JPH0564070A - 撮像装置および方法ならびに画像処理装置および方法 - Google Patents

撮像装置および方法ならびに画像処理装置および方法

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JPH0564070A
JPH0564070A JP3244089A JP24408991A JPH0564070A JP H0564070 A JPH0564070 A JP H0564070A JP 3244089 A JP3244089 A JP 3244089A JP 24408991 A JP24408991 A JP 24408991A JP H0564070 A JPH0564070 A JP H0564070A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 明るい領域と暗い領域との輝度差の大小にか
かわらず適切な画像信号が得られるようにする。 【構成】 被写体は5対1の異なる露光量でCCD14お
よび15によってそれぞれ撮像される。CCD15から出力
される映像信号の輝度ピーク値が白レベルの40%以上の
とき(すなわち,明るい領域の輝度が暗い領域の輝度の
2倍以上のとき)画像のはめ込み合成が選択され,40%
未満のときニー(Knee)処理が選択される。はめ込み合
成処理では,CCD14から得られる映像信号によって表
わされる画像の相対的に明るい領域の映像信号がCCD
15から得られる映像信号によって表わされる画像の対応
する領域の映像信号によって置換される(マルチプレク
サ28)。ニー処理では,CCD14の出力映像信号の高輝
度領域が輝度レベル圧縮される(白レベル圧縮プリニー
回路18)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】この発明は,ビデオ・カメラ(ムービ・ビ
デオ・カメラ,スチル・ビデオ・カメラ等を含む)によ
って代表される撮像装置および撮像方法,ならびにビデ
オ・カメラ,表示装置,ビデオ・プリンタ等に内蔵され
るまたは独立して設置される画像処理装置および画像処
理方法に関する。
【0002】
【背景技術】ビデオ・カメラは,撮像した被写体像を表
わす映像信号を発生するCCD等の固体電子撮像素子を
内蔵している。固体電子撮像素子のダイナミック・レン
ジは比較的狭いので,視野内に含まれる明るい部分と暗
い部分との輝度差が大きいときには撮影が困難である。
【0003】たとえば,背景が非常に明るく中央の主要
被写体が暗い場合,逆光の場合,窓のある室内での撮影
において窓を通して外の風景が映る場合等である。この
ようなシーンの撮影において,主要被写体(人物である
場合が多い)が適正に露光されるように露光調整をする
と,明るい背景部分に関しては入射光量が固体電子撮像
素子のダイナミック・レンジを超え素子が飽和してしま
うので,明るい背景は撮影されずその部分の画像は単に
白くなる(白とび)。
【0004】そこで一般にはストロボ発光して主要被写
体の輝度を高める工夫がなされる(日中シンクロストロ
ボ撮影)。しかしながら,日中シンクロストロボ撮影の
ためにはストロボ装置が必要であり,カメラが大型化す
るし,その操作も煩わしい。また,暗い部分が遠方にあ
る場合,および近距離の場所から遠方まで広がっている
ような場合には日中シンクロストロボ撮影は必ずしも効
果的とはいえない。
【0005】そこで発明者は,必ずしもストロボ発光し
なくても,明るい領域と暗い領域との輝度差の大きい被
写体について適切な画像信号が得られるようにする技術
を開発し,本願と同日に特許出願した(発明の名称「ビ
デオ・カメラ,それを用いた撮影方法およびその動作方
法,ならびに画像処理装置および方法」;整理番号91
167;出願人 富士写真フイルム株式会社および富士
フイルムマイクロデバイス株式会社)(以下「はめ込み
合成特許出願」という)。
【0006】このはめ込み合成特許出願の発明の基本思
想は,2つの異なる露光量で被写体を撮像することによ
り,露光量の異なる2つの画像をそれぞれ表わす画像信
号を得,露光量の多い画像を表わす画像信号において,
その画像における輝度が相対的に高い領域を表わす画像
信号を,露光量の少ない画像における対応する領域を表
わす画像信号で置換することにより合成された画像信号
を作成するものである。
【0007】このはめ込み合成特許出願の発明による
と,2つの異なる露光量で撮影された2つの画像信号の
適切に露光された部分のみを抽出してこれらを合成して
いるので,合成された画像信号により表わされる画像に
は,2つの部分の輝度差が非常に大きい被写体の画像で
あっても白とびや黒くずれがなくなり,人間が目で見た
シーンをよく再現した非常にすぐれた画像が得られる。
