JP2010161457A - Infrared radiation imaging device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared radiation imaging device having good reproducibility even when radiated with infrared for imaging. <P>SOLUTION: In imaging under an infrared radiation imaging condition, an infrared combined imaging device processes white balance per color of an imaging signal generated based on visible light imaging conditions in which an infrared cut filter is inserted into an optical path, and generates a white balance imaging signal. The imaging device separates an imaging signal generated under the infrared radiation imaging condition into a visible light imaging signal and an infrared imaging signal, calculates a mean value of the signal level of the infrared component imaging signal, and corrects hue and saturation if the deviation between the signal level of the infrared component imaging signal and the mean value is large. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、低照度下の被写体に対して、赤外線を照射して撮像が可能である赤外線照射式撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an infrared irradiation type imaging apparatus capable of imaging an object under low illuminance by irradiating infrared rays.

CCDやMOS型センサ等の撮像素子(イメージセンサ)の分光感度特性は、人間の目と異なり、可視光成分だけでなく赤外線成分に対しても感度を有しているため、デジタルスチルカメラ、ムービーカメラ、医療用カメラ等の撮像装置では、この撮像素子の前面に赤外線カットフィルタを配置して可視光のみを受光するようにしている。   Unlike human eyes, the spectral sensitivity characteristics of image sensors (image sensors) such as CCD and MOS sensors are sensitive not only to visible light components but also to infrared components, so digital still cameras, movies In an imaging apparatus such as a camera or a medical camera, an infrared cut filter is disposed in front of the imaging element so as to receive only visible light.

このような撮像装置では、赤外線カットフィルタを外して赤外線成分も受光するようにすれば、撮像素子に入射する光量が増大し、低照度下においても被写体を明るく撮像することが可能となる。しかしながら、赤外線の波長は人間の目で感知できない波長領域にあって、赤外線には本来の色情報がないので、赤外線成分を含んだ撮像画像はホワイトバランスが著しく劣化してしまう。そのために、通常の赤外線照射式撮像装置では、赤外線成分を含んだ撮像信号は輝度信号として扱われて、モノクロ画像が生成される。   In such an imaging apparatus, if the infrared cut filter is removed to receive the infrared component, the amount of light incident on the imaging device increases, and the subject can be brightly imaged even under low illuminance. However, since the infrared wavelength is in a wavelength region that cannot be detected by the human eye and the infrared does not have original color information, the white balance of the captured image including the infrared component is significantly deteriorated. Therefore, in a normal infrared irradiation type imaging device, an imaging signal including an infrared component is treated as a luminance signal, and a monochrome image is generated.

近年、このような撮像装置を用いて、モノクロ画像ではなく実際の見た目に近いカラー画像を生成できるようにすることが市場から要求されている。   In recent years, there has been a demand from the market to generate a color image close to an actual appearance, not a monochrome image, using such an imaging device.

特許文献1には、赤外線カットフィルタが外部位置に配置されている場合には(ナイトショット撮影時には)、赤外成分を考慮した黒体カーブデータLBが読み出されて黒体カーブ制御が行われる。或いは、映像信号R,G,Bの比が1になるようにグレーワールド制御が行われる。これにより、撮影状況に応じて、最適なホワイトバランス制御が行われるとの記載がある。
特開2005−130317号公報
In Patent Document 1, when an infrared cut filter is disposed at an external position (at night shot shooting), black body curve data LB considering an infrared component is read and black body curve control is performed. Alternatively, gray world control is performed so that the ratio of the video signals R, G, and B is 1. Accordingly, there is a description that optimal white balance control is performed according to the shooting situation.
JP 2005-130317 A

しかしながら、前者の赤外成分を考慮した黒体カーブデータLBによる黒体カーブ制御は、被写体に照射される可視光と赤外線との順光、及び、逆光の関係が考慮されないので、被写体の中に順光と逆光との両方が存在した場合には、良好なホワイトバランスが得られない。   However, the black body curve control based on the black body curve data LB in consideration of the infrared component of the former does not take into consideration the relationship between the direct light and the infrared light irradiated to the subject and the backlight, so that the subject is in the subject. When both forward light and backlight are present, good white balance cannot be obtained.

また、後者のグレーワールド制御は、被写体の色に偏りがないことを前提とした制御であるため、被写体の色に偏りがある場合はホワイトバランスを適切に処理させることができない。   Further, since the latter gray world control is based on the premise that there is no bias in the color of the subject, white balance cannot be appropriately processed if the subject color is biased.

本発明は、これらの技術的課題に鑑みてなされたものであって、赤外線を照射することで低照度下の被写体を明るく撮像することを可能にする赤外線照射式撮像装置において、ホワイトバランスを適切に処理させ、色再現性の高いカラー画像を得られるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of these technical problems, and in an infrared irradiation type imaging apparatus that makes it possible to brightly image a subject under low illuminance by irradiating infrared rays, white balance is appropriately set. The purpose is to obtain a color image with high color reproducibility.

