JPH03277082A - Controller - Google Patents
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- JPH03277082A JPH03277082A JP2080004A JP8000490A JPH03277082A JP H03277082 A JPH03277082 A JP H03277082A JP 2080004 A JP2080004 A JP 2080004A JP 8000490 A JP8000490 A JP 8000490A JP H03277082 A JPH03277082 A JP H03277082A
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- function
- control
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Landscapes
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は制御装置に係り、特にファジー推論を用いた制
御に適用して好適な制御装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control device, and particularly to a control device suitable for application to control using fuzzy inference.
(従来の技術)
近年、各種制御の分野においては、より自然で状況に適
応した制御を行ない得るようにするために、曖昧な部分
を制御に取り入れることにより、自然で状況に適応した
制御を行ない得るようにした所謂ファジー推論が用いら
れている。(Prior art) In recent years, in the field of various types of control, in order to perform control that is more natural and adapted to the situation, ambiguous parts are incorporated into control to perform control that is more natural and adapted to the situation. So-called fuzzy inference is used to obtain
このような制御システムにおいては、制御に関する複数
の情報を予め定義されたメンバシップ関数を用いて、予
め設定された条件に適合する度合いを判定し、その結果
と予め定義された出力関数とから制御量を演算するもの
である。In such a control system, the degree of compliance with preset conditions is determined using a predefined membership function for multiple pieces of control information, and control is determined based on the results and a predefined output function. It calculates quantities.
すなわち、複数の制御情報を検出し、その各検出情報を
もとに予め用意されたメンバシップ関数にあてはめ、且
つ予め設定されたルールに照合する。そしてそのルール
に適合する度合いを定量的に求め、その結果を出力メン
バシップ関数に代入し、各状況を考慮した出力メンバシ
ップ関数を発生させ、制@量を演算する。具体的には最
終的に出力メンバシップ関数の外形の重心を求める演算
により、種々の曖昧さを反映させた制御出力を得るもの
である。That is, a plurality of pieces of control information are detected, each piece of detected information is applied to a membership function prepared in advance, and checked against a preset rule. Then, the degree of compliance with the rule is quantitatively determined, the result is substituted into the output membership function, an output membership function is generated that takes each situation into consideration, and the constraint quantity is calculated. Specifically, a control output that reflects various ambiguities is obtained by calculating the center of gravity of the outer shape of the output membership function.
このように、ファジー推論を利用した制御はメンバシッ
プ関数の展開、ルール(条件)判定、制御量の演算を行
なう非ファジー化プロセス等のステップより構成されて
いる。In this way, control using fuzzy inference is comprised of steps such as expansion of membership functions, rule (condition) determination, and defuzzification process for calculating control variables.
一方、このような曖昧さを含む制御対象としては、あら
ゆるものが考えられるが、たとえばビデオカメラ等の撮
像装置の分野を見ると、その焦点調節装置のように撮影
状況が極めて多様で、適確な制御をなうためには操作者
の感覚的な判断を要するようなシステムにおいては、上
述の曖昧な部分を取り入れた人間的な制御を行なうこと
が極めて有効である。On the other hand, all kinds of objects can be controlled that include such ambiguity, but in the field of imaging devices such as video cameras, for example, the shooting conditions are extremely diverse, such as the focus adjustment device, and it is difficult to accurately In a system that requires the operator's intuitive judgment in order to perform accurate control, it is extremely effective to perform human control that incorporates the above-mentioned ambiguity.
またこのような制御は、もちろん撮像装置だけに有効な
のものではなく、制御対象の種類にかかわらず、あらゆ
る分野の装置において適用することができるが、いずれ
の分野においても小型化、低コスト化は必須の条件であ
り、特に家電などの小型電子民生機器の分野ではその要
求は強い。Also, of course, this kind of control is not only effective for imaging devices, but can be applied to devices in all fields regardless of the type of control target, but miniaturization and cost reduction are important in all fields. This is an essential condition, and the demand is particularly strong in the field of small electronic consumer devices such as home appliances.
(発明の解決しようとする問題点)
しかしながら、上述した従来の制御システムによれば、
その制御にファジー推論を用いる場合、そのメンバシッ
プ関数の展開、ルール(条件)判定、制御量の演算を行
なう非ファジー化プロセス等に比較的大規模なシステム
を必要としていた。これはメンバシップ関数の展開、制
御量の演算を行なう非ファジー化プロセスに高度で且つ
複雑な演算処理を必要としているからである。(Problems to be solved by the invention) However, according to the conventional control system described above,
When fuzzy inference is used for the control, a relatively large-scale system is required for the defuzzification process of expanding membership functions, determining rules (conditions), and calculating control variables. This is because the defuzzification process of expanding the membership function and calculating the control amount requires sophisticated and complicated calculation processing.
具体的には、非ファジー化のプロセスにおいて出力メン
バシップ関数の外形の重心を求め、最終的な結果を得て
いるが、この出力メンバシップ関数の外形はいくつもの
ルール適合条件によって変化し、通常極めて複雑な形状
となるため、その外形の重心を求める演算も複雑で容易
に行なえるものではない。Specifically, in the process of defuzzification, the centroid of the outline of the output membership function is obtained to obtain the final result, but the outline of this output membership function changes depending on a number of rule compliance conditions, and it is usually Since the shape is extremely complicated, calculations for determining the center of gravity of the outer shape are also complicated and cannot be performed easily.
特に、近年各種機器の小型化に伴い、1チツプマイコン
を利用してソフトウェア上でファジー推論を行なわせる
必要性が高まっているが、1チツプマイコン等を用いた
場合、そのプログラム容量、処理速度の制約が太き(、
それゆえ前述した重心演算を正確に行なわせようとする
と、大きな問題を生じる。In particular, with the miniaturization of various devices in recent years, there has been an increasing need to use single-chip microcontrollers to perform fuzzy inference on software. The constraints are thick (,
Therefore, when attempting to accurately perform the above-mentioned center of gravity calculation, a major problem arises.
(問題点を解決するための手段)
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、その特徴とするところは、入力情報を演算して制御
対象の制H量を出力する制御装置であって、前記入力情
報が予め設定された条件に適合する度合いを所定の関数
に基づいて定量的に演算し前記制御対象を制御するため
の出力関数を発生する第1の演算手段と、前記第1の演
算手段より出力された出力関数に対して重心演算を行な
う第2の演算手段と、前記第2の演算手段の出力に基づ
いて前記制御対象を駆動する駆動手段とを備え、前記関
数はその入力データ値の中心値に対して上下対称となる
ように近似処理を行なわれた近似関数とした制御装置に
ある。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is characterized by a control that calculates input information and outputs the H amount of the controlled object. a first calculation means that quantitatively calculates the degree to which the input information conforms to preset conditions based on a predetermined function and generates an output function for controlling the control object; a second calculating means for performing a gravity center calculation on the output function output from the first calculating means; and a driving means for driving the controlled object based on the output of the second calculating means, The function is located in the control device as an approximation function that is subjected to approximation processing so as to be vertically symmetrical with respect to the center value of the input data value.
また本発明の特徴とするところは、入力情報を演算して
制御対象の制御量を出力する制御装置であって、前記入
力情報が予め設定された条件に適合する度合いを所定の
関数に基づいて定量的に演算し前記制御対象を制御する
ための出力関数を発生する第1の演算手段と、前記関数
の外形に対しその入力データ値の中心値に対して上下対
称となるように近似処理を行ない、その近似関数につい
て重心演算を行なう近似処理手段と、前記第1の演算手
段より出力された出力関数の外形に対して重心演算を行
なう第2の演算手段と、前記第2の演算手段の出力に基
づいて前記制御対象を駆動する駆動手段とを備えた制御
装置にある。The present invention is also characterized by a control device that calculates input information and outputs a control amount of a controlled object, the control device calculating the degree to which the input information conforms to preset conditions based on a predetermined function. a first calculation means for quantitatively calculating and generating an output function for controlling the controlled object; and approximation processing for the outer shape of the function so that it is vertically symmetrical with respect to the center value of the input data value. an approximation processing means for performing a centroid calculation on the approximate function; a second calculation means for performing a centroid calculation on the outer shape of the output function output from the first calculation means; and a drive means for driving the controlled object based on the output.
また本発明の特徴とするところは、入力情報を演算して
制御対象の制御量を出力する制御装置であって、前記入
力情報が予め設定された条件に適合する度合いを所定の
近似処理を施された入力メンバシップ関数に基づいて演
算し前記制御対象を制御するための出力メンバシップ関
数を発生する第1の演算手段と、前記第1の演算手段よ
り出力された出力メンバシップ関数に対して重心演算を
行なう第2の演算手段と、前記第2の演算手段の出力に
基づいて前記制御対象を駆動する駆動手段とを備えたこ
とを特徴とする制御装置にある。Further, the present invention is characterized by a control device that calculates input information and outputs a control amount of a controlled object, which performs predetermined approximation processing to determine the degree to which the input information conforms to preset conditions. a first calculation means for calculating an output membership function for controlling the controlled object based on the input membership function obtained by the calculation; and an output membership function output from the first calculation means. The control device is characterized by comprising: a second calculating means for calculating a center of gravity; and a driving means for driving the controlled object based on the output of the second calculating means.
