JP2005123776A - フリッカーレベル・ノイズレベル検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 汎用化、小型化、安価な構成としたフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を提供すること。
【解決手段】 輝度評価値をフレーム毎に算出する輝度測光ロジック13と、OB領域の映像信号のみを取り出す切出し手段7と、輝度測光手段13からの信号または切出し手段7からの信号のいずれかを選択して出力する選択手段8と、入力された信号が輝度測光手段13からの信号の場合はフリッカーレベル検出出力を、切出し手段7からの信号の場合にはノイズレベル検出出力を送出するレベル検出器9とにより構成される。
【選択図】 図1
【解決手段】 輝度評価値をフレーム毎に算出する輝度測光ロジック13と、OB領域の映像信号のみを取り出す切出し手段7と、輝度測光手段13からの信号または切出し手段7からの信号のいずれかを選択して出力する選択手段8と、入力された信号が輝度測光手段13からの信号の場合はフリッカーレベル検出出力を、切出し手段7からの信号の場合にはノイズレベル検出出力を送出するレベル検出器9とにより構成される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子カメラ等の映像機器に用いるフリッカーレベル・ノイズレベル検出器に係り、特に、その構成を汎用化、小型化、安価としたフリッカーレベル・ノイズレベル検出器に関する。
図8は、従来の電子カメラの構成を示したブロック図である。
図8における電子カメラは、レンズ1と、イメージセンサ2と、OBクランプ回路3と、PGA(ProgrammableGain Amp)4と、ADC(Analog Digital Converter)5と、LPF(Low Pass Filter)12と、誤差検出器(Error Detect)11と、DAC(Digital Analog Converter)10と、輝度測光ロジック13と、輝度制御ロジック14とにより構成される。
図8における電子カメラは、レンズ1と、イメージセンサ2と、OBクランプ回路3と、PGA(ProgrammableGain Amp)4と、ADC(Analog Digital Converter)5と、LPF(Low Pass Filter)12と、誤差検出器(Error Detect)11と、DAC(Digital Analog Converter)10と、輝度測光ロジック13と、輝度制御ロジック14とにより構成される。
レンズ1、イメージセンサ2からの出力信号は、OBクランプ回路3によって、クランプ制御系(黒レベル補正系)を構成するDAC10から入力される補正値と加算される。そして、PGA4が、設定されている所定の利得(Gain)に基づいてOBクランプ回路3の出力信号を増幅し、増幅された信号は、ADC5によりデジタル信号に変換される。このデジタル化された信号は、出力信号となると共に、クランプ制御系にて黒レベルを補正するためにフィードバックされる。
フィードバックされたデジタル信号は、LPF12に供給され、LPF12は、遮光領域のセンサ出力に対応するデジタル信号が入力されている場合に、そのデジタル信号の平均化を行う。そして、誤差検出器11が、LPF12から供給されたデジタル信号について、黒レベルの目標値(以下、「OB目標値」と言う。)との差を検出し、検出された差に応じて補正値を出力する。補正値はDAC10に供給され、DAC10が補正値をアナログ化してOBクランプ回路3に出力する。
一方、OBクランプ回路3からの出力信号は、PGA4により所定の利得で増幅された後、ADC(Analog to Digital Converter)5に供給される。このとき、ADC5のダイナミックレンジを有効に活用するため、PGA4では、ADC5への入力がダイナミックレンジを超えない範囲で、より大きな入力レベルとなるように、OBクランプ回路3からの出力信号が増幅される。なお、イメージセンサ2の電子シャッタ速度およびPGA4の利得(Gain)は、後述する輝度制御ロジック14によって設定される。
次に、PGA4の出力信号が、ADC5によってデジタル信号に変換される。次いで、輝度測光ロジック13によって、ADC5の出力信号の1画面分について、各画素の輝度が積分され、積分結果が輝度評価値とされる。なお、輝度測光ロジック13における輝度評価値を生成するロジックは、輝度測光ロジックと呼ばれる。
輝度測光ロジックとしては、1画面に含まれる画素の輝度を単純に積分する方法の他、画面の中央付近に被写体が存在することを想定し、中央付近の画素を重み付けして積分する方法や、画面を所定のパターンで分割して重み付けを行い、積分する方法等が用いられている。
輝度測光ロジックとしては、1画面に含まれる画素の輝度を単純に積分する方法の他、画面の中央付近に被写体が存在することを想定し、中央付近の画素を重み付けして積分する方法や、画面を所定のパターンで分割して重み付けを行い、積分する方法等が用いられている。
