專利名稱：處理視頻信號的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號處理方法及其一種信號處理裝置，具體地說，本發(fā)明更適用于對由具有光學(xué)系統(tǒng)-如類似于攝像機(jī)(video camera)或靜物攝像機(jī)的攝像裝置提供的視頻信號進(jìn)行處理的信號處理方法和信號處理裝置。
眾所周知已經(jīng)有作為攝像裝置的所謂數(shù)字式攝像機(jī)(拍攝運動圖片)或數(shù)字式靜物攝相機(jī)(拍攝靜物圖片)等等。
在上述攝像裝置中，盡管已經(jīng)知道由于光學(xué)系統(tǒng)的透鏡像差，被攝圖像的分辨率比物體的分辨率降低許多，但被攝圖像都是通過光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入攝像裝置中。
由于這個事實，可以通過控制孔徑，為被攝圖像的圖像信號校正其圖像分辨率。這里所用的孔徑控制限定為信號處理，其中進(jìn)行的校正用以改善表觀分辨率，并使得被攝圖像信號的亮度信號的高區(qū)成分隨著被攝圖像邊緣部分(這里，限定為圖像中亮度的交界部分)變得清晰而被增強(qiáng)。
眾所周知，在這項技術(shù)中攝取圖像分辨率的衰變程度還隨拍攝條件改變-例如通過改變孔徑的開啟程度而使圖像的分辨率顯著不同。
然而，到現(xiàn)在為止進(jìn)行的通常孔徑控制的情況中，已將均勻設(shè)置的預(yù)定增益加到被攝圖像的圖像信號上，以放大高電平組分的幅度。由于這個事實，不能按照如上所述由可變光闌開啟程度的變化或變焦距鏡頭變焦位置的變化而引起的分辨率變化進(jìn)行校正。
由于這個事實，存在著下列問題，即由于在拍攝過程中可變光闌或變焦位置的變化，被攝圖像的分辨率上產(chǎn)生了不規(guī)則“圖樣”，致使正常圖像不能被看到，這與用相同攝像裝置進(jìn)行拍攝無關(guān)。
根據(jù)上述這些問題，本發(fā)明的目的在于對由于攝像裝置中光學(xué)系統(tǒng)狀況的變化而引起的圖像信號分辨率的變化進(jìn)行校正，通過用圖像信號處理方法，對被攝圖像的信號進(jìn)行處理，使其數(shù)值大致恒定，以解決上述問題。
此外，處理被攝圖像的圖像信號的圖像信號處理裝置，包括分辨率校正部件，以校正由于攝像裝置光學(xué)系統(tǒng)狀況的變化而引起的圖像信號分辨率的變化，用這種方式，可以使其數(shù)值基本保持恒定。


圖1是本發(fā)明一最佳實施例的攝像機(jī)基本部分構(gòu)造的方框圖。
圖2是本發(fā)明一最佳實施例的孔徑控制電路結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3A-3F是孔徑控制電路基本運行情況的視圖。
圖4A、4B是在該最佳實施例中可變光闌機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖5A-5E是在該最佳實施例中可變光闌直徑變化的示意圖。
圖6A-6C是在該最佳實施例中對應(yīng)于可變光闌直徑的孔徑控制方法示意圖。
圖7A-7C是在該最佳實施例中對應(yīng)于變焦位置的孔徑控制方法示意圖。
圖8A-8G是與由透鏡像差引起的空間頻率對應(yīng)的分辨率衰變的示意圖。
圖9A、9B是與亮度差異對應(yīng)的調(diào)制傳遞函數(shù)技術(shù)概念的示意圖。
下面參照圖1-9描述本發(fā)明的一個最佳實施例。作為本發(fā)明的最佳實施例，假設(shè)本發(fā)明用于攝像機(jī)裝置。
下面按下述順序進(jìn)行描述。
