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JP4399693B2 - Imaging device - Google Patents
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JP4399693B2 - Imaging device - Google Patents

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JP4399693B2 JP2000287321A JP2000287321A JP4399693B2 JP 4399693 B2 JP4399693 B2 JP 4399693B2 JP 2000287321 A JP2000287321 A JP 2000287321A JP 2000287321 A JP2000287321 A JP 2000287321A JP 4399693 B2 JP4399693 B2 JP 4399693B2
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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数の画像データーを合成して広ダイナミックレンジの画像を得ることができるようにされた撮像装置において、特に、移動する被写体を撮影した場合の各種不具合を補正するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラやスチルビデオカメラ等の撮像装置において、広ダイナミックレンジの画像を得るために、時分割で露光時間の異なる画像を得て、これらの画像を合成するようにされているものがある。
【0003】
上記異なる画像を合成するとは、例えば、部分的に輝度差の大きい被写体を撮影する際には、輝度の大きい部分と小さい部分とに露出を合わせた画像をそれぞれ撮像して、これらに基づいて広ダイナミックレンジの合成画像を作成することである。
【0004】
上記合成画像の作成方法は、輝度の大きい部分に露出を合わせた短時間露光画像と、輝度の小さい部分に露出を合わせた長時間露光画像との露光時間の比を算出し、その比を短時間露光画像に乗算した後、撮像素子の各画素における長時間露光画像のレベルに応じて、これら2つの画像の画素データーを部分的に切り替えるものであった。
【0005】
しかしながら、上記2種類の画像の被写体にズレがあった場合、例えば、撮像素子の或る画素における長時間露光画像のレベルが、長時間露光画像の画素データーから短時間露光画像の画素データーに切り替える必要がある時に、被写体のズレにより、切り替える先の短時間露光画像の画素データーが十分なレベルでない場合には、画像の連続性が乱れて画像に不具合が生じてしまうという問題があった。また、逆に、或る画素における長時間露光画像のレベルが切り替えるべきレベルではないのに、切り替える先の短時間露光画像の画素データーが既に十分なレベルにある場合には、被写体に残像が生じてしまうという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、時分割で露光時間の異なる画像を得て、これらを合成することにより広ダイナミックレンジ画像を得る画像合成方法において、移動する被写体を撮像した場合に、合成する画像のズレによって発生する合成画像の不具合を補正することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、撮像素子と、信号処理回路と、差分の極性に応じて短時間露光画像と長時間露光画像との対応するデーターを適宜切り替える画像切り替え手段と、短時間露光画像と長時間露光画像との露光比を短時間露光画像に乗算する乗算手段と、該乗算手段によって露光比が乗算された短時間露光画像と長時間露光画像とのデータの差分を算出する減算手段と、切り替えレベル以上の長時間露光画像データーの検出を行う第1の比較手段、減算器からのデーターから予め設定されていたリファレンスレベルよりも大きいレベルを有する画素を検出する第2の比較手段、減算器からのデーターから減算結果が正のデーターの検出を行う第3の比較手段、上記第1の比較手段及び第2の比較手段の出力データーの論理和を出力する第1の論理回路及び該第1の論理回路と第3の比較器との出力データーの論理積を出力する第2の論理回路とを有し、上記第2の論理回路の出力を画像切り替え手段の制御信号として使用して、短時間露光画像と長時間露光画像のデーターを画素毎に選択的に使用して合成画像を作成するようにしたものである。
【0008】
従って、移動する被写体を撮像した場合に生じる残像及び不連続点の発生を解消することが可能になる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明撮像装置の詳細について、添付図面を参照して説明する。
【0010】
最初に、本発明との比較のため、従来の撮像装置の一例の構成及び問題点について説明する。
【0011】
従来の撮像装置1は、図8のブロック図に示すように、撮像素子2、信号処理回路3、乗算器4、比較器5及び画像切り替えスイッチ6等を有し、撮像素子2の出力は、図示しないタイミング発生器によって図2(B)の読み出しパルスを印加されて、1フィールド期間内に2回読み出されるようになっている。
