JP2015207944A - Video camera apparatus, processing method of video signal, and video signal processor - Google Patents

Video camera apparatus, processing method of video signal, and video signal processor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video camera apparatus which reduces flickering, a processing method of a video signal, and a video signal processor.SOLUTION: The video camera apparatus according to the present invention is configured to perform imaging under lighting of which the illuminance is cyclically varied. The video camera apparatus includes: an imaging section which outputs video signals at a frame rate of a final video signal generated by the video camera apparatus and a frame rate to be a least common multiple with a fluctuation frequency of the luminance of lighting; and a signal processing section including an adder which adds video signals outputted by the imaging section over a time equal to a variation cycle of the luminance of an illumination for the unit of a frame. The signal processing section outputs the final video signal by defining the video signals which are added by the adder over the time equal to the variation cycle, as video signals for one frame.

Description

本発明は、フリッカの発生を低減させたビデオカメラ装置、映像信号の処理方法および映像信号処理装置に関するものである。   The present invention relates to a video camera device, a video signal processing method, and a video signal processing device that reduce the occurrence of flicker.

テレビおよびビデオの映像信号は、飛び越し走査方式または順次走査方式を採用し、その多くは1秒間に30〜60フレームの画像を撮影および表示できる性能を有する。一方で、近年、テレビの高解像度化と共に、人間の動物体に対する高い認識能力に対応するためにフレームレートを高く設定して動物体の表現能力を高めたテレビおよびビデオカメラの開発が進められている。そして、次世代放送システムとして規格化の検討が進められているスーパーハイビジョンにおいては、60〜120フレーム/秒にもおよぶフレームレートが国際規格として採択されている。   Video signals for television and video employ an interlaced scanning method or a progressive scanning method, and many of them have the ability to capture and display 30 to 60 frame images per second. On the other hand, in recent years, TVs and video cameras have been developed with higher frame rate and a higher frame rate in order to cope with the higher recognition ability of human animals as well as higher resolution of TVs. Yes. In Super Hi-Vision, which is being studied for standardization as a next-generation broadcasting system, a frame rate of 60 to 120 frames / second has been adopted as an international standard.

ところで、国内の商用電源の周波数は、使用される地域により60Hzまたは50Hzが用いられている。そして、高周波点灯方式(インバータ方式)を採用したものでない、一般の蛍光灯を使った照明器具では、1秒間に100回(50Hzの地域の場合)または120回(60Hzの地域の場合)の輝度変動が生じている。そして、海外においても、例えば欧州では商用電源の周波数として50Hzが採用されており、蛍光灯の照明等ではやはり1秒間に100回の輝度変動が生じている。   By the way, the frequency of domestic commercial power supply is 60 Hz or 50 Hz depending on the region where it is used. In a lighting fixture using a general fluorescent lamp that does not employ a high-frequency lighting method (inverter method), the luminance is 100 times per second (in the case of a 50 Hz region) or 120 times (in the case of a 60 Hz region). There are fluctuations. Even overseas, for example, 50 Hz is adopted as the frequency of the commercial power supply in Europe, and the luminance variation of 100 times per second occurs in the lighting of fluorescent lamps.

このような高周波点灯方式以外の蛍光灯を使用した照明のもとでスーパーハイビジョンに対応した例えば60フレーム/秒のフレームレートのビデオカメラを使用した場合にフリッカの問題が生じうる。ここで、図4を用いてフリッカの発生メカニズムについて説明する。商用電源の周波数が50Hzの地域においては、供給される交流電源の波形は、図4(a)のように1/50秒の周期で正弦波状に変化する。このとき、高周波点灯方式以外の蛍光灯の輝度は、図4(b)に示すように倍の周波数である100Hzで変動する。蛍光灯照明に基づく撮像素子の映像信号出力は、図4(b)に示す蛍光灯の輝度の時間積分となるが、ビデオカメラの1フレーム周期(1/60秒)と蛍光灯の輝度の変動周期(1/100秒)が合致していないため、図4(d)のようにフレームごとに積分値が変動する。これが、いわゆるフリッカと呼ばれる現象である。このような条件で撮影された映像を再生すると、画像の明るさがフレーム毎に変化することに起因してちらつきが発生する。一方、商用電源60Hzの地域では、ビデオカメラの1フレーム周期が蛍光灯の輝度の変動周期のちょうど2倍となるため、フリッカは発生しない。   A flicker problem may occur when a video camera with a frame rate of, for example, 60 frames / second corresponding to Super Hi-Vision is used under illumination using a fluorescent lamp other than the high-frequency lighting method. Here, the flicker generation mechanism will be described with reference to FIG. In an area where the frequency of the commercial power supply is 50 Hz, the waveform of the supplied AC power supply changes in a sine wave shape with a period of 1/50 seconds as shown in FIG. At this time, the luminance of the fluorescent lamp other than the high-frequency lighting method varies at 100 Hz which is a double frequency as shown in FIG. The video signal output of the image sensor based on the fluorescent lamp illumination is the time integration of the luminance of the fluorescent lamp shown in FIG. 4B, but one frame period (1/60 seconds) of the video camera and the fluctuation of the fluorescent lamp luminance. Since the period (1/100 second) does not match, the integrated value varies from frame to frame as shown in FIG. This is a phenomenon called so-called flicker. When a video shot under such conditions is played back, flickering occurs due to the brightness of the image changing from frame to frame. On the other hand, in a region where the commercial power supply is 60 Hz, one frame period of the video camera is exactly twice the luminance fluctuation period of the fluorescent lamp, and thus flicker does not occur.

