロープ線２０２を越えるスロープ線２０
４、２１０、２１６で示される増加ゲイン値により、極
めて精細なビデオ画像が作成できる。ユーザ或いは自動
画像認識装置が、特定のビデオフレームから所望被写体
の詳細部分を取り出すのには、１つ或いはそれ以上の増
加ゲイン値を備えていることが好ましい。
【００１６】本発明の他の実施例として、前記のデュア
ルスロープ伝達関数２０４乃至２２０のうちの１つを、
１枚のビデオフレーム中の各画素に適用してもよい。あ
るいは、このデュアルスロープ伝達関数２０４乃至２２
０を、１枚のビデオフレームのセクションに一度に適用
することも可能である。例えば、デュアル伝達関数の２
０４乃至２０８が選択されると、被写体の映像画質は、
ビデオフレームの上半分の方が高くなる。しかし、デュ
アル伝達関数の２１０乃至２１４を選択すると、被写体
の映像の画質はビデオフレームの下半分の方が良くな
る。当然その逆の、高明度つまり最大域レンジにおいて
ゲイン値を最大にすることも可能である。この場合、図
２におけるニーポイントは、スロープ直線２０２よりも
下方に位置することになる。
ルスロープ伝達関数２０４乃至２２０のうちの１つを、
１枚のビデオフレーム中の各画素に適用してもよい。あ
るいは、このデュアルスロープ伝達関数２０４乃至２２
０を、１枚のビデオフレームのセクションに一度に適用
することも可能である。例えば、デュアル伝達関数の２
０４乃至２０８が選択されると、被写体の映像画質は、
ビデオフレームの上半分の方が高くなる。しかし、デュ
アル伝達関数の２１０乃至２１４を選択すると、被写体
の映像の画質はビデオフレームの下半分の方が良くな
る。当然その逆の、高明度つまり最大域レンジにおいて
ゲイン値を最大にすることも可能である。この場合、図
２におけるニーポイントは、スロープ直線２０２よりも
下方に位置することになる。
【００１７】本発明の実施は、製造品質管理において特
に有用である。例えば、ちらつき、グレア、反射があっ
ても、シリコンウエハーやチップの表面の微細な傷を識
別可能である。そのため、ガラス製の瓶や容器の自動製
造工程において、照明が逆光状態でも、ガラス自体のヒ
ビやその他の欠損を検知できるのである。また、いくつ
かのアプリケーションにおいては、部品を照らして透か
すためのバックライトをなくすることも可能である。さ
らに、通常グレアが発生する日没などの照明条件下で
も、自動車ナンバープレート認識装置で容認できる程度
の画質が保てる。
に有用である。例えば、ちらつき、グレア、反射があっ
ても、シリコンウエハーやチップの表面の微細な傷を識
別可能である。そのため、ガラス製の瓶や容器の自動製
造工程において、照明が逆光状態でも、ガラス自体のヒ
ビやその他の欠損を検知できるのである。また、いくつ
かのアプリケーションにおいては、部品を照らして透か
すためのバックライトをなくすることも可能である。さ
らに、通常グレアが発生する日没などの照明条件下で
も、自動車ナンバープレート認識装置で容認できる程度
の画質が保てる。
【００１８】先行技術による装置には、比較的暗いビデ
オフレームや比較的明るいビデオフレームでのゲイン値
を増加させる画像処理技術を採用しているものがある
が、これらは、当初のＣＣＤ出力１０４が動作するため
のフルダイナミックレンジを備えていない。そのため、
これら従来装置では、可能な解像度の大部分を利用する
ことができない。
オフレームや比較的明るいビデオフレームでのゲイン値
を増加させる画像処理技術を採用しているものがある
が、これらは、当初のＣＣＤ出力１０４が動作するため
のフルダイナミックレンジを備えていない。そのため、
これら従来装置では、可能な解像度の大部分を利用する
ことができない。
【００１９】本発明について、いくつかの好適実施例を
用いて説明してきたが、この開示が本発明の範囲を限定
するものではないことは言うまでもない。また、上記の
開示から多様な変更や改修が可能であることは、当業者
にとっては明白である。さらに、追加の請求項は、本発
明の本質と範囲内におけるすべての変更と改修である。
用いて説明してきたが、この開示が本発明の範囲を限定
するものではないことは言うまでもない。また、上記の
開示から多様な変更や改修が可能であることは、当業者
にとっては明白である。さらに、追加の請求項は、本発
明の本質と範囲内におけるすべての変更と改修である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の長所は、画面の暗い部分におけ
る画像をさらに詳細に表示できるＣＣＤカメラ装置を提
供できることである。本発明の別の長所は、自動的に様
々な照明条件や撮像対象物に適応可能な装置に応用でき
るＣＣＤ撮像装置を提供できることである。上記と、そ
れ以外の本発明の目的と長所は、前述の図面を伴なった
実施例の詳細な説明から、当業者にとっては明らかにな
るであろう。
る画像をさらに詳細に表示できるＣＣＤカメラ装置を提
供できることである。本発明の別の長所は、自動的に様
々な照明条件や撮像対象物に適応可能な装置に応用でき
るＣＣＤ撮像装置を提供できることである。上記と、そ
れ以外の本発明の目的と長所は、前述の図面を伴なった
実施例の詳細な説明から、当業者にとっては明らかにな
るであろう。
【図１】本発明におけるカメラシステムの実施例を示
す、機能ブロック図である。
す、機能ブロック図である。
【図２】図１の検索テーブルにデジタルテーブルとして
組み込み可能な、デュアルスロープ伝達関数を示すグラ
フである。
組み込み可能な、デュアルスロープ伝達関数を示すグラ
