JP2007180811A - 映像信号処理方法および映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイナミックレンジ拡大処理の応答性を改善する。
【解決手段】本映像信号処理方法は、１画面の映像信号を構成する画素信号レベルの分布から分布パラメータを抽出する第１ステップ（ＳＴ２）と、撮像手段の画素に入射する光の積算光量変化に対する映像信号レベル変化の傾きが変化する折れ点について、その目標値（ＢＰ１,ＢＰ２等）を、抽出した分布パラメータに基づいて決定する第２ステップ（ＳＴ４,ＳＴ５）と、目標値が得られるように撮像手段を制御し、映像信号の出力飽和特性を変化させる第３ステップ（ＳＴ６,ＳＴ７）と、を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理方法と、その装置に関する。

カメラ装置に使用されるイメージセンサとしては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが知られている。ところが、これらの固体撮像デバイスは輝度のダイナミックレンジが実際の被写体が持つ明るさのダイナミックレンジに比べ狭く、いわゆる“白とび”や“黒つぶれ”といった画質低下を起こしやすい。そこでセンサの撮像制御と、その結果得られるセンサ出力の信号処理とによって、撮像信号のダイナミックレンジを拡大することが行われる。
この方法には、画素フィルタ等の種類に応じて画素を高感度と低感度に分けて予め形成し、画像の輝度に応じてどちらの画素からの信号を主体として用いるかを信号処理によって決定し、一つの画像を合成する方法が知られている。また、１画面（１フレームまたは１フィールド）に対する撮像は１回であるが、その出力時の信号電荷のリセットレベルを制御し、画面の明るさ（具体的には各画素からの信号電荷量）に応じてオーバフロー量が異なるようにして、撮像信号のダイナミックレンジを拡大する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、１画面に対し撮像時間が異なる撮像を複数回行い、これらの画像を合成してダイナミックレンジの広い画像を信号処理によって生成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−２４８０３５号公報 特開平０６−１４１２２９号公報

上記特許文献２に記載されている方法は、いわゆる“多重露光”と称される。ところが、この方法では、映像信号規格で１画面の撮像および出力のために定められた時間（１垂直（Ｖ）期間）内に複数の撮像を行う必要があり、また、画像合成を行う処理負担が大きい。撮像と画像合成や画像出力とを別の１Ｖ期間で行うことも可能であるが、その場合、処理の応答性が低下する。
一方、上記特許文献１に記載されている方法は、例えばＣＭＯＳセンサの場合、その画素（ピクセル）内に設けられている転送トランジスタのオン時間（蓄積時間制御）と、リセットトランジスタのゲート電圧レベル（リセットレベル）とを適切に変化させるものである。これにより暗い画像ではリセットレベルに達するまでの時間（撮像時間）を長くできるし、明るい画像では、その明るさに応じて段階的にリセットレベルが機能し、適切なレベルで飽和を発生させる。この方法は、１画面に対する撮像回数が１回であり画像合成も不要なので、その点で好ましい。

ところで、例えば車載用カメラ装置などのように、車の走行中に路面の白線を検出し、その検出結果を安全走行のために用いる用途がある。
この用途では、トンネル内の極めて暗い撮影状態から、トンネル外部の明るい撮影状態に遷移すると、画面全体の輝度分布が大きく変化し、しかもその変化が極めて短時間で行われる。そのような用途のカメラ装置では、上記多重露光の各撮像時間、ならびに、上記蓄積時間およびリセットレベルなどの制御パラメータを一律に固定すると、トンネル内外の一方または双方で白線がノイズレベルに埋もれてしまい正しい検出ができない場合がある。
そこで、上記制御パラメータについて、ある固定のデフォルト値から制御目標を所定量上げ下げして適正な制御目標を求める制御が一般的に行われる。なお、このような制御、または、これに代わる制御は上記特許文献１および２に記載されていない。

図１３（Ａ）に、この制御方法を模式的に示す。図１３（Ａ）における横軸は制御回数を示し、縦軸は出力、具体的には画面全体の明るさの指標を示す。
図１３（Ａ）においては、制御回数０の出力Ｓ０は比較的出力レベルが低い、例えばトンネル内の明るさを示している。この状態から、ある比較的明るい撮影状態、例えばトンネル外に状況が変化した場合に、その状況における制御目標範囲を図１３（Ａ）において点線により示す。この制御目標範囲は、その範囲がパラメータとして与えられているのではなく、例えば白線を確実に検出可能なレベルとする。したがって、変化後の状況ごとに制御目標範囲も異なり、全体の明るさに応じて適応的に変化する。
この場合、制御回数０の出力Ｓ０も、トンネル内の照明等によって様々であるため、最初の制御ではデフォルトの制御量でダイナミックレンジ拡大制御が実行される。その結果得られた制御回数１の出力Ｓ１が制御目標範囲を超えたとする。この超えたか否かは画面全体の明るさ情報、例えば輝度の積分値等により検出される。
次の２回目の制御では、白とびを若干防止するような制御量に変更され、再びダイナミックレンジ拡大制御が実行される。その結果得られた制御回数２の出力Ｓ２は、僅かに制御目標範囲を下回ったとする。
そして、次の３回目の制御では黒つぶれを若干防止するような制御量に変更され、再びダイナミックレンジ拡大制御が実行される。本例では、その結果得られた制御回数３の出力Ｓ３で初めて制御目標範囲内に入り、これにより適正な露出制御が終了する。

ところが、このような制御後の結果を見て逐次、次の制御量（制御目標）を決定する方法では、車載用などのように急速に撮影環境の明るさが変化する用途には応答性が不十分である。
本発明が解決しようとする課題は、ダイナミックレンジ拡大処理の応答性を改善するために適した制御目標を定める手法を含む映像信号処理方法と、そのための装置を提供することである。

本発明に係る第１の映像信号処理方法は、撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理方法であって、１画面の前記映像信号を構成する画素信号レベルの分布から分布パラメータを抽出する第１ステップと、前記撮像手段の画素に入射する光の積算光量変化に対する映像信号レベル変化の傾きが変化する折れ点について、その目標値を、前記抽出した分布パラメータに基づいて決定する第２ステップと、前記目標値が得られるように前記撮像手段を制御し、前記映像信号の出力飽和特性を変化させる第３ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明では好適に、前記分布パラメータは、前記１画面内の画素信号レベルの最小値を含み、前記目標値は、前記分布上で前記最小値を起点とした第１領域の最大レベルを示す第１目標値を含み、前記第１ステップでは前記分布の画素信号レベルの平均値を抽出し、前記２ステップでは、前記平均値を中心とした所定範囲に前記第１目標値を設定する。

