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JP2010161455A - Infrared combined imaging device - Google Patents

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JP2010161455A
JP2010161455A JP2009000685A JP2009000685A JP2010161455A JP 2010161455 A JP2010161455 A JP 2010161455A JP 2009000685 A JP2009000685 A JP 2009000685A JP 2009000685 A JP2009000685 A JP 2009000685A JP 2010161455 A JP2010161455 A JP 2010161455A
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JP
Japan
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imaging
infrared
visible light
color
imaging signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2009000685A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironao Otsu
弘直 大津
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared combined imaging device capable of obtaining a color image having high color reproducibility. <P>SOLUTION: In imaging under infrared radiation imaging conditions, the infrared combined imaging device processes white balance per color of an imaging signal generated based on visible light imaging conditions in which an infrared cut filter is inserted into an optical path, and generates a white balance imaging signal. The infrared combined imaging device measures the visible light quantity per color for an imaging signal generated under the visible light imaging condition, and separates the imaging signal generated under the infrared imaging condition into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal based on the visible light quantity per color. Then, the infrared combined imaging device matches color balance of the visible light component imaging signal based on the white balance imaging signal to generate a color image signal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、赤外線を照射することで低照度下の被写体の撮像を可能にする赤外線混合撮像装置に関する。   The present invention relates to an infrared mixed imaging device that enables imaging of a subject under low illuminance by irradiating infrared rays.

撮像装置および方法に関する技術が、例えば、下記特許文献1に開示されている。この特許文献1には、入力画素信号から輝度信号を生成する前に、画素の色信号に混入された赤外光成分を色フィルタ毎に推定演算処理し、推定演算処理した色信号の結果に応じて輝度信号を生成し、該生成された輝度信号と色差信号を用いて画像信号を発生する信号処理方法に関して記載されている。   A technique relating to an imaging apparatus and method is disclosed in, for example, Patent Document 1 below. In Patent Document 1, before generating a luminance signal from an input pixel signal, an infrared light component mixed in the color signal of the pixel is estimated and calculated for each color filter, and the result of the color signal subjected to the estimation calculation process is calculated. A signal processing method for generating a luminance signal in response and generating an image signal using the generated luminance signal and color difference signal is described.

一方、下記特許文献2には、分光を変化させるフィルタの位置を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記フィルタの位置に基づいて、ホワイトバランス制御を行うホワイトバランス制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置に関する技術が開示されている。
特開2007−88873号公報 特開2005−130317号公報
On the other hand, the following Patent Document 2 includes a detection unit that detects a position of a filter that changes the spectrum, and a white balance control unit that performs white balance control based on the position of the filter detected by the detection unit. A technique relating to an imaging apparatus characterized by this is disclosed.
JP 2007-88873 A JP 2005-130317 A

近年に於いて、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合であっても、モノクロ画像ではなく見た目に近い色合いのカラー画像を得ることができる撮像装置が市場から要求されている。   In recent years, there has been a demand from the market for an imaging device that can obtain a color image having a color close to the appearance, not a monochrome image, even when an object is irradiated with infrared rays and imaged under low illuminance. Yes.

しかしながら、赤外線は人間の視覚特性の波長範囲にないのである。例えば、被写体に赤外線を照射して、その反射率を撮像することでモノクロ画像ならば得ることができるが、カラー画像を得るとなると、赤外線にない色情報の処理が更に必要となってくるのである。   However, infrared rays are not in the wavelength range of human visual characteristics. For example, it is possible to obtain a monochrome image by irradiating a subject with infrared rays and imaging the reflectance thereof. However, when a color image is obtained, it is necessary to further process color information that does not exist in infrared rays. is there.

例えば、前記特許文献1に示されるように、撮像信号に混入した赤外線成分を色フィルタ毎に推定演算して色再現性を得る信号処理方法がある。この信号処理方法は、特に、夕方の場合、色温度が下がり赤外線成分が増えた時に、その赤外線成分を打ち消すように色データを補正するものであって、各色データからk×(R+B+GR+GB)/4を差し引く演算をする回路である。   For example, as disclosed in Patent Document 1, there is a signal processing method for obtaining color reproducibility by estimating and calculating an infrared component mixed in an imaging signal for each color filter. This signal processing method corrects the color data so as to cancel the infrared component when the color temperature decreases and the infrared component increases in the evening, and k × (R + B + GR + GB) / 4 is calculated from each color data. Is a circuit that performs an operation of subtracting.

しかしながら、前記特許文献1に示される信号処理方法は、赤外線照射器具等を用いて被写体に赤外線を照射して撮像するような、赤外線成分を多量に含む撮像信号については、前述した演算回路では補正しきれないという第1の課題があるのである。   However, the signal processing method disclosed in Patent Document 1 corrects an imaging signal containing a large amount of infrared components, such as imaging an object by irradiating the subject with infrared rays using an infrared irradiating instrument or the like, using the arithmetic circuit described above. There is a first problem that cannot be met.

一方で、前記特許文献2に示されるように、赤外成分を含む撮像に於いて、赤外線カットフィルタが光軸から外れた場合に、赤外成分を考慮した黒体カーブデータLBが読み出されて黒体カーブ制御が行われる。或いは、映像信号R、G、Bの積分値の比が1になるようなグレーワールド制御を施すことで、撮影状況に応じて、最適なホワイトバランス制御が行われる撮像装置がある。   On the other hand, as shown in Patent Document 2, when an infrared cut filter is off the optical axis in imaging including an infrared component, black body curve data LB considering the infrared component is read. The black body curve control is performed. Alternatively, there is an imaging apparatus in which optimum white balance control is performed according to shooting conditions by performing gray world control such that the ratio of the integration values of the video signals R, G, and B is 1.

しかしながら、前者の赤外成分を考慮した黒体カーブデータLBによる黒体カーブ制御は、可視光量と赤外線量との比率、及び/または、差分が不明であるままに、赤外線カットフィルタの配置によって黒体カーブデータLA、LBが選択されているので、この黒体カーブの最適化が為されていないために、前述した第1の課題が解決されていない。   However, the black body curve control based on the black body curve data LB in consideration of the former infrared component is performed by the arrangement of the infrared cut filter while the ratio and / or the difference between the visible light amount and the infrared light amount is unknown. Since the body curve data LA and LB are selected, the black body curve is not optimized, and thus the first problem described above is not solved.

また、後者のグレーワールド制御は、撮像する被写体に色の偏りがないことが大前提であり、被写体に色の偏りがある場合には、このホワイトバランスは大きく崩れてしまって、良好な色再現性を得ることができないという第2の課題があるのである。   The latter gray world control is based on the premise that there is no color bias in the subject to be imaged. If there is a color bias in the subject, this white balance is greatly disrupted, resulting in good color reproduction. There is a second problem that it is not possible to obtain sex.

したがって、本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであって、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、良好な色再現性を得ることが可能である赤外線混合撮像装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is possible to obtain good color reproducibility when imaging by irradiating infrared rays on a subject under low illuminance. An object is to provide an infrared mixed imaging device.

また、本発明は、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、その被写体に色の偏りがある場合であったとしても、良好な色再現性を得ることが可能である赤外線混合撮像装置を提供することを目的とする。   In addition, the present invention can obtain good color reproducibility even in the case where the subject under low illumination is irradiated with infrared rays and the subject has a color bias. It is an object of the present invention to provide an infrared mixed imaging device that is possible.