1、調(diào)制傳遞函數(shù)2、攝像機(jī)的構(gòu)造3、孔徑控制電路的構(gòu)造和基本運行情況4、該最佳實施例的可變光闌機(jī)構(gòu)5、該最佳實施例的分辨率校正根據(jù)可變光闌直徑的變化進(jìn)行校正6、該最佳實施例的分辨率校正根據(jù)變焦位置的變化進(jìn)行校正1、調(diào)制傳遞函數(shù)例如，攝像裝置光學(xué)系統(tǒng)的透鏡分辨率的特征可用MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))表示。通過光學(xué)系統(tǒng)如透鏡而得到的正弦波的讀取精度被稱為光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)，OTF可以用復(fù)數(shù)來表示。OTF的絕對值被稱作MTF，表示振幅的傳遞函數(shù)。
首先，參見圖8和9描述在本發(fā)明最佳實施例中，對應(yīng)于攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的MTF的技術(shù)概念。
圖8A以示意圖的方式顯示了景物P與通過透鏡L后得到的關(guān)于景物P的景物影像之間的關(guān)系。
例如，如圖8B所示，假設(shè)設(shè)置的景物P使白色部分與黑色部分沿橫向分別被劃分成兩半部分。關(guān)于圖8B中的景物P的空間頻率情況，能夠看到它在水平方向的空間頻率很低。然后，對于通過圖8A的透鏡L得到的景物影像Pa1，由于景物P的空間頻率在水平方向很低，透鏡L像差的影響不大，使得得到與景物P的精確分辨率相似的如圖8C所示的景物影像的精確分辨率。
盡管在圖8D中顯示的水平方向空間頻率高于圖8B所示的空間頻率，但透鏡像差的影響已開始在通過透鏡得到的景物P2的景物影像Pa2中顯示出來。也就是說，如圖8E所示，景物影像變?yōu)楹趨^(qū)部分成分融合在白區(qū)部分中，使亮度降低，反過來白區(qū)部分融合在黑區(qū)部分中，以致于亮度增加。換句話說，在看得見影像的地方，白區(qū)部分的影像和黑區(qū)部分的影像并不是完全相互分離開，所以使其亮度差異降低，使得整個影像顯得模糊。即分辨率會降低。
盡管在圖8F中顯示的景物P3在水平方向的空間頻率高于圖8D所示的空間頻率，但對應(yīng)于景物P得到的如圖8G所示的景物影像Pa3受到像差的影響大于如上述圖8D中景物P2在圖8E所示的景物影像Pa2，且降低了在白區(qū)部分與黑區(qū)部分之間亮度的差異，使得影像有更模糊的感覺。
例如，對應(yīng)于上述圖8所示景物P的空間頻率的景物影像Pa的亮度差異關(guān)系如圖9A所示。在該圖中，盡管亮度差異在對應(yīng)于景物影像Pa2的空間頻率上明顯降低，但像差在對應(yīng)于景物影像Pa1的空間頻率上的影響極小，因此可得到很好的亮度差。該亮度差異在對應(yīng)于景物影像Pa3的空間頻率上進(jìn)一步降低。
在這種情況下，假定當(dāng)亮度差異在圖9A中以橫坐標(biāo)表示的空間頻率的零點處時縱坐標(biāo)則表示MTF的值。因此，景物影像Pa的MTF對應(yīng)于景物P的空間頻率的關(guān)系如圖9B所示。
在這種情況下，如果透鏡是沒有像差的“理想透鏡”，則無論空間頻率的值是多少，MTF總是為100％。
2、攝像機(jī)的構(gòu)造圖1是顯示本發(fā)明一最佳實施例的攝像機(jī)基本部分構(gòu)造的方框圖。在該圖中，僅僅顯示了用于對光學(xué)系統(tǒng)攝取的影像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和對信號進(jìn)行處理的光學(xué)系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)。
