JP5135184B2

JP5135184B2 - 信号処理装置

Info

Publication number: JP5135184B2
Application number: JP2008303423A
Authority: JP
Inventors: 順次上村; 明仁西澤; 淳司塩川; 進一野中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: US20100134649A1; US8471950B2; CN101753834A; JP2010130393A; CN101753834B

Description

本発明は信号処理装置に関する。例えば、ビデオカメラ、またはデジタルスチルカメラ等の機器において、自動制御系に関する。

特開平６−１４２３６号公報（特許文献１）は「ＡＦに最適な露光量で、また高輝度の存在しない画像領域（測距枠）により、安全でかつ正確な合焦情報を得る」ことを課題とし、「システム制御回路は高輝度検出回路が高輝度部を検出した場合は合焦レンズ位置検出のための画像領域の変更を行う」という解決手段を用いることが記載されている。

特開平６−１４２３６号公報

従来の信号処理装置では、現在選択している合焦レンズ位置検出用領域に高輝度部があったときに該領域を変更するが、変更した領域に高輝度部が無いことを確認した上で行っているわけでなく、領域を変更した後に該領域に高輝度部が無いことを確認する処理が行われる。このようにすると高輝度部が複数あった場合、何度も領域を変更し高輝度部が無いことを確認する処理を行わなくてはならないという問題がある。

また、予め前記合焦レンズ位置検出用領域を複数個用意していて、その中で最適なものを抽出する方式では、領域の大きさ、高輝度部の大きさや位置や個数によってはどの領域にも高輝度部が存在することがあり、最適な領域が存在しないという問題がある。

しかし、特許文献１では以上の課題を記載していない。

上記課題は、その一例として特許請求の範囲に記載の構成により改善される。

本発明によれば、例えば、より適切に自動制御に用いる評価値の抽出を行なうことが可能な信号処理装置を提供することができる。

上記の発明を実現する為の実施例について説明する。

図１、２、３、４，５を用いて第１の実施例について説明する。図１は本発明を用いた信号処理装置の一例を示した図である。図２は特徴の変わる画素の位置を抽出する方法を説明した図、図３は領域生成手段の動作を説明した図、図４は領域が変更される様子を示した図、図５は変更した領域での評価値抽出を示した図である。

図１において１は入力された映像信号の画質を調節する処理を行う処理手段、２は前記入力された映像信号の評価値を抽出する抽出手段、３は該抽出手段の出力した評価値に応じて前記処理手段の調節の度合いを制御する制御手段、４は前記入力された映像信号中の着目した任意の画素とその周辺の信号との特徴が変わる位置を検出する特徴検出手段、５は該位置情報を保持する保持手段、６は該保持した位置を評価値の抽出領域から外して領域を生成する領域生成手段、７は該領域に従い評価値を抽出する評価値抽出手段、８は後段へ映像信号を出力する出力端子である。接続を説明する。入力された映像信号は処理手段１の入力に接続し、処理手段１の出力は特徴検出手段４の入力と出力端子８に接続し、特徴検出手段４の出力は保持手段５の入力に接続し、保持手段５の出力は領域生成手段６の入力に接続し、領域生成手段６の出力は評価値抽出手段７の入力に接続し、評価値抽出手段７の出力は制御手段３の入力に接続し、制御手段３の出力は処理手段１の入力に接続する。

図２において９は、入力された映像信号中の有効映像信号、１０は有効映像信号９内に存在するスポット光（たとえば暗い場所における点光源が映された映像信号の場合）成分、１１は有効映像信号９を垂直方向で見た垂直信号量分布、１２は信号量分布１１に微分処理を施した垂直微分結果、１３は有効映像信号９を水平方向で見た水平信号量分布、１４は信号量分布１３に微分処理を施した水平微分結果である。

図３において１５は保持手段が保持している位置情報を有効映像信号９上に示した位置情報表示、フローチャートは領域生成手段６が領域を決定するときの流れを示したものである。

図４において１６はスポット光１０が有効映像信号９上の左端に存在したときに領域生成手段６が生成した領域、１７はスポット光１０が有効映像信号９上の上端に存在したときに領域生成手段６が生成した領域、１８、１９はスポット光１０が有効映像信号９上の中央に存在したときに領域生成手段６が生成した２つの領域である。

