闪烁检测方法和闪烁检测设备[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1525747A [43]公开日2004年9月1日
[21]申请号200310118414.6[22]申请日2003.12.09
[21]申请号200310118414.6
[30]优先权
[32]2003.02.26 [33]JP [31]049234/2003
[71]申请人松下电器产业株式会社
地址日本大阪府
[72]发明人山本真嗣 德山克巳 中岛俊幸 [74]专利代理机构北京市金杜律师事务所代理人酆迅
[51]Int.CI 7H04N 5/232H04N 5/235H04N 5/217
权利要求书 2 页 说明书 12 页 附图 10 页
[54]发明名称
闪烁检测方法和闪烁检测设备
[57]摘要
本发明公开了一种闪烁检测设备，其具有积分
装置，用于将图像的一帧或一场中每行的像素电平
积分，以计算行亮度值；抽取装置，用于抽取行亮
度值在垂直扫描方向上的波动周期；和判定装置，
用于当波动周期在一个预定频率范围之内时，判定
存在闪烁。

抽取装置对每行计算行亮度值在垂直扫
描方向上的波动引起的差分；对差分中相同代码的
连续个数计数；以及计算作为波动周期的计数值。

200310118414.6权 利 要 求 书第1/2页 1.一种闪烁检测方法，将图像的一帧或一场中每行的像素电平积分，以计算行亮度值；抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；以及当波动周期在一个预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

2.按照权利要求1的闪烁检测方法，其中计算图像的一帧或一场中多个块中每块的行亮度值；抽取多个块中的波动周期；以及当预定数目的块中波动周期在一个预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

3.按照权利要求1的闪烁检测方法，其中对每行计算行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的一个差值；对差值中相同代码的连续个数计数；以及将相同代码的连续个数的计数值设置为一个表示波动周期的值，进而与预定频率范围进行比较。

4.一种闪烁检测方法，包括以下步骤：
将图像的一帧或一场中每行的像素电平积分，以计算行亮度值； 抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；以及 当波动周期在一个预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

5.按照权利要求4的闪烁检测方法，还包括以下步骤： 将图像的一帧或一场中多个块中每块的每行的像素电平积分，以计算行亮度值；以及
当预定数目的块中波动周期在预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

6.按照权利要求4的闪烁检测方法，还包括以下步骤： 计算每行的行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的差分； 对差分中相同代码的连续个数进行计数；以及
将待作为波动周期的相同代码的连续个数的计数值与预定频率范围进行比较。

7.一种闪烁检测设备，包括：
积分装置，用于将图像的一帧或一场中每行的像素电平积分，以计算行亮度值；
200310118414.6权 利 要 求 书 第2/2页 抽取装置，用于抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；和 判定装置，用于当波动周期在一个预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

8.按照权利要求7的闪烁检测设备，其中积分装置对通过划分图像的一帧或一场获得的多个块中每块每行的像素电平积分，从而计算一个行亮度值，
抽取装置抽取每块的行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期，以及
当预定数目的块内波动周期在一个预定频率范围之内时，判定装置判定存在闪烁。

9.按照权利要求7的闪烁检测设备，其中抽取装置包括差分计算装置，用于对每行计算行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的差分；计数装置，用于对差分中相同代码的连续个数计数；和判定装置，用于根据相同代码的连续个数的计数值，判定波动周期。

10.一种用于使计算机执行以下步骤的程序：将图像的一帧或一场中每行的像素电平积分，以计算行亮度值；抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；以及当波动周期在预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

11.按照权利要求10的程序，该程序用作使计算机执行以下步骤：对图像的一帧或一场中多个块中每块每行的像素电平积分，以计算行亮度值；以及当预定数目的块中的波动周期在一个预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

12.按照权利要求10的程序，该程序用作使计算机执行以下步骤：对每行计算行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的差分；对差分中相同代码的连续个数计数；以及将作为波动周期的相同代码的连续个数计数值与预定频率范围进行比较。

