JP4024230B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
通常撮像素子として用いるCCD(Charge Coupled Device)センサー又はCMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)センサを一枚だけで撮像装置を構成する場合、即ち、単板式のセンサーにおいては、色分解を行う色フィルタとして、画素ごとに異なる色のものがセンサー上に設けられている。
赤(R)、緑(G)、青(B)の色信号を得るには、R、G、Bに対応する光の帯域を透過させる、R、G、Bの原色フィルタを用いる場合と、マゼンタ(Mg)、シアン(Cy)、イエロー(Ye)、Gの補色フィルタを用いる場合がある。上記のいずれの色フィルタも染料もしくは顔料を用いて目的の色を透過させるようにその分光透過特性が設計されているが、赤外領域でも一定の透過率を有する。また、撮像素子の光電変換部は主にシリコン(Si)などの半導体で構成されているため、光電変換部の分光感度特性は波長の長い赤外光まで感度を有している。よって、色フィルタを具備した撮像素子から得られた信号は赤外領域の光線にも反応している。
また、IRCFを設置せずにホワイトバランスを取り、IRCFを設置したときに輝度信号を生成するR、G、B信号の混色比とは異なる混色比で輝度信号を生成することで感度向上を図る技術も提案されている(特許文献2、3参照)。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、被写体が特殊な衣服を着用しなくても、赤外線による透視を利用した不適切な撮像を防止することができる撮像装置を提供することを目的とする。
入射光を受けて、入射光に対応し、赤外成分を含む第1の映像信号を生成する映像信号生成手段と、
前記第1の映像信号を受け、前記第1の映像信号から前記赤外成分を除去して第2の映像信号を生成する分光感度補正手段と、
前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号に基いて、前記第1の映像信号に含まれる赤外成分が所定値よりも大きいか否かの判定を行い、大きいと判定されたときに、赤外線を利用した透視撮像が行われていると判定し、前記第1の映像信号、前記第2の映像信号、又はこれらのいずれかを変換することにより得られる映像信号の外部への出力を禁止する透視撮像防止手段とを備え、
前記透視撮像防止手段は、前記第1の映像信号と前記第2の映像信号の差に基いて、前記判定を行うことを特徴とする撮像装置を提供するものである。
本発明はまた、
入射光を受けて、入射光に対応し、赤外成分を含む第1の映像信号を生成する映像信号生成手段と、
前記第1の映像信号を受け、前記第1の映像信号から前記赤外成分を除去して第2の映像信号を生成する分光感度補正手段と、
前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号に基いて、前記第1の映像信号に含まれる赤外成分が所定値よりも大きいか否かの判定を行い、大きいと判定されたときに、赤外線を利用した透視撮像が行われていると判定し、前記第1の映像信号、前記第2の映像信号、又はこれらのいずれかを変換することにより得られる映像信号の外部への出力を禁止する透視撮像防止手段とを備え、
前記透視撮像防止手段は、前記第1の映像信号の積算値と前記第2の映像信号の積算値の差に基いて、前記判定を行うことを特徴とする撮像装置を提供する。
図1はこの発明の実施の形態1による撮像装置を示す概略構成図である。図示のように、この撮像装置は、映像信号生成手段2と、分光感度補正手段4と、映像信号処理手段6と、透視撮像防止手段8とを有する。
分光感度補正手段4は、映像信号生成手段2から出力される第1の映像信号から、赤外成分、すなわち、映像信号生成手段2が赤外領域において分光感度を有することによって第1の映像信号に含まれる信号成分を除去して、第2の映像信号を生成するものである。
映像信号処理手段6は、分光感度補正手段4から出力される第2の映像信号を、外部に出力するのに適した信号(第3の映像信号)に変換するものである。
複数の光電変換素子は第1乃至第3の群に分けられている。
