ES2268697T3 - Aparato para la deteccion de imagenes que utiliza diferentes metodos de desplazamiento de los pixels. - Google Patents
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Abstract
UN APARATO DE PERCEPCION DE IMAGEN TIENE UNA PLURALIDAD DE MODOS DE PERCEPCION DE IMAGEN CADA UNA DE LAS CUALES REALIZA OPERACIONES DE PERCEPCION DE IMAGENES QUE USA METODO DE DESPLAZAMIENTO DE PUNTO DIFERENTE. UNO DE ESTOS METODOS DE PERCEPCION DE IMAGEN SE SELECCIONA A TRAVES DE UNA UNIDAD DE SELECCION (16) DE ACUERDO CON UN OBJETIVO PARA SER PERCIBIDOS, Y UNA PLURALIDAD DE IMAGENES DEL OBJETO SON PERCIBIDAS EN COLOCACIONES DE POSICION DE PERCEPCION DE IMAGEN EN LA BASE DEL MODO DE PERCEPCION DE IMAGEN SELECCIONADA. UNA UNIDAD QUE COMBINA (11) COMBINA LA PLURALIDAD DE IMAGENES PERCIBIDAS PARA OBTENER UNA IMAGEN INMOVIL UNICA DE ALTA RESOLUCION.
Description
Aparato para la detección de imágenes que
utiliza diferentes métodos de desplazamiento de los píxels.
La presente invención se refiere a un aparato
para la detección de imágenes de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1, que utiliza un dispositivo de detección de
imágenes de estado solido, tal como un CCD, y más particularmente se
refiere a un aparato y método para detección de imágenes que
consiguen detección de imágenes de alta resolución utilizando una
"técnica de desplazamiento de píxel" y un método para tratar
con los datos obtenidos de la serie de imágenes detectadas,
utilizando la técnica de desplazamiento de píxel.
De manera convencional, se conocen los
siguientes métodos para incrementar la resolución en la detección de
imágenes, adoptada por los aparatos de detección de imágenes que
utilizan dispositivos de detección de imágenes de estado sólido.
(a). Incremento de la densidad de píxels en el
dispositivo detector de imágenes.
(b). Utilización de una serie de dispositivos de
detección de imágenes.
(c). Utilización de la técnica de desplazamiento
de píxels.
Con respecto al método (a), este método depende
notablemente de la técnica de realización del semiconductor, por lo
que no mejora con rapidez. Además, si bien la técnica de fabricación
de los semiconductores mejora, el precio del dispositivo detector de
imágenes aumenta. Con respecto al método de detección (b), se puede
realizar de manera relativamente fácil, utilizando un prisma óptico
o similar. No obstante, son necesarios tres dispositivos de
detección de imágenes así como un elemento óptico de grandes
dimensiones, tal como un prisma óptico, para separar la luz entrante
entre los tres componentes de color que se desplazan por
trayectorias distintas entre sí. Como resultado, el coste de
fabricación de un aparato de detección de imágenes aumenta.
A causa de los problemas de utilización de los
métodos (a) y (b), el método (c), es decir, la técnica de
desplazamiento de píxel ha sido utilizada para la realización de
detección de imágenes con alta resolución. La técnica de
desplazamiento de píxel consiste en que una serie de imágenes de un
objeto son detectadas como posiciones de formación de imágenes de
desplazamiento en el dispositivo de detección de imágenes, y se
combinan para producir una única imagen fija de alta resolución. La
técnica se da a conocer, por ejemplo, en el documento
JP-B-17134.
En cuanto a la técnica de desplazamiento de
píxel utilizando un único dispositivo de detector de imágenes, se
conoce la que se da a conocer en el documento
JP-B-863. Este documento da a
conocer una técnica para obtener una serie de imágenes detectadas al
desplazar un sistema óptico, dispositivo sensor de imágenes o un
objeto en una magnitud predeterminada, combinando a continuación la
serie de imágenes obtenidas para producir una imagen única de alta
resolución.
No obstante, en las técnicas convencionales
antes mencionadas de desplazamiento de píxels, solamente se sugiere
una técnica básica. En especial, cuando el desplazamiento de los
píxel es llevado a cabo utilizando un único dispositivo de
detección de imágenes, dado que está acoplado un filtro de color, no
se ha descrito ninguna forma concreta de desplazamiento de los
píxels. Además, no hay descripción de manipulación de datos, de
manera tal como la forma en la que se llevan a cabo los procesos de
color en datos de imágenes obtenidos y si la detección de una imagen
fija de alta resolución es llevada a cabo detectando una imagen
móvil o no, los cuales han sido en la práctica problemas en el
desarrollo de un aparato de detección de imágenes.
Además, es posible obtener imágenes de diferente
resolución dependiendo de la forma en que los píxels son
desplazados. No obstante, no se ha sugerido cambiar las formas de
desplazamientos de los píxels de acuerdo con las características de
los objetos.
Además, el aparato de detección de imágenes
utilizando un dispositivo de detección de imágenes de estado sólido
enfoca el objeto, mide la exposición de luz y ajusta el equilibrado
de blancos para cada imagen detectada. No obstante, el enfoque del
objeto, medición de la exposición de luz y corrección de equilibrio
de blancos no se han considerado exclusivamente para la técnica de
desplazamiento de píxels en la que una serie de imágenes son
detectadas por desplazamiento de las posiciones relativas entre el
dispositivo de detección de imágenes y el objeto en dirección
horizontal, dirección vertical y oblicua, y combinándolas en una
sola imagen de elevada calidad.
En el caso de detectar una serie de imágenes
necesarias para producir una imagen de elevada resolución combinada,
utilizando la técnica de desplazamiento de píxels, se detectan en la
mayor parte de los casos, objetos fijos u objetos estacionarios, y
las condiciones para la detección de las imágenes raramente cambian.
Por la canto, si el enfoque del objeto, medición de exposición a la
luz y corrección del equilibrado de blancos se llevan a cabo cada
vez con detección de una imagen del objeto a utilizar para la
generación de una imagen única de alta resolución, los errores de
medición y de operación de cada dispositivo de detección pueden
tener como resultado condiciones cambiantes para la detección de las
imágenes, haciendo difícil, de este modo, el combinar la serie de
imágenes obtenidas en una imagen única de alta resolución.
Además, el llevar a cabo el enfoque del objeto,
medición de la exposición de luz y corrección del equilibrado de
blancos para cada operación de detección de imágenes, es necesario
hacer funcionar circuitos de activación. Por lo tanto, se
desperdician tiempo y energía de las baterías.
Un aparato genérico de detección de imágenes que
obtiene una imagen de alta resolución por utilización de una técnica
de desplazamiento de píxel, es conocido por el documento US
5.402.171. Esta referencia muestra medios de detección de imágenes
destinados a detectar una imagen de un objeto para obtener datos de
imagen. Medios de desplazamiento efectúan el desplazamiento de la
posición de formación de la imagen de la imagen del objeto, en los
medios de detección de la imagen.
Es un objetivo de la presente invención
desarrollar, de manera adicional, un aparato de detección de
imágenes de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, de
manera que la combinación de una serie de imágenes se pueda hacer de
manera más efectiva.
De acuerdo con la invención, este objetivo se
consigue por medio de una aparato de detección de imágenes que tiene
las características de la reivindicación 1.
Otros desarrollos adicionales ventajosos se
definen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la invención, es posible obtener
imágenes de diferentes resoluciones.
Con la configuración mencionada es posible, para
el usuario, seleccionar una modalidad de detección de imagen
adecuada para el objetivo a detectar.
Además, de acuerdo con la presente invención, el
aparato de detección de imágenes es capaz de facilitar la
combinación de una serie de imágenes y obtener una imagen de alta
calidad con bajo consumo de potencia.
El aparato detector de imágenes es también capaz
de obtener una imagen fija de alta resolución, detectando
simultáneamente una imagen móvil utilizando la técnica de
desplazamiento de píxels.
Otras características y ventajas de la presente
invención quedarán evidentes de la descripción siguiente, realizada
conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los que los caracteres de
referencia iguales indican iguales piezas o piezas similares en la
totalidad de las figuras.
Los dibujos adjuntos, que se incorporan y que
constituyen parte de la descripción, muestran realizaciones de la
invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los
principios de la misma.
La figura 1 es un diagrama de bloques
ilustrativo de una configuración de un aparato de detector de
imágenes según la primera realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista explicativa que muestra
una disposición de chips de filtro de color, que componen un filtro
de color, utilizados en la primera realización;
las figuras 3A a 3F son vistas explicativas que
muestran conjuntos de puntos de detección de imágenes en la
modalidad 1;
las figuras 4A y 4B son vistas explicativas que
muestran un proceso de señales en la modalidad 1;
las figuras 5A y 5B son vistas explicativas que
muestran conjuntos de puntos de detección de imágenes en la
modalidad 2;
la figura 6 es una vista explicativa que muestra
un conjunto de puntos de detección de imagen combinados en la
modalidad 2;
las figuras 7A y 7B son vistas explicativas que
muestran generación de señales de luminancia en la modalidad 2;
la figura 8 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de circuito de proceso de señales
utilizado en la modalidad 2;
la figura 9 es un gráfico que muestra puntos en
los que se generan señales portadoras de color y de luminancia, en
un espacio de frecuencia cuando se detecta la imagen de un objeto en
posiciones del conjunto de puntos de detección de la imagen,
mostrado en la figura 6;
la figura 10 es un gráfico que representa
elementos de retención de filtros ópticos;
las figuras 11A a 11C son vistas explicativas
que muestran conjuntos de puntos de detección de imagen en la
modalidad 3;
la figura 12 es una vista explicativa que
muestra una nueva disposición de datos de imagen en la modalidad
3;
las figuras 13A y 13B son vistas explicativas
que muestran conjuntos de puntos de detección de imágenes en
modalidad 4;
la figura 14 es una vista explicativa que
muestra un conjunto de puntos de detección de imagen combinados en
la modalidad 4;
las figuras 15A y 15B son vistas explicativas
que muestran proceso de señales en la modalidad 4;
la figura 16 es un gráfico que muestra puntos en
los que se generan señales portadoras de color y de luminancia, y se
dispone una retención de filtro óptico;
la figura 17 es una vista explicativa que
muestra un conjunto de puntos de detección de imágenes en la
modalidad 5;
la figura 18 es un gráfico que muestra puntos en
los que se generan señales portadoras de color y de luminancia, y se
dispone un elemento de retención de filtro óptico;
la figura 19 es un diagrama de bloques que
muestra la configuración de un aparato de detección de imágenes
según una segunda realización de la presente invención;
las figuras 20A a 20E son vistas explicativas
que muestran como se desplazan los píxels y los puntos de detección
de imagen resultantes con referencia a primeros puntos de detección
de imagen;
la figura 21 es una vista explicativa que
muestra un conjunto de puntos de detección de imágenes combinados de
datos de imagen de alta resolución obtenidos como resultado de
desplazamiento de píxel;
la figura 22 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de un detector de foco;
la figura 23 es un gráfico que muestra una
característica entre posiciones de lentes para enfocar y valor de
evaluación del foco en el proceso de enfocamiento;
la figura 24 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de un aparato detector de imágenes de
acuerdo con una tercera realización de la presente invención;
la figura 25 es una vista explicativa que
muestra una disposición de chips de filtro de color, que componen un
filtro de color, utilizado en la tercera realización;
la figura 26 es un diagrama de bloques
ilustrativo de una configuración de una unidad para procesos de
imágenes móviles en un procesador de señales digitales;
la figura 27 muestra, de modo simplificado, la
configuración de una CCD;
las figuras 28A a 28E son diagramas de
temporización que muestran el funcionamiento del aparato de
detección de imágenes, de acuerdo con la tercera realización;
las figuras 29A a 29C son diagramas de
temporización que muestran partes, a mayor escala, de la figura
28D;
la figura 30 es una vista, en perspectiva,
descompuesta, de un prisma de ángulo variable;
las figuras 31A y 31B son vistas explicativas
que muestran una disposición de chips de filtro de color en la
detección de cada campo;
las figuras 32A y 32B son vistas explicativas
que muestran disposiciones de datos de imagen combinados para cada
campo;
la figura 33 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de una unidad de proceso de imágenes
fijas;
la figura 34 es un gráfico que muestra puntos en
los que se generan señales portadoras de muestreo; y
la figura 35 es una vista explicativa que
muestra otra disposición de chips de filtro de color.