赤外線混合撮像装置において、被写体に赤外線を照射する赤外線照射手段と、被写体を結像して光学像を生成する光学系と、光学系の光路上に対して進退可能な構造であって、光学像に含まれる赤外線を遮断して、可視光から成る前記光学像を生成するための赤外線カットフィルタと、被写体に赤外線を照射させないで光路上に対して赤外線カットフィルタを挿入させる可視光撮像条件と、被写体に赤外線を照射させて光路上に対して赤外線カットフィルタを退出させる赤外線照射撮像条件と、を夫々制御する撮像条件制御手段と、光学像を光電変換して色毎に撮像信号を生成する撮像部と、光学像に対する撮像部の露光時間を調節可能であるタイミングジェネレータと、撮像条件別に撮像信号を分岐させる撮像信号分岐回路と、可視光撮像条件にて生成される撮像信号の色毎にホワイトバランスを処理し、ホワイトバランス撮像信号を生成するホワイトバランス処理手段と、可視光撮像条件にて生成される撮像信号に対して色毎の可視光量を計測する可視光量計測手段と、色毎可視光量に基づいて、赤外線照射撮像条件にて生成される撮像信号を可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に分離する可視光成分分離手段と、ホワイトバランス撮像信号を色毎に積分して、積分値の比率である可視光色毎比を算出して記憶し、可視光色毎比に基づいて可視光成分撮像信号の色バランスを整合させて色整合撮像信号を生成する色バランス整合手段と、色整合撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に画像処理を施してカラー画像信号を生成する画像処理手段と、を具備する。   In an infrared mixed imaging device, an infrared irradiation means for irradiating a subject with infrared rays, an optical system for forming an optical image by forming an image of the subject, and a structure capable of moving forward and backward with respect to the optical path of the optical system, An infrared cut filter for generating the optical image composed of visible light by blocking infrared contained in the visible light, and a visible light imaging condition for inserting the infrared cut filter on the optical path without irradiating the subject with infrared light, Imaging condition control means for controlling the infrared irradiation imaging condition for irradiating the subject with infrared rays and causing the infrared cut filter to exit the optical path, and imaging for photoelectrically converting the optical image and generating an imaging signal for each color , A timing generator capable of adjusting the exposure time of the imaging unit for the optical image, an imaging signal branch circuit for branching the imaging signal according to imaging conditions, and visible light imaging White balance processing means for processing the white balance for each color of the imaging signal generated in the process and generating the white balance imaging signal, and the visible light amount for each color with respect to the imaging signal generated under the visible light imaging condition And a visible light component separating unit that separates an imaging signal generated under an infrared irradiation imaging condition into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal based on the visible light amount for each color. The white balance imaging signal is integrated for each color, the ratio of the integrated value is calculated and stored, and the color balance of the visible light component imaging signal is matched based on the visible light color ratio And a color balance matching unit that generates a color matching imaging signal, an image processing unit that generates a color image signal by performing image processing on the color matching imaging signal and the infrared component imaging signal.

本発明によれば、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合であっても、良好な色再現性が得られる効果がある。   According to the present invention, there is an effect that good color reproducibility can be obtained even when imaging is performed by irradiating a subject under low illuminance with infrared rays.

本発明によれば、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、その被写体に色の偏りがある場合であったとしても、良好な色再現性が得られる効果がある。   According to the present invention, when a subject under low illuminance is imaged by irradiating infrared rays, even if the subject has a color bias, an effect of obtaining good color reproducibility is obtained. There is.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る赤外線混合撮像装置(以下、「撮像装置」という。)の機能ブロック図である。撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラ、ムービーカメラ、医療用カメラ等であり、赤外線照射部1、レンズ群3からなる光学系、撮像部4、赤外線カットフィルタ5、フィルタ駆動部6、撮像条件制御部7、分岐部8、可視光量計測部9、ホワイトバランス処理部10、分離部11、色バランス整合部12、画像処理部14、操作部15、タイミングジェネレータ16を備える。   FIG. 1 is a functional block diagram of an infrared mixed imaging device (hereinafter referred to as “imaging device”) according to an embodiment of the present invention. The imaging device is, for example, a digital still camera, a movie camera, a medical camera, or the like, and includes an infrared irradiation unit 1, an optical system including a lens group 3, an imaging unit 4, an infrared cut filter 5, a filter driving unit 6, and imaging condition control. Unit 7, branching unit 8, visible light amount measuring unit 9, white balance processing unit 10, separation unit 11, color balance matching unit 12, image processing unit 14, operation unit 15, and timing generator 16.

各構成について説明すると、赤外線照射部1は、赤外線を被写体2に照射する赤外線発光ダイオードと、凹型反射板とで構成される。赤外線発光ダイオードから射出される赤外線は例えば、800〜900nmを主成分とする近赤外線である。   Each configuration will be described. The infrared irradiation unit 1 includes an infrared light emitting diode that irradiates the subject 2 with infrared rays and a concave reflector. Infrared light emitted from the infrared light emitting diode is, for example, near infrared light whose main component is 800 to 900 nm.

レンズ群3からなる光学系は、被写体2から光学像を生成して撮像部4の撮像面に結像させる。   The optical system including the lens group 3 generates an optical image from the subject 2 and forms an image on the imaging surface of the imaging unit 4.

赤外線カットフィルタ5は、可視光成分(350〜700nm)を透過させ、赤外線成分(700nm以上)を減衰、または、遮断する特性を有するフィルタである。赤外線カットフィルタ5は、光学系の光路上の位置(以下、「遮断位置」という。)Aと光学系の光路上から外れた位置(以下、「退避位置」という。)Bとの間を移動することができるように構成される。赤外線カットフィルタ5が遮断位置Aにあるときは、赤外線カットフィルタ5はレンズ群3によって生成された光学像から赤外線成分を取り除き、可視光成分のみを撮像部4に到達させる。赤外線カットフィルタ5が退避位置Bにあるときは、可視光成分と赤外線成分との両成分を撮像部4に到達させる。   The infrared cut filter 5 is a filter having a characteristic of transmitting a visible light component (350 to 700 nm) and attenuating or blocking the infrared component (700 nm or more). The infrared cut filter 5 moves between a position on the optical path of the optical system (hereinafter referred to as “blocking position”) A and a position off the optical path of the optical system (hereinafter referred to as “retraction position”) B. Configured to be able to. When the infrared cut filter 5 is at the blocking position A, the infrared cut filter 5 removes the infrared component from the optical image generated by the lens group 3 and causes only the visible light component to reach the imaging unit 4. When the infrared cut filter 5 is in the retracted position B, both the visible light component and the infrared component reach the imaging unit 4.

フィルタ駆動部6は、赤外線カットフィルタ5に接続されるモータ等のアクチュエータで構成される。フィルタ駆動部6は、このアクチュエータを駆動することで、赤外線カットフィルタ5を遮断位置Aあるいは退避位置Bに移動させる。   The filter driving unit 6 includes an actuator such as a motor connected to the infrared cut filter 5. The filter driving unit 6 drives the actuator to move the infrared cut filter 5 to the blocking position A or the retracted position B.