【0012】
上記図2(B)の読み出しパルスの間隔は、1フィールド期間内を、長時間露光期間及び短時間露光期間との2つの異なる長さの領域に分けている。これら2つの異なる長さの領域のうち、長時間露光期間の蓄積電圧出力を長時間露光画像に、短時間露光期間の蓄積電圧出力を短時間露光画像にそれぞれ対応させる。
【0013】
従って、撮像素子2からの出力は、図2(D)に示すように、1水平期間内に露光時間の異なる2種類の画像が時系列で出力される。この時系列の出力は、信号処理回路3によって、図2(E)の長時間露光画像出力と図2(F)の短時間露光画像出力のように同時化されて出力される。尚、撮像素子2の構成によっては、最初から同時化された図2(E)の長時間露光画像出力と図2(F)の短時間露光画像出力とを得ることも可能である。
【0014】
上記2種類の画像は、そのままではレベルが異なるために、最初に乗算器4で、短時間露光画像を、長時間露光時間と短時間露光時間との比(露光比)倍する。そして、長時間露光画像中の飽和している画素部分を短時間露光画像の対応部分に置き換えるために、飽和している画素を比較器5を用いて検出し、予め決めておいた切り替えレベルより大きな画素部分は、短時間露光画像を整数倍した画素に、画像切り替えスイッチ6によって置き換えられる。上記入出力の関係は、図9に示すようになる。尚、上記撮像装置1における画像の合成方法は、短時間露光画像側にオフセットを加えて長時間露光画像と加算する方法によっても可能である。
【0015】
上記撮像装置1における画像合成方法においては、図2(E)の長時間露光画像と図2(F)の短時間露光画像とは撮像素子2の同じ画素の出力であるが、露光時刻が図2(B)の読み出しパルスの印加によって制御されて異なっているため、図4に示すように静止している被写体を撮像して場合には問題はないが、移動している被写体を撮像した場合には、図5に示すように長時間露光画像と短時間露光画像の出力との間にズレが生じてしまう。尚、図5の場合、被写体は、右から左へと移動しているものである。
【0016】
図5の1-1′の位置における水平1周期分の画像出力を見ると、図3(A)及び図3(B)の出力波形のようになる。また、長時間露光画像が所定の切り替えレベル以上のであるときの画像の比較出力は、図3(F)に示す出力波形のようになる。
【0017】
上記長時間露光画像及び短時間露光画像の比較出力によって、画像切り替えスイッチ6による長時間露光画像と短時間露光画像との切り替えを行うと、図3(D)に示す画像出力が得られる。この図3(D)の画像出力においては、露光時刻の差によって移動している被写体に生じた画像のズレが、図7の合成画像に示すように、被写体の左側では不連続点として、右側では残像として現れるようになる。
【0018】
従って、従来の撮像装置1による合成画像においては、被写体の左側に不連続点による白いエッジが発生し、右側の残像によって被写体の大きさも本来の大きさよりも大きくなってしまう。尚、被写体の明るさと移動する方向によってそれぞれの不具合が何処に発生するかは異なる。
【0019】
次に、上記撮像装置1における不具合を解消するために為された画像合成方法について説明する。
【0022】
また、撮像装置10は、図1に示すように、撮像素子11と、撮像素子11に読み出しパルスを印加するタイミング発生器12と、信号処理回路13と、差分の極性に応じて短時間露光画像と長時間露光画像との対応するデーターを適宜切り替える画像切り替えスイッチ(画像切り替え手段)14と、短時間露光画像と長時間露光画像との露光比を短時間露光画像に乗算する乗算器(乗算手段)15と、乗算器15によって露光比が乗算された短時間露光画像と長時間露光画像とのデータの差分を算出する減算器(減算手段)16と、切り替えレベル以上の長時間露光画像データーの検出を行う第1の比較器(第1の比較手段)17、減算器からのデーターから予め設定されていたリファレンスレベルよりも大きいレベルを有する画素を検出する第2の比較器(第2の比較手段)18、減算器からのデーターから減算結果が正のデーターの検出を行う第3の比較器(第3の比較手段)19、第1の比較器17及び第2の比較器18の出力データーの論理和を出力する第1の論理回路(OR回路)20及び第1の論理回路20と第3の比較器19との出力データーの論理積を出力する第2の論理回路(AND回路)21とを有するものであり、上記第2の論理回路21の出力を画像切り替えスイッチ14の制御信号22として使用して、短時間露光画像と長時間露光画像のデーターを画素毎に選択的に使用して合成画像を作成するものである。
【0023】
前記撮像装置1の場合と同様に、撮像素子11の出力は、上記タイミング発生器12から、図2(B)に示すような読み出しパルス23を印加されることによって、1フィールド期間内に2回読み出されるようになっている。
【0024】
また、同様に、読み出しパルス23の間隔は、1フィールド期間内を、長時間露光期間及び短時間露光期間との2つの異なる長さの領域に分けるようになっている。これら2つの異なる長さの領域のうち、長時間露光期間の蓄積電圧出力を長時間露光画像データー24に、短時間露光期間の蓄積電圧出力を短時間露光画像データー25にそれぞれ対応させる。
【0025】