次いで、輝度制御ロジック14によって、上述の輝度評価値が処理される。即ち、輝度制御ロジック14には、画像の輝度レベルの目標値である輝度目標値が、マイコン等によって設定されている。そして、輝度制御ロジック14は、輝度目標値と輝度評価値とを比較し、その誤差を算出する。
輝度制御ロジック14は、その誤差に基づいて、電子シャッタ速度を制御する。具体的には、輝度制御ロジック14は、輝度評価値が輝度目標値より小さい場合には、画像が暗いと判定し、電子シャッタ速度を遅くする(露出時間を長くする)。逆に、輝度制御ロジック14は、輝度評価値が輝度目標値より大きい場合には、画像が明るいと判定し、電子シャッタ速度を速くする(露出時間を短くする)。このように制御する結果、輝度評価値を輝度目標値に近づけることができる。
輝度制御ロジック14は、その誤差に基づいて、電子シャッタ速度を制御する。具体的には、輝度制御ロジック14は、輝度評価値が輝度目標値より小さい場合には、画像が暗いと判定し、電子シャッタ速度を遅くする(露出時間を長くする)。逆に、輝度制御ロジック14は、輝度評価値が輝度目標値より大きい場合には、画像が明るいと判定し、電子シャッタ速度を速くする(露出時間を短くする)。このように制御する結果、輝度評価値を輝度目標値に近づけることができる。
また、輝度制御ロジック14は、電子シャッタ速度を最も遅くしても、輝度評価値が輝度目標値に達しない場合、PGA4の利得を調整し、輝度評価値を輝度目標値に近づける制御を行う。
ここで、輝度制御ロジック14によって、電子シャッタ速度を制御する場合、イメージセンサ2の構造との関係から、イメージセンサ2の水平同期信号の周期の整数倍とされる。例えば、水平同期信号の周期をTimeh[sec]とすると、電子シャッタ速度は、N×Timeh[sec](N は自然数)の値とされる。
ここで、輝度制御ロジック14によって、電子シャッタ速度を制御する場合、イメージセンサ2の構造との関係から、イメージセンサ2の水平同期信号の周期の整数倍とされる。例えば、水平同期信号の周期をTimeh[sec]とすると、電子シャッタ速度は、N×Timeh[sec](N は自然数)の値とされる。
以上の如くに、従来の電子カメラには、露出制御を行うための露出制御系と、黒レベルを決めるためのクランプ制御系と呼ばれるロジックが組み込まれており、これらにより、撮像画質の向上が図られている。
さて、電子カメラで撮像される映像の画質の指標として、そのフレーム内でのノイズ感や、画像の輝度レベルがフレーム間で変動する現象がある。前者はざらつき感を与え、後者はいわゆるフリッカ現象を生じさせる現象である。これらは、双方とも画質の良し悪しを決定する重要なパラメータであり、このノイズレベル、フリッカーレベルを定量化することは、非常に重要であるといえる。
さて、電子カメラで撮像される映像の画質の指標として、そのフレーム内でのノイズ感や、画像の輝度レベルがフレーム間で変動する現象がある。前者はざらつき感を与え、後者はいわゆるフリッカ現象を生じさせる現象である。これらは、双方とも画質の良し悪しを決定する重要なパラメータであり、このノイズレベル、フリッカーレベルを定量化することは、非常に重要であるといえる。
フリッカ現象については、例えば、特開平9−247550号公報に、その検出方法の一例が開示されている。このフリッカ検出方法は、蛍光管の周波数60Hz、50Hzの変動を検出するものである。特開平9−247550号公報では、シャッタ速度1/60秒で平均輝度レベルを3フィールド分検出し、そのパターンからフリッカの有り無しを判定している。これは、シャッタ速度固定の条件下で行っているものである。
しかしながら、このフリッカ現象は、露出制御に起因する場合もあり得る。すなわち、露出制御は、測光回路(輝度積算回路)で算出した受光領域の輝度積算結果から、露出制御の為の評価値を算出し、その値と、外部から設定した露出目標値とを比較し、両者がほぼ同じ値になるようにイメージセンサのシャッタ速度とアンプのゲインを制御する方法である。そのため、被写体の動きや雑音などで露出制御系が応答すると、シャッタ速度やアンプゲインが変化してしまい、その結果、画像の輝度レベルが変動する現象が発生する。これが「露出制御に起因するフリッカ現象」である。
この露出制御に起因するフリッカ量は、フリッカ現象がどの程度のフレームレートで発生するのかを予測できないものであり、よって、特開平9−247550号公報に記載の発明のように、固定フィールド数を検出すれば良いと言うわけには行かない。
次に、画像のノイズ量の物理的判断に関してであるが、単純に撮像画像に対して2次元フィルタをかけたのみでは、評価できない。これは、イメージフィルタ出力が撮像画像に依存するからである。フレーム間の差分から判断する方法もあるが、フレームバッファが必要なことや、カメラと被写体が動かないこと等の制約がある。
特開平9−247550号公報
次に、画像のノイズ量の物理的判断に関してであるが、単純に撮像画像に対して2次元フィルタをかけたのみでは、評価できない。これは、イメージフィルタ出力が撮像画像に依存するからである。フレーム間の差分から判断する方法もあるが、フレームバッファが必要なことや、カメラと被写体が動かないこと等の制約がある。
以上説明したように、従来、電子カメラ等の映像機器に用いるフリッカーレベルやノイズレベルを検出するための有効な手段が無かった。
