JP4962132B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置の信号処理に関する発明である。   The present invention relates to signal processing of an imaging apparatus.

広ダイナミックレンジ機能に関する背景技術としては、例えば、特開2002−314885公報(特許文献1)がある。該公報には、課題として「高速用、低速用の各電子シャッタ処理を用いて撮像し、得られた映像信号を信号処理し、極めて広範囲な光量に対する画像撮像が可能となる。」と記載され、解決手段として、「CCDカメラ部302の撮像出力は、電子シャッタ回路により異なる露光時間による第1、第2の画像信号として得られる。第1、第2の画像信号は2系統に分岐され、それぞれ特性制御が行われ合成される。積算値回路315、ピーク値検出回路316、マイコン回路318により画面特性が検出され、輝度ダイナミックレンジの広い撮像を得るようにシャッタタイミングが制御される。」と記載されている。   As a background art regarding the wide dynamic range function, for example, there is JP-A-2002-314885 (Patent Document 1). In this publication, it is stated that “It is possible to pick up images using high-speed and low-speed electronic shutter processing and perform signal processing on the obtained video signal to pick up an image for a very wide range of light”. As a solution, “The imaging output of the CCD camera unit 302 is obtained as first and second image signals with different exposure times by an electronic shutter circuit. The first and second image signals are branched into two systems. The characteristics are controlled and combined, and the integrated value circuit 315, the peak value detection circuit 316, and the microcomputer circuit 318 detect the screen characteristics and control the shutter timing so as to obtain an image with a wide luminance dynamic range. " Are listed.

特開2002−314885公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-314885

近年、固体撮像素子を用いた撮像装置はビデオカメラ、監視カメラなど多くの用途に使われている。一般的にカメラでは適切な光量で撮像を行うために、固体撮像素子の電子シャッタ機能により光量調節を行っている。ここでいう電子シャッタ機能とは、各光電変換素子の蓄積した信号電荷をシャッタパルスの印加により掃き出すことが可能な固体撮像素子において、フィールド期間内における電荷蓄積期間をシャッタパルスの印加によって調節することにより露光時間を可変させる機能のことで、シャッタパルス間隔を短くすれば露光時間が短くなり、長くすれば露光時間は長くなる。   In recent years, an imaging apparatus using a solid-state imaging device has been used for many applications such as a video camera and a surveillance camera. In general, in a camera, in order to capture an image with an appropriate amount of light, the amount of light is adjusted by an electronic shutter function of a solid-state image sensor. The electronic shutter function here refers to adjusting a charge accumulation period within a field period by applying a shutter pulse in a solid-state imaging device capable of sweeping out signal charges accumulated in each photoelectric conversion element by applying a shutter pulse. This means that the exposure time can be varied. If the shutter pulse interval is shortened, the exposure time is shortened, and if the shutter pulse interval is lengthened, the exposure time is lengthened.

そして、低輝度の被写体と高輝度の被写体が混在する広範囲な輝度を有する被写体に対しては、フィールド画像期間あるいはフレーム画像期間中に、短いシャッタパルス間隔で撮影した画像と長いシャッタパルス間隔で撮影した画像の両方の画像を取り込んで合成することで広いダイナミックレンジを実現している。   And for a subject with a wide range of brightness, which is a mixture of low brightness subjects and high brightness subjects, images taken with short shutter pulse intervals and long shutter pulse intervals during the field image period or frame image period. A wide dynamic range is achieved by capturing and combining both images.

ところで、近年、省エネおよび装置の長寿命化に優れたLED(Light Emitting Diode=発光ダイオード)による照明や情報表示装置が急増しており、交流電源の商用周波数もしくはその2倍で点灯と消灯を繰り返している。   By the way, in recent years, lighting and information display devices using LEDs (Light Emitting Diodes), which are excellent in energy saving and long life of devices, have been rapidly increasing, and they are repeatedly turned on and off at the commercial frequency of AC power supply or twice that. ing.

前述の通り、固体撮像素子を用いた撮像装置の電子シャッタ機能は、撮像する時間と撮As described above, the electronic shutter function of the image pickup apparatus using the solid-state image pickup device has the time to take an image,
像しない時間を有しており、LED情報表示装置の発光タイミングも発光する時間と発光していない時間を有しているため、電子シャッタによる撮像期間とLEDの発光期間が図2に示す組み合わせとなった場合、LEDの消灯状態を画像化してしまう。Since it has a time during which it does not image and the light emission timing of the LED information display device also has a time during which it emits light and a time during which it does not emit light, the imaging period by the electronic shutter and the light emission period of the LED are the combinations shown in FIG. When it becomes, it will image the light extinction state of LED.

