(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動ホワイトバランス調整機能を備えたビデオカメラにおいて、
撮像画面内に通過物体が存在しているか否かを判別する判別手段、および
撮像画面内に通過物体が存在している場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスを遅くさせ、撮像画面内に通過物体が存在していない場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスを速くさせる制御手段、
を備えていることを特徴とするビデオカメラ。
【請求項２】
判別手段は、
撮像画面内に設定された複数の領域の動きベクトルを検出する手段、
各領域で検出された動きベクトルの平均値を算出する手段、
検出された動きベクトルの大きさが動きベクトルの平均値と所定値以上異なっている領域の数を算出する手段、および
算出された領域数に基づいて、撮像画面内に通過物体が存在するか否かを判別する手段、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラ。
【請求項３】
制御手段は、自動ホワイトバランス調整を行うためにＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値を決定する際において、撮像画面内に通過物体が存在している場合には、ＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値の変化幅が小さくなるように、撮像画面内に通過物体が存在していない場合には、ＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値の変化幅が大きくなるように、ゲイン調整設定値の変化幅を制御するものである請求項１および２のいずれかに記載のビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、監視カメラ等に利用されるビデオカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
６０Ｈｚの蛍光灯の照明下でビデオカメラを使用すると、色相がゆっくりと変化する現象、いわゆる色呼吸が発生する。色呼吸が発生する原因は、明確には判明していないが、次のようなことが原因となっていると考えられる。
【０００３】
６０Ｈｚの蛍光灯の照明下では、照明光の輝度は１２０Ｈｚ周期で変化する。しかしながら、ＲＧＢの各成分毎の輝度変化は同じではなく、各成分のピーク位置などに差がある。
【０００４】
図４に示すように、６０Ｈｚの蛍光灯の照明下では、ＲＧＢの各成分毎の輝度変化は同じであるが、それらの位相が互いにずれていると仮定する。図４に示すように、露光時間がＴとなるように、電子アイリスによる露光制御が行われた場合には、露光時間Ｔとビデオカメラ側のサンプリング周期とで規定される露光期間Ｔの間のみ電荷が蓄積される。照明光の輝度変化の周波数が１２０Ｈｚであるのに対し、ビデオカメラ側のサンプリング周波数は５９．９４Ｈｚであるため、照明光の輝度変化に対する電荷蓄積期間Ｔが少しずつずれていく。
【０００５】
照明光の輝度変化に対する電荷蓄積期間Ｔのずれと、ＲＧＢの各成分間の輝度変化の位相ずれとによって、ＣＣＤに蓄積される電荷におけるＲＧＢ成分のレベル比が徐々に変化する。このため、色相がゆっくりと変化する現象、すなわち、、いわゆる色呼吸が発生する。
【０００６】
ヒデオカメラにおいては、一般的に、太陽光線、電球照明、蛍光灯照明のいずれの照明下においても、白い物体を白く表示させるために、自動ホワイトバランス調整が行われている。つまり、画面内のＲＧＢの平均レベルが等しくなるようにＲＧＢの各成分のレベルを制御している。
【０００７】
いわゆる色呼吸の発生原因であるＲＧＢの各レベル比の変化はゆっくりしているため、ホワイトバランス調整のレスポンス（追従性）を速く設定することによって、いわゆる色呼吸を低減することができる。
【０００８】
