JPS628671A - 画像入力装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明はフレーム間又はフィールド間の減算画像やフレ
ーム間又はフィールド間の加算平均画像等を表示せしめ
る画像入力装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＴＶカメラ等の撮像装置から入力した画像について移
動している物体のみを得るためにフレーム間又はフィー
ルド間の減算やノイズを低減する目的でフレーム間又は
フィールド間の加算平均を行なうことがある。これらの
処理を行なうために従来の代表的な画像入力装置として
は第７図に示すような構成が採られてきた。

この装置においてはＩＴＶカメラ１より出力されたｌフ
レーム分のアナログ信号がム／Ｄ変換部２でディジタル
データに変換され、フレームメモリ部８に＃ｉ積される
。次にＩＴＶカメラ１より出力された１フレ一ム分のア
ナログ信号がＡ／Ｄ変換部２でディジタルデータに変換
され１このディジタルデータとフレームメモリ部８に蓄
積されている前フレームのデータとが演算処理部４によ
り例えば加算平均され、Ｄ／Ａ変換部５によりアナログ
信号に再変換され、フレーム間で加算平均された画像が
モニタ６に表示される。この際、この演算処理部での加
算平均演算のためにフレームメモリ部３に蓄積されてい
た前フレームのデータが読出されると同時に現在のディ
ジタルデータがフレームメモリ部３に蓄積される。以下
同様にして次のフレームの画像がその前の画像と加算平
均され、モニタ６には常時フレーム間で加算平均された
画像が表示される。前記演算処理部の機能が加算平均で
はなく差の絶対値を取るものであればモニタ６には差分
画像が表示されることは説明する迄もない。

一般に、この画像入力装置のＡ／Ｄ変換部２とフレーム
メモリ部３と演算処理部４とＤ／Ａ変換部５とから成る
画像処理部８は−っの装置にまとめられ、画像処理装置
として市販されており、これを使用する場合も多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の構成の従来の画像入力装置では、画像処理部８の
ような特別なハードウェアが必要となり、またその他の
構成を用いるにしても、少くともフレームメモリ部８の
ような画像情報を記憶しておくハードウェアと演算処理
部４のような演算を行なうハードウェアが不可欠であり
、高価なものとなってしまう。

本発明は、静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）撮像装置の
非破壊読出しが可能゛であるという特徴を利用し、従来
のような高価な画像処理用の特別なハードウェアを必要
とすることなくフレーム間又はイールド間の減算画像や
フレーム間又はフィールド間の加算平均画像等の表示が
得られるコンパクトで安価な画像入力装置を提供するこ
と′を目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明においては、撮像装置として、５ＩＴ（静電誘導
トランジスタ）受光素子のような非破壊読出し可能な受
光素子をマトリックス状に配置し、隣接する２個のＳＩ
Ｔ受光素子をペアとしてＩＶＩＢ素を構成し、各画素を
構成する２つのＳＩＴ受光素子の一方を奇フィールド用
、他方を偶フィールド用としてそれぞれ奇フィールド出
力端子及び偶フィールド出力端子に選択的に接続できる
ように構成したＳＩＴ撮像装置を用い、その２個の出力
端から同時に出力される奇フィールド出力信号と偶フィ
ールド出力信号を信号処理手段で処理して加算平均画像
信号、差分画像信号等を発生させる。

〔作　用〕

上述した本発明の画像入力装置によれば、撮像装置から
は奇および偶フィールド出力信号が同時に供給されるの
で、従来のようなフレームメモリを設けることなく、加
算平均画像信号や差分画像−信号などの画像信号を得る
ことができ、構成はきわめて簡単になるとともに安価と
なる。

〔実施例〕

第１図は本発明で使用するＳＩＴ撮像装置のＳＩＴ受光
素子の配！構成例を線図的に示す平面図である。第１図
（ａ）の例では上下に隣接する２個のＳＩＴ受光素子を
ペアとして１画素とし、Ｋ（列）×Ｌ（行）画素のマト
リックスで二次元撮像装置を構成する。従ってＳＩＴ受
光素子はＫ（列）×２Ｌ（行）個となる。第１図（ｂ）
の例では斜め方向に隣接する２個のＳＩＴ受光素子をペ
アとして１画素とする。尚、原理的には上述の（ａ）及
び（１））の例に限らず、隣接する２素子をペアにすれ
ばよい。

