JP5111100B2 - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
また、本発明の画像処理方法は、請求項11に記載の通り、画像信号を取得する際の撮像素子の駆動状態を変更する変更ステップと、前記撮像素子から取得された画像信号を、前記画像信号よりも所定フレーム数前に前記撮像素子から取得された画像信号から検出されたフリッカ成分に基づいて補正するフリッカ補正ステップとを有し、前記フリッカ補正ステップでは、前記撮像素子の駆動状態が変更されたとき前記所定フレーム数を変更することを特徴とする。
また、本発明の画像処理方法は、請求項12に記載の通り、画像信号を取得する際の撮像素子における信号の蓄積時間を制御する制御ステップと、撮像素子により得られる画像信号からフリッカ成分を検出し、当該検出されたフリッカ成分に基づいて画像信号を補正するフリッカ補正ステップと、前記フリッカ補正ステップでは、前記蓄積時間が第1の状態に維持されている期間と、前記撮像素子の駆動状態の変更が生じ、前記蓄積時間が前記第1の状態とは異なる第2の状態に維持されるまでの移行の期間では、前記検出されたフリッカ成分の情報と駆動状態の情報とに基づいて画像信号の補正を変更する変更ステップとを有することを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施形態を図面に参照し、説明していく。図1は画像処理装置のブロック図を示す。
撮像素子101から得られた画像信号を、周波数領域に変換する方法としていくつか考えられるが、画像信号のように一定期間でサンプリングされたデータに対しては離散フーリエ変換を用いて周波数領域に変換するのがもっとも一般的である。以下、離散フーリエ変換を用いて周波数領域に変換し、フリッカ成分を算出する方法について説明する。
図4に撮像素子の蓄積時間と点滅光源による輝度信号の変調度の関係を示す。変調度は、点滅光源によってフリッカが生じるときのレベル変動(振幅)をフリッカが生じないときの信号レベルで正規化したものである。401は各蓄積時間において、フリッカによる信号レベルの変調がどの程度あるかを示している。蓄積時間が短くなるほど点滅光源の光量を積分する時間が短くなるため、ライン毎の信号レベルの変動が大きくなり、積分する時間と点滅光源の周期から図のような特性をもっている。補正値予測手段104は撮像素子101の蓄積時間と点滅光源による輝度信号の変調度をあらかじめテーブル化して記憶しておく。該テーブルは、あらかじめ測定された図4の401の特性を離散化させて保持したり、あるいは撮像装置内で学習させて記憶させても良い。撮像素子101の蓄積時間がt1からt2に変化した場合、補正値予測手段104は、制御手段102から撮像素子の制御情報として補正対象となる画像信号を蓄積したときの撮像素子の蓄積時間t2を受け取る。それまでの蓄積時間t1の時の変調度α1と受け取った蓄積時間t2の変調度α2をテーブルを参照して取得し、(式8)で生成した補正値に対してα2/α1だけ変調させて新たな補正値を生成することで、補正パラメータである補正値の振幅の予測が可能となる。
図5を参照して補正値の位相の予測方法を説明する。503、505は撮像素子101の電荷変換部に蓄積された電荷をリセットするための駆動を、504,506は読み出し駆動を示しており、503と504にはさまれた時間t1と505と506にはさまれた時間t2がそれぞれ蓄積時間を示している。t1とt2のフリッカ成分の位相差を算出するためには、点滅光源を蓄積している蓄積時間の重心501と502の時間差Aから位相情報に変換すればよく、垂直同期信号の周期が1/60sの場合、時間差Aは次式で表される。
