JP5973543B2 - デジタルセンサー用の色フィルターを調整する方法及び関連するフィルター - Google Patents

Description

本発明は、デジタルアレーセンサ用の有色のピクセルの列及び白ピクセルの列を有する適応性色フィルター、及び写真判定用カメラ用のこのようなフィルターのためのパラメーター化の方法に関する。

感光性センサーは、ピクセルがモザイク状に集まって形成されるものであり、これは、デジタル写真の分野で長く知られている。デジタルカメラ用に最も広く使用されているセンサーは、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）技術を使用している。色画像を作るために、これらのデジタルセンサーに色フィルターが適用される。このような色フィルターは、複数の異なる色のアレーの形態を有する。重ね合わされるセンサーのピクセルごとに各色が設定される。得られる画像の各ピクセルに関連づけられている色が、画像処理アルゴリズムを通して得られる。

最も広く知られた色フィルターの１つとしてＢａｙｅｒフィルターがあり、これは、最も伝統的な形態のＲＧＢフィルターである（Ｒは赤、Ｇは緑、及びＢは青を表し、これらの３つの色は、これらどうしの加算的な合成の組み合わせによっていずれの他の色をも得ることができるような基礎色である）。このようなフィルターは、４ピクセルをカバーする基礎パターンを用い、これは、センサーの表面全体にわたって繰り返され、２つの緑ピクセルが対角に配置され、他に、青ピクセルと赤ピクセルがある。

この種の色フィルターの課題は、関連づけられたデジタルセンサーの感度が相当に減少してしまうことである。これは、センサーに到達する光が相当に減少することによって発生する。実際に、波長の良い部分が、複数のフィルターによって吸収されてしまう。これらの理由のために、Ｂａｙｅｒフィルターの複数の変種が提案されており、具体的には、センサーの感度を改善するために、２つの緑ピクセルの１つを１つの白ピクセルで置き換えるものがある。この場合においても、変更された基礎パターンが、フィルター全体にわたって繰り返される。

スポーツ競技の分野において、画像認識に基づく補助的タイミング装置が知られている。これは、「写真判定」装置とも一般に呼ばれている。このようなシステムによって、正確にゴール線に中心に合わされた、高解像度カメラによって撮影された連続画像を見ることによって、ゴール線をまたがる競技者どうしをオペレーターが区別することが可能になる。所与の連続的な時間において撮影され、したがって、異なる測定時間に対応する、画像シーケンスを分析することによって、事象の後でゴールの後非常に早い時間に、各競技者がゴール線をまたがった正確な時間、例えば、１０００分の１秒までの時間、を判断し、それによって、信頼できる手法で競技者達の順位を決めることができる。

これらの写真判定装置によって用いられるカメラは、しばしば、線走査式ＣＣＤセンサー（一般的に略語ＬＳ−ＣＣＤによって知られている）を有し、その画像捕捉レートは標準的ＣＣＤカメラよりも高く、それによって、１万分の１秒までの時間的分解能が可能になる。このようなカメラに用いられる第１のセンサーは、非常に特有な棒状のアレー構造を有している。これは、すなわち、ゴール線で非常に正確に整列した単一のピクセル列の形態である。最近になって、標準的な２次元アレーセンサーが用いられることが多くなってきており、ゴール線上で位置合わせされる列の選択がソフトウェアによって行われている。

このようなＬＳ−ＣＣＤセンサーを装備した写真判定用カメラにおいて、もちろん、上記のようなＲＧＢフィルターを、色画像を得るために使用することができる。しかし、このようなフィルターは、すべての競争状況において十分な品質を提供するようには適していない。実際、例えば、競技の時間や天候状況に依存して、周囲の明度が著しく変わり、これによって、得られる画像品質を大きく害してしまう。これと同じことが、競争の種類についての考察にも当てはまる。競争の種類によっては、事象に応じて競争者のスピードに影響を与えてしまい、したがって、露出時間のような撮影パラメーターにも影響を与えてしまう。

このように、上記の既知の制限がないようなデジタルセンサー用の色フィルターが取り付けられた写真判定用カメラの必要となる場合がある。

本発明は、適応性の光学的性質を有する新しい種類の色フィルター、及びこのようなフィルターを使用する写真判定用カメラを調整する新しい、特に実用的な方法を提供することを目的にする。

