WO2010137224A1 - カメラ装置、露光制御方法およびプログラム - Google Patents
カメラ装置、露光制御方法およびプログラム Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a camera apparatus having a function of expanding a dynamic range using a long exposure signal and a short exposure signal.
- various backlight correction techniques are used in camera devices.
- an image sensor that outputs a long exposure signal (video signal having a long exposure time) and a short exposure signal (video signal having a short exposure time) within one field period.
- a method of expanding the dynamic range by using see, for example, Patent Document 1.
- knee processing for compressing a signal at a knee point (predetermined luminance level) or more is performed in order to expand the dynamic range.
- tone correction is performed on the synthesized signal, and a final video signal is output.
- the long exposure signal and the short exposure signal are combined so that the long exposure signal is used below a predetermined luminance level (combination point) and the short exposure signal is used above the luminance level at the combination point.
- the knee point is a fixed value, but in that case, it is difficult to smoothly synthesize the long exposure signal and the short exposure signal, and there is a problem that the gradation is deteriorated. . Therefore, conventionally, control is performed to lower the knee point of the long-time exposure signal and increase the gain of the short-time exposure signal only when shooting a subject that needs to expand the dynamic range (very bright subject). Technology has been proposed.
- FIG. 6 is an explanatory diagram of knee point control in the conventional knee processing.
- knee processing for compressing a signal longer than the knee point is performed on the long-time exposure signal, but as shown in FIG. 6B.
- the knee point is adjusted so as to lower the knee point. As a result, an image with improved gradation can be obtained to some extent.
- An object of the present invention is to provide a camera device that can expand a dynamic range using a long-time exposure signal and a short-time exposure signal and can obtain an image with a clear contrast in a bright part of a screen. is there.
- One aspect of the present invention is a camera device, which includes a long exposure signal that is a video signal having a long exposure time and a short exposure signal that is a video signal having a short exposure time.
- An imaging unit that outputs within one field period, and a long exposure signal with a luminance level equal to or higher than the knee point, which is a reference luminance level to be subjected to knee processing, is compressed at a predetermined compression rate, and the luminance level with respect to the amount of light incident on the imaging unit
- the knee light processing unit that decreases the slope of the incident light amount-brightness level straight line indicating the change in
- a knee control unit that adjusts the knee point and the compression rate so as to lower the point and restore the inclination.
- Another aspect of the present invention is an exposure control method that includes a long exposure signal that is a video signal having a long exposure time and a short exposure signal that is a video signal having a short exposure time.
- an exposure control method used in a camera apparatus including an imaging unit that outputs within one field period, and a long-time exposure signal having a luminance level equal to or higher than a knee point, which is a reference luminance level to be subjected to knee processing, is subjected to predetermined compression.
- the intensity level of the combined signal that combines the long exposure signal and the short exposure signal is reduced by reducing the slope of the incident light intensity-brightness level line, which indicates the change in the luminance level with respect to the incident light intensity on the imaging unit. Accordingly, the knee point and the compression rate are adjusted so that the knee point is lowered and the inclination is restored as the luminance level of the synthesized signal is higher.
- Another aspect of the present invention is a program, which includes a long exposure signal, which is a video signal having a long exposure time, and a short exposure signal, which is a video signal having a short exposure time, in one field.
- a program for controlling exposure of a camera device having an imaging unit that is output within a period of time wherein a long-time exposure signal having a luminance level equal to or higher than a knee point, which is a reference luminance level to be subjected to knee processing, is transmitted to a computer at a predetermined compression rate
- the knee point and the compression rate are adjusted so that the knee point is lowered and the inclination is restored as the luminance level of the synthesized signal is higher.
- FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a camera apparatus according to an embodiment of the present invention.
- 2 is a functional block diagram of the video processing unit and microcomputer of the camera device.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image (monitoring image) captured by the camera device.
- 4A is an explanatory diagram of knee points.
- FIG. 4B is an explanatory diagram of knee control (adjustment of knee points and compression ratios) in the present invention.
- 5A is an explanatory diagram of knee points.
- FIG. 5B is an explanatory diagram of knee control (adjustment of knee points and compression ratio) and gain control in the present invention.
- 6A is an explanatory diagram of knee points.
- FIG. 6B is an explanatory diagram of conventional knee control (adjustment of knee points).
- the camera device of the present invention includes an imaging unit that outputs a long exposure signal that is a video signal having a long exposure time and a short exposure signal that is a video signal having a short exposure time within one field period;
- the knee processing unit that reduces the slope and the brightness level of the composite signal that combines the long-time exposure signal and the short-time exposure signal, the higher the composite signal brightness level, the lower the knee point and the return of the slope.
