專利名稱：改善了動(dòng)態(tài)范圍的視頻攝像機(jī)、記錄系統(tǒng)和記錄方法
本申請(qǐng)要求1999年8月17日提出的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/149,237(律師備審案件號(hào)No.E3LP-01P)的權(quán)利。
本發(fā)明涉及改善產(chǎn)生和記錄連續(xù)視頻信號(hào)流的視頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，特別地而不排外地涉及計(jì)劃用來遙視監(jiān)視和檢查，以及為安全目的進(jìn)行記錄的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)。
背景和先有技術(shù)用于自動(dòng)記錄場(chǎng)景的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)的使用是眾所周知的。在安全應(yīng)用方面，例如，幾臺(tái)視頻攝像機(jī)被連接到一個(gè)記錄系統(tǒng)，該記錄系統(tǒng)周期性地記錄來自每臺(tái)攝像機(jī)的短周期視頻信號(hào)。典型地，這些攝像機(jī)被設(shè)計(jì)成工作在自動(dòng)曝光模式，其中一個(gè)被稱為電子快門的裝置改變每個(gè)視頻幀的積分時(shí)間以匹配周圍光線條件。典型地說，這些攝像機(jī)產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的包含兩場(chǎng)視頻的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)流，兩場(chǎng)視頻被隔行掃描以產(chǎn)生一幀視頻。例如，標(biāo)準(zhǔn)的美國(guó)系統(tǒng)，NTSC或RS-170視頻，具有與第二場(chǎng)中的262.5行視頻交錯(cuò)的第一場(chǎng)中的262.5行視頻，第二組比第一組晚開始1/60秒。和這些信號(hào)一起被使用的視頻監(jiān)視器或記錄器把這些場(chǎng)交替地組合以產(chǎn)生用于觀察的全幀視頻信號(hào)。另外，還有被稱為順序掃描系統(tǒng)的其它視頻系統(tǒng)。在后面這些系統(tǒng)中，全幀視頻信號(hào)被產(chǎn)生，而沒有典型地每隔1/60秒的隔行掃描。
在這些系統(tǒng)中，視頻信號(hào)被用電壓表示。在每一場(chǎng)或幀中，都有代表視頻系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換成信號(hào)的最大光照量的一個(gè)最大電壓，也有一個(gè)代表視頻系統(tǒng)可以可靠描述的最小光照量的最小電壓。在被攝像機(jī)觀察的特定場(chǎng)景中，場(chǎng)景圖象轉(zhuǎn)換成場(chǎng)景的視頻信號(hào)電壓表示，電壓范圍在最大值和最小值之間。對(duì)于一個(gè)典型的場(chǎng)景和自動(dòng)曝光的一個(gè)特定數(shù)值，會(huì)有一部分場(chǎng)景太暗以至沒有包含任何有用的信息，而另一部分場(chǎng)景太亮而沒有用。例如，在監(jiān)視應(yīng)用中會(huì)導(dǎo)致這樣一種情況圖象的實(shí)質(zhì)部分太亮或太暗而看不見。
至今，克服上述問題的一個(gè)途徑涉及利用組合雙重曝光視頻攝像機(jī)。組合雙重曝光視頻攝像機(jī)在市場(chǎng)上可以買得到，但它不象標(biāo)準(zhǔn)單曝光視頻攝像機(jī)那樣普通。組合雙重曝光視頻攝像機(jī)系統(tǒng)包含一個(gè)攝像機(jī)，它在每場(chǎng)或幀的時(shí)間范圍內(nèi)通過一個(gè)電子快門對(duì)同一光學(xué)圖象產(chǎn)生兩次不同的曝光，和將兩次曝光合并為單一輸出場(chǎng)或幀的裝置。這就得到由兩次不同曝光的原始圖象制造出來的單一圖象，它覆蓋較寬范圍的場(chǎng)景光照值，但被壓縮在單一視頻幀的電壓限制內(nèi)。
這種先有技術(shù)水平的方法圖示于

圖1，圖中一臺(tái)雙重曝光攝像機(jī)P1在觀察窗臺(tái)上的一個(gè)花瓶，同時(shí)一只鳥兒在室外飛。攝像機(jī)P1取兩次曝光，被在P4a處表示的一次長(zhǎng)時(shí)間曝光，和被在P4b處表示的一次短時(shí)間曝光，每一次曝光都在單一視頻場(chǎng)(隔行掃描)或幀(順序掃描)的時(shí)間范圍內(nèi)，然后將代表這兩次不同曝光的視頻信號(hào)按照預(yù)先編程的算法在處理器P3中合并。得到的圖象被表示在P4c。鳥兒和花瓶二者在合并的圖象P4c中都是可見的。然而，雖然這個(gè)圖象合并過程轉(zhuǎn)換較大范圍的場(chǎng)景光照值，但是它是以忽略包含在一個(gè)或另外一個(gè)原始圖象內(nèi)的許多信息來減少合成圖象的對(duì)比度為代價(jià)的。這種忽略的信息雖然對(duì)于最后的圖象不重要，但被真誠(chéng)地觀察到。然而，這種看法并非總是恰當(dāng)或可以接受的，特別在視頻監(jiān)視的裝置中。此外，當(dāng)這樣制作出的圖象場(chǎng)被記錄時(shí)，這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的改善的大多數(shù)在后處理中受到限制。這是因?yàn)橥ㄟ^合并信號(hào)形成的制作出的圖象場(chǎng)中可用的信息不再包含出現(xiàn)于原始圖象中的全部信息。
發(fā)明的目的和概要本發(fā)明的主要目的是要提供用來改善一個(gè)視頻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍的一種方法和裝置，其中視頻系統(tǒng)用于觀察一個(gè)目標(biāo)和場(chǎng)景并產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)視頻信號(hào)流，其中連續(xù)視頻信號(hào)流定義代表所觀察的場(chǎng)景或目標(biāo)的視頻場(chǎng)或幀。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一個(gè)視頻系統(tǒng)，用作視頻攝像機(jī)觀察和記錄場(chǎng)景和目標(biāo)，靠此系統(tǒng)產(chǎn)生視頻信號(hào)流，信號(hào)流定義具有視頻數(shù)據(jù)的視頻場(chǎng)或幀序列，視頻數(shù)據(jù)至少代表兩個(gè)不同的曝光水平，和處理視頻信號(hào)流以產(chǎn)生記錄圖象的無閃爍顯示。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是要提供一個(gè)方法和設(shè)備，用以產(chǎn)生一串視頻信號(hào)，此串信號(hào)代表所選擇光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀的序列，至少某些視頻場(chǎng)或幀包括代表第一個(gè)曝光水平的數(shù)據(jù)，而所述視頻場(chǎng)或幀的另一些包含代表第二個(gè)較多或較少曝光水平的數(shù)據(jù)，和利用這串視頻信號(hào)產(chǎn)生所選擇光學(xué)圖象的無閃爍視頻顯示。
