JPH08294133A - ビデオカメラ用のホワイトシェーディング補正方法及びその装置 - Google Patents
ビデオカメラ用のホワイトシェーディング補正方法及びその装置Info
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Abstract
トシェーディングの補正方法及び装置を提供する。 【解決手段】 カメラで撮像される映像信号のホワイト
シェーディングを補正する装置において、映像フレーム
を構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯
蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き
度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を
貯蔵する補正因子メモリ手段と、現在の撮像条件に応ず
る補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正
信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因
子メモリ手段を制御する制御手段と、メモリ手段からの
前記複数個の補正信号と、補正因子メモリからの補正因
子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像
信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正
部とを含むことにより小メモリ容量を以てズームレンズ
位置と絞りの開き度により発生される多様なホワイトシ
ェーディングを効率よく補正できる。
Description
ビデオカメラにより撮像された信号のホワイトシェーデ
ィングのための補正方法及び装置に関する。
ー)または二色プリズムなどを有するTVカメラ(ある
いはビデオカメラ)の場合、画像の中心部は光学的映像
の中心光によりホワイトバランスがとれる。しかし、光
学的映像の上端及び下端からの光はその中心の光に比べ
てやや異なる角度で固体撮像素子のようなピックアップ
チューバに入射するので、ホワイトバランスがとれない
現象を起こす。ホワイトシェーディングと呼ばれるかか
る現象は絞りの開き度とレンズのズーム状態によりその
特性が異なるが、一般に絞りがオープン状態の時とズー
ムレンズが広角(wide)状態の時ホワイトシェーディン
グ量が多くなる。
ングを補正するための従来の装置を図2(A)に基づき
説明する。図2(A)の機器は鋸歯状波または放物線波
を発生する水平補正信号発生器201及び垂直補正信号
発生器202を備える。両補正信号発生器201及び2
02により発生された補正信号は加算器203により加
算され、加算された補正信号は加算器204から入力さ
れる電気的な映像信号に再び加算される。よって、ホワ
イトシェーディングの補正された映像信号が得られる。
ングの補正のために限られた形態の鋸歯状波及び放物線
波を使うので正確な補正ができない問題がある。ホワイ
トシェーディングを補正する他の従来の技術を図1及び
図2(B)に基づき説明する。一般のカメラシステムの
構成を示した図1において、レンズ1を通じて入射され
た光は絞り2の開閉量により光量が調節される。光量の
調節された入射光はCCD3で電気的な信号に変換さ
れ、A/D変換部4でディジタル信号に変換される。一
方、レンズ1のズーム状態情報及び絞り2の開き度に対
する情報は制御部6に印加される。制御部6は入力情報
に基づき補正部5を制御し、A/D変換部4の出力映像
信号は補正部5によりホワイトシェーディング補正を含
めた信号処理が行われる。補正された映像信号はD/A
変換部7で再びアナログ信号に変換された後モニター
(図示せず)に供給される。
部5において、フレームメモリ205は入力される絞り
の開き度及びレンズのズーム状態を示す情報により指定
されるアドレスの補正信号を出力する。該補正信号は加
算器206から入力される電気的な映像信号に加えられ
る。この方式の場合、絞り及びズームレンズにより可能
な撮像条件を増加させるほど補正信号の貯蔵のために必
要とするメモリ容量が増える問題がある。
たような短所を解決するためのもので、小メモリ容量を
以ても絞りの開き度及びズームレンズのズーム状態によ
り可能な全ての撮像条件に適宜にホワイトシェーディン
グを補正できる方法を提供することである。本発明の他
の目的は前述したホワイトシェーディング補正方法を具
現した装置を提供することである。
ために、カメラで撮像される映像信号のホワイトシェー
ディングを補正するための方法は、既に設定されたズー
ムレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮画条件で均一
の照度を有する基準場面の撮像に基づいた補正基準値及
び複数個の補正信号を貯蔵する段階(a)と、ズームレ
ンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれ
ぞれのための補正因子を現在撮像される映像信号、前記
補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いて計算する
