(57)【要約】【課題】撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる検知システムおよびその信号処理方法を提供する。【解決手段】検知システム（１０）は、光源（１１）または光源によって照射された被写体（ＯＢＪ）を撮像する撮像部（１２）と、撮像部の出力信号レベルに応じて、光源の状態または被写体の状態を検知するための演算を実行する演算部（１３４，１３５，１３７）と、演算部の演算値を閾値と比較し、閾値を超えたときの演算値を光源または被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する撮像対象抽出部（１３８）とを有する。【選択図】図１
2010226259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部と、
上記撮像部の出力信号レベルに応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する演算部と、
上記演算部の演算結果から上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値を抽出する抽出部と、
上記抽出部によって抽出された演算値に応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知する検知部と
を有し、
上記光源は、
輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化し、
上記演算部は、
上記出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、複数の異なる走査面間で上記各出力信号レベル差から上記出力信号レベル差の時間平均を各々算出し、上記各時間平均に基づく演算を実行し、
上記抽出部は、
上記演算部の演算値を閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する
検知システム。
【請求項２】
上記抽出部は、
上記演算部の上記演算値を上記閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値をフレームごとに抽出し、更に、上記抽出した演算値が２つの連続したフレーム間で一致するか否かを判定し、上記２つのフレーム間で一致した演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する
請求項１に記載の検知システム。
【請求項３】
上記抽出部は、
上記演算部の演算結果としての演算値を上記閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を抽出する第１の比較抽出部と、
上記第１の比較抽出部によって抽出された演算値をフレームごとに取得し、同一画素において第１のフレームにおける演算値と上記第１のフレームに続く第２のフレームにおける演算値とを比較し、上記第１のフレームにおける演算値と上記第２のフレームにおける演算値とが互いに一致した場合に、上記第１のフレームまたは上記第２のフレームにおける演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する第２の比較抽出部と
を有する
請求項１または２記載の検知システム。
【請求項４】
上記撮像部の上記出力信号レベルを、上記演算部の上記演算におけるオーバーフローを抑制可能な信号レベルに調節する調節部を有する
請求項１から３のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項５】
上記オーバーフローを抑制するための変換値を含む変換テーブルが格納された記憶部を有し、
上記調節部は、
上記記憶部に格納された上記変換テーブルを参照し、上記出力信号レベルに上記変換テーブルの上記変換値を乗じて、上記出力信号レベルを調節する
請求項４記載の検知システム。
【請求項６】
上記調節部は、
上記出力信号レベルの調節を実行する第１のモードと、
上記出力信号レベルの調節を停止する第２のモードと
を有し、
上記第１のモードでは、上記出力信号レベルに上記変換テーブルの変換値を画素単位で乗じて、上記出力信号レベルを調節し、
上記第２のモードでは、上記出力信号レベルに値が１の変換値を乗じる
請求項４または５記載の検知システム。
【請求項７】
上記第１のモードでは、
上記オーバーフローの抑制レベルを複数レベルに調節可能であり、
上記変換テーブルは、
上記各々の抑制レベルに対応して、上記抑制レベルが高い程、上記出力信号レベルを下げるまたは上げる変換値を各々含み、
上記調節部は、
上記第１のモードでは、上記出力信号レベルに上記変換テーブルの上記抑制レベルに対応した変換値を乗じて、上記オーバーフローの抑制レベルを調節する
請求項６に記載の検知システム。
【請求項８】
上記抽出部によって抽出された演算値を持つ画素に隣接した隣接画素に対して、上記隣接画素の演算値を増幅させる演算を実行する演算値増幅部を有する
請求項１から７のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項９】
上記抽出部によって抽出された演算値を持つ画素の明暗レベルを反転させる反転部を有する
請求項１から８のいずれか一に記載の検知システム。
【請求項１０】
光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部とを有する検知システムの信号処理方法であって、
上記光源の輝度を上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化させる第１のステップと、
上記撮像部の出力信号レベルに応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する第２のステップと、
上記第２のステップでの演算結果から上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値を抽出する第３のステップと、
上記第３のステップで抽出された演算値に応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知する第４のステップと
を有し、
上記第２のステップでは、
上記出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、
複数の異なる走査面間で上記各出力信号レベル差から上記出力信号レベル差の時間平均を各々算出し、
上記各時間平均に基づく演算を実行し、
上記第３のステップでは、
上記第２のステップでの演算値を閾値と比較し、
上記閾値を超えたときの演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する
検知システムの信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、撮像装置を用いて被写体の状態を検知可能な検知システムおよびその信号処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白熱電球や蛍光灯等の光源、または、その光源によって照射された被写体をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等が搭載された撮像装置を用いて撮像するとき、撮像画像に明暗の縞模様等が生じ、撮像装置にとって被写体が何であるかを判別することが困難な場合がある。
【０００３】
これは、一般に、インターレース方式の撮像装置ではフィールド周波数が６０Ｈｚ程度であるのに対し、光源の変調周波数は１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ程度であり、商用の電源周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）によっては、撮像のタイミングにずれが生じるからである。
【０００４】
このような問題を解決すべく、例えば、特許文献１に示す撮像装置が開示されている。この特許文献１によれば、撮像装置が光源の変調周波数よりも高いフレームレートで被写体を撮像する。
【０００５】
ところで、市場に広く流通している一般的な撮像装置では、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式またはＰＡＬ（Phase Alternating Line standard）方式に対応しているものが大多数である。例えば、ＮＴＳＣ方式では、インターレース走査でフィールド周波数が約６０Ｈｚ、フレームレート（フレーム周波数）が３０Ｈｚと定められている。
したがって、特許文献１が開示する撮像装置のように、一般的な撮像装置を用いてフレームレートを上げることは困難である。
【０００６】
そこで、特許文献２に示す検知システムでは、光源の輝度を撮像装置の走査面周期の所定数倍で変化させ、撮像装置がこの光源によって照射された被写体を撮像する。
これにより、被写体を鮮明に撮像することができるだけでなく、撮像装置のフレームレート自体を上げる必要がないため、市場に広く流通している一般的な撮像装置を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０１９３０９号公報
【特許文献２】特開２００８−１４１２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２が開示する検知システムでは、図２９に図示するように、光源（不図示）によって照射された被写体ＯＢＪ以外に、不要な動きのある動体物ＯＢＪ＊も撮像される場合がある。なお、この動体物ＯＢＪ＊の速度ｖは、その動作の周波数ｆｏに比例する。
【０００９】
特許文献２が開示する検知システムでは、光源は、種々の周波数成分の光を放射し、撮像装置の走査周期の所定倍周期で点滅する。このため、動体物ＯＢＪ＊の持つ周波数ｆｏに近い光源の周波数成分の光も検知される。
【００１０】
その結果、図３０に図示するように、フレームＦＲＭ内に、被写体ＯＢＪだけでなく、被写体ＯＢＪであると誤検知された周波数成分ｆｏをもつ動体物ＯＢＪ＊も撮像されてしまう。
【００１１】
