ビデオカメラ用のホワイトシェーディング補正方法及びその装置
【課題】 ビデオカメラにより撮像された信号のホワイトシェーディングの補正方法及び装置を提供する。
【解決手段】 カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正する装置において、映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモリ手段と、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリ手段を制御する制御手段と、メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、補正因子メモリからの補正因子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部とを含むことにより小メモリ容量を以てズームレンズ位置と絞りの開き度により発生される多様なホワイトシェーディングを効率よく補正できる。
【解決手段】 カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正する装置において、映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモリ手段と、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリ手段を制御する制御手段と、メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、補正因子メモリからの補正因子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部とを含むことにより小メモリ容量を以てズームレンズ位置と絞りの開き度により発生される多様なホワイトシェーディングを効率よく補正できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカメラに係り、特にビデオカメラにより撮像された信号のホワイトシェーディングのための補正方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二色性ミラー（ダイクロイック ミラー）または二色プリズムなどを有するＴＶカメラ（あるいはビデオカメラ）の場合、画像の中心部は光学的映像の中心光によりホワイトバランスがとれる。しかし、光学的映像の上端及び下端からの光はその中心の光に比べてやや異なる角度で固体撮像素子のようなピックアップチューバに入射するので、ホワイトバランスがとれない現象を起こす。ホワイトシェーディングと呼ばれるかかる現象は絞りの開き度とレンズのズーム状態によりその特性が異なるが、一般に絞りがオープン状態の時とズームレンズが広角（wide）状態の時ホワイトシェーディング量が多くなる。
【０００３】アナログ方式でかかるホワイトシェーディングを補正するための従来の装置を図２（Ａ）に基づき説明する。図２（Ａ）の機器は鋸歯状波または放物線波を発生する水平補正信号発生器２０１及び垂直補正信号発生器２０２を備える。両補正信号発生器２０１及び２０２により発生された補正信号は加算器２０３により加算され、加算された補正信号は加算器２０４から入力される電気的な映像信号に再び加算される。よって、ホワイトシェーディングの補正された映像信号が得られる。
【０００４】しかし、かかる方式はホワイトシェーディングの補正のために限られた形態の鋸歯状波及び放物線波を使うので正確な補正ができない問題がある。ホワイトシェーディングを補正する他の従来の技術を図１及び図２（Ｂ）に基づき説明する。一般のカメラシステムの構成を示した図１において、レンズ１を通じて入射された光は絞り２の開閉量により光量が調節される。光量の調節された入射光はＣＣＤ３で電気的な信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部４でディジタル信号に変換される。一方、レンズ１のズーム状態情報及び絞り２の開き度に対する情報は制御部６に印加される。制御部６は入力情報に基づき補正部５を制御し、Ａ／Ｄ変換部４の出力映像信号は補正部５によりホワイトシェーディング補正を含めた信号処理が行われる。補正された映像信号はＤ／Ａ変換部７で再びアナログ信号に変換された後モニター（図示せず）に供給される。
【０００５】図２（Ｂ）に示したように構成された補正部５において、フレームメモリ２０５は入力される絞りの開き度及びレンズのズーム状態を示す情報により指定されるアドレスの補正信号を出力する。該補正信号は加算器２０６から入力される電気的な映像信号に加えられる。この方式の場合、絞り及びズームレンズにより可能な撮像条件を増加させるほど補正信号の貯蔵のために必要とするメモリ容量が増える問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前述したような短所を解決するためのもので、小メモリ容量を以ても絞りの開き度及びズームレンズのズーム状態により可能な全ての撮像条件に適宜にホワイトシェーディングを補正できる方法を提供することである。本発明の他の目的は前述したホワイトシェーディング補正方法を具現した装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するために、カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正するための方法は、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮画条件で均一の照度を有する基準場面の撮像に基づいた補正基準値及び複数個の補正信号を貯蔵する段階（ａ）と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いて計算する段階（ｂ）と、前記段階（ｂ）で計算された補正因子を撮像条件に個別的に応ずるように貯蔵する段階（ｃ）と、現在撮像される映像信号のホワイトシェーディングを前記複数個の補正信号と現在の撮像条件に応ずる補正因子を用いて補正する段階（ｄ）とを含む。