この撮像装置においては各画素を構成する２つの受光素
子の一方は奇フィールド用、他方は偶フィール・ド用と
し、それぞれ奇フィールド出方端子及び偶フィールド出
力端子に選択的に接続し得るように構成する。

第２図は斯るＳＩＴ撮像装置を使用する本発明画像入力
装置の原理構成図である。第２図において９は上述した
ＳＩＴ撮像装置であり、この装置は制御回路１２により
駆動されてその奇フィールド出力端子及び偶フィールド
出方端子に奇フィールド出力信号及び偶フィールド出方
信号を同時に発生する。この２つの出方信号は信号処理
回路１０に供給され、この信号処理回路はこの２つの出
力信号からノーマル画像信号、加算平均画像信号、差分
画像信号、擬似フレーム画像信号（それぞれ後に詳述す
る）を並列に出力する。これら画像信号は制御回路１２
によって制御される信号選択回路１１に供給され、この
信号選択回路は所望の画像信号を選択してモニタ１８に
供給し、表示せしめる。

第８図は本発明に用いるＳＩＴ撮像装置の実施例を示す
。簡単のため、本例では３ＨｘａＶ個のＳＩＴ受光素子
３０−１１〜３０−６８が第２図（ａ）のように配置さ
れているものとする。即ち、受光素子３０−１１〜８０
−１８．８０−３１〜８０−３８．８０−５１〜８０−
５３は奇フィールド用受光素子で、３０−２１〜８０−
２３．３０−４１〜３０−４８．８０−６１〜８０−６
３は偶フィード用受光素子で、それぞれ上下に隣接する
２個の受光素子８０−１１とａｏ−ｚｆ、８０−１２と
８０−２２、−−−．３０−５８と８０−６１がｌＩ！
！１素を構成する。

本例はこのようにマトリックス状に７Ｗｔされた順次の
画素をソース・ゲート選択方式により選択、シ、選択し
た画素の２つのＳＩＴ受光素子の出力信号をソース・フ
ォロワ方式により同時に読出すようにしたものであり、
８１は垂直走査シフトレジスタで、水平方向に配列され
た各行の各画素の奇フィールド用ＳＩＴ受光累子３０−
１１〜８０−１３、＋３０−８１〜３０−３８．３０−
５１〜３０−５３のゲート及び偶フィールド用ＳＩＴ受
光素子３ｏ’−φ。１．（ｉ＝ｔ〜８）を供給する。８
２は水平走査シフトレジスタで、水平選択スイッチａ８
−１〜８８−３に水平選択パルスφｐｉ（ｉ＝１〜８）
を供給する。これらスイッチ３３−１〜ａａ−ａの各々
はそれぞれ水平選択パルスφＤｉで制御される第１トラ
ンジスタ及びその反転パルスで制御される第２トランジ
スタの２個のトランジスタから成る奇フィールド受光素
子用スイッチＳＷｏ□〜ｓｗｏ、及び偶フィールド受光
Ａｆ−用スイッチｓｗＥ、、〜ｓｗＥ！８を具え、水平
選択パルスφＤｉを受信するとスイッチ５Ｗｏｉ及びｓ
ｗ、１の第１トランジスタがオンして垂直方向に配列さ
れた各列の各画素の奇フィールド受光素子及び偶フィー
ルド受光素子のソースをそれぞれ奇フィールド出力端子
３６及び偶フィールド出力端子８７に接続すると共に水
平選択パルスφＤ１分受信しない間はスイッチ５Ｗｏｌ
及びＳＷ８□の第２トランジスタがオンして各列の各画
素の両ＳＩＴ受光素子のソースに電圧源ａ９の電圧Ｖ（
ＯくＶ）を供給して非選択状態に維持する。尚、各画素
のＳＩＴ受光素子のドレインはビデオ電圧源８８（ｖＤ
Ｄ）に共通に接続してあり、８４及び８５は負荷抵抗で
ある。