上述目的，以及從下面的描述變得明顯的其它目的，通過創(chuàng)建具有不同曝光的連續(xù)視頻場(chǎng)或幀，將它們合并成一個(gè)連續(xù)視頻信號(hào)，并且獨(dú)立地記錄每個(gè)連續(xù)場(chǎng)或幀而得到。更具體地說，通過提供具有電子快門的、用于捕捉光學(xué)圖象的視頻攝像機(jī)，并控制快門的工作而得到。借此攝像機(jī)將產(chǎn)生包括代表光學(xué)圖象的一連串視頻場(chǎng)或幀的視頻信號(hào)輸出，信號(hào)具有代表第一個(gè)曝光水平的光學(xué)圖象的許多第一個(gè)視頻場(chǎng)或幀，和代表不同于第一個(gè)曝光水平的第二個(gè)曝光水平的光學(xué)圖象的許多第二個(gè)視頻場(chǎng)或幀，第一個(gè)視頻場(chǎng)或幀被散布在第二個(gè)視頻場(chǎng)或幀當(dāng)中。這樣的視頻信號(hào)輸出被用于產(chǎn)生匹配具體一組或組合的曝光視頻數(shù)據(jù)的視頻顯示。除此之外，或者取而代之，使用視頻信號(hào)輸出提供由所述第一或第二視頻場(chǎng)或幀代表的光學(xué)圖象組成的個(gè)別視頻顯示，與捕捉另外的光學(xué)圖象同時(shí)，本發(fā)明供給記錄攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出為隨后用于產(chǎn)生由所述第一或第二視頻場(chǎng)或幀代表的光學(xué)圖象數(shù)據(jù)組成的視頻顯示。換句話說，顯示可以在記錄期間或記錄之后產(chǎn)生。與圖1所示的雙重曝光攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出相比較，記錄的本發(fā)明的視頻信號(hào)(包含不同曝光水平的第一和第二大多數(shù)視頻場(chǎng)或幀)，由于記錄的曝光范圍，擁有較寬有效范圍的信號(hào)值，覆蓋較寬色移的場(chǎng)景照度，并且有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。通過使不同曝光數(shù)目適合攝像機(jī)和視頻記錄機(jī)，就可以保持?jǐn)z像機(jī)視頻傳感器的整個(gè)可用的動(dòng)態(tài)范圍。另外，本發(fā)明隨意地包括選擇的曝光的后處理，以把場(chǎng)或幀(或部分場(chǎng)或幀)同其它的場(chǎng)或幀合并，以便得到本質(zhì)上與類似圖1所示的使用先有技術(shù)組合雙重曝光攝像機(jī)可能得到的結(jié)果相同的結(jié)果，但是利用標(biāo)準(zhǔn)的(通?？少I到的)視頻攝像機(jī)而不是雙重曝光攝像機(jī)達(dá)到此目的。
附圖簡(jiǎn)述圖1示意圖解先有技術(shù)雙重曝光攝像機(jī)；圖2示意圖解本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖3圖解圖2所示的緩沖信號(hào)多路復(fù)用器6的細(xì)節(jié)；圖4圖解本發(fā)明的第二種實(shí)施例；和圖5圖解本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)。
在這幾個(gè)圖中，同樣的數(shù)字被用來標(biāo)明同樣的部件和同樣的示意表示。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖2圖解本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。視頻攝像機(jī)1對(duì)著窗子邊緣的一個(gè)花瓶2，一只鳥兒在室外飛。視頻攝像機(jī)有以一個(gè)光響應(yīng)CCD或MOS視頻傳感器為形式的視頻檢測(cè)器(未示出)和將場(chǎng)景成象在視頻檢測(cè)器上的透鏡。在本實(shí)施例中，攝像機(jī)設(shè)計(jì)成每幀產(chǎn)生兩個(gè)隔行掃描場(chǎng)場(chǎng)1和場(chǎng)2，例如，按照標(biāo)準(zhǔn)的美國(guó)視頻系統(tǒng)NTSC或RS-170視頻。攝像機(jī)1也包含一個(gè)電子快門(未示出)。具有電子快門的CCD和MOS視頻檢測(cè)器是所熟知的，正如下列美國(guó)專利所驗(yàn)證的1998年8月11日頒發(fā)給T.Mochizuki等人的5,793,422；1995年9月5日頒發(fā)給H.Kogane等人的5,448,293；1995年4月25日頒發(fā)給H.Tanigawa等人的5,410,349；1994年2月1日頒發(fā)給M..Usami等人的5,283,655；1993年9月21日頒發(fā)給J.Lee等人的5,247,367；1992年10月20日頒發(fā)給T.Nakajima等人的5,157,502；1991年12月24日發(fā)布給Y.Kawaoka等人的5,075,775；1989年10月17日發(fā)布給K.Yonemoto等人的4,875,100；1988年5月10日發(fā)布給N.Takatsu等人的4,743,778。到達(dá)它們是有關(guān)的程度，在此處將這些專利的講授混合起來作為參考。攝像機(jī)1的電子快門連接到外控制器3。電子快門允許控制器3在每個(gè)場(chǎng)時(shí)間間隔調(diào)整攝像機(jī)視頻檢測(cè)器的積分時(shí)間。攝像機(jī)提供一個(gè)同步信號(hào)給控制器3，如3a處所示，這樣控制器3將引起攝像機(jī)電子快門改變每場(chǎng)的曝光時(shí)間，即，與每一視頻場(chǎng)同步地調(diào)整攝像機(jī)視頻檢測(cè)器的積分時(shí)間。在場(chǎng)1期間控制器把積分時(shí)間設(shè)定為預(yù)定的緩慢速度，例如1/60秒。在場(chǎng)2期間控制器把積分時(shí)間設(shè)定為預(yù)定的快速速度，例如1/6000秒。單行視頻數(shù)據(jù)的合成視頻信號(hào)值表示在4。在4a，示出緩慢(1/60秒)曝光的結(jié)果。在這種情況下，代表天空的圖象部分在最大信號(hào)電平，花瓶呈現(xiàn)為稍微減少的信號(hào)電平，而烏兒的信號(hào)基本上沒有改變，因?yàn)樗悄菢拥亟咏炜盏牧炼?，以至不能與背景天空區(qū)分開來。在4b，示出短時(shí)間(1/6000秒)曝光的結(jié)果。在這種情況下，代表天空的圖象部分低于最大信號(hào)電平，花瓶呈現(xiàn)為急劇地減少的信號(hào)電平，而鳥兒的信號(hào)大大地改變了，因?yàn)樗c天空的亮度充分不同從而可以區(qū)分開來?；旧希瑘D2所示的系統(tǒng)使用預(yù)編程的曝光控制器控制下的單一視頻攝像機(jī)，來提供表示連續(xù)視頻場(chǎng)序列的輸出視頻信號(hào)，視頻場(chǎng)序列由一個(gè)曝光時(shí)間(例如1/60秒)場(chǎng)和第二個(gè)曝光時(shí)間(例如1/6000秒)場(chǎng)交替所構(gòu)成，如在4d(緩慢、相對(duì)長(zhǎng)的曝光時(shí)間)和4c(快速、相對(duì)短的曝光時(shí)間)表示的。
視頻攝像機(jī)被與視頻記錄器5連接，以便將包含如4a和4b處所表示的曝光值交替的視頻場(chǎng)的連續(xù)序列的、它的輸出視頻信號(hào)提供給視頻記錄器5，視頻記錄器5記錄合并的交替的長(zhǎng)、短曝光視頻場(chǎng)。視頻攝像機(jī)也被連接到緩沖信號(hào)多路復(fù)用器6，以便相同的交替曝光值的視頻場(chǎng)連續(xù)序列被發(fā)送給多路復(fù)用器6，多路復(fù)用器6允許用戶選擇緩慢的或者快速的曝光信號(hào)在監(jiān)視器7上顯示，而選擇開關(guān)8允許用戶顯示活動(dòng)的即“實(shí)況轉(zhuǎn)播的”視頻，或者重放預(yù)先記錄的視頻序列，和為觀察選擇緩慢的或快速的曝光。通過形成圖3所示的多路復(fù)用器一部分的附加曝光選擇裝置控制這種用于顯示的場(chǎng)的選擇。如下文詳細(xì)描述的可供選擇的改進(jìn)那樣，場(chǎng)編碼單元3b被置于攝像機(jī)和記錄器5及多路復(fù)用器6之間，場(chǎng)編碼單元適合于向攝像機(jī)的輸出視頻信號(hào)添加一個(gè)場(chǎng)編碼(以及如用戶希望的其它數(shù)據(jù)編碼)。