フである。
１００ 本発明に係るカメラシステム １０２ ＣＣＤ撮像装置 １０６ 増幅器 １０８ 調節器 １１２ アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ） １１６ 検索テーブル（ＬＵＴ） １２２ 制御器（program controller）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500054606 1330 Ｏｒｌｅａｎｓ Ｄｒｉｖｅ，Ｓｕ ｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ 94089，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏ ｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 ヒロノ ユタカ アメリカ合衆国、95129 カリフォルニア 州、サンホセ、フェアフォードウェイ 1184 (72)発明者 シウ レイモンド ジェイ アメリカ合衆国、94112 カリフォルニア 州、、サンフランシスコ、サンタクルーズ アヴェニュー 33 Ｆターム(参考） 5C021 PA80 PA85 RB03 XA03 XA14 XA61 YC01 YC04 5C022 AA01 AC69 CA00 5C024 BX04 CX44 GY01 HX18 HX23 HX59 5J022 AA01 BA04 CF02 CF10
Claims (13)
- 【請求項１】 ビデオカメラシステムであって、 線形ダイナミックレンジをもつアナログビデオ出力を備
えた撮像装置と、 前記のアナログビデオ出力のアナログゲイン値を調節
し、増幅されたアナログビデオ信号を作成するために接
続された可変増幅器と、 前記の増幅アナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記
の撮像装置の線形ダイナミックレンジがデジタルビデオ
出力に完全に保持されるようなデジタル変換が行えるよ
う接続されたアナログ／デジタル変換器と、 前記のデジタルビデオ出力を受信し、第１の線形デジタ
ルゲイン値が、前記撮像装置の線形ダイナミックレンジ
の０から中間までの範囲に適用され、第２の線形デジタ
ルゲイン値は、前記の撮像装置の線形ダイナミックレン
ジの中間から最大までの範囲に適用されるようなデュア
ルスロープ出力変換が可能に接続され、かつ、最終的に
デジタルビデオ出力端子を備えたデジタル変換テーブル
とから成り、 そのため、ビデオ画像フレーム中のいずれの低ゲイン値
域をも表示できるよう、画像詳細部分をより鮮明に処理
し、それ以外の部分は排除する、ビデオカメラシステ
ム。 - 【請求項２】 前記のデジタル変換テーブルが、ニーポ
イントで接続している、１より大きい単一ゲインを備え
る０から中間までの範囲と、１未満の単一ゲインをもつ
中間から最大までの範囲とをもつデュアルスロープ出力
変換機能を備える、請求項１記載のビデオカメラシステ
ム。 - 【請求項３】 前記のデジタル変換テーブルが、ニーポ
イントで接続している、１未満の単一ゲインを備える０
から中間までの範囲と、１より大きい単一ゲインをもつ
中間から最大までの範囲とをもつデュアルスロープ出力
変換機能を備える、請求項１記載のビデオカメラシステ
ム。 - 【請求項４】 前記のデジタル変換テーブルが、併存設
定され、選択可能であるデュアルスロープ出力変換機能
を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のビデ
オカメラシステム。 - 【請求項５】 前記のデジタル変換テーブルが、プログ
ラム可能、かつ、ダウンロード可能なデュアルスロープ
出力変換機能を備える、請求項１から３のいずれか１項
に記載のビデオカメラシステム。 - 【請求項６】 さらに、前記のデジタル変換テーブルに
接続し、前記のデュアルスロープ出力変換を変更できる
プログラムとダウンロード制御装置を備える、請求項１
から５のいずれか１項に記載のビデオカメラシステム。 - 【請求項７】 ビデオ撮像方法であって、 第１振幅値と第２振幅値間の限定された線形動作範囲を
もつアナログビデオ信号を作成するため、撮像装置を使
用する工程と、 前記の第１振幅値を第３振幅値に、前記の第２振幅値を
第４振幅値に変換できるよう、前記のアナログビデオ信
号を、第３振幅値と第４振幅値間を範囲とするデジタル
ワードを表す限定ビット数で構成されるデジタルビデオ
信号に線形に変換する工程と、 第１の線形増幅動作ではビデオ画像の暗い部分のゲイン
値を増加させ、第２の線形増幅動作ではビデオ画像の明
るい部分のゲイン値を減少させるような２つの線形増幅
動作の１つに従って、前記のデジタルビデオ信号内のデ
ジタルワードをデジタルビデオ出力に変換する工程とか
らなる、ビデオ撮像方法。 - 【請求項８】 前記の変換の工程が、索引テーブルを格
納し、第１と第２の線形増幅ゲイン値を選択するため、
デジタルメモリー装置を使用する、請求項７記載のビデ
オ撮像方法。 - 【請求項９】 さらに、前記のビデオ画像の画像細部を
さらに鮮明に処理できるよう、前記の索引テーブルに代
わる新規の索引テーブルをダウンロードしプログラムす
る工程から成る、請求項７あるいは８のいずれかに記載
のビデオ撮像方法。 - 【請求項１０】 ＣＣＤビデオカメラシステムであっ
て、 線形ダイナミックレンジをもつアナログビデオ出力端子
を備えたＣＣＤ撮像装置と、 前記のアナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記のＣ
