JP4415196B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents
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Description
この発明は、撮像装置と撮像方法に関する。詳しくは、撮影画像の画像信号に対してディジタル低域フィルタを用いて時間軸方向のフィルタ処理やフィルタ処理が行われた画像信号に対してフレーム間引き処理を行い所望のフレーム周期の画像信号を得るものである。
The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method . Specifically, a digital low-pass filter is used on the image signal of the captured image, and a frame thinning process is performed on the image signal that has been subjected to filter processing in the time axis direction or filter processing to obtain an image signal having a desired frame period. Is.
従来の映画製作等では、フィルムビデオカメラが用いられている。このフィルムビデオカメラでは、図6に示すように、回転する円盤状のシャッタ80における開放部以外のところにミラー81が装着されており、ミラー81の光軸上に撮像レンズ70と光学的ビューファインダ用のグランド・グラス82が置かれている。ここで、シャッタ80が開放部の位置とされているときには、撮影画像がフィルム83上に結像されてフィルム83が感光されるとともに、光学的ビューファインダでの撮影画像表示は停止される。また、シャッタ80が非開放部の位置であるときにフィルム83のコマ送りが行われるとともに、ミラー81によって撮影画像が光学的ビューファインダのグランド・グラス82上に表示される。 In a conventional movie production or the like, a film video camera is used. In this film video camera, as shown in FIG. 6, a mirror 81 is mounted at a position other than the open portion of a rotating disk-shaped shutter 80, and an imaging lens 70 and an optical viewfinder are placed on the optical axis of the mirror 81. A ground glass 82 is placed. Here, when the shutter 80 is in the open position, the photographed image is formed on the film 83 and the film 83 is exposed, and the photographed image display on the optical viewfinder is stopped. Further, when the shutter 80 is at the non-open position, the film 83 is moved forward, and the captured image is displayed on the ground glass 82 of the optical viewfinder by the mirror 81.
ここで、シャッタの開いている時間を調整することで露光時間を調整したり、フィルムのコマ送り速度を可変させて、特殊な映像効果を得ることができるように成されている。例えば、コマ送り速度を速くして高速度で撮影した画像を通常の速度で再生すれば、水面に水滴が落下したときのような高速度動作も容易かつ詳細に観察できる。また、コマ送り速度を遅くして低速度で撮影した画像を通常の速度で再生すれば、格闘シーンの臨場感を高めたり、カーチェイスでのスピード感を高めることができる。 Here, a special image effect can be obtained by adjusting the exposure time by adjusting the shutter opening time or changing the frame frame feed speed. For example, if an image shot at a high speed with a high frame feed rate is reproduced at a normal speed, a high-speed operation such as when a water droplet falls on the water surface can be observed easily and in detail. In addition, if an image shot at a low speed with a slow frame advance rate is played back at a normal speed, the realism of the fighting scene can be enhanced, and the sense of speed in a car chase can be enhanced.
また、テレビジョン番組制作等では、番組の撮影や編集及び送出等のディジタル化が図られているが、ディジタル技術の進展に伴う高画質化や機器の低価格化に伴い、映画製作等においてもディジタル化が進められている。 Also, in television program production, etc., digitization of shooting, editing, and transmission of programs has been attempted, but in the production of movies, etc. due to the increase in image quality and the lowering of equipment prices accompanying the advancement of digital technology. Digitization is in progress.
ここで、固体撮像素子例えばCCD(Charge Coupled Device)を用いたビデオカメラを使用して撮影を行う場合、固体撮像素子の電子シャッター機能を利用して露光時間を制御すればフィルムビデオカメラにおけるシャッタ開口時間制御を模倣することができる。また、固体撮像素子からの信号の読み出しに要する時間を制御することで、フィルムビデオカメラにおけるフィルム送り時間間隔制御を模倣することができる。さらに、電子ビューファインダでは、固体撮像素子から読み出した信号に基づいて画像表示が行われることから、光学的ビューファインダのように、画像が途切れることがなく見やすい画像を表示できる。 Here, when shooting using a video camera using a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device), if the exposure time is controlled using the electronic shutter function of the solid-state imaging device, the shutter opening in the film video camera Can simulate time control. Further, by controlling the time required for reading a signal from the solid-state imaging device, it is possible to imitate the film feed time interval control in the film video camera. Furthermore, since the electronic viewfinder displays an image based on a signal read from the solid-state imaging device, an image that is easy to see can be displayed without being interrupted, unlike an optical viewfinder.