本発明は、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる検知システムおよびその信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の検知システムは、光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部と、上記撮像部の出力信号レベルに応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する演算部と、上記演算部の演算結果から上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値を抽出する抽出部と、上記抽出部によって抽出された演算値に応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知する検知部とを有し、上記光源は、輝度が上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化し、上記演算部は、上記出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、複数の異なる走査面間で上記各出力信号レベル差から上記出力信号レベル差の時間平均を各々算出し、上記各時間平均に基づく演算を実行し、上記抽出部は、上記演算部の演算値を閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する。
【００１３】
好適には、上記抽出部は、上記演算部の上記演算値を上記閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値をフレームごとに抽出し、更に、上記抽出した演算値が２つの連続したフレーム間で一致するか否かを判定し、上記２つのフレーム間で一致した演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する。
【００１４】
好適には、上記抽出部は、上記演算部の演算結果としての演算値を上記閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を抽出する第１の比較抽出部と、上記第１の比較抽出部によって抽出された演算値をフレームごとに取得し、同一画素において第１のフレームにおける演算値と上記第１のフレームに続く第２のフレームにおける演算値とを比較し、上記第１のフレームにおける演算値と上記第２のフレームにおける演算値とが互いに一致した場合に、上記第１のフレームまたは上記第２のフレームにおける演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する第２の比較抽出部とを有する。
【００１５】
好適には、本発明の検知システムは、上記撮像部の上記出力信号レベルを、上記演算部の上記演算におけるオーバーフローを抑制可能な信号レベルに調節する調節部を有する。
【００１６】
好適には、本発明の検知システムは、上記オーバーフローを抑制するための変換値を含む変換テーブルが格納された記憶部を有し、上記調節部は、上記記憶部に格納された上記変換テーブルを参照し、上記出力信号レベルに上記変換テーブルの上記変換値を乗じて、上記出力信号レベルを調節する。
【００１７】
好適には、上記調節部は、上記出力信号レベルの調節を実行する第１のモードと、上記出力信号レベルの調節を停止する第２のモードとを有し、上記第１のモードでは、上記出力信号レベルに上記変換テーブルの変換値を画素単位で乗じて、上記出力信号レベルを調節し、上記第２のモードでは、上記出力信号レベルに値が１の変換値を乗じる。
【００１８】
好適には、上記第１のモードでは、上記オーバーフローの抑制レベルを複数レベルに調節可能であり、上記変換テーブルは、上記各々の抑制レベルに対応して、上記抑制レベルが高い程、上記出力信号レベルを下げるまたは上げる変換値を各々含み、上記調節部は、上記第１のモードでは、上記出力信号レベルに上記変換テーブルの上記抑制レベルに対応した変換値を乗じて、上記オーバーフローの抑制レベルを調節する。
【００１９】
好適には、本発明の検知システムは、上記抽出部によって抽出された演算値を持つ画素に隣接した隣接画素に対して、上記隣接画素の演算値を増幅させる演算を実行する演算値増幅部を有する。
【００２０】
好適には、本発明の検知システムは、上記抽出部によって抽出された演算値を持つ画素の明暗レベルを反転させる反転部を有する。
【００２１】
好適には、本発明の検知システムの信号処理方法は、光源と、上記光源または上記光源によって照射された被写体を撮像する撮像部とを有する検知システムの信号処理方法であって、上記光源の輝度を上記撮像部の走査面周期の所定倍周期で変化させる第１のステップと、上記撮像部の出力信号レベルに応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知するための演算を実行する第２のステップと、上記第２のステップでの演算結果から上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値を抽出する第３のステップと、上記第３のステップで抽出された演算値に応じて、上記光源の状態または上記被写体の状態を検知する第４のステップとを有し、上記第２のステップでは、上記出力信号を所定走査面周期ごとに取得し、複数の異なる走査面間で上記各出力信号レベル差から上記出力信号レベル差の時間平均を各々算出し、上記各時間平均に基づく演算を実行し、上記第３のステップでは、上記第２のステップでの演算値を閾値と比較し、上記閾値を超えたときの演算値を上記光源または上記被写体の出力信号成分に基づく演算値であるとして抽出する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、撮像対象の光源またはその光源によって照射された被写体を高精度に検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための概略模式図である。
【図３】図３は、図２に図示されるＣＣＤ１２１の時系列を説明するための図である。
【図４】図４は、単板補色フィルタの色の配列を示す一例の図である。
【図５】図５は、奇数フィールドＯＦＤおよび偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る輝度信号抽出部によって抽出された輝度信号の例を示す図である。
【図７】図７は、ＲＳ−１７０Ａ規格による水平ブランキング期間を示す図である。
【図８】図８は、ＲＳ−１７０Ａ規格による輝度信号の符号化パラメータを示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１実施形態に係る変換値テーブルの具体例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって信号レベルが調節された輝度信号の例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係る第１演算部および第２演算部における演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第１実施形態に係る光源の輝度の変化の例を示すタイミングチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第１実施形態に係る各デューティー比に対する和ＳＵＭの値の例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１実施形態に係るデューティー比Ｄと和ＳＵＭとの関係を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１実施形態に係る撮像対象抽出部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって調節された輝度信号の例を示す図である。
【図１７】図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、動きのある動体物の具体例を示す模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第１実施形態に係る第１比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第１実施形態に係る第１比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の第１実施形態に係る第２比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
【図２３】図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果に、一般的なフレーム間差分を適用した場合の不都合について説明するための図である。
【図２４】図２４は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２６】図２６は、本発明の第２実施形態に係る抽出値増幅部の近傍処理を説明するための模式図である。
【図２７】図２７は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
【図２８】図２８は、本発明の第３実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【図２９】図２９は、不要な動体物を説明するため図である。
【図３０】図３０は、一般的な検知システムによって撮像された撮像画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
［検知システム１０の構成例］
図１は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
図１に図示するように、検知システム１０は、光源１１、撮像部１２、信号処理部１３を有する。
この信号処理部１３は、輝度信号抽出部１３１、調節部１３２、記憶部１３３、第１演算部１３４、第２演算部１３５、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）１３６ａ、ＦＩＦＯ１３６ｂ、第３演算部１３７、撮像対象抽出部１３８、および検知部１３９を有する。
なお、第１演算部１３４、第２演算部１３５、および第３演算部１３７は、本発明の演算部に対応する。撮像対象抽出部１３８は、本発明の抽出部に対応する。
【００２６】
検知システム１０は、撮像対象の光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを検知し、撮像対象を鮮明に撮像することができるシステムである。本実施形態の特徴として、検知システム１０では、被写体ＯＢＪ以外に動きのある不要な動体物があっても、動体物を除去して、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
【００２７】
光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている。光源１１は、被写体ＯＢＪを照射し、その輝度が撮像部１２のフィールド周期の４ｎ（ｎ＝１，２，…）倍周期で変化する。
【００２８】
撮像部１２は、例えば、固体撮像素子としてのＣＣＤ１２１で構成されている。ＣＣＤ１２１は、例えば、単板補色フィルタを有し、フィールド蓄積型インターライン転送を行うものである。