ＣＤ撮像装置の線形ダイナミックレンジがデジタルビデ
オ出力に完全に保持されるようなデジタル変換が行える
よう接続されたアナログ／デジタル変換器と、 前記のデジタルビデオ出力を受信し、第１の線形デジタ
ルゲイン値が、前記ＣＣＤ撮像装置の線形ダイナミック
レンジの０から中間までの範囲に適用され、第２の線形
デジタルゲイン値は、前記のＣＣＤ撮像装置の線形ダイ
ナミックレンジの中間から最大値までの範囲に適用され
るようなデュアルスロープ出力変換が可能に接続され、
かつ、最終的にデジタルビデオ出力端子を備えたデジタ
ル変換テーブルと、 前記のデジタル変換テーブル内に共存設定されており、
選択可能な複数の前記デュアルスロープ出力変換機能
と、 前記のデジタル変換テーブルに接続され、前記のデュア
ルスロープ出力変換機能を変更できるプログラムとダウ
ンロード制御器とから成り、 そのため、前記のデジタル変換テーブルから与えられた
増加ゲイン値、および、前記の最終デジタルビデオ出力
端子に至るまでの線形ダイナミックレンジのフルレンジ
変換機能により、ビデオ画像フレーム中のいずれの低ゲ
イン域をも表示できるよう、画像詳細部分をより鮮明に
処理し、それ以外の部分は排除する、ＣＣＤビデオカメ
ラシステム。 - 【請求項１１】 ビデオカメラシステムであって、 線形ダイナミックレンジを持つアナログビデオ信号を備
えた撮像装置と、 前記のアナログビデオ信号が受信でき、かつ、前記の撮
像装置の線形ダイナミックレンジがデジタルビデオ出力
に完全に保持されるようなデジタル変換が行えるよう接
続されたアナログ／デジタル変換器と、 前記のデジタルビデオ出力を受信し、少なくとも２つの
異なる線形デジタルゲインが前記の撮像装置の線形ダイ
ナミックレンジに適用され、最終的にデジタルビデオ出
力をもち、出力変換を可能にするように接続されたデジ
タル変換テーブルとから成り、 そのため、前記の少なくとも２つの異なる線形デジタル
ゲイン値のうち１つが、ビデオ画像フレーム中のいずれ
の低ゲイン域をも表示できるよう、画像詳細部分をより
鮮明に処理し、それ以外の部分を削除するのに使われ
る、ビデオカメラシステム。 - 【請求項１２】 前記のデジタル変換テーブルが、異な
る線形デジタルゲイン値を結合する少なくとも２点のニ
ーポイントをもつ多数スロープ出力変換機能を備えた、
請求項１１記載のビデオカメラシステム。 - 【請求項１３】 さらに、前記のアナログビデオの出力
信号のアナログゲイン値を調節し、増幅アナログビデオ
信号を作成できるよう接続された可変増幅器をそなえ
た、請求項１１あるいは１２のいずれか１項に記載のビ
デオカメラシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US55800300A | 2000-04-24 | 2000-04-24 | |
| US09/558003 | 2000-04-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001358970A true JP2001358970A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=24227750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001122056A Pending JP2001358970A (ja) | 2000-04-24 | 2001-04-20 | ビデオにおけるグレア低減方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050134711A1 (ja) |
| EP (1) | EP1152604A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001358970A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7813559B2 (en) | 2001-11-13 | 2010-10-12 | Cyberoptics Corporation | Image analysis for pick and place machines with in situ component placement inspection |
| US7555831B2 (en) | 2001-11-13 | 2009-07-07 | Cyberoptics Corporation | Method of validating component feeder exchanges |
| US7706595B2 (en) | 2003-11-07 | 2010-04-27 | Cyberoptics Corporation | Pick and place machine with workpiece motion inspection |
| KR100598119B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2006-07-10 | 삼성전자주식회사 | 디스플레이장치 및 그 제어방법 |
| CN101142810B (zh) * | 2005-03-15 | 2010-09-01 | 欧姆龙株式会社 | 图像处理装置和图像处理方法、图像处理系统 |
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