段階(b)と、前記段階(b)で計算された補正因子を
撮像条件に個別的に応ずるように貯蔵する段階(c)
と、現在撮像される映像信号のホワイトシェーディング
を前記複数個の補正信号と現在の撮像条件に応ずる補正
因子を用いて補正する段階(d)とを含む。
ラで撮像される映像信号のホワイトシェーディンクを補
正するための装置は、映像フレームを構成する個別映像
信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段
と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮
像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子
メモリ手段と、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像
される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力される
ように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリ手段を制
御する制御手段と、前記メモリ手段からの前記複数個の
補正信号と、前記補正因子メモリ手段からの補正因子を
受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号
のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部と
を含む。望ましくは、カメラで撮像される映像のホワイ
トシェーディングを補正する前述した装置はカメラ内に
含まれる。
基づき本発明を具現した望ましい実施例を詳細に説明す
る。本発明の望ましい一実施例による図3の装置は、図
1に示したような、ズームレンズ及び絞りを備えた一般
のTVカメラのホワイトシェーディングを補正するため
のもので、望ましくはTVカメラ内に含まれる。図3に
おいて、フレームメモリ12は1フレームの映像を構成
する個別映像信号のホワイトシェーディングを補正する
ための複数個の補正信号を貯蔵する。補正因子メモリ7
0は撮像条件のそれぞれのための最適の補正因子を貯蔵
する。各撮像条件はズームレンズ位置及び絞りの開き度
により決定される。制御部20は補正因子メモリに貯蔵
された現在の撮像条件に応ずる補正因子と、フレームメ
モリ12に貯蔵された補正信号が補正部30に供給され
るように制御する。補正部30はフレームメモリ12か
ら供給される補正信号と補正因子メモリ70から供給さ
れる補正因子を用いて撮像により得られた個別映像信号
に対するホワイトシェーディング補正を行う。
正因子の発生を簡略に説明するためのフローチャートで
ある。図3の装置は段階100を行ってズームレンズ位
置及び絞りの開き度が中間となるようにする。段階20
0の遂行により個別映像信号のための補正信号が生成及
び貯蔵される。そして、段階300の遂行により生成さ
れた補正信号、補正信号の発生に使われた補正基準値、
そして既に設定された補正因子及び該補正因子の変更に
基づき各撮像条件に最適の補正因子が決定及び貯蔵され
る。
貯蔵される補正信号の発生のためにマルチプレクサ1
4、加算器16及びスイッチ19をさらに備える。スイ
ッチ19はユーザーの命令を入力されるキー入力部22
に応ずる制御部20によりオン/オフ制御される。撮像
される映像信号はスイッチ19を通じて加算器16に入
力し、マルチプレクサ14は制御部20の制御信号CT
Lに応じて制御部20の出力信号とフレームメモリ12
からの信号のうち一つを選択的に加算器16に供給す
る。加算器16はマルチプレクサ14から供給される信
号とスイッチ19を通じて入力される撮像された映像信
号を加算し、この加算により得られた信号をフレームメ
モリ12に供給する。フレームメモリ12は加算器16
から供給される信号を制御部20の読出/書込制御信号
R/Wに応じて読み出すか書き込む。フレームメモリ1
2から出力される信号はマルチプレクサ14、補正部3
0及び制御部20に供給される。
れた補正信号を用いて各撮像条件に適宜な補正因子を発
生するため、補正誤差算出部40、積分器50をさらに
備える。補正誤差算出部40は補正部30の出力信号と
制御部20から供給される信号との差値を発生し、発生
された差値は積分器50により積分される。積分された
差値は制御部20に供給され各撮像条件のための最適の
補正因子の決定に使われる。
正信号の発生を説明すれば次の通りである。カメラのユ
ーザーは図3の装置を備えたTVカメラを用いて既に設
定された撮像条件でホワイトターゲットのように均一の
照度を有する基準場面を撮像する。望ましくは、既に設
定された撮像条件において、TVカメラのズームレンズ
はズームレンズの移動範囲の中間に位置し、絞りは絞り
の開き範囲の中間開き度を有する。この際、カメラのユ
ーザーはキー入力部22の該当キーを押し、該キー押し
に応ずる制御部20はスイッチ19をオンさせる。スイ
ッチ19のオンにより撮像される映像信号は加算器16
によりマルチプレクサ14の出力信号と加算され、加算
された信号は制御部20の書き込み制御信号Wに応じて
フレームメモリ12に貯蔵される。フレームメモリ12