- a knee control unit that adjusts the knee point and the compression rate.
- knee control for adjusting the knee point and the compression rate is performed in the knee processing for the long exposure signal in accordance with the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal (specifically, The knee point and the compression rate are adjusted so that the higher the luminance level of the synthesized signal is, the lower the knee point and the original inclination are reduced).
- the slopes of the incident light amount-luminance level straight lines of the long exposure signal and the short exposure signal in the vicinity of the combination point of the long exposure signal and the short exposure signal are close to each other. Therefore, an image with clear contrast (an image with a smooth gradation change, a linear image) can be obtained in a bright portion (near the synthesis point) in the screen.
- the camera device of the present invention includes a low luminance area detection unit that detects a low luminance area having a predetermined threshold luminance level or less in an image obtained by combining a long exposure signal and a short exposure signal, and a low luminance area. And a gain control unit for increasing the gain of the long-time exposure signal.
- the camera device of the present invention includes a motion area detection unit that detects a motion area including a moving subject in an image obtained by combining a long exposure signal and a short exposure signal, and a long exposure signal in the motion area. And a second gain control unit that increases the gain.
- An exposure control method of the present invention includes an imaging unit that outputs a long exposure signal that is a video signal having a long exposure time and a short exposure signal that is a video signal having a short exposure time within one field period.
- An exposure control method used in a camera device provided with a long-time exposure signal having a luminance level equal to or higher than a knee point, which is a reference luminance level to be subjected to knee processing, compressed at a predetermined compression rate, and an incident light amount to an imaging unit
- a long exposure signal and a short time are used.
- an image with an expanded dynamic range can be obtained.
- knee control is performed to adjust the knee point and the compression rate in accordance with the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal (specifically, synthesis is performed).
- the knee point and compression ratio are adjusted so that the higher the signal brightness level, the lower the knee point and the original slope).
- the slopes of the incident light amount-luminance level straight lines of the long exposure signal and the short exposure signal in the vicinity of the combination point of the long exposure signal and the short exposure signal are close to each other. Therefore, an image with clear contrast (an image with a smooth gradation change, a linear image) can be obtained in a bright portion (near the synthesis point) in the screen.
- the program of the present invention includes an imaging unit that outputs a long exposure signal that is a video signal having a long exposure time and a short exposure signal that is a video signal having a short exposure time within one field period.
- a program for exposure control of a camera device which compresses a long-time exposure signal having a luminance level equal to or higher than a knee point, which is a reference luminance level to be knee-processed, into a computer at a predetermined compression rate and enters the imaging unit
- the brightness level of the composite signal is high according to the process of reducing the slope of the incident light quantity-brightness level line indicating the change in the brightness level with respect to the light quantity, and the brightness level of the composite signal obtained by combining the long exposure signal and the short exposure signal.
- a process of adjusting the knee point and the compression rate so as to lower the knee point and restore the inclination to the original value is executed.
- knee control is performed to adjust the knee point and the compression rate in accordance with the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal (specifically, synthesis is performed). The knee point and compression ratio are adjusted so that the higher the signal brightness level, the lower the knee point and the original slope).
- the slopes of the incident light amount-luminance level straight lines of the long exposure signal and the short exposure signal in the vicinity of the combination point of the long exposure signal and the short exposure signal are close to each other. Therefore, an image with clear contrast (an image with a smooth gradation change, a linear image) can be obtained in a bright portion (near the synthesis point) in the screen.
- the present invention reduces the knee point as the luminance level of the composite signal is higher, and adjusts the knee point and the compression rate so that the incident light amount-luminance level straight line is restored, thereby making the contrast clear in the bright part of the screen. An image can be obtained.
- a camera device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
- This camera device has an exposure control function. This function is realized by a program stored in a memory or the like of the camera device.
- FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the camera apparatus of the present embodiment.
- the camera apparatus 1 includes a lens unit 2 including an optical lens and a diaphragm, and an imaging unit 3 including an imaging element such as a CCD.
- the image pickup device of the image pickup unit 3 is a double speed drive that outputs a long exposure signal (video signal with a long exposure time) and a short exposure signal (video signal with a short exposure time) within one field period. It has a function.
