JP2016092486A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus.
従来、夜間・暗闇等で暗い領域と屋外照明等の明るい領域に被写体が存在している場合、撮像装置が低輝度側の被写体に露光度合いを合わせるためレンズ絞りを開放寄りに制御した場合、高輝度側の被写体の信号レベルが飽和し、白飛びした状態になる。 Conventionally, when a subject is present in a dark area such as at night or in the dark and in a bright area such as outdoor lighting, when the imaging device controls the lens aperture closer to the open side to adjust the exposure to the subject on the low brightness side, The signal level of the subject on the luminance side is saturated and the image is overexposed.
先行技術文献としては、例えば、特許文献1に、画像の階調を処理するとともに、その画像に対して他の視覚的効果を付与する処理も行うことにより、より多様な効果を画像に付与する発明が開示されている。
As a prior art document, for example,
本発明の目的は、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることにある。 An object of the present invention is to improve the visibility of a subject with a remarkable contrast difference.
本発明の撮像装置は、光量調整用絞りを有するレンズ部と、画像信号を出力する撮像部と、非線形処理を施さない画像信号から輪郭信号を生成するDTL用信号生成部と、画像信号から映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部とを備えることを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention includes a lens unit having a light amount adjusting diaphragm, an imaging unit that outputs an image signal, a DTL signal generation unit that generates a contour signal from an image signal that is not subjected to nonlinear processing, and a video image from the image signal. A video output signal generating unit that generates an output signal, a lens aperture control signal generating unit that generates a lens aperture control signal, and a superimposing unit that superimposes a contour signal on the video output signal.
また、本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、撮像部は電子増倍型撮像素子と電子増倍率制御手段を有し、電子増倍型撮像素子の電子増倍率制御手段の制御電圧に応じて輪郭強調信号を生成することを特徴とする。 The image pickup apparatus of the present invention is the above-described image pickup apparatus, wherein the image pickup unit includes an electron multiplication type image pickup device and an electron multiplication factor control unit, and controls the electron multiplication factor control unit of the electron multiplication type image pickup device. A contour emphasis signal is generated according to the voltage.
また、本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、レンズ絞り制御信号生成部は、低輝度被写体に合わせてレンズ絞り制御信号を生成することを特徴とする。 The imaging apparatus of the present invention is the above-described imaging apparatus, wherein the lens aperture control signal generation unit generates a lens aperture control signal in accordance with a low-luminance subject.
本発明によれば、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the visibility of a subject with a remarkable contrast difference.
以下、本発明の一実施形態の撮像装置について図面を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例である撮像装置を説明するためのブロック図である。
図1において、撮像装置31は、撮像部32と信号処理部33で構成されており、レンズ部30を装着することができる。
Hereinafter, an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the imaging device 31 includes an
撮像部32は、例えば、単板可視光素子のCCD(Charge Coupled Device;電荷結合素子)が用いられ、画像信号であるRAWデータが出力される。
信号処理部33は、輪郭信号を生成するDTL(Detail)用信号生成部34と、映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部35と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部109と、所定のフォーマットの出力信号に変換する映像信号出力部37と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部36で構成されている。
