專利名稱：圖像記錄設(shè)備和圖像再現(xiàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像記錄設(shè)備并且還涉及圖像再現(xiàn)設(shè)備，前者在攝像機、靜物攝像機等中有用，它們把例如來自攝像器件的視頻信號記錄在記錄介質(zhì)上，而攝像器件的入射光量的范圍很寬，后者從記錄有視頻信號(由圖像記錄設(shè)備記錄)的介質(zhì)再現(xiàn)視頻信號然后將該信號輸出，在此過程中根據(jù)例如用戶的指令調(diào)節(jié)視頻信號的亮度。
背景技術(shù)：
通常，在攝像機或靜物攝像機中使用的電荷耦合器件(CCD)具有很窄的動態(tài)范圍。因此，通過控制射在CCD上的光量來把要攝像的度范圍調(diào)節(jié)至最佳值，其做法是當觀察目標的形象時用一機械的孔闌，或者用電子快門來控制信號電荷積累時間。用孔闌或電子快門把照度范圍調(diào)節(jié)至最佳而獲得視頻信號，然后將該信號記錄在諸如磁帶或盤片等介質(zhì)上。
圖28示出現(xiàn)有技術(shù)的攝像方法。如圖28所示，在有陽光照射的室外的目標照度不同于在黑暗的室內(nèi)的目標照度，兩者要差100至1000倍。據(jù)此，當在黑暗的室內(nèi)攝像時，要增大孔闌尺寸，而當在明亮的室外攝像時，要縮小孔闌尺寸，由此獲得最佳照度。
然而，按照現(xiàn)有技術(shù)的方法，如果在攝像區(qū)域內(nèi)既有黑暗的室內(nèi)又有明亮的室外時，就無法設(shè)置一個孔闌尺寸可同時進行黑暗室內(nèi)和明亮室外的攝像。這就產(chǎn)生了下述問題。當攝像者強調(diào)室內(nèi)時，他相應(yīng)于黑暗的室內(nèi)設(shè)置孔闌，把圖像記錄在記錄介質(zhì)上。當后來要再現(xiàn)記錄介質(zhì)，而在一顯示設(shè)備上觀看圖像時，相應(yīng)于室外的圖像部分變白(whiteout)。因而即使觀察者希望看到室外部分也無法看到。
相反，在相應(yīng)于明亮的室外設(shè)置孔闌而獲取和記錄圖像的情形下，在再現(xiàn)時，即使觀察者想看室內(nèi)部分，但由于室內(nèi)部分變黑(blackout)而無法看到。
由上述可以看出，在現(xiàn)有技術(shù)中，只能記錄目標照度范圍受到限制的圖像，因而就產(chǎn)生了這樣一個問題，即在再現(xiàn)時，如果目標的照度與在攝像時的照度相差很大，就無法看到該部分。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到目的，例如，本發(fā)明的圖像記錄設(shè)備包括用以在一給定的信號電荷積累時間內(nèi)獲得兩個信號電荷積累時間不同的視頻信號的攝像裝置，該給定信號電荷積累時間用視頻信號的場或幀來表示；以及在記錄介質(zhì)上分開記錄兩個視頻信號的裝置或者對每一預(yù)定個數(shù)的像素選擇或校正兩個視頻信號然后記錄視頻信號的裝置。
例如，本發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備包括用以再現(xiàn)兩個視頻信號的視頻信號再現(xiàn)裝置，這兩個視頻信號具有不同的信號電荷積累時間，并且把它們分開記錄在一圖像記錄介質(zhì)上或?qū)γ恳活A(yù)定數(shù)目的像素加以選擇或校正；目標照度范圍指定裝置或區(qū)域指定裝置，前者用以指定要顯示或輸出的目標照度的范圍，后者用以指定攝像區(qū)域；以及電平轉(zhuǎn)換裝置，用以轉(zhuǎn)換再現(xiàn)視頻信號的亮度電平。
按照本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)的圖像記錄設(shè)備，例如，用于獲得兩個信號電荷積累時間不同的視頻信號的攝像裝置在一標準的電荷積累時間內(nèi)獲得一個視頻信號(該信號是由對標準照度的目標攝像而產(chǎn)生的)，并在一短于標準時間的電荷積累時間內(nèi)獲得一個視頻信號(該信號是由對高照度的目標攝像而產(chǎn)生的)。這兩個獲得的視頻信號在對每個像素加以選擇或相互校正的情形下由視頻信號記錄裝置記錄在記錄介質(zhì)上，從而可以記錄照度分布很寬的目標的視頻信號。
按照本發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，例如，從一記錄介質(zhì)再現(xiàn)標準照度和高照度的視頻信號，而視頻信號的亮度電平(它由用戶通過目標照度范圍指定裝置或區(qū)域指定裝置加以指定)由電平轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為適合視頻信號輸出設(shè)備的亮度電平，從而允許在再現(xiàn)時可有選擇地顯示或輸出其目標照度相差很大的圖像部分。
第一個發(fā)明是一圖像記錄設(shè)備，它包含多個攝像裝置和一個記錄裝置，這些攝像裝置在一場或一幀內(nèi)具有不同的信號電荷積累時間，而記錄裝置把在信號積累時間內(nèi)獲得的多個視頻信號的全部或一部分記錄在預(yù)定的記錄介質(zhì)上。
第二個發(fā)明是按照所述第一個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，其中，所述記錄裝置把多個視頻信號的全部記錄在記錄介質(zhì)上。
第三個發(fā)明是按照所述第一個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，