- the camera apparatus 1 also includes a long exposure signal output from the imaging unit 3 and an analog signal processing unit 4 that performs predetermined preprocessing on the short exposure signal, and a long exposure signal output from the analog signal processing unit 4. And a video processing unit 5 that performs predetermined video processing on the short-time exposure signal, and a video signal generation that outputs the final video signal by synthesizing the long-time exposure signal and the short-time exposure signal output from the video processing unit 5 Part 6 is provided.
- the video signal generation unit 6 performs a gradation correction process on the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal.
- the analog signal processing unit 4 includes a CDS unit 7 that performs correlated double sampling processing (CDS processing) on the long-time exposure signal and the short-time exposure signal output from the imaging unit 3, and the long-time exposure signal that has been subjected to CDS processing and the short-time exposure signal.
- An AGC unit 8 that performs auto gain control (AGC) on the time exposure signal, and an A / D unit that performs analog / digital conversion processing (A / D conversion processing) on the long time exposure signal and the short time exposure signal that have been subjected to auto gain control. 9 is provided.
- the camera device 1 includes a microcomputer 10 for controlling the operation of each unit, and the analog signal processing unit 4 and the video processing unit 5 are controlled by the microcomputer 10.
- the camera device 1 includes an aperture adjustment unit 11 that adjusts the aperture of the lens unit 2.
- the aperture adjustment unit 11 is controlled by the microcomputer 10 so as to adjust the aperture amount according to the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal. Therefore, during normal shooting (when a bright subject is not shot), an image with appropriate brightness (luminance level) can be obtained by adjusting the aperture amount with the aperture adjustment unit 11.
- FIG. 2 is a functional block diagram of the video processing unit 5 and the microcomputer 10. As shown in FIG. 2, the video processing unit 5 includes a knee processing unit 12 that performs knee processing on a long-time exposure signal, and a signal synthesis unit 13 that combines the long-time exposure signal subjected to knee processing and the short-time exposure signal. I have.
- the knee processing unit 12 compresses a long-time exposure signal having a luminance level equal to or higher than the knee point (reference luminance level to which knee processing is performed) at a predetermined compression rate, and enters an incident light amount-luminance level straight line (incident light amount on the imaging unit 3). Knee processing is performed to reduce the inclination of a straight line indicating a change in the luminance level with respect to.
- the knee point and the compression rate used for the knee processing are adjusted by the knee control unit 14 of the microcomputer 10. Specifically, the higher the luminance level of the long exposure signal combined with the short exposure signal combined by the signal combining unit 13 is, the lower the knee point and the return of the slope of the incident light amount-luminance level straight line (larger). Knee control is performed. The contents of knee control (adjustment of knee point and compression rate) will be described later with reference to the drawings.
- the video processing unit 5 includes a low luminance area detecting unit 15 having a function of detecting a low luminance area when a dark portion (a low luminance area having a predetermined threshold luminance level or less) is included in the screen.
- a dark portion a low luminance area having a predetermined threshold luminance level or less
- the screen includes a motion area detection unit 16 having a function of detecting the motion area.
- the video processing unit 5 includes a gain control unit 17 that increases the gain of the long-time exposure signal in the low luminance area and the motion area. The contents of this gain control will be described later with reference to the drawings.
- an aperture with an appropriate brightness (luminance level) is obtained by adjusting the aperture amount with the aperture adjustment unit 11. be able to.
- the exposure control using the long exposure signal and the short exposure signal of the present invention is performed.
- the knee processing unit 12 performs knee processing on the bright part, the dynamic range is expanded. That is, the exposure control using the long-time exposure signal and the short-time exposure signal described below is performed when the screen includes a very bright portion (a portion having a brightness that cannot be handled by mere knee processing). .
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image (monitoring image) captured by the camera device 1.
- a sunny portion (bright portion) is included on the left side of the screen. Therefore, in this case, exposure control using the long exposure signal and the short exposure signal is performed.
- the knee point and the compression rate are adjusted according to the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal, and the knee processing is performed on the long exposure signal.
- FIG. 4 is an explanatory diagram of knee control (adjustment of knee point and compression rate).
- knee control adjustment of knee point and compression rate.
- FIG. 4A when a bright subject is photographed, knee processing for compressing a signal longer than the knee point is performed on the long-time exposure signal.
- a shaded portion (indicated by hatching in the figure) is included in the lower right of the screen. Therefore, the low luminance area detection unit 15 detects this shaded portion as a low luminance area, and the gain control unit 17 performs gain control for increasing the gain of the long-time exposure signal in the shaded portion.
- the low luminance area detection unit 15 detects this shaded portion as a low luminance area
- the gain control unit 17 performs gain control for increasing the gain of the long-time exposure signal in the shaded portion.
