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被写体追従ズーム装置 - 日本電気株式会社
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発明の名称 被写体追従ズーム装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−18767
公開日 平成9年(1997)1月17日
出願番号 特願平7−164258
出願日 平成7年(1995)6月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】京本 直樹 (外2名)
発明者 小林 宗徳
要約 目的
ズーム機能を有するビデオカメラ装置において、目標被写体の表示画面サイズを、一定に継続表示することができるようにする。

構成
本発明は、ズーム装置1と、光電変換素子2と、増幅器3と、AD変換器4と、HPF(高域フィルタ)5と、動き検出回路6と、絶対値化回路7と、モニタ回路8と、ラッチ9と、減算回路10と、累算回路11と、LPF(低域フィルタ)12と、定数倍回路13および14と、ズーム制御回路15と、加算器16および18と、エリアデコーダ17と、カメラ信号処理回路19とを備えて構成され、ズーム装置1は、ズーム制御回路15より出力される自動ズーム信号とマニュアルズーム信号101の加算出力により制御される。自動ズーム信号は、画像エッジ成分に着目し、目標被写体のサイズに比例するパラメータを介して生成されており、ズーム機構は最適動作条件において動作する。
特許請求の範囲
【請求項1】 ズーム機構を有するビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、当該ディジタル映像信号による表示画面上における目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量を検出する動き検出回路と、外部から入力される手動ズーム制御信号と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記表示画面内に、前記目標被写体を内包する所定の目標監視領域を設定するためのエリア信号を出力するエリアデコーダと、前記ビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、その高周波成分を抽出する高域フィルタと、前記高域フィルタより出力されるディジタル映像信号の高周波成分を入力して、当該ディジタル映像信号の絶対値を生成して信号出力する絶対値化回路と、前記絶対値化回路の出力信号と、前記エリアデコーダより出力される目標監視領域を設定するエリア信号とを入力して、前記絶対値化回路の出力信号の内、前記目標監視領域内の信号のみを前記表示画面における1画面の期間にわたり累算して出力するモニタ回路と、前記手動ズーム制御信号と前記モニタ回路の累算出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記モニタ回路の累算出力を所定の期間の間保持するラッチと、前記ラッチに保持されていた従前の累算出力と、前記モニタ回路より出力される現時点の累算出力とを入力し、当該従前の累算出力より現時点の累算出力を減算して両累算出力の差分を出力する減算回路と、前記手動ズーム制御信号と前記減算回路より出力される累算出力の差分とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記累算出力の差分を所定の期間の間累算する累算回路と、前記減算回路より出力される累算出力の差分を入力して、当該累算出力の差分の低周波成分を抽出する低域フィルタと、前記累算回路より出力される累算出力のレベルを所定の倍率に増幅する第1の定数倍回路と、前記低域フィルタより出力される累算出力の差分の低周波成分を所定の倍率に増幅する第2の定数倍回路と、前記第1および第2の定数倍回路の出力信号を加算する第1の加算器と、前記第1の加算器の加算出力信号を入力して、所定のズーム制御信号を生成して出力するズーム制御回路と、前記手動ズーム制御信号と前記ズーム制御回路より出力されるズーム制御信号とを入力して加算し、前記ズーム機構を有するビデオカメラ装置にズーム制御信号として出力する第2の加算器と、を備えて構成されることを特徴とする被写体追従ズーム装置。
【請求項2】 前記エリアデコーダが、前記目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標を格納する水平座標レジスタと、前記目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標を格納する垂直座標レジスタと、前記水平座標レジスタより出力される目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標と、所定の第1の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第1のセレクタと、前記垂直座標レジスタより出力される目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標と、所定の第2の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第2のセレクタと、前記第1のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第1のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量とを加算して出力する第3の加算器と、前記第2のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第2のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量とを加算して出力する第4の加算器と、前記第3の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第1の加算保持出力として出