JPH04330872A - 白色シェーディング補正装置および補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラットな白色校正タ
ーゲットを用いることによる補正で、ビデオ信号を自動
的に白色シェーディング補正する装置とその方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】テレビ（ビデオ）カメラのような走査検
出器のシステムには、完全に白色で特徴のない校正ター
ゲットを検視する場合に問題が起こる。現在の技術のラ
スタ走査カメラで完全に白色の校正ターゲットを検視す
ることから得られるビデオ信号は、出力端子における“
フラットで白色”のビデオ信号と一致せず、代わりに、
各種の量の望ましくないひずみもしくはシェーディング
が含まれている。

【０００３】各種の因子がこれらのひずみを起こす。そ
れらの因子には、ビデオカメラの光電素子の感度に固有
の不均一性もしくはその光学系の欠陥がある。好ましく
ないシェーディングは、アナログ出力のビデオ信号中の
“校正”誤差と考えられ、この信号によって、同じビデ
オカメラによって撮像される他の場面のビデオ信号の振
幅を不正確に再生することになる。白色シェーディング
の調節によって、このような固有の“校正”誤差が補正
される。このような誤差は、歴史的に、ビデオ増幅器の
利得を、ライン毎にもしくは画素毎に操作することによ
って補償されてきた。

【０００４】一例として、ビデオカメラでは、カメラを
フラットな白色校正ターゲットに対向させて校正しなが
ら、アナログビデオ信号を補正しようとして、出力ビデ
オ信号を調節するために、水平方向と垂直方向に加えら
れるのこぎり歯状と放物線状の各種の可調整アナログ信
号を使用することができる。一般に、このような白色シ
ェーディングの補正は、カメラからのビデオ出力波形を
モニタで見て次いで水平方向と垂直方向の補正値の大き
さを変化させながら手動で導入し、白色シェーディング
のひずみを最小にするかなくすことによって手動で行わ
れている。

【０００５】この手動で変えたのこぎり歯状もしくは放
物線状波形は、カメラからのビデオ信号を補償して、撮
像されたフラット白色校正ターゲットに一層よく似た、
ひずみの少ない出力を生成させるのに使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のシ
ステムに特有なことは、操作員が、校正ターゲットが撮
像されている間、ビデオ波形を監視し、次いで手動で補
正値を入力して白色シェーディングのひずみを補正する
必要があることである。しかし、白色シェーディングを
補正するこのアナログ波形法は、２つの理由のため、通
常、より高いオーダの補正波形を導入できない。第１の
理由は、これらの高いオーダの波形を適正に決定するの
に必要な情報は、視覚による検査では効率的に誘導でき
ないことである。第２の理由は、このような高いオーダ
の補正アナログ波形がたとえ与えられても、その波形を
手動で設定し最適の補正を行うことは困難である。

【０００７】従来技術におけるその他の制限は、撮像中
の画素（映像の要素またはデータ）の全数に比較して、
補正点が制限された数しか利用できないということであ
り、それ故に、この制限された数の点から誘導しうる補
正値では、どうしても、個々の画素のレベルまで充分に
誤差を補正することができない。その上、一般に、補正
機能を実行するのに必要な波形は、それを加える必要が
ある場所とは別の場所で得られる。補正波形の同定とそ
の画素レベルへの適用との協調がこのように欠けている
ので、従来技術のシステムの有用性が制限される。

【０００８】従来技術の制限からみて、本発明の目的は
、ビデオ信号の自動白色シェーディング補正を行うこと
ができ、補正波形の決定と、補正波形の補正すべき信号
への適用とを同じ装置内で達成することができる方法と
装置を提供することである。本発明の他の目的は、白色
シェーディング補正を必要とする信号を検出し、この検
出の結果、その必要とする白色シェーディング補正を実
行する方法と装置を提供することである。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、ビデオ信号の
各画素を評価することによって、白色シェーディング補
正を必要とする信号を検出し、他のビデオ映像を捕捉中
、続いて用いられる各画素に対する白色レベルの補正係
数を計算する方法と装置を提供することである。本発明
のさらにその他の目的は、白色シェーディング補正値の
決定中にノイズの影響を減少させる方法と装置を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、デジタル化さ
れたビデオ信号内の白色シェーディング誤差を補償する
のに用いる白色シェーディング補正システムに関する。 そのビデオ信号は、水平ラインに編成された複数の画素
を有する水平に走査されるビデオ映像のシーケンスを表
現する。このデジタル化されたビデオ信号内の画素また
はデータ要素は各々、それらの振幅を指示するデジタル
値で特徴づけられる。

【００１１】このようなデジタル化されたビデオ信号で
作動する白色シェーディング補正システムは以下の３つ
の主要サブシステムで構成されている。すなわち、１）
　　映像がフラットの白色校正ターゲットの映像である
場合、ビデオ映像の一部である、画素の出力の振幅を検
査する検査部、 ２）　　上記検査部で検査された各画素について、白色
シェーディング補正係数を計算する計算器部、および３
）　　上記計算器部で計算された白色シェーディング補
正係数に基づいて、その後に続くビデオ映像中の画素を
補正する補正部である。

【００１２】検査部と計算器部とが共に機能して、必要
とする白色シェーディング補正値を計算する。これを実
施するために、代表的なビデオ映像の構造を検討する。 水平に走査されるビデオ映像は複数の水平ラインで構成
され、各水平ラインは多数の画素の振幅値すなわちデー
タを含んでいる。多数の水平ラインは、ビデオスクリー
ン上に配列されると、各ライン上に存在する個々の画素
で構成されたビデオ映像を形成する。分析されるビデオ
映像を発生するビデオカメラがフラットな白色校正ター
ゲットに向けられると、画素が校正ターゲットの映像を
形成する。

【００１３】映像のコンパイルは誤りがないわけではな
く補正が必要であるから、必要な白色シェーディング補
正を誘導することは、検査と計算器部で分析されるこの
校正ターゲットをビデオコンパイルすることである。検
査と計算器部内の第１の主ブロックは第１アキュムレー
タである。このブロックは、フラット白色ターゲットに
関連するビデオ映像の各水平ラインに存在する画素振幅
（データ）を合計する。このアキュムレータの出力は、
各水平ビデオラインについての画素の振幅の合計である
。