A continuación se describen en detalle
realizaciones preferentes de la presente invención, de acuerdo con
los dibujos adjuntos.
Primera
realización
La figura 1 es un diagrama de bloques que
muestra la configuración de un aparato de detección de imágenes, una
cámara digital fija, de acuerdo con una primera realización de la
presente invención. La configuración y funcionamiento de la cámara
digital fija se explican a continuación, haciendo referencia a la
figura 1.
En primer lugar, cuando un medio de
almacenamiento (8-1) ó (8-2) para
almacenar datos de imagen de imágenes detectadas es conectado a un
interfaz (7) de la cámara digital fija, el controlador (15) del
sistema determina la velocidad de escritura y lectura a/desde el
medio de almacenamiento conectado (8-1) ó
(8-2). La relación de compresión para comprimir
datos de imagen se determina de acuerdo con la velocidad
determinada. Esta operación se explicará más adelante, de forma
detallada.
A continuación, antes de empezar a detectar las
imágenes, se selecciona manualmente una modalidad de detección de
imagen utilizando un conmutador de modalidad (16). Se tienen cinco
modalidades previstas en la primera realización, es decir:
- modalidad 1
- tres modalidades de sensor de imagen de alta resolución
- modalidad 2
- modalidad única de sensor de imagen de alta resolución
- modalidad 3
- tres modalidades de sensor de imagen de resolución normal
- modalidad 4
- único sensor de imagen de resolución normal de la modalidad 1
- modalidad 5
- único detector de imagen de resolución normal de modalidad 2
Cada una de estas modalidades se describe a
continuación de manera detallada.
Cuando se acciona un obturador (no mostrado),
poniéndolo en posición "ON", se inicia la operación de
detección de imagen.
Una imagen de un objeto (no mostrado) pasa por
un sistema de lentes (1) y un filtro óptico de paso bajo (LPF)
dispuesto en (1) ó (2) (a los que se hace referencia por
(2-1) y (2-2) en la figura 1), se
forma entonces como imagen en un CCD (3). Cada uno de los juegos de
LPF ópticos (1) y (2) está compuesto de una única placa de cuarzo o
de una serie de ellas, y está insertado o es extraído fuera de la
trayectoria luminosa de la imagen del objeto por una unidad de
inserción/extracción de filtro (13-1) ó
(13-2) bajo control del controlador del sistema (15)
de acuerdo con la modalidad seleccionada. La imagen óptica formada
en el CCD (3) es emitida como señales eléctricas y a continuación
los ruidos de reposición incluidos en la señales eléctricas de la
imagen son reducidos por un circuito (4) de correlación de doble
muestreo (CDS), a continuación las señales de imagen son
digitalizadas por un convertidor analógico-digital
(A/D) (5). Además, las señales de la imagen digital son almacenadas
temporalmente en una memoria (10), con intermedio del controlador de
memoria (6).
En la primera realización, la CCD (3) tiene un
conjunto de 1536 x 1024 píxel (aproximadamente 1.500.000 píxels),
que están cubiertos por un filtro de color con colores
complementarios dispuestos en bandas. Además, el convertidor A/D (5)
tiene características lineales y 10 bit.
Cuando se detecta una serie de imágenes en una
modalidad de detección de imágenes seleccionada, tal como se ha
indicado anteriormente, en el caso en el que la cantidad de datos de
las imágenes detectadas supera la capacidad de la memoria (10), los
datos de las imágenes detectadas son desplazados al medio de
almacenamiento conectado (8-1) ó
(8-2). A continuación, se explicará el
desplazamiento de datos.
Los datos de imagen (datos sin procesar leídos
de la CCD única) con una profundidad de 10 bit, almacenados en la
memoria (10), entran en una unidad de compresión de datos (12)
(basada en JPEG) con intermedio de un procesador de señales digital
(DSP) (11). En el DSP (11), los datos de imagen con una profundidad
de 10 bit se convierten en datos de 8-bit después de
corrección \gamma (\gamma = 0,45). La proporción de compresión
es ajustada, por adelantado, en la unidad (12) de compresión de
datos, dependiendo del medio de almacenamiento conectado
(8-1) ó (8-2). Los datos
introducidos en la unidad de compresión de datos (12) son
comprimidos con la relación de compresión y almacenados en el medio
de almacenamiento (8-1) ó (8-2).
A continuación, se detecta la segunda imagen del
objeto, entre la serie de imágenes a detectar. Antes de detectar la
segunda imagen, el LPF óptico (1) ó (2) es insertado/extraído de
acuerdo con la modalidad seleccionada de detección de imagen.
Posteriormente, al activar una unidad de desplazamiento CCD (por
ejemplo, elemento piezo eléctrico) (9), se desplaza la posición
relativa de la CCD (3) en dirección horizontal o en dirección
vertical, y a continuación se detecta la segunda imagen. El flujo de
datos de la segunda imagen es igual que los datos de la primera
imagen. Se repiten los procesos antes mencionados un número
predeterminado de veces, y los datos comprimidos de una serie de
imágenes detectadas como desplazamiento de la CCD (3) se almacenan
en el medio de almacenamiento (8-1) ó
(8-2).
Después de que la última imagen del objeto ha
sido detectada, se inicia un proceso de combinación de los datos de
la serie de imágenes. Se leen las partes necesarias de datos del
medio de almacenamiento (8-1) ó
(8-2) y se descomprime por la unidad de compresión
de datos (12), y a continuación se convierten en datos lineales de
10 bit por el DSP (11). A continuación, se redispone el orden de los
datos de imagen de acuerdo con las posiciones de la CCD (3) en
desplazamiento de píxel. Además, los datos de imagen son aplicados
con varios procesos de señales, tales como conversión de color,
corrección de apertura y clipado básico ("clipping"),
comprimiéndolos posteriormente por la unidad de compresión de datos
(12), si ello es necesario, y siendo escritos en el medio de
almacenamiento 8-1 ó 8-2.
Se debe observar que los datos a procesar son
frecuentemente una gran cantidad, por lo que el proceso de combinar
los datos almacenados se lleva a cabo leyendo datos de imagen del
medio de almacenamiento (8-1) ó
(8-2) por bloques, en otras palabras, leyendo los
datos de imagen para el área correspondiente de cada dato de
imagen.
A continuación, se describirán de manera
detallada los modelos de desplazamiento de píxel en cada modalidad
de detección de imágenes.
Modalidad
1
Las figuras 3A a 3F son vistas explicativas que
muestran conjuntos de puntos de detección de imagen en la modalidad
1. En la primera realización, los chips de filtro de color de los
colores C (ciánico), G (verde) e Y (amarillo) son dispuestos en
tiras verticales, tal como se muestra en la figura 2, y dispuestos
en la CCD (3) que tiene 1536 x 1024 píxels (aproximadamente de
1.500.000 píxels) como un filtro sobre chip. Un modelo de
desplazamiento de píxel utilizando la CCD (3) antes mencionada se
describirá con referencia a las figuras 3A a 3F. Se muestran puntos
de detección de imagen a los que contribuyen los chips de filtro de
color de cada color (C, G e Y) por diferentes tipos de círculos para
hacer más fácil la comprensión.
En primer lugar, se detecta la primera imagen
(figura 3A). El conjunto de puntos de detección de la imagen, en el
que se detecta la primera imagen, se indica a continuación "como
conjunto de puntos de detección de imagen de referencia". A
continuación, la CCD (3) es desplazada en la distancia que
corresponde al intervalo entre píxels ("paso") en la dirección
horizontal, y a continuación se detecta la segunda imagen. En la
segunda imagen, los puntos de detección de imagen aportados por C en
la primera imagen son aportados por G (figura 3B). De manera
similar, la CCD (3) es desplazada adicionalmente en un paso en
dirección horizontal, y a continuación se detecta la tercera
imagen. En la tercera imagen, los puntos aportados por G en la
segunda imagen son aportados por Y (figura 3C). A continuación, la
cuarta imagen es detectada en el conjunto de puntos de detección de
imagen, que se encuentra en una posición desplazada en medio paso,
en dirección horizontal, desde la posición del conjunto de puntos de
detección de imagen de referencia que se ha mostrado en la figura 3A
(figura 3D). A continuación, se detecta la quinta imagen en el
conjunto de puntos de detección de imagen, que se encuentra en una
posición desplazada en un paso, en dirección horizontal, desde la
posición del conjunto de puntos de detección de imagen para la
cuarta imagen, que se ha mostrado en la figura 3D. De acuerdo con
ello, los puntos aportados por C en la cuarta imagen son aportados
por G en la quinta imagen (figura 3E). Además, la sexta imagen es
detectada en el conjunto de puntos de detección de imagen, que se
encuentra en una posición desplazada, en un paso, en dirección
horizontal desde la posición del conjunto de puntos de detección de
imagen para la quinta imagen mostrada en la figura 3E (figura 3F).
Los datos de imagen de las seis imágenes detectadas corresponden a
los datos de imagen de tres colores, C, G e Y, detectada cada una de
ellas en puntos de detección de imagen de una CCD que tiene
aproximadamente 1.500.000 píxels y sus puntos de interpolación en
dirección horizontal.