其中，所述設(shè)備還包含選擇裝置，它根據(jù)預(yù)定的準則從所述攝像裝置輸出的多個視頻信號中選出一個信號，并由所述記錄裝置記錄被選出的視頻信號。
第四個發(fā)明是按照所述第三個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，其中，具有不同的信號電荷積累時間的多個視頻信號是兩類視頻信號，或第一和第二視頻信號，第一視頻信號的信號電荷積累時間比第二視頻信號的信號電荷積累時間長，并且在根據(jù)預(yù)定的準則在多個視頻信號中選擇一個視頻信號中，當?shù)谝灰曨l信號值小于一預(yù)定的閾值時，就選擇第一視頻信號，而當?shù)谝灰曨l信號值不小于閾值時，就選擇第二視頻信號。
第五個發(fā)明是按照所述第四個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包含識別信息添加裝置，用以將識別信息添加至被選擇的視頻信號，識別信號指出，兩類視頻信號中的哪一類信號被所述選擇裝置選為視頻信號。
第六個發(fā)明是按照所述第四個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，其中，所述選擇裝置包含校正裝置，用以至少當?shù)诙曨l信號被選擇時，使用第二視頻信號和閾值來校正被選擇的第二視頻信號，并輸出已校正的第二視頻信號。
第七個發(fā)明是按照所述第六個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，其中，所述記錄裝置包含參數(shù)記錄裝置，用以把所述校正裝置正用的參數(shù)記錄在記錄介質(zhì)上。
第八個發(fā)明是按照所述六個發(fā)明的圖像記錄設(shè)備，其中，所述記錄裝置包含參數(shù)復合裝置，用以在記錄介質(zhì)上記錄與第二視頻信號復合的參數(shù)，該參數(shù)由所述校正裝置用于校正。
第九個發(fā)明是一圖像再現(xiàn)裝置，它包含讀出裝置，用于讀出多個視頻信號，這些信號具有不同的信號電荷積累時間，并且由按照所述第二個發(fā)明的所述圖像記錄設(shè)備記錄在記錄介質(zhì)上；選擇/輸出裝置，用以根據(jù)預(yù)定的準則，從多個被讀出的視頻信號中選擇一個視頻信號，并輸出該被選擇的視頻信號；圖像顯示/輸出裝置，用于顯示或輸出采用被選擇信號的圖像；以及目標照度范圍指定裝置，用于指定要由顯示/輸出裝置再現(xiàn)的目標照度范圍，其中，至少在被指定的目標照度范圍內(nèi)，由所述圖像顯示/輸出裝置顯示或輸出被選擇的視頻信號。
第十個發(fā)明是按照所述第九個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包含亮度電平改變裝置，當在被指定的目標照度范圍內(nèi)被選擇信號的亮度電平超過圖像顯示/輸出裝置的最大極限時，用該亮度電平改變裝置在目標照度范圍內(nèi)改變被選擇信號的亮度電平，使之低于最大極限。
第十一個發(fā)明是一圖像再現(xiàn)設(shè)備，它包含讀出裝置，用于讀出多個視頻信號，這些信號具有不同的信號電荷積累時間，并且由按照所述第三個發(fā)明的所述圖像記錄設(shè)備記錄在記錄介質(zhì)上；圖像顯示/輸出裝置，用于顯示或輸出采用被讀出信號的圖像；以及目標照度范圍指定裝置，用于指定要由所述顯示/輸出裝置再現(xiàn)的目標照度范圍，其中，至少在被指定的目標照度范圍內(nèi)，將由所述圖像顯示/輸出裝置顯示或輸出被讀出的信號。
第十二個發(fā)明是按照所述第十一個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包含亮度電平改變裝置，當在被指定的目標照度范圍內(nèi)被讀出信號的亮度電平超過所述圖像顯示/輸出裝置的最大極限時，用該亮度電平改變裝置在目標照度范圍內(nèi)改變被讀出信號的亮度電平，使之低于最大極限。
第十三個發(fā)明是一圖像再現(xiàn)設(shè)備，它包含讀出裝置，用于讀出多個視頻信號，這些信號具有不同的信號電荷積累時間，并且由按照所述第二個發(fā)明的所述圖像記錄設(shè)備記錄在記錄介質(zhì)上；選擇/輸出裝置，用以根據(jù)預(yù)定的準則，從多個被讀出的視頻信號中選擇一個視頻信號，并輸出該被選擇的視頻信號；圖像顯示/輸出裝置，用于顯示或輸出采用被選擇信號的圖像；區(qū)域指定裝置，用于在一攝像區(qū)域中指定一預(yù)定的區(qū)域，該區(qū)域是在所述顯示/輸出裝置中要被顯示或輸出的區(qū)域；計算裝置，用于相應(yīng)于某個亮度計算在被指定區(qū)域中的像素數(shù)目的分布；以及目標照度范圍確定裝置，該裝置采用計算的結(jié)果在被指定的區(qū)域中確定目標照度的范圍，該范圍是要由所述顯示/輸出裝置再現(xiàn)的范圍，其中，在被指定的區(qū)域中的信號要由所述圖像顯示/輸出裝置在已確定的目標照度范圍中顯示或輸出。
第十四個發(fā)明是按照所述第十三個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包含亮度電平改變裝置，在已確定的目標照度范圍中，當被指定區(qū)域中的信號亮度電平超過所述圖像顯示/輸出裝置的最大極限時，用該亮度電平改變裝置在被指定的范圍內(nèi)改變信號的亮度電平，使之低于最大極限。