【００１４】第２の主ブロックは、複数の水平ラインデ
ータすなわち画素を検査する別の第２のアキュムレータ
である。この第２のアキュムレータは２つの機能を実施
する。第１に、フラット白色校正ターゲットを示す全ビ
デオ映像を構成する水平ラインを試験して、水平ライン
データから、誘導された量（垂直カラムデータ）をコン
パイルする。第２に、個々のデータカラムを水平ビデオ
データから抽出した後、この第２アキュムレータは、ビ
デオ映像に見出された各カラムについて、垂直カラムを
構成する画素の振幅の値（データ）を合計してその結果
を出力する。

【００１５】垂直カラムデータは、各水平ライン中の同
じ位置にある画素の振幅で構成されている。垂直カラム
は、全ラインについて、各ラインのある位置における画
素振幅を読み取ることによって水平ラインから生成され
る。垂直カラムデータの誘導を分析する他の方法は、そ
れを数学的に探索する方法である。垂直データは、フラ
ット白色ビデオ映像を振幅のマトリックス、Ａ（ｎ，ｍ
）として定義することによって得ることができる。ここ
で、ｎは行（または映像ライン）の指数、およびｍはカ
ラム（またはライン内の画素の位置）の指数である。

【００１６】ここで例えば、水平ライン１の画素＃１の
振幅はマトリックス要素Ａ（１，１）であり、水平ライ
ン２の画素＃１のそれはＡ（２，１）であり、水平ライ
ン３の画素＃１のそれはＡ（３，１）である。映像の画
素によって形成される各垂直カラムは垂直カラムデータ
を構成している。このシステムの検査と計算器部の第３
のブロックは、第１アキュムレータの出力端子と第２ア
キュムレータの出力端子から出力される合計値から補正
係数を計算する処理装置である。この機能は、各ライン
とカラムについての第１と第２のアキュムレータによっ
て出力される値を記憶し、その後のビデオ映像に加えら
れる白色シェーディング補正係数を計算するマイクロプ
ロセッサによって実施される。このマイクロプロセッサ
は、水平と垂直の補正メモリすなわち以下に説明する補
正部の部品に、補正値を書込む。

【００１７】第３の主ブロックは補正部である。ここで
、校正ターゲットが撮像されながら検査と計算器部で生
成された補正係数が読出され、ビデオ信号を構成するデ
ジタル化されたビデオフレームのストリームを構成する
画素値と同期して、デジタルマルチプライヤに組み合わ
される。この補正部は、到来するビデオ信号の各ビデオ
フレームの各画素の振幅と、記憶されている補正係数と
の掛け算を行う。到来する画素と補正係数の積は、白色
シェーディング誤差がフラット白色校正ターゲットの映
像に続くすべてのビデオ映像について補償される場合の
補正されたビデオ画素の振幅を示す。

【００１８】白色シェーディング補正値を記憶するメモ
リ手段は、３つの主要部分で構成されている。第１の主
要部は、垂直カラムデータから生成された補正係数を記
憶する水平補正メモリである。この垂直カラムデータは
、検査と計算器のサブシステムにおける第２のアキュム
レータによって生成されるものである。第２の主要部は
、水平データを合計するアキュムレータから生成される
補正係数を記憶する垂直補正メモリである。

【００１９】メモリ手段に関連する第３の主要部は、２
つの補正メモリに記憶されているデータの読出しを組み
合わせるとともにそのタイミングをとる組合わせ回路で
ある。この組合わせ回路は、水平補正メモリと垂直補正
メモリからのデータを、各画素について順に読出すこと
ができる。ビデオ信号の特定の画素に対応する、垂直補
正係数と水平補正係数を組み合わせる組合わせ回路が設
けられる。この組合わせ回路は、画素補正係数を各画素
のマルチプライヤに出力する。

【００２０】多くのこのような補正値のセットは、検査
と計算器部のマイクロプロセッサのメモリに記憶させて
、映像を生成するビデオカメラの現在の作動状態によっ
て、水平と垂直の補正メモリに対して読出すことができ
る。例えば、各種の白色シェーディング補正値を記憶さ
せて、絞りの設定とズームの位置を含む各種のカメラの
状態についてのデジタル化されたビデオ信号中の白色シ
ェーディング誤差を補償することができる。

【００２１】一般に、複数の画素を有する水平に走査さ
れるビデオ映像を表現するデジタル化ビデオ信号中の白
色シェーディング誤差を検出して補償する方法は、以下
のステップ、すなわち １）　　フラット白色校正ターゲットのビデオ映像を構
成する画素の振幅を検査し、 ２）　　校正ターゲットの映像中の各画素について白色
レベル補正係数を計算し、および ３）　　ステップ２）で計算された白色レベル補正係数
に基づいてその後の映像の画素の振幅を補正する、ステ
ップで構成されている。

【００２２】検査と計算のステップは、以下のステップ
、すなわち、 ａ）　　校正ターゲットのビデオ映像を構成する各水平
ラインについての画素振幅を合計し、 ｂ）　　全ビデオ映像を構成する複数の水平ラインを検
査し、水平ラインから誘導される垂直カラムデータをこ
れらの水平ラインからコンパイルし、 ｃ）　　垂直データの各垂直カラムについて、上記のよ
うにして得られた垂直データを合計し、 ｄ）　　ｉ）　　各ラインの平均振幅を計算し、ｉｉ）
　映像中の各ラインについての最大平均値を求め、およ
び ｉｉｉ）そのラインの平均値を映像中の最大ライン平均
値まで増大するマルチプライヤ係数を各ラインについて
計算することによって、 ｅ）　　水平ラインの合計値から垂直補正係数を計算し
、および ｉ）　　映像中の各カラムデータの平均振幅を計算し、
ｉｉ）　映像中の各カラムデータについて最大平均値を
求め、 ｉｉｉ）そのカラムデータの平均値を映像中の最大カラ
ム平均値まで増大させる、各カラムデータについてのマ
ルチプライヤ係数を計算することによって、垂直ライン
の合計値から水平補正係数を計算する、ステップで構成
されている。