このような原理で発生するフリッカを防止するために、例えば特許文献1では、電子シャッターを使用し、露光時間を1/100秒に設定している。このような構成とすることにより露光時間内に撮像素子に入射する光量の積分値は各フレーム毎に一定となり、蛍光灯照明によるフリッカを低減することができる。図5を用いてその発明の原理について説明する。この発明では、図5(c)に示すように各フレームにおける電子シャッターが開口している時間を、撮像素子の1フレーム周期より短い蛍光灯の輝度変動周期に合致させている。これにより、各フレームが蛍光灯から受ける影響の度合いが均一になり、図6(d)に示すように、蛍光灯の輝度変動によるフリッカを低減させることができる。   In order to prevent the flicker generated by such a principle, for example, in Patent Document 1, an electronic shutter is used and the exposure time is set to 1/100 second. With such a configuration, the integral value of the amount of light incident on the image sensor within the exposure time becomes constant for each frame, and flicker due to fluorescent lamp illumination can be reduced. The principle of the invention will be described with reference to FIG. In the present invention, as shown in FIG. 5C, the time during which the electronic shutter is open in each frame is matched with the luminance fluctuation period of the fluorescent lamp shorter than one frame period of the image sensor. As a result, the degree of influence of each frame from the fluorescent lamp becomes uniform, and flicker due to luminance fluctuation of the fluorescent lamp can be reduced as shown in FIG.

特許第3123653号公報Japanese Patent No. 3123653 特許第2553123号公報Japanese Patent No. 2553123

しかし、スーパーハイビジョンで採択されている、120フレーム/秒で動作する映像システムにおいては、1フレーム周期が1/120秒であり、蛍光灯の輝度の変動周期(1/100秒)よりも短い。電子シャッターを用いて露光時間を1/100秒に設定することができないため、従来フリッカ除去に効果的であった特許文献1のような手法が有効に機能しない。従って、図6(d)に示すようなフリッカが発生してしまう。   However, in a video system that operates at 120 frames / second, which is adopted in Super Hi-Vision, one frame cycle is 1/120 seconds, which is shorter than the fluorescent light luminance fluctuation cycle (1/100 seconds). Since the exposure time cannot be set to 1/100 second using an electronic shutter, the technique as disclosed in Patent Document 1 that has been effective for removing flickers does not function effectively. Therefore, flicker as shown in FIG. 6D occurs.

また、特許文献2では、照明光の輝度変動周期の整数倍の間隔で露光終了パルスを生成するようにしてフリッカ除去をおこなう方法が提案されている、しかし、この手法においても、1フレーム周期(1/120秒)が、照明光の輝度変動周期(1/100秒)よりも短いため、フレーム毎に確実に露光開始パルスと露光終了パルスを得ることができず、フリッカを効果的に除去することができない。   Further, Patent Document 2 proposes a method for performing flicker removal by generating an exposure end pulse at an interval that is an integral multiple of the luminance fluctuation cycle of illumination light. However, even in this method, one frame cycle ( (1/120 seconds) is shorter than the luminance fluctuation period (1/100 seconds) of the illumination light, so that the exposure start pulse and the exposure end pulse cannot be reliably obtained for each frame, and flicker is effectively removed. I can't.

また、その他の手法としてフレーム毎の信号レベルの変動を検知し、その変動に合わせて読み出しアンプのゲインを変えることによりフリッカを低減する方法も考えられる。しかし、その手法によると、輝度が変動する照明と、輝度が変動しない照明が混在した場合には、かえってフリッカの発生を助長してしまう可能性がある。   As another method, a method of reducing flicker by detecting a change in the signal level for each frame and changing the gain of the read amplifier in accordance with the change is conceivable. However, according to that method, when illumination with varying luminance and illumination with unvariable luminance are mixed, the occurrence of flicker may be promoted.

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、フリッカの発生を低減させたビデオカメラ装置、映像信号の処理方法および映像信号処理装置を提供することにある。   An object of the present invention made in view of such a point is to provide a video camera device, a video signal processing method, and a video signal processing device in which occurrence of flicker is reduced.

上記課題を解決するため、本発明に係るビデオカメラ装置は、ビデオカメラ装置であって、前記ビデオカメラ装置が出力する最終映像信号のフレームレートと、被写体を照らす照明の輝度の変動周波数との最小公倍数となるフレームレートで映像信号を生成する撮像部と、前記照明の輝度の変動周期に等しい時間にわたって前記撮像部が生成する映像信号を、フレーム単位で加算する加算部を有する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記加算部により前記変動周期に等しい時間にわたって加算された映像信号を1フレームの映像信号として、前記最終映像信号を出力することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a video camera device according to the present invention is a video camera device, and is a minimum of a frame rate of a final video signal output from the video camera device and a variation frequency of luminance of illumination that illuminates a subject. An imaging unit that generates a video signal at a frame rate that is a common multiple, and a signal processing unit that includes an addition unit that adds the video signal generated by the imaging unit over a time equal to the fluctuation cycle of the luminance of the illumination in units of frames. The signal processing unit outputs the final video signal using the video signal added by the adding unit over a time equal to the fluctuation period as a video signal of one frame.