ところで、低速度撮影を行うものとした場合、固体撮像素子では電子シャッター機能を利用して露光時間を制御することで図7aに示すように露光を行い、読み出しに要する時間を図7bに示すように長くすることで、得られる画像の時間間隔が長くなり、低速度撮影画像を得ることができる。
By the way, when it is assumed that low-speed shooting is performed, the solid-state image sensor performs exposure as shown in FIG. 7a by controlling the exposure time by using the electronic shutter function, and the time required for reading is shown in FIG. 7b. By making it longer, the time interval of the obtained images becomes longer, and a low-speed captured image can be obtained .
しかし、固体撮像素子では、光電変換を行うフォトセンサ部で暗電流と呼ばれる雑音成分が発生することが知られており、露光時間を長くすると撮影画像の信号だけでなく暗電流も露光時間に比例して大きくなる。このため、図8に示すように露光時間が長くなるに伴いダイナミックレンジの余裕が少なくなり、例えば被写体の輝度が高いときには、撮影画像の信号が飽和して輝度の高い部分がつぶれてしまい、階調の再現性が良好な撮影画像を得ることができない。また、ダイナミックレンジの余裕を多くするため、照明を暗くしたり撮影レンズの絞りを調整して固体撮像素子に入射する光量を少なくすると、暗電流のレベルが変わることなく撮影画像の信号だけが小さくなるのでS/N比の劣化を招く。このため、ノイズの少ない良好な画質の撮影画像を得ることができない。
However, in a solid-state image sensor, it is known that a noise component called dark current is generated in the photosensor unit that performs photoelectric conversion. When the exposure time is increased, not only the image signal but also the dark current is proportional to the exposure time. And get bigger. For this reason, as shown in FIG. 8, as the exposure time increases, the margin of the dynamic range decreases. For example, when the luminance of the subject is high, the captured image signal is saturated and the high luminance portion is crushed. A captured image with good tone reproducibility cannot be obtained. Also, in order to increase the margin of the dynamic range, if the illumination is dimmed or the aperture of the photographic lens is adjusted to reduce the amount of light incident on the solid-state image sensor, only the photographic image signal is reduced without changing the dark current level. As a result, the S / N ratio is deteriorated. For this reason, it is impossible to obtain a photographed image with good image quality with less noise.
またCCDでは、フォトセンサ部で光電変換によって発生された電荷を読み出すための転送線で発生する暗電流やスメア等の雑音成分が、信号の読み出しにかかる時間に比例して大きくなる。このため、読み出しに要する時間を長くすると、これらの影響によって更にダイナミックレンジの余裕が少なくなりS/N比も劣化してしまう。 Further, in the CCD, noise components such as dark current and smear generated in a transfer line for reading out electric charges generated by photoelectric conversion in the photosensor portion increase in proportion to the time required for signal reading. For this reason, if the time required for reading is increased, the dynamic range margin is further reduced due to these effects, and the S / N ratio is also deteriorated.
そこで、この発明では、低速撮影時でもダイナミックレンジの余裕度の低下を防止できるとともに、S/N比の劣化を招くことなく良好な撮影画像を得ることができる撮像装置と撮像方法を提供するものである。
Therefore, the present invention provides an imaging apparatus and an imaging method capable of preventing a reduction in the margin of the dynamic range even during low-speed shooting and obtaining a good shot image without causing deterioration of the S / N ratio. It is.