上記目的は、デジタルセンサー用の色フィルターであって、色フィルターは、二次元のピクセルアレーで形成され、各ピクセルは、所与の色に対応し、ピクセルアレーは、有色ピクセルの第１の列と、及び白ピクセルの第２の列とが交互に配置されるように形成され、有色ピクセルの第１の列はそれぞれ、有色ピクセルの第１の列全体にわたって繰り返されるピクセルの基礎シーケンスを含み、ピクセルの基礎シーケンスは、３つの異なる色の少なくとも３つのピクセルを有するものによって、達成することができる。

上記目的は、上記のような写真判定用カメラを調整する方法であって、競争パラメーターに応じて予め定められた感度、色品質及び分解能の光学的性質を有する基礎パターンを選択する第１のステップと、列の数が選択された基礎パターンの幅に対応するような、隣接した列の群をソフトウェアによって選択する第２のステップと、及び隣接した列の群をゴール線にセンタリングする第３のステップとを有するものによっても、達成することができる。本発明の特定の実施形態が、従属請求項において定められている。

本発明の利点の１つは、使用条件にかかわらず、本フィルターを使用して得られたカラー写真の光学的性質を永久に最適化することができることである。

提案される手法の更なる利点の１つは、撮影のために選ばれた光学的パラメーターの迅速で効率的な調整が可能になるということであり、また、詳細には、好ましい一実施形態によると、写真判定用カメラの自由度のうちのいずれの自由度においてもいずれの運動をも必要とせずに、すべての調整をソフトウェアによって行うことができる。したがって、ゴール線に対して写真判定用カメラを位置合わせさせるための細密調整は、一度のみ行ってこれを最後とすることができる。その際、ソフトウェア処理によってフィルター調整が固有に得られる。写真判定用カメラのすべての自由度を恒久的にロックすること及びいずれの物理的取り扱いがないことによって、可能な最大種類の競技状況への適応を可能にしつつ、調整動作を相当に単純化することを可能にする。

以下の説明及び図面において、本発明の好ましい実装例が与えられている。

図１は、ゴール線上で整列した本発明の範囲内で使用される写真判定用カメラの平面図を示す。 図２は、本発明の好ましい一実施形態に係るフィルター及び使用しうる様々な基礎パターンの図を示す。 図３は、本発明の好ましい一実施形態に係る写真判定用カメラを調整する方法の様々なステップを示す図である。

図１は、本発明に従って使用される写真判定用カメラのブロック図を示す。好ましくはＬＳ−ＣＤＤである写真判定用カメラ３は、トラック１のゴール線２上に軸合わせされており、このトラック１は、好ましくは、複数の競技者５が移動するいくつかのレーン１０を有している。なお、この競技用トラック１の例は、単なる説明用であって、これによって限定されるものではなく、写真判定用カメラ３は、自転車レース、自動車レース、競馬などにも用いることができる。

写真判定用カメラ３は、好ましくは、以下の４つの自由度を有する。すなわち、回転のために３つの自由度、そして、平行移動のために１つの自由度である。図１では、横方向の自由度Ｔ及び垂直軸を中心にする第１の回転自由度Ｒ１のみが示されている。しかし、カメラは、好ましくは、ボールソケット継手８を中心に回転可能に取り付けられており、これは、付加的な第２及び第３の回転自由度Ｒ２、Ｒ３を同時に有する。これによって、カメラ３の光学軸４をゴール線２上に軸合わせするように管理することができる。写真判定用カメラ３は、ピクセルアレーで形成するデジタルセンサー６を有し、さらに、センサー６によって検出される画像に対応するデジタル出力信号９を提供する画像処理デバイス７を有する。色画像を形成するために、写真判定用カメラ３は、さらに、固有色フィルター６０を有する。固有色フィルター６０の光学的性質を、以下において議論する様々な予め定められたパラメーターに応じて調整することができる。好ましい一実施形態によると、この色フィルター６０は、デジタルセンサー６のピクセルに直接添付されて、これによって、用語「ピクセル」が、フィルターに対しても広い意味で用いられ、この場合、デジタルセンサー６のピクセルをカバーする複数の色のうちの一色を有するものを意味する。

図２には、このような色フィルター６０を示しており、そのピクセルパターンは、本発明の好ましい一実施形態に対応する。このフィルターの幅６１及び全高６２は、ピクセルの行と列で数えられ、これらはそれぞれ、一般的には、１０２４及び２０４８ピクセルである。なお、フィルター６０は、有色ピクセルの第１の列６１１及び白ピクセルＷの第２の列６１２が交互に並び、第１の列６１１のそれぞれが第２の列６１２と並置されるように形成される。このような列に並んだ色フィルター６０の構成は、最大高さの列を除いて、ゴール線上に軸合わせされたピクセル列が高々２、３しかないものを使用して、これらの列を所与の時間と関連づけ、かつ、高さが列におけるピクセルの数によって正確に決められるような画像の大きさを最大化することによって、可能な限り最も正確な時間スタンプを提供するような写真用判定カメラに対して特に好ましい。

