JP7780910B2 - Imaging device, image processing method, and image processing device - Google Patents
Imaging device, image processing method, and image processing deviceInfo
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Description
本発明は、撮像装置、映像処理方法、及び映像処理装置に関する。 The present invention relates to an imaging device, an image processing method, and an image processing device.
世の中には様々な種類のカメラが存在する。身近なカメラとしては、スナップ撮影やポートレート撮影などで活躍しているコンパクトタイプのデジタルカメラやスマートフォンのカメラなどがある。一方、特殊用途のカメラとしては、テレビ局で利用される放送用カメラや、建造物の入口や屋外に設置される監視カメラなどがある。その他にも、自動車、船舶、航空機などに搭載されるカメラシステムや、空港の滑走路に設置されて障害物の有無を監視する特殊な監視カメラなどが存在する。もちろん、複数の特殊な用途に適応できる多目的カメラも存在する。 There are many different types of cameras in the world. Familiar cameras include compact digital cameras and smartphone cameras that are used for snapshots and portraits. On the other hand, cameras for special purposes include broadcast cameras used by television stations and surveillance cameras installed at building entrances or outdoors. There are also camera systems installed in automobiles, ships, and aircraft, as well as special surveillance cameras installed on airport runways to monitor for obstacles. Of course, there are also multipurpose cameras that can be adapted for multiple specialized uses.
例えば、屋外に固定された監視カメラによる撮影は、オペレータが居ない状況で長時間にわたって行われる。この場合、天候や日照条件などの環境が変化することによって、監視カメラから出力される映像の輝度レベルが時々刻々と変化する。監視対象物の検知など、監視カメラの用途を考えると、映像の輝度レベルをある一定のレベルに維持することが求められる。輝度レベルを上げる方法としては、露光時間を長くする方法(以下、スローシャッター機能)がある。しかし、特定の用途で利用されるカメラにはスローシャッター機能が搭載されておらず、スローシャッターによる輝度レベルの調整はできない。 For example, surveillance cameras installed outdoors take images over long periods of time without an operator present. In this case, the brightness level of the images output by the surveillance camera changes from moment to moment due to changes in the environment, such as weather and lighting conditions. Considering the use of surveillance cameras for detecting monitored objects, it is necessary to maintain a certain brightness level of the images. One way to increase the brightness level is to increase the exposure time (hereinafter referred to as the slow shutter function). However, cameras used for specific purposes do not have a slow shutter function, and brightness levels cannot be adjusted using a slow shutter.
スローシャッターを用いずに映像の輝度レベルを上げる方法としては、下記の特許文献1に記載の方法のように、複数の映像フレームを加算して高輝度の映像フレームを生成する方法がある。また、特許文献1の方法では、映像フレームの加算枚数を変更した場合に、出力される高輝度の映像フレームの輝度レベルが変更前後で一定になるようにゲイン調整を行う。例えば、特許文献1の方法では、映像フレームの加算枚数を半分に変更したとき、変更後の映像フレームに対するゲインを2倍にする。また、下記の特許文献2には、フレーム加算による白飛びを抑えるためにフレームメモリの出力に応じてゲインを調整する方法が記載されている。 One method for increasing the brightness level of an image without using a slow shutter is to add multiple image frames to generate a high-brightness image frame, as described in Patent Document 1 below. Furthermore, in the method of Patent Document 1, when the number of added image frames is changed, gain adjustment is performed so that the brightness level of the output high-brightness image frame remains constant before and after the change. For example, in the method of Patent Document 1, when the number of added image frames is halved, the gain for the changed image frame is doubled. Furthermore, Patent Document 2 below describes a method for adjusting the gain according to the output of the frame memory to prevent blown-out highlights caused by frame addition.
上述した映像フレームの加算処理を適用することによって、スローシャッター機能がなくても映像の輝度レベルを上げることができる。しかし、上記文献に記載の方法では、フレーム加算動作を開始した後、唐突に高輝度の映像フレームが出力されることになり、その前後で輝度レベルのギャップが生じてしまう。なお、特許文献1のゲイン調整は、フレーム加算動作の最中に加算枚数の増減に応じて輝度レベルを一定に保つようにゲインを調整する機能であり、上述した輝度レベルのギャップを解消することはできない。特許文献2のゲイン調整もフレーム加算動作の最中に白飛びが生じないようにゲインを調整する機能であり、上述した輝度レベルのギャップを解消することはできない。 By applying the above-mentioned video frame addition process, it is possible to increase the brightness level of the video even without a slow shutter function. However, with the method described in the above document, a high-brightness video frame is suddenly output after the frame addition operation begins, resulting in a brightness level gap before and after this. Note that the gain adjustment in Patent Document 1 is a function that adjusts the gain to maintain a constant brightness level in response to an increase or decrease in the number of frames added during the frame addition operation, and is unable to eliminate the brightness level gap described above. The gain adjustment in Patent Document 2 is also a function that adjusts the gain to prevent whiteout during the frame addition operation, and is unable to eliminate the brightness level gap described above.
上記のような輝度レベルの急激な変化は映像品質を低下させる。これに限らず、フレーム加算に伴う映像品質の低下要因を少しでも減らすことは、スローシャッター機能を搭載しない撮像装置で高感度撮影を行う上で重要になる。そのため、本発明のある態様においては、スローシャッター機能がない撮像装置で高感度撮影を可能にし、また、高感度撮影に伴う映像品質の低下を抑制することを目的とする。 Abrupt changes in brightness levels such as those described above degrade image quality. In addition to this, reducing factors that degrade image quality due to frame addition, even if only slightly, is important when performing high-sensitivity shooting with an imaging device that does not have a slow shutter function. Therefore, one aspect of the present invention aims to enable high-sensitivity shooting with an imaging device that does not have a slow shutter function, and to suppress the degradation of image quality that accompanies high-sensitivity shooting.
本発明の第1の態様によれば、イメージセンサの出力信号から映像フレームを生成する信号処理部と、高感度撮影機能がオンになると、信号処理部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、を備える、撮像装置が提供される。 According to a first aspect of the present invention, an imaging device is provided that includes a signal processing unit that generates video frames from an output signal of an image sensor; a frame storage unit that generates a high-brightness video frame using multiple video frames output from the signal processing unit when a high-sensitivity shooting function is turned on and switches the output video frame to the high-brightness video frame; and a gain adjustment unit that adjusts the brightness level of video frames output over multiple frame periods before switching to the high-brightness video frame so that the brightness level gradually approaches the brightness level of the high-brightness video frame during multiple frame periods before switching to the high-brightness video frame.
また、本発明の第2の態様によれば、イメージセンサの出力信号から生成される映像フレームにフィルタリング処理を適用する信号処理部と、フィルタリング処理の適用後の映像フレームに黒レベル補正を適用する第1の黒レベル補正部と、高感度撮影機能がオンになると、黒レベル補正の適用後の複数の映像フレームを用いて生成した高輝度の映像フレームを出力するフレーム蓄積部と、を備える、撮像装置が提供される。 Furthermore, according to a second aspect of the present invention, there is provided an imaging device comprising: a signal processing unit that applies filtering to video frames generated from an output signal of an image sensor; a first black level correction unit that applies black level correction to the video frames after the filtering process has been applied; and a frame storage unit that, when the high-sensitivity shooting function is turned on, outputs a high-brightness video frame generated using multiple video frames after the black level correction has been applied.
また、本発明の第3の態様によれば、高感度撮影機能がオンになると、イメージセンサの出力信号から生成された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを高輝度の映像フレームに切り替えることと、高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整することと、を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法が提供される。 Furthermore, according to a third aspect of the present invention, there is provided an image processing method in which, when the high-sensitivity shooting function is turned on, a computer executes processing including: generating a high-brightness image frame using multiple image frames generated from the output signal of the image sensor, switching the output image frame to the high-brightness image frame; and adjusting the brightness levels of the image frames output during multiple frame periods before switching to the high-brightness image frame so that the brightness levels gradually approach the brightness level of the high-brightness image frame during multiple frame periods before switching to the high-brightness image frame.
また、本発明の第4の態様によれば、イメージセンサの出力信号から生成される映像フレームにフィルタリング処理を適用することと、フィルタリング処理の適用後の映像フレームに黒レベル補正を適用することと、高感度撮影機能がオンになると、黒レベル補正の適用後の複数の映像フレームを用いて生成した高輝度の映像フレームを出力することと、を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法が提供される。 Furthermore, according to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image processing method in which a computer executes processing including applying filtering to image frames generated from an output signal of an image sensor, applying black level correction to the image frames after the filtering has been applied, and, when a high-sensitivity shooting function is turned on, outputting a high-brightness image frame generated using multiple image frames after the black level correction has been applied.
また、本発明の第5の態様によれば、上述した第3又は第4の態様のいずれかに係る映像処理方法をコンピュータに実装するためのコンピュータプログラムが提供されうる。また、本発明の第6の態様によれば、第5の態様に係るコンピュータプログラムが格納されたコンピュータ可読記憶媒体が提供されうる。また、本発明の第7の態様によれば、上述した第3及び第4の態様のいずれかに係る映像処理方法を実行する映像処理装置が提供されうる。 Furthermore, according to a fifth aspect of the present invention, a computer program for implementing the video processing method according to either the third or fourth aspect described above on a computer can be provided. Furthermore, according to a sixth aspect of the present invention, a computer-readable storage medium storing the computer program according to the fifth aspect can be provided. Furthermore, according to a seventh aspect of the present invention, a video processing device for executing the video processing method according to either the third or fourth aspect described above can be provided.
本発明のある態様によれば、スローシャッター機能がない撮像装置で高感度撮影を可能にし、また、高感度撮影に伴う映像品質の低下を抑制することが可能になる。 One aspect of the present invention makes it possible to perform high-sensitivity shooting with an imaging device that does not have a slow shutter function, and also to suppress the degradation of image quality that accompanies high-sensitivity shooting.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that elements having substantially the same functions in this specification and drawings may be designated by the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.
<1.第1実施形態>
以下、本発明に係る第1実施形態について説明する。
1. First embodiment
A first embodiment of the present invention will be described below.
[1-1.撮像装置の構成]
図1を参照しながら、第1実施形態に係る撮像装置の構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。なお、図1に示した撮像装置10は、第1実施形態に係る撮像装置の一例である。また、撮像装置10は、上述したスローシャッター機能を搭載していない。
[1-1. Configuration of imaging device]
The configuration of an imaging device according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a block diagram that schematically shows the configuration of the imaging device according to the first embodiment. Note that the imaging device 10 shown in Fig. 1 is an example of the imaging device according to the first embodiment. Furthermore, the imaging device 10 does not have the slow shutter function described above.
図1に示すように、撮像装置10は、カメラヘッド部11と、カメラ制御部12と、表示装置13とを有する。カメラヘッド部11は、単にカメラヘッドと称されたり、又は光学部などと称されることがある。カメラ制御部12は、CCU(Camera Control Unit)などと称されることがある。 As shown in FIG. 1, the imaging device 10 has a camera head unit 11, a camera control unit 12, and a display device 13. The camera head unit 11 may be simply referred to as a camera head or as an optical unit. The camera control unit 12 may be referred to as a CCU (Camera Control Unit).
図1の例では、カメラヘッド部11とカメラ制御部12とを分けて記載しているが、両者を同じ筐体内に収容した一体型の撮像装置であってもよい。以下の説明では、図1に示した構成例を参照して説明を進めるが、撮像装置10の物理的な形状や、カメラヘッド部11及びカメラ制御部12の各々に搭載する機能の組み合わせについては、実施の態様に応じて任意に変形可能であり、そのような変形例についても当然に第1実施形態の技術的範囲に属する。 In the example of Figure 1, the camera head unit 11 and the camera control unit 12 are shown separately, but they may also be an integrated imaging device in which both are housed in the same housing. The following explanation will refer to the example configuration shown in Figure 1, but the physical shape of the imaging device 10 and the combination of functions provided in each of the camera head unit 11 and the camera control unit 12 can be modified as desired depending on the implementation, and such modifications naturally fall within the technical scope of the first embodiment.
カメラヘッド部11は、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、又はLAN(Local Area Network)ケーブルなどの通信線を介してカメラ制御部12に接続される。そして、カメラ制御部12から出力される制御信号や、カメラヘッド部11から出力される映像信号は通信線を介して伝送される。例えば、光ファイバケーブルを利用する場合、最大で10km程度の長さの通信線を張ることができ、放送カメラとしての利用だけでなく、例えば、空港などの広大なエリアで活躍する監視カメラなどへの応用が容易になる。 The camera head unit 11 is connected to the camera control unit 12 via a communication line such as a fiber optic cable, coaxial cable, or LAN (Local Area Network) cable. Control signals output from the camera control unit 12 and video signals output from the camera head unit 11 are transmitted via the communication line. For example, when using a fiber optic cable, a communication line of up to approximately 10 km in length can be stretched, making it easy to use not only as a broadcast camera, but also as a surveillance camera operating in a large area such as an airport.