この発明に係る撮像装置は、撮像素子を有し、該撮像素子が動作できる最短フレーム周期以上の読み出し周期を持つ撮影画像の画像信号を生成する撮像手段と、画像信号の時間軸方向のフィルタ処理を行うことで、画像信号に基づく画像の動解像度を低下させるディジタル低域フィルタと、フィルタ処理を行うことにより得られた画像信号に対してフレーム間引き処理を行い、所望の出力フレーム周期の画像信号を生成する間引き処理手段と、撮像手段での画像信号の生成動作とディジタル低域フィルタのフィルタ特性と撮像手段での読み出し動作と間引き処理手段でのフレーム間引き処理動作を制御する制御手段を有し、制御手段は、出力フレーム周期が、最短フレーム周期の2倍の範囲内であるとき、間引きを行わないものとして読み出し周期を可変させ、出力フレーム周期が、最短フレーム周期のn(nは2以上の正の整数)倍より大きく、かつ最短フレーム周期の(n+1)倍以下の場合であるとき、撮像手段からの読み出し周期が出力フレーム周期の1/n倍となるよう撮像手段を制御し、間引き処理手段がnフレーム毎にフレーム間引き処理を行なうよう間引き処理手段を制御するものである。 An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup unit that has an image pickup element and generates an image signal of a photographed image having a readout period equal to or longer than the shortest frame period in which the image pickup element can operate, and filter processing in the time axis direction of the image signal The digital low-pass filter that lowers the dynamic resolution of the image based on the image signal and the frame decimation process on the image signal obtained by performing the filter processing, and the image signal of the desired output frame period And a control means for controlling the image signal generation operation in the imaging means, the filter characteristics of the digital low-pass filter, the readout operation in the imaging means, and the frame decimation processing operation in the thinning processing means. the control means, when the output frame period is in the range of 2 times the shortest frame period, read out as a no thinning The cycle is varied, when the output frame period, (the n 2 or more positive integer) n of the shortest frame period times larger than, and the case of the shortest frame period of (n + 1) times or less, the readout from the imaging means The imaging means is controlled so that the period is 1 / n times the output frame period, and the thinning processing means is controlled so that the thinning processing means performs frame thinning processing every n frames.
また、この発明に係る撮像方法は、撮像素子が動作できる最短フレーム周期以上の読み出し周期を持つ撮影画像の画像信号を生成する第1のステップと、画像信号の時間軸方向のフィルタ処理を行うことで、画像信号に基づく画像の動解像度を低下させる第2のステップと、第2のステップより得られた画像信号に対してフレーム間引き処理を行い、所望の出力フレーム周期の画像信号を生成する第3のステップとを有し、出力フレーム周期が、最短フレーム周期の2倍の範囲内であるとき、第3のステップにおいて間引きを行わないものとして読み出し周期を可変させ、出力フレーム周期が、最短フレーム周期のn(nは2以上の正の整数)倍より大きく、かつ最短フレーム周期の(n+1)倍以下の場合には、第1のステップにおいて読み出し周期を出力フレーム周期の1/n倍とし、第3のステップにおいてnフレーム毎にフレーム間引きを行なうものである。 In addition, the imaging method according to the present invention performs a first step of generating an image signal of a captured image having a readout period equal to or longer than the shortest frame period in which the image sensor can operate, and a filtering process in the time axis direction of the image signal. The second step of reducing the dynamic resolution of the image based on the image signal and the frame decimation process on the image signal obtained from the second step to generate an image signal having a desired output frame period 3 and the output frame period is within a range twice as long as the shortest frame period, the readout period is varied so that the thinning is not performed in the third step, and the output frame period is the shortest frame period. period (the n 2 or more positive integer) of n times larger than, and in the case of the shortest frame period of (n + 1) times or less is read in a first step The out period as the 1 / n times the output frame period, and performs frame skipping every n frames in the third step.
この発明においては、撮像手段で生成された画像信号に対して、ディジタル低域フィルタを用いて時間軸方向のフィルタ処理を行うことにより画像の動解像度が低下されると共に、ディジタル低域フィルタの係数を変更して動解像度の低下量が調整可能とされる。また、この動解像度の低下された画像信号に対して、出力フレーム周期が、最短フレーム周期の2倍の範囲内であるとき、間引きを行わないものとして読み出し周期を可変させ、出力フレーム周期が、撮像素子が動作できる最短フレーム周期のn(nは2以上の正の整数)倍より大きく、かつ最短フレーム周期の(n+1)倍以下の場合には、読み出し周期を出力フレーム周期の1/n倍とし、nフレーム毎にフレーム間引きが行われて、出力フレーム周期の動解像度が低下された画像信号が出力される。 In the present invention, the image signal generated by the image pickup means is subjected to filter processing in the time axis direction using a digital low-pass filter, thereby reducing the dynamic resolution of the image and the coefficient of the digital low-pass filter. The amount of decrease in dynamic resolution can be adjusted by changing. In addition, when the output frame period is within the range of twice the shortest frame period for the image signal with reduced dynamic resolution, the readout period is varied so as not to perform decimation, and the output frame period is When it is greater than n (n is a positive integer greater than or equal to 2 ) times the shortest frame period in which the image sensor can operate and less than (n + 1) times the shortest frame period, the readout period is 1 / n times the output frame period Then, frame decimation is performed every n frames, and an image signal with a reduced dynamic resolution in the output frame period is output.
