JPH1188777A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度部分から縦筋状に発生するスミアは除
去処理に限界があり、特に、高輝度部分下側に発生する
スミアの除去は困難である。 【解決手段】 同一の被写体を走査方向がそれぞれ反対
となる二つのＣＣＤにより撮影する。高輝度部分下側の
スミアは両方の画像に発生するが、一方は被写体が上下
逆さになっているため、スミアにより影響される箇所は
二つの画像で異なる。この二つの画像のスミアにより影
響されない部分をそれぞれ合成してスミアが除去された
画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ撮像素子を
使用したカメラ装置における縦筋状の偽信号であるスミ
アによる障害の除去に利用する。特に、計測、画像解析
用などの撮像装置として利用されるために開発されたも
のであるが、その他工業用、一般用途の撮像用カメラと
して利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】近年においてはＣＣＤ撮像素子は家庭用
から放送用に至るビデオカメラ用に広く利用され、また
高精細カメラによる計測、画像解析などの工業分野での
応用が著しい。

【０００３】一例として交通関係における応用について
説明すると、自動車の駐車違反、スピードその他の交通
違反、駐車場管理システム、犯罪防止、捜査などのため
自動車をテレビカメラで撮影し、ナンバープレートの画
像解析によりナンバーを検知、抽出するシステムが実用
化されつつある。

【０００４】撮影の際の照明条件により、車体表面の複
雑な曲面やガラス窓によって反射される太陽光やライト
および夜間では被写体車自身のヘッドライトや尾灯の光
などは映像画面上に高輝度で光る部分像として現れる。

【０００５】このような条件下で撮影された車体に比較
して小さいナンバープレートの映像から画像解析により
ナンバーを抽出するためには、少なくともナンバープレ
ート部分の映像は鮮明であることが重要となる。

【０００６】ＣＣＤ撮像素子（以降は単にＣＣＤと記載
する）を使用したカメラ装置は一般に、部分的に高輝度
に光る光学像が入射すると、その高輝度部分の光がＣＣ
Ｄの遮光膜を通り抜けたり、隙間から漏れ込んだ光が垂
直転送ＣＣＤ内で光電変換されるなどの原因によって、
画面上におけるその高輝度部分の上および下方向に白い
縦筋状の偽信号であるスミアが現れる場合が多い。

【０００７】ＣＣＤには種々の方式のものがあるが、代
表的なものにＩＴ型およびＦＩＴ型があり、ＩＴ型はＦ
ＩＴ型に比較してスミアは多いが、しかしＩＴ型ＣＣＤ
は感度、コストおよび外形寸法などにおける長所の面も
あって現状においてはＣＣＤの中心的存在となってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】スミアを低減する方法
として垂直ブランキング期間に、まず、垂直ＣＣＤレジ
スタ内のスミアの原因となる残存不要電荷を高速で掃き
出した後に、フォトダイオードからの信号電荷を垂直Ｃ
ＣＤレジスタに移す方法が一般的に行われており、電子
シャッターの場合も同様な掃き出しが行われる。

【０００９】しかし、映像モニター画面上に現れた高輝
度部分に対する上側のスミアは効果的に低減されるが、
特にＩＴ型ＣＣＤの場合には、このような残存不要電荷
掃き出しによるスミアの低減処理を行っても、高輝度部
分の下側のスミアについてはその効果が少ない。

【００１０】この高輝度部分の下側のスミアは、垂直Ｃ
ＣＤレジスタの残存不要電荷を掃き出した後に発生する
ものであり、信号電荷を垂直ＣＣＤレジスタに読み出
し、水平ＣＣＤレジスタに向けて転送を行う間に発生す
る。

【００１１】スミアが高輝度部分の下側に発生する理由
は、ＣＣＤからの信号電荷の読み出しは映像モニターの
上部に相当する画像信号の位置から順に読み出されるこ
とによるもので、高輝度部分より下側の画面位置に相当
する信号電荷が垂直ＣＣＤレジスタの高輝度部分を通過
して転送される際に発生するものである。

【００１２】このようなスミアは、例えば自動車を撮影
した映像画面においてナンバープレートの画像部分の上
部に高輝度部分があったとすると、スミアの縦筋はナン
バープレート画像部分を通過することになって画像解析
の支障となる。

【００１３】なお、スミアは本例以外の使用においても
当然画質劣化、画像情報の欠陥、欠落となるものであ
り、また、通常一般の撮影時にはスミアが現れない場合
でも、動きの速い被写体の計測、解析を目的とする撮影
の場合には鮮明度を保つために高速の電子シャッターを
用いる場合が多く、その場合はＣＣＤ面において、シャ
ッター速度に応じた高輝度の照度を要することによって
スミアが増加して障害となる場合が多い。