に貯蔵された信号は制御部20の読み出し制御信号Rに
応じてマルチプレクサ14に出力され、加算器16によ
り次のフレームの映像信号に加算される。加算器16に
より加算された信号は再び制御部20の書き込み制御信
号Wに応じてフレームメモリ12に貯蔵される。カメラ
のユーザーによるキー入力部22の新たな操作によりス
イッチ19がオフされるまで数フレームの間かかる動作
が行われる。スイッチ19がオフされれば、1フレーム
を構成する個別映像信号に対する積算が終了され、個別
映像信号のそれぞれに応ずる積算された信号はフレーム
メモリ12に貯蔵される。ここで、個別映像信号は画素
または複数個の画素により構成されたブロックである。
映像信号について所望のフレーム数程の精算が終了され
れば、制御部20は読み出し制御信号Rを発生してフレ
ームメモリ12に貯蔵された複数個の積算された信号を
読み出す。制御部20はフレームメモリ12から読み出
された複数個の積算された信号を平均して補正基準値を
計算し、補正基準値を各積算された信号の値で割って個
別映像信号のための補正信号を発生する。また、制御部
20は制御部20により発生された補正信号が加算器1
6に供給されるように制御信号CTLを変更し、加算器
14の出力信号がフレームメモリ12に貯蔵されるよう
に書き込み制御信号Wを発生する。かかる制御により、
制御部20で発生された補正信号はフレームメモリ12
内に貯蔵される。その結果、フレームメモリ12に貯蔵
されたそれぞれの補正信号は撮像により得られた個別映
像信号のホワイトシェーディングを補正するためのもの
で、ホワイトシェーディングの逆特性による値を有す
る。
及び貯蔵が完了されれば、制御部20はフレームメモリ
12に貯蔵された補正信号を用いて現在撮像される個別
映像信号に対するホワイトシェーディングを補正できる
ようになる。今までは基準場面の撮像に基づき補正信号
を発生し、発生された補正信号をフレームメモリ12に
貯蔵する過程を説明した。しかし、望ましくは基準場面
に対する補正信号を既に貯蔵するようにフレームメモリ
12が設計される。
数個の補正信号は前述したように、中間開き度を有する
絞りと中間位置を有するズームレンズによる撮像条件の
ような理想的な場合のためのものである。したがって、
かかる理想的な撮像条件でない場合は最適のホワイトシ
ェーディング補正が困難な問題がある。本発明ではこの
点を補うためにズームレンズと絞りにより可能な多様な
撮像条件に適宜な補正因子を用いる。かかる補正因子の
発生を次に説明する。
像による個別映像信号及び補正基準値を用いて各撮像条
件に適宜な最適の補正因子を発生する。望ましくは、既
に設定された補正因子は補正因子メモリ70に既に貯蔵
される。補正信号の発生に用いた撮像条件とは異なる撮
像条件のそれぞれのための補正因子を得るため、制御部
20はまずズームレンズの位置を広角状態にし、絞りは
オープン状態にする。その後、制御部20は読み出し制
御信号Rを発生してフレームメモリ12を制御し、補正
因子メモリ70に貯蔵された既に設定された補正因子を
出力させる。補正部30は次の関係式1により入力され
る個別映像信号についてホワイトシェーディング補正を
行って補正された信号を発生する。 (式1) 補正された信号=個別映像信号×[補正信号×補正因子
+(1−補正因数)] ここで項(1−補正因数)を加える理由は補正因数の変
化による全体信号のレベル変化を相殺するためである。
補正部30の補正された信号は補正誤差算出部40に供
給される。補正誤差算出部40は制御部20からの補正
基準値と補正部30の補正された信号を入力され、次の
関係式2により個別映像信号に応ずる補正誤差を計算す
る。 (式2) 補正誤差=|補正基準値−補正された信号| 積分器50は補正誤差算出部40の出力信号を印加され
積分し、積分された信号を制御部20に出力する。望ま
しくは、積分器50は少なくとも1フレームの映像に対
する補正誤差を積分する。制御部20は積分器50から
供給される積分された信号を貯蔵し、補正因子メモリ7
0を制御して既に設定された補正因子から変更された補
正因子が補正部30に出力されるようにする。新たな補
正因子、補正信号、補正基準値を用いた新たな積分され
た信号の発生は、既に設定された補正因子から変更され
る全ての可能な補正因子についてなされる。広角状態の
ズームレンズ位置及びオープン状態の絞りを有する撮像
条件について既に設定された補正因子及び変更された補
正因子を用いた複数個の積分された信号が発生されれ
ば、制御部20は複数個の積分された信号のうち最も小
さい積分された信号に応ずる補正因子を該当撮像条件の
ための最適の補正因子と決定する。
補正因子を得るため、制御部20はズームレンズの位置
及び絞りの開き度により可能な全ての撮像条件のそれぞ
れについて前述した信号処理過程を繰り返す。従って、
ズームレンズが広角位置であり絞りが完全に開き度の時
からズームレンズが望遠位置であり絞りがほぼ完全に閉
じた程度の時までの全て可能な撮像条件のための補正因
子が決定される。決定されたそれぞれの補正因子は制御
部20の制御により該当撮像条件をアドレスとして有す
る補正因子メモリ70の該当位置に貯蔵される。
れば、制御部20はそれ以降は各撮像条件に合う補正因