また、前記加算部は、第1加算器と、第2加算器とを備え、前記第2加算器は、前記第1加算器よりも、前記最終映像信号のフレーム周期に相当する時間だけ遅れたフレームから前記加算を開始し、前記第1加算器および前記第2加算器は、それぞれ前記変動周期に等しい時間にわたって前記撮像部が生成する映像信号をフレーム単位で加算をおこない、前記信号処理部は、前記第1加算器による加算後の映像信号と、前記第2加算器による加算後の映像信号とを、前記最終映像信号のフレーム周期で交互に出力することが好ましい。   The adding unit includes a first adder and a second adder, and the second adder is delayed by a time corresponding to a frame period of the final video signal from the first adder. The addition is started from a frame, and the first adder and the second adder each add a video signal generated by the imaging unit over a time equal to the fluctuation period, and the signal processing unit Preferably, the video signal after the addition by the first adder and the video signal after the addition by the second adder are alternately output in the frame cycle of the final video signal.

また、上記課題を解決するため、本発明に係る映像信号の処理方法は、映像信号の処理方法であって、前記処理方法により生成された最終映像信号のフレームレートと、被写体を照らす照明の輝度の変動周波数との最小公倍数となるフレームレートで映像信号を生成する撮像ステップと、前記照明の輝度の変動周期に等しい時間にわたって、前記撮像ステップにより生成された映像信号をフレーム単位で加算する加算ステップと前記加算ステップにより前記変動周期に等しい時間にわたって加算された映像信号を1フレームの映像信号として、前記最終映像信号を出力する映像出力ステップとを含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a video signal processing method according to the present invention is a video signal processing method, in which a frame rate of a final video signal generated by the processing method and a luminance of illumination that illuminates a subject. An imaging step for generating a video signal at a frame rate that is the least common multiple of the fluctuation frequency of the image, and an addition step for adding the video signal generated by the imaging step in units of frames over a time equal to a fluctuation cycle of the luminance of the illumination. And a video output step of outputting the final video signal by using the video signal added over the time equal to the fluctuation period by the adding step as a one-frame video signal.

また、上記課題を解決するため、本発明に係る映像信号処理装置は、映像信号処理装置であって、前記映像信号処理装置が出力する最終映像信号のフレームレートと、被写体を照らす照明の輝度の変動周波数との最小公倍数となるフレームレートの映像信号を撮像部から受信する受信部と、前記照明の輝度の変動周期に等しい時間にわたって、前記撮像部からの前記映像信号をフレーム単位で加算する加算部とを備え、前記加算部により前記変動周期に等しい時間にわたって加算された映像信号を1フレームの映像信号として、前記最終映像信号を出力することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a video signal processing device according to the present invention is a video signal processing device having a frame rate of a final video signal output from the video signal processing device and a luminance of illumination for illuminating a subject. A receiving unit that receives a video signal having a frame rate that is the least common multiple of the fluctuation frequency from the imaging unit, and an addition that adds the video signal from the imaging unit in units of frames over a time equal to the fluctuation cycle of the luminance of the illumination. And the final video signal is output using the video signal added by the adding unit over a time equal to the fluctuation period as a video signal of one frame.

本発明によれば、フリッカの発生を低減させたビデオカメラ装置、映像信号の処理方法および映像信号処理装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a video camera device, a video signal processing method, and a video signal processing device that reduce the occurrence of flicker.

本発明の一実施形態に係るビデオカメラ装置のブロック図である。1 is a block diagram of a video camera apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るビデオカメラ装置において、フリッカ除去の原理を説明するためのタイミング図である。FIG. 4 is a timing diagram for explaining the principle of flicker removal in the video camera device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るビデオカメラ装置のブロック図(動作時)である。It is a block diagram (at the time of operation) of a video camera device concerning one embodiment of the present invention. 従来のビデオカメラ装置等において、フリッカ発生の原理を説明するためのタイミング図である。It is a timing diagram for explaining the principle of flicker generation in a conventional video camera device or the like. 特許文献1に係る固体撮像装置における、フリッカ除去の原理を説明するためのタイミング図である。10 is a timing chart for explaining the principle of flicker removal in the solid-state imaging device according to Patent Document 1. FIG. 特許文献1に係る固体撮像装置において、フレームレートを120フレーム/秒に高めた場合のタイミング図である。FIG. 10 is a timing chart when the frame rate is increased to 120 frames / second in the solid-state imaging device according to Patent Document 1.

