JPH04309076A - フリッカー低減方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラの撮影に
おいて照明に用いられる蛍光灯や、水銀灯などの交流電
源の２分の１の周期で周期的に明るさの変化を繰り返す
照明装置のもとで撮影する際に、ビデオカメラの露光時
間と照明装置の交流電源による同期的な明るさとの干渉
のために発生する比較的周期の長い明るさの変化（以下
ではフリッカーと記す）を低減する方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】上記フリッカーは、照明の明るさの変化
の周期が、ビデオカメラの露光時間と異なり、かつ、ビ
デオ信号のフレームの周期とも異なる場合に生じる。こ
の周期はビデオ信号のフレームの周期や蛍光灯の明暗の
周期よりも長く、人間の視覚に検知され、画像がちらつ
いて見える。そこで、テレビジョン放送の撮影において
は、光量の変化が極めて小さい白熱電灯や、野外では太
陽光を照明に用いることにより、フリッカーが生じない
か、もしくは、無視できる程度のものとしている。また
、蛍光灯等の照明のもとでも、露光時間を照明の周期の
整数倍に調整すると、原理的にフリッカーが生じないこ
とが知られており、この原理を応用した装置が実用化さ
れている。

【０００３】上記のように、従来の方法では撮影時の照
明や露光時間に制限があり、また、その方法を適用する
ことができるのは撮影時に限られる。本発明は、これら
の制限がなく、安価であり、調整が不要で、かつ、録画
した画像を再生しているときにも作用するフリッカー低
減方法である。

【０００４】蛍光灯照明のもとでのビデオカメラによる
撮影の概要を図２及び図３を用いて説明すると、通常、
照明器具には図３に示すような周期的に明暗を繰り返す
蛍光灯６が用いられ、その照明光が撮影対象７に反射し
、レンズ系８によりイメージセンサー９に集光される。 イメージセンサー９によって、光量を露光時間にわたり
積分した量に比例した電流に変換され、その信号を画像
の位置に応じて順次取り出すことによりビデオ信号が得
られる。そのため、照明器具の明暗に比例してこの電流
も変化する。ＣＣＤイメージセンサーによる撮像では、
この信号を取り出す時間の間隔が露光時間となる。 通常のビデオカメラにおいては、自動利得調整回路と、
Γ補正回路により処理されたビデオ信号が出力される。

【０００５】点灯のための電源周波数が５０ＨｚでＮＴ
ＳＣ方式のビデオカメラにより撮影を行った場合、図２
の構成により蛍光灯下で撮影を行うと、光量変化の周期
と露光時間の干渉により、０．０５秒の周期で撮影結果
の明るさが変化する。通常の自動利得調整回路では、時
定数が０．５〜１０秒程度であるために、周期の長い明
るさの変化を低減することは可能であるが、０．０５秒
周期の明るさの変化についての低減は殆ど効果がない。

【０００６】このような蛍光灯照明下での一般的なフリ
ッカー低減方法は、露光時間を照明の光量の変化の周期
の整数倍に調整することである。例えば、商用電源周波
数が５０Ｈｚの地域においては、この電源を用いた蛍光
灯照明の光量の変化の周期は０．０１秒であるので、露
光時間を、０．０１秒または０．０２秒などと、０．０
１秒の整数倍とすることにより、電源周波数による照明
光量の変化との干渉は原理的に発生しない。しかし、商
用電源周波数は６０Ｈｚ若しくは５０Ｈｚであるため、
この原理を応用するためには、露光時間を１／１２０秒
若しくは１／１００秒よりも短くすることはできないの
で、高速に動作する対象を撮影するとぶれが発生し、フ
リッカーの低減とぶれの双方を同時に防ぐことは不可能
であった。

【０００７】特開昭６３−１７８６８５号公報に開示さ
れた方法では照明に用いる交流電源に装置を接続し、交
流電源の出力を整流し、遅延回路、および振幅調整回路
にて位相および振幅を調整した波形をビデオカメラの動
画像信号より減算処理することによりフリッカーを除去
している。従って、照明に用いる交流電源に装置を接続
する必要がある。しかしながら、撮影時に交流電源に接
続しない可搬型のビデオカメラにおいてはこの方法は使
えない。また、蛍光灯のフリッカーの波形と波高は、蛍
光灯の品質や、劣化の度合いにばらつきや変化があるた
めに、遅延時間と、振幅をその都度調整する必要がある
。この点からも、特開昭６３−１７８６８５号公報に開
示された方法は照明の特性が急激には変化し難いテレビ
会議システム等に用途が限定される。他の方法としてテ
レビジョン学会誌Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１，１９８４，
Ｐ５２−５８、二宮、大塚、幅、岡田らには、ビデオ信
号中よりフリッカー成分を抽出し、この信号に逆変調を
加えることでフリッカーの除去を行う方法が述べられて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の方法
ではいずれもビデオ信号に対してフリッカー成分を減算
処理する補正を行っているが、商用電源による蛍光灯照
明のもとで撮影したビデオ信号を解析したところ、減算
処理による補正では、平均的な照度よりも暗い部分にお
いては補正量が過大となり、逆に、平均的な照度よりも
明るい部分においては補正量が不足することが判明した
。

