JPS5887410A - アナログ映像信号の二値化器 - Google Patents

アナログ映像信号の二値化器

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JPS5887410A
JPS5887410A JP56185222A JP18522281A JPS5887410A JP S5887410 A JPS5887410 A JP S5887410A JP 56185222 A JP56185222 A JP 56185222A JP 18522281 A JP18522281 A JP 18522281A JP S5887410 A JPS5887410 A JP S5887410A
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JP
Japan
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circuit
video signal
signal
output
sensor
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Pending
Application number
JP56185222A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Miyashita
敦 宮下
Kunio Imai
邦雄 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Denshi KK
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
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Publication date
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Publication of JPS5887410A publication Critical patent/JPS5887410A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

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】 本発明はアナログ映像信号の二値化器に関するものであ
る。本発明の典型的応用例は、−次元イメージセンサを
用いた光電式測距装置における信号処理部である。
第1図に示すのは従来技術に基く光電式測距装置の一例
である。被写体1からの一つの光線2人は反射鏡3A、
し/ズ4A、表面反射プリズム5他の光線2Bは反射鏡
3B、  レンズ4B、プリズム5を経て、−次元固体
イメージセンサ6の他端に近い部分6Bに結像する。駆
動回路7によってイメージセンサ(以下センサと略す)
6を駆動すると1発生する映像信号は比較器8と分配器
9によって、二値化された二つの映像信号に変換される
。その一つは光線2人によってセンサ6の一部分6人に
結像した映像から得られたものであり。
他の一つは同じ<6Bから得られたもので1両者はそれ
ぞれ信号線10AとIOBを経て相関器11に入力され
る。相関器を用いて二つの映像信号を比較し1両者の合
致点を検出することによって抑」距を行う技術はすでに
公知であるため、ここでは具体的構成を省略する。
第2図に示すのは従来の二値化器の一構成例である。二
値化器は利得の極めて大きい比較器8によって構成され
、その一つの入力端子にはセンサ6からの映像信号が、
他の入力端子には一定の基準電圧Vが入力されている。
もし映像信号レベルが基準電圧Vよりも高ければ、比較
器8の出力は高レベルに2反対に低ければ低レベルに竜
り、このようにして映像信号は二値化される。二値化さ
れた信号は分配器9に入力される。分配器9は二つの論
理和ゲート9Aと9Bによって構成され。
いずれも駆動回路7によって制御される。即ちセンサ6
から時系列的に出力される映像信号出力が。
センサ上の6Aの部分の映像であるタイミングにはゲー
ト9Aがオンとなって出力線10Aにセンサ上6Aの部
分の映像信号出力が現れ、また映像信号出力が6Bのタ
イミングであるときにはゲごト9Bがオンとなって出力
線10Bにセンサ上6Bの部分の映像信号出力が現れる
このような従来技術の問題点を第3図によって示す。第
3図(A)は問題を生じ易い被写体の一例で、白地に灰
色の縦線から成るパターンである。
このような被写体が第3図(B)に示すようにセンサ6
上の二つの領域6Aと6Bに結像すると、その映像信号
出力には第3図(C)に示すような二つの凹みaとbが
現れる。この二つの凹みが被写体の特徴を表現する信号
である。しかしこれを比較器8(第2図)に通して、一
定の基準電圧■で二値化すると、原惰号の特徴は全く失
われて、第3図(D)のような平たんな信号になってし
まう。もちろん基準電圧Vを高く設定すれば凹みaおよ
びbを検出できるが、そのようにすると第3図(A)を
反転したパターン、即ち黒地に灰色の被写体に対し検出
能力が低下する。
第4図に示すのはかかる欠点に対処する二値化7器の一
例である。センサ6の出力は、センサ駆動パルスなどに
よるノイズを除去する目的で挿入された波形整形回路1
2を経て、微分回路13.バッファ・ア/プ14.およ
び両波整流回路15から成る輪郭強調回路16に入力さ
れる。その出力は比較器8によって二値化され、二値化
された出力は分配器9とウィンドウ信号発生器17から
構成された区間制限回路18に入力される。区間制限回
路18の出力10AとIOBは既述の通シ相関器に入力
される。
微分回路13は映像信号の輪線すなわち急峻な立上り部
と立下り部を強調する作用がある。バッファ・アンプ1
4は次段の両波整流回路15への入力信号レベルを適正
値に設定するためのもので、もし信号レベルが予め適正
値に設定されておれば必ずしも必要ではない。
次に本実施例回路の動作を第5図に示す各部波形を参照
しつつ説明する。被写体は第3図の場合と同じの、白地
に灰色の縦線であるとする。センサ6の出力は第5図(
A)の波形で示されている。
第4図の微分回路13を通過後の波形は第5図(B)で
示されている。この信号はバッファ・アンプ14を通過
後1両波整流回路15と比較器8を一過する。
もし比較器8を構成する差動アンプの利得が低く非飽和
状態であれば、その出力は第5■(C)に示す両波整流
波形となるが、実際には差動アンプの利得が極めて大き
いため、その出力は二値化されて第5図(D)の波形と
なる。この出力信号情分配器9に人力される。分配器9
を構成する要素の一つであるゲート9Aにはウィンドウ
信号発生器17から映像信号の凹みaに対応する第5図
(F)に示すウィンドウ信号が供給される。またグー!