赤外線照射式撮像装置において、被写体に赤外線を照射する赤外線照射手段と、被写体を結像して光学像を生成する光学手段と、光学手段の光路上に対して進退可能な構造であって、光学像に含まれる赤外線を遮断して、可視光から成る光学像を生成するための赤外線カットフィルタと、被写体に赤外線を照射させないで光路上に対して赤外線カットフィルタを挿入させる可視光撮像条件と、被写体に赤外線を照射させて光路上に対して赤外線カットフィルタを退出させる赤外線照射撮像条件と、を夫々制御する赤外線照射制御手段と、光学像を光電変換して色毎に撮像信号を生成する撮像手段と、可視光撮像条件にて生成される撮像信号の色毎にホワイトバランスを処理し、ホワイトバランス撮像信号を生成するホワイトバランス処理手段と、撮像条件別に入力される撮像信号を分析して、分析結果に基づいて赤外線照射撮像条件にて生成される撮像信号を可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に分離する赤外線成分分離手段と、ホワイトバランス撮像信号を色毎に積分して、積分値の比率である可視光色毎比を算出して記憶し、可視光色毎比に基づいて可視光成分撮像信号の色バランス係数を整合させて色整合撮像信号を生成する色バランス整合手段と、色整合撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に画像処理を施してカラー画像信号を生成する画像処理手段と、赤外線成分撮像信号の信号レベルの平均値を算出し、赤外線成分撮像信号の信号レベルと平均値との正負の乖離を平面位相に対して算出して、所定レベル以上の乖離がある平面位相に対して色相、及び、彩度の補正を設定する色相彩度補正設定手段と、を具備することを特徴とする。   In an infrared irradiation type imaging apparatus, an infrared irradiation unit that irradiates a subject with infrared rays, an optical unit that forms an image of the subject and generates an optical image, and a structure that can advance and retreat with respect to the optical path of the optical unit. An infrared cut filter for blocking an infrared ray contained in the image to generate an optical image composed of visible light, and a visible light imaging condition for inserting the infrared cut filter on the optical path without irradiating the subject with the infrared ray, Infrared irradiation control means for controlling infrared irradiation imaging conditions for irradiating an object with infrared rays and causing the infrared cut filter to exit the optical path, and imaging for photoelectrically converting an optical image and generating an imaging signal for each color And white balance processing means for processing a white balance for each color of an imaging signal generated under visible light imaging conditions and generating a white balance imaging signal Infrared component separation that analyzes imaging signals input according to imaging conditions and separates imaging signals generated under infrared irradiation imaging conditions based on analysis results into visible light component imaging signals and infrared component imaging signals And a white balance imaging signal integrated for each color, and a visible light color ratio, which is a ratio of integral values, is calculated and stored, and a color balance coefficient of the visible light component imaging signal based on the visible light color ratio A color balance matching unit that generates a color-matched imaging signal by matching the image, an image processing unit that generates a color image signal by performing image processing on the color-matched imaging signal and the infrared component imaging signal, and an infrared component imaging signal The average value of the signal level is calculated, the positive / negative deviation between the signal level of the infrared component imaging signal and the average value is calculated with respect to the plane phase, the hue with respect to the plane phase having a deviation of a predetermined level or more, and , Characterized by comprising a color saturation correction setting means for setting a correction degree, a.

本発明によれば、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合であっても、良好な色再現性が得られる効果がある。   According to the present invention, there is an effect that good color reproducibility can be obtained even when imaging is performed by irradiating a subject under low illuminance with infrared rays.

本発明によれば、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、その撮像する被写体に照射される赤外線の方向に対して可視光の照射方向が非順光である場合であったとしても、良好な色再現性が得られる効果がある。   According to the present invention, in the case of imaging by irradiating infrared rays to a subject under low illuminance, the irradiation direction of visible light is non-ordering light with respect to the direction of infrared rays irradiated to the subject to be imaged. Even in some cases, there is an effect of obtaining good color reproducibility.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態による赤外線照射式撮像装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an infrared irradiation type imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1に於いて、この赤外線照射式撮像装置は、赤外線発光ダイオード(赤外線照射手段)1と、レンズ(光学手段)2と、赤外線カットフィルタ3と、赤外線照射制御部(赤外線照射制御手段)4と、イメージセンサ(撮像手段)5と、ホワイトバランス処理部(ホワイトバランス処理手段)6と、赤外線成分分離部(赤外線成分分離手段)7と、色バランス整合部(色バランス整合手段)8と、画像処理部(画像処理手段)9と、色相彩度補正設定部(色相彩度補正設定手段)10と、より構成されている。   In FIG. 1, this infrared irradiation type imaging apparatus includes an infrared light emitting diode (infrared irradiation means) 1, a lens (optical means) 2, an infrared cut filter 3, and an infrared irradiation control unit (infrared irradiation control means) 4. An image sensor (imaging means) 5, a white balance processing section (white balance processing means) 6, an infrared component separation section (infrared component separation means) 7, a color balance matching section (color balance matching means) 8, An image processing unit (image processing unit) 9 and a hue saturation correction setting unit (hue saturation correction setting unit) 10 are configured.