在該圖中，透鏡單元1是本發(fā)明該最佳實施例的攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)。透鏡單元1設(shè)置有變焦距鏡頭2，當(dāng)在預(yù)定的范圍內(nèi)改變其變焦位置時，它能對景物影像變焦。周可變光闌3調(diào)節(jié)通過變焦距鏡頭2的光量，以調(diào)節(jié)影像的亮度或景深。另外，如該圖所示的可變光闌3，盡管在該實施例中，采用了一個許多葉片以象征性方式相互連接在一起以便用基本共軸方式調(diào)節(jié)孔徑開啟程度的機(jī)構(gòu)，但也可以采用下述的帶有兩個相互連接葉片的可變光闌機(jī)構(gòu)。
上述變焦距鏡頭2具有圖中所示的電位計11。在變焦距鏡頭2上，一個稱作變化器的鏡頭相對于焦距移動，焦距在進(jìn)行變焦時可在預(yù)定的范圍內(nèi)沿光軸變化。上述電位計11探測有關(guān)該移動位置(變焦位置)的信息并將該信號作為變焦位置信息輸送到控制部件10中。
此外，對于可變光闌3設(shè)置有孔元件12，用該孔元件12探測可變光闌3的可變光闌直徑(開啟程度)，其中將該探測信號通過放大器13輸送到控制單元10作為可變光闌的信息。
將這些變焦位置信息和可變光闌直徑信息作用于在控制單元10進(jìn)行的AE(自動曝光)控制或AF(自動對焦)控制。在該最佳實施例中，根據(jù)上述變焦位置信息和可變光闌直徑信息將控制信號送到后文將要描述的孔徑控制電路8，由該孔徑控制電路8執(zhí)行影像信號的孔徑控制。
在這種情況下，使用了CCD4(電荷耦合器件)作為攝像元件。將根據(jù)CCD4輸出電荷讀取的拍攝信號送給取樣保持/AGC(自動增益控制)電路5，以預(yù)定的增益進(jìn)行放大并保持取樣，之后將信號送給A/D轉(zhuǎn)換器6。A/D轉(zhuǎn)換器6把輸入的模擬拍攝信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將它輸入視頻信號處理電路7。
在視頻信號處理電路7，以預(yù)定的信號處理過程處理已轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的影像信號，從而通過合成器9輸出帶數(shù)字信號的視頻信號。將該輸出的視頻信號送到或儲存在外部影像信號記錄器或儲存影像信號記錄器或類似部件(圖中未示)中，或輸送到監(jiān)視器或液晶顯示器等類似部件中，用于顯示所攝取的影像。視頻信號處理電路7的輸出信號還分出一支輸送到孔徑控制電路8。
孔徑控制電路8將輸入的視頻信號在其高頻組分上進(jìn)行放大，以產(chǎn)生增強(qiáng)的信號組分。將孔徑控制電路8的輸出信號輸送給合成器9。盡管被適當(dāng)放大的視頻信號的高頻組分在合成器9中疊加在初始視頻信號上，但被顯示影像的邊緣部分如下文所述被加強(qiáng)了，所以影像的表觀分辨率得到改進(jìn)。此外，在該圖中，盡管將視頻信號處理電路7輸出的影像信號輸入到孔徑控制電路8中，但實際中用孔徑控制電路8只對受高頻影響很大的亮度信號組分進(jìn)行孔徑控制處理就可令人滿意。
在數(shù)據(jù)表存儲器10a中，儲存著所需的數(shù)據(jù)表，以根據(jù)下文將要描述的透鏡單元1的狀態(tài)變化，設(shè)定孔徑控制電路8輸出信號的增益，該操作過程將在下文描述。
3、孔徑控制電路的構(gòu)造和基本運行情況圖2是顯示上述孔徑控制電路8結(jié)構(gòu)的方框圖。
作為優(yōu)先實施例的孔徑控制電路8，盡管分別設(shè)置了沿水平方向和垂直方向校正分辨率的各孔徑控制電路，但這里只描述用于校正水平方向分辨率的電路的結(jié)構(gòu)。