La séptima imagen es detectada en un conjunto de
puntos de detección de imagen, que se encuentra en una posición
desplazada en medio paso, en dirección vertical desde la posición
del conjunto de puntos de detección de imagen de referencia. Después
de ello, la CCD (3) es desplazada adicionalmente en dirección
horizontal, desde la posición en la que es detectada la séptima
imagen para obtener otras cinco imágenes, y el método de
desplazamiento en dirección horizontal es el mismo que el que se ha
explicado por referencia a las figuras 3A a 3F.
Los datos de imagen de otras seis imágenes
detectadas corresponden a datos de imágenes de tres colores C, G e
Y, detectado cada uno de ellos en puntos de detección de imagen de
una CCD que tiene aproximadamente 1.500.000 píxels, con un
desplazamiento de medio paso en dirección vertical, con respecto al
conjunto de detección de imagen de referencia y en sus puntos de
interpolación en dirección horizontal.
Por lo tanto, los datos de imagen de doce
imágenes detectadas corresponden a datos de imágenes de tres colores
C, G e Y, detectado cada uno de ellos en el conjunto de puntos de
detección de imagen de referencia de una CCD que tiene
aproximadamente 1.500.000 píxels, sus puntos de interpolación en
dirección horizontal, sus puntos de interpolación en dirección
vertical y puntos de detección de imagen desplazados en medio paso,
tanto en dirección vertical como horizontal, desde el conjunto de
puntos de detección de imagen de referencia. Esto es equivalente a
datos de imágenes de tres colores, detectado cada uno de ellos por
unos 6.000.000 de píxels de una CCD. En otras palabras, los datos
obtenidos por la detección de doce imágenes son equivalentes a los
datos obtenidos con tres CCD, cada uno de los cuales tiene unos
6.000.000 de píxels, en un proceso de detección de imagen única. Por
lo tanto, la modalidad 1 es llamada también "modalidad de sensor
de imagen de alta resolución tres".
El flujo de los datos de imagen obtenidos se
muestra en las figuras 4A y 4B.
Los datos de doce imágenes, obtenida cada una de
ellas por lectura de la CCD (3) con 1536 x 1024 píxels, son
redistribuidos para formar tres imágenes consistentes en 3072 x 2018
píxels (figura 4A). Después de ello, los datos nuevamente
distribuidos son aplicados con una operación de matriz,
transformándolos de esta manera en datos R, G y B. La operación de
matriz es la siguiente.
Después de ello, se aplican procesos tales como
un clipado de base (BC), corrección de apertura (APC) y corrección
\gamma a los datos R, G y B, y se generan datos R, G y B de 8 bits
(figura 4B).
Se debe observar que, en la modalidad 1 no se
inserta en la trayectoria de la luz el dispositivo LPF 1
(2-1) ni el dispositivo LPF 2
(2-2).
Modalidad
2
La modalidad 2 se explicará a continuación. Las
figuras 5A y 5B son vistas explicativas que muestran conjuntos de
puntos de detección de imagen en la modalidad 2.
En primer lugar, el dispositivo óptico LPF 1 es
insertado en la trayectoria de la luz. A continuación, la primera
imagen es detectada en el conjunto de puntos de detección de imagen,
que se ha mostrado en la figura 5A (conjunto de puntos de detección
de imagen de referencia). Después de ello, el conjunto de puntos de
detección de imagen son desplazados 1,5 pasos en dirección
horizontal y medio paso en dirección vertical y, a continuación, se
detecta la segunda imagen en el conjunto de puntos de detección de
imagen mostrado en la figura 5B.
Cuando se combinan el conjunto de puntos de
detección de imagen de referencia mostrado en la figura 5A y el
conjunto de puntos de detección de imagen mostrado en la figura 5B,
en el que se ha detectado la segunda imagen, los puntos de detección
de imagen resultantes aparecen como el conjunto mostrado en la
figura 6. De acuerdo con ello, los datos obtenidos son equivalentes
a datos obtenidos por utilización de una CCD única en unos 3.000.000
píxels en un proceso de detección de imagen única. Se debe observar
que los puntos de detección de imagen combinados no se encuentran en
intersecciones de bandas cruzadas en dirección perpendicular, sino
en intersecciones de bandas cruzadas inclinadas en 45 grados de
acuerdo con la primera realización.
A continuación, se describirá el proceso de
señales en modalidad 2. Las figuras 7A y 7B son vistas explicativas
de la generación de señales de luminancia en la modalidad 2. Tal
como se aprecia en las figuras 7A y 7B, tomando datos cuando se
cambia alternativamente entre dos líneas horizontales adyacentes,
se generan señales de luminancia. De manera más específica, los
datos para las líneas de números impares (figura 7A) que forman la
mitad de una imagen combinada final y los datos para las líneas de
número par (figura 7B), que forman la otra mitad de la imagen
combinada, se pueden obtener al leer alternativamente en dos líneas
horizontales adyacentes del conjunto de puntos de detección de
imagen, tal como se ha mostrado en la figura 6, en diferentes
combinaciones. Leyendo los datos obtenidos en el conjunto de puntos
de detección de imagen, en la manera que se ha descrito antes, se
pueden obtener datos de imagen equivalentes a datos de imagen
obtenidos utilizando un sensor de imagen único, que tiene
aproximadamente 6.000.000 de píxels en una operación de detección de
imagen.
A continuación, las señales de luminancia de los
datos de la línea de números pares y los datos de la línea de
números impares obtenidos, tal como se ha descrito anteriormente, se
aplican con clipado de base, apertura de corrección y corrección
\gamma, y a continuación se envían.
En cuanto a las señales de color, las señales C,
G e Y, antes de ser leídas por dos líneas adyacentes, son leídas
separadamente, convertidas en señales R, G y B por una unidad de
matriz (1) (igual que en la modalidad 1), pasando por las LPF y
circuitos de corrección \gamma, entrando luego en la unidad de
matriz (2) (mostrada en la figura 8).
En la unidad de matriz (2), las señales de R, G
y B son convertidas en señales de diferencia de color
R-Y, B-Y y B-Y.
Después de ello, las señales de diferencia de color generadas
reciben la adición de señales de luminancia Y que son obtenidas, tal
como se ha descrito anteriormente, obteniendo por lo tanto señales
R; G y
A continuación se describirá, de acuerdo con las
imágenes detectadas en la modalidad 2, un equipo LPF óptico 1. La
figura 9 es un gráfico que muestra puntos de generación de
portadoras de color y de luminancia en un espacio de frecuencia en
una imagen detectada en el conjunto de puntos de detección de imagen
que se ha mostrado en la figura 6 (modalidad 2). En la figura 9, fs
es la frecuencia de muestreo en dirección horizontal, y f's es la
frecuencia de muestreo en dirección vertical. El equipo de LPF
óptico 1 (2-1) para el tratamiento de las portadoras
mostradas en la figura 9 reduce las señales de las portadoras de
color en las líneas de trazos oblicuas, marcadas por las retenciones
(1) y (2) de la figura 10, a efectos de hacer la respuesta igual a
0, y reduce las señales portadoras de luminancia en una línea de
trazos vertical marcada por la retención (3) de la figura 10, a
efectos de hacer que la respuesta sea 0. El equipo de LPF óptico 1
que tiene las características antes mencionadas puede quedar
realizado por tres placas de cuarzo.
Modalidad
3
A continuación se describirá la modalidad 3. Las
figuras 11A-11C son vistas explicativas que muestran
conjuntos de puntos de detección de imagen en la modalidad 3.
En la modalidad 3, ninguno del equipo del LPF
óptico 1 ó 2 está dispuesto en la trayectoria de la luz. En primer
lugar, la primera imagen es detectada (figura 11A). A continuación,
la CCD 3 es desplazada en un paso en dirección horizontal y, a
continuación, se detecta una segunda imagen (figura 11B). Después de
ello, la CCD 3 es desplazada adicionalmente en un paso en dirección
horizontal, y a continuación se detecta la tercera imagen (figura
11C).
Como resultado de ello, se obtiene datos de
imagen de imágenes de tres colores C, G e Y, detectada cada una de
ellas en puntos de detección de imágenes de una CCD que tiene
aproximadamente 1.500.000 píxels. Esto equivale a datos de imagen
detectados utilizando tres detectores de imagen, cada uno de los
cuales tiene aproximadamente 1.500.000 píxels en una operación de
detección de imagen. Ésta es la razón por la que la modalidad 3 es
llamada también "modalidad de sensor de imagen de tres
resoluciones normales".
Los datos de imágenes obtenidos se vuelven a
disponer para formar tres imágenes C, G e Y (figura 12). Los
procesos aplicados a las señales nuevamente aplicadas son
principalmente iguales que en la modalidad 1, explicada con
referencia a la figura 4B.
Modalidad
4
A continuación se describirá la modalidad 4. Las
figuras 13A y 13B son vistas explicativas que muestran conjuntos de
puntos de detección de imagen en la modalidad 4.
En la modalidad 4, el equipo de LPF óptico 2 es
insertado en la trayectoria de luz. Después de ello, se detecta la
primera imagen (figura 13A). A continuación, la CCD 3 es desplazada
en 1,5 pasos en la dirección horizontal y se detecta una segunda
imagen (figura 13B).
La figura 14 muestra un conjunto de puntos de
detección de imagen combinados cuando se combinan las dos imágenes
obtenidas, tal como se ha indicado anteriormente. Tal como se
aprecia en la figura 14, la densidad de los puntos de detección de
imagen en dirección horizontal en la modalidad 4 es el doble que la
densidad de los puntos de detección de imágenes de la CCD 3, y la
portadora de color se desplaza a una frecuencia más elevada.
A continuación, se describirá la señal de
proceso en modalidad 4. Las figuras 15A y 15B son vistas
explicativas que muestran el proceso de señal en la modalidad 4. Los
datos de imagen en las dos imágenes detectadas son combinados
conjuntamente para constituir datos de una imagen compuesta por 3072
x 1024 píxels (figura 15A). Después de ello, se aplican los datos
combinados con procesos de señal y se introducen en un circuito de
ampliación anisotrópica, a efectos de generar señales R, G y B
(figura 15B). El circuito de ampliación anisotrópica puede ser un
LPF digital simple o un circuito sumativo para añadir dos píxels
adyacentes en líneas horizontales.
La figura 16 es un gráfico que muestra puntos en
los que se generan señales portadoras de color y de luminancia y la
retención del equipo de filtro óptico 2. Cuando se utiliza el equipo
de LPF óptico 2, las señales portadoras son retenidas en una
frecuencia que es mucho más baja que la frecuencia real (es decir,
frecuencia Nyquist de señales de color), reduciendo por lo tanto
notablemente el efecto moiré del color.
Modalidad
5
Se explicará la modalidad 5. Esta modalidad es
llamada modalidad 2 de sensor de imagen de resolución normal
única.
