(57)【要約】【課題】ハイビジョン信号を標準の解像度の処理回路で処理する場合でも処理速度の高速化及びコストパフォーマンスの最適化を計る。【解決手段】光学系により結像された被写体像を撮像しハイビジョン信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から出力されたハイビジョン信号を、より画素数の少ない信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段によって変換された信号を入力し、該入力信号を１フレーム分の画像データに展開する画像変換手段と、前記画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする画像処理機能を有するカメラシステムを提供することにより前記課題を解決する。【選択図】図３
2010098586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系により結像された被写体像を撮像しハイビジョン信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力されたハイビジョン信号を、より画素数の少ない信号に変換する信号変換手段と、
前記信号変換手段によって変換された信号を入力し、該入力信号を１フレーム分の画像データに展開する画像変換手段と、
前記画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理機能を有するカメラシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理機能を有するカメラシステムであって、さらに、前記画像処理結果を前記画像データに対して合成する画像合成手段と、前記画像処理結果が合成された画像データから表示用画像を生成する表示画像生成手段と、前記表示用画像を表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする画像処理機能を有するカメラシステム。
【請求項３】
前記画像処理は、前記撮像手段によって取得された撮影画像に基づいてオートフォーカスの対象として追尾する対象物の前記撮影画像上での範囲を検出する自動追尾処理であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理機能を有するカメラシステム。
【請求項４】
前記画像表示手段はビューファインダであり、これに表示される画像に合成される前記画像処理結果はＡＦ枠情報であることを特徴とする請求項３に記載の画像処理機能を有するカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理機能を有するカメラシステムに係り、特に、ハイビジョン信号に対して処理を行う画像処理機能を有するカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に画像処理を行う際には、取り込まれた１枚の画像全てにおいて、パターンの相関関係などの処理を繰り返し行うために、その処理速度はメモリに取り込まれた画像のサイズに反比例して遅くなって行く。
【０００３】
ところで、近年ハイビジョン［ＨＤ（High Definition)ＴＶ］放送が注目され、映像の高画質化が追求されており、最近では映像ソースとしてハイビジョンの仕様が大多数を占めるようになってきている。
【０００４】
例えば、ハイビジョン映像信号を画像メモリに一旦取り込み、画像処理装置側からの制御によってメモリに記憶された画像メモリを読み出して画像処理するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開平５−１５３４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ハイビジョン信号に対してそれほど画素数が必要でない画像処理を行う場合には、そのまま画像処理に使用すると処理回路の複雑化や処理のスピードダウンの要因となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ハイビジョン信号を標準の解像度の処理回路で処理する場合でも処理速度の高速化及びコストパフォーマンスの最適化を計ることのできる画像処理機能を有するカメラシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学系により結像された被写体像を撮像しハイビジョン信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から出力されたハイビジョン信号を、より画素数の少ない信号に変換する信号変換手段と、前記信号変換手段によって変換された信号を入力し、該入力信号を１フレーム分の画像データに展開する画像変換手段と、前記画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理手段と、を備えたことを特徴とする画像処理機能を有するカメラシステムを提供する。
【０００８】
これにより、標準の解像度の処理回路でハイビジョン信号を処理する場合でも、処理速度の高速化とコストパフォーマンスの最適化を計ることが可能となる。
【０００９】