【０００８】前述した他の目的を達成するために、カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディンクを補正するための装置は、映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモリ手段と、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリ手段を制御する制御手段と、前記メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、前記補正因子メモリ手段からの補正因子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部とを含む。望ましくは、カメラで撮像される映像のホワイトシェーディングを補正する前述した装置はカメラ内に含まれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図３ないし図５に基づき本発明を具現した望ましい実施例を詳細に説明する。本発明の望ましい一実施例による図３の装置は、図１に示したような、ズームレンズ及び絞りを備えた一般のＴＶカメラのホワイトシェーディングを補正するためのもので、望ましくはＴＶカメラ内に含まれる。図３において、フレームメモリ１２は１フレームの映像を構成する個別映像信号のホワイトシェーディングを補正するための複数個の補正信号を貯蔵する。補正因子メモリ７０は撮像条件のそれぞれのための最適の補正因子を貯蔵する。各撮像条件はズームレンズ位置及び絞りの開き度により決定される。制御部２０は補正因子メモリに貯蔵された現在の撮像条件に応ずる補正因子と、フレームメモリ１２に貯蔵された補正信号が補正部３０に供給されるように制御する。補正部３０はフレームメモリ１２から供給される補正信号と補正因子メモリ７０から供給される補正因子を用いて撮像により得られた個別映像信号に対するホワイトシェーディング補正を行う。
【００１０】図５は図３の装置に対する補正信号及び補正因子の発生を簡略に説明するためのフローチャートである。図３の装置は段階１００を行ってズームレンズ位置及び絞りの開き度が中間となるようにする。段階２００の遂行により個別映像信号のための補正信号が生成及び貯蔵される。そして、段階３００の遂行により生成された補正信号、補正信号の発生に使われた補正基準値、そして既に設定された補正因子及び該補正因子の変更に基づき各撮像条件に最適の補正因子が決定及び貯蔵される。
【００１１】かかる図３の装置はフレームメモリ１２に貯蔵される補正信号の発生のためにマルチプレクサ１４、加算器１６及びスイッチ１９をさらに備える。スイッチ１９はユーザーの命令を入力されるキー入力部２２に応ずる制御部２０によりオン／オフ制御される。撮像される映像信号はスイッチ１９を通じて加算器１６に入力し、マルチプレクサ１４は制御部２０の制御信号ＣＴＬに応じて制御部２０の出力信号とフレームメモリ１２からの信号のうち一つを選択的に加算器１６に供給する。加算器１６はマルチプレクサ１４から供給される信号とスイッチ１９を通じて入力される撮像された映像信号を加算し、この加算により得られた信号をフレームメモリ１２に供給する。フレームメモリ１２は加算器１６から供給される信号を制御部２０の読出／書込制御信号Ｒ／Ｗに応じて読み出すか書き込む。フレームメモリ１２から出力される信号はマルチプレクサ１４、補正部３０及び制御部２０に供給される。
【００１２】図３の装置はフレームメモリ１２に貯蔵された補正信号を用いて各撮像条件に適宜な補正因子を発生するため、補正誤差算出部４０、積分器５０をさらに備える。補正誤差算出部４０は補正部３０の出力信号と制御部２０から供給される信号との差値を発生し、発生された差値は積分器５０により積分される。積分された差値は制御部２０に供給され各撮像条件のための最適の補正因子の決定に使われる。
【００１３】まず、フレームメモリ１２に貯蔵される補正信号の発生を説明すれば次の通りである。カメラのユーザーは図３の装置を備えたＴＶカメラを用いて既に設定された撮像条件でホワイトターゲットのように均一の照度を有する基準場面を撮像する。望ましくは、既に設定された撮像条件において、ＴＶカメラのズームレンズはズームレンズの移動範囲の中間に位置し、絞りは絞りの開き範囲の中間開き度を有する。この際、カメラのユーザーはキー入力部２２の該当キーを押し、該キー押しに応ずる制御部２０はスイッチ１９をオンさせる。スイッチ１９のオンにより撮像される映像信号は加算器１６によりマルチプレクサ１４の出力信号と加算され、加算された信号は制御部２０の書き込み制御信号Ｗに応じてフレームメモリ１２に貯蔵される。フレームメモリ１２に貯蔵された信号は制御部２０の読み出し制御信号Ｒに応じてマルチプレクサ１４に出力され、加算器１６により次のフレームの映像信号に加算される。加算器１６により加算された信号は再び制御部２０の書き込み制御信号Ｗに応じてフレームメモリ１２に貯蔵される。カメラのユーザーによるキー入力部２２の新たな操作によりスイッチ１９がオフされるまで数フレームの間かかる動作が行われる。スイッチ１９がオフされれば、１フレームを構成する個別映像信号に対する積算が終了され、個別映像信号のそれぞれに応ずる積算された信号はフレームメモリ１２に貯蔵される。ここで、個別映像信号は画素または複数個の画素により構成されたブロックである。
【００１４】スイッチ１９がオフされることにより個別映像信号について所望のフレーム数程の精算が終了されれば、制御部２０は読み出し制御信号Ｒを発生してフレームメモリ１２に貯蔵された複数個の積算された信号を読み出す。制御部２０はフレームメモリ１２から読み出された複数個の積算された信号を平均して補正基準値を計算し、補正基準値を各積算された信号の値で割って個別映像信号のための補正信号を発生する。また、制御部２０は制御部２０により発生された補正信号が加算器１６に供給されるように制御信号ＣＴＬを変更し、加算器１４の出力信号がフレームメモリ１２に貯蔵されるように書き込み制御信号Ｗを発生する。かかる制御により、制御部２０で発生された補正信号はフレームメモリ１２内に貯蔵される。その結果、フレームメモリ１２に貯蔵されたそれぞれの補正信号は撮像により得られた個別映像信号のホワイトシェーディングを補正するためのもので、ホワイトシェーディングの逆特性による値を有する。
【００１５】基準場面に基づく複数個の補正信号の発生及び貯蔵が完了されれば、制御部２０はフレームメモリ１２に貯蔵された補正信号を用いて現在撮像される個別映像信号に対するホワイトシェーディングを補正できるようになる。今までは基準場面の撮像に基づき補正信号を発生し、発生された補正信号をフレームメモリ１２に貯蔵する過程を説明した。しかし、望ましくは基準場面に対する補正信号を既に貯蔵するようにフレームメモリ１２が設計される。
【００１６】かかるフレームメモリ１２に貯蔵された複数個の補正信号は前述したように、中間開き度を有する絞りと中間位置を有するズームレンズによる撮像条件のような理想的な場合のためのものである。したがって、かかる理想的な撮像条件でない場合は最適のホワイトシェーディング補正が困難な問題がある。本発明ではこの点を補うためにズームレンズと絞りにより可能な多様な撮像条件に適宜な補正因子を用いる。かかる補正因子の発生を次に説明する。
