JP2006013863A - Imaging apparatus with emphasized contrast - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラ等により撮像された映像に露光不足または露光過多になった場合に映像を適切な明るさに補正するコントラスト強調撮像装置に関する。 The present invention relates to a contrast-enhanced imaging apparatus that corrects an image to an appropriate brightness when the image captured by a camera or the like is underexposed or overexposed.
従来のコントラスト強調撮像装置は、撮像装置を用いて撮像を行う際、映像における白飛びおよび黒つぶれを防ぐために、撮影画面分割エリア内の一箇所の輝度情報によりハイライトの度合いを判別し、予め複数登録してあるガンマ曲線から最適曲線を選択してガンマ補正を行うもの(例えば、特許文献1参照)や、自動露光制御と露光量に基づいて低輝度領域の輝度レベルを持ち上げるガンマ補正を行うもの(例えば、特許文献2参照)が知られている。 When a conventional contrast-enhanced imaging device performs imaging using an imaging device, in order to prevent overexposure and blackout in an image, the degree of highlight is determined based on luminance information at one location in the shooting screen divided area, A gamma correction is performed by selecting an optimal curve from a plurality of registered gamma curves (see, for example, Patent Document 1), or a gamma correction that raises the luminance level of a low-brightness region based on automatic exposure control and exposure amount. A thing (for example, refer patent document 2) is known.
しかしながら、従来のコントラスト強調撮像装置は、撮像装置で高輝度被写体、低輝度被写体が複数存在するような映像を撮像した場合、前者の特許文献1に記載された撮像装置では撮影画面を分割しているが、一箇所の輝度情報に基づく補正しか行っていないため、屋外で映像を撮影する必要のある装置、例えば車両番号認識装置や入出監視装置等において被写体を撮像する際に、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合、複数存在する輝度の異なる被写体のそれぞれに対して最適なガンマ曲線を選択することができず、正確な車両番号等を認識することが困難であった。
However, when a conventional contrast-enhanced imaging device captures an image having a plurality of high-luminance subjects and low-luminance subjects using the imaging device, the imaging device described in the
本発明の目的は、複数存在する輝度の異なる被写体のそれぞれに対して輝度補正を行って良好な画像を得ることができるようにしたコントラスト強調撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a contrast-enhanced imaging apparatus capable of obtaining a good image by performing luminance correction on each of a plurality of subjects having different luminances.
本発明は上記目的を達成するために、撮像部からの映像を格納する映像入力部と、この映像入力部の映像輝度情報からコントラスト補正量を算出する補正量算出部と、この補正量算出部で算出した補正量にて映像補正する映像補正部と、この映像補正部での補正映像を出力する映像出力部とを備えたコントラスト強調撮像装置において、上記補正量算出部は、上記映像入力部から所定量のデータを読み出すデータ読み出し部と、所定量のデータから極大点輝度値および極小点輝度値を検出する極大点検出部および極小点検出部と、所定量のデータを複数のブロックに区分し、これら各区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値を算出する中間点算出部と、上記各ブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値からバンド幅を算出するバンド幅算出部と、これら各中間点輝度値と各バンド幅からコントラスト強調するコントラスト強調係数をそれぞれ算出する係数算出部とを備え、上記映像補正部は、上記係数算出部のコントラスト強調係数に基づいて上記各ブロック毎に映像補正を行うようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a video input unit that stores video from the imaging unit, a correction amount calculation unit that calculates a contrast correction amount from video luminance information of the video input unit, and a correction amount calculation unit In the contrast-enhanced imaging device including a video correction unit that corrects a video image using the correction amount calculated in step S1 and a video output unit that outputs a video image corrected by the video correction unit, the correction amount calculation unit includes the video input unit. A data reading unit for reading a predetermined amount of data from the data, a local maximum point detecting unit and a local minimum point detecting unit for detecting the local maximum luminance value and the local minimum luminance value from the predetermined amount of data, and the predetermined amount of data divided into a plurality of blocks The intermediate point calculation unit for calculating the intermediate point luminance value from the maximum point luminance value and the minimum point luminance value in each of the divided blocks, and the maximum point luminance value and the minimum point luminance value in each block. A bandwidth calculation unit that calculates a bandwidth; and a coefficient calculation unit that calculates a contrast enhancement coefficient for contrast enhancement from each of the intermediate point luminance values and the respective bandwidths, and the video correction unit includes: The image correction is performed for each block based on the contrast enhancement coefficient.
