(57)【要約】【課題】複数存在する輝度の異なる被写体のそれぞれに対して輝度補正を行って良好な画像を得ることができるようにしたコントラスト強調撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１の所定量データ読み出し部１２ａにて画像の１ラインのデータを読み出し、極大点検出部１２ｂで検出した極大点輝度値と極小点検出部１２ｃによる極小点輝度値から中間点検出部１２ｄで中間点輝度値を得、また極大点輝度値と極小点輝度値からバンド幅を算出し、これらの中間点輝度値およびバンド幅に基づいて、少なくとも１ラインデータの画素方向の各ブロック毎にコントラストを強調すガンマ係数を算出してコントラスト強調補正係数を得る。【選択図】図１
2006013863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部からの映像を格納する映像入力部と、この映像入力部の映像輝度情報からコントラスト補正量を算出する補正量算出部と、この補正量算出部で算出した補正量にて映像補正する映像補正部と、この映像補正部での補正映像を出力する映像出力部とを備えたコントラスト強調撮像装置において、上記補正量算出部は、上記映像入力部から所定量のデータを読み出すデータ読み出し部と、所定量のデータから極大点輝度値および極小点輝度値を検出する極大点検出部および極小点検出部と、所定量のデータを複数のブロックに区分し、これら各区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値を算出する中間点算出部と、上記各ブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値からバンド幅を算出するバンド幅算出部と、これら各中間点輝度値と各バンド幅からコントラスト強調するコントラスト強調係数をそれぞれ算出する係数算出部とを備え、上記映像補正部は、上記係数算出部のコントラスト強調係数に基づいて上記各ブロック毎に映像補正を行うようにしたことを特徴とするコントラスト強調撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、上記データ読み出し部は、上記映像入力部から少なくとも１ラインデータを読み出し、上記中間点算出部は、上記１ラインデータの画素方向に一つの極大点輝度値および一つの極小点輝度値を有して区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値をそれぞれ算出することを特徴とするコントラスト強調撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載のものにおいて、上記データ読み出し部は、上記映像入力部から１ラインデータ毎に順次読み出し、上記中間点算出部は、上記１ラインデータ毎に画素方向に一つの極大点輝度値および一つの極小点輝度値を有して区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値をそれぞれ算出することを特徴とするコントラスト強調撮像装置。
【請求項４】
請求項１記載のものにおいて、上記中間点算出部は、上記ブロック内の隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を出力しないように構成したことを特徴とするコントラスト強調撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等により撮像された映像に露光不足または露光過多になった場合に映像を適切な明るさに補正するコントラスト強調撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコントラスト強調撮像装置は、撮像装置を用いて撮像を行う際、映像における白飛びおよび黒つぶれを防ぐために、撮影画面分割エリア内の一箇所の輝度情報によりハイライトの度合いを判別し、予め複数登録してあるガンマ曲線から最適曲線を選択してガンマ補正を行うもの（例えば、特許文献１参照）や、自動露光制御と露光量に基づいて低輝度領域の輝度レベルを持ち上げるガンマ補正を行うもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９３５１１６号
【特許文献２】特開２００４−２３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のコントラスト強調撮像装置は、撮像装置で高輝度被写体、低輝度被写体が複数存在するような映像を撮像した場合、前者の特許文献１に記載された撮像装置では撮影画面を分割しているが、一箇所の輝度情報に基づく補正しか行っていないため、屋外で映像を撮影する必要のある装置、例えば車両番号認識装置や入出監視装置等において被写体を撮像する際に、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合、複数存在する輝度の異なる被写体のそれぞれに対して最適なガンマ曲線を選択することができず、正確な車両番号等を認識することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、複数存在する輝度の異なる被写体のそれぞれに対して輝度補正を行って良好な画像を得ることができるようにしたコントラスト強調撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