第１のピクセル列６１１のそれぞれは、少なくとも３つの異なる色を有する基礎シーケンスＡを有する。これによって、別の列からの他のピクセルを必要とせずに、付加的な合成のみによって、得られる画像に対して良好な色品質を確実に得ることができる。図示した好ましい一実施形態によると、このようにして、有色ピクセルの第１の列６１１はそれぞれ、少なくとも１つの青ピクセルＢ、緑ピクセルＧ及び赤ピクセルＲを有する。しかし、代わりに、使用する色は、シアン、マゼンタ及び黄色である。

図２において、基礎シーケンスＡは、第１の列６１１どうしで同一である。すなわち、基礎シーケンスＡは、最も上から最も下まで正確に３ピクセルの第１の赤Ｒ、第２の緑Ｇ、第３の青Ｂの連続である。したがって、この赤緑青のシーケンスは、第１の色列６１１のそれぞれの全体にわたって繰り返される。１つのシーケンス当たり３ピクセルしか使用しないことによって、色品質Ｑを改善することを可能が可能になる。この色品質Ｑは、図３を参照して下に詳細に説明するように、本発明の範囲内で、カラー画像を得るのに必要なピクセルの行の数に反比例するものとしてモデル化される。一変形実施形態によると、第１の列６１１のそれぞれにわたって繰り返される基礎シーケンスが３ではなく４ピクセルの連続であるような変更されたＢａｙｅｒパターンに対応する別のシーケンスを使用することができる。すなわち、緑Ｇ、青Ｂ、更なる緑Ｇ及び最後に赤Ｒのシーケンスである。基礎シーケンスのこの変種は、感度の点から有利である。なぜなら、緑という色は、青又は赤ほど吸収性ではないからである。しかし、このような改善によって色品質の劣化をもたらすことがある。なぜなら、３行のピクセルではなく４行のピクセルが必要となるからである。また、各列の各基礎シーケンスＡどうしが同一であることによって、基礎パターンを作るのに必要な列の数を制限して、これによって、画像の分解能を最大限にすることが可能になる。

図２に示すように、基礎シーケンスＡの配置は、有色ピクセルの第１の列６１１どうしの間で必ずしも同一ではない。なお、実際に、ピクセルの行はそれぞれ、有色ピクセルの各第１の列６１１と比べて、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの順であって白Ｗピクセル列が単純に挿入された、同じ一連のピクセルシーケンスを形成する。これらの対称的な性質は、有色ピクセルの第１の列６１１から次の列まで、１ピクセル分、各基礎シーケンスＡの高さをオフセットすることによって得られる。すなわち、所与のピクセル行に対して、有色ピクセルの第１の列６１１のピクセルが、特定の色、例えば、赤である場合に、有色ピクセルの続く第１の列６１１、及び有色ピクセルの直前の第１の列６１１における１行低い − 又は１行高い − 位置において、例えば、１行高い又は低い位置に、同じ色のピクセルを見つけることができる。図示した好ましい実施形態によれば（図２の右側を参照）、有色ピクセルの列が左から右まで１つずつスキャンされる場合に、基礎シーケンスは、１ピクセル分上方へオフセットされる。結果的に、有色ピクセルの「モジューロ３」が等しい第１の列６１１のみが正確に同じである。すなわち、数式を使用して、有色ピクセルの第１、第４、第７、第１０などの列６１１が同一であり、第２、第５、第８などが同一であり、第３、第６、第９などが同一である。この理由で、６列のパターンを正確に複製する仮想的な境界線を示すために点線を描いている。これは、全フィルター６０にわたって有効に繰り返される。基礎シーケンスＡをオフセットする有利な光学的性質が、すべての行が同一の色であるフィルターに対して実験的に検証される。実際に、色フィルター６０全体にわたる列に対する明白な行の対称性を考慮すると、この構成は、アルゴリズムの計算による各ピクセルの色の決定を促進する。

図２に示される色フィルター６０を使用して、例えば、カラー写真を撮影することを考えられないほどに明るさが暗い場合に、ゴール線に中心を合わされた白ピクセルＷの第２の列６１２のみを使用して、白黒写真を撮影することができる。しかし、フィルター６０によって、異なる速さの運動に徐々に適応させるような異なるパターンを定めることが可能になる。これによって、撮影の頻度が決まり、したがって、露出時間が決まる。より詳細には、それぞれが白ピクセルＷを０、１又は２列含む１〜３の列にわたって延在するような、異なる感度を決定する４つの基礎パターンである。