また請求項2に記載の本発明は、請求項1記載のものにおいて、上記データ読み出し部は、上記映像入力部から少なくとも1ラインデータを読み出し、上記中間点算出部は、上記1ラインデータの画素方向に一つの極大点輝度値および一つの極小点輝度値を有して区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値をそれぞれ算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the data reading unit reads at least one line data from the video input unit, and the intermediate point calculation unit is a pixel of the one line data. The intermediate point luminance value is calculated from the maximum point luminance value and the minimum point luminance value in the block which is divided by having one maximum point luminance value and one minimum point luminance value in the direction.
また請求項3に記載の本発明は、請求項1記載のものにおいて、上記データ読み出し部は、上記映像入力部から1ラインデータ毎に順次読み出し、上記中間点算出部は、上記1ラインデータ毎に画素方向に一つの極大点輝度値および一つの極小点輝度値を有して区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値をそれぞれ算出することを特徴とする
Further, the present invention described in
さらに請求項4に記載の本発明は、請求項1記載のものにおいて、上記中間点算出部は、上記ブロック内の隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を出力しないように構成したことを特徴とする。
Furthermore, the present invention according to
本発明のコントラスト強調撮像装置によれば、複数に区分した各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、被写体を撮像する際に天気、太陽光の向き等により、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合でも、映像に対してコントラスト強調補正を撮像部内でリアルタイムにて行うことができ、安定したコントラストのある映像を得ることができるようになる。 According to the contrast-enhanced imaging device of the present invention, since contrast enhancement correction is performed on the basis of the midpoint luminance value and the bandwidth for each of the blocks divided into a plurality, the weather, sunlight Even if the illuminance of the subject is insufficient or excessive due to the orientation of the image, or even if there is uneven brightness in one image, the contrast enhancement correction can be performed on the image in real time in the imaging unit, which is stable A contrast image can be obtained.
また請求項2に記載の本発明によるコントラスト強調撮像装置は、少なくとも1ラインの画素方向に極大点輝度値および極小点輝度値毎に区分した各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、例えば、被写体の映像がライン方向に特定されるような場合、その特定領域のライン方向に沿ってコントラストをふさわしく調整することができるようになり、安定したコントラストのある映像を得ることができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the contrast-enhanced imaging device based on the intermediate point luminance value and the bandwidth for each block divided into the maximum point luminance value and the minimum point luminance value in the pixel direction of at least one line. Since contrast enhancement correction is performed, for example, when an image of a subject is specified in the line direction, the contrast can be adjusted appropriately along the line direction of the specific region, and stable. Contrast images can be obtained.
さらに請求項3に記載の本発明によるコントラスト強調撮像装置は、1ラインデータ毎に、またその画素方向に極大点輝度値および極小点輝度値毎に区分した各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、詳細データを得る被写体がどこに映っていても全体領域にわたって安定したコントラストの映像をことができる。
Furthermore, the contrast-enhanced imaging device according to the present invention described in
さらに請求項4に記載の本発明によるコントラスト強調撮像装置は、ブロック内の隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値の差が所定の値以下のとき中間点輝度値を出力しないように構成したため、ブロック内に混入したノイズによってコントラストが過敏に補正されることがなく、安定したコントラストのある映像を得ることができる。
Furthermore, the contrast-enhanced imaging device according to the present invention described in
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態によるコントラスト強調撮像装置を示すブロック構成図である。
このコントラスト強調撮像装置は、レンズ10aおよび撮像素子10bからなる撮像部10からの映像を格納する映像入力部11と、この映像入力部11の映像輝度情報から映像補正する補正量を算出する補正量算出部12と、この補正量算出部12で算出した補正量にて映像補正する映像補正部13と、この映像補正部13での補正映像を出力する映像出力部14とを備えている。上述した補正量算出部12は、映像入力部11から所定量、例えば1ライン毎のデータを読み出すデータ読み出し部12aと、所定量のデータから極大点輝度値を検出する極大点検出部12bと、所定量のデータから極小点輝度値を検出する極小点検出部12cと、詳細を後述するブロック内で極大点検出部12bおよび極小点検出部12cによる隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値を算出する中間点算出部12dと、隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値からバンド幅を算出するバンド幅算出部12eと、中間点算出部12dで算出した中間点輝度値とバンド幅からコントラスト強調するコントラスト強調係数を算出する係数算出部12fと、コントラスト強調係数を保持する係数保持部12gとを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a contrast-enhanced imaging device according to an embodiment of the present invention.