表示装置13は、カメラ制御部12に接続され、カメラ制御部12から出力される映像を表示する。表示装置13は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、ELD(Electro-Luminescence Display)などのディスプレイデバイスである。図1の例では、カメラ制御部12に表示装置13が直接接続されているが、表示装置13は、撮像装置10の外部にあってよく、映像出力用のインターフェースを介して撮像装置10に接続されていてもよい。表示装置13の設置方法及び接続方法は実施の態様に応じて任意に変形可能であり、そのような変形例についても当然に第1実施形態の技術的範囲に属する。 The display device 13 is connected to the camera control unit 12 and displays the video output from the camera control unit 12. The display device 13 is, for example, a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or ELD (Electro-Luminescence Display). In the example of FIG. 1, the display device 13 is directly connected to the camera control unit 12, but the display device 13 may be external to the imaging device 10 or connected to the imaging device 10 via a video output interface. The installation and connection methods of the display device 13 can be modified as desired depending on the implementation, and such modifications naturally fall within the technical scope of the first embodiment.
(カメラヘッド部の構成について)
図1に示すように、カメラヘッド部11は、光学系111と、イメージセンサ112と、信号処理部113とを有する。
(Camera head configuration)
As shown in FIG. 1, the camera head unit 11 includes an optical system 111 , an image sensor 112 , and a signal processing unit 113 .
光学系111は、例えば、レンズユニット111a、光学フィルタ111b、及び分光素子111cなどを含む。レンズユニット111aは、1つ以上のレンズ群で構成され、各レンズ群は、1枚以上のレンズを含む。レンズユニット111aは、アイリスを含んでもよい。光学フィルタ111bは、減光用のND(Neutral Density)フィルタ、赤外線を減衰させるIrフィルタ、R(赤色)/G(緑色)/B(青色)のいずれかを透過させるカラーフィルタなどであってよく、レンズユニット111aを透過してイメージセンサ112に到達する光の経路上に配置されうる。 The optical system 111 includes, for example, a lens unit 111a, an optical filter 111b, and a spectroscopic element 111c. The lens unit 111a is composed of one or more lens groups, each of which includes one or more lenses. The lens unit 111a may include an iris. The optical filter 111b may be an ND (Neutral Density) filter for dimming, an Ir filter that attenuates infrared light, or a color filter that transmits any of R (red), G (green), or B (blue), and may be arranged on the path of light that passes through the lens unit 111a and reaches the image sensor 112.
分光素子111cは、レンズユニット111aを透過した光を分光するプリズムなどの光学素子であり、レンズユニット111aと、イメージセンサ112との間に配置される。図1の例では、撮像装置10に3枚のイメージセンサ112が搭載されている。例えば、3枚のイメージセンサ112は、それぞれR、G、Bに対応する。この場合、分光素子111cは、レンズユニット111aを透過した光をR、G、Bの3成分に分離し、これら3成分を3枚のイメージセンサ112にそれぞれ導光する。なお、撮像装置10が1枚のイメージセンサ112を搭載する場合、分光素子111cは省略される。 The spectroscopic element 111c is an optical element such as a prism that separates light transmitted through the lens unit 111a, and is arranged between the lens unit 111a and the image sensor 112. In the example of Figure 1, the imaging device 10 is equipped with three image sensors 112. For example, the three image sensors 112 correspond to R, G, and B, respectively. In this case, the spectroscopic element 111c separates the light transmitted through the lens unit 111a into the three components of R, G, and B, and guides these three components to the three image sensors 112, respectively. Note that if the imaging device 10 is equipped with a single image sensor 112, the spectroscopic element 111c is omitted.
イメージセンサ112は、CCD(Charge Coupled Device)センサや、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサである。上記のように、イメージセンサ112は、複数のセンサで構成されてよい。また、イメージセンサ112の読み出し方式は、ローリングシャッター方式でもよいし、グローバルシャッター方式でもよい。但し、ローリングシャッター歪みを抑制する観点からは、グローバルシャッター方式のCMOSセンサを採用する方が好適である。イメージセンサ112から出力される映像信号は、信号処理部113に入力される。 The image sensor 112 is a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor. As described above, the image sensor 112 may be composed of multiple sensors. The readout method of the image sensor 112 may be either a rolling shutter method or a global shutter method. However, from the perspective of suppressing rolling shutter distortion, it is more preferable to use a global shutter CMOS sensor. The video signal output from the image sensor 112 is input to the signal processing unit 113.
信号処理部113は、ADC(Analog to Digital Converter)機能113aと、画素加算機能113bとを有する。ADC機能113aは、イメージセンサ112から出力されるアナログの映像信号をデジタル信号(以下、映像フレーム)に変換する。画素加算機能113bは、各映像フレームにフィルタリング処理を適用してノイズの低減及び/又は輝度レベルのアップ(ゲインアップ)を実現する。例えば、画素加算機能113bは、図2に示す方法で各映像フレームを処理する。図2は、信号処理部による画素加算の処理について説明するための図である。 The signal processing unit 113 has an ADC (Analog to Digital Converter) function 113a and a pixel addition function 113b. The ADC function 113a converts the analog video signal output from the image sensor 112 into a digital signal (hereinafter referred to as a video frame). The pixel addition function 113b applies filtering processing to each video frame to reduce noise and/or increase the brightness level (gain increase). For example, the pixel addition function 113b processes each video frame using the method shown in Figure 2. Figure 2 is a diagram for explaining the pixel addition processing by the signal processing unit.
図2の例において、nは、画素の水平位置を示すパラメータであり、mは、画素の垂直位置を示すパラメータである。また、p(n,m)は、座標(n,m)の位置にある画素の画素値を表す。例えば、フィルタリング処理後の画素値をP(n,m)とすると、画素加算機能113bは、以下の式(1)に従ってP(n,m)を計算する。 In the example of Figure 2, n is a parameter indicating the horizontal position of a pixel, and m is a parameter indicating the vertical position of a pixel. Furthermore, p(n,m) represents the pixel value of the pixel located at coordinates (n,m). For example, if the pixel value after filtering is P(n,m), the pixel addition function 113b calculates P(n,m) according to the following formula (1).
式(1)中のa0、a1、a2、a3は、フィルタ係数である。a0、a1、a2、a3を全て1にすると、映像フレームの輝度レベルがアップする。また、周辺画素の画素値が加算されるため、上記のフィルタリング処理は、高周波成分を低減させるローパスフィルタの効果もある。フィルタ係数の組み合わせを変えることによって、様々なフィルタリング処理が可能になる。例えば、係数の合計値を1より大きくすることでゲインアップを伴うフィルタとして機能させることができ、合計値を1以下にすることでゲインアップせずにノイズを低減するノイズ低減フィルタとして機能させることができる。 In equation (1), a0, a1, a2, and a3 are filter coefficients. Setting a0, a1, a2, and a3 to all 1 increases the brightness level of the video frame. In addition, because the pixel values of surrounding pixels are added, the above filtering process also has the effect of a low-pass filter that reduces high-frequency components. By changing the combination of filter coefficients, various filtering processes are possible. For example, by making the total value of the coefficients greater than 1, it can function as a filter with increased gain, and by making the total value less than 1, it can function as a noise reduction filter that reduces noise without increasing gain.
図2の例及び上記の式(1)は、説明の都合上、水平2画素、垂直2画素の4画素をフィルタリング処理の対象としたが、対象画素の組み合わせはこれに限定されない。フィルタリング処理の対象となる画素の組み合わせとしては、例えば、以下の表1に示す7つのフィルタリングパターンを設定することができる。なお、+0dBのパターンは、画素加算機能113bによるフィルタリング処理を適用しないケースに対応する。 For the sake of convenience, the example in Figure 2 and the above formula (1) target four pixels (two horizontal pixels and two vertical pixels) for filtering processing, but the combination of target pixels is not limited to this. For example, the seven filtering patterns shown in Table 1 below can be set as combinations of pixels to be filtered. Note that the +0 dB pattern corresponds to a case where filtering processing by the pixel addition function 113b is not applied.
また、上記の式(1)は、下記の式(2)のように拡張できる。式(2)中のamnは、座標(m,n)の位置にある画素値p(m,n)に適用されるフィルタ係数である。対象画素以外のフィルタ係数を0に設定することで、上記の各パターンを表現することができ、対象画素のフィルタ係数を設定することで、映像フレームの周波数特性を操作することができる。信号処理部113は、画素加算機能113bによって、全てのm、nについてP(m,n)を計算し、計算したP(m,n)を画素値とする映像フレームをカメラ制御部12へと出力する。 Furthermore, the above equation (1) can be expanded as in the following equation (2). In equation (2), a mn is a filter coefficient applied to the pixel value p(m, n) at the coordinate position (m, n). By setting the filter coefficients of pixels other than the target pixel to 0, each of the above patterns can be expressed, and by setting the filter coefficient of the target pixel, the frequency characteristics of the video frame can be manipulated. The signal processing unit 113 calculates P(m, n) for all m and n using the pixel addition function 113b, and outputs a video frame having the calculated P(m, n) as the pixel value to the camera control unit 12.
(カメラ制御部の構成について)
再び図1を参照する。カメラ制御部12は、制御部120と、第1の黒レベル補正部121と、フレーム蓄積部122と、第2の黒レベル補正部123と、ゲイン調整部124と、映像処理部125とを有する。
(Configuration of camera control unit)
1 again, the camera control unit 12 includes a control unit 120, a first black level correction unit 121, a frame accumulation unit 122, a second black level correction unit 123, a gain adjustment unit 124, and a video processing unit 125.
制御部120は、第1実施形態に係るカメラヘッド部11及びカメラ制御部12の動作を制御する。制御部120は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphic Processing Unit)などのプロセッサである。プロセッサは、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリ、及び/又はHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などのストレージデバイスに接続される。メモリ及び/又はストレージデバイスには、制御部120の機能を実装するためのコンピュータプログラムが格納されうる。 The control unit 120 controls the operation of the camera head unit 11 and camera control unit 12 according to the first embodiment. The control unit 120 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or GPU (Graphic Processing Unit). The processor is connected to memory such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), and/or a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive). The memory and/or storage device can store a computer program for implementing the functions of the control unit 120.
(第1の黒レベル補正について)
第1の黒レベル補正部121は、予め設定された補正値M1を用いて、カメラヘッド部11(信号処理部113)から出力される映像フレームの黒レベルを補正する。補正値M1は、遮光状態でカメラヘッド部11から出力される映像フレームの輝度レベル平均値である。非遮光状態で撮影した映像フレームの輝度レベルから補正値を減算することで、黒レベルを補正することができる。但し、センサ出力のゲインアップを行うと、暗電流ノイズが増幅されるため、ゲインの大きさに応じて適切な黒レベルの補正値も変化する。
(Regarding the first black level correction)
The first black level correction unit 121 corrects the black level of the video frame output from the camera head unit 11 (signal processing unit 113) using a preset correction value M1. The correction value M1 is the average brightness level of the video frame output from the camera head unit 11 in a light-shielded state. The black level can be corrected by subtracting the correction value from the brightness level of the video frame captured in a light-unshielded state. However, when the gain of the sensor output is increased, dark current noise is amplified, and therefore the appropriate black level correction value also changes depending on the magnitude of the gain.
撮像装置10の場合、信号処理部113の画素加算機能113bによって映像フレームに上述したフィルタリング処理が適用される。このフィルタリング処理の内容が変わると、補正すべき黒レベルの大きさが変動する。そのため、第1の黒レベル補正部121は、信号処理部113で適用されたフィルタリング処理の内容に対応する補正値M1を取得し、補正値M1を映像フレームの輝度レベルから減算することで黒レベルを補正する。 In the case of the imaging device 10, the pixel addition function 113b of the signal processing unit 113 applies the above-described filtering process to the video frame. If the content of this filtering process changes, the magnitude of the black level to be corrected will fluctuate. Therefore, the first black level correction unit 121 obtains a correction value M1 corresponding to the content of the filtering process applied by the signal processing unit 113, and corrects the black level by subtracting the correction value M1 from the luminance level of the video frame.
図1の例では、補正値M1のデータは、第1の黒レベル補正部121が第1の補正データ121aとして保持している。但し、第1の補正データ121aは、制御部120が保持して第1の黒レベル補正部121に提供してもよい。第1の補正データ121aは、例えば、図3のような構成を有しうる。図3は、第1の補正データの例を示す図表である。なお、図3には、説明を容易にするために、図表の形式で、フィルタリング処理の内容(上記の表1に示した7つのフィルタリングパターン)と補正値M1との関係を示しているが、データ構造はこの例に限定されない。 In the example of Figure 1, data on correction value M1 is held by first black level correction unit 121 as first correction data 121a. However, first correction data 121a may also be held by control unit 120 and provided to first black level correction unit 121. First correction data 121a may have a structure such as that shown in Figure 3, for example. Figure 3 is a diagram showing an example of first correction data. Note that, for ease of explanation, Figure 3 shows the relationship between the contents of the filtering process (the seven filtering patterns shown in Table 1 above) and correction value M1 in the form of a diagram, but the data structure is not limited to this example.