【0008】上述したはめ込み合成特許出願の発明は,
画像の暗い領域と明るい領域との輝度差が非常に大きい
場合(たとえば,平均の輝度比が1対5〜10程度の場
合)にはきわめてすぐれた効果を発揮する。しかしなが
ら,画像に暗い領域と明るい領域とが存在するがそれら
の輝度差がそれほど大きくない場合(たとえば,平均の
輝度比が1対1.5 〜2.0 程度の場合)には,はめ込み合
成を行うと,再生された画像の階調がかえって不自然に
なるおそれがある。
【0009】
【発明の概要】この発明は,上記はめ込み合成特許出願
の発明を補うものであって,画像の暗い領域と明るい領
域との輝度差が大きい場合,および必ずしも大きくはな
いが輝度差があることが明らかな場合のいずれに対して
も適切に対処しうるようにすることを目的とする。
【0010】この目的を達成するためにこの発明は撮像
装置および方法を提供している。
【0011】この発明による撮像装置は,2つの異なる
露光量で被写体を撮像し,露光量の異なる2つの画像を
それぞれ表わす画像信号を出力する撮像手段,上記画像
信号の少なくともいずれか一方に基づいて,画像におけ
る輝度が相対的に低い領域の平均的な輝度またはその最
大輝度と,輝度が相対的に高い領域の平均的な輝度また
はその最大輝度とを比較し,それらの差または比が所定
値以上のときに画像合成指令を,所定値未満のときにニ
ー処理指令をそれぞれ発生する判定手段,上記画像合成
指令が与えられたときに,露光量の多い画像を表わす画
像信号において,その画像における輝度が相対的に高い
領域を表わす画像信号を,露光量の少ない画像における
対応する領域を表わす画像信号で置換する,または露光
量の少ない画像を表わす画像信号において,その画像に
おける輝度が相対的に低い領域を表わす画像信号を,露
光量の多い画像における対応する領域を表わす画像信号
で置換することにより,合成された画像信号を作成する
画像合成手段,および上記ニー処理指令が与えられたと
きに,露光量の多い画像を表わす画像信号に対して,高
輝度範囲において輝度レベルを圧縮するニー処理を施す
ニー処理手段を備えている。
【0012】この発明の一実施態様においては,上記撮
像手段が,入射光をあらかじめ定められた露光量の比に
応じて分割するビーム・スプリッタ手段,およびこのビ
ーム・スプリッタ手段によって分割された2つの入射光
をそれぞれ受光し,画像信号を出力する2つの固体電子
撮像素子を含むように構成される。
【0013】この発明の他の実施態様においては,撮像
装置にはさらに,視野内において輝度が相対的に低い領
域に対して適正な露光量と,輝度が相対的に高い領域に
対して適正な露光量とをそれぞれ決定する手段が設けら
れる。上記撮像手段は決定された2種類の露光量でそれ
ぞれ被写体を2回撮影するように構成される。
【0014】ここで画像信号という用語は,ディジタル
画像データおよびアナログ映像信号の両方を含むものと
して使用されている。
【0015】この発明による撮像方法は,2つの異なる
露光量で被写体を撮像し,露光量の異なる2つの画像を
それぞれ表わす画像信号を発生し,上記画像信号の少な
くともいずれか一方に基づいて,画像における輝度が相
対的に低い領域の平均的な輝度またはその最大輝度と,
輝度が相対的に高い領域の平均的な輝度またはその最大
輝度とを比較し,それらの差または比が所定値以上のと
きに画像合成指令を,所定値未満のときにニー(Knee)
処理指令をそれぞれ発生し,上記画像合成指令を発生し
たときには,露光量の多い画像を表わす画像信号におい
て,その画像における輝度が相対的に高い領域を表わす
画像信号を,露光量の少ない画像における対応する領域
を表わす画像信号で置換する,または露光量の少ない画
像を表わす画像信号において,その画像における輝度が
相対的に低い領域を表わす画像信号を,露光量の多い画
像における対応する領域を表わす画像信号で置換するこ
とにより,合成された画像信号を作成し,上記ニー処理
指令を発生したときには,露光量の多い画像を表わす画
像信号に対して,高輝度範囲において輝度レベルを圧縮
するニー処理を施すものである。
【0016】この発明はまた,上記の目的を達成するた
めに,画像処理装置および方法を提供している。この画
像処理装置は,ビデオ・カメラ,表示装置,ビデオ・プ
リンタ等に内蔵されるか,または独立の装置として実現
されよう。
【0017】この発明による画像処理装置は,2つの異
なる露光量で撮像された被写体像をそれぞれ表わす露光
量の異なる2つの画像信号を入力する手段,露光量の多
い画像を表わす画像信号において,その画像における輝
度が相対的に高い領域を表わす画像信号を,露光量の少
ない画像における対応する領域を表わす画像信号で置換
する,または露光量の少ない画像を表わす画像信号にお
いて,その画像における輝度が相対的に低い領域を表わ
