具有圖像記錄模式切換功能的攝像機的製作方法
2023-06-11 22:46:16
專利名稱：具有圖像記錄模式切換功能的攝像機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠切換(switch)圖像記錄模式的攝像機。
背景技術：
作為具有圖像記錄模式切換功能的攝像機相關技術的示例，在JP-A-2001-45512中公開了一種「黑白/彩色切換攝像機」。該攝像機採用CCD作為固態圖像拾取元件。CCD的靈敏度特性具有圖6所示曲線a顯示的特性。當攝像機作為彩色攝像機使用時，由於人眼能夠感覺到可達650nm左右的波長，並且彩色再現性需要被改進，所以，紅外輻射截止(cut)濾波器被安置在CCD前面(front surface)。此時的CCD靈敏度特性由圖6所示的曲線b表示。另一方面，當攝像機作為黑白攝像機使用時，由於靈敏度和彩色再現性的改善幾乎不受影響，所以紅外輻射截止濾波器被去除。
這裡，例如當彩色模式轉換為黑白模式(在夜間或假定內部照明的亮度下降)時，在根據亮度值確定圖像記錄模式以後，紅外輻射截止濾波器被去除。此時，如圖6所示，紅外輻射區(720nm或更高)中的圖像拾取信號也被加入，則靈敏度被暫時提高而增加了圖像拾取信號的亮度值，並且產生所謂的振蕩(hunting)現象，其中圖像記錄模式易於轉換為原始彩色(color)模式的一系列操作(彩色模式到黑白模式到彩色模式到...)被重複。該振蕩現象同樣在黑白模式轉換為彩色模式(在黎明或假定內部照明的亮度增加)時也產生。在以上公開文獻中公開的黑白/彩色切換攝像機中，當黑白模式轉換為彩色模式時提供一個亮度電平門限值(在下文中簡稱為Y1)，而當彩色模式轉換為黑白模式時提供兩個亮度電平門限值(在下文中簡稱為Y2和Y3)，並且上述門限值被分別設置為滿足Y2大於Y1，Y3大於Y1且Y2不等於Y3的關係來防止振蕩。
但是，在有關技術的黑白/彩色切換攝像機中，由於在黑白模式下記錄圖像的亮度電平根據照明光等的有無有很大不同，各門限值即Y1、Y2和Y3不能夠輕易地準確確定，並且振蕩現象不能夠被方便可靠地防止。
發明內容
本發明希望解決傳統的問題，並且本發明的目的是提供一種具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，能夠可靠地防止切換圖像記錄模式時振蕩現象的產生。
按照本發明的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機包括圖像拾取部分，用於記錄要被記錄或拍攝的物體的圖像；模式確定部分，用於根據從圖像拾取部分獲得的圖像拾取信號的亮度信號和彩色信號確定圖像記錄模式，和視頻信號輸出部分，用於按照模式確定部分確定的圖像記錄模式，根據圖像拾取信號輸出彩色視頻信號或黑白視頻信號。通過這樣的結構，由於圖像拾取信號的光源種類能夠通過使用彩色信號的比率來指定，所以切換圖像記錄模式時能夠被可靠地防止振蕩的產生。
此外，在按照本發明的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機中，模式確定部分根據彩色信號判定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成，來確定圖像記錄模式。通過這樣的結構，由於圖像拾取信號的光源能夠被指定為由近紅外輻射組成，所以當近紅外輻射被使用來照明時能夠防止振蕩。
此外，在按照本發明的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機中，模式確定部分根據圖像拾取信號三基色彩色信號的比值是否位於預定範圍內來確定圖像記錄模式。通過這樣的結構，由於圖像拾取信號的光源能夠被指定為由近紅外輻射組成，所以當近紅外輻射被使用來照明時能夠防止振蕩。
此外，在按照本發明的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機中，模式確定部分對每一個通過將圖像拾取屏幕劃分為多個部分獲得的多個塊判定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成，並通過使用其中圖像拾取信號由近紅外輻射形成的塊的數目來確定圖像記錄模式。通過這樣的結構，即使在局部照明時也能夠防止振蕩。
再此外，在按照本發明的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機中，模式確定部分通過使用預置規定時段的圖像拾取信號來確定圖像記錄模式。通過這樣的結構，即使記錄圖像在規定時段期間特殊變化時也能夠防止振蕩。