例えば、信号処理部113の画素加算機能113bによって、水平2画素、垂直2画素を単純加算するフィルタリングパターン(図2を参照)が適用された場合、第1の黒レベル補正部121は、そのパターンに対応する補正値M1(+12dB)を用いて、信号処理部113から出力される映像フレームの黒レベルを補正する。なお、各フィルタリングパターンに対応する補正値M1は、遮光状態で撮影したフィルタリング後の映像フレームを用いて予め求めることができる。また、信号処理部113で利用されるフィルタリングパターンは、制御部120によって決定されてよく、第1の黒レベル補正部121で適用される補正値M1は、制御部120によって指定されてよい。 For example, if the pixel addition function 113b of the signal processing unit 113 applies a filtering pattern that simply adds two horizontal pixels and two vertical pixels (see Figure 2), the first black level correction unit 121 uses the correction value M1 (+12 dB) corresponding to that pattern to correct the black level of the video frame output from the signal processing unit 113. Note that the correction value M1 corresponding to each filtering pattern can be determined in advance using a filtered video frame captured in a light-blocking state. Furthermore, the filtering pattern used by the signal processing unit 113 may be determined by the control unit 120, and the correction value M1 applied by the first black level correction unit 121 may be specified by the control unit 120.
上記の説明では、各フィルタリングパターンに対応する補正値M1を第1の補正データ121aとして予め用意する方法を紹介したが、変形例として、フィルタリング処理を適用しない場合の補正値M1(0+dB)と、他のフィルタリングパターンを適用した場合の補正値(例えば、M1(+12dB))との差分値を第1の補正データ121aとして保持してもよい。この場合、第1の黒レベル補正部121は、補正値M1(0+dB)と差分値とを用いて、適用されたフィルタリングパターンに対応する補正値(例えば、M1(+12dB))を求め、求めた補正値を用いて黒レベル補正を実行する。 In the above explanation, we introduced a method in which a correction value M1 corresponding to each filtering pattern is prepared in advance as first correction data 121a. However, as a variant, the difference value between the correction value M1 (0+dB) when no filtering processing is applied and the correction value when another filtering pattern is applied (e.g., M1 (+12dB)) may be stored as first correction data 121a. In this case, the first black level correction unit 121 uses the correction value M1 (0+dB) and the difference value to determine the correction value (e.g., M1 (+12dB)) corresponding to the applied filtering pattern, and performs black level correction using the determined correction value.
(フレーム蓄積について)
第1の黒レベル補正部121による黒レベル補正後の映像フレームは、フレーム蓄積部122へと出力される。フレーム蓄積部122は、高感度撮影モードがオンのとき、複数の映像フレームをフレームメモリに蓄積し、複数の映像フレームを加算することで高輝度の映像フレームを生成する。高感度撮影モードがオフのとき、フレーム蓄積部122は、入力される映像フレームを加算せずにスルー出力する。
(About frame accumulation)
The video frame after black level correction by the first black level correction unit 121 is output to the frame accumulation unit 122. When the high-sensitivity shooting mode is on, the frame accumulation unit 122 accumulates multiple video frames in a frame memory and adds the multiple video frames together to generate a high-brightness video frame. When the high-sensitivity shooting mode is off, the frame accumulation unit 122 directly outputs the input video frames without adding them together.
図1に示すように、フレーム蓄積部122は、フレームメモリ122a、122bと、レジスタ122cとを有する。以下の説明では、説明を容易にするため、フレームメモリ122aをA面と表記し、フレームメモリ122bをB面と表記する場合がある。但し、A面、B面の表記は、単に両者を区別するための表記に過ぎず、優先度や上位/下位などの関係を意味するものではない点に留意されたい。 As shown in FIG. 1, the frame storage unit 122 has frame memories 122a and 122b, and a register 122c. In the following explanation, for ease of explanation, frame memory 122a may be referred to as side A, and frame memory 122b may be referred to as side B. However, please note that the notations A and B are merely used to distinguish between the two, and do not imply any relationship such as priority or higher/lower ranking.
フレーム蓄積部122は、例えば、図4のような構成を有する。図4は、フレーム蓄積部の構成を模式的に示す図である。なお、図4の構成例は、あくまでも説明のための例示であり、実装時には、回路などのハードウェア要素及び/又はソフトウェア要素を適宜組み合わせて同等の機能を実現することができ、第1実施形態に係る技術の適用範囲は図4の例に限定されない点に留意されたい。 The frame accumulation unit 122 has a configuration, for example, as shown in Figure 4. Figure 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the frame accumulation unit. Note that the configuration example in Figure 4 is merely an example for explanatory purposes, and that equivalent functionality can be achieved during implementation by appropriately combining hardware elements such as circuits and/or software elements, and that the scope of application of the technology according to the first embodiment is not limited to the example in Figure 4.
図4には、フレーム蓄積部122の要素として、フレームメモリ122a、122bの他に、スイッチSWin、SWout及び加算部122d、122eが示されている。 In Figure 4, the elements of the frame storage unit 122 include frame memories 122a and 122b, as well as switches SWin and SWout and adders 122d and 122e.
スイッチSWinは、映像フレームを蓄積するフレームメモリを切り替えるためのスイッチである。スイッチSWinがフレーム蓄積部122への入力Inをフレームメモリ122a側の端子Ainに接続すると、映像フレームは、フレームメモリ122a(A面)に蓄積される。また、スイッチSWinがフレーム蓄積部122への入力Inをフレームメモリ122b側の端子Binに接続すると、映像フレームは、フレームメモリ122b(B面)に蓄積される。 Switch SWin is a switch for switching the frame memory that stores video frames. When switch SWin connects input In to frame storage unit 122 to terminal Ain on the frame memory 122a side, the video frames are stored in frame memory 122a (side A). When switch SWin connects input In to frame storage unit 122 to terminal Bin on the frame memory 122b side, the video frames are stored in frame memory 122b (side B).
スイッチSWoutは、映像フレームを読み出すフレームメモリを切り替えるためのスイッチである。スイッチSWoutがフレームメモリ122a側の端子Aoutを、フレーム蓄積部122からの出力Outに接続すると、フレームメモリ122a(A面)から映像フレームが読み出される。また、スイッチSWoutがフレームメモリ122b側の端子Boutを、フレーム蓄積部122からの出力Outに接続すると、フレームメモリ122b(B面)から映像フレームが読み出される。 Switch SWout is a switch used to switch the frame memory from which a video frame is read. When switch SWout connects terminal Aout on the frame memory 122a side to output Out from frame storage unit 122, a video frame is read from frame memory 122a (side A). When switch SWout connects terminal Bout on the frame memory 122b side to output Out from frame storage unit 122, a video frame is read from frame memory 122b (side B).
加算部122dは、フレームメモリ122aから読み出された映像フレームと、端子Ainに入力された映像フレームとを加算する。加算部122dから出力される加算後の映像フレームは、フレームメモリ122aに書き込まれる。同様に、加算部122eは、フレームメモリ122bから読み出された映像フレームと、端子Binに入力された映像フレームとを加算する。加算部122eから出力される加算後の映像フレームは、フレームメモリ122bに書き込まれる。スイッチSWin、SWoutの動作、及び、映像フレームの読み出し及び書き込みのタイミングは、制御部120によって制御される。 The adder 122d adds the video frame read from the frame memory 122a with the video frame input to the terminal Ain. The video frame after addition output from the adder 122d is written to the frame memory 122a. Similarly, the adder 122e adds the video frame read from the frame memory 122b with the video frame input to the terminal Bin. The video frame after addition output from the adder 122e is written to the frame memory 122b. The operation of the switches SWin and SWout, and the timing of reading and writing the video frames, are controlled by the control unit 120.
(動作の説明)
ここで、図5及び図6を参照しながら、フレーム蓄積部122の動作について具体的に説明する。図5は、フレーム蓄積部の動作例(2フレーム蓄積の場合)について説明するためのタイミングチャートである。また、図6は、フレーム蓄積部の動作例(3フレーム蓄積の場合)について説明するためのタイミングチャートである。
(Explanation of operation)
The operation of the frame storage unit 122 will now be described in detail with reference to Figures 5 and 6. Figure 5 is a timing chart illustrating an example of operation of the frame storage unit (when storing two frames). Figure 6 is a timing chart illustrating an example of operation of the frame storage unit (when storing three frames).
図5の例は、フレームメモリへの映像フレームの蓄積動作を開始した後、2枚の映像フレームを加算して出力するケースを示している。図5には、イメージセンサ112からの出力タイミング(フレーム期間)[センサ出力]、フレームメモリ122a側の動作[フレームメモリ(A面)]、フレームメモリ122b側の動作[フレームメモリ(A面)]、レジスタ122cの値[レジスタ(蓄積フレーム数)]、及びいずれの面から映像フレームが出力されるか[出力映像]が示されている。また、図5に示したタイミングチャートの横軸は時間軸であり、右方向に時間が進む。 The example in Figure 5 shows a case where, after starting the accumulation of video frames in the frame memory, two video frames are added and output. Figure 5 shows the output timing (frame period) from image sensor 112 [sensor output], the operation of frame memory 122a [frame memory (side A)], the operation of frame memory 122b [frame memory (side A)], the value of register 122c [register (number of accumulated frames)], and which side the video frame is output from [output video]. The horizontal axis of the timing chart shown in Figure 5 is the time axis, with time progressing to the right.
センサ出力のブロックに記載された数はフレーム期間を表す。例えば、kと記載されたブロックは、k番目のフレーム期間を表す。図5の例では、k番目のフレーム期間から映像フレームの蓄積動作が行われる。映像フレームの蓄積数Nは2である。蓄積動作が開始される前のフレーム期間においては、映像フレームが加算されず、1枚の映像フレームがスルー出力される。この場合、加算部122d、122eは動作せず、A面及びB面に交互に書き込まれ、書き込まれた1枚の映像フレームがそのまま出力される。 The number written in the block of the sensor output represents the frame period. For example, the block written as k represents the kth frame period. In the example of Figure 5, the accumulation operation of video frames begins from the kth frame period. The number of accumulated video frames, N, is 2. During the frame period before the accumulation operation begins, no video frames are added, and one video frame is output directly. In this case, the adders 122d and 122e do not operate, and data is written alternately to sides A and B, and the one video frame written is output as is.
例えば、(kー2)番目のフレーム期間では、カメラヘッド部11から出力された映像フレームがB面に書き込まれ、同じタイミングで、A面にある映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。この場合、スイッチSWinは、入力InをB面側の端子Binに接続しており、スイッチSWoutは、A面側の端子Aoutを出力Outに接続している。 For example, during the (k-2)th frame period, the video frame output from the camera head unit 11 is written to side B, and at the same time, the video frame on side A is read out and output from the frame storage unit 122. In this case, switch SWin connects input In to terminal Bin on the side B, and switch SWout connects terminal Aout on the side A to output Out.
(kー1)番目のフレーム期間では、カメラヘッド部11から出力された映像フレームがA面に書き込まれ、同じタイミングで、B面にある映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。この場合、スイッチSWinは、入力InをA面側の端子Ainに接続しており、スイッチSWoutは、B面側の端子Boutを出力Outに接続している。なお、蓄積期間の開始前は、蓄積フレーム数を表すレジスタ122cの値は、0のままである。 During the (k-1)th frame period, the video frame output from the camera head unit 11 is written to side A, and at the same time, the video frame on side B is read out and output from the frame storage unit 122. In this case, switch SWin connects input In to terminal Ain on the A side, and switch SWout connects terminal Bout on the B side to output Out. Note that before the storage period begins, the value of register 122c, which represents the number of stored frames, remains 0.
蓄積動作が開始されると、加算部122d、122eが機能し、映像フレームの加算が行われる。蓄積動作の開始直後であるk番目のフレーム期間では、フレーム蓄積部122に新たに入力された映像フレームがB面に書き込まれ、同じタイミングで、A面にある映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。このとき、スイッチSWinは、入力InをB面側の端子Binに接続しており、スイッチSWoutは、A面側の端子Aoutを出力Outに接続している。 When the accumulation operation begins, adders 122d and 122e begin functioning and add video frames. During the kth frame period, which occurs immediately after the accumulation operation begins, a new video frame input to frame accumulation unit 122 is written to side B, and at the same time, the video frame on side A is read out and output from frame accumulation unit 122. At this time, switch SWin connects input In to terminal Bin on the side B, and switch SWout connects terminal Aout on the side A to output Out.