、撮像部からの映像を格納する映像入力部と、この映像入力部の映像輝度情報からコントラスト補正量を算出する補正量算出部と、この補正量算出部で算出した補正量にて映像補正する映像補正部と、この映像補正部での補正映像を出力する映像出力部とを備えたコントラスト強調撮像装置において、上記補正量算出部は、上記映像入力部から所定量のデータを読み出すデータ読み出し部と、所定量のデータから極大点輝度値および極小点輝度値を検出する極大点検出部および極小点検出部と、所定量のデータを複数のブロックに区分し、これら各区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値を算出する中間点算出部と、上記各ブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値からバンド幅を算出するバンド幅算出部と、これら各中間点輝度値と各バンド幅からコントラスト強調するコントラスト強調係数をそれぞれ算出する係数算出部とを備え、上記映像補正部は、上記係数算出部のコントラスト強調係数に基づいて上記各ブロック毎に映像補正を行うようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、上記データ読み出し部は、上記映像入力部から少なくとも１ラインデータを読み出し、上記中間点算出部は、上記１ラインデータの画素方向に一つの極大点輝度値および一つの極小点輝度値を有して区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値をそれぞれ算出することを特徴とする。
【０００８】
また請求項３に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、上記データ読み出し部は、上記映像入力部から１ラインデータ毎に順次読み出し、上記中間点算出部は、上記１ラインデータ毎に画素方向に一つの極大点輝度値および一つの極小点輝度値を有して区分したブロック内の極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値をそれぞれ算出することを特徴とする
【０００９】
さらに請求項４に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、上記中間点算出部は、上記ブロック内の隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を出力しないように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコントラスト強調撮像装置によれば、複数に区分した各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、被写体を撮像する際に天気、太陽光の向き等により、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合でも、映像に対してコントラスト強調補正を撮像部内でリアルタイムにて行うことができ、安定したコントラストのある映像を得ることができるようになる。
【００１１】
また請求項２に記載の本発明によるコントラスト強調撮像装置は、少なくとも１ラインの画素方向に極大点輝度値および極小点輝度値毎に区分した各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、例えば、被写体の映像がライン方向に特定されるような場合、その特定領域のライン方向に沿ってコントラストをふさわしく調整することができるようになり、安定したコントラストのある映像を得ることができる。
【００１２】
さらに請求項３に記載の本発明によるコントラスト強調撮像装置は、１ラインデータ毎に、またその画素方向に極大点輝度値および極小点輝度値毎に区分した各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、詳細データを得る被写体がどこに映っていても全体領域にわたって安定したコントラストの映像をことができる。
【００１３】
さらに請求項４に記載の本発明によるコントラスト強調撮像装置は、ブロック内の隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値の差が所定の値以下のとき中間点輝度値を出力しないように構成したため、ブロック内に混入したノイズによってコントラストが過敏に補正されることがなく、安定したコントラストのある映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるコントラスト強調撮像装置を示すブロック構成図である。