圖3圖解出圖2所示的緩沖信號(hào)多路復(fù)用器6的細(xì)節(jié)與工作原理。在圖3的下面描述中，視頻系統(tǒng)不包括場(chǎng)編碼單元3b應(yīng)被知道。多路復(fù)用器包括一個(gè)場(chǎng)檢測(cè)器9、一個(gè)消隱電路11、一個(gè)反相器12和一個(gè)選擇性加載的重復(fù)先進(jìn)/先出存儲(chǔ)器或緩沖器14，在下文被稱作FIFO 14，它的視頻數(shù)據(jù)輸入端被連接到消隱電路11。攝像機(jī)的輸出視頻信號(hào)(包含如在4a和4b處表示的交替發(fā)生的不同曝光值視頻場(chǎng))被給予檢測(cè)器9，同時(shí)經(jīng)消隱電路11被給予FIFO 14。檢測(cè)器從攝像機(jī)的輸出視頻信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)場(chǎng)信號(hào)脈沖9f用于控制FIFO 14的工作。作為例子而不作為限制，場(chǎng)檢測(cè)器9可以是常規(guī)的視頻同步分離器電路。在一個(gè)曝光場(chǎng)期間場(chǎng)信號(hào)脈沖9f高，如9a處所示，而在另一個(gè)曝光場(chǎng)期間場(chǎng)信號(hào)脈沖9f低，如9b處所示。場(chǎng)信號(hào)脈沖9f經(jīng)曝光選擇開關(guān)10被加到那個(gè)消隱電路。取決于曝光選擇開關(guān)10的位置，場(chǎng)信號(hào)脈沖9f或直接或經(jīng)反相器12被送到消隱電路11。場(chǎng)信號(hào)脈沖9f用來門控消隱電路，以便根據(jù)相應(yīng)的場(chǎng)脈沖信號(hào)9f反相與否，消隱代表視頻場(chǎng)4a或4b的信號(hào)。消隱電路的輸出被表示于13。如果加給它的場(chǎng)信號(hào)脈沖低，消隱電路11被變得無效，代表相應(yīng)視頻場(chǎng)的信號(hào)將通過消隱電路而沒有任何實(shí)質(zhì)的改變，如視頻信號(hào)13b表示的那樣。然而，如果加給消隱電路的場(chǎng)信號(hào)脈沖高，相應(yīng)視頻場(chǎng)的信號(hào)將被消隱，而消隱電路的信號(hào)輸出將是一個(gè)固定的電平，如13a表示的那樣。如圖3所示，設(shè)定開關(guān)10旁路反相器12，以便場(chǎng)脈沖9f不反相直接被加到消隱電路11上。因此，短時(shí)間(快速)曝光視頻場(chǎng)信號(hào)4b被取消，而長(zhǎng)時(shí)間(緩慢)曝光視頻場(chǎng)信號(hào)4a不改變地通過消隱電路，如13b處所示。
仍參考圖3，視頻場(chǎng)信號(hào)序列13a，13b被發(fā)送到FIFO14。視頻數(shù)據(jù)場(chǎng)在經(jīng)過控制線9g加到場(chǎng)脈沖9f的控制下，有選擇地寫入FIFO14。本質(zhì)上，場(chǎng)脈沖9f用作為FIFO14的場(chǎng)選擇控制信號(hào)。FIFO內(nèi)容的讀出是連續(xù)的，以便產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)輸出視頻信號(hào)流。如果代表長(zhǎng)時(shí)間(緩慢)曝光視頻場(chǎng)的，如4a處表示，新視頻數(shù)據(jù)進(jìn)入FIFO，那么新的數(shù)據(jù)就從FIFO讀出。反之，如果在一個(gè)或幾個(gè)場(chǎng)的時(shí)間都沒有新的數(shù)據(jù)進(jìn)入FIFO，即如果視頻場(chǎng)4b的信號(hào)已經(jīng)被消隱電路11消隱，那么從FIFO出來的代表視頻場(chǎng)4a的現(xiàn)存數(shù)據(jù)就將代替被取消的視頻場(chǎng)4b的數(shù)據(jù)在FIFO中再循環(huán)并被連續(xù)地讀出。換一種方法說，如果調(diào)整多路復(fù)用器，以便消隱電路11僅僅通過視頻場(chǎng)信號(hào)4a，那么包含在被讀入FIFO 14的視頻信號(hào)13b的數(shù)據(jù)就將隨著它們到FIFO 14的輸入被同步地讀出，并且也被儲(chǔ)存在FIFO 14中。當(dāng)代表消隱視頻場(chǎng)的視頻信號(hào)13a從消隱電路11傳送到FIFO 14時(shí)，F(xiàn)IFO 14中代表以前記錄的視頻信號(hào)13b的現(xiàn)存數(shù)據(jù)就將代替消隱輸出視頻信號(hào)再循環(huán)并被讀出。這種工作方式導(dǎo)致如7a～7b’所示的視頻場(chǎng)連續(xù)序列，其中場(chǎng)7a’和7b’是以前出現(xiàn)的場(chǎng)7a和7b的復(fù)制品，并且它們代替消隱場(chǎng)被插入。因?yàn)樗羞@些視頻場(chǎng)實(shí)質(zhì)上代表相同的曝光水平，所以它們可以順序地?zé)o閃爍顯示在常規(guī)的視頻監(jiān)視器上。閃爍的不存在給予使用者的眼睛舒服的顯示，易于評(píng)估所顯示的圖象。
還參照?qǐng)D2和圖3，圖解的系統(tǒng)可以通過包括場(chǎng)編碼單元3b來改進(jìn)，場(chǎng)編碼單元把一個(gè)幀編碼插入每個(gè)視頻場(chǎng)。幀編碼實(shí)質(zhì)上包含一個(gè)場(chǎng)編碼，更可取地，場(chǎng)編碼單元也適合將一個(gè)日期碼、時(shí)間碼、幀序列號(hào)碼、攝像機(jī)碼(最好，例如幾臺(tái)攝像機(jī)用來監(jiān)測(cè)一個(gè)特殊的現(xiàn)場(chǎng)時(shí))、其它曝光信息和/或用戶提供的其它信息等加入各個(gè)場(chǎng)。在外控制器3控制下，場(chǎng)編碼單元3b將幀編碼插入。場(chǎng)編碼單元3b適合于把第一個(gè)場(chǎng)編碼加到一次曝光的視頻場(chǎng)或幀(例如曝光場(chǎng)4a)的信號(hào)上，而把第二個(gè)不同場(chǎng)編碼加到不同曝光的視頻場(chǎng)或幀(例如曝光場(chǎng)4b)的信號(hào)上。用這樣的改進(jìn)，場(chǎng)檢測(cè)器9適合于檢測(cè)場(chǎng)編碼單元3b插入的場(chǎng)編碼，并產(chǎn)生類似于對(duì)應(yīng)和識(shí)別兩個(gè)不同編碼的脈沖9a和9b的場(chǎng)信號(hào)脈沖。作為場(chǎng)選擇控制信號(hào)的場(chǎng)信號(hào)脈沖被加到消隱電路11和FIFO 14，由此FIFO可以按以前描述的方式響應(yīng)讀出類似視頻場(chǎng)如7a-7b’所表示的連續(xù)序列。根據(jù)開關(guān)10的設(shè)定，加到監(jiān)視器7的FIFO 14輸出將產(chǎn)生代表場(chǎng)4a或場(chǎng)4b的圖象顯示。這種改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)在于場(chǎng)編碼單元3b所加的場(chǎng)編碼的存在使得識(shí)別和讀出場(chǎng)4a或4b是可能的，不管它們出現(xiàn)在攝像機(jī)視頻信號(hào)輸出所代表的視頻場(chǎng)序列的什么地方，而且為各個(gè)場(chǎng)產(chǎn)生合適的場(chǎng)信號(hào)脈沖也是可能的。關(guān)于這一點(diǎn)，要弄清楚的是圖2和圖3的系統(tǒng)也可用在把視頻攝像機(jī)設(shè)計(jì)為順序掃描系統(tǒng)的地方，即在每幀由單一場(chǎng)組成(例如一場(chǎng)由525行組成)，而不是兩個(gè)隔行掃描視頻場(chǎng)(例如每場(chǎng)由262.5行組成)的地方。在這種順序掃描系統(tǒng)的情況下，控制器3控制電子快門，靠它攝像機(jī)的輸出信號(hào)代表同第二次曝光值的幀交替的一次曝光值的幀，場(chǎng)編碼單元3b把場(chǎng)編碼加到每幀上，場(chǎng)編碼按照它是否有第一或第二次曝光值識(shí)別每一幀，并且在脈沖信號(hào)9f控制下，多路復(fù)用器工作以把視頻輸出傳輸?shù)奖O(jiān)視器7，它由類似于曝光值的視頻幀構(gòu)成。