そこで、本発明は、電子カメラ等の映像機器に用いる、汎用化、小型化、安価な構成としたフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、電子カメラ等の映像機器に用いる、汎用化、小型化、安価な構成としたフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を提供することを目的とする。
以上の課題を解決するため、本発明のフリッカーレベル検出器は、撮像手段により撮像され出力された信号を、所定の利得に基づいて増幅した後、A/D変換して出力されたディジタル映像信号から、前記撮像された撮像画像全体の輝度を示す輝度評価値をフレーム毎に算出する輝度測光手段(例えば、図1の輝度測光ロジック13)と、前記輝度測光手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、ビデオカメラに元々備わっている輝度測光ロジック(例えば、図8の輝度測光ロジック13)から出力される、フレーム単位の輝度評価値に基づいてフリッカーレベルの検出を行うようにしたので、汎用性のある低コストなフリッカーレベル検出器を実現できる。さらに、撮像画像(被写体)に依存することなく、フリッカーレベルを検出することができる。
また、本発明のフリッカーレベル検出器は、上記交流信号抽出手段が、ディジタルHPF(例えば、図2のDETECTOR-HPF15)であり、前記電力演算手段が、ディジタルの絶対値回路(例えば、図2の全波整流器16)であり、前記信号直流化手段が、ディジタルLPF(例えば、図2のDETECTOR-LPF17)であるという構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、低コストでありながら、精度の高いフリッカーレベル検出器を実現できる。
上記構成によれば、低コストでありながら、精度の高いフリッカーレベル検出器を実現できる。
また、本発明のフリッカーレベル検出器は、前記絶対値回路を、全波整流器としたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、絶対値回路が半波整流器のものと比べて、さらに精度の高いフリッカーレベル検出器を実現できる。
また、本発明のノイズレベル検出器は、撮像手段の受光面のうちの一部を遮光しておき、その遮光された領域(OB領域等)の映像信号のみを取り出す切出し手段(例えば、図1の切出し手段7)と、前記切出し手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、絶対値回路が半波整流器のものと比べて、さらに精度の高いフリッカーレベル検出器を実現できる。
また、本発明のノイズレベル検出器は、撮像手段の受光面のうちの一部を遮光しておき、その遮光された領域(OB領域等)の映像信号のみを取り出す切出し手段(例えば、図1の切出し手段7)と、前記切出し手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、OB領域信号からノイズレベルの検出を行うようにしたので、汎用性のある低コストなノイズレベル検出器を実現できる。さらに、撮像画像(被写体)に依存することなく、ノイズレベルを検出することができる。
また、本発明のノイズレベル検出器は、前記交流信号抽出手段が、ディジタルHPF(例えば、図2のDETECTOR-HPF15)であり、前記電力演算手段が、ディジタルの絶対値回路(例えば、図2の全波整流器16)であり、前記信号直流化手段が、ディジタルLPF(例えば、図2のDETECTOR-LPF17)であることを特徴とする。
また、本発明のノイズレベル検出器は、前記交流信号抽出手段が、ディジタルHPF(例えば、図2のDETECTOR-HPF15)であり、前記電力演算手段が、ディジタルの絶対値回路(例えば、図2の全波整流器16)であり、前記信号直流化手段が、ディジタルLPF(例えば、図2のDETECTOR-LPF17)であることを特徴とする。
上記構成によれば、低コストでありながら、精度の高いノイズレベル検出器を実現できる。
また、本発明のノイズレベル検出器は、前記絶対値回路を、全波整流器としたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、絶対値回路が半波整流器のものと比べて、さらに精度の高いノイズレベル検出器を実現できる。
また、本発明のノイズレベル検出器は、前記絶対値回路を、全波整流器としたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、絶対値回路が半波整流器のものと比べて、さらに精度の高いノイズレベル検出器を実現できる。