撮像部１２は、光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを撮像し、光電変換によって受光量に応じたアナログ信号（色信号）を生成する。そして、撮像部１２は、これをＡＤ（Analog-to-Digital）変換器等でアナログ信号からデジタル信号に変換（ＡＤ変換）した後、このデジタル信号を撮像信号Ｓ１として信号処理部１３の輝度信号抽出部１３１に出力する。
【００２９】
なお、テレビジョン方式はＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式であり、走査方式はインターレース方式であるものとする。この場合、水平周波数は１５．７３４ｋＨｚであり、フィールド周波数（垂直周波数）は５９．９４Ｈｚである。
【００３０】
信号処理部１３は、撮像部１２からｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１が入力されると、以下の信号処理を行う。
【００３１】
輝度信号抽出部１３１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号（本発明の出力信号）を抽出する。そして、輝度信号抽出部１３１は、この抽出した輝度信号Ｙを調節部１３２に出力する。
【００３２】
調節部１３２は、輝度信号Ｙの信号レベルの調節を有効にする有効モードと、この信号レベルの調節を無効にする無効モードとを有する。
【００３３】
有効モードでは、調節部１３２は、第１演算部１３４、第２演算部１３５および第３演算部１３７における演算で、オーバーフローによって演算が破綻しないように、輝度信号抽出部１３１から入力された輝度信号Ｙの信号レベルを調節する。
そして、調節部１３２は、信号レベルを調節した輝度信号Ｓ２を第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
無効モードでは、調節部１３２は、輝度信号Ｙの信号レベルを調節せずに、これをそのまま輝度信号Ｓ２として第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【００３４】
記憶部１３３は、例えば、不揮発性の記憶デバイスまたはランダムアクセス可能な記憶デバイスで構成されている。記憶部１３３には、調節部１３２によって参照される変換値テーブル１３３１が格納されている。
【００３５】
第１演算部１３４は、調節部１３２から輝度信号Ｓ２が入力されると、同一の画素領域において、ｍ（ｍ＝１，２，…）番目のフィールドにおける輝度信号レベルと、（ｍ＋２）番目とのフィールドにおける輝度信号レベルとの差の時間平均を画素単位で算出する。そして、第１演算部１３４は、この時間平均を演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３６ａに出力する。
【００３６】
第２演算部１３５は、調節部１３２から輝度信号Ｓ２が入力されると、同一の画素領域において、（ｍ＋１）番目のフィールドにおける輝度信号レベルと、（ｍ＋３）番目のフィールドにおける輝度信号レベルとの差の時間平均を画素単位で算出する。そして、第２演算部１３５は、この時間平均を演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３６ｂに出力する。
【００３７】
ＦＩＦＯ１３６ａ、１３６ｂは、互いにフレーム同期で動作する。
ＦＩＦＯ１３６ａは、第１演算部１３４から入力された画素ごとの演算結果Ａを入力順に１フレーム分格納する。
ＦＩＦＯ１３６ｂは、第２演算部１３５から入力された画素ごとの演算結果Ｂを入力順に１フレーム分格納する。
そして、ＦＩＦＯ１３６ａは、演算結果Ａを第３演算部１３７に順次出力し、ＦＩＦＯ１３６ｂは、演算結果Ｂを第３演算部１３７に順次出力する。なお、ＦＩＦＯ１３６ａ、１３６ｂの記憶内容は、適宜クリアされる。
【００３８】
第３演算部１３７は、ＦＩＦＯ１３６ａから演算結果Ａが入力され、ＦＩＦＯ１３６ｂから演算結果Ｂが入力されると、演算結果Ａの２乗と演算結果Ｂの２乗との和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を画素単位で算出する。そして、第３演算部１３７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８に出力する。
【００３９】
撮像対象抽出部１３８は、第３演算部１３７から入力された演算結果Ｃから、撮像対象の輝度信号成分による演算結果を抽出し、それ以外の演算結果をノイズとして除去する。
【００４０】
先ず、撮像対象抽出部１３８は、光源１１または被写体ＯＢＪの輝度信号成分に基づき演算された和Ｃ（＝Ａ２＋Ｂ２）を抽出する。
次に、撮像対象抽出部１３８は、フレーム間差分を行って、差分がない画素の和Ｃを抽出する。そして、撮像対象抽出部１３８は、これを光源１１または被写体ＯＢＪの輝度信号成分に基づき演算された演算結果であるとし、これを抽出結果Ｓ３として検知部１３９に出力する。
換言すれば、撮像対象抽出部１３８は、被写体ＯＢＪ以外に動きのある動体物がある場合、不要な動体物の輝度信号成分に基づく演算結果を除去する。
【００４１】
検知部１３９は、撮像対象抽出部１３８から抽出結果Ｓ３が入力されると、これに基づき、撮像対象の状態、即ち、撮像対象が何であるかを検知する。具体的には、検知部１３９は、撮像対象が光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪであることを検知する。
検知部１３９の検知結果は、不図示の画像処理装置等に入力され、検知された撮像対象が写った撮像画像が生成される。
【００４２】
［ＣＣＤ１２１の詳細］
ここで、ＣＣＤ１２１の構造を図２に関連づけて説明する。
図２は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤの構造を説明するための概略模式図である。
【００４３】
図２に図示するように、ＣＣＤ１２１は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１２１１、垂直転送ＣＣＤ１２１２、水平転送ＣＣＤ１２１３、および増幅器１２１４を有する。
【００４４】
各フォトダイオード１２１１は、画素領域においてマトリクス状に配列されている。垂直ライン方向に配列されたフォトダイオード１２１１は、列ごとに電荷を転送するための垂直転送ＣＣＤ１２１２に各々接続されている。各垂直転送ＣＣＤ１２１２の一端は、電荷を増幅部に転送するための水平転送ＣＣＤ１２１３に各々接続されている。水平転送ＣＣＤ１２１３の出力側には増幅器１２１４が接続されている。
【００４５】
インターレース方式では、１フレーム（１画面）は、奇数フィールドと偶数フィールドとで構成される。
光源１１が放射する光がフォトダイオード１２１１に入射されると、フォトダイオード１２１１は、光電変換によって光を電荷に変換し、電荷蓄積時間にこれを蓄積する。この間、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２との間は、各々電気的に遮断されている。
【００４６】
電荷蓄積時間の終了後、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２と間が導通する。すると、フォトダイオード１２１１に蓄積された電荷は、垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送される。
この直後に、フォトダイオード１２１１と垂直転送ＣＣＤ１２１２との間は遮断され、フォトダイオード１２１１は、次の電荷の蓄積を開始する。
【００４７】
ところで、垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送された電荷は、１水平ライン毎に水平転送ＣＣＤ１２１３に転送される。この転送の周波数は、ＣＣＤ１２１の水平走査周波数１５．７３４Ｈｚである。
【００４８】
増幅器１２１４は、水平転送ＣＣＤ１２１３から電荷が入力されると、これをアナログ信号として増幅し、これをＡＤ変換器（不図示）等に出力する。増幅されたアナログ信号は、ＡＤ変換器等によってデジタル信号に変換された後、撮像信号Ｓ１として信号処理部１３に出力される。
なお、フォトダイオード１２１１が電荷を蓄積し、これを垂直転送ＣＣＤ１２１２に転送するまでの転送周波数は、５９．９４Ｈｚである。
【００４９】
図３は、図２に図示されるＣＣＤ１２１の時系列を説明するための図である。
図３に示すように、フォトダイオード１２１１による電荷の蓄積の開始から終了までの電荷蓄積時間をΔＴ１とする。また、電荷がフォトダイオード１２１１から垂直転送ＣＣＤ１２１２へ転送されるまでの転送時間をΔＴ２とする。
【００５０】
図３に図示するように、ＣＣＤ１２１に入射した光エネルギーは、電荷蓄積時間ΔＴ１の間積分されながら、電荷蓄積周期ΔＴ＝ΔＴ１＋ΔＴ２＝（１／５９．９４秒）でサンプリングされていることになる。
【００５１】
［輝度信号抽出部１３１の詳細］
以下、信号処理部１３について詳細に説明する。始めに、輝度信号抽出部１３１をＣＣＤ１２１に関連づけて説明する。
【００５２】
図４は、単板補色フィルタの色の配列を示す一例の図である。図４には、画素領域の一部が図示されている。図中のＣｍ,ｎは、画素の配列を示している。
図５は、奇数フィールドＯＦＤおよび偶数フィールドＥＦＤにおける色信号の組み合わせの一例を示す図である。
【００５３】
単板補色フィルタは、４種類のカラーフィルタで構成されている。詳細には、図４に図示するように、単板補色フィルタは、Ｙｅ（イエロ）、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マジェンタ）、およびＧ（グリーン）のカラーフィルタがベイヤー型の配列形態をもって構成されている。
【００５４】
画素の読み出しの際には、その上下の画素を加算したものが色信号として読み出しされる。加算する組み合わせは、奇数フィールドＯＦＤと偶数フィールドＥＦＤとで、１列ずれている。
【００５５】
具体的には、奇数フィールドＯＦＤのｎラインでは、画素（Ｃ１,１＋Ｃ２,１）、画素（Ｃ１,２＋Ｃ２,２）、画素（Ｃ１,３＋Ｃ２,３）、画素（Ｃ１,４＋Ｃ２,４）、画素（Ｃ１,５＋Ｃ２,５）、…のように画素の上下で組み合わせられる。
偶数フィールドＥＦＤのｎラインでは、画素（Ｃ２,１＋Ｃ３,１）、画素（Ｃ２,２＋Ｃ３,２）、画素（Ｃ２,３＋Ｃ３,３）、画素（Ｃ２,４＋Ｃ３,４）、画素（Ｃ２,５＋Ｃ３,５）、…のように画素の上下で組み合わされる。
【００５６】
即ち、図５に図示するように、奇数フィールドＯＦＤでは、上述した画素の組み合わせで色信号が読み出される。偶数フィールドＥＦＤでも、上述した画素の組み合わせで色信号が読み出される。