ここでは、この４つの基礎パターンＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４は、系統的に使用される３つの有色ピクセル、赤Ｒ、青Ｂ及び緑Ｇに対応する３の倍数であるピクセル数を有する。したがって、これらのパターンのそれぞれが、３ピクセルの高さＬ＝３にわたって延在し、これに対して、幅は、ピクセル数と等しくなるが、可変である。パターン幅のパラメーター化は、センサーの分解能及び感度の両方に影響を及ぼす。４つの好ましいパターンのそれぞれの詳細が下のように与えられる。
− 第１の基礎パターンＭ１は正確に３ピクセルで形成され、赤ピクセルＲ、緑ピクセルＧ及び青ピクセルＢの基礎シーケンスＡに対応する。したがって、第１のパターンＭ１の第１の幅Ｎ１は、１ピクセルと等しい、すなわち、第１のパターンＭ１は、単一列のみにわたって延在する。
− 第２の基礎パターンＭ２は、赤ピクセルＲ、緑ピクセルＧ及び青ピクセルＢの同じ基礎シーケンスＡと、これに加えられた一連の３つの白ピクセルＷとを含む２×３＝６ピクセルのアレーで形成される。
したがって、第２のパターンＭ２の第２の幅Ｎ２は、２ピクセルと等しい。すなわち、第２のパターンＭ２は、２列（すなわち、有色ピクセルの第１の列６１１及び白ピクセルＷの第２の列６１２）にわたって延在する。
− 第３の基礎パターンＭ３は、２つの隣接した第１の列６１１にわたっての２×３の赤ピクセルＲ、１つの緑ピクセルＧ及び１つの青ピクセルＢと、挿入された第２の列６１２にわたって一連の３つの白ピクセルＷを含む３×３＝９ピクセルのアレーで形成される。したがって、第３のパターンＭ３の第３の幅Ｎ３は、３ピクセルと等しい。すなわち、第３のパターンＭ３は、３列（すなわち、有色ピクセルの２つの第１の列６１１及び白ピクセルの１つの第２の列６１２）にわたって延在する。
− 第４の基礎パターンＭ４も、３×３＝９ピクセルのアレーで形成されるが、３ピクセルの基礎シーケンスＡを１つのみ有する。これは、すなわち、１つの第１の列６１１において１つの赤Ｒ、１つの緑Ｇ及び１つの青ピクセルＢであって、この場合は、２つの隣接した第２の列６１２にわたっての２つの一連の３つの白ピクセルＷである。したがって、第４のパターンＭ４の第４の幅Ｎ４は、依然として３ピクセルである。

各基礎パターンによって得られる光学的性質は、他の要因の中でも、次の３つのパラメーターによって決められる。
− 感度Ｓ これは、本発明の範囲内で、ピクセル当たりの平均光量に対応するようにモデル化されており、これにおいて、青ピクセルＢ当たり２０％の量が利用可能になり、赤ピクセルＲ当たりでは３０％であり、緑ピクセルＧ当たりでは５０％であり、白ピクセルＷ当たりでは１００％である。したがって、このパラメーターは、一方では、白ピクセルＷの数によって、また、他方では、各パターンＭ１〜Ｍ４の対応するピクセル数Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４によって強く影響を受ける。これらによって、フィルターの全ピクセルの全体の感度が分割される。したがって、感度の極値は、第１の基礎パターンＭ１の値（最も良くない）と第４の基礎パターンの値（最も良い）である。
− 色品質Ｑ これは、本発明の範囲内で、画像処理アルゴリズムによる各ピクセルの色の計算値を得るのに必要なパターンにおける行の数に反比例するようにモデル化される。使用した異なる基礎パターンに対して、最良の色品質Ｑが固定されていることがわかる。なぜなら、基礎パターンＭ１〜Ｍ４それぞれの高さが常に３ピクセルであるからである。
− 分解能Ｎ これは、各基礎パターンの列数Ｎと等しいようにモデル化される。したがって、ゴール線２における分解能は、各基礎パターンの対応する列数Ｎ１〜Ｎ４が減少するに応じて改善する。したがって、最良の分解能が第１の基礎パターンＭ１の値によって与えられ、第３及び第４の基礎パターンＭ３、Ｍ４のものが最も悪くなる。