第十五個發(fā)明是一圖像再現(xiàn)設(shè)備，它包含讀出裝置，用于讀出多個視頻信號，這些信號具有不同的信號電荷積累時間，并且由按照所述第三個發(fā)明的所述圖像記錄設(shè)備記錄在記錄介質(zhì)上；圖像顯示/輸出裝置，用于顯示或輸出采用被讀出信號的圖像；區(qū)域指定裝置，用于在一攝像區(qū)域中指定一預(yù)定的區(qū)域，該區(qū)域是要在所述顯示/輸出裝置中顯示或輸出的區(qū)域；計算裝置，用了計算相應(yīng)于某個亮度在被指定區(qū)域中的像素數(shù)目的分布；以及目標照度范圍確定裝置，該裝置采用計算的結(jié)果在被指定的區(qū)域中確定目標照度的范圍，該范圍是要由所述顯示/輸出裝置再現(xiàn)的范圍，其中，在被指定區(qū)域中的信號要由所述圖像顯示/輸出裝置在已確定的目標照度范圍中顯示或輸出。
第十六個發(fā)明是按照所述第十五個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包含亮度電平改變裝置，在已確定的目標照度范圍中，當被指定區(qū)域中的信號亮度電平超過所述圖像顯示/輸出裝置的最大極限時，用該亮度電平改變裝置在被指定的范圍內(nèi)改變信號的亮度電平，使之低于最大極限。
第十七個發(fā)明是按照第十一個發(fā)明或第十五個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，具有不同的信號電荷積累時間的多個視頻信號是兩類視頻信號，或第一和第二視頻信號，第一視頻信號的信號電荷積累時間比第二視頻信號的信號電荷積累時間長，并且在根據(jù)預(yù)定的準則在多個視頻信號中選擇一個視頻信號中，當?shù)谝灰曨l信號值小于一預(yù)定的閾值時，就選擇第一視頻信號，而當?shù)谝灰曨l信號值不小于閾值時，就選擇第二視頻信號。
第十八個發(fā)明是按照所述第十七個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述圖像記錄設(shè)備包含識別信息添加裝置，用以將識別信息添加至被選擇的視頻信號，識別信息指出，兩類視頻信號中的哪一類信號被所述選擇裝置選為視頻信號。
第十九個發(fā)明是按照所述第十七個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述圖像記錄設(shè)備的所述選擇裝置包含校正裝置，用以至少當?shù)诙曨l信號被選擇時，使用第二視頻信號和閾值來校正被選擇的第二視頻信號，并輸出已校正的第二視頻信號。
第二十個發(fā)明是按照第十九個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述圖像記錄設(shè)備的所述記錄裝置包含參數(shù)記錄裝置，用以把所述校正裝置用的參數(shù)記錄在記錄介質(zhì)上。
第二十一個發(fā)明是按照第十九個發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述圖像記錄設(shè)備的所述記錄裝置包含參數(shù)復合裝置，用以在記錄介質(zhì)上記錄與第二視頻信號復合的參數(shù)，該參數(shù)由所述校正裝置用于校正。
結(jié)果，例如，本發(fā)明的圖像記錄設(shè)備記錄兩個視頻信號，一個是標準照度的，而另一個是高照度的，這兩個信號是在不同的信號電荷積累時間內(nèi)獲得的。
本發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備使用由上述圖像記錄設(shè)備記錄的一視頻信號。
按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可提供一圖像記錄設(shè)備和一圖像再現(xiàn)設(shè)備，該設(shè)備允許在再現(xiàn)時觀察目標照度相差懸殊的圖像部分。
換句話說，在本發(fā)明的圖像再現(xiàn)設(shè)備中，例如，根據(jù)由用戶作的照度范圍指定或區(qū)域指定，轉(zhuǎn)換由記錄介質(zhì)讀出的視頻信號的亮度電平，從而在再現(xiàn)時可以有選擇地顯示或輸出目標照度相差懸殊的圖像部分。


圖1是本發(fā)明第一實施例的圖像記錄設(shè)備的方框圖；圖2是示出用于本發(fā)明第一實施例的磁帶記錄格式的圖；圖3(A)和3(B)是示出攝像器件的圖；圖4(A)和4(B)是示出攝像器件性能的圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的圖像記錄設(shè)備的方框圖；圖6是示出入射光量和放大器輸出之間關(guān)系的曲線圖；圖7是示出用于本發(fā)明第二實施例的磁帶記錄格式的圖；圖8是本發(fā)明第三實施例的圖像記錄設(shè)備的方框圖；圖9(A)和9(B)是示出本發(fā)明第三實施例中校正方法的曲線圖；圖10是本發(fā)明第四實施例的圖像記錄設(shè)備的方框圖；圖11是本發(fā)明第五實施例的圖像記錄設(shè)備的方框圖；