いずれのフィールドも、２画素周期で同一のＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの組み合わせの色パターンが繰り返されているため、色信号は２画素周期以上の周波数に重畳して現れる。
【００５７】
そこで、輝度信号抽出部１３１は、２画素周期を遮断周波数とするローパスフィルタ（不図示）にこの色信号を通す。これにより、色信号が失われ、輝度信号Ｙが抽出される。つまり、輝度信号Ｙは２画素周期でサンプリングされることになる。
【００５８】
ところで、図４において、円形で図示される投影領域ＲＥＧは、光源１１による光が投影されている領域である。なお、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６は完全に投影領域ＲＥＧに含まれ、均一に光が照射されているものとする。
【００５９】
この場合、奇数フィールドＯＦＤでは、（ｎ＋１）ラインの画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６の組み合わせによって色信号が読み出しされる。
一方、偶数フィールドＥＦＤでは、（ｎ＋１）ラインの画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６の組み合わせによって色信号が読み出しされる。
【００６０】
［調節部１３２の詳細］
調節部１３２を図６〜図１０に関連づけて説明する。
図６は、本発明の第１実施形態に係る輝度信号抽出部によって抽出された輝度信号の例を示す図である。縦軸は輝度信号Ｙの量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン（１走査線）当たり６４０個の画素を示す。
【００６１】
先に述べたように、撮像部１２は、ＣＣＤ１２１が出力した色信号をデジタル信号に変換する。このとき、ＡＤ変換器の分解能が８ビット（bit）であるとすると、色信号は０から２５５のデータに量子化（デジタル化）される。
例えば、点灯している蛍光灯の下で光源１１を撮像した場合、撮像部１２は、量子化した色信号を撮像信号Ｓ１として輝度信号抽出部１３１に出力する。そして、輝度信号抽出部１３１は、この撮像信号Ｓ１を上述したローパスフィルタに通し、図６に図示するような輝度信号Ｙを抽出する。
【００６２】
図６には、連続した３つのフレームＦＲＭにおける輝度信号Ｙが図示されている。各フレームＦＲＭのｎラインにおいて、画素Ｃｎ,２３７付近の輝度信号Ｙは、光源１１によるものを示し、画素Ｃｎ,５９１付近の輝度信号Ｙは、蛍光灯によるものを示す。
光源１１や蛍光灯は、他の撮像対象よりも輝度が高い。このため、図６に図示するように、例えば、画素Ｃｎ,２３７付近の量子化レベルは２５５の値をとり、画素Ｃｎ,５９７付近の量子化レベルも２５５の値をとっている。
【００６３】
このように、輝度信号Ｙが８ビットのデータで表現される場合、２５５という値は量子化された輝度信号レベルの最大値であるが、これが本来の輝度信号レベルの最大値であるとは限らない。換言すれば、ＡＤ変換の分解能を超えた所に輝度信号レベルの最大値が存在する可能性がある。無論、ＡＤ変換の分解能が８ビット以外であっても同様である。
【００６４】
演算の詳細については後述するが、第１演算部１３４は時間平均ＳＡＣを算出し、第２演算部１３５は時間平均ＳＢＤを算出し、第３演算部１３７は和ＳＵＭ＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２を算出する。
これらの演算は基本的に積分演算である上、特に、第３演算部１３７では、２乗和の演算が実行される。このため、輝度信号レベルの最大値がＡＤ変換の分解能の範囲内に存在しないと、演算結果の最大値が２５５以内に収まらずにオーバーフローを引き起こし、演算を実行できない場合がある。
【００６５】
そこで、調節部１３２は、本来の輝度信号レベルの最大値が０から２５５という値の範囲内に収まるように、輝度信号レベルを調節する。これにより、上述した理由によるオーバーフローを抑制することができる。
【００６６】
ところで、ＮＴＳＣ方式では、ＲＳ−１７０Ａ規格によって、輝度信号レベルや輝度信号の符号パラメータ等が図７および図８に図示するように定められている。
図７は、ＲＳ−１７０Ａ規格による水平ブランキング期間を示す図である。
図８は、ＲＳ−１７０Ａ規格による輝度信号の符号化パラメータを示す図である。
【００６７】
図７には、輝度信号レベルを説明するため、水平ブランキング期間が例示されている。
信号レベル（直流電圧値）の単位であるＩＲＥは、白レベルを１００（％）と定めたときの相対値を表すものである。なお、１４０ＩＲＥ＝１Ｖｐｐであると定めると、白レベルは１００ＩＲＥ＝７１４ｍＶである。
【００６８】
図７に図示するように、水平ブランキングの立ち下がり後、フロントポーチが設けられている。このフロントポーチでの信号レベルをペデスタルレベルと呼び、日本ではペデスタルレベルが輝度信号レベルの基準（０ＩＲＥ）に設定される。
フロントポーチの後、走査のタイミングを決定する水平同期信号が出力される。水平同期信号レベルは−４０ＩＲＥ＝−２８６ｍＶである。バックポーチの後、色相の基準となるカラーバースト信号が出力され、走査が開始される前に、信号レベルが黒レベルに設定される。黒レベルはセットアップレベルとも呼ばれ、日本では０ＩＲＥである。
【００６９】
このような輝度信号は、図８に図示する符号化パラメータに従って、量子化される。ＡＤ変換の分解能が８ビットの場合、ブランキングレベルの量子化レベルは６０（１６進数では３Ｃｈ）、白レベルの量子化レベルは２００（１６進数ではＣ８ｈ）である。
なお、ブランキングレベルは、黒レベル（セットアップレベル）に等しい。図８には、サンプリング周波数や有効サンプル数等も図示されている。
【００７０】
輝度信号Ｙは、色信号をそのままＡＤ変換した撮像信号Ｓ１を基に抽出したものである。したがって、本来の輝度信号レベルの最大値を０から２５５という値の範囲内に収めるためには、輝度信号レベルが黒レベルの６０（０ＩＲＥ）以上、かつ、白レベルの２００（１００ＩＲＥ）以下（６０≦輝度信号レベル≦２００）となるように調節すればよい。
【００７１】
具体的には、調節部１３２は、記憶部１３３に格納されている変換値テーブル１３３１を参照し、モードに応じて、輝度信号抽出部１３１から入力された輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる。
【００７２】
ここで、変換値テーブル１３３１の具体例を図９に関連づけて説明する。
図９は、本発明の第１実施形態に係る変換値テーブルの具体例を示す図である。
【００７３】
図９に図示するように、変換値テーブル１３３１には、モードに変換値が対応づけられている。
具体的には、無効モードでは、変換値ＬｕはＬｕ＝１である。
有効モードでは、オーバーフローの抑制レベルが可変であり、抑制レベルごとに変換値が対応づけられている。例えば、抑制レベルＬ１では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．７０３である。抑制レベルＬ２では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．６２５である。抑制レベルＬ３では、変換値ＬｕはＬｕ＝０．５４６である。
【００７４】
これらの変換値Ｌｕは、輝度信号レベルが黒レベルの６０（０ＩＲＥ）以上、かつ、白レベルの２００（１００ＩＲＥ）以下（６０≦輝度信号レベル≦２００）となるように調節可能な値である。
ただし、ペデスタルレベル以下の輝度信号成分を含まないようにすることが望ましい。この場合、輝度信号レベルは、０以上、かつ、１４０以下である（０≦輝度信号レベル≦１４０）。
【００７５】
例えば、各変換値Ｌｕは、以下のようにして求めることができる。
第３の演算部１３７では、和Ｃ＝Ａ２＋Ｂ２の演算が行われる。Ａ／Ｄ変換の分解能が８ビット（２５６階調）であるとすると、演算結果Ａ、Ｂは、√（Ａ２＋Ｂ２）≦２５５となる値である必要がある。
この場合、演算結果Ａは、Ａ≦１８０であることが望ましく、演算結果Ｂは、Ｂ≦１８０であることが望ましい。
仮に、演算結果Ａ，Ｂの値が共に１８０であれば、√（Ａ２＋Ｂ２）の値が２５５を超えるため、オーバーフローが発生する。仮に、演算値Ａまたは演算値Ｂのいずれかの最大値が１４０であれば、√（Ａ２＋Ｂ２）の値は、１７９．９８９程度に収まるため、オーバーフローが発生することはない。
【００７６】
演算値Ａまたは演算値Ｂのいずれかの最大値を１８０であるとすれば、抑制レベルＬ１での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１８０／２５６≒０．７０３として求められる。
同様にして、この最大値が１６０であるとすれば、抑制レベルＬ２での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１６０／２５６≒０．６２５として求められる。
この最大値が１４０であるとすれば抑制レベルＬ３での変換値Ｌｕは、Ｌｕ＝１４０／２５６≒０．５４６として求められる。
更に、複数の抑制レベルを設け、抑制レベルが上がるにつれて、変換値Ｌｕの値が小さくなるようにすることもできる。
【００７７】
以下、画素Ｃｍ,ｎに対応する輝度信号レベルをＹｍ,ｎのように適宜表記する。すると、輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる演算は、Ｙ＊ｍ,ｎ＝Ｙｍ,ｎ×Ｌｕのように表記することができる。
調節部１３２は、このような演算をフレームごとに画素単位で行い、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを輝度信号Ｓ２として、第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【００７８】
無効モードでは、変換値ＬｕがＬｕ＝１であるので、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、輝度信号レベルＹｍ,ｎと同じである。即ち、輝度信号レベルの調節を停止したことを意味する。
有効モードでは、変換値Ｌｕの値が１よりも小さいため、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、元の輝度信号レベルＹｍ,ｎよりも小さい値となる。更に、抑制レベルが上がるに連れて、演算値Ｙ＊ｍ,ｎも小さくなる。
【００７９】
以下、抑制レベルＬ３での演算値Ｙ＊ｍ,ｎの具体例を図１０に示す。
図１０は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって信号レベルが調節された輝度信号の例を示す図である。図１０も図６と同様に、縦軸は輝度信号の量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン（１走査線）当たり６４０個の画素を示す。