この発明によれば、画像信号に対してディジタル低域フィルタで時間軸方向のフィルタ処理を行うことで、画像信号に基づく画像の動解像度が低下されるとともに、フィルタ処理を行った画像信号に対して、出力フレーム周期が、最短フレーム周期の2倍の範囲内であるとき、間引きを行わないものとして読み出し周期を可変させ、出力フレーム周期が、撮像素子が動作できる最短フレーム周期のn(nは2以上の正の整数)倍より大きく、かつ最短フレーム周期の(n+1)倍以下の場合には、読み出し周期を出力フレーム周期の1/n倍とし、nフレーム毎にフレーム間引きが行われて、出力フレーム周期の動解像度が低下された画像信号が出力される。このため、S/N比やダイナミックレンジの余裕の減少を抑えることができる。 According to this invention, by performing filtering in the time axis direction with a digital low-pass filter on the image signal, the dynamic resolution of the image based on the image signal is reduced, and the filtered image signal is processed. When the output frame period is in the range of twice the shortest frame period, the readout period is varied so as not to perform decimation, and the output frame period is n (n is the shortest frame period at which the image sensor can operate). If it is greater than 2 (a positive integer) times and less than (n + 1) times the shortest frame period, the readout period is set to 1 / n times the output frame period, and frame decimation is performed every n frames, An image signal in which the dynamic resolution of the output frame period is lowered is output. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the margin of the S / N ratio and the dynamic range.
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図1はビデオカメラの構成を示している。撮像レンズ10を通して入射された光は、撮像部11に入射されて、撮像面上に被写体画像が結像される。撮像部11は固体撮像素子例えばCCDを用いて構成されており、光電変換によって得られた被写体画像に基づく信号を後述する駆動部52からの駆動信号RCに基づいて読み出し、撮影画像の三原色撮像信号Spaを生成して前処理部12に供給する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a video camera. The light incident through the
前処理部12では、撮像信号Spaからノイズ成分を除去する処理、例えば相関二重サンプリング処理を行い、ノイズ除去された撮像信号Spaを撮像信号SpbとしてA/D変換部13に供給する。A/D変換部13では、撮像信号Spbをディジタルの画像信号DVaに変換してフィードバッククランプ部14に供給する。フィードバッククランプ部14では、ブランキング期間の黒レベル信号と基準信号との誤差を検出してA/D変換部13に供給することで、安定した黒レベルで所要の大きさの画像信号DVaを得ることが出来るように、A/D変換動作を制御する。補正処理部15では、画像信号DVaに対してシェーディング補正や撮像素子の欠陥に対する補正処理等を行う。この補正処理部15で補正処理が行われた画像信号DVaは、画像信号DVbとして速度対応処理部20に供給される。
The preprocessing
図2は、速度対応処理部20の構成を示している。補正処理部15から供給された画像信号DVbは、ディジタル低域フィルタ21の減算器211と加算器213及びスイッチ23の端子aに供給される。減算器211には、後述する1フレーム遅延回路214から画像信号DVfが供給されており、画像信号DVfから画像信号DVbを減算する。この減算器211で得られた減算信号DVcは乗算器212に供給される。
FIG. 2 shows a configuration of the speed
乗算器212には、制御部50から露光時間の長さ調整と同様な効果が得られるようにフィルタ特性を調整するための係数kが供給されており、減算信号DVcに係数kを乗算する。この乗算器212で得られた乗算信号DVdは加算器213に供給される。
The
加算器213では、補正処理部15から供給された画像信号DVbと乗算器212から供給された乗算信号DVdを加算して画像信号DVeを生成する。この加算器213で得られた画像信号DVeは、1フレーム遅延回路214とフレーム間引き回路22及びスイッチ23の端子bに供給される。
The
1フレーム遅延回路214では、画像信号DVeを1フレーム遅延させて画像信号DVfとして減算器211に供給する。フレーム間引き回路22では、制御部50からの間引き制御信号CTaに基づきフレームの間引きを行い、所望のコマ数の画像信号DVgを生成して図1の本線側信号処理部31に供給する。スイッチ23の可動端子cは、図1のモニタ側信号処理部41と接続されており、制御部50からの制御信号CTbに基づき、画像信号DVbあるいは画像信号DVeのいずれかを選択して画像信号DVhとしてモニタ側信号処理部41に供給する。