子と個別映像信号に応ずる補正信号が出力されるように
補正因子メモリ70及びフレームメモリ12を制御す
る。特に、現在の撮像条件、すなわち絞りの開き度及び
ズームレンズの位置によるアドレスを印加される補正因
子メモリ70はそのアドレスに応ずる補正因子を補正部
30に出力する。
2は貯蔵される補正信号の数と1フレームを構成する画
素の数とが同一なので、大容量を必要とする。本発明で
はかかるフレームメモリ12の容量を減らすために図4
のような変形された構造を提案する。図4は図3のフレ
ームメモリ12より小容量を有するフレームメモリ13
を使う。そして、このフレームメモリ13の使用を有効
にするため、デシメーション部(decimation)11及び補
間部60を使う。加算器16は図3のように制御部20
により制御されるマルチプレクサ14の出力信号と撮像
される映像信号とを加算する。デシメーション部11は
加算器16の出力信号を既に設定されたデシメーション
比率にデシメーションし、デシメーション結果により生
じた信号をフレームメモリ13に供給する。補間部60
はフレームメモリ13から出力される信号をデシメーシ
ョン部11のデシメーション比率と同一な比率に補間
し、補間結果により生じた信号をマルチプレクサ14と
図3の補正部と制御部に供給する。かかる図4の装置は
図3の制御部20により発生された補正信号についても
同一な方式のデシメーション及び補間を行う。従って、
フレームメモリ13に貯蔵される各補正信号はデシメー
ション比率により決定されるブロックを構成する多数個
の画素に対するホワイトシェーディング補正のために使
われる。それで、提案された図4の装置は図3とほぼ同
様な補正信号を相対的に小メモリ容量に貯蔵できるよう
にする。
トシェーディング補正装置は小メモリ容量を以てズーム
レンズ位置と絞りの開き度により発生される多様なホワ
イトシェーディングを効率よく補正できる。
グ補正方式を説明するための図である。
ーディング補正装置を示したブロック構成図である。
ィング補正装置を示したブロック構成図である。
明するためのフローチャートである。
Claims (20)
- 【請求項1】 カメラで撮像される映像信号のホワイト
シェーディングを補正する方法において、 既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有
する撮画条件で均一の照度を有する基準場面の撮像に基
づいた補正基準値及び複数個の補正信号を貯蔵する段階
(a)と、 ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条
件のそれぞれのための補正因子を現在撮像される映像信
号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いて
計算する段階(b)と、 前記段階(b)で計算された補正因子を撮像条件に個別
的に応ずるように貯蔵する段階(c)と、 現在撮像される映像信号のホワイトシェーディングを前
記複数個の補正信号と現在の撮像条件に応ずる補正因子
を用いて補正する段階(d)とを含む方法。 - 【請求項2】 前記既に設定されたズームレンズ位置は
ズームレンズの移動範囲の中間位置であり、前記既に設
定された絞りの開き度は絞りの開閉範囲の中間の開き度
であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記各補正信号は撮影される映像信号の
個別画素のためのものであることを特徴とする請求項1
に記載の方法。 - 【請求項4】 前記各補正信号は撮影される映像信号の
複数個の画素よりなるブロックのためのものであること
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記段階(a)は、既に設定されたズー
ムレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮像条件で均一
の照度を有する基準場面を撮像する段階(a1)と、 段階(a1)における基準場面の撮像による少なくとも
1フレームの映像信号を用いて補正基準値及び複数個の
補正信号を発生する段階(a2)とを含むことを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記段階(a2)は、基準場面の撮像に
より得られた個別映像信号を既に設定された数のフレー
ム程積算し、その結果により生ずる複数個の積算された
映像信号を貯蔵する段階(a2−1)と、 段階(a2−1)で貯蔵された複数個の積算された映像
信号を平均し、該平均値を示す補正基準値を発生する段
階(a2−2)と、 前記貯蔵された複数個の積算された映像信号のそれぞれ
の値と前記補正基準値との間の比率を用いて前記複数個
の補正信号を発生する段階(a2−3)とを含むことを
特徴とする請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記各補正信号の値は前記補正基準値を
その補正信号に応ずる積算された映像信号値で割って得
られることを特徴とする請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記段階(b)は、それぞれの撮像条件
