(57)【要約】【課題】ディテールゲインを大きくしても、画質を劣化させることなくディテール補正を行えるようにしたディテール補正回路およびそれを備えたカメラ装置を提供する。【解決手段】カメラ装置１０は、入力される映像信号のディテールを補正するディテール補正回路を備えている。このカメラ装置のディテール補正回路は、入力される映像信号のフレーム間差分を検出する差分検出手段と、入力される映像信号のディテールを補正するためのディテール信号を生成するディテール生成手段と、ディテール信号を増幅するディテールゲインを差分検出手段により検出されたフレーム間差分にしたがい調整するゲイン調整手段とを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される映像信号のフレーム間差分を検出する差分検出手段と、
前記入力される映像信号のディテールを補正するためのディテール信号を生成するディテール生成手段と、
前記ディテール信号を増幅するディテールゲインを前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分にしたがい調整するゲイン調整手段とを有するディテール補正回路。
【請求項２】
前記ゲイン調整手段は、前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分にしたがい前記ディテールゲインの調整係数を設定する係数設定手段を有し、該係数設定手段により設定された前記調整係数にしたがい前記ディテールゲインを調整する請求項１記載のディテール補正回路。
【請求項３】
前記係数設定手段は、前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分の増加に伴い値が小さくなるようにして前記調整係数を設定することを特徴とする請求項２記載のディテール補正回路。
【請求項４】
前記係数設定手段は、前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分の増加に伴い一定の割合で値が小さくなるようにして前記調整係数を設定することを特徴とする請求項２記載のディテール補正回路。
【請求項５】
前記ゲイン調整手段により調整された調整ディテールゲインと前記ディテール信号とを用いて補正用ディテール信号を生成する補正用ディテール信号生成手段を更に有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のディテール補正回路。
【請求項６】
入力される映像信号のディテールを補正するディテール補正回路を備えたカメラ装置であって、
前記ディテール補正回路は、前記入力される映像信号のフレーム間差分を検出する差分検出手段と、
前記入力される映像信号のディテールを補正するためのディテール信号を生成するディテール生成手段と、
前記ディテール信号を増幅するディテールゲインを前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分にしたがい調整するゲイン調整手段とを有することを特徴とするカメラ装置。
【請求項７】
前記ゲイン調整手段は、前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分にしたがい前記ディテールゲインの調整係数を設定する係数設定手段を有し、該係数設定手段により設定された前記調整係数にしたがい前記ディテールゲインを調整する請求項６記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記係数設定手段は、前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分の増加に伴い値が小さくなるようにして前記調整係数を設定することを特徴とする請求項７記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記係数設定手段は、前記差分検出手段により検出された前記フレーム間差分の増加に伴い一定の割合で値が小さくなるようにして前記調整係数を設定することを特徴とする請求項７記載のカメラ装置。
【請求項１０】
前記ゲイン調整手段により調整された調整ディテールゲインと前記ディテール信号とを用いて補正用ディテール信号を生成する補正用ディテール信号生成手段を更に有することを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載のカメラ装置。
【請求項１１】
前記差分検出手段は、前記入力される映像信号を構成する各フレームの差分絶対値を検出する差分絶対値検出手段を有し、
該差分絶対値検出手段が検出した前記差分絶対値に応じた帰還係数を乗じた帰還信号を用いてノイズリダクションを行うノイズリダクション回路を更に有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項記載のカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の輪郭を強調するためのディテール補正回路およびそれを備えたカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）等撮像素子を備えた監視カメラ、防犯カメラといった業務用カメラや家庭用ビデオカメラ等のカメラ装置が普及している。従来のカメラ装置は、撮像素子から得られる映像信号に所定の信号処理を施すノイズリダクション回路やディテール補正回路といった信号処理回路が備えられている。
【０００３】
ノイズリダクション回路は映像信号に含まれる微細な振幅をノイズとして除去するための信号処理を行う回路、ディテール補正回路は輝度信号の高域成分を強調して画像の輪郭を強調するための信号処理を行う回路である。