レンズ部30の光量調整用絞りは、レンズ絞り制御信号生成部36から出力されるレンズ絞り制御信号により制御される。
なお、DTL用信号生成部34は、撮像部32から出力された画像信号に対してγ補正、ニー、クリップ等の圧縮処理を施さない信号から輪郭信号を生成する。
For example, a single-plate visible light device CCD (Charge Coupled Device) is used as the
The signal processing unit 33 includes a DTL (Detail)
The light amount adjusting diaphragm of the
Note that the DTL
次に、信号処理部33の詳細な構成について図2を用いて説明する。
図2は本発明の一実施例である撮像装置の信号処理部を説明するための図である。
図2において、信号処理部33は、図1と同様に、輪郭信号を生成するDTL(Detail)用信号生成部34と、映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部35と、映像出力用信号に輪郭信号を重畳する重畳部109と、所定のフォーマットの出力信号に変換する映像信号出力部37と、レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部36で構成されている。
撮像部32から出力されたRAWデータは、DTL用信号生成部34のY(輝度)信号生成部101と、映像出力用信号生成部35の色分離補間部103に入力される。
Next, a detailed configuration of the signal processing unit 33 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining the signal processing unit of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 2, the signal processing unit 33 includes a DTL (Detail)
The RAW data output from the
DTL用信号生成部34において、Y信号生成部101は、入力されたRAW信号を分離し、時系列で補間するためのLPF(Low Pass Filter)部101aにより補色信号Mg(Magenta)、G(Green)、Cy(Cyan)、Ye(Yellow)を4系統生成し、該4系統の補色信号からY輝度信号を演算処理部101bで(式1)により生成する。
Y=m1*Mg+m2*G+m3*Cy+m4*Ye ・・・ (式1)
なお、mi(i=1、2、3、4)はY=2*R+3*G+2*Bに相当する係数であり、Mg=B(Blue)+R(Red)、Cy=G+B、Ye=R+Gである。
Y信号生成部101ではγ補正処理及び、ニークリップ処理等の圧縮処理は一切行わない、すなわち、非線形処理を施さない状態でY信号を生成する。
HPF(High Pass Filter)部102は、Y信号生成部101から出力されたDTL生成用Y信号を時間軸微分して輪郭信号(以下、DTL信号と称する)を生成する。
In the DTL
Y = m1 * Mg + m2 * G + m3 * Cy + m4 * Ye (Formula 1)
Note that mi (i = 1, 2, 3, 4) is a coefficient corresponding to Y = 2 * R + 3 * G + 2 * B, and Mg = B (Blue) + R (Red), Cy = G + B, Ye = R + G. is there.
The Y
An HPF (High Pass Filter)
映像出力用信号生成部35において、色分離補間部103は、1系統のRAW信号データが原色のR、G、Bであれば3系統に分離し、補色のMg、G、Cy、Yeであれば4系統に分離し、R,G,Bに変換して、増幅部104と露光用Y信号生成部106に出力する。
In the video output signal generation unit 35, the color
露光用Y信号生成部106は色分離補間部103から出力された一方のR,G,B信号から露光制御用のY信号を生成し、ゲート部107は測光エリア内で積分された輝度データを1フレーム毎に検出し、CPU部108は所定の輝度値になるようにレンズ絞り制御信号をレンズ部30に出力する。
An exposure Y
色分離補間部103から出力されたもう一方のR,G,B信号は、増幅部104で所定レベルに増幅され、γ処理部110で非線形処理され、ニークリップ処理部111で高輝度領域の圧縮処理が行われてR’,G’,B’信号となり、色差マトリクス部105に入力される。
色差マトリクス部105は、R’,G’,B’信号から本線用輝度信号(Y信号(本線))と、色差信号R−Y、B−Yを生成し、R−Y、B−Yの色差信号からC(Chroma、クロマ)信号を生成する。
The other R, G, B signal output from the color
The color
重畳部109は、Y信号(本線)にDTL信号を重畳したY出力を蓄積・DNR(Digital Noise Reduction)部112に出力する。
The
映像信号出力部37において、Y出力とC信号は、蓄積・DNR部112でノイズ低減処理が行われ、コントラストを補正する暗部補正処理部115で階調補正処理が行われ、電子ズーム(デジタルズーム)処理部116で所定の画角に調整され、PI(Progressive scan to Interlaced scan)変換部119で60p(Progressive scan)を60i(Interlaced scan)に変換され、OSD(On the Screen Display)重畳部120で文字信号が重畳され、映像出力フォーマット変換部121で所定の映像出力フォーマットに変換すると共にTV同期信号生成部122により生成された同期信号を重畳して外部にYout,Coutとして出力される。
In the video
なお、DDR2(Double-Data-Rate2)メモリ部114とDDR(Double-Data-Rate)ドライバ部113は、蓄積・DNR部112の機能を補助するためのメモリおよびメモリ用ドライバである。
また、DDR2メモリ部118とDDRドライバ部117は、電子ズーム処理部116の機能を補助するためのメモリおよびメモリ用ドライバである。
A DDR2 (Double-Data-Rate2)
The
(実施例1)
次に、本発明の一実施例である撮像装置の動作について図3を用いて説明する。
図3は本発明の一実施例である撮像装置の動作を説明するための画面図である。