す画像信号を,露光量の多い画像における対応する領域
を表わす画像信号で置換することにより,合成された画
像信号を作成する画像合成手段,露光量の多い画像を表
わす画像信号に対して,高輝度範囲において輝度レベル
を圧縮するニー処理を施すニー処理手段,および上記画
像信号の少なくともいずれか一方に基づいて,画像にお
ける輝度が相対的に低い領域の平均的な輝度またはその
最大輝度と,輝度が相対的に高い領域の平均的な輝度ま
たはその最大輝度とを比較し,それらの差または比が所
定値以上のときには上記画像合成手段を起動し,所定値
未満のときには上記ニー処理手段を起動する制御手段を
備えている。
【0018】この発明による画像処理方法は,2つの異
なる露光量で撮像された被写体像をそれぞれ表わす露光
量の異なる2つの画像信号が与えられたときに,上記画
像信号の少なくともいずれか一方に基づいて,画像にお
ける輝度が相対的に低い領域の平均的な輝度またはその
最大輝度と,輝度が相対的に高い領域の平均的な輝度ま
たはその最大輝度とを比較し,それらの差または比が所
定値以上かどうかを判定し,上記差または比が上記所定
値以上のときには,露光量の多い画像を表わす画像信号
において,その画像における輝度が相対的に高い領域を
表わす画像信号を,露光量の少ない画像における対応す
る領域を表わす画像信号で置換する,または露光量の少
ない画像を表わす画像信号において,その画像における
輝度が相対的に低い領域を表わす画像信号を,露光量の
多い画像における対応する領域を表わす画像信号で置換
することにより,合成された画像信号を作成し,上記差
または比が上記所定値未満のときには,露光量の多い画
像を表わす画像信号に対して,高輝度範囲において輝度
レベルを圧縮するニー処理を施すものである。
【0019】この発明によると,画像における暗い領域
と明るい領域との輝度差が非常に大きいときには,2つ
の異なる露光量で撮影された2つの画像信号の適切に露
光された部分のみが抽出され,これらのはめ込み合成に
より新たな画像信号が作成される。他方,暗い領域と明
るい領域との輝度差がそれほど大きくなく,上記のはめ
込み合成が必ずしも適切でないと判断されたときには,
露光量の多い画像信号のみが用いられ,この画像信号に
おいて高輝度部分のみがレベル圧縮される(ニー処
理)。このニー処理により,明るい領域の輝度が相対的
に低下し暗い領域の輝度に近づくので,再現された画像
の画質が向上する。
【0020】以上のようにしてこの発明によると,輝度
差の大小にかかわりなく常にすぐれた画質の画像を表わ
す画像信号を得ることができる。
【0021】
【実施例の説明】図1から図4を参照して,まず画像は
め込み処理の基本的な考え方について説明する。
【0022】図1は窓のある部屋内で撮影を行うときの
カメラの視野内に収まるシーンの一例を示している。
【0023】室内RMの像SL(符号SLはこの像の部
分または領域を表わす場合にも用いる)は比較的暗い。
窓WNを通して外の風景が見え,この風景の像SH(こ
の符号SHはこの像の部分または領域を表わす場合にも
用いる)は比較的明るい。一般的に言うと,窓WNを通
して見える像SHの平均輝度は,室内RMの像SLの平
均輝度の約5〜10倍である。撮像管やCCD等のイメー
ジ・センサのダイナミック・レンジは,相対的に明るい
部分の平均輝度が相対的に暗い部分の平均輝度の2〜3
倍程度のシーンにしか対応できない。すなわち,輝度差
が2〜3倍以上あると,暗い部分を適正露光したときに
は明るい部分についてはセンサが飽和し(再生したとき
に白とびが生じる),明るい部分を適正露光したときに
は暗い部分についての像は殆ど映らずかつ映像信号にお
けるノイズ成分の比率がきわめて高くなる。
【0024】図2はイメージ・センサの光電変換特性と
輝度についてのヒストグラムを示している。
【0025】実線SL1は相対的に暗い像SLが適正に
露光されたときのイメージ・センサの光電変換特性を示
し,実線SL2は光電変換特性SL1の下で撮像された
相対的に暗い像SLの輝度の度数分布を示している。
【0026】これに対して破線SH1は相対的に明るい
像SHが適正に露光されたときのイメージ・センサの光
電変換特性を示し,破線SH2は光電変換特性SH1の
下で撮像された相対的に明るい像SHの輝度の度数分布
を示している。
【0027】この図から明らかなように,相対的に明る
い像SHは光電変換特性SL1の飽和領域に完全に含ま
れてしまい,また光電変換特性SH1の下では相対的に
暗い像SLを表わす出力信号のレベルは非常に低いとこ
ろに集中する。
【0028】図3(A) は室内RMの明るさに対して適正
な露光量(露光量は相対的に多い)で撮影された画像を
示している。室内RMの像SLaは適正に露光されてい
るので良好な画像となっている。これに対して窓WNを