【００２３】またこの補正法には、水平メモリと垂直メ
モリの補正係数を記憶することも含まれ、その内容は、
その後、校正映像に再現されるビデオ映像の画素と同期
して読出される。これらの補正値を、その後に続く映像
の画素値に掛け算して、映像を白色シェーディング誤差
について補正する。本発明のその他の目的と利点は以下
に詳細に述べる構成と作用によって明らかになるであろ
う。

【００２４】

【実施例】この発明の一実施例を図１に基づいて説明す
る。図１は、本発明に有用な全ビデオシステムを示す。 図中、出力が白色シェーディング誤差について補正され
るビデオカメラ　５００がフラット白色校正ターゲット
５０２を撮像している。カメラ　５００は、ビデオ管も
しくはなんらかのピックアップ装置およびレンズシステ
ム　５２０を備えている。校正ターゲット５０２の映像
は、カメラ　５００の感光部を構成する感光センサ　５
３０に集束される。

【００２５】センサ　５３０からの強度の情報がセンサ
　５３０に付随する走査電子機器で直列化され次いでビ
デオ増幅器　２００に伝送される。ビデオ増幅器　２０
０は固定利得をもっている。増幅器　２００の出力は、
アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器　２２０によって
デジタル信号に変換される。シェーディング補正装置　
６００が、ビデオカメラ　５００と付随するビデオ増幅
器　２００によって作られる映像の順序で白色シェーデ
ィング補正を実施する。補正装置６００からのデジタル
信号は、デジタル／アナログ変換器　４００によって、
アナログ信号に変換して元に戻され、ビデオモニタ　３
００で検視される。絞りとズームの状態情報はカメラ　
５００から補正装置　６００に伝送される。

【００２６】図２は、本発明の、白色シェーディング補
正を実施する補正装置　６００の一実施例におけるブロ
ック図である。一般に、検査手段２０によって白色シェ
ーディング補正を必要とする信号が検査された後、補正
手段１０が、その信号が必要とする補正を実現する。検
査手段２０は、各水平ラインについてのライン平均値の
テーブルと、各垂直カラムについてのカラム平均値のテ
ーブルと、校正ターゲットの当初未補正であったビデオ
映像からの利得係数とを生成する。

【００２７】各水平ラインについてのライン平均値は、
次の２つのステップ、すなわち、 ａ）　　試験されるラインの各画素の振幅　（または強
度）　のマグニチュード値を合計し、 ｂ）　　その合計値を、ライン中のデータ要素　（すな
わち画素）　の数で割り算するステップで計算される。

【００２８】その結果はそのラインのライン平均値であ
る。各垂直カラムのカラム平均値は同様に計算される。 すなわち、映像のカラム内に存在する画素の強度を合計
し、垂直合計を行ったラインの数で割り算することによ
って計算される。手順とその実施について実施例を用い
て説明する。この実施例では水平ラインの平均値が最初
に計算され、次いで垂直カラム平均値が計算される。垂
直カラム平均値は、結果全体に影響することなく、最初
に計算し補正することができる。

【００２９】代表的な実施例では、水平アキュムレータ
９０が、所定ラインを横切る各画素についての代表的な
デジタル振幅値を受け、これらの振幅値を全ラインにわ
たって合計する。水平アキュムレータ９０は、例えば、
適正な“グルー”　ロジック　（例えば７４ＡＬＳ５７
３バッファ）が補充され、合計機能を実施するのに必要
なタイミング情報を供給された４ビット加算器（テキサ
ス・インストルメンツ（Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ）　社製の４つの７４ＬＳ２８３）を連結されて
作動するラッチ（アドバンスト・マイクロ・デバイス（
Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｉｃｒｏ　Ｄｅｖｉｃｅｓ）社製
のＡＭ　２９８２３Ａ　）で構成されている。その合計
ステップは、映像を形成する各水平ラインについて繰返
され、各ラインについての合計の結果はプロセッサ１１
０　によってそのメモリに記憶される。

【００３０】デジタル化された映像を形成するラインに
ついての合計結果は、単一ビデオフレーム内のプロセッ
サ　１１０に付随するメモリにロードする必要はないが
、同じ校正ターゲットが撮像されている限り、いくつか
のビデオフレームにわたって展開することができること
に留意すべきである。処理に対する時間要求は厳密なも
のではないから、プロセッサ　１１０は、例えばインテ
ル（ＩＮＴＥＬ）社製の８０３１マイクロプロセッサで
もよい。

【００３１】垂直アキュムレータ　１００は同様に機能
する。垂直画素合計数のテーブルは、垂直アキュムレー
タ　１００を用いて計算され記憶される。垂直アキュム
レータ　１００は、例えば、ＮＥＣ　電子社製の部品番
号ＵＰＤ４１１０１、先に述べた補助部材の７４　ＬＳ
　２８４の４ビット加算器、およびアドバンスト・マイ
クロ・デバイス（Ａｄｖａｎｃｅｄ　ＭｉｃｒｏＤｅｖ
ｉｃｅｓ）社製のＡＭ２９８４３　ラッチのような１つ
のラインメモリで構成されていてもよい。

【００３２】プロセッサ　１１０は、各ラインとカラム
の平均値をピークのラインもしくはカラムの平均値の近
くにまで上昇させる１セットの利得係数を計算する。こ
のセットの係数は、水平補正メモリ３０と垂直補正メモ
リ４０に転送される。補正メモリ３０と４０は、例えば
ＮＥＣ　の４１１０１Ｃ−３メモリを備えていてもよい
。これらのメモリ内に記憶されたこれらの係数　（利得
値）　は次いで、後に続く映像に用いられ、白色レベル
ひずみについての　（デジタル）　振幅出力の値が補正
される。

【００３３】上記の回路構造が与えられると、プロセッ
サ　１１０は、下記のステップ、すなわちａ）　　その
メモリに記憶された各合計値を、ライン平均値を形成す
るラインを構成する画素の予めプログラムされた　（既
知の）　数で割り算し、次いで校正ターゲットのビデオ
映像を構成するすべてのラインとカラムｎについての垂
直平均値を計算し、 ｂ）　　ピーク値と呼ばれる最大値を有する水平平均値
と垂直平均値についてそのメモリをサーチし、ｃ）　　
次に、ピーク値を有する平均値を用いて、プロセッサ　
１１０が各ラインと各カラムについて利得係数を計算し
、 ｄ）　　次にこれらの利得係数がその内部メモリに記憶
され、次に補正メモリ３０と４０に読出される、ステッ
プを実施するソフトウェアを使用する。