従って、撮像素子11からの出力は、図2(D)に示すように、1水平期間内に露光時間の異なる2種類の画像のデータが時系列で出力される。この時系列の出力は、信号処理回路13によって、図2(E)の長時間露光画像データー24と図2(F)の短時間露光画像データー25のように同時化されて出力される。尚、撮像素子11の構成によっては、最初から同時化された長時間露光画像データー24と短時間露光画像出力データー25とを得ることも可能である。
【0026】
次に、予め、図示しない適宜な手段によって長時間露光画像と短時間露光画像の各データーの露光比を算出しておき、乗算器15によって短時間露光画像のデーター25を露光比倍し、この露光比倍された乗算器15からの出力データー26から長時間露光画像データー24を減算器16によって減算する。この減算器15からの出力データー27は、図3(C)に示す減算結果のデーターとなる。
【0027】
また、第1の比較器17によって、長時間露光画像データー24のうち、予め設定されている切り替えレベル以上もののみを検出する。この検出データーが、図1及び図3(F)に示す第1の比較器17からの出力データー28である。尚、上記切り替えレベルとは、長時間露光画像と短時間露光画像とのデーターを切り替えるポイントとなる特定の長時間露光画像の出力レベルである。
【0028】
そして、第2の比較器18によって予め設定されていたリファレンスレベルよりも大きいレベルを有する画素を検出する。該リファレンスレベルは、例えば、第1の比較器16で使用される切り替えレベルに、前記露光比を乗算したものが用いられる。この結果が、図1に示す第2の比較器の18からの出力データー29、即ち、図3(G)に示す露光比倍した短時間露光画像と長時間露光画像との差分がリファレンスレベル以上である画素の出力を示す波形である。
【0029】
ところで、上記第2の比較器18の出力データ29、即ち、比較出力29が1である画素は、短時間露光画像に十分な出力レベルがあることになる。この出力データー29と、第1の比較器16によって求められた図3(F)の長時間露光画像の切り替えレベル以上の画素の出力データー28との論理和を、図1に示すOR回路20によって算出する。このOR回路20の出力データー30は、図3(H)に示す論理和出力を示す波形となる。この論理和出力データー30を使用することによって、長時間露光画像データー24が前記切り替えレベル以下であっても、短時間露光画像データー25に十分な出力がある場合には短時間露光画像データー25が使用されることになって、残像現象が補正されることになる。
【0030】
第3の比較器19によって、減算器16での減算結果が正である画素が検出される。この第3の比較器19の出力データー31が、図3(I)に示す波形のようになる。比較出力31が0である画素は、長時間露光画像データー24が切り替えレベル以上であっても、短時間露光画像データー25が十分なレベルにない画素である。
【0031】
そして、上記第3の比較器19の出力データー31と、上記図3(H)に示すOR回路20の出力データー30の論理積を図1に示すAND回路21によって算出する。このAND回路21の論理積出力データーは、図3(J)に示す波形のデーター、即ち、前記本発明における画像切り替えスイッチ14の切り替え動作を制御するための制御信号22の出力波形となる。
【0032】
上記制御信号22を使用することにより、長時間露光画像データー24が切り替えレベル以上であっても短時間露光画像データー25が十分なレベルにない画素は、長時間露光画像が使用されることになり、画像の不連続点が補正されることになる。
【0033】
以上の方法で求めた制御信号22を、図1に示す画像切り替えスイッチ14の入力として使用して、合成した画像出力は、図3(E)に示すようになる。この図3(E)に示す合成画像は、図3(D)に示す従来技術における合成画像の出力波形と比較すると、不連続点及び残像成分が除去(補正)された波形となっているのが分かる。従って、本発明における合成画像は、図6に示すようになって、被写体の左側の不連続点であるエッジや右側の残像が無くなった画像となる。
【0034】
また、上記した画像の切り替えを画像切り替えスイッチ19等を用いて特定のレベルで切り替えるようにする方法の代わりに、画像レベルに応じて徐々に長時間露光画像と短時間露光画像との合成比を変えていき方法も考えられる。この方法においても、上記方法と同じ手法が適用することができる。
【0035】
更に、本発明は、上記のような移動している被写体に対して以外にも、フレア等の工学的な原因で生じた長時間露光画像と短時間露光画像とのズレに対しても有効である。
【0036】
以上に記載したように、本発明は、同じ位置の画素の露光比を乗算した短時間露光画像と長時間露光画像とのデーターの差分を取り、その差分が予め設定されたリファレンスレベルを超えた場合には、画像にズレがあると判断し、上記差分の極性に応じて、短時間露光画像の代わりに長時間露光画像を、又は、その逆に長時間露光画像の代わりに短時間露光画像を使用することによって、2つの画像の被写体のズレによって生じる画像の不連続性や被写体の残像を補正し、画像の不具合の発生を抑えるようにしたものであるので、従来の画像合成方法に比べて、不連続点や残像が無くなって、合成画像の出力品質を向上させることが可能である。
【0037】