【００１７】制御部２０は既に設定された補正因子、撮像による個別映像信号及び補正基準値を用いて各撮像条件に適宜な最適の補正因子を発生する。望ましくは、既に設定された補正因子は補正因子メモリ７０に既に貯蔵される。補正信号の発生に用いた撮像条件とは異なる撮像条件のそれぞれのための補正因子を得るため、制御部２０はまずズームレンズの位置を広角状態にし、絞りはオープン状態にする。その後、制御部２０は読み出し制御信号Ｒを発生してフレームメモリ１２を制御し、補正因子メモリ７０に貯蔵された既に設定された補正因子を出力させる。補正部３０は次の関係式１により入力される個別映像信号についてホワイトシェーディング補正を行って補正された信号を発生する。
（式１）
補正された信号＝個別映像信号×［補正信号×補正因子＋（１−補正因数）］
ここで項（１−補正因数）を加える理由は補正因数の変化による全体信号のレベル変化を相殺するためである。補正部３０の補正された信号は補正誤差算出部４０に供給される。補正誤差算出部４０は制御部２０からの補正基準値と補正部３０の補正された信号を入力され、次の関係式２により個別映像信号に応ずる補正誤差を計算する。
（式２）
補正誤差＝｜補正基準値−補正された信号｜積分器５０は補正誤差算出部４０の出力信号を印加され積分し、積分された信号を制御部２０に出力する。望ましくは、積分器５０は少なくとも１フレームの映像に対する補正誤差を積分する。制御部２０は積分器５０から供給される積分された信号を貯蔵し、補正因子メモリ７０を制御して既に設定された補正因子から変更された補正因子が補正部３０に出力されるようにする。新たな補正因子、補正信号、補正基準値を用いた新たな積分された信号の発生は、既に設定された補正因子から変更される全ての可能な補正因子についてなされる。広角状態のズームレンズ位置及びオープン状態の絞りを有する撮像条件について既に設定された補正因子及び変更された補正因子を用いた複数個の積分された信号が発生されれば、制御部２０は複数個の積分された信号のうち最も小さい積分された信号に応ずる補正因子を該当撮像条件のための最適の補正因子と決定する。
【００１８】他の撮像条件のそれぞれについても最適の補正因子を得るため、制御部２０はズームレンズの位置及び絞りの開き度により可能な全ての撮像条件のそれぞれについて前述した信号処理過程を繰り返す。従って、ズームレンズが広角位置であり絞りが完全に開き度の時からズームレンズが望遠位置であり絞りがほぼ完全に閉じた程度の時までの全て可能な撮像条件のための補正因子が決定される。決定されたそれぞれの補正因子は制御部２０の制御により該当撮像条件をアドレスとして有する補正因子メモリ７０の該当位置に貯蔵される。
【００１９】最適の補正因子の決定及び貯蔵が完了されれば、制御部２０はそれ以降は各撮像条件に合う補正因子と個別映像信号に応ずる補正信号が出力されるように補正因子メモリ７０及びフレームメモリ１２を制御する。特に、現在の撮像条件、すなわち絞りの開き度及びズームレンズの位置によるアドレスを印加される補正因子メモリ７０はそのアドレスに応ずる補正因子を補正部３０に出力する。
【００２０】図３と関連して説明したフレームメモリ１２は貯蔵される補正信号の数と１フレームを構成する画素の数とが同一なので、大容量を必要とする。本発明ではかかるフレームメモリ１２の容量を減らすために図４のような変形された構造を提案する。図４は図３のフレームメモリ１２より小容量を有するフレームメモリ１３を使う。そして、このフレームメモリ１３の使用を有効にするため、デシメーション部(decimation)１１及び補間部６０を使う。加算器１６は図３のように制御部２０により制御されるマルチプレクサ１４の出力信号と撮像される映像信号とを加算する。デシメーション部１１は加算器１６の出力信号を既に設定されたデシメーション比率にデシメーションし、デシメーション結果により生じた信号をフレームメモリ１３に供給する。補間部６０はフレームメモリ１３から出力される信号をデシメーション部１１のデシメーション比率と同一な比率に補間し、補間結果により生じた信号をマルチプレクサ１４と図３の補正部と制御部に供給する。かかる図４の装置は図３の制御部２０により発生された補正信号についても同一な方式のデシメーション及び補間を行う。従って、フレームメモリ１３に貯蔵される各補正信号はデシメーション比率により決定されるブロックを構成する多数個の画素に対するホワイトシェーディング補正のために使われる。それで、提案された図４の装置は図３とほぼ同様な補正信号を相対的に小メモリ容量に貯蔵できるようにする。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるホワイトシェーディング補正装置は小メモリ容量を以てズームレンズ位置と絞りの開き度により発生される多様なホワイトシェーディングを効率よく補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のカメラを示したブロック構成図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は従来のホワイトシェーディング補正方式を説明するための図である。
【図３】本発明の望ましい一実施例によるホワイトシェーディング補正装置を示したブロック構成図である。
【図４】本発明の他の一実施例によるホワイトシェーディング補正装置を示したブロック構成図である。
【図５】本発明による補正信号及び補正因数の決定を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１２ フレームメモリ
２０ 制御部
３０ 補正部
４０ 補正誤差算出部
５０ 積分器
７０ 補正因子メモリ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカメラに係り、特にビデオカメラにより撮像された信号のホワイトシェーディングのための補正方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二色性ミラー（ダイクロイック ミラー）または二色プリズムなどを有するＴＶカメラ（あるいはビデオカメラ）の場合、画像の中心部は光学的映像の中心光によりホワイトバランスがとれる。しかし、光学的映像の上端及び下端からの光はその中心の光に比べてやや異なる角度で固体撮像素子のようなピックアップチューバに入射するので、ホワイトバランスがとれない現象を起こす。ホワイトシェーディングと呼ばれるかかる現象は絞りの開き度とレンズのズーム状態によりその特性が異なるが、一般に絞りがオープン状態の時とズームレンズが広角（wide）状態の時ホワイトシェーディング量が多くなる。