力する第1のFIFOと、前記第4の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第2の加算保持出力として出力する第2のFIFOと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の水平位置座標をカウントする水平カウンタと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の垂直位置座標をカウントする垂直カウンタと、前記第1のFIFOの第1の加算保持出力と、前記水平カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量に応じて水平方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する水平デコーダと、前記第2のFIFOの第2の加算保持出力と、前記垂直カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量に応じて垂直方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する垂直デコーダと、前記水平デコーダの補正出力と前記垂直デコーダの補正出力とを入力して、被写体の移動量に対応する目標監視領域を設定するエリア信号を出力するゲート回路と、を備えることを特徴とする請求項1記載の被写体追従ズーム装置。
【請求項3】 ズーム機構を有するビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、当該ディジタル映像信号による表示画面上における目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量を検出する動き検出回路と、外部から入力される手動ズーム制御信号および目標監視領域初期データと、前記動き検出回路より出力される目標被写体の水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記表示画面内に、前記目標被写体を内包する所定の目標監視領域を設定するためのエリア信号を出力するエリアデコーダと、前記ビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、その高周波成分を抽出する高域フィルタと、前記高域フィルタより出力されるディジタル映像信号の高周波成分を入力して、当該ディジタル映像信号の絶対値を生成して信号出力する絶対値化回路と、前記絶対値化回路の出力信号と、前記エリアデコーダより出力される目標監視領域を設定するエリア信号とを入力して、前記絶対値化回路の出力信号の内、前記目標監視領域内の信号のみを前記表示画面における1画面の期間にわたり累算して出力するモニタ回路と、前記手動ズーム制御信号と前記モニタ回路の累算出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記モニタ回路の累算出力を所定の期間の間保持するラッチと、前記ラッチに保持されていた従前の累算出力と、前記モニタ回路より出力される現時点の累算出力とを入力し、当該従前の累算出力より現時点の累算出力を減算して両累算出力の差分を出力する減算回路と、前記手動ズーム制御信号と前記減算回路より出力される累算出力の差分とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記累算出力の差分を所定の期間の間累算する累算回路と、前記減算回路より出力される累算出力の差分を入力して、当該累算出力の差分の低周波成分を抽出する低域フィルタと、前記累算回路より出力される累算出力のレベルを所定の倍率に増幅する第1の定数倍回路と、前記低域フィルタより出力される累算出力の差分の低周波成分を所定の倍率に増幅する第2の定数倍回路と、前記第1および第2の定数倍回路の出力信号を加算する第1の加算器と、前記第1の加算器の加算出力信号を入力して、所定のズーム制御信号を生成して出力するズーム制御回路と、前記手動ズーム制御信号と前記ズーム制御回路より出力されるズーム制御信号とを入力して加算し、前記ズーム機構を有するビデオカメラ装置にズーム制御信号として出力する第2の加算器と、を備えて構成されることを特徴とする被写体追従ズーム装置。
【請求項4】 前記エリアデコーダが、前記目標監視領域初期値データの入力を受けて、当該目標監視領域初期値データに含まれる前記目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標を格納する水平座標レジスタと、前記目標監視領域初期値データの入力を受けて、当該目標監視領域初期値データに含まれる前記目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標を格納する垂直座標レジスタと、前記水平座標レジスタより出力される目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標と、所定の第1の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第1のセレクタと、前記垂直座標レジスタより出力される目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標と、所定の第2の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第2のセレクタと、前記第1のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第1のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量とを加算して出力する第3の加算器と、前記第2のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第2のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量とを加算して出力する第4の加算器と、前記第3の