このような従来のシャッタ機能を用いると、例えばエレベータの籠内に取り付けられた監視カメラにおいて、重要な情報であるエレベータ内のLED情報表示装置に表示された階数の表示情報を撮影できないという課題が生じる。露光時間を長くすることで、LED情報表示装置の情報を確実に撮影することが可能となるが、画面の大半を占める周囲の映像に対して、撮像時のダイナミックレンジが不十分となり、白飛びするなど監視カメラ映像としては不適切な映像となる。従来の広ダイナミックレンジ機能では、低輝度の被写体と高輝度の被写体が混在する被写体に対する画質確保は有効であるものの、本発明が課題とする画面の局部位置にて高速点滅を繰り返す被写体を確実に点灯状態にて撮影することには有効ではない。この点、前述の特許文献1ではこれらの課題について考慮されていない。   When such a conventional shutter function is used, for example, in a surveillance camera installed in the elevator car, there is a problem that the display information of the floor number displayed on the LED information display device in the elevator, which is important information, cannot be photographed. Arise. By extending the exposure time, it is possible to reliably shoot the information on the LED information display device, but the dynamic range at the time of imaging is insufficient for surrounding images that occupy the majority of the screen, and whiteout It is inappropriate for surveillance camera video. Although the conventional wide dynamic range function is effective in ensuring image quality for a subject with a mixture of low-brightness and high-brightness subjects, the subject that repeats high-speed flashing at the local position of the screen, which is the subject of the present invention, is ensured. It is not effective for shooting in the lighting state. In this regard, the above-described Patent Document 1 does not consider these problems.

本発明の目的は、上記問題を解決するもので、被写体を好適に撮影できる撮像装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problem and to provide an imaging apparatus that can suitably photograph a subject.

上記目的を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。その一例を挙げるならば、被写体からの光を光学的に結像させる結像手段と、結像手段より得られる光学像を電気的に変換し映像信号として出力する固体撮像素子と、固体撮像素子に対して第一のシャッタ速度と第二のシャッタ速度を切り替えて制御を行う撮像素子駆動手段と、を具備する撮像装置であって、被写体に含まれる点滅を繰り返す対象物の点滅周期より長く設定した第一のシャッタ速度で撮影した1フレームの映像信号を記憶する第1の画像記憶手段と、第二のシャッタ速度で撮影した1フレームの映像信号を記憶する第2の画像記憶手段と、第1および第2の画像記憶手段から各フレームの映像信号を読み出して複数のエリアに分割し、各フレームの同一エリアの信号を比較する画像比較手段と、画像比較手段において、信号の信号量に基づいて、点滅を繰り返す対象物であると判断されるエリアの位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、位置情報記憶手段において記憶される点滅を繰り返す対象物であると判断されるエリアにおいて、第2の画像記憶手段に記憶しているエリアの映像信号を、第1の画像記憶手段に記憶しているエリアの映像信号に置き換える画像合成手段と、を具備することを特徴とする。In order to solve the above-described object, for example, the configuration described in the claims is adopted. For example, an imaging unit that optically forms light from a subject, a solid-state imaging device that electrically converts an optical image obtained from the imaging unit and outputs it as a video signal, and a solid-state imaging device An imaging device driving unit that controls the first shutter speed and the second shutter speed by switching between the first shutter speed and the second shutter speed, and is set to be longer than the blinking cycle of the object that repeats blinking included in the subject A first image storage means for storing a video signal of one frame shot at the first shutter speed, a second image storage means for storing a video signal of one frame shot at the second shutter speed; In the image comparison means and the image comparison means for reading out the video signal of each frame from the first and second image storage means and dividing it into a plurality of areas and comparing the signals in the same area of each frame, Based on the signal amount, a position information storage unit that stores position information of an area that is determined to be a blinking object, and an area that is determined to be a blinking object that is stored in the position information storage unit And an image composition means for replacing the video signal of the area stored in the second image storage means with the video signal of the area stored in the first image storage means.

本発明の撮像装置によれば、被写体を好適に撮影できる撮像装置を提供することができる。   According to the imaging apparatus of the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus that can suitably photograph a subject.

以下、本発明にかかる撮像装置の実施例について図面を参照して説明する。   Embodiments of an image pickup apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明にかかるエレベータの籠内に取り付けられた監視カメラの設置例について、図3を用いて説明する。   First, an installation example of a surveillance camera attached in an elevator car according to the present invention will be described with reference to FIG.

エレベータの籠420の中に取り付けられた監視カメラ100は、画角内にLED情報表示装置410、階数表示部411、ドア430を含めて撮影している。LED情報表示装置410内にある階数表示部411は、LED情報表示装置410からの信号に応じて、エレベータの籠420が位置している階数をエレベータの利用者に知らせる。   The surveillance camera 100 mounted in the elevator cage 420 shoots the LED information display device 410, the floor display unit 411, and the door 430 within the angle of view. The floor number display unit 411 in the LED information display device 410 notifies the elevator user of the floor number in which the elevator cage 420 is located in response to a signal from the LED information display device 410.

次に、本発明にかかるLED情報表示装置410の構成について、図4を用いて簡単に説明する。   Next, the configuration of the LED information display device 410 according to the present invention will be briefly described with reference to FIG.

LED表示装置410は、階数表示部411と電源回路部501とLED制御回路503からなる。LED表示は、省エネおよび装置の長寿命化のため、図2に示すように点灯および消灯を繰り返して使用する。この点灯および消灯を行う間欠駆動を実現するため、電源回路部501は、交流電圧の入力電源504を用いて、入力電圧に応じてON/OFFを切り替える仮想的なスイッチ502を設けている。階数表示部411は、仮想的なスイッチ502がONになっている期間中、籠位置センサ505からの信号に基づいてLED制御回路503の制御に従い、階数表示部411に現在の階数を出力する。なお、電源回路501および仮想的なスイッチ502、LED制御回路503はLED情報表示装置410の外にあってもよい。   The LED display device 410 includes a floor display unit 411, a power supply circuit unit 501, and an LED control circuit 503. The LED display is repeatedly turned on and off as shown in FIG. 2 to save energy and extend the life of the device. In order to realize the intermittent drive for turning on and off, the power supply circuit unit 501 is provided with a virtual switch 502 that switches ON / OFF according to the input voltage by using an AC voltage input power supply 504. The floor display unit 411 outputs the current floor to the floor display unit 411 according to the control of the LED control circuit 503 based on the signal from the saddle position sensor 505 during the period when the virtual switch 502 is ON. The power supply circuit 501, the virtual switch 502, and the LED control circuit 503 may be outside the LED information display device 410.

