JP2002312781A - Image processor - Google Patents

Image processor

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JP2002312781A
JP2002312781A JP2001156174A JP2001156174A JP2002312781A JP 2002312781 A JP2002312781 A JP 2002312781A JP 2001156174 A JP2001156174 A JP 2001156174A JP 2001156174 A JP2001156174 A JP 2001156174A JP 2002312781 A JP2002312781 A JP 2002312781A
Authority
JP
Japan
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image
brightness
sensor
luminance
processing apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001156174A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Nakajima
篤志 中島
Takeshi Morishita
武 森下
Hideo Seki
英男 関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and quickly perform image processing for emphasizing contrast in a picture photographed by an image sensor having logarithmic output characteristics for enlarging a dynamic range. SOLUTION: This image processor is provided with a conversion table for converting image data outputted from an image sensor into image data for emphasizing the change of brightness in a plurality of luminance areas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イメージセンサによっ
て撮影された画像のコントラストを強調する画像処理装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing apparatus for enhancing the contrast of an image captured by an image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

【0003】一般に、車両前方を撮影して道路上の白線
検出を行うに際してトンネル内(外)からトンネル出口
(入口)を撮影するような場合や、溶接、レーザ加工、
プラズマ加工、溶射などの作業状況の監視を行う場合の
ように、非常に明るい部分(ハイライト部)とその周辺
の暗い部分(シャドウ部)とが存在する被写体を撮影す
る場合には、特にダイナミックレンジの広いイメージセ
ンサが要求される。
In general, when detecting a white line on a road by photographing the front of a vehicle, a photograph may be taken of the tunnel exit (entrance) from inside (outside) of the tunnel, welding, laser processing, or the like.
When shooting a subject that has a very bright part (highlight part) and a dark part (shadow part) around it, such as when monitoring work conditions such as plasma processing and thermal spraying, it is particularly dynamic. An image sensor with a wide range is required.

【0004】従来、ダイナミックレンジを拡大するべ
く、入射光の光量に応じて光電変換素子としてのフォト
ダイオードに流れるセンサ電流をトランジスタのサブス
レッショルド領域の特性を利用して弱反転状態で対数特
性をもって電圧信号に変換して、その変換された電圧信
号に応じたセンサ信号を出力する光センサ回路を画素単
位に用いた対数出力特性をもったイメージセンサが開発
されている(特開2000−329616号公報参
照)。
Conventionally, in order to expand the dynamic range, a sensor current flowing through a photodiode serving as a photoelectric conversion element in accordance with the amount of incident light has a logarithmic characteristic in a weak inversion state by utilizing characteristics of a sub-threshold region of a transistor. An image sensor having a logarithmic output characteristic using an optical sensor circuit that converts a signal into a signal and outputs a sensor signal corresponding to the converted voltage signal has been developed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-329616). reference).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、ダイナミックレンジを拡大するために対数出力特
性をもたせたイメージセンサでは、非常に明るい部分か
ら暗い部分までカバーした撮影が可能になる反面、輝度
が対数圧縮されているためにコントラストが不足してし
まうことである。
The problem to be solved is that an image sensor provided with a logarithmic output characteristic in order to expand a dynamic range can capture an image from a very bright part to a dark part. In contrast, the contrast is insufficient because the luminance is logarithmically compressed.

【0006】例えば、メージセンサによって撮影された
画像をモニター画面に映し出して視覚的に評価するよう
な場合に、その画像のコントラストを上げるための処理
をコンピュータによる論理的な画像処理の手法によって
行わせるのでは、その処理に時間を要してリアルタイム
での画像の解析を行わせることができないという問題が
ある。
For example, in a case where an image captured by the image sensor is displayed on a monitor screen and visually evaluated, a process for increasing the contrast of the image is performed by a logical image processing method using a computer. In such a case, there is a problem that it takes time to perform the processing, and it is not possible to perform an image analysis in real time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による画像処理装
置にあっては、ダイナミックレンジを拡大するために対
数出力特性をもたせたイメージセンサによって撮影した
画像におけるコントラストを強調するための画像処理を
容易かつ迅速に行わせるようにするべく、イメージセン
サから出力する画像データの変換テーブルを用いて、複
数の輝度領域における明るさの変化を強調する画像デー
タに変換する手段をとるようにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION In an image processing apparatus according to the present invention, image processing for enhancing contrast in an image photographed by an image sensor having a logarithmic output characteristic for expanding a dynamic range is facilitated. In order to perform the processing promptly, a means for converting the image data into image data that emphasizes a change in brightness in a plurality of luminance regions using a conversion table of image data output from the image sensor is adopted.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、本発明に係るイメージセンサの画素
単位に用いられる光センサ回路の構成例を示している。
FIG. 1 shows a configuration example of a photosensor circuit used for each pixel of an image sensor according to the present invention.