Después de haber insertado el equipo de LPF
óptico 2 en la trayectoria de la luz, se detectan los datos de una
imagen. Se muestra un conjunto de puntos de detección de imagen en
la modalidad 5 en la figura 17.
Los procesos de señales en la modalidad 5 son
similares a los explicados en la modalidad 2 con referencia a la
figura 8. La figura 18 es un gráfico que muestra puntos en los que
se generan señales portadoras de color y de luminancia y la
retención del equipo de filtro óptico 2. Un LPF óptico que retiene
señales en la frecuencia de retención mostrada en la figura 18 puede
ser realizado con una placa de cuarzo.
Tal como se ha descrito en lo anterior, con el
aparato de detección de imágenes de la primera realización de la
presente invención, se aplican procesos de señal apropiados a datos
de imagen de acuerdo con una modalidad de detección de imagen
seleccionada. La relación entre las modalidades de detección de
imágenes, LPF óptico utilizado y número de imágenes detectadas se
muestra en la tabla siguiente.
| LPF Óptico | Número de imágenes | ||
| Modalidad 1 | Ninguna | 12 | |
| Modalidad 2 | Equipo 1 | 2 | |
| Modalidad 3 | Ninguna | 3 | |
| Modalidad 4 | Equipo 2 | 2 | |
| Modalidad 5 | Equipo 2 | 1 |
Tal como se ha descrito en lo anterior, es
posible para un usuario seleccionar una modalidad de acuerdo con un
objeto a detectar.
A continuación, se describirá la relación entre
medios de almacenamiento y proporciones de compresión.
Si la velocidad de cada operación de escritura y
lectura hacia/desde un medio de almacenamiento (por ejemplo, una
memoria flash) es lenta, requiere mucho tiempo escribir y leer datos
de imagen hacia/desde el medio de almacenamiento. Esto implica que
requiere un tiempo más largo para detectar una imagen. Por lo tanto,
en el caso de un medio de almacenamiento hacia/desde el cual la
velocidad de escritura y lectura de datos es lenta, la velocidad es
determinada en el proceso de autocomprobación inicial, y se cambia
la proporción de compresión aplicada a datos de imagen a almacenar
en el medio de almacenamiento (más específicamente, cuando la
velocidad es lenta, entonces los datos de imagen son más
comprimidos) compensando, de esta manera, el tiempo total de las
operaciones de detección de imagen para obtener una imagen combinada
final.
Por ejemplo, suponiendo que se lleven a cabo
operaciones de detección de imagen en la misma modalidad de
detección de imagen, por ejemplo, en la modalidad 1, y la velocidad
de escritura al disco duro 8-1 y la velocidad de
escritura a la memoria flash 8-2 son:
- HDD: 3 MB/s
- Memoria flash: 1,5 MB/s.
Dado que se tienen que almacenar datos de doce
imágenes en la modalidad 1, si la proporción de compresión para
escritura en el HDD 8-1 es 2:1 y los datos de una
imagen son aproximadamente 1,5 MB, entonces el tiempo total
requerido para la escritura de la totalidad de los datos en el HDD
8-1 es:
1,5 MB x 12
imágenes x ^{1}/_{2} \div 3 MB/s = 3
s.
Si se utiliza la misma proporción de compresión
para escribir todos los datos en la memoria flash
8-2, el tiempo requerido es:
1,5 MB x 12
imágenes x ^{1}/_{2} \div 1,5 MB/s = 6
s.
Tal como queda evidente por lo anterior, se
requiere dos veces más tiempo para almacenar todos los datos en el
último caso. Por lo tanto, en la primera realización, dado que es
sabido que la velocidad de la memoria flash 8-2 es
más lenta por el proceso de autocomprobación, en el caso en el que
se utiliza la memoria flash 8-2, la proporción de
compresión se cambia de manera correspondiente a 4:1.
Como resultado, el tiempo requerido pasa a
ser
1,5 MB x 12
imágenes x 1/4 \div 1,5 MB/s = 3
s.
Por lo tanto, requiere el mismo tiempo almacenar
las doce imágenes que en el caso en el que se utiliza HDD.
Las imágenes están algo deterioradas, no
obstante, es ventajoso dado que se ha reducido el tiempo requerido
para operaciones de detección de imagen para obtener una imagen
combinada de alta resolución. Se debe observar que, cuando se
utiliza un medio de almacenamiento hacia/desde el cual la velocidad
de escritura y de lectura es muy lenta, es posible limitar la
proporción de compresión a efectos de evitar un deterioro excesivo
de las imágenes detectadas. En cuyo caso, no obstante, existe el
problema de que el tiempo para completar las operaciones de
detección de la imagen resulta más largo.
Tal como se ha descrito anteriormente, al
almacenar datos de imágenes, cuya cantidad difiere dependiendo de
cada modalidad, en un medio de almacenamiento cuya velocidad de
funcionamiento difiere dependiendo del tipo de medio de
almacenamiento, es posible estabilizar el comportamiento del aparato
de detección de imágenes cambiando las proporciones de
compresión.
A continuación se describirá el proceso de
equilibrado de blancos en el proceso de compresión de datos. En la
primera realización, datos de imagen sin procesar de la CCD 3 de una
profundidad de 10 bits se convierten en señales de 8 bits utilizando
una tabla almacenada en el DSP 11 con \gamma de 0,45. Es posible
llevar a cabo equilibrado de blancos antes de transformar los datos
de imagen con una profundidad de 10 bits.
De manera más específica, los coeficientes a
utilizar en el proceso de equilibrado de blancos, se ajustan en base
a los valores de datos de C, G e Y, en un punto que es muy
probablemente "blanco" en una imagen, de manera que los valores
de C, G e Y en el punto de blanco multiplicados por los coeficientes
ajustados, tienen como consecuencia el mismo valor. Por ejemplo, si
los valores de C, G e Y en un punto de blanco en una imagen tienen
las lectu-
ras:
ras:
- C = 200,
\hskip0.5cm
G = 250,\hskip0.5cm
Y = 100,
entonces, los valores de los datos C e Y de
todos los píxels son transformados de acuerdo con las siguientes
ecuaciones:
- \quad
- C' = 1,25 x C,
- \quad
- Y' = 2,5 x Y
- \quad
- G' = G
De acuerdo con ello, los ruidos asociados se
reducen especialmente cuando se detecta un objeto no cromático, y el
deterioro de la imagen no es muy visible cuando se lleva a cabo
compresión de datos en el método de la norma JPEG. El proceso de
equilibrado de blancos, tal como se ha descrito anteriormente, tiene
que ser llevado a cabo por el DSP 11 durante la compresión de los
datos de imagen.
Primera modificación de la primera
realización
A continuación, se explicará la primera
modificación de la primera realización.
En la primera realización, el equipo de LPF
óptico 1 es preparado exclusivamente para la modalidad 2, y se
obtiene una imagen combinada de alta resolución a partir de dos
imágenes detectadas en la modalidad 2. No obstante, cuesta
considerablemente preparar el equipo de LPF óptico 1que es utilizado
solamente en la modalidad 2.
A efectos de omitir el equipo de LPF óptico 1,
es posible detectar una imagen de alta precisión con dos imágenes
detectadas sin un equipo de LPF para obtener señales de luminancia y
una imagen detectada con el equipo de LPF óptico 2 para obtener
señales de color. Las dos imágenes para obtener señales de
luminancia son detectadas de la misma manera que en la modalidad 2,
pero sin el equipo de LPF óptico 1. Entonces, se generan solamente
señales de luminancia a partir de estas dos imágenes. A
continuación, se detecta una imagen de la misma manera que en la
modalidad 5. Solamente las señales de color son utilizadas de los
datos de la imagen y son añadidos con las señales de luminancia
obtenidas a partir de las dos imágenes. Se debe observar que las
señales de color, en este caso, tienen que ser interpoladas y
expandidas.
De acuerdo con la primera modificación de la
primera realización, el número de imágenes a detectar aumenta en una
en comparación con la modalidad 2, no obstante, es posible reducir
los costes de fabricación.
Otra modificación de la primera
realización
Es posible omitir el equipo de LPF óptico 2. En
este caso, no obstante, las portadoras de color no se pueden
reducir, por lo que permanece el efecto moiré. No obstante, es
posible reducir los costes de fabricación.
Además, la utilización de equipos de LPF en la
primera realización es un ejemplo y cualquier configuración puede
ser posible siempre que pueda retener las portadoras de color y
portadoras de luminancia. Además, en cuanto al material de los
equipos de LPF óptico, no está limitado a placas de cuarzo, sino que
puede consistir en otros materiales ópticos.
Además, cuando se toman dos imágenes para
obtener señales de luminancia y una imagen para obtener señales de
color, tal como se ha descrito en la primera modificación de la
primera realización, es ventajoso tomar las imágenes para obtener
señales de luminancia, en primer lugar, y a continuación, tomar la
imagen para obtener señales de color. La razón de ello es que la
inserción/extracción de un equipo de LPF óptico produce una cierta
vibración y, al tomar las imágenes para señales de luminancia, lo
que contribuye a mejorar la resolución, se puede reducir la
influencia de la vibración.
Además, no todos los bordes de una imagen pueden
ser expresados en alta resolución, detectando la imagen por
utilización de la técnica de desplazamiento de píxels. Para resolver
este problema, se generan datos que corresponden a los bordes que se
no se expresan en alta resolución por interpolación de la primera
imagen detectada para compensar los datos que faltan, evitando de
esta manera que la imagen combinada parezca poco natural.
Además, la CCD es desplazada utilizando un
elemento piezo eléctrico similar a la de la primera realización, no
obstante, también es posible desplazar la trayectoria de luz de
imágenes utilizando material óptico, tal como una placa de cristal
en forma de cuña.
Además, el filtro de color está compuesto por
chips de filtro de color de colores complementarios en la primera
realización, no obstante, también es posible componerlo con chips de
filtro de color de colores primarios.
De acuerdo con la primera realización y sus
modificaciones tal como se han descrito, dado que se puede
seleccionar manualmente la modalidad de detección de imagen de
acuerdo con características del objeto a detectar, es posible
obtener una imagen combinada de alta resolución de manera efectiva
con el número reducido de imágenes y también realizar una operación
de detección de imagen de alta velocidad dependiendo de la velocidad
de escritura y lectura hacia/desde un medio de almacenamiento.
Segunda
realización
En una segunda realización, enfocando un objeto,
se explicará la medición de la exposición de la luz y control del
equilibrio de blancos de un aparato de detección de imagen adoptando
técnicas de desplazamiento de píxels.
La figura 19 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de un aparato detector de imágenes, de
acuerdo con la segunda realización de la presente invención.