各パターンの全体の光学性能を評価するためには、感度Ｓ、色品質Ｑ及び分解能Ｎの各パラメーターに対して得られるスコアを乗算することが好ましい。しかし、パターンの選択においては、いずれの重み付け、特に、感度Ｓのパラメーターに対する重み付けをも考慮することができる。パラメーターＱの値が好ましくはセットされるので、感度Ｓと分解能Ｎのパラメーターの間で最良の折り合いをみつけるのが好ましい。

なお、図示した４つのパターンのうち、少なくとも３つの基礎パターンが、白ピクセルＷを異なる数、すなわち、０、３又は６有する（第１の基礎パターンＭ１、第２及び第３の基礎パターンＭ２−Ｍ３、そして最後に、第４の基礎パターンＭ４にそれぞれ対応する）。これによって、少なくとも３つの別個のレベル（高−中間−低）に感度を調整することが可能になる。また、白ピクセルと有色ピクセルの間の比がそれぞれ、０％（第１の基礎パターンＭ１の場合）、３３％（第３の基礎パターンＭ３の場合）、５０％（第２の基礎パターンＭ２の場合）、６６％（第４の基礎パターンＭ４の場合）となりうるということによって、この感度Ｓのパラメーターに対する可能性のある調整の粒度と範囲をさらに洗練することが可能になり、これによって、大きい数の競技の種類及び可能性のある天候条件への適応が可能になる。この天候条件には、通常、晴れ、曇り、非常に曇り及び夜という条件を含む。最後に、これらの基礎パターンＭ１−Ｍ４のそれぞれが３列を超えて延在しないということによって、得られる画像に対する正確な分解能Ｎを維持することを可能にする。

図２の最も下には、様々な列の群に対する参照が示されている。これらは、競技状況に応じて選択される基礎パターンに依存して選ばれることができる。すなわち、具体的には、競争者がゴール線をまたがる速さなどに影響を与える光及び競技の種類である。したがって、以下の間で区別される。
− 単一列で形成された第１の基礎パターンＭ１に対応する第１の列の群Ｃ１。読みやすくするために、図２においては３つの異なる等価な可能性のみが示されている。しかし、有色ピクセルのいずれの第１の列６１１をも使用してもよいことを理解できるであろう。
−センサー上の任意の位置から選ぶことができる ２列で形成された第２の基礎パターンＭ２に対応する第２の列の群Ｃ２。読みやすくするために、図２においては５つの等価な可能性のみが示されている。
− 有色ピクセル（すなわち、第１の列６１１）の２列及び白ピクセルＷ（すなわち、第２の列６１２）の１列を有する３列で形成された第３の基礎パターンＭ３に対応する第３の列の群Ｃ３。ここで再び、色フィルター６０の６列のサブセットのために２つの等価な可能性のみは示されているが、この白ピクセルの１列が挿入された有色ピクセルの２列の構成を、色フィルター６０のピクセルのアレーにおけるいかなる場所からも選ぶことができることを理解できるであろう。
− 同様に３列で形成されているが有色ピクセルＷ（すなわち、第１の列６１１）の１列のみに対して白ピクセルＷ（すなわち、第２の列６１２）を２列含む第４の基礎パターンＭ４に対応する第４の列の群Ｃ４。これは、ある意味では、第３の列の群Ｃ３に対する補集合であり、有色の列及び白の列の割合が逆になっている。ここで再び、色フィルター６０の６列のサブセットに対して２つの等価な可能性のみが示されているが、この有色ピクセルの１列が挿入された白ピクセルＷの２列の構成を、色フィルター６０のピクセルのアレーにおけるいかなる場所からも選ぶことができることを理解できるであろう。

したがって、一方では、各基礎パターンＭ１−Ｍ４に対応する列Ｎ１−Ｎ４の数を決めることは、ゴール線２に位置合わせするのに必要な正しい列の群Ｃ１−Ｃ４の自動的な選択を系統的に可能にして、所望の光学的性質を与えるものではない。例えば、第３及び第４の基礎パターンＭ３及びＭ４どうしが、同じ数の３列にわたって延在するが（すなわち、Ｎ３＝Ｎ４＝３）、異なる光学的性質を有する。この場合、図３を用いて下に説明するように、オフセットを達成するために、ソフトウェア操作が必要であることがある。図３は、本発明の好ましい実施形態に係る写真判定用カメラ３を調整するステップのシーケンスを示しており、図２に示す基礎的フィルターパターンに具体的に注目している。