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第1の加算保持出力として出力する第1のFIFOと、前記第4の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第2の加算保持出力として出力する第2のFIFOと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の水平位置座標をカウントする水平カウンタと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の垂直位置座標をカウントする垂直カウンタと、前記第1のFIFOの第1の加算保持出力と、前記水平カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量に応じて水平方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する水平デコーダと、前記第2のFIFOの第2の加算保持出力と、前記垂直カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量に応じて垂直方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する垂直デコーダと、前記水平デコーダの補正出力と前記垂直デコーダの補正出力とを入力して、被写体の移動量に対応する目標監視領域を設定するエリア信号を出力するゲート回路と、を備えることを特徴とする請求項3記載の被写体追従ズーム装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被写体追従ズーム装置に関し、特にズーム機能を有するビデオカメラ装置に適用される被写体追従ズーム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】昨今のLSI技術の発達により、回路構成規模が小型化し且つ信号処理速度が向上したことにより、映像信号処理の分野においてもディジタル信号処理が採用されている。特にビデオカメラの複雑な光学的調整を簡便化するためには、ディジタル信号処理技術は極めて有効であり、例えば、オートフォ−カス制御、自動絞り調整、手振れ補正および逆光補正等の技術は、既に公知の技術として知られている。
【0003】以下においては、ズーム機能を有するビデオカメラにおいて、目標被写体の表面サイズを一定に継続表示する被写体追従ズーム装置の従来技術として、特開平2−87876号公報に開示されている「オートズーム表示付撮像表示装置」を例として説明する。図5は、従来の被写体追従ズーム装置の構成例を示すブロック図であり、図6および図7は、当該被写体追従ズーム装置の動作を説明するために使用する図である。以下、図5、図6および図7を参照して、前記従来例の動作について説明する。
【0004】図5に示されるように、従来の被写体追随ズーム装置は、自動焦点制御回路34と制御信号に応じてズーム比を制御するズーム比制御回路35により構成されるズームレンズ33と、ズームレンズ33を通過した被写体の光信号を電気信号に変換する光電変換部36と、光電変換部36の出力を所定レベルに増幅する増幅器37と、増幅器37の出力に対して所定のビデオ信号処理を行うビデオ処理回路38と、ビデオ処理回路38より出力されるビデオ信号を監視するTVモニタ39とを備えて構成されるビデオ撮像装置に対応して、ビデオ処理回路38より出力されるビデオ信号を分岐入力して、当該ビデオ信号に対する信号処理を介して前記ビデオ撮像装置による目標監視領域内の被写体の画面面積に比例するデータを演算して出力する信号処理回路40と、前記目標監視領域内に所望の被写体サイズを設定する目標サイズ設定回路47と、前記信号処理回路40より出力される被写体の画面面積に比例するデータと目標サイズ設定回路47より出力される被写体サイズとの差を演算出力する減算回路48とを備えて構成されており、減算回路48による減算出力は、セレクタ49を介してズームレンズ33に帰還入力され、ズーム比制御回路35によりズーム比が制御調整される。
【0005】なお、前記信号処理回路40は、ビデオ処理回路38より出力されるビデオ信号を入力して、画面の所定の目標領域内のビデオ信号を抽出するゲート回路41と、ゲート回路41より出力されるビデオ信号のピーク値を捕捉するピーククランプ回路42と、前記ビデオ信号に含まれる雑音レベルよりも高いレベルの信号を生成するスレッショルド電圧発生回路45と、ピーククランプ回路42の出力とスレッショルド電圧発生回路45の出力とのレベルを比較して、「1」、「0」の2値化ビデオ信号を出力する比較回路43と、比較回路43より出力される2値化ビデオ信号を入力して、前記目標監視領域内のアドレス位置に対応する「1」の総数をカウントして、前述した目標監視領域内の被写体の画面面積に比例するデータを演算出力する目標サイズ検出回路44とを備えて構成されている。
【0006】次に、図6(a)は、図5に示されるビデオ撮像装置のTVモニタ39の画面に表示された目標被写体の画像例であり、表示画面50には、1本の目標走査線53に対応して、目標監視領域52と目標被写体の画像51が示されている。また、図6(b)には、図6(a)の目標被写体の画像51に対応する各部の映像信号波形が示されている。即ち、前述のゲート回路41において設定される目標監視領域52内の目標被写体の画像51を横切る目標走査線の内の1本の目標走査線53に対応する映像信号波形pが示されている。この映像信号波形pには、目標監視領域52内のビデオ信号走査期間t内に目標被写体の画像51に対応する映像信号波形が含まれている。この目標被写体の画像51に対応するビデオ信号波形の波高値Va は、目標被写体の画像51のピーク波形を示しており、波高値Vb は前記スレッショルド電圧発生回路44の出力レベルを示している。即ち、前記目標監視領域内の映像信号走査期間t内において捕捉された前記目標被写体波形に対応して、その出力期間中継続して発生するスレッショルド電圧Vb は、目標被写体波形近くの雑音レベルよりも高いレベルに設定されている。前述のように、スレッショルド電圧発生回路45より出力される波高値Vb とピーククランプ回路42の出力レベルは比較回路43に入力されて比較照合され、図6(b)に示されるように、Va がVb よりも高いレベルの期間内においては「1」、Va がVb よりも低いレベルの期間内においては「0」の2値化波形qとして出力される。