続く(k+1)番目のフレーム期間では、B面にある映像フレームが読み出されて加算部122eに入力される。また、フレーム蓄積部122に新たに入力された映像フレームが加算部122eに入力され、B面から読み出された映像フレームに加算される。そして、加算部122eで加算された映像フレームは、B面に書き込まれる。このとき、レジスタ122cの値(蓄積フレーム数)が1に書き換えられる。この期間、スイッチSWinは、入力InをB面側の端子Binに接続している。 During the following (k+1)th frame period, the video frame on side B is read out and input to the adder 122e. A new video frame input to the frame storage unit 122 is also input to the adder 122e and added to the video frame read out from side B. The video frame added by the adder 122e is then written to side B. At this time, the value of register 122c (number of stored frames) is rewritten to 1. During this period, switch SWin connects input In to terminal Bin on the side B.
この例では、加算する映像フレーム数Nが2であるため、レジスタ122cの値が1になると、フレームメモリに蓄積された映像フレームが出力される。従って、B面にある加算後の映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。このとき、スイッチSWoutは、B面側の端子Boutを出力Outに接続している。フレーム蓄積が完了し、加算された映像フレームが出力されると、レジスタ122cの値は0にリセットされる。なお、このフレーム期間ではA面に対する処理は行われない。 In this example, the number of video frames N to be added is 2, so when the value of register 122c becomes 1, the video frame stored in the frame memory is output. Therefore, the added video frame on side B is read out and output from the frame storage unit 122. At this time, switch SWout connects terminal Bout on the side B to output Out. When frame storage is complete and the added video frame is output, the value of register 122c is reset to 0. Note that no processing is performed on side A during this frame period.
続く(k+2)番目のフレーム期間では、B面にある映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。また、フレーム蓄積部122に新たに入力された映像フレームがA面に書き込まれる。このとき、スイッチSWinは、入力InをA面側の端子Ainに接続しており、スイッチSWoutは、B面側の端子Boutを出力Outに接続している。 During the following (k+2)th frame period, the video frame on side B is read out and output from the frame storage unit 122. A new video frame input to the frame storage unit 122 is written to side A. At this time, switch SWin connects input In to terminal Ain on the A side, and switch SWout connects terminal Bout on the B side to output Out.
続く(k+3)番目のフレーム期間では、A面にある映像フレームが読み出されて加算部122dに入力される。また、フレーム蓄積部122に新たに入力された映像フレームが加算部122dに入力され、A面から読み出された映像フレームに加算される。そして、加算部122dで加算された映像フレームは、A面に書き込まれる。このとき、レジスタ122cの値(蓄積フレーム数)が1に書き換えられる。この期間、スイッチSWinは、入力InをA面側の端子Ainに接続している。 During the following (k+3)th frame period, the video frame on plane A is read out and input to adder 122d. A new video frame input to frame storage unit 122 is also input to adder 122d and added to the video frame read out from plane A. The video frame added by adder 122d is then written to plane A. At this time, the value of register 122c (number of stored frames) is rewritten to 1. During this period, switch SWin connects input In to terminal Ain on the A side.
この例では、加算する映像フレーム数Nが2であるため、レジスタ122cの値が1になると、フレームメモリに蓄積された映像フレームが出力される。従って、A面にある加算後の映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。このとき、スイッチSWoutは、A面側の端子Aoutを出力Outに接続している。フレーム蓄積が完了し、加算された映像フレームが出力されると、レジスタ122cの値は0にリセットされる。なお、このフレーム期間ではB面に対する処理は行われない。 In this example, the number of video frames N to be added is 2, so when the value of register 122c becomes 1, the video frame stored in the frame memory is output. Therefore, the added video frame on side A is read out and output from the frame storage unit 122. At this time, switch SWout connects terminal Aout on the side A to output Out. When frame storage is complete and the added video frame is output, the value of register 122c is reset to 0. Note that no processing is performed on side B during this frame period.
続く(k+4)番目以降のフレーム期間でも同様に、A面及びB面を切り替えながら映像フレームを蓄積し、加算部122d、122eを利用して映像フレームを加算することによって、フレーム蓄積部122は、高輝度の映像フレームを生成する。 In the subsequent (k+4)th frame period and thereafter, the frame accumulation unit 122 accumulates video frames while switching between the A and B sides, and adds the video frames using the addition units 122d and 122e, thereby generating high-brightness video frames.
加算する映像フレームの数Nが3の場合、フレーム蓄積部122の動作は、図6のようになる。蓄積動作の開始前のフレーム期間におけるフレーム蓄積部122の動作は、図5の例と同じである。一方、(k+1)番目以降のフレーム期間における動作が図5の例とは異なる。例えば、(k+1)番目のフレーム期間では、A面にある映像フレームがフレーム蓄積部122から出力される。また、B面にある映像フレームを読み出して加算部122eに入力し、フレーム蓄積部122に新たに入力される映像フレームと加算する処理は図5の例と同じであるが、加算後の映像フレームは、B面に書き込まれた後にフレーム蓄積部122から出力されない。また、レジスタ122cの値は1のまま維持される。 When the number N of video frames to be added is 3, the operation of the frame accumulation unit 122 is as shown in Figure 6. The operation of the frame accumulation unit 122 during the frame period before the start of the accumulation operation is the same as in the example of Figure 5. However, the operation during the (k+1)th and subsequent frame periods differs from the example of Figure 5. For example, during the (k+1)th frame period, the video frame on plane A is output from the frame accumulation unit 122. Also, the process of reading the video frame on plane B, inputting it to the adder 122e, and adding it to the video frame newly input to the frame accumulation unit 122 is the same as in the example of Figure 5, but the video frame after the addition is not output from the frame accumulation unit 122 after being written to plane B. Also, the value of register 122c remains 1.
続く(k+2)番目のフレームでは、B面にある映像フレームが読み出されて加算部122eに入力される。また、フレーム蓄積部122に新たに入力された映像フレームが加算部122eに入力され、B面から読み出された映像フレームに加算される。そして、加算部122eで加算された映像フレームは、B面に書き込まれる。このとき、レジスタ122cの値(蓄積フレーム数)が2に書き換えられる。この期間、スイッチSWinは、入力InをB面側の端子Binに接続している。 In the following (k+2)th frame, the video frame on side B is read out and input to the adder 122e. A new video frame input to the frame storage unit 122 is also input to the adder 122e and added to the video frame read out from side B. The video frame added by the adder 122e is then written to side B. At this time, the value of register 122c (number of stored frames) is rewritten to 2. During this period, the switch SWin connects the input In to the terminal Bin on the side B.
図6の例では、加算する映像フレーム数Nが3であるため、レジスタ122cの値が2になると、フレームメモリに蓄積された映像フレームが出力される。従って、B面にある加算後の映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。このとき、スイッチSWoutは、B面側の端子Boutを出力Outに接続している。フレーム蓄積が完了し、加算された映像フレームが出力されると、レジスタ122cの値は0にリセットされる。なお、このフレーム期間ではA面に対する処理は行われない。 In the example of Figure 6, the number of video frames N to be added is 3, so when the value of register 122c reaches 2, the video frame stored in the frame memory is output. Therefore, the added video frame on side B is read out and output from the frame storage unit 122. At this time, switch SWout connects terminal Bout on the side B to output Out. When frame storage is complete and the added video frame is output, the value of register 122c is reset to 0. Note that no processing is performed on side A during this frame period.
続く(k+3)番目のフレーム期間では、B面にある映像フレームが読み出されてフレーム蓄積部122から出力される。また、フレーム蓄積部122に新たに入力された映像フレームがA面に書き込まれる。このとき、スイッチSWinは、入力InをA面側の端子Ainに接続しており、スイッチSWoutは、B面側の端子Boutを出力Outに接続している。続く(k+4)番目以降のフレーム期間でも同様に、A面及びB面を切り替えながら映像フレームを蓄積し、加算部122d、122eを利用して映像フレームを加算することによって、フレーム蓄積部122は、高輝度の映像フレームを生成する。 In the following (k+3)th frame period, the video frame on side B is read out and output from the frame accumulation unit 122. A new video frame input to the frame accumulation unit 122 is written to side A. At this time, switch SWin connects input In to terminal Ain on the A side, and switch SWout connects terminal Bout on the B side to output Out. In the following (k+4)th frame period and beyond, video frames are similarly accumulated while switching between sides A and B, and the frame accumulation unit 122 generates a high-brightness video frame by adding the video frames using adders 122d and 122e.
上記のように、フレーム蓄積部122は、フレームメモリ122a、122bを利用して映像フレームを蓄積し、加算部122d、122eを利用して複数の映像フレームを加算することによって、高輝度の映像フレームを生成する。また、一方のフレームメモリに映像フレームを蓄積しているフレーム期間においても、他方のフレームメモリから映像フレームが出力される。そのため、一般的なスローシャッター機能では映像が出力されない期間が生じるが、上述した撮像装置10では、そのような期間が生じない。 As described above, the frame storage unit 122 stores video frames using frame memories 122a and 122b, and adds multiple video frames using adders 122d and 122e to generate high-brightness video frames. Furthermore, even during a frame period when a video frame is stored in one frame memory, a video frame is output from the other frame memory. Therefore, while a typical slow shutter function results in periods when no video is output, such periods do not occur in the imaging device 10 described above.
ここで、加算部122d、122eの機能について、さらに説明する。複数の映像フレームを加算する方法としては、複数の映像フレームの対応する画素の画素値を単純に加算する方法がある。また、応用例として、対応する画素の画素値に重み付けして加算する方法もある。j番目の映像フレーム内の位置(n,m)にある画素の画素値をq(n,m,j)と表記し、j番目の映像フレームの画素値に対する重み係数をrjと表記すると、加算後の映像フレームの画素値Q(n,m,t)は、下記の式(3)で与えられる。 Here, the function of the adders 122d and 122e will be further explained. One method of adding multiple video frames is to simply add the pixel values of corresponding pixels in the multiple video frames. As an applied example, there is also a method of weighting and adding the pixel values of corresponding pixels. If the pixel value of a pixel located at position (n, m) in the j-th video frame is denoted as q(n, m, j) and the weighting coefficient for the pixel value of the j-th video frame is denoted as rj , the pixel value Q(n, m, t) of the video frame after addition is given by the following equation (3):
r0=r1=1、rj(j≧2)=0の場合、2枚の映像フレームを単純加算した映像フレームが得られる。また、重み係数rjが1より大きい場合にはゲインアップした映像フレームが得られる。その他、重み係数rjの設定によっては、ローパスフィルタなどのフィルタ効果を生じさせることもできる。重み係数rjの要素を加算部122d、122eに組み込む方法としては、例えば、レジスタ122cの値に予め重み係数rjを対応付けておき、映像フレームの加算時に、加算部122d、122eがレジスタ122cの値に応じた重み係数rjを各画素値に適用する方法がある。 When r0 = r1 = 1 and rj (j ≥ 2) = 0, a video frame obtained is a simple addition of two video frames. Furthermore, when the weighting coefficient rj is greater than 1, a video frame with increased gain is obtained. Additionally, depending on the setting of the weighting coefficient rj , a filter effect such as a low-pass filter can also be produced. One method of incorporating the elements of the weighting coefficient rj into the adders 122d and 122e is to associate the weighting coefficient rj with the value of the register 122c in advance, and when adding video frames, the adders 122d and 122e apply the weighting coefficient rj corresponding to the value of the register 122c to each pixel value.
上記のように、高感度撮影モードがオンのとき、フレーム蓄積部122は、複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成する。そして、フレーム蓄積部122から出力される映像フレームは、第2の黒レベル補正部123に入力される。 As described above, when the high-sensitivity shooting mode is on, the frame accumulation unit 122 generates a high-brightness video frame using multiple video frames. The video frame output from the frame accumulation unit 122 is then input to the second black level correction unit 123.
(無効フレームの排除について)
上記のように、フレーム蓄積部122により映像フレームの加算処理が実行されることで、高輝度の映像フレームが得られる。但し、何らかの事情でカメラヘッド部11から無効な映像フレームが出力される可能性があり、そのような無効な映像フレームを加算すると映像品質が低下してしまう。なお、最近のイメージセンサは様々なタイミングで映像を出力できるようになっており、敢えて不要な映像(黒味)となる無効な映像フレームが出力されることがある。このような無効な映像フレームもそのまま使用するとノイズとなりうる。そのため、フレーム蓄積部122は、上述した蓄積動作の中で、カメラヘッド部11から出力される映像フレーム(つまり、イメージセンサ112の出力信号から生成される映像フレーム)のうちの無効な映像フレームの加算を回避し、高輝度の映像フレームの生成に利用しないようにする。この仕組みを適用することで、無効な映像フレームによる映像品質の低下を回避することができる。なお、無効な映像フレームが出力される要因は様々であってよく、例えば、イメージセンサ112の出力信号に含まれるノイズの他、信号処理部113及び/又は第1の黒レベル補正部121による映像処理の際に発生した何らかの品質低下要因を含みうる。無効とされる理由については本実施形態において特に限定されない。
(Regarding invalid frame elimination)
As described above, the frame accumulation unit 122 performs the addition process of video frames to obtain a high-brightness video frame. However, there is a possibility that an invalid video frame may be output from the camera head unit 11 for some reason, and adding such an invalid video frame would degrade the video quality. Note that recent image sensors are capable of outputting video at various timings, and may intentionally output invalid video frames that produce unwanted video (black). If such invalid video frames are used as is, they could become noise. Therefore, during the above-described accumulation operation, the frame accumulation unit 122 avoids adding invalid video frames among the video frames output from the camera head unit 11 (i.e., video frames generated from the output signal of the image sensor 112) and prevents them from being used to generate a high-brightness video frame. By applying this mechanism, it is possible to avoid degradation of video quality due to invalid video frames. Note that various factors may cause invalid video frames to be output, including, for example, noise contained in the output signal of the image sensor 112, as well as some quality degradation factors that occur during video processing by the signal processing unit 113 and/or the first black level correction unit 121. The reason for invalidation is not particularly limited in this embodiment.