(イ乍用)
このように、制御対象を制御するための出力メンバシッ
プ関数を近似することにより、ファジー推論出力の精度
を低下させることな(、その演算を大幅に簡略化するこ
とができ、演算プログラム容量の規模縮小、処理時間の
短縮化が可能となる。(For I) In this way, by approximating the output membership function for controlling the controlled object, the calculation can be greatly simplified without reducing the accuracy of the fuzzy inference output. It becomes possible to reduce the size of the calculation program capacity and shorten the processing time.
(実施例)
以下本発明における制御装置を、ビデオカメラ等の自動
焦点調節装置に適用した場合を例にし、各図を参照しな
がらその一実施例について詳細に説明する。(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the control device according to the present invention will be described in detail with reference to each figure, taking as an example a case where the control device of the present invention is applied to an automatic focusing device such as a video camera.
まず、本実施例において対象とする自動焦点調節装置に
ついてその概略を説明する。First, an outline of the automatic focus adjustment device targeted in this embodiment will be explained.
カメラの自動焦点調節装置としては、種々の方式がある
が、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等のように被写体
像を光電変換して映像信号を得る撮像手段を有する装置
では、映像信号中から被写体像の鮮鋭度、精細度を検出
し、それが最大となるようにフォーカシングレンズの位
置を制御することにより焦点を合わせる方式が知られて
いる。There are various types of automatic focusing devices for cameras, but in devices such as video cameras and electronic still cameras that have an imaging means that photoelectrically converts the subject image to obtain a video signal, A method is known in which the focus is adjusted by detecting the sharpness and fineness of the image and controlling the position of the focusing lens so that the sharpness and fineness are maximized.
そしてこのような焦点調節装置におけるフォーカシング
レンズ駆動速度の制御を、被写体像のエツジ部分のボケ
幅を検出し、この検出値に応じてレンズ駆動速度を変化
させるようにした方式が提案されている(たとえば、本
出願人による特願平1−77063号)。A method has been proposed for controlling the focusing lens driving speed in such a focusing device by detecting the blur width of the edge portion of the subject image and changing the lens driving speed according to this detected value ( For example, Japanese Patent Application No. 1-77063 filed by the present applicant).
ところでこのような映像信号中より焦点状態に応じた信
号成分を抽出して焦点検出を行なうような方式では、被
写体及びその環境等によってその信号成分が変動し、正
確で自然な焦点調節を行ないにくい傾向がある。However, in this method of detecting focus by extracting a signal component corresponding to the focus state from the video signal, the signal component fluctuates depending on the subject and its environment, making it difficult to perform accurate and natural focus adjustment. Tend.
このような制御自体に曖昧さを含む制御については、最
近各種制御の分野で用いられているファジー推論を効果
的に適用することができ。Fuzzy reasoning, which has recently been used in various control fields, can be effectively applied to such controls that contain ambiguity.
そのような場合、たとえばビデオ信号中の高周波信号成
分及び被写体のボケ幅検出値をファジー推論によって処
理し、フォーカシングレンズ駆動用のフォーカスモーフ
の速度、方向を決定し、自動焦点調節動作を行なう方法
が考えられる。In such a case, for example, there is a method that processes the high-frequency signal components in the video signal and the detected blur width of the subject using fuzzy inference, determines the speed and direction of the focus morph for driving the focusing lens, and performs automatic focus adjustment. Conceivable.
そして具体的には、たとえば被写体のボケ幅検出値及び
ビデオ信号の高周波成分信号値についてメンバシップ関
数を定義し、それらの関数に基づいて各ルールに対する
適合演算を行なうことにより、フォーカシングレンズの
速度を制御するものである。Specifically, for example, membership functions are defined for the detected blur width of the subject and the high-frequency component signal values of the video signal, and the speed of the focusing lens is calculated by performing adaptation calculations for each rule based on these functions. It is something to control.
第2図は本発明における自動焦点調節装置の一実施例を
示すブロック図、第3図は第2図においてそのシステム
全体を制御する論理制御装置11の制御動作を説明する
ためのフローチャートである。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the automatic focus adjustment device according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart for explaining the control operation of the logical control device 11 that controls the entire system in FIG.
第2図において、1は撮影レンズ系で、フォーカシング
用のレンズ群(以下フォーカシングレンズと称す)la
とズームを行なうズームレンズ群(以下ズームレンズと
称す)lbとからなる。フォーカシングレンズ1aは、
後述の論理制御装置11の指令により、フォーカス駆動
回路15を介してフォーカスモータ16によって光軸方
向に駆動される。ズームレンズ1bも同様に後述の論理
制御装置11の指令により、ズーム駆動回路19を介し
てズームモータ20によって光軸方向に駆動される。2
は入射光量を制御する絞り(アイリス)で、映像信号レ
ベルが常に一定となるように、アイリス制御回路12を
介してアイリス駆動回路13を駆動し、1gメータ14
を動作することにより作動される。In Fig. 2, 1 is a photographing lens system, and a focusing lens group (hereinafter referred to as focusing lens) la
and a zoom lens group (hereinafter referred to as a zoom lens) lb that performs zooming. The focusing lens 1a is
It is driven in the optical axis direction by a focus motor 16 via a focus drive circuit 15 according to a command from a logic control device 11, which will be described later. Similarly, the zoom lens 1b is driven in the optical axis direction by a zoom motor 20 via a zoom drive circuit 19 according to a command from a logic control device 11, which will be described later. 2
is an aperture (iris) that controls the amount of incident light, and drives the iris drive circuit 13 via the iris control circuit 12 so that the video signal level is always constant.
It is activated by operating the .
入射光はフォーカシングレンズ1a、ズームレンズ1b
、絞り2を介して入射され、CCD等の固体撮像素子3
の撮像面に結像されて電気信号に変換され、プリアンプ
4で所定のレベルに増幅された後、プロセス回路5へと
供給される。プロセス回路5では、入力された撮像信号
に所定の信号処理が施され、規格化されたテレビジョン
信号に変換し、不図示の、ビデオ出力端子、電子ビュー
ファインダ(EVF)、あるいはVTR一体型カメラの
場合にはVTRの記録信号処理回路等に出力する。The incident light is from the focusing lens 1a and the zoom lens 1b.
, is incident through the aperture 2, and solid-state image sensor 3 such as CCD.
The signal is imaged on the imaging surface of , converted into an electrical signal, amplified to a predetermined level by the preamplifier 4 , and then supplied to the process circuit 5 . The process circuit 5 performs predetermined signal processing on the input imaging signal, converts it into a standardized television signal, and outputs the signal to a video output terminal, an electronic viewfinder (EVF), or a VTR integrated camera (not shown). In this case, the signal is output to the recording signal processing circuit of the VTR, etc.
被写体判別フィルタ6は、プリアンプ4から出力された
ビデオ信号より被写体のコントラストの大小を判定でき
るように設定された全域フィルタであり、被写体に対す
る合焦判定及びフォーカスモーフ駆動速度の制御を正確
に行なえないような極端な低輝度被写体、高輝度被写体
であった場合には、制御自体を中止したり、リセットす
る等の制御を行なう目的で、あるいは後述するように、
合焦判定及びフォーカスモーフ駆動速度を決定するため
のメンバシップ関数の設定を制御するための情報を出力
する。The subject discrimination filter 6 is a full range filter that is set to be able to determine the magnitude of the contrast of the subject from the video signal output from the preamplifier 4, and cannot accurately determine the focus on the subject and control the focus morph drive speed. In the case of extremely low-brightness or high-brightness objects, the control may be canceled or reset, or as described later,
Information for controlling the setting of membership functions for determining focus determination and focus morph drive speed is output.
バンドパスフィルタ7は、映像信号中より合焦検出のた
めの高周波成分を抽出するものである。The bandpass filter 7 extracts high frequency components for focus detection from the video signal.
さらにプリアンプ4の出力は、ボケ幅検出回路8へ導か
れ、撮像面上の被写体のボケ幅を計算する。このボケ幅
検出回路8は、被写体像のエツジ部分の幅に相当する情
報であり、合焦状態に近付くほど、被写体のエツジ部分
の幅が小さくなるため、このエツジ幅が最小となるよう
にフォーカシングレンズ1aを駆動することによって焦
点調節を行なうことができる。Furthermore, the output of the preamplifier 4 is led to a blur width detection circuit 8, which calculates the blur width of the subject on the imaging surface. This blur width detection circuit 8 uses information corresponding to the width of the edge portion of the subject image, and the closer the in-focus state is, the smaller the width of the edge portion of the subject becomes. Therefore, focusing is performed so that this edge width is minimized. Focus adjustment can be performed by driving the lens 1a.