【0007】目標サイズ検出回路44においては、比較回路43より出力される2値化されたビデオ信号波形qより、目標監視領域52内のアドレス位置に対応する「1」の数をカウントし、同期信号発生回路46の出力により垂直方向の全走査線について各カウント数を総合計することにより、目標被写体の画像51の面積に対応するデジタルデータが求められる。また、目標サイズ設定回路47においては、目標監視領域52内において所望の画像面積に対応するデジタルデータが設定される。減算回路48においては、目標サイズ検出回路44の出力と目標サイズ設定回路47の出力と間の減算処理が行われてオートズーム制御信号が出力され、セレクタ49を介してズームレンズ33に帰還入力される。このオートズーム制御信号が零となるようにズーム比制御回路35を制御することにより、被写体を一定の大きさに継続的に捕捉することのできる被写体追従ズーム装置が実現される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の被写体追従ズーム装置においては、ゲート回路41において設定される目標監視領域内のピーク信号とスレッショルド電圧との比較により目標サイズを検出しているが、この方法による場合には、目標監視領域内のピーク信号を全て目標サイズに比例するパラメータとして検出しているために、動く被写体に追従している場合には、目標被写体の背景が変化すると背景の変化も目標サイズの変化として検出され、そのままズーム比制御に帰還入力されることになるために誤動作が生起するという欠点がある。この欠点の要因については、図7を参照して以下に説明する。
【0009】図7(a)および(b)は、目標被写体の背景に垂直方向の縞模様のある2つの画面の例として、表示画面54および56を示す図である。図7(a)に示される表示画面54は、目標被写体と垂直方向縞模様の背景が画面深さ方向(光軸方向)に近い場合であり、目標監視領域55内に背景の縞が3本含まれている。これに対して、目標被写体が画面深さ方向の手前に動く時には、目標被写体を一定の大きさに継続的に捕捉することができるようにズーム制御を行うと、目標被写体と垂直方向縞模様の背景の間の画面深さ方向の距離が遠くなり、これによって相対的に背景の大きさが小さくなり、図7(b)の表示画面56に示されるような画面となる。この場合には、図7(b)の目標監視領域57内に背景の縞模様が6本含まれることになる。
【0010】これらの背景の縞模様が、それぞれピーククランプ回路42においてピーク値として捕捉され、目標サイズ検出回路44において、誤まって目標サイズとして計数されると、目標監視領域に3本の背景縞を含む表示画面54において検出される目標サイズに対して、図7に示されるように、仮に目標被写体を同一の大きさで捕捉しているものとすると、6本の背景縞を含む表示画面56において検出される目標サイズが大きくなるために、当該サイズを小さくするようにズーム制御が行われて、結果的に目標被写体を継続的に同一の大きさで捕捉することができなくなり、前述のような誤動作を生じる要因となる。
【0011】また、被写体追従ズーム装置においては、被写体監視領域が固定されているたに、目標被写体が画面内を水平方向および垂直方向に移動して、目標監視領域から外れる場合に誤動作を生じるという欠点がある。仮に被写体の画面内における水平方向および垂直方向の動きを追尾し、当該被写体を目標監視領域内において捕捉し続けることができても、目標被写体の背景自体は被写体の動きに応じて常に変化しているために、目標監視領域内の背景変化を目標被写体のサイズの変化として検出するという動作状態となり、上記の場合と同様に誤動作を生じるという欠点がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明の被写体追従ズーム装置は、ズーム機構を有するビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、当該ディジタル映像信号による表示画面上における目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量を検出する動き検出回路と、外部から入力される手動ズーム制御信号と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記表示画面内に、前記目標被写体を内包する所定の目標監視領域を設定するためのエリア信号を出力するエリアデコーダと、前記ビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、その高周波成分を抽出する高域フィルタと、前記高域フィルタより出力されるディジタル映像信号の高周波成分を入力して、当該ディジタル映像信号の絶対値を生成して信号出力する絶対値化回路と、前記絶対値化回路の出力信号と、前記エリアデコーダより出力される目標監視領域を設定するエリア信号とを入力して、前記絶対値化回路の出力信号の内、前記目標監視領域内の信号のみを前記表示画面における1画面の期間にわたり累算して出力するモニタ回路と、前記手動ズーム制御信号と前記モニタ回路の累算出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記モニタ回路の累算出力を所定の期間の間保持するラッチと、前記ラッチに保持されていた従前の累算出力と、前記モニタ回路より出力される現時点の累算出力とを入力し、当該従前の累算出力より現時点の累算出力を減算して両累算出力の差分を出力する減算回路と、前記手動ズーム制御信号と前記減算回路より出力される累算出力の差分とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記累算出力の差分を所定の期間の間累算する累算回路と、前記減算回路より出力される累算出力の差分を入力して、当該累算出力の差分の低周波成分を抽出する低域フィルタと、前記累算回路より出力される累算出力のレベルを所定の倍率に増幅する第1の定数倍回路と、前記低域フィルタより出力される累算出力の差分の低周波成分を所定の倍率に増幅する第2の定数倍回路と、前記第1および第2の定数倍回路の出力信号を加算する第1の加算器と、前記第1の加算器の加算出力信号を入力して、所定のズーム制御信号を生成して出力するズーム制御回路と、前記手動ズーム制御信号と前記ズーム制御回路より出力されるズーム制御信号とを入力して加算し、前記ズーム機構を有するビデオカメラ装置にズーム制御信号として出力する第2の加算器と、を備えて構成されることを特徴としている。
