JP3658049B2 - 映像入力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像を入力して静止画を取り込み処理する映像入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の映像入力装置は高精細画像の静止画を扱うことが可能なほどカメラの解像度は高くない。現在のカメラの入力の有効画素は４０万画素程度であり、また、このカメラで映像された画像は、標準の映像信号（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなど）による出力が一般的である。
そのため、従来のカメラで高画質な静止画像を得るには、取込む画面全体を複数画面に分割して取込んだ後に、各分割画面を合成して高画質な静止画像にする手法を使用している。
【０００３】
以下に従来の映像入力装置について図１４を用いて構成及び動作を説明する。
１は人物や書画を撮像するカメラ部、２はカメラ部１の撮像範囲を移動させるための駆動部、３はカラ部１から入力された映像信号をあらゆる用途で使用するために映像データに変換する処理を行う映像入力処理部、４は映像入力処理部３からの映像データを記憶する映像メモリ部、５は映像を入力して処理し出力するまでのすべての制御を行う全体制御部、６は映像データを格納する蓄積部、７は操作部である。
【０００４】
次に、高画質映像入力をする場合について、撮像対象となる全画面領域を複数画面に分割し、分割された各画面を順次取込み、その取込んだ各画面を合成して高画質な静止画を得る動作を図１４を用いて説明する。
まず、全体制御部５からの指示により駆動部２を駆動し、カメラ部１からの映像領域を所定の位置に合わせる。次に、カメラ部１から入力された映像信号が映像入力処理部３で処理されて映像データとなる。この映像入力処理部３では、ＮＴＳＣやＰＡＬなどのコンポジット信号であれば、Ｙ信号（輝度信号）とＣ信号（色差信号）とにＹＣ分離し、更に、Ｃ信号をＣｒ、Ｃｂ信号の色差信号に分離して、Ｙ信号、Ｃｒ信号、Ｃｂ信号とし、その後、Ａ／Ｄ変換する。更に、色空間変換が必要であれば、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に色空間変換する処理が施され、また、フォーマット変換や解像度変換や拡大／縮小などが必要であれば、画素密度変換処理やそれに伴うフィルタ等による補間処理等が施される。このようにして映像処理された映像データを映像メモリ部４の指定された領域に記憶する。
【０００５】
上記動作を分割された画面毎に繰返し行うことにより、映像メモリ部４には映像対象である全画面領域の映像データが記憶される。
この各画面の画像データを張り合わせて合成することで一つの高画質な静止画データが得られ、その高画質静止画像データを全体制御部５が蓄積したい場合は蓄積部６へ転送し格納する。
【０００６】
図１５は上記動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ５１で最初に静止画入力か否かを調べ、静止画入力でない場合には、ステップＳ５２でカメラ部１から動画像入力を行い、ステップＳ５３でその入力した動画像を表示部へ転送し表示する。これをステップＳ５４で終了と判断されるまで行う。ステップＳ５１で静止画像入力の場合には、ステップＳ５５で取り込む静止画の解像度を設定する。
通常のカメラ撮像可能領域の撮像能力は、ＮＴＳＣの場合は水平７６８画素×垂直４９４ラインであり、ＰＡＬの場合は水平７５２画素×垂直５８２ラインである。この撮像能力を撮像対象物の寸法で割ったものが解像度となる。
ここで、解像度を向上させる方法として、その撮像対象物を分割して入力する方法があるのて、上述の撮像能力を越えるような高画質の静止画を入力するためにステップＳ５６で画面分割数を設定する。
【０００７】
次に、映像入力手順に入る。まず、ステップＳ５７でｍ＝０とした後、ステップＳ５８でｍ＝ｍ＋１とする。
次にステップＳ５９で上記画面分割数に合わせて、カメラ部１の駆動部２を可動し、最初の撮像領域位置に合わせる。
その後、ステップＳ６０でカメラ部１からその撮像領域の映像を入力し、映像入力処理部３で処理した後、ステップＳ６１でメモリ部４の指定領域に処理した映像を記憶する。このステップＳ５８〜Ｓ６１の処理は画面分割数分繰り返し行われ、各映像入力手順ごとに撮像領域とメモリ部４のメモリ空間を変更していく。そしてステップＳ６２でｍ＝ｎとなったとき、指定された全画面の分割入力が終了することで静止画入力を完了する。次にステップＳ６３で映像データ蓄積部６に転送され、蓄積される。その後、更に、静止画入力あるいは動画入力が必要な場合はステップＳ５１〜Ｓ６３の処理を継続し、ステップＳ６４で入力を終了すると判断した場合はすべての処理を終了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例によれば、高画質静止画像を取り込む場合は必ず全画面を高画質静止画像で取込む必要があった。そのため、全画面のうちの一部のみ高画質な画像が必要な場合、例えば、自然画像や細かい文字などにはめ込まれているような場合は、その部分以外は高画質な画像を必要としないので、その分の画像データは無駄になるという問題があった。
また、データ容量が多いと表示や転送や処理などに無駄な時間がかかるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は全画面の一部を高画質とする場合に、無駄な高画質データを取込む必要のない映像入力装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、カメラ部から映像入力して静止画像を取込む映像入力処理装置において、上記カメラ部から入力した画像を記憶する第１の記憶手段と、上記第１の記憶手段により記憶した画像データを蓄積する第１の蓄積手段と、高解像度画像の領域を指定する高解像領域指定手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域を示すグラフィックデータを上記第１の記憶手段により記憶された画像データと合成して表示する合成表示手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域情報に基づいて撮像領域を移動する撮像領域移動手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域情報に基づいて、撮像領域を変倍する撮像領域変倍手段と、上記撮像領域移動手段と撮像領域変倍手段により指定された画像データを蓄積する第２の蓄積手段と、上記第１の蓄積手段により蓄積された画像データと上記第２の蓄積手段で蓄積された画像データとを領域情報と共に管理する管理手段とを設けている。
【００１１】
また、上記の構成にさらに高解像度画像の解像度を指定する解像指定手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域が該解像度指定手段により指定された解像度で一括取込ができないときに、画面分割により取り込む画面分割取込手段とを設けるようにしてよい。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、映像を入力して静止画像を取り込んだ後に、表示画面を見ながらその取り込んだ静止画像のある領域を指定し、その指定した領域のみを高画質画像で取込むことが可能になる。
また、解像度を指定しておくようにすることにより、その解像度で自動的に取り込むことが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は第１の実施例を示すブロック図、図２は第２の実施例を示すブロック図である。第１の実施例は画面分割により高画質静止画像を得る場合であり、第２の実施例は後述する画素ずらしにより高画質静止画像を得る場合である。尚、図１、図２においては、図１４の従来例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、新たに追加された部分について説明する。