本発明に係る第２の映像信号処理方法は、撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理方法であって、１画面の前記映像信号を構成する画素信号レベルの分布から、最小値を含む分布パラメータを抽出する第１ステップと、前記抽出した分布パラメータに基づいて、前記分布上で、前記最小値を起点とした第１領域の最大レベルを示す第１目標値を決定する第２ステップと、既に決定した目標値を起点として他の目標値を決定する第３ステップと、前記最小値と前記第１目標値との範囲に前記第１領域の分布を圧縮または伸張し、対応する目標値間の範囲に他の領域の分布を圧縮または伸張する第４ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る第１の映像信号処理装置は、撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理装置であって、１画面の前記映像信号を構成する画素信号レベルの分布から分布パラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、前記撮像手段の画素に入射する光の積算光量変化に対する映像信号レベル変化の傾きが変化する折れ点について、その目標値を、前記抽出した分布パラメータに基づいて決定する目標設定手段と、前記目標値が得られるように前記撮像手段を制御し、前記映像信号の出力飽和特性を変化させる制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明では好適に、前記分布パラメータは、前記１画面内の画素信号レベルの最小値を含み、前記目標値は、前記分布上で前記最小値を起点とした第１領域の最大レベルを示す第１目標値を含み、前記パラメータ抽出手段は、前記分布の画素信号レベルの平均値を抽出し、前記目標設定手段は、前記平均値を中心とした所定範囲に前記第１目標値を設定する。

本発明に係る第２の映像信号処理装置は、撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理装置であって、１画面の前記映像信号を構成する画素信号レベルの分布のヒストグラムをメモリ上に展開するヒストグラム発生手段と、前記分布のヒストグラムから、最小値を含む分布パラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、前記抽出した分布パラメータに基づいて、前記分布上で、前記最小値を起点とした第１領域の最大レベルを示す第１目標値を決定し、既に決定した目標値を起点として他の目標値を決定する目標設定手段と、前記最小値と前記第１目標値との範囲に前記第１領域の分布を圧縮または伸張し、対応する目標値間の範囲に他の領域の分布を圧縮または伸張する信号処理手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ダイナミックレンジ拡大処理の応答性が高いという利点がある。

図１に、本実施形態の映像信号処理装置（例えば映像信号処理ＩＣ）を備えるカメラ装置の基本的構成を示す。
図解したカメラ装置は、撮像素子１０と光学部１Ａとを備える撮像部１、撮像素子１０からの信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に各種処理を施す映像信号処理部３、映像信号処理のために例えば１フレームまたは１フィールドの単位で映像信号を記憶する画像メモリ５、映像信号処理に必要な各種パラメータを保持するレジスタ６、および、タイミング制御を含む制御によって他の各部を制御する制御部４を有する。
映像信号処理部３は各種処理として、たとえばホワイトバランス調整、補間処理、γ処理などの一般的な処理のほかに、撮影像のダイナミックレンジを拡大する処理を実行する。映像信号処理部３は、処理後の画像を、たとえばＲＧＢまたはＹＵＶの画像信号として出力する。
上記各部のうち、撮像部１、Ａ／Ｄ変換部２、画像メモリ５およびレジスタ６がハードウエアのみから実現可能な部分であり、映像信号処理部３および制御部４は、一部または全部をソフトウエアの機能として実現可能な部分である。このうち制御部４のタイミング制御のためのクロックまたはパルスの生成機能は、通常ハードウエアにより実現する。また、映像信号処理部３においても、リアルタイム処理性が要求される機能は通常ハードウエアにより実現することが望ましい。映像信号処理部３をＤＳＰ(Digital Signal Processor)を含むＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）により構成すると、いわゆるマイクロコンピュータのＣＰＵよりも高速で処理が実行でき、望ましい。

なお、本カメラ装置の用途に限定はないが、特に応答性がよいダイナミックレンジ拡大処理が必要な用途として、車載用があり、以下の記載では車載用カメラ装置を前提とする。また、映像信号処理部３はＤＳＰを含むＡＳＩＣにより構成されていることを前提とする。
本実施形態におけるダイナミックレンジ拡大処理は撮像後の信号処理に特徴があり、撮像素子構造や撮像方法は基本的に任意である。ただし、当該信号処理に適した出力を撮像素子から得る必要がある。以下、当該信号処理に適した出力（撮像信号）を得るための素子構造の一例と、撮像方法の例を述べる。

図２に、撮像素子１０の一部構成を図解する。
本例の撮像素子１０は、いわゆるＣＭＯＳセンサからなる撮像部と、その周辺回路とを備える。図２に図解した部分は、撮像部を構成する１画素（ピクセル）２１の回路構成と、画素２１の読み出しタイミングを制御する垂直駆動回路２０との接続関係を示す。
各画素２１は、３つのトランジスタ（ここではＮＭＯＳ）１１,１２,１３とフォトダイオードＰＤとを有する。
上記３つのトランジスタは、記憶ノードＳＮをフローティング状態から電源線１７への接続状態に切り替え、記憶ノードＳＮに電源電圧ＶＡＡを充電して、その蓄積電荷量をリセットするリセットトランジスタ１１と、リセット後に再びフローティング状態となった記憶ノードＳＮにフォトダイオードＰＤで発生した電荷（通常、電子）を転送する転送トランジスタ１２と、ドレインが電源線１７に接続され、記憶ノードＳＮに転送した蓄積電荷に応じた画素信号を増幅して、垂直信号線１４に出力するアンプトランジスタ１３とからなる。
リセットトランジスタ１１は、そのドレインが電源線１７に接続され、ソースが記憶ノードＳＮに接続され、ゲートが飽和制御電圧ＶＳＣとリセット電圧ＶＲＴとの印加を制御する第１制御線１５に接続されている。このうち転送トランジスタ１２は、そのドレインが記憶ノードＳＮに接続され、ソースがフォトダイオードＰＤのカソードとなる半導体不純物領域（不図示）に接続され、ゲートが転送電圧ＶＴの印加時間（撮像時間）を制御する第２制御線１６に接続されている。アンプトランジスタ１３は、そのドレインが電源線１７に接続され、ソースが垂直信号線１４に接続され、ゲートが記憶ノードＳＮに接続されている。
このような画素２１が水平および垂直方向にそれぞれ数百〜数千配置され撮像部が構成されている。