【0013】なお、前記第1の発明において、前記エリアデコーダは、前記目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標を格納する水平座標レジスタと、前記目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標を格納する垂直座標レジスタと、前記水平座標レジスタより出力される目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標と、所定の第1の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第1のセレクタと、前記垂直座標レジスタより出力される目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標と、所定の第2の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第2のセレクタと、前記第1のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第1のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量とを加算して出力する第3の加算器と、前記第2のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第2のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量とを加算して出力する第4の加算器と、前記第3の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第1の加算保持出力として出力する第1のFIFOと、前記第4の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第2の加算保持出力として出力する第2のFIFOと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の水平位置座標をカウントする水平カウンタと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の垂直位置座標をカウントする垂直カウンタと、前記第1のFIFOの第1の加算保持出力と、前記水平カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量に応じて水平方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する水平デコーダと、前記第2のFIFOの第2の加算保持出力と、前記垂直カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量に応じて垂直方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する垂直デコーダと、前記水平デコーダの補正出力と前記垂直デコーダの補正出力とを入力して、被写体の移動量に対応する目標監視領域を設定するエリア信号を出力するゲート回路と、を備えて構成してもよい。
【0014】また、第2の発明の被写体追従ズーム装置は、ズーム機構を有するビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、当該ディジタル映像信号による表示画面上における目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量を検出する動き検出回路と、外部から入力される手動ズーム制御信号および目標監視領域初期データと、前記動き検出回路より出力される目標被写体の水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記表示画面内に、前記目標被写体を内包する所定の目標監視領域を設定するためのエリア信号を出力するエリアデコーダと、前記ビデオカメラ装置より出力されるディジタル映像信号を入力し、その高周波成分を抽出する高域フィルタと、前記高域フィルタより出力されるディジタル映像信号の高周波成分を入力して、当該ディジタル映像信号の絶対値を生成して信号出力する絶対値化回路と、前記絶対値化回路の出力信号と、前記エリアデコーダより出力される目標監視領域を設定するエリア信号とを入力して、前記絶対値化回路の出力信号の内、前記目標監視領域内の信号のみを前記表示画面における1画面の期間にわたり累算して出力するモニタ回路と、前記手動ズーム制御信号と前記モニタ回路の累算出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記モニタ回路の累算出力を所定の期間の間保持するラッチと、前記ラッチに保持されていた従前の累算出力と、前記モニタ回路より出力される現時点の累算出力とを入力し、当該従前の累算出力より現時点の累算出力を減算して両累算出力の差分を出力する減算回路と、前記手動ズーム制御信号と前記減算回路より出力される累算出力の差分とを入力して、前記手動ズーム制御信号が手動動作を示す状態においてリセットされ、手動非動作を示す状態において前記累算出力の差分を所定の期間の間累算する累算回路と、前記減算回路より出力される累算出力の差分を入力して、当該累算出力の差分の低周波成分を抽出する低域フィルタと、前記累算回路より出力される累算出力のレベルを所定の倍率に増幅する第1の定数倍回路と、前記低域フィルタより出力される累算出力の差分の低周波成分を所定の倍率に増幅する第2の定数倍回路と、前記第1および第2の定数倍回路の出力信号を加算する第1の加算器と、前記第1の加算器の加算出力信号を入力して、所定のズーム制御信号を生成して出力するズーム制御回路と、前記手動ズーム制御信号と前記ズーム制御回路より出力されるズーム制御信号とを入力して加算し、前記ズーム機構を有するビデオカメラ装置にズーム制御信号として出力する第2の加算器と、を備えて構成されることを特徴としている。