圖4圖解本發(fā)明可供選擇的方案。在這個(gè)方案中，外控制器31a基本上和圖2的控制器3相同，但是可程式化或適合給攝像機(jī)指令以產(chǎn)生如在16和15所表示的緩慢和快速曝光場(chǎng)，它們散布在如在17所表示的正常自動(dòng)曝光值場(chǎng)當(dāng)中。在圖4中，場(chǎng)15和16有暗邊框只表示它們與場(chǎng)17有不同的曝光水平，而場(chǎng)15有交叉的陰影線只表示由于曝光時(shí)間較短比16信號(hào)電平低。圖4的系統(tǒng)也包括一個(gè)場(chǎng)編碼單元3b、一個(gè)記錄器5、一個(gè)監(jiān)視器7、一個(gè)包含消隱電路(未示出)和類似于圖3中的11及14所示FIFO存儲(chǔ)器(未示出)的多通道有緩沖的多路復(fù)用器18、一個(gè)重放解碼器31b以及一個(gè)開關(guān)8，開關(guān)8用于有選擇地把從攝像機(jī)來的視頻信號(hào)輸出或從記錄器5來的重放的預(yù)記錄視頻信號(hào)，作為輸入數(shù)據(jù)耦合到多路復(fù)用器。如下文更為詳細(xì)描述的那樣，在控制器31a的控制下，場(chǎng)編碼單元3b把用于場(chǎng)識(shí)別的場(chǎng)編碼加到由攝像機(jī)1的視頻信號(hào)輸出定義的視頻場(chǎng)。另外，控制器31a也產(chǎn)生場(chǎng)選擇控制信號(hào)，而且控制器和多路復(fù)用器18如所示那樣被連接，以容許這些場(chǎng)選擇控制信號(hào)被從控制器31a傳遞到多路復(fù)用器18的消隱電路(未示出)。在本實(shí)施例中，選擇開關(guān)8給予用戶把當(dāng)前(現(xiàn)場(chǎng))視頻或預(yù)記錄的視頻序列發(fā)送到緩沖的多路復(fù)用器18的選擇權(quán)。多路復(fù)用器18也提供選擇快速視頻場(chǎng)15，緩慢視頻場(chǎng)16或常規(guī)曝光視頻場(chǎng)17用于在監(jiān)視器7上觀察的選擇權(quán)，在此處用開關(guān)10代表。本質(zhì)上說，正如開關(guān)10所表示的，多路復(fù)用器有用于選擇三個(gè)不同曝光視頻場(chǎng)中哪兩個(gè)要被取消以便容許FIFO讀出第三個(gè)曝光視頻場(chǎng)的連續(xù)序列的裝置。最好多路復(fù)用器適合于產(chǎn)生曝光修改信號(hào)，并且如所示那樣被連接到控制器31a，這樣曝光修改信號(hào)就可以被施加到控制器31a，以使后者引起為任何場(chǎng)15、16和17選擇的曝光場(chǎng)的變化。
正如為圖2的最佳實(shí)施例所描述的，15、16和17代表的不同曝光視頻場(chǎng)以它們產(chǎn)生的順序被記錄在記錄器5中。在這種情況下，基本上與場(chǎng)編碼單元3a相同的場(chǎng)編碼單元3b在控制器31a的控制下工作，以向每一視頻場(chǎng)(在順序掃描視頻系統(tǒng)的情況下為每幀)的信號(hào)插入一個(gè)幀編碼，幀編碼必需包含一個(gè)場(chǎng)編碼，場(chǎng)編碼按照是緩慢、快速還是常規(guī)曝光場(chǎng)專門識(shí)別具體的場(chǎng)。如同圖2和圖3的系統(tǒng)一樣，場(chǎng)編碼單元3b插入的幀編碼也可以包括其它數(shù)據(jù)，例如，日期和時(shí)間編碼、幀序列號(hào)編碼以及攝像機(jī)數(shù)編碼。更具體地說，場(chǎng)編碼單元將第一個(gè)場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼加到視頻場(chǎng)15的視頻信號(hào)，將第二個(gè)場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼加到視頻場(chǎng)16的視頻信號(hào)，將第三個(gè)場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼加到視頻場(chǎng)17的視頻信號(hào)。此外，就控制器31a產(chǎn)生的場(chǎng)選擇控制信號(hào)來說，對(duì)每個(gè)場(chǎng)編碼產(chǎn)生一個(gè)不同的場(chǎng)選擇控制信號(hào)，并且這些場(chǎng)選擇控制信號(hào)被加到多路復(fù)用器18的消隱電路上。根據(jù)開關(guān)裝置10工作選擇的為在監(jiān)視器7觀察的具體曝光視頻場(chǎng)，多路復(fù)用器從控制器31a選擇特定的場(chǎng)選擇控制信號(hào)加到其消隱電路以取消不要的視頻場(chǎng)，由此獲得它的FIFO讀出視頻信號(hào)輸出的結(jié)果，以便監(jiān)視器7應(yīng)用，此視頻信號(hào)僅包含具有所選曝光值的那些視頻場(chǎng)。
舉例來說，可以設(shè)定多路復(fù)用器18只選擇視頻場(chǎng)15以便顯示，在那種情況下，每次攝像機(jī)的輸出信號(hào)都包括視頻場(chǎng)16或17，多路復(fù)用器將用從它的FIFO讀取的代表視頻場(chǎng)15的視頻信號(hào)數(shù)據(jù)的信號(hào)輸出代替每個(gè)視頻場(chǎng)16和每個(gè)視頻場(chǎng)17。利用從控制器31a接收的場(chǎng)選擇控制信號(hào)使消隱電路取消連續(xù)的視頻場(chǎng)16和17獲得這個(gè)結(jié)果，這樣僅有視頻場(chǎng)15基本不改變地傳遞到多路復(fù)用器的FIFO部分。
圖4的實(shí)施例也包括一個(gè)耦合到記錄器5和開關(guān)8的重放解碼器31b。解碼器31b適合于將場(chǎng)編碼單元3b插入的場(chǎng)編碼解碼和產(chǎn)生場(chǎng)選擇控制信號(hào)(對(duì)應(yīng)控制器31a產(chǎn)生的場(chǎng)選擇控制信號(hào))，并且適合于將這些信號(hào)加到多路復(fù)用器18，為的是按照結(jié)合圖2和圖3的實(shí)施例所描述的方式，取消不希望的曝光值的場(chǎng)和使得FIFO讀出相同曝光值的視頻場(chǎng)連續(xù)序列，例如場(chǎng)15。
圖4的實(shí)施例的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是，在同時(shí)記錄動(dòng)態(tài)范圍場(chǎng)15、16和17的同時(shí)，容許實(shí)時(shí)地觀察正常的曝光場(chǎng)17。多路復(fù)用器18的緩沖存儲(chǔ)器被編程，以便它可以重復(fù)長(zhǎng)的、短的，或者正常曝光場(chǎng)以便觀察，而根據(jù)外控制器31a的控制下場(chǎng)編碼單元3b插入的場(chǎng)編碼，觀察到的場(chǎng)還有其它場(chǎng)都以時(shí)間推移的方式被記錄。