また、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器は、撮像手段により撮像され出力された信号を、所定の利得に基づいて増幅(例えば、図1のPGA4)した後、A/D変換(例えば、図1のADC5)して出力されたディジタル映像信号から、前記撮像された撮像画像全体の輝度を示す輝度評価値をフレーム毎に算出する輝度測光手段(例えば、図1の輝度測光ロジック13)と、前記撮像手段の受光面のうちの一部を遮光しておき、その遮光された領域の映像信号のみを取り出す切出し手段(例えば、図1の切出し手段7)と、前記輝度測光手段からの信号または前記切出し手段からの信号のいずれかを選択して出力する選択手段(例えば、図1の選択手段8)と、前記選択手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、フリッカーレベル検出器及びノイズレベル検出器のレベル検出器(例えば、図1のレベル検出器9)を兼用して使用するようにしたので、装置(回路等)の小型化、低コスト化が実現できる。さらに、撮像画像(被写体)に依存することなく、フリッカーレベル及びノイズレベルを検出することができる。
また、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器は、前記交流信号抽出手段が、ディジタルHPF(例えば、図2のDETECTOR-HPF15)であり、前記電力演算手段が、ディジタルの絶対値回路(例えば、図2の全波整流器16)であり、前記信号直流化手段が、ディジタルLPF(例えば、図2のDETECTOR-LPF17)であることを特徴とする。
また、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器は、前記交流信号抽出手段が、ディジタルHPF(例えば、図2のDETECTOR-HPF15)であり、前記電力演算手段が、ディジタルの絶対値回路(例えば、図2の全波整流器16)であり、前記信号直流化手段が、ディジタルLPF(例えば、図2のDETECTOR-LPF17)であることを特徴とする。
上記構成によれば、低コストでありながら、精度の高いフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を実現できる。
また、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器は、前記絶対値回路を、全波整流器としたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、絶対値回路が半波整流器のものと比べて、さらに精度の高いフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を実現できる。
また、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器は、前記絶対値回路を、全波整流器としたことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、絶対値回路が半波整流器のものと比べて、さらに精度の高いフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を実現できる。
以下、図面を参照して本発明に係るフリッカーレベル・ノイズレベル検出器の実施の形態について説明を行う。なお、本実施の形態では、フリッカーレベル検出器とノイズレベル検出器が一体となっている場合を例に説明を行うが、それぞれが別個の検出器として構成されていても良いことは勿論である。
(発明の実施の形態)
まず、構成について説明する。
(発明の実施の形態)
まず、構成について説明する。
図1は、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器の構成を示したブロック図である。図1において、フリッカーレベル・ノイズレベル検出器は、レンズ1と、イメージセンサ2と、OBクランプ回路3と、PGA(Programmable Gain Amp)4と、ADC(Analog Digital Converter)5と、輝度測光ロジック13と、切り出し手段7と、選択手段8と、レベル検出器9とにより構成される。
(フリッカーレベル検出器)
先ず、フリッカーレベル検出器についての説明を行う。
(フリッカーレベル検出器)
先ず、フリッカーレベル検出器についての説明を行う。
本発明(フリッカーレベル検出器)では、露出制御などの目的で、輝度測光ロジック13により演算されるフレームの輝度評価値を利用する。この輝度評価値の変化量を、本発明のレベル検出器9にて計測する。
図1は、前述の通り、後述するノイズレベル検出器とフリッカーレベル検出器を兼用する構成となっている。フリッカーレベル検出器として動作する際には、図1中の選択手段8において、輝度測光ロジック13からの出力(輝度評価値)を選択し、その出力がレベル検出器に入力されるようになっている。
図1は、前述の通り、後述するノイズレベル検出器とフリッカーレベル検出器を兼用する構成となっている。フリッカーレベル検出器として動作する際には、図1中の選択手段8において、輝度測光ロジック13からの出力(輝度評価値)を選択し、その出力がレベル検出器に入力されるようになっている。
図2は、本発明のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器の原理図である。
回路は3つのブロックで構成される。その構成は、フレーム単位の輝度評価値の変化量(交流分)を、検出するためのディジタルのHPF(以降、DETECTOR_HPF)15と、この交流信号の電力を、計算するためのディジタルの絶対値回路(以降、全波整流器)16と、この信号を、直流(DC)化するためのディジタルのLPF(以降、DETECTOR_LPF)17で構成される。なお、全波整流器16は半波整流器であっても良い。