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

(一実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係るビデオカメラ装置400のブロック図である。本実施形態に係るビデオカメラ装置400は、撮像部401と、映像信号処理部402と、記録処理部403と、制御部404とを備える。なお、図1では、映像信号の流れを実線で示し、タイミング信号等の制御信号の流れを破線で示している。
(One embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a video camera apparatus 400 according to an embodiment of the present invention. A video camera device 400 according to the present embodiment includes an imaging unit 401, a video signal processing unit 402, a recording processing unit 403, and a control unit 404. In FIG. 1, the flow of the video signal is indicated by a solid line, and the flow of a control signal such as a timing signal is indicated by a broken line.

まず、撮像部401の構成について説明する。   First, the configuration of the imaging unit 401 will be described.

撮像部401は、レンズ41と、撮像素子42と、撮像素子駆動回路43とを備える。撮像部401は、被写体の像を撮像素子42上に結像させ、映像信号を得る役割を果たす。   The imaging unit 401 includes a lens 41, an imaging element 42, and an imaging element drive circuit 43. The imaging unit 401 plays a role of forming a subject image on the image sensor 42 and obtaining a video signal.

レンズ41は、被写体の像を後述する撮像素子42に結像させるための複数枚のレンズである。複数枚のレンズの内の一部のレンズは、図示しない駆動装置の可動部上に配置され、後述する制御部404からの制御信号により光軸方向に駆動される。このレンズ駆動により、ビデオカメラ装置400のズームレンズ機能およびオートフォーカス機能が実現される。   The lens 41 is a plurality of lenses for forming an image of a subject on an image sensor 42 described later. Some of the plurality of lenses are arranged on a movable portion of a driving device (not shown) and are driven in the optical axis direction by a control signal from a control unit 404 described later. By this lens driving, the zoom lens function and the autofocus function of the video camera device 400 are realized.

撮像素子42は、レンズ41を介して導かれた被写体からの光を検出して映像信号を生成する。撮像素子42には、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサまたはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ等を用いることができる。撮像素子42は、イメージセンサ上に図示しない各種カラーフィルタを配置することにより、単板イメージセンサから3原色の映像信号を得るように構成することができる。また、撮像素子42は、受光素子上に図示しないマイクロレンズ等を配置することにより光利用効率を高めることができる。   The image sensor 42 detects light from the subject guided through the lens 41 and generates a video signal. For example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor can be used as the imaging element 42. The image sensor 42 can be configured to obtain video signals of three primary colors from a single-plate image sensor by disposing various color filters (not shown) on the image sensor. In addition, the image pickup element 42 can increase the light use efficiency by arranging a microlens or the like (not shown) on the light receiving element.

撮像素子駆動回路43は、撮像素子42を動作させるための回路である。撮像素子駆動回路43は、図1に破線で示すように、制御部404からタイミング信号等を受信する。それらのタイミング信号等に基づき、撮像素子駆動回路43は、撮像素子42を動作させるための露光クロック、蓄積クロック等の信号を生成し、撮像素子42に供給をおこなう。   The image sensor driving circuit 43 is a circuit for operating the image sensor 42. The image sensor drive circuit 43 receives a timing signal and the like from the control unit 404 as indicated by a broken line in FIG. Based on the timing signals and the like, the image sensor driving circuit 43 generates signals such as an exposure clock and an accumulation clock for operating the image sensor 42 and supplies the signals to the image sensor 42.

撮像素子駆動回路43は、制御部404からの制御信号に基づき、撮像素子42が600フレーム/秒のフレームレートで動作するように制御をおこなう。なお、詳細については後述する。   The image sensor drive circuit 43 performs control so that the image sensor 42 operates at a frame rate of 600 frames / second based on a control signal from the control unit 404. Details will be described later.

次に、映像信号処理部402の構成について説明する。   Next, the configuration of the video signal processing unit 402 will be described.

映像信号処理部402は、第1加算器44と、第2加算器45と、スイッチ46とを備える。本実施形態において、第1加算器44および第2加算器45は、撮像素子42から出力される600フレーム/秒の映像信号の連続する6フレーム分の加算をおこない出力する機能を備える。ここで、第2加算器45は、第1加算器44が連続する5フレームを加算した後の6フレーム目から加算を開始する。すなわち、第1加算器44および第2加算器45は、それぞれ連続する6フレームの映像信号を加算するが、その6フレームの内の1フレームのみが加算器44,45間でオーバーラップするように加算をおこなう。第1加算器44および第2加算器45は、加算した6フレーム分の映像信号を、少なくとも1/120秒の間スイッチ46に対して出力する。そして、第2加算器45は、第1加算器44に対して1/120秒だけ遅れてスイッチ46に映像信号を出力するように構成される。スイッチ46は、制御部404からの制御信号に基づき、第1加算器44が映像信号を出力する1/120秒の間は、第1加算器44の出力が記録処理部103に伝送されるように切り替えられる。そしてスイッチ46は、第2加算器45が映像信号を出力する1/120秒の間は、第2加算器45の出力が記録処理部103に伝送されるように切り替えられる。なお、スイッチ46は、リレー、トランジスタなどにより構成される。   The video signal processing unit 402 includes a first adder 44, a second adder 45, and a switch 46. In the present embodiment, the first adder 44 and the second adder 45 have a function of adding and outputting six consecutive frames of a video signal of 600 frames / second output from the image sensor 42. Here, the second adder 45 starts addition from the sixth frame after the first adder 44 adds five consecutive frames. That is, each of the first adder 44 and the second adder 45 adds six consecutive video signals, but only one of the six frames overlaps between the adders 44 and 45. Add. The first adder 44 and the second adder 45 output the added video signals for 6 frames to the switch 46 for at least 1/120 second. The second adder 45 is configured to output a video signal to the switch 46 with a delay of 1/120 second with respect to the first adder 44. Based on the control signal from the control unit 404, the switch 46 transmits the output of the first adder 44 to the recording processing unit 103 for 1/120 seconds during which the first adder 44 outputs the video signal. Can be switched to. The switch 46 is switched so that the output of the second adder 45 is transmitted to the recording processing unit 103 during 1/120 second when the second adder 45 outputs the video signal. Note that the switch 46 is configured by a relay, a transistor, or the like.