圖5圖解出本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，系統(tǒng)包含視頻攝像機(jī)1、場(chǎng)編碼單元3b、控制器31a和一個(gè)多路復(fù)用器18a，多路復(fù)用器18a包含一個(gè)場(chǎng)編碼檢測(cè)器9、三個(gè)消隱電路11a、11b和11c，以及三個(gè)FIFO單元14a、14b和14c。對(duì)控制器編程使得電子快門按照預(yù)定的方式改變連續(xù)視頻場(chǎng)或幀的曝光，例如，產(chǎn)生如圖4中表示的15、16和17那樣的視頻場(chǎng)序列。場(chǎng)編碼單元3b在控制器31a的控制下，將場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼(或單獨(dú)或作為還包括日期、時(shí)間、幀數(shù)、攝像機(jī)數(shù)等其它信息的幀編碼的一部分)象圖4的實(shí)施例那樣插入到攝像機(jī)1的視頻信號(hào)輸出。更具體地說，場(chǎng)編碼單元將第一場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼加到視頻場(chǎng)15的視頻信號(hào)，將第二場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼加到視頻場(chǎng)16的視頻信號(hào)，將第三場(chǎng)識(shí)別場(chǎng)編碼加到視頻場(chǎng)17的視頻信號(hào)。同樣場(chǎng)編碼檢測(cè)器9響應(yīng)其不同場(chǎng)編碼的檢測(cè)產(chǎn)生不同的場(chǎng)選擇控制信號(hào)。這些場(chǎng)選擇控制編碼被加到消隱電路11a、11b和11c。攝像機(jī)1的視頻信號(hào)輸出，在被場(chǎng)編碼單元3b添加場(chǎng)編碼之后，分別經(jīng)消隱電路11a、11b和11c被加到FIFO的14a、14b和14c。FIFO14a、14b和14c的視頻信號(hào)輸出可以分別被加到獨(dú)立的監(jiān)視器7a、7b和7c。仍參照?qǐng)D5，作為一個(gè)可選擇的或附加的測(cè)量，F(xiàn)IFO14a、14b和14c的輸出被加到普通的視頻效果發(fā)生器27，它適合給控制監(jiān)視器提供信號(hào)，這樣它將顯示多幅圖象，例如，如監(jiān)視器7c的區(qū)域29a和29b示意表示的畫中畫格式(PIP)，或者如監(jiān)視器7e的區(qū)域29c和29d示意表示的并排格式。人們同時(shí)期待，可以這樣設(shè)計(jì)視頻效果發(fā)生器27，使得監(jiān)視器7e產(chǎn)生對(duì)應(yīng)分別從FIFO的14a、14b和14c讀出的視頻場(chǎng)15、16和17的不同曝光值的三個(gè)同時(shí)顯示。
如同圖4的實(shí)施例情況一樣，圖5的系統(tǒng)運(yùn)行以取消不希望的視頻場(chǎng)，目的是提供由相同曝光值的視頻場(chǎng)連續(xù)序列產(chǎn)生的顯示。在圖5所表示的系統(tǒng)中，從場(chǎng)編碼檢測(cè)器9接收的場(chǎng)選擇控制信號(hào)使得消隱電路11a取消視頻場(chǎng)16和17，由此只有代表視頻場(chǎng)15的數(shù)據(jù)被讀入FIFO 14a，F(xiàn)IFO 14a循環(huán)數(shù)據(jù)并用那個(gè)數(shù)據(jù)代替取消了的視頻場(chǎng)16和17的數(shù)據(jù)。類似地，來自檢測(cè)器9的場(chǎng)選擇控制信號(hào)使得消隱電路11b取消視頻場(chǎng)15和17，由此只有代表視頻場(chǎng)16的數(shù)據(jù)被讀入FIFO 14b，F(xiàn)IFO 14b循環(huán)數(shù)據(jù)并用那個(gè)數(shù)據(jù)代替取消了的視頻場(chǎng)15和17的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，圖5的多路復(fù)用器可適合于產(chǎn)生曝光修改信號(hào)，此信號(hào)被加到控制器31a，用以修改15、16或17任何場(chǎng)的曝光水平。
雖然普通的視頻攝像機(jī)被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生代表兩個(gè)視頻場(chǎng)的視頻信號(hào)，兩個(gè)視頻場(chǎng)隔行掃描以創(chuàng)建一個(gè)視頻幀。認(rèn)識(shí)到，隨著高清晰度數(shù)字電視采用的增加，順序掃描系統(tǒng)被認(rèn)為變得更突出。因此，本發(fā)明給出可適用于順序掃描視頻系統(tǒng)的優(yōu)越性。就此而論，要弄清楚的是，此處所使用的詞“幀”解釋為包含如普通電視系統(tǒng)中的兩個(gè)隔行掃描場(chǎng)，或者順序掃描系統(tǒng)情況下的單一場(chǎng)。因此，在單一場(chǎng)視頻幀的情況下，上述的場(chǎng)識(shí)別碼實(shí)際上識(shí)別完整的幀。
本發(fā)明能進(jìn)行多種改進(jìn)。因而，例如，被從多路復(fù)用器6或18讀出的相同曝光水平的視頻信號(hào)連續(xù)流，或作為現(xiàn)場(chǎng)視頻或作為從記錄器5的重放，可以饋送給一個(gè)諸如記錄器5那樣的記錄器作為檔案和以后的顯示之用。此外，在把攝像機(jī)輸出信號(hào)直接饋送給記錄器5的情況下，人們期望，當(dāng)那個(gè)記錄的信號(hào)被重放和被多路復(fù)用器處理以提供饋給監(jiān)視器的包含相同曝光水平的視頻信號(hào)連續(xù)序列的視頻信號(hào)時(shí)，那個(gè)同樣的信號(hào)饋送將被記錄在記錄器5或其它記錄器中以便以后使用和分析。
另外的改進(jìn)涉及對(duì)緩沖的多路復(fù)用器6或18編程，以便它將同時(shí)產(chǎn)生代表第一次曝光水平的視頻信號(hào)第一流，代表第二次不同曝光水平的視頻信號(hào)第二流，并同時(shí)把兩個(gè)視頻信號(hào)流饋送給監(jiān)視器以便同時(shí)顯示。在這種情況下，監(jiān)視器可以這樣工作，使得兩個(gè)信號(hào)流提供圖象，圖象表現(xiàn)為畫中畫顯示或分割屏幕顯示。兩個(gè)圖象同時(shí)在屏幕上出現(xiàn)，一個(gè)代表相對(duì)長(zhǎng)的曝光水平，另一個(gè)代表相對(duì)短的曝光水平，這給出保持在使用不同曝光時(shí)可得到的完整的動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)越性。同時(shí)人們期望，可以修改圖4的實(shí)施例以容許同時(shí)顯示三個(gè)獨(dú)自的圖象，一個(gè)由相對(duì)長(zhǎng)的曝光圖象組成，第二個(gè)由相對(duì)短的曝光圖象組成，第三個(gè)由常規(guī)的曝光圖象組成。當(dāng)然，系統(tǒng)也容許曝光水平在視頻檢測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)被改變。此外，控制器31a確定的不同曝光水平數(shù)是變化的，例如可以選擇五個(gè)不同的曝光水平。就攝像機(jī)控制器而論，它可被編程以便生成具有在一致或非一致的重復(fù)序列中產(chǎn)生的不同曝光的視頻場(chǎng)。舉例來說，關(guān)于諸如圖4和圖5所示的系統(tǒng)，在那里產(chǎn)生代表三個(gè)不同曝光水平的視頻場(chǎng)或幀，控制器可以被編程為固定、或以固定的或隨意的速率或按照預(yù)定的方式改變?cè)跀z像機(jī)視頻輸出中代表的場(chǎng)或幀的連續(xù)序列中的連貫視頻場(chǎng)17串的重復(fù)頻率。對(duì)于攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出如4a和4b表示的那樣只由代表第一次和第二次曝光水平的第一和第二視頻場(chǎng)來表征的情況也是如此。然而在后一情況下，系統(tǒng)包括場(chǎng)編碼單元3b和后者將場(chǎng)編碼引入攝像機(jī)的視頻信號(hào)輸出是必不可少的，場(chǎng)編碼識(shí)別和區(qū)分第一和第二曝光視頻場(chǎng)，靠它多路復(fù)用器或許能夠選擇顯示只有第一和第二視頻場(chǎng)或幀表示的圖象。