通して現われる風景の像SHaは白くとんでいる。
【0029】図3(B) は窓WNの像SHbに対して適正
な露光量(露光量は相対的に少ない)で撮影された画像
を示している。窓WNを通して見える風景の像SHbは
良好であるが,室内RMの像SLbはかなり暗くなって
いる。
【0030】露光量が相対的に多い画像において飽和し
ている領域の像(必ずしも飽和している必要はなく,他
の部分よりも相対的に明るい領域であればよい)が,露
光量が相対的に少ない画像における対応する領域の像で
置換されることにより画像のはめ込みが行われる。すな
わち,図3(A) において窓WNの像SHaが,図3(B)
に示す窓WNの像SHbで置きかえられる。これによ
り,図1に示すように,室内RM,窓WNがともに良好
な画像となり,人間が目で見たシーンに近い画像が得ら
れる。このようにしてはめ込み合成された画像のヒスト
グラムが図4に示されている。2つの輝度分布SL2と
SH2はかなり近づいている。
【0031】露光量が相対的に少ない画像において相対
的に暗い領域の像を,露光量が相対的に多い画像におけ
る対応する領域の像で置換するようにしてもよい。たと
えば,図3(B) において室内RMの像SLbを,図3
(A) に示す室内RMの像SLaで置きかえる。
【0032】次にニー(Knee)処理の基本的な考え方に
ついて図5から図8を参照して説明する。
【0033】図5は主要被写体である人物が白い服(た
とえば白いカッター・シャツ)を着ている画像を示して
いる。白い服の部分が符号WHで示されている。背景は
青い空または林であり,背景よりも白い服WHの方が輝
度が高い。
【0034】図5に示す画像の輝度についてのヒストグ
ラムが図6に示されている。ハッチングで示す部分が主
に白い服WHの輝度分布である。このハッチングの部分
の多くは映像信号の白レベルを超えている。
【0035】このような画像については上述したはめ込
み合成の手法は必ずしも妥当ではない。はめ込み合成は
図2に示すように相対的に暗い領域SLの輝度分布と相
対的に明るい領域SHの輝度分布とが完全に分離してい
る場合に効果的である。図6に示すヒストグラムでは相
対的に暗い領域の輝度分布と相対的に明るい領域WHの
輝度分布とが連続しているので,これらの領域を分離す
るのが困難である。また,たとえ両領域の分離が可能で
はめ込み合成をしたとしても,はめ込み合成後において
は,相対的に明るい領域WHの多くの部分の輝度が相対
的に暗い領域の最大輝度よりも低下するので,再現され
た画像の階調が不自然となる。
【0036】図6に示すような輝度分布をもつ画像の画
像信号に対してはニー処理が施される。ニー処理は画像
信号の高輝度領域の輝度レベルを圧縮するものである。
ニー処理は図8に示す特性をもつ回路またはテーブル
(ルック・アップ・テーブル=LUT)を用いて実行さ
れる。入力画像信号のレベルが白レベル(100%)まで
はそれに等しいレベルの出力画像信号が得られるが,入
力信号のレベルが 100%レベルを超えると,入力画像信
号の変化率に対する出力画像信号の変化率が小さくな
る。
【0037】このようにしてニー処理が施されたのちの
画像の輝度分布が図7に示されている。相対的に明るい
領域WHの輝度分布はハッチングで示すようにかなりレ
ベル圧縮されている。
【0038】図9はリアル・タイムでアナログ映像信号
上で画像のはめ込み合成処理およびニー処理を行う実施
例を示している。この実施例の回路はスチル・ビデオ・
カメラのみならず,ムービ・ビデオ・カメラにも適用す
ることができるが,ここではムービ・ビデオ・カメラの
動作を前提として説明する。
【0039】撮像光学系は,撮像レンズ11,絞り12,ビ
ーム・スプリッタ13および2つのCCD14,15を含んで
いる。被写体を表わす光像はレンズ11および絞り12を経
て,ビーム・スプリッタ13で分割され,2つのCCD14
および15上に結像する。上述したように,図1に示すよ
うな窓のある室内での撮影等においては,相対的に暗い
領域SLの平均輝度と相対的に明るい領域SHの平均輝
度との比は1対5〜10程度である。この実施例ではビー
ム・スプリッタ13の光の分割比は5対1に設定されてい
る。入射光の光量の5/6の光量の光がビーム・スプリ
ッタ13を通ってCCD14に入射する。入射光の光量の1
/6の光量の光がビーム・スプリッタ13で反射してCC
D15に入射する。
【0040】CCD14から出力される映像信号は前置増
幅器16で増幅されたのち白レベル圧縮プリニー(Pre-Kn
ee)回路18に与えられるとともに,露光制御回路20に入
力する。CCD15から出力される映像信号は前置増幅器
17で増幅されたのち自動ゲイン制御増幅回路(以下AG
Cという)19に与えられるとともに露光制御回路20に入