而且，按照本發明的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機包括能夠任意設置規定時段的規定時段設置部分。按照這樣的結構，即使記錄圖像在任意規定時段期間特殊變化時也能夠防止振蕩。
圖1示出按照本發明實施例的攝像機示意結構的圖；圖2示出CCD圖像拾取元件每種顏色的靈敏度特性的圖；圖3示出可見光下記錄的圖像R/G和B/G被繪製的圖；圖4示出近紅外輻射下記錄的圖像R/G和B/G被繪製的圖；圖5示出按照本發明實施例確定攝像機圖像記錄模式的處理流程的圖；圖6示出CCD圖像拾取元件靈敏度特性的圖。
具體實施例方式
現在，將在下面參考
本發明的實施例。具有圖像記錄模式切換功能的攝像機在圖1中示出。
在圖1中，CCD圖像拾取元件1包括光電轉換部分和電荷轉換部分，並且將要被記錄或拍攝的拾取圖像信息輸出為模擬信號。在光電轉換部分的光接收面上，對於每個像素，彩色濾波器以規定順序排列，並且彩色信息被包括在輸出的模擬信號中。模擬信號處理部分2對CCD圖像拾取元件1輸出的信號應用規定的模擬處理(噪聲去除、增益控制、預拐點處理等)。A/D轉換部分3將模擬信號處理部分2的模擬圖像拾取信號轉換為數位訊號。
數位訊號處理部分4包括DPS，並且對A/D轉換部分3的數字圖像拾取信號應用規定處理，為每個像素輸出亮度信號和彩色信號。視頻輸出部分5通過使用數位訊號處理部分4的輸出信號產生和輸出彩色視頻信號或黑白視頻信號。產生彩色視頻信號還是產生黑白視頻信號根據還具有模式確定部分功能的控制部分6的圖像記錄模式信號來確定。
控制部分6控制攝像機的所有操作，包括確定圖像記錄模式的處理，並由作為主體的由規定程序運行的處理器組成。確定圖像記錄模式的處理將在下面說明。
驅動部分7用於根據控制部分6的控制信號驅動光學LPF和紅外輻射截止濾波器8。光學LPF和紅外輻射截止濾波器8在彩色圖像記錄模式時安置在CCD圖像拾取元件1的前面。光學LPF用於截去記錄圖像的高頻帶並去除假彩色等。紅外輻射截止濾波器用於截去CCD圖像拾取元件1上入射光的紅外輻射成分。
如以上所述構成的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機的操作在下面說明。在CCD圖像拾取元件1中獲得的圖像拾取信號經模擬信號處理部分2、A/D轉換部分3、數位訊號處理部分4和視頻輸出部分5的處理，作為視頻信號輸出。當圖像記錄模式是彩色圖像記錄模式時，光學LPF和紅外輻射截止濾波器8被安置在CCD圖像拾取元件1的前面，並且視頻輸出部分5輸出彩色視頻信號。此外，當圖像記錄模式是黑白模式時，光學LPF和紅外輻射截止濾波器8從CCD圖像拾取元件1的前面去除，並且視頻輸出部分5輸出黑白視頻信號。
現在將說明確定圖像記錄模式的處理。數位訊號處理部分4計算圖像拾取信號的亮度信號和三基色的彩色信號，而不管圖像記錄模式如何，並且將亮度信號和彩色信號輸出給控制部分6。控制部分6根據圖像拾取信號的亮度信號和彩色信號確定圖像記錄模式。圖像記錄模式基本上由亮度信號確定。即，圖像記錄模式在高亮度時是彩色模式，而圖像記錄模式在低亮度時是黑白模式。在這一點上，即使在高亮度時，當圖像拾取信號由近紅外輻射光形成時，圖像記錄模式也需要設置為黑白模式。
圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成通過分析圖像拾取信號的彩色信號來確定。其原理在下面說明。圖2示出了CCD圖像拾取元件每種顏色的靈敏度特性。如圖2所示，不管顏色的種類如何，CCD圖像拾取元件的靈敏度對於800[nm]左右的長波長基本上相同。雖然圖2示出了補色的示例，但是基色(R(紅)、G(綠)和B(藍))的示例也顯示了相同的結果。因此，由於不管其圖像被記錄或拍攝的物體的顏色如何，由近紅外輻射形成的圖像拾取信號的三基色的彩色信號比率基本上恆定，所以組成三基色的彩色信號比率被獲得，從而圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成能夠被確定。詳細地，當分量R和分量G的比率(在下文中簡稱為R/G)基本對應分量B和分量G的比率(在下文中簡稱為B/G)時，圖像拾取信號被確定為由近紅外輻射形成。