第４図は第８図に示すＳＩＴ撮像装置の動作説明用波形
図である。図に示すように、垂直選択パルスφＧｉＯ及
びφｏｉｘは水平走査期間ｔＨの間読出し電圧Ｖφ０を
有すると共に垂直選択パルスφ。１゜は偶フィール毎に
リセット電圧Ｖφ８を有し、垂直選択パルスφ。ｉ］Ｉ
、は奇フィールド毎にυセット電圧Ｖφ、を有するもの
とする。このようにすると、奇フィールドにおいては垂
直選択パルスφ。□。及びφ。□８により第１行の画素
の奇フィールド及び偶フィールド受光素子３０−１１〜
３０−１３及び８０−２１〜８０−２３が同時に選択さ
れ、水平選択パルスφＩ）１　ｔφＤ４　ＰφＤ８によ
りこれら奇フィールド及び偶フィールド受光素子の信号
がそれぞれ奇フィールド及び偶フィールド出力端子３６
及びａ７に順次読出され、斯る後に偶フィールド受光素
子８０−２１〜３０−２３のみがリセット電圧■φ、に
よりリセットされ、次いでパルスφ。２゜及びφ。２１
ｃとパルスφっ□〜φＤ８により第２行の画素の奇フィ
ールド及び偶フィールドＳＩＴ受光素子８０−１１〜３
０−８８及び３０−４１〜３０−４３がそれぞれの出力
端子３６及び３７に順次に読出されると共に偶フィール
ド受光素子３０−４１〜３０−４３がリセットされ、以
下同様にして第８行の画素が順次読出されて出力端子３
６及び３７に奇フィールド及び偶フィールド出力信号が
得られる。次の偶フィールドでも同様に各行の画素が順
次読出されるがこのフィールドでは奇フィールド受光素
子のみが各行の読取後にリセットされる。この場合、奇
フィールド中にＪｌｌα次読出される各画素の奇フィ−
ルド受光素子の出力信号はその前の１フイ一ルド期間に
亘り積分された奇フィールド信号成分になり、偶フィー
ルド受光素子の出力信号はその前の２フイ一ルド期間に
亘り積分された信号成分、即ちその前の偶フィールド信
号成分と当該奇フィールド信号成分の和になると共に、
偶フィールド中は各画素の偶フィールド受光素子の出力
信号が偶フィールド出力信号成分になり、奇フィールド
受光素子の出力信号がその前の奇フィールド出力信号成
分と当該偶フィールド信号成分の和になり、。

これを第４図の下段にＳＩＴ受光素子８Ｏ−（２゜３０
−４２について示しである０ 即ち、垂直選択パルスφ。、。、φ。、が印加され、水
平選択パルスφ。、が印加されると、奇フィールの前の
１フイ一ルド期間に亘り光積分が行なわれた奇フィール
ド受光素子３　Ｇ−８２のゲート直下の表面電位変化Δ
ｖ０（ｎ）及びその前の２フイ一ルド期間に亘り光積分
が行なわれた偶フィールド受光素子８０−４２のゲート
直下の表面電位変化Δｖｌｌｊ（ｎ−１）　”　ｖＯ（
ｎ）に応じた値となる。即°ら１Ｖ（ｔ＝ｔ　　）＝に
一Δｖ０（ｎ） Ｏｎ−１ ＶＩｃ（ｔ＝ｔ、ｎ−１）　＝　ｋ（Δ■Ｋ（ｎ−ｘ）
　”　ｖＯ（ｎ）　）になる（ｋは係数）。このとき、
これらＳＩＴ受光素子の光情報は非破壊読出し特性のた
めに破壊されない。この読出し後に偶フィールド−受光
素子８０−４２がパルスφ。□のりセット電圧Ｖφ、で
リセットされ、この受光素子３０−４２は新たに光。

電荷の積分を開始するが奇フィールド受光素子は′リセ
ットされずにり［き続き光電荷の積分を行なう。

従って、次の偶フィールドにおけるこの画素の読出し時
１　＝　１ｎにおいては奇フィールド及び偶フィールド
出力Ｖ。及びＶ、はそれぞれ ｖｏ（ｔ＝ｔｎ）　＝：　ｋ（バｂ　（ｎ）＋ΔｖＩＩ
ｌ（ｎ））ｖｌｃ（ｔ＝ｔｎ）　＝＝：　ｋΔｖｚ（ｎ
）になり、この読出し後に奇フィールド受光素子３０−
８２がリセットされ、新たに光電荷の積分を開始すると
共に偶フィールド受光素子８０−４２はりセットされず
引き続いて光積分を行なう。