The contrast-enhanced imaging device includes a
図2は、上述したコントラスト強調撮像装置の動作を示すフローチャートである。
被写体を撮像する撮像部10の撮像素子10bは、例えば水平1280画素×垂直1024画素の撮像素子を使用した場合、1ラインが1280個の輝度データとなり、全体でそれの1024ライン分がステップS1で映像入力部11へ入力される。続いて、コントラスト強調補正のための補正量を算出する補正量算出部12での処理となる。ステップS2で所定量、ここでは1ライン分の輝度データをデータ読み出し部12aにて読み出すと、図4に示すような波形図のデータが得られる。ステップS3では1ラインデータ中の上昇から下降に転じる極大点輝度値を極大点検出部12bで検出し、またステップS4で下降から上昇に転じる極小点輝度値を極小点検出部12cで検出する。ステップS5で中間点検出部12dは、隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値の中間に位置する中間点輝度値を算出する。またバンド幅算出部12eは、中間点輝度値を求めた極大点輝度値と極小点輝度値の差をステップS6でバンド幅として算出する。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the above-described contrast-enhanced imaging device.
For example, when an image sensor of horizontal 1280 pixels × vertical 1024 pixels is used as the
このとき、1ラインデータ中のデータの最初と最後は一つの極大点輝度値と一つの極小点輝度値を含むようにしてブロック1およびブロック12とし、それら間においてはそれぞれ隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値間をそれぞれブロック2〜ブロック11とする。各ブロック1〜12に存在する極大点輝度値はMAX1〜MAX7で示し、また極小点輝度値はMIN1〜MIN6で示している。ここでブロック10には、J点として示す変化点が存在するが、中間点検出部12dは、ブロック内の隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を算出しないようにして結果的に出力しないように構成しており、ノイズ混入による過敏なコントラスト補正を防止している。
At this time, the beginning and end of the data in one line data are set as a
続いて、ステップS7で係数算出部12fは、それぞれ算出した中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラストを強調するガンマ係数を算出してコントラスト強調補正係数を得る。映像取り込み間隔が例えば60fps(フレーム/秒)のように高速である場合、映像補正部13はステップS8で1ラインデータをコントラスト強調補正係数にて補正し、ステップS9にて映像出力部14から出力する。ステップS10では、上述した処理を全ラインについて出力したか否かを判定し、全ラインについて出力するまで繰り返して処理を行うことにより、リアルタイムにコントラストのある映像を生成する。
Subsequently, in step S7, the coefficient calculation unit 12f calculates a gamma coefficient for enhancing contrast based on the calculated midpoint luminance value and bandwidth, respectively, and obtains a contrast enhancement correction coefficient. When the video capture interval is high, for example, 60 fps (frame / second), the
また、映像取り込み間隔が、例えば15fpsのように低速であり映像取り込みにリアルタイムを求めない場合、図3に示したフローチャートに示したようにステップS7でコントラストを強調するコントラスト強調補正係数を算出した後、ステップ11で係数保持部12gに保持し、ステップS12で上述した処理を全ラインについて処理したか否かを判定し、全ラインについて処理するまで繰り返して行う。その後、ステップ13で上述の保持した全ライン分のコントラスト強調補正係数を用いて、映像補正部13により全ライン一括で映像補正を行い、ステップ14にて映像出力部14から出力してもよい。
Further, when the video capture interval is low, for example, 15 fps and real time is not required for video capture, after calculating the contrast enhancement correction coefficient for enhancing the contrast in step S7 as shown in the flowchart of FIG. In
上述した1ラインデータにおけるあるブロックで算出したバンド幅が、予め設定した所定の第二設定値と比較して小さい場合、ブロック内のコントラストが不足しているためコントラストを強調するブロックとなり、さらに中間点輝度値が所定の輝度値よりも低いときは、ガンマ係数が1の場合の補正曲線である図7との比較から分かるように、図5に示したコントラスト強調補正の特性曲線のように中間点輝度値を係数区切り輝度点k1とすると、輝度を明るくするガンマ係数β1の増加分を大きく補正し、輝度を暗くするガンマ係数α1の減少分を小さく補正する。 When the bandwidth calculated for a certain block in the one-line data described above is smaller than the predetermined second setting value set in advance, the contrast in the block is insufficient, and the block is emphasized, and further in the middle. When the point luminance value is lower than the predetermined luminance value, as shown in the comparison with FIG. 7 which is a correction curve when the gamma coefficient is 1, an intermediate value like the contrast enhancement correction characteristic curve shown in FIG. When the point luminance value is a coefficient-delimited luminance point k1, an increase in the gamma coefficient β1 that brightens the luminance is corrected largely, and a decrease in the gamma coefficient α1 that darkens the luminance is corrected small.