次に、本発明を実現する監視カメラ100の一実施例の構成について図1を用いて説明する。図1において、101は結像手段である。102は光学情報を電気的に変換し、フレーム蓄積方式(固体撮像素子の一つの画素の信号蓄積時間が1/30秒である方式)もしくはフィールド蓄積方式(固体撮像素子の一つの画素の信号蓄積時間が1/60秒である方式)で信号電荷を読み出し映像信号として出力する固体撮像素子である。103は信号増幅手段である。104はアナログ信号処理手段である。105はA/D変換手段である。106はデジタル信号処理手段である。107はD/A変換手段である。108は映像出力手段である。109は撮像素子駆動手段である。110は信号処理マイコンである。111は信号選択手段である。121、122は1フレーム分の映像を記憶できる画像記憶手段である。123は比較手段である。124は位置情報を記憶できる位置情報記憶手段である。125は合成手段である。また、140は監視カメラ100の外部にある制御コントローラである。   Next, the configuration of an embodiment of the surveillance camera 100 that implements the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 101 is an imaging means. 102 electrically converts optical information, and uses a frame accumulation method (a method in which the signal accumulation time of one pixel of the solid-state imaging device is 1/30 seconds) or a field accumulation method (a signal accumulation in one pixel of the solid-state imaging device). This is a solid-state imaging device that reads out signal charges and outputs them as video signals by a method having a time of 1/60 seconds. Reference numeral 103 denotes signal amplification means. Reference numeral 104 denotes analog signal processing means. Reference numeral 105 denotes A / D conversion means. Reference numeral 106 denotes digital signal processing means. Reference numeral 107 denotes D / A conversion means. Reference numeral 108 denotes video output means. Reference numeral 109 denotes an image sensor driving means. 110 is a signal processing microcomputer. Reference numeral 111 denotes signal selection means. Reference numerals 121 and 122 denote image storage means capable of storing one frame of video. 123 is a comparison means. Reference numeral 124 denotes position information storage means capable of storing position information. 125 is a synthesis means. Reference numeral 140 denotes a control controller outside the monitoring camera 100.

以下に、監視カメラ100の動作を説明する。被写体からの光を光学的に結像させるレンズ等の結像手段101により得られる光学像が固体撮像素子102により光電変換され、その出力が信号増幅手段103により増幅され、映像信号としてアナログ信号処理手段104へ供給される。アナログ信号処理手段104では、信号増幅手段103より出力される映像信号に対してガンマ補正、利得特性補正などが行われる。   Hereinafter, the operation of the monitoring camera 100 will be described. An optical image obtained by the imaging means 101 such as a lens for optically imaging light from the subject is photoelectrically converted by the solid-state imaging device 102, the output is amplified by the signal amplifying means 103, and analog signal processing is performed as a video signal. Supplied to means 104. The analog signal processing unit 104 performs gamma correction, gain characteristic correction, and the like on the video signal output from the signal amplification unit 103.

アナログ信号処理手段104から出力される映像信号は、A/D変換手段105によりA/D変換され、信号選択手段111に送られる信号処理マイコン110からの情報により、1フレームごとに、画像記憶手段121、画像記憶手段122に記憶される。画像記憶手段121、画像記憶手段122に記憶された映像信号は、比較手段123により、固体撮像素子102により撮像された階数表示部411のような高速で点滅する被写体のエリアを判定し、その位置情報は位置情報記憶手段124に記憶される。位置情報は比較手段123からの情報を入力する代わりに、監視カメラ100の外部に設けられた制御コントローラ140からの信号を記憶することもできる。   The video signal output from the analog signal processing means 104 is A / D converted by the A / D conversion means 105, and image storage means for each frame based on information from the signal processing microcomputer 110 sent to the signal selection means 111. 121, stored in the image storage means 122. The video signal stored in the image storage unit 121 and the image storage unit 122 is used to determine the area of the subject blinking at a high speed like the floor display unit 411 captured by the solid-state image sensor 102 by the comparison unit 123, and the position thereof Information is stored in the position information storage means 124. As the position information, instead of inputting the information from the comparison unit 123, a signal from the controller 140 provided outside the monitoring camera 100 can be stored.

