JPH099154A - 画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度、高分解能のＡ／Ｄ変換器を用いるこ
となく、コントラストの大きな撮影対象であっても良質
なディジタル画像信号を得ることができる画像入力装置
を提供する。 【構成】 撮像器１Ａは、露出制御器５による露出時間
の制御を受けて、同一撮影対象についてＮ回の撮像をそ
れぞれ露出時間を変えて行い、フレームメモリ６には撮
像が行われる度毎に、変調器２、復調器３及びＡ／Ｄ変
換器４を介してディジタル画像信号が入力され、階調合
成器７では、フレームメモリ６にディジタル画像信号が
入力される度毎に、このディジタル画像信号を読み込
み、所定の条件を満たす画素を選択して新たな画素値を
決定する共に、画素値が決定した画素の記録をテーブル
メモリ８の決定画素テーブルに書き込み、最終的には露
出時間が異なるＮ枚のディジタル画像信号から、階調合
成による新たな画像を生成し、画像蓄積器９に各画素値
を記憶する画像入力装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の撮像
器により撮像された画像信号をディジタル信号に変換す
る画像入力装置に係り、特に、出力画質の向上を図りつ
つ、かつ、構成の簡素化を図った画像入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】撮像管に代表されるいわゆる撮像器によ
って取得された画像信号を、所定のディジタル信号に変
換して出力するための画像入力装置としては、例えば、
図３に示されたような構成のものが一般的に良く知られ
ている。すなわち、この装置は、被写体に対応した電気
信号を出力する撮像器１と、この撮像器１の出力信号に
対して、装置に要求される形式の変調を施す変調器２
と、この変調器２の出力信号を復調する復調器３と、こ
の復調器３からのアナログ出力信号をディジタル信号に
変換するアナログ・ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ
変換器」と言う。）４とを具備してなるものである。

【０００３】変調器２は、例えば、画像入力装置がＮＴ
ＳＣの画像信号を扱うためのものであれば、撮像器１か
らの信号をＮＴＳＣの規格に合致したコンポジット信号
とするための処理を施すものである。そして、復調器３
は、このような変調を施された信号、すなわち、例え
ば、ＮＴＳＣのカラー画像信号であれば、ＲＧＢの各信
号に、モノクロ画像信号であれば、輝度成分信号に復調
して出力するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像入力装置において、特に、明暗の差のある、い
わばコントラストの大きい撮影対象について、画質の良
好な出力信号を得るためには、Ａ／Ｄ変換器４に高精
度、高分解能のものが必要となり、装置の高価格化を招
くという問題点があった。

【０００５】また、撮影対象が比較的暗いものである場
合、ノイズを増やすことなく画質の良好な出力信号を得
るためには、高分解能のＡ／Ｄ変換器を必要とし、装置
の高価格化を招くという問題点があった。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、高精度、高分解能のＡ／Ｄ変換器を用いることな
く、コントラストの大きな撮影対象であっても、良質な
ディジタル画像出力信号を得ることができる画像入力装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、撮影対象からの光
画像信号を電気信号に変換する撮像手段と、この撮像手
段の出力信号をディジタル信号に変換する信号変換手段
とを具備してなる画像入力装置において、前記撮像手段
の露出時間を制御する露出制御手段と、前記信号変換手
段から出力されたディジタル画像信号を記憶する一方、
これら記憶データを読み出し可能とする記憶手段と、前
記記憶手段を介して露出時間の異なる複数のディジタル
画像信号を入力し、これら露出時間の異なる複数のディ
ジタル画像信号を基に、階調合成が施された新たな画像
信号を生成する階調合成手段とを具備してなることを特
徴としている。

【０００８】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の画像入力装置におい
て、階調合成手段は、新たな一つの画像を構成する画素
として、露出時間の異なる複数の画像信号の中から、所
定の画素値に最も近い画素を選択し、選択された画素が
含まれた元の画像の露出時間に応じて定まる所定値に、
当該画素の画素値を加算して、新たな画素値とする階調
合成手段であることを特徴としている。