【００８０】
例えば、輝度信号レベルＹｍ,ｎの最大値が２５５であった場合、抑制レベルＬ３では変換値ＬｕがＬｕ＝０．５４６であるので、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、Ｙ＊ｍ,ｎ＝２５５×０．５４６≒１３９．７となる。
図１０に図示するように、抑制レベルＬ３では、変換値ＬｕがおよそＬｕ＝０．５であるため、信号レベル調節後の輝度信号レベルは、元の輝度信号レベルのおよそ半分となる。このため、輝度信号レベルの最大値が１４０程度に収まっている。ブランキングレベルと白レベルとの幅は１４０である。ただし、図１０において、０ＩＲＥ以下の値は、無視するものとする。
図示は省略するが、抑制レベルＬ２の場合、変換値Ｌｕの値が抑制レベルＬ３のものよりも大きいため、演算値Ｙ＊ｍ,ｎも抑制レベルＬ３におけるものよりも大きい値となる。抑制レベルＬ１の場合、演算値Ｙ＊ｍ,ｎは、抑制レベルＬ２の場合よりも大きい値となる。無論、輝度信号レベルが２５５を超えることはない。
【００８１】
このように、調節部１３２が、信号レベルを下げるように輝度信号レベルを調節することで、輝度信号レベルの最大値をＡＤ変換の分解能の範囲内に収めることができる。その結果、第１演算部１３４、第２演算部１３５あるいは第３演算部１３７がオーバーフローを引き起こすことなく、演算を実行することができる。
【００８２】
なお、抑制レベルは、例えば、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等の放送方式、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）等の動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数に基づいて、オーバーフローを引き起こさないレベルを好適に選択すればよい。
変換値Ｌｕも、上述した放送形式、動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数等に応じて決定することができる。無論、抑制レベルが上がるにつれて、変換値Ｌｕの値が１に近づくように、複数の抑制レベルを設けることもできる。
モードの種類も無効モード、有効モードに限らず、好適に改変が可能である。例えば、放送形式、動画フォーマット、撮像部１２の走査周波数等に対応したモードを設け、モードごとに、変換値Ｌｕを設定することもできる。
【００８３】
［第１演算部１３４および第２演算部１３５の詳細］
第１演算部１３４および第２演算部１３５で行われる演算について説明する。ただし、図４に図示される投影領域ＲＥＧに光が投影されたものとする。
図１１（Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態に係る第１演算部および第２演算部における演算処理を説明するためのタイミングチャートである。
【００８４】
図１１（Ａ）に図示するように、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）が走査された後、ｎライン分の偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）が走査される。なお、図１１（Ａ）には、例えば、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）が、単に「Ａ（奇）」のように表記されている。
先に述べたように、１フレームは奇数フィールドと偶数フィールドとで構成されているため、奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）の走査と偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）の走査とで１フレームの走査が完了する。
【００８５】
そして、ｎライン分の奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）が走査された後、ｎライン分の偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）が走査される。上述したように、奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）の走査と偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）の走査とで１フレームの走査が完了する。
【００８６】
投影領域ＲＥＧの各画素は、ほぼ１フィールド期間、光源１１が放射する光を受けて電荷を蓄積し、電荷蓄積期間後に電荷が色信号として読み出しされる。
撮像部１２は、アナログの色信号にＡＤ変換等を施し、これを撮像信号Ｓ１として輝度信号抽出部１３１に出力する。
その後、輝度信号抽出部１３１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号Ｙを抽出し、これを調節部１３２に出力する。その後、調節部１３２は、輝度信号Ｙの信号レベルを調節した後、これを輝度信号Ｓ２として第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【００８７】
初めに、第１演算部１３４について説明する。
第１演算部１３４は、同一の画素領域において、ｍ番目の奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）における輝度信号レベルと、（ｍ＋２）番目の奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）における輝度信号レベルとの差分の時間平均ＳＡＣを算出する。
【００８８】
特に、投影領域ＲＥＧでは、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６の組み合わせにおける奇数フィールドＯＦＤ（Ａ）の輝度信号レベルと、この画素の組み合わせにおける奇数フィールドＯＦＤ（Ｃ）の輝度信号レベルとの差分から時間平均ＳＡＣが算出される。なお、これら輝度信号レベルの差分を「輝度レベル差ＡＣ」という。
【００８９】
時間平均ＳＡＣは、輝度レベル差ＡＣを表す関数と、図１１（Ｄ）に図示する関数Ｗ３との乗算結果の時間平均をとったものである。換言すれば、この輝度レベル差ＡＣは、画素Ｃ３,５、Ｃ３,６、Ｃ４,５、Ｃ４,６に投影された光の時間変化であるものと捉えることができる。
ここでは、輝度レベル差ＡＣを表す関数、即ち、光の時間変化を表す関数が、図１１（Ｆ）に図示する最も単純な関数Ｗ５であるものとする。
【００９０】
ところで、関数Ｗ３は、図１１（Ｂ）に図示する関数Ｗ１と、図１１（Ｃ）に図示する関数Ｗ２との和を２で割ることにより算出される関数である。
先ず、関数Ｗ１および関数Ｗ２は、フーリエ級数を用いて、（１）、（２）式のように表すことができる。
【００９１】
【数１】
2010226259.tif 000003
【００９２】
（１）式に示す関数Ｗ１は、時間ｔおよび角速度ω２を変数とする関数であって、関数Ｗ３を導出するために使用される。
（２）式に示す関数Ｗ２も、時間ｔおよび角速度ω２を変数とする関数であって、後述する関数Ｗ４を導出するために使用される。
ただし、角速度ω２は、関数Ｗ１および関数Ｗ２において共通であり、（３）式に示すように、円周率πと周波数ｆ２とによって表される。
【００９３】
関数Ｗ３は、関数Ｗ１と関数Ｗ２との和を２で割ることにより求まる関数であるから、（１）式と（２）式とを用いて、（４）式のように表すことができる。
【００９４】
【数２】
2010226259.tif 000004
【００９５】
一方、光の時間変化を表す最も単純な関数Ｗ５は、正弦波を用いて（５）式のように表すことができる。
【００９６】
【数３】
2010226259.tif 000005
【００９７】
ただし、ｆ１は正弦波の周波数であり、θは正弦波の位相差である。Ａは正弦波の振幅、即ち、輝度信号レベルである。角速度ω１は、（６）式に示すように、円周率πと周波数ｆ２とによって表される。
時間平均ＳＡＣを求めるため、関数Ｗ３に関数Ｗ５を掛け合わせたものは、（７）式のように表すことができる。
【００９８】
【数４】
2010226259.tif 000006
【００９９】
上述したように、時間平均ＳＡＣは、関数Ｗ３と関数Ｗ５との乗算結果の時間平均をとったものである。（７）式を用いて、時間０から時間Ｔまでの時間平均をとると、（７）式の右辺にある時間ｔを含む項が交流信号であるため、その時間平均は０である。
したがって、（ω１−（２ｎ−１）ω２＝０）である場合、定数ｃｏｓθと定数ｓｉｎθとが残る。その結果、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣは（８）式で表される。
【０１００】
【数５】
2010226259.tif 000007
【０１０１】
（８）式に示に示すように、時間平均ＳＡＣは、定数ｃｏｓθと定数ｓｉｎθとで表される。
輝度レベル差ＡＣが関数Ｗ５で表される場合、第１演算部１３４は、（８）式で示される演算を行って、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを算出する。
【０１０２】
次に、第２演算部１３５について説明する。
第２演算部１３５は、投影領域ＲＥＧにおいて、（ｍ＋１）番目の偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）における輝度信号レベルと、（ｍ＋３）番目の偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）における輝度信号レベルとの差分の時間平均ＳＢＤを算出する。なお、この輝度レベルの差分を「輝度レベル差ＢＤ」という。
【０１０３】
特に、時間平均ＳＢＤは、画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６の組み合わせによる偶数フィールドＥＦＤ（Ｂ）と、偶数フィールドＥＦＤ（Ｄ）との輝度レベル差ＢＤから算出される。
【０１０４】
時間平均ＳＢＤは、輝度レベル差ＢＤを表す関数と、図１１（Ｅ）に図示する関数Ｗ４との乗算結果の時間平均をとったものである。この輝度レベル差ＢＤも、画素Ｃ４,５、Ｃ４,６、Ｃ５,５、Ｃ５,６に投影された光の時間変化であるものと捉えることができる。
ここでも、輝度レベル差ＢＤを表す関数、即ち、光の時間変化を表す関数が、図１１（Ｆ）に図示する関数Ｗ５であるものとする。
【０１０５】
時間平均ＳＢＤは、時間平均ＳＡＣと同様の算出方法によって求まり、（９）式で示される。
【０１０６】
【数６】
2010226259.tif 000008
【０１０７】
なお、関数Ｗ４は、関数Ｗ２から関数Ｗ１を引いて２で割ることにより算出される関数である。