圖12(A)到12(C)是示出本發(fā)明第五實施例中信號復合器(multiplexer)的操作圖；圖13是本發(fā)明第六實施例的圖像記錄設(shè)備的方框圖；圖14(A)和14(B)是示出本發(fā)明第六實施例中校正電路操作的曲線圖；圖15是示出本發(fā)明第六實施例中電平轉(zhuǎn)換器的一例的曲線圖；圖16是示出本發(fā)明第六實施例中電平轉(zhuǎn)換器另一例的曲線圖；圖17是本發(fā)明第七實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖18是示出本發(fā)明第七實施例的區(qū)域指定電路的操作圖；圖19是本發(fā)明第八實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖20是示出本發(fā)明第八實施例中校正電路操作的曲線圖；圖21是本發(fā)明第九實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖22是本發(fā)明第十實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖23是示出本發(fā)明第十實施例中校正信號轉(zhuǎn)換器的操作圖；圖24是本發(fā)明第十一實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖25是本發(fā)明第十二實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖26是本發(fā)明第十三實施例的圖像再現(xiàn)設(shè)備的方框圖；圖27是示出積累、讀取、和轉(zhuǎn)移兩個信號積累時間不同的信號電荷的定時圖；圖28是示出現(xiàn)有技術(shù)中攝像方法的圖。
圖中2攝像器件9記錄電路10記錄介質(zhì)13選擇電路14、15門電路16識別位添加電路17、22、29校正電路18校正參數(shù)記錄電路19信號復合器21、27再現(xiàn)電路23電平轉(zhuǎn)換器24目標照度范圍指定電路
25區(qū)域指定電路26照度范圍計算電路28識別電路30校正參數(shù)再現(xiàn)電路31校正信號轉(zhuǎn)換器32分離電路具體實施方式
下面，將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例。
(實施例1)參考圖1、2、3(A)、3(B)、4(A)和4(B)描述本發(fā)明的第一實施例。
圖1示出本發(fā)明圖像記錄設(shè)備的結(jié)構(gòu)。目標的攝像光線通過攝像光學系統(tǒng)1入射到攝像器件2的光接收面上。攝像器件2輸出信號電荷積累時間不同的兩個信號，例如，以1/60秒的積累時間讀出并在本發(fā)明中用作第一視頻信號的標準照度信號11，和以1/1,000秒的積累時間讀出并在本發(fā)明中用作第二視頻信號的高照度信號12。標準照度信號11和高照度信號12分別經(jīng)放大器3和4放大，在信號處理電路5和6中經(jīng)受預(yù)定的信號處理，然后由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器7和8轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。由一記錄電路9把數(shù)字化的視頻信息記錄在記錄介質(zhì)10上。
在記錄介質(zhì)10上，記錄有標準照度信號11(以1/60秒的積累時間讀出)和高照度信號12(以1/1,000秒的積累時間讀出)。例如，當入射光量很大時，把處于飽合的已飽和信號作為標準照度信號11記錄，而對于相同的像素，還記錄下不處于飽和的高照度信號12。不用說，在再現(xiàn)圖像時，無需此飽和的信號。然而，這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖6中示出以下將詳細描述的操作。在圖6中，S1(θ)指標準照度信號11，S2(θ)指高照度信號12。信號S1(θ)右邊的水平線性部分指出信號飽合。
圖2示出在記錄介質(zhì)是磁帶的情況下所使用的記錄格式的一個例子。除了視頻信息之外，磁帶還記錄了音頻信息和其它附加信息。如上所述，兩種視頻信息(即標準照度視頻信息和高照度視頻信息被作為視頻信息分開記錄。
在平5-145887號日本專利申請中揭示了一種攝像器件，可從其中大體同時讀出信號電荷積累時間不同的兩個輸出信號。圖3(A)和3(B)示出揭示的攝像器件的結(jié)構(gòu)。攝像器件每兩個像素有八個門，并且每兩個像素最多可傳送的三組信號(見圖3(B))。在圖3(A)中，每兩個像素最多可傳送二組信號。依據(jù)此結(jié)構(gòu)，在兩像素的單元中可獨立地讀出積素時間不同的兩個信號(例如1/60秒和1/1,000秒)。圖3(A)的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于隔行掃描型裝置，圖3(B)的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于非隔行掃描型裝置。
圖27示出在通常電視幀的A場和B場中，對奇、偶行像素積累、讀取和轉(zhuǎn)移兩個不同積累時間的信號電荷的定時。利用已知VOD掃描可預(yù)先使奇數(shù)行像素中積累時間的起始定時與偶數(shù)行像素中該起始定時一致。
在每個偶數(shù)行像素中，由在時段T11期間入射的信號形成偶數(shù)行第一信號電荷205。在時刻210對VCCD進行讀取操作。相反，在每個奇數(shù)行像素中，由在時段T12期間入射的信號形成奇數(shù)行第一信號電荷206。在垂直消隱(V-Blank)期間，在偶數(shù)行像素中，由時段T2(227)期間入射的信號形成偶數(shù)行第二信號電荷207，在時刻212對VCCD進行讀取操作。相反，在奇數(shù)行像素中，由時段228期間入射的信號形成奇數(shù)行第二信號電荷208，其積累時間設(shè)定為T2，在時刻213對VCCD進行讀取操作，在B場中也進行相同的操作。