赤外線発光ダイオード1は、被写体11に赤外線を照射するものである。レンズ2は、被写体11を結像して光学像を生成するものである。赤外線カットフィルタ3は、このレンズ2の光路上に対して進退可能な構造であって、光学像に含まれる赤外線を遮断して、可視光から成る光学像を生成するものである。   The infrared light emitting diode 1 irradiates the subject 11 with infrared rays. The lens 2 forms an optical image by forming an image of the subject 11. The infrared cut filter 3 has a structure capable of moving forward and backward with respect to the optical path of the lens 2 and blocks an infrared ray contained in the optical image to generate an optical image made of visible light.

赤外線照射制御部4は、被写体11に赤外線を照射させないで光路上に対して赤外線カットフィルタ3を挿入させる可視光撮像条件と、被写体11に赤外線を照射させて光路上に対して赤外線カットフィルタ3を退出させる赤外線照射撮像条件と、を夫々制御するものである。   The infrared irradiation control unit 4 does not irradiate the subject 11 with infrared rays, inserts the infrared cut filter 3 on the optical path, and causes the subject 11 to irradiate infrared rays with the infrared cut filter 3 on the optical path. The infrared irradiation imaging conditions for exiting are controlled respectively.

イメージセンサ5は、光学像を光電変換してRGB各色毎に撮像信号RGBxy、または、撮像信号RGBAxyを生成するものである。ホワイトバランス処理部6は、可視光撮像条件にて生成される撮像信号RGBxyのRGB各色毎にホワイトバランスを処理し、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyを生成するものである。   The image sensor 5 photoelectrically converts an optical image to generate an imaging signal RGBxy or an imaging signal RGBAxy for each RGB color. The white balance processing unit 6 processes white balance for each of the RGB colors of the imaging signal RGBxy generated under the visible light imaging condition, and generates a white balance imaging signal wRGBxy.

赤外線成分分離部7は、前述した撮像信号RGBxy、及び、撮像信号RGBAxyについて、例えば、それらの比率、及び/または、差分に基づいて分析して、この分析結果に基づいて赤外線照射撮像条件にて生成される撮像信号RGBAxyを可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、に分離するものである。   The infrared component separation unit 7 analyzes the imaging signal RGBxy and the imaging signal RGBAxy described above based on, for example, the ratio and / or difference thereof, and the infrared irradiation imaging condition based on the analysis result. The generated imaging signal RGBAxy is separated into a visible light component imaging signal [RGBxy] and an infrared component imaging signal [Axy].

色バランス整合部8は、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyをRGB各色毎に積分して、この積分値の比率である可視光色毎比ΣR:ΣG:ΣBを算出して記憶し、可視光
色毎比ΣR:ΣG:ΣBに基づいて可視光成分撮像信号[RGBxy]の色バランスを整
合させて色整合撮像信号c[RGBxy]を生成するものである。この色バランス整合部8の詳細については後述する。
The color balance matching unit 8 integrates the white balance image pickup signal wRGBxy for each RGB color, calculates and stores a ratio ΣR: ΣG: ΣB for each visible light color, which is a ratio of the integrated values, and compares each ratio for each visible light color. The color matching imaging signal c [RGBxy] is generated by matching the color balance of the visible light component imaging signal [RGBxy] based on ΣR: ΣG: ΣB. Details of the color balance matching unit 8 will be described later.

画像処理部9は、色整合撮像信号c[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、に画像処理を施してカラー画像信号を生成するものである。   The image processing unit 9 performs color processing on the color matching imaging signal c [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] to generate a color image signal.

色相彩度補正設定部10は、赤外線成分撮像信号[Axy]の信号レベルの平均値Ave.[A]を算出し、赤外線成分撮像信号[Axy]の信号レベルと、この平均値Ave.[A]との正負の乖離±Δ[Axy]を平面位相xyに対して算出して、所定レベル以
上の該乖離が算出された平面位相xyに対して色相(hue)、及び、彩度(saturation)の補正を設定するものである。
The hue saturation correction setting unit 10 calculates an average value Ave. of the signal level of the infrared component imaging signal [Axy]. [A] is calculated, and the signal level of the infrared component imaging signal [Axy] and the average value Ave. The positive / negative deviation ± Δ [Axy] from [A] is calculated with respect to the plane phase xy, and the hue (hue) and saturation (with respect to the plane phase xy for which the deviation of a predetermined level or more is calculated) (saturation) correction.

図2は、本発明の第2の実施形態による赤外線照射式撮像装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an infrared irradiation imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.

図2に於いて、このブロック図は、色相彩度補正設定部20が図1に示された色相彩度補正設定部10とは異なっており、色相彩度補正設定部10を、より高性能にした色相彩度補正設定部20を有する赤外線照射式撮像装置について示されている。   2, this block diagram is different from the hue / saturation correction setting unit 10 shown in FIG. 1 in that the hue / saturation correction setting unit 20 is different from the hue / saturation correction setting unit 10 in FIG. An infrared irradiation type imaging device having the hue saturation correction setting unit 20 is shown.