(第2の黒レベル補正について)
既に説明したように、第1の黒レベル補正部121によって、フレーム蓄積部122の前段で各映像フレームの黒レベルが補正されている。しかし、フレーム蓄積部122で複数の映像フレームを加算するため、加算数(蓄積フレーム数)によっては、残存するノイズの増幅によって黒レベルの変動が生じる可能性がある。そこで、第1実施形態では、第2の黒レベル補正部123によって黒レベルをさらに補正する。
(Regarding the second black level correction)
As already explained, the black level of each video frame is corrected by the first black level correction unit 121 before the frame accumulation unit 122. However, because the frame accumulation unit 122 adds multiple video frames, there is a possibility that the black level may fluctuate due to amplification of remaining noise depending on the number of additions (number of accumulated frames). Therefore, in the first embodiment, the black level is further corrected by the second black level correction unit 123.
第2の黒レベル補正部123は、蓄積フレーム数に応じた補正値M2を利用して、フレーム蓄積部122から出力される映像フレームの黒レベルを補正する。補正値M2は、遮光状態で撮影動作を行った場合にフレーム蓄積部122から出力される映像フレームの輝度レベル平均値に設定される。蓄積フレーム数を変えながら輝度レベル平均値を求めることで、蓄積フレーム数に応じた補正値M2のデータ(第2の補正データ123a)が得られる。図7は、第2の補正データの例を示す図表である。 The second black level correction unit 123 corrects the black level of the video frames output from the frame accumulation unit 122 using a correction value M2 that corresponds to the number of accumulated frames. The correction value M2 is set to the average brightness level of the video frames output from the frame accumulation unit 122 when shooting is performed in a light-blocking state. By calculating the average brightness level while changing the number of accumulated frames, data on the correction value M2 that corresponds to the number of accumulated frames (second correction data 123a) is obtained. Figure 7 is a chart showing an example of the second correction data.
蓄積フレーム数が1の場合(例えば、図5のk番目以前のフレーム期間)、映像フレームはスルー出力されたものであるため、加算処理による黒レベル変動はなく、また、第1の黒レベル補正部121によって既に黒レベルが補正されている。そのため、第2の黒レベル補正部123は、蓄積フレーム数が1の場合には黒レベル補正を行わず、フレーム蓄積部122から出力される映像フレームをそのままゲイン調整部124へと出力する。 When the number of accumulated frames is 1 (for example, the frame period before the kth frame in Figure 5), the video frame is output directly, so there is no black level fluctuation due to the addition process, and the black level has already been corrected by the first black level correction unit 121. Therefore, when the number of accumulated frames is 1, the second black level correction unit 123 does not perform black level correction, and outputs the video frame output from the frame accumulation unit 122 directly to the gain adjustment unit 124.
蓄積フレーム数が2以上の場合(例えば、図5の(k+1)番目以降のフレーム期間)、第2の黒レベル補正部123は、蓄積フレーム数に対応する補正値M2を取得し、補正値M2を映像フレームの輝度レベルから減算することで黒レベルを補正する。例えば、蓄積フレーム数が2の場合、第2の黒レベル補正部123は、第2の補正データ123aの補正値M2(2)を利用して映像フレームの黒レベルを補正する。黒レベル補正後の映像フレームは、ゲイン調整部124へと出力される。 When the number of accumulated frames is two or more (for example, the (k+1)th frame period or later in Figure 5), the second black level correction unit 123 obtains a correction value M2 corresponding to the number of accumulated frames and corrects the black level by subtracting the correction value M2 from the luminance level of the video frame. For example, when the number of accumulated frames is two, the second black level correction unit 123 corrects the black level of the video frame using the correction value M2(2) of the second correction data 123a. The video frame after black level correction is output to the gain adjustment unit 124.
(ゲイン調整について)
上述したように、撮像装置10では、高感度撮影モードになると、フレーム蓄積部122の機能により複数の映像フレームが加算されて高輝度の映像フレームが出力される。出力される映像フレームの輝度レベルは、フレーム蓄積部122に入力される1枚の映像フレームの輝度レベルに比べて、加算枚数倍(2枚加算の場合には2倍)になる。そのため、未加算の映像フレームから高輝度の映像フレームへと切り替えるタイミングで輝度レベルのギャップが生じてしまう。
(Regarding gain adjustment)
As described above, when the imaging device 10 is in high-sensitivity shooting mode, a high-brightness video frame is output by adding multiple video frames using the function of the frame accumulation unit 122. The brightness level of the output video frame is multiplied by the number of frames added (doubled when adding two frames) compared to the brightness level of a single video frame input to the frame accumulation unit 122. Therefore, a gap in brightness level occurs when switching from an unadded video frame to a high-brightness video frame.
上記のギャップを解消するため、ゲイン調整部124は、高輝度の映像フレームが出力される前の複数のフレーム期間で、未加算の映像フレームを徐々にゲインアップして、輝度レベルを高輝度の映像フレームに近づけるように調整する。また、ゲイン調整部124は、蓄積動作の開始後、高輝度の映像フレームが出力される前の数フレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルも同様に調整する。このようなゲイン調整により、高感度撮影モードに切り替えた際、なめらかに輝度レベルが変化する。 To eliminate the above gap, the gain adjustment unit 124 gradually increases the gain of the unadded video frames over a period of several frames before the high-brightness video frame is output, adjusting the brightness level to approach that of the high-brightness video frame. The gain adjustment unit 124 also similarly adjusts the brightness level of the video frames output during the period of several frames before the high-brightness video frame is output after the accumulation operation begins. This type of gain adjustment results in a smooth change in brightness level when switching to high-sensitivity shooting mode.
ゲイン調整部124は、ゲイン調整幅が任意に設定可能なバリアブルゲイン回路で構成されてもよいし、ゲイン調整幅が所定値(例えば、+6dB)に設定されているステップゲイン回路で構成されてもよい。バリアブルゲイン回路を利用する場合、高輝度の映像フレームの輝度レベル(又は蓄積フレーム数)と、ゲイン調整期間(ゲイン調整を行うフレーム期間の数)とに基づいてゲイン調整幅を決定しうる。また、ステップゲイン回路を利用する場合、高輝度の映像フレームの輝度レベル(又は蓄積フレーム数)に基づいて、ゲイン調整期間(ゲイン調整を行うフレーム期間の数)を決定しうる。 The gain adjustment unit 124 may be configured as a variable gain circuit in which the gain adjustment range can be set arbitrarily, or as a step gain circuit in which the gain adjustment range is set to a predetermined value (e.g., +6 dB). When a variable gain circuit is used, the gain adjustment range can be determined based on the luminance level (or number of accumulated frames) of a high-luminance video frame and the gain adjustment period (the number of frame periods in which gain adjustment is performed). When a step gain circuit is used, the gain adjustment period (the number of frame periods in which gain adjustment is performed) can be determined based on the luminance level (or number of accumulated frames) of a high-luminance video frame.
ここで、図8及び図9を参照しながら、ゲイン調整部124の動作について、より具体的に説明する。図8は、ゲイン調整部の動作例(2フレーム蓄積の場合)について説明するためのタイミングチャートである。図9は、ゲイン調整部の動作例(3フレーム蓄積の場合)について説明するためのタイミングチャートである。 Now, the operation of the gain adjustment unit 124 will be described in more detail with reference to Figures 8 and 9. Figure 8 is a timing chart illustrating an example of operation of the gain adjustment unit (in the case of accumulating two frames). Figure 9 is a timing chart illustrating an example of operation of the gain adjustment unit (in the case of accumulating three frames).
図8の例は、フレームメモリへの映像フレームの蓄積動作を開始した後、2枚の映像フレームを加算して出力するケースを示している。この場合、出力される高輝度の映像フレームの輝度レベルは、入力される1枚の映像フレームの2倍になる。図8は、イメージセンサ112からの出力タイミング(フレーム期間)[センサ出力]、フレームメモリ122a側の動作[フレームメモリ(A面)]、フレームメモリ122b側の動作[フレームメモリ(A面)]、レジスタ122cの値[レジスタ(蓄積フレーム数)]、及びいずれの面から映像フレームが出力されるか[出力映像]が示されている。 The example in Figure 8 shows a case where, after starting the accumulation of video frames in the frame memory, two video frames are added together and output. In this case, the brightness level of the high-brightness video frame that is output is twice that of the single video frame that is input. Figure 8 shows the output timing (frame period) from image sensor 112 [sensor output], the operation of frame memory 122a [frame memory (side A)], the operation of frame memory 122b [frame memory (side A)], the value of register 122c [register (number of accumulated frames)], and which side the video frame is output from [output video].
図8の例では、既に説明した図5の例と同様に、k番目のフレーム期間から映像フレームの蓄積動作が行われる。蓄積動作が開始される前のフレーム期間においては、映像フレームが加算されず、未加算の映像フレームが出力される。一方、蓄積動作の開始後、最初の加算処理が完了した後のフレーム期間では、高輝度の映像フレームが出力される。図8の例では、(k+1)番目以降のフレーム期間で高輝度の映像フレームが出力され、k番目以前のフレーム期間では、未加算の映像フレームが出力される。 In the example of Figure 8, similar to the example of Figure 5 already described, the accumulation operation of video frames begins from the kth frame period. In the frame period before the accumulation operation begins, no video frames are added, and unadded video frames are output. On the other hand, after the accumulation operation begins, in the frame period after the first addition process is completed, high-brightness video frames are output. In the example of Figure 8, high-brightness video frames are output in the (k+1)th frame period and onwards, and unadded video frames are output in the frame periods before the kth frame.
撮像装置10では、高感度撮影モードがオンになると、直ちに蓄積動作を開始するのではなく、ゲイン調整部124によるゲイン調整のためのフレーム期間(以下、ゲイン調整期間)を設定ける。図8の例では、(k-6)番目からk番目のフレーム期間がゲイン調整期間である。つまり、蓄積動作を開始する前の所定数(図8の例では6)のフレーム期間と、蓄積動作開始後に高輝度の映像フレームが出力されるまでのフレーム期間とを合わせた期間が、ゲイン調整期間に設定される。 When the high-sensitivity shooting mode is turned on, the imaging device 10 does not immediately start the accumulation operation, but instead sets a frame period (hereinafter referred to as the gain adjustment period) for gain adjustment by the gain adjustment unit 124. In the example of Figure 8, the gain adjustment period is the (k-6)th to kth frame period. In other words, the gain adjustment period is set to the period consisting of a predetermined number of frame periods (6 in the example of Figure 8) before the accumulation operation starts and the frame period until a high-brightness video frame is output after the accumulation operation starts.
図8に示すように、ゲイン調整期間内の各フレーム期間で適用される増幅量は一定値に設定され、その一定値は、蓄積動作の開始直前にあるフレーム期間(図8の例では(k-1)番目のフレーム期間)で、高輝度の映像フレームと同じ輝度レベルに到達するように事前設定されてよい。また、その一定値は、ゲイン調整期間の最後に位置するフレーム期間(図8の例ではk番目のフレーム期間)で、高輝度の映像フレームと同じ輝度レベルに到達するように事前設定されてもよい。 As shown in Figure 8, the amount of amplification applied in each frame period within the gain adjustment period is set to a constant value, and this constant value may be preset so that the same brightness level as a high-brightness video frame is reached in the frame period immediately prior to the start of the accumulation operation (the (k-1)th frame period in the example of Figure 8). Furthermore, this constant value may be preset so that the same brightness level as a high-brightness video frame is reached in the frame period at the end of the gain adjustment period (the kth frame period in the example of Figure 8).
加算する映像フレームの数Nが3の場合、フレーム蓄積部122及びゲイン調整部124の動作は、図9のようになる。蓄積動作の開始前におけるフレーム蓄積部122及びゲイン調整部124の動作は、図8の例と同じである。蓄積動作の開始後は、高輝度の映像フレームが出力されるまでの2つのフレーム期間(図9の例ではk番目及び(k+1)番目のフレーム期間)で、未加算の映像フレームが出力される。従って、図9の例では、(k+1)番目以前のフレーム期間がゲイン調整期間になる。なお、フレーム調整期間内の各フレーム期間で適用される増幅量は図8の例と同じである。 When the number N of video frames to be added is 3, the operation of the frame accumulation unit 122 and gain adjustment unit 124 is as shown in Figure 9. The operation of the frame accumulation unit 122 and gain adjustment unit 124 before the start of the accumulation operation is the same as in the example of Figure 8. After the accumulation operation starts, unadded video frames are output for two frame periods (the kth and (k+1)th frame periods in the example of Figure 9) until a high-brightness video frame is output. Therefore, in the example of Figure 9, the frame periods before the (k+1)th frame become the gain adjustment period. Note that the amount of amplification applied in each frame period within the frame adjustment period is the same as in the example of Figure 8.