【０００４】
ノイズリダクション回路やディテール補正回路を備えた装置に関して、例えば、特許文献１には、次のような映像信号処理装置が開示されている。この映像信号処理装置はノイズ抽出手段の出力をディテール処理部のコアリング処理（一定レベル以下をノイズとみなし０に置き換えること）に用いてノイズレベルに応じた適切なコアリング処理を行い、コントラストの大きいエッジ部のノイズを低減するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１７９５４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、従来のディテール補正回路はカメラ装置で設定されている動作ゲイン等によって制御され、ディテールの補正を一画面内では一律に行っている。
【０００６】
そのため、補正（付加）するディテールのゲイン（ディテールゲイン）を大きくして輪郭がより強調されるようにすると、ノイズが増幅されてしまい画質を劣化させてしまう。特に、カメラ装置の動作ゲインを上げているときはノイズ量が多くなっているため、画質を劣化させずにディテールの補正量を増やして輪郭を強調することが困難になる。
【０００７】
また、ディテール補正回路をノイズリダクション回路と併用した回路構成の場合、映像内における被写体が動いた部分のノイズが増幅されたり、ノイズリダクション後の残像にディテールを強調するための信号が付加されるなどしてしまい、このことがディテールゲインを大きくしたときの画質劣化の一因になっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、画質を劣化させることなくディテールゲインを上げてディテール補正を行えるようにしたディテール補正回路およびそれを備えたカメラ装置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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、入力される映像信号のフレーム間差分を検出する差分検出手段と、入力される映像信号のディテールを補正するためのディテール信号を生成するディテール生成手段と、ディテール信号を増幅するディテールゲインを差分検出手段により検出されたフレーム間差分にしたがい調整するゲイン調整手段とを有するディテール補正回路を特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、入力される映像信号のディテールを補正するディテール補正回路を備えたカメラ装置であって、ディテール補正回路は、入力される映像信号のフレーム間差分を検出する差分検出手段と、入力される映像信号のディテールを補正するためのディテール信号を生成するディテール生成手段と、ディテール信号を増幅するディテールゲインを差分検出手段により検出されたフレーム間差分にしたがい調整するゲイン調整手段とを有するカメラ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したように、本発明によれば、画質を劣化させることなくディテールゲインを上げてディテール補正を行えるようにしたディテール補正回路およびそれを備えたカメラ装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係るカメラ装置１０の構成を示すブロック図である。カメラ装置１０は、ＣＣＤカメラ素子１１と、アナログ信号処理部１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、デジタル信号処理部１４と、Ｄ／Ａ変換器１５と、エンコーダ１６とを有している。
【００１４】
ＣＣＤカメラ素子１１は図示しないレンズを通して得られる被写体の光学画像に対応するアナログの電気信号を生成してアナログ信号処理部１２に出力する。アナログ信号処理部１２は、ＣＣＤカメラ素子１１から出力される電気信号について波形整形などの信号処理を行い、Ａ／Ｄ変換器１３に出力する。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１３はアナログ信号処理部１２の出力をデジタル信号に変換し、デジタル形式の映像信号ｓｇを出力する。
【００１６】
デジタル信号処理部１４はＡ／Ｄ変換器１３から入力される映像信号ｓｇについてノイズリダクション、ディテール補正などの信号処理を行う回路で、本実施の形態では、ノイズリダクション回路２０とディテール補正回路３０（詳しくは後述する）とを有している。
【００１７】
Ｄ／Ａ変換器１５は、デジタル信号処理部１４により信号処理が行われた映像信号ｓｇをアナログ形式の映像信号に変換してエンコーダ１６に出力する。エンコーダ１６はＤ／Ａ変換器１５から出力されるアナログ形式の映像信号についてＮＴＳＣエンコードを行い同期信号等各種信号を付加して映像信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００１８】
次に、図２を参照してノイズリダクション回路２０とディテール補正回路３０とについて説明する。図２は、デジタル信号処理部１４のノイズリダクション回路２０、ディテール補正回路３０といった主要な構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２に示すように、ノイズリダクション回路２０とディテール補正回路３０とは回路を併用した構成になっている。
【００２０】
ノイズリダクション回路２０は遅延回路２１、減算回路２２およびフレームメモリ２３とともに、ＬＰＦ２４、係数回路２５、乗算回路２７および加算回路２８を有している。