- four pedestrians are included in the screen. Therefore, the motion area detection unit 16 detects this pedestrian part as a motion area, and the gain control unit 17 performs gain control for increasing the gain of the long-time exposure signal in this pedestrian part.
- FIG. 5 is an explanatory diagram of knee control (adjustment of knee point and compression ratio) and gain control (for example, gain control in a low luminance area).
- knee control adjustment of knee point and compression ratio
- gain control for example, gain control in a low luminance area.
- FIG. 5 (a) when a bright subject is photographed, knee processing is performed to compress a signal above the knee point with respect to the long-time exposure signal.
- FIG. As shown in Fig. 4, knee control is performed so that the higher the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal, the lower the knee point and the original light intensity-luminance level straight line.
- gain control for increasing the gain of the long-time exposure signal in the low-luminance area.
- the knee point is lowered and the incident light amount-luminance level straight line is restored as the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal is increased.
- the long exposure signal and the short exposure signal can be combined to obtain an image with an expanded dynamic range.
- knee control for adjusting the knee point and the compression rate is performed in the knee processing for the long exposure signal in accordance with the luminance level of the combined signal of the long exposure signal and the short exposure signal (specifically, The knee point and the compression rate are adjusted so that the higher the luminance level of the synthesized signal is, the lower the knee point and the original inclination are reduced).
- the slopes of the incident light amount-luminance level straight lines of the long exposure signal and the short exposure signal in the vicinity of the combination point of the long exposure signal and the short exposure signal are close to each other. Therefore, an image with clear contrast (an image with a smooth gradation change, a linear image) can be obtained in a bright portion (near the synthesis point) in the screen.
- gain control is performed to increase the gain of the long-time exposure signal in the low luminance area. If knee control that adjusts the knee point and compression rate is applied to the long-time exposure signal, the image in the low-brightness area (dark area in the screen) may be crushed, but as described above, the low-brightness area
- gain control that increases the gain of the long-time exposure signal in, an image that clearly shows even a dark portion in the screen can be obtained. Therefore, the visibility with respect to the dark part especially required with a surveillance camera etc. improves.
- gain control is performed to increase the gain of the long-time exposure signal in the moving area.
- the camera device has an effect of being able to obtain an image with a clear contrast in a bright part of the screen, and is useful as a surveillance camera.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