回路は3つのブロックで構成される。その構成は、フレーム単位の輝度評価値の変化量(交流分)を、検出するためのディジタルのHPF(以降、DETECTOR_HPF)15と、この交流信号の電力を、計算するためのディジタルの絶対値回路(以降、全波整流器)16と、この信号を、直流(DC)化するためのディジタルのLPF(以降、DETECTOR_LPF)17で構成される。なお、全波整流器16は半波整流器であっても良い。
その動作は、輝度測光ロジック13より供給された輝度評価値から、DETECTOR_HPF15にて変化量を示す交流信号を取り出し、その出力を全波整流器16に供給して、正の値のみの信号とし、その出力をDETECTOR_LPF17に供給し、直流(DC)化して、これを検出結果とするものである。
次に、この検出結果の例について説明する。
次に、この検出結果の例について説明する。
本発明(フリッカーレベル検出器)を、露出制御有り・無しで使用すると、以下のような動作をする。
先ず、露出制御動作を行っている場合であるが、例えば、撮像画像にわずかな輝度変化等が発生した場合、誤差検出器11より出力されるOB目標値、及び輝度測光ロジック13より出力される評価値に誤差が発生し、イメージセンサ2のシャッタ速度及びPGA4のゲインが変化する(図8参照)。このわずかな輝度変化に追従し、フリッカ現象が発生する。そして、この露出制御動作に起因するフリッカ現象により、フリッカーレベル検出出力に変化が生じ、これにより、本発明(レベル検出器9)にて、フリッカ現象が検出されることになる。
先ず、露出制御動作を行っている場合であるが、例えば、撮像画像にわずかな輝度変化等が発生した場合、誤差検出器11より出力されるOB目標値、及び輝度測光ロジック13より出力される評価値に誤差が発生し、イメージセンサ2のシャッタ速度及びPGA4のゲインが変化する(図8参照)。このわずかな輝度変化に追従し、フリッカ現象が発生する。そして、この露出制御動作に起因するフリッカ現象により、フリッカーレベル検出出力に変化が生じ、これにより、本発明(レベル検出器9)にて、フリッカ現象が検出されることになる。
次に、露出制御動作無しの場合であるが、イメージセンサ2のシャッタ速度及びPGA4のゲインに変化が生じない(固定値のままの)場合、即ち、検出したフリッカ検出量が、被写体や光源の輝度変化(ゆらぎ)に起因する場合であって、例えば、シャッタ速度が1フレーム(15fpsと仮定)固定の場合には、光源の60Hz(60−15×4)に起因する輝度変化は0となり、ゆらぎは発生せず、50Hz光源では、5Hz程度(50−15×3)のゆらぎが発生することになる。この5Hzの変化(1秒間に5回の変化)がフリッカーレベル検出出力に生じ、本発明(フリッカーレベル検出器)にて、60、及び50Hz光源の違いが検出されることになる。
次に、本発明(フリッカーレベル検出器)の趣旨に準拠して設計を行った実施例を具体的に説明する。
本発明のフリッカーレベル検出器は、既述の通り3つのブロックにて構成されている(下表1)。
本発明のフリッカーレベル検出器は、既述の通り3つのブロックにて構成されている(下表1)。
図3は、DETECTOR-HPFの具体的例(IIRフィルタ)を示した回路ブロック図であり、図4は、DETECTOR-LPFの具体的例(IIRフィルタ)を示した回路ブロック図である。
図3におけるDETECTOR-HPFは、図1における選択手段8より供給された信号と加算回路20bより供給された信号を加算して出力する加算回路20aと、加算回路20aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ21aと、レジスタ21aより供給された信号を乗算係数−0.625にて処理して出力する乗算器22aと、レジスタ21aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ21bと、レジスタ21bより供給された信号を乗算係数−0.5にて処理して出力する乗算器22bと、乗算器22a及び22bより供給された信号を加算して出力する加算回路20bと、レジスタ21aより供給された信号を乗算係数−0.375にて処理して出力する乗算器22cと、加算回路20a及びレジスタ21bより供給された信号を加算して出力する加算回路20cと、加算回路20cより供給された信号を乗算係数+0.1875にて処理して出力する乗算器22dと、乗算器22d及び乗算器22cより供給された信号を加算して図2の全波整流器16に出力する加算回路20dとにより構成される。