【００２１】
このノイズリダクション回路２０はＡ／Ｄ変換器１３から入力される現在の映像信号ｓｇと１フレーム遅延させた映像信号ｓｇとの差分の信号（以下「フレーム間差分信号」という）Ｓに応じて調整係数Ｋ２を調整し、その調整係数Ｋ２を帰還係数ＮＲに乗じた帰還信号Ｋ２・ＮＲを加算回路２８により現在の映像信号ｓｇに加算してノイズの低減を行う。
【００２２】
一方、ディテール補正回路３０はノイズリダクション回路２０と同様に減算回路２２およびフレームメモリ２３とともに、ＬＰＦ２４を有するほか、係数回路２６、遅延回路３１、ディテール生成回路３２、加算回路３３および乗算回路３４，３５を有している。
【００２３】
このディテール補正回路３０は現在の映像信号ｓｇと１フレーム遅延させた映像信号ｓｇとの差分に基づいて後述の調整係数Ｋ１を設定し、その調整係数Ｋ１にしたがい後述するディテールゲインＧＤを調整して、補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄを求め、その補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄを現在の映像信号ｓｇに加算してディテールの補正を行う。
【００２４】
そして、ＬＰＦ２４、係数回路２５および係数回路２６は動き検出回路４５を構成している。この動き検出回路４５は、Ａ／Ｄ変換器１３から入力される映像信号ｓｇの動きレベル（ノイズレベル）を検出し、その検出した動きレベルに応じて調整係数Ｋ１、Ｋ２を設定する。なお、フレームメモリ２３およびＬＰＦ２４は差分検出手段を構成し、係数回路２６が乗算回路３５とともにゲイン調整手段を構成している。
【００２５】
次に、カメラ装置１０の動作内容について説明する。カメラ装置１０では、ＣＣＤカメラ素子１１から出力される電気信号について、アナログ信号処理部１２が波形整形などの信号処理を行い、Ａ／Ｄ変換器１３がアナログ形式の映像信号をデジタル形式の映像信号ｓｇに変換する。
【００２６】
そして、デジタル信号処理部１４がＡ／Ｄ変換器１３から入力される映像信号ｓｇについてノイズリダクション、ディテール補正などの信号処理を行う。また、Ｄ／Ａ変換器１５がデジタル信号処理部１４によって信号処理が行われた映像信号ｓｇをアナログ形式の映像信号に変換し、エンコーダ１６がＤ／Ａ変換器１５から出力されるアナログ形式の映像信号のＮＴＳＣエンコードを行い映像信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００２７】
このようなカメラ装置１０において、デジタル信号処理部１４におけるノイズリダクション回路２０、ディテール補正回路３０および動き検出回路４５は以下のような動作を行う。
【００２８】
まず、ノイズリダクション回路２０では、減算回路２２がフレームメモリ２３から１フレーム遅延させた映像信号ｓｇを読み出し、現在の映像信号ｓｇとの差分を取ってフレーム間差分信号ＳをＬＰＦ２４に出力する。
【００２９】
また、フレーム間差分信号ＳはＬＰＦ２４を通った後に係数回路２５，２６に入力される。
【００３０】
そして、係数回路２５は、フレーム間差分信号Ｓに基づいて調整係数Ｋ２を設定する。調整係数Ｋ２は、乗算回路２７により帰還係数ＮＲとの乗算が行われ、それにより、帰還信号Ｋ２・ＮＲが生成される。加算回路２８は現在の映像信号ｓｇに帰還信号Ｋ２・ＮＲを加算して出力する。なお、帰還係数ＮＲは操作ボタンなどのＮＲ設定手段４９により設定されている。
【００３１】
一方、ディテール補正回路３０では、フレーム間差分信号Ｓに基づいて、係数回路２６が調整係数Ｋ１を設定する。
【００３２】
この調整係数Ｋ１は、映像信号ｓｇに含まれる動き成分に基づき、ディテールゲインＧＤを調整するためのもので、本実施の形態では、０以上１以下の値に設定しているが（０≦Ｋ１≦１）、フレーム間差分信号Ｓが大きくなるにしたがい、値が小さくなるように設定されている。
【００３３】
例えば、調整係数Ｋ１は図３（ａ）に示すように、フレーム間差分信号Ｓが０以上で所定値Ａ以下の場合は下記式１で求め、所定値Ａを超えたときは式２に示すように０にすることができる。この場合、調整係数Ｋ１はフレーム間差分信号Ｓに対して一定の割合で値が小さくなっている。
式１  Ｋ１＝−（Ｓ／Ａ）＋１              （０≦Ｓ≦Ａ）
式２  Ｋ１＝０                            （Ａ＜Ｓ）
【００３４】
また、図３（ｂ）に示すように、調整係数Ｋ１は、フレーム間差分信号Ｓが所定値Ｂになるまでは下記式３に示すように、一定値“１”とし、所定値Ｂを超えて所定値Ｃになるまでは下記式４で求めて一定の割合で値を降下させ、所定値Ｃを超えたときは式５に示すように一定値α（０＜α＜Ａ）にすることもできる。
式３  Ｋ１＝１                            （０≦Ｓ≦Ｂ）
式４  Ｋ１＝−（（１−α）／（Ｃ−Ｂ））×Ｓ＋（Ｃ−αＢ）／（Ｃ−Ｂ）
（Ｂ＜Ｓ≦Ｃ）
式５  Ｋ１＝α                            （Ｃ＜Ｓ）
【００３５】
そのほか、図４（ａ）に示すように、調整係数Ｋ１はフレーム間差分信号Ｓの増加に伴い定数と一定値の降下とが繰り返されるようにしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、大きさの異なる定数と降下とが繰り返されるようにしてもよい。
【００３６】
一方、遅延回路３１は、入力される映像信号ｓｇに遅延調整を行い、加算回路３３で加算される補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄとのタイミング合わせを行う。
【００３７】