該圖所示的孔徑控制電路8，包括延遲元件21，22、乘法器23、合成器24和乘法器25。在這種情況下，在延遲元件21，22中設(shè)定對應(yīng)于時鐘信號CLK的時鐘頻率的延遲時間。然而，如果要在這種情況下校正影像在水平方向的分辨率，就要設(shè)定對應(yīng)于包含在1H里的像素數(shù)的時鐘頻率。反之，如果對時鐘信號CLK設(shè)定了1H頻率，則可以通過與圖2相似的電路結(jié)構(gòu)得到校正垂直方向分辨率的孔徑控制電路。
將視頻信號處理電路7輸出的帶有數(shù)字信號的影像信號的亮度信號分量輸入延遲元件21和合成器24。延遲元件21的延遲輸出被輸入到延遲元件22，同時輸入乘法器23，從而將輸入信號乘以兩倍。
在合成器24中，從經(jīng)過延遲元件21后又經(jīng)過乘法器23的信號成分中減去來自視頻信號處理電路7的待輸入的原始信號組分和來自延遲元件22的延遲輸出的亮度信號組分。
對于亮度信號組分，合成器24的輸出表示為(-1+2D-D2)，其中原始影像信號設(shè)定為1而與原始影像信號相反延遲了一個時鐘的信號定義為D。也就是說，上述延遲元件21，22、乘法器23和合成器24形成了一個高通濾波器，并且從原始亮度信號中得到所需的高頻組分。
在乘法器25中，將由控制單元10提供的充當(dāng)控制信號的增益控制信號提供給從上述合成器24輸出的亮度信號的高頻組分。也就是說，如下所述的可變的增益系數(shù)乘以亮度信號的高頻組分，從而使亮度信號的高頻組分被加強(qiáng)。
然后，相對于原始影像信號(由合成器9合成的)的亮度信號，通過疊加從乘法器25輸出的具有增益的高頻組分，使原始視頻信號的高頻組分被增強(qiáng)。
圖3是顯示在上述孔徑控制電路8中通過基本操作得到的影像狀態(tài)變化的示意圖。
例如，假設(shè)對應(yīng)于圖3A所示的影像信號頻率組分的景物影像Pa11如圖3B所示。其后，景物影像Pa11對應(yīng)于圖3C所示特性曲線變成如圖3D所示，其中，圖3C所示特性曲線中的MTF比圖3A所示的要差，所以導(dǎo)致影像的分辨率降低。
根據(jù)這個事實，關(guān)于具有如圖3C所示特性曲線的影像信號，假設(shè)通過如圖2所示的孔徑控制電路8實施的孔徑控制增強(qiáng)了其高頻組分，例如，如圖3E所示，高頻組分的幅值升高從而進(jìn)行信號處理能得到大致與圖3A所示相同的特性曲線。采用上述方案，如圖3F中景物影像Pa13所示，影像的邊緣部分(在這種情況下是白區(qū)部分和黑區(qū)部分的交界)被增強(qiáng)了，從而改進(jìn)了影像的表觀分辨率。
4、該最佳實施例的可變光闌機(jī)構(gòu)如上所述，MTF值可根據(jù)在攝像機(jī)等攝像裝置的光學(xué)系統(tǒng)中可變光闌直徑的變化而改變。換句話說，由于可變光闌直徑的變化，景物影像的分辨率感覺中出現(xiàn)了無規(guī)則的分辨率狀況。在本發(fā)明的最佳實施例中，它通過使用圖2和3所示的孔徑控制電路8進(jìn)行孔徑控制，使景物的分辨率感覺相對可變光闌直徑的變化保持恒定。下面參見圖4，描述本發(fā)明攝像機(jī)中采用的兩葉片型可變光闌機(jī)構(gòu)。
可變光闌3由兩個葉片31、32結(jié)合組成，每一葉片具有圖4A所示形狀的端部。在這種情況下，在圖中葉片31側(cè)所示的位置安裝有ND濾光片(ND中灰(Neutral Density)濾光片)33。在本技術(shù)領(lǐng)域眾所周知，中灰濾光片33是一光學(xué)濾光片，用于衰減可見光帶的入射光，其中它能在不影響色彩平衡的情況下衰減入射的可見光。如圖4B所示，上述葉片31、32沿箭頭所示方向相互連接，開口34的面積-即可變光闌直徑可以調(diào)節(jié)。在采用如上所述帶有兩個葉片機(jī)構(gòu)的可變光闌的情況下，制造這種光學(xué)系統(tǒng)比制造采用許多葉片形成基本中心開口的可變光闌機(jī)構(gòu)所需的造價低。