【0009】その光センサ回路は、入射光Lsの光量に
応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子としてのフォト
ダイオードPDと、そのフォトダイオードPDに流れる
センサ電流を、サブスレッショルド領域の特性を利用し
た弱反転状態で対数特性をもって電圧信号Vpdに変換
するトランジスタQ1と、その変換された電圧信号Vp
dを増幅するトランジスタQ2と、読出し信号Vsのパ
ルスタイミングでもってセンサ信号Voを出力するトラ
ンジスタQ3とによって構成されている。
[0009] The optical sensor circuit is provided with a photodiode PD as a photoelectric conversion element for generating a sensor current corresponding to the amount of incident light Ls, and a sensor current flowing through the photodiode PD, which is weakened by utilizing characteristics of a sub-threshold region. A transistor Q1 for converting to a voltage signal Vpd with a logarithmic characteristic in an inverted state, and the converted voltage signal Vp
It comprises a transistor Q2 that amplifies d and a transistor Q3 that outputs a sensor signal Vo at the pulse timing of the read signal Vs.

【0010】その光センサ回路では、フォトダイオード
PDに充分な光量をもって入射光Lsが当たっていると
きには、トランジスタQ1には充分なセンサ電流が流れ
ることになり、そのトランジスタQ1の抵抗値もさほど
大きくないことから、イメージセンサとして残像を生ず
ることがないような充分な応答速度をもって光信号の検
出を行わせることができる。
In the optical sensor circuit, when the incident light Ls is incident on the photodiode PD with a sufficient amount of light, a sufficient sensor current flows through the transistor Q1, and the resistance value of the transistor Q1 is not so large. As a result, the optical signal can be detected with a sufficient response speed that does not cause an afterimage as an image sensor.

【0011】しかし、フォトダイオードPDの入射光L
sの光量が少なくなってトランジスタQ1に流れるセン
サ電流が少なくなると、トランジスタQ1はそれに流れ
る電流が1桁小さくなるとその抵抗値が1桁大きくなる
ように動作するように設定されていることから、トラン
ジスタQ1の抵抗値が増大し、フォトダイオードPDの
寄生容量Cとの時定数が大きくなってその寄生容量Cに
蓄積された電荷を放電するのに時間がかかるようにな
る。そのため、入射光Lsの光量が少なくなるにしたが
って、残像が長時間にわたって観測されることになる。
However, the incident light L of the photodiode PD
Since the transistor Q1 is set to operate such that when the amount of s light decreases and the sensor current flowing through the transistor Q1 decreases, the resistance value of the transistor Q1 increases by one digit when the current flowing therethrough decreases by one digit. As the resistance value of Q1 increases, the time constant with the parasitic capacitance C of the photodiode PD increases, so that it takes time to discharge the charge accumulated in the parasitic capacitance C. Therefore, as the amount of incident light Ls decreases, an afterimage is observed over a long period of time.

【0012】したがって、フォトダイオードPDの入射
光Lsの光量が少ないときのセンサ電流に応じた電圧信
号Vpdの飽和時間が長くなるため、図4に示すような
読出し信号Vsのパルスタイミングでセンサ信号Voの
読み出しを行うと、当初ほど大きなレベルの出力が残像
となってあらわれる。なお、図4中、Vpd′は増幅用
のトランジスタQ2によって反転増幅された電圧信号を
示している。
Therefore, the saturation time of the voltage signal Vpd corresponding to the sensor current when the light quantity of the incident light Ls of the photodiode PD is small becomes long, so that the sensor signal Vo at the pulse timing of the read signal Vs as shown in FIG. Is read out, an output of a level as large as in the beginning appears as an afterimage. In FIG. 4, Vpd 'indicates a voltage signal inverted and amplified by the amplifying transistor Q2.

【0013】このような光センサ回路にあって、センサ
信号Voの読出しに先がけて、トランジスタQ1のドレ
イン電圧VDを所定時間だけ定常値よりも低く設定し
て、フォトダイオードPDの寄生容量Cに蓄積された電
荷を放電させて初期化することにより、センサ電流に急
激な変化が生じても即座にそのときの入射光量に応じた
電圧信号が得られるようにして、入射光Lsの光量が少
ない場合でも残像を生ずることがないようにしている。
In such an optical sensor circuit, prior to reading out the sensor signal Vo, the drain voltage VD of the transistor Q1 is set lower than a steady value for a predetermined time and stored in the parasitic capacitance C of the photodiode PD. When the amount of incident light Ls is small, a voltage signal corresponding to the amount of incident light at that time is immediately obtained even if a sudden change occurs in the sensor current by discharging and initializing the accumulated electric charge. However, no afterimage is caused.