【００３４】上記の順序のデジタル操作の２つの部分の
等価の数学的手順は次のとおりである。デジタル化され
たビデオ映像が、ｎ行を有し各行がｍの画素振幅を有す
る、画素振幅のマトリックスＡｍｐ（ｎ，ｍ）で表わさ
れると仮定する。マトリックス中の各ｎ番目の水平行は
ｍ個のカラムをトラバースし、各ｍ番目の垂直カラムは
ｎ個のラインをトラバースする。これは、図３に示すマ
トリックス形中のビデオ映像のこの等価の表現に相当す
る。Ａｍｐ（ｎ，ｍ）の行がビデオフレーム　（または
映像）　中のビデオラインを表わすことは明らかである
。Ａｍｐ（ｎ，ｍ）の垂直カラムは、それ故、各行を形
成する画素で形成されている。

【００３５】汎用ビデオ映像のこの数学的モデルが与え
られると、補正係数の計算を詳細に説明することができ
る。 Ｉ．　水平補正係数　（垂直補正メモリに記憶されてい
る）　の計算。 〈ステップ１〉−各ラインの平均値を計算する。

【００３６】

【数１】

【００３７】ここで、Ａｍｐ（ｎ，ｍ）は、ｎのライン
とｍのカラムを有するビデオ映像を構成する各画素のデ
ジタル化された振幅の等価マトリックスである。ｎは映
像のｎ個の水平ラインの指数である。ｍはビデオ映像の
各ラインを構成するｍ個の画素で形成されるｍ個のカラ
ムの指数である。

【００３８】ＡＶＬ（ｎ）はｎ番目のラインのライン平
均値である。 〈ステップ２〉−最大平均値ラインを求める。

【００３９】

【数２】

【００４０】ＰＫＬ　＝　ＭＡＸ（ＡＶＬ（ｎ））ここ
で、ＰＫＬ　は、ステップ１で計算された設定されたＡ
ＶＬ（ｎ）中の最大　（極大）値である。 〈ステップ３〉−上記の最大平均ラインＰＫＬ　と同じ
レベルにまで上げることを保証するために各ラインｎに
掛け算する必要がある、ライン利得を設定するＧＡＩＮ
Ｌ（ｎ）を計算する。

【００４１】

【数３】

【００４２】計算された利得係数ＧＡＩＮＬ（ｎ）は次
に、プロセッサ　１１０によって、垂直シェーディング
補正値が入っている垂直補正メモリ４０に転送される。 垂直補正メモリ４０は、例えばＮＥＣ　４１１０１−３
　メモリチップを備えていてもよい。水平ラインのデー
タに基づいて計算された利得係数ＧＡＩＮＬ（ｎ）は、
垂直シェーディングを補正するのに使用される。このた
め、その係数は垂直補正メモリ４０にロードされる。

【００４３】計算されたＧＡＩＮＬ（ｎ）が垂直補正メ
モリ４０に転送されると、水平方向に補正されたＡｍｐ
（ｎ，ｍ）に対応する校正ターゲットの映像は、上記の
垂直補正ステップで得ることができる。いずれかの仮定
のもとに、部分的な補正のためにＡｍｐ（ｎ，ｍ）が変
化しても、同じ一般的な方法を実施して、水平シェーデ
ィング補正が行われる。それ故に、垂直補正利得は、Ａ
ｍｐ（ｎ，ｍ）が同じであると仮定して示される。すな
わち垂直と水平の補正値の計算が実施される。 ＩＩ．　　　垂直補正利得　（水平補正メモリに記憶さ
れている）　の計算。

【００４４】〈ステップ１〉−各カラムｍについての平
均値を計算する。

【００４５】

【数４】

【００４６】ここで、Ａｍｐ（ｎ，ｍ）は、ｎ個のライ
ンとｍ個のカラムを有する、各画素のデジタル化された
振幅のマトリックスである。ｎはラインの数であり、お
よびＡＶＣ（ｍ）はｍ番目のカラムのカラム平均値であ
る。 〈ステップ２〉−最大平均値のカラムを求める。

【００４７】

【数５】

【００４８】ＰＫＣ　＝　ＭＡＸ（ＡＶＣ（ｍ））ここ
で、ＰＫＣ　は、ステップ１で計算された設定ＡＶＣ（
ｍ）中の最大　（極大）　値である。 〈ステップ３〉−各カラムｍに掛け算するための利得を
設定するＧＡＩＮＣ（ｍ）を計算する。

【００４９】

【数６】

【００５０】同じ計算ルーチンが、水平利得と垂直利得
の両方の計算に一般に用いられることに留意しなければ
ならない。要約すると、ビデオ映像中の白色シェーディ
ング誤差を補正するのに必要な利得係数は次のようにし
て計算される。すなわち、 １）　　水平アキュムレーター９０と垂直アキュムレー
ター　１００の両者に記憶された画素の振幅のデジタル
値を試験し、 ２）　（水平アキュムレーター９０）　の各ラインおよ
び（垂直アキュムレータ１００）の各カラムについて平
均値（ＡＶ）を計算し、 ３）　　２つのアキュムレーター９０、１００　に含ま
れているラインまたはカラムについての最大平均値（Ｐ
ＫＬもしくはＰＫＣ）を測定し、 ４）　　得られた最大平均値すなわちピーク値（ＰＫＬ
もしくはＰＫＣ）を、特定の各ラインｎもしくはカラム
ｍの平均値ＡＶＥ　で割り算し次いで１．０　を引き算
し、および５）　　得られた利得値を補正メモリ３０、
４０に書込む、ことによって計算される。