The 1-
本線側信号処理部31では、画像信号DVgに対してビデオカメラ出力に対するγ処理や輪郭補償処理を行うとともに、ニー補正処理等の処理も行う。この信号処理が行われた画像信号DVgは、画像信号DVjとして本線側信号出力処理部32に供給される。
The main line side
本線側信号出力処理部32では、画像信号DVjをビデオカメラに接続される機器に応じた信号CMoutに変換して出力する。例えば、コンポーネント信号に対応した機器やコンポジット信号に対応した機器が接続される場合には、それぞれの機器に応じた信号CMoutに変換して出力する。またSMPTE292Mとして規格化されているシリアルディジタルインタフェース等を介して画像信号を伝送する場合には、インタフェース規格に応じた伝送信号を生成して信号CMoutとして出力する。
The main line side signal
モニタ側信号処理部41では、画像信号DVhに対してγ処理や輪郭補償処理等を行うとともに、ニー補正処理等の処理を行う。ここで、モニタ側信号処理部41では、撮影画像をモニタするために用いる画像表示装置に応じた信号処理を行う。例えば画像表示装置が、陰極線管を用いて構成されたものであるかあるいは液晶表示素子を用いて構成されたものであるかに応じて、γ補正特性やニー補正特性及び輪郭補償特性等を切り換える。このモニタ側信号処理部41で信号処理が行われた画像信号DVhは、画像信号DVkとしてモニタ側信号出力処理部42に供給される。
The monitor-side
モニタ側信号出力処理部42では、供給された画像信号DVkを、撮影画像モニタ用の画像表示装置に応じた信号MToutに変換して出力する。例えば画像表示装置がアナログ信号を用いるものであるときには、画像信号DVkをアナログ信号に変換して信号MToutとして出力する。
The monitor-side
制御部50には、操作部51が接続されており、操作部51をビデオカメラのユーザが操作すると、ユーザの操作に応じた操作信号PSが操作部51から制御部50に供給される。制御部50では、この操作信号PSに基づいて各種の制御信号CTを生成して各部の動作を制御することにより、ビデオカメラをユーザの操作に応じて動作させる。また制御部50では、操作部51で撮影速度やシャッタ開口時間の切り換えが行われたとき、切り換えられたシャッタ開口時間に応じた係数kを速度対応処理部20に供給して、切り換えられたシャッタ開口時間に応じて動解像度が低下された画像の画像信号を速度対応処理部20で生成させる。また、撮像部11での信号読み出しフレーム周期を設定する制御信号TCを切り換えられた撮影速度に応じて生成して駆動部52に供給すると共に、切り換えられた撮影速度に応じて制御信号CTa,CTbを生成して速度対応処理部20に供給する。この駆動部52では、制御部TCに基づき駆動信号RCを生成して撮像部11に供給することで、設定されたフレーム周期で信号の読み出しを行い、速度対応処理部20では、制御信号CTa,CTbに基づいてフレーム間引きや信号の選択を行い、本線側信号出力処理部32から切り換えられた撮影速度に応じた画像信号を出力させると共に、モニタ側信号出力処理部42からは、ユーザの操作に応じた画像信号を出力させる。
An
次に動作について説明する。図2に示す速度対応処理部20において、画像信号DVbとディジタル低域フィルタ21で時間軸方向のフィルタ処理を行って得られた画像信号DVeの関係は式(1)に示すものとなり、振幅特性は角周波数ω=0のときの振幅を「1」に正規化すると、角周波数ωに対して式(2)に示すものとなる。なお、画像信号DVbのフレーム周期を「T」としたとき、角周波数ωは「ω=π/T」である。
Next, the operation will be described. In the speed
この速度対応処理部20のディジタル低域フィルタ21におけるフィルタ特性おいて、係数kを「0」〜「1」の範囲内で可変してステップ応答を求めると図3に示す特性となり、係数kが大きくなるに伴い応答が緩やかとなる。また、周波数特性も図4に示すように、係数kが大きくなるに伴い帯域が狭くなる。すなわち、係数kが大きくなるに伴い画像信号DVeに基づく画像では残像が多くなるとともに高域成分が失われて、露光時間を長くした場合と同様な動解像度の低下した画像となる。すなわち、ディジタル低域フィルタ21でのフィルタ特性を調整して、画像信号DVbのフィルタ処理を行うことにより、シャッタ開口時間を調整して所望の露光時間としたときの撮影画像と同様な画像の画像信号を生成できる。すなわち、ディジタル低域フィルタ21の係数kを変更することで、シャッタ開口時間調整を模倣することができる。
When the step response is obtained by varying the coefficient k within the range of “0” to “1” in the filter characteristics of the digital low-pass filter 21 of the speed corresponding
このため、低速度撮影時には、露光時間を長くして動解像度が低下させた場合と同様な画像の画像信号DVeを得られるようにディジタル低域フィルタ21の係数kを変更して動画像の低下量を調整する。 For this reason, during low-speed shooting, the coefficient k of the digital low-pass filter 21 is changed to reduce the moving image so that the image signal DVe of the same image as that obtained when the exposure time is lengthened and the moving resolution is lowered can be obtained. Adjust the amount.