ゲイン調整部124から出力される映像フレームは、映像処理部125へと入力される。ゲイン調整期間より前に入力される映像フレームは、ゲイン調整されていないスルー出力の映像フレームであり、ゲイン調整期間内に入力される映像フレームは、ゲイン調整された未加算の映像フレームであり、ゲイン調整期間後に入力される映像フレームは、高輝度の映像フレームである。これらの映像フレームの輝度レベルは滑らか変化しているため、出力映像の輝度レベルのギャップがなく、違和感の少ない高品質の映像が得られる。 Video frames output from the gain adjustment unit 124 are input to the video processing unit 125. Video frames input before the gain adjustment period are through-output video frames with no gain adjustment, video frames input during the gain adjustment period are gain-adjusted video frames with no addition, and video frames input after the gain adjustment period are high-brightness video frames. Because the brightness levels of these video frames change smoothly, there are no gaps in the brightness levels of the output video, resulting in high-quality video with little discomfort.
上記の説明では、高感度撮影モードをオンにしたときの動作について述べたが、高感度撮影モードをオフにしたときも、ゲイン調整を行わなければ、輝度レベルのギャップが生じうる。そのため、上述した方法とは逆に、蓄積動作終了後の所定数のフレーム期間(第2ゲイン調整期間)において、ゲイン調整部124は、第2ゲイン調整期間の直後で増幅量が0になるように増幅量を徐々に下げつつ、第2ゲイン調整期間内の各フレーム期間で未加算の映像フレームをゲインアップする。これにより、高感度撮影モードをオフにしたときも映像の明るさがスムーズに変化するため、輝度レベルのギャップが生じない。 The above explanation describes the operation when high-sensitivity shooting mode is turned on, but even when high-sensitivity shooting mode is turned off, gaps in the brightness level can occur if gain adjustment is not performed. Therefore, contrary to the method described above, during a predetermined number of frame periods after the accumulation operation ends (second gain adjustment period), the gain adjustment unit 124 gradually decreases the amplification amount so that the amplification amount becomes 0 immediately after the second gain adjustment period, while increasing the gain of unadded video frames during each frame period within the second gain adjustment period. As a result, the brightness of the image changes smoothly even when high-sensitivity shooting mode is turned off, preventing gaps in the brightness level.
(映像処理部による処理及び表示について)
映像処理部125は、入力される映像フレームに対し、AWB(Auto White Balance)、ガンマ補正、ニー補正などの所定の映像処理を適用する。上述したように撮像装置10では、スローシャッターとは違い、映像フレームの加算によって輝度レベルを上げると共に蓄積期間も映像フレームが出力される構成としているため、映像が出力されない期間がない。また、ゲイン調整部124によるゲイン調整によって輝度レベルの急激な変化を回避している。そのため、AWBなどの映像処理を適用することが可能になり、より高い映像品質を実現することができる。また、第1の黒レベル補正部121及び第2の黒レベル補正部123による黒レベル補正によって映像品質がさらに向上する。
(Regarding processing and display by the video processing unit)
The image processing unit 125 applies predetermined image processing, such as AWB (Auto White Balance), gamma correction, and knee correction, to the input image frames. As described above, unlike a slow shutter, the imaging device 10 adds image frames together to increase the brightness level, and also outputs image frames during the accumulation period, eliminating any periods during which images are not output. Furthermore, gain adjustment by the gain adjustment unit 124 prevents sudden changes in brightness levels. This makes it possible to apply image processing, such as AWB, and achieve higher image quality. Furthermore, black level correction by the first black level correction unit 121 and the second black level correction unit 123 further improves image quality.
映像処理部125は、映像フレームに所定の映像処理を適用した後、表示装置13に一連の映像フレームを表示させる。なお、映像処理部125は、表示装置13に加え又は表示装置13に代えて、映像出力用のインターフェースに一連の映像フレームを出力してもよい。変形例として、映像処理部125は、入力される一連の映像フレームを解析し、映像フレームに含まれる対象物(例えば、滑走路の障害物など)を検知し、検知した対象物の情報を表示装置13に表示させてもよい。他の変形例として、映像処理部125は、映像を解析して対象物を検知する検知デバイスに一連の映像フレームを出力してもよい。 The video processing unit 125 applies predetermined video processing to the video frames and then causes the display device 13 to display the series of video frames. Note that the video processing unit 125 may output the series of video frames to a video output interface in addition to or instead of the display device 13. As a variation, the video processing unit 125 may analyze the series of input video frames, detect objects (e.g., obstacles on a runway) contained in the video frames, and display information about the detected objects on the display device 13. As another variation, the video processing unit 125 may output the series of video frames to a detection device that analyzes video and detects objects.
以上、第1実施形態に係る撮像装置の構成について説明した。 The configuration of the imaging device according to the first embodiment has been described above.
[1-2.映像フレーム処理の流れ]
次に、図10を参照しながら、第1実施形態に係る映像フレーム処理(カメラ制御部12による処理)の流れについて説明する。図10は、第1実施形態に係る映像フレーム処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
[1-2. Video frame processing flow]
Next, the flow of video frame processing (processing by the camera control unit 12) according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 10. Fig. 10 is a flowchart for describing the flow of video frame processing according to the first embodiment.
(S101)カメラヘッド部11から出力された映像フレームが、第1の黒レベル補正部121に入力される。第1の黒レベル補正部121は、第1の補正データ121aを参照して、カメラヘッド部11の信号処理部113で適用されたフィルタリングパターンに対応する補正値M1を選択する。そして、第1の黒レベル補正部121は、選択した補正値M1を利用して映像フレームの黒レベルを補正する。黒レベル補正後の映像フレームは、フレーム蓄積部122へと出力される。 (S101) A video frame output from the camera head unit 11 is input to the first black level correction unit 121. The first black level correction unit 121 references the first correction data 121a and selects a correction value M1 that corresponds to the filtering pattern applied by the signal processing unit 113 of the camera head unit 11. The first black level correction unit 121 then corrects the black level of the video frame using the selected correction value M1. The video frame after black level correction is output to the frame accumulation unit 122.
(S102)制御部120は、高感度撮影モードであるかを判定する。高感度撮影モードである場合、処理はS103へと進む。一方、高感度撮影モードでない場合、処理はS107へと進む。 (S102) The control unit 120 determines whether the camera is in high-sensitivity shooting mode. If the camera is in high-sensitivity shooting mode, the process proceeds to S103. On the other hand, if the camera is not in high-sensitivity shooting mode, the process proceeds to S107.
(S103)制御部120は、ゲイン調整期間であるかを判定する。例えば、高感度撮影モードがオンになると、蓄積動作の開始前に設定される所定数のフレーム期間と、蓄積動作の開始後に未加算の映像フレームが出力されるフレーム期間とが、ゲイン調整期間として設定される。ゲイン調整期間である場合、処理はS104へと進む。一方、ゲイン調整期間でない場合、処理はS105へと進む。 (S103) The control unit 120 determines whether it is a gain adjustment period. For example, when high-sensitivity shooting mode is turned on, a period of a predetermined number of frames set before the start of accumulation operation and a frame period in which unadded video frames are output after the start of accumulation operation are set as the gain adjustment period. If it is a gain adjustment period, processing proceeds to S104. On the other hand, if it is not a gain adjustment period, processing proceeds to S105.
(S104)フレーム蓄積部122は、映像フレームを加算することなくスルー出力する。ゲイン調整部124は、フレーム蓄積部122から出力される未加算の映像フレームをゲインアップする。このとき、ゲイン調整部124は、増幅量を徐々に増加させ、ゲイン調整期間の最後のフレーム期間までに、その後出力される高輝度の映像フレームと同じ輝度レベルになるように、未加算の映像フレームをゲインアップする。ゲイン調整された映像フレームは、映像処理部125で所定の映像処理が適用された後に外部出力される。S104の処理が完了すると、図10に示した一連の処理は終了する。 (S104) The frame accumulation unit 122 outputs the video frames without adding them. The gain adjustment unit 124 increases the gain of the unadded video frames output from the frame accumulation unit 122. At this time, the gain adjustment unit 124 gradually increases the amount of amplification, and increases the gain of the unadded video frames so that, by the last frame period of the gain adjustment period, they have the same brightness level as the high-brightness video frame that is output subsequently. The gain-adjusted video frames are subjected to predetermined video processing by the video processing unit 125 and then output externally. When the processing of S104 is completed, the series of processes shown in Figure 10 ends.
(S105)フレーム蓄積部122は、高輝度の映像フレームをフレームメモリから読み出して出力する。また、フレーム蓄積部122は、映像フレームを一方のフレームメモリに蓄積している間、他方のフレームメモリから読み出した映像フレームを出力する。 (S105) The frame accumulation unit 122 reads out and outputs high-brightness video frames from the frame memories. Furthermore, while the frame accumulation unit 122 is storing video frames in one frame memory, it outputs video frames read out from the other frame memory.
(S106)S105でフレーム蓄積部122から出力される映像フレームは、第2の黒レベル補正部123に入力される。第2の黒レベル補正部123は、第2の補正データ123aを参照して、蓄積フレーム数に対応する補正値M2を選択する。そして、第2の黒レベル補正部123は、選択した補正値M2を利用して映像フレームの黒レベルを補正する。黒レベル補正後の映像フレームは、ゲイン調整部124によるゲイン調整を受けずに映像処理部125へ出力され、映像処理部125で所定の映像処理が適用された後に外部出力される。S106の処理が完了すると、図10に示した一連の処理は終了する。 (S106) The video frame output from the frame accumulation unit 122 in S105 is input to the second black level correction unit 123. The second black level correction unit 123 references the second correction data 123a and selects a correction value M2 corresponding to the number of accumulated frames. The second black level correction unit 123 then corrects the black level of the video frame using the selected correction value M2. The video frame after black level correction is output to the video processing unit 125 without undergoing gain adjustment by the gain adjustment unit 124, and is output externally after predetermined video processing is applied by the video processing unit 125. When the processing of S106 is completed, the series of processes shown in FIG. 10 ends.
(S107)第1の黒レベル補正部121による黒レベル補正後の映像フレームは、フレーム蓄積部122、第2の黒レベル補正部123、及びゲイン調整部124による処理をスキップし、映像処理部125で所定の映像処理が適用された後に外部出力される。S107の処理が完了すると、図10に示した一連の処理は終了する。 (S107) The video frame after black level correction by the first black level correction unit 121 skips the processing by the frame accumulation unit 122, second black level correction unit 123, and gain adjustment unit 124, and is subjected to predetermined video processing by the video processing unit 125 before being output externally. When the processing of S107 is completed, the series of processes shown in Figure 10 ends.
図10の例は、高感度撮影モードがオンになるときの動作について説明しているが、高感度撮影モードがオフになるときの動作では、上述した第2ゲイン調整期間におけるゲイン調整方法が変更になる。既に説明したように、第2ゲイン調整期間では、増幅量が徐々に小さくしつつ、未加算の映像フレームのゲインアップが行われ、第2ゲイン調整期間の最後のフレーム期間で増幅量が0になるようにする。この点が図10の例と異なるが、当業者であれば、図10の説明から、高感度撮影モードがオフになるときの動作についても容易に理解できるだろう。 The example in Figure 10 explains the operation when the high-sensitivity shooting mode is turned on, but the gain adjustment method during the second gain adjustment period described above changes when the high-sensitivity shooting mode is turned off. As already explained, during the second gain adjustment period, the gain of unadded video frames is increased while the amplification amount is gradually reduced, so that the amplification amount becomes 0 in the last frame period of the second gain adjustment period. This is different from the example in Figure 10, but those skilled in the art will easily understand the operation when the high-sensitivity shooting mode is turned off from the explanation in Figure 10.
以上、本発明に係る第1実施形態について説明した。 The above describes the first embodiment of the present invention.
<2.第2実施形態>
次に、図11を参照しながら、第2実施形態に係る撮像装置の構成について説明する。図11は、第2実施形態に係る撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。なお、図11に示した撮像装置10aは、第2実施形態に係る撮像装置の一例である。また、撮像装置10aは、上述したスローシャッター機能を搭載していない。
2. Second embodiment
Next, the configuration of an imaging device according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 11. Fig. 11 is a block diagram schematically showing the configuration of the imaging device according to the second embodiment. Note that the imaging device 10a shown in Fig. 11 is an example of the imaging device according to the second embodiment. Furthermore, the imaging device 10a does not have the slow shutter function described above.