これらの第１および第２制御線１５,１６のそれぞれに各種電圧を供給する垂直駆動回路２０が画素部の周囲に設けられている。また、垂直信号線１４に読み出された画素信号を、たとえばノイズ除去や基準レベル確定（クランプ）のために処理し時系列信号に変換して読み出すための水平駆動回路２２が画素部の周囲に設けられている。さらに、これらの垂直または水平の駆動回路を制御するタイミング制御回路も撮像素子１０内に設けられている。タイミング制御回路は、図１の制御部４から制御を受け、後述する飽和制御と撮像時間制御を実行する。制御部４は、垂直駆動回路２０等を制御して画素部からの信号読み出し制御も行う。これらの制御により撮像素子１０が被写体を撮像すると、水平駆動回路２２からの信号（撮像信号）が、当該撮像素子１０の出力端子を介して外部に出力される。
なお、画素２１の構成は図１に限定されない。アンプトランジスタ１３と直列にセレクトトランジスタを備える４トランジスタ型画素でもよい。また、アンプトランジスタ１３の電源供給と、リセットトランジスタ１１の電源供給を別々の配線から行ってもよい。さらに、それらの電源供給を垂直駆動回路２０によってオン、オフしてもよい。要するに画素２１は、少なくとも、３つのトランジスタ１１〜１３及びフォトダイオードＰＤが図示のように接続され、これにより記憶ノードＳＮ、垂直信号線１４への画素信号の排出制御がなされる構成であればよい。
撮像素子１０から出力された撮像信号は、図１のＡ／Ｄ変換部２に送られデジタル信号に変換された後、映像信号処理部３によって所定の信号処理が施される。

撮像方法としては、所定の期間内に同一被写体の画像を複数回撮像する、いわゆる多重露光を用いる方法と、露光時のリセットレベルを段階的に変化させる方法との何れであってもよい。
多重露光では、その撮像の時間と、飽和レベルを撮像ごとに個別に設定する。この撮像時間と飽和レベルの設定の詳細は後述するが、一般に、撮像時間を短くすると強い光（画像の明部）でもセンサ出力が飽和しないことから、いわゆる“白とび”を防止または抑制できる。一方、撮像時間を長くすると、弱い光（画像の暗部）でもセンサ出力の感度を相対的に大きくできることから、いわゆる“黒つぶれ”を防止または抑制できる。また、飽和レベルを小さくするとセンサ出力が飽和しやすいが、信号レベルの飽和レベルに対する相対的な大きさを拡大できる。逆に、飽和レベルを大きくすると、センサ出力が飽和しにくくなるが、信号レベルの飽和レベルに対する相対的な大きさが小さくなる。
従って、複数の撮像において現在撮像している被写体の輝度レベル分布に応じて撮像の時間と飽和レベルを撮像ごとに最適化し、得られた複数の撮像信号から１画面を生成（合成）すると、高輝度部分（明部）が飽和せずに諧調表現を豊かにし、かつ、低輝度部分（暗部）の諧調表現を豊かにした高ダイナミックレンジの画像を得ることが可能となる。

一方、露光時のリセットレベルを段階的に変化させる方法では、１画面に対する撮像回数は１回であるが、転送トランジスタ１２のオン時間により撮像時間を制御した上で、リセットトランジスタ１１によりリセットレベル（飽和レベル）を段階的に制御する。
本例の車載用カメラ装置は、とくにダイナミックレンジ拡大処理の方法に特徴がある。以下、ダイナミックレンジ拡大処理のための構成と動作について説明する。ここでは、上記２つの方法のうち、後者のリセットレベルを段階的に制御する場合で説明する。

図３は、リセットレベルを段階的に制御する方法を説明するための信号のタイミングチャートである。また、図４は、図２の画素２１から撮像信号を読み出す際の電圧制御を模式的に示す。
図３において、（Ａ）に１フレーム期間を、同図（Ｂ）に出力データの概略的な波形を示す。また、同図（Ｃ）に、画素（ピクセル）の記憶ノードＳＮにフォトダイオードＰＤから電荷を排出する蓄積制御(Storage Control)、（Ｄ）に蓄積制御時のリセットレベル（飽和レベル）を用いた飽和制御(Saturation Control)を、それぞれ電圧のレベルと印加タイミングにより示す。また、同図（Ｅ）に電荷が記憶ノードＳＮに蓄積されていく際の飽和レベルの時間推移を模式的なグラフで示す。このグラフの横軸は時間ｔ、縦軸は蓄積電荷量Ａｅを示す。
この図示例では、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、垂直（Ｖ）ブランキング期間３０の間の、映像信号規格では１画面の走査期間に相当する期間３１を全て用いて出力データを撮像部１外に排出する。このため、図３（Ｃ）〜図３（Ｅ）に示すように、主にＶブランキング期間３０を利用して蓄積電荷の記憶ノードＳＮの排出と、そこでの飽和レベル制御を実行する。

以下、図３と図４を参照しつつ、動作を順に説明する。図４は、転送トランジスタ１２のゲート電圧制御と、リセットトランジスタ１１のゲート電圧制御による、電荷の蓄積、転送および飽和について説明する説明図である。
図３の期間３１が開始される時間Ｔ０においては、転送電圧ＶＴがハイレベルからローレベルに遷移し、図２の転送トランジスタ１２がオフする。このとき図２の垂直信号線１４に排出されている前回の映像信号Ｖpix.が図２の水平駆動回路２２で確定され、時系列な信号に変換されて、図３（Ｂ）に示すように、撮像素子１０外部への排出が開始される。

つぎに、図３（Ｄ）に示すように、時間Ｔ１でリセット電圧ＶＲＴをリセットトランジスタ１１のゲートに印加する。これにより電源電圧ＶＡＡを記憶ノードＳＮに供給するため、記憶ノードＳＮの蓄積電子が電源電圧ＶＡＡの供給線に排出される。続く時間Ｔ２で、リセット電圧ＶＲＴの印加を停止すると、この時点から次の撮像が開始される。撮像が開始されると入射光量に応じた電荷（本例では電子）がフォトダイオードＰＤのカソードであるＮ型不純物領域（不図示）に蓄積される。このとき転送トランジスタ１２のゲートに印加されている転送電圧ＶＴはローレベルであり（図３（Ｃ））、図４に示すように電位障壁１２Ａが形成されている。