5、最佳實施例的分辨率校正根據(jù)可變光闌直徑的變化進(jìn)行校正下面描述在本發(fā)明的最佳實施例中，根據(jù)可變光闌直徑的變化校正分辨率。
雖然對應(yīng)于攝像裝置的可變光闌直徑的變化的分辨率變化-如MTF的變化隨攝像裝置所使用的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造不同而每一種型號的設(shè)備MTF也不同，但是可以通過事先測量得到這種變化。根據(jù)這一事實，在本發(fā)明的該最佳實施例中，根據(jù)上述測量結(jié)果，通過在下面將要描述的孔徑控制電路8中控制增益，可以進(jìn)行分辨率校正。參見圖5描述對應(yīng)于圖4所示最佳實施例的可變光闌3的可變光闌直徑的MTF的變化。此外，在圖5中，表示了可變光闌3的開口34的部分而省去了其周圍部分的顯示。在這種情況下，例如，使用如圖3B所示的景物示意圖，假設(shè)在水平方向的MTF是要測量的。
在圖5A中，顯示的是可變光闌3釋放為“可變光闌狀態(tài)1”的狀況。然后假設(shè)可變光闌3從這一狀態(tài)變窄，隨后開口34變窄，直到其狀態(tài)變到如圖5B所示的“可變光闌狀態(tài)2”。
通常，隨著可變光闌變窄，透鏡像差的影響或小，使得MTF值通常隨之增加。由于這一事實，在如圖5B所示的“可變光闌狀態(tài)2”的狀況下，可得到比圖5A所示的“可變光闌狀態(tài)1”高的MTF值。
然后，假設(shè)可變光闌進(jìn)一步從如圖5B所示的狀態(tài)減小，從而得到如圖5C所示的“可變光闌狀態(tài)3”。該“可變光闌狀態(tài)3”顯示出ND濾光片33在開口34占據(jù)的面積-例如面積幾乎等于ND濾光片，且不受ND濾光片33影響的區(qū)間非常小。
在如上所述的可變光闌狀態(tài)下，由于已極大地降低了透鏡像差的影響，所以MTF值應(yīng)當(dāng)很高。但是，盡管事實上不受ND濾光片33影響的區(qū)間非常小，然而在該非常小的區(qū)間會出現(xiàn)光的衍射，從而降低MTF值。
換句話說，在可變光闌逐漸變窄的情況下，如從圖5B變到圖5C的過渡狀態(tài)，不受ND濾光片33影響的開口34區(qū)域的面積減少了，其結(jié)果是上述光的衍射現(xiàn)象不能忽略，與其相反，得到了MTF值逐漸衰小的特性曲線。
然后，可變光闌從圖5C所示狀態(tài)進(jìn)一步變窄，在圖5D所示的“可變光闌狀態(tài)4”的狀況下，開口34被ND濾光片33占據(jù)，ND濾光片33完全起作用，光的衍射降低，MTF值再次增加。
此外，在可變光闌從圖5D所示狀態(tài)進(jìn)一步變窄，成為圖5E所示的“可變光闌狀態(tài)5”時，開口34的面積變得非常窄，其結(jié)果導(dǎo)致衍射光的影響再次增加，MTF值減小。
在本發(fā)明的該最佳實施例中，得到了如6A所示的測量結(jié)果，圖6A為參照圖5所描述的MTF隨著可變光闌直徑(開口34的面積)變化而變化的關(guān)系。在該圖中，可變光闌直徑用橫坐標(biāo)表示，對應(yīng)于可變光闌直徑的MTF值用縱坐標(biāo)表示。
此外，在圖6A中，圖5A到5E表示的“可變光闌狀態(tài)1-5”的每一位置都表示在MTF特征曲線上，盡管從上述圖5所示的“可變光闌狀態(tài)1”到“可變光闌狀態(tài)2”MTF值根據(jù)可變光闌直徑的變化而逐漸增加，但隨后可變光闌直徑從“可變光闌狀態(tài)2”到“可變光闌狀態(tài)3”的變化使MTF值減小，之后可變光闌直徑從“可變光闌狀態(tài)3”到“可變光闌狀態(tài)4”的變化使MTF值再次增加。然后，當(dāng)可變光闌直徑從“可變光闌狀態(tài)4”變化到“可變光闌狀態(tài)5”時MTF值減小。