【0015】なお、前記第2の発明において、前記エリアデコーダは、前記目標監視領域初期値データの入力を受けて、当該目標監視領域初期値データに含まれる前記目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標を格納する水平座標レジスタと、前記目標監視領域初期値データの入力を受けて、当該目標監視領域初期値データに含まれる前記目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標を格納する垂直座標レジスタと、前記水平座標レジスタより出力される目標監視領域の水平方向の始点および終点の座標と、所定の第1の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第1のセレクタと、前記垂直座標レジスタより出力される目標監視領域の垂直方向の始点および終点の座標と、所定の第2の加算保持出力とを入力して、前記手動ズーム制御信号の制御作用を介して何れか一方を選択して出力する第2のセレクタと、前記第1のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第1のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量とを加算して出力する第3の加算器と、前記第2のセレクタの出力と、前記動き検出回路より出力される目標被写体の運動に起因する水平方向および垂直方向の移動量とを入力して、前記第2のセレクタの出力と目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量とを加算して出力する第4の加算器と、前記第3の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第1の加算保持出力として出力する第1のFIFOと、前記第4の加算器の出力を所定の期間の間保持し、前記第2の加算保持出力として出力する第2のFIFOと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の水平位置座標をカウントする水平カウンタと、前記ビデオカメラ装置より得られる画像信号の垂直位置座標をカウントする垂直カウンタと、前記第1のFIFOの第1の加算保持出力と、前記水平カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する水平方向の移動量に応じて水平方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する水平デコーダと、前記第2のFIFOの第2の加算保持出力と、前記垂直カウンタのカウント出力とを入力して、目標被写体の運動に起因する垂直方向の移動量に応じて垂直方向の目標監視領域の位置座標を補正して出力する垂直デコーダと、前記水平デコーダの補正出力と前記垂直デコーダの補正出力とを入力して、被写体の移動量に対応する目標監視領域を設定するエリア信号を出力するゲート回路と、を備えて構成してもよい。
【0016】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明する。
【0017】図1は本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、本実施例は、ズーム装置1と、光電変換素子2と、増幅器3と、AD変換器4と、カメラ信号処理回路19とを含むビデオカメラ装置に対応して、低域フィルタ(以下、HPFと云う)5と、動き検出回路6と、絶対値化回路7と、モニタ回路8と、ラッチ9と、減算回路10と、累算回路11と、低域フィルタ(以下、LPFと云う)12と、定数倍回路13および14と、ズーム制御回路15と、加算器16および18と、エリアデコーダ17とを備えて構成される。また、図2は、エリアデコーダ17の第1の実施例の構成を示すブロック図であり、水平軸座標レジスタ(以下、H座標レジスタと云う)20と、垂直軸座標レジスタ(以下、V座標レジスタと云う)21と、セレクタ22および23と、加算器24および25と、FIFO26および27と、水平デコーダ(以下、Hデコーダと云う)28と、垂直デコーダ(以下、Vデコーダと云う)29と、水平カウンタ(以下、Hカウンタと云う)30と、垂直カウンタ(以下、Vカウンタと云う)31と、ANDゲート32とを備えて構成される。以下、図1および図2を参照して、本実施例の動作について説明する。
【0018】図1において、ズーム装置1のズームレンズにより集光された被写体の光信号は、光電変換素子2に入力されて、所定のタイミングとフォ−マットで画面上を走査する映像信号に変換される。光電変換素子2より出力される映像信号は増幅器3により所定レベルに増幅されて、AD変換器4に入力されてディジタル映像信号に変換される。このディジタル映像信号はカメラ信号処理回路19に入力され、所定のフォ−マットのディジタル映像信号に変換されて出力される。カメラ信号処理回路19より出力されるディジタル映像信号は、HPF5と動き検出回路6に入力される。動き検出回路6においては、例えば、注目する被写体に対して、前画面と現在の画面の位置座標が比較され、それぞれの位置座標の差分により、被写体の水平方向および垂直方向の移動量△Hおよび△Vを示す動き検出信号が検出されて、エリアデコーダ17に入力される。エリアデコーダ17に対しては、上記の動き検出信号以外に、手動ズームを制御するためのマニュアルズーム信号101が外部から入力されている。