色相彩度補正設定部20は、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyに基づいて、色整合撮像信号c[RGBxy]に対してRGB各色毎の最大信号レベル[RGBxy]MAXを更に設定するものである。   The hue / saturation correction setting unit 20 further sets a maximum signal level [RGBxy] MAX for each color of RGB with respect to the color-matched image signal c [RGBxy] based on the white balance image signal wRGBxy.

この色相彩度補正設定部10、及び、20は、被写体11を照射する可視光と赤外線との順光、及び、逆光による色相、彩度のズレを補正するものであって、特に、被写体11の中に順光と逆光との両方がある場合に有効な色再現性補正となるものである。この色相彩度の補正については後述する。   The hue / saturation correction setting units 10 and 20 correct a deviation in hue and saturation due to the forward light and the infrared light of the visible light and infrared light that irradiate the subject 11, and in particular, the subject 11. This is effective color reproducibility correction when there is both forward light and backlight. This correction of hue saturation will be described later.

先ず、第1の実施形態、及び、第2の実施形態にて共通に示される色バランス整合部8の詳細について述べる。   First, details of the color balance matching unit 8 commonly shown in the first embodiment and the second embodiment will be described.

この色バランス整合部8は、図1、及び、図2で示されたブロック図に於いて、この可視光色毎比ΣR:ΣG:ΣBの算出については撮像するシーン毎に少なくとも1回で良く
、この算出結果の記憶が撮像するシーン毎に於いて更新されるものである。
The color balance matching unit 8 may calculate the visible light color ratio ΣR: ΣG: ΣB at least once for each scene to be captured in the block diagrams shown in FIGS. The storage of the calculation result is updated for each scene to be imaged.

ここで、ΣR、ΣG、ΣBの算出方法については、前述したホワイトバランス撮像信号
wRGBxyをRGB各色毎に夫々xy平面積分をすれば良いので、
ΣR=∬(wRxy)dxdy
ΣG=∬(wGxy)dxdy
ΣB=∬(wBxy)dxdy
である。
Here, as for the calculation method of ΣR, ΣG, and ΣB, the above-described white balance imaging signal wRGBxy may be subjected to xy plane integration for each RGB color.
ΣR = ∬ (wRxy) dxdy
ΣG = ∬ (wGxy) dxdy
ΣB = ∬ (wBxy) dxdy
It is.

このようにして得られたΣR、ΣG、ΣBに対して、そのRGB各色毎の比率を算出す
れば可視光色毎比ΣR:ΣG:ΣBが得られるのである。また、この解は可視光撮像条件
下で得られる被写体11の各シーン毎に於ける被写体11の色の偏りを示す解である。
If the ratio for each color of RGB is calculated for ΣR, ΣG, and ΣB obtained in this way, the ratio ΣR: ΣG: ΣB for each visible light color can be obtained. Further, this solution is a solution showing the color deviation of the subject 11 in each scene of the subject 11 obtained under the visible light imaging condition.

図2に於いて、赤外線照射撮像条件から分離される可視光成分撮像信号[RGBxy]に対して、この可視光色毎比ΣR:ΣG:ΣBにて色バランスの整合を取ることで、可視
光撮像条件時の色バランス、及び、ホワイトバランスが反映された色整合撮像信号c[RGBxy]を得ることができるのである。
In FIG. 2, the visible light component imaging signal [RGBxy] separated from the infrared irradiation imaging condition is matched with the color balance at this visible light color ratio ΣR: ΣG: ΣB. It is possible to obtain the color matching image signal c [RGBxy] reflecting the color balance and the white balance under the imaging conditions.

ここで、可視光成分撮像信号[RGBxy]の色バランスについては、
Σ[R]=∬[Rxy]dxdy
Σ[G]=∬[Gxy]dxdy
Σ[B]=∬[Bxy]dxdy
である。
Here, regarding the color balance of the visible light component imaging signal [RGBxy],
Σ [R] = ∬ [Rxy] dxdy
Σ [G] = ∬ [Gxy] dxdy
Σ [B] = ∬ [Bxy] dxdy
It is.

この可視光成分撮像信号[RGBxy]に対して、可視光色毎比ΣR:ΣG:ΣBにて
色バランスの整合を取るには、
Kr*Σ[R]:Kg*Σ[G]:Kb*Σ[B]
=ΣR:ΣG:ΣB
となれば良い。
To achieve color balance matching with this visible light component imaging signal [RGBxy] at a visible light color ratio ΣR: ΣG: ΣB,
Kr * Σ [R]: Kg * Σ [G]: Kb * Σ [B]
= ΣR: ΣG: ΣB
It would be good if

また、この色バランス係数(Kr,Kg,Kb)を可視光成分撮像信号[RGBxy]に対して夫々乗算すれば、色整合撮像信号c[RGBxy]が得られるので、
c[RGBxy]
=(c[Rxy],c[Gxy],c[Bxy])
=(Kr*[Rxy],Kg*[Gxy],Kb*[Bxy])
である。
Further, if the color balance coefficient (Kr, Kg, Kb) is multiplied by the visible light component imaging signal [RGBxy], the color matching imaging signal c [RGBxy] is obtained.
c [RGBxy]
= (C [Rxy], c [Gxy], c [Bxy])
= (Kr * [Rxy], Kg * [Gxy], Kb * [Bxy])
It is.