而且，對於用於確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成的圖像拾取信號的亮度信號和彩色信號，儘管所有圖像拾取屏幕的平均值被簡單地使用，但是圖像拾取屏幕也可以被劃分為多個塊(例如，長6×寬8＝48塊)，並且每個塊的平均亮度信號和平均彩色信號可以用於更精確地確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成。
圖3和4是示出可見光和近紅外輻射的記錄或拍攝圖像的R/G和B/G根據每個塊的彩色信號被獲得並繪製的圖。從圖3可見，可見光的記錄圖像被不規則地繪製。另一方面，在近紅外輻射的記錄圖像中，R/G大於0.7並小於1.1，而B/G大於0.8並小於1.2。因此，圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成能夠根據包括在上述範圍內的塊數目確定。此時，對於其平均亮度不低於規定值的塊，確定彩色信號的比率是否包括在上述範圍內，從而精確地確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成，而不管圖像記錄或拍攝條件例如光的種類或布置，自然光的有無等。由於上述數值範圍取決於製造者和CCD圖像拾取元件的種類，以及數位訊號處理部分的處理參數等，所以實際中它們需要針對每種類型的攝像機進行確定。
隨後，圖1所示的確定攝像機圖像記錄模式的處理將參考圖5所示的流程圖來說明。模式確定處理通過使用圖像拾取信號的亮度信號Y和彩色信號R、G和B在預定時間執行。在圖5中，圖像記錄模式被簡單地稱為模式。
在步驟501中，當前圖像記錄模式被判定，當圖像記錄模式是彩色圖像記錄模式時，步驟502中判定亮度信號Y是否大於預置門限值Y2。當Y不大於Y2時，其圖像被記錄或拍攝的物體的照明度低，從而圖像記錄模式被切換為黑白圖像記錄模式(步驟503)。當Y大於Y2時，確定其圖像被記錄或拍攝的物體的照明度充足，並且圖像記錄模式保持彩色圖像記錄模式。
在步驟501中，當確定當前圖像記錄模式是黑白圖像記錄模式時，在步驟504中判定亮度信號Y是否大於預置門限值Y1。在這一點上，在門限值Y1和Y2中，Y1被設置得大於Y2。如上所述設置門限值的原因是為了避免由於紅外輻射截止濾波器的去除使亮度信號增加從而即使在可見輻射的照明下也可能產生振蕩的現象。但是，Y1可以根據使用條件而等於Y2，在該情況中，在步驟502中當Y小於Y1時，圖像記錄模式被切換為黑白圖像記錄模式。
在步驟504中，當Y小於Y1時，其圖像被記錄或拍攝的物體的照明度低。因此，圖像記錄模式保持黑白圖像記錄模式。此外，當Y不小於Y1時，彩色信號被分析(步驟505)。彩色信號被分析是為了確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成並且分析R/G和B/G。然後，根據分析的結果確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成(步驟506)。
在步驟506中，當確定圖像拾取信號由近紅外輻射形成時，圖像記錄模式保持黑白圖像記錄模式。即，圖像拾取信號的大部分亮度信號由近紅外輻射照明形成。這樣，當圖像記錄模式直接切換為彩色圖像記錄模式時，亮度突然降低，從而可能產生振蕩。因此，圖像記錄模式保持黑白圖像記錄模式。另一方面，當在步驟506中確定圖像拾取信號不是由近紅外輻射形成時，由於其圖像通過可見光被記錄或拍攝的物體的照明度充足，在步驟507中，圖像記錄模式被切換為彩色圖像記錄模式。
因此，當圖像記錄模式根據圖5所示流程圖被確定時，振蕩的產生能夠在切換圖像記錄模式時被可靠地防止，而不用直接識別照明裝置的有無、種類和工作狀態。
在圖5所示的流程圖中，通過使用整個圖像拾取屏幕的平均值或通過劃分圖像拾取屏幕獲得的塊中的平均值，亮度信號Y是否大於或小於門限值Y1或Y2可以被判定，並且彩色信號可以被分析。
當通過使用塊中的平均值判定亮度信號大於還是小於門限值時，對於每個塊，平均亮度和門限值Y1或Y2被進行比較。當滿足規定條件(例如在步驟504中Y不小於Y1)的塊數目相對所有塊數目具有規定的比率或更多(例如70％)時，確定條件滿足。