人們也期盼，本發(fā)明可以通過使用沒有電子快門的視頻攝像機(jī)被改進(jìn)。因此就打算檢測(cè)器可以是光電檢測(cè)器，如一個(gè)圖象增強(qiáng)管，在那里光子被放大或級(jí)聯(lián)以在弱光線條件下產(chǎn)生增強(qiáng)的圖象。光導(dǎo)攝像管是另一個(gè)例。在那里，檢測(cè)器沒有使用CCD或MOS光電檢測(cè)器的視頻攝像機(jī)使用的那類電子快門。人們期盼使用透光性依照控制信號(hào)變化的LCD光濾波器。通過把此光濾波器放在光電檢測(cè)器和要捕捉的目標(biāo)或場(chǎng)景之間，和改變?yōu)V波器的控制信號(hào)，在每一視頻場(chǎng)或幀的時(shí)間幀期間照射光電檢測(cè)器的光量就可能被改變，由此，提供類似于用圖2和圖4的實(shí)施例獲得的不同曝光水平成為可能。人們還意識(shí)到，可變光圈或其它形式的快門也可以替代電子快門被用在本發(fā)明中，但它們受到不與電子快門通用，限制低下的反應(yīng)速度、高成本和過度的尺寸的限制。
人們也期盼，多路復(fù)用器6或18可被編程，或者適合于處理視頻攝像機(jī)的信號(hào)輸出，以便將長(zhǎng)的和短的曝光視頻場(chǎng)或幀合并成單一視頻場(chǎng)或幀，正如雙重曝光攝像機(jī)常見的那樣。然而，為了保證交替的亮暗場(chǎng)代表同時(shí)發(fā)生的事件，在同另一場(chǎng)(或幀)合并產(chǎn)生連續(xù)視頻序列之前，一個(gè)場(chǎng)或幀需要借助于延時(shí)緩沖器被延時(shí)一個(gè)場(chǎng)(或幀)時(shí)間幀(取決于是隔行掃描視頻場(chǎng)還是順序掃描視頻)。根據(jù)預(yù)定的處理算法多路復(fù)用器可以被編程，以合并用于顯示的不同曝光場(chǎng)或幀。然而，如用普通的組合雙重曝光視頻攝像機(jī)一樣，由于已經(jīng)被合并的場(chǎng)或幀之間的時(shí)間差，當(dāng)它們被顯示時(shí)，組合的圖象可能變模糊，并且組合的圖像也具有減小的對(duì)比度。
視頻顯示可以采取各種形式。在圖2-4的實(shí)施例中，最好監(jiān)視器7是工作于模擬模式的普通視頻監(jiān)視器。然而，也可以使用其它視頻顯示裝置，比如工作于數(shù)字模式的陰極射線管類型的監(jiān)視器，或LCD顯示設(shè)備。人們也期望，可以使用頭戴式或頭上式的顯示器。
應(yīng)當(dāng)理解，視頻攝像機(jī)可以是一個(gè)普通的模擬模式攝像機(jī)，在那種情況下，要求它的輸出信號(hào)在被如上所描述的緩沖的多路復(fù)用器處理之前被送給A/D轉(zhuǎn)換器以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，而從緩沖多路復(fù)用器輸出的信號(hào)需要被送給D/A轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生適合作用于普通的模擬模式視頻監(jiān)視器的信號(hào)。作為選擇，視頻攝像機(jī)可以是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，由此不需要包括A/D轉(zhuǎn)換器以容許視頻信號(hào)由多路復(fù)用器6或18處理。類似地，顯示設(shè)備也可以是數(shù)字類型的，因而不需要為了能夠驅(qū)動(dòng)模擬模式視頻監(jiān)視器，把多路復(fù)用器的輸出視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換的D/A器件包括在系統(tǒng)中。為簡(jiǎn)化起見，A/D和D/A轉(zhuǎn)換器都被從圖中省略了，因?yàn)樗鼈兊男枰褪褂脤?duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。另一個(gè)的明顯改進(jìn)是將控制器3或31a合并到攝像機(jī)。
讀者應(yīng)理解，不背離本發(fā)明的范圍可能還有其它實(shí)施例。
此處描述和圖解的發(fā)明提供許多優(yōu)點(diǎn)。首先，它提供了一個(gè)具有改善的動(dòng)態(tài)范圍的視頻攝像機(jī)和記錄及處理系統(tǒng)。與普通單個(gè)曝光攝像機(jī)產(chǎn)生的單一的曝光視頻序列，或雙重曝光攝像機(jī)提供的組合曝光視頻序列相比，本發(fā)明提供保留因傳感器飽和而丟失的圖象明亮部分的、和由于最小靈敏度將被失去的圖象黑暗部分的視頻信息的優(yōu)越性。就此而論，要意識(shí)到的是，系統(tǒng)提供包含全動(dòng)態(tài)范圍信息的信號(hào)，該信號(hào)可以被記錄或利用而沒有場(chǎng)和幀的合并以及相應(yīng)的對(duì)比度減少。在許多應(yīng)用中，固定曝光的時(shí)間分辨率的減小比被動(dòng)態(tài)范圍增加進(jìn)行的補(bǔ)償更多。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，本系統(tǒng)和方法能夠產(chǎn)生包含代表不同曝光的，例如相對(duì)長(zhǎng)的和相對(duì)短的，視頻場(chǎng)或幀的視頻信號(hào)連續(xù)序列，并且本系統(tǒng)和方法能夠使用視頻信號(hào)序列產(chǎn)生無閃爍顯示。同時(shí)，緩沖的多路復(fù)用器使它產(chǎn)生每個(gè)都代表不同曝光時(shí)間的兩個(gè)或幾個(gè)獨(dú)自的視頻場(chǎng)序列成為可能，并且使用這樣兩個(gè)或幾個(gè)序列同時(shí)產(chǎn)生每個(gè)都由不同曝光值來表征的兩個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立的顯示。