ところで、撮像領域内を任意の色を有する物体が通過する際には、ホワイトバランス調整によって、画面内の通過物体の色に画面内の他の部分の色が影響を受け、画面内の他の部分の色相が変化する。このような現象の発生を抑えるためには、ホワイトバランス調整のレスポンスを遅く設定することが好ましい。しかしながら、ホワイトバランス調整のレスポンスを遅く設定すると、いゆわる色呼吸を低減させることができなくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、６０Ｈｚの蛍光灯の照明下において、いわゆる色呼吸を低減させることができるとともに通過物体の色の影響によって他の部分の色相が変化するといったことも低減することができるビデオカメラを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明によるビデオカメラは、自動ホワイトバランス調整機能を備えたビデオカメラにおいて、撮像画面内に通過物体が存在しているか否かを判別する判別手段、および撮像画面内に通過物体が存在している場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスを遅くさせ、撮像画面内に通過物体が存在していない場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスを速くさせる制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
判別手段としては、たとえば、撮像画面内に設定された複数の領域の動きベクトルを検出する手段、各領域で検出された動きベクトルの平均値を算出する手段、検出された動きベクトルの大きさが動きベクトルの平均値と所定値以上異なっている領域の数を算出する手段、および算出された領域数に基づいて、撮像画面内に通過物体が存在するか否かを判別する手段を備えているものが用いられる。
【００１２】
制御手段としては、たとえば、自動ホワイトバランス調整を行うためにＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値を決定する際において、撮像画面内に通過物体が存在している場合には、ＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値の変化幅が小さくなるように、撮像画面内に通過物体が存在していない場合には、ＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値の変化幅が大きくなるように、ゲイン調整設定値の変化幅を制御するものが用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、自動ホワイトバランス調整機能および電子アイリス制御機能を備えたビデオカメラの構成を示している。ビデオカメラは、受光面側に色フィルタアレイが設けられた単板式カラーＣＣＤ１を備えている。図１においては、電子アイリス制御を行うための回路は省略されている。
【００１５】
図２は、ＣＣＤ１の受光面側に設けられた色フィルタアレイの一部を示している。
【００１６】
この例では、奇数番目の行においては、シアン（Ｃｙ）の色フィルタと、黄色（Ｙｅ）の色フィルタとが水平方向に交互に配置されている。偶数番目の行においては、マゼンダ（Ｍｇ）の色フィルタと、緑（Ｇ）の色フィルタとが水平方向に交互に配置されている。
【００１７】
ここで、光の色の混合においては、いわゆる加色法が成り立つので、三原色のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対して、補色関係にあるＭｇ、Ｙｅ、Ｃｙとの間には、次の数式１の関係が成り立つ。
【００１８】
【数１】
0003789660.tif 000002
【００１９】
このような色フィルタアレイを備えたＣＣＤ１からの信号の読み出し方式について説明する。
【００２０】
奇数（ＯＤＤ）フィールドにおいては、垂直方向奇数番目の行の画素値とその下側の偶数番目の行の画素値とが加算されて出力される。つまり、ｎ番目の走査線では、Ｄ１（＝Ｃｙ＋Ｍｇ）、Ｄ２（＝Ｙｅ＋Ｇ）、Ｄ１、Ｄ２…の順番に、ｎ＋１番目の走査線ではＤ３（＝Ｃｙ＋Ｇ）、Ｄ４（＝Ｙｅ＋Ｍｇ）、Ｄ３、Ｄ４…の順番に、信号が出力されていく。
【００２１】
偶数（ＥＶＥＮ）フィールドにおいては、垂直方向偶数番目の行の画素値とその下側の奇数番目の行の画素値とが加算されて出力される。つまり、ｍ番目の走査線では、Ｄ１（＝Ｍｇ＋Ｃｙ）、Ｄ２（＝Ｇ＋Ｙｅ）、Ｄ１、Ｄ２…の順番に、ｍ＋１番目の走査線ではＤ３（＝Ｇ＋Ｃｙ）、Ｄ４（＝Ｍｇ＋Ｙｅ）、Ｄ３、Ｄ４…の順番に、信号が出力されていく。
【００２２】
ＣＣＤ１から出力された信号Ｄ１〜Ｄ４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２でＡＧＣおよびＣＤＳ（Correlated Double Sampling) の処理が施された後、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３に送られてデジタル信号に変換される。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）３から出力される画像データＤ１〜Ｄ４は、ＹＣ分離回路４に送られる。