’Bには映像信号の凹みbに対応する第5図(E)に示
す、ウィンドウ信号が供給される。この二つのウィンド
ウ信号によってゲートされた後の映像信号は第5図(G
)および(H)によって示す波形となり。
それぞれ分配器9の出力線10BとIOAに出力される
。この二つの出力波形(G)と(H)は、それぞれ被写
体1からの二つの光線2Bおよび2人による映像を表し
ている。しかもそれらの波形は原映像信号の立上りと立
下りによって生じたパルスによって構成されている。こ
れらのパルスは被写体(第3図A)の縦線の輪郭に本っ
て生じた信号である。このようにして被写体の特徴を表
す部分のみを柩シ出して、それを二値信1号に変換する
ことができる。
第4図に示す二値化器部の特徴を以下に述べる。
1)輪郭2強調: 上記実施例で述べたように、微分回路を付加することに
よって被写体の特徴を抽出することができる。同様の微
分効果は他の回路を用いても得られる。たとえば原映像
信号と、それをある一定の時間遅延させた信号との差分
信号を作ってもよい。このような信号処理技術自体は公
知である。
2)両波整流: 単純な微分処理だけでは、得られる信号は両極性(正と
負)である。即ち原映像信号の立上り部では正極性、立
下り部では負極性の微分信号が発生する。このまま比較
器に入力すると下記のような不都合が生じる。即ち第6
図(A)に示すように1画面の左半分が白、右半分が黒
の幅q広い被写体があったとする。この場合セフすから
発生する映像信号は第6図(B)のようになる。ここで
立上り部aは、センサの長さが有限であるためにその端
部で発生した意味のない立上りである。仮にセンサの長
さがもっと長くても、光学系の開口が有限であれば端部
で興産が低下するので、やはり類似のセンサ出力変化が
端部で生じる。−原映像信号の立下り部すは被写体の白
から黒への境界線を表している。即ち意味のある信号で
ある。
さて第6図(B)に示す映像信号を微分したものが第6
図(C)であり、これを基準電圧■によって二値化した
ものが第6図(D)である。この二値化信号は明らかに
°1本来無意味なセンサ端部立上り信号Cを検出してい
て、目的とする白黒境界線を検出していない。もし第6
図(C)の点線で示すように、基準電圧を負側に設定す
れば、白黒境界の立下り信号dを検出できるが。
そのようにすると今度は第6図(A)に示す被写体が逆
になった際の信号、即ち黒から白への立上り部分を検出
できなくなる。
微分後両波整流して二値化する方式はこの点を解決した
ものである。即ち第5−の各部波形かられかるように1
両波整流後二値化することにより、映像信号の立上シお
よび立下りが両方共正し・く検出されるようになる。
第4図に示す回路について若干補足する。整流器り、お
よびD2への入゛力が零であれば、゛抵抗Rによる電圧
降下■Rが比較器8に入力されるため、その出力は高レ
ベルになっている。もし整流器D+ 、、I)、への入
力が正になると店が導通し。
比較器8の逆相入力端子(e側)の電圧が上昇する。そ
し゛て、その電圧値が正相入力端子(■側)の電圧値を
越えると比較器8の出力が反転して低レベルになる。逆
に整流器り、、D、への入力が負になるとDlが導通し
、比較器8の正相入力端子(■側)の竜田が低下し、逆
相入力端子(0側)の電圧値以下になると、やはり比較
器1−の出力電圧が低レベルへ反転する。このようにし
て、微分出力の正負にかかわらず常に比較428から負
のパルスが発生する。整流器D1とD2の極性又は比較
器8の正相逆相端子を反転すれば、比較器8から正のパ
ルスを発生させることもできる。なおりRに整流器D1
またはD2の電圧降下分を加えたものが二値化の基準電
圧Vである。
3)区間制限回路。
第6図の説明において述べたように、センサの長さが有
限である限り、その一端で映像信号の立上りが発生し、
したがって他端で立下りが発生する。本発明の輪郭強調
方式では、センサ端部における映像信号の立上りおよび
立下りによって生じたにせの信号と、被写体自身の輪郭
とを区別しなければならない。この目的の為に用いられ
るのが区間制限回路で、所要のタイミングに合わせてゲ
ー)9Aと9Bをオンにする。
センサ一端部の1響を除くには、ウィンドウ信号の開始
時刻は、センサ先端に於る映像信号立よ )り時刻より遅くなくてはならない。またウィンドウ信
号の終了時刻は、センサ後端における将 信号の搗続時間より短くなくてはならない。
映像信号を微分したとき、微分信号の遅延時間は微分回