このコントラスト強調撮像装置は、レンズ１０ａおよび撮像素子１０ｂからなる撮像部１０からの映像を格納する映像入力部１１と、この映像入力部１１の映像輝度情報から映像補正する補正量を算出する補正量算出部１２と、この補正量算出部１２で算出した補正量にて映像補正する映像補正部１３と、この映像補正部１３での補正映像を出力する映像出力部１４とを備えている。上述した補正量算出部１２は、映像入力部１１から所定量、例えば１ライン毎のデータを読み出すデータ読み出し部１２ａと、所定量のデータから極大点輝度値を検出する極大点検出部１２ｂと、所定量のデータから極小点輝度値を検出する極小点検出部１２ｃと、詳細を後述するブロック内で極大点検出部１２ｂおよび極小点検出部１２ｃによる隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値から中間点輝度値を算出する中間点算出部１２ｄと、隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値からバンド幅を算出するバンド幅算出部１２ｅと、中間点算出部１２ｄで算出した中間点輝度値とバンド幅からコントラスト強調するコントラスト強調係数を算出する係数算出部１２ｆと、コントラスト強調係数を保持する係数保持部１２ｇとを有している。
【００１５】
図２は、上述したコントラスト強調撮像装置の動作を示すフローチャートである。
被写体を撮像する撮像部１０の撮像素子１０ｂは、例えば水平１２８０画素×垂直１０２４画素の撮像素子を使用した場合、１ラインが１２８０個の輝度データとなり、全体でそれの１０２４ライン分がステップＳ１で映像入力部１１へ入力される。続いて、コントラスト強調補正のための補正量を算出する補正量算出部１２での処理となる。ステップＳ２で所定量、ここでは１ライン分の輝度データをデータ読み出し部１２ａにて読み出すと、図４に示すような波形図のデータが得られる。ステップＳ３では１ラインデータ中の上昇から下降に転じる極大点輝度値を極大点検出部１２ｂで検出し、またステップＳ４で下降から上昇に転じる極小点輝度値を極小点検出部１２ｃで検出する。ステップＳ５で中間点検出部１２ｄは、隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値の中間に位置する中間点輝度値を算出する。またバンド幅算出部１２ｅは、中間点輝度値を求めた極大点輝度値と極小点輝度値の差をステップＳ６でバンド幅として算出する。
【００１６】
このとき、１ラインデータ中のデータの最初と最後は一つの極大点輝度値と一つの極小点輝度値を含むようにしてブロック１およびブロック１２とし、それら間においてはそれぞれ隣り合う極大点輝度値と極小点輝度値間をそれぞれブロック２〜ブロック１１とする。各ブロック１〜１２に存在する極大点輝度値はＭＡＸ１〜ＭＡＸ７で示し、また極小点輝度値はＭＩＮ１〜ＭＩＮ６で示している。ここでブロック１０には、Ｊ点として示す変化点が存在するが、中間点検出部１２ｄは、ブロック内の隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を算出しないようにして結果的に出力しないように構成しており、ノイズ混入による過敏なコントラスト補正を防止している。
【００１７】
続いて、ステップＳ７で係数算出部１２ｆは、それぞれ算出した中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラストを強調するガンマ係数を算出してコントラスト強調補正係数を得る。映像取り込み間隔が例えば６０ｆｐｓ（フレーム／秒）のように高速である場合、映像補正部１３はステップＳ８で１ラインデータをコントラスト強調補正係数にて補正し、ステップＳ９にて映像出力部１４から出力する。ステップＳ１０では、上述した処理を全ラインについて出力したか否かを判定し、全ラインについて出力するまで繰り返して処理を行うことにより、リアルタイムにコントラストのある映像を生成する。
【００１８】
また、映像取り込み間隔が、例えば１５ｆｐｓのように低速であり映像取り込みにリアルタイムを求めない場合、図３に示したフローチャートに示したようにステップＳ７でコントラストを強調するコントラスト強調補正係数を算出した後、ステップ１１で係数保持部１２ｇに保持し、ステップＳ１２で上述した処理を全ラインについて処理したか否かを判定し、全ラインについて処理するまで繰り返して行う。その後、ステップ１３で上述の保持した全ライン分のコントラスト強調補正係数を用いて、映像補正部１３により全ライン一括で映像補正を行い、ステップ１４にて映像出力部１４から出力してもよい。
【００１９】
上述した１ラインデータにおけるあるブロックで算出したバンド幅が、予め設定した所定の第二設定値と比較して小さい場合、ブロック内のコントラストが不足しているためコントラストを強調するブロックとなり、さらに中間点輝度値が所定の輝度値よりも低いときは、ガンマ係数が１の場合の補正曲線である図７との比較から分かるように、図５に示したコントラスト強調補正の特性曲線のように中間点輝度値を係数区切り輝度点ｋ１とすると、輝度を明るくするガンマ係数β１の増加分を大きく補正し、輝度を暗くするガンマ係数α１の減少分を小さく補正する。
【００２０】
一方、コントラストが不足しているためコントラストを強調するブロックで中間点輝度値が所定の第二設定値よりも高いときは、ガンマ係数が１の場合の補正曲線である図７との比較から分かるように、図６に示したコントラスト強調補正の特性曲線のように中間点輝度値を係数区切り輝度点ｋ２とすると、輝度を明るくするガンマ係数β２の増加分を小さく、輝度を暗くするガンマ係数α２の減少分を大きく補正する。ただし、ガンマ係数α、βは１を基準とする。
【００２１】
上述のコントラスト強調補正は、変換前輝度をｓｒｃ、変換後輝度をｄｓｔ、輝度を暗くするガンマ係数をα、輝度を明るくするガンマ係数をβ、係数区切り輝度をｋとして、数式１により変換を行う。