撮像部4は、可視光成分と赤外線成分の両成分に対して感度を有するCCD、MOS型センサ等の撮像素子で構成される。撮像素子の前面には、複数色から成るカラーフィルタが規則的な配列にて備えられる。このような撮像部4の分光感度特性は、例えば、図2に示すようになり、カラーフィルタの分光感度特性と撮像素子の分光感度特性との積算値が主成分である。レンズ群3を介して被写体2の光学像が撮像素子の受光面に結像すると、撮像素子はその光学像を色毎に光電変換して撮像信号を生成する。撮像部4は、この撮像信号を分岐部8に出力する。   The imaging unit 4 is configured by an imaging element such as a CCD or a MOS sensor having sensitivity to both a visible light component and an infrared component. A color filter composed of a plurality of colors is provided in a regular arrangement on the front surface of the image sensor. Such a spectral sensitivity characteristic of the imaging unit 4 is as shown in FIG. 2, for example, and an integrated value of the spectral sensitivity characteristic of the color filter and the spectral sensitivity characteristic of the imaging element is a main component. When an optical image of the subject 2 is formed on the light receiving surface of the image sensor via the lens group 3, the image sensor photoelectrically converts the optical image for each color to generate an image signal. The imaging unit 4 outputs this imaging signal to the branching unit 8.

撮像条件制御部7は、赤外線照射部1、フィルタ駆動部6、分岐部8、タイミングジェネレータ16を制御する。操作部15に撮像開始の操作が為されると、撮像条件制御部7は、この操作信号を受信して上記各ブロックの制御を開始する。   The imaging condition control unit 7 controls the infrared irradiation unit 1, the filter driving unit 6, the branching unit 8, and the timing generator 16. When an operation for starting imaging is performed on the operation unit 15, the imaging condition control unit 7 receives this operation signal and starts control of each block.

先ず、フィルタ駆動部6により赤外線カットフィルタ5を遮断位置Aに配置し、かつ、赤外線照射部1から被写体2への赤外線照射を行わせないことで、可視光撮像条件を実現する。そして、撮像条件制御部7は、タイミングジェネレータ16に撮像制御を行うよう指示を出し、可視光成分から成る撮像信号(この信号を以下、可視光撮像信号RGBxyとする。)が撮像部4によって生成され、分岐部8に出力される。   First, the infrared cut filter 5 is disposed at the blocking position A by the filter driving unit 6 and the infrared irradiation from the infrared irradiation unit 1 to the subject 2 is not performed, thereby realizing the visible light imaging condition. Then, the imaging condition control unit 7 instructs the timing generator 16 to perform imaging control, and the imaging unit 4 generates an imaging signal including a visible light component (hereinafter, this signal is referred to as a visible light imaging signal RGBxy). And output to the branching unit 8.

続いて、撮像条件制御部7は、フィルタ駆動部6により赤外線カットフィルタ5を退避位置Bに配置し、かつ、赤外線照射部1から被写体2への赤外線照射を行わせることで、赤外線照射撮像条件を実現する。そして、撮像条件制御部7は、タイミングジェネレータ16に撮像制御を行うよう指示を出し、可視光成分と赤外線成分との両成分から成る撮像信号(この信号を以下、赤外線混合撮像信号RGBAxyとする。)が撮像部4により生成され、分岐部8に出力される。   Subsequently, the imaging condition control unit 7 places the infrared cut filter 5 at the retreat position B by the filter driving unit 6 and causes the infrared irradiation unit 1 to perform infrared irradiation from the infrared irradiation unit 1, thereby performing the infrared irradiation imaging condition. Is realized. Then, the imaging condition control unit 7 instructs the timing generator 16 to perform imaging control, and an imaging signal composed of both a visible light component and an infrared component (hereinafter, this signal is referred to as an infrared mixed imaging signal RGBAxy). ) Is generated by the imaging unit 4 and output to the branching unit 8.

また、撮像条件制御部7は、上記撮像を行った場合、その撮像が可視光撮像条件、赤外線照射撮像条件のいずれにより行われたものなのかに関する情報を分岐部8に出力する。   In addition, when the above imaging is performed, the imaging condition control unit 7 outputs information regarding whether the imaging is performed under the visible light imaging condition or the infrared irradiation imaging condition to the branching unit 8.

分岐部8は、この撮像条件制御部7に従って、撮像条件別に可視光撮像信号RGBxy、または、赤外線混合撮像信号RGBAxyを分岐させる回路である。   The branching unit 8 is a circuit that branches the visible light imaging signal RGBxy or the infrared mixed imaging signal RGBAxy according to the imaging condition in accordance with the imaging condition control unit 7.

タイミングジェネレータ16は、光学像に対する撮像部4の露光時間(電子シャッタ)を調節可能であるものである。このタイミングジェネレータ16は、赤外線照射撮像条件に対して調節される第1の露光時間と、可視光撮像条件に対して調節される第2の前記露光時間と、を有するものである。   The timing generator 16 is capable of adjusting the exposure time (electronic shutter) of the imaging unit 4 for the optical image. The timing generator 16 has a first exposure time adjusted with respect to the infrared irradiation imaging condition and a second exposure time adjusted with respect to the visible light imaging condition.

第1の露光時間は動的被写体の動きを考慮して調節される必要があって、操作者がこの第1の露光時間を適正な時間に調節することで、画像のブレ量が調節される。また、第2の露光時間は動的被写体の動きを考慮して調節される必要がない。何故ならば、第2の露光時間は、後述する可視光色毎比(ΣwR:ΣwG:ΣwB)の算出に対して適正である
露光量を調節することが目的であるからである。
The first exposure time needs to be adjusted in consideration of the movement of the dynamic subject, and the image blur amount is adjusted by the operator adjusting the first exposure time to an appropriate time. . Further, the second exposure time need not be adjusted in consideration of the movement of the dynamic subject. This is because the purpose of the second exposure time is to adjust the exposure amount appropriate for the calculation of the visible light color ratio (ΣwR: ΣwG: ΣwB) described later.

この可視光色毎比の算出を目的とする第2の露光時間による撮像データは、画素として用いられる画像データではない。したがって、第2の露光時間によって生成される可視光撮像信号RGBxyは画像ブレがあっても問題ないのである。   The imaging data based on the second exposure time for the purpose of calculating the visible light color ratio is not image data used as pixels. Therefore, the visible light imaging signal RGBxy generated by the second exposure time has no problem even if there is an image blur.

前述した理由から、例えば、第2の露光時間を可視光量に基づいて長時間露光に自動調節し、可視光の光量を適量に増加させることで、可視光色毎比の算出の精度を高め、ノイズの影響を抑制させる。一方で、第1の露光時間については操作者の意図に基づいた露光時間に調節されるべきであり、動的被写体の動きや手ブレに起因する画像ブレを軽減させることができる。   For the reason described above, for example, the second exposure time is automatically adjusted to a long exposure based on the visible light amount, and the amount of visible light is increased to an appropriate amount, thereby increasing the accuracy of calculation of the ratio of visible light colors, Reduce the effects of noise. On the other hand, the first exposure time should be adjusted to an exposure time based on the operator's intention, and image blur due to movement of the dynamic subject and camera shake can be reduced.

可視光量計測部9は、可視光撮像信号RGBxyに対してRGB各色毎の可視光量ΣR
、ΣG、ΣB、を計測するものである。この時、可視光量ΣRGB(ΣR1+ΣG1+Σ
B1)を前述したタイミングジェネレータ16に対して出力するものである。
The visible light quantity measurement unit 9 performs visible light quantity ΣR for each RGB color with respect to the visible light imaging signal RGBxy
, ΣG, ΣB. At this time, the visible light amount ΣRGB (ΣR1 + ΣG1 + Σ
B1) is output to the timing generator 16 described above.