これ自体は本出願人による、たとえば特開昭62−10
3616号、特開昭63−128878号等において詳
細に述べられている。This itself is proposed by the present applicant, for example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 62-10
3616, JP-A No. 63-128878, and the like.
以上述べた、全域フィルタの出力、高周波成分信号、ボ
ケ幅信号は、撮像面内において合焦検出領域(測距枠)
を設定するゲート回路9、ピーク検出回路10を通り、
画面内において測距するために限定された測距枠内にお
けるピーク値あるいは積分値が得られ、装置全体の動作
を総合的に制御するたとえばマイクロコンピュータによ
って構成される論理制御装置11へ供給される。論理制
御装置11には、この他にフォーカシングレンズエンコ
ーダ18、絞りエンコーダ17、ズームエンコーダ19
の検出値も供給され、種々の制御に用いられる。The output of the whole range filter, high frequency component signal, and blur width signal described above are determined by the focus detection area (rangefinding frame) within the imaging plane.
passes through a gate circuit 9 for setting the peak detection circuit 10,
A peak value or an integral value within a limited distance measurement frame for distance measurement within the screen is obtained, and is supplied to a logic control device 11 constituted by, for example, a microcomputer, which comprehensively controls the operation of the entire device. . In addition to this, the logic control device 11 includes a focusing lens encoder 18, an aperture encoder 17, and a zoom encoder 19.
Detected values are also supplied and used for various controls.
また、被写界深度と合焦度に応じた測距領域(フォーカ
シングエリア)の設定を行うのが望ましい。そこで論理
制御装置11が前述の光学系に配設した各種エンコーダ
ー情報より被写界深度を検出し、該被写界深度に適した
フォーカシングエリアの設定をすべ(ゲート回路9へ該
エリア切換信号を供給する。例えば、該深度が深い場合
もしくは合焦度が低い場合には該エリアを広く設定し、
逆に該深度がt曵い場合もしくは合焦度が高い場合には
該エリアを狭く設定する。Further, it is desirable to set a distance measurement area (focusing area) according to the depth of field and the degree of focus. Therefore, the logic control device 11 detects the depth of field from various encoder information provided in the optical system, and sets a focusing area suitable for the depth of field (sends the area switching signal to the gate circuit 9). For example, if the depth is deep or the degree of focus is low, set the area wide,
Conversely, when the depth is less than t or when the degree of focus is high, the area is set narrow.
これらの情報の時系列的な変化により論理制御装置11
ではフォーカシングレンズ1aの駆動速度、方向、停止
、再起動、等の判定を行ない、フォーカス駆動回路15
にその判定結果に応じた制御信号を出力し、フォーカス
モータ16を駆動してフォーカシングレンズ1aを移動
する。The logic control device 11 uses time-series changes in this information.
Then, the driving speed, direction, stop, restart, etc. of the focusing lens 1a are determined, and the focus driving circuit 15
A control signal corresponding to the determination result is output to drive the focus motor 16 to move the focusing lens 1a.
次に第3図を用いて論理制御装置11によって行なわれ
る制御動作の流れを説明する。Next, the flow of control operations performed by the logic control device 11 will be explained using FIG.
第3図において、3tep 1は、第2図の被写体判別
フィルタ6、バンドパスフィルタ7、ボケ幅検出回路8
のアナログ8カを各フィールドごとにA/D変換し、合
焦動作のための所望のブタを算出するルーチン、すなわ
ちここでは映像信号中の高周波成分値、被写体のボケ幅
検出値、及びそれらの差分値を算出する。In FIG. 3, 3tep 1 is the subject discrimination filter 6, bandpass filter 7, and blur width detection circuit 8 in FIG.
This is a routine that A/D converts 8 analog signals for each field and calculates the desired value for the focusing operation. Calculate the difference value.
5tep 2は合焦制御フローの動作モードを判定し制
御を所定のルーチンへと移行させるルーチンである。5tep 2 is a routine that determines the operation mode of the focusing control flow and shifts the control to a predetermined routine.
5tep3 、5tep4からなるブロック20は動作
モードの1つで、合焦後フォーカスモータ16を再起動
すべきか否かを前記入力信号の変化により判断し、後述
の方向1合焦判定モードあるいはズーム起動モードへと
移行させるルーチンで再起動モードと称される。A block 20 consisting of 5tep3 and 5tep4 is one of the operation modes, in which it is determined whether or not the focus motor 16 should be restarted after focusing based on the change in the input signal, and the block 20 is set to a direction 1 focus determination mode or a zoom start mode, which will be described later. This routine is called restart mode.
5tep8 、5tep9からなるブロック21はファ
ジー推論を用いて実際のフォーカスモータ16の速度制
御、合焦判定を行なうためのファジー推論による処理を
行なうルーチンで、合焦制御フローの中心となるもので
あり、推論モードと称す。これについては後に詳細に説
明する。A block 21 consisting of 5tep8 and 5tep9 is a routine that performs processing using fuzzy inference to actually control the speed of the focus motor 16 and determine focus using fuzzy inference, and is the center of the focus control flow. This is called inference mode. This will be explained in detail later.
5tep 12〜5tep 14からなるブロック22
は方向、合焦判定モードで、前記再起動モード20によ
り再起動と判断したとき、このモードに移行する。ここ
では合焦か否かの再確認及びフォーカスモータ16の再
起動方向の判定を行なう。ここで合焦と判定された時は
、制御モードを推論モードへと移行させる。Block 22 consisting of 5 tep 12 to 5 tep 14
is the direction and focus determination mode, and when the restart mode 20 is determined to restart, the camera shifts to this mode. Here, it is reconfirmed whether or not the focus is in focus, and the restart direction of the focus motor 16 is determined. When it is determined that the object is in focus, the control mode is shifted to the inference mode.
5tep18からなるブロック23はズーム起動モード
と称し、テレ側へのズーミング時において再起動条件を
満足した場合、フォーカスモータ16を再起動させるル
ーチンで、再起動モード2o、方向1合焦判定モード2
2より移行してきて、推論モード21へ制御を移行させ
る。Block 23 consisting of 5 steps 18 is called a zoom start mode, and is a routine for restarting the focus motor 16 when the restart conditions are satisfied during zooming to the telephoto side, restart mode 2o, direction 1 focus judgment mode 2
2, control is transferred to inference mode 21.
5tep 5〜5tep 7.5tepl O、5te
pl 1 、5tep15〜5tep17.5tep1
9は、今まで述べてきた4つの制御ルーチンの結果によ
り制御モードの設定を行なうルーチンである。5tep 5~5tep 7.5tepl O, 5te
pl 1, 5tep15-5tep17.5tep1
9 is a routine for setting a control mode based on the results of the four control routines described above.
5tep20は、以上の結果より求められたフォーカス
モータ16の駆動速度、方向により、実際にフォーカス
モータ16を駆動させるルーチンである。5tep20 is a routine for actually driving the focus motor 16 according to the drive speed and direction of the focus motor 16 determined from the above results.
以上の構成により、5tep 1で映像信号の高周波成
分検出値、被写体像のボケ幅検出値、映像信号中の高周
波成分差分値、被写体のボケ幅信号の差分値等のデータ
を取り込む。続いて5tep2で制御モードが判別され
、その合焦制御モードに応じた制御ルーチンが選択され
て制御が移行される。With the above configuration, data such as the high frequency component detection value of the video signal, the blur width detection value of the subject image, the high frequency component difference value in the video signal, and the difference value of the blur width signal of the subject are captured in step 1. Subsequently, in step 52, the control mode is determined, a control routine corresponding to the focus control mode is selected, and control is transferred.
再起動モードが選択されている場合は再起動ルーチン2
0へと進み、5tep 3でズーム動作が行なわれてい
るか否かが判別され、ズーム操作が行なわれていると判
定された場合は、5tep 7へと移行し、再起動判定
を行なわず、制御モードにズーム起動モードを設定し、
ズーム動作を行なう。制御モードの設定後は、5tep
20へと進んでフォーカスモータを駆動する。Restart routine 2 if restart mode is selected
0, and in step 3, it is determined whether or not a zoom operation is being performed. If it is determined that a zoom operation is being performed, the process advances to step 7, and the restart is not determined, and control is resumed. Set zoom startup mode to mode,
Perform zoom operation. After setting the control mode, 5 steps
The process advances to step 20 to drive the focus motor.
