JP2661038B2 - シェーディング補正装置 - Google Patents

シェーディング補正装置

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JP2661038B2
JP2661038B2 JP62129330A JP12933087A JP2661038B2 JP 2661038 B2 JP2661038 B2 JP 2661038B2 JP 62129330 A JP62129330 A JP 62129330A JP 12933087 A JP12933087 A JP 12933087A JP 2661038 B2 JP2661038 B2 JP 2661038B2
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signal
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秀夫 豊田
彰治 西川
充哉 谷口
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は映像信号中に含まれるシェーディングを補正
するシェーディング補正装置に関するものである。 従来の技術 シェーディング補正装置はテレビジョンカメラに利用
されることが多く、例えば第8図のブロック図で示すよ
うな従来技術がある。 同図において、1は被写体の光学情報を撮像素子の撮
像面上に結像させる光学レンズ、2は前記被写体の光学
情報を電気信号に変換する撮像素子、3は前記撮像素子
2の出力信号を増幅する前置増幅器、4は同期信号,ブ
ランキング信号等を発生する同期信号発生器、5は撮像
素子2を駆動する撮像素子駆動回路、6は前置増幅器3
の出力信号とシェーディング補正信号とを乗算する掛算
器、7は掛算器6の出力信号にガンマ処理、ブランキン
グ処理等をして標準テレビジョン信号にするプロセス回
路、18は水平走査方向にパラボラ信号を発生するHパラ
ボラ信号発生器、19は水平走査方向に鋸歯状波信号を発
生するH鋸歯状波信号発生器、20は垂直走査方向にパラ
ボラ信号を発生するVパラボラ信号発生器、21は垂直走
査方向に鋸歯状波信号を発生するV鋸歯状波信号発生
器、22,23,24,25はそれぞれHパラボラ信号発生器18、
H鋸歯状波信号発生器19、Vパラボラ信号発生器20、V
鋸歯状波信号発生器21の出力信号のレベルを調節する可
変抵抗器、26は可変抵抗器22と23の信号を加算し、水平
走査方向のシェーディング補正信号をつくる加算器、27
は可変抵抗器24と25の信号を加算し、垂直走査方向のシ
ェーディング補正信号をつくる加算器、28は加算器26と
27の信号を加算して水平、垂直走査方向共に作用するシ
ェーディング補正信号をつくる加算器である。 シェーディング補正回路は、掛算器6、Hパラボラ信
号発生器18、H鋸歯状波信号発生器19、Vパラボラ信号
発生器20、V鋸歯状波信号発生器21、可変抵抗器22,23,
24,25、加算器26,27,28によって構成されている。 以上のように構成された従来のシェーディング補正装
置の動作を第9図を用いて説明する。 一般に、撮像素子2で出力される電気信号のレベル
は、被写体の輝度レベル比例する。従って、均一照明下
で均一な反射率をもつ被写体、例えば白い紙を撮像する
と、電気信号は第9図(1)で点線で示すようなブラン
キング期間を除いてほぼ一定のレベルになるはずであ
る。ところが実際には、光学レンズ1には周辺にケラレ
と言われる光量の低下があり、また撮像素子2も画面の
場所によって同一照度が入射しても出力される信号が変
化する傾向があり、得られる電気信号は第9図(1)実
線で示すような波形となる。これがシェーディングであ
る。これではもとの被写体の状態をテレビ画面上で忠実
に再現できないので、これを補正するシェーディング補
正が必要となる。 シェーディングは、画面の周辺ほど多くなる傾向があ
るから、水平走査方向のシェーディングは、Hパラボラ
信号発生器18で出力される(2)に示すようなパラボラ
信号と、H鋸歯状波信号発生器19の(3)に示すような
鋸歯状波信号のレベルを、可変抵抗器22,23で適当なレ
ベルに調節して加算器26で加算し、これをシェーディン
グ補正信号として掛算器6で映像信号と乗算することに
よって、(4)に示すようにほぼ補正できる。垂直方向
のシェーディングも同様にVパラボラ信号発生器20、V
鋸歯状波信号発生器21の信号によって、ほぼ補正でき
る。 しかしながら、実際のシェーディングは第9図(1)