當彩色信號通過使用塊中的平均值被分析時，其中R/G和B/G被包括在規定範圍中的塊數目如上所述被分析。然後，圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成根據其中R/G和B/G被包括在規定範圍中的塊數目被確定。用於確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成的塊參考數目可以考慮是所有圖像拾取屏幕的塊數目，但是，在局部照明下可能不能進行精確的確定。為了防止這種不便，彩色信號對其中平均亮度信號具有規定值或更大值的塊進行分析。然後，根據其中R/G和B/G被包括在規定範圍中的塊數目是否滿足相對於其中平均亮度信號具有規定值或更大值的塊數目的規定關係式(例如塊數目之間的差為7或更小)，確定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成。當通過使用塊中的平均值判定亮度信號大於還是小於門限值並且分析彩色信號時，如上所述，即使有局部照明時也能夠防止振蕩。
在以上說明中，雖然用於確定圖像記錄模式的處理通過使用一幀的圖像拾取信號來執行，但是，可以根據預定固定時段或使用狀態，通過還具有規定時段設置部分功能的控制部分6，對適當確定的規定時段的多個幀的圖像拾取信號獲得圖像記錄模式，然後，可以在它們相互對應時切換模式，以便防止圖像記錄模式由於記錄圖像的特殊變化(例如夜晚圖像記錄時機動車輛前燈的照明，臨時的陰影等)而被切換。在該情況中，圖像的幀數目(幀數)根據使用條件來適當確定。
當圖像記錄模式通過使用多個幀的圖像拾取信號被確定時，即使記錄或拍攝圖像在規定時段期間(換句話說，確定圖像記錄模式所需的時間)特殊變化時也能夠防止振蕩。
如上所述，按照本發明，能夠提供具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，其中在切換圖像記錄模式時能夠可靠地防止振蕩的產生。
權利要求
1.一種具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，能夠切換圖像記錄模式，所述攝像機包括圖像拾取部分，用於記錄要被記錄或拍攝的物體的圖像；模式確定部分，用於根據從圖像拾取部分獲得的圖像拾取信號的亮度信號和彩色信號確定圖像記錄模式；和視頻信號輸出部分，用於按照模式確定部分確定的圖像記錄模式，根據圖像拾取信號輸出彩色視頻信號或黑白視頻信號。
2.按照權利要求1所述的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，其特徵在於模式確定部分根據彩色信號判定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成，來確定圖像記錄模式。
3.按照權利要求2所述的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，其特徵在於模式確定部分根據圖像拾取信號三基色彩色信號的比值是否位於預置範圍內來確定圖像記錄模式。
4.按照權利要求2或3所述的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，其特徵在於模式確定部分對每一個通過將圖像拾取屏幕劃分為多個部分獲得的多個塊判定圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成，並通過使用其中圖像拾取信號由近紅外輻射形成的塊的數目來確定圖像記錄模式。
5.按照權利要求1-4中任一權利要求所述的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，其特徵在於模式確定部分通過使用預置規定時段的圖像拾取信號來確定圖像記錄模式。
6.按照權利要求5所述的具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，進一步包括能夠任意設置規定時段的規定時段設置部分。
全文摘要
提供一種具有圖像記錄模式切換功能的攝像機，能夠在切換圖像記錄模式時可靠地防止振蕩的產生。根據圖像記錄模式，CCD圖像拾取元件(1)獲得的圖像拾取信號經模擬信號處理部分(2)、A/D轉換部分(3)、數位訊號處理部分(4)和視頻輸出部分(5)的處理，輸出為彩色視頻信號或黑白視頻信號。控制部分(6)控制攝像機的所有操作，包括確定圖像記錄模式的處理。圖像記錄模式根據亮度信號確定。在高亮度下，圖像記錄模式設置為彩色圖像記錄模式，在低亮度下，設置為黑白圖像記錄模式。但即使在高亮度中，當圖像拾取信號在近紅外輻射下形成時，圖像記錄模式也被設置為黑白圖像記錄模式。圖像拾取信號是否由近紅外輻射形成通過分析圖像拾取信號的彩色信號確定。
文檔編號H04N5/225GK1434630SQ0310544
公開日2003年8月6日 申請日期2003年1月25日 優先權日2002年1月25日
發明者高桑誠 申請人:松下電器產業株式會社