さらに、フレーム間引き回路22では、撮影速度に応じて画像信号DVeに対するフレーム間引きを実施する。このフレーム間引き回路22でフレーム間引きを行うとともに、間引き数を調整することで所望のフレーム周期の画像信号を得ることができる。すなわち、フレーム間引き回路22によってコマ数可変機能を模倣することができる。
Further, the
このように、フレーム間引き回路22でフレーム間引きを行うとともに間引き数を調整することで、フレーム間引き回路22からは、露光時間が長く動解像度が低下した場合と同様な画像であるとともに所望のフレーム周期の画像信号DVgを出力させることができる。
In this way, by performing frame decimation in the
また、スイッチ23の可動端子cを端子aに設定して画像信号DVbを画像表示装置に供給すれば、動解像度が低下していないとともにフレーム間引きの行われていない画像を表示できるので、被写体を正しく追従して低速度撮影を行うことができる。さらに、可動端子cを端子bに設定して画像信号DVeを画像表示装置に供給すれば、画像表示装置の表示画像によって動解像度がどの程度低下しているかも確認できる。
Further, if the movable terminal c of the
例えば図5に示すように、撮像部11の固体撮像素子では図5A及び図5Bに示すようにフレーム周期Faで露光及び信号の読み出しを行い、速度対応処理部20のフレーム間引き回路22では、図5Cに示すように4フレーム当たり3フレームの間引きを行うものとすると、本線側信号処理部31に供給される画像信号DVgは、フレーム周期が「Fa/4」であるとともに、係数kに基づき露光時間を長くした場合と同様な動解像度が低下した画像の画像信号となる。
For example, as shown in FIG. 5, the solid-state imaging device of the
また、スイッチ23の可動端子cを端子a側として画像信号DVbを選択すると、画像モニタ用の画像表示装置には、図5Dに示すように、フレーム周期が「Fa」であるとともに動解像度の低下していない画像を表示させることができる。さらに、スイッチ23の可動端子cを端子b側として画像信号DVeを選択すれば、フレーム周期が「Fa」であるとともに本線側信号処理部31に供給された画像信号DVeに基づく画像がどの程度だけ動解像度が低下されているか確認できる。
When the image signal DVb is selected with the movable terminal c of the
低速度撮影を行わない場合には、係数kを「0」に設定するとともにフレーム間引き回路22では間引きを行わないものとする。このときには、画像信号DVbと画像信号DVeが等しいとともに、間引きが行われないことから、本線側信号処理部31とモニタ側信号処理部41には画像信号DVbが供給されることとなり、所定のフレームレート画像の信号CMoutをビデオカメラから出力できる。また、動解像度の低下していない画像を画像表示装置に表示させることができる。さらに、固体撮像素子からの信号読み出し動作を制御することで電子シャッタ機能を働かせるものとすれば、露光時間を短くできるので、高速撮影も可能となる。
When low-speed shooting is not performed, the coefficient k is set to “0” and the
ところで、上述のビデオカメラでは、フレーム間引き回路22での間引き数を可変することで、所望のフレームレートの信号CMoutを生成するものとしたが、フレーム間引き数だけでなく、制御信号TCによって撮像部11での信号読み出しフレーム周期を可変して所望のフレームレートの信号を生成させることもできる。
By the way, in the video camera described above, the signal CMout having a desired frame rate is generated by changing the number of thinnings in the
この場合、撮像部11での信号読み出しフレーム周期が、撮像素子で動作できる最短フレーム周期の所定倍を超えることが無いように、間引き数の切り換えと撮像部11での信号読み出しフレーム周期の切り換えを行う。例えば、信号CMoutのフレーム周期(以下「出力フレーム周期」という)Toが撮像素子で動作できる最短フレーム周期Tminの2倍の範囲内(Tmin<To≦2Tmin)であるときには、間引きを行わないものとして、撮像部11での信号読み出しフレーム周期Tiを可変させて、所望のフレームレートの信号を生成する。次に、出力フレーム周期Toが最短フレーム周期Tminの2倍を超え3倍以内(2Tmin<To≦3Tmin)であるときには、信号読み出しフレーム周期Tiを1/2倍して、2フレーム毎に間引きを行う。出力フレーム周期Toが最短フレーム周期Tminの3倍を超え4倍以内(3Tmin<To≦4Tmin)であるときには、信号読み出しフレーム周期Tiを1/3倍して、3フレーム毎に間引きを行う。以下同様に、出力フレーム周期Toが最短フレーム周期Tminのn(nは2以上の正の整数)倍を超え(n+1)倍以内(nTmin<To≦(n+1)Tmin)であるときには、信号読み出しフレーム周期Tiを1/n倍して、nフレーム毎に間引きを行うものとすると、信号読み出しフレーム周期Tiを常に短い状態とすることができる。
In this case, switching of the thinning-out number and switching of the signal readout frame period at the