図５において９，１０はそれぞれ図２に示した有効映像信号、スポット光と同じ意味のものであり、１６、１７、１８、１９はそれぞれ図４に示した領域と同様の意味を示すものである。２０は領域１６にて抽出した評価値、２１は評価値２０を受けて制御手段３が信号量を上げるように処理手段１を制御した後の評価値、２２は領域１７にて抽出した評価値、２３は評価値２２を受けて制御手段３が信号量を上げるように処理手段１を制御した後の評価値、２４は領域１８にて抽出した評価値、２６は評価値２４を受けて制御手段３が信号量を上げるように処理手段１を制御した後の評価値、２６は領域１９にて抽出した評価値、２７は評価値２５を受けて制御手段３が信号量を上げるように処理手段１を制御した後の評価値である。

動作について説明する。図1において、入力された映像信号は特徴検出手段４にて特徴の変わる位置の検出を行う。ここでは注目画素の信号量とその左右の画素の信号量との微分を行うことによりにより特徴の変わる位置の検出を行う例を用いて説明する。図２に示すように、有効映像信号９上にスポット光１０が存在した場合、信号量は水平信号量分布１３のように急激に信号量が変化して周辺と特徴の異なる画像となる。この水平信号量分布１３に注目画素の信号量とその左右の画素の信号量との微分を算出する処理を加えると水平微分結果１４に示す波形となる。ここで微分値が予め設定している閾値を越えたとき、このスポット光１０は評価値の抽出をする領域から除外することとする。ここで有効映像信号９の左端からＨｎ１、Ｈｎ２の位置を特徴が変わる位置として保持手段５（図１）が保持する。同様に図２に示すように、垂直方向についても信号量は垂直信号量分布１１のように急激に信号量が変化して周辺と特徴の異なる画像となる。垂直水平信号量分布１１に注目画素の信号量とその上下の画素の信号量との微分を算出する処理を加えると垂直微分結果１２に示す波形となる。ここで微分値が予め設定している閾値を越えたとき、このスポット光１０は評価値の抽出をする領域から除外することとする。ここで有効映像信号９の上端からＶｎ１、Ｖｎ２の位置を特徴が変わる位置として保持手段５（図１）が保持する。この動作を有効映像信号９の全画素に施すことにより保持手段５（図１）は、図３に示した位置情報表示１５に示すとおりスポット光１０を縁取った位置を保持する。

領域生成手段６（図１）は位置情報表示１５（図３）を評価値の抽出をする領域から除外するため図３のフローチャートに示す動作を行う。予め指定された評価値抽出領域の範囲よりも位置情報表示１５の左側の領域（Ａ）が大きいときは（ステップ１）左側の領域に評価値抽出領域を設定（ステップ２）し、位置情報表示１５の左側の領域（Ａ）は小さいが右側の領域（Ｂ）は予め指定された評価値抽出領域の範囲よりも大きいときは（ステップ３）右側の領域に評価値抽出領域を設定（ステップ４）し、左側の領域（Ａ）も右側の領域（Ｂ）も予め指定された評価値抽出領域の範囲よりも小さいときは分割して左側の領域（Ａ）と右側の領域（Ｂ）にそれぞれ評価値抽出領域を設定する（ステップ５）。その結果、水平方向での領域が決定する。垂直方向も同様に動作を行い垂直方向での領域が決定し、領域の枠が決定する。図５に示すように、領域１６はスポット光１０が有効映像信号９上の左端に存在したとき領域の枠、領域１７はスポット光１０が有効映像信号９上の上端に存在したときに領域生成手段６が生成した領域の枠、領域１８，１９はスポット光１０が有効映像信号９上の中央に存在したときに領域生成手段６が生成した２つの領域の枠である。このようにして決めた領域１６、１７、１８，１９を用いて評価値抽出手段７にて例えば領域内の全画素の信号量を積分するという一般的に知られた方法にて評価値抽出を行うとそれぞれの結果はスポット光１０の影響を受けずには評価値２０、２２，２４、２５を検出することが出来る。ここで制御手段３は信号量の調節をするように処理手段１を制御する。ここでは信号量を上げるように制御した例を示す。制御手段３で信号量を上げるように処理手段１を制御した結果、再び領域１６、１７、１８，１９を用いて評価値抽出を行うとそれぞれの結果は評価値２１、２３、２６、２７となる。

以上の動作によりスポット光が有効映像信号中に存在しても、スポット光の位置を評価値の抽出をする領域から除外する動作によりスポット光の影響を受けない評価値を抽出することが出来る。