力する。露光制御回路20はこれらの入力映像信号をA/
D変換器によってディジタル画像データに変換して取込
む。露光制御回路20はCPUを含み,これらの入力画像
データに基づいて,絞り12の制御(露光制御),AGC
19のゲインの調整,白レベル圧縮プリニー回路18の動作
のオン/オフ制御,および後述するパルス幅検出回路24
の動作のオン/オフ制御を行う。
【0041】この実施例では被写体像の連続的な撮影が
行われており,たとえば1/60秒(または1/30秒)ご
とにCCD14および15から1フィールド(または1フレ
ーム)分の映像信号が出力されている。
【0042】露光量の制御には露光量が多いCCD14の
出力映像信号が使用される。露光制御回路20は増幅器16
から与えられる映像信号の平均輝度に基づいて,被写体
像の相対的に暗い領域(図1に示す領域SL,または図
5に示す領域WH以外の部分)が適正に露光されるよう
に絞り12を調整する。被写体像の相対的に明るい領域
(SHやWH)に関しては映像信号が飽和(CCD上で
の飽和または前置増幅器のもつクリップ特性による飽
和)しているので,映像信号の平均輝度に対して大きな
影響を与えない。したがって,被写体像の平均輝度に基
づいて露光調整を行うと,結果的に相対的に暗い領域が
適正に露光されるようになる。シャッタ速度(露光時
間)は固定であり,たとえば1/60秒(または1/30
秒)に保持される。すなわち,メカニカルなシャッタは
設けられていず,CCD14,15の不要電荷のクリアと信
号電荷の読出しにより露光時間が規定される。
【0043】はめ込み合成を行うかニー処理を行うかの
判断は露光制御回路20において次のようにして行われ
る。
【0044】上述のように,絞り12は画像の相対的に暗
い領域がCCD14上において適正に露光されるように設
定されている。換言すると,画像の相対的に暗い領域に
おける最も輝度の高い部分を表わす映像信号がほぼ白レ
ベル( 100%)となる。
【0045】一方,上述のようにCCD15に入射する光
量はCCD14に入射する光量の1/5である。また,C
CDは一般に映像信号の白レベル( 100%)の約2倍の
ダイナミック・レンジをもつように使用される。
【0046】したがって,CCD15から与えられる映像
信号のピーク輝度が白レベルの40%以上であれば,CC
D14から出力される映像信号の一部(相対的に明るい領
域を表わす部分)は飽和していると考えられる。映像信
号が飽和しているときにははめ込み合成処理が好まし
い。
【0047】露光制御回路20はCCD15から出力され前
置増幅器17を通して入力する映像信号(画像データ)の
1フィールド(または1フレーム)間におけるピーク輝
度を検出し,このピーク輝度が白レベルの40%以上であ
ればはめ込み合成が必要であると判定する。ピーク輝度
が白レベルの40%未満の場合にはニー処理と決定され
る。
【0048】ピーク輝度と平均輝度がほぼ比例している
と考えれば上記の判定基準は次のように言いなおすこと
もできる。すなわち,画像の相対的に明るい領域の平均
輝度が相対的に暗い領域の平均輝度の2倍以上であると
きにははめ込み合成を行い,2倍未満のときにはニー処
理を行う。
【0049】測光領域内が複数の小領域に分割され,各
小領域ごとにその小領域の平均輝度を表わす信号が得ら
れる分割測光用の測光センサを用い,この測光センサか
らの信号に基づいて上記の判断を行うこともできる。
【0050】すなわち,各小領域についての測光輝度デ
ータ(平均輝度)を適当なスレシホールド値と比較し,
その比較結果に応じて被写体像の相対的に暗い部分に関
する測光輝度データと明るい部分に関する測光輝度デー
タとに分類する。相対的に明るい部分に関する測光輝度
データの平均値と,相対的に暗い部分に関する測光輝度
データの平均値との比が2以上であればはめ込み合成,
2未満であればニー処理と判定する。
【0051】一般的には,被写体像の相対的に暗い部分
および相対的に明るい部分が測光センサの測光小領域に
丁度対応するとは限らないが,暗い部分と明るい部分と
の間には顕著な輝度差があるから,適当なシレスホール
ド値を用いることにより,相対的に暗い部分にほぼ対応
する測光小領域の測光輝度データと,相対的に明るい部
分にほぼ対応する測光小領域の測光輝度データとを区分
けすることが可能である。また,測光センサのダイナミ
ック・レンジは非常に広いので,出力信号が飽和するこ
とはなく,相対的に暗い領域および相対的に明るい領域
の輝度を正確に測定できる。
【0052】はめ込み合成と判断されたときには白レベ
ル圧縮プリニー回路18の動作はオフとされる。すなわ
ち,この回路18はオフとされたときには 100%以上の入
力については図8に破線で示す特性を示し,入力信号を
そのまま出力する。また,パルス幅検出回路24の動作が