【0014】図2は、そのときの光センサ回路における
各部信号のタイムチャートを示している。ここで、t1
は初期化のタイミングを、t2は光信号検出のタイミン
グを示している。トランジスタQ1のドレイン電圧VD
を定常値(ハイレベルH)から低い電圧(ローレベル
L)に切り換える所定時間tmとしては、例えば1画素
分の読出し速度が100nsec程度の場合に5μse
c程度に設定される。図中、TはフォトダイオードPD
の寄生容量Cの蓄積期間を示しており、その蓄積期間T
はNTSC信号の場合1/30sec(または1/60
sec)程度となる。
FIG. 2 shows a time chart of signals of respective parts in the optical sensor circuit at that time. Here, t1
Indicates the timing of initialization, and t2 indicates the timing of optical signal detection. Drain voltage VD of transistor Q1
Is switched from a steady value (high level H) to a low voltage (low level L) as the predetermined time tm, for example, 5 μsec when the reading speed for one pixel is about 100 nsec.
It is set to about c. In the figure, T is a photodiode PD
Shows the accumulation period of the parasitic capacitance C, and the accumulation period T
Is 1/30 sec (or 1/60 sec.) For NTSC signals.
sec).

【0015】このようなものにあって、初期化時にトラ
ンジスタQ1のドレイン電圧VDがローレベルLに切り
換えられると、そのときのゲート電圧VGとドレイン電
圧VDとの間の電位差がトランジスタQ1のしきい値よ
りも大きければトランジスタQ1が低抵抗状態になる。
それにより、そのときのソース側の電位がドレイン電圧
VDと同じになり(n−MOSトランジスタではソース
電圧=ドレイン電圧となる)、フォトダイオードPDの
接合容量Cが放電状態になる。
In such a device, when the drain voltage VD of the transistor Q1 is switched to the low level L at the time of initialization, the potential difference between the gate voltage VG and the drain voltage VD at that time is a threshold of the transistor Q1. If it is larger than the value, the transistor Q1 will be in a low resistance state.
As a result, the potential on the source side at that time becomes equal to the drain voltage VD (source voltage = drain voltage in an n-MOS transistor), and the junction capacitance C of the photodiode PD is discharged.

【0016】そして、tm時間の経過後にそのドレイン
電圧VDが定常のハイレベルHに切り換えられて光信号
の検出が行われると、ソース側の電位がドレイン電圧V
Dよりも低くなって、そのときのゲート電圧VGとドレ
イン電圧VDとの間の電位差がしきい値よりも大きけれ
ばMOSトランジスタQ1が低抵抗状態になり、フォト
ダイオードPDの接合容量Cに充電が開始される。
When the drain voltage VD is switched to the steady high level H after the elapse of the time tm and the optical signal is detected, the potential on the source side becomes the drain voltage V
If the potential difference between the gate voltage VG and the drain voltage VD at that time is larger than the threshold value, the MOS transistor Q1 enters a low resistance state, and the junction capacitance C of the photodiode PD is charged. Be started.

【0017】このように光信号の検出に先がけてフォト
ダイオードPDの接合容量Cを放電させて初期化したの
ちにその寄生容量Cを充電させるようにすると、その初
期化のタイミングから一定時間経過した時点での出力電
圧(フォトダイオードPDの端子電圧)Vpdは入射光
Lsの光量に応じた値となる。すなわち、初期化後には
入射光Lsの光量の変化に追随した一定の時定数による
放電特性が得られるようになる。
As described above, if the parasitic capacitance C is charged after discharging and initializing the junction capacitance C of the photodiode PD prior to detection of an optical signal, a certain time has elapsed from the timing of the initialization. The output voltage (terminal voltage of the photodiode PD) Vpd at the time becomes a value corresponding to the amount of incident light Ls. That is, after the initialization, a discharge characteristic with a constant time constant following the change in the amount of incident light Ls can be obtained.

【0018】その際、長時間放置すればドレイン電圧V
DからトランジスタQ1を通して供給される電流とフォ
トダイオードPDを流れる電流とは同じになるが、前に
残った電荷がなければ常に同じ放電特性が得られるので
残像が生ずることがなくなる。
At this time, if left for a long time, the drain voltage V
The current supplied from D through the transistor Q1 and the current flowing through the photodiode PD are the same, but if there is no charge left before, the same discharge characteristics are always obtained, so that the afterimage does not occur.

【0019】したがって、初期化してから一定の時間を
定めて光信号を検出するようにすれば、入射光Lsの光
量に応じた残像のないセンサ信号Voを得ることができ
るようになる。
Therefore, if the optical signal is detected for a predetermined time after the initialization, it is possible to obtain a sensor signal Vo having no afterimage corresponding to the amount of the incident light Ls.

【0020】図3は、このような光センサ回路における
入射光量に応じてフォトダイオードPDに流れるセンサ
電流に対するセンサ信号Voの出力特性を示している。
それはセンサ電流が多いときには対数出力特性を示す
が、センサ電流が少ないときにはフォトダイオードPD
の寄生容量Cの充電に応答遅れを生じてほぼ線形の非対
数出力特性を示している。図中、WAは非対数応答領域
を示し、WBは対数応答領域を示している。
FIG. 3 shows the output characteristics of the sensor signal Vo with respect to the sensor current flowing through the photodiode PD according to the amount of incident light in such an optical sensor circuit.
It shows a logarithmic output characteristic when the sensor current is large, but shows a photodiode PD when the sensor current is small.
, The response of the parasitic capacitance C is delayed, and a substantially linear non-logarithmic output characteristic is shown. In the figure, WA indicates a non-logarithmic response area, and WB indicates a logarithmic response area.