図3(A)は、例えば、夜間等に照明装置20で照明された範囲13内の高輝度領域の被写体(侵入者)14と、暗部の低輝度領域の被写体(侵入者)12を撮像装置31で撮影した本線映像(Y信号)のみ(DTL信号を重畳していない映像信号)の画像11を図示していない表示装置に表示した画面図であり、被写体14がある程度見えるが、被写体12が暗すぎて見えない状態を示している。
Example 1
Next, the operation of the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a screen diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
3A shows, for example, an imaging device that captures a subject (intruder) 14 in a high brightness area and a subject (intruder) 12 in a low brightness area in a dark area within a
図3(B)は、図3(A)の状態において、レンズ部30に対してBLC(Back Light Control、逆光補正制御)露光制御した状態を示している。
図3(B)の画像15は、BLC露光制御により、被写体16がある程度見えるようになったが、被写体17が白く飽和して見えない状態を示している。
FIG. 3B shows a state in which BLC (Back Light Control, backlight correction control) exposure control is performed on the
The
図3(C)は、図3(A)の状態において、重畳部109でY(本線)信号に輪郭信号(DTL信号)を重畳した状態を示している。
図3(C)の画像11は、被写体14がある程度見えるが、被写体12が暗すぎて見えない状態を示している。
FIG. 3C illustrates a state in which a contour signal (DTL signal) is superimposed on a Y (main line) signal by the
The image 11 in FIG. 3C shows a state in which the
図3(D)は、図3(C)の状態において、レンズ部30に対してBLC露光制御した状態を示している。
図3(D)の画像18は、被写体16がある程度見えるようになったが、被写体19が白く飽和して見えない状態であることは変わらないが輪郭信号が重畳されているため、視認することが可能となる。
FIG. 3D shows a state in which BLC exposure control is performed on the
The
(実施例2)
次に、撮像部に電子増倍型撮像素子を使用した場合の一実施例について図4を用いて説明する。
図4は本発明の一実施例である撮像装置の映像信号特性を説明するための図である。
図4において、横軸は電子増倍型撮像素子に入力する電子増倍率制御電圧であり、縦軸は電子増倍型撮像素子の映像出力レベルである。
縦軸は、レベル順に、定格出力レベル41、ニーポイント42、映像クリップレベル43である。
45は、γ・ニー補正ON(クリップ処理あり)の本線輝度信号値のクリップレベルである。
46は、γ・ニー補正OFF(クリップ処理なし)のDTL信号生成用輝度信号の最大値である。
(Example 2)
Next, an embodiment in which an electron multiplier type imaging device is used for the imaging unit will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the video signal characteristics of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the horizontal axis represents the electron multiplication control voltage input to the electron multiplication type image pickup device, and the vertical axis represents the video output level of the electron multiplication type image pickup device.
The vertical axis represents the rated output level 41, the knee point 42, and the video clip level 43 in order of level.
Reference numeral 45 denotes a clip level of a main line luminance signal value with γ · knee correction ON (with clip processing).
Reference numeral 46 denotes the maximum value of the luminance signal for DTL signal generation when γ · knee correction is OFF (no clipping process).
本線輝度信号48は信号レベルが圧縮およびクリップされることで映像クリップレベル43より高くならないことに対し、DTL信号生成用輝度信号47はクリップされない(非圧縮)ため、高輝度領域では本線輝度信号48とDTL信号生成用輝度信号47のレベル差が顕著となる。
特に、定格レベルから輝度信号上限をクリップするレベルの範囲内に急激に電子増倍率が増加する範囲44が存在するとき、圧縮と非圧縮のレベル差が広がり、本線輝度信号が飽和した状態で本発明によるDTL成分信号が際立つ度合いが顕著になる。
The main
In particular, when there is a range 44 in which the electronic multiplication factor suddenly increases within the range of clipping the luminance signal upper limit from the rated level, the level difference between compression and non-compression widens and the main luminance signal is saturated. The degree to which the DTL component signal according to the invention stands out becomes significant.