従って、本発明の撮像装置を、例えば、監視カメラに適用した場合においては、従来の画像合成を行う撮像装置を監視カメラに用いた場合に発生していた、不連続点での画像の判別の困難さ及び残像部分での画像の欠落という問題点が発生し難くなって、監視制度を向上させることが可能になる。
【0038】
また、画像に連続性が生まれるため、後に画像処理回路を用いてデーター処理を行う場合に、不連続点が画像検出等で誤った出力を発生させたり、残像によって正しい被写体の大きさが得られなくなるといった不具合を解消させることが可能になる。
【0039】
更に、2種類の画像を動きの検出等を用いて補正する方法に比べて、フィールドメモリーが不要となる等、不要な回路の増加を抑制することができ、格段に小さな回路で顕著な効果を得ることが可能となる。
【0040】
更にまた、露光時刻の近い2つの画像の補正を行うことができるので、本発明画像合成方法を多段的に適用することによって、1フィールド内に複数の露光時間が異なる画像出力が得られるようにしたシステムにおいても、容易に不連続点や残像等の不具合の補正された合成画像を得るようにすることが可能になる。
【0041】
尚、前記実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【0043】
本発明撮像装置は、撮像素子と、信号処理回路と、差分の極性に応じて短時間露光画像と長時間露光画像との対応するデーターを適宜切り替える画像切り替え手段と、短時間露光画像と長時間露光画像との露光比を短時間露光画像に乗算する乗算手段と、該乗算手段によって露光比が乗算された短時間露光画像と長時間露光画像とのデータの差分を算出する減算手段と、切り替えレベル以上の長時間露光画像データーの検出を行う第1の比較手段、減算器からのデーターから予め設定されていたリファレンスレベルよりも大きいレベルを有する画素を検出する第2の比較手段、減算器からのデーターから減算結果が正のデーターの検出を行う第3の比較手段、上記第1の比較手段及び第2の比較手段の出力データーの論理和を出力する第1の論理回路及び該第1の論理回路と第3の比較器との出力データーの論理積を出力する第2の論理回路とを有し、第2の論理回路の出力を画像切り替え手段の制御信号として使用して、短時間露光画像と長時間露光画像のデーターを画素毎に選択的に使用して合成画像を作成するようにしたので、合成画像のズレによる不具合の解消、特に、移動する被写体を撮像した場合に生じる残像及び不連続点の発生を解消することが可能となって、合成画像の出力品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2乃至図6と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は撮像装置の要部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図2】撮像素子からの各種出力、撮像素子からの画像の出力を制御する読み出しパルス、長時間露光画像データー及び短時間画像データー等の波形を示す図である。
【図3】長時間露光画像データー及び短時間露光画像データーを基に、各種処理を施したデーターの波形を示す図である。
【図4】静止した状態の被写体を撮影した画像を示す図である。
【図5】右から左へと移動している被写体を時分割で露光時間を異ならせて撮像した長時間露光画像及び短時間露光画像を重ねて示す図である。
【図6】本発明における合成画像を示す図である。
【図7】図8及び図9と共に、本発明との比較のために示す従来の画像合成方法及び撮像装置を示すものであり、本図は、合成画像を示す図である。
【図8】撮像装置の一例の構成を概略的に示す図である。
【図9】画像合成時における長時間露光画像及び短時間露光画像の入出力の関係を示す図である。
【符号の説明】
10…撮像装置、11…撮像素子、13…信号処理回路、14…画像切り替え手段、15…乗算手段、16…減算手段、17…第1の比較手段、18…第2の比較手段、19…第3の比較手段、20…第1の論理回路、21…第2の論理回路、22…制御信号、24…長時間露光画像データー、25…短時間露光画像データー
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a technique for correcting various problems when a moving subject is photographed, particularly in an imaging apparatus capable of obtaining a wide dynamic range image by combining a plurality of image data.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an imaging apparatus such as a video camera or a still video camera, in order to obtain an image with a wide dynamic range, images having different exposure times are obtained by time division and these images are combined. .