圖4(A)和4(B)是示出攝像器件性能的圖。通過把積累時間設(shè)定為1/60秒可獲得標準照度信息，而把積累時間設(shè)定在1/1,000到1/1,000,000秒可獲得高照度信息。當高照度信息的積累時間設(shè)定為1/1,000秒時，高照度信息可以應(yīng)付其照度為標準照度信息照度16倍的目標照度。當高照度信息的積累時間設(shè)定為1/1,000,000秒時，高照度信息可應(yīng)付其照度為標準照度信息照度1,600倍的目標照度。
在上述構(gòu)成的實施例中，在攝像過程中記錄介質(zhì)上記錄了兩種視頻信息，或標準照度視頻信息和高照度視頻信息，從而被記錄的視頻信息可具有寬的動態(tài)范圍。上面，描述了把視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號然后加以記錄的實施例。換一種做法，視頻信號也可經(jīng)過模擬記錄處理。記錄介質(zhì)不限于磁帶，也可以具有盤片或固態(tài)存儲器的形式。
(實施例2)圖5示出本發(fā)明第二實施例的圖像記錄設(shè)備的結(jié)構(gòu)。與圖1中相同的部件由相同的標號代表，并省略它們的描述。
在第一實施例中，分別記錄了包括再現(xiàn)圖像時不需要的飽和信號的標準照度信息和高照度信息。相反，在此實施例中，在兩個像素的單元中選擇標準照度信息和高照度信息中的一個，并記錄下來。換句話說，在此實施例中，不記錄再現(xiàn)圖像中不需要的已飽和的信號。為了實現(xiàn)此功能，該實施例包含了選擇電路13、門電路14和15以及識別位添加電路16。本發(fā)明的選擇裝置包括選擇電路13、門電路14和15等。
參考圖6將描述選擇電路13以及門電路14與15的操作。
圖6示出放大器3的標準照度輸出S1(θ)和放大器4的高照度輸出S2(θ)與表示為橫坐標的入射光量之間的關(guān)系。在圖中，θT指出確定閾值S1(θT)的預(yù)定的光量。光量θT稍小于指示標準照度的信號S1(θ)達到飽和的入射光量。
當S1(θ)小于閾值S1(θT)時，選擇電路13斷開門電路14，而當S1(θ)不小于S1(θT)時，選擇電路13斷開門電路15。門電路15接收S2(θ)和S2(θ)并輸出差值{S2(θ)-S2(θT)}。這樣，選擇電路13在兩個像素的單元中選擇要加到信號處理電路5的視頻信號。
因為與記錄信號S2(θ)的情況相比，一定量信息可記錄于較少的位數(shù)中，所以輸出差值{S2(θ)-S2(θT)}。此外，在再現(xiàn)設(shè)備中用此差值進行再現(xiàn)更為方便。特別是，在再現(xiàn)設(shè)備中可更簡單地保持標準照度信號輸出S1(θ)和高照度信號輸出S2(θ)之間的連續(xù)性。
識別位添加電路16對數(shù)字化視頻信號的位加上識別位，該識別位指出選擇電路13在兩個像素的單元中選擇信號電荷積累時間不同的兩個視頻信號(標準照度和高照度)中的哪一個。例如，分配七位給視頻信號，并添加了一位識別位。當識別位設(shè)定在最高有效位時，不識別識別位的再現(xiàn)設(shè)備也可進行視頻再現(xiàn)，而不會出現(xiàn)不協(xié)調(diào)。
圖7示出記錄介質(zhì)是磁帶的情況下使用的記錄格式的例子。除了視頻信息之外，磁帶上還記錄有音頻信息和其它附加的信息。如上所述，在兩個像素的單元中，從兩種視頻信息(即，標準照度視頻信息和高照度視頻信息)中選擇出一個作為視頻信息，然后記錄下來。
如上所述，在本實施例的圖像記錄設(shè)備中，在兩個像素的單元中從兩種視頻信息(即，標準照度視頻信息和高照度視頻信息)中選出一個，然后記錄在記錄介質(zhì)上，從而不記錄在再現(xiàn)圖像中不需要的飽和信號。結(jié)果，可有效地把動態(tài)范圍寬的視頻信息記錄下來。
(實施例3)圖8示出本發(fā)明第三實施例的圖像記錄設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
與圖5中相同的部件由相同的標號示出并省略對它們的描述。
以下描述進行模擬記錄的實施例。換一種方法，可進行數(shù)字記錄。在數(shù)字記錄的情況下，在校正電路17的輸出端連有A/D轉(zhuǎn)換器。
本實施例與第二實施例不同之處主要在以下一點。在第二實施例中，當標準信號S1(θ)不低于閾值S1(θT)時，記錄下高照度信號和預(yù)定值之差值{S2(θ)-S2(θT)}。相反，在本實施例中，使用差值{S2(θ)-S2(θT)}和閾值S1(θT)來校正高照度信號，然后記錄下來。因此，本實施例提供校正電路17，其功能是用作本發(fā)明的校正裝置。
參考圖5，校正電路17包括了實施例2中的選擇電路13、門電路14和15、處理電路5以及A/D轉(zhuǎn)換器7。除了這些部件之外校正電路17還包括門電路15和信號處理電路5之間加法電路(未示出)。加法電路是以下所述把閾值S1(θT)加到門電路15的輸出的電路。在本實施例中，不需要識別位添加電路16。
參考圖9(A)和9(B)將描述校正電路17中的校正方法。
圖9(A)示出從攝像器件輸出的信號電荷積累時間不同的兩個信號相對于入射在攝像器件上光量的關(guān)系。
S1(θ)指出以1/60秒的積累時間讀出的標準照度的信號，而S2(θ)指出以1/1，000秒的積累時間讀出的高照度信號。圖9(B)中所示的S(θ)指出由校正電路17校正過的信號。用以下的表達式(表達式1)計算校正電路17的校正。
(表達式1)·當S1(θ)＜S1(θT)S(θ)＝k1·S1(θT)·當S1(θ)≥S1(θT)S(θ)＝k1·S1(θT)+k2·{S2(θ)-S2(θT)}這里θT是確定閾值S1(θT)用的預(yù)定的光量，它與上述的相同，而k1和k2是用于兩個信號位壓縮的預(yù)定的壓縮校正系數(shù)，并且它們是不大于1的數(shù)。