【０００３】アナログ方式でかかるホワイトシェーディングを補正するための従来の装置を図２（Ａ）に基づき説明する。図２（Ａ）の機器は鋸歯状波または放物線波を発生する水平補正信号発生器２０１及び垂直補正信号発生器２０２を備える。両補正信号発生器２０１及び２０２により発生された補正信号は加算器２０３により加算され、加算された補正信号は加算器２０４から入力される電気的な映像信号に再び加算される。よって、ホワイトシェーディングの補正された映像信号が得られる。
【０００４】しかし、かかる方式はホワイトシェーディングの補正のために限られた形態の鋸歯状波及び放物線波を使うので正確な補正ができない問題がある。ホワイトシェーディングを補正する他の従来の技術を図１及び図２（Ｂ）に基づき説明する。一般のカメラシステムの構成を示した図１において、レンズ１を通じて入射された光は絞り２の開閉量により光量が調節される。光量の調節された入射光はＣＣＤ３で電気的な信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部４でディジタル信号に変換される。一方、レンズ１のズーム状態情報及び絞り２の開き度に対する情報は制御部６に印加される。制御部６は入力情報に基づき補正部５を制御し、Ａ／Ｄ変換部４の出力映像信号は補正部５によりホワイトシェーディング補正を含めた信号処理が行われる。補正された映像信号はＤ／Ａ変換部７で再びアナログ信号に変換された後モニター（図示せず）に供給される。
【０００５】図２（Ｂ）に示したように構成された補正部５において、フレームメモリ２０５は入力される絞りの開き度及びレンズのズーム状態を示す情報により指定されるアドレスの補正信号を出力する。該補正信号は加算器２０６から入力される電気的な映像信号に加えられる。この方式の場合、絞り及びズームレンズにより可能な撮像条件を増加させるほど補正信号の貯蔵のために必要とするメモリ容量が増える問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前述したような短所を解決するためのもので、小メモリ容量を以ても絞りの開き度及びズームレンズのズーム状態により可能な全ての撮像条件に適宜にホワイトシェーディングを補正できる方法を提供することである。本発明の他の目的は前述したホワイトシェーディング補正方法を具現した装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するために、カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正するための方法は、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮画条件で均一の照度を有する基準場面の撮像に基づいた補正基準値及び複数個の補正信号を貯蔵する段階（ａ）と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いて計算する段階（ｂ）と、前記段階（ｂ）で計算された補正因子を撮像条件に個別的に応ずるように貯蔵する段階（ｃ）と、現在撮像される映像信号のホワイトシェーディングを前記複数個の補正信号と現在の撮像条件に応ずる補正因子を用いて補正する段階（ｄ）とを含む。
【０００８】前述した他の目的を達成するために、カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディンクを補正するための装置は、映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモリ手段と、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリ手段を制御する制御手段と、前記メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、前記補正因子メモリ手段からの補正因子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部とを含む。望ましくは、カメラで撮像される映像のホワイトシェーディングを補正する前述した装置はカメラ内に含まれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図３ないし図５に基づき本発明を具現した望ましい実施例を詳細に説明する。本発明の望ましい一実施例による図３の装置は、図１に示したような、ズームレンズ及び絞りを備えた一般のＴＶカメラのホワイトシェーディングを補正するためのもので、望ましくはＴＶカメラ内に含まれる。図３において、フレームメモリ１２は１フレームの映像を構成する個別映像信号のホワイトシェーディングを補正するための複数個の補正信号を貯蔵する。補正因子メモリ７０は撮像条件のそれぞれのための最適の補正因子を貯蔵する。各撮像条件はズームレンズ位置及び絞りの開き度により決定される。制御部２０は補正因子メモリに貯蔵された現在の撮像条件に応ずる補正因子と、フレームメモリ１２に貯蔵された補正信号が補正部３０に供給されるように制御する。補正部３０はフレームメモリ１２から供給される補正信号と補正因子メモリ７０から供給される補正因子を用いて撮像により得られた個別映像信号に対するホワイトシェーディング補正を行う。
【００１０】図５は図３の装置に対する補正信号及び補正因子の発生を簡略に説明するためのフローチャートである。図３の装置は段階１００を行ってズームレンズ位置及び絞りの開き度が中間となるようにする。段階２００の遂行により個別映像信号のための補正信号が生成及び貯蔵される。そして、段階３００の遂行により生成された補正信号、補正信号の発生に使われた補正基準値、そして既に設定された補正因子及び該補正因子の変更に基づき各撮像条件に最適の補正因子が決定及び貯蔵される。
【００１１】かかる図３の装置はフレームメモリ１２に貯蔵される補正信号の発生のためにマルチプレクサ１４、加算器１６及びスイッチ１９をさらに備える。スイッチ１９はユーザーの命令を入力されるキー入力部２２に応ずる制御部２０によりオン／オフ制御される。撮像される映像信号はスイッチ１９を通じて加算器１６に入力し、マルチプレクサ１４は制御部２０の制御信号ＣＴＬに応じて制御部２０の出力信号とフレームメモリ１２からの信号のうち一つを選択的に加算器１６に供給する。加算器１６はマルチプレクサ１４から供給される信号とスイッチ１９を通じて入力される撮像された映像信号を加算し、この加算により得られた信号をフレームメモリ１２に供給する。フレームメモリ１２は加算器１６から供給される信号を制御部２０の読出／書込制御信号Ｒ／Ｗに応じて読み出すか書き込む。フレームメモリ１２から出力される信号はマルチプレクサ１４、補正部３０及び制御部２０に供給される。