また、この可視光量計測部9は、第2の露光時間によるRGB色毎可視光量について計測し、該計測された可視光量を第1の露光時間で得られるであろうRGB色毎可視光量に推定して換算し、該換算値を後述する分離部に対して出力するものである。   Further, the visible light amount measuring unit 9 measures the visible light amount for each RGB color by the second exposure time, and estimates the measured visible light amount to the visible light amount for each RGB color that will be obtained by the first exposure time. Then, the converted value is output to the separation unit described later.

分離部11は、このRGB色毎可視光量ΣR、ΣG、ΣB、に基づいて、赤外線混合撮
像信号RGBAxyを可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、に分離するものである。
The separation unit 11 separates the infrared mixed imaging signal RGBAxy into a visible light component imaging signal [RGBxy] and an infrared component imaging signal [Axy] based on the visible light amounts ΣR, ΣG, ΣB for each RGB color. It is.

ホワイトバランス処理部10は、可視光撮像信号RGBxyに対してホワイトバランス処理を施してホワイトバランス撮像信号wRGBxyを生成し、生成したホワイトバランス撮像信号wRGBxyを色バランス整合部12に出力する。   The white balance processing unit 10 performs white balance processing on the visible light imaging signal RGBxy to generate a white balance imaging signal wRGBxy, and outputs the generated white balance imaging signal wRGBxy to the color balance matching unit 12.

ホワイトバランス処理としては、被写体の色に偏りがある場合であってもホワイトバランスを正しく行うことができる方法が用いられる。例えば、1)可視光撮像信号RGBxyから被写体の反射率が高いと推定される高レベル信号を抽出し、その高レベル信号を黒体判別させて暫定的な白色信号を抽出する。そして、この暫定白色信号を黒体の軌跡に収束させる。または、2)光源の種別を自動判別あるいはユーザに光源の種類を選択させる。または、3)白色ないしグレー(無彩色)の被写体を撮像し、この時のRGB比を1に収束させる。等のホワイトバランス処理方法が用いられる。   As the white balance processing, a method that can correctly perform white balance even when the subject color is uneven is used. For example, 1) A high-level signal estimated to have a high reflectance of the subject is extracted from the visible light imaging signal RGBxy, and the high-level signal is subjected to black body discrimination to extract a provisional white signal. Then, the provisional white signal is converged on the locus of the black body. Or 2) automatically discriminating the type of light source or allowing the user to select the type of light source. Or, 3) image a white or gray (achromatic) subject, and converge the RGB ratio to 1 at this time. A white balance processing method such as the above is used.

尚、前述した撮像条件制御部7は、このホワイトバランス撮像信号wRGBxyの生成後の時宜に適って、可視光撮像条件と赤外線照射撮像条件とを自動的に切り換える制御をするようにする。   Note that the imaging condition control unit 7 described above performs control to automatically switch between the visible light imaging condition and the infrared irradiation imaging condition in time after the generation of the white balance imaging signal wRGBxy.

色バランス整合部12は、可視光成分撮像信号[RGBxy]を構成する各色の信号[Rxy]、[Gxy]、[Bxy]をxy平面積分した値Σ[R]、Σ[G]、Σ[B]
を、それぞれ次式により算出する。
Σ[R]=∬[Rxy]dxdy
Σ[G]=∬[Gxy]dxdy
Σ[B]=∬[Bxy]dxdy
The color balance matching unit 12 obtains values Σ [R], Σ [G], and Σ [, obtained by integrating the signals [Rxy], [Gxy], and [Bxy] of each color constituting the visible light component imaging signal [RGBxy] on the xy plane. B]
Are calculated by the following equations.
Σ [R] = ∬ [Rxy] dxdy
Σ [G] = ∬ [Gxy] dxdy
Σ [B] = ∬ [Bxy] dxdy

同様に、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyを構成する各色の信号wRxy、wGxy、wBxyをxy平面積分した値ΣwR、ΣwG、ΣwBを、それぞれ次式により算
出し、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyの各色の信号の積分値の比(ΣwR:Σw
G:ΣwB、これを、可視光色毎比という。)を算出する。
ΣwR=∬(wRxy)dxdy
ΣwG=∬(wGxy)dxdy
ΣwB=∬(wBxy)dxdy
Similarly, values ΣwR, ΣwG, and ΣwB obtained by integrating the signals wRxy, wGxy, and wBxy of the respective colors constituting the white balance image pickup signal wRGBxy by the following expressions are respectively calculated by the following equations, and integration of signals of the respective colors of the white balance image pickup signal wRGBxy is performed. Ratio of values (ΣwR: Σw
G: ΣwB, which is referred to as a visible light color ratio. ) Is calculated.
ΣwR = ∬ (wRxy) dxdy
ΣwG = ∬ (wGxy) dxdy
ΣwB = ∬ (wBxy) dxdy

そして、色バランス整合部12は、次の関係式、
Kr×Σ[R]:Kg×Σ[G]:Kb×Σ[B]=ΣwR:ΣwG:ΣwB
を満たす色バランス係数(Kr、Kg、Kb)を算出する。
Then, the color balance matching unit 12 has the following relational expression:
Kr × Σ [R]: Kg × Σ [G]: Kb × Σ [B] = ΣwR: ΣwG: ΣwB
The color balance coefficients (Kr, Kg, Kb) that satisfy the above are calculated.

色バランス整合部12は、算出した色バランス係数(Kr、Kg、Kb)に基づき、色バランス整合後の可視光成分撮像信号c[RGBxy]を構成する各色の信号c[Rxy]、c[Gxy]、c[Bxy]を、それぞれ次式により算出する。
c[Rxy]=Kr×[Rxy]
c[Gxy]=Kg×[Gxy]
c[Bxy]=Kb×[Bxy]
Based on the calculated color balance coefficients (Kr, Kg, Kb), the color balance matching unit 12 performs signals c [Rxy] and c [Gxy] of each color constituting the visible light component imaging signal c [RGBxy] after color balance matching. ] And c [Bxy] are calculated by the following equations, respectively.
c [Rxy] = Kr × [Rxy]
c [Gxy] = Kg × [Gxy]
c [Bxy] = Kb × [Bxy]

すなわち、色バランス整合部12は、ホワイトバランス撮像信号wRGBxyの可視光色毎比(ΣwR:ΣwG:ΣwB)に基づき、可視光成分撮像信号[RGBxy]の色バ
ランスを整合させ、色整合撮像信号c[RGBxy]を生成する。色バランス整合部12は、生成した色整合撮像信号c[RGBxy]を画像処理部14に出力する。
That is, the color balance matching unit 12 matches the color balance of the visible light component imaging signal [RGBxy] based on the ratio of each visible light color (ΣwR: ΣwG: ΣwB) of the white balance imaging signal wRGBxy, and the color matching imaging signal c [RGBxy] is generated. The color balance matching unit 12 outputs the generated color matching imaging signal c [RGBxy] to the image processing unit 14.

尚、この可視光色毎比は、前述したxy平面積分による積分値を複数フレームに亘って更に積分してから算出するようにしても良い。複数フレームによる積分を施すことで、オプチカルショットノイズの影響を軽減し、また、動的被写体に対して可視光色毎比の安定性が得られるからである。   The visible light color ratio may be calculated after further integrating the integral value obtained by the xy plane integration described above over a plurality of frames. This is because integration by a plurality of frames reduces the effect of optical shot noise, and stability of the ratio of visible light color to a dynamic subject can be obtained.