【０００９】また、特開昭６３−１７８６８５号公報の
方法では、ビデオカメラを点灯用の電源に有線で接続す
ると、その配線のために使用しにくくなり、無線で接続
すると高価になるばかりでなく、無線による雑音の影響
を受けることと、電源の波形を発信する装置が必要にな
る問題点がある。さらに、照明の特性に合わせて調整を
行わなければならないという問題点もある。前記テレビ
ジョン学会誌Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１，１９８４，Ｐ５
２−５８，二宮、大塚、幅、岡田らの方法ではフレーム
記憶装置、ビデオ信号のアナログ／デジタル変換回路と
デジタル／アナログ変換回路が必要で装置が複雑で、高
価になるという問題点がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、ビデオ信号
の処理回路において、ビデオ信号に含まれる照明の周期
的な明るさの変化との干渉により生じる周期的なフリッ
カー成分の信号を得、そのフリッカー成分の信号に基づ
いて制御回路を制御してビデオ信号を補正することによ
って、ビデオ信号に含まれる照明の周期的な明るさの変
化との干渉により生じる周期的なフリッカー成分を低減
することを特徴とする。

【００１１】さらに、照明の周期的な明るさの変化との
干渉により生じる周期的なフリッカー成分を含むビデオ
信号の低周波成分をアナログ／デジタル変換する手段と
、前記変換されたデジタル信号を同期信号に基づいて一
定期間記憶する波形記憶手段と、前記波形記憶手段に記
憶されたデジタル信号の波形を解析する波形解析手段と
、波形解析に基づいてフリッカー成分を補正する信号を
算出する手段と、前記ビデオ信号と前記フリッカーを補
正する信号を入力してビデオ信号を制御する制御手段を
有するフリッカー低減装置。

【００１２】図１は本発明の原理を示すブロック図であ
る。照明の周期的な明るさの変化との干渉により生じる
周期的なフリッカー成分を含むビデオ信号の低周波成分
をアナログ／デジタル変換回路１によりデジタル信号に
変換し、同期信号に基づいて波形記憶装置２に一定期間
保存する。中央制御装置３は、波形記憶装置の内容を高
速フーリエ変換をすることによって、フリッカー成分の
信号の位相、波高、周期を得、それにより補正量を減算
処理し、その位相に合わせて制御回路５に出力する。制
御回路５は入力ビデオ信号から中央制御装置３によって
得られたフリッカー成分の逆数を乗じた信号、もしくは
、フリッカー成分を減じた信号を得ることにより、フリ
ッカー成分を低減したビデオ信号を出力する。

【００１３】

【作用】本発明によれば、ビデオ信号からフリッカー成
分を抽出するので商用電源で点灯している蛍光灯を照明
として使用する場合においても、照明条件が変わっても
その都度調整することなしにフリッカーを効果的に低減
できるばかりではなく、蛍光灯を点灯する交流電源にビ
デオカメラを接続する必要もない。また、構成する部品
も以下に述べる理由により特に高価な部品を用いる必要
がないために、フリッカー低減方法を安価に実現するこ
とができる。

【００１４】視覚は約０．０２秒の周期よりも短い周期
の明るさの変化には反応しないことが知られていること
より、通常の用途においてはこれよりも短い周期のフリ
ッカーは低減する必要がない。その為、アナログ／デジ
タル変換回路は高々毎秒１００回の変換を行えば十分で
あるので、この部分の回路はサンプル・ホールド回路や
高域減衰回路が不要で、かつ、安価な２重積分回路を用
いた回路により構成することができる。波形記憶装置も
フレーム記憶装置に比較して、低速で、極めて小さい容
量のもので十分であり、従って１チップ・マイクロコン
ピュータ内部の記憶装置をこの回路に充てることができ
る。

【００１５】フリッカー成分の波形、波高、周期を演算
により求める中央演算装置もさほど高速である必要がな
く、従って安価な１チップ・マイクロコンピュータによ
り構成することができる。通常の安価なマルチプライ型
デジタル／アナログ変換回路に於て、基準電圧入力にビ
デオ信号を供給することによって、ビデオ信号と、デジ
タル信号との積が出力に得られるため、制御回路には通
常の安価なデジタル／アナログ変換回路を用いることが
できる。このような構成、作用にもとづき部品点数が少
なく、回路も単純であるため、製造を安価に行うことが
できる。調整箇所がないため、調整費用が不要である。 回路の殆どがデジタル回路であるために、ＬＳＩ化に適
している。

