專利名稱：視頻信號處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻信號處理裝置。具體而言，本發(fā)明涉及處理視頻信號以減少閃爍的視頻信號處理裝置。
已知一種處理視頻信號的視頻信號處理裝置，其中，用自動(dòng)增益控制電路抑制照明引起的閃爍。
當(dāng)在熒光燈照明條件下用攝像機(jī)攝取圖像時(shí)，存在閃爍問題。熒光燈的亮度級因交流線路電壓而周期性變化。圖3A和3B說明已有技術(shù)的熒光燈電壓變化和亮度變化。若如圖3A所示，交流線路電壓周期是50Hz，則如圖3B所示，熒光燈亮度以100Hz變化。而若交流線路電壓周期是60Hz，則熒光燈亮度以120Hz變化，這是眾所周知的。
圖3C和3D說明已有技術(shù)攝像機(jī)的工作。如果在熒光燈照明條件下，以1/30秒快門速度使用攝像機(jī)或應(yīng)用MOS型成像器的電子相機(jī)，則視頻信號蓄電定時(shí)和亮度電平如圖3C和3D所示。
MOS型成像器從定時(shí)A1至B1輸出第1行，定時(shí)A2至B2輸出第2行，定時(shí)A2和B2在時(shí)基上稍偏移定時(shí)A1和B1。在一幀(1/30秒)中，定時(shí)A525和B525檢測最后一行(第525行)。如圖3B所示，亮度級變化，使圖像亮度電平以1/100秒的周期變化，從而監(jiān)視器檢測出閃爍。具體而言，在MOS型成像器的情況下，因?yàn)閳D像存儲(chǔ)定時(shí)每行不同，重放圖像在要重放的圖像上顯示條紋。在CCD型成像器的情況下，因?yàn)閳D像存儲(chǔ)定時(shí)在一幀中的所有行上均相同，在幀內(nèi)不產(chǎn)生閃爍。但是在CCD型成像器中，亮度信號電平每幀變化。
圖4是已有技術(shù)可抑制閃爍的視頻信號處理裝置的框圖。成像器11的輸出信號提供至自動(dòng)增益控制電路12，后者按照增益控制信號控制其增益使平均電平為常數(shù)。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器13把自動(dòng)增益控制電路12的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。來自A/D轉(zhuǎn)換器13的數(shù)字信號提供給檢測數(shù)字信號平均電平的平均檢測電路14。該平均值提供給增益控制信號產(chǎn)生電路1 5，該電路產(chǎn)生增益控制信號以控制增益使平均電平為常數(shù)。
另一方面，電子快門信號產(chǎn)生電路16產(chǎn)生電子快門信號，其快門速度在交流50Hz區(qū)域固定為1/100秒，在交流60Hz區(qū)域固定為1/30秒或1/60秒。圖5A至5D表示在交流50Hz區(qū)域，已有技術(shù)的視頻信號處理操作。幀間隔為1/30秒。另一方面，在該區(qū)域快門速度固定在1/100秒，使曝光間隔(1/100秒)與熒光燈亮度變化周期一致。于是，如圖5B所示，MOS型成像器的視頻信號的亮度電平為常數(shù)，其中的閃爍受到抑制。在該已有技術(shù)的視頻信號處理電路中，僅由自動(dòng)增益控制電路12提供增益控制，從而自動(dòng)增益控制電路12的動(dòng)態(tài)范圍使自動(dòng)曝光控制受到限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)良的視頻信號處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明提供一種視頻信號處理裝置，它包括自動(dòng)增益控制電路，用于根據(jù)增益控制信號控制來自具有電子快門功能的成像器的視頻信號的增益；檢測所述視頻信號平均亮度電平的平均檢測電路；根據(jù)所述平均亮度電平產(chǎn)生所述增益控制信號的增益控制信號產(chǎn)生電路；快門速度控制信號產(chǎn)生電路，響應(yīng)于表示交流線路周期的模擬信號，根據(jù)所述平均亮度電平，以所述交流線路電壓變化周期為單位產(chǎn)生快門速度控制信號，使所述成像器的快門間隔步進(jìn)變化且每個(gè)快門間隔是所述交流線路電壓變化周期的整數(shù)倍。
在該視頻信號處理裝置中，增益控制信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生增益控制信號，根據(jù)檢測的平均電平，以交流線路電壓變化周期為單位，使自動(dòng)增益控制電路的增益進(jìn)一步受到步進(jìn)控制。
在上述視頻信號處理裝置中，根據(jù)所述檢測的平均亮度電平和快門間隔，控制快門間隔。
從下述參照附圖所作的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的目的和特點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的視頻信號處理裝置的框圖，其中還示出成像器。