また、請求項２に示すように、請求項１に記載の画像処理機能を有するカメラシステムであって、さらに、前記画像処理結果を前記画像データに対して合成する画像合成手段と、前記画像処理結果が合成された画像データから表示用画像を生成する表示画像生成手段と、前記表示用画像を表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
これにより、画像処理結果を合成して表示画像を生成する処理を高速で行うことが可能となる。
【００１１】
また、請求項３に示すように、前記画像処理は、前記撮像手段によって取得された撮影画像に基づいてオートフォーカスの対象として追尾する対象物の前記撮影画像上での範囲を検出する自動追尾処理であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、ハイビジョン信号をより画素数の少ない信号に変換することで、高速に自動追尾処理を行うことができる。
【００１３】
また、請求項４に示すように、前記画像表示手段はビューファインダであり、これに表示される画像に合成される前記画像処理結果はＡＦ枠情報であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、ハイビジョン信号をより画素数の少ない信号に変換することで、ビューファインダに表示するような一般にそれほど解像度を必要としない画像の場合に、画像処理速度を高速にできる効果がある。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、標準の解像度の処理回路でハイビジョン信号を処理する場合でも、処理速度の高速化とコストパフォーマンスの最適化を計ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る画像処理機能を有するカメラシステムについて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の画像処理機能を有するカメラシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る画像処理機能を有するカメラシステム１は、例えば放送用又は業務用のテレビカメラのカメラ本体１０（カメラヘッド）と、カメラ本体１０にマウントによって装着される撮影レンズ１２（撮影光学系）と、構図の確認等のためにカメラ本体１０に設置されたビューファインダ（モニタ）１４、及びビューファインダ１４の画面上での撮影対象の移動に合わせてオートフォーカス（ＡＦ）の対象範囲であるＡＦエリア（ＡＦ枠）の位置等を自動で変更（自動追尾）する追尾装置１６とから構成されている。
【００１９】
撮影レンズ１２には、光軸Ｏに沿った本線光路においてフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズ（群）ＲＡ及び後側リレーレンズ（群）ＲＢからなるリレーレンズ（リレー光学系）等が順に配置されている。フォーカスレンズＦＬやズームレンズＺＬは光軸方向に移動可能なレンズ群であり、フォーカスレンズＦＬが移動するとピント位置（被写体距離）が変化し、ズームレンズＺＬが移動するとズーム倍率（焦点距離）が変化するようになっている。絞りＩは、開閉動作し、絞りＩの開閉度によって像の明るさが変化するようになっている。撮影レンズ１２に入射してこれらの本線光路の光学系を通過した被写体光はカメラ本体１０の光学系に入射する。
【００２０】
カメラ本体１０の光学系は、色分解光学系１８と映像用撮像素子（ＣＣＤ）２０を備えている。色分解光学系１８は、撮影レンズ１２から入射した被写体光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の波長に分解するものであり、映像用撮像素子２０は、この色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの映像用撮像素子（ＣＣＤ）からなっている。なお、図１においては光学的に等価な光路長の位置に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの映像用撮像素子を１つの映像用撮像素子２０として表している。映像用撮像素子２０の撮像面に入射した被写体光は、映像用撮像素子２０によって光電変換されてカメラ本体１０内の所定の信号処理回路によって記録又は再生用の映像信号が生成されるようになっている。
【００２１】
また、撮影レンズ１２のリレー光学系の前側リレーレンズＲＡと後側リレーレンズＲＢとの間には光分割光学系２２が配置されている。光分割光学系２２は、第１プリズム２２ａと第２プリズム２２ｂとから構成されており、第１プリズム２２ａと第２プリズム２２ｂとが接合する部分にハーフミラー面２２Ｍが形成されている。このハーフミラー面２２Ｍによって撮影レンズ１２の本線光路からＡＦ用光路が分岐される。
【００２２】
撮影レンズ１２に入射した被写体光のうち、光分割光学系２２のハーフミラー面２２Ｍを透過した被写体光は、本線用の被写体光としてそのまま光軸Ｏに沿った本線光路を通過してカメラ本体１０へと導かれる。一方、光分割光学系２２のハーフミラー面２２Ｍで反射した被写体光は、ＡＦ用の被写体光として上記光軸Ｏに略垂直な光軸Ｏ’に沿ったＡＦ用光路へと導かれる。なお、ハーフミラー面２２Ｍに入射した入射光に対してハーフミラー面２２Ｍで分割される透過光と反射光の光量比は必ずしも等価（１対１）ではなく、例えばＡＦ用の被写体光となる反射光の光量の方が透過光よりも少なくしてもよい。
【００２３】
ＡＦ用光路には、縮小光学系やリレーレンズ群等からなる光学系２４、第１プリズム２６ａ及び第２プリズム２６ｂからなる光分割光学系２６、ＡＦ用撮像素子（ＣＣＤ）２８ａ、２８ｂ等が配置されている。