カメラ装置（１）は、長時間露光信号と短時間露光信号を１フィールド期間内に出力する撮像部（３）と、ニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮する（すなわち、入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくする）ニー処理部（１２）と、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じてニーポイントおよび圧縮率を調整するニー制御部（１４）を備えている。このニー制御では、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに入射光量－輝度レベル直線の傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率が調整される。これにより、画面内の明るい部分でコントラストのはっきりした画像を得ることができる。
Description
本発明は、長時間露光信号と短時間露光信号を用いてダイナミックレンジを拡大する機能を備えたカメラ装置に関するものである。
従来、カメラ装置において、様々な逆光補正技術が用いられている。その逆光補正技術の一つとして、例えば、長時間露光信号（露光時間が長時間の映像信号）と短時間露光信号（露光時間が短時間の映像信号）を１フィールド期間内に出力する撮像素子を用いてダイナミックレンジを拡大する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。一般的に、従来の方法では、ダイナミックレンジを拡げるために、ニーポイント（所定の輝度レベル）以上の信号を圧縮するニー処理が行なわれる。そして、ニー処理を施した長時間露光信号と短時間露光信号を合成した後、その合成信号に階調補正を施して、最終的な映像信号が出力される。なお、長時間露光信号と短時間露光信号の合成は、所定の輝度レベル（合成点）以下では長時間露光信号を用い、合成点の輝度レベル以上では短時間露光信号を用いるように行なわれる。
一般的なニー処理では、ニーポイントが固定値であるが、その場合には、長時間露光信号と短時間露光信号をなめらかに合成することが難しく、階調感が悪化するという問題があった。そこで、従来、ダイナミックレンジを拡大する必要がある被写体（非常に明るい被写体）を撮影するときに限って、長時間露光信号のニーポイントを下げるとともに短時間露光信号のゲインを上げるように制御をする技術が提案されている。
図６は、従来のニー処理におけるニーポイントの制御の説明図である。図６（ａ）に示すように、明るい被写体を撮影した場合には、長時間露光信号に対してニーポイント以上の信号を圧縮するニー処理が施されるが、図６（ｂ）に示すように、さらに明るい被写体を撮影する場合には、そのニーポイントを下げるように、ニーポイントの調整が行なわれる。これにより、ある程度、階調感が改善された画像が得られるようになる。
しかしながら、従来の方法のように長時間露光信号のニーポイントを単に下げただけでは、階調感の改善が十分でない。つまり、長時間露光信号と短時間露光信号の合成点における傾き（入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾き）が異なるため、コントラストのはっきりしない画像になってしまう。しかも、従来の方法では、長時間露光信号と短時間露光信号の合成点という比較的輝度の高い部分（画面内の明るい部分）で、長時間露光信号と短時間露光信号の傾きが異なるため、（画面内の暗い部分では気にならない程度の階調変化のずれであっても）階調変化がなめらかでない印象を与えてしまう。
本発明は、上記背景の下でなされたものである。本発明の目的は、長時間露光信号と短時間露光信号を用いてダイナミックレンジを拡大することができ、画面内の明るい部分でコントラストのはっきりした画像を得ることのできるカメラ装置を提供することにある。
本発明の一の態様は、カメラ装置であり、このカメラ装置は、露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部と、ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、撮像部への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくするニー処理部と、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率を調整するニー制御部と、を備えている。
本発明の別の態様は、露光制御方法であり、この露光制御方法は、露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部を備えたカメラ装置で用いられる露光制御方法であって、ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、撮像部への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくすることと、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率を調整することと、を含んでいる。
本発明の別の態様は、プログラムであり、このプログラムは、露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部を備えたカメラ装置の露光制御用のプログラムであって、コンピュータに、ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、撮像部への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくする処理と、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率を調整する処理と、を実行させる。
以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の態様の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。
以下に本発明の詳細な説明を述べる。ただし、以下の詳細な説明と添付の図面は発明を限定するものではない。
本発明のカメラ装置は、露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部と、ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、撮像部への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくするニー処理部と、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率を調整するニー制御部と、を備えた構成を有している。