【００２４】
ＹＣ分離回路４では、各画素毎に、同一水平ライン上の隣接する画素の画像データを加算することによって、つまり、Ｄ１＋Ｄ２またはＤ３＋Ｄ４を演算することによって、輝度信号Ｙ（＝２Ｂ＋２Ｒ＋３Ｇ）が生成される。また、各画素毎に、同一水平ライン上の隣接する画素の画像データとの差分をとることによって、色差信号が生成される。色差信号には、Ｃｂ（＝２Ｂ−Ｇ）と、Ｃｒ｛＝−（２Ｒ−Ｇ）｝とがあり、色差信号Ｃｂは、Ｄ１−Ｄ２の演算を行うことにより、色差信号Ｃｒは、Ｄ３−Ｄ４の演算を行うことにより、求められる。なお、これらの色差信号は、同一水平ライン上で、画素毎に交互に符号が反転する。
【００２５】
２種類の色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、１水平ライン毎に交互に現れるので、各水平ライン毎に２種類の色差信号Ｃｂ、Ｃｒを得るために、３水平ライン分の画像データを用いた同時化処理を行っている。つまり、３水平ラインのうちの、中間の１水平ラインによって得られる色差信号がＣｂである場合には、中間の水平ラインからは色差信号Ｃｒを得ることはできないので、中間の水平ラインを挟む２つの水平ラインから得られた色差信号Ｃｒの平均を求めることにより、中間の水平ラインに対する色信号Ｃｒを得るようにしている。
【００２６】
ＹＣ分離回路４によって得られた輝度信号Ｙは、ＤＡ変換回路（ＤＡＣ）９に送られ、アナログ信号に変換されて出力される。また、輝度信号Ｙは、ＲＧＢマトリックス回路５および動き検出回路１１にも送られる。ＹＣ分離回路４によって得られた色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、ＲＧＢマトリックス回路５に送られる。
【００２７】
ＲＧＢマトリックス回路５では、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂおよび色差信号Ｃｒから、次の数式２の変換式にしたがって、三原色信号であるＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号が求められる。
【００２８】
【数２】
0003789660.tif 000003
【００２９】
数式２において、ＫYG〜ＫBBは、予め定められた係数である。数式２によって求められたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号は、ホワイトバランス調整のために、ＲＧＢゲイン調整回路６に送られるとともに、ＲＧＢ積算回路１２にも送られる。ＲＧＢ積算回路１２は、１画面単位のＲ’Ｇ’Ｂ’のそれぞれの積算値を算出して、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０に送る。
【００３０】
マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０は、ＲＧＢ積算回路１２から送られてきた１画面単位のＲ’Ｇ’Ｂ’のそれぞれの積算値に基づいて、１画面単位のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの積算値がＲ、Ｇ、Ｂ間で等しくなるようにするためのＲＧＢゲイン調整目標値を算出する。なお、ＲＧＢゲイン調整目標値の算出方法については、様々な手法（たとえば、「画面分割を用いた自動白バランス調整システム」テレビジョン学会技術報告 Vol.14, NO.32, PP.19-24 VIR'90-27(June,1990) 等参照) が開発されているが、何れの手法を用いてもよい。
【００３１】
また、マイコン１０は、ＲＧＢゲインがＲＧＢゲイン調整目標値に近づくように、ＲＧＢゲイン調整回路６に設定すべきＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値を算出し、算出したＲＧＢゲインそれぞれの調整設定値をＲＧＢゲイン調整回路６に送る。
【００３２】
ＲＧＢゲイン調整設定値の変化幅は、動き検出回路１１によって検出された動きベクトルに基づいて算出される。
【００３３】
動き検出回路１１は、たとえば、１画面をｎ（水平方向の個数）×ｍ（垂直方向の個数）からなるｎ×ｍ個からなる領域に分割し、１画面毎に、各分割領域毎の動きベクトルを検出する。
【００３４】
図３は、マイコン１０によるＲＧＢゲイン調整設定値の変化幅の算出処理手順を示している。
【００３５】
まず、動き検出回路１１によって検出された１画面内の各分割領域毎の動きベクトルVCmnの平均値VCave が算出される（ステップ１）。
【００３６】
