JPS5887411A - 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】 本発明は映像信号に対する信号処理装置に関するもので
ある。本発明の典型的応用例は、−次元イメージセンサ
を用し・た電子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電子式測距装置の一例
である。被写体１からの一つの光線２人は反射鏡３Ａ、
　　レンズ４Ａ、表面反射プリズム５を経て、ＯＣＤな
どから成る一次元固体、フイメージセンサ６の一端に近
い部分６人に結像する。イメージセンサとは空間画像を
電気的映像信号に変換する素子である。被写体１からの
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１象する。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、センサ６
の光学像は時系列的電気信号に変換される。発生する映
像信号は比較器８１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６Ａに結１−シ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
９両者はそれぞれ信号線１０ＡとＩＯＢを経て相関器１
１に入・力される。

ここで相関器１１の構成例は２％願昭５６−１１３７７
Ｋ「相関器」に記載されている。１だ相関器を用いて二
つの映像信号を比較し２両者の合致点を検出することに
よって三角測量を行う技術はすでに公知である（例えば
特開昭５２−１５３４３３号公報）ためここではその具
体的構成、動作説明を省略する。

第２図に示すのは従来の電子式測距装置に用いられてい
た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、−
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（Ｈ）レベルに。

反対に低ければ低（Ｌ）レベルになり、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は二つの論理匈 相ゲー）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かも時系列的に出力される映像信号出力が
、センサ上の６へ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６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
ー）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われる。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６
Ａと６Ｂに結像すると、その映像信号出力には第３図（
０）に示すような二つの凹みａとｂが現れる。この二つ
の凹みは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Ｖで
二値化すると、原信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。

本発明は従来技術におけるこのような欠点を除去し、な
るべく多種の被写体に対して有効な映像信号処理装置を
提供することを目的とするものである。この目的を達成
するため１本発明の映像信号処理装置には輪郭強調回路
と区間制限回路が付加されている。ここで輪郭強調回路
とは、映像信号の急峻な立上り又は立下り部分を選択的
に強ｉする回路で、具体的には微分回路によって構成さ
れる。また区間制限回路とは、一連の時系列信号の中の
特定の一部分のみを選択的に取り出すゲート回路のこと
である。

第４図に示すのは本発明の一実施例である。センサ６の
出力は、センサ駆動パルスなどのノイズを除去する目的
で挿入された波形整形回路１２を経て、微分回路１３．
バッファ・アンプ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から構成される区間制限回路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
関器に入力される。

微分回路１３は映像信号の輪郭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。第両波整流回路１５と比較器
８を通過する。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図（０）
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。この出力信号は分配器９に入力さ
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
ィンドウ千信号発生器１７かも映像信号の凹み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。

１だゲー）９Ｂには映像信号の凹みｂに対応する第５図
（Ｂ）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（Ｉ］）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かもの二つの光線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）の縦線の輪郭によって
生じた信号である。このようにして被写体の特徴を表す
部分のみを取り出して。

それを二値信号に変換することができる。

第４図に示す本発明二１直化信号処理部の動作と特徴を
以Ｆに述べる。

（１）輪郭強調： 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ｆ　（１１と、それをある一定の時間へｔだけ遅延
させた信号との差外信号ｇ　（１１を微分信号として用
いてもよい。即ちｇ　（ｔｌ　＝ｆ（ｔｌ−ｆ（ｉ＋△
ｔ）である。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。この筐ま比較器に人力する
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９画面の左半分が白。

右半分が黒の幅の広い被写体があったとする。センサか
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照度が低下するので
、やはり類似のセンサ出力変化が端部で生じる。一方映
偉゛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。さて第６図（Ｂ）に示す映像信号を微分し
たものが第６図（０）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２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（
０）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。

本発明に用いられているところの、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図の各部波形かられかるように。

両波整流後二値化することにより、映像信号の立上りお
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Ｉ）１およびＤ２への入力が零であれば、抵抗ル
による電圧降下ＶＲ，が比較器８に入力されるため。

その出力はＨレベルになっている。もし整流器ＤＩ。

ｌへの入力が正になるとり、が導通し、比較器８の逆相
入力端子（θ側）の電圧が上昇する。その電圧１直が正
相入力端子（Ｇ３狽１１）の′電圧値を越えると比較器
８の出力が反転してＬ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（ｅ側）の′電圧が低下し。