路の時定数即ちコンデンサ容量と抵抗の積で与えられる
。あるいは前述の遅延信号と原信号の差分をとる方式で
は、その遅延時間が微分信号の遅延時間を与える。した
がってウィンドウ信号の立上り時刻と映像信号の立上り
時刻との差は。
上記微分信号遅延時間より大きくなくてはならない。こ
れらのことは次のように表現できる。
T+ −Tz ) t TIニーセンサ先端における映像信号立上り時刻 Tz:  ウィンドウ信号立上シ時刻 t : 微分回路の時定数または遅延時間から決まる微
分信号遅延時間 以上述べてきた装置で用いるセンサ6は、光電変換素子
アレイなどから構成されているが、センサ内の各光電変
換素子が全く一様な特性を持つことはな1V>。そのた
め一様な光を光電変換素子アレイに照射してもセンサ6
の出力は一様とならず。
微小ながら不均一な出力と々る。センサ6の出力レベル
をVoとして、この不均一な特性による出力変動分をΔ
VoとするとΔvoはセンサ6の出力レベルVoに比例
したものとなる。第7図(1)に被写体が高輝度の部分
を持たず弱い光しかセンサ6上の6人と6B部分(第1
図)に照射されない場合を示す。
ここで(1−A )は例えば被写体が黒地の中央部に灰
色の縦帯がある場合におけるセンサ6全体から生じる映
11’1号であり、a、bはセンサ6上の6A 、 f
+B部分にそれぞれ対応する映像信号である。
(] −B’ )は前記映像信号の微分出力を両波整流
した波形、(1−0)は(1−B)を二値化したもので
ある。この場合センサ6の出力レベルV0が小さいため
、光電変換素子の特性の不均一性から生じる出力変動分
ΔVoは極めて小さくこの不要なΔV。
の信号分は点線で示した比較器8(第1図)のしきい値
(基準電圧■)を越えず二値化されないだめ、必要とす
る被写体(灰色の縦帯)の輪郭に相当する映像信号のみ
が二値化され取り出される。
一方策7図(2)に、被写体が高輝度な部分を持ち。
強い光がセ/す6上の6Aと6B部分(第1図)に照射
される場合を示す。ここで(2−A)は例えば被写体が
黒地の中央部に白色の帯がある場合の映像信号であり、
a+bはセンサ6上の6A、6B部分にそれぞれ対応す
る映像信号である。(2−B)は前記映像信号の微分出
力を両波整流した波形。
<2−C)は(2−B )を二値化した信号である。こ
の場合センサ6の出力レベルVoが大きくなるため。
特性の不均一性から生じる出力変動分ΔV・が比例して
比較的大きくなる。そして点線で示した比較器8(第1
図)のしきい値(基準電圧V)をこえる部分が生じるた
め、このΔVoの情報が二値化される。このΔV0のニ
ー化信号は被写体偉の輪郭と無関係に生じるものである
ため、相関器11(第1図)にて1.映像信号aとbの
二値化信号の相関をとる際、この不要なΔVoの二値化
信号により不完全な合焦動作をするという欠点がある。
本発明の目的はかかる欠点を解決するためにセ/すQ出
力を、非線形回路によって処理、し高輝度な部分の出力
を圧縮することによって1合無精度を改善することにあ
る。
第8図に示す構成はかかる欠点を解決するためになされ
た本発明の一実施例である。センサ6の出力は、波形整
形回路12を経て、その振幅が過大になることを防止す
るだめの目的で挿入された振幅圧縮部20を通過後1輪
郭強調回路16に人力される。その出力は比較器8によ
って二値化され、二値化された出力は1区間制限回路1
8に入力される。
区間制限回路18の出力10AとIOBは既述の通り相
関器11(第1図)に入力される。
次に第9図にて本発明部分である振幅圧縮部20の一回
路例を示す。十分低い出力インピーダンスを持つ波形整
形回路12(第8図)を介してセンサ6の出力映像信号
を入力端子に接続する。入力端子は抵抗ルを通して1人
力インピーダンスが抵抗R2の抵抗値に比して十分大き
いエミッタフォロワを構成するトランジスタTrtのベ
ース端子に接続されている。また該ベース端子は1図中
に示す方向のダイオードD3および抵抗R3を経て1発
生電圧E1の電源B<接続されている。トランジスタT
r+の出力端子(エミッタ・〉は1輪郭強調回路16(
第8図)に接続される。ダイオードD富と抵抗R3の合
成インピーダンスをZsとするとトランジスタTr +
の出力端子には、入力電圧を””/(Rv + Zs 
)倍したものが生じる。
第10図を用いて動作を説明する。被写体が暗い場合の
映像信号をCi、それが振幅圧縮部20を経た後の信号
を00で表わす。CIのレベルVciはつねに電源Bの