図３（Ｅ）に、電子が蓄積される様子を示す。ここで符号３２は、入射光が強い場合の電荷蓄積線を示し、符号３３は入射光が弱い場合の電荷蓄積線を示す。
入射光が強い場合の電荷蓄積線３２は、フォトダイオードＰＤが持つ第１飽和レベルＬ１まではほぼ線形に電子の蓄積量が増加するが、その時点以後は第１飽和レベルＬ１に蓄積電荷量がクリップされる。一方、入射光が弱い場合の電荷蓄積線３３は、ほぼ線形な増加を続ける。
フォトダイオードＰＤの飽和レベルは、ＯＦＤ（オーバフロードレイン）がある場合は、その電位障壁高さによって（電気的に）制御可能である。なお、本例では説明の都合上、フォトダイオードＰＤの飽和レベルが、後述する電圧Ｖ１による飽和レベルＬ１と同等と仮定する。

図３（Ｃ）に示すように、期間３１の終了時点（時間Ｔ３）にて転送電圧ＶＴをローレベルからハイレベルに遷移させて、図２の転送トランジスタ１２をオンする。また、図３（Ｄ）に示すように、ほぼ同時に飽和制御電圧ＶＳＣをリセット電圧ＶＲＴより低い第１飽和電圧Ｖ１に制御する。
このとき図４に示すように、上記電圧制御によって電位障壁１２Ａを下げ、蓄積された電子をフォトダイオードＰＤから記憶ノードＳＮに転送する。記憶ノードＳＮに転送された電子は、その電荷量が第１飽和電圧Ｖ１により規定される電位障壁１１Ａの高さまでは記憶ノードＳＮに蓄積可能であるが、それを越えた量の電子は図２の電源電圧ＶＡＡの供給線に排出される。

つぎに、図３（Ｄ）に示すように時間Ｔ４にて、飽和制御電圧ＶＳＣを、第１飽和電圧Ｖ１より低い電圧（第２飽和電圧）Ｖ２に遷移させる。
このとき図４の電位障壁１１Ａの高さが第２飽和電圧Ｖ２のレベルまで下がることから、記憶ノードＳＮに蓄積可能な電荷量が飽和電圧の上昇幅（Ｖ１−Ｖ２）に相当する分増える。したがって、図３（Ｅ）に示すように、入射光が強い場合の電荷蓄積線３２は蓄積電荷量Ａｅが時間Ｔ４からほぼ線形に増え始め、その後、第２飽和電圧Ｖ２により規定される第２飽和レベルＬ２に達し、そのレベルでクリップされる。
一方、入射光が弱い場合は、電荷量のクリップ（飽和）は生じず、以前として同じ割合で電荷蓄積が進む。

つぎに、図３（Ｄ）に示すように時間Ｔ５にて、飽和制御電圧ＶＳＣを、第２飽和電圧Ｖ２よりさらに低い電圧（第３飽和電圧）Ｖ３に遷移させる。
このとき図４の電位障壁１１Ａの高さが第３飽和電圧Ｖ３のレベルまで下がることから、記憶ノードＳＮに蓄積可能な電荷量が飽和電圧の上昇幅（Ｖ２−Ｖ３）に相当する分、さらに増える。したがって、図３（Ｅ）に示すように、入射光が強い場合の電荷蓄積線３２は、蓄積電荷量Ａｅが時間Ｔ５から再度、ほぼ線形に増え始め、その後、第３飽和電圧Ｖ３により規定される第３飽和レベルＬ３に達し、そのレベルでクリップされる。
一方、入射光が弱い場合の電荷蓄積線３３は、電荷量のクリップ（飽和）は生じず、以前として同じ割合で電荷蓄積が進む。

このようにして蓄積された電荷は、図２のアンプトランジスタ１３を介して、垂直信号線１４に排出され、垂直信号線１４の電位変動（映像信号Ｖpix.）として画素２１から出力される。
図３（Ｃ）に示すように、Ｖブランキング期間３０の終了時点（時間Ｔ６）にて、転送電圧ＶＴをハイレベルからローレベルに遷移させ、これによって転送トランジスタ１２をオフさせる。
その後、図２の垂直信号線１４から撮像信号が不図示の水平駆動回路２２で、行ごとにレジスタ等に取り込まれ、そこでシリアル−パラレル変換されて時系列な映像信号Ｖpix.として撮像素子１０の外部に出力される。

なお、図３（Ｅ）には３つの飽和レベル、すなわち第１飽和電圧Ｖ１、第２飽和電圧Ｖ２および第３飽和電圧Ｖ３で合計３回、蓄積電荷量がクリップされる場合と、１度もクリップされない場合を示すが、画素の入射光量に応じて、第１飽和レベルＬ１のみでクリップされる場合、第１飽和レベルＬ１と第２飽和レベルＬ２でクリップされる場合もある。

図５（Ａ）に、入射光量レベルを徐々に上げる場合の飽和を説明するための図３（Ｅ）の拡大図を示す。また、図５（Ｂ）のグラフに、入射光の強度と映像信号Ｖpix.のレベルとの関係を示す。
図５（Ａ）においては入射光が強い場合の電荷蓄積線３２と、入射光が弱い場合の電荷蓄積線３３とを破線により示している。また、第１飽和電圧Ｖ１の印加時間（以下、Ｖ１印加時間という）を符合“ｔ１”、第２飽和電圧Ｖ２の印加時間（以下、Ｖ２印加時間という）を符合“ｔ２”、第３飽和電圧Ｖ３の印加時間（以下、Ｖ３印加時間という）を符号“ｔ３”により示している。さらに、印加時間ｔ１終了時における電荷蓄積線３２の変化点を符号“Ｐ１”、印加時間ｔ２の終了時における電荷蓄積線３２の変化点を符号“Ｐ２”により示している。