輝度レベル差ＢＤが関数Ｗ５で表される場合、第２演算部１３５は、（９）式で示される演算を行って、輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを算出する。
【０１０８】
そして、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）が第３演算部１３７によって算出される。
この和ＳＵＭは、（８）式と（９）式とを用いて（１０）式のように表すことができる。
【０１０９】
【数７】
2010226259.tif 000009
【０１１０】
（１０）式に示すように、撮像部１２が受光した光の周波数ｆ１に、ｆ１＝（２ｎ−１）ｆ２となる周波数成分が含まれているとき、検知部１３９は、波形の成分、即ち輝度を検知する。
【０１１１】
なお、（１０）式に示す和ＳＵＭは、光の時間変化を表す関数が正弦波である場合のものである。次に、光の時間変化を表す関数の具体例を挙げる。
図１２は、本発明の第１実施形態に係る光源の輝度の変化の例を示すタイミングチャートである。
【０１１２】
図１２に図示するように、光源１１は、発光周期Ｔ３で時間τの間、輝度を変化させる。なお、Ｌ１は輝度信号レベルを示す。発光周期Ｔ３は、発光周波数ｆ３を用いると、Ｔ３＝１／ｆ３の関係が成立する。
図１２に図示する関数Ｗ６は、フーリエ級数の一般式Ｅ（ｔ）を用いて、（１１）式のように表すことができる。
【０１１３】
【数８】
2010226259.tif 000010
【０１１４】
（１１）式に示すように、ａ０、ａｎ、ｂｎは各々係数である。角速度ω３は、発光周波数ｆ３を用いると、ω３＝２πｆ３の関係が成立する。
関数Ｗ６は、発光周期１／ｆ３の周期関数であるから、各係数ａ０、ａｎ、ｂｎは、（１２）式〜（１４）式のように表すことができる。
【０１１５】
【数９】
2010226259.tif 000011
【０１１６】
（１２）式〜（１４）式を用いると、関数Ｗ６は、（１５）式に示すフーリエ級数で表すことができる。
【０１１７】
【数１０】
2010226259.tif 000012
【０１１８】
輝度レベル差ＡＣが関数Ｗ６で表される場合、第１演算部１３４は、（５）式に示す関数Ｗ５の代わりに（１５）式に示す関数Ｗ６を用いて、（８）式で示される演算を行い、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを算出する。
そして、第１演算部１３４は、この時間平均ＳＡＣを演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３６ａに出力する。ＦＩＦＯ１３６ａに入力された演算結果Ａは、順次第３演算部１３７に出力される。
【０１１９】
輝度レベル差ＢＤが関数Ｗ６で表される場合、第２演算部１３５も、（５）式に示す関数Ｗ５の代わりに（１５）式に示す関数Ｗ６を用いて、（９）式で示される演算を行い、輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを算出する。
そして、第２演算部１３５は、この時間平均ＳＢＤを演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３６ｂに出力する。ＦＩＦＯ１３６ｂに入力された演算結果Ｂも、順次第３演算部１３７に出力される。
【０１２０】
［第３演算部１３７の詳細］
第３演算部１３７は、時間平均ＳＡＣの２乗と、時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）を算出する。以下、具体例を挙げて説明する。
【０１２１】
（１５）式に示すように、光源１１の発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍である場合、即ち、発光周波数ｆ３がｆ３＝ｆ２である場合、（７）式と（１５）式における奇数項で周波数が一致する。
その結果、時間平均ＳＡＣの２乗と時間平均ＳＢＤの２乗との和ＳＵＭは、（１６）式のように表すことができる。
【０１２２】
【数１１】
2010226259.tif 000013
【０１２３】
光源１１の点灯のデューティー比Ｄは、（１７）式のように表すことができる。
【０１２４】
【数１２】
2010226259.tif 000014
【０１２５】
したがって、（１６）式に示す和ＳＵＭは、（１７）式を用いて（１８）式のように表すことができる。
【０１２６】
【数１３】
2010226259.tif 000015
【０１２７】
ところで、（１９）式に示される、（１８）式の右辺の項は収束する。
【０１２８】
【数１４】
2010226259.tif 000016
【０１２９】
この（１９）式に示す項は、デューティー比Ｄに対して、図１３に示す値をとる。
【０１３０】
図１４は、本発明の第１実施形態に係るデューティー比Ｄと和ＳＵＭとの関係を示す図である。
なお、図１４は、表１に示す値に基づいて、横軸にデューティー比Ｄをとり、縦軸に和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）とったものである。
【０１３１】
図１４に図示するように、和ＳＵＭ（＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２）は、デューティー比Ｄ＝０．５で最大となる。
デューティー比Ｄが最大となるとき、（１８）式に示す和ＳＵＭは、（２０）式のように表すことができる。
【０１３２】
（数１５）
ＳＵＭ＝＝ＳＡＣ２＋ＳＢＤ２＝０．０８３３３Ｌ１２  …（２０）
【０１３３】
（２０）式に示すように、光源１１の発光周期Ｔ３がフィールド周期の４ｎ倍である場合、検知部１３９は、波形の成分、即ち、光の輝度を最も精度よく検知することができる。
【０１３４】
第３演算部１３７は、（１７）式〜（１８）式に示す演算を行い、（２０）式に示すように、デューティー比Ｄが最大となる和ＳＵＭを画素単位で算出する。
そして、第３演算部１３７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８にフレーム同期で出力する。
【０１３５】
［撮像対象抽出部１３８の詳細］
以下、撮像対象抽出部１３８の詳細について説明する。
図１５は、本発明の第１実施形態に係る撮像対象抽出部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【０１３６】
図１５に図示するように、撮像対象抽出部１３８は、第１比較抽出部１３８１と、第２比較抽出部１３８２とを有する。
先に述べたように、撮像対象抽出部１３８は、第３演算部１３７の演算結果Ｃから撮像対象の輝度信号成分による演算処理結果を抽出し、それ以外の演算処理結果をノイズとして除去する。
【０１３７】
［第１比較抽出部１３８１の詳細］
先ず、第１比較抽出部１３８１について説明する。
図１６は、本発明の第１実施形態に係る調節部によって調節された輝度信号の例を示す図である。縦軸は輝度信号の量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
【０１３８】
図１６には、基本的に、図１０に図示する輝度信号と同様のものが図示されているが、ノイズ区間ＮＴが挿入されている点が前者と異なる。
このノイズ区間ＮＴは、不要な動きのある動体物によって生成されたノイズを挿入するための区間であるが、撮像対象抽出部１３８の説明を明確にするために設けられたものに過ぎない。
【０１３９】
ここで、不要な動きのある動体物の具体例を挙げる。
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、動きのある動体物の具体例を示す模式図である。
図１７（Ａ）〜（Ｃ）に図示するように、動きのある動体物の具体例として、蛍光灯の下で光源１１を撮像するとき、ノイズ区間ＮＴにて、撮像部１２から約５０ｃｍ離れた位置で撮像部１２に対して行った手振りを例に挙げる。説明の便宜上、このような手振りは、光源１１の点滅周波数に近い周期（例えば１５Ｈｚ）で行うものとする。
【０１４０】
光源１１と共にノイズとしての手振りを撮像すると、第３演算部によって、図１８および図１９に図示するような和ＳＵＭを得ることができる。
図１８は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。縦軸は和ＳＵＭの量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
【０１４１】
図１８に図示するように、演算結果Ｃとしての和ＳＵＭにおいて、光源１１の輝度信号成分に基づく量子化レベルは、１９０前後で最大となる。
また、手振りを光源１１の点滅周波数に近い周期で行ったため、第３演算部１３７がノイズ部分の輝度信号成分も演算してしまい、量子化レベル１７０前後を最大値とするノイズがノイズ区間ＮＴに発生している。
【０１４２】
なお、調節部１３２が事前に輝度信号レベルＹの信号レベルを調節したため、オーバーフローが抑制され、和ＳＵＭの最大値が量子化レベルの最大値である２５５以内に収まっている。
【０１４３】
図１９も、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果の例を示す図である。図１９には、ノイズ区間ＮＴにおける、ある１フレームＦＲＭでの和ＳＵＭが２次元で図示されている。適宜、画素Ｃｍ,ｎにおける和ＳＵＭを和ＳＵＭｍ,ｎのように表すものとする。
【０１４４】
図１９に図示するように、ノイズ部分は、黒く表示されており、手の平の形を成している。上述したように、この部分は、量子化レベルが比較的高く、その値は５０程度から１７０程度である。手の平の近傍には、光源１１の部分が斜線で表示されている。この部分も量子化レベルが高く、その最大値は１９０前後である。
【０１４５】
この演算結果から、ノイズ成分を除去し、撮像対象としての光源１１の輝度信号成分に基づいて演算された和ＳＵＭｍ,ｎを抽出するためには、量子化レベルが１８０を超えた画素Ｃｍ,ｎの輝度信号を抽出すればよいことが分かる。
【０１４６】
そこで、第１比較抽出部１３８１は、閾値ｔｈをｔｈ＝１８０に設定し、第３演算部１３７からフレームごとに入力される和ＳＵＭ（＝演算結果Ｃ）に対して、以下の第１比較抽出処理を行う。
【０１４７】
先ず、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎを閾値ｔｈと画素単位で比較する。
この比較では、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈを超えたか否かが、０または１の２値で判定される。
具体的には、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以上の場合には、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝１を付加する。