【0019】図2に示されるエリアデコーダ17においては、H座標レジスタ20に格納されている目標監視領域の水平方向始点および終点の座標出力と、FIFO26の出力は、それぞれセレクタ22の対応する接点に接続されており、画面の水平方向の走査に従って、順次所定のタイミングで当該セレクタ22の各接点に入力される。一方、セレクタ22に対しては、選択制御信号として前述のマニュアルズーム信号101が外部から入力されており、当該マニュアルズーム信号101による制御作用を介して、手動ズーム操作をしている時にはH座標レジスタ20の出力が選択され、手動ズームを操作していない時にはFIFO26の出力が選択されて加算器24に入力される。加算器24に対しては前述の動き検出信号102も入力されており、セレクタ22の座標出力に対して、動き検出信号102に含まれる水平方向の移動量△Hが加算される。加算器24の加算出力は、水平方向始点座標および水平方向終点座標の順にFIFO26に入力されて格納され、1画面の期間の間保持される。そして、当該保持期間後に、FIFO26より出力される水平方向始点座標および水平方向終点座標はHデコーダ28に入力される。Hデコーダ28に対しては、Hカウンタ30においてカウントされる水平方向の座標が入力されており、Hデコーダ28からは、水平方向始点座標から水平方向終点座標に至るまでの水平方向の目標監視領域を示す信号が出力されて、ANDゲート32の一方の入力端に入力される。
【0020】同様に、V座標レジスタ21に格納されている目標監視領域の垂直方向始点および終点の座標出力と、FIFO27の出力は、画面の垂直方向の走査に従って、順次所定のタイミングでセレクタ23の各接点に入力され、外部から入力されるマニュアルズーム信号101による制御作用を介して、手動ズーム操作をしている時にはV座標レジスタ21の出力が選択され、手動ズームを操作していない時にはFIFO27の出力が選択されて加算器25に入力される。加算器25においては、セレクタ22の座標出力と、動き検出信号102に含まれる垂直方向の移動量△Vが加算される。加算器25の加算出力は、垂直方向始点座標および垂直方向終点座標の順にFIFO27に入力されて格納され、1画面の期間の間保持される。そして、当該保持期間後に、FIFO27より出力される垂直方向始点座標および垂直方向終点座標はVデコーダ29に入力される。Vデコーダ29に対しては、Vカウンタ31においてカウントされる垂直方向の座標が入力されており、Vデコーダ29からは、垂直方向始点座標から垂直方向終点座標に至るまでの垂直方向の目標監視領域を示す信号が出力されて、ANDゲート32の他の入力端に入力される。ANDゲート32においては、Hデコーダ28およびVデコーダ29より出力される各座標方向の目標監視領域を示す信号の論理積がとられて、エリア信号103が生成されて出力される。
【0021】即ち、目標監視領域は、エリアデコーダ17により被写体の水平方向および垂直方向の動きに追従して、それぞれ△Hおよび△Vに相当する距離分移動してゆく。従って、目標監視領域は、常に被写体の水平方向および垂直方向の移動に対して追従してゆく状態において、当該領域が設定される。また、撮像の途中過程においてマニュアルズームが行われる場合には、目標監視領域を示す座標が初期値となり、マニュアルズーム終了後において、再度、水平方向および垂直方向の動きに対する追従が開始される。
【0022】図1に戻り、カメラ処理回路19より出力されるディジタル映像信号は、前述のようにHPF5にも入力されるが、HPF5においては、ディジタル映像信号の高周波成分、即ち画像のエッジを示す信号成分が抽出されて出力され、絶対値化回路7に入力される。絶対値化回路7においては、前記高周波成分の入力信号が符号のない振輻のみの絶対値信号に変換されて出力され、モニタ回路8に入力される。モニタ回路8に対しては、前述のエリアデコーダ17より出力されるエリア信号103も入力されており、当該エリア信号103を介して入力される目標監視領域内において、画像のエッジ成分の信号が1画面の期間にわたり累算されて出力される。
【0023】モニタ回路8による累算出力は、ラッチ9と減算器10に入力されるが、ラッチ9に対しては、外部から入力されるマニュアルズーム信号101も入力されており、マニュアルズームの動作時においては、マニュアルズーム信号101により当該ラッチ9はリセットされ、またマニュアルズームの非動作時においては、モニタ回路8の累算出力が、例えば1画面の期間の間保持される。ラッチ9の出力とモニタ回路8の累算出力は減算回路10に入力されており、減算回路10においては、ラッチ9から出力される1画面前の累算出力とモニタ回路8から出力される現時点における累算出力との差分が抽出されて出力される。即ち、減算回路10においては、目標監視領域内の画像エッジ成分の累算和の前後画面における変化分が検出される。
【0024】減算回路10の差分出力はLPF12および累算回路11に入力されるが、LPF12においては前記差分出力における低周波成分が抽出されて出力され、定数倍回路13に入力される。また、累算回路11においては、減算回路10の差分出力と外部から入力されるマニュアルズーム信号101の入力を受けて、マニュアルズームの動作時においては当該累算回路11がリセットされ、マニュアルズームの非動作時においては、減算回路10の差分出力が所定の期間にわたって累算されて、定数倍回路14に入力される。即ち、LPF12からは、目標監視領域内の画像エッジ成分の時間変化における低周波成分が抽出されて出力され、また累算回路11からは、目標監視領域内の画像エッジ成分の時間変化が一定期間にわたって累算されて出力される。
【0025】定数倍回路13および14においては、LPF12の出力と累算回路11の出力はそれぞれ所定の倍率でレベル変換されて出力され、加算器18の入力されて加算される。加算器18による加算出力はズーム制御回路15に入力され、ズーム制御回路15からは、加算器18の加算出力に含まれる目標監視領域の画像エッジ成分の時間変化の累算和と低周波成分の和に対応して生成される自動ズーム信号が出力され、加算器16に入力される。加算器16に対しては外部からのマニュアルズーム信号101も入力されており、当該加算器16においては、ズーム制御回路15から入力される前記自動ズーム信号とマニュアルズーム信号101が加算されて、ズーム装置1に対するズーム制御信号として入力され、これにより、自動ズーム信号とマニュアルズーム信号101の加算出力に応じてズームレンズが制御調整される。