色フィルタ群23は、第1の群の光電変換素子の各々に対して設けられた複数の赤のフィルタ(Rフィルタ)26と、第2の群の光電変換素子の各々に対して設けられた複数の緑のフィルタ(Gフィルタ)27と、第3の群の光電変換素子の各々に対して設けられた複数の青のフィルタ(Bフィルタ)28とを有し、これらが例えば図示のように即ちベイヤ型に配列されている。
従って、色信号Re、Ge、Beは、映像信号生成手段2が赤外領域に分光感度を持たない場合に、たとえば映像信号生成手段2の撮像手段11がIRCFを備えたものである場合に、映像信号生成手段2の出力側に得られる信号と略同じものである。
分光感度補正手段4は、マトリクス演算によってそのような補正を行うものであり、マトリクス演算に用いられる係数が、上記のような条件を満たすように定められている。以下、分光感度補正手段4による分光感度補正について詳細に説明する。
また、更に厳密に色再現性の精度を上げるためにはR、G、B信号に対して3行3列のマトリクス演算を行うことにより、更に等色関数への近似を行い色再現性を向上させるという信号処理も行われていた。
撮像手段11から得られた信号に対する処理により、赤外領域から得られる余分な信号成分を元の信号から除去することができれば、IRCFを用いずに良好な色再現性を実現することができる。
すなわち、特定の照明を用いて特定の被写体を撮像したときの色再現性が最も良くなるように、すなわち、IRCFを用いなくてもIRCFを用いたときと略等しい信号が分光感度補正手段4の出力側に得られるように、マトリクス係数を定める。
照明としては、例えば5000Kの色温度を有する照明を用いる。図8に5000Kの色温度の照明の分光特性を示す。
被写体としては、標準的なカラーチャート、例えばマクベスのカラーチェッカー(Macbeth Color Checker)の24色のカラーパッチ(色票)を用いる。
2:明るい肌色(Light Skin)、
3:青空の色(Blue sky)、
4:草の色(Foliage)、
5:青色の花(Blue flower)、
6:青みの緑色(Bluish green)、
7:オレンジ色(Orange)、
8:紫みの青色(Purplish blue)、
9:中程の赤色(Moderate red)、
10:紫色(Purple)、
11:黄緑色(Yellow green)、
12:オレンジみの黄色(Orange yellow)、
13:青色(Blue)、
14:緑色(Green)、
15:赤色(Red)、
16:黄色(Yellow)、
17:マゼンタ(Magenta)、
18:シアン(Cyan)、
19:白色(White)、
20:グレイ8(Neutral 8)、
21:グレイ6.5(Neutral 6.5)、
22:グレイ5(Neutral 5)、
23:グレイ3.5(Neutral 3.5)、
24:黒色(Black)
である
(なお、上記した各カラーパッチの和訳は、新編色彩化学ハンドブック第2版、日本色彩学会編による。)
一方、図1の撮像装置でマクベスカラーチェッカーの各カラーパッチを撮像したときに分光感度補正手段4の出力側に得られるべき信号(ターゲット信号)Rt、Gt、Btは、照明の分光特性(例えば図8に示されるもの)と、各カラーパッチの分光反射率(図9に示される)と、図7に破線で示される分光感度特性との積で求められる。
そこで、上記したターゲット信号Rt、Gt、Btの値に、分光感度補正手段4の出力側に得られる信号Re、Ge、Beの値が最も近くなるように、係数e11乃至e33の値を定める。最も近いかどうかの判定は、最小二乗誤差法により、即ち両者のそれぞれ対応する値の差の二乗の総和を求めて、この総和が最小かどうかを判定することにより行われる。
色差ΔE*abは
ガンマ補正手段16は分光感度補正手段4から出力された色信号Re、Ge、Beに非線形の階調変換を行って、ガンマ補正された色信号Rf、Gf、Bfを出力する。
出力手段42は、通常は、即ち透視撮像検出信号BSの値が「0」のときは、輝度色差信号生成手段17から供給される輝度色差信号YCrCbをそのまま出力するが、透視撮像検出信号BSの値が「1」のときは、輝度色差信号YCrCbの出力を禁止する。