に示すような単純な形ではなく、水平方向のシェーディ
ングを補正するだけでもHパラボラ信号発生器18のパラ
ボラ信号と、H鋸歯状歯信号発生器19の鋸歯状歯信号で
は十分に補正できず、第9図(4)に示すように過補
正、補正不足によるうねりが発生する。補正に使用する
信号の種類を増やすことによって若干の改善をすること
は可能であるが、各信号レベルの調整が極端に難しくな
り、調整のバラツキやミスによる新たなうねりが発生す
る。このようなシェーディングは一般民生用のテレビジ
ョンカメラにおいては若干許容される面もあるが、放送
用においてはその仕様が厳しく、その補正は重要な問題
点となっていた。 次に、この問題点を解決する一手段としての別の従来
例を説明する。第4図はそのブロック図を示すものであ
る。 第4図において、8は前置増幅器3の出力信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換器、9は画面を第2図に
示すように水平走査方向、垂直走査方向に分割し、各分
割された領域内のA/D変換器8でディジタル化された信
号レベルの平均値を算出する分割・平均化回路、10は各
領域の信号レベルの平均値を記憶する記憶回路、11は記
憶した平均値のピーク値を検出するピーク検出回路、12
は前記検出したピーク値を保持する保持回路、13は前記
保持したピーク値を記憶回路10に記憶した各領域の平均
値で除す割算器、14は前記割算結果をアナログ信号に変
換しシェーディング補正信号とするD/A変換器、15は同
期信号発生器の信号のもとにタイミング信号を発生する
タイミング信号発生器である。 以上のように構成された従来例について、以下その動
作を説明する。 今、面照度が均一な被写体を撮像したにもかかわら
ず、レンズ1などの影響により前置増幅器3の出力信号
に例えば水平方向に第3図(1)に示すようなシェーデ
ィングを発生したとする。分割・平均化回路9はA/D変
換器8でディジタル化された前置増幅器3の出力信号
を、同図(2)に示すように水平方向に分割し、分割し
た領域信号の平均信号のディジタル値を出力する。これ
が保持回路10に記憶される。保持回路12は同図(3)に
示すようなピーク値検出回路11で検出した各領域の平均
値のピーク値のディジタル信号を保持する。この信号は
最もシェーディングの影響を受けていない信号となる。
この信号と記憶回路10で記憶した各領域の平均値との比
率を割算器13で算出し、算出結果をD/A変換器でアナロ
グ信号に変換してシェーディング補正信号とする。この
補正信号Xcompは、保持回路12で保持したピーク信号をX
peak、あるブロックの平均信号のXmeanとすると、Xcomp
=Xpeak/Xmeanとなり、同図(4)に示すような波形と
なり、基準における値を例えば1となるようにする。 このシェーディング補正信号と前置増幅器3の信号を
掛算器6で乗算すると、その出力Xo前置増幅器3の出力
信号をXsigとすると、 Xsig=Xpeak・(Xsig/Xmean)となる。 ところで、XmeanはXsigを分割した領域の平均値であ
るから、分割領域をある程度小さくすると、ほぼ同じレ
ベルの信号となり、Xsig/Xmean≒1となる。 従って、Xsig≒Xpeakとなり、シェーディングは第3
図(5)に示すようにほぼ補正される。分割する領域数
を多くすると補正精度は向上する。垂直走査方向にも同
様に動作する。 以上のような従来例によれば、均一な被写体を撮像し
てレンズ等で発生するシェーディングを含んだ信号の分
割された領域の平均値を記憶し、そのピーク値を検出・
保持することにより、簡単にシェーディング補正信号の
発生ができかつ高精度に補正ができる。また、レンズ等
が変わってシェーディングの状態が変化しても、再度均
一な被写体を撮像して記憶回路10の記憶内容を変更する
ことによって簡単に対応できる。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、以下に示すよう
なも問題点を有していた。 シェーディング補正信号は、各領域のピーク値に対す
る補正量であるため、直流成分を含んだ信号となる。直
流成分を含んだ信号を処理するアナログ回路は、温度変
化などに極めて弱くなる。放送用カメラは使用条件が厳
しく、その範囲内で安定して動作させるために、複雑な
回路構成となっていた。しかし、回路を複雑化すると信
頼性が低下するといった問題点を有していた。 問題点を解決するための手段 本発明は、画面を水平走査方向、垂直走査方向に分割