図11に示すように、撮像装置10aは、カメラヘッド部11と、カメラ制御部12aと、表示装置13とを有する。カメラヘッド部11の構成は、第1実施形態のカメラヘッド部11と同じである。表示装置13の構成も、第1実施形態の表示装置13と同じである。そのため、カメラヘッド部11及び表示装置13の構成については詳細な説明を省略する。また、カメラ制御部12aを構成する要素のうち、第1実施形態のカメラ制御部12を構成する要素と実質的に同じ機能を有する要素については同じ符号を付している。 As shown in FIG. 11, the imaging device 10a has a camera head unit 11, a camera control unit 12a, and a display device 13. The configuration of the camera head unit 11 is the same as that of the camera head unit 11 in the first embodiment. The configuration of the display device 13 is also the same as that of the display device 13 in the first embodiment. Therefore, detailed descriptions of the configurations of the camera head unit 11 and the display device 13 will be omitted. Furthermore, of the elements that make up the camera control unit 12a, elements that have substantially the same functions as the elements that make up the camera control unit 12 in the first embodiment are assigned the same reference numerals.
カメラ制御部12aは、制御部120と、第1の黒レベル補正部121と、フレーム蓄積部122と、ゲイン調整部124と、映像処理部125とを有する。カメラ制御部12aと、第1実施形態のカメラ制御部12との違いは、第2の黒レベル補正部123の有無にある。カメラ制御部12aでは、第2の黒レベル補正部123が省略されており、フレーム蓄積部122から出力される高輝度の映像フレームも、黒レベル補正を受けることなく映像処理部125に入力される。 The camera control unit 12a has a control unit 120, a first black level correction unit 121, a frame accumulation unit 122, a gain adjustment unit 124, and an image processing unit 125. The camera control unit 12a differs from the camera control unit 12 of the first embodiment in the presence or absence of a second black level correction unit 123. The camera control unit 12a does not include the second black level correction unit 123, and high-brightness image frames output from the frame accumulation unit 122 are also input to the image processing unit 125 without undergoing black level correction.
第2実施形態では第2の黒レベル補正部123は省略されているが、第1の黒レベル補正部121によって、フレーム蓄積部122の前段で各映像フレームに黒レベル補正が適用されているため、用途によっては十分な映像品質が得られる。また、第2の黒レベル補正部123を省略することで、実装時には回路構成が少しシンプルになり、設計コストや製造コストの低減に寄与する可能性がある。 In the second embodiment, the second black level correction unit 123 is omitted, but the first black level correction unit 121 applies black level correction to each video frame before the frame accumulation unit 122, so sufficient video quality can be obtained depending on the application. Furthermore, omitting the second black level correction unit 123 makes the circuit configuration slightly simpler during implementation, which may contribute to reducing design and manufacturing costs.
以上、第2実施形態に係る撮像装置の構成について説明した。 The configuration of the imaging device according to the second embodiment has been described above.
<3.第3実施形態>
次に、図12を参照しながら、第3実施形態に係る撮像装置の構成について説明する図12は、第3実施形態に係る撮像装置の構成を模試的に示すブロック図である。なお、図12に示した撮像装置10bは、第3実施形態に係る撮像装置の一例である。また、撮像装置10bは、上述したスローシャッター機能を搭載していない。
3. Third Embodiment
Next, the configuration of an imaging device according to a third embodiment will be described with reference to Fig. 12. Fig. 12 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an imaging device according to the third embodiment. Note that the imaging device 10b shown in Fig. 12 is an example of the imaging device according to the third embodiment. Furthermore, the imaging device 10b does not have the slow shutter function described above.
図12に示すように、撮像装置10bは、カメラヘッド部11と、カメラ制御部12bと、表示装置13とを有する。カメラヘッド部11の構成は、第1実施形態のカメラヘッド部11と同じである。表示装置13の構成も、第1実施形態の表示装置13と同じである。そのため、カメラヘッド部11及び表示装置13の構成については詳細な説明を省略する。また、カメラ制御部12bを構成する要素のうち、第1実施形態のカメラ制御部12を構成する要素と実質的に同じ機能を有する要素については同じ符号を付している。 As shown in FIG. 12, the imaging device 10b has a camera head unit 11, a camera control unit 12b, and a display device 13. The configuration of the camera head unit 11 is the same as that of the camera head unit 11 in the first embodiment. The configuration of the display device 13 is also the same as that of the display device 13 in the first embodiment. Therefore, detailed descriptions of the configurations of the camera head unit 11 and the display device 13 will be omitted. Furthermore, of the elements that make up the camera control unit 12b, elements that have substantially the same functions as the elements that make up the camera control unit 12 in the first embodiment are assigned the same reference numerals.
カメラ制御部12bは、制御部120と、第1の黒レベル補正部121と、フレーム蓄積部122と、第2の黒レベル補正部123と、映像処理部125とを有する。カメラ制御部12bと、第1実施形態のカメラ制御部12との違いは、ゲイン調整部124の有無にある。カメラ制御部12bでは、ゲイン調整部124が省略されており、ゲイン調整期間にフレーム蓄積部122から出力される未加算の映像フレームも、ゲイン調整されることなく映像処理部125に入力される。 The camera control unit 12b has a control unit 120, a first black level correction unit 121, a frame accumulation unit 122, a second black level correction unit 123, and a video processing unit 125. The difference between the camera control unit 12b and the camera control unit 12 of the first embodiment is the presence or absence of a gain adjustment unit 124. The camera control unit 12b does not include the gain adjustment unit 124, and unadded video frames output from the frame accumulation unit 122 during the gain adjustment period are also input to the video processing unit 125 without undergoing gain adjustment.
第3実施形態ではゲイン調整部124が省略されているため、高輝度の映像フレームが最初に出力されるタイミングで輝度レベルのギャップが生じる。一方、第1の黒レベル補正部121及び第2の黒レベル補正部123によって、フレーム蓄積部122の前段及び後段で黒レベルが補正され、従来の方式に比べると格段に映像品質が改善される。ゲイン調整部124を省略することで、実装時には回路構成が少しシンプルになり、設計コストや製造コストの低減に寄与する可能性がある。そのため、輝度レベルのギャップが気にならない用途であれば、第3実施形態の構成を採用するメリットがある。 In the third embodiment, the gain adjustment unit 124 is omitted, so a gap in brightness level occurs when a high-brightness video frame is first output. However, the first black level correction unit 121 and the second black level correction unit 123 correct the black level before and after the frame accumulation unit 122, significantly improving video quality compared to conventional methods. By omitting the gain adjustment unit 124, the circuit configuration becomes slightly simpler during implementation, which may contribute to reducing design and manufacturing costs. Therefore, if the application does not notice a gap in brightness level, there is an advantage to adopting the configuration of the third embodiment.
以上、第3実施形態に係る撮像装置の構成について説明した。 The configuration of the imaging device according to the third embodiment has been described above.
<4.付記>
上述した第1~第3実施形態は、以下の付記に記載の技術的思想を説明するものであり、言い換えると、上記の第1~第3実施形態の説明から、以下の付記に記載の技術的思想を導き出すことが可能である。もちろん、ここに示す付記の記載は、本発明の技術的範囲を制限することを意図するものではなく、本明細書で開示された技術的思想の理解を助けることを目的とするものである点に留意されたい。
<4. Notes>
The above-described first to third embodiments are intended to explain the technical ideas described in the following supplementary notes, and in other words, the technical ideas described in the following supplementary notes can be derived from the above-described explanations of the first to third embodiments. Of course, it should be noted that the descriptions in the supplementary notes shown here are not intended to limit the technical scope of the present invention, but are intended to aid in understanding the technical ideas disclosed in this specification.
[付記1]
イメージセンサの出力信号から映像フレームを生成する信号処理部と、
高感度撮影機能がオンになると、前記信号処理部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、
を備える、撮像装置。
[付記2]
前記フレーム蓄積部は、
第1のフレームメモリ及び第2のフレームメモリを有し、
前記信号処理部から出力された複数の映像フレームを前記第1のフレームメモリ及び前記第2のフレームメモリのうちの一方に蓄積して前記高輝度の映像フレームを生成し、蓄積動作の間は他方のフレームメモリ内にある映像フレームを出力し、前記高輝度の映像フレームの出力後に、蓄積に利用するフレームメモリと、蓄積動作中の出力に利用するフレームメモリとを入れ替える、
付記1に記載の撮像装置。
[付記3]
前記ゲイン調整部によって輝度レベルが調整される映像フレームの数は、前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数と、1枚の映像フレームに適用される予め設定された輝度レベルの調整量とに基づいて決定される、
付記1又は2に記載の撮像装置。
[付記4]
前記フレーム蓄積部による蓄積動作は、前記信号処理部から出力された蓄積対象の映像フレームと、前記蓄積に利用するフレームメモリから読み出した映像フレームとに重み係数をかけて加算する処理と、加算後の映像フレームを、前記蓄積に利用するフレームメモリに書き込む処理とを含む、
付記2に記載の撮像装置。
[付記5]
前記フレーム蓄積部は、前記イメージセンサの出力信号から生成される映像フレームのうちの無効な映像フレームを、前記高輝度の映像フレームの生成に利用しない、
付記1~4のいずれかに記載の撮像装置。
[付記6]
前記信号処理部から出力される映像フレームの黒レベルを補正して、補正後の映像フレームを前記フレーム蓄積部へと出力する第1の黒レベル補正部をさらに備え、
前記フレーム蓄積部は、前記高感度撮影機能がオンになると、前記第1の黒レベル補正部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成する、
付記1~5のいずれかに記載の撮像装置。
[付記7]
前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数に対応する第2の補正値を用いて、前記高輝度の映像フレームの黒レベルを補正する第2の黒レベル補正部をさらに備える、
付記6に記載の撮像装置。
[付記8]
前記第1の黒レベル補正部は、前記信号処理部によって前記映像フレームに適用されるフィルタリング処理の内容に対応する第1の補正値を用いて、前記信号処理部から出力される前記映像フレームの黒レベルを補正する、
付記6又は7に記載の撮像装置。
[Appendix 1]
a signal processing unit that generates a video frame from an output signal of the image sensor;
a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using the plurality of image frames output from the signal processing unit when the high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
An imaging device comprising:
[Appendix 2]
The frame storage unit
a first frame memory and a second frame memory;
storing a plurality of video frames output from the signal processing unit in one of the first frame memory and the second frame memory to generate the high-luminance video frame, outputting the video frame in the other frame memory during the storage operation, and after outputting the high-luminance video frame, switching the frame memory used for storage with the frame memory used for output during the storage operation.
2. The imaging device according to claim 1.
[Appendix 3]
the number of video frames whose luminance levels are adjusted by the gain adjustment unit is determined based on the number of video frames used to generate the high-luminance video frame and a preset adjustment amount of luminance levels to be applied to one video frame.
3. The imaging device according to claim 1 or 2.
[Appendix 4]
The storage operation by the frame storage unit includes a process of adding together the video frame to be stored output from the signal processing unit and the video frame read from the frame memory used for storage, with a weighting factor applied thereto, and a process of writing the video frame after the addition into the frame memory used for storage.
3. The imaging device according to claim 2.
[Appendix 5]
the frame storage unit does not use invalid video frames among the video frames generated from the output signal of the image sensor for generating the high-luminance video frames;
An imaging device according to any one of appendices 1 to 4.
[Appendix 6]
a first black level correction unit that corrects a black level of a video frame output from the signal processing unit and outputs the corrected video frame to the frame storage unit;
the frame storage unit generates a high-luminance video frame using the plurality of video frames output from the first black level correction unit when the high-sensitivity shooting function is turned on;
An imaging device according to any one of appendices 1 to 5.