画像記憶手段121、画像記憶手段122に記憶された映像信号は、合成手段125にて位置情報記憶手段124に記憶された位置情報を基に合成され、デジタルの1フレーム分の映像信号としてデジタル信号処理手段106に供給される。デジタル信号処理手段106では、デジタルの映像信号に対して輪郭補正、ノイズ低減などの各種信号処理が施され、D/A変換手段107によってD/A変換され、出力処理手段108によって信号がエンコードされて外部へ出力される。なお、D/A変換回路107を省略し、デジタルのまま出力してもよい。出力される映像信号は図示しない外部モニタや記録装置などといった外部機器に接続される。   The video signals stored in the image storage unit 121 and the image storage unit 122 are synthesized based on the position information stored in the position information storage unit 124 by the synthesis unit 125 and are converted into digital signals as one-frame video signals. It is supplied to the processing means 106. The digital signal processing means 106 performs various signal processing such as contour correction and noise reduction on the digital video signal, D / A conversion is performed by the D / A conversion means 107, and the signal is encoded by the output processing means 108. Output to the outside. Note that the D / A conversion circuit 107 may be omitted and output as digital. The output video signal is connected to an external device (not shown) such as an external monitor or a recording device.

このとき、信号処理マイコン110にはデジタル信号処理手段106から映像信号の輝度レベル情報がフレーム毎に伝送される。   At this time, the luminance level information of the video signal is transmitted from the digital signal processing means 106 to the signal processing microcomputer 110 for each frame.

信号処理マイコン110は、デジタル信号処理手段106からの映像信号の輝度レベル情報および位置情報記憶手段124からの点滅を繰り返す対象物の有無の情報に基づき、
所定の電子シャッタ速度で固体撮像素子102を駆動するよう撮像素子駆動手段109を制御している。
The signal processing microcomputer 110 is based on the luminance level information of the video signal from the digital signal processing means 106 and the information on the presence / absence of the object that repeatedly blinks from the position information storage means 124.
The image sensor driving means 109 is controlled to drive the solid-state image sensor 102 at a predetermined electronic shutter speed.

また、固体撮像素子102、信号増幅手段103、アナログ信号処理手段104、A/D変換手段105、デジタル信号処理手段106、D/A変換手段107、映像出力手段108、撮像素子駆動手段109、信号処理マイコン110、信号選択手段111、画像記憶手段121、画像記憶手段122、比較手段123、画像記憶手段124、合成手段125の全てもしくは任意の組み合わせにより、ワンチップにしてもよい。   Further, the solid-state imaging device 102, the signal amplifying unit 103, the analog signal processing unit 104, the A / D conversion unit 105, the digital signal processing unit 106, the D / A conversion unit 107, the video output unit 108, the image sensor driving unit 109, the signal The processing microcomputer 110, the signal selection unit 111, the image storage unit 121, the image storage unit 122, the comparison unit 123, the image storage unit 124, and the synthesis unit 125 may be combined into one chip or in any combination.

次に、高速で点滅を繰り返す被写体と周囲の被写体を含む画像フレームに対するシャッタ速度の影響を図5、高速で点滅を繰り返す被写体の点灯状態の画像フレームの検出方法を図6、高速で点滅を繰り返す被写体の点灯状態の画像フレームと周囲の被写体の画像フレームを合成する方法を図7を用いて説明する。   Next, FIG. 5 shows the influence of the shutter speed on an image frame including a subject that repeatedly blinks at high speed and surrounding subjects, and FIG. 6 shows a method for detecting an image frame in a lighting state of a subject that blinks at high speed. A method of synthesizing the image frame of the lighting state of the subject and the image frames of the surrounding subjects will be described with reference to FIG.

図5は、シャッタ速度によって、点滅を繰り返す被写体と周囲の被写体で撮影される映像状態が異なることを、階数表示部411とドア430を例にとって示す。   FIG. 5 shows, for example, the floor display unit 411 and the door 430 that the image state of the subject that repeats blinking and the surrounding subject are different depending on the shutter speed.

図5(A)は、シャッタ速度を、高速で点滅を繰り返す対象物の点灯時を撮影できる十分に長い速度(例えば1/60秒)で撮影した時の映像である。このとき、階数表示部411はLED点灯状態で撮影されるとともに、ドア430も撮影されている。   FIG. 5A shows an image when the shutter speed is shot at a sufficiently high speed (for example, 1/60 seconds) that allows shooting when an object that repeatedly blinks at high speed is turned on. At this time, the floor display unit 411 is photographed while the LED is lit, and the door 430 is also photographed.

図5(B)は、シャッタ速度1/120秒で撮影した時の映像である。このとき、階数表示部411とドア430が撮影状態は、シャッタ速度が1/60秒の時に比べて、露光時間が1/2となるため、信号増幅手段103による増幅率を(A)と(B)を同じ値にして撮影すると、得られる映像信号量は半分になる。   FIG. 5B shows an image taken at a shutter speed of 1/120 seconds. At this time, when the floor display unit 411 and the door 430 are in the shooting state, the exposure time is ½ compared to when the shutter speed is 1/60 seconds. When shooting with B) set to the same value, the amount of video signal obtained is halved.

図5(C)はシャッタ速度1/480秒で撮影した時の映像である。階数表示部411は、LEDの発光タイミングと固体撮像素子のシャッタタイミングが完全にずれてLED点灯状態で撮影することができなくなり、LED点灯状態を撮影できない部分については信号量が非常に小さくなる。また、ドア430の撮影状態は、シャッタ速度が1/60秒の時に比べて、露光時間が1/8となるため、信号増幅手段103による増幅率を(A)と(C)を同じ値にして撮影すると、信号量は1/8になる。   FIG. 5C shows an image taken at a shutter speed of 1/480 seconds. In the floor display unit 411, the light emission timing of the LED and the shutter timing of the solid-state imaging device are completely deviated from each other so that the LED lighting state cannot be photographed, and the signal amount is very small in the portion where the LED lighting state cannot be photographed. In addition, since the exposure time of the photographing state of the door 430 is 1/8 compared to when the shutter speed is 1/60 seconds, the amplification factor by the signal amplification unit 103 is set to the same value (A) and (C). The amount of signal is 1/8.