また5tep 3でズーム操作が行なわれていないと判
定された場合は、5tep4へと進み、入力信号データ
の変化から合焦状態を外れているが否か、すなわち再起
動を行なうか否かが判定される。合焦状態を外れ再起動
が必要と判定された場合には5tep 6へ進んで制御
モードに再起動モード20が設定され、自動焦点調節の
再起動が行なわれる。If it is determined in step 3 that no zoom operation has been performed, the process proceeds to step 4, where it is determined whether or not the focus is out of focus based on changes in the input signal data, that is, whether or not to restart the camera. be done. If it is determined that the focus state is out of focus and a restart is necessary, the process proceeds to step 5, where the restart mode 20 is set as the control mode, and automatic focus adjustment is restarted.
また5tep4で再起動判定が出されていない場合には
、5tep5で制御モードを方向合焦判定モードに設定
して5tep20へと進み、フォーカスモータ16駆動
を制御する。Further, if a restart determination has not been made in 5tep4, the control mode is set to the direction focus determination mode in 5tep5, and the process proceeds to 5tep20, where the drive of the focus motor 16 is controlled.
5tep 2で制御モードにファジー推論モードが設定
されていると判定されている場合には、ファジー推論モ
ード201へと進み、5tep 8で合焦点へとフォー
カシングレンズ1を駆動する駆動速度の設定が行なわれ
、フォーカシングレンズを駆動し、5tep 9で合焦
判定が行なわれ、合焦状態と判定されれば、5tepl
oへと進んで制御モードに再起動モード200を設定し
、5tep20でフォーカシングレンズを駆動する。If it is determined in 5 step 2 that the fuzzy inference mode is set as the control mode, the process proceeds to fuzzy inference mode 201, and in 5 step 8, the driving speed for driving the focusing lens 1 to the in-focus point is set. Then, the focusing lens is driven, and the focus is determined at 5 steps 9. If it is determined that the focus is in focus, the focus is determined at 5 steps 9.
Proceed to step o, set the restart mode 200 as the control mode, and drive the focusing lens in 5tep20.
また5tep9で非合焦と判定された場合には、5te
pl 1に進んで制御モードにファジー推論モードを設
定し、引き続きファジー推論による合焦点予測にもとづ
くフォーカシングレンズ駆動速度が設定され、5tep
20でフォーカスモータの駆動が行なわれる。Also, if it is determined that the focus is out of focus at 5tep9, 5tep9
Proceed to pl 1, set the fuzzy inference mode as the control mode, and then set the focusing lens drive speed based on the prediction of the in-focus point by fuzzy inference.
At 20, the focus motor is driven.
5tep 2で方向9合焦判定モード202であること
が判定された場合は、5tepl 2でフォーカシング
レンズの再起動方向が判定される。この方向2合焦判定
モードは再起動モード20の5tep6で再起動モード
の設定が行なわれた場合のみ設定されるものである。If it is determined at 5 tep 2 that the mode is the direction 9 focus determination mode 202, the restart direction of the focusing lens is determined at 5 tep 2. This two-direction focus determination mode is set only when the restart mode is set in step 5 of the restart mode 20.
5tep12でフォーカシングレンズの再起動方向の判
定が行なわれた後、5tep13でズーム動作が行なわ
れているか否かが判定され、ズーム操作中であった場合
には、5tep15へと進んで制御モードにズーム制御
モードを設定し、5tep20へ進んでフォーカスモー
タ16を駆動制御する。After the restart direction of the focusing lens is determined in 5tep12, it is determined in 5tep13 whether or not a zoom operation is being performed. If the zoom operation is in progress, the process advances to 5tep15 and zooms to control mode. The control mode is set, and the process advances to step 520 to drive and control the focus motor 16.
また5tep14で合焦状態と判定された場合には、5
tep17で制御モードにファジー推論モードを設定し
、5tep20でフォーカスモータ16を駆動する。In addition, if it is determined that the in-focus state is reached in 5tep14,
In step 17, the fuzzy inference mode is set as the control mode, and in step 520, the focus motor 16 is driven.
また5tep14で非合焦状態と判定された場合には、
5tep16で方向1合焦判定モードを引き続き設定し
、5tep20へと戻ってフォーカスモタ16を駆動す
る。Also, if it is determined in 5tep14 that it is out of focus,
At 5tep16, the direction 1 focus determination mode is continued, and the process returns to 5tep20 to drive the focus motor 16.
5tep 2でブロック23で示すズーム起動モードが
設定されている場合には、5tep18のズーム起動ル
ーチンでズームレンズの駆動が行なわれ、続いて5te
p19で制御モードにファジー推論モード22を設定し
た後、5tep20へと進んでフォーカスモータ16の
駆動制御が行なわれる。If the zoom startup mode shown in block 23 is set at 5tep 2, the zoom lens is driven in the zoom startup routine at 5step 18, and then at 5tep 2, the zoom lens is driven.
After setting the fuzzy inference mode 22 as the control mode in step p19, the process advances to step 520 and drive control of the focus motor 16 is performed.
以上、各モードの設定が行なわれ、フォーカスモータの
駆動が行なわれた後は、5tep 1へと戻り、入力デ
ータを更新して、上述の制御フローを繰り返し行なう。After each mode has been set and the focus motor has been driven, the process returns to step 1, the input data is updated, and the above-described control flow is repeated.
次に本発明の主要部を構成する、第3図中5tep 8
で示すファジー推論モードによるフォーカスモータ16
の制御動作を、第4図、第5図、第6図及び第7図を用
いて説明する。Next, step 8 in FIG. 3, which constitutes the main part of the present invention.
The focus motor 16 according to the fuzzy inference mode shown in
The control operation will be explained using FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7.
第4図は、ファジー推論によるフォーカスモータの制御
フローである。FIG. 4 is a control flow of the focus motor based on fuzzy reasoning.
5tepl O1は、5tepl O2のルール判定に
使用されるメンバシップ関数のデータ入力ルーチンであ
る。5tepl O1 is a data input routine of a membership function used for rule determination of 5tepl O2.
これは第3図中の5tep 1と同様で、映像信号中の
高周波成分検出値と被写体ボケ幅検出値とそれらの差分
値を入力させるものである。This is similar to step 1 in FIG. 3, in which the high frequency component detection value in the video signal, the subject blur width detection value, and the difference value therebetween are input.
5tepl O2,5tepl O3,5tepl O
4ではこれらのデータを使用してファジー推論を行ない
、最終的にフォーカスモータの速度、方向を決定するも
のである。5tepl O2, 5tepl O3, 5tepl O
4 uses these data to perform fuzzy inference and finally determine the speed and direction of the focus motor.
ファジー推論は、具体的には第5図の如く行なわれてい
る。すなわちあるデータA、Bに対しくa)のようなル
ールが考えられたとすると、先ずデータAについて定義
されたメンバシップ関数より入力データXに対し、Bi
gという条件の確率Fxが求められ、同様にしてデータ
Bに対しても入力データyがSmallという確率Fy
が求められる。次にルールの出力であるCというメンバ
シップ関数のMiddleという確率を先に求めたFx
、Fyより求める。Specifically, fuzzy inference is performed as shown in FIG. In other words, if a rule such as a) is considered for certain data A and B, first, from the membership function defined for data A, Bi
The probability Fx of the condition g is found, and similarly for data B, the probability Fy that the input data y is Small is found.
is required. Next, the probability called Middle of the membership function C, which is the output of the rule, is calculated using Fx
, Fy.
すなわちルールの入力がFx、Fyなので、FxとFy
のどちらか小さい方の数値をCのメンバシップ関数に当
てはめてMi dd 1 eの確率線を第5図(c)の
如く圧縮し、最終的に求められた出力メンバシップ関数
Cの外形と座標軸とにかこまれた領域の重心値Mを求め
、そのX座標が、フォーカスモータ16の速度と方向と
なる。In other words, since the inputs of the rule are Fx and Fy, Fx and Fy
By applying the smaller value of C to the membership function of C, the probability line of Mi dd 1 e is compressed as shown in Figure 5(c), and the outer shape and coordinate axis of the finally obtained output membership function C are The center of gravity value M of the enclosed area is determined, and its X coordinate becomes the speed and direction of the focus motor 16.
以上述べたことを再度第2図に戻って考えてみると、5
tepl O3のメンバシップの演算はあらかじめ論理
制御部内に設定されているメンバシップ関数より、入力
されたデータのそれぞれの条件(たとえば前記Big、
Sma11等)の確率を求めるルーチン、5tepl
02の判定はそれぞれのメンバシップ関数の確率の論理
和あるいは論理積をもとめるルーチン、5tepl O
4の出力演算は、5tepl O2で求められた各メン
バシップ関数の論理和あるいは論理積より出力メンバシ
ップ関数の確率を求め、外形の重心演算を行ない、フォ
ーカスモータ16の速度、方向を決定するルーチンと考
えることができる。If we return to Figure 2 and consider what has been said above, we find that 5
The membership calculation of tepl O3 is performed based on the membership function set in advance in the logic control unit, based on each condition of the input data (for example, the Big,
Routine to find the probability of Sma11 etc.), 5tepl
02 is determined by a routine that calculates the logical sum or logical product of the probabilities of each membership function, 5tepl O
The output calculation in step 4 is a routine that calculates the probability of the output membership function from the logical sum or logical product of each membership function calculated in 5tepl O2, calculates the center of gravity of the outer shape, and determines the speed and direction of the focus motor 16. You can think about it.