一方、コントラストが不足しているためコントラストを強調するブロックで中間点輝度値が所定の第二設定値よりも高いときは、ガンマ係数が1の場合の補正曲線である図7との比較から分かるように、図6に示したコントラスト強調補正の特性曲線のように中間点輝度値を係数区切り輝度点k2とすると、輝度を明るくするガンマ係数β2の増加分を小さく、輝度を暗くするガンマ係数α2の減少分を大きく補正する。ただし、ガンマ係数α、βは1を基準とする。 On the other hand, when the midpoint luminance value is higher than the predetermined second set value in the block that emphasizes contrast because the contrast is insufficient, it can be seen from comparison with FIG. 7 that is a correction curve when the gamma coefficient is 1. As described above, when the intermediate point luminance value is a coefficient-separated luminance point k2 as in the characteristic curve for contrast enhancement correction shown in FIG. 6, the increase in the gamma coefficient β2 that increases the luminance is reduced, and the gamma coefficient α2 that decreases the luminance. Correct the decrease of. However, the gamma coefficients α and β are based on 1.
上述のコントラスト強調補正は、変換前輝度をsrc、変換後輝度をdst、輝度を暗くするガンマ係数をα、輝度を明るくするガンマ係数をβ、係数区切り輝度をkとして、数式1により変換を行う。
In the above-described contrast enhancement correction, conversion is performed using
(数1)
dst=((src/k)^(1/α))×k
ただし、0<k<255、0≦src≦k、0<α≦1である。
(Equation 1)
dst = ((src / k) ^ (1 / α)) × k
However, 0 <k <255, 0 ≦ src ≦ k, and 0 <α ≦ 1.
(数2)
dst=((src/(255−k))^(1/β))×(255−k)
ただし、0<k<255、k<src≦255、1≦β、^は累乗を示す 。
(Equation 2)
dst = ((src / (255−k)) ^ (1 / β)) × (255−k)
However, 0 <k <255, k <src ≦ 255, 1 ≦ β, and ^ indicate powers.
このように各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、屋外で映像を撮影する必要のある装置、例えば車両番号認識装置や入出監視装置等に採用すると、被写体を撮像する際に天気、太陽光の向き等により、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合でも、映像に対してコントラスト強調補正を撮像部内でリアルタイムにて行うことができ、安定したコントラストのある映像を得て正確に車両番号等を認識できるようになる。望ましい実施の形態によれば、複数存在する輝度の異なる被写体をそれぞれブロックに区分し、それぞれのブロックに対して輝度補正を行って、高、中、低それぞれの輝度領域においてコントラストのある良好な画像を得ることができる。 In this way, contrast enhancement correction is performed for each block based on the midpoint luminance value and the bandwidth, so that it is necessary for devices that need to shoot images outdoors, such as vehicle number recognition devices and entrance / exit monitoring devices. If it is used, the contrast enhancement correction will be applied to the image even if the subject's illumination is insufficient or excessive due to the weather, the direction of sunlight, etc., or when there is uneven brightness in one image when imaging the subject. This can be performed in real time in the imaging unit, and a stable contrast image can be obtained to accurately recognize the vehicle number and the like. According to a preferred embodiment, a plurality of subjects with different luminances are divided into blocks, and luminance correction is performed on the respective blocks to obtain a good image with contrast in each of the high, medium, and low luminance regions. Can be obtained.