即ち、高速で点滅を繰り返す被写体を撮影する場合、LEDの発光タイミングと固体撮像素子のシャッタタイミングが完全にずれる場合もあるため、このような場合には露光時間を1/Nにしても信号量は1/Nとならず、信号量が非常に小さくなる。その為、このような場合にはLEDが点灯している状態か否かを検出する必要がある。   That is, when shooting a subject that repeatedly blinks at high speed, the light emission timing of the LED and the shutter timing of the solid-state image sensor may be completely shifted. In such a case, even if the exposure time is 1 / N, the signal amount Does not become 1 / N, and the signal amount becomes very small. Therefore, in such a case, it is necessary to detect whether or not the LED is lit.

次に、図6のフローチャートを用いて、上記特性を利用した高速で点滅を繰り返す被写体の点灯状態の画像フレームを検出する方法について説明する。   Next, a method of detecting an image frame in a lighting state of a subject that repeatedly blinks at high speed using the above characteristics will be described using the flowchart of FIG.

まず、ステップS100において、シャッタ速度1/N1で被写体を撮影する。シャッタ速度は、LED等の高速点滅を行う被写体の特性にあわせてLED等の点灯状態を確実に撮影できる1/60秒など十分に長くする。LED等の高速点滅は、商用電源と同期した周期(交流電源の周波数)や、商用電源の一周期もしくは半周期(交流電源の2倍の周波数)で点滅と消灯を繰り返すものが多い。そのため、シャッタ速度は、商用電源と同期して点滅を繰り返す対象物の点滅周期より長く設定することや、商用電源の一周期もしくは半周期で点滅を繰り返す対象物の点滅周期より長く設定することによって、好適に被写体を撮像することができる。   First, in step S100, a subject is photographed at a shutter speed 1 / N1. The shutter speed is made sufficiently long, such as 1/60 seconds, in which the lighting state of the LED or the like can be reliably photographed according to the characteristics of the subject such as the LED that blinks at high speed. High-speed blinking of LEDs or the like often repeats blinking and extinguishing at a period synchronized with the commercial power supply (frequency of the AC power supply), or one cycle or half cycle of the commercial power supply (twice the frequency of the AC power supply). Therefore, the shutter speed is set longer than the blinking cycle of the object that repeats blinking in synchronization with the commercial power supply, or set longer than the blinking cycle of the object that repeats blinking in one cycle or half cycle of the commercial power supply. The subject can be suitably imaged.

次に、ステップS101において、ステップS100で撮影した映像信号をY1として画像記憶手段121に記憶する。Y1は任意にn個のエリア、Y1_1からY1_nに分割する。   Next, in step S101, the video signal captured in step S100 is stored in the image storage unit 121 as Y1. Y1 is arbitrarily divided into n areas, Y1_1 to Y1_n.

ステップS102において、シャッタ速度1/N2で被写体を撮影する。シャッタ速度はLEDが映らない可能性の高くなる高速シャッタ速度、例えば1/4000秒にて撮影する。   In step S102, the subject is photographed at a shutter speed 1 / N2. The shutter is shot at a high shutter speed at which there is a high possibility that no LED will appear, for example, 1/4000 seconds.

ステップS103において、撮影した映像信号をY2として画像記憶手段122に記憶する。Y2もn個のエリア、Y2_1からY2_nに分割する。   In step S103, the captured video signal is stored in the image storage unit 122 as Y2. Y2 is also divided into n areas, Y2_1 to Y2_n.

ステップS104において、エリアの個数を数えるカウンタのリセットを行う。   In step S104, a counter for counting the number of areas is reset.

ステップS105において、画像記憶手段121に記憶された映像信号の分割エリアY1_kと画像記憶手段122に記憶された映像信号の分割エリアY2_kの信号量を比較する。(Y1_kの信号量)/(Y2_kの信号量)とN2/N1の比が閾値1/M以上の場合は、エリアkは高速で点滅を繰り返すLED部であると判断してステップS106に進む。一方、(Y1_kの信号量)/(Y2_kの信号量)とN2/N1の比が閾値1/Mより小さい場合は、エリアkは通常の被写体であると判断し、ステップS107に進む。   In step S105, the video signal division area Y1_k stored in the image storage unit 121 and the video signal division area Y2_k stored in the image storage unit 122 are compared. If the ratio of (Y1_k signal amount) / (Y2_k signal amount) and N2 / N1 is greater than or equal to the threshold value 1 / M, it is determined that the area k is an LED unit that repeatedly blinks at high speed, and the process proceeds to step S106. On the other hand, if the ratio of (Y1_k signal amount) / (Y2_k signal amount) and N2 / N1 is smaller than the threshold value 1 / M, it is determined that the area k is a normal subject, and the process proceeds to step S107.

ステップS106において、エリアkはLED等の高速点滅を行う被写体であるという情報を位置情報記憶手段124に記憶する。   In step S106, information indicating that the area k is a subject that blinks at high speed, such as an LED, is stored in the position information storage unit 124.