【００１２】図３の装置はフレームメモリ１２に貯蔵された補正信号を用いて各撮像条件に適宜な補正因子を発生するため、補正誤差算出部４０、積分器５０をさらに備える。補正誤差算出部４０は補正部３０の出力信号と制御部２０から供給される信号との差値を発生し、発生された差値は積分器５０により積分される。積分された差値は制御部２０に供給され各撮像条件のための最適の補正因子の決定に使われる。
【００１３】まず、フレームメモリ１２に貯蔵される補正信号の発生を説明すれば次の通りである。カメラのユーザーは図３の装置を備えたＴＶカメラを用いて既に設定された撮像条件でホワイトターゲットのように均一の照度を有する基準場面を撮像する。望ましくは、既に設定された撮像条件において、ＴＶカメラのズームレンズはズームレンズの移動範囲の中間に位置し、絞りは絞りの開き範囲の中間開き度を有する。この際、カメラのユーザーはキー入力部２２の該当キーを押し、該キー押しに応ずる制御部２０はスイッチ１９をオンさせる。スイッチ１９のオンにより撮像される映像信号は加算器１６によりマルチプレクサ１４の出力信号と加算され、加算された信号は制御部２０の書き込み制御信号Ｗに応じてフレームメモリ１２に貯蔵される。フレームメモリ１２に貯蔵された信号は制御部２０の読み出し制御信号Ｒに応じてマルチプレクサ１４に出力され、加算器１６により次のフレームの映像信号に加算される。加算器１６により加算された信号は再び制御部２０の書き込み制御信号Ｗに応じてフレームメモリ１２に貯蔵される。カメラのユーザーによるキー入力部２２の新たな操作によりスイッチ１９がオフされるまで数フレームの間かかる動作が行われる。スイッチ１９がオフされれば、１フレームを構成する個別映像信号に対する積算が終了され、個別映像信号のそれぞれに応ずる積算された信号はフレームメモリ１２に貯蔵される。ここで、個別映像信号は画素または複数個の画素により構成されたブロックである。
【００１４】スイッチ１９がオフされることにより個別映像信号について所望のフレーム数程の精算が終了されれば、制御部２０は読み出し制御信号Ｒを発生してフレームメモリ１２に貯蔵された複数個の積算された信号を読み出す。制御部２０はフレームメモリ１２から読み出された複数個の積算された信号を平均して補正基準値を計算し、補正基準値を各積算された信号の値で割って個別映像信号のための補正信号を発生する。また、制御部２０は制御部２０により発生された補正信号が加算器１６に供給されるように制御信号ＣＴＬを変更し、加算器１４の出力信号がフレームメモリ１２に貯蔵されるように書き込み制御信号Ｗを発生する。かかる制御により、制御部２０で発生された補正信号はフレームメモリ１２内に貯蔵される。その結果、フレームメモリ１２に貯蔵されたそれぞれの補正信号は撮像により得られた個別映像信号のホワイトシェーディングを補正するためのもので、ホワイトシェーディングの逆特性による値を有する。
【００１５】基準場面に基づく複数個の補正信号の発生及び貯蔵が完了されれば、制御部２０はフレームメモリ１２に貯蔵された補正信号を用いて現在撮像される個別映像信号に対するホワイトシェーディングを補正できるようになる。今までは基準場面の撮像に基づき補正信号を発生し、発生された補正信号をフレームメモリ１２に貯蔵する過程を説明した。しかし、望ましくは基準場面に対する補正信号を既に貯蔵するようにフレームメモリ１２が設計される。
【００１６】かかるフレームメモリ１２に貯蔵された複数個の補正信号は前述したように、中間開き度を有する絞りと中間位置を有するズームレンズによる撮像条件のような理想的な場合のためのものである。したがって、かかる理想的な撮像条件でない場合は最適のホワイトシェーディング補正が困難な問題がある。本発明ではこの点を補うためにズームレンズと絞りにより可能な多様な撮像条件に適宜な補正因子を用いる。かかる補正因子の発生を次に説明する。
【００１７】制御部２０は既に設定された補正因子、撮像による個別映像信号及び補正基準値を用いて各撮像条件に適宜な最適の補正因子を発生する。望ましくは、既に設定された補正因子は補正因子メモリ７０に既に貯蔵される。補正信号の発生に用いた撮像条件とは異なる撮像条件のそれぞれのための補正因子を得るため、制御部２０はまずズームレンズの位置を広角状態にし、絞りはオープン状態にする。その後、制御部２０は読み出し制御信号Ｒを発生してフレームメモリ１２を制御し、補正因子メモリ７０に貯蔵された既に設定された補正因子を出力させる。補正部３０は次の関係式１により入力される個別映像信号についてホワイトシェーディング補正を行って補正された信号を発生する。
（式１）
補正された信号＝個別映像信号×［補正信号×補正因子＋（１−補正因数）］
ここで項（１−補正因数）を加える理由は補正因数の変化による全体信号のレベル変化を相殺するためである。補正部３０の補正された信号は補正誤差算出部４０に供給される。補正誤差算出部４０は制御部２０からの補正基準値と補正部３０の補正された信号を入力され、次の関係式２により個別映像信号に応ずる補正誤差を計算する。
（式２）
補正誤差＝｜補正基準値−補正された信号｜積分器５０は補正誤差算出部４０の出力信号を印加され積分し、積分された信号を制御部２０に出力する。望ましくは、積分器５０は少なくとも１フレームの映像に対する補正誤差を積分する。制御部２０は積分器５０から供給される積分された信号を貯蔵し、補正因子メモリ７０を制御して既に設定された補正因子から変更された補正因子が補正部３０に出力されるようにする。新たな補正因子、補正信号、補正基準値を用いた新たな積分された信号の発生は、既に設定された補正因子から変更される全ての可能な補正因子についてなされる。広角状態のズームレンズ位置及びオープン状態の絞りを有する撮像条件について既に設定された補正因子及び変更された補正因子を用いた複数個の積分された信号が発生されれば、制御部２０は複数個の積分された信号のうち最も小さい積分された信号に応ずる補正因子を該当撮像条件のための最適の補正因子と決定する。
【００１８】他の撮像条件のそれぞれについても最適の補正因子を得るため、制御部２０はズームレンズの位置及び絞りの開き度により可能な全ての撮像条件のそれぞれについて前述した信号処理過程を繰り返す。従って、ズームレンズが広角位置であり絞りが完全に開き度の時からズームレンズが望遠位置であり絞りがほぼ完全に閉じた程度の時までの全て可能な撮像条件のための補正因子が決定される。決定されたそれぞれの補正因子は制御部２０の制御により該当撮像条件をアドレスとして有する補正因子メモリ７０の該当位置に貯蔵される。