このようにして、出力フレーム周期Toを長くしても信号読み出しフレーム周期Tiは所定の周期よりも長くならないので、出力フレーム周期Toが長くなると共に撮像部11での暗電流やスメア等の影響も大きくなってしまうことがなく、撮像部11からの信号のS/N比の劣化や撮像部11でのダイナミックレンジの余裕減少を抑えることができる。また、信号読み出しフレーム周期を長くすることで間引きされるフレーム数も少なくできる。さらに、電子ビューファインダーで撮影画像をモニタするために、スイッチ23の可動端子cを端子a側として画像信号DVbを選択した場合、画像信号DVbのフレーム周期は所定の周期よりも長くなることが無いので、動解像度の低下も抑えることができる。
In this way, even if the output frame period To is lengthened, the signal readout frame period Ti does not become longer than the predetermined period. Therefore, the output frame period To becomes longer and the influence of dark current, smear, etc. in the
10,70・・・撮像レンズ、11・・・撮像部、12・・・前処理部、13・・・A/D変換部、14・・・フィードバッククランプ部、15・・・補正処理部、20・・・速度対応処理部、21・・・ディジタル低域フィルタ、22・・・フレーム間引き回路、23・・・スイッチ、31・・・本線側信号処理部、32・・・本線側信号出力処理部、41・・・モニタ側信号処理部、42・・・モニタ側信号出力処理部、50・・・制御部、51・・・操作部、52・・・駆動部、80・・・シャッタ、81・・・ミラー、82・・・グランド・グラス、83・・・フィルム、211・・・減算器、212・・・乗算器、213・・・加算器、214・・・フレーム遅延回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記画像信号の時間軸方向のフィルタ処理を行うことで、前記画像信号に基づく画像の動解像度を低下させるディジタル低域フィルタと、
前記フィルタ処理を行うことにより得られた画像信号に対してフレーム間引き処理を行い、所望の出力フレーム周期の画像信号を生成する間引き処理手段と、
前記撮像手段での画像信号の生成動作と前記ディジタル低域フィルタのフィルタ特性と前記撮像手段での読み出し動作と前記間引き処理手段でのフレーム間引き処理動作を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記出力フレーム周期が、前記最短フレーム周期の2倍の範囲内であるとき、間引きを行わないものとして読み出し周期を可変させ、前記出力フレーム周期が、前記最短フレーム周期のn(nは2以上の正の整数)倍より大きく、かつ前記最短フレーム周期の(n+1)倍以下の場合であるとき、前記撮像手段からの読み出し周期が前記出力フレーム周期の1/n倍となるよう前記撮像手段を制御し、前記間引き処理手段がnフレーム毎にフレーム間引き処理を行なうよう前記間引き処理手段を制御する
撮像装置。 An image pickup unit having an image pickup device and generating an image signal of a shot image having a read cycle equal to or longer than the shortest frame cycle in which the image pickup device can operate;
A digital low-pass filter that reduces the dynamic resolution of an image based on the image signal by performing filtering in the time axis direction of the image signal;
A decimation processing means for performing a frame decimation process on the image signal obtained by performing the filtering process, and generating an image signal having a desired output frame period;
A control means for controlling an image signal generation operation in the imaging means, a filter characteristic of the digital low-pass filter, a readout operation in the imaging means, and a frame decimation processing operation in the decimation processing means;
When the output frame period is in a range twice as long as the shortest frame period , the control unit varies the read period so that no decimation is performed, and the output frame period is n (the shortest frame period). When n is a positive integer greater than or equal to 2 and less than (n + 1) times the shortest frame period, the readout period from the imaging means is 1 / n times the output frame period. controlling said imaging means, that controls the thinning processing unit so that said thinning processing means performs frame skipping process for every n frames