以上は説明の便宜上、2個の入力メンバシップ関数、1
個の出力メンバシップ関数を含む1個のルールでの判定
法を示したが、実際に本実施例においては、第6図に示
すように6個の入力メンバシップ関数と、1個の出力メ
ンバシップ関数及び第7図に示すように13個のルール
によりフォーカスモータ16の速度と方向を決定してい
る。For convenience of explanation, the above is based on two input membership functions, 1
Although a determination method using one rule including six output membership functions has been shown, in this example, in reality, as shown in FIG. The speed and direction of the focus motor 16 are determined by the ship function and 13 rules as shown in FIG.
このように複数のルールがある場合出力メンバシップ関
数は、すべての条件を判定し終った時点の外形をすべて
重ね合わせた外形よりなり、その重心から出力となるフ
ォーカスモータの速度と方向を求めている。In this way, when there are multiple rules, the output membership function consists of the outer shape that overlaps all the outer shapes at the time when all the conditions have been judged, and calculates the speed and direction of the focus motor that will be the output from the center of gravity. There is.
第7図において、(a)は被写体のエツジ部分のボケ幅
検出値ESのメンバシップ関数で、S (Smal l
)、M (Middle)、B (Big)の3つの領
域に対してその確率が判定される。In FIG. 7, (a) is the membership function of the detected blur width ES of the edge part of the object, and S (Small
), M (Middle), and B (Big).
同図(b)はボケ幅ES値の差分値dESすなわち変化
量のメンバシップ関数で、それぞれ負の方向、正の方向
にBigとなる確率を示すNB (Negative
B i g)、P B(Positive B
ig)、それぞれ負の方向、正の方向にSmallとな
る確率を示すNS (Negative Sma
l 1)、 PS(Positive Smal
l)を評価するメンバシップ関数、20 (zero)
は0点に近傍の範囲の確率を示すメンバシップ関数であ
る。Figure (b) shows the membership function of the difference value dES of the blur width ES value, that is, the amount of change, and the NB (Negative
B i g), P B (Positive B
ig), NS (Negative Sma
l1), PS (Positive Small
membership function that evaluates l), 20 (zero)
is a membership function that indicates the probability of a range near the 0 point.
同図(c)は映像信号中の高周波成分検出値FVのメン
バシップ関数で、S (Smal l)B(Big)の
2つの関数について各領域における確率が判定される。FIG. 6(c) shows the membership function of the high frequency component detection value FV in the video signal, and the probability in each region is determined for the two functions S (Small) B (Big).
同図(d)は高周波成分検出値FVの差分値dFVすな
わち変化量の状態を求めるメンバシップ関数で、同図(
b)と同様に、NB、N520、PS、PBの各領域の
確率を表わす関数によってその値を評価される。Figure (d) shows the membership function for determining the difference value dFV of the detected high frequency component value FV, that is, the state of the amount of change.
As in b), its value is evaluated by a function representing the probability of each region of NB, N520, PS, and PB.
同図(e)は、フォーカスモーフ逆転時の速度命令が出
力されてからその結果が表われるもでの遅れ時間に対応
する値PFMSのメンバシップ関数で、負の範囲N (
Negat i ve)、正の範囲P (Positi
ve)、O近傍の範囲ZOの3つの領域についてその値
が評価される。Figure (e) shows the membership function of the value PFMS corresponding to the delay time after the output of the speed command when reversing the focus morph and the result appears, and is in the negative range N (
Negat i ve), positive range P (Positi
ve), the values of three areas in the range ZO near O are evaluated.
同図(f)はフォーカスモータの回転方向FMDIRの
メンバシップ関数で、同図(e)と同様に、負の範囲N
(Negative)、0近傍の範囲20.正の範囲
P(Positive)の3つの範囲についてその確率
が評価される。Figure (f) is the membership function of the rotation direction FMDIR of the focus motor, and similarly to Figure (e), the negative range N
(Negative), range near 0 20. The probabilities of three ranges of positive range P (Positive) are evaluated.
同図(g)は出力としてのフォーカスモータ16の速度
FMSのメンバシップ関数で、負(N)の方向に対して
NB (NegativeBig)、NM (Nega
tive Middle)、NS (Negativ
e Smal 1)の3種の速度領域が、正(P)の
方向に対してPB (Positive Big)、
PM (Positive Middle)、PS
(Positive Small)の3種の速度領域
が、O近傍の範囲ZOがそれぞれ設定され、各領域の確
率が求められる。(g) of the same figure shows the membership function of the speed FMS of the focus motor 16 as an output, and in the negative (N) direction, NB (NegativeBig), NM (Nega
tive Middle), NS (Negative
The three speed regions of e Small 1) are PB (Positive Big),
PM (Positive Middle), PS
Three types of velocity regions (Positive Small) are each set with a range ZO in the vicinity of O, and the probability of each region is determined.
そしてこれらの6個のメンバシップ関数と、1つの出力
メンバシップ関数に対して、第7図に示す13個のルー
ルそれぞれにしたがってフォーカスモータスピードFM
Sの各条件における確率を設定し、各メンバシップ関数
によってもとめられた確率データを第6図(f)に示す
出力メンバシップ関数に照合する。そしてこれらの各メ
ンバシップ関数による確率値によって設定されたの重心
を第6図(f)上で求め、その重心位置に相当するフォ
ーカスモーフ速度EMSを用いてフォーカスモータを駆
動する。Then, for these six membership functions and one output membership function, focus motor speed FM is determined according to each of the 13 rules shown in FIG.
The probability under each condition of S is set, and the probability data obtained by each membership function is compared with the output membership function shown in FIG. 6(f). Then, the center of gravity set by the probability value of each of these membership functions is determined in FIG. 6(f), and the focus motor is driven using the focus morph speed EMS corresponding to the position of the center of gravity.
これによって、従来の2値的な制御に対し、各設定条件
に関するメンバシップ関数それぞれにおいて演算された
確率データをすべて考慮し、それらを重み付けして重心
となる出力を得ることにより、その時のあらゆる状況に
最も適した自然なフォーカスモーフ制御を行なうことが
できる。As a result, in contrast to conventional binary control, all the probability data calculated in each membership function for each setting condition is taken into consideration, and by weighting them to obtain an output that becomes the center of gravity, it is possible to The most suitable natural focus morph control can be performed.
以上がファジー推論によるフォーカスモーフ制御の一例
を示したものであるが、上述のメンバシップ関数は開発
研究及び経験等によりあらかじめ設定されているもので
ある。The above is an example of focus morph control using fuzzy inference, and the above-mentioned membership functions are set in advance based on development research and experience.
しかしここで使用している高周波信号成分は被写体によ
りそのダイナミックレンジが大きく変動することが知ら
れている。また被写体ボケ幅信号もコントラストで正規
化してその影響を受けないようにしても、実際は低コン
トラストによってS/Nが劣化しノイズの影響を受ける
等、ダイナミックレンジが変動する問題がある。すなわ
ちコントラストの低い被写体ではダイナミックレンジが
小さく、コントラストの高い被写体ではダイナミックレ
ンジが広くなる性質がある。However, it is known that the dynamic range of the high-frequency signal component used here varies greatly depending on the subject. Furthermore, even if the object blur width signal is normalized by the contrast so that it is not affected by the contrast, there is actually a problem that the S/N ratio deteriorates due to the low contrast and the signal is influenced by noise, and the dynamic range fluctuates. That is, a subject with low contrast has a small dynamic range, and a subject with high contrast has a wide dynamic range.
したがって、メンバシップ関数を固定していると、ある
被写体ではその確率判定が妥当であっても、別の被写体
では不適当であるという場合が生じる可能性がある。Therefore, if the membership function is fixed, even if the probability determination is appropriate for one subject, it may be inappropriate for another subject.
そこで、本発明においては、先に述べた第2図中、6で
示す被写体判別フィルタを用い、その被写体のコントラ
ストの大小を判別し、それにより、入力メンバシップ関
数の設定を変化させて常に最適なメンバシップ関数によ
りフォカスモータ制御を行なっている。Therefore, in the present invention, the object discrimination filter shown at 6 in FIG. Focus motor control is performed using membership functions.
以下、図を使ってさらに詳細に説明する。This will be explained in more detail below using figures.