画像処理部14は、色整合撮像信号c[RGBxy]と赤外線成分撮像信号[Axy]とに画像処理を施し、カラー画像信号を生成する。   The image processing unit 14 performs image processing on the color matching imaging signal c [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] to generate a color image signal.

例えば、色整合撮像信号c[RGBxy]から第1の輝度信号Y1xyをリサンプリングして生成し、これに赤外線成分撮像信号[Axy]を第2の輝度信号Y2xyとして、これらの輝度信号Y1xyとY2xyとを合成し、輝度信号Yxyを生成する。また、色整合撮像信号c[RGBxy]を色相、及び、彩度についてリサンプリングして色信号Cxyを生成する。このようにして、カラー画像信号(Y,C)xyは生成される。   For example, the first luminance signal Y1xy is generated by re-sampling from the color matching imaging signal c [RGBxy], and the infrared component imaging signal [Axy] is used as the second luminance signal Y2xy, and the luminance signals Y1xy and Y2xy are generated. Are combined to generate a luminance signal Yxy. In addition, the color matching imaging signal c [RGBxy] is resampled with respect to hue and saturation to generate a color signal Cxy. In this way, the color image signal (Y, C) xy is generated.

このリサンプリング処理には、例えば、バイキュービック演算、バイリニア演算、ニアレストネイバ処理、nタップによるマトリクス演算、Yマトリクス演算、色差マトリクス演算、等が用いられる。   For this resampling process, for example, bicubic calculation, bilinear calculation, nearest neighbor processing, matrix calculation with n taps, Y matrix calculation, color difference matrix calculation, and the like are used.

尚、この画像処理部14では、前述したようなリサンプリング処理に限らず、例えば、輝度階調性補正、ディテイル補正、各種ノイズキャンセルフィルタ、カラーコレクト、リゾリューションコンバート等の各種様々な画像処理が施される。   The image processing unit 14 is not limited to the resampling process as described above, but various image processes such as luminance gradation correction, detail correction, various noise cancellation filters, color correction, and resolution conversion. Is given.

図3は、図1で示された赤外線混合撮像装置の構成を用いて、第2の露光時間を調節する一例を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing an example of adjusting the second exposure time using the configuration of the infrared mixed imaging device shown in FIG.

図3に於いて、このブロック図は、可視光色毎比ΣwR:ΣwG:ΣwBを算出するた
めに適量の撮像信号レベルとなる第2の露光時間を調節する一例が示されている。図3では、第2の露光時間を調節する経路を太線で示す。
In FIG. 3, this block diagram shows an example of adjusting the second exposure time at which an appropriate amount of imaging signal level is obtained in order to calculate the visible light color ratio ΣwR: ΣwG: ΣwB. In FIG. 3, the path for adjusting the second exposure time is indicated by a bold line.

図3に示されるように、第2の露光時間を調節する時は、撮像条件制御部7によって可視光撮像条件に制御される。具体的には、撮像条件操作部7は、赤外線照射部1から赤外線を照射させないように制御し、赤外線カットフィルタ5を光路上に対して挿入させた後、タイミングジェネレータ16にて標準的な露光時間(例えば、1/60s)にて被写体を撮像させる。   As shown in FIG. 3, when the second exposure time is adjusted, the imaging condition control unit 7 controls the visible light imaging conditions. Specifically, the imaging condition operation unit 7 controls the infrared irradiation unit 1 so as not to irradiate infrared rays, inserts the infrared cut filter 5 into the optical path, and then performs standard exposure with the timing generator 16. The subject is imaged in time (for example, 1/60 s).

こうして生成された可視光撮像信号RGBxyは、可視光量計測部9に入力され可視光量ΣRGBが計測されるのであるが、ここで、低照度下の被写体に対して撮像する場合に
ついては、この可視光量ΣRGBは少量であるので、このままの可視光撮像信号RGBx
yでは可視光色毎比ΣwR:ΣwG:ΣwBの算出精度が悪くなることが懸念されるので
ある。
The visible light imaging signal RGBxy thus generated is input to the visible light amount measurement unit 9 and the visible light amount ΣRGB is measured. Here, in the case of imaging an object under low illuminance, this visible light amount Since ΣRGB is a small amount, the visible light imaging signal RGBx as it is
In y, there is a concern that the calculation accuracy of the ratio ΣwR: ΣwG: ΣwB for each visible light color is deteriorated.

したがって、ここで一旦、計測された可視光量ΣRGBに基づいて、可視光色毎比Σw
R:ΣwG:ΣwBを算出するために適量となる第2の露光時間をタイミングジェネレー
タ16が撮像部4に対して調節する必要があるのである。この適量とは、撮像部4に備わっている光電変換素子の最大蓄積電荷容量の少なくとも半分以上に相当する可視光量が得られるようにすると良い。
Therefore, based on the measured visible light amount ΣRGB, the visible light color ratio Σw
The timing generator 16 needs to adjust the second exposure time which is an appropriate amount for calculating R: ΣwG: ΣwB with respect to the imaging unit 4. The appropriate amount is preferably such that a visible light amount corresponding to at least half of the maximum accumulated charge capacity of the photoelectric conversion element provided in the imaging unit 4 can be obtained.

図4は、図1で示された赤外線混合撮像装置の構成を用いて、第2の露光時間にて生成される可視光撮像信号RGBxyの信号処理についての一例を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of signal processing of the visible light imaging signal RGBxy generated at the second exposure time using the configuration of the infrared mixed imaging device shown in FIG.

図4に於いて、このブロック図は、RGB各色毎の可視光量ΣR、ΣG、ΣBを計測す
る経路と、可視光色毎比ΣwR:ΣwG:ΣwBを算出する経路と、を太線で示す。
In FIG. 4, this block diagram shows a path for measuring the visible light amounts ΣR, ΣG, and ΣB for each color of RGB and a path for calculating the visible light color ratio ΣwR: ΣwG: ΣwB by bold lines.

図4に於いて、この可視光撮像信号RGBxyは、前述した第2の露光時間にて生成された撮像信号である。ここで、計測されたRGB色毎可視光量ΣR、ΣG、ΣBは、第1
の露光時間(赤外線照射撮像条件)で得られるであろう可視光量に換算され、分離部11に出力される。
In FIG. 4, the visible light imaging signal RGBxy is an imaging signal generated during the second exposure time described above. Here, the measured visible light amount ΣR, ΣG, ΣB for each RGB color is the first
Is converted into a visible light amount that will be obtained in the exposure time (infrared irradiation imaging condition) and output to the separation unit 11.

また、可視光撮像信号RGBxyにホワイトバランス処理が施されてホワイトバランス撮像信号wRGBxyが生成された後、このホワイトバランス撮像信号wRGBxyは、RGB各色毎にxy平面積分され、可視光色毎比ΣwR:ΣwG:ΣwBが算出されるこ
とが示されている。
Further, after white balance processing is performed on the visible light imaging signal RGBxy to generate a white balance imaging signal wRGBxy, the white balance imaging signal wRGBxy is integrated on the xy plane for each RGB color, and the visible light color ratio ΣwR: ΣwG: ΣwB is calculated.