逆相入力端子（ｅ側）の電圧値以下になるとやはり比較
器８の出力電圧がＬ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器８から負のパ
ルスが発生する。整流器り凄り、の極性又は比較器８の
正相入力端子を反転すれば、比較器８から正のパルスを
発生させることもできる。

（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ｔ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６に合わせて
ゲ−）　９Ａと９Ｂをオンにする。センサ端部の影響を
除（には、ウィンドウ信号の開始時刻は、センサ先端に
於ける映像信号立上り時刻より遅くなくてはならない。

筐たウィンドウ信号の終了時刻は。

センサ後端における映像信号立下り時刻より早くなくて
はならない。したがってウィンドウ信号の持続期間は、
映像信号の持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
。第４・図中の微分回路１３においてコンデンサ容量は
Ｃ２抵抗はＲ，、ｌ（、およびトランジスタＴＲの入力
抵抗の並列抵抗値である。前述の遅延信号と原信号の差
分なとる方式では、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＋−Ｔ２＞△ｔ Ｔ１：センサが先端における映像信号立上り時刻Ｔ２：
ウインドウ信号立上り時刻 △ｔ：微分回路の時定数または遅延時間なお、微分記号
を両波整流することなく、微分後そのま１二値化する方
式では、信号の立上りまたは立下りの何れか一方のみし
か検出できない。しかしこのような場合にもセンサ端部
の効果を除去する区間制限手段は必要である。

第７図に示すのは本発明の他の実施例である。

映像信号は第４図の場合と同様にして微分された後、第
７図の破線枠によって示す両波整流回路Ｉ５によって両
波整流され２次に一組のアナログスイッチ９Ｃと９Ｄに
よって構成された分配器９に入力される。−組のアナロ
グスイッチ９．０と９Ｄはウィンドウ信号発生器１７に
よって制御され、第５図の波形（Ｆ’）で表されるタイ
ミングにはアナログスイッチ９Ｃが導通し、同じ（波形
（Ｅ）で表されるタイミングにはアナログスイッチ９Ｄ
が導通する。このようにしてセンサ６上の異る部分６Ａ
および６Ｂの映像信号が、それぞれ別の比較器８Ａと８
Ｂによって二値化され、出力［１０ＡとＩＯＢを介して
出力される。

上記の実施例においては区間制限回路１８が映像信号端
部における不要微分信号を除去する目的で付加された。

しかしそれ以外の手段で同様の目的を達することができ
る。例えば出力線１０Ａ、　１０　Ｂに接続される相関
器１１（図示せず）の内部にはセンサ６上の異なる部分
６Ａ、６Ｂにそれぞれ対応する二値化映像信号を収納す
るシフトレジスタがあるの゛で、このシフトレジスタに
映像信号をとり込むタイミングを制御することによって
目的を達することもできる。即ちセンサ６から発生する
時系列映像信号の中で、前記所望の部分のみにタイミン
グを合わせて前記シフトレジスタニ駆動パルスを供給し
、前記のセンサ端部における不要微分信号が発生するタ
イミングには前記シフトレジスタに駆動パルスを供給し
ないようにすれば同様の目的が達せられる。

以上説明したごと（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測距装置の構成系
統図、第２図は従来技術の二値化器の−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
は本発明の信号処理装置の一構成系統図、第５図は本発
明における一動作例を示す各部波形図、第６図は本発明
の他の効果を示すために従来技術の欠点を引用して示す
ための波形図、第７図は本発明の他の実施例を示すブロ
ック構成図である。 ６：イメージセンサ、８：比較器、　、１１　：相関器
。 １６：輪郭強調回路、１８：区間制限回路。 代理人　弁理士　薄　１）利　幸 第３図 ′（Ｄ） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）二つの光学像をそれぞれ時系列的映像信号に変換す
   るイメージセンサと、前記映像信号に対する微分器と、
   微分後の二つの映像信号の相関を求める相関器と、前記
   微分後の時系列的映像信号の所定期間の信号が前記相関
   器に入力されるのを禁止する区間制限手段とから成る映
   像信号処理装置。 ２）二つの光学像をそれぞれ時系列的映像信号に変換す
   るイメージセンサと、前記映像信号を微分後両波整流す
   る映像信号輪郭強調回路と、該微分後の二つの映像信号
   を二値化する二値化器と、該二つの二値化信号の相関を
   求める相関器と、５前記微分後の時系列的映像信号の所
   定期間の信号が前記相関器に入力されるのを禁止する区
   間制限手段とから成る映像信号処理装置。