次に、DTL信号生成用輝度信号値とDTL信号値の関係について、図5を用いて説明する。
図5は、DTL信号生成用輝度信号値とDTL信号値の相関関係を示す図である。
図4に示すように、電子増倍型撮像素子の映像信号は非線形であり、所定の電子増倍率制御電圧以上になると急激に映像信号レベルが増加する(増加率が上昇)特性を有する。
特に、図4に示すような映像信号レベルが急激に増加する範囲(印加する入力電圧を上げた際の入力電圧に対する信号レベル変化率及びその上昇分が共に正である区域)44が定格レベル以上であるとき、図3に示すように、本線映像用のY信号はγ処理部110及び、ニー圧縮・クリップ処理部111を経たRGB信号(R’、G’、B’)を色差マトリクス部105で演算処理により生成しているため、本線映像用のY信号レベルはγ処理部110及び、ニークリップ処理部111でニーポイントからクリップレベルまでの範囲内に圧縮されてしまう。
Next, the relationship between the DTL signal generation luminance signal value and the DTL signal value will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a correlation between a DTL signal generation luminance signal value and a DTL signal value.
As shown in FIG. 4, the video signal of the electron multiplying image pickup device is non-linear and has a characteristic that the video signal level rapidly increases (increase in the rate of increase) when the voltage exceeds a predetermined electron multiplication control voltage.
Particularly, the range in which the video signal level rapidly increases as shown in FIG. 4 (the area where the rate of change in the signal level with respect to the input voltage when the applied input voltage is raised and the amount of the increase is positive) 44 is above the rated level. 3, the Y signal for the main line image is the RGB signal (R ′, G ′, B ′) that has passed through the
従って、図5に示すようにDTL信号成分と生成元となるY信号の信号値の相関関係は線形であるため、本線映像用のY信号からDTL信号を生成するとDTL信号自体も圧縮されてしまい、白飛びした領域に存在する被写体の輪郭成分の視認性が低下する。これに対し、Y信号生成部101により生成したY信号からDTL信号を生成するとDTL信号自体も圧縮されないため、飽和して見えない被写体でも重畳された輪郭信号により視認が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 5, since the correlation between the DTL signal component and the signal value of the Y signal that is the generation source is linear, if the DTL signal is generated from the Y signal for main video, the DTL signal itself is also compressed. Further, the visibility of the contour component of the subject existing in the overexposed region is lowered. On the other hand, if a DTL signal is generated from the Y signal generated by the Y
発明の一実施例である撮像装置は、上述より、夜間・暗闇等の低輝度領域と逆光となる照明及照明が照射された高輝度領域が混在する撮像領域において、露光制御により白飛びしたことにより困難になっていた被写体(侵入者)等の検出が容易になる。 As described above, the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention has blown out due to exposure control in an imaging area in which a low brightness area such as nighttime and darkness and a high brightness area irradiated with backlight and illumination are mixed. This makes it easier to detect subjects (intruders) that have become difficult.
上述の一実施例では、単板撮像素子を用いた場合について説明したが、撮像素子を3枚あるいは4枚以上を用いた撮像装置にも適用できる。 In the above-described embodiment, the case where a single-plate image sensor is used has been described. However, the present invention can also be applied to an image pickup apparatus using three or four or more image sensors.
本発明の実施形態である撮像装置は、コントラストの差が顕著な被写体の視認性を高めることができる。 The imaging apparatus according to the embodiment of the present invention can improve the visibility of a subject with a significant contrast difference.
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。 Although the present invention has been described in detail above, it is needless to say that the present invention is not limited to the imaging apparatus described here, and can be widely applied to imaging apparatuses other than those described above.