一方、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以下の場合には、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝０を付加する。
なお、閾値ｔｈは、ノイズ成分と撮像対象とを分離することが可能な値の範囲内で好適に設定される。
【０１４８】
次に、第１比較抽出部１３８１は、判定フラグＦ＝１が付加された和ＳＵＭｍ,ｎ、即ち、閾値ｔｈを超えた画素Ｃｍ,ｎの和ＳＵＭｍ,ｎを画素単位でフレームごとに抽出する。これにより、図１９の斜線部で表示された光源１１の部分が抽出される。
一方、判定フラグＦ＝０が付加された和ＳＵＭｍ,ｎに対しては、第１比較抽出部１３８１は、抽出を停止する。第１比較抽出部１３８１が、この和ＳＵＭｍ,ｎを除去してもよい。
そして、第１比較抽出部１３８１は、抽出した和ＳＵＭｍ,ｎを和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとして第２比較抽出部１３８２にフレーム同期で出力する。
【０１４９】
この第１比較抽出処理の結果を図２０および図２１に関連づけて説明する。
図２０および図２１は、本発明の第１実施形態に係る第１比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。
図２０において、縦軸は量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
図２１には、ノイズ区間ＮＴにおける、ある１フレームＦＲＭでの抽出された和ＳＵＭが２次元で図示されている。
【０１５０】
図２０および図２１に図示するように、第１比較抽出部１３８１によって、ノイズ区間ＮＴでの手振りによって生じたノイズが除去され、光源１１の輝度信号成分に基づいて演算された和ＳＵＭが抽出されていることが分かる。
【０１５１】
［第２比較抽出部１３８２の詳細］
次に、第２比較抽出部１３８２について説明する。
上述したように、第１比較抽出部１３８１によって、動きのある動体物により生成されたノイズが除去される。
したがって、検知部１３９が、和ＳＵＭを基に撮像対象を検知することが可能となり、この撮像対象が写った撮像画像を生成することができる。
しかしながら、閾値ｔｈを超えたときの和ＳＵＭを抽出したとしても、図２０に図示するように、数レベル程度の低ノイズが若干残る場合がある。この場合、検知部１３９がこの低ノイズを撮像対象であると誤検知し、撮像画像に低ノイズが混入する恐れがある。
【０１５２】
そこで、第２比較抽出部１３８２は、このような低ノイズも除去し、より鮮明な撮像画像を得るため、第１比較抽出部１３８１から入力された和ＳＵＭ＊に対して、次の第２比較抽出処理を行う。
【０１５３】
先ず、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、これを一旦記憶部１３３に格納しておく。ソフトウェア的には、第２比較抽出部１３８２は、この和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを変数ＳＵＭ＊＊に置き換えた後、和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを記憶部１３３に格納する。
その後、第２比較抽出部１３８２は、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、記憶部１３３に格納しておいたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを読み出す。
【０１５４】
そして、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとを画素単位で比較する。
【０１５５】
先の第１比較抽出処理において、和ＳＵＭ＊ｍ,ｎには判定フラグＦが付加されている。
そのため、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎに付加されている判定フラグＦｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎに付加されている判定フラグＦｎ＋１とが一致するか否かを判定する。
換言すれば、判定フラグＦｎと判定フラグＦｎ＋１との論理和ＡＮＳ（＝Ｆｎ  ＡＮＤ  Ｆｎ＋１）が１であるか否かが判定される。
【０１５６】
両者が一致する場合（ＡＮＳ＝１）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎ＋１が付加された、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出する。
両者が不一致の場合（ＡＮＳ＝０）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎが付加されたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを除去する。
【０１５７】
この第２比較抽出処理の結果を図２０および図２２に関連づけて説明する。
図２２は、本発明の第１実施形態に係る第２比較抽出部の抽出結果の例を示す図である。縦軸は量子化レベルを示し、横軸はフレームＦＲＭごとに繰り返される、１ライン当たり６４０個の画素を示す。
【０１５８】
図２０の符号「ａ」および「ｂ」で示す同一画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルを例に挙げる。ここでは、説明の簡便化のため、いずれも閾値ｔｈ＝１８０を超えた共通の量子化レベルを持つものとする。
上述したように、第２比較抽出部１３８２は、連続する２つのフレームＦＲＭにおける同じ画素同士の量子化レベルが一致したものを抽出する。
【０１５９】
したがって、符号「ａ」で示すフレームＦＲＭにおける画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルと、符号「ｂ」で示すフレームＦＲＭにおける画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルとが比較される。
この場合、両者が一致するため、図２２に図示するように、符号「ａ」で示す画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルが除去され、符号「ｂ」で示す画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルが抽出される。
【０１６０】
他の画素の量子化レベルに対しても第２比較抽出処理を施すと、図２２に図示するように、閾値ｔｈを超えた画素の輝度信号が抽出され、低ノイズが除去されていることが分かる。
これは、同一画素であっても、低ノイズが、フレームＦＲＭごとに異なる量子化レベルを有することが多いためである。
【０１６１】
一般的な撮像装置や画像処理装置等では、上述したような不要な信号成分を除去するために、フレーム間差分法が広く使用されている。
しかしながら、検知システム１０において、第３演算部１３７の演算結果Ｃに一般的なフレーム間差分法を適用した場合、次のような不都合が生じる可能性が高い。
【０１６２】
図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る第３演算部の演算結果に、一般的なフレーム間差分を適用した場合の不都合について説明するための図である。
【０１６３】
図２３（Ａ）には、ｎ番目のフレームＦＲＭ（ｎ）における第３演算部１３７の演算結果が例示されている。図２３（Ｂ）には、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭ（ｎ＋１）における第３演算部１３７の演算結果が例示されている。
なお、図２３（Ａ）、（Ｂ）に示す各演算結果は、図１７（Ａ）〜（Ｃ）と同様の条件により得られたものである。
【０１６４】
一般的なフレーム間差分法では、例えば、２つのフレームＦＲＭ間に差分がない場合、差分のない画素の輝度信号を除去すれば、図２３（Ａ）、（Ｂ）に図示する不要なノイズ成分を除去することができる。
しかしながら、両フレームの差分が一致する画素では、図２３（Ｃ）に図示するように、不要なノイズ成分が残ってしまう。
【０１６５】
この原因としては、検知システム１０では、光源１１を点滅させるため、光源１１の点滅周波数に近い周期を持つ動体物に対しては、両フレームの差分が一致する画素が多くなる傾向が強くなるためである。
したがって、検知システム１０では、一般的なフレーム間差分法ではなく、上述した撮像対象抽出部１３８を用いたノイズの除去が行われる。
【０１６６】
［検知システム１０の動作例］
次に、検知システム１０の動作例について説明する。
図２４は、本発明の第１実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
【０１６７】
図２４に図示するように、光源１１の輝度を撮像部１２のフィールド周期の４ｎ（ｎ＝１，２，…）倍周期で変化させる（ＳＴ１）。
そして、撮像部１２は、光源１１または光源１１によって照射された被写体ＯＢＪを撮像する（ＳＴ２）。
【０１６８】
その後、輝度信号抽出部１３１は、撮像部１２から撮像信号Ｓ１が入力されると、これから輝度信号を抽出する。そして、輝度信号抽出部１３１は、この抽出した輝度信号Ｙを調節部１３２に出力する（ＳＴ３）。
【０１６９】
調節部１３２は、輝度信号抽出部１３１から入力された輝度信号Ｙの信号レベルを調節する（ＳＴ４）。
このとき、調節部１３２は、記憶部１３３に格納されている変換値テーブル１３３１を参照し、モードに応じて、輝度信号Ｙに変換値Ｌｕを画素単位で乗じる（Ｙ＊ｍ,ｎ＝Ｙｍ,ｎ×Ｌｕ）。そして、調節部１３２は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを輝度信号Ｓ２として第１演算部１３４と第２演算部１３５とに出力する。
【０１７０】
ＦＩＦＯ１３６ａ、１３６ｂをクリアした後（ＳＴ５）、第１演算部１３４は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを基に、輝度レベル差ＡＣの時間平均ＳＡＣを画素単位で算出する（ＳＴ６）。これと共に、第２演算部１３５は、演算値Ｙ＊ｍ,ｎを基に輝度レベル差ＢＤの時間平均ＳＢＤを画素単位で算出する（ＳＴ６）。
そして、第１演算部１３４は、時間平均ＳＡＣを演算結果ＡとしてＦＩＦＯ１３６ａに出力し、第２演算部１３５は、時間平均ＳＢＤを演算結果ＢとしてＦＩＦＯ１３６ｂに出力する（ＳＴ７）。
【０１７１】
第３演算部１３７は、ＦＩＦＯ１３６ａから演算結果Ａが入力され、ＦＩＦＯ１３６ｂから演算結果Ｂが入力されると、演算結果Ａの２乗と演算結果Ｂの２乗との和ＳＵＭ（＝Ａ２＋Ｂ２）を画素単位で算出する（ＳＴ８）。そして、第３演算部１３７は、この和ＳＵＭを演算結果Ｃとして撮像対象抽出部１３８の第１比較抽出部１３８１に出力する。