上述の奇フィールド及び偶フィールド出力ｖ０及びｖ１
１！から次の４種類の画像を得ることができる。

ｌ）ノーマル画像 奇フィールド出力としてｔ＝ｔｎ−□、ｔｎ＋１のとき
の出力を、偶フィールド出力として１＝１ｎ。

ｔｎ＋１のときの出力を取り出せば、奇フィールド出力
は Ｖ　＝にΔＶｏ　（ｎ）　、　ｋΔＶ□　（Ｈ＋１）　
＊　−−−−偶フィールド出力は ｖ、＝にΔｖＩＩ！（ｎ）、にΔｖｉｔｎ＋１）　ｔ−
−−−となり、通常のノーマル画像が得られる。

ｇ）加算平均画像 奇フィールド出力としてｔ＝ｔｎ　、　ｔｎ’５−−−
のときの出力を、偶フィールド出力としてｔ＝ｊｎ−。

ｔｎ＋１−−−のときの出力を取り出し、それぞれ％倍
すれば、奇フィールド出力は Ｖ＝ｋ（（Δｖｏ　（ｎ）　　　ｐＩ、（Ｈ）　）／２
　）　ｓＯ＋ΔＶ ｋ（（Δｖｏ（ｎ＋ｘ）＋ΔＶ］！！（Ｈ＋１））／２
）＊−−−偶フィールド出力は ｖｚ　＝　ｋ（（７ｍ（ｎ−ｘ）　”ｖｏ（ｎ）　）／
”　）　＊ｋ（（４７ｍ（ｎ）＋ΔＶｏ　（ｎ　＋　１
　）　）／２　）　ｅ　−−−になり、フィールド間の
加算平均画像が得られる。

８）差分画像 １＝１ｎ−０のとき、奇フィールド出力Ｖ０＝にΔｖ０
（ｎ）と偶フィールド出力ｖ、＝ΔｖＥ（ｎ−１）＋Δ
ｖＯ（ｎ）とｂ”）　ｌ　２Ｖ　−Ｖ　Ｉ　＝　ｋｌＪ
Ｖｏ（ｎ）　−ｊＶｍｔｎ−ｇ　ｌ　ヲｆ’ｐす、これ
を奇フィールド出力とする。

ｔ＝ｔｎのときは奇フィールド出力ｖ０＝ｋ（Δｖ０（
ｎ）＋Δ７１（Ｈ））ト、偶フィールド出力ｖ］！！＝
にΔｖ８（ｎ）とから１２Ｖ、−Ｖ０１＝ｋｌΔｖＩｃ
（ｎ）−ΔｖＯ（ｎ）ｌを作り、これを偶フィールド出
力とする。このようにすると、上式から明らかなように
、フィールド間の差分画像が得られる。

４）擬似フレーム画像（奇フィールドと偶フィールドが
全く同じデータから成るフレーム）奇フィールド出力と
してｔ＝ｔｎ−□　１ｎ＋０．−−一−のときの奇フィ
ールド出力Ｖ０＝にΔ■。（ｎ）、ｋｖｏ（ｎ＋、）。

−−−を取り出し、偶フィールド出力としてｔ＝ｔｎ。

ｔｎ　＋　２．−−−　ノドキノＶｏ　トＶｘ　（７）
　差ＶＯ−％　＝　ｋΔｖ（ｎ）。

ｋΔｖ（ｎ＋１）、−一を取り出せば、奇フィールドと
偶フィールドが全く同じデータから成る擬似フレーム画
像が得られる。

以上説明したｒｔｍ＠を得るための信号処理回路１０を
第５図に示す。

第５図において、４０−１．４０−２は利得展の増幅器
、４ｌ−１ｔ＋ｉ−２は利得２の増幅器、４ｇ−１゜４
２−２．４２−３は減算器、４８−１．４８−２は絶対
値回路である。信号処理回路の出力端子４４−１〜４４
−８は奇フィールド用、４４−４〜４４−７は偶フィー
ルド用であり、それぞれ４４−１及び４４−５はノーマ
ル画像用、４４４及び４４−６は加算平均画用、４４−
８及び４４−７は差分画像用、及び４４−１及び４４−
４は擬似フレーム画像用であるＯ信号選択回路１１は！
ＬＩＩＩｍ回路１２からの制御信号１５により制御され
、信号処理回路１０からの信号のうち所望の画像を得る
ための信号を選択し出力端子４５に出力する。