【００２４】
本線光路に配置された光分割光学系２２で分割されてＡＦ用光路へと導かれた被写体光は、光学系２４を通過した後、光分割光学系２６に入射する。光分割光学系２６に入射した被写体光は、第１プリズム２６ａと第２プリズム２６ｂとが接合する部分のハーフミラー面２６Ｍで光量が等価な２つの被写体光に分割され、ハーフミラー面２６Ｍで反射した被写体光は一方のＡＦ用撮像素子２８ａの撮像面に入射し、ハーフミラー面２６Ｍを透過した被写体光は他方のＡＦ用撮像素子２８ｂの撮像面に入射する。
【００２５】
また、撮影レンズ１２には、オートフォーカス（ＡＦ）処理を実行するＡＦ処理部３０が設けられている。
【００２６】
ＡＦ用撮像素子２８ａ、２８ｂの撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離（ピントが合う被写体の距離）は、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離に一致するように構成されており、ＡＦ用撮像素子２８ａ、２８ｂにより取り込まれる撮影画像は、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０により取り込まれる撮影画像と一致している。なお、両者の撮影範囲に関しては、完全に一致している必要はなく、例えばＡＦ用撮像素子２８ａ、２８ｂの撮影範囲の方がカメラ本体１０の映像用撮像素子２０の撮影範囲を包含する大きな範囲であってもよい。また、ＡＦ用撮像素子２８ａ、２８ｂを設けることなくカメラ本体１０の映像用撮像素子２０からの映像信号をＡＦ処理部３０に与えるようにしてもよい。
【００２７】
ＡＦ処理部３０は、ＡＦ用撮像素子２８ａ、２８ｂから映像信号を取得し、その映像信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値を算出する。例えば、ＡＦ用撮像素子２８ａ、２８ｂから得られた映像信号の高域周波数成分の信号をハイパスフィルタによって抽出した後、その高域周波数成分の信号のうちＡＦの対象範囲であるＡＦエリアに対応する範囲の信号を１画面分ずつ積算する。このようにして１画面分ごとに得られる積算値は被写体画像のコントラストの高低を示し、焦点評価値として、これを最大（極大）とするように、すなわち、ＡＦエリアの被写体画像のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズ群が制御される。
【００２８】
例えば、焦点評価値に基づくフォーカスレンズ群の制御方式として山登り方式が一般的に知られており、フォーカスレンズ群を焦点評価値が増加する方向に移動させて行き、焦点評価値が減少し始める点を検出すると、その位置にフォーカスレンズ群を設定する。これにより、ＡＦエリア内の被写体に自動でピントを合わせることができる。
【００２９】
追尾装置１６は、ユーザが指定した対象物（対象被写体）の画像を撮影画像の画面上で検出しながらその対象物の画面上での移動に合わせてＡＦエリア（その輪郭を示すＡＦ枠）の位置等を自動で変更（自動追尾）する自動追尾機能を実現するための装置である。このとき、ユーザがＡＦ枠の変更のためのマニュアル操作を行っていない場合には追尾装置１６によるＡＦ枠の自動追尾が行われ、ユーザがＡＦ枠の変更のためのマニュアル操作を行っている場合にはそのマニュアル操作が追尾装置１６よりも優先されてユーザのマニュアル操作によってＡＦ枠が変更される。自動追尾機能をオフにしてマニュアル操作のみを有効にすることもできる。
【００３０】
追尾装置１６は、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０から取得した撮影画像に基づいてピント合わせの対象として追尾する対象物の画面上での範囲を検出し、検出した対象物の範囲に基づいてＡＦ枠の範囲（位置と大きさ等）を決定し、そのＡＦ枠の範囲を示すＡＦ枠情報を生成する。追尾装置１６は、取得した映像信号から１画面分（１フレーム分）の撮影画像を取り込み、さらに所定時間経過後に１画面分の撮影画像を同様に取り込み、これら２つの画像の差分により抽出される差画像を生成し、これから対象物の画面上での移動方向を検出し、移動した対象物に合わせてＡＦ枠を変更する。
【００３１】
また、追尾装置１６は、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０からの映像信号に上で生成したＡＦ枠情報のデータを合成してビューファインダ１４に表示するための合成映像を生成してビューファインダ１４に送るようになっている。
【００３２】
ビューファインダ１４の画面上には、構図の確認等のために現在撮影中の映像信号が表示される。このとき、上述したように、ビューファインダ１４の画面上には、オートフォーカス（ＡＦ）の対象範囲であるＡＦエリアの情報としてＡＦエリアの範囲（輪郭）を示すＡＦ枠も表示される。
【００３３】
このとき、本実施形態では、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０は、ハイビジョンのＣＣＤであり、映像用撮像素子２０から追尾装置１６に向けてハイビジョン信号（ＨＤ）が出力される。しかし、上述したように、追尾装置１６からビューファインダ１４に送られて表示される画像は、それほど高い解像度は必要とはされない。また、ハイビジョン信号を追尾装置１６でそのまま処理すると時間を要する。