映像信号生成手段2の出力信号Rd、Gd、Bdは、赤外領域成分を含むものであり、分光感度補正手段4の出力信号Re、Ge、Beは、赤外成分を含まないものであるので、前者から後者を差し引くことで得られる差分は、赤外成分を表すものとなる。
差分積算手段44は、差分を積算し、赤外成分の積算値Σ(ΔR)、Σ(ΔG)、Σ(ΔB)を得る。
差分積算手段44および補正信号積算手段45は入力された信号を画像の例えば1画面に亘って積算する。
差分積算手段44及び補正信号積算手段45によって算出された積算値は判定手段46に出力される。
透視撮像検出信号BSの値が「1」になると、後述のように、出力手段42は、映像信号の出力を停止する。
Σ(ΔR)>k1×ΣRe …(3)
Σ(ΔG)>k2×ΣGe …(4)
Σ(ΔB)>k3×ΣBe …(5)
そこで、差分積算手段44の積算値が通常の撮像時の積算値から変化がなく、補正信号積算手段45の積算値が著しく小さいときは、可視域の光線は透過させないシャープカットフィルタを装着して撮像を行っていると判断することができ、この判断に基づいて撮像によって得た映像信号の出力(表示のための出力、他の機器への伝送)を禁止することで、上記のような赤外線による透視を利用した不適切な撮像の際、撮像画像の利用ができないようにすることができるのである。
ΔΣR>k1×ΣRe
ΔΣR=ΣRd−ΣReであるので、
ΣRd−ΣRe>k1×ΣRe
従って、
ΣRd>(1+k1)×ΣRe
即ち、映像信号生成手段2の出力Rdが分光感度補正手段4の出力Reに所定の係数(1+k1)を掛けた値よりも大きいときは、透視撮像が行われていると判定していることになる。G信号、B信号についても同様に、映像信号生成手段2の出力(Gd、Bd)が分光感度補正手段4の出力(Ge、Be)に所定の係数((1+k2)、(1+k3))を掛けた値よりも大きいときは、透視撮像が行われていると判定していることになる。
図11は図1に示した撮像装置の出力部分の別の構成例である。図11に示す例では、出力手段42に加えて、文字発生手段51と、合成手段52とが設けられ、さらに合成手段52の出力を受けて映像を表示する表示手段53が設けられている。
合成手段52は、出力手段42の出力及び文字発生手段51の出力を合成して出力するものである。
図12は図1に示した撮像装置の出力部分のさらに別の構成例である。図12に示す例では、出力手段42に加えて、音声信号発生手段54が設けられ、さらに、音声信号発生手段54の出力を受けて音声を発生するスピーカ55が設けられている。音声信号発生手段54とスピーカ55とで音声発生手段が構成されている。
透視撮像検出信号BSが「0」のときは、出力手段42が映像信号を出力し、音声信号発生手段54の出力が発生されないので、スピーカ55から音声が発生されない。
図13は図1に示した撮像装置の別の構成例である。図13の撮像装置は、図1に示した撮像装置と概ね同一であるが、電源56が透視撮像防止手段8の一部を成し、透視撮像検出信号BSの出力により制御される。透視撮像検出手段41は、外部からのリセット信号RSによりリセットされる。
撮像動作が停止した撮像装置を動作状態に戻すためには、例えば、シャープカットフィルタを外した後、図示しない入力手段でリセット信号RSを判定手段46に供給する。
以上の実施の形態の撮像装置は、動画や静止画を撮像するビデオカメラ、カメラ一体型VTR、デジタルスチルカメラ、PCカメラ、並びに携帯電話や携帯端末機に内蔵されるデジタルスチルカメラに適用可能であり、これらからIRCFを不要とし、かつ暗視に利用することが多い、監視カメラや車載カメラなどにも適用でき、このようなカメラにおいて、赤外領域に分光感度を有する構成において、被写体が着用した衣服を赤外線により透視して行われる撮像を防ぐことができる。
Claims (10)
- 入射光を受けて、入射光に対応し、赤外成分を含む第1の映像信号を生成する映像信号生成手段と、
前記第1の映像信号を受け、前記第1の映像信号から前記赤外成分を除去して第2の映像信号を生成する分光感度補正手段と、
前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号に基いて、前記第1の映像信号に含まれる赤外成分が所定値よりも大きいか否かの判定を行い、大きいと判定されたときに、赤外線を利用した透視撮像が行われていると判定し、前記第1の映像信号、前記第2の映像信号、又はこれらのいずれかを変換することにより得られる映像信号の外部への出力を禁止する透視撮像防止手段とを備え、