【００１４】
図１、図２において、１１はズーム機能により倍率を上げて撮像サイズを小さくすることで解像度を向上させる機能と、レンズを用いた光軸可変機能によりＣＣＤの各素子の撮像範囲より微小に光軸をずらすことで解像度を向上させる機能（本機能は、図１の第１の実施例ではなくてもよいが、図２の第２の実施例では必須である）を有するレンズ部、１２は全体制御部５からの指示によりレンズ部１１に対して倍率や光軸のズレ量を制御するレンズ制御部、１３は映像メモリ部４から出力された画像データとグラフィックメモリ部１４からのグラフィックデータとを合成するグラフィック合成部、１４は全体制御部５からのグラフィックデータを格納するグラフィックメモリ部、１５はグラフィック合成部１３からの映像信号をモニタに表示させるための信号に変換処理する映像出力処理部、１６はモニタである。
【００１５】
図１において、１７は映像入力処理部３で処理された画像データを映像合成メモリ部１８に記憶させる映像合成処理部である。
【００１６】
図２において、２０は後述する平行平板による画素ずらしされた色フィルタデータをカメラからの入力して、画素ずらしデータメモリ部２１に記憶させる画素ずらしデータ合成処理部、２２は画素ずらしデータメモリ部２１の色フィルタデータを画像データに変換処理する静止画像処理部である。
【００１７】
図３はカメラ部１の内部ブロックである。
２０１は絞りシャッタ、２０２は光学的ローパスフィルタ、２０３は同期信号発生部（図示せず）からの同期信号に同期して光電変換素子２０４を駆動するＣＣＤドライブ、２０４は撮像された対象物の光信号を受光して電気信号に変換して出力する光電変換素子、２０５は光電変換素子２０４から出力された信号を増幅する自動ゲインコントロール部（ＡＧＣ）、２０６は光電変換素子２０４からの信号により絞り量を測定するための絞り測光回路、２０７は絞り測光回路２０６により絞りシャッタを駆動して絞りを調整するアイリス駆動部、２０８は光軸を微小移動して画素ずらしを行う平行平板（ただし、画素ずらしによる画像データ取込みの場合には、この平行平板２０８は必要であるが、映像合成による画像データ取込みの場合には、平行平板板２０８はなくてもよい）、２０９は光電変換素子２０４から出力される信号の出力方法を制御するフレーム／フィールド読みだし制御部（画素ずらしによるデータ取込みのときのみフレーム読み出しをする）、２１０はローパスフィルタ２０２を抜き差しするためのローパスフィルタ駆動部（ただし、平行平板２０８を使用しない場合は、フィルタ２０２は付けたままとなる）、２１１は平行平板２０８の光軸ずらしを制御する平行平板駆動部（平行平板２０８を使用する際に必要）である。
【００１８】
このカメラ部１から撮像された光情報は電気信号に変換されて出力され、絞り調整やゲイン調整により、その出力レベルが適正な範囲に入るように自動調整される。またこのカメラ部１は、動画像と静止画像の各々に適した信号を出力可能に構成されており、要求に応じてモード切り替えが可能に構成されている。
【００１９】
次にカメラ部１の出力信号のモードについて、図５、図６を用いて説明する。
図５は光電変換素子２０４の素子上のフィルタ配列の図である。
この配列は補色市松配列と呼ばれ、Ｃｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロー）、Ｇ（グリーン）、Ｍｇ（マゼンダ）の各フィルタが、図のような配列で配置されている。（ただし、Ｇは補色ではなく原色である）
この配列の利点は、原色であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のフィルタを通して受光するよりも、補色であるＣｙ、Ｙｅ、Ｍｇのフィルタを通して受光するほうが、各補色に対して、原色が２色混合されて受光されるので、それだけ多くの情報が得られ感度が良くなることにある。
また、ＧとＭｇの配列は、ラインごとに交互に配列されており、更に、フィルタ配列の上下のフィルタ信号を加算して出力されるため、カメラ部から出力される信号は図６（ａ）のフィールド読みだしモードに示すように、奇数ラインはＣｙ＋Ｇ、Ｙｅ＋Ｍｇを繰り返し、偶数ラインはＣｙ＋Ｍｇ、Ｙｅ＋Ｇを繰り返す。
【００２０】
ここで、Ｙ信号とＣ信号は、下式により容易に得られるようにフィルタ特性が設定されている。
Ｙ＝｛Ｃｙ＋Ｇ）＋（Ｙｅ＋Ｍｇ）｝×１／２
Ｒ−Ｙ＝｛（Ｙｅ＋Ｍｇ）−（Ｃｙ＋Ｇ）｝
−（Ｂ−Ｙ）＝｛（Ｙｅ＋Ｇ）−（Ｃｙ＋Ｍｇ）｝
従って、映像入力処理部３では、上記のような加減算を行うことにより、Ｙ信号とＣ信号とが生成される。つまり、動画像処理あるいは画面を空間的に分割して静止画像処理する場合には、上記のようなフィールド読みだしのモードが使用される。
【００２１】
次に、静止画像モードの場合は、上記のモード以外に半画素ずらし、または、１画素分ずらして各フィルタごとに撮像することによって、解像度を向上させたり、光軸が同一のフィルタ情報（Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇｒ）が得られ色再現性の非常に優れた静止画像を生成するモードがある。
この場合は、フィールド読み出しモードとは異なり上下のフィルタイメージを加算せずにフィルタイメージのまま読み出すフレーム読み出しモードを使用する。このフレーム読み出しモードを、図６（ｂ）（ｃ）に示す。
（ｂ）については、フィルタ配列のそのままを順次読み出す順次読み出しである。
（ｃ）については、フィルタ配列の奇数列のみを最初に読み出し、偶数列のみを次に読み出すことによるフィルタ種別ごとの読み出しである。
このフレーム読み出しの場合には、フィールド読み出しとは信号内容が異なるため、その後の映像信号処理手順も異なる処理を行う必要がある。
【００２２】
図４は、映像入力処理部３の内部構成である。
３０１は水平ライン２ライン分の遅延回路で、カメラ部１からの信号に対して、遅延無し（０Ｈ）１ライン遅延（１Ｈ）２ライン遅延（２Ｈ）の信号を出力する。出力信号は図６と同じである。
３０２は遅延回路３０１からの出力信号の奇数番目と偶数番目とを加算することによりＹ信号を生成し、遅延回路３０１により生成した３ライン分の信号を利用して、水平／垂直のアパーチャ補正の処理を施す水平／垂直アパーチャ補正部、３０３は水平／垂直アパーチャ補正部３０２から出力されたＹ信号にガンマ補正処理を施すガンマ補正部、３０４は遅延回路３０１からの３ライン分の信号を利用して、各信号の奇数番目と偶数番目とを加減算することによりＹ信号、Ｃｒ（Ｒ−Ｙ）信号、Ｃｂ（Ｂ−Ｙ）信号を生成する同期検波部である。
【００２３】
３０５はＹＣｒＣｂ信号をＲＧＢ信号に色変換するマトリクス変換を施すＲＧＢマトリクス変換部、３０６は撮像時の光源の色温度の変化に対してＲＧＢの色再現性を一定に保つためにＲＧＢ信号を合成して得られる白レベルが基準となる白レベルとなるようにＲＧＢ信号に調整を施すホワイトバランス調整部、３０７はＲＧＢ信号にガンマ補正処理を施すガンマ補正処理部、３０８は、ＲＧＢ信号をＣｒ（Ｒ−Ｙ）信号とＣｂ（Ｂ−Ｙ）信号とに色変換する色差マトリクス変換部である。
この映像入力処理部３は、カメラ部１から受信した光情報の電気信号をＹ、Ｕ、Ｖ信号の映像情報に変換して出力し、アパーチャ補正やガンマ補正、色信号に対してはホワイトバランス調整を施し、その映像情報を適正なレベルに自動調整する。
【００２４】