この構成により、明るい被写体を撮影した場合（例えば、画面内の明るい部分の輝度レベルが非常に高い場合または明るい部分の面積が大きい場合）に、長時間露光信号と短時間露光信号を合成することによって、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることができる。しかも、この場合、長時間露光信号に対するニー処理において、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルに応じて、ニーポイントと圧縮率を調整するニー制御が行われる（具体的には、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントと圧縮率が調整される）。これにより、長時間露光信号と短時間露光信号との合成点の付近における長時間露光信号と短時間露光信号の入射光量－輝度レベル直線の傾きが互いに近くなる。したがって、画面内の明るい部分（合成点の付近）で、コントラストのはっきりした画像（階調変化がなめらかな画像、リニアな画像）を得ることができる。
また、本発明のカメラ装置は、長時間露光信号と短時間露光信号を合成して得られる画像において、所定の閾輝度レベル以下の低輝度エリアを検出する低輝度エリア検出部と、低輝度エリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御部と、を備えた構成を有してよい。
この構成により、画面内に暗い部分（低輝度エリア）が検出されると、その低輝度エリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御が行なわれる。ニーポイントと圧縮率を調整するニー制御を長時間露光信号に対して施すと、低輝度エリア（画面内の暗い部分）の画像がつぶれ気味になるおそれがあるが、上述のように低輝度エリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御を行なうことにより、画面内の暗い部分まではっきり見える画像を得ることができる。したがって、特に監視カメラ等で必要とされる暗い部分に対する視認性が向上する。
本発明のカメラ装置は、長時間露光信号と短時間露光信号を合成して得られる画像において、動きのある被写体を含む動きエリアを検出する動きエリア検出部と、動きエリアにおける長時間露光信号のゲインを上げる第２のゲイン制御部と、を備えた構成を有してよい。
この構成により、画面内に動きのある被写体が検出されると、その動きエリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御が行なわれる。これにより、画面内の動きのある被写体の部分がはっきり見える画像を得ることができる。したがって、特に監視カメラ等で必要とされる動きのある被写体に対する視認性が向上する。
本発明の露光制御方法は、露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部を備えたカメラ装置で用いられる露光制御方法であって、ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、撮像部への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくすることと、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率を調整することと、を含んでいる。
この方法によっても、上記のように、明るい被写体を撮影した場合（例えば、画面内の明るい部分の輝度レベルが非常に高い場合または明るい部分の面積が大きい場合）に、長時間露光信号と短時間露光信号を合成することによって、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることができる。また、長時間露光信号に対するニー処理において、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルに応じて、ニーポイントと圧縮率を調整するニー制御が行われる（具体的には、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントと圧縮率が調整される）。これにより、長時間露光信号と短時間露光信号との合成点の付近における長時間露光信号と短時間露光信号の入射光量－輝度レベル直線の傾きが互いに近くなる。したがって、画面内の明るい部分（合成点の付近）で、コントラストのはっきりした画像（階調変化がなめらかな画像、リニアな画像）を得ることができる。
本発明のプログラムは、露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部を備えたカメラ装置の露光制御用のプログラムであって、コンピュータに、ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、撮像部への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくする処理と、長時間露光信号と短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントおよび圧縮率を調整する処理と、を実行させる。
このプログラムによっても、上記のように、明るい被写体を撮影した場合（例えば、画面内の明るい部分の輝度レベルが非常に高い場合または明るい部分の面積が大きい場合）に、長時間露光信号と短時間露光信号を合成することによって、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることができる。また、長時間露光信号に対するニー処理において、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルに応じて、ニーポイントと圧縮率を調整するニー制御が行われる（具体的には、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントと圧縮率が調整される）。これにより、長時間露光信号と短時間露光信号との合成点の付近における長時間露光信号と短時間露光信号の入射光量－輝度レベル直線の傾きが互いに近くなる。したがって、画面内の明るい部分（合成点の付近）で、コントラストのはっきりした画像（階調変化がなめらかな画像、リニアな画像）を得ることができる。
本発明は、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに入射光量－輝度レベル直線を元に戻すようにニーポイントおよび圧縮率を調整することにより、画面内の明るい部分でコントラストのはっきりした画像を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態のカメラ装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、監視カメラ等に用いられるカメラ装置の場合を例示する。このカメラ装置は、露光制御機能を備えている。この機能は、カメラ装置のメモリ等に格納されたプログラムによって実現される。
本発明の実施の形態のカメラ装置の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のカメラ装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、カメラ装置１は、光学レンズと絞りを備えるレンズ部２と、ＣＣＤなどの撮像素子を備える撮像部３を備えている。この撮像部３の撮像素子は、長時間露光信号（露光時間が長時間の映像信号）と短時間露光信号（露光時間が短時間の映像信号）を１フィールド期間内に出力する２倍速駆動の機能を有している。
