JPH0488765A - 映像信号処理装置 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明は映像信号処理装置に関し、例えば撮像装置に適
用し得る。

Ｂ発明の概要 本発明は、映像信号処理装置において、点像分布関数の
逆関数を映像信号にたたみ込んで像修正することにより
、所望の仮想面に形成される被写体の像を再現し得、光
学系を調整しなくてもフォーカス調整することができる
。

Ｃ従来の技術 従来、撮像装置においては、例えば撮像結果に基づいて
光学系を調整することにより、所望の被写体にフォーカ
ス調整し得るようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする課題 ところで、このように光学系を調整してフォーカス調整
する場合、その分光学系が大型化すると共に構成が煩雑
になる。

また、光学系調整のためにモータを駆動する必要があり
、その分消費電力も大きくなる。

従って、光学系を調整しなくてもフォーカス調整するこ
とができれば、便利であると考えられる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、光学系を
調整しなくてもフォーカス調整することができる映像信
号処理装置を提案しようとするものである。

ＥｌＫ題を解決するための手段 かかる課題を解決するため本発明においては、所定の被
写体Ｐ１を撮像して得られた映像信号Ｓ■１に、被写体
Ｐ１を撮像した光学系Ｒの点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、
ｙ）の逆関数ｈｄ−’（ｘ、ｙ）をたたみ込むことによ
り、映像信号ＳＶＩの画像を像修正し、映像信号ＳＶＩ
の撮像に供した撮像面Ｍ２から、所定距離ｄだけ離れた
仮想面Ｍ３に形成される被写体Ｐ１の像Ｐ３を再現する
。

ただし、点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、ｙ）は、光学系Ｒ
を介して点光源Ｐ１を撮像して仮想面Ｍ３に点像Ｐ３を
形成した際に、仮想面Ｍ３の点像Ｐ３に対応して、光学
系Ｒが撮像面Ｍ２に形成する点光源Ｐ１の像を表すイン
パルス応答である。

２作用 点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、ｙ）の逆関数ｈｄ−’（ｘ
、ｙ）をたたみ込んで像修正し、映像信号Ｓ■１の撮像
に供した撮像面Ｍ２から、所定距離ｄだけ離れた仮想面
Ｍ３に形成される被写体の像を再現すれば、光学系Ｒを
調整しなくてもフォーカス調整することができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第１図において、１は全体としてカメラ一体型ビデオテ
ープレコーダに組み込まれたフォーカス調整回路を示し
、撮像結果でなる映像信号ＳＶＩをディジタル信号に変
換してフォーカス調整した後、記録信号に変換して記録
する。

すなわちフォーカス調整回路１は、映像信号Ｓｖ１を輝
度信号及び色差信号に分離してディジタル信号に変換す
ることにより、映像信号ＳＶＩの１フイールドを２５６
Ｘ　２５６画素の画像情報で表現する。

ここで線型光学系においては、点像分布関数（ｐｏｉｎ
ｔ　５ｐｒｅａｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて当該光
学系のインパルス応答を表現し得、当該光学系の点像分
布関数を当該光学系の入力画像にたたみ込むことにより
、所定の仮想面に形成される画像を表現することができ
る。

すなわち第２図に示すように、点像分布関数は、光学系
Ｒを介して点光源Ｐ１を撮像した際に、撮像面Ｍ２、Ｍ
３に形成される画像のインパルス応答を表す。

従って、点光源Ｐ１に対応して、撮像面Ｍ２の画像情報
ｉ（ｘ、ｙ）と仮想面Ｍ３の画像情報１ｉ（ｘｙ）との
関係を、当該撮像面Ｍ２、Ｍ３間の距離ｄをパラメータ
にしてなる当該光学系Ｒの点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、
ｙ）で表し得、次式％式％（） の関係式を得ることができる。

ここで＊＊は、２次元コンボリューションを表す。

従って、当該光学系Ｒの点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、ｙ
）を検出することができれば、撮像面Ｍ２に形成された
像がぼけている場合でも、仮想面Ｍ３に形成されるフォ
ーカスのあった像を再現し得ることがわかる。

すなわち当該カメラ一体型ビデオテープレコーダの光学
系を介して仮想面Ｍ３に点光［Ｐｌの点像Ｐ３を形成し
た場合、当該点像Ｐ３に対応して、当該光学系の撮像面
Ｍ２に形成される像を表すインパルス応答でなる点像分
布関数ｈ　ｄ　（ｘ、ｙ）を検出することができれば、
当該点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ。

ｙ）の逆関数を撮像結果にたたみ込むことにより、仮想
面Ｍ３の像を再現することができる。

すなわち点像分布関数ｈ　ｄ　（Ｘ、）Ｉ）さえ検出す
ることができれば、映像信号ＳＶＩをディジタル信号処
理するだけでフォーカス調整し得、光学系の調整を省略
し得ることがわかる。