【００１６】

【実施例】本発明において、周期的な明るさの変化のな
い照明のもとでの撮影対象の明るさに対して、周期的に
明るさの変化を繰り返す照明装置のもとでの見かけの明
るさがどのようになるかを図６に示す。図６において、
見かけの明るさは、照明装置の明るさに比例するので変
動する。見かけの明るさの周期と、露光時間もしくはビ
デオ信号のフレームの周期が異なる場合、ビデオ信号は
干渉により変動する。

【００１７】干渉によりビデオ信号の電圧が相対的に低
い時点において、フリッカー成分を減算により低減した
場合を図７に示す。フリッカー低減前のビデオ信号から
、フリッカー成分に相当する電圧を減算することにより
、フリッカー低減後のビデオ信号が得られる。この際、
フリッカー成分に相当する電圧は、フリッカー低減後の
フレーム毎の明るさの平均値がどのフレームにおいても
変動しないように定める。同様に、干渉によりビデオ信
号の電圧が相対的に高い時点において、フリッカー成分
を減算により低減した場合を図８に示す。この方法によ
りフリッカーを低減した結果を図９に示す。図６と図９
を比較すると、フリッカー成分を減算により低減できる
ことがわかる。

【００１８】干渉によりビデオ信号の電圧が相対的に低
い時点において、フリッカー成分を乗算により低減した
場合を図１０に示す。フリッカー　　低減前のビデオ信
号に、フリッカー成分に対するビデオ信号の割合を乗じ
ることにより、フリッカー低減後のビデオ信号が得られ
る。同様に、干渉によりビデオ信号の電圧が相対的に高
い時点において、フリッカー成分を乗算により低減した
場合を図１１に示す。この方法によりフリッカーを低減
した結果を図１２に示す。図６と図１２を比較すると、
フリッカー成分を乗算により低減できることがわかる。 また、図９と図１２を比較すると、フリッカー成分を乗
算により低減した場合の方が、撮影対象の明るさの広い
範囲にわたって効果的にフリッカーを低減でき、処理の
過程での若干の誤差を除いて、変動範囲は極めて少ない
ことが解る。

【００１９】

【実施例１】図４は本発明の実施例のフリッカー低減回
路をビデオカメラに適用した例のブロック図である。イ
メージセンサー１０から出力されたビデオ信号を自動利
得制御回路１１により次回路に適した信号レベルに調整
したビデオ信号を得る。この信号を、２重積分型アナロ
グ／デジタル変換回路１２によりデジタル化された波形
とし、波形記憶装置１３に記憶する。波形を記憶する時
間は１秒程度である。この際、５０Ｈｚ以上のフリッカ
ーは視覚に検知されないために、通常の用途においては
標本化周波数は１００Ｈｚ以上であれば十分である。こ
の波形を中央制御装置により、高速フーリエ変換し、波
形、波高、位相を波形解析結果記憶装置１５に記録する
。ビデオ信号がフリッカーの影響を受けている場合には
、この波形のうち、垂直同期周波数よりも低い周波数で
、検出値の大きい波形が観測される。

【００２０】このような波形が観測された場合には、中
央制御装置１４によって逆フーリエ変換し、この波形に
対するビデオ信号の割合を求めることにより補正量を演
算し、マルチプライ型デジタル／アナログ変換回路１６
に出力する。マルチプライ型デジタル／アナログ変換回
路１６の基準電圧入力にはビデオ信号を接続し、中央制
御装置１４によって演算により得られた補正デジタル信
号をデジタル／アナログ変換回路１６のデジタル入力信
号とすることにより、このデジタル／アナログ変換回路
１６は利得制御回路として動作する。その結果、フリッ
カーが低減されたビデオ信号が得られる。それをΓ補正
回路１７、出力バッファー１８を経てフリッカーが低減
されたビデオ信号出力を得る。

【００２１】

【実施例２】図５は本発明の他の実施例のフリッカー低
減回路をビデオ信号処理装置に適用した例のブロック図
である。ビデオ信号を逆Γ補正回路２９により明るさに
比例したビデオ信号に補正する。この信号を、２重積分
型アナログ／デジタル変換回路２２によりデジタル化さ
れた波形とし、波形記憶装置２３に高々１秒程度の波形
を記憶する。この際、５０Ｈｚ以上のフリッカーは視覚
に検知されないために、通常の用途においては標本化周
波数は１００Ｈｚ以上であれば十分である。この波形を
中央制御装置２４により、高速フーリエ変換し、波形、
波高、位相を波形解析結果記憶装置２５に記録する。ビ
デオ信号がフリッカーの影響を受けている場合には、こ
の波形のうち、垂直同期周波数よりも低い周波数で、検
出値の大きい波形が観測される。