En la figura 19 los numerales (21) y (22)
indican lentes objetivo y, específicamente, el numeral (21) indica
un sistema de lentes de enfoque y el numeral de referencia (22)
indica otras lentes objetivo; (23) es un diafragma de iris; (24), un
LPF óptico; (25), un dispositivo detector de imágenes de estado
sólido, tal como una CCD; (26), una unidad de desplazamiento de
píxels; (27), un convertidor A/D; (28), un controlador de memoria;
(29), un procesador de señal digital (DSP); (210), una memoria;
(210), un detector de enfoque; (212), un detector de exposición;
(213), un detector de equilibrio de blancos (WB); (214), un
controlador del sistema; (215), un controlador de enfoque; (216), un
controlador de la lente de enfoque; (217), un detector de posición
de la lente; (218), un controlador de diafragma de iris; (219), un
controlador de diafragma de iris; (220), un controlador de CCD;
(221), un convertidor de D/A; y (222), un disco duro.
A continuación se describirá el funcionamiento
del aparato de detección de imágenes que tiene la configuración
mencionada. Se debe observar que, en la siguiente explicación, el
control de exposición comprende control de luz externa entrante, tal
como control del diafragma de iris, velocidad del obturador y
funcionamiento estroboscópico.
La cantidad de luz de flujo luminoso que pasa
por el sistema de lentes de enfoque (21) para controlar el enfoque
es controlado por el diagrama de iris (23), pasa a continuación por
la lente (22) y LPF óptico (24) realizado a base de cuarzo, forma a
continuación una imagen en el dispositivo (25) de detección de
imágenes estado sólido. El LPF óptico (24) tiene características de
frecuencia espacial para hacer que la respuesta sea 0 con una
frecuencia Nyquist de una imagen combinada que se obtiene finalmente
utilizando una técnica de desplazamiento de píxels (es decir, ½ de
la frecuencia Nyquist del dispositivo (25) de detección de imágenes
en estado sólido). Actúa de esta manera para reducir ruidos
asociados.
El dispositivo (25) de detección de imágenes en
estado sólido se desplaza sobre un plano que es perpendicular al eje
óptico por la unidad de desplazamiento de píxels (26). Sobre el
dispositivo (25) de detección de imágenes en estado sólido se
dispone, tal como se ha mostrado en las figuras
20A-20D, un conjunto de filtros de color compuesto
por chips de filtro de color de colores complementarios Cy, Ye, Mg y
G.
A continuación, se supondrá que el dispositivo
(25) de detección de imágenes en estado sólido tiene píxels
cuadrados que tienen un paso (p). La unidad de desplazamiento de
píxels (26) puede desplazar el dispositivo (25) de detección de
imágenes en estado sólido en las direcciones horizontal y vertical,
tal como se ha indicado por las flechas de la figura 20A, utilizando
un elemento piezoeléctrico. Después de detectar una imagen 1 en la
posición mostrada en la figura 20B, la unidad (26) de desplazamiento
de píxels desplaza el dispositivo (25) de detección de imágenes en
estado sólido en dirección horizontal en p/2 y se detecta una imagen
2 en la posición mostrada en la figura 20C. La unidad (26) de
desplazamiento de píxels desplaza, además, en dirección vertical en
p/2, y se detecta una imagen 3 en la posición mostrada en la figura
20D, finalmente, se desplaza en dirección horizontal (dirección
opuesta a aquella en la que el dispositiv(25) de detección de
imágenes en estado sólido es desplazado para detectar la imagen 2)
en p/2 y se detecta una imagen 4 en la posición mostrada en la
figura 20E. Con estas cuatro imágenes 1 a 4, es posible obtener
datos de imagen, tal como se ha mostrado en la figura 21, que
corresponden a la detección de una imagen a intervalos de p/2 píxels
(con la misma apertura de píxels que en el dispositivo (25) de
detección de imágenes de estado sólido.) De acuerdo con ello, es
posible obtener una imagen combinada de mayor resolución que la
imagen detectada por el dispositivo (25) de detección de imágenes en
estado sólido en una operación de detección de imagen única.
En cuanto a la secuencia operativa, en la
práctica, en la operación de detección de imágenes para la primera
imagen 1, se llevan a cabo las operaciones de enfoque del objeto,
medición de exposición de luz y se controla el equilibrado de
blancos. Las señales de imagen obtenidas del dispositivo (25) de
detección de imágenes en estado sólido se convierten en señales
digitales por el convertidor (27) A/D, pasando a través del
controlador de memoria (28), y siendo transmitidas a continuación al
DSP (29).
El DSP (29) genera señales de luminancia de un
área asignada para enfoque, a continuación los datos de luminancia
generados son transmitidos al detector de enfoque (211). El detector
de enfoque (211) está compuesto por un filtro de paso banda (BPF)
(211a) y un integrador (211), tal como se muestra en la figura 22.
El BPF (211a) pasa a los componentes de frecuencia media a alta de
las señales de luminancia introducidas, y el integrador (211b)
integra los valores de estas señales. Los componentes de frecuencia
media a alta corresponden al contraste del objeto detectado, por lo
que la diferencia de contraste, es decir, el valor integrado de los
valores de componentes de frecuencia media a alta, se pueden
considerar como valor de evaluación de enfoque. Este valor tiene las
características expresadas por un gráfico de forma cóncava dirigida
hacia abajo en la figura 23, en la que el valor máximo corresponde a
la situación de enfoque, y al disminuir el valor, se muestra que la
imagen está más desenfocada.
De acuerdo con ello, el valor de evaluación de
enfoque obtenido por el detector de enfoque es transmitido al
controlador del sistema (214), y el controlador del sistema (214)
controla el controlador (216) de la lente de enfoque, con intermedio
del controlador de enfoque (215), para controlar el sistema de
lentes de enfoque (21) a efectos de desplazarlas en la dirección en
la que incrementa el valor de la evaluación del enfoque. El detector
(217) de posición de la lente está destinado a la detección de la
posición del sistema (21) de lentes de enfoque, y la salida del
detector (27) de posición de la lente es realimentada al controlador
de enfoque (215). La operación antes mencionada es repetida y cuando
el valor de evaluación de enfoque emitido desde el detector de
enfoque (211) alcanza el máximo, entonces se completa la operación
de enfoque.
Además, el detector de exposición (212) detecta
la exposición de luz del momento en base a las señales de luminancia
obtenidas desde el área que está dispuesta previamente para medición
de exposición, enviando a continuación la información detectada de
la exposición al controlador (214) del sistema. A continuación, se
ajusta el valor de la velocidad del obturador eléctrico y de la
exposición del diafragma del iris, de manera que se puede alcanzar
la exposición apropiada. A continuación, el controlador (220) de la
CCD acciona el dispositivo (25) de detección de imagen en estado
sólido a la velocidad del obturador deseada, y el controlador (218)
del diafragma del iris y el controlador (219) del diafragma del iris
controla la apertura del diafragma del iris (23) para ajustar la
cantidad de luz
entrante.
entrante.
Además, el detector WB (213) detecta un punto
blanco en la imagen en base a las señales de color obtenidas del DSP
(29) y, a continuación, se multiplican coeficientes para el
equilibrado de blanco por las señales de color, transmitiéndose al
DSP (29) a través del controlador del sistema (214). Estos
coeficientes son utilizados como parámetros al combinar las imágenes
detectadas.
Tal como se ha descrito en el anterior, después
de enfocar el objeto, medir la exposición de la luz y controlar el
balance de blancos, se enfoca una imagen y se detecta la imagen 1 en
condiciones de exposición adecuadas. Después de ello, la imagen 1 es
temporalmente almacenada en la memoria (210) con los coeficientes a
utilizar para la corrección del balance de blancos.
A continuación, la unidad (26) de desplazamiento
de píxels desplaza el dispositivo (25) de detección de la imagen de
estado sólido en dirección horizontal en p/2, y a continuación es
detectada la imagen 2. Al efectuar la detección de la imagen 2, no
se realizan el enfoque del objeto, medición de luz de exposición y
control del equilibrado de blancos y la imagen 2 es detectada en las
mismas condiciones que para detectar la imagen 1. La imagen 2 es
almacenada en la memoria (210).
Se mantienen las mismas condiciones de detección
de imagen al detectar las imágenes 3 y 4, y no se lleva a cabo el
enfoque del objeto, medición de exposición de luz y control de
equilibrado de blancos. De manera similar, para detectar la imagen
2, el dispositivo (25) de detección de la imagen en estado sólido es
desplazado en p/2 en la dirección vertical, tal como se ha mostrado
en la figura 20C detectando una imagen, a continuación la imagen 3
es almacenada en la memoria (210). A continuación, el dispositivo
(25) de detección de la imagen en estado sólido es desplazado
adicionalmente en p/2 en dirección horizontal y detecta una imagen,
almacenando a continuación la imagen 4 en la memoria (210).
Con las imágenes 1, 2, 3 y 4 y los coeficientes
para corrección del equilibrado de blancos, obtenidos con el proceso
de la imagen 1, el DSP (29) genera una imagen combinada que tiene
una resolución dos veces más elevada, tanto en dirección horizontal
como vertical con respecto a la resolución de los píxels del
dispositivo (25) de detección de la imagen en estado sólido. Esta
imagen combinada es emitida en forma de señales de vídeo analógico
que son convertidas por el convertidor D/A (221), y almacenadas en
el disco duro (HD) 222 en forma de datos digitales.
Tal como se ha descrito en 10 anterior, son
fijadas las condiciones de detección de imágenes basadas en el
enfoque del objeto, medición de la exposición de la luz y corrección
del equilibrado de blanco llevados a cabo durante la detección de
las primeras imágenes, y se detectan la segunda y otras imágenes
posteriores en las mismas condiciones de detección de imágenes, por
lo que se detecta una serie de imágenes a combinar para generar una
imagen combinada única en las mismas condiciones de detección de
imágenes. Por lo tanto, resulta más fácil combinar la serie de
imágenes. Además, el agotamiento de la batería se hace lento.
De acuerdo con la segunda realización, tal como
se ha descrito anteriormente, en el caso de detección de una serie
de imágenes al cambiar las posiciones relativas entre el dispositivo
de detección de imágenes y un objeto, y generando una única imagen
combinada de alta resolución a partir de la serie de imágenes,
resulta innecesario enfocar el objeto, medir la exposición de luz y
controlar el equilibrado de blanco cada vez que se detecta la
segunda imagen u otras imágenes posteriores, por fijación de las
condiciones de detección de la imagen basándose en el enfoque del
objeto y medición de exposición de luz y control de equilibrado de
blancos realizados durante la detección de la primera imagen y
aplicando las condiciones fijadas para detectar la segunda imagen y
otras posteriores. De acuerdo con ello, en el caso en el que las
condiciones de detección de la imagen no cambian mucho, tal como en
el caso de detección de una imagen fija, el conjunto de imágenes
detectadas muestra menor irregularidad. Además, resulta innecesario
enfocar de manera repetida el objeto y medir la exposición de luz y
controlar el equilibrado de blanco después de que se han
medido
una vez, por lo que el tiempo para detección de imágenes se reduce y el agotamiento de la batería se hace más lento.
una vez, por lo que el tiempo para detección de imágenes se reduce y el agotamiento de la batería se hace más lento.