このフォーカス調整原理に基づいて、この実施例におい
ては、当該光学系の点像分布間数ｈ　ｄ　（ｘ。

ｙ）の逆関数を検出し、当該逆関数を撮像面Ｍ２の画像
情報１ｉ（ｘ、ｙ）にたたみ込むことにより、撮像面Ｍ
２の画像を像修正してフォーカス調整する。

すなわち、逆関数をｈｄ−’（χ、ｙ）とおいて、次式 ％式％（） の演算処理を実行することにより、フォーカスの合った
像を再現する。

ところで（１）及び（２）式をフーリエ変換すれば、 １　１　（ｕ、ｖ）　　＝　Ｉ　（ｕ、ｖ）　　・Ｈｄ
　（ｕ、ｖ）・・・・・・　（３） Ｉ　（ｕ、ｖ）　　＝　Ｉ　Ｉ　（ｕ、ｖ）　　・Ｈｄ
−’（ｕ、ｖ）・・・・・・（４） で表すことができる。

ここでＩ　（ｕ、ｖ）及びＩ　Ｉ　（ｕ、ｖ）は、画像
情報ｉ（ｘ、ｙ）及びｌ　１　（ｘ、ｙ）のフーリエ変
換を、Ｈｄ　（ｕＶ）及びＨｄ−’（ｕ、ｖ）は、点像
分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、ｙ）及びその逆関数ｈｄ−Ｉ（
ｘ、ｙ）のフーリエ変換を表す。

すなわち、フーリエ変換１　（ｕ、ν）及びＨｄ（ｕ、
ｖ）　、Ｉ　Ｉ（ｕ、ｖ）及びＨｄ−’（ｕ、ｖ）の積
を求めることにより、２次元コンボリューションの演算
処理を簡易に実行し得ることがわかる。

このためこの実施例において、画像情報ｉ（ｘ、ｙ）を
フーリエ変換して像修正した後、逆フーリエ変換して画
像情報ｔｉ（ｘ、ｙ）を生成する。

すなわち高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ）２は、所定の
タイミングでディジタル信号処理された映像信号Ｓ■１
を取り込むことにより、撮像画像中央部分に割り当てら
れた１６Ｘ１６画素の輝度情報１ｆ（ｘ、ｙ）を取り込
んで高速フーリエ変換し、フーリエ変換結果１ｆ（ｕ、
ｖ）を所定回数だけ繰り返して出力する。

ポイントスプレッド関数生成回路６は、制御回路４から
出力される制御データに基づいて、逆関数ｈｄ−１（ｘ
、ｙ）のフーリエ変換行列Ｈｄ−’　（ｕ、ｖ）を生成
し、順次乗算回路８に出力する。

乗算回路８は、高速フーリエ変換回路２から出力される
フーリエ変換結果Ｉｆ（ｕ、ｖ）にフーリエ変換行列Ｈ
ｄ−’（ｕ、ｖ）を乗算する。

信号レベル検出回路１０は、乗算回路８の乗算結果から
空間周波数の高い成分を抽出し、当該成分の２乗和を検
出する。

これによりこの実施実施例においては、撮像画像中央部
分における輝度信号の高域パワーを基準にして像修正結
果を判断するようになされている。

すなわち制御回路４は、信号レベル検出回路ｌＯの検出
結果に基づいて、像修正した画像の高域パワーが順次増
加するように制御データを出力する。

これにより制御回路４は、撮像画像中央部分で高域パワ
ーが増大するように、点像分布関数のパラメータでなる
距Ｍｄを順次更新し、高域パワーのピークが検出される
と当該更新動作を停止制御する。

これによりフォーカス調整回路１においては、当該撮像
画像中央部分でフォーカスを合わせ得る点像分布関数ｈ
　ｄ　（ｘ、ｙ）の逆関数ｈ　ｄ　−’　（ｘ　＋　ｙ
）を検出するようになされている。

これに対して高速フーリエ変換回路１２は、ディジタル
信号処理された映像信号ＳＶＩを取り込むことにより、
２５６Ｘ　２５６画素の画像情報ｉ（ｘ、ｙ）を取り込
んで高速フーリエ変換し、フーリエ変換結果１（ｕ、ｖ
）を乗算回路１４に出力する。

これに対応してポイントスプレッド関数生成回路６は、
パラメータ（すなわち距離ｄでなる）の更新動作が停止
制御されると、２５６Ｘ　２５６画素の画像情報ｉ（ｘ
、ｙ）に対応する逆関数ｈ　ｄ　−’　（Ｘ、Ｙ）のフ
ーリエ変換行列Ｈｄ−’（ｕ、ｖ）を生成し、順次乗算
回路１４に出力する。