第8図は、本発明によるファジー推論によるフォーカス
モータの制御フローである。5tep 201は〜5t
ep204で示す制御動作自体は、第4図における5t
epl O1は〜5tep104に示すルーチンと同様
の動作を行なうものである。FIG. 8 is a control flow of the focus motor using fuzzy reasoning according to the present invention. 5tep 201 is ~5t
The control operation itself shown in ep204 is 5t in FIG.
epl O1 performs the same operation as the routine shown in ~5tep104.
ここではさらに5tep205に示すモード判別ルーチ
ンが付加されている。このルーチンでは第2図の被写体
判別フィルタ6の出力を監視し、その判別結果をゲート
回路9、ピーク検出回路10を介して論理制御装置に取
り込み、具体的には、被写体のコントラストに応じた出
力を検出し、その値がある閾値以下のときは、低コント
ラスト被写体と判定し、第9図(a)のようにボケ幅検
出値ES、高周波成分値FVのメンバシップ関数をでき
るだけ各検出値を太き(判定する確率が増えるように同
図中矢印で示すように、関数の各領域をSmall側へ
とシフトする。これによって低コントラストの被写体に
対しても、その低コントラストによる検出精度の劣化の
影響を受けることな(、確実に被写体の状態を判別して
合焦判定を行ない、高精度のフォーカスモータの駆動速
度設定を行なうことができる。Here, a mode determination routine shown in step 205 is further added. In this routine, the output of the object discrimination filter 6 shown in FIG. is detected, and when the value is below a certain threshold, it is determined that the subject is a low contrast object, and the membership function of the detected blur width value ES and high frequency component value FV is adjusted to make each detected value as large as possible, as shown in Fig. 9 (a). (In order to increase the probability of detection, each area of the function is shifted to the Small side, as shown by the arrow in the figure. This also reduces the deterioration of detection accuracy due to low contrast, even for objects with low contrast. It is possible to reliably determine the state of the subject and make a focus determination without being affected by the effects of the camera, and to set the drive speed of the focus motor with high accuracy.
また上述と逆に被写体判別フィルタ6の出力がある閾値
以上のときは、高コントラスト被写体と判定し、第9図
(b)のようにボケ幅検出値、高周波成分値のメンバシ
ップ関数を出来るだけ各検出値を小さく判定する確率が
増えるように同図中矢印で示すように、関数の各領域を
Big側へとシフトさせる。これによって高輝度による
合焦点状態の誤判定を防止することができる。Contrary to the above, when the output of the subject discrimination filter 6 is above a certain threshold, it is determined that the subject is a high contrast subject, and the membership function of the detected blur width and high frequency component values is adjusted as much as possible, as shown in FIG. 9(b). In order to increase the probability of determining each detected value to be small, each region of the function is shifted toward the Big side as indicated by the arrow in the figure. This can prevent erroneous determination of the in-focus state due to high brightness.
また上記以外、すなわち通常の被写体と判定したときは
、第9図(a)、(b)各図において点線で示したよう
な中間的な領域に設定されたメンバーシップ関数を用い
る。If the subject is other than the above, that is, if the subject is determined to be a normal subject, a membership function set in an intermediate region as shown by dotted lines in FIGS. 9(a) and 9(b) is used.
ところで、ファジー推論はもともと2値で表わしにくい
曖昧さを含む制御に好適なものであるが、入力される検
出データ自体が種々の状態に応じて変化するような状況
では、その演算自体に信頼性が低下し、ファジー推論特
有の効果を発揮しにく(なる。そこで本発明はこの問題
を、被写体のコントラストに応じてメンバシップ関数の
設定を変更することによって解決しており、ファジー理
論の持つ自然な制御を行なうことができる。By the way, fuzzy inference is originally suitable for control that involves ambiguity that is difficult to express in binary terms, but in situations where the input detection data itself changes depending on various conditions, the reliability of the calculation itself may be affected. Therefore, the present invention solves this problem by changing the membership function settings according to the contrast of the subject, and this invention solves this problem by changing the membership function settings according to the contrast of the subject. Natural control can be exercised.
以上のようにファジー推論によるフォーカスモータ制御
において、その入力メンバシップ関数を被写体のコント
ラストの大小により変化させることにより、被写体によ
らず常に最適なフォーカスモータ制御が行なえ、ファジ
ー制御の特徴を最大限に発揮した快適な合焦動作を実現
することが可能となる。As described above, in focus motor control using fuzzy inference, by changing the input membership function depending on the contrast of the subject, optimal focus motor control can always be performed regardless of the subject, and the features of fuzzy control can be maximized. This makes it possible to achieve the same comfortable focusing operation.
前述の実施例によれば、被写体判別を行なった結果、入
力メンバシップ関数を補正していたが、これに限定され
るものではなく、例えば出力メンバシップ関数を補正し
てもよい。According to the above-described embodiment, the input membership function is corrected as a result of object discrimination, but the present invention is not limited to this, and for example, the output membership function may be corrected.
またメンバシップ関数の設定を変化させる代わりに、ル
ールを変更してもよい。すなわち低コントラスト被写体
では、ボケ幅検出値、高周波成分値のメンバシップ関数
の条件をBigのところはMiddleに、Middl
eのところはSmallにと下げ、また出力のメンバシ
ップの判定をやはり1段ずつ遅い方へと下げ、できるだ
けフォーカスモータの速度を低めに抑え、ハンチングを
防止し、また高コントラスト被写体の場合はその逆で、
ボケ幅検出値、高周波成分値のメンバシップの判定をS
mallのところはMiddle、Middleのとこ
ろはBigに上げ、出力のメンバシップの判定を1段上
げて、出来るだけ速い速度で山上り動作を行なえるよう
にし、フォーカシングレンズが途中でボケたまま停止す
るような誤動作を防止することが可能となる。Also, instead of changing the membership function settings, the rules may be changed. In other words, for a low-contrast subject, set the membership function conditions for the detected blur width value and high-frequency component value to Middle for Big, and
e is lowered to Small, and the output membership judgment is also lowered one step at a time to slow down the focus motor speed as much as possible to prevent hunting, and in the case of high contrast subjects, On the contrary,
Judgment of membership of blur width detection value and high frequency component value
Set the mall to Middle and the Middle to Big, raise the output membership judgment by one step, and make the mountain climbing operation as fast as possible, so that the focusing lens stops midway with a blur. This makes it possible to prevent such malfunctions.
また上述の実施例では、被写体判別フィルタ6によって
被写体のコントラストを判別し、特に低輝度被写体、高
輝度被写体に対してはファジー推論のメンバシップ関数
またはルールの設定を変更する方法について述べたが、
特に被写体の状態が悪い場合には、合焦判定、フォーカ
シングレンズの駆動速度の制御の精度も低下するので、
メンバシップ関数やルールの変更等を行なわずに、これ
らの制御動作自体を中止、あるいは初期状態にリセット
して再度制御を行なう等のアルゴリズムをとることもで
きる。Furthermore, in the above-described embodiment, a method was described in which the contrast of the subject is determined by the subject discrimination filter 6, and the settings of the membership function or rule of fuzzy inference are changed especially for low-luminance subjects and high-luminance subjects.
Especially when the condition of the subject is poor, the accuracy of focus judgment and focusing lens drive speed control will also decrease.
It is also possible to use an algorithm that cancels these control operations or resets them to the initial state and performs control again without changing the membership functions or rules.
また上述の実施例では、被写体像のコントラストに看目
し、それによって変化する高周波成分検出値、ボケ幅検
出値、あるいは出力となるフォーカシングモータの速度
のメンバシップ関数を可変としたが、この他にも外部環
境等に応じてその特性が大きく変化するような要素に対
してはそのメンバシップ関数の設定を可変とするように
すれば、さらに細かい高精度の制御を行なうことができ
る。In addition, in the above embodiment, the membership function of the high frequency component detection value, the blur width detection value, or the speed of the focusing motor that is the output, which changes depending on the contrast of the subject image, is made variable. Even more detailed and highly accurate control can be achieved by making the membership function settings variable for elements whose characteristics change greatly depending on the external environment.
上述の実施例によれば、第6図に示すように6個の入力
メンバシップ関数と、1個の出力メンバシップ関数及び
第7図に示すように13個のルールによりフォーカスモ
ータ16の速度と方向を決定するものであり、このよう
に複数のルールがある場合、出力メンバシップ関数は、
すべての条件を判定し終った時点の外形をすべて重ね合
わせた外形よりなり、その重心から出力となるフォーカ
スモータの速度と方向を求めている。According to the embodiment described above, the speed of the focus motor 16 is determined by six input membership functions as shown in FIG. 6, one output membership function, and 13 rules as shown in FIG. If there are multiple rules like this, the output membership function is
It consists of the outer shape obtained by superimposing all the outer shapes at the time when all the conditions have been determined, and the speed and direction of the focus motor which is the output from the center of gravity are determined.