En la segunda realización, el dispositivo (25)
de detección de imágenes en estado sólido es desplazado en
direcciones vertical y horizontal en p/2 para detectar cuatro
imágenes para generar una imagen combinada única de alta resolución.
No obstante, el modelo de desplazamiento de píxel y el número de
imágenes a detectar no están limitados, tal como se ha indicado
anteriormente, y se pueden aplicar cualesquiera modelos de
desplazamiento de píxels siempre que se detecte una serie de
imágenes, y estas imágenes detectadas se pueden combinar en una
imagen única. Por ejemplo, los modelos de desplazamiento de píxels
explicados en la modalidad 1 hasta la modalidad 4 en la primera
realización se pueden aplicar a la segunda realización.
Tercera
realización
En la tercera realización, se explicará un
aparato capaz de detectar una imagen fija durante la detección de
una imagen móvil. En la tercera realización, se utiliza un prisma de
ángulo variable para desplazar la posición de formación de la imagen
de formación de la imagen.
La figura 24 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de un aparato de detección de imágenes del
tipo de detección de imagen única según la tercera realización de la
presente invención.
Haciendo referencia a la figura 24, se
describirá el funcionamiento del aparato de detección de imágenes
según la tercera realización. Una trayectoria de desplazamiento de
una imagen de un objeto que entra a través de una lente (31) es
desplazada por el prisma de ángulo variable (32). Después de ello,
la imagen pasa por el filtro de color (33a), la imagen del objeto es
formada sobre la superficie de una CCD (33) que es un dispositivo de
detección de imágenes.
Tal como se ha mostrado en la figura 24, el
prisma (32) de ángulo variable está compuesto de manera tal que dos
placas transparentes (3102a) y (3102b) están protegidas dentro
elementos expansibles y retráctiles (3101a) y (3102b), y el área
dentro de las placas protegidas está llena de un líquido (3120) con
elevado índice de refracción. Al hacer bascular las placas
transparentes (3102a) y (3102b) con respecto al eje óptico, es
posible desplazar la posición de formación de la imagen sobre la CCD
(33). El prisma (32) de ángulo variable se describirá más adelante
de forma detallada con referencia a la figura 30.
La CCD (33) convierte la imagen formada del
objeto en señales eléctricas, y a continuación se aplican las
señales eléctricas obtenidas de la imagen con un proceso de muestreo
y retención ("sample and hold"), convertidos a continuación en
señales de imágenes digitales por un convertidor (34) de muestreo y
retención (S/H) y analógico-digital (A/D). Un
controlador de memoria (35) y recibe las señales de imagen digitales
y las describe en una memoria (36), después de lo cual lee las
señales digitales de imagen de la memoria (36) y las envía a un
procesador de señales digitales (DSP) (37). Las señales procesadas
por el DSP (37) son transmitidas a un convertidor D/A (38) con
intermedio del controlador de memoria (35) se convierten en señales
analógicas, y se emiten en forma de señales de vídeo de una forma
predeterminada. Además, las señales procesadas por el DSP (37) o las
señales de vídeo pueden ser almacenadas por el dispositivo de
impresión (320).
El funcionamiento mencionado se puede llevar a
cabo bajo el control de un controlador de sistema (39). Además, el
controlador de sistema (39) controla el desplazamiento de píxels
mediante el prisma de ángulo variable (32) con intermedio del
controlador (310) del prisma y controla también para la activación
de la CCD (33) con intermedio del controlador (311) de la CCD.
La figura 25 es una vista explicativa que
muestra una disposición de chips de filtro de color, que compone un
filtro de color (33a), dispuestos en la superficie de la CCD
(33).
Tal como se ha mostrado en la figura 25, chips
de filtro G están dispuestos en uno de cada dos píxels en cada
línea, de manera tal que no existen dos píxels consecutivos en
dirección horizontal y en dirección vertical con chips de filtro G,
y los píxels restantes están dotados de forma alternativa con
filtros R ó B. Esta disposición mostrada en la figura 25 es lo que
se llama una disposición de Bayer.
A continuación, se describirá un método de
proceso de señales cuando el filtro de color tiene la disposición
antes mencionada.
En primer lugar, una señal de luminancia Y1 de
la primera línea es obtenida por lectura de valores de píxels de la
línea por conmutación,
- Y1 = G_{11}, R_{11}, G_{21}, R_{21}, G_{31}...
De manera similar, se puede obtener según los
siguientes ejemplos la señal de luminancia de cada línea.
- Y2 = B_{12}, G_{12}, B_{22}, B_{22}...
- Y3 = G_{13}, R_{13}, G_{23}, R_{23}...
A continuación, se generan señales de color de
baja frecuencia, R_{L}, G_{L} y B_{L}. Estas señales son
obtenidas por interpolación entre valores de píxels utilizando un
filtro de paso bajo, tal como se describe más adelante.
- RL_{1} = R_{11}, (R_{11}+R_{21})/2, R_{21}, (R_{21}+R_{21})/2...
- GL_{1} = G_{11}, (G_{11}+G_{21})/2, G_{21}, (G_{21}+G_{31})/2...
- BL_{1} = B_{11}, (B_{11}+B_{21})/2, B_{21}, (B_{21}+B_{31})/2...
A continuación, se generan señales de diferencia
de color R-Y, B-Y utilizando dicha
señales de color de baja frecuencia R_{L}, G_{L}, y B_{L}.
Los procesos, antes mencionados, se llevan a
cabo por el DSP (37). La figura 26 es un diagrama de bloques que
muestra una configuración de una unidad para desplazar el sistema de
imágenes en el DSP (37).
Los datos de una imagen almacenados en la
memoria (36) pasan por el LPF (312), a continuación por el filtro de
paso banda (313), por lo que se obtienen señales de corrección de
apertura APC. Las señales APC son sumadas a señales procedentes del
LPF (312) por un dispositivo de adición (314) y se obtienen señales
de luminancia Y.
Mientras tanto, los datos de imágenes son
aplicados asimismo con separación de color por un circuito de
separación de color (315) para obtener las señales R, G y B. Estas
señales R, G y B pasan por los LPF (316) y a continuación se
obtienen las señales de baja frecuencia R_{L}, G_{L}, y B_{L}.
Además, estas señales R_{L}, G_{L}, y B_{L} son aplicadas con
una operación de matriz por el circuito de matriz (317), por lo que
se generan las señales de diferencia de color R-Y y
B-Y.
A continuación, se explicará la temporización de
la lectura de datos de píxeles de la CCD (33) y la temporización
para controlar el prisma de ángulo de vértice variable (32).
La figura 27 muestra una configuración
simplificada de la CCD (33).
Haciendo referencia a la figura 27, una carga
eléctrica convertida por cada uno de los fotodiodos (33a) es leída
hacia un registro vertical (33b) y transferida a dos registros
horizontales (33c) y (33d) mediante dos líneas en un período de
discontinuidad horizontal, de acuerdo con un impulso de activación
vertical VCCD. La carga transferida es emitida a través de los
amplificadores de salida (33e) y (33f) en un periodo de escaneado
horizontal de acuerdo con los impulsos de activación horizontales
HCCD.
Si se supone que la CCD (33) tiene 640 píxels en
dirección horizontal y 480 píxels en dirección vertical, entonces
(640 x 2) x 240 píxels, es decir todos los píxels, pueden ser leídos
en un periodo de campo. En el caso en el que los datos de imagen
obtenidos son emitidos como imagen móvil, se añaden una primera y
segunda líneas, tercera y cuarta líneas, y así sucesivamente para
generar datos de imagen de un campo IMPAR (ODD) y se añaden una
segunda y tercera líneas, cuarta y quinta líneas, y así
sucesivamente para generar datos de imagen de un campo par (EVEN) y
se emiten en forma de imagen de campo que consiste en 240 líneas en
un periodo de campo.
Las figuras 28A-28E son
diagramas de temporización que muestran la temporización de
funcionamiento de la CCD (33) y el prisma de ángulo de vértice
variable (32) cuando todos los píxels son leídos en un periodo de
campo.
La figuras 28A es un diagrama de temporización
de una señal de índice de campo y muestra un periodo para la lectura
del campo IMPAR y un periodo para la lectura del campo par de una
imagen móvil. La figura 28B es un diagrama de temporización de
impulsos SYNC y muestra una señal de sincronización horizontal. La
figura 28C es un diagrama de temporización de los impulsos de
activación vertical VCCD y la figura 28D es un diagrama de
temporización de los impulsos de activación horizontal HCCD. Además,
la figura 28E muestra un impulso de control de la posición del
prisma para controlar la posición del prisma con ángulo del vértice
variable (32). Este impulso está destinado a ajustar el prisma de
ángulo de vértice variable (32) en diferentes posiciones cuando se
leen señales de imagen para el campo IMPAR y cuando se leen señales
de imagen para el campo par para desplazar píxels.
La figura 29B es una vista ampliada de la parte
(a) del diagrama de temporización, mostrado en la figura 28D, del
impulso de activación horizontal HCCD cuando se leen señales de
imagen para el campo IMPAR, y la figura 29C es una vista, a mayor
escala, de una parte (B) del diagrama de temporización mostrado en
la figura 28D cuando se leen señales de imagen para el campo par.
Ambas figuras 29B y 29C se han mostrado en relación con un periodo
de discontinuidad horizontal (BLK).
De manera más específica, para leer señales de
imagen para campo impar se empieza leyendo los registros
horizontales (33c) y (33d) con temporización de exploración normal.
Para el campo par se empieza leyéndolos en la temporización que se
encuentra un píxel por detrás.
Por lo tanto, en el caso de emitir los datos de
la imagen obtenida como imagen móvil es posible compensar el
desplazamiento de las posiciones de formación de imagen sobre la
superficie de la CCD (33) por el prisma de ángulo de vértice
variable (32) controlando la temporización para leer los datos de
imagen desde la CCD (33), dependiendo de si se efectúa la lectura
del campo impar o la lectura para el campo par. Se debe observar que
la magnitud de desplazamiento, es decir, la distancia de un píxel,
corresponde a la magnitud desplazada de la imagen del objeto.
De acuerdo con el funcionamiento mencionado, en
el caso de detectar una imagen en movimiento continuo con la CCD
(33), si se lleva a cabo el desplazamiento de píxels para cada
campo, es posible impedir que el desplazamiento de la posición de
formación de imagen afecte la salida de la imagen móvil continua
mientras se toman datos de imagen desplazada de píxels desde la CCD
(33).
La figura 30 es una vista en perspectiva,
descompuesta, del prisma de ángulo de vértice variable (32).