次に、算出された平均値VCave と動きベクトルVCmnの差の絶対値( ｜VCave −VCmn｜）が、予め定められた第１閾値TH1 より大きい領域の数CNT が算出される（ステップ２）。
【００３７】
そして、算出された領域数CNT が、予め定められた第２閾値TH2 より多いか否かが判別される（ステップ３）。
【００３８】
算出された領域数CNT が第２閾値TH2 より多い場合には、画面内に通過物体が存在していると判断され、ＲＧＢゲイン調整設定値の変化幅が小さい値に設定される（ステップ４）。この場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスが遅くなるようにＲＧＢゲイン調整設定値が設定される。
【００３９】
算出された領域数CNT が第２閾値TH2 以下である場合には、画面内に通過物体が存在していないと判断され、ＲＧＢゲイン調整設定値の変化幅が大きい値に設定される（ステップ５）。この場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスが速くなるようにＲＧＢゲイン調整設定値が設定される。
【００４０】
画面全体の平均動きベクトルに対して大きく異なっているベクトルを有する領域数が、所定数より大きいときに、画面内に通過物体が存在すると判別しているのは、ビデオカメラが単にパンされた（水平に動かされた）場合のように、ビデオカメラ自体が単に移動したことのみによって、通過物体が存在すると判定されないようにするためである。
【００４１】
ＲＧＢゲイン調整回路６は、マイコン１０から送られてきたＲＧＢそれぞれのゲイン調整設定値に基づいて、ＲＧＢゲイン調整を行う。ＲＧＢゲイン調整回路６によってＲＧＢゲイン調整が行われた後の、ＲＧＢ信号は、色差マトリックス回路７に送られる。
【００４２】
色差マトリックス回路７では、次の数式３の変換式にしたがって、色差信号（Ｒ−Ｙ）と色差信号（Ｂ−Ｙ）とが求められる。
【００４３】
【数３】
0003789660.tif 000004
【００４４】
数式３において、ＫRRY 、ＫBRY 、ＫRBY 、ＫBBY は、予め定められた係数である。
【００４５】
色差マトリックス回路７によって得られた色差信号（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）は、カラーエンコード回路８に送られる。
【００４６】
カラーエンコード回路８では、よく知られているように、位相差が９０°である２つの色副搬送波（３．５８ＭＨｚ）を、色差信号（Ｒ−Ｙ）および（Ｂ−Ｙ）でそれぞれ平衡変調したものが合成されて、搬送色信号Ｃが生成される。カラーエンコード回路８によって得られた搬送色信号Ｃは、ＤＡ変換回路（ＤＡＣ）９に送られ、アナログ信号に変換されて出力される。
【００４７】
上記実施の形態では、画面内に通過物体が存在していない場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスが速く設定されるので、６０Ｈｚの蛍光灯の照明下におけるいわゆる色呼吸が低減せしめられる。
【００４８】
また、画面内に通過物体が存在している場合には、ホワイトバランス調整のレスポンスが遅く設定されるので、通過物体の色の影響によって他の部分の色相が変化するといったことが低減せしめられる。
【００４９】
このため、６０Ｈｚの蛍光灯の照明下において、通過物体の有無に係わらず、実際の色と同等の色再現性を実現することができる。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、６０Ｈｚの蛍光灯の照明下において、いわゆる色呼吸を低減させることができるとともに通過物体の色の影響によって他の部分の色相が変化するといったことも低減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビデオカメラの構成を示す電気回路図である。
【図２】ＣＣＤ１の受光面側に設けられた色フィルタアレイの一部を示す模式図である。
【図３】マイコン１０によるＲＧＢゲイン調整設定値の変化幅の算出処理手順を示すフローチャートである。
【図４】いわゆる色呼吸を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１  ＣＣＤ
４  ＹＣ分離回路
５  ＲＧＢマトリックス回路
６  ＲＧＢゲイン調整回路
７  色差マトリックス回路
８  カラーエンコード回路
１０  マイコン
１１  動き検出回路
１２  ＲＧＢ積算回路
【図１】
0003789660.tif 000005
【図２】
0003789660.tif 000006
【図３】
0003789660.tif 000007
【図４】
0003789660.tif 000008