図５（Ｂ）において、横軸の光強度を０から徐々に大きくして、その都度撮像を行うと、最初は、第１〜第３飽和電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３の影響を受けないで撮像が行われる。その場合、図５（Ａ）に一例として電荷蓄積線３３を示すように、蓄積時間中に電子がほぼリニアに増加し、蓄積時間終了時の電荷蓄積量がＡｅ０になる。この電荷蓄積線３３の撮像時より更に入射光量を上げていくと、図５（Ａ）に示す電荷蓄積線３８のように第１飽和レベルＬ１による飽和が起こる限界まではほぼリニアに電子が増加する。この電荷蓄積線３８は変化点Ｐ１に接した状態となし、そのときの電荷蓄積量はＡｅ１である。
さらに入射光量を上げていくと、印加時間ｔ１内において第１飽和電圧Ｖ１により出力が抑えられる時間が徐々に長くなることから、その分、蓄積時間終了時の電荷蓄積量が増加する速度が低下する。その結果、図５（Ｂ）に示すように、光強度に対する映像信号Ｖpix.レベルの傾きが折れ点（ブレークポイント）ＢＰ１を境に小さくなる。ブレークポイントＢＰ１は、印加時間ｔ１とパラメータ（以下、感度係数という）ｄＶ１とにより決まる。感度係数ｄＶ１は、第１飽和電圧Ｖ１とリセット電圧ＶＲＴとの電圧差（ＶＲＴ−Ｖ１）、ならびに、画素の電荷蓄積容量（能力）等で決まるパラメータであり、これが大きいと急速な電荷蓄積が可能であり、逆に小さいと電荷が溜まりにくい。

さらに入射光量を上げていくと、図５（Ａ）に示す電荷蓄積線３９のように、印加時間ｔ２の終了時の変化点Ｐ２に接した状態となり、そのときの電荷蓄積量はＡｅ２である。この電荷蓄積線３９の撮像時より更に入射光量を上げていくと、印加時間ｔ１内において第１飽和電圧Ｖ１により出力が抑えられる時間が徐々に長くなることに加え、印加時間ｔ２内においても第２飽和電圧Ｖ２により出力が抑えられる時間が徐々に長くなることから、その分、電荷蓄積量が増加する速度が更に低下する。その結果、図５（Ｂ）に示すように、光強度に対する映像信号Ｖpix.レベルの傾きがブレークポイントＢＰ２を境に更に小さくなる。ブレークポイントＢＰ２は、ブレークポイントＢＰ１と同様、印加時間ｔ２と感度係数ｄＶ２とにより決まる。感度係数ｄＶ２は、第１飽和電圧Ｖ１と第２飽和電圧Ｖ２との電圧差（Ｖ１−Ｖ２）、ならびに、画素の電荷蓄積容量（能力）等で決まるパラメータであり、これが大きいと急速な電荷蓄積が可能であり、逆に小さいと電荷が溜まりにくい。
その後同様にしてブレークポイントＢＰ３に達し、以後、出力（映像信号Ｖpix.のレベル）は一定となる。なお、ブレークポイントＢＰ３は最大光強度に近く、この点を最大輝度とみなしてもよい。以下、ブレークポイントＢＰ３は考慮しないとする。

１画面内でこのような対光強度特性を持つ映像信号Ｖpix.は、図２のＡ／Ｄ変換部２で、例えば、８ビットの場合は０〜２５５階調の信号、１０ビットの場合は０〜１０２３諧調のデジタル信号に変換されて映像信号処理部３に出力され、そこでダイナミックレンジ拡大のための処理が実行される。

つぎに、ダイナミックレンジ拡大処理のための構成、すなわち映像信号処理部３の機能を説明する。
なお、このダイナミックレンジ拡大処理を実行するか否かは、図１のカメラ装置においてユーザ設定が可能であり、不図示の操作部、あるいは、遠隔操作によりハイダイナミックレンジモードのオンとオフが設定できる。

図６に、ダイナミックレンジ拡大処理に関わる映像信号処理部３の機能ブロックを示す。
映像信号処理部３は、ＤＳＰを動かすプログラムの機能として実現可能な４つの手段を含む。具体的に、映像信号処理部３は、ヒストグラム発生手段３４、パラメータ抽出手段３５、目標設定手段３６、信号処理手段３７を含む。なお、本実施形態で行っているリセットレベルを用いる方法では、この信号処理手段３７でダイナミックレンジ拡大のための処理は実行されず、この手段は前述した他の処理を行うために設けられている。したがって、信号処理手段３７は必須の構成ではない。一方、後述する多重露光の場合は、この信号処理手段３７で画像合成によるダイナミックレンジ拡大のための処理が実行される。
上記４つの手段の一部機能を、ＡＳＩＣ内の論理回路等によるハードウエアで実行可能である。上記各手段が実行する処理内容は、つぎの処理手順の説明で明らかにする。

図７に、本実施形態におけるダイナミック拡大処理のフローチャートを示す。ここでは映像信号Ｖpix.が０〜２５５の輝度レベルを有すると仮定する。
映像信号Ｖpix.が映像信号処理部３内に入力されると、最初に、ヒストグラム発生手段３４の制御によって、１フィールド画面または１フレーム画面の映像信号Ｖpix.を図１の画像メモリ５に保存する（ステップＳＴ１）。
このときヒストグラム発生手段３４は、画素単位のデータを、画素信号レベル（諧調レベルまたは輝度レベル）と、その個数（画素数）との関係を示すヒストグラムとして、図１の画像メモリ５上に展開する。具体的なヒストグラム展開の方法として、例えば、ヒストグラム発生手段３４は、ヒストグラム展開前の映像信号Ｖpix.を一旦、画像メモリ５に格納し、読み出してヒストグラム計算を行った後に、得られたヒストグラムデータを画像メモリ５の別領域に保存する。このヒストグラム計算では、１画面分の画素データが０〜２５５の輝度レベルごとに何個あるかをカウントし、そのカウント値と輝度レベル値との対応関係を示すヒストグラムデータを生成する。