オンとされ,後に示すパルス幅検出動作を行う。
【0053】はめ込み合成の動作について次に説明す
る。はめ込み合成では,CCD14および15の両方の出力
映像信号が用いられる。
【0054】上述したようにCCD14に結像する被写体
像の相対的に暗い領域SL(図1参照)が適正に露光さ
れるように露光量が調整されており,かつビーム・スプ
リッタ13の分割比が5対1に設定されているから,CC
D15に結像する相対的に明るい領域SHについてもほぼ
適正な露光量となっていることが期待できる。相対的に
暗い領域SLの画像と明るい領域SHの画像とを合成し
たときにこれらの画像が適切にマッチングするように
(たとえば,相対的に明るい領域SHの画像が,合成後
の画像において,相対的に暗い領域SLの画像よりも暗
くなってしまうような事態の発生を防止するために),
AGC19が設けられている。露光制御回路20は増幅器17
から与えられる前フィールド(または前フレーム)の映
像信号のピーク・レベルを検出し,このピーク・レベル
が次のフィールド(またはフレーム)の映像信号におい
ても一定に保持されるようにAGC19のゲインを調整す
る。このようにして,1フィールド(または1フレー
ム)ごとに(1/60秒ごとに,または1/30秒ごとに)
AGC19のゲイン調整が行われ,相対的に明るい領域S
Hの画像の最も明るい部分の明るさが常にほぼ一定に保
持される。
【0055】露光量の多い映像信号である増幅器16の出
力はまたLPF(ロウ・パス・フィルタ)22を通して,
その低周波成分のみが比較器23に与えられる。比較器23
には映像信号の飽和レベルよりも少し低いレベルをもつ
スレシホールド電圧VTHが設定されている。比較器23は
入力映像信号のレベルがスレシホールド電圧VTHを超え
ている場合に出力を発生する。比較器23の出力はパルス
幅検出回路24に入力する。このパルス幅検出回路24は,
単安定マルチバイブレータ等を含み,比較器23の出力信
号のパルス幅が基準幅Wを超えている場合にその出力信
号を基準幅Wに相当する時間遅延させた上で出力する。
パルス幅検出回路24の出力信号はマルチプレクサ28にそ
の制御信号として与えられる。
【0056】遅延回路26および27には上記の基準幅Wに
相当する時間(またはこの時間にLPF22の動作に起因
する遅延時間を加えた時間)に等しい遅延時間が設定さ
れている。増幅器16の出力映像信号はそのままプリニー
回路18を通って遅延回路26に与えられ,AGC19の出力
映像信号は遅延回路27に与えられ,これらの遅延回路26
および27でその遅延時間だけ遅らされてそれぞれマルチ
プレクサ28に入力する。
【0057】マルチプレクサ28は通常は遅延回路26の出
力映像信号を選択して出力し,パルス幅検出回路24から
出力信号が与えられているときには遅延回路27の出力映
像信号を選択して出力する。これにより,上述した原理
に基づく画像のはめ込み合成が行われる。マルチプレク
サ28の出力映像信号は映像信号処理回路29においてγ補
正などが加えられる。
【0058】LPF22およびパルス幅検出回路24は,相
対的に暗い領域SLに存在する小さな輝点(スレシホー
ルド電圧VTHよりも高いレベルをもつ)が相対的に明る
い領域であると判定されるのを防止するためのものであ
る。このような小さな輝点についてもはめ込み合成が行
われると画質が悪化する。
【0059】次にニー処理について説明する。露光制御
回路20はニー処理が必要であると判定したときには白レ
ベル圧縮プリニー回路18の動作をオンし,パルス幅検出
回路24をオフとする。パルス幅検出回路24はオフとされ
ると,どのような入力信号が与えられようと出力信号を
発生しない。したがって,マルチプレクサ28は遅延回路
26の出力映像信号のみを選択して出力する。
【0060】白レベル圧縮プリニー回路18は図8に実線
で示す特性をもち,入力映像信号の高輝度領域をレベル
圧縮する。プリニー回路の機能は最も簡単には,たとえ
ばそれぞれ異なるバイアスが加えられかつ並列に接続さ
れたダイオードを入力電圧の増大にしたがい順次オンさ
せ,入力の増大に対する出力の増大の比率を順次小さく
することにより実現することができる。映像信号の輝度
レベルのみを圧縮すればよいから,カラー映像信号の場
合にはその輝度信号のみをこの回路18に与えればよい。
【0061】プリニー回路18で輝度レベル圧縮された映
像信号は遅延回路26を経て(遅延回路26を迂回させるよ
うにしてもよい),マルチプレクサ28を通り,処理回路
29でγ補正されたのち出力される。このようにニー処理
が選択されたときにはCCD14の出力映像信号のみが用
いられる。
【0062】白レベル圧縮プリニー回路18とパルス幅検
出回路24のオン/オフ制御は適当なヒステリシスをもた