次に、図２の静止画像処理部２２について説明する。内部構成は映像入力処理部３とほぼ同じで、画素ずらしデータメモリ部２１から、フィルタ情報（Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇｒ）を読み出し、Ｃｙ＋Ｇ、Ｙｅ＋Ｍｇ、Ｃｙ＋Ｍｇ、Ｙｅ＋Ｇの加算処理をした後、映像入力処理部３と同じ処理を行う。
【００２５】
次に、高画質入力する際の映像入力方法について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、画面分割により方法であり、駆動部２を駆動することでカメラ部１の撮像領域を上下左右に矢印のように移動させて画面を分割し、分割された画面ごとに映像を取込んでいく方式である。図の例では、○印の画像領域を映像データとして取込まれた状態を示している。
この方法は、撮像領域の制御においても現在の駆動モータの精度は高いので実現は容易である。しかし、画面合成においては、合成画面間の境界が不連続であり、また取込む時間もずれているので、そのまま合成すると不自然な画像になる。
そこで、時間的ずれによる環境の変化の影響を極力押さえるようにその間は一定の環境にするか、あるいは複数画面の境界付近の映像信号の状態を記憶しておき、境界付近がお互い同一のレベルになるように映像信号を調整する、あるいは、複数画面の境界付近をダブらせて映像入力しパターンマッチングさせる、あるいは、映像を取り込む際の画面ゆがみを補正するなどの処理を施して合成することにより、境界の不連続さを解決し、良好な静止画像を得ることが可能となる。
【００２６】
図７（ｂ）は、画素ずらしによる方式（ＶＡＰ方式）で、レンズ部１１において光軸ｂから光軸ａに光軸を微小にずらすことにより、カメラで撮像される撮像領域が微小にズレるので、光軸を微小にずらしながらその都度、映像を取込むことで、カメラの撮像素子の画素数が少なくても、あたかも撮像素子の画素数が増して解像度が向上したのと同等の効果が得られる。図の例では、○印の画像を間引くようにして取込んだ場合を示している。
【００２７】
上記の光軸を微小に変化させるための機構は、プリズムレンズ５００の頂角を可変にする機構である。このプリズムレンズ５００は互いに平行に配されたガラス板間５０１、５０２をシリコン系の液体５０３で満たし、その周囲をシールしたものであり、レンズ制御部１２のアクチュエータによって両ガラス板５０１、５０２間の傾きを変化させ頂角を可変にするようになされている。
【００２８】
ここで、レンズを微小移動させるために、駆動部２の制御には、かなりの精度が要求される。画面合成においては、合成画面間の境界の不連続性が解消されるので、合成後の不自然さはなくなる。特に、解像度が変化しても連続性が失われないので、高画質の静止画像を入力するには、最適な方法である。ただし、複数画面の取り込みには時間的なずれが生じているため、時間的ずれによる環境による影響を極力押さえるようにその間は一定の環境にするか、あるいは複数画面の画面全体の平均的な映像信号の状態を記憶しておき、画面全体の平均レベルが互いに同一のレベルになるように映像信号を調整することで時間的なずれ問題を解決し、良好な静止画像を得ることが可能となる。
【００２９】
図７（ｃ）は、画素ずらしによる他の方式（ＰＰ方式）で、平行平板（Ｐａｌｌａｒｅｌ Ｐｌａｔｅ）２０８を利用する方法である。
平行平板２０８を斜めに傾けることによって、光が物質を通過する際の屈折率で生じる入射光の角度のずれを利用して光軸を微小にずらしながら映像を取り込むことで、解像度や色再現性を向上させることができる。
【００３０】
図８は平行平板２０８による光軸のずれについての説明である。
平行平板は、光軸と垂直であれば光軸のずれは発生しないが、図に示すように、光が平行平板２０８の斜め方向から入射されると、物体固有の屈折率により入射角に対して屈折が生じる。この屈折自体は物質が均一で変化がなければ常に一定であるが、物体の厚みが増すとずれ分が大きく変化する。更に、光が物体を通過すると、逆の屈折が生じて物体に入射した時の光軸と平行な光となる。
【００３１】
従って、図で示した長さｄが光軸のずれとなる。この長さｄは下記の式より求めることができる。
ｎ＝ｓｉｎ／ｓｉｎθ （ｎ：屈折率）
ｘ＝１・（ｔａｎｉ−ｔａｎθ）
ｄ＝ｃｏｓｉ・ｘ
より、
ｄ＝ｃｏｓｉ・ｌ・（ｓｉｎｉ／ｃｏｓｉ−ｔａｎθ）
＝１・［ｓｉｎｉ−ｃｏｓｉ・ｔａｎ｛ｓｉｎ−1 （ｓｉｎ／ｎ）｝
で求められる。
この長さｄが、撮像素子の画素間の長さと同じであれば１画素ずらし、１／２であれば半画素ずらしでの撮像が可能になる。
【００３２】
図９はその画素ずらしによる撮像をイメージした図である。
ここで、ａ11は、ホームポジションで、ｂ11、ｃ11、ｄ11は、ａ11のホームポジションから平行平板の画素ずらしにより１画素ずらした場合である。つまり撮像している対象物は同一で、ａ11はＣｙ、ｂ11はＹｅ、ｃ11はＭｇ、ｄ11はＧｒの各フィルタイメージで撮像している。
【００３３】
半画素ずらしは、ホームポジションから垂直方向はそのままで水平右方向の半画素ずらしした位置を新たなホームポジションとして１画素ずらししたのが、ａ12はホームポジションでｂ12ｃ12ｄ12である。
同様に、ａ21がホームポジションで、ｂ21、ｃ21、ｄ21と順次撮像し、ａ22がホームポジションでｂ22、ｃ22、ｄ22と順次撮像することで高画質な静止画像を生成することが可能となる。
【００３４】
次に、上記構成による本発明の動作について説明する。
まず、高画質静止画像入力の動作方法について図１０〜１２のフローチャートと共に説明する。
まず、ステップＳ１で静止画像入力でないと判断された場合は、ステップＳ２でカメラ部１から動画像を入力し、ステップＳ３で表示部に転送して表示する。これをステップＳ４で終了するまで繰り返す。ステップＳ１で静止画像入力と判断された場合は、まず、カメラ部１から入力した映像を映像信号処理部３で処理して映像合成メモリ部１８、グラフィック合成部１３、映像出力部１５を介してモニタ１６に出力する。
【００３５】
次に、操作部７より静止画像入力の指示があった場合は、全体制御部５で静止画像取込みの領域を示すグラフィックデータ（例えば、領域を囲むワクなど）と撮像範囲を制御する操作方法を示すグラフィックデータをグラフィックメモリ部１４（例えば、ズームやパン、チルト等の操作画面）に書き込み、撮影中の画像と合成してモニタ１６に表示する。
次に、表示されているグラフィック画面により、操作部７からの制御によりレンズ制御部１２、カメラ部１を制御して静止画像の撮像領域を設定し、静止画像の取込を開始する。
【００３６】
次に、ステップＳ５で全領域高画質画像入力するか否かを判断し、全領域高画質入力を行う場合は、ステップＳ６で高画質入力の解像度を設定した後、ステップＳ７で画面分割数ｎを設定する。次にステップＳ８でｍ＝０とし、ステップＳ９でｍ＝ｍ＋１とした後、ステップＳ１０で最初の撮像領域に駆動部２１を制御して位置を合わせる。そしてステップＳ１１で映像を入力し、映像信号処理された画像データはステップＳ１２で映像合成処理部１７により映像合成メモリ部１８に記憶される。映像合成メモリ部１８に画像データを記憶する際には取込む複数画面が重ならないように映像合成処理部１７によりメモリの範囲が指定されている。こうして、最初の画像データが映像合成メモリ部１８の所定領域に記憶される。
【００３７】
ステップＳ９〜Ｓ１２の動作を画面の分割数ｎ回まで繰返し、ステップＳ１３でｎ＝ｍとなり、最初に指定した画面分割数分を取込み完了すると、ステップＳ１４でその取込まれた全ての画像データを全体制御５が蓄積部６に蓄積する。その後は、ステップＳ１の動画像モードと静止画像モードとの選択に戻る。
【００３８】
次に、ステップＳ５で静止画像入力の全領域高画質入力しない場合は、まず、映像合成メモリ部１８に記憶された画像データが全体制御部５に転送され、さらにステップＳ１６〜Ｓ２０により映像データと取込み枠のデータとが蓄積部６に蓄積される。