次に、図1、及び、図2にて示された赤外線照射式撮像装置についての問題点と、その解決方法について説明する。   Next, problems with the infrared irradiation type imaging apparatus shown in FIGS. 1 and 2 and a solution to the problem will be described.

図3は、可視光撮像条件にて撮像される被写体11と、赤外線照射撮像条件にて撮像される被写体11と、の一例を示す概念図である。   FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of the subject 11 imaged under the visible light imaging condition and the subject 11 imaged under the infrared irradiation imaging condition.

図3(a)に於いて、この概念図の可視光撮像条件時は、可視光の照射方向が撮像方向に対して逆光であることが示されている。また、この被写体11の正面部11aには、この可視光の間接光による弱い可視光が当たっていることが示されている。   FIG. 3A shows that the irradiation direction of visible light is backlight with respect to the imaging direction under the visible light imaging condition of this conceptual diagram. Further, it is shown that the weak visible light due to the indirect light of the visible light hits the front part 11a of the subject 11.

また、図3(b)の概念図の赤外線撮像条件時に於いて、可視光の照射方向が赤外線の照射方向に対して非順光であることが示されている。これは、赤外線を照射する赤外線発光ダイオード1が撮像装置本体に装備されており、赤外線の照射方向は任意ではないからである。   Further, it is shown that the visible light irradiation direction is non-ordering light with respect to the infrared irradiation direction in the infrared imaging condition of the conceptual diagram of FIG. This is because the infrared light emitting diode 1 that irradiates infrared rays is provided in the imaging apparatus body, and the irradiation direction of infrared rays is not arbitrary.

図3(b)に於いて、可視光の間接光が照射されている被写体11の正面部(暗部)11aが、この赤外線の照射によってライトアップされて明るくなっていることが示されている。   FIG. 3B shows that the front part (dark part) 11a of the subject 11 irradiated with indirect visible light is lit up and brightened by the infrared irradiation.

このように、可視光の照射方向が赤外線の照射方向に対して非順光であるような被写体11については、この被写体11の可視光成分と赤外線成分との比率は被写体11の部位によって、大きく異なるのである。例えば、図3によって示されるような被写体11を撮像する場合には、前述した赤外線成分分離部7による撮像信号RGBAxyの可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、の分離する分離精度(実被写体に対する再現性)は悪くなることが懸念されるのである。   As described above, for the subject 11 in which the irradiation direction of the visible light is non-forward light with respect to the irradiation direction of the infrared ray, the ratio of the visible light component and the infrared component of the subject 11 is large depending on the part of the subject 11. It is different. For example, when imaging the subject 11 as shown in FIG. 3, the visible light component imaging signal [RGBxy] of the imaging signal RGBAxy by the infrared component separation unit 7 and the infrared component imaging signal [Axy] There is a concern that the separation accuracy for separation (reproducibility with respect to an actual subject) may deteriorate.

図4は、図3で示された間接光が照射された白色被写体を可視光撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing an example of imaging signal levels for each of RGB colors when the white subject irradiated with the indirect light shown in FIG. 3 is imaged under visible light imaging conditions.

尚、ここで、イメージセンサ5がベイヤ配列による単板のカラーフィルタ仕様である場合等に於いては、RGB各色毎の平面位相xyが揃っていないので、例えば、リサンプリング処理(図示なし)を施して予めRGB各色毎の平面位相xyを揃えておいても良い。このリサンプリング処理は、例えば、一般的なバイキュービック補間であったり、バイリニア補間等であったりしても良い。   Here, when the image sensor 5 is a single-plate color filter specification by Bayer arrangement, etc., the plane phase xy for each color of RGB is not uniform, so for example, resampling processing (not shown) is performed. The plane phase xy for each RGB color may be aligned in advance. This resampling process may be, for example, general bicubic interpolation or bilinear interpolation.

図5は、図3で示された間接光が照射された白色被写体の部位を赤外線照射撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing an example of imaging signal levels for each of the RGB colors when the portion of the white subject irradiated with the indirect light shown in FIG. 3 is imaged under infrared irradiation imaging conditions.

図4、及び、図5に於いて、斜線で示されている部分は、可視光成分にて光電変換された撮像信号のレベルが示されており、また、図5に於いて、白枠で示されている部分は、赤外線成分にて光電変換された撮像信号のレベルが示されている。また、図5に示されるように、赤外線を照射して撮像することで、撮像信号全体の信号レベルが改善されているのである。これは、低照度下の被写体11を明るく撮像するために為されているのである。   4 and FIG. 5, the hatched portion indicates the level of the imaging signal photoelectrically converted by the visible light component, and in FIG. In the portion shown, the level of the imaging signal photoelectrically converted by the infrared component is shown. Further, as shown in FIG. 5, the signal level of the entire imaging signal is improved by imaging by irradiating infrared rays. This is done to brightly image the subject 11 under low illuminance.

図6は、図5で示された撮像信号を可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に分離して、色バランスを整合させた一例を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing an example in which the color balance is matched by separating the imaging signal shown in FIG. 5 into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal.