如上所述，在本實施例的圖像記錄設(shè)備中，由校正電路17校正兩種視頻信息，或標準照度視頻信息和高照度視頻信息，然后作為圖9(B)中示出的一個連續(xù)的視頻信息記錄在記錄介質(zhì)上。結(jié)果，可記錄動態(tài)范圍寬的視頻信息。
(實施例4)圖10示出本發(fā)明第四實施例的圖像記錄設(shè)備的結(jié)構(gòu)。在此實施例中，以與第三實施例相同的方式進行記錄已校正的視頻信息的操作。與圖8相同的部件由相同的標號指出并省略對其的描述。
在第三實施例中，只有視頻信息記錄在記錄介質(zhì)10上。本實施例與第三實施例的不同之處在于還記錄了上述校正中使用的校正參數(shù)。為實現(xiàn)此功能，本實施例提供了校正參數(shù)記錄電路18，其功能是用作本發(fā)明的參數(shù)記錄裝置。本發(fā)明中的參數(shù)記錄裝置包括記錄電路9和校正參數(shù)記錄電路18。
校正參數(shù)記錄電路18記錄校正參數(shù)，即，用于第三實施例中所述校正電路17的k1、k2、S1(θT)和S2(θT)。校正參數(shù)記錄電路18把校正參數(shù)記錄在記錄介質(zhì)10中與記錄視頻信息部分不同的那一部分中。
(實施例5)圖11表示作為本發(fā)明第五實施例的圖像記錄裝置的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，采用與第四實施例一樣的方式在記錄介質(zhì)10上記錄校正參數(shù)。本實施例與第四實施例的不同之處在于校正參數(shù)采用與視頻信號復合的方式記錄。
為此，本實施例提供了用作本發(fā)明中參數(shù)復合裝置的信號復合器19。本發(fā)明的記錄裝置包含記錄電路9和信號復合器19。
以下利用圖12(A)-12(C)描述信號復合器19的操作。圖12(A)示出了校正后的視頻信號，圖12(B)示出了表示校正參數(shù)的信號，而圖12(C)示出了通過將校正參數(shù)信號與視頻信號復合而得到的信號。在這種方式下，信號復合器在視頻信號垂直消隱期內(nèi)與校正參數(shù)復合。
(實施例6)圖13表示作為本發(fā)明第六實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。本實施例再現(xiàn)來自記錄介質(zhì)10的視頻信息，該記錄介質(zhì)被第一實施例的圖像記錄裝置用來分開記錄標準照度視頻信息和高照度視頻信息，并輸出在顯示裝置上顯示或由打印機輸出的視頻信息。
本實施例包括校正電路22、電平轉(zhuǎn)換器23和目標照度范圍指定電路24從而通過顯示裝置或打印機輸出由用戶指定的在目標照度范圍內(nèi)的圖像。
以下利用圖14(A)和14(B)描述校正電路22的操作。由再現(xiàn)電路21再現(xiàn)的標準照度視頻信息和高照度視頻信息具有如圖14(A)所示的亮度相對于目標照度的關(guān)系。S1(θ)表示標準照度而S2(θ)表示高照度。圖14(B)示出了校正電路22對S1(θ)和S2(θ)的校正結(jié)果。校正電路22對這些亮度進行校正從而使得這些亮度與目標照度呈線性關(guān)系。
因此，校正電路22獲得了一個像素中S1(θa)與S2(θa)的比值k(k＝S1(θ)/S2(θ)，這里θa＜θT)，其中S1(θ)還未達到飽和水平，并在隨后利用下面的表達式2獲得了校正信號S(θ)。
(表達式2)·當S1(θ)＜S1(θT)S(θ)＝S1(θ)·當S1(θ)≥S1(θT)S(θ)＝k1·S2(θ)這里θT為不高于表示標準照度的信號S1(θ)飽和時的物體照度的預(yù)定照度。θT與圖6中描述的θT的大小相同。
如圖14(B)所示，在校正電路22校正的信號中，亮度的動態(tài)范圍較寬并且超過了輸出裝置能夠顯示的亮度范圍。因此無法通過顯示裝置或打印機同時輸出從低亮度到高亮度的整個亮度范圍。所以用戶通過目標照度指定電路24指定待輸出的目標照度范圍，而電平轉(zhuǎn)換電路23將亮度轉(zhuǎn)換到可以由顯示裝置或打印機輸出的電平。
圖15示出了轉(zhuǎn)換操作。在圖15中，a和b表示用戶指定的目標照度范圍，而c表示可以由顯示裝置或打印機輸出的亮度電平。因此，電平轉(zhuǎn)換電路23將范圍a或b轉(zhuǎn)換為范圍c。
圖16示出了轉(zhuǎn)換的另一個實例。按照圖15的轉(zhuǎn)換，對于超出指定目標照度范圍的范圍，亮度達到飽和并且無法看到該范圍內(nèi)的圖像。當進行如圖16所示的轉(zhuǎn)換時，卻可以看到指定范圍以外范圍內(nèi)的圖像。在這種情況下，圖像質(zhì)量雖然不是最佳的，但還在一個可以接收的水平上。
在圖16中，就視頻信號的亮度而言，在指定范圍以內(nèi)的亮度范圍用c1表示，在指定范圍以外的亮度范圍用c2和c3表示，視頻信號的整個亮度范圍用c表示(對應(yīng)于圖15中的c)。指定范圍內(nèi)的亮度經(jīng)過如圖15所示的轉(zhuǎn)換，而指定范圍以外的c2和c3經(jīng)過亮度電平壓縮處理。
(實施例7)圖17表示作為本發(fā)明第七實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。本實施例再現(xiàn)來自記錄介質(zhì)10的視頻信息，該記錄介質(zhì)被第一實施例的圖像記錄裝置用來分開記錄標準照度視頻信息和高亮度視頻信息，并輸出在顯示裝置上顯示或打印機上輸出的視頻信息。與圖13中相同的部件采用相同的標號并且不再描述。