次に、ステップＳ２１で部分的高画質入力をするか否かを判断し、しない場合は、そのままステップＳ１５からステップＳ１の動画像モードと静止画像モードとの選択に戻る。
【００３９】
部分的高画質入力をする場合には、ステップＳ２２でグラフィックデータにより指定領域を示すワクを映像データに合成して表示する。次に、ステップＳ２３〜Ｓ２７による各処理が行われる。まず、操作部７からその領域ワクを指定領域に設定し、高画質入力の解像度を設定した後、高画質静止画像入力を開始する。
まず、指定された領域が表示画面の中心になるように駆動部２を制御して撮像位置を移動して合わせる。
次に、設定された解像度に合わせるために、レンズ制御部１２を制御して、撮像領域を望遠側に変倍し撮像範囲内に合わせる。
【００４０】
図１３に上記の撮像領域の自動制御方法を示すもので、ステップＳ２７〜Ｓ３１により行われる。
最初に取り込み蓄積された静止画像の領域は（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）、（Ｘ3 ，Ｙ3 ）で示されており、その領域内での高画質入力の指定領域が、（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）で示されている。
ここで、まず、高画質入力に指定された領域を映像領域の中央にするために、（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）、（Ｘ3 ，Ｙ3 ）から（Ｘ′0 ，Ｙ′0 ）、（Ｘ′1 ，Ｙ′1 ）、（Ｘ′2 ，Ｙ′2 ）、（Ｘ′3 ，Ｙ′3 ）になるように撮像領域を移動させる。
この移動量は、（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）、（Ｘ3 ，Ｙ3 ）の中心位置と（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）の中心位置のずれ分で算出される。
【００４１】
次に、解像度に合わせて指定領域を変倍するためには、（Ｘ′0 ，Ｙ′0 ）、（Ｘ′1 ，Ｙ′1 ）、（Ｘ′2 ，Ｙ′2 ）、（Ｘ′3 ，Ｙ′3 ）から（Ｘ′′0 ，Ｙ′′0 ）、（Ｘ′′1 ，Ｙ′′1 ）、（Ｘ′′2 ，Ｙ′′2 ）、（Ｘ′′3 ，Ｙ′′3 ）に撮像領域を変倍させる。
その変倍量は、指定された解像度と最初に取込み蓄積された静止画像の解像度との倍率により変倍率が算出される。
次に、指定された撮像領域が一度で取り込めるか否かを判断し、一度で取り込める場合には、映像メモリ部４に（Ｘ′′0 ，Ｙ′′0 ）、（Ｘ′′1 ，Ｙ′′1 ）、（Ｘ′′2 ，Ｙ′′2 ）、（Ｘ′′3 ，Ｙ′′3 ）の領域の画像データを記憶する。
【００４２】
全体制御部５は、記憶された画像データの中から更に指定された領域である（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）の画像データのみを抽出して、ステップＳ３２で蓄積部６に蓄積する。
その蓄積時には、最初に蓄積した画像データに追加登録される、あるいは関連づけて蓄積される。
また、画像データに関連する情報（位置情報、解像度情報、データ種別など）も共に蓄積される。
【００４３】
次に、指定された撮像領域が一度で取り込めるか否かを判断して、一度で取り込めない場合は、ステップＳ３３で指定された解像度から画面分割数ｎを算出する。次にステップＳ３４〜Ｓ３９が行われる。
最初の撮像領域に駆動部２およびレンズ制御部１２を制御して位置を合わせ、映像を入力し映像信号処理された画像データは映像合成処理部１７により映像合成メモリ部１８に記憶される。映像合成メモリ部１８に画像データを記録する際には取込む複数画面が重ならないよう映像合成処理部３によりメモリの範囲が指定されている。こうして、最初の画像データが映像合成メモリ部１８の所定領域に記憶される。
この動作を画面の分割数分まで繰返し、最初に指定した画面分割数分を取込み完了する。
その際に映像合成メモリ部１８には、（Ｘ′′0 ，Ｙ′′0 ）、（Ｘ′′1 ，Ｙ′′1 ）、（Ｘ′′2 ，Ｙ′′2 ）、（Ｘ′′3 ，Ｙ′′3 ）の領域画像データが記憶されている。
【００４４】
次にステップＳ４０〜４３が行われ、上記記憶されている画像データの中から（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）のみを抽出して、蓄積部６に蓄積する。その後は、動画像モードと静止画像モードの選択に戻る。このようにして指定した領域を自動的に高画質入力することが可能になる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、映像入力装置によりモニタを見ながらリアルタイムに静止画像の取込領域を制御して所望の位置に合わせて取込むことが可能になる。また取込んだ静止画像の中で高画質に取込みたい領域をモニタを見ながら位置指定し、解像度を指定することにより、自動的にその領域を高画質な静止画像で取り込むことが可能になる。
従って、高画質静止画像を取り込む場合に、従来のように必ず全画面を高画質静止画像で取込む必要がないので、全画面のうちの一部のみ高画質な画像が必要な場合、例えば、自然画像や細かい文字などにはめ込まれているような場合には、その部分のみ高画質に取込むことにより、無駄な高画質データを取り込まなくて済み、経済的であるという効果がある。
また、表示や転送や処理などによる処理時間も従来よりも短い時間で処理できるという効果がある。また、領域指定することによりその後は自動的に高画質静止画像を取込むことができるので、便利性が向上するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】カメラ部の内部を示すブロック図である。
【図４】映像入力処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】光電変換素子上のフィルタ配列を示すブロック図である。
【図６】撮像素子からのデータ読みだしモードを示す構成図である。
【図７】高画質の映像入力方法を示す構成図である。
【図８】平行平板による光軸のずれの説明図である。
【図９】画素ずらしによる撮像イメージを示す構成図である。
【図１０】高画質静止画像入力の動作方法を示すフローチャートである。
【図１１】高画質静止画像入力の動作方法を示すフローチャートである。
【図１２】高画質静止画像入力の動作方法を示すフローチャートである。
【図１３】映像領域の自動制御方法を示す構成図である。
【図１４】従来の映像入力装置を示すブロック図である。
【図１５】従来の映像入力装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ カメラ部
２ 駆動部
３ 映像入力処理部
４ 映像メモリ部
５ 全体制御部
６ 蓄積部
１１ レンズ部
１２ レンズ制御部
１３ グラフィック合成部
１４ グラフィックメモリ部
１５ 映像出力処理部
１６ モニタ
１７ 映像合成処理部
１８ 映像合成メモリ部
２０ 画素ずらしデータ合成処理部
２１ 画像ずらしデータメモリ部
２２ 静止画処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像を入力して静止画を取り込み処理する映像入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の映像入力装置は高精細画像の静止画を扱うことが可能なほどカメラの解像度は高くない。現在のカメラの入力の有効画素は４０万画素程度であり、また、このカメラで映像された画像は、標準の映像信号（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなど）による出力が一般的である。