前記透視撮像防止手段は、前記第1の映像信号と前記第2の映像信号の差に基いて、前記判定を行うことを特徴とする撮像装置。 - 入射光を受けて、入射光に対応し、赤外成分を含む第1の映像信号を生成する映像信号生成手段と、
前記第1の映像信号を受け、前記第1の映像信号から前記赤外成分を除去して第2の映像信号を生成する分光感度補正手段と、
前記第1の映像信号及び前記第2の映像信号に基いて、前記第1の映像信号に含まれる赤外成分が所定値よりも大きいか否かの判定を行い、大きいと判定されたときに、赤外線を利用した透視撮像が行われていると判定し、前記第1の映像信号、前記第2の映像信号、又はこれらのいずれかを変換することにより得られる映像信号の外部への出力を禁止する透視撮像防止手段とを備え、
前記透視撮像防止手段は、前記第1の映像信号の積算値と前記第2の映像信号の積算値の差に基いて、前記判定を行うことを特徴とする撮像装置。 - 前記映像信号生成手段が、赤、緑、青の光を透過させる第1、第2、第3のカラーフィルタを有し、それぞれのカラーフィルタの分光透過率に対応した第1、第2、第3の信号を前記映像信号として出力するものであり、
前記第1、第2、第3の色フィルタのうちの少なくとも一つが、赤外領域に分光透過率を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 前記第1のカラーフィルタは、略560nmから透過率が大きくなる分光透過率特性を有し、前記第2のカラーフィルタは、略450nmから600nmまで透過率が大きくなり、略700nmから再び透過率が大きくなる分光透過率特性を有し、前記第3のカラーフィルタは、略380nmから550nmまで透過率が大きくなり、略800nmから再び透過率が大きくなる分光透過率特性を有することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記透視撮像防止手段は、前記差の積算値が、前記第2の映像信号の積算値に所定の係数を掛けたものよりも大きければ、前記透視撮像が行われていると判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記透視撮像防止手段は、前記積算値の差が、前記第2の映像信号の積算値に所定の係数を掛けたものよりも大きければ、前記透視撮像が行われていると判定することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記分光感度補正手段は、前記映像信号生成手段から前記分光感度補正手段までの総合的な分光感度特性が、人間の色覚特性若しくはそれを線形変換することによって得られる分光感度特性、又はCIE1931等色関数若しくはそれを線形変換することによって得られる分光感度特性に近似したものとなるような補正を行って前記第2の映像信号を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- さらに前記映像信号で表される映像の表示を行う表示手段を有し、
前記透視撮像防止手段は、前記透視撮像が行われていると判定したとき、前記表示手段に、前記映像信号で表される映像の代わりに警告を表示させる
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の撮像装置。 - さらに音声発生手段を有し、
前記透視撮像防止手段は、前記透視撮像が行われていると判定したとき、前記音声発生手段に警告音声を発生させる
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記透視撮像防止手段は、前記透視撮像が行われていると判定したとき、前記映像信号生成手段、前記分光感度補正手段、及び前記出力手段の少なくとも一つに対する電源の供給を停止することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の撮像装置。
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