【００３４】
そこで、図１に示すように、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０からのハイビジョン信号が追尾装置１６に入力されるとき、追尾装置１６の前にダウンコンバータ３２を配置して、ハイビジョン信号（ＨＤ）をコンポジット信号（ＳＤ）に変換して画素（解像度）を下げた上で追尾装置１６に入力するようにしている。
【００３５】
これにより、追尾装置１６において画像処理をする際に、処理速度の高速化とコストパフォーマンスの最適化を計ることができる。
【００３６】
図２に、ＡＦ枠の例を示す。図２に示すように、ＡＦ枠は、カメラ本体１０の映像用撮像素子２０の撮影範囲又は撮影画像に対してＡＦの対象範囲を示すＡＦエリアの輪郭を示すものである。
【００３７】
図３に、追尾装置１６のうち特にビューファインダ１４に表示する画像を生成する処理に関する部分のブロック図を示す。
【００３８】
図３に示すように、この処理ブロックは、デコーダ４０、ＣＰＵ４２、エンコーダ４４、ＲＡＭ４６及びＲＯＭ４８を有して構成されている。
【００３９】
デコーダ４０に対しては、ダウンコンバータ３２によりカメラ本体１０の映像用撮像素子２０からのハイビジョン信号（ＨＤ）がより画素数を下げたコンポジット信号（ＳＤ）に変換されて入力される。ダウンコンバータ３２によってコンポジット信号に変換された映像信号はシリアルにデコーダ４０に入力される。
【００４０】
デコーダ４０は、このシリアルに入力される映像信号を１フレーム（１枚の絵）分の画像データ（デジタル信号）に展開する。デコーダ４０によりデジタル変換された画像データはＣＰＵ４２によってＲＡＭ４６の中に順次書き込まれていく。
【００４１】
また、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４６に展開された画像データを呼び出してＲＯＭ４８に格納されているデータ等をも用いて顔認識やＡＦ枠情報の作成等の画像処理を行う。
【００４２】
そして、画像処理結果のＡＦ枠情報等を画像データに重畳してビューファインダ１４に表示するための画像を作成する。
【００４３】
エンコーダ４４は、ＣＰＵ４２によって処理結果が合成された画像データから表示用画像を生成して、ビューファインダ１４に向けて出力する。
【００４４】
このように、本実施形態の構成では、［画像取り込み］→［画像処理］→［結果の重畳］→［画像表示］、という手順でメモリ内データの処理を行っている。これらの処理においては、コンポジット信号（ＳＤ）が用いられる。
【００４５】
このとき、もし上述したようにダウンコンバータ３２を配置せずに、デコーダ４０に対してハイビジョン信号（ＨＤ）を入力しようとすると、デコーダ４０等の構成要素をかなりの高速化しなければ画像データを取り込むことができなくなる。また、ハイビジョン信号をそのまま入力したとすると、取り込んだ画像データは数倍の容量を持つため処理スピードも遅くなってしまう。
【００４６】
しかし、本実施形態においては、上述したように、追尾装置１６内の処理ブロックの回路構成はそのままとし、この前にダウンコンバータ３２を配置して、ハイビジョン信号（ＨＤ）をコンポジット信号（ＳＤ）に変換して画素を下げた上でデコーダ４０に入力するようにしたため、処理スピードが遅くなることはなく、コストパフォーマンスの最適化を計ることができる。
【００４７】
上述した実施形態では、カメラ本体側がハイビジョン信号を出力し、レンズ側及び画像処理側がその映像信号を受け取って追尾処理等の処理を行う際、追尾装置にハイビジョン信号を入力する前にダウンコンバータで画素を下げるようにして処理速度の高速化を計る例を用いて説明したが、本発明はこのように顔認識等の画像処理を行い自動追尾するようなものに限定されるものではない。
【００４８】
カメラ本体側のハイビジョン信号をダウンコンバータで画素を下げた信号（コンポジット信号）に変換して、これに対して何らかの処理を施して、その結果の情報を出力するもの、例えば監視カメラのようにそれほど画素数を必要としない場合の画像処理装置などに対して本発明は好適に適用可能である。
【００４９】
以上、本発明の画像処理機能を有するカメラシステムについて詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の画像処理機能を有するカメラシステムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】ＡＦ枠の例を示す説明図である。
【図３】追尾装置のビューファインダ表示画像を生成する処理に関する部分を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…本実施形態の画像処理機能を有するカメラシステム、１０…カメラ本体、１２…撮影レンズ、１４…ビューファインダ、１６…追尾装置、１８…色分解光学系、２０…映像用撮像素子、２２…光分割光学系、２４…光学系、２６…光分割光学系、２８ａ、２８ｂ…ＡＦ用撮像素子、３０…ＡＦ処理部、３２…ダウンコンバータ、４０…デコーダ、４２…ＣＰＵ、４４…エンコーダ
【図１】
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【図２】
2010098586.tif 000004
【図３】
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