また、カメラ装置１は、撮像部３から出力される長時間露光信号と短時間露光信号に所定の前処理を施すアナログ信号処理部４と、アナログ信号処理部４から出力される長時間露光信号と短時間露光信号に所定の映像処理を施す映像処理部５と、映像処理部５から出力される長時間露光信号と短時間露光信号を合成して最終的な映像信号を出力する映像信号生成部６を備えている。なお、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号に階調補正を施す処理は、この映像信号生成部６で行なわれる。
アナログ信号処理部４は、撮像部３から出力される長時間露光信号と短時間露光信号に相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ処理）を施すＣＤＳ部７と、ＣＤＳ処理された長時間露光信号と短時間露光信号にオートゲイン制御（ＡＧＣ）を施すＡＧＣ部８と、オートゲイン制御された長時間露光信号と短時間露光信号にアナログ／ディジタル変換処理（Ａ／Ｄ変換処理）を施すＡ／Ｄ部９を備えている。このカメラ装置１は、各部の動作制御を行なうためのマイコン１０を備えており、アナログ信号処理部４や映像処理部５は、マイコン１０によって動作が制御されている。
さらに、このカメラ装置１は、レンズ部２の絞りを調整する絞り調整部１１を備えている。この絞り調整部１１は、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルに応じて絞り量を調整するように、マイコン１０によって制御されている。したがって、通常の撮影時には（明るい被写体を撮影しない場合には）、絞り調整部１１で絞り量を調整することにより、適切な明るさ（輝度レベル）の画像を得ることができる。
つぎに、図２を参照して、映像処理部５の機能について説明する。映像処理部５は、例えばＤＳＰで構成されており、本発明の露光制御に関する種々の機能を備えている。図２は、映像処理部５とマイコン１０の機能ブロック図である。図２に示すように、映像処理部５は、長時間露光信号にニー処理を施すニー処理部１２と、ニー処理を施した長時間露光信号と短時間露光信号を合成する信号合成部１３を備えている。
ニー処理部１２では、ニーポイント（ニー処理を施す基準輝度レベル）以上の輝度レベルの長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、入射光量－輝度レベル直線（撮像部３への入射光量に対する輝度レベルの変化を示す直線）の傾きを小さくするニー処理が行なわれる。そして、ニー処理に用いるニーポイントと圧縮率は、マイコン１０のニー制御部１４によって調整されている。具体的には、信号合成部１３で合成した長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルが高いほど、ニーポイントを下げるとともに入射光量－輝度レベル直線の傾きを元に戻す（大きくする）ように、ニー制御が行なわれる。なお、このニー制御（ニーポイントと圧縮率の調整）の内容については、図面を用いて後述する。
また、映像処理部５は、画面内に暗い部分（所定の閾輝度レベル以下の低輝度エリア）が含まれている場合に、その低輝度エリアを検出する機能を有する低輝度エリア検出部１５と、画面内に動きのある部分（動きエリア）が含まれている場合に、その動きエリアを検出する機能を有する動きエリア検出部１６を備えている。そして、映像処理部５は、この低輝度エリアや動きエリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御部１７を備えている。なお、このゲイン制御の内容については、図面を用いて後述する。
以上のように構成されたカメラ装置１について、図面を参照してその動作を説明する。ここでは、本発明の特徴的な動作（長時間露光信号と短時間露光信号を用いた露光制御）を中心に説明する。
なお、ここでは説明を省略するが、通常の撮影時には（明るい被写体を撮影しない場合には）、絞り調整部１１で絞り量を調整することにより、適切な明るさ（輝度レベル）の画像を得ることができる。また、画面内に少々明るい部分（絞り調整だけでは対応できないような明るさの部分）が含まれている場合には、本発明の長時間露光信号と短時間露光信号を用いた露光制御は行なわないが、ニー処理部１２によってその明るい部分にニー処理を施して、ダイナミックレンジを拡大する。つまり、以下説明する長時間露光信号と短時間露光信号を用いた露光制御は、画面内に非常に明るい部分（単なるニー処理だけでは対応できないような明るさの部分）が含まれる場合に行なわれる。
図３は、カメラ装置１で撮影した画像（監視画像）の一例を示す図である。図３の例では、画面左側に日向の部分（明るい部分）が含まれている。したがって、この場合には、長時間露光信号と短時間露光信号を用いた露光制御が行なわれる。具体的には、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルに応じてニーポイントと圧縮率の調整が行われ、長時間露光信号に対してニー処理が行なわれる。
図４は、ニー制御（ニーポイントと圧縮率の調整）の説明図である。図４（ａ）に示すように、明るい被写体を撮影した場合には、長時間露光信号に対してニーポイント以上の信号を圧縮するニー処理が施されるが、この場合、図４（ｂ）に示すように、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルが高いほど、ニーポイントを下げるとともに入射光量－輝度レベル直線の傾きを元に戻す（大きくする）ように、ニー制御が行なわれる。
また、図３の例では、画面右下に日陰の部分（図では斜線で示した）が含まれている。したがって、低輝度エリア検出部１５は、この日陰の部分を低輝度エリアとして検出し、ゲイン制御部１７は、日陰の部分における長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御を行なう。また、図３の例では、画面中に四人の歩行者が含まれている。したがって、動きエリア検出部１６は、この歩行者の部分を動きエリアとして検出し、ゲイン制御部１７は、この歩行者の部分における長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御を行なう。
図５は、ニー制御（ニーポイントと圧縮率の調整）とゲイン制御（例えば、低輝度エリアのゲイン制御）の説明図である。図５（ａ）に示すように、明るい被写体を撮影した場合には、長時間露光信号に対してニーポイント以上の信号を圧縮するニー処理が施されるが、この場合、図５（ｂ）に示すように、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルが高いほど、ニーポイントを下げるとともに入射光量－輝度レベル直線の傾きを元に戻す（大きくする）ように、ニー制御が行なわれるとともに、低輝度エリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御が行なわれる。