このときポイントスプレッド関数生成回路６は、検出さ
れた撮像画像中央部分でフォーカスを合わせ得る点像分
布関数ｈ　ｄ　（ｘ、ｙ）の逆関数ｈｃＩ’（ｘ。

ｙ）に基づいて、フーリエ変換行列Ｈｄ−’（ｕ、ｖ）
を生成して出力する。

これにより乗算回路１４を介して、フォーカスが合うよ
うに撮像画像を像修正した画像情報１ｉ（ｘ、ｙ）のフ
ーリエ変換行列１１（ｕ、ｖ）を得ることができる。

高速フーリエ逆変換回路（ＩＦＦＴ）１６は、当該フー
リエ変換行列ＩＩ（ｕ、ｖ）を順次入力し、逆フーリエ
変換して出力する。

かくして高速フーリエ逆変換回路１６を介して、フォー
カスが合うように撮像画像を像修正した画像情報ｉ　ｉ
　（ｘ、ｙ）を得ることができ、当該画像情報ｉ　ｉ、
　（ｘ、ｙ）をディジタルアナログ変換回路を介して出
力することにより、光学系を調整しなくてもジャストフ
ォーカスの状態にフォーカス調整することができる。

以上の構成において、映像信号ＳＶＩは、輝度信号及び
色差信号に分離されてディジタル信号に変換され、これ
により１フイールドの映像信号Ｓｖ１が２５６Ｘ　２５
６画素の画像情報で表現される。

当該画像情報のうち、撮像画像中央部分に割り当てられ
た１６　Ｘ　１６画素の輝度情報ｘｆ（ｘ、ｙ）が、高
速フーリエ変換回路２で高速フーリエ変換され、当該フ
ーリエ変換結果１ｆ（ｕ、ｖ）が乗算回路８で逆関数ｈ
ｄ−’（ｘ、ｙ）のフーリエ変換行列Ｈｄ−’（ｕ、ｖ
）と繰り返し乗算される。

このときフーリエ変換行列ＨｃＩ’（ｕ、ｖ）において
は、当該乗算結果に基づいて、像修正した画像の高域パ
ワーが順次増加するように距離ｄのパラメータが順次切
り換わって出力され、これにより当該撮像画像中央部分
でフォーカスを合わせ得る点像分布関数ｈ　ｄ　（ｘ、
ｙ）の逆関数ｈｄ−’（ｘ、ｙ）が検出される。

これに対して輝度情報及び色差情報で構成された２５６
Ｘ　２５６画素の画像情報ｔ（ｘ、ｙ）は、高速フーリ
エ変換回路１２で高速フーリエ変換処理された後、乗算
回路１４に出力される。

ここでフーリエ変換結果１　（ｕ、ν）は、検出された
撮像画像中央部分でフォーカスを合わせ得る逆関数ｈｄ
−’（ｘ、ｙ）のフーリエ変換行列Ｈｄ−’（ｕ、ｖ）
と乗算され、当該乗算結果が高速フーリエ逆変換回路１
６で逆フーリエ変換処理されて出力され、これによりフ
ォーカス調整した画像情報１ｉ（ｘ、ｙ）を得ることが
できる。

以上の構成によれば、撮像画像中央部分の高域パワーを
基準にして点像分布関数の逆関数を検出し、当該点像分
布関数の逆関数を映像信号にたたみ込んで像修正するこ
とにより、光学系を調整しなくても、当該撮像画像中央
部分でフォーカスが合うようにフォーカス調整すること
ができる。

従って、その分光学系を小型、簡略化することができ、
消費電力も低減することができる。

なお上述の実施例においては、輝度信号の高域パワーを
基準にして像修正結果を判断する場合について述べたが
、本発明はこれに限らず、像修正した画像情報から振幅
の大小を検出して像修正結果を判断する場合等、種々の
判断方法を広く通用することができる。

さらに上述の実施例においては、画像情報を高速フーリ
エ変換して処理する場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、直接２次元コンボリューションの演算処理
を実行するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、本発明をカメラ一体型
ビデオテープレコーダの記録系に適用した場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、再生系に適用する場
合、さらには種々の映像機器においてビデオ信号をフォ
ーカス処理する場合に広（適用することができる。

このようにすれば、従来困難だった事後的なフォーカス
調整を行い得、その分映像機器の使い勝手を向上するこ
とができる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、点像分布関数の逆関数を
映像信号にたたみ込んで像修正することにより、所望の
仮想面に形成される被写体の像を再現し得、これにより
光学系を調整しなくてもフォーカス調整することができ
る映像信号処理装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフォーカス調整回路を
示すブロック図、第２図はその動作の説明に供する路線
図である。 １・・・・・・フォーカス調整回路、２．１２・・・・
・・高速フーリエ変換回路、４・・・・・・制御回路、
６・・・・・・ポイントスプレッド関数生成回路、８．
１４・・・・・・乗算回路、１６・・・・・・高速フー
リエ逆変換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の被写体を撮像して得られた映像信号に、上記被写
   体を撮像した光学系の点像分布関数の逆関数をたたみ込
   むことにより、上記映像信号の画像を像修正し、 上記映像信号の撮像に供した撮像面から、所定距離だけ
   離れた仮想面に形成される上記被写体の像を再現する ことを特徴とする映像信号処理装置。 ただし、上記点像分布関数は、上記光学系を介して点光
   源を撮像して上記仮想面に点像を形成した際に、上記仮
   想面の点像に対応して、上記光学系が上記撮像面に形成
   する上記点光源の像を表すインパルス応答である。