圖2是該實(shí)施例中表示成像器快門速度變化和成像器輸出視頻信號增益變化的圖形。
圖3A和3B是表示已有技術(shù)熒光燈電壓變化和亮度變化的圖形。
圖3C和3D是已有技術(shù)攝像機(jī)的工作說明圖。
圖4是已有技術(shù)視頻信號處理裝置的框圖。
圖5A至5D是表示已有技術(shù)視頻信號處理裝置在交流50Hz區(qū)域工作的說明圖。
圖中相同或相當(dāng)?shù)脑虿考?biāo)注同樣標(biāo)號。
下文敘述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1表示該實(shí)施例的視頻信號處理裝置，其中也示出成像器。圖2表示成像器快門速度和成像器輸出視頻信號增益的變化。
本實(shí)施例的視頻信號處理裝置包括自動(dòng)增益控制電路2，用于根據(jù)增益控制信號控制來自具有電子快門功能的成像器1的視頻信號的增益；把自動(dòng)增益控制電路2的視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器3；檢測數(shù)字視頻信號中亮度信號的平均電平(數(shù)字視頻信號亮度平均電平)的平均檢測電路4；響應(yīng)表示本區(qū)域交流線路周期的模式信號，用于根據(jù)亮度平均電平，以交流線路的電壓變化周期為單位產(chǎn)生增益控制信號的自動(dòng)曝光控制電路5；用于以交流線路電壓變化周期為單位產(chǎn)生快門速度控制信號的電子快門控制信號產(chǎn)生電路6。成像器的快門間隔步進(jìn)變化且每個(gè)快門間隔是交流線路電壓變化周期的整數(shù)倍。
在本實(shí)施例中，若設(shè)成像器1是MOS型，其存儲(chǔ)周期是1/30秒，則平均間隔(時(shí)間常數(shù))是1/30秒。
具有電子快門功能的MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)型成像器1接收投射在其上的圖像并把投射像的光信息轉(zhuǎn)換成視頻信號。視頻信號處理電路的自動(dòng)增益控制電路2用根據(jù)增益控制信號控制的成像器輸出視頻信號增益，放大視頻信號。A/D轉(zhuǎn)換器3把來自自動(dòng)增益控制電路2的視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號。平均檢測電路4檢測視頻信號中亮度信號的平均電平。自動(dòng)曝光控制電路5根據(jù)亮度平均電平產(chǎn)生增益控制信號，使亮度平均電平保持常數(shù)。即，包括自動(dòng)增益控制電路2、A/D轉(zhuǎn)換器3、平均檢測電路4和自動(dòng)曝光控制電路5的反饋環(huán)路提供自動(dòng)增益控制。而且，自動(dòng)曝光控制電路5包含定時(shí)信號產(chǎn)生電路5a，響應(yīng)于模式信號(50Hz/60Hz)，向電子快門控制信號產(chǎn)生電路6提供表示交流線路電壓變化周期(100Hz，120Hz)的定時(shí)信號和快門間隔設(shè)定值(快門設(shè)定值)。
響應(yīng)于該定時(shí)信號、快門速度控制信號，電子快門控制信號產(chǎn)生電路6，根據(jù)快門間隔設(shè)定值，以交流線路電壓變化周期為單位，產(chǎn)生快門速度控制信號。成像器的快門間隔步進(jìn)變化且每個(gè)快門間隔是交流線路電壓變化周期(交流電壓周期兩倍)的整數(shù)倍。
在圖1中，假定成像器1是MOS型，其存儲(chǔ)周期是1/30秒且對交流50Hz區(qū)域提供曝光控制。
在這種情況下，為了防止閃爍，在存儲(chǔ)周期中，電子快門速度設(shè)定成熒光燈平均亮度級變化周期的整數(shù)倍。即，電子快門速度控制成3/100秒、2/100秒或1/100秒。于是，自動(dòng)曝光控制電路5具有三種控制模式，即，暗、中間和亮模式。具體而言，自動(dòng)曝光控制電路5比較亮度平均電平與兩個(gè)不同參照值REF1和REF2。當(dāng)自動(dòng)曝光控制電路5判斷亮度平均電平處于暗區(qū)(暗模式)時(shí)，自動(dòng)曝光控制電路5產(chǎn)生3/100秒的快門速度設(shè)定值。當(dāng)自動(dòng)曝光控制電路5判斷亮度平均電平處于中間區(qū)域(中間模式)時(shí)，該電路產(chǎn)生2/100秒的快門速度設(shè)定值。同樣，當(dāng)自動(dòng)曝光控制電路5判斷亮度平均電平處于亮區(qū)(亮模式)時(shí)，該電路產(chǎn)生1/100秒的快門速度設(shè)定值。