11:撮像領域、12:人物(被写体)、13:高輝度領域、14:人物(被写体)、15:撮像領域、16:人物(被写体)、17:人物(被写体)、18:撮像領域、19:人物(被写体)の輪郭信号、20:照明装置、101:Y信号生成部、101a:LPF部、101b:演算処理部、102:HPF分、103:色分離補間処理部、104:増幅部、105:色差マトリクス部、106:露光用Y信号生成部、107:ゲート部、108:CPU部、109:重畳部、110:γ補正部、111:ニークリップ処理部、112:蓄積・DNR処理部、113:DDRドライバ部、114:DDR2メモリ部、115:暗部補正処理部、116:電子ズーム処理部、117:DDRドライバ部、118:DDR2メモリ部、119:PI変換部、120:OSD重畳部、121:フォーマット変換部、122:TV同期信号生成部、30:レンズ部、31:撮像装置、32:撮像部、33:信号処理部、34:DTL用信号生成部、35:映像出力用信号生成部、36:レンズ絞り制御信号生成部、37:映像信号出力部、41:定格出力レベル、42:ニーポイント、43:映像クリップレベル、44:電圧範囲、45:γ・ニー補正ON、46:γ・ニー補正OFF、47:DTL信号生成用輝度信号、48:本線輝度信号。 11: Imaging region, 12: Person (subject), 13: High brightness region, 14: Person (subject), 15: Imaging region, 16: Person (subject), 17: Person (subject), 18: Imaging region, 19 : Contour signal of person (subject), 20: lighting device, 101: Y signal generation unit, 101a: LPF unit, 101b: arithmetic processing unit, 102: for HPF, 103: color separation interpolation processing unit, 104: amplification unit, 105: Color difference matrix unit, 106: Y signal generation unit for exposure, 107: Gate unit, 108: CPU unit, 109: Superimposition unit, 110: Gamma correction unit, 111: Knee clip processing unit, 112: Accumulation / DNR processing unit 113: DDR driver unit, 114: DDR2 memory unit, 115: dark part correction processing unit, 116: electronic zoom processing unit, 117: DDR driver unit, 118: DDR2 memory unit, 119: I conversion unit, 120: OSD superimposition unit, 121: format conversion unit, 122: TV synchronization signal generation unit, 30: lens unit, 31: imaging device, 32: imaging unit, 33: signal processing unit, 34: DTL signal Generator: 35: video output signal generator, 36: lens aperture control signal generator, 37: video signal output unit, 41: rated output level, 42: knee point, 43: video clip level, 44: voltage range, 45: γ · knee correction ON, 46: γ · knee correction OFF, 47: DTL signal generation luminance signal, 48: main line luminance signal.
Claims (3)
画像信号を出力する撮像部と、
非線形処理を施さない画像信号から輪郭信号を生成するDTL用信号生成部と、
画像信号から映像出力用信号を生成する映像出力用信号生成部と、
レンズ絞り制御信号を生成するレンズ絞り制御信号生成部と、
前記映像出力用信号に前記輪郭信号を重畳する重畳部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 A lens unit having a diaphragm for adjusting the amount of light;
An imaging unit that outputs an image signal;
A DTL signal generation unit that generates a contour signal from an image signal that is not subjected to nonlinear processing;
A video output signal generator for generating a video output signal from the image signal;
A lens aperture control signal generator for generating a lens aperture control signal;
A superimposing unit that superimposes the contour signal on the video output signal;
An imaging apparatus comprising:
前記撮像部は電子増倍型撮像素子と電子増倍率制御手段を有し、
前記電子増倍型撮像素子の前記電子増倍率制御手段の制御電圧に応じて輪郭信号を生成することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The imaging unit has an electron multiplication type imaging device and an electron multiplication factor control means,
An image pickup apparatus that generates a contour signal according to a control voltage of the electron multiplying factor control means of the electron multiplying image pickup element.
前記レンズ絞り制御信号生成部は、低輝度被写体に合わせてレンズ絞り制御信号を生成することを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 1 or 2,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the lens aperture control signal generation unit generates a lens aperture control signal in accordance with a low-luminance subject.
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