図８に、ヒストグラムの例を示す。図８の横軸は輝度レベル値０〜２５５を表し、縦軸は輝度レベル値の１画面内の度数（画素数）を表す。
図８における符号４０を付した一点破線のカーブは、ヒストグラムデータの分布例を示している。このように、１画面内のヒストグラムデータ４０は、図１の映像信号処理部３の処理ビット幅およびＡ／Ｄ変換部２のダイナミックレンジにより規定される輝度レベル値０〜２５５の全てを含むとは限らず、ヒストグラムデータ４０の最小値Ｄminが輝度レベル値０より大きく、最大値Ｄmaxが輝度レベル値２５５より小さい場合が多い。もちろん、ヒストグラムデータ４０の最小値Ｄminと一致する場合、逆に、ヒストグラムデータ４０の最大値Ｄmaxが輝度レベル値２５５と一致する場合もあり、分布の形状や輝度レベル値０〜２５５内の位置は撮影する画像によって様々である。
また、図８における符号４１を付した実線のカーブは、グラフの縦軸を度数（画素数）の積算値とした場合を示す。
ここで、画素数の積算値を表すカーブ４１の最大値Ｆmaxの丁度半分の中央点(Mean Point)に対応する輝度レベル値は１画面内の輝度の代表値を示すものであり、以下、中央値(mean value)Ｄmea.と定義する。また、ヒストグラムデータ４０の輝度の平均値は、１画面内の輝度の重心を表すものであり、以下、平均値Ｄave.と定義する。

ここで説明を図７のフローチャートに戻す。
ステップＳＴ２では、図６のパラメータ抽出手段３５が画像メモリ５内を探索して、上記図８の輝度パラメータ、即ちヒストグラムデータの最小値Ｄmin、最大値Ｄmaxを抽出する。また、後述する最初の制御目標を決める輝度パラメータとして、中央値Ｄmea.または平均値Ｄave.を、パラメータ抽出手段３５が画像メモリ５内を探索して抽出する。以下、平均値Ｄave.を用いる場合を例とする。
パラメータ抽出手段３５は、抽出した最小値Ｄmin、最大値Ｄmaxおよび平均値Ｄave.の各パラメータを図６のレジスタ６に識別可能に格納する。

続くステップＳＴ３では、望ましい処理として、図６のヒストグラム発生手段３４が画像メモリ５内のヒストグラムデータ４０（図８）を読み出して、その最小値Ｄminが輝度０に、最大値Ｄmaxが輝度２５５になるように全体の分布を拡大する。この処理はヒストグラムストレッチと称され、必須の処理ではないが、以後の処理精度（処理分解能）を高める意味で行うことが望ましい。ヒストグラムストレッチ後の分布では、当然ながら、平均値Ｄave.（または中央値Ｄmea.）も変更される。
なお、ヒストグラムストレッチを行う場合、最小値Ｄmin、最大値Ｄmaxおよび平均値Ｄave.等の各パラメータをレジスタ６に格納する作業は、ステップＳＴ２では行わずに、ヒストグラムストレッチ後に行う必要がある。

つぎのステップＳＴ４では、図６の目標設定手段３６が、レジスタ６から上記各種パラメータを読み出して、これを基に第１目標値を設定する。この第１目標値の設定では、図５（Ｂ）で説明したブレークポイントＢＰ１と、図８のヒストグラムデータ４０内の平均値Ｄave.とが略一致するように制御する。具体的な制御値としては、撮像素子１０のシャッタースピード、及び／又は、撮像素子１０内の出力段または映像信号処理部３内に通常設けられているゲインアンプのゲイン値を用いることができる。撮像素子１０のシャッタースピードを制御するためには、撮像素子１０内のＯＦＤレベルを制御してもよいし、また、図３の撮像が開始される時間Ｔ２を期間３１内でシフトさせることで電荷蓄積時間を増減させてもよい。このシャッタースピード、ゲインアンプのゲイン値の何れかを制御すると画面の明るさが変化し、それに伴って平均値Ｄave.もシフトする。このとき、平均値Ｄave.がブレークポイントＢＰ１に近づくように画面の明るさ制御を行う。
なお、平均値Ｄave.がブレークポイントＢＰ１と完全に一致する必要は必ずしもなく、ある許容範囲に入れば一致したとみなして制御を終了するとよい。
また、画面の明るさ制御を行うと１画面分制御が遅れるが、それを回避したい場合は、最小値Ｄminと最大値Ｄmaxにより規定される範囲内の平均値Ｄave.の位置と、ブレークポイントＢＰ１を規定する印加時間ｔ１および感度パラメータ等とを用いる計算により、明るさの制御の向きと量を予め予測しておいてフィードフォワード制御を行うとよい。

つぎのステップＳＴ５では、図６の目標設定手段３６が、既に設定した第１目標値と、レジスタ６から読み出した最小値Ｄminと最大値Ｄmaxとの関係を利用して、次のブレークポイントＢＰ２（図５（Ｂ））に対応する第２目標値を設定する。
より詳細には、最大値Ｄmaxから最小値Ｄminを引いた値に対する、第１目標値（≒ＢＰ１）から最小値Ｄminを引いた値の比率を求める。そして、この比率が小さい場合は、画面内に暗い箇所が相対的に多いと判断し、第２目標値（＝ＢＰ２）を、第１目標値から光る強度で比較的離れていない位置に設定する。逆に、上記比率が大きい場合は、画面内に明るい箇所が相対的に多いと判断し、第２目標値（＝ＢＰ２）を第１目標値から光強度で、より離れた位置に設定する。
このとき、第２目標値（＝ＢＰ２）の第１目標値からの出力差（図５（Ｂ）の縦軸の距離）についても、上記比率に応じた設定を行うとよい。つまり、上記比率が小さい場合は出力差を大きくし、上記比率が大きい場合は出力差を小さくすることが望ましい。

図９と図１０に、画面に明るい箇所が少ない場合と多い場合で、ブレークポイントＢＰ２をどのように設定するかの大まかな違いを示す。各図の（Ａ）にヒストグラム分布を、各図（Ｂ）に図５（Ｂ）と同様な折れ線制御のグラフを示す。
図９（Ａ）の明るい箇所が少ない場合には、図９（Ｂ）に示す折れ線制御では、ブレークポイントＢＰ１から光強度で、比較的近い位置にブレークポイントＢＰ２が設定される。一方、図１０（Ａ）の明るい箇所が多い場合には、図１０（Ｂ）に示す折れ線制御では、ブレークポイントＢＰ１から光強度で、比較的遠い位置にブレークポイントＢＰ２が設定される。
ブレークポイントの出力差（映像信号Ｖpix.のレベル差）は、図９（Ｂ）の場合に比べて図１０（Ｂ）の場合で小さい。
このように各画素の飽和特性（折れ線制御特性）を画面の明るさ箇所の大きさに応じて制御すると、ダイナミックレンジ拡大に有意な信号が得られる。