ステップS107において、エリアkは通常の被写体であるという情報を位置情報記憶手段124に記憶する。   In step S107, information indicating that the area k is a normal subject is stored in the position information storage unit 124.

ステップS108において、カウンタkをk+1にアップする。   In step S108, the counter k is increased to k + 1.

ステップS109において、エリアkが最終のエリアであるかどうかの判定を行う。k≦nの時は、S106またはS107で情報を書き込んだエリアが最終ではないため、ステップS105に戻り、エリアk+1について判定を行う。k=n+1の時は、S106またはS107で情報を書き込んだエリアが最終であるため、ステップS110に進み終了となる。   In step S109, it is determined whether or not area k is the final area. When k ≦ n, the area in which information is written in S106 or S107 is not final, so the process returns to step S105, and the area k + 1 is determined. When k = n + 1, since the area where the information is written in S106 or S107 is the last, the process proceeds to step S110 and ends.

ただし、高速シャッタで露光を行った時も、タイミングによってはLED部を露光することがあるため、図6のフローチャートS100からS110までの手順を何度か繰り返し、S105にて一度でもLED部と判断されS106にて記憶手段124にLED部であると書き込んだエリアについては、以後S107により、通常部であると記憶手段124に書き込むことは行わないことにする。   However, even when exposure is performed with a high-speed shutter, the LED unit may be exposed depending on the timing. Therefore, the procedure from the flowcharts S100 to S110 in FIG. 6 is repeated several times, and the LED unit is determined even once in S105. In S106, the area written as the LED unit in the storage unit 124 is not written in the storage unit 124 as the normal unit in S107.

こうして位置情報記憶手段124に記憶されたn個のエリアの位置情報を読むことにより高速で点滅を繰り返す被写体の位置情報を判断することができる。   Thus, by reading the position information of the n areas stored in the position information storage means 124, it is possible to determine the position information of the subject that repeatedly blinks at high speed.

なお、監視カメラが固定されている場合は、LED部は常に一定の位置に配置されるため、位置情報記憶手段124に書き込んだ情報データは更新しなくてもよい。また被写体の位置情報は、図6のフローチャートを使わず、監視カメラ100の外部に設置された制御コントローラ140により、指定してもよい。   When the surveillance camera is fixed, the LED unit is always arranged at a fixed position, so that the information data written in the position information storage unit 124 need not be updated. Further, the position information of the subject may be specified by the control controller 140 installed outside the monitoring camera 100 without using the flowchart of FIG.

次に、図1と図7を用いて高速で点滅を繰り返す被写体の点灯状態の画像と周囲の被写体の画像の画像合成方法について説明する。   Next, an image synthesis method of an image of a lighting state of a subject that repeatedly blinks at high speed and an image of surrounding subjects will be described with reference to FIGS. 1 and 7.

信号処理マイコン110は、まず位置情報記憶手段124に記憶された被写体の位置情報から、高速で点滅を繰り返すエリアがあるかどうかを判断する。   The signal processing microcomputer 110 first determines from the subject position information stored in the position information storage means 124 whether there is an area that repeatedly blinks at high speed.

高速で点滅を繰り返すエリアがない場合は、信号処理マイコン110は、デジタル信号処理手段106から得られる画面全体の輝度信号に応じて露光を最適化したシャッタ速度にて固体撮像素子102を駆動するように撮像素子駆動手段109を動作させる。
固体撮像素子102にてフレーム蓄積方式で信号電荷を読み出された映像信号は、A/D変換手段105にてA/D変換後、信号選択手段111により直接デジタル信号処理手段106に供給され、デジタル信号処理手段106にてデジタルの映像信号に対する輪郭補正、ノイズ低減などの各種信号処理が施された後、D/A変換手段107によってD/A変換され、出力処理手段108によって信号がエンコードされて外部へ出力される。
When there is no area that repeats flashing at high speed, the signal processing microcomputer 110 drives the solid-state imaging device 102 at a shutter speed that optimizes exposure according to the luminance signal of the entire screen obtained from the digital signal processing means 106. Then, the image sensor driving means 109 is operated.
The video signal whose signal charge has been read by the solid-state imaging device 102 by the frame accumulation method is A / D converted by the A / D converter 105 and then directly supplied to the digital signal processor 106 by the signal selector 111. The digital signal processing means 106 performs various signal processing such as contour correction and noise reduction on the digital video signal, then D / A conversion is performed by the D / A conversion means 107, and the signal is encoded by the output processing means 108. Output to the outside.

一方、高速で点滅を繰り返すエリアがある場合は、信号処理マイコン110は、高速で点滅を繰り返す対象物の点灯時を撮影できる十分に長い速度(例えば1/60秒)のシャッタ速度と、デジタル信号処理手段106から得られる画面全体の輝度信号に応じて露光を最適化したシャッタ速度(例えば1/480秒)を、1フレームごとに繰り返して固体撮像素子102を駆動するように、撮像素子駆動手段109を動作させる。   On the other hand, when there is an area where the blinking is repeated at high speed, the signal processing microcomputer 110 has a sufficiently high shutter speed (for example, 1/60 second) shutter speed and a digital signal that can capture an image of an object that blinks at high speed. An image sensor driving unit that drives the solid-state image sensor 102 by repeating a shutter speed (for example, 1/480 seconds) optimized for exposure in accordance with the luminance signal of the entire screen obtained from the processing unit 106 for each frame. 109 is operated.