[0003]
For example, when shooting a subject with a large difference in brightness, images with exposure adjusted to a portion with a high brightness and a portion with a low brightness are captured and widened based on these images. Creating a composite image with a dynamic range.
[0004]
The above composite image creation method calculates the ratio of the exposure time between a short-time exposure image in which exposure is adjusted to a portion with high luminance and a long-time exposure image in which exposure is adjusted to a portion with low luminance, and the ratio is reduced. After multiplying the time exposure image, the pixel data of these two images are partially switched according to the level of the long exposure image in each pixel of the image sensor.
[0005]
However, when the subject of the two types of images is misaligned, for example, the level of the long exposure image at a certain pixel of the image sensor is switched from the pixel data of the long exposure image to the pixel data of the short exposure image. When necessary, if the pixel data of the short-exposure image to be switched is not a sufficient level due to the deviation of the subject, there is a problem that the continuity of the image is disturbed and the image is defective. On the other hand, if the level of the long-exposure image at a certain pixel is not a level to be switched but the pixel data of the short-exposure image at the switching destination is already at a sufficient level, an afterimage occurs in the subject. There was a problem that.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, the present invention provides an image composition method that obtains images with different exposure times by time division and combines them to obtain a wide dynamic range image. It is an object of the present invention to correct a defect in a composite image that occurs due to image shift.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention includes an image sensor, a signal processing circuit, an image switching unit that appropriately switches data corresponding to a short-exposure image and a long-exposure image according to the polarity of the difference, Multiplying means that multiplies the exposure ratio between the time exposure image and long exposure image by the short exposure image, and calculates the data difference between the short exposure image multiplied by the exposure ratio by the multiplication means and the long exposure image. Subtracting means for detecting, and a first comparing means for detecting long-exposure image data at a switching level or higher, and a second detecting means for detecting a pixel having a level higher than a preset reference level from data from the subtractor. Comparison means, third comparison means for detecting data with a positive subtraction result from data from the subtractor, logic of output data of the first comparison means and the second comparison means And a second logic circuit that outputs a logical product of output data of the first logic circuit and the third comparator, and outputs the output of the second logic circuit. It is used as a control signal for the image switching means to create a composite image by selectively using the data of the short exposure image and the long exposure image for each pixel .
[0008]
Therefore, it is possible to eliminate the occurrence of afterimages and discontinuous points that occur when a moving subject is imaged.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Details of the imaging apparatus of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0010]
First, a configuration and problems of an example of a conventional imaging device will be described for comparison with the present invention.
[0011]
As shown in the block diagram of FIG. 8, the conventional imaging device 1 includes an imaging device 2, a signal processing circuit 3, a multiplier 4, a comparator 5, an image changeover switch 6, and the like. The readout pulse shown in FIG. 2B is applied by a timing generator (not shown) so that the readout is performed twice within one field period.
[0012]
The interval between the readout pulses in FIG. 2B is divided into two different length regions, that is, a long exposure period and a short exposure period, within one field period. Of these two regions having different lengths, the accumulated voltage output during the long exposure period corresponds to the long exposure image, and the accumulated voltage output during the short exposure period corresponds to the short exposure image.
[0013]
Therefore, as for the output from the image sensor 2, as shown in FIG. 2D, two types of images having different exposure times are output in time series within one horizontal period. This time series output is output by the signal processing circuit 3 in a synchronized manner such as the long exposure image output of FIG. 2E and the short exposure image output of FIG. Depending on the configuration of the image sensor 2, it is also possible to obtain the long-time exposure image output of FIG. 2E and the short-time exposure image output of FIG.
[0014]
Since the two types of images have different levels as they are, the multiplier 4 first multiplies the short exposure image by the ratio (exposure ratio) between the long exposure time and the short exposure time. In order to replace the saturated pixel portion in the long-exposure image with the corresponding portion of the short-exposure image, the saturated pixel is detected using the comparator 5, and the predetermined switching level is used. The large pixel portion is replaced by the image changeover switch 6 with a pixel obtained by multiplying the short-time exposure image by an integer. The input / output relationship is as shown in FIG. Note that the image synthesizing method in the imaging apparatus 1 can also be performed by adding an offset to the short exposure image side and adding it to the long exposure image.
[0015]
In the image composition method in the imaging apparatus 1, the long exposure image in FIG. 2E and the short exposure image in FIG. 2F are outputs of the same pixel of the image sensor 2, but the exposure time is shown in FIG. 2 (B), which is controlled by applying the readout pulse, there is no problem when imaging a stationary subject as shown in FIG. 4, but when a moving subject is imaged. As shown in FIG. 5, there is a deviation between the long exposure image and the output of the short exposure image. In the case of FIG. 5, the subject is moving from right to left.