【0021】図5は、このような光センサ回路を画素単
位として、画素をマトリクス状に複数配設して、各画素
のセンサ信号の時系列的な読出し走査を行わせるように
したイメージセンサの一構成例を示している。
FIG. 5 shows an image sensor in which a plurality of pixels are arranged in a matrix by using such an optical sensor circuit as a pixel unit, and the sensor signal of each pixel is read out in time series. One configuration example is shown.

【0022】そのイメージセンサは、その基本的な構成
が、例えば、D11〜D44からなる4×4の画素をマ
トリクス状に配設して、各1ライン分の画素列を画素列
選択回路1から順次出力される選択信号LS1〜LS4
によって選択し、その選択された画素列における各画素
を、画素選択回路2から順次出力される選択信号DS1
〜DS4によってスイッチ群3における各対応するスイ
ッチSW1〜SW4が逐次オン状態にされることによっ
て各画素のセンサ信号Voが時系列的に読み出されるよ
うになっている。図中、4は各画素における前記トラン
ジスタQ1のゲート電圧VG用電源であり、6はドレイ
ン電圧VD用電源である。
The image sensor has a basic configuration in which, for example, 4 × 4 pixels D11 to D44 are arranged in a matrix, and a pixel column for one line is provided from the pixel column selection circuit 1. Selection signals LS1 to LS4 sequentially output
And a selection signal DS1 sequentially output from the pixel selection circuit 2 for each pixel in the selected pixel column.
The corresponding switches SW1 to SW4 in the switch group 3 are sequentially turned on by .about.DS4 so that the sensor signal Vo of each pixel is read out in time series. In the figure, reference numeral 4 denotes a power supply for the gate voltage VG of the transistor Q1 in each pixel, and reference numeral 6 denotes a power supply for the drain voltage VD.

【0023】そして、このようなイメージセンサにあっ
て、各1ライン分の画素列の選択に際して、その選択さ
れた画素列における各画素の前記トランジスタQ1のド
レイン電圧VDを所定のタイミングをもって定常時のハ
イレベルHおよび初期化時のローレベルLに切り換える
電圧切換回路5が設けられている。
In such an image sensor, when selecting a pixel column for each one line, the drain voltage VD of the transistor Q1 of each pixel in the selected pixel column is set at a predetermined timing in a normal state. A voltage switching circuit 5 for switching between a high level H and a low level L at the time of initialization is provided.

【0024】このように構成された本発明によるイメー
ジセンサの動作について、図6に示す各部信号のタイム
チャートとともに、以下説明をする。
The operation of the thus constructed image sensor according to the present invention will be described below with reference to a time chart of signals of respective parts shown in FIG.

【0025】まず、画素列選択信号LS1がハイレベル
Hになると、それに対応するD11,D12,D13,
D14からなる第1の画素列が選択される。そして、L
S1がハイレベルHになっている一定期間T1のあいだ
画素選択信号DS1〜DS4が順次ハイレベルHになっ
て、各画素D11,D12,D13,D14のセンサ信
号Voが順次読み出される。
First, when the pixel column selection signal LS1 becomes high level H, the corresponding D11, D12, D13,
The first pixel row composed of D14 is selected. And L
During a certain period T1 in which S1 is at the high level H, the pixel selection signals DS1 to DS4 sequentially become the high level H, and the sensor signals Vo of the pixels D11, D12, D13, and D14 are sequentially read.

【0026】次いで、画素列選択信号LS1がローレベ
ルLになった時点で次のLS2がハイレベルHになる
と、それに対応するD21,D22,D23,D24か
らなる第2の画素列が選択される。そして、LS2がハ
イレベルHになっている一定期間T1のあいだ画素選択
信号DS1〜DS4が順次ハイレベルHになって、各画
素D21,D22,D23,D24のセンサ信号Voが
順次読み出される。
Next, when the next row LS2 goes high when the pixel row selection signal LS1 goes low, a second pixel row consisting of D21, D22, D23 and D24 is selected. . Then, during a certain period T1 in which LS2 is at the high level H, the pixel selection signals DS1 to DS4 sequentially become the high level H, and the sensor signals Vo of the pixels D21, D22, D23, and D24 are sequentially read.

【0027】以下同様に、画素列選択信号LS3および
LS4が連続的にハイレベルHになって各対応する第3
および第4の画素列が順次選択され、LS3およびLS
4がそれぞれハイレベルHになっている一定期間T1の
あいだ画素選択信号DS1〜DS4が順次ハイレベルH
になって、各画素D31,D32,D33,D34およ
びD41,D42,D43,D44のセンサ信号Voが
順次読み出される。
Similarly, the pixel column selection signals LS3 and LS4 continuously go to the high level H, and the corresponding third
And the fourth pixel column are sequentially selected, and LS3 and LS
4 during a certain period T1 in which the pixel selection signals DS1 to DS4 are at the high level H, respectively.
, The sensor signals Vo of the pixels D31, D32, D33, D34 and D41, D42, D43, D44 are sequentially read.