【００５１】補正手段１０が実際の信号補正を実行し、
その後に続くビデオ映像に白色シェーディング補正を行
う。上記のように、水平補正メモリ３０と垂直補正メモ
リ４０は、利得係数のＧＡＩＮＬ（ｍ）とＧＡＩＮＣ（
ｎ）とをロードされ、これらの係数は、合計され、１を
加算し、Ａ／Ｄ変換器からビデオ情報に加えられると、
垂直カラムと水平ラインの各々の平均値を、それぞれの
ピークカラムもしくはピークラインの平均値の近くまで
増大させる。

【００５２】水平メモリと垂直メモリ内に含まれている
利得の読出しは、それぞれ画素クロックと水平クロック
でクロックされ、プロセッサ　１１０で制御され、その
結果、補正される特定の画素の映像位置に対応するタイ
ミングで、加算器５０と加算器６０を通じて水平と垂直
の方向に適切な利得係数を出力する。水平補正メモリ３
０と垂直補正メモリ４０からの補正値の出力の２セット
を加算器５０によって加えて、映像を構成する各画素に
利得係数を与える。補正が必要でない場合、すなわちピ
ーク値ではゼロの係数が生成される。１．０　の値が、
加算器（６０）によって合計された補正信号に加算され
る。これはマルチプライヤ７０の“単位利得点”　であ
る。マルチプライヤ７０としては、例えばロジック（Ｌ
ＯＧＩＣ　）社製のＬＭＵ１２　からなるマルチプライ
ヤがある。

【００５３】マルチプライヤ７０で、デジタル化入力ビ
デオ信号が、加算器６０からの　（デジタル）　出力と
掛算される。各画素について、到来信号の利得をほぼピ
ーク平均値の利得まで増大する値の利得係数が、到来映
像ビデオ信号と掛算される。これらの係数を用いて、マ
ルチプライヤ７０からの出力が補正され、白色シェーデ
ィングに伴う誤差が補正される。

【００５４】一般にマルチプライヤ７０は、加算器６０
によって１．０より高い数値に設定され、マルチプライ
ヤ７０について可能な最低設定値が　１．０であるよう
に保証されている。それ故に、ビデオカメラで見る一般
的な場面において、１つ以上の画素が、フラット校正タ
ーゲットを見て、校正機能を実施する時に生成するデジ
タル出力に検出されるピーク値よりも明るいことがある
。

【００５５】これは、等価デジタル“輝度”　が比較的
高いそれらの画素について、マルチプライヤ７０の出力
が、デジタルビデオ情報を、モニタ３００　で再生され
るアナログ波形に変換するのに必要なＤ／Ａ変換器４０
０　の最大カウントを超えることがあることを意味する
。Ｄ／Ａ変換器４００　は、最大カウント（８ビット系
では　２５５、または１２ビット系では４０９５、また
は１６ビット系では６５５３５）より高いデジタル入力
を正しく変換できないので、リミッタ８０が特に設けら
れ、デジタル入力がこの最大カウントを超えないように
保証する。リミッタ８０は、マルチプライヤ７０からの
ブライト画素出力の等価デジタル値が特定の系の最大カ
ウントと等しいかまたはこれを超えるとき、最大カウン
ト（２５５、４０９５または６５５３５）を出力する。

【００５６】以下には本実施例の動作を示す。この実施
例を実施するためには、　５×５　マトリックスの光検
出器を有するビデオカメラを想定する。このビデオカメ
ラは、各々５つの画素で構成されている５つの水平ライ
ンをもっているテレビジョン映像（フレーム）　をとら
えるのに用いられる。このことは、５つの垂直カラムも
５つの画素で構成されていることを意味する。下記の（
表１）は、補正する前にフラット白色校正ターゲットを
見たときにカメラから出力されるデジタル画素振幅を表
わす値を示す。　５×５　アレイの光検出器の出力は、
８ビットのＡ／Ｄ変換器によってデジタル化される。

【００５７】

【表１】 　　　　　　　　補正前のビデオカメラから出力される
デジタル化ビデオ振幅　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＨＯ
Ｒ　　　　　　　　　　　　カラム１　　カラム２　　
カラム３　　カラム４　　カラム５　　平均値　　ライ
ン１　　　　２０５　　　　　　　２２０　　　　　　
　２２５　　　　　　　２２０　　　　　　　２０５　
　　　　　　２１５　　　ライン２　　　　２２０　　
　　　　　２４０　　　　　　　２４５　　　　　　　
２４０　　　　　　　２２０　　　　　　　２３３　　
　ライン３　　　　２２５　　　　　　　２４５　　　
　　　　２５０　　　　　　　２４５　　　　　　　２
２５　　　　　　　２３８　　　ライン４　　　　２２
０　　　　　　　２４０　　　　　　　２４５　　　　
　　　２４０　　　　　　　２２０　　　　　　　２３
３　　　ライン５　　　　２０５　　　　　　　２２０
　　　　　　　２２５　　　　　　　２２０　　　　　
　　２０５　　　　　　　２１５　　　図２において、
最初の２５の画素のフレームが到達したとき、加算器６
０の出力は１．０　であり、すなわち、マルチプライヤ
７０に対する単位利得設定である。これは、水平補正メ
モリ３０と垂直補正メモリ４０の出力と内容がともにゼ
ロであるからである。この点でインタイムの補正はない
ので、リミッタ８０の出力はマルチプライヤ７０への入
力に等しい。すなわち最初の２５の画素のフレームには
まだ補正は実施されていない。

【００５８】次に水平アキュムレータ９０は、ライン１
のすべての値（２０５＋２２０＋２２５＋２２０＋２０
５＝１０７５）を加算し、この累計値をプロセッサ　１
１０に出力する。プロセッサ　１１０で与えられた水平
許可信号が水平アキュムレータ９０へクロックとして供
給され、アキュムレーションプロセスの時間を正しく決
める。水平アキュムレータ９０は、残りの各ライン２〜
５に同じ作動を行い、それらラインそれぞれの累積値（
１１６５、１１９０、１１６５、１０７５）　を同様に
プロセッサ　１１０に出力する。プロセッサ　１１０は
、各ラインに対する累積値をライン中の画素の合計数で
割り算して　（例えばライン１については１０７５：５
＝２１５）　各ラインについて平均値が得られる。