次に、記録処理部403の構成について説明する。   Next, the configuration of the recording processing unit 403 will be described.

記録処理部403は、エンコーダ47と、変調回路48と、記録装置49とを備える。   The recording processing unit 403 includes an encoder 47, a modulation circuit 48, and a recording device 49.

エンコーダ47は、映像信号処理部402により処理された、撮像素子42からの映像信号を符号化し画像圧縮をおこなう機能を備える。このエンコーダ47が対応する符号化方式としては、例えばMPEG-2方式、MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding方式等である。   The encoder 47 has a function of encoding the video signal from the image sensor 42 processed by the video signal processing unit 402 and performing image compression. Examples of the encoding method supported by the encoder 47 include the MPEG-2 method and the MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding method.

変調回路48は、エンコーダ47が出力するデータを、記録装置49内の記録媒体に記録可能なフォーマットに変調する機能を備える。   The modulation circuit 48 has a function of modulating the data output from the encoder 47 into a format that can be recorded on a recording medium in the recording device 49.

記録装置49は、変調回路48により変調された映像信号を記録媒体に記録する機能を備える。本実施形態において、映像信号の記録に用いることができる記録媒体は、例えばフラッシュメモリ、HDD(登録商標)(Hard Disc Drive)、DVD(登録商標)(Digital Versatile Disc)またはBD(Blu-ray(登録商標)Disc)等である。   The recording device 49 has a function of recording the video signal modulated by the modulation circuit 48 on a recording medium. In this embodiment, recording media that can be used for recording video signals include, for example, flash memory, HDD (registered trademark) (Hard Disc Drive), DVD (registered trademark) (Digital Versatile Disc), or BD (Blu-ray ( (Registered trademark) Disc).

なお、記録処理部403内に図示しないバッファメモリ等を適宜設けて、各ブロックにおける処理がより円滑におこなわれるように構成してもよい。   Note that a buffer memory (not shown) or the like may be provided as appropriate in the recording processing unit 403 so that the processing in each block is performed more smoothly.

また、本実施形態では、記録装置49により映像信号を記録媒体に記録させるように構成したが、この形態には限定されない。例えばエンコーダ47により符号化された映像信号を、有線または無線ネットワークによりデータサーバーに伝送し、データサーバー上で映像信号の管理および保存をおこなってもよい。   In this embodiment, the recording device 49 is configured to record the video signal on the recording medium. However, the present invention is not limited to this form. For example, the video signal encoded by the encoder 47 may be transmitted to a data server via a wired or wireless network, and the video signal may be managed and stored on the data server.

次に、制御部404について説明する。   Next, the control unit 404 will be described.

制御部404は、撮像部401内のレンズ41および撮像素子駆動回路43、映像信号処理部402内の第1加算器44、第2加算器45およびスイッチ46、並びに記録処理部403内のエンコーダ47、変調回路48および記録装置49等に対して制御信号を伝送し、これらの制御をおこなう機能を備える。制御部404は、例えばプログラムを実行可能なマイコン等により構成することができる。   The control unit 404 includes a lens 41 and an image sensor driving circuit 43 in the imaging unit 401, a first adder 44, a second adder 45 and a switch 46 in the video signal processing unit 402, and an encoder 47 in the recording processing unit 403. In addition, it has a function of transmitting control signals to the modulation circuit 48 and the recording device 49, etc., and performing these controls. The control unit 404 can be configured by, for example, a microcomputer that can execute a program.

なお、本実施形態における制御部404および映像信号処理部402は、本発明の「映像信号処理装置」を構成する。   The control unit 404 and the video signal processing unit 402 in the present embodiment constitute a “video signal processing device” of the present invention.

次に、図2に示すタイミング図を用いて、本実施形態によるフリッカ除去の原理を説明する。   Next, the principle of flicker removal according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

図2(a)は、系統から供給される商用電源の波形(50Hz)を示し、図2(b)は、この商用電源から電力を供給して点灯させた蛍光灯の輝度の時間変化を示す。蛍光灯の輝度波形は図2(b)から分かるように、商用電源周波数の倍の周波数である100Hz周期で変動する波形となる。   FIG. 2A shows a waveform (50 Hz) of a commercial power source supplied from the system, and FIG. 2B shows a time change of the luminance of a fluorescent lamp that is turned on by supplying power from the commercial power source. . As can be seen from FIG. 2B, the luminance waveform of the fluorescent lamp is a waveform that fluctuates at a cycle of 100 Hz, which is a frequency twice the commercial power supply frequency.