図6に示されるように、可視光成分撮像信号(R,G,B)に於いても白枠で示される赤外線成分が残っている。このように、可視光の照射方向が赤外線の照射方向に対して非順光である場合には、分離の精度が悪くなるのである。   As shown in FIG. 6, the infrared component indicated by the white frame remains in the visible light component imaging signal (R, G, B). Thus, when the irradiation direction of visible light is non-forward light with respect to the irradiation direction of infrared rays, the separation accuracy is deteriorated.

図7は、図3で示された間接光が照射された被写体11の部位を赤色単波長に換えて赤外線照射撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing an example of the imaging signal level for each of the RGB colors when the part of the subject 11 irradiated with the indirect light shown in FIG. 3 is imaged under infrared irradiation imaging conditions instead of a single red wavelength. is there.

図7に於いて、このグラフは、被写体11の本来の色である赤色単波長R以外の色(G,B)に対しても赤外線成分による光電変換が為されている様子が示されている。また、このような赤外線成分の残留が色再現性の劣化の原因であることが示されている。   In FIG. 7, this graph shows a state in which photoelectric conversion by infrared components is performed on colors (G, B) other than the red single wavelength R which is the original color of the subject 11. . Further, it has been shown that such a residual infrared component is a cause of deterioration in color reproducibility.

図7で示される色再現性を劣化させる赤外線成分の残留量については、前述した赤外線成分分離部7による撮像信号RGBAxyの可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、の分離する分離精度に依存するのである。   Regarding the residual amount of the infrared component that deteriorates the color reproducibility shown in FIG. 7, the visible light component imaging signal [RGBxy] of the imaging signal RGBAxy by the infrared component separation unit 7 and the infrared component imaging signal [Axy], It depends on the separation accuracy of separation.

この問題点については、可視光の照射が被写体11に対して一様ではない場合や、赤外線の照射が被写体11に対して一様ではない撮像環境である場合に懸念され、特に、可視光の照射方向と赤外線の照射方向とが非順光である場合に、この問題点はよりいっそう顕著となるのである。   Regarding this problem, there is a concern when visible light irradiation is not uniform on the subject 11 or when the imaging environment is such that infrared irradiation is not uniform on the subject 11. This problem becomes even more pronounced when the irradiation direction and the infrared irradiation direction are non-forward light.

例えば、図7で示された一例に於いては、赤色単波長である被写体11が赤外線を照射することによってライトアップされ明るく改善されて撮像できるようになることが示されているのであるが、しかしながら、それと引き換えに赤色の色相がやや青側にずれ、且つ、赤色の彩度が劣化していることも示されているのである。   For example, in the example shown in FIG. 7, it is shown that the subject 11 having a single red wavelength is lit up by being irradiated with infrared rays and is brightly improved so that it can be imaged. However, in exchange for this, the red hue is slightly shifted to the blue side, and the red saturation is also deteriorated.

ここで、この赤色単波長である被写体11の平面位相xyは、図3に於いて、赤外線が最も照射されている部位でもあるので、被写体全体の赤外線成分撮像信号の平均値Ave.[A]に対して、所定レベル以上の乖離+Δ[Axy]となるのである。   Here, since the planar phase xy of the subject 11 having a single red wavelength is also the portion most irradiated with infrared rays in FIG. 3, the average value Ave. This is a deviation + Δ [Axy] of a predetermined level or more with respect to [A].

図8は、図7で示された撮像信号レベルに対して色相彩度補正を施した一例を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing an example in which hue saturation correction is performed on the imaging signal level shown in FIG.

図8に於いて、このグラフで示されるAは任意の平面位相xy上の赤外線成分撮像信号[Axy]の信号レベルが示されたものであって、この赤外線成分撮像信号の平均値Ave.[A]との乖離Δ[Axy]について、
Δ[Axy]
=[Axy]−Ave.[A]
≧(Lv+)
であることが示されている。
In FIG. 8, A shown in this graph indicates the signal level of the infrared component imaging signal [Axy] on an arbitrary plane phase xy, and the average value Ave. About deviation [Axy] from [A]
Δ [Axy]
= [Axy] -Ave. [A]
≧ (Lv +)
It is shown that.

このように、色相彩度の補正対象となる平面位相xyは、赤外線成分撮像信号の平均値Ave.[A]との乖離Δ[Axy]によって判定されるのである。また、この平面位相
xyの設定は、図1、及び、図2で示された色相彩度補正設定部10、20によって設定されるのである。
As described above, the plane phase xy to be corrected for hue saturation is the average value Ave. It is determined by the deviation Δ [Axy] from [A]. The setting of the plane phase xy is set by the hue / saturation correction setting units 10 and 20 shown in FIGS.