[0016]
Looking at the image output for one horizontal period at the position 1-1 ′ in FIG. 5, the output waveforms are as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). In addition, the comparative output of the image when the long-time exposure image is equal to or higher than a predetermined switching level has an output waveform shown in FIG.
[0017]
When the long-time exposure image and the short-time exposure image are switched by the image changeover switch 6 based on the comparison output of the long-time exposure image and the short-time exposure image, an image output shown in FIG. In the image output of FIG. 3 (D), the deviation of the image generated in the moving subject due to the difference in exposure time is shown as a discontinuous point on the left side of the subject as shown in the composite image in FIG. Then it will appear as an afterimage.
[0018]
Therefore, in the composite image by the conventional imaging device 1, a white edge due to the discontinuous point occurs on the left side of the subject, and the size of the subject becomes larger than the original size due to the afterimage on the right side. Note that where each defect occurs depends on the brightness of the subject and the direction of movement.
[0019]
Next, an image composition method that has been performed in order to eliminate the problems in the imaging apparatus 1 will be described.
[0022]
Further , as shown in FIG. 1, the imaging device 10 includes an imaging device 11, a timing generator 12 that applies a readout pulse to the imaging device 11, a signal processing circuit 13, and a short-time exposure image according to the polarity of the difference. And an image changeover switch (image switching means) 14 for appropriately switching data corresponding to the long exposure image and a multiplier (multiplication means) for multiplying the short exposure image by an exposure ratio between the short exposure image and the long exposure image. ) 15, a subtractor (subtraction means) 16 for calculating the difference between the data of the short-time exposure image multiplied by the exposure ratio by the multiplier 15 and the long-time exposure image, and the long-time exposure image data equal to or higher than the switching level. First comparator (first comparison means) 17 that performs detection, detects pixels having a level higher than a preset reference level from data from the subtractor A second comparator (second comparison means) 18, a third comparator (third comparison means) 19 for detecting positive data from the data from the subtractor, and a first comparator. 17 and the first logical circuit (OR circuit) 20 that outputs the logical sum of the output data of the second comparator 18 and the logical product of the output data of the first logical circuit 20 and the third comparator 19 A second logic circuit (AND circuit) 21 that uses the output of the second logic circuit 21 as the control signal 22 of the image changeover switch 14 and uses a short exposure image and a long exposure image. This data is selectively used for each pixel to create a composite image.
[0023]
As in the case of the imaging device 1, the output of the imaging device 11 is applied twice within one field period by applying a readout pulse 23 as shown in FIG. 2B from the timing generator 12. It is designed to be read out.
[0024]
Similarly, the interval between the readout pulses 23 is divided into two different length regions, ie, a long exposure period and a short exposure period, within one field period. Of these two regions having different lengths, the accumulated voltage output during the long exposure period corresponds to the long exposure image data 24, and the accumulated voltage output during the short exposure period corresponds to the short exposure image data 25.
[0025]
Accordingly, as shown in FIG. 2D, the output from the image sensor 11 outputs two types of image data having different exposure times within one horizontal period in time series. This time series output is synchronized and output by the signal processing circuit 13 as the long exposure image data 24 in FIG. 2E and the short exposure image data 25 in FIG. Depending on the configuration of the image sensor 11, it is also possible to obtain the long exposure image data 24 and the short exposure image output data 25 that are synchronized from the beginning.
[0026]
Next, the exposure ratio of each data of the long-time exposure image and the short-time exposure image is calculated in advance by appropriate means (not shown), and the data 15 of the short-time exposure image is multiplied by the exposure ratio by the multiplier 15. The subtractor 16 subtracts the long exposure image data 24 from the output data 26 from the multiplier 15 multiplied by the exposure ratio. The output data 27 from the subtracter 15 is subtraction result data shown in FIG.
[0027]
In addition, the first comparator 17 detects only long-exposure image data 24 that is higher than a preset switching level. This detected data is output data 28 from the first comparator 17 shown in FIGS. 1 and 3F. The switching level is an output level of a specific long exposure image that is a point for switching data between the long exposure image and the short exposure image.
[0028]
Then, a pixel having a level larger than a reference level set in advance by the second comparator 18 is detected. As the reference level, for example, a switching level used by the first comparator 16 is multiplied by the exposure ratio. As a result, the difference between the output data 29 from the second comparator 18 shown in FIG. 1, that is, the short-time exposure image multiplied by the exposure ratio shown in FIG. It is a waveform which shows the output of the pixel which is.