そのため、従来のカメラで高画質な静止画像を得るには、取込む画面全体を複数画面に分割して取込んだ後に、各分割画面を合成して高画質な静止画像にする手法を使用している。
【０００３】
以下に従来の映像入力装置について図１４を用いて構成及び動作を説明する。
１は人物や書画を撮像するカメラ部、２はカメラ部１の撮像範囲を移動させるための駆動部、３はカラ部１から入力された映像信号をあらゆる用途で使用するために映像データに変換する処理を行う映像入力処理部、４は映像入力処理部３からの映像データを記憶する映像メモリ部、５は映像を入力して処理し出力するまでのすべての制御を行う全体制御部、６は映像データを格納する蓄積部、７は操作部である。
【０００４】
次に、高画質映像入力をする場合について、撮像対象となる全画面領域を複数画面に分割し、分割された各画面を順次取込み、その取込んだ各画面を合成して高画質な静止画を得る動作を図１４を用いて説明する。
まず、全体制御部５からの指示により駆動部２を駆動し、カメラ部１からの映像領域を所定の位置に合わせる。次に、カメラ部１から入力された映像信号が映像入力処理部３で処理されて映像データとなる。この映像入力処理部３では、ＮＴＳＣやＰＡＬなどのコンポジット信号であれば、Ｙ信号（輝度信号）とＣ信号（色差信号）とにＹＣ分離し、更に、Ｃ信号をＣｒ、Ｃｂ信号の色差信号に分離して、Ｙ信号、Ｃｒ信号、Ｃｂ信号とし、その後、Ａ／Ｄ変換する。更に、色空間変換が必要であれば、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に色空間変換する処理が施され、また、フォーマット変換や解像度変換や拡大／縮小などが必要であれば、画素密度変換処理やそれに伴うフィルタ等による補間処理等が施される。このようにして映像処理された映像データを映像メモリ部４の指定された領域に記憶する。
【０００５】
上記動作を分割された画面毎に繰返し行うことにより、映像メモリ部４には映像対象である全画面領域の映像データが記憶される。
この各画面の画像データを張り合わせて合成することで一つの高画質な静止画データが得られ、その高画質静止画像データを全体制御部５が蓄積したい場合は蓄積部６へ転送し格納する。
【０００６】
図１５は上記動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ５１で最初に静止画入力か否かを調べ、静止画入力でない場合には、ステップＳ５２でカメラ部１から動画像入力を行い、ステップＳ５３でその入力した動画像を表示部へ転送し表示する。これをステップＳ５４で終了と判断されるまで行う。ステップＳ５１で静止画像入力の場合には、ステップＳ５５で取り込む静止画の解像度を設定する。
通常のカメラ撮像可能領域の撮像能力は、ＮＴＳＣの場合は水平７６８画素×垂直４９４ラインであり、ＰＡＬの場合は水平７５２画素×垂直５８２ラインである。この撮像能力を撮像対象物の寸法で割ったものが解像度となる。
ここで、解像度を向上させる方法として、その撮像対象物を分割して入力する方法があるのて、上述の撮像能力を越えるような高画質の静止画を入力するためにステップＳ５６で画面分割数を設定する。
【０００７】
次に、映像入力手順に入る。まず、ステップＳ５７でｍ＝０とした後、ステップＳ５８でｍ＝ｍ＋１とする。
次にステップＳ５９で上記画面分割数に合わせて、カメラ部１の駆動部２を可動し、最初の撮像領域位置に合わせる。
その後、ステップＳ６０でカメラ部１からその撮像領域の映像を入力し、映像入力処理部３で処理した後、ステップＳ６１でメモリ部４の指定領域に処理した映像を記憶する。このステップＳ５８〜Ｓ６１の処理は画面分割数分繰り返し行われ、各映像入力手順ごとに撮像領域とメモリ部４のメモリ空間を変更していく。そしてステップＳ６２でｍ＝ｎとなったとき、指定された全画面の分割入力が終了することで静止画入力を完了する。次にステップＳ６３で映像データ蓄積部６に転送され、蓄積される。その後、更に、静止画入力あるいは動画入力が必要な場合はステップＳ５１〜Ｓ６３の処理を継続し、ステップＳ６４で入力を終了すると判断した場合はすべての処理を終了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例によれば、高画質静止画像を取り込む場合は必ず全画面を高画質静止画像で取込む必要があった。そのため、全画面のうちの一部のみ高画質な画像が必要な場合、例えば、自然画像や細かい文字などにはめ込まれているような場合は、その部分以外は高画質な画像を必要としないので、その分の画像データは無駄になるという問題があった。
また、データ容量が多いと表示や転送や処理などに無駄な時間がかかるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は全画面の一部を高画質とする場合に、無駄な高画質データを取込む必要のない映像入力装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、カメラ部から映像入力して静止画像を取込む映像入力処理装置において、上記カメラ部から入力した画像を記憶する第１の記憶手段と、上記第１の記憶手段により記憶した画像データを蓄積する第１の蓄積手段と、高解像度画像の領域を指定する高解像領域指定手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域を示すグラフィックデータを上記第１の記憶手段により記憶された画像データと合成して表示する合成表示手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域情報に基づいて撮像領域を移動する撮像領域移動手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域情報に基づいて、撮像領域を変倍する撮像領域変倍手段と、上記撮像領域移動手段と撮像領域変倍手段により指定された画像データを蓄積する第２の蓄積手段と、上記第１の蓄積手段により蓄積された画像データと上記第２の蓄積手段で蓄積された画像データとを領域情報と共に管理する管理手段とを設けている。
【００１１】
また、上記の構成にさらに高解像度画像の解像度を指定する解像指定手段と、上記高解像領域指定手段により指定された領域が該解像度指定手段により指定された解像度で一括取込ができないときに、画面分割により取り込む画面分割取込手段とを設けるようにしてよい。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、映像を入力して静止画像を取り込んだ後に、表示画面を見ながらその取り込んだ静止画像のある領域を指定し、その指定した領域のみを高画質画像で取込むことが可能になる。
また、解像度を指定しておくようにすることにより、その解像度で自動的に取り込むことが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は第１の実施例を示すブロック図、図２は第２の実施例を示すブロック図である。第１の実施例は画面分割により高画質静止画像を得る場合であり、第２の実施例は後述する画素ずらしにより高画質静止画像を得る場合である。尚、図１、図２においては、図１４の従来例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、新たに追加された部分について説明する。
【００１４】
図１、図２において、１１はズーム機能により倍率を上げて撮像サイズを小さくすることで解像度を向上させる機能と、レンズを用いた光軸可変機能によりＣＣＤの各素子の撮像範囲より微小に光軸をずらすことで解像度を向上させる機能（本機能は、図１の第１の実施例ではなくてもよいが、図２の第２の実施例では必須である）を有するレンズ部、１２は全体制御部５からの指示によりレンズ部１１に対して倍率や光軸のズレ量を制御するレンズ制御部、１３は映像メモリ部４から出力された画像データとグラフィックメモリ部１４からのグラフィックデータとを合成するグラフィック合成部、１４は全体制御部５からのグラフィックデータを格納するグラフィックメモリ部、１５はグラフィック合成部１３からの映像信号をモニタに表示させるための信号に変換処理する映像出力処理部、１６はモニタである。