図3におけるDETECTOR-HPFは、図1における選択手段8より供給された信号と加算回路20bより供給された信号を加算して出力する加算回路20aと、加算回路20aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ21aと、レジスタ21aより供給された信号を乗算係数−0.625にて処理して出力する乗算器22aと、レジスタ21aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ21bと、レジスタ21bより供給された信号を乗算係数−0.5にて処理して出力する乗算器22bと、乗算器22a及び22bより供給された信号を加算して出力する加算回路20bと、レジスタ21aより供給された信号を乗算係数−0.375にて処理して出力する乗算器22cと、加算回路20a及びレジスタ21bより供給された信号を加算して出力する加算回路20cと、加算回路20cより供給された信号を乗算係数+0.1875にて処理して出力する乗算器22dと、乗算器22d及び乗算器22cより供給された信号を加算して図2の全波整流器16に出力する加算回路20dとにより構成される。
次に動作についてであるが、この回路(DETECTOR-HPF)については公知の回路であるので、説明は省略する。
図4におけるDETECTOR-LPFは、図2における全波整流器16より供給された信号と加算回路23bより供給された信号を加算して出力する加算回路23aと、加算回路23aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ24aと、レジスタ24aより供給された信号を乗算係数+0.125にて処理して出力する乗算器25aと、レジスタ24a及び乗算器25aより供給された信号を加算して出力する加算回路23eと、レジスタ24aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ24bと、レジスタ21bより供給された信号を乗算係数−0.4375にて処理して出力する乗算器25bと、加算回路23e及び乗算器25bより供給された信号を加算して出力する加算回路23bと、レジスタ24aより供給された信号を乗算係数−0.25にて処理して出力する乗算器25cと、加算回路23a及びレジスタ24bより供給された信号を加算して出力する加算回路23cと、加算回路23cより供給された信号を乗算係数+0.125にて処理して出力する乗算器25dと、乗算器25d及び乗算器25cより供給された信号を加算して出力する加算回路23dとにより構成される。
図4におけるDETECTOR-LPFは、図2における全波整流器16より供給された信号と加算回路23bより供給された信号を加算して出力する加算回路23aと、加算回路23aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ24aと、レジスタ24aより供給された信号を乗算係数+0.125にて処理して出力する乗算器25aと、レジスタ24a及び乗算器25aより供給された信号を加算して出力する加算回路23eと、レジスタ24aより供給された信号を1フレーム分遅延させて出力するレジスタ24bと、レジスタ21bより供給された信号を乗算係数−0.4375にて処理して出力する乗算器25bと、加算回路23e及び乗算器25bより供給された信号を加算して出力する加算回路23bと、レジスタ24aより供給された信号を乗算係数−0.25にて処理して出力する乗算器25cと、加算回路23a及びレジスタ24bより供給された信号を加算して出力する加算回路23cと、加算回路23cより供給された信号を乗算係数+0.125にて処理して出力する乗算器25dと、乗算器25d及び乗算器25cより供給された信号を加算して出力する加算回路23dとにより構成される。
同様に、動作については、この回路(DETECTOR-LPF)についても、公知の回路であるので、説明は省略する。
図5は、DETECTOR-HPFの理論的周波数特性を示した図であり、図6は、DETECTOR-LPFの理論的周波数特性を示した図である。各グラフの横軸は、電子カメラのサンプリング周波数をノーマライズしたものである。
図5は、DETECTOR-HPFの理論的周波数特性を示した図であり、図6は、DETECTOR-LPFの理論的周波数特性を示した図である。各グラフの横軸は、電子カメラのサンプリング周波数をノーマライズしたものである。
次に、実際にフリッカ検出器を回路化したときの総合特性(フリッカ検出器の周波数特性の実測値)を示す。その為の入力試験信号として、周波数が0Hzからfs/2[Hz](fsはサンプリング周波数で15Hzとする)まで変化(挿引)する信号を用いる。また、入力周波数はfs/20間隔で変化させ、その信号に対する応答をみて、フリッカ検出器の総合特性とする。下表に、検出器の総合特性を、周波数毎のゲイン(出力値/入力値)としてまとめる。
上表のように、周波数によりゲインが異なることから、この特性を利用してフリッカ検出が行える。すなわち、フリッカのない状態(0〜1Hz近辺)のゲインは0倍で、フリッカ現象が起こるとゲインが0倍以上になり、3.OHzを超えるとゲインが現われ始めて、4.5Hzを超えるとゲインが1倍以上になる。
例えば、このfs/2の周波数応答(ゲイン)は約1.1倍であり、フリッカ検出器への入力レベルが100(/1024)の場合、110/1024のレベルとして検出される。
例えば、このfs/2の周波数応答(ゲイン)は約1.1倍であり、フリッカ検出器への入力レベルが100(/1024)の場合、110/1024のレベルとして検出される。