【００１４】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、カメラ装置で通常のスミア低減方法であるＣ
ＣＤ内の垂直ＣＣＤレジスタにおける残存不要電荷の掃
き出しを行っても、映像モニタ上で高輝度部分の下側に
白い縦筋状に現れるスミアによる障害を排除することが
できるカメラ装置を提供することを目的とする。すなわ
ち、本発明は、高輝度部分を含む映像信号の画質劣化、
画像情報の欠陥、欠落を回避することができるカメラ装
置を提供することを目的とする。本発明は、画像による
被写体の計測または解析を目的とする撮影に適するカメ
ラ装置を提供することを目的とする。本発明は、高速の
電子シャッターを用いる撮影に適するカメラ装置を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の原理を図３およ
び図４を参照して説明する。図３は互いに反対方向に走
査を行って撮影した同一被写体の映像を示す図である。
図４は互いに反対方向に走査を行って撮影した同一被写
体の映像を被写体が同一方向になるように表示した図で
ある。

【００１６】通常、テレビジョンカメラの映像モニタで
は上から下に、左から右に向けて走査され、カメラでは
レンズおよび光学系による光学像と、ＣＣＤの走査方向
との関係においてこれと一致するようになっている。

【００１７】プリズムおよびハーフミラーなどを用いた
光学系によって、レンズによる光学像の光軸を複数方
向、例えば二方向に分光して得た二つの全く同じ光学像
に対してそれぞれにＣＣＤを設置して二系統の全く同じ
映像信号を得るものとし、この二系統の片方のＣＣＤの
みを上下逆（１８０度回転した状態）に取り付ければ互
いに映像モニタ面での上下位置関係が逆に表示されるよ
うな映像信号として出力される。すなわち、被写体の同
一部分について二系統のＣＣＤではそれぞれ互いに上下
方向および左右方向とも反対方向に走査が行われる。本
明細書では被写体とは被写体それ自身とその背景も含む
ものとして定義する。したがって、被写体の同一部分と
は、背景の同一部分のことも指す。

【００１８】この画面の状態を図３により説明すると、
被写体のナンバープレートｃおよびｄで示されるように
画面ａは正常、画面ｂは上下逆の画面であり、前述のよ
うな高輝度部分ｅおよびｆがある場合には、画面ａおよ
びｂともスミアｇおよびｈはそれぞれ高輝度部分ｅおよ
びｆの下側に表示される。

【００１９】説明のために、画面ｂを表示しているモニ
タを上下逆さに設置して上下位置が正常な被写体画像と
して観察したとすれば、図４に示すように画面ｂのスミ
アｈは高輝度部分ｆの上側に発生していることになる。

【００２０】すなわち、スミア部分に関し、図４の画面
ａおよびｂの内のどちらかを参照すればスミアの無い正
常な画像部分を観察できることになる。これを利用し、
例えば二つの画面１および２を合成するなど、その他の
手段によりスミアを除去した画面を得ることができる。

【００２１】ここでは説明をわかりやすくするために、
片方のモニタを上下逆さに設置すると説明したが、実際
の装置ではコンピュータによる処理によって修正した
り、またはフレームメモリなどを利用して映像信号の書
き込みおよび読み出しのコントロールにより、上下正常
な映像信号に変換することは既知の技術を用いて容易に
実現することができる。

【００２２】また、レンズによる光学像の光軸を分光す
る前記光学系の種類によっては上下に対する左右の位置
関係が逆になる場合があっても、その入れ換えは同様に
可能である。

【００２３】複数の同期した映像信号間で、映像の一部
の入れ換えを行うことはビデオスイッチャ、特殊効果装
置などの如く広く知られており、前述のような光学系に
より得られる二種類の映像信号間での比較検知によって
スミアが存在する部分を検知し、これを基に正常な画像
との入れ換えを自動的に行うことができる。

【００２４】スミアはＣＣＤにおいて余分な電荷が加算
されたものであるから、その部分の映像信号レベルも増
加することにより明るく表示されるものであり、スミア
の無い映像信号とレベルとを比較して区別することが可
能である。

【００２５】本発明によれば、このようにカメラ装置に
おけるスミアによる障害を排除し、スミアが除去された
映像信号を得ることができる。これは単に、モニタに表
示される画質の改善のみならず、特に計測および画像解
析などのシステムにおける画像情報の欠陥または欠落を
防止することができる。

【００２６】すなわち、本発明は、被写体の第一の光学
像を結像するレンズと、この第一の光学像がその撮像面
に結像される第一のＣＣＤとを備えたカメラ装置であ
る。本発明の特徴とするところは、前記第一の光学像と
等しい第二の光学像を得る手段と、この第二の光学像が
その撮像面に結像される第二のＣＣＤと、被写体の同一
部分についてこの第二のＣＣＤの走査方向を前記第一の
ＣＣＤとは互いに反対方向に設定する手段とを備えると
ころにある。