如上所述，本發(fā)明的最佳實施例用下述方式進(jìn)行校正，該方式為根據(jù)得到的如上述圖6A所示的測量結(jié)果，通過使提供給孔徑控制電路8中乘法器25(參見圖2)的可變增益(由控制單元10供給的控制信號)隨可變光闌直徑的變化而變化，則無論由可變光闌直徑引起的MTF如何改變，景物影像的分辨率始終保持恒定。
圖6B示出了根據(jù)如圖6A所示的測量結(jié)果、相對于可變光闌直徑的變化，將設(shè)定增益提供給孔徑控制電路8中乘法器25的一個實例。
在這種情況下，設(shè)定從較低增益到較高增益，即從增益(a)到(e)的5級增益。然后，增益隨著可變光闌直徑的變化以下述方式設(shè)定，即將作為測量結(jié)果的如圖6A所示的曲線圖案變?yōu)閷⑶€中的變化部分消除的圖案。
然后，將如圖6B所示的隨著可變光闌直徑的變化而改變的增益供給孔徑控制電路8中的乘法器25，以產(chǎn)生影像信號的亮度信號的高頻組分，對該高頻組分實施孔徑控制，從而得到如圖6C所示的與可變光闌直徑無關(guān)的基本保持恒定的振幅電平。其結(jié)果為，不管可變光闌直徑怎樣變化，在實際顯示景物影像達(dá)到大體恒定的分辨率感覺之后，可改進(jìn)整個影像的分辨率。另外圖6C表示亮度信號的振幅為3MHz。
為了實現(xiàn)這種孔徑控制操作，將圖6B所示的對應(yīng)于可變光闌直徑的設(shè)定增益的數(shù)據(jù)表儲存在如圖1所示的數(shù)據(jù)表儲存器10a中。
然后，在攝像過程中，根據(jù)從孔元件12供給的可變光闌3的可變光闌直徑信息，控制單元10識別目前的可變光闌直徑，并根據(jù)儲存在數(shù)據(jù)表儲存器10a中的數(shù)據(jù)表，確定對應(yīng)于該被識別的可變光闌直徑的增益值。然后，將用這種方式確定的增益供給孔徑控制電路8中的乘法器25作為控制信號?？梢酝ㄟ^這種控制單元執(zhí)行的處理操作實現(xiàn)根據(jù)上述可變光闌直徑變化的孔徑控制。
作為從控制單元10向孔徑控制電路8中的乘法器25輸送的控制信號，可以應(yīng)用對應(yīng)于設(shè)定增益的電壓值，或應(yīng)用預(yù)定比特數(shù)的一組數(shù)據(jù)。
盡管以上描述的是有關(guān)校正由水平方向上的MTF變化引起的分辨率，而實際上垂直方向上的分辨率校正也可采用類似處理。
為了進(jìn)行這種校正，可在應(yīng)用垂直方向上帶一些橫條(水平方向)的具有高空間頻率的景物曲線圖的情況下，根據(jù)垂直方向上的可變光闌直徑，測量MTF值的變化。然后，以下述方式設(shè)定增益，即對應(yīng)于MTF的變化，根據(jù)測量值，亮度信號高頻組分振幅的變化可以被消除，用與上述相同的方式將數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)表儲存器10a中。這樣設(shè)置控制單元10是令人滿意的，即根據(jù)儲存的增益設(shè)定數(shù)據(jù)改變孔徑控制電路8中乘法器25設(shè)定的增益以實現(xiàn)在垂直方向上進(jìn)行孔徑控制。
6、最佳實施例的分辨率校正和對應(yīng)于變焦位置變化的校正在帶有光學(xué)系統(tǒng)的攝像設(shè)備中，顯然MTF不僅根據(jù)上述可變光闌直徑變化，而且還根據(jù)變焦距鏡頭的變焦位置變化。由于這一事實，在該實施例中還要校正由上述變焦位置變化引起的分辨率變化。