また特徴を抽出する手段と、その位置を保持する手段を備えており、まず特徴を持つ画素の位置を検出保持した結果を用いて、特徴を持つ画素を除いた場所の評価値を求める処理を行えるので、あらかじめ画像領域を複数の領域に分割して、各評価値を求めておいた結果を用いて、領域の評価値結果を選択的に用いるより処理効率がよく、電子回路などで構成する場合、省電力の効果があることや、動画などの実時間処理が必要な場合においても、上記処理を実現する場合に、余分な評価値を求める処理が必要がなく、ソフトウェアで実現しやすい。

図６を用いて第２の実施例について説明する。図６はムービー、またはデジタルスチルカメラに代表される撮像装置であり、２８は露光制御用の光量調節手段、２９は集光するレンズ、３０はレンズ２９によって受光面上に結像された像に応じて光電変換を行う光電変換手段、３１は光量調節手段２８を駆動する駆動手段である。接続はレンズ２９の前段に光量調節手段２８を配置し、レンズ２９の後段に光電変換手段３０を配置し、光電変換手段３０の出力した映像信号を抽出手段２に入力する。また、制御手段３の出力は駆動手段３１に入力し、駆動手段３１は光量調節手段２８を調節可能な形で接続する。その他の接続は図１の実施例と同様である。

動作について説明する。抽出手段２内に具備している特徴検出手段４、保持手段５、領域生成手段６、評価値抽出手段７は図１の実施例と同様の動作をするためここでの説明は割愛する。光量調節手段２８により光量調節された光は、光電変換手段３０の受光面に結像され電気信号に変換され映像信号となる。前記説明のあった抽出手段２の動作にて着目した任意の画素とその周辺の信号との特徴が変わる位置を外した評価値の抽出領域が決定し、該抽出領域で評価値の抽出を行った結果が得られる。制御手段３は、この結果を基に評価値の基準値と比較を行い抽出した評価値が小さいときは、光量を増やす、逆に評価値が大きいときは、光量を減らすように制御を決定し駆動手段３１に命令を送る。駆動手段２８は命令に従い光量を調節する。

以上の動作によりスポット光が有効映像信号中に存在しても、スポット光の位置を評価値の抽出をする領域から除外する動作によりスポット光の影響を受けない評価値を抽出することが出来る。従来から挙げられていたスポット光が評価値抽出領域に存在すると評価値が大きくなりすぎ、制御手段３は全体の信号量を減らすように光量調節手段２８に命令を出すためスポット光１０以外のところが暗く沈みこむというように適正な光量調節の障害となっていた問題を解決することが出来る。

図７、８、９を用いて第３の実施例について説明する。図７はムービー、またはデジタルスチルカメラに代表される撮像装置であり、３２は集光するレンズにフォーカスを合わせる手段を有するフォーカスレンズ、３３は該フォーカスレンズ３２のフォーカスを合わせる手段の駆動を行うフォーカスレンズ駆動手段、３４はフォーカスを自動で合わせる為に必要な評価値を抽出するオートフォーカス用評価値抽出手段である。図８はオートフォーカス用評価値抽出手段３４が具備しているハイ・パス・フィルタ（以下ＨＰＦとする）の特性例である。図９はフォーカスレンズの位置と図８のＨＰＦ出力の関係を示した図であり、中央の縦破線が合焦点の位置を示している。

接続はレンズ３２の後段に光電変換手段３０を配置し、光電変換手段３０の出力した映像信号を抽出手段２に入力する。また、制御手段３の出力はフォーカスレンズ駆動手段３３に入力し、フォーカスレンズ駆動手段３３はフォーカスレンズ３２のフォーカスを調節可能な形で接続する。その他の接続は図１の実施例と同様である。

動作について説明する。抽出手段２内に具備している特徴検出手段４、保持手段５、領域生成手段６は図１の実施例と同様の動作をするためここでの説明は割愛する。オートフォーカス用評価値抽出手段３４は複数のＨＰＦを具備している。その一例のＨＰＦの特性は図８で示すように映像信号の周波数成分のうち高周波成分のみを通過させ、低周波成分になるに従い減衰させるようになっている。フォーカスが合っているということは映像信号中に高周波成分が多く存在しているため、このＨＰＦの出力は図９に示すように合焦点が最大となる。オートフォーカス用評価値抽出手段３４はこのＨＰＦの出力を評価値として出力する。