【００２７】被写体の同一時刻に撮影された同一部分の
映像信号について前記第一のＣＣＤの映像信号から前記
第二のＣＣＤの映像信号を減算する手段と、この減算結
果が正のときには前記第二のＣＣＤの映像信号を選択し
この減算結果が負のときには前記第一のＣＣＤの映像信
号を選択しこの減算結果が零のときには前記第一または
第二のＣＣＤの映像信号のいずれかを選択する手段とを
備えることが望ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１および図
２を参照して説明する。図１は本発明実施例の撮影部の
ブロック構成図である。図２は本発明実施例の映像信号
補正部のブロック構成図である。本発明実施例のカメラ
装置は図１に示す撮影部および図２に示す映像信号補正
部から構成される。

【００２９】本発明は、被写体１の光学像４を結像する
レンズ２と、この光学像４がその撮像面に結像されるＣ
ＣＤ６とを備えたカメラ装置である。本発明の特徴とす
るところは、光学像４と等しい光学像５を得る手段であ
る光学系３と、この光学像５がその撮像面に結像される
ＣＣＤ７と、被写体１の同一部分についてこのＣＣＤ７
の走査方向をＣＣＤ６とは互いに反対方向に設定する手
段であるＣＣＤコントロール回路８および９を備えると
ころにある。

【００３０】被写体１の同一時刻に撮影された同一部分
の映像信号についてＣＣＤ６の映像信号からＣＣＤ７の
映像信号を減算する手段である比較検知器１８と、この
減算結果が正のときにはＣＣＤ７の映像信号を選択しこ
の減算結果が負のときにはＣＣＤ６の映像信号を選択し
この減算結果が零のときにはＣＣＤ６または７の映像信
号のいずれかを選択する手段である映像信号切換器２０
とを備えている。

【００３１】

【実施例】本発明実施例を説明する。図１において、レ
ンズ２による被写体１からの入射光はプリズムを用いた
光学系３に入射して二方向に分光され光学像４および５
を結像する。

【００３２】これらの光学像４および５に相当するそれ
ぞれの位置にＣＣＤ６および７を設置するが、二つの内
のどちらかのＣＣＤ、ここではＣＣＤ７は光学像に対す
る設置位置関係においてＣＣＤ６とは逆（１８０度回転
した状態）に設置する。

【００３３】したがって、ＣＣＤ７の映像出力信号を増
幅などの処理を施して映像モニタで観察すれば、図３に
示すように、被写体像は通常に比べて上下逆に表示され
ることになる。

【００３４】ＣＣＤコントロール回路８および９はＣＣ
Ｄの撮像動作の駆動およびコントロールを行うものであ
り、それぞれＣＣＤ６および７に接続される。

【００３５】また、このＣＣＤコントロール回路８およ
び９は前述したように、スミアの低減または電子シャッ
タを行うために垂直ブランキング期間にＣＣＤ６および
７の垂直ＣＣＤレジスタ内の残存不要電荷を掃き出した
後にフォトダイオードからの信号電荷を垂直ＣＣＤレジ
スタに移す一連のコントロール動作を行う。

【００３６】このＣＣＤ６および７から出力される映像
信号は、それぞれ映像信号処理回路１０および１１にお
いて増幅、クランプその他必要な処理を行い映像出力と
してそれぞれ端子１２、１３に出力される。

【００３７】いま、このカメラ装置を用いて被写体ａと
してナンバープレートを撮影し、端子１２および１３の
映像信号を映像モニタで観察したものとすれば、その画
面は図３に示すような画面になる。

【００３８】図３の説明は前述のとおり、上下逆に設置
したＣＣＤ７によるナンバープレートｄを含む画面ｂは
上下逆さに表示されるが、前述したようにＣＣＤの垂直
ＣＣＤレジスタが信号電荷を水平ＣＣＤレジスタに向け
て転送する方向は画面ａと同一であって、すなわち画面
ｂの下側方向であるという理由によってスミアｈは高輝
度部分ｆの下側に発生し、ナンバープレートｄの映像部
分に影響しない。

【００３９】したがってスミアの部分に関しては画面ａ
またはｂのどちらかを参照すれば、スミアが存在しても
画面に関する全ての正常な画像情報が得られることにな
り、図１の端子１２および１３の映像信号をコンピュー
タ処理することによりスミアによる障害を排除して画像
処理を行うことができる。

【００４０】前述のように、スミア部分は映像モニタに
明るく表示されるものであり、図４でも明らかなように
画面ａおよびｂに相当する映像信号のレベルを比較検知
することによりスミアの部分を特定することができる。

【００４１】前述した図１における映像出力の端子１２
および１３はそれぞれ図２のＡＤ変換回路１４および１
５に接続されてディジタル信号となり、ＡＤ変換回路１
５の出力はフレームメモリを使用した走査変換回路１７
に入力され、上下逆に表示される映像信号をメモリの書
き込みおよび読み出しの過程において正常な信号に変換
して比較検知器１８および映像信号切換器２０に入力す
る。