図2(c)は、撮像素子42が、600フレーム/秒のフレームレートで出力する映像信号における輝度信号の時間変化を示す。図2(b)に示す蛍光灯の輝度の時間変化に対応して映像信号の輝度信号が変化していることが分かる。加算器44,45は、この600フレーム/秒で出力される連続する6フレームの映像信号の加算をそれぞれおこなう。そして、第1加算器44および第2加算器45は交互に用いられる。まず、第1加算器44は、図2(c)における最初の6フレームの映像信号の加算をおこなう。そして、加算後の映像信号を少なくとも1/120秒間スイッチ46へと出力する。制御部404は、第1加算器44が加算後の映像信号を出力すると同時にスイッチ46を切り替え、第1加算器44の映像信号出力が記録処理部403に伝送されるように制御をおこなう。   FIG. 2C shows a temporal change of the luminance signal in the video signal output by the image sensor 42 at a frame rate of 600 frames / second. It can be seen that the luminance signal of the video signal changes corresponding to the temporal change of the luminance of the fluorescent lamp shown in FIG. The adders 44 and 45 respectively add the continuous 6 frames of video signals output at 600 frames / second. The first adder 44 and the second adder 45 are used alternately. First, the first adder 44 adds the video signals of the first six frames in FIG. Then, the added video signal is output to the switch 46 for at least 1/120 second. The controller 404 switches the switch 46 at the same time that the first adder 44 outputs the added video signal, and performs control so that the video signal output of the first adder 44 is transmitted to the recording processing unit 403.

第1加算器44が6フレーム目の加算をおこなう時、第2加算器45は、当該フレームを1フレーム目として連続する6フレームの加算を開始する。すなわち、第1加算器44および第2加算器45は、1フレームのみをオーバーラップさせながらそれぞれ連続する6フレームの加算をおこなう。   When the first adder 44 adds the sixth frame, the second adder 45 starts adding six consecutive frames with the frame as the first frame. That is, the first adder 44 and the second adder 45 add 6 consecutive frames while overlapping only one frame.

第2加算器45は、図2(c)における6フレーム目から、連続する6フレームの映像信号の加算をおこなう。そして、加算後の映像信号を少なくとも1/120秒間スイッチ46へと出力する。制御部404は、第2加算器45が加算後の映像信号を出力すると同時にスイッチ46を切り替え、第2加算器45の映像信号出力が記録処理部403に伝送されるように制御をおこなう。なお、第1加算器44および第2加算器45は、これまでの説明から分かるように加算対象のフレームが5フレーム分、すなわち1/600×5=1/120秒だけずれている。従って、加算器44,45がそれぞれ加算後の映像信号を出力するタイミングも1/120秒だけずれる。そのため、制御部404は、1/120秒ごとにスイッチ46の切り替え制御をおこない、第1加算器44からの映像信号と、第2加算器45からの映像信号とを交互に記録処理部403へと伝送する。   The second adder 45 performs addition of video signals of six consecutive frames from the sixth frame in FIG. Then, the added video signal is output to the switch 46 for at least 1/120 second. The control unit 404 switches the switch 46 at the same time as the second adder 45 outputs the added video signal, and controls the video signal output of the second adder 45 to be transmitted to the recording processing unit 403. As can be seen from the above description, the first adder 44 and the second adder 45 are shifted by 5 frames, that is, 1/600 × 5 = 1/120 seconds. Accordingly, the timing at which the adders 44 and 45 output the added video signal is also shifted by 1/120 seconds. Therefore, the control unit 404 performs switching control of the switch 46 every 1/120 second, and alternately outputs the video signal from the first adder 44 and the video signal from the second adder 45 to the recording processing unit 403. And transmit.

このように、第1加算器44および第2加算器45から1/120秒ごとに映像信号が出力されることにより、映像信号処理部402は、120フレーム/秒の映像信号を生成する。ところで、この生成された各フレームの信号は、撮像素子42が出力する600フレーム/秒の映像信号の連続する6フレーム分、すなわち1/100秒間に検知した被写体光から生成されている。この1/100秒間は、照明光である蛍光灯の輝度の変動周期に等しいため、映像信号処理部402が出力する120フレーム/秒の映像信号は、蛍光灯の輝度変動の影響を受けない。図2(d)は、映像信号処理部402が出力する映像信号における輝度信号の大きさの時間変化を示しており、フリッカは発生しない。   As described above, the video signal is output from the first adder 44 and the second adder 45 every 1/120 second, whereby the video signal processing unit 402 generates a video signal of 120 frames / second. By the way, the generated signal of each frame is generated from subject light detected for 6 consecutive frames of the video signal of 600 frames / second output from the image sensor 42, that is, 1/100 second. Since this 1/100 second is equal to the luminance fluctuation cycle of the fluorescent lamp, which is the illumination light, the 120 frame / second video signal output from the video signal processing unit 402 is not affected by the luminance fluctuation of the fluorescent lamp. FIG. 2D shows a temporal change in the magnitude of the luminance signal in the video signal output from the video signal processing unit 402, and flicker does not occur.