図３において、第１のステップＥ１は、天候条件や競技種類（秒当たりのピクセル行数の運動の速さは、陸上競技での毎秒１０００行から自動車レースでの毎秒１００００行超、自転車競技や競馬の速さでは毎秒約３０００行の値まで変わりうる）のような競技パラメーターに応じて予め定められた感度Ｓ、色品質Ｑ及び分解能Ｎの光学的性質を有する基礎パターンを選ぶことを伴う。図２の色フィルターを使用する好ましい一実施形態によると、色品質パラメーターがセットされる。なぜなら、基礎パターンがすべて、３ピクセルの高さＬを有するからである。

第２のステップＥ２において、選ばれたパターンに対応する列Ｎの数を決定し、アレーの隣接した列の対応する数をソフトウェアによって選択する。したがって、第１の基礎パターンＭ１については、単一列の第１の列数Ｎ１が選ばれる。第２の基礎パターンＭ２については、２つの隣接した列の第２の列数Ｎ２が選ばれる。第３及び第４の基礎パターンＭ３及びＭ４については、隣接した３列が選ばれる（等しい第３及び第４の数Ｎ３及びＮ４どうしは等しく、両方ともに３である）。

そして、第３のステップＥ３が、ゴール線２上で得られる隣接した列の群を中心にすることが行われる。好ましい一実施形態によれば、ソフトウェアによる操作が好ましい。これによって、比較的退屈である写真判定用カメラ３の物理的な運動が、一旦設置後には、今後も必要とされなくなる。代わりに、逆運動学アルゴリズムを使用してカメラを物理的に移動されることができる。これによって、３つの回転軸の異なる自由度Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及び横方向の自由度Ｔ１の異なる自由度に応じて、操作を最適化し、運動の振幅を最小化することができる。ソフトウェアによって行われるかどうかにかかわらず、このセンタリングステップを促進するために、欧州特許ＥＰ０８９８２４９において提案されている手法におけるように、付加的なレチクルを使用することができる。列が奇数ある場合、中央の列がゴール線２上で位置合わせされる。列が偶数ある場合、動作がわずかにより複雑になる。なぜなら、理論上、隣接した２列の間にレチクルを置く必要があるからである。付加的なレチクルが使用される場合、実際上、レチクルが選択された列の群の１つに位置合わせされたときに、センタリングする第３のステップＥ３が終了したものと考えることができる。

しかし、選択されたパターンに列が奇数ある場合、そのパターンのピクセル幅と等しい隣接する列の群をセンタリングさせることは、必ずしも正しい列の群が選ばれるということを保証しない。これは、ここでは、それぞれパターンＭ３及びＭ４に対する第３及び第４の列の群Ｃ３及びＣ４である。実際に、フィルターアレーからいずれかのピクセル列を選ぶ場合、有色ピクセルの第１の列６１１を選択する確率は、白ピクセルＷの第２の列６１２を選択する確率と同じである。そして、同様に、隣接した３つのピクセル列の群を選ぶ場合、その３つの列の群が、白ピクセルＷの単一列を含むことと、白ピクセルの２列を含むこととは等しい確率である。この場合、第４のステップＥ４は、補助的であって奇数Ｎの列のみに用いられる（すなわち、２Ｐ＋１である。ここで、Ｐは、次に低い偶数の除数を使用する数学的モデルを表す）。この第４のステップＥ４は、単一ピクセルによってゴール線上で位置合わせされた隣接した列の群をオフセットすることを伴う。すなわち、１列左又は右にすることに相当する。実際に、白ピクセルＷ（すなわち、第２の列６１２）の列がゴール線上で位置合わせされる場合に、レチクルを左か右のすぐ横の列に単にオフセットすることで十分であることを容易に理解できるであろう。これによって、１つの列のみを有する第１の列の群Ｃ１に対して、第３のセンタリングステップＥ３において第１の基礎パターンＭ１が見つかる有色ピクセルの第１の列６１１上にセンタリングすることを達成することができる。したがって、同様に、隣接した３列の群を右か左に１ピクセル分オフセットするということは、有色ピクセルの２列を含む第３のパターンＭ３に対応する第３の列の群Ｃ３から、白ピクセルＷの２列に対して有色ピクセルを１列のみ含む第４のパターンＭ４に対応する第４の列の群Ｃ４へと、交互に変更されることをもたらす。しかし、列の数Ｎが偶数の場合、すなわち、２Ｐである場合、第４のステップが必要であることはない。