【００１９】最適の補正因子の決定及び貯蔵が完了されれば、制御部２０はそれ以降は各撮像条件に合う補正因子と個別映像信号に応ずる補正信号が出力されるように補正因子メモリ７０及びフレームメモリ１２を制御する。特に、現在の撮像条件、すなわち絞りの開き度及びズームレンズの位置によるアドレスを印加される補正因子メモリ７０はそのアドレスに応ずる補正因子を補正部３０に出力する。
【００２０】図３と関連して説明したフレームメモリ１２は貯蔵される補正信号の数と１フレームを構成する画素の数とが同一なので、大容量を必要とする。本発明ではかかるフレームメモリ１２の容量を減らすために図４のような変形された構造を提案する。図４は図３のフレームメモリ１２より小容量を有するフレームメモリ１３を使う。そして、このフレームメモリ１３の使用を有効にするため、デシメーション部(decimation)１１及び補間部６０を使う。加算器１６は図３のように制御部２０により制御されるマルチプレクサ１４の出力信号と撮像される映像信号とを加算する。デシメーション部１１は加算器１６の出力信号を既に設定されたデシメーション比率にデシメーションし、デシメーション結果により生じた信号をフレームメモリ１３に供給する。補間部６０はフレームメモリ１３から出力される信号をデシメーション部１１のデシメーション比率と同一な比率に補間し、補間結果により生じた信号をマルチプレクサ１４と図３の補正部と制御部に供給する。かかる図４の装置は図３の制御部２０により発生された補正信号についても同一な方式のデシメーション及び補間を行う。従って、フレームメモリ１３に貯蔵される各補正信号はデシメーション比率により決定されるブロックを構成する多数個の画素に対するホワイトシェーディング補正のために使われる。それで、提案された図４の装置は図３とほぼ同様な補正信号を相対的に小メモリ容量に貯蔵できるようにする。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるホワイトシェーディング補正装置は小メモリ容量を以てズームレンズ位置と絞りの開き度により発生される多様なホワイトシェーディングを効率よく補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のカメラを示したブロック構成図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は従来のホワイトシェーディング補正方式を説明するための図である。
【図３】本発明の望ましい一実施例によるホワイトシェーディング補正装置を示したブロック構成図である。
【図４】本発明の他の一実施例によるホワイトシェーディング補正装置を示したブロック構成図である。
【図５】本発明による補正信号及び補正因数の決定を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１２ フレームメモリ
２０ 制御部
３０ 補正部
４０ 補正誤差算出部
５０ 積分器
７０ 補正因子メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正する方法において、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮画条件で均一の照度を有する基準場面の撮像に基づいた補正基準値及び複数個の補正信号を貯蔵する段階（ａ）と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いて計算する段階（ｂ）と、前記段階（ｂ）で計算された補正因子を撮像条件に個別的に応ずるように貯蔵する段階（ｃ）と、現在撮像される映像信号のホワイトシェーディングを前記複数個の補正信号と現在の撮像条件に応ずる補正因子を用いて補正する段階（ｄ）とを含む方法。
【請求項２】 前記既に設定されたズームレンズ位置はズームレンズの移動範囲の中間位置であり、前記既に設定された絞りの開き度は絞りの開閉範囲の中間の開き度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】 前記各補正信号は撮影される映像信号の個別画素のためのものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】 前記各補正信号は撮影される映像信号の複数個の画素よりなるブロックのためのものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】 前記段階（ａ）は、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮像条件で均一の照度を有する基準場面を撮像する段階（ａ１）と、段階（ａ１）における基準場面の撮像による少なくとも１フレームの映像信号を用いて補正基準値及び複数個の補正信号を発生する段階（ａ２）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】 前記段階（ａ２）は、基準場面の撮像により得られた個別映像信号を既に設定された数のフレーム程積算し、その結果により生ずる複数個の積算された映像信号を貯蔵する段階（ａ２−１）と、段階（ａ２−１）で貯蔵された複数個の積算された映像信号を平均し、該平均値を示す補正基準値を発生する段階（ａ２−２）と、前記貯蔵された複数個の積算された映像信号のそれぞれの値と前記補正基準値との間の比率を用いて前記複数個の補正信号を発生する段階（ａ２−３）とを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】 前記各補正信号の値は前記補正基準値をその補正信号に応ずる積算された映像信号値で割って得られることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】 前記段階（ｂ）は、それぞれの撮像条件で現在撮像される映像信号を、既に設定された補正因子値のうち個別一つと前記複数個の補正信号を用いて補正し、その結果により生ずる複数個の補正された信号を出力する段階（ｂ１）と、前記（ｂ１）における前記複数個の補正された信号のそれぞれと前記補正基準値との差値を計算する段階（ｂ２）と、前記段階（ｂ２）により得られた複数個の差値を既に設定された補正因子値のそれぞれに応ずるように積算し、その結果により生ずる積算された差値を貯蔵する段階（ｂ３）と、積算された差値のうち最も小さい積算された差値に応ずる補正因子を該当撮像条件のための最適の補正因子と決定する段階（ｂ４）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】 前記段階（ｂ１）は、現在撮像される個別映像信号に応ずる補正された信号を、前記個別映像信号とそれに応ずる補正信号及び補正因子により表現される次の関係式：補正された信号＝個別映像信号×［補正信号×補正因子＋（１−補正因数）］