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明可以使用具有電子快門一類的普通視頻攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)，因此具有商業(yè)上買得到的攝像機(jī)較低成本的優(yōu)點(diǎn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明可以使用黑白視頻攝像機(jī)或彩色視頻攝像機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生具有改善動(dòng)態(tài)范圍的視頻記錄的方法，包括提供一個(gè)視頻攝像機(jī)，它包括一個(gè)能夠把光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成視頻場(chǎng)或幀的序列的視頻檢測(cè)器，和一個(gè)用來調(diào)整被所述檢測(cè)器從所述攝像機(jī)觀察到的光學(xué)圖象接收的光照量的電子快門；操作所述攝像機(jī)以捕捉一幅光學(xué)圖象；命令所述電子快門改變被所述視頻檢測(cè)器從所述被捕捉的光學(xué)圖象接收的光照量，借此從所述檢測(cè)器產(chǎn)生構(gòu)成代表被捕捉光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀的序列的輸出視頻信號(hào)，所述序列最少包含代表按預(yù)定重復(fù)頻率重復(fù)出現(xiàn)在所述序列中的被捕捉圖象的不同曝光值的第一和第二視頻場(chǎng)或幀；處理所述輸出視頻信號(hào)，以便產(chǎn)生由所述第一場(chǎng)或幀的連續(xù)序列或者第二場(chǎng)或幀的連續(xù)序列組成的修改的視頻信號(hào)；和有選擇地將所述修改的視頻信號(hào)作為輸入信號(hào)加到視頻顯示裝置，借此使所述裝置按照包含在所述修改的視頻信號(hào)中的第一或第二場(chǎng)或幀顯示所述被捕捉的光學(xué)圖象。
2.按照權(quán)利要求1的方法還包括記錄隨后被用于驅(qū)動(dòng)顯示裝置的所述輸出視頻信號(hào)的步驟，以便所述被捕捉的光學(xué)圖象可以按照包含在第一或第二場(chǎng)或幀中的信息被顯示。
3.一種產(chǎn)生具有改善動(dòng)態(tài)范圍的視頻記錄的方法，包括提供一個(gè)視頻攝像機(jī)，它包括一個(gè)能夠把光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成視頻場(chǎng)或幀的序列的視頻檢測(cè)器，和一個(gè)用來調(diào)整被所述檢測(cè)器從所述攝像機(jī)觀察到的光學(xué)圖象接收的光照量的電子快門；操作所述攝像機(jī)以捕捉一幅光學(xué)圖象；命令所述電子快門改變被所述視頻檢測(cè)器從所述被捕捉的光學(xué)圖象接收的光照量，借此從所述檢測(cè)器產(chǎn)生構(gòu)成代表被捕捉光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀的序列的輸出視頻信號(hào)，所述序列最少包含代表按預(yù)定重復(fù)頻率重復(fù)出現(xiàn)在所述的序列中的被捕捉圖象的不同曝光值的第一和第二視頻場(chǎng)或幀；將所述輸出視頻信號(hào)記錄在記錄介質(zhì)中；隨后從所述記錄介質(zhì)中播放所述輸出視頻信號(hào)；處理從所速記錄介質(zhì)中播放的所述輸出視頻信號(hào)，以便產(chǎn)生一個(gè)由所述第一場(chǎng)或幀的連續(xù)序列，或者所述第二場(chǎng)或幀的連續(xù)序列構(gòu)成的修改的視頻信號(hào)；和有選擇地將所述修改的視頻信號(hào)作為輸入信號(hào)加到視頻顯示裝置，借此使所述裝置按照包含在所述修改的視頻信號(hào)中的第一或第二場(chǎng)或幀顯示所述被捕捉的光學(xué)圖象。
4.一種產(chǎn)生具有改善動(dòng)態(tài)范圍的視頻記錄的方法，包括提供一個(gè)能將光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成包含代表光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀序列的視頻信號(hào)的視頻傳感器；操作所述視頻傳感器以捕捉光學(xué)圖象，并且同時(shí)在每個(gè)視頻場(chǎng)或幀的時(shí)間幀期間改變所述視頻傳感器接收的光照量，因此代表所述被捕捉的光學(xué)圖象的結(jié)果視頻信號(hào)將構(gòu)成一個(gè)視頻場(chǎng)或幀序列，其中視頻場(chǎng)或幀序列至少包括代表按預(yù)定重復(fù)頻率重復(fù)出現(xiàn)在所述序列中的被捕捉圖象的不同曝光值的第一和第二視頻場(chǎng)或幀；從所述結(jié)果視頻信號(hào)獲得一個(gè)修改的視頻信號(hào)，修改的視頻信號(hào)包含所述第一場(chǎng)或幀的連續(xù)序列，或者所述第二場(chǎng)或幀的連續(xù)序列；和，將所述修改的視頻信號(hào)加到顯示裝置，靠它所述被捕捉的光學(xué)圖象按照包含在所述修改的視頻信號(hào)的視頻信息被顯示。
5.按照權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括記錄隨后被用于驅(qū)動(dòng)顯示裝置的所述結(jié)果視頻信號(hào)的步驟，以便所述被捕捉的光學(xué)圖象可以按照包含在第一或第二場(chǎng)或幀中的信息被顯示。
6.按照權(quán)利要求4的方法，其中所述修改的視頻信號(hào)由處理所述結(jié)果視頻信號(hào)產(chǎn)生，為的是取消所述第二場(chǎng)或幀，并把所述被取消的第二場(chǎng)或幀用第一場(chǎng)或幀替換。
7.一個(gè)視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，包含一個(gè)用來捕捉光學(xué)圖象和產(chǎn)生輸出視頻信號(hào)的視頻攝像機(jī)，視頻信號(hào)具有代表被捕捉的圖象的視頻場(chǎng)或幀的連續(xù)序列的特征，所述攝像機(jī)包括一個(gè)按照從所述圖象接收的光照產(chǎn)生所述輸出視頻信號(hào)的視頻檢測(cè)器裝置，和用來調(diào)整由所述視頻檢測(cè)器從光學(xué)圖象接收的光照量的曝光控制裝置。一個(gè)根據(jù)視頻場(chǎng)或幀來改變光照量的所述曝光控制裝置的曝光控制器，借此，所述輸出視頻信號(hào)表現(xiàn)為最少是實(shí)質(zhì)上不同曝光的第一和第二場(chǎng)或幀的交替序列；以及響應(yīng)所述輸出視頻信號(hào)完成下列動(dòng)作的裝置(a)產(chǎn)生僅響應(yīng)所述第一場(chǎng)或幀的視頻顯示；(b)產(chǎn)生僅響應(yīng)所述第二場(chǎng)或幀的視頻顯示；和(c)記錄所述輸出視頻信號(hào)，隨后用于產(chǎn)生響應(yīng)所述第一場(chǎng)或幀或者響應(yīng)所述第二場(chǎng)或幀的視頻顯示。
8.按照權(quán)利要求7的視頻攝像系統(tǒng)，其中所述最近敘述的裝置按照并響應(yīng)所述第一場(chǎng)或幀而產(chǎn)生第一視頻顯示，按照并響應(yīng)所述第二場(chǎng)或幀而產(chǎn)生第二并行的顯示。
9.一個(gè)視頻攝像機(jī)記錄系統(tǒng)，包含一個(gè)用來捕捉光學(xué)圖象和產(chǎn)生輸出視頻信號(hào)的視頻攝像機(jī)，視頻信號(hào)具有代表被捕捉的圖象的視頻場(chǎng)或幀的連續(xù)序列的特征，所述攝像機(jī)包括一個(gè)按照從所述圖象接收的光照產(chǎn)生所述輸出視頻信號(hào)的視頻檢測(cè)器裝置，和用來調(diào)整由所述視頻檢測(cè)器從光學(xué)圖象接收的光照量的曝光控制裝置；一個(gè)根據(jù)視頻場(chǎng)或幀來改變光照量的所述曝光控制裝置的曝光控制器，借此，所述輸出視頻信號(hào)表現(xiàn)為最少是不同曝光的第一和第二場(chǎng)或幀的交替序列；用于記錄和重放所述輸出視頻信號(hào)的記錄器裝置；耦合到所述記錄器裝置的信號(hào)處理裝置，當(dāng)所述輸出視頻信號(hào)被從所述記錄器裝置讀出時(shí)，信號(hào)處理裝置被用于接收所述輸出視頻信號(hào)，并從那里導(dǎo)出一個(gè)包含只有所述第一視頻場(chǎng)或幀，或者只有所述第二視頻場(chǎng)或幀的修改的視頻信號(hào)；和響應(yīng)所述修改的視頻信號(hào)產(chǎn)生依照所述第一或第二場(chǎng)或幀的視頻顯示的裝置。