【００１５】
図１において、１７は映像入力処理部３で処理された画像データを映像合成メモリ部１８に記憶させる映像合成処理部である。
【００１６】
図２において、２０は後述する平行平板による画素ずらしされた色フィルタデータをカメラからの入力して、画素ずらしデータメモリ部２１に記憶させる画素ずらしデータ合成処理部、２２は画素ずらしデータメモリ部２１の色フィルタデータを画像データに変換処理する静止画像処理部である。
【００１７】
図３はカメラ部１の内部ブロックである。
２０１は絞りシャッタ、２０２は光学的ローパスフィルタ、２０３は同期信号発生部（図示せず）からの同期信号に同期して光電変換素子２０４を駆動するＣＣＤドライブ、２０４は撮像された対象物の光信号を受光して電気信号に変換して出力する光電変換素子、２０５は光電変換素子２０４から出力された信号を増幅する自動ゲインコントロール部（ＡＧＣ）、２０６は光電変換素子２０４からの信号により絞り量を測定するための絞り測光回路、２０７は絞り測光回路２０６により絞りシャッタを駆動して絞りを調整するアイリス駆動部、２０８は光軸を微小移動して画素ずらしを行う平行平板（ただし、画素ずらしによる画像データ取込みの場合には、この平行平板２０８は必要であるが、映像合成による画像データ取込みの場合には、平行平板板２０８はなくてもよい）、２０９は光電変換素子２０４から出力される信号の出力方法を制御するフレーム／フィールド読みだし制御部（画素ずらしによるデータ取込みのときのみフレーム読み出しをする）、２１０はローパスフィルタ２０２を抜き差しするためのローパスフィルタ駆動部（ただし、平行平板２０８を使用しない場合は、フィルタ２０２は付けたままとなる）、２１１は平行平板２０８の光軸ずらしを制御する平行平板駆動部（平行平板２０８を使用する際に必要）である。
【００１８】
このカメラ部１から撮像された光情報は電気信号に変換されて出力され、絞り調整やゲイン調整により、その出力レベルが適正な範囲に入るように自動調整される。またこのカメラ部１は、動画像と静止画像の各々に適した信号を出力可能に構成されており、要求に応じてモード切り替えが可能に構成されている。
【００１９】
次にカメラ部１の出力信号のモードについて、図５、図６を用いて説明する。
図５は光電変換素子２０４の素子上のフィルタ配列の図である。
この配列は補色市松配列と呼ばれ、Ｃｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロー）、Ｇ（グリーン）、Ｍｇ（マゼンダ）の各フィルタが、図のような配列で配置されている。（ただし、Ｇは補色ではなく原色である）
この配列の利点は、原色であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のフィルタを通して受光するよりも、補色であるＣｙ、Ｙｅ、Ｍｇのフィルタを通して受光するほうが、各補色に対して、原色が２色混合されて受光されるので、それだけ多くの情報が得られ感度が良くなることにある。
また、ＧとＭｇの配列は、ラインごとに交互に配列されており、更に、フィルタ配列の上下のフィルタ信号を加算して出力されるため、カメラ部から出力される信号は図６（ａ）のフィールド読みだしモードに示すように、奇数ラインはＣｙ＋Ｇ、Ｙｅ＋Ｍｇを繰り返し、偶数ラインはＣｙ＋Ｍｇ、Ｙｅ＋Ｇを繰り返す。
【００２０】
ここで、Ｙ信号とＣ信号は、下式により容易に得られるようにフィルタ特性が設定されている。
Ｙ＝｛Ｃｙ＋Ｇ）＋（Ｙｅ＋Ｍｇ）｝×１／２
Ｒ−Ｙ＝｛（Ｙｅ＋Ｍｇ）−（Ｃｙ＋Ｇ）｝
−（Ｂ−Ｙ）＝｛（Ｙｅ＋Ｇ）−（Ｃｙ＋Ｍｇ）｝
従って、映像入力処理部３では、上記のような加減算を行うことにより、Ｙ信号とＣ信号とが生成される。つまり、動画像処理あるいは画面を空間的に分割して静止画像処理する場合には、上記のようなフィールド読みだしのモードが使用される。
【００２１】
次に、静止画像モードの場合は、上記のモード以外に半画素ずらし、または、１画素分ずらして各フィルタごとに撮像することによって、解像度を向上させたり、光軸が同一のフィルタ情報（Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇｒ）が得られ色再現性の非常に優れた静止画像を生成するモードがある。
この場合は、フィールド読み出しモードとは異なり上下のフィルタイメージを加算せずにフィルタイメージのまま読み出すフレーム読み出しモードを使用する。このフレーム読み出しモードを、図６（ｂ）（ｃ）に示す。
（ｂ）については、フィルタ配列のそのままを順次読み出す順次読み出しである。
（ｃ）については、フィルタ配列の奇数列のみを最初に読み出し、偶数列のみを次に読み出すことによるフィルタ種別ごとの読み出しである。
このフレーム読み出しの場合には、フィールド読み出しとは信号内容が異なるため、その後の映像信号処理手順も異なる処理を行う必要がある。
【００２２】
図４は、映像入力処理部３の内部構成である。
３０１は水平ライン２ライン分の遅延回路で、カメラ部１からの信号に対して、遅延無し（０Ｈ）１ライン遅延（１Ｈ）２ライン遅延（２Ｈ）の信号を出力する。出力信号は図６と同じである。
３０２は遅延回路３０１からの出力信号の奇数番目と偶数番目とを加算することによりＹ信号を生成し、遅延回路３０１により生成した３ライン分の信号を利用して、水平／垂直のアパーチャ補正の処理を施す水平／垂直アパーチャ補正部、３０３は水平／垂直アパーチャ補正部３０２から出力されたＹ信号にガンマ補正処理を施すガンマ補正部、３０４は遅延回路３０１からの３ライン分の信号を利用して、各信号の奇数番目と偶数番目とを加減算することによりＹ信号、Ｃｒ（Ｒ−Ｙ）信号、Ｃｂ（Ｂ−Ｙ）信号を生成する同期検波部である。
【００２３】
３０５はＹＣｒＣｂ信号をＲＧＢ信号に色変換するマトリクス変換を施すＲＧＢマトリクス変換部、３０６は撮像時の光源の色温度の変化に対してＲＧＢの色再現性を一定に保つためにＲＧＢ信号を合成して得られる白レベルが基準となる白レベルとなるようにＲＧＢ信号に調整を施すホワイトバランス調整部、３０７はＲＧＢ信号にガンマ補正処理を施すガンマ補正処理部、３０８は、ＲＧＢ信号をＣｒ（Ｒ−Ｙ）信号とＣｂ（Ｂ−Ｙ）信号とに色変換する色差マトリクス変換部である。
この映像入力処理部３は、カメラ部１から受信した光情報の電気信号をＹ、Ｕ、Ｖ信号の映像情報に変換して出力し、アパーチャ補正やガンマ補正、色信号に対してはホワイトバランス調整を施し、その映像情報を適正なレベルに自動調整する。
【００２４】
次に、図２の静止画像処理部２２について説明する。内部構成は映像入力処理部３とほぼ同じで、画素ずらしデータメモリ部２１から、フィルタ情報（Ｃｙ、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｇｒ）を読み出し、Ｃｙ＋Ｇ、Ｙｅ＋Ｍｇ、Ｃｙ＋Ｍｇ、Ｙｅ＋Ｇの加算処理をした後、映像入力処理部３と同じ処理を行う。
【００２５】
次に、高画質入力する際の映像入力方法について、図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、画面分割により方法であり、駆動部２を駆動することでカメラ部１の撮像領域を上下左右に矢印のように移動させて画面を分割し、分割された画面ごとに映像を取込んでいく方式である。図の例では、○印の画像領域を映像データとして取込まれた状態を示している。