【０００９】

【作用】請求項１，２記載の発明によれば、露出制御手
段の制御に応じて、撮像手段の露出が設定されて撮像が
行われると、記憶手段には信号変換手段によりディジタ
ル信号に変換された画像信号が記憶され、階調合成手段
によりこのディジタル画像信号が取り込まれ、すなわ
ち、階調合成手段においては、露出時間の異なるディジ
タル画像信号が記憶手段に記憶される度毎に、そのディ
ジタル画像信号が取り込まれ、この画像信号の中から階
調合成に採用可能な画素が所定条件下で選択されて、最
終的には露出時間の異なる複数のディジタル画像信号の
中から新たな画像の基となる複数の画素が選択されて、
これら複数の画素を基に、階調合成による新たな画像が
形成される画像入力装置としているので、高精度、高分
解能のＡ／Ｄ変換器を用いることなく良質なディジタル
画像信号が得られるものである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る画像入力装置の実施例に
ついて、図１及び図２を参照しつつ説明する。ここで、
図１は、本発明に係る画像入力装置の一実施例における
装置構成を示す構成図であり、図２は、図１に示された
画像入力装置における階調合成処理の手順を示すフロー
チャート図である。尚、以下に説明する部材、配置等は
本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内
で種々改変することができるものである。

【００１１】まず、本実施例における画像入力装置（以
下「本装置」と言う。）は、撮像管に代表される撮像器
１Ａと、変調器２と、復調器３と、Ａ／Ｄ変換器４とを
具備する点においては、図３で説明した従来装置と基本
的に同一であるが、本装置はさらに、露出制御手段とし
ての露出制御器５と、記憶手段としてのフレームメモリ
６と、階調合成手段としての階調合成器７と、テーブル
記憶手段としてのテーブルメモリ８と、画像蓄積器９と
を具備してなるものである。

【００１２】撮像手段としての撮像器１Ａは、例えば、
撮像管やＣＣＤ素子等を用いてなり、光画像情報を電気
信号に変換するものである。この撮像器１Ａは、露出制
御器５からの制御信号によって、露出時間が段階的に変
えられるようになっている。すなわち、本実施例におけ
る露出制御器５は、撮像器１Ａの露出時間を、所定段
階、例えばＮ段階に変え得るようになっているものであ
る。ここで、Ｎ段階の露出時間調整の具体例としては、
例えば、各露出時間の比が２^(N-1) ：２^(N-2) ：・・
・：２² ：２¹ ：１と、等比数列になるように変えるこ
とが考えられる。

【００１３】そして、復調器３は、変調器２からの入力
信号を復調して、例えば、入力信号がカラー信号であれ
ば、ＲＧＢの各信号を出力し、また、例えば、入力信号
がモノクロであれば、輝度成分の信号を出力するように
なっている。復調器３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４に
よりディジタル信号に変換されて、フレームメモリ６に
記憶されるようになっている。

【００１４】フレームメモリ６は、ディジタル画像信号
を一時的に記憶するためのメモリで、本実施例において
は、露出制御器５により露出時間が設定されて、撮像器
１Ａからその露出時間での画像が得られる度毎に、その
画像に対するディジタル画像信号が記憶されるようにな
っている。階調合成器７は、フレームメモリ６から順に
読み出したディジタル画像信号に対して、後述するよう
な手順で階調合成を施すものである。

【００１５】テーブルメモリ８は、階調合成器７におけ
る階調合成による新たな画素値が決定されたか否かを確
認するためのテーブルが記憶されるもので、階調合成器
７により後述するようにして所定の書き込みが行われる
ようになっている。画像蓄積器９は、階調合成器７によ
り階調合成されて生成された画像信号を記憶するための
メモリである。

【００１６】かかる構成において、階調合成による画像
信号を得るには、露出制御器５により、撮像器１Ａの露
出時間がＮ段階に変えられ、各露出時間における撮像器
１Ａの出力信号が変調、復調されて、Ａ／Ｄ変換器４に
よりディジタル信号に変換される。

【００１７】そして、各露出時間における、Ａ／Ｄ変換
器４から出力されたディジタル画像信号が、フレームメ
モリ６に記憶される毎に、階調合成器７により、記憶さ
れたディジタル画像信号が読み出され、次述するように
して階調合成が行われるようになっている。

【００１８】図２には、階調合成器７により行われる階
調合成処理の手順が示されたフローチャートが示されて
おり、以下、図２を参照しつつその内容について説明す
る。先に、この階調合成処理全体の概略を述べれば、同
一の撮影対象について得られた露出時間の異なる複数の
ディジタル画像から、階調合成により新たなディジタル
画像を得るようにしたものである。

【００１９】具体的な処理手順を図２を参照しつつ説明
すれば、まず、処理開始に際して、画素値の上限値、す
なわち、階調の上限値が設定される（図２のステップ１
００）。例えば、Ａ／Ｄ変換器４の分解能が８ビットで
あるとすると、階調の上限値は、２５５と設定される。