【００５９】次にプロセッサ　１１０の割り算手段は、
残りの各ライン２〜５についても同じ計算を行い、各ラ
インについて平均値が得られる。（表１）に示す試料の
画素振幅を用いれば、ライン１〜５についての平均値は
それぞれ　２１５、２３３　、２３８　、２３３および
　２１５である。プロセッサ　１１０は、各ラインにつ
いて平均値ＡＶＬ（ｎ）を得た後、どのラインの平均値
が、これらの値の中のピーク平均値すなわちＰＫＬ　で
あるかを決定する。ライン１〜５中のピーク平均値はラ
イン３の平均値ＡＶＬ（３）すなわち　２３８である。 プロセッサ　１１０は、利得の補正係数を得るために、
ピーク値を各ラインの平均値で割り算し次いで　１．０
を引き算して、そのライン中の各画素についての補正係
数を得る。

【００６０】例えば、ライン１については、ピーク値　
２３８を平均値　２１５で割り算し、次に　１．０を引
き算して補正係数０．１０７が得られる。同様に、残り
のライン２〜５についての補正係数はそれぞれ　０．０
２２、　０、０．０２２　、０．１０７　である。これ
らの補正係数に対応するデジタル値が、垂直補正メモリ
４０にロードされ、水平補正メモリ３０の出力と合計さ
れる。　（計算のこの時点では、水平補正メモリからの
出力は依然としてゼロである。）加算器６０において、
１．０　という単位利得数値が、加算器５０の出力に加
算され、マルチプライヤ７０を用いて、垂直補正メモリ
４０に記憶されている利得により、到来ビデオ信号を増
幅するのに利用される。この第１の水平補正ステップの
後の出力値を以下の（表２）に示す。

【００６１】

【表２】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　水平補正後
の補正されたビデオ出力　　　　　　　　　　　　　　
　　　　カラム１　　カラム２　　カラム３　　カラム
４　　カラム５　　　　　　　　ライン１　　　　２２
７　　　　　　　２４４　　　　　　　２４９　　　　
　　　２４４　　　　　　　２２７　　　　　　　　　
ライン２　　　　２２５　　　　　　　２４５　　　　
　　　２５０　　　　　　　２４５　　　　　　　２２
５　　　　　　　　　ライン３　　　　２２５　　　　
　　　２４５　　　　　　　２５０　　　　　　　２４
５　　　　　　　２２５　　　　　　　　　ライン４　
　　　２２５　　　　　　　２４５　　　　　　　２５
０　　　　　　　２４５　　　　　　　２２５　　　　
　　　　　ライン５　　　　２２７　　　　　　　２４
４　　　　　　　２４９　　　　　　　２４４　　　　
　　　２２７　　　　　　　　　Ｖ　ＡＶＧ　　　　　
　　２２６　　　　　　　２４５　　　　　　　２５０
　　　　　　　２４６　　　　　　　２２６　　　　　
　　　　ＡＶＣ（ｍ） 　　（表２）に示す値は、垂直補正ステップが完了した
後のビデオ補正プロセスの出力値である。

【００６２】次に、水平補正ステップが実施される。リ
ミッタ８０からの出力　（垂直方向の補正がなされたビ
デオ信号に表現する）　が垂直アキュムレータ１００　
に入力される。垂直アキュムレータは、垂直カラムの各
画素の各値を加算する。カラム１〜５についての加算さ
れた値は、それぞれ１１２９、１２２３、１２５０、１
２２３、１２２９である。プロセッサ　１１０は次に、
各カラムの合計値を画像中のラインの数で割り算する（
例えば、カラム１については、１１２９：５＝２２６）
。

【００６３】プロセッサ　１１０の割り算手段は、残り
の各カラム２〜４について同様の割り算を行い、残りの
４つの各カラムについてそれぞれ　２４５、　２５０、
　２４６、　２２６の値を得る。次にプロセッサ　１１
０はピーク値　（カラム　３、２５０）を決定し、その
ピーク値を、各カラムの平均値で割り算して次いで　１
．０を引き算する　（例えばカラム１については、（２
５０：２２６）−１．０＝０．１０６）。この水平補正
係数に相当するデジタル値は水平補正メモリ３０に入力
される。

【００６４】同様の数学的手順が、カラム２〜５の水平
補正係数について行われる。この実施例におけるカラム
１〜５についての水平補正係数は、それぞれ　０．１０
６、０．０２０、０．０　、０．０２０　および０．１
０６　である。先に垂直補正メモリ４０にロードされた
補正係数と、水平補正メモリ３０にロードされた補正係
数とが加算器５０において、個々の各画素について加算
される。加算器６０において　１．０という単位利得数
値が加算器５０の出力に加算され、その結果が、次にマ
ルチプライヤ７０で、到来デジタル化ビデオ信号を変調
するのに用いられる。

【００６５】下記（表３）に各画素についてのマルチプ
ライヤ出力値を列挙したが、これらの値は、補正メモリ
４０もしくは５０に記憶された水平と垂直の両方の利得
が加算され１が加えられてマルチプライヤ７０によって
与えられた後、到来ビデオ信号の振幅を補正する値であ
る。

【００６６】

【表３】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　各画素につ
いての補正利得の合計　　　　　　　　　　　　　　　
　　　カラム１　　カラム２　　カラム３　　カラム４
　　カラム５　　　　　　　　ライン１　　　１．２１
３　　　　　１．１２７　　　　　１．１１２　　　　
　１．１２７　　　　　１．２１３　　　　　　　　ラ
イン２　　　１．１２８　　　　　１．０４２　　　　
　１．０２６　　　　　１．０４２　　　　　１．１２
８　　　　　　　　ライン３　　　１．１０６　　　　
　１．０２０　　　　　１．０００　　　　　１．０２
０　　　　　１．１０６　　　　　　　　ライン４　　
　１．１２８　　　　　１．０４２　　　　　１．０２
６　　　　　１．０４２　　　　　１．１２８　　　　
　　　　ライン５　　　１．２１３　　　　　１．１２
７　　　　　１．１１２　　　　　１．１２７　　　　
　１．２１３　　水平　（第２）補正ステップが（表１
）に示すデータで実施された後の各画素についてのマル
チプライヤ７０の出力を下記（表４）に示す。