この方法は、撮像領域の制御においても現在の駆動モータの精度は高いので実現は容易である。しかし、画面合成においては、合成画面間の境界が不連続であり、また取込む時間もずれているので、そのまま合成すると不自然な画像になる。
そこで、時間的ずれによる環境の変化の影響を極力押さえるようにその間は一定の環境にするか、あるいは複数画面の境界付近の映像信号の状態を記憶しておき、境界付近がお互い同一のレベルになるように映像信号を調整する、あるいは、複数画面の境界付近をダブらせて映像入力しパターンマッチングさせる、あるいは、映像を取り込む際の画面ゆがみを補正するなどの処理を施して合成することにより、境界の不連続さを解決し、良好な静止画像を得ることが可能となる。
【００２６】
図７（ｂ）は、画素ずらしによる方式（ＶＡＰ方式）で、レンズ部１１において光軸ｂから光軸ａに光軸を微小にずらすことにより、カメラで撮像される撮像領域が微小にズレるので、光軸を微小にずらしながらその都度、映像を取込むことで、カメラの撮像素子の画素数が少なくても、あたかも撮像素子の画素数が増して解像度が向上したのと同等の効果が得られる。図の例では、○印の画像を間引くようにして取込んだ場合を示している。
【００２７】
上記の光軸を微小に変化させるための機構は、プリズムレンズ５００の頂角を可変にする機構である。このプリズムレンズ５００は互いに平行に配されたガラス板間５０１、５０２をシリコン系の液体５０３で満たし、その周囲をシールしたものであり、レンズ制御部１２のアクチュエータによって両ガラス板５０１、５０２間の傾きを変化させ頂角を可変にするようになされている。
【００２８】
ここで、レンズを微小移動させるために、駆動部２の制御には、かなりの精度が要求される。画面合成においては、合成画面間の境界の不連続性が解消されるので、合成後の不自然さはなくなる。特に、解像度が変化しても連続性が失われないので、高画質の静止画像を入力するには、最適な方法である。ただし、複数画面の取り込みには時間的なずれが生じているため、時間的ずれによる環境による影響を極力押さえるようにその間は一定の環境にするか、あるいは複数画面の画面全体の平均的な映像信号の状態を記憶しておき、画面全体の平均レベルが互いに同一のレベルになるように映像信号を調整することで時間的なずれ問題を解決し、良好な静止画像を得ることが可能となる。
【００２９】
図７（ｃ）は、画素ずらしによる他の方式（ＰＰ方式）で、平行平板（Ｐａｌｌａｒｅｌ Ｐｌａｔｅ）２０８を利用する方法である。
平行平板２０８を斜めに傾けることによって、光が物質を通過する際の屈折率で生じる入射光の角度のずれを利用して光軸を微小にずらしながら映像を取り込むことで、解像度や色再現性を向上させることができる。
【００３０】
図８は平行平板２０８による光軸のずれについての説明である。
平行平板は、光軸と垂直であれば光軸のずれは発生しないが、図に示すように、光が平行平板２０８の斜め方向から入射されると、物体固有の屈折率により入射角に対して屈折が生じる。この屈折自体は物質が均一で変化がなければ常に一定であるが、物体の厚みが増すとずれ分が大きく変化する。更に、光が物体を通過すると、逆の屈折が生じて物体に入射した時の光軸と平行な光となる。
【００３１】
従って、図で示した長さｄが光軸のずれとなる。この長さｄは下記の式より求めることができる。
ｎ＝ｓｉｎ／ｓｉｎθ （ｎ：屈折率）
ｘ＝１・（ｔａｎｉ−ｔａｎθ）
ｄ＝ｃｏｓｉ・ｘ
より、
ｄ＝ｃｏｓｉ・ｌ・（ｓｉｎｉ／ｃｏｓｉ−ｔａｎθ）
＝１・［ｓｉｎｉ−ｃｏｓｉ・ｔａｎ｛ｓｉｎ−1 （ｓｉｎ／ｎ）｝
で求められる。
この長さｄが、撮像素子の画素間の長さと同じであれば１画素ずらし、１／２であれば半画素ずらしでの撮像が可能になる。
【００３２】
図９はその画素ずらしによる撮像をイメージした図である。
ここで、ａ11は、ホームポジションで、ｂ11、ｃ11、ｄ11は、ａ11のホームポジションから平行平板の画素ずらしにより１画素ずらした場合である。つまり撮像している対象物は同一で、ａ11はＣｙ、ｂ11はＹｅ、ｃ11はＭｇ、ｄ11はＧｒの各フィルタイメージで撮像している。
【００３３】
半画素ずらしは、ホームポジションから垂直方向はそのままで水平右方向の半画素ずらしした位置を新たなホームポジションとして１画素ずらししたのが、ａ12はホームポジションでｂ12ｃ12ｄ12である。
同様に、ａ21がホームポジションで、ｂ21、ｃ21、ｄ21と順次撮像し、ａ22がホームポジションでｂ22、ｃ22、ｄ22と順次撮像することで高画質な静止画像を生成することが可能となる。
【００３４】
次に、上記構成による本発明の動作について説明する。
まず、高画質静止画像入力の動作方法について図１０〜１２のフローチャートと共に説明する。
まず、ステップＳ１で静止画像入力でないと判断された場合は、ステップＳ２でカメラ部１から動画像を入力し、ステップＳ３で表示部に転送して表示する。これをステップＳ４で終了するまで繰り返す。ステップＳ１で静止画像入力と判断された場合は、まず、カメラ部１から入力した映像を映像信号処理部３で処理して映像合成メモリ部１８、グラフィック合成部１３、映像出力部１５を介してモニタ１６に出力する。
【００３５】
次に、操作部７より静止画像入力の指示があった場合は、全体制御部５で静止画像取込みの領域を示すグラフィックデータ（例えば、領域を囲むワクなど）と撮像範囲を制御する操作方法を示すグラフィックデータをグラフィックメモリ部１４（例えば、ズームやパン、チルト等の操作画面）に書き込み、撮影中の画像と合成してモニタ１６に表示する。
次に、表示されているグラフィック画面により、操作部７からの制御によりレンズ制御部１２、カメラ部１を制御して静止画像の撮像領域を設定し、静止画像の取込を開始する。
【００３６】
次に、ステップＳ５で全領域高画質画像入力するか否かを判断し、全領域高画質入力を行う場合は、ステップＳ６で高画質入力の解像度を設定した後、ステップＳ７で画面分割数ｎを設定する。次にステップＳ８でｍ＝０とし、ステップＳ９でｍ＝ｍ＋１とした後、ステップＳ１０で最初の撮像領域に駆動部２１を制御して位置を合わせる。そしてステップＳ１１で映像を入力し、映像信号処理された画像データはステップＳ１２で映像合成処理部１７により映像合成メモリ部１８に記憶される。映像合成メモリ部１８に画像データを記憶する際には取込む複数画面が重ならないように映像合成処理部１７によりメモリの範囲が指定されている。こうして、最初の画像データが映像合成メモリ部１８の所定領域に記憶される。
【００３７】
ステップＳ９〜Ｓ１２の動作を画面の分割数ｎ回まで繰返し、ステップＳ１３でｎ＝ｍとなり、最初に指定した画面分割数分を取込み完了すると、ステップＳ１４でその取込まれた全ての画像データを全体制御５が蓄積部６に蓄積する。その後は、ステップＳ１の動画像モードと静止画像モードとの選択に戻る。
【００３８】
次に、ステップＳ５で静止画像入力の全領域高画質入力しない場合は、まず、映像合成メモリ部１８に記憶された画像データが全体制御部５に転送され、さらにステップＳ１６〜Ｓ２０により映像データと取込み枠のデータとが蓄積部６に蓄積される。
次に、ステップＳ２１で部分的高画質入力をするか否かを判断し、しない場合は、そのままステップＳ１５からステップＳ１の動画像モードと静止画像モードとの選択に戻る。
【００３９】
部分的高画質入力をする場合には、ステップＳ２２でグラフィックデータにより指定領域を示すワクを映像データに合成して表示する。次に、ステップＳ２３〜Ｓ２７による各処理が行われる。まず、操作部７からその領域ワクを指定領域に設定し、高画質入力の解像度を設定した後、高画質静止画像入力を開始する。
まず、指定された領域が表示画面の中心になるように駆動部２を制御して撮像位置を移動して合わせる。
次に、設定された解像度に合わせるために、レンズ制御部１２を制御して、撮像領域を望遠側に変倍し撮像範囲内に合わせる。
【００４０】