せて行うようにすることが好ましい。これにより,画像
のはめ込み合成処理とニー処理とが頻繁に切換えられる
のが防止される。
【0063】上記実施例ではメカニカルなシャッタは設
けられていないがメカニカルなシャッタを設けて露光制
御を行うこともできる。またCCDのもつ電子シャッタ
機能を利用して露光制御をしてもよい。
【0064】上記実施例では2個のCCDが設けられて
いるが,1個のCCDのみをもつ撮像装置においては露
光量を異ならせて2回露光することにより2つの露光量
の異なる映像信号を得ることができる。すなわち,まず
画像の相対的に暗い領域が適正に露光される第1の露光
量(絞り値,シャッタ速度)と,相対的に明るい領域が
適正に露光される第2の露光量が決定される。第1の露
光量で第1回目の撮影を行い,続いて第2の露光量で第
2回目の撮影を行う。
【0065】図9に示す回路はアナログ処理回路である
が,この発明はディジタル処理回路によっても実現可能
である。たとえば,上記の第1回目の撮影により得られ
た映像信号が第1のディジタル画像データに変換されて
第1のメモリに記憶される。第2回目の撮影により得ら
れる映像信号が第2のディジタル画像データに変換され
て第2のメモリに記憶される。第1のメモリの画像デー
タをロウ・パス・フィルタリングしたのち所定のスレシ
ホールド・レベル・データと比較することにより,相対
的に明るい領域を検出する。検出した相対的に明るい領
域については第2のメモリの画像データを,その他の領
域(相対的に暗い領域)については第1のメモリの画像
データをそれぞれ読出して合成することによりはめ込み
合成された画像データが得られる。ニー処理は,図8に
示すような特性をもつルック・アップ・テーブルを利用
して簡単に行うことができる。
【0066】はめ込み合成処理かニー処理かの判定は,
第1のメモリにおける相対的に暗い領域の画像データの
平均輝度,第2のメモリにおける相対的に明るい領域の
画像データの平均輝度,および第1回目の撮影と第2回
目の撮影とにおける露光量の比を用いて,上述した考え
方にしたがって行うことができる。
【0067】その他,はめ込み合成処理に関する種々の
変形例があるが,それは上記のはめ込み合成特許出願の
明細書に詳細に述べられている。
【図面の簡単な説明】
【図1】カメラの視野内のシーンの例を示す。
【図2】イメージ・センサの光電変換特性と輝度につい
てのヒストグラムを示すグラフである。
【図3】(A) は相対的に多い露光量で撮影された画像を
示し,(B)は少ない露光量で撮影された画像を示す。
【図4】はめ込み合成された画像の輝度ヒストグラムを
示すグラフである。
【図5】カメラの視野内の他のシーンの例を示す。
【図6】図5に示すシーンの輝度ヒストグラムを示すグ
ラフである。
【図7】ニー処理された画像の輝度ヒストグラムを示す
グラフである。
【図8】ニー特性を示すグラフである。
【図9】この発明の実施例を示し,ビデオ・カメラの構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
SL 相対的に暗い領域 SH,WH 相対的に明るい領域 11 撮像レンズ 12 絞り 13 ビーム・スプリッタ 14,15 CCD 18 白レベル圧縮プリニー回路 19 AGC 20 露光制御回路 22 LPF 23 比較器 24 パルス幅検出回路 28 マルチプレクサ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの異なる露光量で被写体を撮像し,
    露光量の異なる2つの画像をそれぞれ表わす画像信号を
    出力する撮像手段, 上記画像信号の少なくともいずれか一方に基づいて,画
    像における輝度が相対的に低い領域の平均的な輝度また
    はその最大輝度と,輝度が相対的に高い領域の平均的な
    輝度またはその最大輝度とを比較し,それらの差または
    比が所定値以上のときに画像合成指令を,所定値未満の
    ときにニー処理指令をそれぞれ発生する判定手段, 上記画像合成指令が与えられたときに,露光量の多い画
    像を表わす画像信号において,その画像における輝度が
    相対的に高い領域を表わす画像信号を,露光量の少ない
    画像における対応する領域を表わす画像信号で置換す
    る,または露光量の少ない画像を表わす画像信号におい
    て,その画像における輝度が相対的に低い領域を表わす
    画像信号を,露光量の多い画像における対応する領域を
    表わす画像信号で置換することにより,合成された画像
    信号を作成する画像合成手段,および上記ニー処理指令
    が与えられたときに,露光量の多い画像を表わす画像信
    号に対して,高輝度範囲において輝度レベルを圧縮する
    ニー処理を施すニー処理手段, を備えた撮像装置。