【0028】また、画素列選択信号LS1がT1期間後
にローレベルLに立ち下がった時点で、そのとき選択さ
れている第1の画素列における各画素D11,D12,
D13,D14のドレイン電圧VD1をそれまでのハイ
レベルHからローレベルLに所定時間T2のあいだ切り
換えることによって各画素の初期化が行われ、1サイク
ル期間T3の経過後に行われる次サイクルにおけるセン
サ信号の読出しにそなえる。
At the time when the pixel column selection signal LS1 falls to the low level L after the period T1, each pixel D11, D12,.
Each pixel is initialized by switching the drain voltage VD1 of D13 and D14 from the high level H to the low level L for a predetermined time T2, and the sensor signal in the next cycle performed after the elapse of one cycle period T3. To read the data.

【0029】次いで、画素列選択信号LS2がT1期間
後にローレベルLに立ち下がった時点で、そのとき選択
されている第2の画素列における各画素D21,D2
2,D23,D24のドレイン電圧VD1をそれまでの
ハイレベルHからローレベルLに所定時間T2のあいだ
切り換えることによって各画素の初期化が行われ、1サ
イクル期間T3の経過後に行われる次サイクルにおける
センサ信号の読出しにそなえる。
Next, when the pixel column selection signal LS2 falls to the low level L after the period T1, each pixel D21, D2 in the second pixel column selected at that time.
2, each pixel is initialized by switching the drain voltage VD1 of D23, D24 from the previous high level H to the low level L for a predetermined time T2, and in the next cycle performed after the elapse of one cycle period T3. Prepare for reading sensor signals.

【0030】以下同様に、画素列選択信号LS3および
LS4がそれぞれT1期間後にローレベルLに立ち下が
った時点で、そのとき選択されている第3および第4の
画素列にそれぞれ対応するドレイン電圧VD3をローレ
ベルLに切り換えて各画素の初期化が行われ、1サイク
ル期間T3の経過後に行われる次サイクルにおけるセン
サ信号の読出しにそなえる。
Similarly, when the pixel column selection signals LS3 and LS4 fall to the low level L after the period T1, respectively, the drain voltages VD3 corresponding to the third and fourth pixel columns selected at that time, respectively. Is switched to the low level L to initialize each pixel, to prepare for the reading of the sensor signal in the next cycle performed after the elapse of one cycle period T3.

【0031】なお、ここでは画素列選択信号LSX(X
=1〜4)がT1期間後にローレベルLに立ち下がった
時点でドレイン電圧VDXをローレベルLに切り換えて
初期化を行わせるようにしているが、その初期化のタイ
ミングは画素列選択信号LSXがローレベルL状態にあ
る画素列選択の休止期間T4中であればよい。
Here, the pixel column selection signal LSX (X
= 1 to 4) falls to the low level L after the T1 period, the drain voltage VDX is switched to the low level L to perform initialization. The initialization timing is the pixel column selection signal LSX. During the idle period T4 of the pixel column selection in the low level L state.

【0032】以上のような各部信号の発生のタイミング
は、図示しないECUの制御下で画素列選択回路1、画
素選択回路2および電圧切換回路5の駆動を行わせるこ
とによって決定されるようになっている。
The timing of the generation of the signals of the respective parts as described above is determined by driving the pixel column selecting circuit 1, the pixel selecting circuit 2, and the voltage switching circuit 5 under the control of an ECU (not shown). ing.

【0033】このように、各画素のセンサ信号の読出し
走査に応じた適切なタイミングをもって各画素の初期化
を行わせることによって、イメージセンサ全体としての
蓄積時間の過不足を低減できるようになる。
As described above, by initializing each pixel at an appropriate timing according to the reading scan of the sensor signal of each pixel, it is possible to reduce the excess and deficiency of the accumulation time of the entire image sensor.

【0034】そして、残像がなく、ダイナミックレンジ
の広い対数出力特性をもったイメージセンサが実現でき
るようになる。
Then, an image sensor having a logarithmic output characteristic having a wide dynamic range without an afterimage can be realized.

【0035】本発明による画像処理装置は、以上のよう
に構成された対数出力特性を有するイメージセンサによ
って撮影した画像のコントラストを強調するための処理
を容易かつ迅速に行わせることでできるようにするべ
く、イメージセンサから出力する画像データの変換テー
ブルを用いて、複数の輝度領域における明るさの変化を
強調する画像データに変換する手段をとるようにしてい
る。
The image processing apparatus according to the present invention can easily and quickly perform a process for enhancing the contrast of an image captured by the image sensor having the logarithmic output characteristic configured as described above. Therefore, a means for converting the image data into image data that emphasizes a change in brightness in a plurality of luminance regions by using a conversion table of image data output from the image sensor is adopted.