Imaging device.
前記画像信号を「DVb」、前記1フレーム遅延手段の出力を「DVf」とした際に、
「(1―k)×DVb+k×DVf」(kは0から1の範囲内の係数)の演算結果を前記1フレーム遅延手段に入力するとともに前記ディジタル低域フィルタの出力とする
請求項1記載の撮像装置。 The digital low-pass filter has one frame delay means,
When the image signal is “DVb” and the output of the one-frame delay means is “DVf”,
Shall be the output of the digital low pass filter receives an input to the one-frame delay means the operation result of "(1-k) × DVb + k × DVf " (k is a coefficient in the range of 0 to 1)
請 Motomeko 1 imaging device according.
前記画像信号の時間軸方向のフィルタ処理を行うことで、前記画像信号に基づく画像の動解像度を低下させる第2のステップと、
前記第2のステップより得られた画像信号に対してフレーム間引き処理を行い、所望の出力フレーム周期の画像信号を生成する第3のステップとを有し、
前記出力フレーム周期が、前記最短フレーム周期の2倍の範囲内であるとき、第3のステップにおいて間引きを行わないものとして読み出し周期を可変させ、前記出力フレーム周期が、前記最短フレーム周期のn(nは2以上の正の整数)倍より大きく、かつ前記最短フレーム周期の(n+1)倍以下の場合には、前記第1のステップにおいて前記読み出し周期を前記出力フレーム周期の1/n倍とし、前記第3のステップにおいてnフレーム毎にフレーム間引きを行なう
撮像方法。 A first step of generating an image signal of a captured image having a readout period equal to or longer than the shortest frame period in which the image sensor can operate;
A second step of reducing the dynamic resolution of the image based on the image signal by performing time-axis filtering of the image signal;
A third step of performing frame thinning processing on the image signal obtained in the second step to generate an image signal having a desired output frame period;
When the output frame period is in a range twice as long as the shortest frame period, the readout period is varied so that thinning is not performed in the third step, and the output frame period is n (the shortest frame period). If n is a positive integer greater than or equal to 2 ) and less than or equal to (n + 1) times the shortest frame period, the read period is set to 1 / n times the output frame period in the first step; Let row frame skipping every n frames in the third step
An imaging method.
前記画像信号を「DVb」、前記1フレーム遅延手段の出力を「DVf」とした際に、
「(1―k)×DVb+k×DVf」(kは0から1の範囲内の係数)の演算結果を前記1フレーム遅延手段に入力するとともに前記第2のステップの出力とする
請求項3記載の撮像方法。 In the second step, 1-frame delay means is used,
When the image signal is “DVb” and the output of the one-frame delay means is “DVf”,
Shall be the output of the second step as well as input to the one-frame delay means the operation result of "(1-k) × DVb + k × DVf " (k is a coefficient in the range of 0 to 1)
請 Motomeko 3 imaging method according.
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