【００６７】

【表４】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　補正された画素の振幅　　　　　　　　　　　　　　
　　　　カラム１　　カラム２　　カラム３　　カラム
４　　カラム５　　　　　　　　ライン１　　　　２４
９　　　　　　　２４８　　　　　　　２４９　　　　
　　　２４８　　　　　　　２４９　　　　　　　　　
ライン２　　　　２４８　　　　　　　２５０　　　　
　　　２５０　　　　　　　２５０　　　　　　　２４
８　　　　　　　　　ライン３　　　　２４９　　　　
　　　２４９　　　　　　　２５０　　　　　　　２４
９　　　　　　　２４９　　　　　　　　　ライン４　
　　　２４８　　　　　　　２５０　　　　　　　２５
０　　　　　　　２５０　　　　　　　２４８　　　　
　　　　　ライン５　　　　２４９　　　　　　　２４
８　　　　　　　２４９　　　　　　　２４８　　　　
　　　２４９　　　（表４）の数値から分かるように、
得られる信号はすべて、システムに入力されたピーク白
色値ほぼ同じ値にまで増大されている（この実施例では
２５０）。したがって、実質的にフラットの白色信号が
、フラット白色入力信号について入力される。この実施
例を標準のＮＴＳＣテレビジョン映像に拡張した場合、
補正プロセスは、約１．５　秒の時間がかかる。

【００６８】このシステムは、さらに、種々のズーム位
置、絞り設定、または必要とする白色シェーディング補
正の大きさを変える他の条件で使用するためにプロセッ
サ　１１０のメモリにいくつもの補正波形を記憶するこ
とによって強化することができる。例えば異なるズーム
位置を用いる場合、とりわけ、異なるレンズ構成が用い
られるので、シェーディング誤差が異なる。このような
差を補償できるように、プロセッサ　１１０中に複数の
メモリを配置すれば、異なる条件に対応する補正データ
を記憶するのに使用できる。例えばカメラが特定のズー
ム位置に設定されると、補正係数は、そのズーム位置に
対応するメモリ位置から拡張される。どの条件　（ズー
ム、絞りの設定、利得など）が存在しているかに基づい
て、プロセッサ　１１０の出力を切換えることによって
、その特定の条件についての補正係数を迅速に得ること
ができる。

【００６９】本発明の他の特徴は、校正ターゲットの同
じ映像を、最終補正係数が垂直と水平の補正メモリに書
込まれる前に見ながら、指定の検査と計算のステップを
多数回繰返すことができることである。同じビデオ情報
のこのような順次取得と、多くの対話により、一層改善
された値に収れんする本発明の方法の性能とによって、
このシステムは耐雑音性になる。その利点は、前記の検
査と計算のステップを実施中の信号雑音の影響を、検査
と計算のステップを多数回実施することによって最小限
に留めることができるということである。

【００７０】本発明は、好ましい実施態様について示し
説明してきたが、本発明が関連する技術分野の熟練者に
とって自明な種々の変化と改変は本発明の思想と適用範
囲に含まれると考えられる。例えば、本発明のシステム
は、平均値を求めるプロセス中に少ない数のポイントを
使用して簡略化することができる。すなわち、少数のラ
インもしくはカラムをサンプリングし、次に補間して、
ぬかしているサンプル値を得て補正するか、または補正
メモリへ低速度のクロックを供給し、１以上の画素もし
くはラインについての利得値を有効に繰返すことによっ
て簡略化できる。

【００７１】その上に、上記の本発明は、それぞれの平
均値をピークのラインもしくはカラムの値にまで増大さ
せる各ラインとカラムについての利得係数を計算するが
、その利得は、ピークのラインおよび／またはカラムの
利得を減少させる係数を計算することによって減らすこ
ともできる。したがって、多くの変化と改良は、後記の
特許請求の範囲に記載されている本発明の適用範囲に含
めながら実施することができる。

【００７２】

【発明の効果】本発明の白色シェーディング補正装置お
よび補正方法によれば、ビデオ映像がフラット白色校正
ターゲットを表現する間、ビデオ映像の一部である複数
の画素を検査手段で検査し、検査手段で検査された各画
素についての白色レベル補正係数を計算器手段で計算し
、フラット白色校正ターゲットを表現する前記ビデオ映
像に続くビデオ映像を、前記計算器手段で計算された白
色レベル補正係数に基づいて補正手段で補正し、それに
よって、前記デジタル化ビデオ信号中に存在する、後に
続くビデオ映像を白色シェーディング誤差について補償
するので、ビデオ信号の自動白色シェーディング補正を
行うことができ、補正波形の決定と、補正波形の補正す
べき信号への適用とを同じ装置内で達成することができ
る。

【００７３】また、白色シェーディング補正を必要とす
る信号を検出し、この検出の結果、その必要とする白色
シェーディング補正を実行することができる。また、ビ
デオ信号の各画素を評価することによって、白色シェー
ディング補正を必要とする信号を検出し、他のビデオ映
像を捕捉中、続いて用いられる各画素に対する白色レベ
ルの補正係数を計算することができる。

【００７４】さらに、白色シェーディング補正値の決定
中にノイズの影響を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】映像を捕捉し補正する全システムを示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明にしたがって白色シェーディング補正を
実施する主要回路ブロックのブロック図である。