【0036】図7は、そのための画像処理装置の構成例
を示している。
FIG. 7 shows an example of the configuration of an image processing apparatus for that purpose.

【0037】それは、イメージセンサ7から時系列的に
出力される画像データとしての各画素のセンサ信号(ア
ナログ信号)VoをAD変換器8によってデジタル画信
号DD1に変換したうえで、そのデジタル画信号DD1
に応じて予め所定の出力変換用のテーブルが設定されて
いるメモリ9から所定に変換されたデジタル画信号DD
2を出力するように構成されている。
The A / D converter 8 converts a sensor signal (analog signal) Vo of each pixel as image data output in time series from the image sensor 7 into a digital image signal DD1, DD1
From the memory 9 in which a predetermined output conversion table is set in advance in accordance with the digital image signal DD
2 is output.

【0038】しかして、このような構成によれば、イメ
ージセンサ7がどのような出力特性を有していても、出
力変換用のテーブルが設定されているメモリ9を用いる
ことによって、任意の出力特性に変換することが可能に
なる。
According to such a configuration, no matter what output characteristics the image sensor 7 has, an arbitrary output can be achieved by using the memory 9 in which the output conversion table is set. It can be converted to characteristics.

【0039】図8は、メモリ9に設定される出力変換テ
ーブルの一例を示している。
FIG. 8 shows an example of the output conversion table set in the memory 9.

【0040】この場合、イメージセンサ7から時系列的
に出力される画像データとしての各画素のセンサ信号V
oをAD変換器8によって12ビット(4096階調)
のデジタル画信号DD1するようにしており、その0〜
4096階調にわたる全輝度領域を複数に連続的に等分
割して、複数の輝度領域における明るさの変化を連続的
に強調するようにしている。
In this case, the sensor signal V of each pixel as image data output in time series from the image sensor 7
o is converted to 12 bits by the AD converter 8 (4096 gradations)
Of the digital image signal DD1.
The entire luminance region over 4096 gradations is continuously divided into a plurality of equal regions, and the change in brightness in the plurality of luminance regions is continuously emphasized.

【0041】ここでは、全輝度領域を1024階調の領
域幅をもって4つの輝度領域A1〜A4に等分割して、
複数の輝度領域A1〜A4における明るさの変化を連続
的に強調するようにしている。
Here, the entire luminance area is equally divided into four luminance areas A1 to A4 with an area width of 1024 gradations.
Changes in brightness in the plurality of brightness regions A1 to A4 are continuously emphasized.

【0042】図8に示すような変換テーブルを用いてイ
メージセンサ7によって撮影された画像のデジタル画信
号DD1をデジタル画信号DD2に変換することによっ
て、地図の等高線のような輝度分布が得られる。
By converting a digital image signal DD1 of an image captured by the image sensor 7 into a digital image signal DD2 using a conversion table as shown in FIG. 8, a luminance distribution such as a contour line of a map can be obtained.

【0043】いま、イメージセンサ7によって撮影した
画像が、例えば、図9に示すように、周囲が暗く、中心
部にいくほど明るさが増すような場合に、変換テーブル
によって変換されたその処理された画像が、図10に示
すように、各分割された輝度領域A1〜A4における明
るさの変化が等高線のように強調された画像になる。
Now, when the image photographed by the image sensor 7 has dark surroundings and increases in brightness toward the center as shown in FIG. 9, for example, the processing converted by the conversion table is performed. As shown in FIG. 10, the changed image becomes an image in which the change in brightness in each of the divided luminance areas A1 to A4 is emphasized like a contour line.

【0044】同様に、図11はイメージセンサ7によっ
てレーザ溶接部分を撮影した画像を示し、図12はその
画像を変換テーブルによって処理した画像を示してい
る。
Similarly, FIG. 11 shows an image obtained by photographing a laser welded portion by the image sensor 7, and FIG. 12 shows an image obtained by processing the image using a conversion table.

【0045】このように、明るさの変化が等高線のよう
に強調された画像をモニター画面に映し出すことによ
り、各部の輝度を容易に視認することができるようにな
る。
As described above, by displaying an image in which the change in brightness is emphasized like a contour line on the monitor screen, the luminance of each part can be easily visually recognized.

【0046】画像中の各部の輝度を測定する手順として
は、イメージセンサ7によって撮影した画像を変換テー
ブルによって処理した画像の等高線のように強調された
各部分の階調をその変換テーブルの設定内容から推定す
る。そして、予め測定しておいた図13に示すようなイ
メージセンサ7の性能特性を用いて、処理画像から推定
した階調と輝度とを照らし合せて、各部の輝度をわり出
す。
As a procedure for measuring the luminance of each part in the image, the gradation of each part emphasized like a contour line of the image obtained by processing the image photographed by the image sensor 7 by the conversion table is set in the conversion table. Estimate from Then, using the previously measured performance characteristics of the image sensor 7 as shown in FIG. 13, the luminance of each part is calculated by comparing the gradation and the luminance estimated from the processed image.