で現在撮像される映像信号を、既に設定された補正因子
値のうち個別一つと前記複数個の補正信号を用いて補正
し、その結果により生ずる複数個の補正された信号を出
力する段階(b1)と、 前記(b1)における前記複数個の補正された信号のそ
れぞれと前記補正基準値との差値を計算する段階(b
2)と、 前記段階(b2)により得られた複数個の差値を既に設
定された補正因子値のそれぞれに応ずるように積算し、
その結果により生ずる積算された差値を貯蔵する段階
(b3)と、 積算された差値のうち最も小さい積算された差値に応ず
る補正因子を該当撮像条件のための最適の補正因子と決
定する段階(b4)とを含むことを特徴とする請求項1
に記載の方法。 - 【請求項9】 前記段階(b1)は、現在撮像される個
別映像信号に応ずる補正された信号を、前記個別映像信
号とそれに応ずる補正信号及び補正因子により表現され
る次の関係式: 補正された信号=個別映像信号×[補正信号×補正因子
+(1−補正因数)] により計算することを特徴とする請求項8に記載の方
法。 - 【請求項10】 カメラで撮像される映像信号のホワイ
トシェーディンクを補正する装置において、 映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の
補正信号を貯蔵するメモリ手段と、 ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条
件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモ
リと、 現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像
信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモ
リ手段及び前記補正因子メモリを制御する制御手段と、 前記メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、前記補
正因子メモリからの補正因子を受信し、受信されたデー
タを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディン
グを補正して出力する補正部とを含むホワイトシェーデ
ィング補正装置。 - 【請求項11】 前記各補正信号は映像フレームを構成
する個別画素のためのものであることを特徴とする請求
項10に記載のホワイトシェーディング補正装置。 - 【請求項12】 前記各補正信号は映像フレームを構成
する個別画素よりなるブロックのためのものであること
を特徴とする請求項10に記載のホワイトシェーディン
グ補正装置。 - 【請求項13】 前記複数個の補正信号は、既に設定さ
れたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮像条
件で均一な照度を有する基準場面の撮影による少なくと
も1フレームの映像信号に基づき得られることを特徴と
する請求項10に記載のホワイトシェーディング補正装
置。 - 【請求項14】 前記制御手段は、補正基準値をさらに
貯蔵し、現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び
前記複数個の補正信号を用いてズームレンズ位置及び絞
りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補
正因子を計算する請求項10に記載のホワイトシェーデ
ィング補正装置。 - 【請求項15】 前記補正信号は、前記基準場面の撮影
による前記少なくとも1フレームを構成する個別映像信
号を前記補正基準値で割って得られる値を有することを
特徴とする請求項14に記載のホワイトシェーディング
補正装置。 - 【請求項16】 前記補正基準値は、前記基準場面の撮
影による前記少なくとも1フレームを構成する個別映像
信号の値の平均であることを特徴とする請求項14に記
載のホワイトシェーディング補正装置。 - 【請求項17】 前記制御手段は、既に設定された補正
因子のうち各撮像条件で前記補正部から出力される補正
された信号と前記補正基準値との差が最小の補正因子を
該当撮像条件のための補正因子とを決定することを特徴
とする請求項14に記載のホワイトシェーディング補正
装置。 - 【請求項18】 前記制御手段は、既に設定された補正
因子、前記補正基準値及び前記補正部から出力されるホ
ワイトシェーディング補正された信号を用いて撮像条件
のそれぞれのための補正因子を最適化する請求項14に
記載のホワイトシェーディング補正装置。 - 【請求項19】 前記補正部は、現在撮像される個別映
像信号に応ずる補正された信号を、前記個別映像信号と
それに応ずる補正信号及び補正因子により表現される次
の関係式: 補正された信号=個別映像信号×[補正信号×補正因子
+(1−補正因子)] により計算することを特徴とする請求項10に記載のホ
ワイトシェーディング補正装置。 - 【請求項20】 前記カメラに含まれることを特徴とす
る請求項10に記載のホワイトシェーディング補正装
置。
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