ここで、色相彩度補正の補正方法の具体的な一例について述べれば、乖離Δ[Axy]
によって判定される色相彩度の補正対象となる平面位相xyに対して、色整合撮像信号c[RGBxy]を可視光撮像条件時に生成されたホワイトバランス撮像信号wRGBxyの色域の範囲内に収めるように補正させれば良いのである。例えば、この色域の範囲は、図1で示された色バランス整合部8の中に色域マップとして備えられ、色バランス整合部8によって可視光色毎比ΣR:ΣG:ΣBが生成される前のホワイトバランス撮像信号w
RGBxyに基づいて色域のマッピングされるものである。
Here, a specific example of a correction method for hue saturation correction will be described. Deviation Δ [Axy]
The color matching imaging signal c [RGBxy] is within the color gamut range of the white balance imaging signal wRGBxy generated under the visible light imaging condition with respect to the planar phase xy to be corrected for hue saturation determined by. It is sufficient to correct it. For example, this color gamut range is provided as a color gamut map in the color balance matching unit 8 shown in FIG. 1, and the color balance matching unit 8 generates a visible light color ratio ΣR: ΣG: ΣB. Previous white balance image signal w
The color gamut is mapped based on RGBxy.

また、第2の実施形態に於いて、色相彩度補正設定部20は、色相彩度の補正対象となる平面位相xyに対して、色整合撮像信号c[RGBxy]を可視光撮像条件時に生成されたホワイトバランス撮像信号wRGBxyのRGB各色毎の最大信号レベル[RGBxy]MAXを補正値として更に設定するようにする。   In the second embodiment, the hue saturation correction setting unit 20 generates the color matching imaging signal c [RGBxy] for the planar phase xy to be corrected for hue saturation under the visible light imaging condition. The maximum signal level [RGBxy] MAX for each color of the white balance imaging signal wRGBxy thus set is further set as a correction value.

この[RGBxy]MAXを補正値として設定した場合には、色整合撮像信号c[RGBxy]の彩度は、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyの彩度よりも低彩度側に補正される傾向にあるはずである。   When this [RGBxy] MAX is set as a correction value, the saturation of the color matching image signal c [RGBxy] should tend to be corrected to a lower saturation side than the saturation of the white balance image signal wRGBxy. It is.

しかしながら、例えば、図8に示された(G,B)信号の信号レベルはOFFSETに正しく補正され(図示なし)、赤色単波長を撮像した場合の色再現性が向上するのである。何故ならば、赤色単波長を可視光撮像条件にて撮像した場合、そのホワイトバランス撮像信号wRGBxyのRGB各色毎の最大信号レベル[RGBxy]MAXについて示せば、
[RGBxy]MAX=[R00xy]
となり、色整合撮像信号c[RGBxy]が赤色短波長が有する本来の赤色に補正されるからである。
However, for example, the signal level of the (G, B) signal shown in FIG. 8 is correctly corrected to OFFSET (not shown), and the color reproducibility when imaging a single red wavelength is improved. This is because, when a single red wavelength is imaged under visible light imaging conditions, the maximum signal level [RGBxy] MAX for each RGB color of the white balance imaging signal wRGBxy is shown as follows:
[RGBxy] MAX = [R00xy]
This is because the color matching imaging signal c [RGBxy] is corrected to the original red color that the red short wavelength has.

前述してきたように、本発明の実施形態による赤外線照射式撮像装置は、低照度下の被写体11に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、良好な色再現性を得ることが可能である赤外線照射式撮像装置を提供することができる。   As described above, the infrared irradiation type imaging device according to the embodiment of the present invention can obtain good color reproducibility when imaging by irradiating the subject 11 under low illuminance with infrared rays. It is possible to provide an infrared irradiation type imaging device.

また、本発明によれば、低照度下の被写体11に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、その撮像する被写体11に照射される可視光の方向に対して赤外線照射の方向が非順光である場合であったとしても、良好な色再現性を得ることが可能である赤外線照射式撮像装置を提供することができる。   Further, according to the present invention, in the case of imaging by irradiating the subject 11 under low illuminance with infrared rays, the direction of infrared irradiation is relative to the direction of visible light irradiated to the subject 11 to be imaged. Even if it is a case where it is a non-forward light, the infrared irradiation type imaging device which can acquire favorable color reproducibility can be provided.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.

更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。   Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.

本発明の第1の実施形態による赤外線照射式撮像装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an infrared irradiation imaging device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態による赤外線照射式撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the infrared irradiation type imaging device by the 2nd Embodiment of this invention. 可視光撮像条件にて撮像される被写体と、赤外線照射撮像条件にて撮像される被写体と、の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the to-be-photographed object on visible light imaging conditions, and the to-be-photographed object on infrared irradiation imaging conditions. 図3で示された間接光が照射された白色被写体を可視光撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of imaging signal levels for each of RGB colors when the white subject irradiated with the indirect light shown in FIG. 3 is imaged under visible light imaging conditions. 図3で示された間接光が照射された白色被写体の部位を赤外線照射撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the imaging signal level for every RGB color at the time of imaging the site | part of the white subject irradiated with the indirect light shown in FIG. 3 on infrared irradiation imaging conditions. 図5で示された撮像信号を可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に分離して、色バランスを整合させた一例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph illustrating an example in which the imaging signal shown in FIG. 5 is separated into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal, and color balance is matched. 図3で示された間接光が照射された被写体の部位を赤色単波長に換えて赤外線照射撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the image pick-up signal level for each RGB color at the time of imaging the part of the subject irradiated with the indirect light shown in FIG. 図7で示された撮像信号レベルに対して色相彩度補正を施した一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example which performed hue saturation correction | amendment with respect to the imaging signal level shown by FIG.