図5は、図1で示された赤外線混合撮像装置の構成を用いて、赤外線混合撮像信号RGBAxyの信号処理についての一例を示すブロック図である。図5に於いて、赤外線混合撮像信号RGBAxyの信号処理を行う経路を太線で示す。   FIG. 5 is a block diagram showing an example of signal processing of the infrared mixed imaging signal RGBAxy using the configuration of the infrared mixed imaging device shown in FIG. In FIG. 5, a path for performing signal processing of the infrared mixed imaging signal RGBAxy is indicated by a bold line.

図5に於いて、このブロック図は、撮像条件操作部7によって、赤外線照射部1から被写体に対して赤外線を照射させるように制御し、赤外線カットフィルタ5を光路上から退出させた後、タイミングジェネレータ16にて第1の露光時間にて被写体を撮像させるように制御することが示されている。この第1の露光時間は、ユーザの所望する任意の露光時間のことである。   In FIG. 5, this block diagram is a timing after the imaging condition operation unit 7 controls the infrared irradiation unit 1 to irradiate the subject with infrared rays, and the infrared cut filter 5 leaves the optical path. It is shown that the generator 16 performs control so that the subject is imaged at the first exposure time. This first exposure time is an arbitrary exposure time desired by the user.

図5では、こうして生成された赤外線混合撮像信号RGBAxyが、RGB色毎可視光量ΣR、ΣG、ΣBに基づいて、可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像
信号[Axy]と、に分離されることが示されている。
In FIG. 5, the infrared mixed imaging signal RGBAxy thus generated is separated into a visible light component imaging signal [RGBxy] and an infrared component imaging signal [Axy] based on the visible light amounts ΣR, ΣG, and ΣB for each RGB color. Has been shown to be.

また、こうして得られた可視光成分撮像信号[RGBxy]が、可視光色毎比ΣwR:
ΣwG:ΣwBに基づいて、可視光撮像条件時の色バランスに整合されて、色整合撮像信
号c[RGBxy]が生成されることが示されている。
Further, the visible light component imaging signal [RGBxy] obtained in this way is a visible light color ratio ΣwR:
Based on ΣwG: ΣwB, it is shown that the color matching imaging signal c [RGBxy] is generated by matching with the color balance under the visible light imaging condition.

更に、図5のブロック図に於いて、色整合撮像信号c[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、に画像処理が施されてカラー画像信号が生成されることが示されている。ここで、色整合撮像信号c[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]とは、撮像タイミングが同じであるので、画像合成による画像ブレは発生しないのである。尚、この赤外線成分撮像信号[Axy]は、輝度成分に対して作用するものであって色成分に対しては無効な信号であっても良い。   Further, in the block diagram of FIG. 5, it is shown that the color matching image signal c [RGBxy] and the infrared component image signal [Axy] are subjected to image processing to generate a color image signal. . Here, since the color matching imaging signal c [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] have the same imaging timing, image blur due to image synthesis does not occur. The infrared component imaging signal [Axy] may act on the luminance component and may be an invalid signal for the color component.

図6は、低照度下の白色被写体を可視光撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing an example of imaging signal levels for each color of RGB when a white subject under low illuminance is imaged under visible light imaging conditions.

図6は、低照度下の被写体を可視光撮像条件にて撮像した場合に於いて、白色被写体が撮像されている画素についてのRGB各色毎の撮像信号のレベルが示された一例である。尚、図6で示される撮像信号は、前述した第1の露光時間(ユーザの所望する赤外線照射撮像条件時に於ける露光時間)によるものである。   FIG. 6 is an example in which the level of the imaging signal for each RGB color is shown for a pixel in which a white subject is imaged when an object under low illuminance is imaged under visible light imaging conditions. Note that the imaging signal shown in FIG. 6 is based on the above-described first exposure time (exposure time under infrared irradiation imaging conditions desired by the user).

ここで、撮像部4がベイヤ配列による単板のカラーフィルタ仕様である場合等に於いては、RGB各色毎の平面位相が揃っていないので、例えば、リサンプリング処理(図示なし)を施して予めRGB各色毎の平面位相を揃えておいても良い。このリサンプリング処理は、例えば、一般的なバイキュービック補間であったり、バイリニア補間等であったりしても良い。   Here, when the image pickup unit 4 has a single-plate color filter specification with a Bayer arrangement, etc., the plane phase for each of the RGB colors is not uniform. For example, resampling processing (not shown) is performed in advance. The plane phase for each of the RGB colors may be aligned. This resampling process may be, for example, general bicubic interpolation or bilinear interpolation.

尚、このリサンプリング処理を図1で示された画像処理部14の中に備える場合に於いては、RGB各色毎の平面位相は画素単位でずれるが、その画素ずれを略一致として信号処理する方法があっても良い。   In the case where the resampling process is provided in the image processing unit 14 shown in FIG. 1, the plane phase for each of the RGB colors is shifted in units of pixels, but the signal processing is performed with the pixel shift being substantially coincident. There may be a way.

図7は、低照度下の白色被写体を赤外線照射撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing an example of image signal levels for each color of RGB when a white subject under low illuminance is imaged under infrared irradiation imaging conditions.

図7は、低照度下の被写体を赤外線照射撮像条件にて撮像した場合に於いて、この白色被写体が撮像されている画素についてのRGB各色毎の赤外線混合撮像信号RGBAxyのレベルが示された一例である。   FIG. 7 shows an example in which the level of the infrared mixed imaging signal RGBAxy for each of the RGB colors for the pixel on which the white subject is imaged when an object under low illuminance is imaged under infrared irradiation imaging conditions. It is.

図7に於いて、斜線で示されている部分は、可視光成分にて光電変換された撮像信号のレベルが示されており、白枠で示されている部分は、赤外線成分にて光電変換された撮像信号のレベルが示されている。図7に示されるように、赤外線を照射して撮像することで、低照度下の被写体を撮像する場合であっても撮像信号の信号レベルが改善されるのである。   In FIG. 7, the hatched portion indicates the level of the imaging signal photoelectrically converted with the visible light component, and the white frame indicates the photoelectric conversion with the infrared component. The level of the captured image signal is shown. As shown in FIG. 7, the signal level of the imaging signal is improved by imaging by irradiating infrared rays, even when imaging a subject under low illuminance.

図8は、図7で示された赤外線照射撮像条件下の被写体の撮像信号にグレーバランス制御によるホワイトバランス処理を施した一例を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing an example in which white balance processing by gray balance control is performed on the imaging signal of the subject under the infrared irradiation imaging condition shown in FIG.

図8で示されるように、赤外線混合撮像信号RGBAxyに対して、図8の破線で示されるようなホワイトバランス処理をした場合には、図8の斜線部に着目すれば、可視光成分に対するホワイトバランスが本質的には施されていないのである。   As shown in FIG. 8, when the white balance processing as shown by the broken line in FIG. 8 is performed on the infrared mixed imaging signal RGBAxy, if the attention is paid to the hatched portion in FIG. There is essentially no balance.

また、図8のグラフは、グレーバランス制御に理想的であるような色の偏りがない被写体(ΣR:ΣG:ΣB≒1:1:1)であった場合に限定して示されているのであって、
仮に、被写体2に色の偏りがある場合に於いては、このホワイトバランスは大きく崩れてしまう(図示なし)のである。
Further, the graph of FIG. 8 is shown only when the subject has no color deviation (ΣR: ΣG: ΣB≈1: 1: 1), which is ideal for gray balance control. There,
If the subject 2 has a color bias, the white balance is greatly lost (not shown).