また中間点検出部12dは、ブロック内の隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を算出あるいは出力しないように構成したため、ブロック内に混入したノイズによってコントラストが過敏に補正されることがなく、安定したコントラストのある映像を得ることができる。
Further, since the
上述した実施の形態では、図4に示したように映像データの1ラインデータを単位として扱ったが、複数ラインあるいは全ラインを単位として扱うこともできる。また画素方向には一つの極大点輝度値と一つの極小点輝度値を有して一つのブロックとして扱ったが、全画像データを画素数に応じて複数ブロックに区分したり、図4に示したブロックの複数を纏めて一つのブロックに区分し直し、この区分ブロック毎に各極大点輝度値の平均値と各極小点輝度値の平均値から平均的な中間点輝度値を算出して、輝度補正を行うこともできる。また、前段のブロックの極大点輝度値および極小点輝度値と次のブロックの極大点輝度値および極小点輝度値を、あるいは前段のブロックの中間点輝度値と次のブロックの中間点輝度値とを比較し、所定の第三設定値の範囲内の変化であれば、前段のブロックの中間点輝度値やバンド幅を次のブロックにも適用し簡略化することもできる。 In the embodiment described above, one line data of video data is handled as a unit as shown in FIG. 4, but a plurality of lines or all lines can be handled as a unit. The pixel direction has one maximum point luminance value and one minimum point luminance value and is treated as one block. However, all image data is divided into a plurality of blocks according to the number of pixels, as shown in FIG. A plurality of blocks are collectively divided into one block, and for each of the divided blocks, an average midpoint luminance value is calculated from an average value of each local maximum luminance value and an average value of each local minimum luminance value, Brightness correction can also be performed. Also, the maximum point luminance value and minimum point luminance value of the previous block and the maximum point luminance value and minimum point luminance value of the next block, or the intermediate point luminance value of the previous block and the intermediate point luminance value of the next block If the change is within the range of the predetermined third set value, the midpoint luminance value and the bandwidth of the previous block can be applied to the next block and simplified.
このように本発明の実施の際しては、全画像データのうち少なくとも1ラインデータをその画素方向に複数のブロックに区分すればよいが、図3に示したようにライン毎に、またその画素方向には極大点輝度値および極小点輝度値毎に区分したブロックとした方が細かく、またそれぞれの位置に応じて望ましい輝度補正を行うことができる。 As described above, at the time of carrying out the present invention, at least one line data among all the image data may be divided into a plurality of blocks in the pixel direction. However, as shown in FIG. In the pixel direction, the block divided into the maximum point luminance value and the minimum point luminance value is finer, and desirable luminance correction can be performed according to each position.
このようなコントラスト強調撮像装置を、屋外で映像を撮影する必要のある装置、例えば車両番号認識装置や入出監視装置等として用いると、被写体を撮像する際に、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合でも、映像に対してコントラスト強調補正を撮像部内でリアルタイムで行い、安定したコントラストのある映像を得ることができる。 When such a contrast-enhanced imaging device is used as a device that needs to shoot images outdoors, such as a vehicle number recognition device or an entrance / exit monitoring device, the illuminance of the subject is insufficient or excessive when the subject is imaged. In this case, even when there is uneven brightness in one image, it is possible to perform contrast enhancement correction on the image in real time in the imaging unit and obtain an image with stable contrast.
本発明によるコントラスト強調撮像装置は、上述した実施の形態に限らず他のコントラスト強調撮像装置にも適用することができる。 The contrast-enhanced imaging apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to other contrast-enhanced imaging apparatuses.
1 撮像装置
10 撮像部
10a レンズ
10b 撮像素子
11 映像入力部
12 補正量算出部
12a 1ラインデータ読み出し部
12b 極大点検出部
12c 極小点検出部
12d 中間点検出部
12e バンド幅算出部
12f 係数算出部
12g 係数保持部
13 映像補正部
14 映像出力部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
2. The intermediate point calculation unit according to claim 1, wherein the intermediate point calculation unit does not output an intermediate point luminance value when a difference between adjacent maximum point luminance values and minimum point luminance values in the block is equal to or less than a predetermined first set value. A contrast-enhanced imaging device, characterized in that it is configured as described above.
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