し、前記分割した領域内に含まれる映像信号レベルの代
表値を検出する手段と、前記代表値の全画面にわたる平
均値を求める手段と、前記代表値と前記平均値との相違
量を検出する手段と、前記検出した相違量と映像信号と
を演算処理して前記代表値がほぼ均一になるようにする
手段を備えたシェーディング補正装置を特長とするもの
である。 作用 本発明は前記構成により、映像信号の分割した領域内
の代表値と代表値の全画面にわたる平均値との相違量を
検出して各領域のシェーディング量を検出し、検出した
シェーディング量と映像信号を演算処理して前記シェー
ディングを補正する。 実施例 第1図は第1の発明の実施例のシェーディング補正装
置のブロック図である。第1図において、1は被写体の
光学情報を撮像素子の撮像面上に結像させる光学レン
ズ、2は前記被写体の光学情報を電気信号に変換する撮
像素子、3は前記撮像素子2の出力信号を増幅する前置
増幅器、4は同期信号,ブランキング信号等を発生する
同期信号発生器、5は撮像素子2を駆動する撮像素子駆
動回路、6は前置増幅器3の出力信号とシェーディング
補正信号とを乗算する掛算器、7は掛算器6の出力信号
にガンマ処理、ブランキング処理等をして標準テレビジ
ョン信号にするプロセス回路、8は前置増幅器3の出力
信号をディジタル信号に変換するA/D変換器、9は画面
を第2図に示すように水平走査方向、垂直走査方向に分
割し、各分割された領域内のA/D変換器8でディジタル
化された信号レベルの平均値を算出する分割・平均化回
路、10は各領域の信号レベルの平均値を記憶する記憶回
路、16は分割された領域の平均値の全画面にわたる平均
値を検出する平均値検出回路、12は前記検出した平均値
を保持する保持回路、13は前記保持した平均値を記憶回
路10に記憶した各領域の平均値で除す割算器、14は前記
割算結果をアナログ信号に変化しシェーディング補正信
号とするD/A変換器、15は同期信号発生器の信号をもと
にタイミング信号を発生するタイミング信号発生器であ
る。 前記のように構成された本実施例のシェーディング補
正装置について、以下その動作を説明する。 分割された領域の各平均値の平均値を平均値検出回路
16で検出し、その値と各領域の平均値とを比較してシェ
ーディング補正信号を作るため、第5図(4)に示すよ
うにシェーディング補正信号は例えば基準の値を中心に
両側に変化し、その平均値はほぼ零となる。従って、D/
A変換したアナログのシェーディング補正信号は交流成
分だけとなり、アナログ回路部分が簡単な構成で安定に
動作する。また、補正量の総和もほぼ零となるため、シ
ェーディング補正をしても、前置増幅器3からプロセス
回路7までのトータルゲインはほぼ一定となる。 以上のように本実施例によれば、アナログ回路部分を
簡単に構成でき且つ主たる信号処理部分のトータルゲイ
ンを変えることなくシェーディング補正を実施できる。 次に第2の発明の実施例のシェーディング補正装置に
ついて説明する。第6図はそのブロック図を示すもので
ある。同図において、構成は第1の発明の実施例とほぼ
同じであるが、平均値検出回路16、保持回路12、割算器
13がマイクロコンピュータ17のソフトウェアによって実
現されている。 前述のように構成された第2の発明のシェーディング
補正装置は、第1の発明の実施例と全く同じ動作をする
が、ハードウェアをソフトウェアで実現することによ
り、機器の大幅な小型化を実現する。また、ソフトウェ
アを変更することにより簡単に全分割領域の平均値以外
の値を基準値として、各分割領域の値との相違量を算出
しシェーディング補正信号を作ることができる。また、
マイクロコンピュータ17とD/A変換器14の間にメモリ等
で構成された記憶回路挿入し、補正信号を記憶させるこ
とにより、マイクロコンピュータの負担軽減ができ、普
段はこの部分のみしか必要としないので機器の小型化が
実現できる。 以上のように、本実施例によればマイクロコンピュー
タを使用することによりシステムの小型化や融通性向上
できる。 次に第3の発明の実施例のシェーディング補正信号に
ついて説明する。第7図はそのブロック図を示すもので
ある。同図は第2の発明の実施例とほぼ同じ構成である
が、掛算器6で信号のシェーディングを補正する位置
と、A/D変換器8でディジタル化する信号を取り出す位
置が逆になっている点が異なる。 以上のような構成の本実施例によれば、シェーディン
グ補正装置全体がクローズドループとなり、系全体の精
度・安定性が向上する。また、シェーディング補正信号
を作るのに演算時間のかかる割算を計算して一挙にする