[0029]
By the way, the output data 29 of the second comparator 18, that is, the pixel whose comparison output 29 is 1, has a sufficient output level for the short-time exposure image. A logical sum of the output data 29 and the output data 28 of the pixel equal to or higher than the switching level of the long exposure image shown in FIG. 3F obtained by the first comparator 16 is obtained by the OR circuit 20 shown in FIG. calculate. The output data 30 of the OR circuit 20 has a waveform indicating the logical sum output shown in FIG. By using this OR output data 30, even if the long-exposure image data 24 is below the switching level, the short-exposure image data 25 is stored if the short-exposure image data 25 has sufficient output. As a result, the afterimage phenomenon is corrected.
[0030]
The third comparator 19 detects a pixel for which the subtraction result in the subtracter 16 is positive. The output data 31 of the third comparator 19 has a waveform shown in FIG. A pixel whose comparison output 31 is 0 is a pixel whose short-time exposure image data 25 is not at a sufficient level even when the long-time exposure image data 24 is equal to or higher than the switching level.
[0031]
Then, a logical product of the output data 31 of the third comparator 19 and the output data 30 of the OR circuit 20 shown in FIG. 3H is calculated by the AND circuit 21 shown in FIG. The logical product output data of the AND circuit 21 is the waveform data shown in FIG. 3 (J), that is, the output waveform of the control signal 22 for controlling the switching operation of the image switch 14 in the present invention.
[0032]
By using the control signal 22, the long-exposure image is used for pixels whose short-exposure image data 25 is not at a sufficient level even if the long-exposure image data 24 is higher than the switching level. The discontinuous point of the image is corrected.
[0033]
Using the control signal 22 obtained by the above method as an input of the image changeover switch 14 shown in FIG. 1, the synthesized image output is as shown in FIG. The composite image shown in FIG. 3 (E) has a waveform in which discontinuous points and afterimage components are removed (corrected) as compared with the output waveform of the composite image in the prior art shown in FIG. 3 (D). I understand. Accordingly, the composite image according to the present invention is an image in which the edge which is a discontinuous point on the left side of the subject and the afterimage on the right side are eliminated as shown in FIG.
[0034]
Further, instead of the method of switching the image at a specific level using the image switching switch 19 or the like, the composition ratio of the long exposure image and the short exposure image is gradually changed according to the image level. It is possible to change the method. Also in this method, the same method as the above method can be applied.
[0035]
Furthermore, the present invention is effective not only for a moving subject as described above, but also for a shift between a long-exposure image and a short-exposure image caused by engineering reasons such as flare. is there.
[0036]
As described above, the present invention takes the data difference between the short-time exposure image and the long-time exposure image multiplied by the exposure ratio of the pixels at the same position, and the difference exceeds the preset reference level. In this case, it is determined that there is a deviation in the image, and depending on the polarity of the difference, a long exposure image is used instead of the short exposure image, or vice versa. Is used to correct the image discontinuity and the afterimage of the subject caused by the misalignment of the subjects of the two images, so as to suppress the occurrence of image defects. Thus, discontinuous points and afterimages are eliminated, and the output quality of the composite image can be improved.
[0037]
Therefore, when the imaging apparatus of the present invention is applied to, for example, a surveillance camera, it is possible to discriminate images at discontinuous points, which occurs when an imaging apparatus that performs conventional image composition is used for a surveillance camera. The difficulty and the problem of missing images in the afterimage portion are less likely to occur, and the monitoring system can be improved.
[0038]
In addition, since continuity occurs in the image, when data processing is performed later using an image processing circuit, discontinuous points may cause erroneous output in image detection or the like, and the correct subject size can be obtained by an afterimage. It becomes possible to solve the problem of disappearing.
[0039]
Furthermore, compared to the method of correcting two types of images using motion detection, etc., it is possible to suppress an increase in unnecessary circuits, such as the need for field memory, and a remarkable effect can be achieved with a remarkably small circuit. Can be obtained.
[0040]
Furthermore, since it is possible to correct two images that are close in exposure time, by applying the image composition method of the present invention in multiple stages, it is possible to obtain an image output having a plurality of exposure times within one field. Even in such a system, it is possible to easily obtain a composite image in which defects such as discontinuities and afterimages are corrected.
[0041]
It should be noted that the specific shapes and structures of the respective parts shown in the above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is thereby limited. It should not be interpreted in a limited way.