前記説明のあった抽出手段２の動作にて着目した任意の画素とその周辺の信号との特徴が変わる位置を外した評価値の抽出領域が決定し、該抽出領域で評価値の抽出を行った結果が得られる。制御手段３は、この結果を基に評価値が最大になるフォーカスレンズ３２の位置を特定するためフォーカスレンズ駆動手段３３にフォーカスレンズ３２の位置を前、または後ろに移動させる命令を送る。フォーカスレンズ駆動手段３３は命令に従いフォーカスレンズ３２を前、または後ろに移動させる。

以上の動作によりスポット光が有効映像信号中に存在しても、スポット光の位置を評価値の抽出をする領域から除外する動作によりスポット光の影響を受けない評価値を抽出することが出来る。従来から挙げられていたスポット光が評価値抽出領域に存在すると合焦点以外の位置での評価値が大きくなり、適正なオートフォーカス制御の障害となっていた問題を解決することが出来る。

図１１、１２を用いて第４の実施例について説明する。図１１は図１の実施例において、領域生成手段６の代わりに予め有効領域を細分化する領域細分化手段３８と、該領域細分化手段が細分化した区画と保持手段５が出力した位置情報が重なるところを検出する重複検出手段３９を有する領域生成手段３７を具備した例である。図１２は本実施例の領域生成手段３７の動作を説明した図であり、４０は領域細分化手段３８が細分化した有効領域、４１は重複検出手段３９が出力した重複位置、４２は領域細分化手段３８が細分化したブロックを単位として生成した評価値抽出領域である。

接続を説明する。保持手段５の出力は重複検出３９の入力に接続し、領域細分化手段３８の出力は重複検出３９の別の入力に接続し、重複検出３９の出力は領域生成手段３７の出力として評価値抽出手段７の入力に接続する。他の接続は図１の実施例と同様である。
動作について説明する。領域細分化手段３８は水平カウンタ、垂直カウンタなどを用いて有効領域を有効領域４０に示すように細分化する。重複検出３９は保持手段５が保持していた位置情報が有効領域４０のどこのブロックと重複するかを重複位置４１に示すように検出し、該重複位置４１を外したブロックにて評価値抽出領域４２を生成する。評価値抽出手段７は評価値抽出領域４２にて評価値抽出を行う。他の動作は図１の実施例と同様である。

図１３、１４を用いて第５の実施例について説明する。図１３は図１１の実施例での領域生成手段３７の代わりに、評価値抽出領域の面積を常に一定に保つように評価値抽出領域を調整する面積調整手段４４を具備する領域生成手段４３に置き換えた例である。図１４は面積調整手段４４の動作を説明した図とフローチャートであり、４５は初期に設定したスポット光１０に位置を含む評価値抽出領域で初期評価値抽出領域、４６は面積調整手段４４によって調整した評価値抽出領域である。

接続を説明する。保持手段５の出力は重複検出３９の入力に接続し、領域細分化手段３８の出力は重複検出３９の別の入力に接続し、重複検出３９の出力は面積調整手段４４の入力に接続し、面積調整手段４４の出力は領域生成手段４３の出力として評価値抽出手段７の入力に接続する。他の接続は図１１の実施例と同様である。

動作について説明する。面積調整手段４４は図１４のフローチャーに示すように、最初に初期評価値抽出領域４５の面積をブロック単位で把握する（ステップ１）。次に重複検出手段３９の出力に変化があるかを監視し（ステップ２）、無ければ抽出領域の大きさは維持する（ステップ３）。変化があるときは変化後の評価値抽出領域４２と初期評価値抽出領域４５の面積を比較し（ステップ４）、同じであれば維持（ステップ３）し、評価値抽出領域４２の面積が小さければ同じになるようにブロック数を増やす処理を行う（ステップ５）。その結果、評価値抽出領域４６に示す領域になり常に抽出領域を一定に保つ。

以上の動作によりスポット光が有効映像信号中に存在しても、スポット光の位置を評価値の抽出をする領域から除外する動作によりスポット光の影響を受けない評価値を抽出することが出来る。加えて、評価値抽出領域を一定に保つことができ、制御も簡素化できるといった効果もある。

第１の実施例を説明した図特徴検出手段４の動作を説明した図領域生成手段６の動作を説明した図領域生成手段６の動作を説明した図変更した領域での評価値抽出を示した図第２の実施例を説明した図第３の実施例を説明した図ＨＰＦの特性例フォーカスレンズの位置と図８のＨＰＦ出力の関係を示した図制御対象を信号処理とした実施例を説明した図第４の実施例を説明した図領域生成手段３７の動作を説明した図第５の実施例を説明した図面積調整手段４４の動作を説明した図