【0047】しかして、本発明によれば、簡単かつ迅速
に画像の評価を行うことが可能となる。
Thus, according to the present invention, it is possible to easily and quickly evaluate an image.

【0048】なお、全輝度領域を輝度領域ごとに複数に
分割するに際して、その分割数を多くすることにより、
複数の輝度領域における明るさの変化をより細分化して
強調することができるようになる。
When dividing the entire luminance area into a plurality of areas for each luminance area, by increasing the number of divisions,
Changes in brightness in a plurality of brightness regions can be further subdivided and emphasized.

【0049】また、図14に示すように、輝度分布状態
の解析を必要としない暗部分の輝度領域を広くとり、輝
度分布状態の解析を必要とする暗部分の輝度領域を細分
化するようにするなど、全輝度領域を分割する輝度領域
の幅をランダムに設定するようにすれば、目的に応じて
輝度分布状態の解析を効率良く行わせることができるよ
うになる。
Further, as shown in FIG. 14, the luminance region of the dark part which does not require the analysis of the luminance distribution state is widened, and the luminance region of the dark part which requires the analysis of the luminance distribution state is subdivided. If, for example, the width of the luminance region dividing the entire luminance region is set at random, the analysis of the luminance distribution state can be efficiently performed according to the purpose.

【0050】さらに、図15に示すように、全輝度領域
を複数に断続的に分割して複数の輝度領域における明る
さの変化を断続的に強調するようにすることも可能であ
る。
Further, as shown in FIG. 15, it is also possible to intermittently divide the entire luminance area into a plurality of areas so as to intermittently emphasize changes in brightness in the plurality of luminance areas.

【0051】その際、複数に断続的に分割された各間の
輝度領域を中間の階調に変換するようにする。
At this time, a plurality of intermittently divided luminance areas are converted into intermediate gradations.

【0052】図16に示すイメージセンサ7によって撮
影した画像を、図15の変換テーブルを用いて処理する
と、図17に示すように、全輝度領域を複数に断続的に
分割することによって明るさの変化が断続的に強調され
た輝度領域の各間が中間調によって表現された画像が得
られる。
When the image photographed by the image sensor 7 shown in FIG. 16 is processed by using the conversion table shown in FIG. 15, as shown in FIG. An image is obtained in which each of the luminance regions in which the change is intermittently emphasized is expressed by a halftone.

【0053】また、本発明によれば、撮影に先がけて各
画素を初期化して残像の発生を抑制するようにしたイメ
ージセンサ7を用いているので高速での撮影が可能とな
り(最大毎秒400フレームまで撮影可能)、そのため
例えば蛍光灯のチラツキに追従した照明の輝度分布状態
の解析をもリアルタイムで行うことができるようにな
る。
Further, according to the present invention, since the image sensor 7 which initializes each pixel prior to photographing and suppresses the occurrence of an afterimage is used, high-speed photographing becomes possible (up to 400 frames per second). Therefore, for example, the analysis of the luminance distribution state of the illumination following the flicker of the fluorescent lamp can be performed in real time.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上、本発明による画像処理装置にあっ
ては、イメージセンサから出力する画像データの変換テ
ーブルを用いて、複数の輝度領域における明るさの変化
を強調する画像データに変換する手段をとるようにした
もので、ダイナミックレンジを拡大するために対数出力
特性をもたせたイメージセンサによって撮影した画像に
おけるコントラストを強調するための画像処理を容易か
つ迅速に行わせるようにすることができるという利点を
有している。
As described above, in the image processing apparatus according to the present invention, the means for converting the image data outputted from the image sensor into image data which emphasizes a change in brightness in a plurality of luminance regions using the conversion table. It is possible to easily and quickly perform image processing for enhancing contrast in an image taken by an image sensor having a logarithmic output characteristic in order to expand a dynamic range. Has advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に用いられるイメージセンサの画素単位
となる光センサ回路の構成例を示す電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration example of an optical sensor circuit serving as a pixel unit of an image sensor used in the present invention.

【図2】その光センサ回路における各部信号のタイムチ
ャートである。
FIG. 2 is a time chart of signals of each part in the optical sensor circuit.

【図3】その光センサ回路の入射光量に応じてフォトダ
イオードに流れるセンサ電流に対するセンサ信号の出力
特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing output characteristics of a sensor signal with respect to a sensor current flowing through a photodiode according to the amount of incident light of the optical sensor circuit.

【図4】初期化を行わない場合の光センサ回路における
入射光量が少ないときに所定のタイミングで読み出され
るセンサ信号の出力特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating output characteristics of a sensor signal read at a predetermined timing when the amount of incident light in the optical sensor circuit is small when initialization is not performed.

【図5】本発明に係るイメージセンサの構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of an image sensor according to the present invention.