このブレークポイントＢＰ２の設定に用いる前記比率と、第２目標値の設定パラメータ（図５（Ｂ）の縦軸、横軸の第１目標値からの各距離）との関係は、経験的に求めたものをテーブル等で予め保持しておくとよい。車載用の本例の場合では、暗いトンネルから明るい真昼のトンネル外部に出たとき、逆に、明るい真昼から暗いトンネルに入ったとき、更には、いかなる路面状態でも道路の白線を検出可能に画面の明るさを設定できるという条件の下、予め求められる。
ここでテーブルに保存するデータを作成する際には、道路の白線が画面の明るさに応じて検出可能かどうかを、例えばエッジ検出法により調べるとよい。

図１１および図１２に、エッジ検出の具体例を示す。
図１１（Ｃ）に示すような道路（被写体）を撮影したときに、その白線のエッジの検出信号Ｓｔ波形を図１１（Ａ）に示す。この検出信号Ｓｔは、図１２（Ａ）に示すノイズレベル、図１２（Ｂ）に示す飽和レベルの影響を受ける。とくに被写体が暗いときはノイズレベルが大きく、被写体が明るいときは飽和によってエッジがぼける。
このため、図１１（Ａ）に示す検出信号Ｓｔを微分処理してエッジ強調した信号に対し、ハイレベルのエッジ閾値ＶＨと、ローレベルのエッジ閾値ＶＬとによって白線のエッジ位置を確定しようとしたときに、図１２（Ｂ）のように、検出信号Ｓｔが飽和レベルを超えるとエッジがぼけてエッジ強調信号のハイレベルの検出精度が低下する。また、図１２（Ａ）のように検出信号Ｓｔに重畳されているノイズレベルが大きいと、エッジがノイズに埋もれてエッジ強調信号のローレベルの検出精度が低下する。
このように画面が明るい場合、暗い場合のいずれでも白線を検出しにくくなる。
そのため、前述したブレークポイントＢＰ２の設定に用いる前記比率および第２目標値の設定パラメータを、全映像信号Ｖpix.の積分値、或いは、ヒストグラムの明るい領域（または暗い領域）の画面に占める割合等、画面の明るさを表すデータとの関係において、白線のエッジが検出可能か否かを調べる。そして、撮影環境が想定される最も明るい状態から最も暗い状態に変化した場合、その逆の場合で、白線のエッジが検出可能であることを条件として、上記比率や第２目標値の設定パラメータと、画面の明るさを表すデータとの関係をテーブルに保存しておくる。
以上より、このテーブルを参照することによって、適切な第２目標値を設定することが可能である。

ここで再び、説明を図７のフローチャートに戻す。
ステップＳＴ６では、例えば図６の目標設定手段３６が、必要ならブレークポイントＢＰ３も求めた上で、第１および第２目標値（並びに第３目標値）に応じて、図３に示す撮像素子の第１〜第３飽和電圧Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３、印加時間ｔ１,ｔ２,ｔ３等を決定する。
以後、次の画面が、この条件の下で撮影される（ステップＳＴ７）。これにより得られた映像信号Ｖpix.は、映像信号の出力飽和特性が前回の撮像時から変化したものとなり、これによりダイナミックレンジが拡大されている。
映像信号Ｖpix.は、ヒストグラム発生手段３４及び／又は画像メモリ５に入力され、つぎの撮像時の条件を求めるためにステップＳＴ１〜ＳＴ７までの上記処理が実行される。
一方、ステップＳＴ８では、信号処理手段３７が、入力した映像信号Ｖpix.に対して所定の処理を実行して出力する。

このように、本映像信号処理方法では、入力した映像信号Ｖpix.に基づいて次の撮像条件を適応的に決定し、ダイナミックレンジの最適化（拡大）が施される。

図１３（Ｂ）に、本実施形態の効果を図１３（Ａ）との対比で示す。また、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に夜間と昼間における白線のエッジの検出レベルを示す。
上述したように本映像信号処理方法では、得られた映像信号Ｖpix.から次の撮像条件を１回で確定し、その条件で次の撮像を行う。このため図１３（Ａ）のようなフィードバック制御ではなく、１回の制御で制御目標範囲に入る。なお、パラメータを微調整して、より確実に制御目標範囲に入れることを本発明で排除しているものではない。
とくに本実施形態では第１目標値（ブレークポイントＢＰ１）を平均値Ｄave.（または中央値Ｄmea.）に制御することから、図１４（Ａ）のように夜間の暗い画像で白線のエッジがノイズレベルに埋もれることや、図１４（Ｃ）のように昼間の明るい画像で白線のエッジが飽和レベルに達することが有効に防止され、例えば図１４（Ｂ）のように適正レベルでエッジ検出が可能な画像が得られる。

最後に、簡単ではあるが多重露光を用いる方法についても述べる。
多重露光が図３のタイミングチャートと異なる点は、期間３１に撮像（露光）を複数回繰り返すことであり、このとき撮像ごとに蓄積電荷量にリセットがかかる。撮像ごとに撮像時間が異なると、飽和が起きないように撮像時間を短くした映像信号と、信号レベルが低い場合を考慮して撮像時間を長くした映像信号を少なくとも含む、同じ被写体に対する複数の映像信号が撮像素子１０から順次出力される。

撮像時間を短くした場合と長くした場合とを同じ時間スケールで比較すると、前者は飽和が起きにくい分、信号電荷量変化の傾きは相対的に大きく、後者の同傾きは小さくなる。このことを図５（Ｂ）に当てはめると、撮像時間を変えた多重露光で折れ点（ブレークポイント）を有する折れ線制御が可能であることが容易にわかる。
本方法では、図５（Ｂ）のブレークポイントＢＰ１を頂点とした領域Ｒ１、ブレークポイントＢＰ２を頂点とした領域Ｒ２、ブレークポイントＢＰ３を頂点とした領域Ｒ３の画像を、多重露光の各映像信号Ｖpix.から抽出し画像合成を行うことで１枚の画面を得る。このためには、前述した方法と同様、最小値Ｄmin、最大値Ｄmax、平均値Ｄave.（または中央値Ｄmea.）等のパラメータ抽出、目標値設定が必要であり、それらの処理に本発明を適用すると、より応答性がよい処理が実行可能である。

図６の構成自体は同じものが利用できる。ただし、この方法における信号処理手段３７は、同じ被写体を撮像したときに得られる複数の映像信号Ｖpix.を順次入力し、画像合成を行って出力する機能を有する。
なお、画像合成では、例えば画素データ補完や間引きによって画像を拡張または圧縮する処理が必要であり、そのため画像メモリ５を利用する。
以上のように、多重露光を用いる方法においても、目標値（ブレークポイント）を設定するための本発明の手法が適用可能である。