【００４２】また、光学系３の種類により光学像５の上
下に対する左右の位置関係が逆になる場合があっても走
査変換回路１７で修正が可能である。

【００４３】ＡＤ変換器１４の出力はフレームメモリを
用いた遅延回路１６に入り、走査変換回路１７の出力と
同相になるように遅延時間を補正してから比較検知器１
８および映像信号切換器２０に入力される。

【００４４】遅延回路１６および走査変換回路１７の映
像信号出力を画面状態例として説明すれば、それぞれ図
４の画面ａおよびｂに相当するものである。

【００４５】比較検知器１８は入力された二つの映像信
号のレベルを比較することによってスミアの部分を検知
するものであり、遅延回路１６の出力信号から走査変換
回路１７の出力信号を差し引けば前者の出力信号に存在
するスミア部分は正極性、後者に存在するスミア部分は
負極性、どちらにもスミアが無ければほぼ零レベルの検
知信号として出力される。

【００４６】この出力はキー信号発生器１９に接続され
て二値または三値化その他の処理を行い、切換信号出力
として映像信号切換器２０に入力される。

【００４７】この切換信号による動作は、映像信号切換
器２０に入力された二つの映像信号の間で、一方の映像
信号のスミアのある部分については他方の同じ部分のス
ミアの無い映像信号部分に互いに切り換え、かつ、比較
検知器１８の出力が零レベルを示すような、どちらにも
スミアが無い場合は上記二つの映像信号のどちらかを固
定的に出力することができる。

【００４８】キー信号発生器１９の切換信号出力はスミ
アの部分より広くしてもよい。この切換動作によって映
像信号切換器２０の出力端子２１にはスミアが除去され
た映像信号が得られる。

【００４９】また、比較検知器１８、キー信号発生器１
９および映像信号切換器２１による映像切換動作はアナ
ログ化された映像信号に対して切り換えを行うためのア
ナログ回路であってもよい。

【００５０】本発明実施例では、上記映像モニタ画面に
表示される上記高輝度部分は、一箇所として説明した
が、高輝度部分が複数であっても本発明による効果は同
じである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カメラ装置で通常のスミア低減方法であるＣＣＤ内の垂
直ＣＣＤレジスタにおける残存不要電荷の掃き出しを行
っても、映像モニタ上で高輝度部分の下側に白い縦筋状
に現れるスミアによる障害を排除することができる。す
なわち、高輝度部分を含む映像信号の画質劣化、画像情
報の欠陥、欠落を回避することができる。したがって、
画像による被写体の計測または解析を目的とする撮影に
適するカメラ装置を実現することができる。また、高速
の電子シャッターを用いる撮影に適するカメラ装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の撮影部のブロック構成図。

【図２】本発明実施例の映像信号補正部のブロック構成
図。

【図３】互いに反対方向に走査を行って撮影した同一被
写体の映像を示す図。

【図４】互いに反対方向に走査を行って撮影した同一被
写体の映像を被写体が同一方向になるように表示した
図。

【符号の説明】

１ 被写体 ２ レンズ ３ 光学系 ４、５ 光学像 ６、７ ＣＣＤ ８、９ ＣＣＤコントロール回路 １０、１１ 映像信号処理回路 １２、１３ 端子 １４、１５ ＡＤ変換回路 １６ 遅延回路 １７ 走査変換回路 １８ 比較検知器 １９ キー信号発生器 ２０ 映像信号切換器 ２１ 出力端子 ａ、ｂ 画面 ｃ、ｄ ナンバープレート ｅ、ｆ 高輝度部分 ｇ、ｈ スミア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の第一の光学像を結像するレンズ
   と、この第一の光学像がその撮像面に結像される第一の
   ＣＣＤとを備えたカメラ装置において、 前記第一の光学像と等しい第二の光学像を得る手段と、
   この第二の光学像がその撮像面に結像される第二のＣＣ
   Ｄと、被写体の同一部分についてこの第二のＣＣＤの走
   査方向を前記第一のＣＣＤとは互いに反対方向に設定す
   る手段とを備えたことを特徴とするカメラ装置。
2. 【請求項２】 被写体の同一時刻に撮影された同一部分
   の映像信号について前記第一のＣＣＤの映像信号から前
   記第二のＣＣＤの映像信号を減算する手段と、この減算
   結果が正のときには前記第二のＣＣＤの映像信号を選択
   しこの減算結果が負のときには前記第一のＣＣＤの映像
   信号を選択しこの減算結果が零のときには前記第一また
   は第二のＣＣＤの映像信号のいずれかを選択する手段と
   を備えた請求項１記載のカメラ装置。