のでなく、演算の簡単な各領域の平均値とその平均値の
全画面にわたる平均値との差を求め、これを初期のシェ
ーディング補正信号としてシェーディング補正したあ
と、再び各領域の平均値を求めこれと前記各領域の平均
値の全画面にわたる平均値との誤差から次の補正信号を
求めるような処理方式もできる。また、本実施例におい
ても第2の発明の実施例同様にマイクロコンピュータ17
のあとにシェーディング補正信号を記憶する記憶回路を
挿入することができる。 なお、各実施例はプロセス回路がアナログ処理のテレ
ビジョンカメラにおけるシェーディング補正装置につい
て述べたが、前置増幅器3以降の信号をディジタル化し
たシステムにおいても同様な効果が得られることは言う
までもなく、この場合、第1の実施例ではA/D変換器8
が不要になる。 また、分割・平均化回路で信号を分割してその平均値
を求めたが、他の代表値を求めるようなものでもよい。
また、各発明の実施例では、分割した領域の平均値の全
画面にわたる平均値を求めるようにしているが、必ずし
も全画面でなくても分割した領域に対して十分に広い領
域を求めるようにすれば、ほぼ同じ効果が得られる。さ
らに、本発明はテレビジョンカメラ以外においてもシェ
ーディングと同様な信号歪みを有するものに応用できる
ことは言うまでもない。 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、簡単且つ高精度
にシェーディングの補正をすることができ、その実用的
効果は大きい。
【図面の簡単な説明】 第1図は第1の発明におけるシェーディング補正装置の
実施例を示すブロック図、第2図及び第3図は従来例に
おけるシェーディング補正装置の動作説明図、第4図は
従来例におけるシェーディング補正装置のブロック図、
第5図は第1の発明におけるシェーディング補正装置の
動作の説明図、第6図は第2の発明におけるシェーディ
ング補正装置の実施例を示すブロック図、第7図は第3
の発明におけるシェーディング補正装置の実施例を示す
ブロック図、第8図は従来のシェーディング補正装置の
ブロック図、第9図は同従来例の動作説明図である。 1……レンズ、6……掛算器、9……分割・平均化回
路、10……記憶回路、11……ピーク値検出回路、12……
保持回路、13……割算回路、14……D/A変換器。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.画面を水平走査方向、垂直走査方向に分割し、前記
    分割した領域内に含まれる映像信号レベルの代表値を検
    出する手段と、前記代表値の全画面にわたる平均値を求
    める手段と、前記代表値と前記平均値との相違量を検出
    する手段と、前記検出した相違量と映像信号とを演算処
    理して前記代表値がほぼ均一になるようにする手段を備
    えたことを特徴とするシェーディング補正装置。 2.画面を水平走査方向、垂直走査方向に分割し、前記
    分割した領域内に含まれる映像信号レベルの代表値を検
    出する検出手段と、前記代表値の全画面にわたる平均値
    を求める手段と、前記代表値と前記平均値との相違量の
    検出するマイクロコンピュータと、前記検出した相違量
    と映像信号とを演算処理して前記代表値がほぼ均一にな
    るようにする手段を備えたことを特徴とするシェーディ
    ング補正装置。 3.画面を水平走査方向、垂直走査方向に分割し、前記
    分割した領域内に含まれる映像信号レベルの代表値を検
    出する手段と、前記代表値の全画面にわたる平均値を求
    める手段と、前記代表値と前記平均値との相違量を検出
    する手段と、前記検出した相違量と映像信号とを演算処
    理して前記代表値がほぼ均一になるようにする手段を備
    え、それらがクローズドループを形成していることを特
    徴とするシェーディング補正装置。
JP62129330A 1987-05-26 1987-05-26 シェーディング補正装置 Expired - Lifetime JP2661038B2 (ja)

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JPS63294076A JPS63294076A (ja) 1988-11-30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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