[Appendix 7]
a second black level correction unit that corrects a black level of the high-luminance video frame by using a second correction value corresponding to the number of video frames used to generate the high-luminance video frame;
7. The imaging device according to claim 6.
[Appendix 8]
the first black level correction unit corrects the black level of the video frame output from the signal processing unit by using a first correction value corresponding to the content of the filtering process applied to the video frame by the signal processing unit;
8. The imaging device according to claim 6 or 7.
[付記9]
イメージセンサの出力信号から生成される映像フレームにフィルタリング処理を適用する信号処理部と、
前記フィルタリング処理の適用後の映像フレームに黒レベル補正を適用する第1の黒レベル補正部と、
高感度撮影機能がオンになると、前記黒レベル補正の適用後の複数の映像フレームを用いて生成した高輝度の映像フレームを出力するフレーム蓄積部と、
を備える、撮像装置。
[付記10]
前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数に対応する第2の補正値を用いて、前記高輝度の映像フレームの黒レベルを補正する第2の黒レベル補正部をさらに備える、
付記9に記載の撮像装置。
[付記11]
前記第1の黒レベル補正部は、前記信号処理部によって前記映像フレームに適用される前記フィルタリング処理の内容に対応する第1の補正値を用いて、前記信号処理部から出力される前記映像フレームの黒レベルを補正する、
付記9又は10に記載の撮像装置。
[付記12]
前記信号処理部は、前記映像フレームのうち、対象画素を含む矩形領域の画素群、前記対象画素を含む水平方向に並んだ画素群、又は、前記対象画素を含む垂直方向に並んだ画素群に対し、フィルタ係数をかけて加算処理する前記フィルタリング処理を適用する、
付記9~11のいずれかに記載の撮像装置。
[Appendix 9]
a signal processing unit that applies filtering to video frames generated from the output signals of the image sensor;
a first black level correction unit that applies black level correction to the video frame after the filtering process;
a frame storage unit that outputs a high-brightness image frame generated using the plurality of image frames after the black level correction is applied when the high-sensitivity image capturing function is turned on;
An imaging device comprising:
[Supplementary Note 10]
a second black level correction unit that corrects a black level of the high-luminance video frame by using a second correction value corresponding to the number of video frames used to generate the high-luminance video frame;
10. The imaging device according to claim 9.
[Appendix 11]
the first black level correction unit corrects a black level of the video frame output from the signal processing unit by using a first correction value corresponding to the content of the filtering process applied to the video frame by the signal processing unit;
11. The imaging device according to claim 9 or 10.
[Appendix 12]
the signal processing unit applies the filtering process to a pixel group in a rectangular region including a target pixel in the video frame, a pixel group arranged in a horizontal direction including the target pixel, or a pixel group arranged in a vertical direction including the target pixel, by multiplying the pixel group by a filter coefficient and performing an addition process;
An imaging device according to any one of appendices 9 to 11.
[付記13]
高感度撮影機能がオンになると、イメージセンサの出力信号から生成された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えることと、
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整することと、
を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法。
[Appendix 13]
When the high-sensitivity photographing function is turned on, a high-luminance image frame is generated using a plurality of image frames generated from the output signal of the image sensor, and the image frame to be output is switched to the high-luminance image frame;
adjusting the luminance levels of the video frames output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance levels gradually approach the luminance level of the high-luminance video frame;
A video processing method in which a computer executes a process including the steps of:
[付記14]
イメージセンサの出力信号から生成される映像フレームにフィルタリング処理を適用することと、
前記フィルタリング処理の適用後の映像フレームに黒レベル補正を適用することと、
高感度撮影機能がオンになると、前記黒レベル補正の適用後の複数の映像フレームを用いて生成した高輝度の映像フレームを出力することと、
を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法。
[Appendix 14]
applying a filtering process to a video frame generated from the output signal of the image sensor;
applying black level correction to the filtered video frames;
When the high-sensitivity shooting function is turned on, outputting a high-brightness video frame generated using the plurality of video frames after the black level correction is applied;
A video processing method in which a computer executes a process including the steps of:
[付記15]
高感度撮影機能がオンになると、イメージセンサの出力信号から生成された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、
を備える、映像処理装置。
[Appendix 15]
a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using a plurality of image frames generated from an output signal of the image sensor when the high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
A video processing device comprising:
[付記16]
イメージセンサの出力信号から生成され、フィルタリング処理が適用された映像フレームに黒レベル補正を適用する第1の黒レベル補正部と、
高感度撮影機能がオンになると、前記黒レベル補正の適用後の複数の映像フレームを用いて生成した高輝度の映像フレームを出力するフレーム蓄積部と、
を備える、映像処理装置。
[Appendix 16]
a first black level correction unit that applies black level correction to the video frame that has been generated from the output signal of the image sensor and that has been subjected to the filtering process;
a frame storage unit that outputs a high-brightness image frame generated using the plurality of image frames after the black level correction is applied when the high-sensitivity image capturing function is turned on;
A video processing device comprising:
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。 The above describes preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to these examples. It is clear that a person skilled in the art could conceive of various modifications or alterations within the scope of the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present invention.
10、10a、10b 撮像装置
11 カメラヘッド部
12、12a、12b カメラ制御部
13 表示装置
111 光学系
112 イメージセンサ
113 信号処理部
120 制御部
121 第1の黒レベル補正部
122 フレーム蓄積部
123 第2の黒レベル補正部
124 ゲイン調整部
125 映像処理部
REFERENCE SIGNS LIST 10, 10a, 10b Imaging device 11 Camera head unit 12, 12a, 12b Camera control unit 13 Display device 111 Optical system 112 Image sensor 113 Signal processing unit 120 Control unit 121 First black level correction unit 122 Frame accumulation unit 123 Second black level correction unit 124 Gain adjustment unit 125 Video processing unit
Claims (13)
高感度撮影機能がオンになると、前記信号処理部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、
を備え、前記フレーム蓄積部は、第1のフレームメモリ及び第2のフレームメモリを有し、前記信号処理部から出力された複数の映像フレームを前記第1のフレームメモリ及び前記第2のフレームメモリのうちの一方に蓄積して前記高輝度の映像フレームを生成し、蓄積動作の間は他方のフレームメモリ内にある映像フレームを出力し、前記高輝度の映像フレームの出力後に、蓄積に利用するフレームメモリと、蓄積動作中の出力に利用するフレームメモリとを入れ替える、撮像装置。 a signal processing unit that generates a video frame from an output signal of the image sensor;
a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using the plurality of image frames output from the signal processing unit when the high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
the frame storage unit has a first frame memory and a second frame memory, stores a plurality of video frames output from the signal processing unit in one of the first frame memory and the second frame memory to generate the high-luminance video frame, outputs the video frame in the other frame memory during a storage operation, and, after the high-luminance video frame is output, swaps the frame memory used for storage with the frame memory used for output during the storage operation .
高感度撮影機能がオンになると、前記信号処理部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、
を備え、前記ゲイン調整部によって輝度レベルが調整される映像フレームの数は、前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数と、1枚の映像フレームに適用される予め設定された輝度レベルの調整量とに基づいて決定される、撮像装置。 a signal processing unit that generates a video frame from an output signal of the image sensor;
a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using the plurality of image frames output from the signal processing unit when the high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
wherein the number of video frames whose brightness levels are adjusted by the gain adjustment unit is determined based on the number of video frames used to generate the high-brightness video frame and a preset adjustment amount of brightness level to be applied to one video frame .
請求項1に記載の撮像装置。 The storage operation by the frame storage unit includes a process of adding together the video frame to be stored output from the signal processing unit and the video frame read from the frame memory used for storage, with a weighting factor applied thereto, and a process of writing the video frame after the addition into the frame memory used for storage.
The imaging device according to claim 1 .
請求項1~3のいずれか1項に記載の撮像装置。 the frame storage unit does not use invalid video frames among the video frames generated from the output signal of the image sensor for generating the high-luminance video frames;
The imaging device according to any one of claims 1 to 3 .
前記フレーム蓄積部は、前記高感度撮影機能がオンになると、前記第1の黒レベル補正部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の撮像装置。 a first black level correction unit that corrects a black level of a video frame output from the signal processing unit and outputs the corrected video frame to the frame storage unit;
the frame storage unit generates a high-luminance video frame using the plurality of video frames output from the first black level correction unit when the high-sensitivity shooting function is turned on;
The imaging device according to any one of claims 1 to 4 .
高感度撮影機能がオンになると、前記信号処理部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using the plurality of image frames output from the signal processing unit when the high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
前記信号処理部から出力される映像フレームの黒レベルを補正して、補正後の映像フレームを前記フレーム蓄積部へと出力する第1の黒レベル補正部と、a first black level correction unit that corrects a black level of a video frame output from the signal processing unit and outputs the corrected video frame to the frame storage unit;
前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数に対応する第2の補正値を用いて、前記高輝度の映像フレームの黒レベルを補正する第2の黒レベル補正部と、a second black level correction unit that corrects a black level of the high-luminance video frame by using a second correction value corresponding to the number of video frames used to generate the high-luminance video frame;
を備え、前記フレーム蓄積部は、前記高感度撮影機能がオンになると、前記第1の黒レベル補正部から出力された複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成する、撮像装置。wherein when the high-sensitivity shooting function is turned on, the frame accumulation unit generates a high-luminance video frame using the plurality of video frames output from the first black level correction unit.
請求項5又は6に記載の撮像装置。 the first black level correction unit corrects the black level of the video frame output from the signal processing unit by using a first correction value corresponding to the content of the filtering process applied to the video frame by the signal processing unit;
7. The imaging device according to claim 5 .
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整することと、
を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法であって、
前記コンピュータは、第1のフレームメモリ及び第2のフレームメモリを有し、
前記処理は、生成された前記複数の映像フレームを前記第1のフレームメモリ及び前記第2のフレームメモリのうちの一方に蓄積して前記高輝度の映像フレームを生成し、蓄積動作の間は他方のフレームメモリ内にある映像フレームを出力し、前記高輝度の映像フレームの出力後に、蓄積に利用するフレームメモリと、蓄積動作中の出力に利用するフレームメモリとを入れ替えることをさらに含む、
映像処理方法。 When the high-sensitivity photographing function is turned on, a high-luminance image frame is generated using a plurality of image frames generated from the output signal of the image sensor, and the image frame to be output is switched to the high-luminance image frame;
adjusting the luminance levels of the video frames output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance levels gradually approach the luminance level of the high-luminance video frame;
A video processing method in which a computer executes a process including:
the computer has a first frame memory and a second frame memory;
the processing further includes storing the generated plurality of video frames in one of the first frame memory and the second frame memory to generate the high-luminance video frame, outputting the video frame in the other frame memory during the storage operation, and, after the high-luminance video frame is output, switching the frame memory used for storage with the frame memory used for output during the storage operation.
Image processing method.
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整することであって、輝度レベルが調整される映像フレームの数は、前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数と、1枚の映像フレームに適用される予め設定された輝度レベルの調整量とに基づいて決定される、ことと、adjusting the luminance levels of video frames output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so as to gradually approach the luminance level of the high-luminance video frame, wherein the number of video frames whose luminance levels are adjusted is determined based on the number of video frames used to generate the high-luminance video frame and a preset adjustment amount of luminance level applied to one video frame;
を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法。A video processing method in which a computer executes a process including the steps of:
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整することと、adjusting the luminance levels of the video frames output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance levels gradually approach the luminance level of the high-luminance video frame;
を含む処理をコンピュータが実行する、映像処理方法。A video processing method in which a computer executes a process including the steps of:
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、
を備え、前記フレーム蓄積部は、第1のフレームメモリ及び第2のフレームメモリを有し、生成された前記複数の映像フレームを前記第1のフレームメモリ及び前記第2のフレームメモリのうちの一方に蓄積して前記高輝度の映像フレームを生成し、蓄積動作の間は他方のフレームメモリ内にある映像フレームを出力し、前記高輝度の映像フレームの出力後に、蓄積に利用するフレームメモリと、蓄積動作中の出力に利用するフレームメモリとを入れ替える、映像処理装置。 a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using a plurality of image frames generated from an output signal of the image sensor when the high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
wherein the frame accumulation unit has a first frame memory and a second frame memory, accumulates the generated plurality of video frames in one of the first frame memory and the second frame memory to generate the high-luminance video frame, outputs the video frame in the other frame memory during an accumulation operation, and, after outputting the high-luminance video frame, swaps the frame memory used for accumulation with the frame memory used for output during the accumulation operation .
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
を備え、前記ゲイン調整部によって輝度レベルが調整される映像フレームの数は、前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数と、1枚の映像フレームに適用される予め設定された輝度レベルの調整量とに基づいて決定される、映像処理装置。wherein the number of video frames whose luminance levels are adjusted by the gain adjustment unit is determined based on the number of video frames used to generate the high-luminance video frame and a preset amount of luminance level adjustment to be applied to one video frame.
高感度撮影機能がオンになると、前記第1の黒レベル補正部から出力される複数の映像フレームを用いて高輝度の映像フレームを生成し、出力する映像フレームを前記高輝度の映像フレームに切り替えるフレーム蓄積部と、a frame storage unit that generates a high-luminance image frame using the plurality of image frames output from the first black level correction unit when a high-sensitivity image capturing function is turned on, and switches the image frame to be output to the high-luminance image frame;
前記高輝度の映像フレームの生成に用いられる映像フレームの数に対応する第2の補正値を用いて、前記高輝度の映像フレームの黒レベルを補正する第2の黒レベル補正部と、a second black level correction unit that corrects a black level of the high-luminance video frame by using a second correction value corresponding to the number of video frames used to generate the high-luminance video frame;
前記高輝度の映像フレームに切り替わる前の複数のフレーム期間において、前記高輝度の映像フレームの輝度レベルに徐々に近づくように、前記複数のフレーム期間に出力される映像フレームの輝度レベルを調整するゲイン調整部と、a gain adjustment unit that adjusts the luminance level of the video frame output during a plurality of frame periods before switching to the high-luminance video frame so that the luminance level gradually approaches the luminance level of the high-luminance video frame;
を備える、映像処理装置。A video processing device comprising:
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