図9は、図7で示された赤外線照射撮像条件による撮像信号が可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に比率分離される一例を示すグラフである。   FIG. 9 is a graph showing an example in which the imaging signal based on the infrared irradiation imaging condition shown in FIG. 7 is separated into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal.

図9に於いて、このグラフは、図7で示された赤外線混合撮像信号RGBAxyが分離部11によって可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、に分離された様子が示されている。   In FIG. 9, this graph shows that the infrared mixed imaging signal RGBAxy shown in FIG. 7 is separated into the visible light component imaging signal [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] by the separation unit 11. It is shown.

また、図9で示されるグラフは、RGB色毎可視光量ΣR、ΣG、ΣB、に基づいて、
可視光撮像信号RGBxyと、赤外線混合撮像信号RGBAxyとのRGB各色毎の比率が算出されて、この比率によって可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]とに分離されている。
Further, the graph shown in FIG. 9 is based on the visible light amount ΣR, ΣG, ΣB for each RGB color,
A ratio for each of the RGB colors of the visible light imaging signal RGBxy and the infrared mixed imaging signal RGBAxy is calculated, and the visible light component imaging signal [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] are separated by this ratio. .

図10は、図9で示された可視光成分撮像信号に対して色バランスの整合を施した一例を示すグラフである。   FIG. 10 is a graph showing an example in which color balance matching is performed on the visible light component imaging signal shown in FIG.

図10にて示されるように、可視光成分撮像信号[RGBxy]に対して、図10の破線2で示されるような色バランスの整合を施した場合には、図10の斜線部に着目すれば、可視光成分に対するホワイトバランスが本質的に施されているのである。   As shown in FIG. 10, when the color balance matching as shown by the broken line 2 in FIG. 10 is applied to the visible light component imaging signal [RGBxy], attention should be paid to the hatched portion in FIG. For example, the white balance for the visible light component is essentially applied.

図11は、図7で示された赤外線照射撮像条件による撮像信号が可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に差分分離される別の一例を示すグラフである。   FIG. 11 is a graph showing another example in which the imaging signal based on the infrared irradiation imaging condition shown in FIG. 7 is differentially separated into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal.

図11に於いて、このグラフは、図7で示された赤外線混合撮像信号RGBAxyが分離部11によって可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]と、に分離された様子が示されている。   11, this graph shows that the infrared mixed imaging signal RGBAxy shown in FIG. 7 is separated into the visible light component imaging signal [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] by the separation unit 11. It is shown.

また、図11で示されるグラフは、RGB色毎可視光量ΣR、ΣG、ΣB、に基づいて
、可視光撮像信号RGBxyと、赤外線混合撮像信号RGBAxyとのRGB各色で一律の差分が算出されて、この差分によって可視光成分撮像信号[RGBxy]と、赤外線成分撮像信号[Axy]とに分離されている。
In the graph shown in FIG. 11, uniform differences are calculated for each RGB color of the visible light imaging signal RGBxy and the infrared mixed imaging signal RGBAxy based on the visible light amounts ΣR, ΣG, ΣB for each RGB color, By this difference, the visible light component imaging signal [RGBxy] and the infrared component imaging signal [Axy] are separated.

図12は、図11で示された可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に対して色バランスの整合を施した一例を示すグラフである。   FIG. 12 is a graph showing an example in which color balance matching is performed on the visible light component imaging signal and the infrared component imaging signal shown in FIG.

図12にて示されるように、この可視光成分撮像信号[RGBxy]は、赤外線照射撮像条件による赤外線成分を誤差として含んだ信号である。   As shown in FIG. 12, this visible light component imaging signal [RGBxy] is a signal including an infrared component as an error according to the infrared irradiation imaging condition.

ここで、図10のグラフと、図12のグラフと、を比較すると、図10のようにRGB各色毎の比率で分離した方が分離の精度が良いように示されているが、これは照射する赤外線が被写体に対して一律一様であった場合についてである。   Here, when the graph of FIG. 10 is compared with the graph of FIG. 12, it is shown that the separation accuracy is better when separated by the ratio of each RGB color as shown in FIG. This is a case where the infrared rays to be applied are uniform with respect to the subject.

しかしながら、実際の赤外線照射の照射量は被写体の距離の2乗に反比例する特性があるので、比率による分離は必ずしも図10のグラフで示されたように精度良く分離されないことがある。したがって、図10で示された比率分離、及び、図12で示された差分分離は夫々一長一短であって、その性能については一概に優劣は付けられないのである。   However, since the actual amount of infrared irradiation is inversely proportional to the square of the distance of the subject, separation by ratio may not necessarily be accurately separated as shown in the graph of FIG. Therefore, the ratio separation shown in FIG. 10 and the difference separation shown in FIG. 12 are both pros and cons, and their performance is not generally superior or inferior.

このような比率分離、及び/または、差分分離の分離精度について補足すれば、どちらにしろ本実施形態による色バランス整合によって分離精度が改善される効果がある。例えば、可視光成分撮像信号[RGBxy]が分離された結果、実際の被写体よりも全体的に赤っぽい信号になってしまった場合に於いても、色バランスの整合の際に、可視光色毎比ΣwR:ΣwG:ΣwBに基づいて色の整合が施されるので、この赤っぽさが修正される
Supplementing the separation accuracy of such ratio separation and / or difference separation, in any case, there is an effect that the separation accuracy is improved by the color balance matching according to the present embodiment. For example, even when the visible light component imaging signal [RGBxy] is separated to result in an overall reddish signal than the actual subject, the visible light color Since color matching is performed based on the ratio ΣwR: ΣwG: ΣwB, this redness is corrected.

また、この可視光色毎比ΣwR:ΣwG:ΣwBは、可視光撮像条件時のホワイトバラ
ンスの上で生成されているので、間接的に良好なホワイトバランスが反映される。
Moreover, since this visible light color ratio ΣwR: ΣwG: ΣwB is generated on the white balance under the visible light imaging condition, a good white balance is indirectly reflected.

前述してきたように、本発明の実施形態による赤外線混合撮像装置は、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、良好な色再現性を得ることが可能である赤外線混合撮像装置を提供することができる。   As described above, the infrared mixed imaging device according to the embodiment of the present invention can obtain good color reproducibility when imaging by irradiating infrared rays onto a subject under low illuminance. An infrared mixed imaging device can be provided.

また、本発明によれば、低照度下の被写体に対して赤外線を照射して撮像する場合に於いて、その被写体に色の偏りがある場合であったとしても、良好な色再現性を得ることが可能である赤外線混合撮像装置を提供することができる。   In addition, according to the present invention, when a subject under low illuminance is imaged by irradiating infrared rays, good color reproducibility can be obtained even if the subject has a color bias. It is possible to provide an infrared mixed imaging device that can be used.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.

更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。   Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.