【００２０】そして、露出制御器５により撮像器１Ａの
露出時間は、予め定められたＮ段階の露出量の内、まず
最初に最大露出量となるように制御され、このときの撮
像画像が変調器２、復調器３及びＡ／Ｄ変換器４を介し
てフレームメモリ６にディジタル画像信号として取り込
まれることとなる（図２のステップ１０２，１０４参
照）。

【００２１】次に、階調合成器７において、フレームメ
モリ６に記憶されている画像の各画素についての走査が
行われる（図２のステップ１０６参照）。すなわち、フ
レームメモリ６から階調合成器７へ画像信号が読み込ま
れる。そして、この画像信号を構成する複数の画素の
内、まず、一つの画素が選択され、この画素が未定画素
であるか否か、すなわち階調合成を未だ終えていないも
のであるか否かが判定され（図２のステップ１０８参
照）、階調合成を既に終えたと判定された場合（ステッ
プ１０８においてＮＯの場合）には、後述するステップ
１１４の処理へ進む。

【００２２】一方、階調合成を未だ終えていないもので
あると判定された場合（ステップ１０８においてＹＥＳ
の場合）には、画素値の判定処理へ進むこととなる（図
２の１１０参照）。なお、上述の走査開始にあたり、一
つの画像のいずれの位置の画素から開始するかは、本発
明の本質に拘わることではないので任意であり、ここで
は特に特定しないこととする。

【００２３】次に、ステップ１１０においては、上述の
画素について、その画素値、すなわち階調が先に定めた
上限値より小さいか否かの判定が行われる（図２のステ
ップ１１０参照）。そして、上限値より小さいと判定さ
れた場合（ＹＥＳの場合）には、次のステップ１１２へ
進む。

【００２４】一方、上限値を超えると判定された場合
（ＮＯの場合）には、画素値を決定できない未定画素で
あるとして、テーブルメモリ８の決定画素テーブルに必
要な書き込みがなされて後述するステップ１１４へ進む
こととなる（図２のステップ１１８参照）。

【００２５】ここで、テーブルメモリ８に記憶された決
定画素テーブルは、階調合成による画像を構成する各画
素について、後述するようにして画素値が決定されたか
否かを確認するためのいわば確認リストとも言うべきも
ので、このステップ１１８で未定画素であるとされた場
合には、該当する画素について「０」が書き込まれるこ
ととなる。

【００２６】ステップ１１２においては、先のステップ
１１０における判定対象となった画素の画素値が上限値
を超えないとの判定に基づいて、当該画素を階調合成に
よる新たな画像信号の一画素として用いるにあたり、次
のような階調合成としての画素値の変換を行う。すなわ
ち、当該画素が用いられた画像の番号に先にステップ１
００で設定された上限値に１を加えた値（本実施例では
２５６）を乗じ、これに当該画素の画素値を加算したも
のを新たな画素値として用いることとする（図２のステ
ップ１１２参照）。そして、テーブルメモリ８の決定画
素テーブルの該当する画素について、画素値が決定され
たことを示すため「１」が書き込まれることとなる。さ
らに、この新たな画素値は、画像蓄積器９に記憶される
こととなる。

【００２７】ここで、当該画素が用いられた画像の番号
とは、先のステップ１０４においてフレームメモリ６に
取り込まれた画像に対して、昇順に付される番号であ
る。本実施例においては、露出量の大きな順に画像を取
り込み、上述のような走査をするようにしてあるので、
最大露出量で撮像された画像から順に、１から始まる番
号が付されることとなり、最後の番号は露出時間の切り
替え数に応じてＮとなるものである。

【００２８】したがって、露出時間の最も少ない画像か
ら選択された画素である場合には、このステップ１１２
において算出される新たな画素値は、本来その画素が有
していた画素値に（Ｎ×２５６）を加算したものとな
る。このように、新たな画像を構成する画素として採用
された画素が含まれていた画像に応じて（換言すればそ
の画像の露出時間に応じて）２５６づつ加えてゆくこと
で、そもそもの画素の階調が、例え８ビットで表される
程度のものであっても、（２⁸ ×Ｎ）階調の画像を得る
ことができることとなり、このため、特別に高分解能の
Ａ／Ｄ変換器を用いることなく、階調のより細かな画像
信号を得ることができることとなる。

【００２９】尚、上述の階調合成の結果得られる新たな
画素値と露出時間との関係は、露出時間が長い画素程画
素値が小さく、逆に露出時間が短い画素程画素値が大き
な値になり、階調合成前の画素値と露出時間との関係と
丁度反対となる。