このような本発明の実施の形態のカメラ装置１によれば、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに入射光量－輝度レベル直線を元に戻すようにニーポイントおよび圧縮率を調整するニー制御部１４を設けることにより、画面内の明るい部分でコントラストのはっきりした画像を得ることができる。
すなわち、本実施の形態では、明るい被写体を撮影した場合（例えば、画面内の明るい部分の輝度レベルが非常に高い場合または明るい部分の面積が大きい場合）に、長時間露光信号と短時間露光信号を合成することによって、ダイナミックレンジが拡大された画像を得ることができる。しかも、この場合、長時間露光信号に対するニー処理において、長時間露光信号と短時間露光信号の合成信号の輝度レベルに応じて、ニーポイントと圧縮率を調整するニー制御が行われる（具体的には、合成信号の輝度レベルが高いほどニーポイントを下げるとともに傾きを元に戻すように、ニーポイントと圧縮率が調整される）。これにより、長時間露光信号と短時間露光信号との合成点の付近における長時間露光信号と短時間露光信号の入射光量－輝度レベル直線の傾きが互いに近くなる。したがって、画面内の明るい部分（合成点の付近）で、コントラストのはっきりした画像（階調変化がなめらかな画像、リニアな画像）を得ることができる。
また、本実施の形態では、画面内に暗い部分（低輝度エリア）が検出されると、その低輝度エリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御が行なわれる。ニーポイントと圧縮率を調整するニー制御を長時間露光信号に対して施すと、低輝度エリア（画面内の暗い部分）の画像がつぶれ気味になるおそれがあるが、上述のように低輝度エリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御を行なうことにより、画面内の暗い部分まではっきり見える画像を得ることができる。したがって、特に監視カメラ等で必要とされる暗い部分に対する視認性が向上する。
また、本実施の形態では、画面内に動きのある被写体が検出されると、その動きエリアにおける長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御が行なわれる。これにより、画面内の動きのある被写体の部分がはっきり見える画像を得ることができる。したがって、特に監視カメラ等で必要とされる動きのある被写体に対する視認性が向上する。
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
以上に現時点で考えられる本発明の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能なことが理解され、そして、本発明の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
以上のように、本発明にかかるカメラ装置は、画面内の明るい部分でコントラストのはっきりした画像を得ることができるという効果を有し、監視カメラ等として用いられ、有用である。
１ カメラ装置
３ 撮像部
４ アナログ信号処理部
５ 映像処理部
６ 映像信号生成部
１０ マイコン
１２ ニー処理部
１３ 信号合成部
１４ ニー制御部
１５ 低輝度エリア検出部
１６ 動きエリア検出部
１７ ゲイン制御部
３ 撮像部
４ アナログ信号処理部
５ 映像処理部
６ 映像信号生成部
１０ マイコン
１２ ニー処理部
１３ 信号合成部
１４ ニー制御部
１５ 低輝度エリア検出部
１６ 動きエリア検出部
１７ ゲイン制御部
Claims (5)
- 露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部と、
ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの前記長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、前記撮像部への入射光量に対する前記輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくするニー処理部と、
前記長時間露光信号と前記短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、前記合成信号の輝度レベルが高いほど前記ニーポイントを下げるとともに前記傾きを元に戻すように、前記ニーポイントおよび前記圧縮率を調整するニー制御部と、
を備えたことを特徴とするカメラ装置。 - 前記長時間露光信号と前記短時間露光信号を合成して得られる画像において、所定の閾輝度レベル以下の低輝度エリアを検出する低輝度エリア検出部と、
前記低輝度エリアにおける前記長時間露光信号のゲインを上げるゲイン制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。 - 前記長時間露光信号と前記短時間露光信号を合成して得られる画像において、動きのある被写体を含む動きエリアを検出する動きエリア検出部と、
前記動きエリアにおける前記長時間露光信号のゲインを上げる第２のゲイン制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。 - 露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部を備えたカメラ装置で用いられる露光制御方法であって、
ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの前記長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、前記撮像部への入射光量に対する前記輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくすることと、
前記長時間露光信号と前記短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、前記合成信号の輝度レベルが高いほど前記ニーポイントを下げるとともに前記傾きを元に戻すように、前記ニーポイントおよび前記圧縮率を調整することと、
を含むことを特徴とする露光制御方法。 - 露光時間が長時間の映像信号である長時間露光信号と、露光時間が短時間の映像信号である短時間露光信号を、１フィールド期間内に出力する撮像部を備えたカメラ装置の露光制御用のプログラムであって、
コンピュータに、
ニー処理を施す基準輝度レベルであるニーポイント以上の輝度レベルの前記長時間露光信号を所定の圧縮率で圧縮して、前記撮像部への入射光量に対する前記輝度レベルの変化を示す入射光量－輝度レベル直線の傾きを小さくする処理と、
前記長時間露光信号と前記短時間露光信号を合成した合成信号の輝度レベルに応じて、前記合成信号の輝度レベルが高いほど前記ニーポイントを下げるとともに前記傾きを元に戻すように、前記ニーポイントおよび前記圧縮率を調整する処理と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2010780186 Country of ref document: EP |
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
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