【図３】本発明において数学的モデル化を行うのに用い
るマトリクスとして編成されたビデオ映像を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０　　　　　　補正手段 ２０　　　　　　検査手段 ３０　　　　　　水平補正メモリ ４０　　　　　　垂直補正メモリ ５０　　　　　　加算器 ６０　　　　　　加算器 ７０　　　　　　マルチプライヤ ８０　　　　　　リミッタ ９０　　　　　　水平アキュムレータ １００　　　　垂直アキュムレータ １１０　　　　プロセッサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　各々が複数の画素を有し水平に走査さ
   れる一連のビデオ映像を表現するデジタル化ビデオ信号
   中の白色シェーディング誤差を検出し補償する白色シェ
   ーディング補正装置であって、前記ビデオ映像がフラッ
   ト白色校正ターゲットを表現する間、前記ビデオ映像の
   一部である複数の画素を検査する検査手段、前記検査手
   段で検査された各画素についての白色レベル補正係数を
   計算する計算器手段、およびフラット白色校正ターゲッ
   トを表現する前記ビデオ映像に続くビデオ映像を、前記
   計算器手段で計算された前記白色レベル補正係数に基づ
   いて補正し、それによって、前記デジタル化ビデオ信号
   中に存在する前記の後に続くビデオ映像を白色シェーデ
   ィング誤差について補償する補正手段からなる白色シェ
   ーディング補正装置。
2. 【請求項２】　　フラット白色校正ターゲットを表現す
   るビデオ映像は、水平に走査され、かつ複数の水平ライ
   ンを有し、この各水平ラインは複数の画素を有し、検査
   手段は、前記ビデオ映像の前記各水平ライン中の画素の
   振幅を合計し、前記各水平ラインについての画素の振幅
   の合計値となる第１出力を送出する第１のアキュムレー
   タ手段、複数の水平ラインを検査し、前記水平ライン内
   に含まれている複数の画素に由来する複数の垂直カラム
   データを、前記水平ラインから生成し、前記水平ライン
   内に含まれている複数の画素中に見出される各カラムに
   ついて生成された垂直カラムデータの合計値となる第２
   出力を送出する第２のアキュムレータ手段を有し、計算
   器手段は、前記第１と第２のアキュムレータ手段それぞ
   れの前記第１出力と第２出力の和を基に前記検査手段で
   検査された各画素についての白色レベル補正係数を計算
   する処理手段を有する請求項１記載の白色シェーディン
   グ補正装置。
3. 【請求項３】　　補正手段は、前記白色レベル補正係数
   を記憶するメモリ手段、およびデジタル化されたビデオ
   信号に前記補正係数を掛け算し、白色シェーディング誤
   差が最小となるように補正されたビデオ信号を出力する
   マルチプライヤ手段を有する請求項２記載の白色シェー
   ディング補正装置。
4. 【請求項４】　　白色レベル補正係数を記憶するメモリ
   手段は、ビデオ信号の各画素に対応する水平補正係数か
   らなる補正出力を有する第２のアキュムレータ手段によ
   って、垂直カラムデータから発せられる補正係数を記憶
   する水平補正メモリ手段、および前記ビデオ信号の各画
   素に対応する垂直補正係数からなる補正出力を有する第
   １のアキュムレータ手段によって、水平ラインから発せ
   られる補正係数を記憶する垂直補正メモリ手段、ならび
   に前記ビデオ信号の特定画素に対応する前記垂直補正係
   数と水平補正係数とを組合わせ、画素の補正係数を、前
   記特定画素の到達時間に同期させてマルチプライヤ手段
   に出力する組合わせ手段を有する請求項３記載の白色シ
   ェーディング補正装置。
5. 【請求項５】　　各々が複数の画素を有し水平に走査さ
   れる一連のビデオ映像を表現する、ビデオカメラによっ
   て発せられるデジタル化ビデオ信号中の白色シェーディ
   ング誤差を検出し補償する白色シェーディング補正装置
   であって、フラット白色校正ターゲットのビデオ映像を
   表現するデジタル化ビデオ信号中の各画素を検査する検
   査手段、前記各画素についての、絞り設定とズーム位置
   を含む複数の異なるビデオカメラの条件に対応する複数
   の補正係数を計算する計算器手段、および前記補正係数
   に基づいて、前記ビデオ信号内に含まれている一連のビ
   デオ映像の各画素を、前記複数の補正係数で処理し、そ
   れによって、前記ビデオ映像を白色シェーディング誤差
   について補正する補正手段を有する白色シェーディング
   補正装置。
6. 【請求項６】　　各々が複数の画素を有し水平に走査さ
   れる一連のビデオ映像を表現するデジタル化ビデオ信号
   中の白色シェーディング誤差を検出し補償する白色シェ
   ーディング補正方法であって、前記ビデオ映像がフラッ
   ト白色校正ターゲットを撮像する間、前記ビデオ映像の
   一部である前記複数の画素を検査するステップと、この
   検査された各画素について、白色レベル補正係数を計算
   するステップと、前記フラット白色校正ターゲットを表
   現する前記ビデオ映像に続くビデオ映像を、前記検査さ
   れた前記複数の画素について、計算された前記白色レベ
   ル補正係数に基づいて補正し、それによって前記テジタ
   ル化ビデオ信号をその中に含まれている白色シェーディ
   ング誤差について補償するステップとからなる白色シェ
   ーディング補正方法。
7. 【請求項７】　　フラット白色校正ターゲットを表現す
   るビデオ映像は、水平に走査され、かつ複数の水平ライ
   ンを有し、この各水平ラインデータは複数の画素を有し
   、検査するステップは、前記ビデオ映像の前記各水平ラ
   イン中の画素の振幅を合計し、それによって、前記各水
   平ラインについての画素の振幅の合計値となる第１出力
   を生成するステップと、複数の水平ラインを検査し、前
   記複数の水平ラインに由来する複数の垂直カラムデータ
   を、前記水平ラインから生成し、それによって、前記複
   数の水平ラインに見出された各カラムについて生成され
   た垂直カラムデータの合計値となる第２出力を生成する
   ステップとからなり、計算するステップは、前記第１出
   力と第２出力の和を基に前記検査ステップで検査された
   各画素についての白色レベル補正係数を計算するステッ
   プを有する請求項６記載の白色シェーディング補正方法
   。
8. 【請求項８】　　白色レベル補正係数を計算するステッ
   プは、映像における各水平ラインについて平均振幅を計
   算し、前記映像における前記各水平ラインについて最大
   平均値を求め、そのラインの平均値をその映像の最大の
   ライン平均値まで増大させる前記各水平ラインについて
   のマルチプライヤの係数を計算し、前記映像における各
   カラムデータについて平均振幅を計算し、前記映像にお
   ける前記各カラムデータについて最大平均値を求め、そ
   のカラムの平均値をその映像の最大のカラム平均値まで
   増大させる各カラムについてのマルチプライヤの係数を
   計算することを特徴とする請求項７記載の白色シェーデ
   ィング補正方法。