図１３に上記の撮像領域の自動制御方法を示すもので、ステップＳ２７〜Ｓ３１により行われる。
最初に取り込み蓄積された静止画像の領域は（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）、（Ｘ3 ，Ｙ3 ）で示されており、その領域内での高画質入力の指定領域が、（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）で示されている。
ここで、まず、高画質入力に指定された領域を映像領域の中央にするために、（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）、（Ｘ3 ，Ｙ3 ）から（Ｘ′0 ，Ｙ′0 ）、（Ｘ′1 ，Ｙ′1 ）、（Ｘ′2 ，Ｙ′2 ）、（Ｘ′3 ，Ｙ′3 ）になるように撮像領域を移動させる。
この移動量は、（Ｘ0 ，Ｙ0 ）、（Ｘ1 ，Ｙ1 ）、（Ｘ2 ，Ｙ2 ）、（Ｘ3 ，Ｙ3 ）の中心位置と（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）の中心位置のずれ分で算出される。
【００４１】
次に、解像度に合わせて指定領域を変倍するためには、（Ｘ′0 ，Ｙ′0 ）、（Ｘ′1 ，Ｙ′1 ）、（Ｘ′2 ，Ｙ′2 ）、（Ｘ′3 ，Ｙ′3 ）から（Ｘ′′0 ，Ｙ′′0 ）、（Ｘ′′1 ，Ｙ′′1 ）、（Ｘ′′2 ，Ｙ′′2 ）、（Ｘ′′3 ，Ｙ′′3 ）に撮像領域を変倍させる。
その変倍量は、指定された解像度と最初に取込み蓄積された静止画像の解像度との倍率により変倍率が算出される。
次に、指定された撮像領域が一度で取り込めるか否かを判断し、一度で取り込める場合には、映像メモリ部４に（Ｘ′′0 ，Ｙ′′0 ）、（Ｘ′′1 ，Ｙ′′1 ）、（Ｘ′′2 ，Ｙ′′2 ）、（Ｘ′′3 ，Ｙ′′3 ）の領域の画像データを記憶する。
【００４２】
全体制御部５は、記憶された画像データの中から更に指定された領域である（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）の画像データのみを抽出して、ステップＳ３２で蓄積部６に蓄積する。
その蓄積時には、最初に蓄積した画像データに追加登録される、あるいは関連づけて蓄積される。
また、画像データに関連する情報（位置情報、解像度情報、データ種別など）も共に蓄積される。
【００４３】
次に、指定された撮像領域が一度で取り込めるか否かを判断して、一度で取り込めない場合は、ステップＳ３３で指定された解像度から画面分割数ｎを算出する。次にステップＳ３４〜Ｓ３９が行われる。
最初の撮像領域に駆動部２およびレンズ制御部１２を制御して位置を合わせ、映像を入力し映像信号処理された画像データは映像合成処理部１７により映像合成メモリ部１８に記憶される。映像合成メモリ部１８に画像データを記録する際には取込む複数画面が重ならないよう映像合成処理部３によりメモリの範囲が指定されている。こうして、最初の画像データが映像合成メモリ部１８の所定領域に記憶される。
この動作を画面の分割数分まで繰返し、最初に指定した画面分割数分を取込み完了する。
その際に映像合成メモリ部１８には、（Ｘ′′0 ，Ｙ′′0 ）、（Ｘ′′1 ，Ｙ′′1 ）、（Ｘ′′2 ，Ｙ′′2 ）、（Ｘ′′3 ，Ｙ′′3 ）の領域画像データが記憶されている。
【００４４】
次にステップＳ４０〜４３が行われ、上記記憶されている画像データの中から（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、（ｘ2 ，ｙ2 ）、（ｘ3 ，ｙ3 ）のみを抽出して、蓄積部６に蓄積する。その後は、動画像モードと静止画像モードの選択に戻る。このようにして指定した領域を自動的に高画質入力することが可能になる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、映像入力装置によりモニタを見ながらリアルタイムに静止画像の取込領域を制御して所望の位置に合わせて取込むことが可能になる。また取込んだ静止画像の中で高画質に取込みたい領域をモニタを見ながら位置指定し、解像度を指定することにより、自動的にその領域を高画質な静止画像で取り込むことが可能になる。
従って、高画質静止画像を取り込む場合に、従来のように必ず全画面を高画質静止画像で取込む必要がないので、全画面のうちの一部のみ高画質な画像が必要な場合、例えば、自然画像や細かい文字などにはめ込まれているような場合には、その部分のみ高画質に取込むことにより、無駄な高画質データを取り込まなくて済み、経済的であるという効果がある。
また、表示や転送や処理などによる処理時間も従来よりも短い時間で処理できるという効果がある。また、領域指定することによりその後は自動的に高画質静止画像を取込むことができるので、便利性が向上するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】カメラ部の内部を示すブロック図である。
【図４】映像入力処理部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】光電変換素子上のフィルタ配列を示すブロック図である。
【図６】撮像素子からのデータ読みだしモードを示す構成図である。
【図７】高画質の映像入力方法を示す構成図である。
【図８】平行平板による光軸のずれの説明図である。
【図９】画素ずらしによる撮像イメージを示す構成図である。
【図１０】高画質静止画像入力の動作方法を示すフローチャートである。
【図１１】高画質静止画像入力の動作方法を示すフローチャートである。
【図１２】高画質静止画像入力の動作方法を示すフローチャートである。
【図１３】映像領域の自動制御方法を示す構成図である。
【図１４】従来の映像入力装置を示すブロック図である。
【図１５】従来の映像入力装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ カメラ部
２ 駆動部
３ 映像入力処理部
４ 映像メモリ部
５ 全体制御部
６ 蓄積部
１１ レンズ部
１２ レンズ制御部
１３ グラフィック合成部
１４ グラフィックメモリ部
１５ 映像出力処理部
１６ モニタ
１７ 映像合成処理部
１８ 映像合成メモリ部
２０ 画素ずらしデータ合成処理部
２１ 画像ずらしデータメモリ部
２２ 静止画処理部
Claims (2)
- カメラ部から映像入力して静止画像を取込む映像入力処理装置において、
上記カメラ部から入力した画像を記憶する第１の記憶手段と、
上記第１の記憶手段に記憶した画像データを蓄積する第１の蓄積手段と、
高解像度画像の領域を指定する高解像領域指定手段と、
上記高解像領域指定手段により指定された領域を示すグラフィックデータを上記第１の記憶手段により記憶された画像データと合成して表示する合成表示手段と、
上記高解像領域指定手段により指定された領域情報に基づいて撮像領域を移動する撮像領域移動手段と、
上記高解像領域指定手段により指定された領域情報に基づいて撮像領域を変倍する撮像領域変倍手段と、
上記撮像領域移動手段と撮像領域変倍手段により上記指定された画像データを蓄積する第２の蓄積手段と、
上記第１の蓄積手段により蓄積された画像データと上記第２の蓄積手段で蓄積された画像データとを領域情報と共に管理する管理手段とを設けたことを特徴とする映像入力装置。 - 高解像度画像の解像度を指定する解像度指定手段と、
上記高解像領域指定手段により指定された領域が上記解像度指定手段により指定された解像度で一括取込ができないときに、画面分割により取り込む画面分割取込手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の映像入力装置。
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