なお、先述のように、映像信号処理部402は、図2(c)に示す撮像素子42からの連続する6フレームの映像信号を加算することにより、120フレーム/秒の映像信号の1フレームを生成するように構成されている。その対応関係を示すために、図2(c)における連続した6フレームが出力されている時に、図2(d)において加算後の映像信号が出力されるように記載している。しかし、図2(d)の映像信号は、図2(c)における6フレーム目が出力されたときに初めて確定する。従って、図2(d)の映像信号の出力は、実際には図2(c)における6フレーム目が出力された後におこなわれる。   As described above, the video signal processing unit 402 adds one frame of a 120-frame / second video signal by adding the continuous 6-frame video signal from the image sensor 42 shown in FIG. Configured to generate. In order to show the correspondence, it is described that the video signal after addition is output in FIG. 2D when 6 consecutive frames in FIG. 2C are output. However, the video signal in FIG. 2D is determined only when the sixth frame in FIG. 2C is output. Accordingly, the output of the video signal in FIG. 2D is actually performed after the sixth frame in FIG. 2C is output.

図3は、図2に示すタイミングで映像信号を処理する場合における、ビデオカメラ装置400内の各映像信号の流れを模式的に示す。図3において、撮像素子42から供給された600フレーム/秒の信号におけるフレーム(1)乃至(11)のうち、フレーム(1)乃至(6)が第1加算器44において加算され、フレーム(6)乃至(11)が第2加算器45において加算される。加算器44,45において加算された各映像信号は、スイッチ46により切り替えられることにより120フレーム/秒の映像信号となり、記録処理部403に伝送される。   FIG. 3 schematically shows the flow of each video signal in the video camera device 400 when the video signal is processed at the timing shown in FIG. In FIG. 3, frames (1) to (6) out of frames (1) to (11) in a signal of 600 frames / second supplied from the image sensor 42 are added by the first adder 44 to obtain a frame (6 ) To (11) are added by the second adder 45. Each video signal added in the adders 44 and 45 is switched by the switch 46 to become a video signal of 120 frames / second, and is transmitted to the recording processing unit 403.

なお、本実施形態においては、照明光の輝度の変動周波数が100Hzである場合について説明したが、この形態には限定されない。例えば、第1加算器44および第2加算器45において連続する5フレームをそれぞれ加算して出力するように構成することにより、120Hzの輝度の変動周波数に対応することができる。   In addition, although this embodiment demonstrated the case where the fluctuation frequency of the brightness | luminance of illumination light was 100 Hz, it is not limited to this form. For example, by configuring the first adder 44 and the second adder 45 to add and output consecutive five frames, it is possible to cope with a luminance fluctuation frequency of 120 Hz.

また、本実施形態においては、フレームレートが120フレーム/秒である場合について説明したが、この形態に限定されない。例えば、第1加算器44および第2加算器45において、加算対象のフレームが4フレーム分、すなわち1/600×4=1/150秒だけずれるように構成し、スイッチ46を1/150秒ごとに切り替えることにより、150フレーム/秒の映像信号を生成することができる。   In the present embodiment, the case where the frame rate is 120 frames / second has been described. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the first adder 44 and the second adder 45 are configured such that the frames to be added are shifted by 4 frames, that is, 1/600 × 4 = 1/150 seconds, and the switch 46 is changed every 1/150 seconds. By switching to, a video signal of 150 frames / second can be generated.

また、本実施形態においては、照明光の変動周期がフレーム周期よりも長い場合について説明したが、照明光の変動周期の方が短い場合にも適用することができる。   In the present embodiment, the case where the fluctuation period of the illumination light is longer than the frame period has been described, but the present invention can also be applied to a case where the fluctuation period of the illumination light is shorter.

以上のように、本実施形態によれば、撮像素子42から出力される600フレーム/秒の映像信号の連続する6フレームを加算して1フレームの映像信号とするように構成したので、100Hzの周波数で変動する照明光のもとでの撮影をおこなっても、フリッカの発生を抑えることができる。また、撮像素子を1つしか用いないため、低価格の装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the continuous 6 frames of the video signal of 600 frames / second output from the image sensor 42 are added to form a video signal of 1 frame, Flickering can be suppressed even when shooting is performed under illumination light that fluctuates with frequency. In addition, since only one image sensor is used, a low-cost device can be provided.

また、本実施形態によれば、映像信号処理部402が出力する映像信号のフレームレートを120フレーム/秒としたので、スーパーハイビジョンに対応した映像信号におけるフリッカの発生を抑えることができる。   Further, according to the present embodiment, since the frame rate of the video signal output from the video signal processing unit 402 is 120 frames / second, the occurrence of flicker in the video signal compatible with Super Hi-Vision can be suppressed.