これまで、サンプリング周波数fsで決定される周波数領域の全領域における離散フーリエ変換・逆離散フーリエ変換によって、検出・補正を行う実施形態を述べてきた。例えば、図3を参照してみると、蓄積時間が長い場合は点滅光源の発光している周波数の正弦波にほぼ近似していることがわかる。従って、補正値を生成する際も、全周波数領域に渡って逆離散フーリエ変換をせずとも、発生しているフリッカの周波数fkとその近傍の周波数のフーリエ級数から補正値を生成することで、充分な補正値を生成することが可能となる。逆に、蓄積時間が短くなると、画像信号上に発生するフリッカは、点滅光源の発光の形状をトレースした形に近似されてくる。従って、発生しているフリッカは単純な正弦波では近似しづらくなり、高調波成分を含むようになってくる。かかるとき、制御手段102から得られる撮像素子101の制御情報である蓄積時間から、発生しているフリッカに高調波が含まれるかどうかを判別する。補正値予測手段104は撮像素子101の蓄積時間と点滅光源による輝度信号の変調度を、高調波を含む複数のテーブルであらかじめ記憶しておく。そして、補正値を生成する際の逆離散フーリエ変換の時に、蓄積時間に応じて高調波成分が含まれるように該テーブルから変調度を参照して、高調波成分も加味した形で逆離散フーリエ変換を行う。以上の処理により、高調波成分が含まれるフリッカが発生した場合でも良好なフリッカ補正が実現可能となる。
以下、本発明の第2の実施形態のタイミングチャートを図6を参照して説明していく。実施形態1と同じ番号を付しているものについては説明を省略する。本実施形態は、フリッカを検出する画像信号と補正対象となる画像信号が2垂直同期期間遅延している場合のフリッカ検出・補正の方法を示したものである。
フリッカを検出する画像信号と補正対象となる画像信号が2垂直同期期間遅延している場合、検出したフレームで発生しているフリッカと補正対象となるフレームのフリッカの位相差は前述したように下記の場合に固定値を持つ。つまり、(式2)より算出される周波数fk=100(Hz)の時のkにおいて、(式7)で表される位相差θkがθk=2πfk x(1/30)を満たすmにおいてである。本実施形態のように、画像信号Bの検出結果から画像信号Dのフリッカを補正する補正値を生成する場合、1垂直同期期間分の位相差をΦkに加味すればよい。よって、(式2)より算出される周波数fk=100(Hz)の時のkにおいて、(式10)で表される位相差ΦkがΦk=2πfk x(1/60)を満たすlにおいて、固定値を持つようになる。よって、以下、(式11)から補正値を生成することで、良好なフリッカ補正を実現することができる。
以下、本発明の第3の実施形態を図面に参照し説明していく。フリッカ検出・補正装置のブロック図は第1の実施形態と同一であるので割愛する。
203は撮像素子101の制御信号を制御手段102が撮像素子101に対して出力するタイミングを示したものであり、撮像素子中の加算・平均・間引き方式など読み出し時間に影響を与える駆動方式を行うためのものである。図の場合例えば、タイミング704にて撮像素子101に対し動画像としての画像信号Cを撮像するための制御信号fを送出し、撮像素子はs3,r3のタイミングでリセット・読み出しを行う。タイミング705にて撮像素子101に対し静止画像としての画像信号Dを撮像するための制御信号gを送出し、撮像素子はs4,r4のタイミングでリセット・読み出しを行う。タイミング706にて撮像素子101に対し、駆動を継続することを表す制御信号hを送出し、撮像素子はs4,r4のタイミングでリセット・読み出しを継続する。タイミング707にて撮像素子101に対し動画像としての画像信号Eを撮像するための制御信号fを送出し、撮像素子はs5,r5のタイミングでリセット・読み出しを行う。
なお、以上の実施の形態のソフト構成とハード構成は、適宜置き換えることができるものである。
102 制御手段
103 フリッカ検出手段
104 補正値予測手段
105 フリッカ補正手段
Claims (14)
- 画像信号を取得する際の撮像素子の駆動状態を変更する変更手段と、
前記撮像素子から取得された画像信号を、前記画像信号よりも所定フレーム数前に前記撮像素子から取得された画像信号から検出されたフリッカ成分に基づいて補正するフリッカ補正手段とを有し、