  2. 【請求項2】 上記撮像手段が, 入射光をあらかじめ定められた露光量の比に応じて分割
    するビーム・スプリッタ手段,およびこのビーム・スプ
    リッタ手段によって分割された2つの入射光をそれぞれ
    受光し,画像信号を出力する2つの固体電子撮像素子, を含む請求項1に記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 視野内において輝度が相対的に低い領域
    に対して適正な露光量と,輝度が相対的に高い領域に対
    して適正な露光量とをそれぞれ決定する手段を備え, 上記撮像手段は決定された2種類の露光量でそれぞれ被
    写体を2回撮影するものである, 請求項1に記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】 2つの異なる露光量で被写体を撮像し,
    露光量の異なる2つの画像をそれぞれ表わす画像信号を
    発生し, 上記画像信号の少なくともいずれか一方に基づいて,画
    像における輝度が相対的に低い領域の平均的な輝度また
    はその最大輝度と,輝度が相対的に高い領域の平均的な
    輝度またはその最大輝度とを比較し,それらの差または
    比が所定値以上のときに画像合成指令を,所定値未満の
    ときにニー処理指令をそれぞれ発生し, 上記画像合成指令を発生したときには,露光量の多い画
    像を表わす画像信号において,その画像における輝度が
    相対的に高い領域を表わす画像信号を,露光量の少ない
    画像における対応する領域を表わす画像信号で置換す
    る,または露光量の少ない画像を表わす画像信号におい
    て,その画像における輝度が相対的に低い領域を表わす
    画像信号を,露光量の多い画像における対応する領域を
    表わす画像信号で置換することにより,合成された画像
    信号を作成し, 上記ニー処理指令を発生したときには,露光量の多い画
    像を表わす画像信号に対して,高輝度範囲において輝度
    レベルを圧縮するニー処理を施す, 撮像方法。
  5. 【請求項5】 2つの異なる露光量で撮像された被写体
    像をそれぞれ表わす露光量の異なる2つの画像信号を入
    力する手段, 露光量の多い画像を表わす画像信号において,その画像
    における輝度が相対的に高い領域を表わす画像信号を,
    露光量の少ない画像における対応する領域を表わす画像
    信号で置換する,または露光量の少ない画像を表わす画
    像信号において,その画像における輝度が相対的に低い
    領域を表わす画像信号を,露光量の多い画像における対
    応する領域を表わす画像信号で置換することにより,合
    成された画像信号を作成する画像合成手段, 露光量の多い画像を表わす画像信号に対して,高輝度範
    囲において輝度レベルを圧縮するニー処理を施すニー処
    理手段,および上記画像信号の少なくともいずれか一方
    に基づいて,画像における輝度が相対的に低い領域の平
    均的な輝度またはその最大輝度と,輝度が相対的に高い
    領域の平均的な輝度またはその最大輝度とを比較し,そ
    れらの差または比が所定値以上のときには上記画像合成
    手段を起動し,所定値未満のときには上記ニー処理手段
    を起動する制御手段, を備えた画像処理装置。
  6. 【請求項6】 2つの異なる露光量で撮像された被写体
    像をそれぞれ表わす露光量の異なる2つの画像信号が与
    えられたときに, 上記画像信号の少なくともいずれか一方に基づいて,画
    像における輝度が相対的に低い領域の平均的な輝度また
    はその最大輝度と,輝度が相対的に高い領域の平均的な
    輝度またはその最大輝度とを比較し,それらの差または
    比が所定値以上かどうかを判定し, 上記差または比が上記所定値以上のときには,露光量の
    多い画像を表わす画像信号において,その画像における
    輝度が相対的に高い領域を表わす画像信号を,露光量の
    少ない画像における対応する領域を表わす画像信号で置
    換する,または露光量の少ない画像を表わす画像信号に
    おいて,その画像における輝度が相対的に低い領域を表
    わす画像信号を,露光量の多い画像における対応する領
    域を表わす画像信号で置換することにより,合成された
    画像信号を作成し, 上記差または比が上記所定値未満のときには,露光量の
    多い画像を表わす画像信号に対して,高輝度範囲におい
    て輝度レベルを圧縮するニー処理を施す, 画像処理方法。
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