また5OHz光源に起因する5Hzの輝度変化の場合、フリッカ検出器への入力レベルが100/1024の場合には、ゲインが約1.3倍であることから、出力は130/1024として検出される。このようにして、フリッカーレベル検出出力が得られる。
(ノイズレベル検出器)
次に、ノイズレベル検出器についての説明を行う。
(ノイズレベル検出器)
次に、ノイズレベル検出器についての説明を行う。
図7は、イメージセンサの構造(遮光領域と受光領域)を示した図である。
電子カメラにおいては、撮像の明るさを決定するために、通常、黒レベルの補正が行われる。そのために、撮像素子が集合して構成されるイメージセンサにおいて、周辺部分に光が入らないように遮光しておく(図5参照)。そして、遮光されている領域(遮光エリア30)のセンサ出力の平均を算出してこれを基準値とし、遮光されていない領域(受光エリア31)のセンサ出力の値を、前記基準値と比較して、受光領域の明るさを判定している。
電子カメラにおいては、撮像の明るさを決定するために、通常、黒レベルの補正が行われる。そのために、撮像素子が集合して構成されるイメージセンサにおいて、周辺部分に光が入らないように遮光しておく(図5参照)。そして、遮光されている領域(遮光エリア30)のセンサ出力の平均を算出してこれを基準値とし、遮光されていない領域(受光エリア31)のセンサ出力の値を、前記基準値と比較して、受光領域の明るさを判定している。
本発明(ノイズレベル検出器)では、この遮光領域からの映像信号のノイズレベルを判定する。
一般的にノイズはイメージセンサからのノイズ、PGA4のノイズ、ADC5の量子化雑音が主要因である。3者は全て、被写体画像に依存しない。そこで本発明(ノイズレベル検出器)は、画像に依存しない遮光エリア30の映像信号に着目した。これは、遮光エリア30にも通常センサ(フォトダイオード等)があり、その固有の雑音が混入しているためである。
一般的にノイズはイメージセンサからのノイズ、PGA4のノイズ、ADC5の量子化雑音が主要因である。3者は全て、被写体画像に依存しない。そこで本発明(ノイズレベル検出器)は、画像に依存しない遮光エリア30の映像信号に着目した。これは、遮光エリア30にも通常センサ(フォトダイオード等)があり、その固有の雑音が混入しているためである。
図1をノイズレベル検出器として動作させるときは、図中の選択手段8において、OB領域信号を選択し、その出力がレベル検出器9に入力される。すなわち、イメージセンサ2からの映像信号のうち、遮光エリア30の前記センサ出力に対応する信号を、切出し手段8で取り出す。取り出した遮光エリア信号を、既述のレベル検出器9に供給する。検出器の構成は、OB領域信号のノイズ(交流)成分を検出するためのディジタルHPF(DETECTOR-HPF)と、この交流信号の電力を計算するためのディジタル全波整流器と、この信号を直流(DC)化するためのディジタルLPF(DETECTOR-LPF)で、その動作は、既述のフリッカーレベル検出器と同様である。なお、ディジタルHPF、ディジタルLPFともに、構成要素である遅延のためのレジスタはピクセルレート(サンプリング周波数fs)で動作する。その周波数特性は、構成、定数を同じにすれば、同じ特性となる。
なお、本発明(ノイズレベル検出器)においては、ノイズレベル検出器9の周波数応答の総合特性(表2)において、サンプリング周波数(fs)はピクセルレートとなる。
ところで、フリッカーレベル検出器の説明で、図5、図6の如くの周波数特性を与える回路を示したが、本回路(同一の回路)にてノイズレベルの検出が可能である。
よって、本発明(フリッカーレベル・ノイズレベル検出器)によれば、ノイズレベル検出器とフリッカーレベル検出器とは、レベル検出器9の兼用が可能であり、フリッカーレート等、特殊な条件無しに、汎用性のあるフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を実現できる。また、撮像画像(被写体)に依存することなく、フリッカーレベル及びノイズレベルを検出することができる。さらに、フリッカーレベル及びノイズレベルを同一のレベル検出器を用いて(兼用して)使用することができるので、小型化、低コスト化が可能となる。
ところで、フリッカーレベル検出器の説明で、図5、図6の如くの周波数特性を与える回路を示したが、本回路(同一の回路)にてノイズレベルの検出が可能である。
よって、本発明(フリッカーレベル・ノイズレベル検出器)によれば、ノイズレベル検出器とフリッカーレベル検出器とは、レベル検出器9の兼用が可能であり、フリッカーレート等、特殊な条件無しに、汎用性のあるフリッカーレベル・ノイズレベル検出器を実現できる。また、撮像画像(被写体)に依存することなく、フリッカーレベル及びノイズレベルを検出することができる。さらに、フリッカーレベル及びノイズレベルを同一のレベル検出器を用いて(兼用して)使用することができるので、小型化、低コスト化が可能となる。
以上、本発明の実施の形態として、電子カメラを例に説明したが、この発明が、テレビジョン、VTR等の記録装置へも応用可能なことは勿論である。