【００２２】
（数１）
ｄｓｔ＝（（ｓｒｃ／ｋ）＾（１／α））×ｋ
ただし、０＜ｋ＜２５５、０≦ｓｒｃ≦ｋ、０＜α≦１である。
【００２３】
（数２）
ｄｓｔ＝（（ｓｒｃ／（２５５−ｋ））＾（１／β））×（２５５−ｋ）
ただし、０＜ｋ＜２５５、ｋ＜ｓｒｃ≦２５５、１≦β、＾は累乗を示す 。
【００２４】
このように各ブロック毎に中間点輝度値およびバンド幅に基づいてコントラスト強調補正を行うようにしているため、屋外で映像を撮影する必要のある装置、例えば車両番号認識装置や入出監視装置等に採用すると、被写体を撮像する際に天気、太陽光の向き等により、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合でも、映像に対してコントラスト強調補正を撮像部内でリアルタイムにて行うことができ、安定したコントラストのある映像を得て正確に車両番号等を認識できるようになる。望ましい実施の形態によれば、複数存在する輝度の異なる被写体をそれぞれブロックに区分し、それぞれのブロックに対して輝度補正を行って、高、中、低それぞれの輝度領域においてコントラストのある良好な画像を得ることができる。
【００２５】
また中間点検出部１２ｄは、ブロック内の隣り合う極大点輝度値および極小点輝度値の差が所定の第一設定値以下のとき中間点輝度値を算出あるいは出力しないように構成したため、ブロック内に混入したノイズによってコントラストが過敏に補正されることがなく、安定したコントラストのある映像を得ることができる。
【００２６】
上述した実施の形態では、図４に示したように映像データの１ラインデータを単位として扱ったが、複数ラインあるいは全ラインを単位として扱うこともできる。また画素方向には一つの極大点輝度値と一つの極小点輝度値を有して一つのブロックとして扱ったが、全画像データを画素数に応じて複数ブロックに区分したり、図４に示したブロックの複数を纏めて一つのブロックに区分し直し、この区分ブロック毎に各極大点輝度値の平均値と各極小点輝度値の平均値から平均的な中間点輝度値を算出して、輝度補正を行うこともできる。また、前段のブロックの極大点輝度値および極小点輝度値と次のブロックの極大点輝度値および極小点輝度値を、あるいは前段のブロックの中間点輝度値と次のブロックの中間点輝度値とを比較し、所定の第三設定値の範囲内の変化であれば、前段のブロックの中間点輝度値やバンド幅を次のブロックにも適用し簡略化することもできる。
【００２７】
このように本発明の実施の際しては、全画像データのうち少なくとも１ラインデータをその画素方向に複数のブロックに区分すればよいが、図３に示したようにライン毎に、またその画素方向には極大点輝度値および極小点輝度値毎に区分したブロックとした方が細かく、またそれぞれの位置に応じて望ましい輝度補正を行うことができる。
【００２８】
このようなコントラスト強調撮像装置を、屋外で映像を撮影する必要のある装置、例えば車両番号認識装置や入出監視装置等として用いると、被写体を撮像する際に、被写体の照度が不足したり過剰すぎる場合、あるいは一映像内で明るさのむらがある場合でも、映像に対してコントラスト強調補正を撮像部内でリアルタイムで行い、安定したコントラストのある映像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によるコントラスト強調撮像装置は、上述した実施の形態に限らず他のコントラスト強調撮像装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態によるコントラスト強調撮像装置を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示したコントラスト強調撮像装置における要部の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示したコントラスト強調撮像装置における要部の他の動作を示すフローチャートである。
【図４】撮像装置による１ラインデータの輝度分布を示す特性図である。
【図５】図１に示したコントラスト強調撮像装置によるコントラスト強調補正の一例を示す補正曲線図である。
【図６】図１に示したコントラスト強調撮像装置によるコントラスト強調補正の他の例を示す補正曲線図である。
【図７】図１に示したコントラスト強調撮像装置によるガンマ係数が１の場合の補正曲線図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    撮像装置
１０    撮像部
１０ａ    レンズ
１０ｂ    撮像素子
１１    映像入力部
１２    補正量算出部
１２ａ    １ラインデータ読み出し部
１２ｂ    極大点検出部
１２ｃ    極小点検出部
１２ｄ    中間点検出部
１２ｅ    バンド幅算出部
１２ｆ    係数算出部
１２ｇ    係数保持部
１３    映像補正部
１４    映像出力部
【図１】
2006013863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006013863.tif 000006
【図５】
2006013863.tif 000007
【図６】
2006013863.tif 000008
【図７】
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