結果的に、基礎パターンＲ、Ｇ、Ｂが白ピクセルＷの第２の列６１２でオフセットされ組み合わされるような有色ピクセルの第１の列６１１の構成を有する色フィルター６０のために図３に示す調整方法を使用することによって、競技状況に応じてフィルターの光学的性質を調整するのに必要な操作が非常に単純であることを理解することができる。カメラが設置されて、自由度がすべて永久的にロックされると、好ましくは通常の使用状態又は統計的に最も可能性が高い状態に対応するような光学的性質を決定するために第１のパターンを選ぶことができる。このパターンが１〜３列にわたって延在するので、単に、高々１又は２の追加の列を選択することによって又は高々１又は２の列を除去ないし選択解除して、必要であれば列が奇数ある場合に得られた列の群を１ピクセルの幅の分オフセットすることで十分である。センタリング動作をさらに促進するために、本出願人名義の欧州特許ＥＰ０８９８２４９において提案されている手法におけるような付加的なレチクルを使用してこれらが行われる場合、必要であれば、レチクルが位置合わせされるピクセルの列をデフォルトで系統的に選択することができる。これによって、厳密に１よりも大きい数の列の群のためのソフトウェア選択の前に、第２のステップＥ２において付加的なピクセルの列を加えることができる。これによって、センタリングの残りの操作は非常に簡潔になり、したがって、最大の応答性を提供する。これは、天候変化の影響を大きく受けるような戸外で行われるイベントにおいてしばしば不可欠である。また、例えば、世界選手権又はオリンピック大会での運動競技イベントのように実時間で行われる場合にも不可欠である。

このような使用の容易さは、写真判定用カメラの初期設定のみに当てはまるのではなく、基礎パターンの選択を変えることによる色フィルター６０の光学的性質の動的調整にも当てはまる。条件に応じて、高々２列を加えること − 又は減らすこと − が必要であること、及び高々１ピクセル列分幅を単にオフセットすることのみが必要であることは、例えば、いくつかの競技が昼間に行われ決勝戦がしばしば夕方や夜に行われるような運動競技イベントのように、一日にいくつかの異なる時刻でイベントが行われる場合には、なおさら必要となる。したがって、例えば、昼間の条件の場合に第１の基礎パターンＭ１がデフォルトで選ばれる場合、白ピクセルＷの隣接した第２の列６１２を加えて、感度が増加した第２の基礎パターンＭ２を、また、２つの白ピクセルＷの第２の列６１２がゴール線２上で位置合わせされた有色ピクセルの第１の列６１１の両側にそれぞれ位置するように夕方においては白ピクセルＷの更なる第２の列６１２を加えることで十分であろう。これによって、日暮れの後に感度がもっと良くなっているような第４の基礎パターンＭ４を得ることができる。要求された場合に中間の感度に色フィルターを調整するためには、同じ側に隣接した２列を、すなわち、白ピクセルＷの第２の列６１２及び同じ側の有色ピクセルの第１の列６１１を加えることによって、第１の基礎パターンＭ１から第３の基礎パターンＭ３へと変わり、そして、１ピクセル分列の群をオフセットすることができる。したがって、ピクセル列を加え、及び／又は可能性としては選択解除するようなこれらの単純なソフトウェア選択動作のすべてによって、写真判定用カメラ３に設置される光学フィルターの光学的性質を徐々に調整しつつ、イベントの全進行を追うことができる。

しかし、基礎パターンＭ１−Ｍ４及び基礎シーケンスＡは、特に好ましい実施形態を示すために、例として、単に与えたものであることを理解できるであろう。しかし、より多くの数の列にわたって延在する他の基礎パターン、又はより大きなピクセル数にわたって延在する基礎シーケンスＡを有する他の基礎パターン、又は他の色を有するような他の基礎パターンも、センタリングしオフセットするようなソフトウェア操作が比較的単純なままであるので、本発明の範囲から逸脱せずに想起ことができる。例えば、特に、連続する２つの列において、Ｒ、Ｇ、Ｂの基礎シーケンスと、シアン、マゼンタ、黄色の基礎シーケンスとを交互に使用することも想起することができる。

また、本発明の範囲から逸脱せずに、上記の写真判定用カメラの調整方法は、例えば、４つのパターンのうちの２又は３の使用のみが必要とされるような使用条件に応じて、上記のパターンＭ１−Ｍ４の群からのパターンのサブセットのいずれの部分も使用しないことも選ぶことができる。

３ 写真判定用カメラ
６ デジタルセンサー
８ ボールソケット継手
６０ 色フィルター
６１１ 第１の列
６１２ 第２の列

Claims (13)