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。   Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each component, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and multiple components, steps, etc. can be combined or divided into one It is. Further, although the present invention has been described mainly with respect to the apparatus, the present invention can also be realized as a method, a program executed by a processor included in the apparatus, or a storage medium storing the program, and is within the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.

41 レンズ
42 撮像素子
43 撮像素子駆動回路
44 第1加算器
45 第2加算器
46 スイッチ
47 エンコーダ
48 変調回路
49 記録装置
400 ビデオカメラ装置
401 撮像部
402 映像信号処理部
403 記録処理部
404 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 Lens 42 Image pick-up element 43 Image pick-up element drive circuit 44 1st adder 45 2nd adder 46 Switch 47 Encoder 48 Modulation circuit 49 Recording device 400 Video camera apparatus 401 Image pick-up part 402 Video signal processing part 403 Recording processing part 404 Control part

Claims (4)

ビデオカメラ装置であって、
前記ビデオカメラ装置が出力する最終映像信号のフレームレートと、被写体を照らす照明の輝度の変動周波数との最小公倍数となるフレームレートで映像信号を生成する撮像部と、
前記照明の輝度の変動周期に等しい時間にわたって前記撮像部が生成する映像信号を、フレーム単位で加算する加算部を有する信号処理部と
を備え、
前記信号処理部は、前記加算部により前記変動周期に等しい時間にわたって加算された映像信号を1フレームの映像信号として、前記最終映像信号を出力することを特徴とするビデオカメラ装置。
A video camera device,
An imaging unit that generates a video signal at a frame rate that is a least common multiple of a frame rate of a final video signal output by the video camera device and a luminance variation frequency of illumination that illuminates a subject;
A signal processing unit having an addition unit that adds a video signal generated by the imaging unit over a time equal to a fluctuation cycle of the luminance of the illumination in units of frames;
The video processing apparatus, wherein the signal processing unit outputs the final video signal by using the video signal added by the adding unit over a time equal to the fluctuation period as a video signal of one frame.
前記加算部は、第1加算器と、第2加算器とを備え、
前記第2加算器は、前記第1加算器よりも、前記最終映像信号のフレーム周期に相当する時間だけ遅れたフレームから前記加算を開始し、
前記第1加算器および前記第2加算器は、それぞれ前記変動周期に等しい時間にわたって前記撮像部が出力する映像信号をフレーム単位で加算をおこない、
前記信号処理部は、前記第1加算器による加算後の映像信号と、前記第2加算器による加算後の映像信号とを、前記最終映像信号のフレーム周期で交互に出力する、請求項1に記載のビデオカメラ装置。
The adding unit includes a first adder and a second adder,
The second adder starts the addition from a frame delayed by a time corresponding to a frame period of the final video signal from the first adder;
The first adder and the second adder each add a video signal output by the imaging unit over a time equal to the fluctuation period in units of frames,
The signal processing unit alternately outputs the video signal after addition by the first adder and the video signal after addition by the second adder in a frame cycle of the final video signal. The video camera device described.
映像信号の処理方法であって、
前記処理方法により生成された最終映像信号のフレームレートと、被写体を照らす照明の輝度の変動周波数との最小公倍数となるフレームレートで映像信号を出力する撮像ステップと、
前記照明の輝度の変動周期に等しい時間にわたって、前記撮像ステップにより生成された映像信号をフレーム単位で加算する加算ステップと
前記加算ステップにより前記変動周期に等しい時間にわたって加算された映像信号を1フレームの映像信号として、前記最終映像信号を出力する映像出力ステップと
を含むことを特徴とする映像信号の処理方法。
A method of processing a video signal,
An imaging step of outputting the video signal at a frame rate that is the least common multiple of the frame rate of the final video signal generated by the processing method and the luminance variation frequency of the illumination that illuminates the subject;
An addition step of adding the video signal generated by the imaging step in units of frames over a time equal to the fluctuation cycle of the luminance of the illumination; and a video signal added over a time equal to the fluctuation cycle by the addition step A video signal processing method comprising: a video output step of outputting the final video signal as a video signal.
映像信号処理装置であって、
前記映像信号処理装置が出力する最終映像信号のフレームレートと、被写体を照らす照明の輝度の変動周波数との最小公倍数となるフレームレートの映像信号を撮像部から受信する受信部と、
前記照明の輝度の変動周期に等しい時間にわたって、前記撮像部からの前記映像信号をフレーム単位で加算する加算部とを備え、
前記加算部により前記変動周期に等しい時間にわたって加算された映像信号を1フレームの映像信号として、前記最終映像信号を出力することを特徴とする映像信号処理装置。
A video signal processing apparatus,
A receiving unit that receives from the imaging unit a video signal having a frame rate that is a least common multiple of the frame rate of the final video signal output by the video signal processing device and the luminance variation frequency of the illumination that illuminates the subject;
An addition unit that adds the video signal from the imaging unit in units of frames over a time equal to the fluctuation cycle of the luminance of the illumination;
The video signal processing apparatus, wherein the final video signal is output by using the video signal added by the adder over a time equal to the fluctuation period as a video signal of one frame.
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