[0043]
The image pickup apparatus of the present invention includes an image pickup device, a signal processing circuit, an image switching unit that appropriately switches corresponding data between a short-exposure image and a long-exposure image according to the polarity of the difference, a short-exposure image, and a long-exposure image. Multiplying means for multiplying the short-exposure image by the exposure ratio with the exposure image, and subtracting means for calculating a data difference between the short-exposure image multiplied by the exposure ratio by the multiplication means and the long-exposure image, and switching From first comparison means for detecting long-exposure image data above the level, second comparison means for detecting a pixel having a level higher than a preset reference level from data from the subtractor, from the subtractor The third comparison means for detecting data having a positive subtraction result from the first data, and the first output of the logical sum of the output data of the first comparison means and the second comparison means And a second logic circuit that outputs a logical product of output data of the first logic circuit and the third comparator, and the output of the second logic circuit is used as a control signal for the image switching means. Since the composite image is created by selectively using the data of the short-exposure image and the long-exposure image on a pixel-by-pixel basis, the problem caused by the misalignment of the composite image is solved. It is possible to eliminate the occurrence of afterimages and discontinuous points that occur when the image is taken, and the output quality of the composite image can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention together with FIGS. 2 to 6, and is a block diagram schematically showing a configuration of a main part of an imaging apparatus.
FIG. 2 is a diagram illustrating waveforms of various outputs from the image sensor, readout pulses for controlling image output from the image sensor, long-time exposure image data, short-time image data, and the like.
FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform of data obtained by performing various processes based on long-time exposure image data and short-time exposure image data.
FIG. 4 is a diagram illustrating an image obtained by photographing a subject in a stationary state.
FIG. 5 is a diagram in which a long-time exposure image and a short-time exposure image obtained by imaging a subject moving from right to left with different exposure times in a time-sharing manner are superimposed.
FIG. 6 is a diagram showing a composite image in the present invention.
FIG. 7 shows a conventional image composition method and image pickup apparatus shown in FIG. 8 and FIG. 9 for comparison with the present invention, and this figure shows a composite image.
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a configuration of an example of an imaging apparatus.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between input and output of a long-time exposure image and a short-time exposure image during image composition.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Imaging device, 11 ... Imaging device, 13 ... Signal processing circuit, 14 ... Image switching means, 15 ... Multiplication means, 16 ... Subtraction means, 17 ... 1st comparison means, 18 ... 2nd comparison means, 19 ... 3rd comparison means 20 ... 1st logic circuit, 21 ... 2nd logic circuit, 22 ... Control signal, 24 ... Long exposure image data, 25 ... Short exposure image data

Claims (1)

撮像素子と、信号処理回路と、差分の極性に応じて短時間露光画像と長時間露光画像との対応するデーターを適宜切り替える画像切り替え手段と、短時間露光画像と長時間露光画像との露光比を短時間露光画像に乗算する乗算手段と、該乗算手段によって露光比が乗算された短時間露光画像と長時間露光画像とのデータの差分を算出する減算手段と、切り替えレベル以上の長時間露光画像データーの検出を行う第1の比較手段、減算器からのデーターから予め設定されていたリファレンスレベルよりも大きいレベルを有する画素を検出する第2の比較手段、減算器からのデーターから減算結果が正のデーターの検出を行う第3の比較手段、上記第1の比較手段及び第2の比較手段の出力データーの論理和を出力する第1の論理回路及び該第1の論理回路と第3の比較器との出力データーの論理積を出力する第2の論理回路とを有し、
上記第2の論理回路の出力を画像切り替え手段の制御信号として使用して、短時間露光画像と長時間露光画像のデーターを画素毎に選択的に使用して合成画像を作成するようにした
ことを特徴とする撮像装置。
An image sensor, a signal processing circuit, image switching means for appropriately switching data corresponding to the short-exposure image and the long-exposure image according to the polarity of the difference, and an exposure ratio between the short-exposure image and the long-exposure image Multiplying means for multiplying the short-time exposure image, subtracting means for calculating the data difference between the short-time exposure image multiplied by the exposure ratio by the multiplication means and the long-time exposure image, and long-time exposure equal to or higher than the switching level First comparison means for detecting image data, second comparison means for detecting a pixel having a level higher than a preset reference level from the data from the subtractor, and a subtraction result from the data from the subtractor Third comparison means for detecting positive data, a first logic circuit for outputting a logical sum of output data of the first comparison means and the second comparison means, and the first logic circuit And a second logic circuit for outputting a logical product of the output data of the logic circuit and the third comparator,
The output of the second logic circuit is used as a control signal for the image switching means, and the composite image is created by selectively using the data of the short exposure image and the long exposure image for each pixel. An imaging apparatus characterized by the above.
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