しかしながら、入力メンバシップ関数の外形は通常第1
図(a)、第6図に示すように複雑な形状を呈している
。そして、この形状ni入力情報を照合して所定の演算
をソフトウェア的に行なおうとすると、演算プログラム
の規模が膨大となり、処理時間が長くなり、メモリ容量
も大容量を必要とし、また計算精度を上げにくい等の問
題が生じ、高速、高精度で、かつメモリ領域も小さくて
済むようなシステムの実現が難しくなる。特に制御用の
1チツプマイクロコンピユータを用いて制御を行う場合
には、これらの問題点の影響が顕著に現れるため、高速
で精度の高い出力演算を行なうことが難しい。However, the outline of the input membership function is usually the first
As shown in FIG. 6(a) and FIG. 6, it has a complicated shape. If an attempt is made to collate this shape ni input information and perform a predetermined calculation using software, the scale of the calculation program will be enormous, the processing time will be long, a large amount of memory capacity will be required, and calculation accuracy will be reduced. Problems such as difficulty in increasing the memory size arise, making it difficult to realize a system that is high speed, highly accurate, and requires only a small memory area. In particular, when control is performed using a one-chip microcomputer for control, the effects of these problems become noticeable, making it difficult to perform high-speed and highly accurate output calculations.
本発明は、この問題点を解決し、本来複雑なメンバシッ
プ関数の演算を簡略化し、処理時間を短(し、プログラ
ム容量を小さ(して占有メモリ領域の減少等を可能とし
、高速、高精度、且つ演算精度を低下させず、ソフトウ
ェアによるファジー推論による制御を可能とするもので
あり、このファジー推論による各演算を、後述するよう
に入力メンバシップ関数の近似処理によって大幅に簡略
化することができるものである。The present invention solves this problem, simplifies the computation of membership functions that are inherently complex, reduces processing time (and reduces program capacity), and reduces the occupied memory area. This method enables control by software-based fuzzy inference without reducing accuracy and calculation accuracy, and each calculation by this fuzzy inference can be greatly simplified by approximation processing of input membership functions as described later. It is something that can be done.
第6図に示す各入力メンバシップ関数のうち、入力デー
タがdES (被写体ボケ幅信号の差分値)、dEV(
映像信号高周波成分の差分値)、PFMS(数フイール
ド遅延されたフォーカスモーフスピード値)、FMDI
R(過去のフォーカスモーフスピード値の目安値)であ
るメンバシップ関数を見ると、入力データ値(8bit
=256段階)の中心値に対して、はぼ対称な形で表さ
れている。Among the input membership functions shown in Fig. 6, the input data are dES (difference value of object blur width signal), dEV (
(difference value of video signal high frequency component), PFMS (focus morph speed value delayed by several fields), FMDI
Looking at the membership function R (a guideline value for past focus morph speed values), the input data value (8bit
= 256 levels) are expressed in a nearly symmetrical form with respect to the central value.
そこで、例えばdESを表すメンバシップ関数を例にと
ると、第1図(a)に示すように、メンバシップ関数を
入力データ値の中心値に対して対称と考え、同図(b)
に示すように、メンバシップ関数の中心値よりだ半分の
データ値を右半分のデータ値で置き換える。For example, if we take a membership function representing dES as an example, we consider the membership function to be symmetrical with respect to the center value of the input data value, as shown in Figure 1(a), and the membership function in Figure 1(b)
As shown in , replace the data values in the half of the center value of the membership function with the data values in the right half.
すなわち、NBはPBに、NSはpsに、左半分の20
(以後zOLと称す)は、右半分の20(以後ZO8と
称す)に置き換える。さらに両者の違いを判定するため
に左半分NB、NS、ZOLには(−)の符合を付け、
PB、PS、ZO,には(+)の符合をつける。In other words, NB becomes PB, NS becomes ps, and 20 on the left half
(hereinafter referred to as zOL) is replaced with 20 (hereinafter referred to as ZO8) in the right half. Furthermore, in order to determine the difference between the two, the left half NB, NS, and ZOL are marked with a (-) sign.
Add a (+) sign to PB, PS, and ZO.
これらの値をもう少し具体的に表すと、同図(a)のA
点は、同図(b)のA°点の値となり、同様にB点、0
点も、それぞれ同図(b)のB°点、C°点の値となる
。To express these values a little more concretely, A in the same figure (a)
The point is the value of point A° in the same figure (b), and similarly the value of point B, 0
The points also have the values of point B° and point C° in FIG. 2(b), respectively.
以上の方法によって、同図(b)のように、入力データ
値(8bit=256段階)を半分である128段階で
表わすことができ、マイクロコンピュータプログラムの
容量を減少することが可能となる。By the above method, the input data value (8 bits = 256 steps) can be represented in half, ie, 128 steps, as shown in FIG. 2B, and the capacity of the microcomputer program can be reduced.
また逆に、マイクロコンピュータプログラムの容量を減
少せずに、256段階を右半分のデータ値として使用す
れば、同図(C)のように、同図(a)、(b)に比較
して入力データ値の精度を倍に上げることができ、より
精度の高いメンバシップ関数を得ることができる。Conversely, if 256 steps are used as the data value in the right half without reducing the capacity of the microcomputer program, the result will be as shown in Figure (C) compared to Figures (a) and (b). The precision of input data values can be doubled, and membership functions with higher precision can be obtained.
本実施例ではdESのメンバシップ関数を例にして説明
したが、他のメンバシップ関数についても、中心値に対
して左右対称近似の可能なものであれば、本発明を適用
可能である。Although this embodiment has been described using the dES membership function as an example, the present invention is also applicable to other membership functions as long as they can be approximated symmetrically with respect to the center value.
以上説明したように、入力のメンバシップ関数を対称的
に近似し、新たなメンバシップ関数を作ることによって
、マイクロコンピュータのプログラム容量を減らしたり
、また従来と同じマイクロコンピュータのプログラム容
量で、メンバシップ関数の精度を上げることができる。As explained above, by symmetrically approximating the input membership function and creating a new membership function, it is possible to reduce the program capacity of the microcomputer, or to increase the membership function with the same program capacity of the conventional microcomputer. The precision of the function can be increased.
また上述の実施例によれば、入力メンバシップ関数をそ
の中心値に対して上下対象の近似処理を行い、マイクロ
コンピュータ等における演算プログラム容量を減少させ
ているが、メンバシップ関数自体はマイクロコンピュー
タのプログラム容量等に制限のない高度なシステムとの
互換性を考慮して、近似処理を施されていない各種メン
バシップ関数を格納してROM化し、高度なシステムで
は近似処理を行わずにファジー推論を行い、通常のシス
テムあるいは特に高速処理、プログラム容量の削減の必
要なシステムでは、ROMより読み出したメンバシップ
関データに近似処理を施して用いるようにしてもよい。Further, according to the above embodiment, the input membership function is approximated vertically symmetrically with respect to its center value, thereby reducing the calculation program capacity in a microcomputer, etc., but the membership function itself is not limited to the microcomputer. In consideration of compatibility with advanced systems that have no limitations on program capacity, etc., various membership functions that have not been subjected to approximation processing are stored in ROM, and advanced systems can perform fuzzy inference without performing approximation processing. In a normal system or a system particularly requiring high-speed processing and reduction in program capacity, the membership-related data read from the ROM may be subjected to approximation processing and used.
(発明の効果)
以上述べたように、本発明における制御装置によれば、
ファジー推論を用いて制御を行うシステムにおいて、フ
ァジー推論中の入力メンバシップ関数を適当な形状に近
似することにより、演算を簡略化することができ、演算
プログラムを簡略化しその規模を縮小し、演算処理速度
の高速化が可能となるとともに、プログラム及びデータ
格納領域を縮小することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the control device of the present invention,
In a system that performs control using fuzzy inference, by approximating the input membership function during fuzzy inference into an appropriate shape, calculations can be simplified, the calculation program can be simplified and its scale reduced, and the calculation It is possible to increase the processing speed and reduce the program and data storage area.
これによって、制御用マイクロコンピュータとして、た
とえば汎用の1チップマイクロコンピユータ等を用いる
ことができ、汎用マイクロコンピュータ上において、ソ
フトウェアによるファジー推論を用いた制御を容易に実
現可能とすることができる。As a result, a general-purpose one-chip microcomputer, for example, can be used as the control microcomputer, and control using fuzzy inference by software can be easily realized on the general-purpose microcomputer.