10.依照權(quán)利要求9的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一或第二場(chǎng)或幀被非循序地產(chǎn)生。
11.依照權(quán)利要求9的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一或第二場(chǎng)或幀被非循序地產(chǎn)生并按它們產(chǎn)生的次序被記錄。
12.依照權(quán)利要求9的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一或第二場(chǎng)或幀以一致的重復(fù)序列產(chǎn)生，重復(fù)周期大于或等于兩個(gè)視頻場(chǎng)或幀的周期。
13.依照權(quán)利要求9的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其中所述視頻檢測(cè)器裝置包含一個(gè)CCD或MOS器件。
14.一個(gè)視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，包括產(chǎn)生一串代表選定的光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀序列的視頻信號(hào)的裝置，光學(xué)圖象至少有包含代表第一次曝光水平的數(shù)據(jù)的特定視頻場(chǎng)或幀，和包含代表第二次較大或較小曝光水平的視頻數(shù)據(jù)的其它所述視頻場(chǎng)或幀；和處理和利用所述視頻信號(hào)以提供所述選擇的光學(xué)圖象的無閃爍的視頻顯示的裝置。
15.按照權(quán)利要求14的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其中所述特定的視頻場(chǎng)或幀散布在所述其它場(chǎng)或幀當(dāng)中的所述序列里面。
16.按照權(quán)利要求14的視頻攝像機(jī)系統(tǒng)，其中所述最近敘述的裝置包含一個(gè)多路復(fù)用器，它用于消隱包含代表所述第一次曝光水平數(shù)據(jù)的所述確定的場(chǎng)或幀，并用包含代表所述第二次曝光水平數(shù)據(jù)的場(chǎng)或幀替換所述消隱的場(chǎng)或幀，借此產(chǎn)生一個(gè)修改的視頻信號(hào)；系統(tǒng)還包含將所述修改的視頻信號(hào)加到視頻顯示裝置的裝置，提供按照代表所述第二次曝光水平的數(shù)據(jù)的所述光學(xué)圖象的無閃爍視頻顯示。
17.一種捕捉和顯示視頻圖象的方法包括使用視頻攝像機(jī)產(chǎn)生視頻信號(hào)輸出，視頻信號(hào)輸出定義一個(gè)代表捕捉的光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀的連續(xù)序列，至少有分別代表具有第一和第二次不同曝光時(shí)間的捕捉的圖象的第一和第二場(chǎng)或幀，所述第一和第二場(chǎng)或幀產(chǎn)生于一致的重復(fù)序列中，所述第一視頻場(chǎng)或幀散布在所述第二視頻場(chǎng)或幀的所述連續(xù)序列中；處理所述視頻信號(hào)輸出以提供(1)定義所述第一場(chǎng)或幀的連續(xù)序列的第一個(gè)修改的視頻信號(hào)，和(2)定義所述第二場(chǎng)或幀的連續(xù)序列的第二個(gè)修改的視頻信號(hào)；和利用所述第一個(gè)和第二個(gè)修改的視頻信號(hào)按照所述第一和第二場(chǎng)或幀分別代表的曝光產(chǎn)生所述光學(xué)圖象各自的顯示。
18.一種產(chǎn)生具有改善了動(dòng)態(tài)范圍的視頻記錄的方法，包括提供一個(gè)能將光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成包含代表光學(xué)圖象的視頻場(chǎng)或幀序列的視頻信號(hào)的視頻傳感器；操作視頻傳感器以捕捉光學(xué)圖象，并同時(shí)在每個(gè)視頻場(chǎng)或幀的時(shí)間幀期間改變被視頻傳感器接收的光照量，這樣代表所述被捕捉的光學(xué)圖象的結(jié)果視頻信號(hào)將構(gòu)成一個(gè)視頻場(chǎng)或幀序列，該視頻場(chǎng)或幀序列至少包含許多代表被捕捉光學(xué)圖象的第一次曝光值的第一場(chǎng)或幀和許多代表被捕捉光學(xué)圖象的第二次曝光值的第二場(chǎng)或幀，所述第一場(chǎng)或幀散布在所述第二場(chǎng)或幀的所述序列中；從所述結(jié)果視頻信號(hào)得到修改的視頻信號(hào)，它包含所述第一場(chǎng)或幀的連續(xù)序列或者所述第二場(chǎng)或幀的連續(xù)序列；以及將所述修改的視頻信號(hào)加到顯示裝置，靠它所述被捕捉的光學(xué)圖象按照包含在所述修改的視頻信號(hào)的視頻信息被顯示。
19.一種記錄和顯示視頻圖象的方法，包括使用不同的曝光時(shí)間捕捉一串連續(xù)的視頻圖象，曝光時(shí)間按照預(yù)定的方式改變，因此使用第一曝光時(shí)間捕捉的視頻圖象散布在使用不同的第二曝光時(shí)間捕捉的視頻圖象的串中；以它們被捕捉的次序產(chǎn)生代表所述視頻圖象串的視頻信號(hào)；和使用所述視頻信號(hào)產(chǎn)生僅使用所述第一曝光時(shí)間捕捉的視頻圖象的視頻顯示。
20.按照權(quán)利要求19的方法進(jìn)一步包括使用所述視頻信號(hào)產(chǎn)生僅使用所述第二曝光時(shí)間捕捉視頻圖象的第二視頻顯示的步驟。
21.按照權(quán)利要求20的方法，其中所述顯示被通用的顯示設(shè)備同時(shí)展現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明通過(1)創(chuàng)建視頻信號(hào)(1),視頻信號(hào)(1)包含連續(xù)的視頻場(chǎng)或幀(4a,4b),視頻場(chǎng)或幀(4a,4b)包含代表捕捉到光學(xué)圖象(4)的光學(xué)圖象視頻數(shù)據(jù),光學(xué)圖象有許多代表第一曝光水平的光學(xué)圖象的第一視頻場(chǎng)或幀(4d),和許多代表不同于第一曝光水平的第二曝光水平的光學(xué)圖象的第二視頻場(chǎng)或幀(4c),第一場(chǎng)或幀散布在所述第二場(chǎng)或幀中和(2)利用視頻信號(hào)(a)產(chǎn)生所述第一視頻場(chǎng)或幀(4a)代表的圖象或所述第二視頻場(chǎng)或幀(4b)代表的圖象的視頻顯示(7),或(b)同時(shí)產(chǎn)生所述第一視頻場(chǎng)或幀代表的圖象的第一視頻顯示和所述第二視頻場(chǎng)或幀代表的圖象的第二視頻顯示,來提供捕捉和顯示視頻圖象。
文檔編號(hào)H04N5/45GK1370289SQ00811758
公開日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2000年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月17日
發(fā)明者J·克勞福德, H·A·塔勒, K·霍里 申請(qǐng)人:應(yīng)用視像系統(tǒng)有限公司