電圧E1より亀低い電圧であるとすると。
ダイオードD3はつねに逆方向の電圧が印加され。
ダイオードD3は非導通状態でインピーダンスは無限大
となり、Zaが無限大と外るため、この映倫信号C1は
振幅圧縮部20で振幅圧縮を受けず、Vcl=Vcoと
なる。よって低いレベルの映像信号CIにおいては、セ
ンサ6内の各素子の特性不均一から生じる映像信号の変
動分であるΔVo(c+)は、振幅圧縮部20の出力映
像信号C・の変動分であるΔVo(co)と等しいが、
前述第7図(1)で説明したように、この変動分ΔVo
(co)が、極めて小さいため、1後段の比較器8での
辷値化処理の際問題を生いない。次に被写体1が明るい
場合の映像信号を(l■−振幅圧縮部20を経た映像信
号をdoで表わす。この場合のレベルVd+が電源Bの
電圧E1よりも高い電圧の振幅を持つとするとその部分
においてはダイオードD3が導通状態となり、Zaは、
抵抗値R3と等しくなるため、この映1隊倍号diは振
幅圧縮部20で振幅圧縮3 を受け、 Vdo=Vd+ X□となる。したがってR
2+ R3 センサ6内の各素子の特性不均一から生じる変動は常に
1よシ小さいため、変動分ΔVO(dD)を圧縮するこ
とができ、前述と同様後段の比較器8での二値化処理の
際、この変動分ΔV0(do)が比較器8の基準電圧V
をこえることなく、不要な二値化信号が発生することが
なくなる。
以上の結果従来大振幅の映像信号の場合、大きな変動分
となって二値化されたΔvoを圧縮することができ、常
に被写体の輪郭を表わす映像信号部分のみの二1ぽ化信
号が得られるため、正確な自製合焦動作を竹なわせるこ
とが可能となる。ここで。
振幅圧縮部20の振幅圧縮開始レベルを定める電源Bの
電圧E、は、後段の比較器8での二値化レベルを定める
しきい値(基準電圧■)に対応させて所定のレベルに設
定するものである。なお1本実施例に示す振幅圧縮部2
0は、これに限定されず対数アンプ等を用いても同様の
効果を得ることができる。
以上説明したごとく本発明によれば、各種の被写体に対
してその特徴を効果的に抽出することができるので、光
電式測距装置やそれを用いた自動合焦装置の信号処理回
路に適用すると、測距精度や合焦精度の改善に効果大で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術の一適用分野を示す光電式測距装置の
構成系統図、第2図は従来技術の二値化器の一構成系統
図、第3図は従来技術における一動作例を示す波形図、
第4図は改良された二値化器の一構成系統図、第5図は
第4図の構成における一動作例を示す各部波形図、第6
−は、従来技術の欠点を示す波形図である。第7図(1
)は従来技術における黒地に灰色の縦帯の被写体を用い
た場合の各部波形図、第7図(2)は従来技術における
黒地に白色の縦帯の被写体を用いた場合の各部波形図。 第8図′は本発明の一構成例を示すプロプ〉系統図。 第9図は本発明の振幅圧縮部の一例を示す回路図。 第10図は非線型回路の入出力特性と実際の入出力波形
を示す波形特性図である。 6:イメージセンサ、8:比較器、16:輪郭強調回路
、18二区間制限回路、20:振幅圧縮部。 第2図 第3図 (D) 第5図 −Jユニー  (E) 一一一」肝−一 (印 第7図(1)     第7図(2) 第8図 第9図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)アナログ映11m号を発生するイメージセンサと、
    該アナログ映像信号を微分する回路と、該微分信号を基
    準電圧と比較する比較器とから成るアナログ映像信号の
    二値化器において、前記イメージセンサと前記比較器の
    間に振幅圧縮回路を付加してなるアナログ映像信号の二
    値化器。 2)アナログ映像信号を発生するイメージセンサと、該
    アナログ映像信号を微分する回路と、該微分信号を両波
    整流する回路と、該両波整流信号を基準電圧と比較する
    比較器とから成るアナログ映像信号の二値化器において
    、ilr記イメージセンサと前記比較器の間に振幅圧縮
    囲路を付加し、てなるアナログ映像信号の二値化−0
JP56185222A 1981-11-20 1981-11-20 アナログ映像信号の二値化器 Pending JPS5887410A (ja)

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