第1図は本発明におけるメンバシップ関数の近似手段を
説明するための図、
第2図は本発明における制御装置をビデオカメラ等の自
動焦点調節装置に適用した場合の構成を示すブロック図
、
第3図は本発明の自動焦点調節装置における制御を説明
するためのフローチャート、第4図はファジー推論によ
るフォーカスモータの速度制御手順を示すフローチャー
ト、第5図はファジー推論のルールとメンバシップ関数
の基本的な演算を説明するための図、第6図は本発明に
おけるファジー推論に用いられるメンバシップ関数によ
る演算を説明するための図、
第7図は本発明におけるファジー推論のルールを示す図
、
第8図は本発明における被写体モード判別を考慮したフ
ォーカスモータ速度制御を説明するためのフローチャー
ト、
第9図は本発明におけるモード判別によるメンバシップ
関数の設定条件の制御を示す図である。
ら
(:iEs
毛
図
人カメツバシップ閏;!
dES
dFV
FMS
FMD I R
出カメシバシップl!l数
第 8 図
ES エツジ輻
dES :エッジ輻の差分値
FV 高周波成分
dFV 高l1li!1成分の差分値PFMS
・フォーカスモーフ逆転速度FMD I R+フォー
カスモータ回転方向FMS :フを一力スモータB
転速度S : Sma l +
M +Middle
B BIg
70:Zerol
(ES=B+且つfdEs=ZO1O)nfFMs=Z
O1とする。
+i’S:Po5itive Smal112、
(FMDIR=Pl且つfEs=B+且つfdEs=P
Blの時、(FMS=PSl とする。
3、 (PFMS=P)且つ(ES=B+且つ(dE
s=NBlの時、(FMS=NS] とする。
(NS+NegativeSmal114、(FMDI
R=Nl且つ(ES=Bl且つ(dEs=PBlの時f
FMs=Psl とする。
5、 fPFMs=N)且つ(ES=Bl且つfdE
s=NBlの時。
(FMS=PSl とする。
(PM:Po5itive Middle+6、fF
MDIR=Pl且っ(FV=Bl且−)+dFV=PB
)且つ(dEs#PB)の時、fFMs=PMl とす
る。
7、(PFMS=P)且つ(FV=Bl且−)(dFV
=NB) の時、(FMS=NM)とする。
(NM:Negative Middle+8、fF
MDIR=N)t’(FV=Bl且−)fdFV=PB
)且っ(dEs*PBl +1)時fFMs=NMl
とする。
9、 fPFMs=N+且っ(FV=Bl (1)時
TFMS−PMl とする。
(PB:Po5itive Bigllo、 (F
MDIR=Pl且っ(FV=Sl且−)(dFV=Ps
l且っfdEssPBlの時(FMS=PB)とする。
+1.(PFMS=Pl且つ(FV=Sl且っfdFV
=Nsl の時はfFMs=NBl とする。
(NB:Negative Bigl+2.fFMD
I R=Nl且つ(FV=S+且つ(dFV=Psl且
つ(dEs#pBl の時(FMS=NB)とする。
3、(PFMS=Nl且っ(FV=Sl且っ[dFV!
NS) の時(FMS=PBl とする。FIG. 1 is a diagram for explaining membership function approximation means in the present invention; FIG. 2 is a block diagram showing the configuration when the control device in the present invention is applied to an automatic focus adjustment device such as a video camera; Fig. 3 is a flowchart for explaining the control in the automatic focusing device of the present invention, Fig. 4 is a flowchart showing the speed control procedure of the focus motor by fuzzy inference, and Fig. 5 is the basics of fuzzy inference rules and membership functions. FIG. 6 is a diagram for explaining operations using membership functions used in fuzzy inference in the present invention. FIG. 7 is a diagram showing rules for fuzzy inference in the present invention. FIG. 8 is a flowchart for explaining focus motor speed control in consideration of object mode discrimination in the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing control of membership function setting conditions based on mode discrimination in the present invention. et al (: iEs Kezujin Kametsuba Shippu;! dES dFV FMS FMD I R Output Kameshibaship l!l Number 8 Figure ES Edge Radiation dES : Edge Radiation Difference FV High Frequency Component dFV High l1li!1 Component Difference PFMS
・Focus morph reverse speed FMD I R + focus motor rotation direction FMS: Focus morph motor B
Rolling speed S: Sma l + M + Middle B BIg 70: Zero (ES = B + and fdEs = ZO1O) nfFMs = Z
Set it to O1. +i'S: Po5itive Small112,
(FMDIR=Pl and fEs=B+ and fdEs=P
When Bl, (FMS=PSl. 3, (PFMS=P) and (ES=B+ and (dE
When s=NBl, (FMS=NS). (NS+NegativeSmal114, (FMDI
When R=Nl and (ES=Bl and (dEs=PBl), f
Let FMs=Psl. 5, fPFMs=N) and (ES=Bl and fdE
When s=NBl. (FMS=PSl. (PM:Po5itive Middle+6, fF
MDIR = Pl and (FV = Bl and -) + dFV = PB
) and (dEs#PB), then fFMs=PMl. 7, (PFMS=P) and (FV=Bl and -) (dFV
=NB), then (FMS=NM). (NM: Negative Middle+8, fF
MDIR=N)t'(FV=Bl and -)fdFV=PB
) and (dEs*PBl +1) fFMs=NMl
shall be. 9. When fPFMs=N+and (FV=Bl (1), TFMS-PMl is set. (PB: Po5itive Biglo, (F
MDIR=Pl and (FV=Sl and -) (dFV=Ps
1 and fdEssPBl (FMS=PB). +1. (PFMS=Pl and (FV=Sl and fdFV
=Nsl, then fFMs=NBl. (NB: Negative Bigl+2.fFMD
I R=Nl and (FV=S+ and (dFV=Psl and (dEs#pBl) (FMS=NB). 3, (PFMS=Nl and (FV=Sl and [dFV!
NS) (FMS=PBl).
Claims (3)
制御装置であつて、前記入力情報が予め設定された条件
に適合する度合いを所定の関数に基づいて定量的に演算
し前記制御対象を制御するための出力関数を発生する第
1の演算手段と、前記第1の演算手段より出力された出
力関数に対して重心演算を行なう第2の演算手段と、前
記第2の演算手段の出力に基づいて前記制御対象を駆動
する駆動手段とを備え、前記関数はその入力データ値の
中心値に対して上下対称となるように近似処理を行なわ
れた近似関数であることを特徴とする制御装置。(1) A control device that calculates input information and outputs a controlled variable of a controlled object, the control device quantitatively calculating the degree to which the input information conforms to preset conditions based on a predetermined function. a first calculation means for generating an output function for controlling an object; a second calculation means for performing a gravity center calculation on the output function output from the first calculation means; and the second calculation means. driving means for driving the controlled object based on the output of the controller, and the function is an approximate function that has been subjected to approximation processing so as to be vertically symmetrical with respect to the center value of the input data value. control device.
制御装置であつて、 前記入力情報が予め設定された条件に適合する度合いを
所定の関数に基づいて定量的に演算し前記制御対象を制
御するための出力関数を発生する第1の演算手段と、 前記関数の外形に対しその入力データ値の中心値に対し
て上下対称となるように近似処理を行ない、その近似関
数について重心演算を行なう近似処理手段と、 前記第1の演算手段より出力された出力関数の外形に対
して重心演算を行なう第2の演算手段と、 前記第2の演算手段の出力に基づいて前記制御対象を駆
動する駆動手段と、 を備えたことを特徴とする制御装置。(2) A control device that calculates input information and outputs a control amount of a controlled object, the control device quantitatively calculating the degree to which the input information conforms to preset conditions based on a predetermined function. a first calculation means for generating an output function for controlling an object; and approximating the outer shape of the function so that it is vertically symmetrical with respect to the center value of the input data value, and determining the center of gravity of the approximate function. approximation processing means for performing calculations; second calculation means for performing gravity center calculations on the outline of the output function output from the first calculation means; and based on the output of the second calculation means, the control target A control device comprising: a drive means for driving; and a control device.
制御装置であつて、前記入力情報が予め設定された条件
に適合する度合いを所定の近似処理を施された入力メン
バシップ関数に基づいて演算し前記制御対象を制御する
ための出力メンバシップ関数を発生する第1の演算手段
と、前記第1の演算手段より出力された出力メンバシッ
プ関数に対して重心演算を行なう第2の演算手段と、前
記第2の演算手段の出力に基づいて前記制御対象を駆動
する駆動手段とを備えたことを特徴とする制御装置。(3) A control device that calculates input information and outputs a controlled variable of a controlled object, which calculates the degree to which the input information conforms to preset conditions using an input membership function that has been subjected to a predetermined approximation process. a first calculation means that calculates based on the output membership function and generates an output membership function for controlling the controlled object; and a second calculation means that performs a gravity center calculation on the output membership function output from the first calculation means. A control device comprising a calculation means and a drive means for driving the controlled object based on the output of the second calculation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2080004A JPH03277082A (en) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Controller |
Applications Claiming Priority (1)
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