また、ディテール生成回路３２はディテール生成手段としての動作を行い、入力される映像信号ｓｇからバンドパスフィルタなどを用いて輝度信号の高域成分を抽出するなどして、映像信号ｓｇのディテールを補正するためのディテール信号Ｄを生成する。
【００３８】
さらに、乗算回路３５がゲイン調整手段としての動作を行い、ディテールゲインＧＤと調整係数Ｋ１との乗算処理を行って調整ディテールゲインＫ１・ＧＤを生成する。なお、ディテールゲインＧＤはディテール信号Ｄを増幅するためのもので、カメラ装置１０の操作ボタン等のゲイン設定手段５０などにより設定されている。
【００３９】
そして、乗算回路３４が補正用ディテール信号生成手段としての動作を行い、ディテール信号Ｄと調整ディテールゲインＫ１・ＧＤとの乗算処理を行って補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄを生成する。この補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄが実際に補正（付加）されるディテール量となる。
【００４０】
さらに、遅延回路３１によりタイミングを合わせた映像信号ｓｇに加算回路３３が補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄを加算して出力する。このようにして、ディテールが補正され、輪郭が強調（補正）された映像信号ｓｇが得られる。
【００４１】
以上のようにして、ノイズリダクション回路２０とディテール補正回路３０とにより、ノイズリダクションおよびディテール補正が行われた映像信号ｓｇが生成される。
【００４２】
この映像信号ｓｇは補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄが付加されている。補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄはディテール信号Ｄについて、調整ディテールゲインＫ１・ＧＤによって値の大きさを調整したものである。その調整ディテールゲインＫ１・ＧＤは、調整係数Ｋ１によって値が調整されており、その調整係数Ｋ１はフレーム間差分信号Ｓの増加に伴い値が小さくなるようにして設定されている。
【００４３】
そのため、フレーム間差分信号Ｓが増加するにしたがい、すなわち、映像信号ｓｇに含まれる被写体の動きやノイズが大きくなるにしたがい調整係数Ｋ１の値が小さくなるため、被写体の動きやノイズが大きくなるほど補正用ディテール信号Ｋ１・ＧＤ・Ｄの値が小さくなり、補正されるディテール量が小さく（ディテールが付加されにくく）なる。
【００４４】
このように、カメラ装置１０では、映像信号ｓｇにノイズや動きのある被写体が含まれているときは、調整係数Ｋ１を小さくしてディテールゲインＧＤを抑え、ディテールが付加されないようにしている。そのため、映像信号ｓｇに含まれるノイズや被写体の動きに応じてディテールゲインＧＤが調整され、ディテールの補正が一律に行われないようになっている。
【００４５】
特に、カメラ装置１０では、ノイズリダクション回路２０と、ディテール補正回路３０とを併用した場合において、ノイズリダクション回路２０で抑圧できなかったノイズが大きく増幅されることないように、また、ノイズリダクション回路２０によるノイズリダクション後の映像信号に残像が含まれていても、ディテールが付加されないようにして調整係数Ｋ１が調整されている。
【００４６】
そのため、ノイズリダクション回路２０とディテール補正回路３０とを併用した場合に起こりえる画質劣化の要因が除去されており、したがって、画質を劣化させることなくディテールゲインＧＤを通常よりも大きくすることが可能となる。
【００４７】
そのため、カメラ装置１０では、より輪郭を強調することができ、より解像感のある映像を得ることができる。また、設定するディテールゲインＧＤが同じ場合は、よりノイズの少ない映像が得られる。
【００４８】
なお、以上の実施形態では、調整係数Ｋ１の最小値を“０”にしているが、調整係数Ｋ１の最小値は“０”でなくてもよい。動き検出回路は上記のように、ＬＰＦ２４がなくても動き検出回路として機能する。
【００４９】
以上の説明は、本発明の実施の形態についての説明であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係るカメラ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】デジタル信号処理部のノイズリダクション回路、ディテール補正回路といった主要な構成を示すブロック図である。
【図３】フレーム間差分信号と、調整係数との関係の一例を示す図で、（ａ）は調整係数がフレーム間差分信号の増加に対して一定の割合で減少する場合、（ｂ）は調整係数が一定になる場合と一定の割合で減少する場合とを含む場合である。
【図４】フレーム間差分信号と、調整係数との関係の他例を示す図で、（ａ）は調整係数がフレーム間差分信号の増加に伴い等間隔で値が小さくなる場合、（ｂ）は調整係数がフレーム間差分信号の増加に伴い値が異なる大きさで小さくなる場合である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…カメラ装置、１４…デジタル信号処理部、２０…ノイズリダクション回路、３０…ディテール補正回路、２１、３１…遅延回路、２５、２６…係数設定回路、３２…ディテール生成回路、３３…加算回路、３４，３５…乗算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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