該快門速度控制是比較粗略的。自動(dòng)增益控制電路2還在每個(gè)電子快門間隔提供增益控制。即，當(dāng)電子快門間隔從3/100秒瞬變至2/100秒(從暗模式變至中間模式)時(shí)，如圖2所示，實(shí)際存儲(chǔ)間隔變成2/3。于是，除與亮度平均電平成反比地控制增益外，自動(dòng)增益控制電路2的增益增至+3.5dB(快門間隔比值)，使自動(dòng)增益控制電路的輸出電平為暗區(qū)時(shí)的1.5倍。因此，自動(dòng)增益控制電路2的輸出電平，在快門速度切換定時(shí)附近為常數(shù)。接著，增益隨著亮度增加而逐漸減小。當(dāng)電子快門間隔從2/100秒瞬變至1/100秒，即控制模式變化至亮模式，自動(dòng)增益控制電路2的增益增加至+6dB，使自動(dòng)增益控制電路2的輸出電平為中間區(qū)域時(shí)的2倍。這樣，自動(dòng)增益控制電路2的輸出電平為常數(shù)。接著，增益逐漸減小趨于最明亮?xí)r的0dB。因此，自動(dòng)增益控制電路2的輸出電平為常數(shù)。
如上所述，快門速度以交流線路電壓變化周期為單位，從1/100秒步進(jìn)變化至3/100秒，從而擴(kuò)展自動(dòng)曝光范圍。而且，在每個(gè)快門間隔提供精細(xì)的自動(dòng)增益控制，從而可輸出無閃爍的視頻信號。具體而言，當(dāng)亮度平均電平增大時(shí)，增益偏移快門間隔比(3/2或2/1)。反之，當(dāng)亮度平均電平減小時(shí)，增益偏移比率3/2或2/1。
在60Hz區(qū)域，電子快門速度在四個(gè)值(即，4/120秒、3/120秒、2/120秒、1/120秒)間變化。在快門速度瞬變時(shí)，自動(dòng)增益在下述范圍中變化快門間隔為4/120秒至3/120秒之間+2.5dB、快門間隔為3/120秒至2/120秒之間+3.5dB、快門間隔為2/120秒至1/120秒之間+6dB。而且，在存儲(chǔ)周期為1/60秒的MOS型成像器的情況下，在交流60Hz區(qū)域，電子快門速度在兩個(gè)值(即，2/120秒和1/120秒)間變化。
在本實(shí)施例中，設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器3。但也可省略該A/D轉(zhuǎn)換器3。而且，雖然上述實(shí)施例敘述MOS型成像器，但本發(fā)明也可應(yīng)用于CCD型成像器的視頻信號處理裝置。
根據(jù)本發(fā)明的視頻信號處理裝置，通過例如從1/100秒至3/100秒步進(jìn)改變快門速度，提供粗略曝光控制，從而擴(kuò)展自動(dòng)曝光控制范圍。而且，每個(gè)快門間隔提供精細(xì)自動(dòng)增益控制，以抑制閃爍。
權(quán)利要求
1.一種視頻信號處理裝置，其特征在于，它包括自動(dòng)增益控制單元，用于根據(jù)增益控制信號控制來自具有電子快門功能的成像器的視頻信號的增益；檢測所述視頻信號平均亮度電平的平均檢測單元；根據(jù)所述平均亮度電平產(chǎn)生所述增益控制信號的增益控制信號產(chǎn)生單元；快門速度控制信號產(chǎn)生單元，響應(yīng)于表示交流線路周期的模式信號，根據(jù)所述平均亮度電平，以所述交流線路電壓變化周期為單位，產(chǎn)生快門速度控制信號，使所述成像器的快門間隔步進(jìn)變化且每個(gè)所述快門間隔是所述電壓變化周期的整數(shù)倍。
2.如權(quán)利要求1所述的視頻信號處理裝置，其特征在于，所述增益控制信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生所述增益控制信號，根據(jù)所述檢測的平均亮度電平，以所述交流線路電壓變化周期為單位，使所述自動(dòng)增益控制單元的增益進(jìn)一步受到步進(jìn)控制。
3.如權(quán)利要求1所述的視頻信號處理裝置，其特征在于，根據(jù)所述檢測的平均亮度電平和快門間隔控制所述快門間隔。
全文摘要
自動(dòng)增益控制電路控制成像器的視頻信號增益。平均檢測電路檢測視頻信號中亮度平均電平。自動(dòng)曝光控制電路響應(yīng)于表示交流線路周期的模式信號,根據(jù)平均亮度電平產(chǎn)生增益控制信號并產(chǎn)生與交流線路相應(yīng)的定時(shí)信號及快門速度控制信號;電子快門控制信號產(chǎn)生電路以交流線路電壓變化周期為單位,根據(jù)平均亮度電平,使成像器的快門間隔步進(jìn)變化且第一間隔是交流線路電壓變化周期的整數(shù)倍。每個(gè)快門間隔提供粗略曝光控制和精細(xì)自動(dòng)增益控制以抑制閃爍。
文檔編號H04N5/378GK1264057SQ00101818
公開日2000年8月23日 申請日期2000年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者小田和夫, 刈谷政樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社