固体撮像素子102にてフレーム蓄積方式で信号電荷を読み出された映像信号は、A/D変換手段105にてA/D変換後、信号選択手段111により1フレームずつ振り分けられ、シャッタ速度1/60秒で撮影された映像信号は画像記憶手段121に、画面全体の輝度信号に応じて露光を最適化された(シャッタ速度1/480秒で撮影された)映像信号は画像記憶手段122に記憶される。また、必要に応じて2フレームの映像の輝度が同じようになるように、増幅手段103の増幅率を変更させる。   The video signal whose signal charge has been read out by the solid-state imaging device 102 by the frame accumulation method is subjected to A / D conversion by the A / D conversion means 105, and is then distributed frame by frame by the signal selection means 111, and the shutter speed 1 / The video signal shot in 60 seconds is stored in the image storage unit 121, and the video signal whose exposure is optimized according to the luminance signal of the entire screen (taken at a shutter speed of 1/480 seconds) is stored in the image storage unit 122. Is done. Further, the amplification factor of the amplification means 103 is changed as necessary so that the luminance of the two frames of video is the same.

図7(A)が、画像記憶手段121に記憶されたシャッタ速度1/60秒で撮影された映像信号であり、図7(B)が、画像記憶手段122に記憶されたシャッタ速度1/480秒で撮影された映像信号である。   FIG. 7A shows a video signal shot at a shutter speed 1/60 seconds stored in the image storage unit 121, and FIG. 7B shows a shutter speed 1/480 stored in the image storage unit 122. This is a video signal shot in seconds.

図7(A)からわかるように、シャッタ速度1/60秒で撮影すると、高速で点滅を繰り返すエリア(LED等)を点灯状態で撮影することはできるが、その他のエリアに対しては露光レベルが適切ではないため、白飛びするなど不適切な映像となる。   As can be seen from FIG. 7A, when shooting at a shutter speed of 1/60 seconds, it is possible to shoot an area (such as an LED) that repeatedly blinks at a high speed, but the exposure level for other areas. Is not appropriate, resulting in inappropriate images such as overexposure.

一方、図7(B)からわかるように、シャッタ速度1/480秒で撮影すると、高速で点滅を繰り返すエリア(LED等)を点灯状態で撮影することはできないが、その他のエリアに対しては露光レベルが適切にであるため、適切な映像となる。   On the other hand, as can be seen from FIG. 7B, when shooting at a shutter speed of 1/480 seconds, it is not possible to shoot an area (such as an LED) that repeatedly blinks at high speed, but for other areas, Since the exposure level is appropriate, an appropriate image is obtained.

次に、合成手段125にて、位置情報記憶手段124に記憶された被写体の位置情報に基づいて、シャッタ速度1/60秒で撮影された映像から高速で点滅を繰り返すエリアを画像記憶手段121から読み出し、画像記憶手段122から読み出した同じエリアの信号部分を置き換える。合成手段125により2枚のフレームから合成された1枚のフレームの映像信号は、デジタル信号処理手段106に供給され、デジタル信号処理手段106にてデジタルの映像信号に対する輪郭補正、ノイズ低減などの各種信号処理が施された後、D/A変換手段107によってD/A変換され、出力処理手段108によって信号がエンコードされて外部へ出力される。   Next, on the basis of the subject position information stored in the position information storage means 124, the combining means 125 determines an area from the image storage means 121 that repeatedly blinks at a high speed from a video shot at a shutter speed of 1/60 seconds. Read and replace the signal portion of the same area read from the image storage means 122. The video signal of one frame synthesized from the two frames by the synthesizing unit 125 is supplied to the digital signal processing unit 106, and various kinds of processing such as contour correction and noise reduction for the digital video signal by the digital signal processing unit 106 are performed. After the signal processing is performed, D / A conversion is performed by the D / A conversion unit 107, and the signal is encoded by the output processing unit 108 and output to the outside.

このように図7(A)の映像信号と、図7(B)の映像信号を合成した映像信号が、図7(C)の映像信号である。   Thus, the video signal obtained by combining the video signal in FIG. 7A and the video signal in FIG. 7B is the video signal in FIG.

以上のように制御することで、被写体を撮影する際にLED情報表示装置など高速で点滅を繰り返す照明が混在している被写体でも、周囲の映像を適切な露光レベルに保ちながら高速で点滅する被写体も撮影することができる。   By controlling as described above, subjects that blink at high speeds while maintaining the appropriate exposure level for the surrounding image, even if the subject is mixed with lighting that repeatedly blinks at high speeds, such as LED information display devices, when shooting the subject Can also shoot.