1. デジタルセンサー（６）用の色フィルター（６０）を有する写真判定用カメラ（３）であって、
   前記色フィルター（６０）は、二次元のピクセルアレーで形成され、
   各ピクセルは、所与の色に対応し、
   前記ピクセルアレーは、有色ピクセルの第１の列（６１１）と、及び白ピクセル（Ｗ）の第２の列（６１２）とが交互に配置されるように形成され、
   有色ピクセルの第１の列（６１１）はそれぞれ、有色ピクセルの第１の列（６１１）全体にわたって繰り返されるピクセルの基礎シーケンス（Ａ）を含み、
   前記ピクセルの基礎シーケンス（Ａ）は、３つの異なる色の少なくとも３つのピクセルを有し、
   さらに、前記写真判定用カメラ（３）は、
   競争パラメーターに応じて予め定められた感度（Ｓ）、色品質（Ｑ）及び分解能（Ｎ）の光学的性質を有する基礎パターンを選択する第１の手段と、
   列の数が選択された基礎パターンの幅に対応するような、隣接した列の群をソフトウェアによって選択する第２の手段と、
   前記隣接した列の群をゴール線（２）にセンタリングする第３の手段とを有する
   ことを特徴とする写真判定用カメラ（３）。
2. 前記基礎シーケンス（Ａ）は、前記第１の列（６１１）どうしの間で同一である
   ことを特徴とする請求項１に記載の写真判定用カメラ（３）。
3. 前記基礎シーケンス（Ａ）は、少なくとも１つの青ピクセル（Ｂ）、少なくとも１つの緑ピクセル（Ｇ）及び少なくとも１つの赤ピクセル（Ｒ）を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の写真判定用カメラ（３）。
4. 前記基礎シーケンス（Ａ）は、正確に３ピクセルを含む
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の写真判定用カメラ（３）。
5. 有色ピクセルの第１の列（６１１）の前記基礎シーケンス（Ａ）は、有色ピクセルの隣接した第１の列（６１１）の基礎シーケンス（Ａ）それぞれに対して１ピクセル分の高さオフセットされる
   ことを特徴とする請求項４に記載の写真判定用カメラ（３）。
6. 前記デジタルセンサー（６）としてデジタルアレーセンサー（６）を有し、
   当該写真判定用カメラ（３）は、３つの回転自由度（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を有し競争の方向の移動（Ｔ）の方向に１つの自由度をさらに有するようにボールソケット継手（８）を中心に回転するように取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の写真判定用カメラ（３）。
7. 請求項６に記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法であって、
   競争パラメーターに応じて予め定められた感度（Ｓ）、色品質（Ｑ）及び分解能（Ｎ）の光学的性質を有する基礎パターンを選択する第１のステップ（Ｅ１）と、
   列の数が選択された基礎パターンの幅に対応するような、隣接した列の群をソフトウェアによって選択する第２のステップ（Ｅ２）と、
   前記隣接した列の群をゴール線（２）にセンタリングする第３のステップ（Ｅ３）と
   を有することを特徴とする写真判定用カメラ（３）を調整する方法。
8. 前記第１のステップ（Ｅ１）によって、異なる感度（Ｓ）の少なくとも２つの異なる基礎パターンが選択可能になる
   ことを特徴とする請求項７に記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法。
9. 前記第１のステップ（Ｅ１）によって、１〜３の列数にわたって延在する異なる感度（Ｓ）の基礎パターンを少なくとも４つ選ぶことが可能になる
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法。
10. 前記センタリングする第３のステップ（Ｅ３）の後に、
    前記第２のステップ（Ｅ２）において決定された前記基礎パターンの幅に対応する列の数が、厳密に１よりも大きい奇数である場合にのみ実行される、隣接した列の群の幅を整数のピクセルの列数の分オフセットする細密調整する補助的な第４のステップ（Ｅ４）を有する
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法。
11. 前記第４のステップ（Ｅ４）は、前記ピクセルの列の群の幅が、いずれかの方向に、ピクセルの１列のみの分オフセットされることが必要である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法。
12. 前記センタリングする第３のステップ（Ｅ３）、そして、必要であれば、前記オフセットする第４のステップ（Ｅ４）は、ソフトウェアによる調整を行うステップのみによって構成する
    ことを特徴とする請求項１０〜１１のいずれかに記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法。
13. 所定の基礎パターンに対応する所定の列の１つの群から別の所定の列の群への変更には、高々２つのピクセル列を加えないし除去し、１つのピクセル列の幅をオフセットすることを単に必要とする
    ことを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の写真判定用カメラ（３）を調整する方法。

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