本実施形態によれば、１画面の画素信号レベルの分布から分布パラメータを抽出し、それを基に折れ点の目標値を決定し、決定した目標値が得られるように撮像手段を制御し、その出力飽和特性を変化させるか、あるいは、複数の画面を合成することから、殆どの場合、１回の制御で撮影環境に応じたダイナミックレンジが広い高品質な撮影画像の生成が可能となる。つまり、応答性が高いダイナミックレンジ拡大処理が実行できる。
とくに第１目標値を分布の平均値または中央値を用いることから、撮影環境が異なっても撮像ノイズレベルに埋もれることなく、かつ、飽和して被写体のエッジがぼけることなく適正レベルの被写体を写した撮影画像を得ることができる。

本実施形態のカメラ装置のブロック図である。 撮像素子の構成図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は撮像時の期間および信号のタイミングチャートである。（Ｅ）は飽和レベルの時間推移を示すグラフである。 信号読み出し時の電圧制御の模式図である。 （Ａ）は飽和レベルの時間推移の拡大図、（Ｂ）は入射光強度と信号レベルとの関係を示す折れ線制御のグラフである。 映像信号処理部の機能ブロック図である。 ダイナミック拡大処理のフローチャートである。 ヒストグラムを例示するグラフである。 （Ａ）は画面に明るい箇所が少ない場合のヒストグラム、（Ｂ）は折れ線制御グラフである。 （Ａ）は画面に明るい箇所が多い場合のヒストグラム、（Ｂ）は折れ線制御グラフである。 （Ａ）〜（Ｃ）はエッジ検出法を示すグラフおよび図である。 （Ａ）および（Ｂ）は検出信号Ｓｔとノイズおよび飽和レベルとの関係を示すグラフである。 （Ａ）は従来の制御、（Ｂ）は本発明適用の制御を模式的に示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、夜間と昼間における白線のエッジの検出レベルを示す図である。

符号の説明

２…Ａ／Ｄ変換部、３…映像信号処理部、４…制御部、５…画像メモリ、６…レジスタ、１０…撮像素子、１１…リセットトランジスタ、１２…転送トランジスタ、１１Ａ,１２Ａ…電位障壁、１３…アンプトランジスタ、１４…垂直信号線、２０…垂直駆動回路、２１…画素、２２…水平駆動回路、３４…ヒストグラム発生手段、３５…パラメータ抽出手段、３６…目標設定手段、３７…信号処理手段、３２,３３,３８,３９…電荷蓄積線、４０…ヒストグラムデータ、４１…画素数の積算値を表すカーブ、ＶＴ…転送電圧、ＶＳＣ…飽和制御電圧、ＶＡＡ…電源電圧、Ｖpix.…映像信号、Ｖ１…第１飽和電圧、Ｖ２…第２飽和電圧、Ｖ３…第３飽和電圧、Ａｅ…蓄積電荷量、ＢＰ１〜ＢＰ３…ブレークポイント

Claims (9)

1. 撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理方法であって、
   １画面の前記映像信号を構成する画素信号レベルの分布から分布パラメータを抽出する第１ステップと、
   前記撮像手段の画素に入射する光の積算光量変化に対する映像信号レベル変化の傾きが変化する折れ点について、その目標値を、前記抽出した分布パラメータに基づいて決定する第２ステップと、
   前記目標値が得られるように前記撮像手段を制御し、前記映像信号の出力飽和特性を変化させる第３ステップと、
   を含むことを特徴とする映像信号処理方法。
2. 前記分布パラメータは、前記１画面内の画素信号レベルの最小値を含み、
   前記目標値は、前記分布上で前記最小値を起点とした第１領域の最大レベルを示す第１目標値を含み、
   前記第１ステップでは前記分布の画素信号レベルの平均値を抽出し、
   前記２ステップでは、前記平均値を中心とした所定範囲に前記第１目標値を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理方法。
3. 前記分布パラメータは、前記１画面内の画素信号レベルの最大値を含み、
   前記第２ステップでは、前記最大値から前記最小値を引いた値に対する、前記第１目標値から前記最小値を引いた値の比率を求め、当該比率を用いて第２目標値を決定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の映像信号処理方法。
4. 処理を実行するために予め決められているビット幅の最小ビットに前記最小値を一致させ、最大ビットに前記最大値を一致させるように、前記分布の全体を伸張するヒストグラムストレッチのステップを、
   更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の映像信号処理方法。
5. 前記分布パラメータに基づいて、前記第２ステップ以降を行うかどうかを決めるステップを、
   更に有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の映像信号処理方法。
6. 撮像手段から得られる映像信号のダイナミックレンジを拡大する映像信号処理装置であって、
   １画面の前記映像信号を構成する画素信号レベルの分布から分布パラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、
   前記撮像手段の画素に入射する光の積算光量変化に対する映像信号レベル変化の傾きが変化する折れ点について、その目標値を、前記抽出した分布パラメータに基づいて決定する目標設定手段と、
   前記目標値が得られるように前記撮像手段を制御し、前記映像信号の出力飽和特性を変化させる制御手段と、
   を有することを特徴とする映像信号処理装置。
7. 前記分布パラメータは、前記１画面内の画素信号レベルの最小値を含み、
   前記目標値は、前記分布上で前記最小値を起点とした第１領域の最大レベルを示す第１目標値を含み、
   前記パラメータ抽出手段は、前記分布の画素信号レベルの平均値を抽出し、
   前記目標設定手段は、前記平均値を中心とした所定範囲に前記第１目標値を設定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の映像信号処理装置。
8. 前記分布パラメータは、前記１画面内の画素信号レベルの最大値を含み、
   前記目標設定手段は、前記最大値から前記最小値を引いた値に対する、前記第１目標値から前記最小値を引いた値の比率を求め、当該比率を用いて第２目標値を決定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の映像信号処理装置。
9. 前記分布を表すヒストグラムを発生させ、処理を実行するために予め決められているビット幅の最小ビットに前記最小値を一致させ、最大ビットに前記最大値を一致させるように、前記分布の全体を伸張するヒストグラムストレッチを行うヒストグラム発生手段を、
   更に有することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の映像信号処理装置。
   

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