尚、第５図の例では信号処理回路の出力を信号選択回路
１１により選択して所望の１つの画像を出力するように
しであるが、信号選択回路の出力は１つにする必要はな
く、＠６１Ｎに示すように４つの画像を４つの出力端子
４５−１−４５−４に並列に出力するようにしてもよい
。

（発明の効果） 上述のように本発明では非破壊読出し可能なＳＩＴ撮像
装置を使用することにより従来の画像入力装置で必要と
されていたＡ／Ｄ変侯器、フレームメモリ、Ｄ／Ａｇ侠
器が必要になり、非常にコンパクトで安価なＩＪＭｉ像
入力装置が実現でき、Ｗｒる装置は特にＦＡの分・：ｉ
Ｐにおいて差分画像を発生させて移動物体のル状認識を
行なう際の入力装置として極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（１））は本発明ｒ［ｉｌｌ像入力装
置に使用するＳＩＴ撮像装置のＳＩＴ受元受子素子列の
２例を示す平面図、 第２図は本発明画像入力装置のブロック構成図、第８図
は本発明画像入力装置に使用するＳＩＴ撮像装置の実施
例の構成図、 第４図は第８図のＳＩＴ撮像装置の動作説明用波形図、 第５図は第２図の画像入力装置の信号処理回路の実施例
の構成図、 第６閾は本発明画像入力装置の変し′列の構成図、禽７
図は従来の画像入力装置のブロック構成図である。 ９・・・ＳＩＴ撮像装置　　ｌＯ・・・信号処理回路１
１・・・信号選択回路　　１２・・・制御回路１８・・
・ＴＶモニタ ８０−１１〜８０−１３．３０−３１〜８Ｏ−ｄａ、ｆ
９０−５１〜８０−５３・・・奇フィールド用ＳＩＴ受
光素子８０−２１〜８０−２８．ａＯ−４１〜８０−４
：３．ａＯ−６１〜３０−６３・・・偶フィールド用受
光素子８１・・・垂直走査シフトレジスタ ８２・・・水平走査シフトレジスタ ８３−１〜３３−３・・・水平選択スイッチＳＷ　Ｎ５
Ｗｏ、・・・奇フィールド受光素子用スイッチｌ ｓｗ　　−ｓｗ］！、３・・・偶フィールド受光素子用
スイッチ８４．８５・・・負荷抵抗 ３６・・・奇フィールド出力端子 ３７・・・偶フィールド出力端子 ８Ｂ・・・ビデオ゛電圧源 φ。ｉｏｓφ、１□・・・垂直選択パルスφＤｉ・・・
水平選択パルス ４０−１．４０−２・・・利得％の増幅器４１−１．４
１−２・・・利得２の増幅器４２−１〜４２−３・・・
減算器 ４８−１．４８−２・・・絶対値回路 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非破壊読出し可能な受光素子をマトリックス状に配
   置し、隣接する２個の受光素子をペアとして１画素を構
   成し、各画素を構成する２つの受光素子の一方を奇フィ
   ールド用、他方を偶フィールド用としてそれぞれ奇フィ
   ールド出力端子及び偶フィールド出力端子に選択的に接
   続し得る撮像装置と、該装置の２個の出力端子からの出
   力信号を処理して表示装置への画像信号を発生させる信
   号処理手段とを具えることを特徴とする画像入力装置。 ２、前記信号処理手段はノーマル画像信号、フィールド
   間の加算平均画像信号、フィールド間の差分画像信号、
   奇フィールドと偶フィールドが同じデータから成る擬似
   フレーム画像信号を発生する信号処理回路と、これら画
   像信号の所望の信号を選択する選択回路とを具えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像入力装置
   。