本発明における監視カメラの構成図Configuration diagram of surveillance camera in the present invention LEDの発光タイミングとCCDの撮像タイミングの比較Comparison of LED emission timing and CCD imaging timing 本発明における監視カメラと被写体Surveillance camera and subject in the present invention LED情報表示装置の構成図Configuration diagram of LED information display device 各シャッタ速度で撮影した時の映像Images taken at each shutter speed 高速で点滅を行うエリア判定手段のフローチャートFlow chart of area determination means that blinks at high speed 2フレームの映像情報の合成Composite of video information of 2 frames

符号の説明Explanation of symbols

100・・・監視カメラ、101・・・レンズ、102・・・固体撮像素子、103・・・信号増幅手段、104・・・アナログ信号処理手段、105・・・A/D変換手段、106・・・デジタル信号処理手段、107・・・D/A変換手段、108・・・映像出力手段、109・・・撮像素子駆動手段、110・・・信号処理マイコン、111・・・信号選択手段、121・・・画像記憶手段、122・・・画像記憶手段、123・・・比較手段、124・・・画像記憶手段、125・・・合成手段、140・・・制御コントローラ、410・・・LED情報表示装置、411・・・階数表示部、420・・・エレベータの籠、430・・・ドア、501・・・電源回路部、502・・・スイッチ、503・・・LED制御回路、504・・・電源、505・・・籠位置センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Surveillance camera 101 ... Lens 102 ... Solid-state image sensor 103 ... Signal amplification means 104 ... Analog signal processing means 105 ... A / D conversion means 106 ..Digital signal processing means 107... D / A conversion means 108... Video output means 109... Image sensor driving means 110. 121 ... Image storage means, 122 ... Image storage means, 123 ... Comparison means, 124 ... Image storage means, 125 ... Composition means, 140 ... Control controller, 410 ... LED Information display device, 411, floor display, 420, elevator cage, 430, door, 501, power supply circuit, 502, switch, 503, LED control circuit, 504 ... power, 505 ... basket position sensor

Claims (6)

被写体からの光を光学的に結像させる結像手段と、前記結像手段より得られる光学像を電気的に変換し映像信号として出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子に対して第一のシャッタ速度と第二のシャッタ速度を切り替えて制御を行う撮像素子駆動手段と、を具備する撮像装置であって、
前記被写体に含まれる点滅を繰り返す対象物の点滅周期より長く設定した前記第一のシャッタ速度で撮影した1フレームの映像信号を記憶する第1の画像記憶手段と、
前記第二のシャッタ速度で撮影した1フレームの映像信号を記憶する第2の画像記憶手段と、
前記第1および第2の画像記憶手段から各フレームの映像信号を読み出して複数のエリアに分割し、各フレームの同一エリアの信号を比較する画像比較手段と、
前記画像比較手段において、前記信号の信号量に基づいて、点滅を繰り返す対象物であると判断されるエリアの位置情報を記憶する位置情報記憶手段と、
前記位置情報記憶手段において記憶される点滅を繰り返す対象物であると判断されるエリアにおいて、前記第の画像記憶手段に記憶しているエリアの映像信号を前記第の画像記憶手段に記憶しているエリアの映像信号に置き換える画像合成手段と、を具備することを特徴とする撮像装置。
Imaging means for optically imaging light from a subject, a solid-state imaging device that electrically converts an optical image obtained from the imaging means and outputs it as a video signal, and first for the solid-state imaging device a shutter speed of the imaging apparatus including the imaging device driving means for controlling by switching a second shutter speed, and
First image storage means for storing a one-frame video signal imaged at the first shutter speed set longer than a blinking cycle of an object that repeats blinking included in the subject;
Second image storage means for storing a one-frame video signal imaged at the second shutter speed;
Image comparison means for reading out the video signal of each frame from the first and second image storage means and dividing it into a plurality of areas, and comparing the signals of the same area of each frame;
Oite the image comparison unit, on the basis of a signal amount of the signal, a position information storage means for storing position information of the area is determined to be subject to repeat blinking,
In an area that is determined to be a blinking object that is stored in the position information storage unit , the video signal of the area stored in the second image storage unit is stored in the first image storage unit. imaging apparatus characterized by comprising an image combining means for replacing a manner that the video signal of the area, a.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記第一のシャッタ速度は固定のシャッタ速度であり、前記第二のシャッタ速度は任意のシャッタ速度であることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first shutter speed is a fixed shutter speed, and the second shutter speed is an arbitrary shutter speed.
請求項2に記載の撮像装置において、
前記固体撮像素子から出力される映像信号を増幅する手段を設け、固定のシャッタ速度で撮影した映像信号の増幅率に対する任意のシャッタ速度で撮影した映像信号の増幅率の比を、任意のシャッタ速度に対する固定のシャッタ速度の比とすることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 2,
Means for amplifying the video signal output from the solid-state imaging device is provided, and the ratio of the amplification factor of the video signal photographed at an arbitrary shutter speed to the amplification factor of the video signal photographed at a fixed shutter speed is determined by an arbitrary shutter speed. An image pickup apparatus having a fixed shutter speed ratio relative to
請求項2に記載の撮像装置において、
前記固定のシャッタ速度は、前記被写体に含まれる商用電源と同期して点滅を繰り返す対象物の点滅周期より長く設定することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 2,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fixed shutter speed is set longer than a blinking cycle of an object that repeatedly blinks in synchronization with a commercial power source included in the subject.
請求項2に記載の撮像装置において、
前記固定のシャッタ速度は、前記被写体に含まれる商用電源の一周期もしくは半周期で点滅を繰り返す対象物の点滅周期より長く設定することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 2,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fixed shutter speed is set to be longer than a blinking cycle of an object that repeats blinking in one cycle or half cycle of a commercial power source included in the subject.
請求項2記載の撮像装置において、
前記信号は輝度レベルであることを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 2, wherein
The image pickup apparatus, wherein the signal is a luminance level.
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