1 レンズ、2 イメージセンサ、3 OBクランプ回路、 4 PGA(Programmable Gain Amp)、5 ADC(Analog Digital Converter)、7 切出し手段、8 選択手段、9 レベル検出器、10 DAC(Digital Analog Converter)、11 誤差検出器(ErrorDetect)、12 LPF(Low Pass Filter)12、13 輝度測光ロジック、14 輝度制御ロジック、15 DETECTOR-HPF、16 全波整流器、17 DETECTOR‐LPF、20a,20b,20c,20d,23a,23b,23c,23d,23e 加算回路、21a,21b,24a,24b レジスタ(遅延回路)、22a,22b,22c,22d,25a,25b,25c,25d 乗算器、30 遮光エリア、31 受光エリア
Claims (9)
- 撮像手段により撮像され出力された信号を、所定の利得に基づいて増幅した後、A/D変換して出力されたディジタル映像信号から、前記撮像された撮像画像全体の輝度を示す輝度評価値をフレーム毎に算出する輝度測光手段と、
前記輝度測光手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、
前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、
前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段と、
を備えたことを特徴とするフリッカーレベル検出器。 - 前記交流信号抽出手段は、ディジタルHPFであり、前記電力演算手段は、ディジタルの絶対値回路であり、前記信号直流化手段は、ディジタルLPFであることを特徴とする請求項1に記載のフリッカーレベル検出器。
- 前記絶対値回路は、全波整流器であることを特徴とする請求項2に記載のフリッカーレベル検出器。
- 撮像手段の受光面のうちの一部を遮光しておき、その遮光された領域の映像信号のみを取り出す切出し手段と、
前記切出し手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、
前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、
前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段と、
を備えたことを特徴とするノイズレベル検出器。 - 前記交流信号抽出手段は、ディジタルHPFであり、前記電力演算手段は、ディジタルの絶対値回路であり、前記信号直流化手段は、ディジタルLPFであることを特徴とする請求項4に記載のノイズレベル検出器。
- 前記絶対値回路は、全波整流器であることを特徴とする請求項5に記載のノイズレベル検出器。
- 撮像手段により撮像され出力された信号を、所定の利得に基づいて増幅した後、A/D変換して出力されたディジタル映像信号から、前記撮像された撮像画像全体の輝度を示す輝度評価値をフレーム毎に算出する輝度測光手段と、
前記撮像手段の受光面のうちの一部を遮光しておき、その遮光された領域の映像信号のみを取り出す切出し手段と、
前記輝度測光手段からの信号または前記切出し手段からの信号のいずれかを選択して出力する選択手段と、
前記選択手段よりの出力信号から交流信号を抽出するための交流信号抽出手段と、
前記交流信号の電力量を演算するための電力演算手段と、
前記電力演算手段より出力された信号を直流化するための信号直流化手段と、
を備えたことを特徴とするフリッカーレベル・ノイズレベル検出器。 - 前記交流信号抽出手段は、ディジタルHPFであり、前記電力演算手段は、ディジタルの絶対値回路であり、前記信号直流化手段は、ディジタルLPFであることを特徴とする請求項7に記載のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器。
- 前記絶対値回路は、全波整流器であることを特徴とする請求項8に記載のフリッカーレベル・ノイズレベル検出器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003354791A JP2005123776A (ja) | 2003-10-15 | 2003-10-15 | フリッカーレベル・ノイズレベル検出器 |
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|---|---|
| JP2005123776A true JP2005123776A (ja) | 2005-05-12 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2005123776A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110914811A (zh) * | 2017-06-05 | 2020-03-24 | 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 | 用于测量闪烁的设备和系统 |
-
2003
- 2003-10-15 JP JP2003354791A patent/JP2005123776A/ja active Pending
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