變焦位置變化與MTF之間的關(guān)系與透鏡的像差有關(guān)，所以可以通過在設(shè)計鏡頭過程中進(jìn)行模擬來計算它，或通過在可變光闌情況下得到的測量結(jié)果來計算它。然后，在本發(fā)明的最佳實施例中，可以得到如圖7所示的相對于攝像機(jī)中變焦位置的變化的MTF值。根據(jù)該圖，當(dāng)變焦位置從廣角位置狀態(tài)移動到遠(yuǎn)攝位置狀態(tài)時，盡管分辨率會隨著它從廣角位置狀態(tài)變化到遠(yuǎn)攝位置狀態(tài)而降低，但得到了明顯的具有MTF值降低的特征曲線。
因此，如圖7B所示，設(shè)定提供給孔徑控制電路8中乘法器25的增益隨變焦位置的變化而變化。在這種情況下，根據(jù)變焦位置從廣角位置狀態(tài)到遠(yuǎn)攝位置狀態(tài)的移動，設(shè)置的增益以階梯方式從增益(a)變到增益(e)而刪改了圖7A所示的特征曲線。
然后，將用于根據(jù)上述圖7B所示的變焦位置而設(shè)定增益的數(shù)據(jù)表采用與可變光闌一樣的方式儲存到數(shù)據(jù)表儲存器10a中。因此，在攝像過程中，根據(jù)電位計11提供的變焦位置信息，參照儲存在數(shù)據(jù)表儲存器10a中的數(shù)據(jù)表，控制單元10可以確定對應(yīng)于目前變焦位置的增益，并將該增益輸送給孔徑控制電路8。實施如上所述的這種孔徑控制，可以產(chǎn)生可被控制的亮度信號的高頻組分(在這種情況下，設(shè)定為3MHz)，從而實現(xiàn)不管如圖7C的變焦位置如何變化，振幅基本保持恒定。采用上述方案，可以克服由變焦位置變化引起的分辨率“無規(guī)則狀態(tài)”。
此外，上述圖7A顯示的特征曲線表示的是水平方向的影像MTF值的特征，其中根據(jù)用于設(shè)置如圖7B所示的增益的數(shù)據(jù)表所進(jìn)行的孔徑控制是對應(yīng)于影像的水平方向的。因此，根據(jù)變焦位置變化校正分辨率不僅可在水平方向進(jìn)行，而且還可在影像的垂直方向進(jìn)行。
在本發(fā)明的最佳實施例中，以下述方式進(jìn)行孔徑控制，即不管光學(xué)系統(tǒng)中可變光闌直徑或變焦位置的狀態(tài)如何變化，都可以得到恒定的分辨率感覺。此外，由于該最佳實施例通常設(shè)置為孔徑控制電路的增益隨著MTF的變化而設(shè)定，所以其造價不會特別增加。
而且，本發(fā)明不局限于上述最佳實施例，它可以進(jìn)行各種改進(jìn)；且本發(fā)明可以應(yīng)用到各種類型的具有光學(xué)系統(tǒng)的攝像設(shè)備中-如除攝像機(jī)以外的數(shù)字靜物攝像機(jī)和用于處理由上述攝像設(shè)備提供的影像信號的信號處理設(shè)備。此外，盡管通過孔徑控制處理亮度信號組分，以增強(qiáng)在上述最佳實施例中視頻信號的高頻組分，但有時像差信號組分也可通過孔徑控制處理。
權(quán)利要求
1.一種處理被攝影像的影像信號的影像信號處理方法，其中能增強(qiáng)影像信號預(yù)定頻帶組分的孔徑控制部件的輸出增益根據(jù)在攝像設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時產(chǎn)生的所述影像信號分辨率的變化而改變，并且按照使所述影像信號的分辨率基本保持恒定的方式進(jìn)行校正。
2.如權(quán)利要求1所述的影像信號處理方法，其中由于透鏡的像差使所述光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化。
3.如權(quán)利要求1所述的影像信號處理方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的變化是由可變光闌的孔徑變化而引起的。
4.如權(quán)利要求1所述的影像信號處理方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的變化是由當(dāng)可變光闌的孔徑改變時靠近可變光闌開口的光的衍射引起的。