在實施例中，校正電路22中對標準照度和高照度視頻信號校正前和過程中的操作與第六實施例的相同，此處省略描述。按照本實施例，用戶可以通過區(qū)域指定電路25指定一個區(qū)域并向顯示裝置或打印機(顯示/輸出裝置)輸出指定區(qū)域內(nèi)的圖像，從而提供帶層次的圖像。
當用戶通過包含區(qū)域指定電路25的區(qū)域指定裝置指定了圖18中虛線表示的人像附近區(qū)域時，本發(fā)明中用作計算裝置的亮度范圍計算電路26計算指定區(qū)域內(nèi)存在的像素的亮度范圍。在確定了指定區(qū)域內(nèi)的亮度范圍之后，電平轉(zhuǎn)換器23采用與第六實施例相同的方式操作，從而將該范圍的亮度電平轉(zhuǎn)換為顯示裝置或打印機可以輸出的亮度電平。當亮度范圍計算電路26計算出亮度范圍超出輸出裝置能夠輸出的范圍以外時，確定出鉗位電平從而將需要鉗位的像素個數(shù)減少到最低程度。
亮度范圍計算電路26計算了指定區(qū)域內(nèi)對于某個亮度的像素個數(shù)分布，并且利用該計算結(jié)果確定出指定區(qū)域內(nèi)由顯示/輸出裝置再現(xiàn)的目標亮度范圍。例如，可以這樣采用像素個數(shù)分布的計算結(jié)果，即按上述方法計算像素分布并檢測從中能獲得最大數(shù)目像素的目標照度范圍。
(實施例8)圖19表示作為本發(fā)明第八實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。本實施例再現(xiàn)來自記錄介質(zhì)10的視頻信息，該記錄介質(zhì)被第二實施例的圖像記錄裝置用來在從兩個像素的單元中選取了標準照度視頻信息和高照度視頻信息其中一個后將被選信息作為一個視頻信息記錄，并輸出在顯示裝置上顯示或打印機上輸出的視頻信息。與圖13中相同的部件采用相同的標號并且不再描述。
在本實施例中，再現(xiàn)電路27再現(xiàn)在像素級中標準照度和高照度被混合的視頻信號。如第二實施例所述，在視頻信號中加入表示標準照度或高照度的一位識別位。根據(jù)該識別位，識別電路28將標準照度與高照度相互分離開來。
校正電路29的操作與第六實施例中所述的校正電路22的操作相同，或者對標準照度和高照度進行校正從而使亮度與目標照度呈線性關(guān)系。但是在本實施例中，每個像素的信息只是與標準照度和高照度中的一個有關(guān)，因此由識別電路28識別為標準照度的像素照常輸出。
相反，對于由識別電路28識別為高照度的像素，將高照度的亮度數(shù)據(jù)S2乘上k并與標準照度的最大值S1max相加。輸出相加的結(jié)果。圖20示出了這種校正。為了校正標準照度和高照度以使亮度與目標照度呈線性關(guān)系，k應(yīng)該設(shè)置為攝像過程中標準照度累時間與高照度積累時間的比值(標準照度積累時間/高照度積累時間)。當積累時間比值未知時，用戶可以設(shè)定k值。在觀看輸出結(jié)果的同時，用戶可以設(shè)定k值以防止產(chǎn)生不協(xié)調(diào)。
在校正電路29采用與第六實施例中相同的方式校正標準照度和高照度后，用戶通過目標照度范圍指定電路24指定待輸出的目標照度范圍，而電平轉(zhuǎn)換器23將亮度轉(zhuǎn)換到顯示裝置或打印機可以輸出的電平。因此省略描述該操作。
(實施例9)圖21表示作為本發(fā)明第九實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。在實施例中，校正電路29中對標準照度和高照度視頻信號校正前和過程中的操作與第八實施例的相同，此處省略描述。在校正電路29采用與第七實施例中相同的方式校正標準照度和高照度后，電平轉(zhuǎn)換器23將亮度轉(zhuǎn)換到顯示裝置或打印機可以輸出的電平從而在用戶通過區(qū)域指定電路25指定的區(qū)域上提供帶層次的圖像。因此省略描述該操作。
(實施例10)圖22表示作為本發(fā)明第十實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。本實施例再現(xiàn)來自記錄介質(zhì)10的視頻信息和校正參數(shù)，該記錄介質(zhì)被第四實施例的圖像記錄裝置用來記錄標準照度視頻信息、經(jīng)過校正的高照度視頻信息和在校正過程使用的校正參數(shù)，并輸出在顯示裝置上顯示或打印機上輸出的視頻信息。
在實施例中，再現(xiàn)電路27再現(xiàn)了對標準照度和高照度經(jīng)過校正的視頻信息，而校正參數(shù)再現(xiàn)電路30再現(xiàn)了第四實施例中所述校正計算(表達式1)的k1、k2、S1(θT)和S2(θT)。
校正信號轉(zhuǎn)換器31將標準照度和高照度經(jīng)過校正的視頻信號S(θ)轉(zhuǎn)換為S′(θ)，從而使得亮度與物體照度呈線性關(guān)系。轉(zhuǎn)換方式示于圖23中而轉(zhuǎn)換表達式用下面的表達式3表示。
(表達式3)
·當S(θ)＜k1·S1(θT)S′(θ)＝S1(θ)/k1·當S(θ)≥k1·S1(θT)S′(θ)＝(1/k2)·{S(θ)-k1·S1(θT)}·S1(θT)/S2(θT)+S1(θT)在校正信號轉(zhuǎn)換器31采用與第六實施例相同的方式將經(jīng)過校正的視頻信號S(θ)轉(zhuǎn)換為S′(θ)時，用戶通過目標照度范圍指定電路24指定待輸出的目標照度范圍，而電平轉(zhuǎn)換器23將亮度轉(zhuǎn)換到顯示裝置或打印機可以輸出的電平。因此省略描述該操作。