により計算することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】 カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディンクを補正する装置において、映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモリと、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリを制御する制御手段と、前記メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、前記補正因子メモリからの補正因子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部とを含むホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１１】 前記各補正信号は映像フレームを構成する個別画素のためのものであることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１２】 前記各補正信号は映像フレームを構成する個別画素よりなるブロックのためのものであることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１３】 前記複数個の補正信号は、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮像条件で均一な照度を有する基準場面の撮影による少なくとも１フレームの映像信号に基づき得られることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１４】 前記制御手段は、補正基準値をさらに貯蔵し、現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いてズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を計算する請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１５】 前記補正信号は、前記基準場面の撮影による前記少なくとも１フレームを構成する個別映像信号を前記補正基準値で割って得られる値を有することを特徴とする請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１６】 前記補正基準値は、前記基準場面の撮影による前記少なくとも１フレームを構成する個別映像信号の値の平均であることを特徴とする請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１７】 前記制御手段は、既に設定された補正因子のうち各撮像条件で前記補正部から出力される補正された信号と前記補正基準値との差が最小の補正因子を該当撮像条件のための補正因子とを決定することを特徴とする請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１８】 前記制御手段は、既に設定された補正因子、前記補正基準値及び前記補正部から出力されるホワイトシェーディング補正された信号を用いて撮像条件のそれぞれのための補正因子を最適化する請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１９】 前記補正部は、現在撮像される個別映像信号に応ずる補正された信号を、前記個別映像信号とそれに応ずる補正信号及び補正因子により表現される次の関係式：補正された信号＝個別映像信号×［補正信号×補正因子＋（１−補正因子）］
により計算することを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項２０】 前記カメラに含まれることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１】 カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正する方法において、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮画条件で均一の照度を有する基準場面の撮像に基づいた補正基準値及び複数個の補正信号を貯蔵する段階（ａ）と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いて計算する段階（ｂ）と、前記段階（ｂ）で計算された補正因子を撮像条件に個別的に応ずるように貯蔵する段階（ｃ）と、現在撮像される映像信号のホワイトシェーディングを前記複数個の補正信号と現在の撮像条件に応ずる補正因子を用いて補正する段階（ｄ）とを含む方法。
【請求項２】 前記既に設定されたズームレンズ位置はズームレンズの移動範囲の中間位置であり、前記既に設定された絞りの開き度は絞りの開閉範囲の中間の開き度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】 前記各補正信号は撮影される映像信号の個別画素のためのものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】 前記各補正信号は撮影される映像信号の複数個の画素よりなるブロックのためのものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】 前記段階（ａ）は、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮像条件で均一の照度を有する基準場面を撮像する段階（ａ１）と、段階（ａ１）における基準場面の撮像による少なくとも１フレームの映像信号を用いて補正基準値及び複数個の補正信号を発生する段階（ａ２）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】 