5.如權(quán)利要求1所述的影像信號處理方法，其中所述光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的變化是由變焦透鏡的變焦位置變化而引起的。
6.一種處理被攝影像的影像信號的影像信號處理裝置，其包括分辨率校正部件，所述影像信號的分辨率不是由攝像設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)定，而是基本保持恒定。
7.如權(quán)利要求6所述的處理被攝影像的影像信號的影像信號處理裝置，其中所述分辨率校正部件，包括能增強(qiáng)所述影像信號的預(yù)定頻帶組分的孔徑控制部件；能根據(jù)所述光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)變化設(shè)定所述孔徑控制部件輸出增益的增益可變設(shè)定部件。
8.如權(quán)利要求6所述的影像信號處理裝置，其中所述影像信號校正部件被構(gòu)造成可以校正由透鏡像差產(chǎn)生的所述影像信號分辨率的變化。
9.如權(quán)利要求6所述的影像信號處理裝置，其中所述影像信號校正部件被構(gòu)造成可以校正由可變光闌孔徑的變化而產(chǎn)生的所述信號分辨率的變化。
10.如權(quán)利要求6所述的影像信號處理裝置，其中所述影像信號校正部件被構(gòu)造成可以校正隨著可變光闌的孔徑變化由靠近可變光闌開口的光的衍射而產(chǎn)生的所述影像信號分辨率的變化。
11.如權(quán)利要求6所述的影像信號處理裝置，其中所述影像信號校正部件被構(gòu)造成可以校正由變焦透鏡變焦位置的變化而產(chǎn)生的所述影像信號分辨率的變化。
12.如權(quán)利要求7所述的影像信號處理裝置，其中所述增益可變設(shè)定部件包括一個存儲器，用于存儲對應(yīng)于所述光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的所述孔徑控制部件的輸出增益。
13.如權(quán)利要求7所述的影像信號處理裝置，其中所述孔徑控制部件包括一個延遲部件，用于根據(jù)一水平線中的像素數(shù)，與時鐘頻率同步地延遲輸入信號。
14.如權(quán)利要求7所述的影像信號處理裝置，其中所述孔徑控制部件包括一個延遲部件，用于根據(jù)一水平線，與時鐘頻率同步地延遲輸入信號。
15.如權(quán)利要求9所述的影像信號處理裝置，其中所述可變光闌是兩個葉片的機(jī)構(gòu)。
16.一種包括記錄被攝影像的影像信號的影像信號記錄裝置的影像信號處理裝置，其中設(shè)有一個分辨率校正部件，用于以下述方式進(jìn)行校正，即不論攝像裝置光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生怎樣變化，所述影像信號的分辨率基本保持恒定。
全文摘要
一種處理被攝影像的影像信號的影像信號處理方法和裝置，其中無論光學(xué)系統(tǒng)如可變光闌直徑和變焦位置的狀況如何變化，攝取影像的分辨率基本保持恒定。例如可變光闌直徑變化時，測量對應(yīng)其變化的MTF值，孔徑控制電路的輸出增益消除對應(yīng)于該MTF的影像信號高頻組分的降低量。然后，測量在攝像過程中可變光闌直徑的變化，給孔徑控制電路提供對應(yīng)的增益值，從而無論可變光闌如何變化可以控制使亮度信號高頻組分的振幅基本保持恒定。
文檔編號H04N5/14GK1168046SQ97113098
公開日1997年12月17日 申請日期1997年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月26日
發(fā)明者川口直樹, 清水秀二, 中村真?zhèn)?申請人:索尼公司