Haciendo referencia a la figura 30, los
numerales (3102a) y (3102b) son las dos placas transparentes,
dirigidas una hacia la otra, protegidas por la película (3103) que
se utiliza como elementos expandibles y retráctiles (3101a) y
(3103b). A continuación, el recinto protegido por las placas (3102a) y (3102b) y la película (3103) se llena de líquido (3120) (ver figura 24) con un índice de refracción elevado. Los numerales de referencia (3104a) y (3104b) indican elementos de retención para retener las placas transparentes (3102a) y (3102b) y están soportados por un eje de rotación (3105a) (llamado "eje de paso", a continuación) para desplazamiento hacia atrás y hacia adelante, con respecto al eje óptico y por un eje de rotación (3105b) (llamado a continuación "eje de cabeceo") para la rotación en direcciones hacia la derecha y hacia la izquierda, con respecto al eje óptico, respectivamente.
(3103b). A continuación, el recinto protegido por las placas (3102a) y (3102b) y la película (3103) se llena de líquido (3120) (ver figura 24) con un índice de refracción elevado. Los numerales de referencia (3104a) y (3104b) indican elementos de retención para retener las placas transparentes (3102a) y (3102b) y están soportados por un eje de rotación (3105a) (llamado "eje de paso", a continuación) para desplazamiento hacia atrás y hacia adelante, con respecto al eje óptico y por un eje de rotación (3105b) (llamado a continuación "eje de cabeceo") para la rotación en direcciones hacia la derecha y hacia la izquierda, con respecto al eje óptico, respectivamente.
El numeral (3106a) indica una bobina de
activación fijada en un extremo del elemento de retención (3104a), y
los imanes permanentes (3107a) y las armaduras (3108a) y (3109a) se
disponen a efectos de colocar la bobina de activación (3106a) en
posición intermedia, formando un circuito magnético cerrado. El
numeral de referencia (3111a) indica un brazo configurado de forma
integral con el elemento de retención (3104a), teniendo un orificio
(3110a). El numeral de referencia (3112a) es un elemento emisor de
luz, tal como un IRED y el numeral de referencia (3113a) es un
elemento receptor de luz, tal como un PSD, que emiten señales
distintas dependiendo de la posición de recepción del flujo
luminoso. Estos dos elementos (3112a) y (3113a) están dispuestos uno
dirigido hacia el otro, a través del orificio (3110a). De esta
manera, el flujo luminoso emitido desde el elemento de emisión de
luz (3112a) pasa por el orificio (3110a) e incide en el elemento
receptor de luz (3113a).
Los numerales de referencia (3114a) y (3114b)
son detectores de vibraciones fijados a un elemento de retención del
prisma del ángulo de vértice variable, a efectos de detectar las
magnitudes de vibración en la dirección de rotación hacia atrás y
hacia adelante (dirección del paso) y la dirección de rotación
derecha-izquierda (dirección de cabeceo) del
prisma, respectivamente. El numeral de referencia (310a) indica un
controlador para controlar la rotación de la placa transparente
(3104a), y el numeral de referencia (310b) es un controlador de la
bobina destinado a controlar la bobina (3106a) de acuerdo con las
señales de control procedentes del controlador (310a). Además, el
numeral de referencia (3115) indica un punto de acción de la bobina
de activación (3106) en el espacio.
Una bobina de activación (3106b) (no mostrada),
un imán permanente (3107b) (no mostrado), armaduras (3108b) y
(3109b) (no mostrado), un orificio (3110b), un brazo (3111b), un
elemento emisor de luz (3112b) (no mostrado), y un elemento receptor
de luz (3113b) (no mostrado) están dispuestos también para el
elemento de retención (3104b) que está soportado por el eje de
cabeceo. Estos elementos corresponden a los que se han indicado con
los numerales (3106a), (3107a), (3108a), (3109a), (3110a), (3111a),
(3112a), (3113a) , respectivamente, y funcionan de manera similar,
por lo que se han omitido las explicaciones de estos elementos.
De acuerdo con el prisma de ángulo de vértice
variable (32), configurado tal como se ha indicado, el controlador
(310a) y el controlador de bobina (310b) controlan y activan las
bobinas (3106a) y (3106b) (no mostradas), y hacen vascular la placa
transparente (3102a), girando la placa transparente (3102b). Por lo
tanto, es posible desplazar la trayectoria de luz de la imagen del
objeto en un píxel, en dirección horizontal y/o la dirección
vertical para cada campo.
A continuación, se explicará, haciendo
referencia a las figuras 31A, 31B, 32A y 32B, un método para obtener
una imagen de alta resolución fija a partir de una serie de imágenes
detectadas en campo utilizando la técnica de desplazamiento de
píxels antes mencionada.
La figura 31A muestra la disposición relativa
del filtro de color por píxels, sobre la superficie de la CCD (33)
cuando se detecta una imagen de campo impar. Además, la figura 31B
muestra la disposición relativa del filtro de color por píxels,
sobre la superficie de la CCD (33) cuando se detecta una imagen de
campo IMPAR. Tal como se aprecia en las figuras 31A y 31B, la
disposición mencionada en último lugar es desplazada en un píxel en
dirección horizontal con respecto a la disposición mostrada en la
figura 31A para detectar la imagen de campo IMPAR. Se debe observar
en las figuras 31A y 31B que parece como si la propia CCD (33) esté
desplazada, no obstante, la CCD (33) no se desplaza en la tercera
realización y es la posición de formación de la imagen la que se
desplaza a la izquierda en la práctica.
Tal como se aprecia en las figuras 31A y 31B,
los puntos de detección de imagen, en el caso de que se aporten por
señales G de la figura 31A, son aportados por señales R o B en la
figura 31B. Además, en los puntos de detección de imagen, en el caso
de que se hayan aportado por las señales R y B de la figura 31A, son
aportadas por las señales G en la figura 31B.
Al combinar y volver a disponer estos datos
obtenidos con las disposiciones de filtro mostradas en las figuras
31A y 31B, se obtienen los primeros datos de imagen mostrados en la
figura 32A y los segundos datos de imagen mostrados en la figura
32B. Como primeros datos de imagen se obtienen señales G que
contribuyen a la generación de señales de luminancia de modo
principal, con intermedio de los píxel. Como segundos datos de
imagen se disponen señales R y B en bandas horizontales. Tal como se
ha descrito en lo anterior, combinando dos imágenes con
desplazamiento de píxel, obtenidas para el campo impar y el campo
par, se generan dos juegos de datos de imagen mostrados en las
figuras 32A y 32B para señales de alta frecuencia.
Un diagrama de bloques para una unidad de
proceso de imagen fija hará procesar estos primeros y segundos datos
que se muestran en la figura 33.
Haciendo referencia a la figura 33, los datos
del campo impar y los datos del campo par se han mostrado en las
figuras 31A y 31B respectivamente, siendo separadas en color en los
datos de la primera imagen y los datos de la segunda imagen, tal
como se ha mostrado en las figuras 32A y 32B, por un circuito de
separación de color (321). Con respecto a las señales R y B, éstas
son interpoladas en dirección vertical por un circuito de
interpolación vertical de señal RB (322), después de lo cual se
generan señales de color de baja frecuencia R_{L}, G_{L}, y
B_{L}. Además, se generan señales de luminancia Y de acuerdo con
la siguiente ecuación
Y = 0,3R + 0,6G
+
0,1B
A continuación, varios tipos de procesos de
compensación de perfil y procesos LPF son llevados a cabo por un
circuito de proceso LPF, APC (324) con lo que se obtienen señales de
luminancia en una gama de alta frecuencia y señales de diferencia de
color R-Y y B-Y.
A continuación se explicará un LPF óptico de
acuerdo con datos de imagen obtenidos según se ha indicado
anteriormente.
Las características de la disposición de píxel
cuando se detectan datos de imagen, en una gama de alta frecuencia,
son que las señales R y B están dispuestas en bandas horizontales.
Por lo tanto, se tienen que borrar los componentes de frecuencia
mayores de la frecuencia de las bandas R y B o de lo contrario se
producirá un efecto moiré.
En la figura 34, f_{SV} es una frecuencia de
muestreo en dirección vertical y f_{SH} es una dirección de
muestreo en dirección horizontal. Tal como se aprecia de la figura
34, a causa del modelo repetido de las bandas horizontales, las
portadoras que tienen lugar en un punto en el que la frecuencia
vertical = f_{SV}/2 y puntos en los que la frecuencia horizontal =
0 y f_{SH} provocan moiré. Por lo tanto, se tiene que colocar un
LPF óptico que tiene una característica de retención de estas
frecuencias, por delante de la CCD (33).
Al disponer la LPF óptica, la banda de
frecuencias es controlada en la dirección vertical, no obstante, el
punto de frecuencia vertical = f_{SV}/2 es retenido,
frecuentemente, para impedir oscilación cuando se detecta una imagen
móvil en la práctica, por lo que no existe problema substancial.
A continuación se explicará la conmutación entre
una modalidad de imagen móvil y una modalidad de imagen fija.
En la tercera realización, el aparato de
detección de imagen funciona, normalmente, en modalidad de imagen
móvil. Mientras se efectúa la detección de una imagen móvil, el
prisma (32) de ángulo de vértice variable y la temporización para
leer señales de imagen de la CCD son controladas de la forma que se
ha descrito. Además, cuando se conecta el conmutador de modalidad de
imagen fija, que no se ha mostrado, y se llevan a cabo los procesos
de combinación, antes mencionados, en imágenes de campo que son
detectadas inmediatamente después de conectar la conmutación,
entonces la imagen combinada de las dos imágenes de campo es
emitida.
En la tercera realización, se utiliza un filtro
de color de colores primarios en dispositivo Bayer y se procesan los
datos detectados para el campo impar y los datos detectados para el
campo par, para incrementar la resolución. No obstante, la presente
invención no está limitada a este aspecto, y un filtro de color de
colores complementarios dispuestos en mosaico puede ser utilizado
para conseguir las mismas ventajas de la presente invención.
La figura 35 muestra un ejemplo de la
disposición de chips de filtro de color de un filtro de color. Con
este filtro, el prisma de ángulo de vértice variable (32) es
controlado de manera que la posición de formación de imagen en la
CCD es desplazada en un píxel, en las direcciones vertical y
horizontal, es decir, cuatro desplazamientos constituyen un ciclo.
En el caso en el que la posición de formación de imagen se desplace
también en dirección vertical, es necesario cambiar también la
temporización para leer la CCD en la dirección vertical.
Además, la temporización para leer señales de la
CCD 33 está controlada en la tercera realización, no obstante, es
posible compensar el desplazamiento cuando se emite una imagen
móvil.
Además, el método de impresión de una imagen
emitida no se explica en la tercera realización, pero la imagen
puede ser registrada secuencialmente al ser emitidos los datos de
imagen de la CCD, o se puede registrar después de que las señales
procedentes de la CCD sean convertidas en señales de luminancia y de
color. Además, es posible registrar una imagen de alta resolución
obtenida combinando una serie de imágenes detectoras.