【００２２】このような波形が観測された場合には、中
央制御装置によって逆フーリエ変換し、符号を変えるこ
とによりフリッカーを低減するための補正量を求め、デ
ジタル／アナログ変換回路２６に出力する。デジタル／
アナログ変換回路により、補正量をアナログ信号とし、
加算器３０によりビデオ信号と加算することによりフリ
ッカーが低減されたビデオ信号が得られる。それをΓ補
正回路２７、出力バッファー２８を経て出力を得る。

【００２３】太陽光や白熱灯などの連続光源においては
、得られた画像にはちらつきにあたる周期的な成分がな
いために、中央制御装置の計算結果は一定となり、補正
は行われない。５０Ｈｚの商用電源の蛍光灯による照明
を用いて露光時間１／６０秒で撮影した場合、フリッカ
ー　　低減方式の入力には１／２０秒の周期の周期的な
フリッカー成分がある。これを高速フーリエ変換すると
２０Ｈｚと４０Ｈｚにおいて顕著な波高と位相が検出さ
れる。この信号を逆フーリエ変換することによりフリッ
カー成分を演算することができる。この波形をデジタル
／アナログ変換回路によりアナログ波形とし、これを入
力信号から減じることによって、結果的にフリッカー成
分が低減されたビデオ信号が得られる。この際、フリッ
カーの位相や振幅による調整を必要としない。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、露光時間によらず、安価であり、調整が不要で、
かつ、録画した画像を再生しているときにも作用するフ
リッカー低減装置が実現できる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のフリッカー低減方法の概要を示
す概念図である。

【図２】図２はビデオカメラによる撮影の概要を示す模
式図である。

【図３】図３は５０Ｈｚの交流電源により点灯した蛍光
灯の明るさの変化の一例を示す図である。

【図４】図４は本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図５】図５は本発明の他の実施例を示すブロック図で
ある。

【図６】図６は照明の周期的な明るさの変化によって撮
影対象の見かけの明るさが変化することを示す図である
。

【図７】図７は、撮影対象の明暗に対して、フリッカー
成分を減算処理する前と後のビデオ信号を示す図である
。

【図８】図８は、撮影対象の明暗に対して、フリッカー
成分を減算処理する前と後のビデオ信号を示す図である
。

【図９】図９は、撮影対象の明暗に対して、フリッカー
成分を減算処理したビデオ　　信号を示す図である。

【図１０】図１０は、撮影対象の明暗に対して、フリッ
カー成分を乗算処理する前と後のビデオ信号を示す図で
ある。

【図１１】図１１は、撮影対象の明暗に対して、フリッ
カー成分を乗算処理する前と後のビデオ信号を示す図で
ある。

【図１２】図１２は、撮影対象の明暗に対して、フリッ
カー成分を乗算処理したビデオ信号を示す図である。

【符号の説明】

１…アナログ／デジタル変換回路、２…波形記憶装置、
３…中央制御装置、４…記憶装置、５…制御回路、６…
蛍光灯、７…撮影対称、８…レンズ系、９…イメージセ
ンサー、１０…イメージセンサー、１１…自動利得調整
回路、１２，２２…２重積分型アナログ／デジタル変換
回路、１３，２３…波形記憶装置、１４，２４…中央制
御装置、１５，２５…記憶装置、１６，２６…デジタル
／アナログ変換回路、１７，２７…Γ補正回路、１８，
２８…出力バッファー、２９…逆Γ補正回路、３０…加
算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビデオ信号の処理回路において、ビデオ信
   号に含まれる照明の周期的な明るさの変化との干渉によ
   り生じる周期的なフリッカー成分の信号を検出し、その
   フリッカー成分の信号の周期性に基づいて制御回路を制
   御してビデオ信号を補正することによって、ビデオ信号
   に含まれる照明の周期的な明るさの変化の周波数以下の
   周期的なフリッカー成分を低減することを特徴とするフ
   リッカー低減方法。
2. 【請求項２】照明の周期的な明るさの変化との干渉によ
   り生じる周期的なフリッカー成分を含むビデオ信号の低
   周波成分をアナログ／デジタル変換する手段と、前記変
   換されたデジタル信号を同期信号に基づいて一定期間記
   憶する波形記憶手段と、前記波形記憶手段に記憶された
   デジタル信号の波形を解析する波形解析手段と、前記波
   形解析に基づいてフリッカー成分を補正する信号を算出
   する手段と、前記ビデオ信号と前記フリッカーを補正す
   る信号を入力してビデオ信号を制御する制御手段を有す
   るフリッカー低減装置。