【0026】以上説明したように、本実施例においては、HPF5により被写体の画像エッジ成分が検出され、動き検出回路6とエリアデコーダ17により被写体の動きに追従して目標監視領域内において画像エッジ成分の累算が行われる。即ち、常に被写体の画像エッジを被写体の大きさとして捕捉することができる。従って、目標監視領域内の被写体の画像エッジ成分の変化を相殺するようにズームレンズを制御することにより、被写体を常時一定の大きさで捕捉することができるようにズーム制御を行うことが可能となる。
【0027】次に、本発明の第2の実施例について説明する。図3は、当該第2の実施例の構成を示すブロック図である。図3に示されるように、本実施例は、ズーム装置1と、光電変換素子2と、増幅器3と、AD変換器4と、カメラ信号処理回路19とを含むビデオカメラ装置に対応して、HPF5と、動き検出回路6と、絶対値化回路7と、モニタ回路8と、ラッチ9と、減算回路10と、累算回路11と、LPF12と、定数倍回路13および14と、ズーム制御回路15と、加算器16および18と、エリアデコーダ17とを備えて構成される。また、図4は、エリアデコーダ17の第2の実施例の構成を示すブロック図であり、H座標レジスタ20と、V座標レジスタ21と、セレクタ22および23と、加算器24および25と、FIFO26および27と、Hデコーダ28と、Vデコーダ29と、Hカウンタ30と、Vカウンタ31と、ANDゲート32とを備えて構成される。
【0028】図3および図4より明らかなように、本発明の第2の実施例および当該実施例に含まれるエリアデコーダ17の第2の実施例の構成内容は、前述の第1の実施例の場合と同様であるが、本実施例においては、構成要素の接続内容において第1の実施例とは異なっている。即ち、図3の第2の実施例においては、エリアデコーダ17に対して、新たに目標監視領域初期値データ104が外部から入力されており、また図4のエリアデコーダ17の第2の実施例においては、前記目標監視領域初期値データ104が、H座標レジスタ20およびV座標座レジスタ21に入力されている。それ以外の接続関係に関しては、第1の実施例の場合と全く同様である。以下、図3および図4を参照して、本実施例の動作について説明する。
【0029】図3において、本実施例の動作は基本的には第1の実施例と同様であり、動作説明の重複を避けるために、第2の実施例については、特に第1の実施例と異なる動作に主眼をおいて説明するものとする。始めに、本実施例におけるエリアデコーダ17の動作について説明する。図3において、エリアデコーダ17に対しては、動き検出回路6より出力される、被写体の水平方向および垂直方向の移動量△Hおよび△Vを示す動き検出信号102と、外部からのマニュアルズーム信号101とともに、新たに外部より目標監視領域初期値データ104が入力される。図4に示されるように、目標監視領域初期値データ104の内、水平方向の始点データxs と終点データxe はH座標レジスタ20に入力されて格納され、また目標監視領域初期値データ104の内、垂直方向の始点データys と終点データye はV座標レジスタ21に入力されて格納される。即ち、マニュアルズーム信号101の終了時点に設定される目標監視領域の初期座標が、それぞれ対応するH座標レジスタ20およびV座標レジスタ21に設定される。これらのH座標レジスタ20およびV座標レジスタ21の出力は、第1の実施例の場合と同様にそれぞれセレクタ22および23に入力され、これらのセレクタ22および23において、マニュアルズーム信号101により、それぞれラッチFIFO26およびFIFO27の出力と切替制御されて、対応する加算器24および25に入力される。加算器24および25に対しては、前述の動き検出信号102も入力されており、セレクタ22および23の座標出力に対して、それぞれ動き検出信号102に含まれる水平方向の移動量△Hおよび垂直方向の移動量△Vが加算される。加算器23および24以降の動作については、図1および図2に示される第1の実施例の場合と同様であり、その説明は省略する。
【0030】即ち、本実施例においては、目標監視領域初期値データ104を介して、外部からマニュアルズーム信号101の終了時点に設定される目標監視領域の初期座標を、H座標レジスタ20およびV座標レジスタ21に設定することができるために、初期の目標監視領域の位置およびサイズを自由に設定することが可能となり、目標とする被写体の大きさにより、最適の目標監視領域を設定することができるという利点がある。
【0031】以上、本発明の第1および第2の実施例について説明したが、本発明においては、画像エッジ成分に着目して、目標被写体のサイズに比例するパラメータとしているために、被写体の背景画像の変化による誤動作を防止することができるとともに、移動する被写体が目標監視領域から外れることがなくなるという効果が得られる。また、被写体画像エッジ成分の時間軸変化を所定期間にわたり累算して、その低周波成分を抽出していることにより、急激な画面変化に起因するズーム誤動作が回避される。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、HPFにより画像エッジ成分を抽出し、モニタ回路により目標監視領域内の画像エッジ成分の累算和を演算して、目標被写体サイズに比例するパラメータとすることにより、被写体に焦点を合わせて撮像する際に、当該被写体の背景画像の変化に起因するズーム誤動作を防止することができるという効果があるとともに、被写体の移動に対応して、被写体監視領域を追従させることが可能となり、被写体が目標監視領域内から外れるという事態を未然に防止することができるという効果がある。
【0033】また、目標監視領域内の被写体画像エッジ成分の時間軸変化を所定期間にわたって累算し、同時に低周波成分を抽出することにより、急激な画面変化に起因するズーム制御における誤動作を防止することが可能となり、最適のズーム制御を行うことができるという効果がある。




 

 


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