Además, en la tercera realización, se utiliza un
prisma de ángulo en el vértice variable para desplazar la posición
de formación de la imagen en la CCD, no obstante, la presente
invención no está limitada a ello, y se puede utilizar un elemento
piezoeléctrico para desplazar la CCD para controlar la posición de
formación de imágenes en la CCD.
De acuerdo con la tercera realización que se ha
descrito, al desplazar la posición de formación de la imagen en un
dispositivo de detección de imágenes en una magnitud predeterminada,
por ejemplo, un píxel, a un intervalo de tiempo predeterminado, tal
como un campo, utilizando un prisma con ángulo en el vértice
variable, y leyendo las señales procedentes del dispositivo sensor
de imagen en una temporización tal que compensa la magnitud de
desplazamiento, por ejemplo un píxel, es posible conseguir un
aparato de detección de imágenes capaz de detectar una imagen fija
igual que detectar una imagen fija y una imagen móvil al mismo
tiempo y a un coste reducido.
La presente invención no está limitada a las
realizaciones anteriores y se pueden introducir diferentes cambios y
modificaciones dentro del alcance de la presente invención.
Claims (25)
1. Aparato para la detección de imágenes que
obtiene una imagen de alta resolución utilizando una técnica de
desplazamiento de píxels, que tiene:
medios de detección de imágenes (3; 33) para
detectar una imagen de un objeto para obtener datos de imagen, y
medios de desplazamiento (9,32) para desplazar
la posición de formación de la imagen de la imagen del objeto en
dichos medios de detección de imágenes;
caracterizado por
medios de selección (15, 16; 39) para
seleccionar una de una serie de modalidades de detección de
imágenes, cada una de las cuales lleva a cabo la operación de
detección de la imagen utilizando diferentes modelo de
desplazamiento de píxels, de manera que dicha serie de modalidades
de detección de imágenes comprende una primera modalidad de
detección de imágenes para llevar a cabo un primer número múltiple
de operaciones de desplazamiento de píxels y una segunda modalidad
de detección para llevar a cabo un segundo número múltiple de
operaciones de desplazamiento, de manera que dicho segundo número
múltiple es distinto de dicho primer número múltiple; y
medios de combinación (11; 37) para combinar
cualesquiera imágenes de dicho primer número múltiple en dicha
primera modalidad de detección de imágenes o imágenes de dicho
segundo número múltiple en dicha segunda modalidad de detección de
imágenes.
2. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 1, que comprende además un filtro de color (33a).
3. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha serie de modalidades de
detección de imágenes incluyen una modalidad para el desplazamiento
de la posición de formación de la imagen en un píxel y una modalidad
para el desplazamiento de la posición de formación de la imagen en
medio píxel.
4. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha serie de modalidades de
detección de imagen incluye una primera modalidad para detectar una
imagen en un primer conjunto de puntos de detección de imagen de
dichos medios de detección de imagen, una imagen en un segundo
conjunto de puntos de detección de imagen que está desplazado en
medio píxel en dirección horizontal con respecto al primer conjunto
de puntos de detección de imagen, una imagen en un tercer conjunto
de puntos de detección de imagen que está desplazada en medio píxel
en dirección vertical con respecto al primer conjunto de puntos de
detección de imagen, y una imagen en un cuarto conjunto de puntos de
detección de imagen que está desplazada en medio píxel tanto en
dirección horizontal como en dirección vertical con respecto al
primer conjunto de puntos de detección de imagen.
5. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha serie de modalidades de
detección de imagen incluye una segunda modalidad para la detección
de una imagen en un primer conjunto de puntos de detección de imagen
de dichos medios de detección de imagen y una imagen en un segundo
conjunto de puntos de detección de imagen que está desplazada en
medio píxel tanto en dirección horizontal como vertical con
respecto al primer conjunto de punto de detección de imagen.
6. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 5, en el que datos de imagen de las imágenes
detectadas en dicha segunda modalidad son leídos de manera tal que
los datos de imagen detectados en un conjunto de puntos de detección
de imagen del primer y segundo conjuntos de puntos de detección de
imagen es leído en diferentes combinaciones de dos líneas adyacentes
horizontales para obtener datos de imagen de un campo par y datos de
imagen de un campo impar.
7. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha serie de modalidades de
detección de imagen incluyen una tercera modalidad para detectar una
imagen en un primer conjunto de puntos de detección de imagen de
dichos medios de detección de imagen y una imagen en un segundo
conjunto de puntos de detección de imagen que está desplazada en
medio píxel en dirección horizontal con respecto al primer conjunto
de puntos de detección de imagen.
8. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha serie de modalidades de
detección de imagen incluye una cuarta modalidad para detectar una
imagen en un primer conjunto de puntos de detección de imagen de
dichos medios de detección de imagen de dichos medios de detección
de imagen.
9. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 2, en el que dicha serie de modalidades de detección
de imagen incluye una quinta modalidad de detección de imágenes para
obtener datos de imagen de diferentes colores del filtro en cada
punto de detección de imagen en un primer conjunto de puntos de
detección de imagen de dichos medios de detección de imagen, en un
segundo conjunto de puntos de detección de imagen que está
desplazado en medio píxel en dirección horizontal con respecto al
primer conjunto de puntos de detección de imagen, en un tercer
conjunto de puntos de detección de imagen que está desplazado en
medio píxel en dirección vertical con respecto al primer conjunto de
puntos de detección de imagen, y en un cuarto conjunto de puntos de
detección de imagen que está desplazado en medio píxel tanto en
dirección horizontal como en dirección vertical con respecto al
primer conjunto de puntos de detección de imagen.
10. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 2, en el que dicha serie de modalidades de detección
de imagen incluye una sexta modalidad para detectar una imagen en un
primer conjunto de puntos de detección de imágenes de dichos medios
de detección de imágenes y una imagen en un segundo conjunto de
puntos de detección de imágenes que está desplazado en medio píxel
en dirección horizontal y por un número entero múltiple de medio
píxel en dirección vertical con respecto al primer conjunto de
puntos de detección de imagen.
11. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 10, en el que, en dicha sexta modalidad, el segundo
conjunto de puntos de detección de imagen está desplazado en medio
píxel en dirección vertical y desplazado en un píxel y medio en
dirección horizontal con respecto al primer conjunto de puntos de
detección de imagen.
12. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 2, en el que dicha serie de modalidades de detección
de imagen incluye una séptima modalidad para detectar imágenes
obteniendo datos de imagen de diferentes colores del filtro en cada
punto de detección de imagen en un primer conjunto de puntos de
detección de imagen de dichos medios de detección de imagen al
desplazar las posiciones de formación de imagen en dichos medios de
detección de imagen un número de veces que es igual que el número de
colores utilizado en el filtro de color por dichos medios de
desplazamiento.
13. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 2, en el que dicha serie de modalidades de detección
de imagen incluye una octava modalidad para la detección de una
imagen en el primer conjunto de puntos de detección de imagen de
dichos medios de detección de imagen y una imagen en un segundo
conjunto de puntos de detección de imagen que está desplazado por un
número múltiple entero de medio píxel en dirección horizontal con
respecto al primer conjunto de puntos de detección de imagen.
14. Aparato de detección de imágenes, según la
reivindicación 13, en el que, en dicha sexta modalidad, el segundo
conjunto de puntos de detección de imagen es desplazado en un píxel
y medio en dirección horizontal con respecto al primer conjunto de
puntos de detección de imagen.
15. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dichos medios de desplazamiento
(9) comprenden un elemento piezoeléctrico, y la posición de
formación de imagen en dichos medios (3) de detección de imagen es
desplazada al desplazar dichos medios (9) de detección de
imagen.
16. Aparato de detección de imágenes, según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que dichos medios de desplazamiento
comprenden un prisma de ángulo variable en el vértice (32), y la
posición de formación de imagen en dichos de detección de imagen
(33) son desplazados al desplazar la trayectoria de luz de la imagen
del objeto.
17. Aparato para la detección de imágenes, según
cualquiera de las reivindicaciones 2 y 9 a 14, en el que dicho
filtro de color (33a) tiene una disposición en la que cada color
forma líneas verticales, y los colores utilizados en el filtro de
color aparecen en secuencia en la dirección horizontal.
18. Aparato para la detección de imágenes, según
cualquiera de las reivindicaciones 2 y 9 a 14, en el que dicho
filtro de color tiene color ciánico, verde y amarillo.
19. Aparato para la detección de imágenes, según
cualquiera de las reivindicaciones, 2 y 9 a 14, que comprende además
una serie de filtros de paso bajo ópticos (2-1,
2-2) que pueden ser insertados y extraídos
libremente hacia y desde la trayectoria de luz de la imagen del
objeto, de manera que dicha serie de filtros de paso bajo ópticos
son utilizados de acuerdo con dicha serie de modalidades de
detección de imagen.
20. Aparato para la detección de imágenes, según
las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además:
medios de registro (8-1,
8-2) para registrar los datos de imagen obtenidos
por dichos medios (3) de detección de imágenes en un medio de
almacenamiento; y
medios de compresión (12) para comprimir los
datos de imagen en diferente proporción de compresión, de acuerdo
con la velocidad de escritura y lectura de dichos medios de
registro.
21. Aparato para la detección de imágenes, según
la reivindicación 20, en el que la velocidad de escritura y lectura
de dichos medios de registro (8-1,
8-2) es medida entre el tiempo en que el medio de
almacenamiento es acoplado al aparato de detección de imágenes y el
momento en el que empieza la operación de detección de imágenes.
22. Aparato para la detección de imágenes,
según la reivindicación 20, en el que la proporción de compresión de
los datos de imagen obtenidos por dichos medios (9) de detección de
imágenes con respecto a los datos de imagen comprimidos resulta
elevada cuando la velocidad de dichos medios de registro para la
escritura y lectura hacia y desde el medio de almacenamiento es
lenta.
\newpage
23. Aparato para la detección de imágenes, según
la reivindicación 20, en el que los coeficientes de multiplicar por
los datos de imagen de cada color se ajustan de manera que los datos
de imagen de cada color en un punto blanco tienen el mismo valor
antes de comprimir los datos de imagen por dichos medios de
compresión (12).
24. Aparato para la detección de imágenes, según
la reivindicación 20, en el que la profundidad de bits de los datos
de imagen se aplica con corrección gamma para transformar los datos
de imagen en datos de ocho bits antes de comprimir los datos de
imagen por dichos medios de compresión (12).
25. Aparato para la detección de imágenes, según
la reivindicación 1, que comprende además
medios de control de lectura (311) para
controlar la temporización de los datos de imagen de lectura de
dichos medios de detección de imagen (33) a efectos de compensar la
magnitud predeterminada desplazada por dichos medios de
desplazamiento (32).
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