【図6】そのイメージセンサにおける各部信号のタイム
チャートである。
FIG. 6 is a time chart of signals of various parts in the image sensor.

【図7】本発明による画像処理装置の一実施例を示すブ
ロック構成図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of an image processing apparatus according to the present invention.

【図8】同実施例のメモリに設定される出力変換テーブ
ルにおける入、出力データの変換特性の一例を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of conversion characteristics of input and output data in an output conversion table set in a memory according to the embodiment.

【図9】イメージセンサによる撮影画像の一例を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an image captured by an image sensor.

【図10】図9に示す撮影画像を本発明によって処理し
た画像の状態の一例を示す図である。
10 is a diagram showing an example of the state of an image obtained by processing the captured image shown in FIG. 9 according to the present invention.

【図11】イメージセンサによる撮影画像の他の例を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating another example of an image captured by an image sensor.

【図12】図11に示す撮影画像を本発明によって処理
した画像の状態の一例を示す図である。
12 is a diagram showing an example of the state of an image obtained by processing the captured image shown in FIG. 11 according to the present invention.

【図13】撮影対象物の輝度分布に対するイメージセン
サの実際の出力特性を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating actual output characteristics of an image sensor with respect to a luminance distribution of a shooting target object.

【図14】出力変換テーブルにおける入、出力データの
変換特性の他の例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating another example of conversion characteristics of input and output data in the output conversion table.

【図15】出力変換テーブルにおける入、出力データの
変換特性のさらに他の例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing still another example of conversion characteristics of input and output data in the output conversion table.

【図16】イメージセンサによる撮影画像のさらに他の
例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing still another example of the image captured by the image sensor.

【図17】図16に示す撮影画像を本発明によって処理
した画像の状態の一例を示す図である。
17 is a diagram showing an example of the state of an image obtained by processing the captured image shown in FIG. 16 according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 イメージセンサ 8 AD変換器 9 出力変換用テーブルのメモリ 7 Image sensor 8 AD converter 9 Output conversion table memory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 英男 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 5B047 BB04 CB05 DA01 DB01 5B057 BA02 BA12 BA28 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE11 5C072 BA07 BA15 EA08 UA01 5C077 LL19 MM02 PP15 PQ23  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Hideo Seki 1-10-1 Shinsayama, Sayama-shi, Saitama Honda Engineering Co., Ltd. F-term (reference) 5B047 BB04 CB05 DA01 DB01 5B057 BA02 BA12 BA28 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE11 5C072 BA07 BA15 EA08 UA01 5C077 LL19 MM02 PP15 PQ23

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メージセンサによって撮影された画像の
コントラストを強調する画像処理装置であって、イメー
ジセンサから出力する画像データの変換テーブルを用い
て、複数の輝度領域における明るさの変化を強調する画
像データに変換する手段をとるようにしたことを特徴と
する画像処理装置。
An image processing apparatus for enhancing the contrast of an image captured by a image sensor, wherein the image processing apparatus uses a conversion table of image data output from the image sensor to enhance a change in brightness in a plurality of luminance regions. An image processing apparatus comprising means for converting data into data.
【請求項2】 全輝度領域を複数に連続的に分割して、
複数の輝度領域における明るさの変化を連続的に強調す
るようにしたことを特徴とする請求項1の記載による画
像処理装置。
2. The entire luminance area is divided into a plurality of continuous areas.
2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein a change in brightness in a plurality of luminance regions is continuously emphasized.
【請求項3】 暗い部分の輝度領域を広くとり、コント
ラストを強調したい明るい部分の輝度領域を細分化する
ように、全輝度領域を複数に連続的に分割して、複数の
輝度領域における明るさの変化を連続的に強調するよう
にしたことを特徴とする請求項1の記載による画像処理
装置。
3. The brightness in a plurality of brightness areas is divided into a plurality of brightness areas continuously so that a brightness area in a dark area is widened and a brightness area in a bright area for which contrast is to be enhanced is subdivided. 2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the change of the image is continuously emphasized.
【請求項4】 全輝度領域を複数に断続的に分割して複
数の輝度領域における明るさの変化を断続的に強調する
ようにしたことを特徴とする請求項1の記載による画像
処理装置。
4. An image processing apparatus according to claim 1, wherein the entire luminance area is intermittently divided into a plurality of areas, and a change in brightness in the plurality of luminance areas is intermittently emphasized.
【請求項5】 複数に断続的に分割された各間の輝度領
域を中間調の画像データに変換するようにしたことを特
徴とする請求項4の記載による画像処理装置。
5. The image processing apparatus according to claim 4, wherein a plurality of intermittently divided luminance areas are converted into halftone image data.
【請求項6】 対数出力特性をもったイメージセンサに
よって撮影された画像を処理するようにしたことを特徴
とする請求項1の記載よる画像処理装置。
6. The image processing apparatus according to claim 1, wherein an image captured by an image sensor having a logarithmic output characteristic is processed.
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