前記フリッカ補正手段は、前記撮像素子の駆動状態が変更されたとき前記所定フレーム数を変更することを特徴とする画像処理装置。 - 前記撮像素子の駆動状態の変更とは、フレームレートの変更であり、前記フリッカ補正手段は、フレームレートが低くなるほど前記所定フレーム数を大きくすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子の駆動状態の変更とは、動画撮像の駆動状態と静止画撮像の駆動状態との変更であり、前記フリッカ補正手段は、動画撮像の駆動状態よりも静止画撮像の駆動状態のときの方が前記所定フレーム数を大きくすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子の駆動状態が、動画撮像の駆動状態から静止画撮像の駆動状態に移行し、さらに、動画撮像の駆動状態に移行した場合には、前記フリッカ補正手段は、前回の動画撮像の駆動状態におけるフレームの画像信号から検出されたフリッカ成分に基づいて、新たに得られた動画撮像の画像信号を補正することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子の駆動状態の変更とは、前記撮像素子からの画像信号の読み出し時間が1フレーム以上、変更されることであり、前記フリッカ補正手段は、読み出し時間が長くなるほど前記所定フレーム数を大きくすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子の駆動状態の変更とは、画像信号を出力する際に加算、平均、又は間引きの処理の変更であり、前記撮像素子から読み出される信号数が大きくなるほど前記所定フレーム数を大きくすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 画像信号を取得する際の撮像素子における信号の蓄積時間を制御する制御手段と、
前記撮像素子により得られる画像信号からフリッカ成分を検出し、当該検出されたフリッカ成分に基づいて画像信号を補正するフリッカ補正手段とを有し、
前記フリッカ補正手段は、前記蓄積時間が第1の状態に維持されている期間と、前記撮像素子の駆動状態の変更が生じ、前記蓄積時間が前記第1の状態とは異なる第2の状態に維持されるまでの移行の期間では、前記検出されたフリッカ成分の情報と駆動状態の情報とに基づいて、画像信号の補正を変更することを特徴とする画像処理装置。 - 前記フリッカ補正手段は、前記移行の期間では、当該移行の期間でない場合に比べて、前記撮像素子から画像信号を取得したフレームよりも所定フレーム数前又は後に得た画像信号から検出されたフリッカ成分に基づいて前記画像信号を補正することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記フリッカ補正手段は、前記画像信号の高調波成分を予測して画像信号のフリッカ成分を補正することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 画像信号を取得する際の撮像素子の駆動状態を変更する変更ステップと、
前記撮像素子から取得された画像信号を、前記画像信号よりも所定フレーム数前に前記撮像素子から取得された画像信号から検出されたフリッカ成分に基づいて補正するフリッカ補正ステップとを有し、
前記フリッカ補正ステップでは、前記撮像素子の駆動状態が変更されたとき前記所定フレーム数を変更することを特徴とする画像処理方法。 - 画像信号を取得する際の撮像素子における信号の蓄積時間を制御する制御ステップと、
撮像素子により得られる画像信号からフリッカ成分を検出し、当該検出されたフリッカ成分に基づいて画像信号を補正するフリッカ補正ステップと、
前記フリッカ補正ステップでは、前記蓄積時間が第1の状態に維持されている期間と、前記撮像素子の駆動状態の変更が生じ、前記蓄積時間が前記第1の状態とは異なる第2の状態に維持されるまでの移行の期間では、前記検出されたフリッカ成分の情報と駆動状態の情報とに基づいて画像信号の補正を変更する変更ステップとを有することを特徴とする画像処理方法。 - 情報処理装置が実行可能なプログラムであって、前記プログラムを実行した情報処理装置を、請求項1乃至9のいずれかに記載の画像処理装置として機能させることを特徴とするプログラム。
- 請求項10又は請求項11に記載の信号処理方法を実現するためのプログラムコードを有することを特徴とする情報処理装置が実行可能なプログラム。
- 請求項12又は13に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報処理装置が読み取り可能な記憶媒体。
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