前記段階（ａ２）は、基準場面の撮像により得られた個別映像信号を既に設定された数のフレーム程積算し、その結果により生ずる複数個の積算された映像信号を貯蔵する段階（ａ２−１）と、段階（ａ２−１）で貯蔵された複数個の積算された映像信号を平均し、該平均値を示す補正基準値を発生する段階（ａ２−２）と、前記貯蔵された複数個の積算された映像信号のそれぞれの値と前記補正基準値との間の比率を用いて前記複数個の補正信号を発生する段階（ａ２−３）とを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】 前記各補正信号の値は前記補正基準値をその補正信号に応ずる積算された映像信号値で割って得られることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】 前記段階（ｂ）は、それぞれの撮像条件で現在撮像される映像信号を、既に設定された補正因子値のうち個別一つと前記複数個の補正信号を用いて補正し、その結果により生ずる複数個の補正された信号を出力する段階（ｂ１）と、前記（ｂ１）における前記複数個の補正された信号のそれぞれと前記補正基準値との差値を計算する段階（ｂ２）と、前記段階（ｂ２）により得られた複数個の差値を既に設定された補正因子値のそれぞれに応ずるように積算し、その結果により生ずる積算された差値を貯蔵する段階（ｂ３）と、積算された差値のうち最も小さい積算された差値に応ずる補正因子を該当撮像条件のための最適の補正因子と決定する段階（ｂ４）とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】 前記段階（ｂ１）は、現在撮像される個別映像信号に応ずる補正された信号を、前記個別映像信号とそれに応ずる補正信号及び補正因子により表現される次の関係式：補正された信号＝個別映像信号×［補正信号×補正因子＋（１−補正因数）］
により計算することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】 カメラで撮像される映像信号のホワイトシェーディンクを補正する装置において、映像フレームを構成する個別映像信号のための複数個の補正信号を貯蔵するメモリ手段と、ズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を貯蔵する補正因子メモリと、現在の撮像条件に応ずる補正因子と撮像される個別映像信号に応ずる前記補正信号が出力されるように前記メモリ手段及び前記補正因子メモリを制御する制御手段と、前記メモリ手段からの前記複数個の補正信号と、前記補正因子メモリからの補正因子を受信し、受信されたデータを用いて撮像される映像信号のホワイトシェーディングを補正して出力する補正部とを含むホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１１】 前記各補正信号は映像フレームを構成する個別画素のためのものであることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１２】 前記各補正信号は映像フレームを構成する個別画素よりなるブロックのためのものであることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１３】 前記複数個の補正信号は、既に設定されたズームレンズ位置及び絞りの開き度を有する撮像条件で均一な照度を有する基準場面の撮影による少なくとも１フレームの映像信号に基づき得られることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１４】 前記制御手段は、補正基準値をさらに貯蔵し、現在撮像される映像信号、前記補正基準値及び前記複数個の補正信号を用いてズームレンズ位置及び絞りの開き度により可能な撮像条件のそれぞれのための補正因子を計算する請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１５】 前記補正信号は、前記基準場面の撮影による前記少なくとも１フレームを構成する個別映像信号を前記補正基準値で割って得られる値を有することを特徴とする請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１６】 前記補正基準値は、前記基準場面の撮影による前記少なくとも１フレームを構成する個別映像信号の値の平均であることを特徴とする請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１７】 前記制御手段は、既に設定された補正因子のうち各撮像条件で前記補正部から出力される補正された信号と前記補正基準値との差が最小の補正因子を該当撮像条件のための補正因子とを決定することを特徴とする請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１８】 前記制御手段は、既に設定された補正因子、前記補正基準値及び前記補正部から出力されるホワイトシェーディング補正された信号を用いて撮像条件のそれぞれのための補正因子を最適化する請求項１４に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項１９】 前記補正部は、現在撮像される個別映像信号に応ずる補正された信号を、前記個別映像信号とそれに応ずる補正信号及び補正因子により表現される次の関係式：補正された信号＝個別映像信号×［補正信号×補正因子＋（１−補正因子）］
により計算することを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【請求項２０】 前記カメラに含まれることを特徴とする請求項１０に記載のホワイトシェーディング補正装置。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開平８−２９４１３３
【公開日】平成８年（１９９６）１１月５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−２９３３８
【出願日】平成８年（１９９６）２月１６日
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【公開日】平成８年（１９９６）１１月５日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）２月１６日
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
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