本発明の実施形態による赤外線混合撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the infrared mixing imaging device by embodiment of this invention. 撮像部の分光感度特性の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the spectral sensitivity characteristic of an imaging part. 図1で示された赤外線混合撮像装置の構成を用いて、第2の露光時間を調節する一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example which adjusts 2nd exposure time using the structure of the infrared mixing imaging device shown by FIG. 図1で示された赤外線混合撮像装置の構成を用いて、第2の露光時間にて生成される可視光撮像信号RGBxyの信号処理についての一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example about the signal processing of the visible light imaging signal RGBxy produced | generated in 2nd exposure time using the structure of the infrared rays mixed imaging device shown by FIG. 図1で示された赤外線混合撮像装置の構成を用いて、赤外線照射撮像条件にて生成される赤外線混合撮像信号RGBAxyの信号処理についての一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example about the signal processing of the infrared mixed imaging signal RGBAxy produced | generated on infrared irradiation imaging conditions using the structure of the infrared mixed imaging device shown by FIG. 低照度下の白色被写体を可視光撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the image pick-up signal level for every RGB color at the time of imaging the white photographic subject under low illumination on visible light image pick-up conditions. 低照度下の白色被写体を赤外線照射撮像条件にて撮像した場合のRGB各色毎の撮像信号レベルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the imaging signal level for every RGB color at the time of imaging the white photographic subject under low illumination on infrared irradiation imaging conditions. 図7で示された赤外線照射撮像条件下の被写体の撮像信号にグレーバランス制御によるホワイトバランス処理を施した一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example which performed the white balance process by gray balance control to the imaging signal of the to-be-photographed object under the infrared irradiation imaging conditions shown in FIG. 図7で示された赤外線照射撮像条件による撮像信号が可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に比率分離される一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example by which the imaging signal by the infrared irradiation imaging conditions shown by FIG. 7 is ratio-separated into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal. 図9で示された可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に対して色バランスの整合を施した一例を示すグラフである。10 is a graph illustrating an example in which color balance matching is performed on the visible light component imaging signal and the infrared component imaging signal shown in FIG. 9. 図7で示された赤外線照射撮像条件による撮像信号が可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に差分分離される一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example by which the imaging signal by the infrared irradiation imaging conditions shown in FIG. 7 is differentially separated into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal. 図11で示された可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に対して色バランスの整合を施した一例を示すグラフである。12 is a graph showing an example in which color balance matching is performed on the visible light component imaging signal and the infrared component imaging signal shown in FIG. 11.

1 赤外線照射部
2 被写体
3 レンズ群(光学系)
4 撮像部
5 赤外線カットフィルタ
7 撮像条件制御部
9 可視光量計測部
10 ホワイトバランス処理部
11 分離部
12 色バランス整合部
14 画像処理部
15 操作部
16 タイミングジェネレータ
1 Infrared irradiation unit 2 Subject 3 Lens group (optical system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Imaging part 5 Infrared cut filter 7 Imaging condition control part 9 Visible light quantity measurement part 10 White balance processing part 11 Separation part 12 Color balance matching part 14 Image processing part 15 Operation part 16 Timing generator

Claims (4)

被写体に赤外線を照射する赤外線照射部と、
前記被写体を結像して光学像を生成する光学系と、
前記光学系の光路上に対して進退可能な構造であって、前記光学像に含まれる赤外線を遮断して、可視光から成る前記光学像を生成するための赤外線カットフィルタと、
前記被写体に前記赤外線を照射させないで前記光路上に対して前記赤外線カットフィルタを挿入させる可視光撮像条件と、前記被写体に前記赤外線を照射させて前記光路上に対して前記赤外線カットフィルタを退出させる赤外線照射撮像条件と、を夫々制御する撮像条件制御部と、
前記光学像を光電変換して色毎に撮像信号を生成する撮像部と、
前記光学像に対する前記撮像部の露光時間を調節可能であるタイミングジェネレータと、
前記撮像条件別に前記撮像信号を分岐させる分岐部と、
前記可視光撮像条件にて生成される前記撮像信号の前記色毎にホワイトバランスを処理し、ホワイトバランス撮像信号を生成するホワイトバランス処理部と、
前記可視光撮像条件にて生成される前記撮像信号に対して前記色毎の可視光量を計測する可視光量計測部と、
前記色毎可視光量に基づいて、前記赤外線照射撮像条件にて生成される前記撮像信号を可視光成分撮像信号と、赤外線成分撮像信号と、に分離する分離部と、
前記ホワイトバランス撮像信号を前記色毎に積分して、該積分値の比率である可視光色毎比を算出して記憶し、該可視光色毎比に基づいて前記可視光成分撮像信号の色バランスを整合させて色整合撮像信号を生成する色バランス整合部と、
前記色整合撮像信号と、前記赤外線成分撮像信号と、に画像処理を施してカラー画像信号を生成する画像処理部と、
を具備する
ことを特徴とする赤外線混合撮像装置。
An infrared irradiation unit that irradiates the subject with infrared rays;
An optical system that forms an optical image by imaging the subject;
An infrared cut filter for generating an optical image composed of visible light by blocking infrared rays included in the optical image;
Visible light imaging conditions in which the infrared cut filter is inserted into the optical path without irradiating the subject with the infrared ray, and the infrared cut filter is exited with respect to the optical path by irradiating the subject with the infrared ray. An imaging condition control unit for controlling each of the infrared irradiation imaging conditions;
An imaging unit that photoelectrically converts the optical image to generate an imaging signal for each color;
A timing generator capable of adjusting an exposure time of the imaging unit for the optical image;
A branching unit for branching the imaging signal according to the imaging condition;
A white balance processing unit that processes white balance for each color of the imaging signal generated under the visible light imaging condition and generates a white balance imaging signal;
A visible light amount measuring unit that measures a visible light amount for each color with respect to the imaging signal generated under the visible light imaging condition;
A separation unit that separates the imaging signal generated under the infrared irradiation imaging condition into a visible light component imaging signal and an infrared component imaging signal based on the visible light amount for each color;
The white balance imaging signal is integrated for each color, and a ratio for each visible light color, which is a ratio of the integrated values, is calculated and stored, and the color of the visible light component imaging signal based on the ratio for each visible light color A color balance matching unit that generates a color matching imaging signal by matching the balance;
An image processing unit that performs image processing on the color matching imaging signal and the infrared component imaging signal to generate a color image signal;
An infrared mixed imaging device comprising:
前記タイミングジェネレータは、調節する露光時間として、
前記赤外線照射撮像条件に対して調節される第1の前記露光時間と、
前記可視光撮像条件に対して調節される第2の前記露光時間と、
を有し、
前記第2の露光時間は前記第1の露光時間よりも長時間に調節される
ことを特徴とする請求項1に記載の赤外線混合撮像装置。
The timing generator can adjust the exposure time as follows:
A first exposure time adjusted for the infrared irradiation imaging conditions;
A second exposure time adjusted for the visible light imaging conditions;
Have
The infrared mixed imaging apparatus according to claim 1, wherein the second exposure time is adjusted to be longer than the first exposure time.
前記第1の露光時間は操作者によって調節され、
前記第2の露光時間は前記可視光量に基づいて自動的に調節される
ことを特徴とする請求項2に記載の赤外線混合撮像装置。
The first exposure time is adjusted by an operator;
The infrared mixed imaging apparatus according to claim 2, wherein the second exposure time is automatically adjusted based on the visible light amount.
前記第2の露光時間は、前記可視光量の電荷容量が前記光電変換の最大蓄積電荷容量の少なくとも半分以上となるように調節される
ことを特徴とする請求項3に記載の赤外線混合撮像装置。
4. The infrared mixed imaging device according to claim 3, wherein the second exposure time is adjusted such that the charge capacity of the visible light amount is at least half or more of the maximum accumulated charge capacity of the photoelectric conversion.
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