(實施例11)圖24表示本發(fā)明第十一實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。本實施例再現(xiàn)來自記錄介質(zhì)10的視頻信息和校正參數(shù)，該記錄介質(zhì)被第五實施例的圖像記錄裝置用來記錄將標準照度視頻信息、經(jīng)過校正的高照度視頻信息和在校正過程使用的校正參數(shù)加以復合的視頻信號，并輸出在顯示裝置上顯示或打印機上輸出的視頻信息。本實施例與第十實施例的不同之處在于本實施例包括將與視頻信號復合的校正參數(shù)信息從視頻信息中分離出來的分離電路32。分離電路32將如圖12(C)所示在視頻信號垂直消隱期間被復合的校正參數(shù)信號分離為如圖12(A)和12(B)所示的視頻信號和校正參數(shù)信號。在校正信號轉(zhuǎn)換器31及其后續(xù)部分，被分離的視頻信號和校正參數(shù)經(jīng)受了與第十實施例同樣的處理過程，因此省略對該過程的描述。
(實施例12和13)圖25和圖26分別表示作為本發(fā)明第十二和第十三實施例的圖像再現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)。在實施例中，校正信號轉(zhuǎn)換器31中對標準照度的視頻信號和經(jīng)過校正的高照度視頻信號在轉(zhuǎn)換前和過程中施行的從而使目標照度與亮度之間呈線性關(guān)系的操作與第十和第十一實施例的相同。電平轉(zhuǎn)換器23采用與第七實施例相同的方式將亮度轉(zhuǎn)換到顯示裝置或打印機可以輸出的電平從而在用戶通過區(qū)域指定電路25指定的區(qū)域上提供帶層次的圖像。因此省略描述該操作。
權(quán)利要求
1.一種用于記錄圖像信號的圖像記錄設(shè)備，其特征在于，包括成像裝置，用于輸出具有不同信號電荷積累時間的多個圖像信號；選擇裝置，用于根據(jù)一預(yù)定準則，從來自所述多個成像裝置的多個圖像信號輸出中選出一個圖像信號；記錄裝置，用于將來自所述選擇裝置的所選圖像信號記錄在一預(yù)定記錄媒體上；和識別信息添加裝置，用于將識別信息添加到所選圖像信號上，以便識別所述選擇裝置從多個圖像信號中選出哪個圖像信號作為所述一個圖像信號。
2.一種用于記錄圖像信號的圖像記錄設(shè)備，其特征在于，包括成像裝置，用于輸出具有不同信號電荷積累時間的多個圖像信號；校正裝置，用于校正從所述成像裝置輸出的所述多個圖像信號，并輸出經(jīng)校正的圖像信號；圖像信號記錄裝置，用于將來自所述校正裝置的所述經(jīng)校正的輸出圖像信號記錄在記錄媒體上；和參數(shù)記錄裝置，用于將所述校正裝置在校正過程中用到的參數(shù)記錄在所述記錄媒體上。
3.一種圖像再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于，包括圖像再現(xiàn)裝置，用于再現(xiàn)被記錄在記錄媒體上的、具有不同信號電荷積累時間的多個圖像信號；校正裝置，用于根據(jù)所述多個經(jīng)再現(xiàn)的圖像信號，校正整個或部分亮度，從而它們可由相對于亮度等級的連續(xù)關(guān)系來表示；和目標照度范圍指定裝置，用于指定一目標照度范圍，從而可由顯示或輸出裝置來顯示或輸出從所述校正裝置輸出的經(jīng)校正的圖像信號。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于，所述圖像再現(xiàn)設(shè)備包括亮度改變裝置，用于將在被指定的目標照度范圍內(nèi)的經(jīng)校正圖像信號的亮度等級改變成能夠由所述顯示或輸出裝置顯示或輸出的等級。
5.一種圖像再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于，包括圖像再現(xiàn)裝置，用于再現(xiàn)被記錄在記錄媒體上的、具有不同信號電荷積累時間的多個圖像信號；校正裝置，用于根據(jù)所述多個再現(xiàn)圖像信號來校正整個或部分亮度，從而他們可由相對于亮度等級的連續(xù)關(guān)系來表示；區(qū)域指定裝置，用于指定在圖像區(qū)域中從所述校正裝置輸出的經(jīng)校正圖像信號的區(qū)域；和目標照度范圍確定裝置，用于確定在所述指定的區(qū)域中由顯示或輸出裝置顯示或輸出的目標照度范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于，所述圖像再現(xiàn)設(shè)備包括亮度等級改變裝置，用于將在所述確定的目標照度范圍內(nèi)以及在所述指定的區(qū)域內(nèi)的經(jīng)校正圖像信號的亮度等級改變成能夠由所述顯示或輸出裝置顯示或輸出的等級。
全文摘要
在圖像記錄設(shè)備中，在給定信號電荷積累時間內(nèi)，圖像傳感器獲得了具有不同信號電荷積時間的兩個視頻信號，并將它們記錄在記錄介質(zhì)上，從而可以記錄具有較寬亮度分布的目標的視頻信號，而對于圖像再現(xiàn)設(shè)備，校正電路對標準照度視頻信息和高照度視頻信息進行校正，用戶通過目標照度范圍指定電路指定待輸出的目標照度范圍，而電平轉(zhuǎn)換器將亮度轉(zhuǎn)換到顯示裝置或打印機能夠輸出的亮度電平。
文檔編號H04N5/92GK1551625SQ20041004570
公開日2004年12月1日 申請日期1996年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月28日
發(fā)明者赤堀裕志, 菰淵寬仁, 福本彰, 仁 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社