1 赤外線発光ダイオード(赤外線照射手段)
2 レンズ(光学手段)
3 赤外線カットフィルタ
4 赤外線照射制御部(赤外線照射制御手段)
5 イメージセンサ(撮像手段)
6 ホワイトバランス処理部(ホワイトバランス処理手段)
7 赤外線成分分離部(赤外線成分分離手段)
8 色バランス整合部(色バランス整合手段)
9 画像処理部(画像処理手段)
10 色相彩度補正設定部(色相彩度補正設定手段)
11 被写体
1 Infrared light emitting diode (infrared irradiation means)
2 Lens (optical means)
3 Infrared cut filter 4 Infrared irradiation control unit (infrared irradiation control means)
5 Image sensor (imaging means)
6 White balance processing unit (white balance processing means)
7 Infrared component separation unit (Infrared component separation means)
8 Color balance matching section (Color balance matching means)
9 Image processing unit (image processing means)
10 Hue / Saturation Correction Setting Unit (Hue / Saturation Correction Setting Unit)
11 Subject

Claims (2)

被写体に赤外線を照射する赤外線照射手段と、
前記被写体を結像して光学像を生成する光学手段と、
前記光学手段の光路上に対して進退可能な構造であって、前記光学像に含まれる赤外線を遮断して、可視光から成る前記光学像を生成するための赤外線カットフィルタと、
前記被写体に前記赤外線を照射させないで前記光路上に対して前記赤外線カットフィルタを挿入させる可視光撮像条件と、前記被写体に前記赤外線を照射させて前記光路上に対して前記赤外線カットフィルタを退出させる赤外線照射撮像条件と、を夫々制御する赤外線照射制御手段と、
前記光学像を光電変換して色毎に撮像信号を生成する撮像手段と、
前記可視光撮像条件にて生成される前記撮像信号の前記色毎にホワイトバランスを処理し、ホワイトバランス撮像信号を生成するホワイトバランス処理手段と、
前記撮像条件別に入力される前記撮像信号を分析して、該分析結果に基づいて前記赤外線照射撮像条件にて生成される前記撮像信号を可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に分離する赤外線成分分離手段と、
前記ホワイトバランス撮像信号を前記色毎に積分して、該積分値の比率である可視光色毎比を算出して記憶し、該可視光色毎比に基づいて前記可視光成分撮像信号の色バランス係数を整合させて色整合撮像信号を生成する色バランス整合手段と、
前記色整合撮像信号と、前記赤外線成分撮像信号と、に画像処理を施してカラー画像信号を生成する画像処理手段と、
前記赤外線成分撮像信号の信号レベルの平均値を算出し、前記赤外線成分撮像信号の信号レベルと該平均値との正負の乖離を平面位相に対して算出して、所定レベル以上の該乖離がある平面位相に対して色相、及び、彩度の補正を設定する色相彩度補正設定手段と、
を具備する
ことを特徴とする赤外線照射式撮像装置。
An infrared irradiation means for irradiating the subject with infrared;
Optical means for forming an optical image by imaging the subject;
An infrared cut filter configured to be movable back and forth with respect to the optical path of the optical means, for blocking infrared rays included in the optical image and generating the optical image composed of visible light;
Visible light imaging conditions for inserting the infrared cut filter on the optical path without irradiating the subject with the infrared ray, and irradiating the infrared ray on the subject to exit the infrared cut filter on the optical path. Infrared irradiation control means for controlling the infrared irradiation imaging conditions, respectively;
Imaging means for photoelectrically converting the optical image to generate an imaging signal for each color;
White balance processing means for processing white balance for each of the colors of the imaging signal generated under the visible light imaging conditions and generating a white balance imaging signal;
The imaging signal input according to the imaging condition is analyzed, and the imaging signal generated under the infrared irradiation imaging condition based on the analysis result is separated into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal Means for separating infrared components;
The white balance imaging signal is integrated for each color, a ratio for each visible light color that is a ratio of the integrated values is calculated and stored, and the color of the visible light component imaging signal is calculated based on the ratio for each visible light color Color balance matching means for generating a color matching imaging signal by matching the balance coefficient;
Image processing means for performing color processing on the color matching imaging signal and the infrared component imaging signal to generate a color image signal;
The average value of the signal level of the infrared component imaging signal is calculated, and the positive / negative divergence between the signal level of the infrared component imaging signal and the average value is calculated with respect to the plane phase. Hue and saturation correction setting means for setting hue and saturation correction with respect to the planar phase;
An infrared irradiation type imaging device comprising:
前記色相彩度補正設定手段は、前記ホワイトバランス撮像信号に基づいて、前記色整合撮像信号に対して前記色毎の最大信号レベルを設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の赤外線照射式撮像装置。
2. The infrared irradiation type according to claim 1, wherein the hue saturation correction setting unit sets a maximum signal level for each of the colors with respect to the color matching image pickup signal based on the white balance image pickup signal. Imaging device.
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