【００３０】画素値と露出時間との関係は、本装置から
の出力信号を用いる外部の装置における信号処理等の観
点から決定されるべきものであり、上述のような画素値
と露出時間との関係が信号処理等の観点から外部の装置
において不都合な場合は、当該外部の装置において、デ
ータの変換を行うか、又は、図２のステップ１１２にお
いて、露出時間の異なる各画像について、付される番号
を上述したのとは反対に、露出時間の長い画像に番号Ｎ
を付し、以下降順に付すことで逆の関係を得ることがで
きるので、本質的な問題とはならない。

【００３１】上述のようにして画素値の変換が行われた
後は、一画面の全ての画素についての走査が終了したか
否かが判定され（図２のステップ１１４参照）、未だ一
画面が終了しないと判定された場合（ＮＯの場合）に
は、同一画像の次の画素について、ステップ１０８以降
の処理が同様に行われることとなる（図２のステップ１
２０参照）。

【００３２】一方、一画面の全ての画素についての上述
のような走査が終了したと判定された場合（ＹＥＳの場
合）には、全ての画像について、上述のような走査が行
われたか否かが判定されることとなる（図２のステップ
１１６参照）。

【００３３】本実施例の場合には、露出時間の異なるＮ
枚の画像について、それぞれ上述のような走査が行われ
たか否かが判定され、終了したと判定された場合（ＹＥ
Ｓの場合）には、画像蓄積器９に記憶されたディジタル
画像信号が外部へ出力されて一連の処理が終了すること
となる（図２のステップ１２４参照）。

【００３４】一方、未だ終了せずと判定された場合（Ｎ
Ｏの場合）には、露出を変えて撮像が行われることとな
り（図２のステップ１２２参照）、その画像がフレーム
メモリ６へ取り込まれ、以下、この画像について上述し
たのと同様な処理が行われることとなる。

【００３５】尚、上述の実施例において、階調合成器７
やテーブルメモリ８は、それぞれ別個独立のものとして
示したが、これらは、いわゆるＣＰＵを用いることで簡
易に実現でき、より好適である。

【００３６】また、上述の実施例においては、変調器２
と復調器３とが設けられているが、これらは必ずしも必
要なものではなく、撮像器１Ａの出力信号を、Ａ／Ｄ変
換器４により直接ディジタル信号に変換するような構成
としてもよい。

【００３７】さらに、本実施例では、露出時間の比を等
比数列となるように設定したが、勿論このような比に限
定される必要はなく、種々設定可能なものである。例え
ば、露出時間の比が等差数列となるように設定してもよ
いものである。

【００３８】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
露出時間の異なる複数の画像信号を基にして、階調合成
による新たな画像信号を得るように構成することによ
り、複数の画像信号を基に、階調合成を施すことによ
り、階調のより細かな画像信号を得ることができるの
で、コントラストの大きな撮影対象であっても高精度、
高分解のＡ／Ｄ変換器を不要として、しかも、画質の向
上を図ることができる効果がある。また、高精度、高分
解のＡ／Ｄ変換器を不要とするので、装置の低価格化が
可能できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像入力装置の一実施例における
装置構成を示す構成図である。

【図２】図１に示された画像入力装置における階調合成
処理の手順を示すフローチャート図である。

【図３】従来の装置構成例を示す構成図である。

【符号の説明】

１，１Ａ…撮像器、 ２…変調器、 ３…復調器、 ４
…Ａ／Ｄ変換器、 ５…露出制御器、 ６…フレームメ
モリ、 ７…階調合成器、 ８…画像データメモリ、
９…画像蓄積器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影対象からの光画像信号を電気信号に
   変換する撮像手段と、この撮像手段の出力信号をディジ
   タル信号に変換する信号変換手段とを具備してなる画像
   入力装置において、前記撮像手段の露出時間を制御する
   露出制御手段と、前記信号変換手段から出力されたディ
   ジタル画像信号を記憶する一方、これら記憶データを読
   み出し可能とする記憶手段と、前記記憶手段を介して露
   出時間の異なる複数のディジタル画像信号を入力し、こ
   れら露出時間の異なる複数のディジタル画像信号を基
   に、階調合成が施された新たな画像信号を生成する階調
   合成手段とを具備してなることを特徴とする画像入力装
   置。
2. 【請求項２】 階調合成手段は、新たな一つの画像を構
   成する画素として、露出時間の異なる複数の画像信号の
   中から、所定の画素値に最も近い画素を選択し、選択さ
   れた画素が含まれた元の画像の露出時間に応じて定まる
   所定値に、当該画素の画素値を加算して、新たな画素値
   とする階調合成手段であることを特徴とする請求項１記
   載の画像入力装置。