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・・・処理手段
２・・・・・・・・・・・・・・抽出手段
３・・・・・・・・・・・・・・制御手段
４・・・・・・・・・・・・・・特徴検出手段
５・・・・・・・・・・・・・・保持手段
６，３７、４３・・・・・・・・領域生成手段
７、３４・・・・・・・・・・・評価値抽出手段
８・・・・・・・・・・・・・・出力端子
９・・・・・・・・・・・・・・有効映像信号
１０・・・・・・・・・・・・・スポット光
１１・・・・・・・・・・・・・垂直信号量分布
１２・・・・・・・・・・・・・垂直微分結果
１３・・・・・・・・・・・・・水平信号量分布
１４・・・・・・・・・・・・・水平微分結果
１５・・・・・・・・・・・・・位置情報表示
１６、１７，１８，１９、４２・評価値抽出領域
２０・・・・・・・・・・・・・領域１６にて抽出した評価値
２１・・・・・・・・・・・・・処理手段１を制御した後の領域１６での評価値
２２・・・・・・・・・・・・・領域１７にて抽出した評価値
２３・・・・・・・・・・・・・処理手段１を制御した後の領域１７での評価値
２４・・・・・・・・・・・・・領域１８にて抽出した評価値
２５・・・・・・・・・・・・・領域１９にて抽出した評価値
２６・・・・・・・・・・・・・処理手段１を制御した後の領域１８での評価値
２７・・・・・・・・・・・・・処理手段１を制御した後の領域１９での評価値
２８・・・・・・・・・・・・・光量調節手段
２９・・・・・・・・・・・・・レンズ
３０・・・・・・・・・・・・・光電変換手段
３１・・・・・・・・・・・・・光量調節手段２８を駆動する駆動手段
３２・・・・・・・・・・・・・フォーカスレンズ
３３・・・・・・・・・・・・・フォーカスレンズ駆動手段
３８・・・・・・・・・・・・・領域細分化手段
３９・・・・・・・・・・・・・重複検出手段
４０・・・・・・・・・・・・・光電変換手段
４１・・・・・・・・・・・・・領域細分化手段３８が細分化した有効領域
４４・・・・・・・・・・・・・面積調整手段
４５・・・・・・・・・・・・・初期評価値抽出領域
４６・・・・・・・・・・・・・面積調整手段４４によって調整した評価値抽出領域

Claims

入力された映像信号の画素の特徴と位置を抽出する特徴検出手段と、
前記特徴検出手段により検出された所定の特徴をもつ画素を評価値の抽出領域から除外した領域を生成する領域生成手段と、
前記領域生成手段により生成された前記所定の特徴をもつ画素を除外した領域に対して評価値を抽出する評価値抽出手段と、
前記映像信号に関する所定の処理を行う処理手段と、
前記評価値抽出手段により抽出された評価値を用いて前記処理手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする信号処理装置。
請求項１記載の信号処理装置において、
前記処理手段は露光制御用の光量調節手段であり、
該光量調節手段と抽出手段との間にレンズ、光電変換を行う光電変換手段とを配置した構成とし、
前記制御手段は、抽出された所定の特徴をもつ画素を除く領域の評価値を用いて、前記光量調節手段を制御することを特徴とする信号処理装置。
請求項１記載の信号処理装置において
前記処理手段は、フォーカスレンズと、該フォーカスレンズを駆動する駆動手段であり、
該フォーカスレンズと抽出手段との間に光電変換を行う光電変換手段を配置した構成とし、
前記制御手段は、抽出された所定の特徴をもつ画素を除く領域の評価値を用いて、前記駆動手段を制御することを特徴とする信号処理装置。
請求項１記載の信号処理装置において、
前記処理手段は、入力されて映像信号のホワイトバランスを調節する信号処理手段であり、
前記制御手段は、抽出された所定の特徴をもつ画素を除く領域の評価値を用いて、前記信号処理手段を制御することを特徴とする信号処理装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記領域生成手段は予め有効領域を細分化する領域細分化手段と、該領域細分化手段が細分化した区画と前記保持手段が出力した位置情報が重なるところを検出する重複検出手段を有し、
前記制御手段は、抽出された所定の特徴をもつ画素を除く領域の評価値を用いて、前記
処理手段を制御することを特徴とする信号処理装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の信号処理装置において、
前記領域生成手段は不要部分を除外した評価値の抽出をする領域の面積の総和を一定に保つ手段を有することを特徴とする信号処理装置。