【０１７２】
先ず、第１比較抽出部１３８１は、閾値ｔｈをｔｈ＝１８０に設定し、和ＳＵＭｍ,ｎを閾値ｔｈと画素単位で比較する（ＳＴ９）。
和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以上の場合には（ＳＴ１０のＹＥＳ）、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝１を付加する。
一方、和ＳＵＭｍ,ｎが閾値ｔｈ以下の場合には（ＳＴ１０のＮＯ）、第１比較抽出部１３８１は、和ＳＵＭｍ,ｎに判定フラグＦ＝０を付加する。
【０１７３】
その後、第１比較抽出部１３８１は、判定フラグＦ＝１が付加された和ＳＵＭｍ,ｎ、即ち、閾値ｔｈを超えた画素Ｃｍ,ｎの和ＳＵＭｍ,ｎを画素単位でフレームごとに抽出する（ＳＴ１１）。そして、第１比較抽出部１３８１は、抽出した和ＳＵＭｍ,ｎを和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとして第２比較抽出部１３８２にフレーム同期で出力する。
一方、判定フラグＦ＝０が付加された和ＳＵＭｍ,ｎに対しては、第１比較抽出部１３８１は、抽出を停止する（ＳＴ１２）。
【０１７４】
次に、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、これを一旦記憶部１３３に格納しておく（ＳＴ１３）。
その後、第２比較抽出部１３８２は、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎが入力されたら、記憶部１３３に記憶しておいたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを読み出す。
【０１７５】
そして、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとを画素単位で比較する（ＳＴ１４）。
【０１７６】
両者が一致する場合（ＳＴ１５のＹＥＳ、ＡＮＳ＝１）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎ＋１が付加された、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出する（ＳＴ１６）。
一方、両者が不一致の場合（ＳＴ１５のＮＯ、ＡＮＳ＝０）、第２比較抽出部１３８２は、判定フラグＦｎが付加されたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを除去する（ＳＴ１７）。
【０１７７】
最後に、検知部１３９は、撮像対象抽出部１３８の第２比較抽出部１３８２から抽出結果Ｓ３が入力されると、これに基づき、撮像対象の状態を検知する（ＳＴ１８）。
検知部１３９の検知結果は、不図示の画像処理装置等に入力され、検知された撮像対象が写った撮像画像が生成される。
【０１７８】
なお、ステップＳＴ１６において、判定フラグＦｎ＋１が付加された（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出する代わりに、判定フラグＦｎが付加されたｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出してもよい。
本実施形態では、判定フラグＦを使用したため、論理和ＡＮＳによる判定が行われるが、ステップＳＴ１５において、論理和ＡＮＳではなく、差分を用いた判定を行うこともできる。
具体的には、第２比較抽出部１３８２は、ｎ番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎと、（ｎ＋１）番目のフレームＦＲＭにおける和ＳＵＭ＊ｍ,ｎとの差分ΔＳＵＭ（＝｛和ＳＵＭ＊ｍ,ｎ＠ｎフレーム｝−｛和ＳＵＭ＊ｍ,ｎ＠（ｎ＋１）フレーム｝）を算出し、ΔＳＵＭ＝０のときの和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを抽出してもよい。
【０１７９】
上述の撮像部１２は、フィールド蓄積でインターレース走査を行うが、これの代わりに、フレーム蓄積でインターレース走査、または、フレーム蓄積でノンインターレース走査を行ってもよい。
フレーム蓄積でインターレース走査を行う場合、光源１１の輝度をフレーム周期の４ｎ倍で変化させると共に、信号処理部１３がフィールド単位で２ｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１に上述した信号処理を施す。
フレーム蓄積でノンインターレース走査を行う場合、光源１１の輝度をフレーム周期の４ｎ倍で変化させると共に、信号処理部１３がフレーム単位でｎフィールドごとに撮像信号Ｓ１に上述した信号処理を施す。
【０１８０】
以上、第１実施形態によれば、不要な動対物によるノイズを除去し、撮像対象を鮮明に撮像することができる。
調節部１３２を設けたので、オーバーフローを引き起こすことなく、演算を実行することができる。
【０１８１】
（第２実施形態）
［検知システム１０ａの構成例］
第２実施形態について、第１実施形態と異なる点について説明する。
図２５は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの構成例を示す概略ブロック図である。
【０１８２】
図２５に図示するように、検知システム１０ａの信号処理部１３ａには、撮像対象抽出部１３８と検知部１３９との間に、抽出値増幅部１４０が設けられている。
この抽出値増幅部１４０は、撮像対象抽出部１３８から入力された抽出結果Ｓ３に、以下の近傍処理を施す。
【０１８３】
図２６は、本発明の第２実施形態に係る抽出値増幅部の近傍処理を説明するための模式図である。図２６において、撮像対象抽出部１３８によって抽出された光源１１に該当する部分が斜線で図示されている。
【０１８４】
斜線で示される画素Ｃｍ−１，ｎ、Ｃｍ，ｎ−１、Ｃｍ，ｎ＋１は、各々和ＳＵＭｍ,ｎを持ち、これらの画素に隣接した画素Ｃｍ,ｎは、和ＳＵＭｍ,ｎを持たないものとする。
この場合、抽出値増幅部１４０は、この画素Ｃｍ,ｎに対して近傍処理を施す。具体的には、抽出値増幅部１４０は、（２１）式に示すように、画素Ｃｍ,ｎと、その周辺の４つの画素Ｃｍ−１，ｎ、Ｃｍ、ｎ−１、Ｃｍ＋１、ｎ，Ｃｍ、ｎ＋１の各和ＳＵＭｍ,ｎに重み付け係数Ｗｍ,ｎを各々掛け合わせ、それらの和ＳＵＭ＊＊ｍ,ｎを算出する。
【０１８５】
（数２１）
ＳＵＭ＊＊ｍ,ｎ＝ＳＵＭｍ,ｎ×Ｗｍ,ｎ＋ＳＵＭｍ−１，ｎ×Ｗｍ−１，ｎ＋ＳＵＭｍ、ｎ−１×Ｗｍ,ｎ−１＋ＳＵＭｍ＋１、ｎ×Ｗｍ＋１,ｎ＋ＳＵＭｍ、ｎ＋１×Ｗｍ,ｎ＋１  …（２１）
【０１８６】
この重み付け係数Ｗｍ,ｎは、（２１）式の演算を行った結果、画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルが閾値ｔｈ程度となる値である。
そして、抽出値増幅部１４０は、この和ＳＵＭ＊ｍ,ｎを画素Ｃｍ,ｎに与える。
【０１８７】
このような近傍処理を行うことで、画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルが、その画素に隣接した画素の量子化レベルに近い値を持つため、光源１１の輪郭周辺が強調される。
なお、近傍処理では、光源１１の輪郭周辺を強調することができればよい。したがって、画素Ｃｍ,ｎの量子化レベルをその隣接した画素の量子化レベル程度に上げることができれば、他の方法でもよい。
［検知システム１０ａの動作例］
次に、検知システム１０ａの動作例について説明する。
図２７は、本発明の第２実施形態に係る検知システムの動作例を示すフローチャートである。
図２７に図示するように、ステップＳＴ１６またはＳＴ１７の後、抽出値増幅部１４０は、撮像対象抽出部１３８から入力された抽出結果Ｓ３に、近傍処理を施す（ＳＴ１８ａ）。そして、抽出値増幅部１４０は、これを近傍処理結果Ｓ４として、検知部１３９に出力する。
その後、検知部１３９は、抽出値増幅部１４０から近傍処理結果Ｓ４が入力されると、これに基づき、撮像対象の状態を検知する（ＳＴ１８）。
【０１８８】
第２実施形態によれば、被写体ＯＢＪが撮像部１２から離れた場所にあっても、より鮮明な撮像画像を得ることができる。
【０１８９】
なお、第２実施形態では、近傍処理を実行する近傍処理実行モードと、近傍処理を停止する近傍処理停止モードとを設け、近傍処理実行モードが選択された場合に、近傍処理を実行するようにしてもよい。
【０１９０】
（第３実施形態）
［検知システム１０ｂの構成例］
第３実施形態について、第１および第２実施形態と異なる点について説明する。
図２８は、本発明の第３実施形態に係る検知システム１０ｂの構成例を示す概略ブロック図である。
【０１９１】
図２８に図示するように、検知システム１０ｂの信号処理部１３ｂには、撮像対象抽出部１３８と検知部１３９との間に、反転部１４１が設けられている。
この反転部１４１は、撮像対象抽出部１３８から入力された抽出結果Ｓ３を基に、各画素Ｃｍ,ｎの輝度信号の黒レベルと白レベルとを反転させる（反転処理）。
第３実施形態により、光源１１のように明るく撮像されるべき領域が暗く表示された反転画像を得ることができるため、これを基にクロマキー合成を行うことができる。
【０１９２】
以上、詳細に説明した第１〜第３実施形態は、例えば、次のように改変することができる。
例えば、第２実施形態で述べた抽出値増幅部１４０と、第３実施形態で述べた反転部１４１とを設け、抽出値増幅部１４０に近傍処理を施した処理結果に、反転部１４１が反転処理を施してもよい。
【符号の説明】
【０１９３】
１０、１０ａ、１０ｂ…検知システム、１１…光源、１２…撮像部、１３、１３ａ、１３ｂ…信号処理部、１２１…ＣＣＤ、１３１…輝度信号抽出部、１３２…調節部、１３３…記憶部、１３４…第１演算部、１３５…第２演算部、１３６ａ、１３６ｂ…ＦＩＦＯ、１３７…第３演算部、１３８…撮像対象抽出部、１３９…検知部、１４０…抽出値増幅部、１４１…反転部、１２１１…フォトダイオード、１２１２…垂直転送ＣＣＤ、１２１３…水平転送ＣＣＤ、１２１４…増幅器、１３３１…変換値テーブル、１３８１…第１比較抽出部、１３８２…第２比較抽出部
【図１】
2010226259.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010226259.tif 000025
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010226259.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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