200310118414.6说 明 书第1/12页
闪烁检测方法和闪烁检测设备
本申请基于日本专利申请第2003-049234号，在此引入这个申请作为参考。

技术领域
本发明涉及一种闪烁检测方法和设备，用于检测在亮度以电源频率波动的照明光下使用固态成像单元摄取的图像上产生的闪烁。

背景技术
在某些亮度以电源频率波动的照明光下使用固态成像单元摄取图像的情况下，会因为照明光的照明周期与固态成像单元的扫描周期不同步而产生闪烁，从而亮度电平在一幅屏上波动，或看到一个移动条纹图形。

因此，常规上采取一种检测摄取的图像上产生的闪烁并对图像进行校正的对策(例如，见专利文件1)。

MOS型成像单元按行单位顺序读取曝光图像。

照明光以两倍的电源频率波动。

因此，在帧频不与相同频率同步的情况下，各行的曝光量不定，从而产生闪烁。

作为一种对策，将曝光的快门速度设置为适合于闪烁周期。

于是，各行的曝光量恒定，从而能够抑制闪烁。

为了采取这种对策，首先必须检测闪烁的产生。

图11是用于说明常规闪烁检测方法中通过从视频信号中除去闪烁分量而获得的信号的产生原理。

在照明光具有图11的50Hz电源频率和30Hz帧频的情况下，通过将使用MOS型成像单元摄取的图像的三个帧所对应的视频信号积分，使各行的曝光量相等。

因此，表现为除去了闪烁分量。

图10是表示常规闪烁检测设备结构的方块图。

在图10中，闪烁
检测设备包括：积分装置101；存储装置102，用于输入积分装置101的输出；平均装置103，用于输入积分装置101的输出和存储装置102的输出；静态部分抽取装置104，用于输入积分装置101的输出；除法装置105，用于输入积分装置101的输出、平均装置103的输出和静态部分抽取装置104的输出；以及闪烁判定装置106，用于输入除法装置105的输出。

将MOS型成像单元(未示出)摄取的一个有效扫描周期的视频信号输入到积分装置101。

积分装置101将一帧中有效扫描周期的视频信号的像素电平对每行进行积分或平均，并且输出行亮度值。

存储装置102暂时存储由积分装置101输出的、对应于预定数目帧的行亮度值。

平均装置103将存储在存储装置102中的、对应于预定数目帧的行亮度值对每行进行相加或平均，从而输出从其中除去了闪烁分量的行亮度值。

图12是用于说明通过从对应于三个帧的行亮度值中除去闪烁分量而获得的行亮度值的产生方法的示意图。

当第n帧第j行的行亮度值以SUMnj表示时，由下列等式计算从其中除去了闪烁分量的行亮度值AVEnj。

AVEnj＝(SUMn-1j+SUMn-2j+SUMn-3j)/3
静态部分抽取装置104通过使用积分装置101的输出抽取图像的静态部分。

静态部分抽取装置104包括一个加法部件107，用于输入积分装置101的输出；一个存储部件108，用于输入加法部件107的输出；和一个静态部分抽取部件109，用于输入加法部件107的输出和存储部件108的输出。

在静态部分抽取装置104中，加法部件107将积分装置101输出的、与帧中闪烁周期的N个周期(N为1或大于1)对应的各行的行亮度值进行相加。

加法结果包括任何帧中照明光的周期变化的相同周期变化分量。

因此，能够认为帧之间的加法结果中的变化对应于一个物体的变化。

存储部件108暂时存储加法部件107的输出。

静态部分抽取部件
109计算加法部件107输出的加法结果与从存储部件108读取的在前一帧获得的加法结果之间的差分，并且如果该差分等于或小于预定阈值，则判定与N个周期对应的行部分是静态部分。

除法装置105将待由积分装置101输出的行亮度值SUMnj除以待由平均装置103输出的通过除去闪烁分量而获得的行亮度值AVEnj，从而对由静态部分抽取装置104判定为静态部分的N个周期所对应的行部分中的每行计算闪烁分量值S U M n j/A V E n j。

图13是表示闪烁判定装置106的结构的方块图。

闪烁判定装置106对除法装置105输出的每行的闪烁分量值SUMnj/AVEnj，执行离散傅里叶变换，从而计算闪烁分量值的50Hz或60Hz的频率分量，并且根据阈值对频率分量进行验证，从而判定闪烁的存在。

[专利文件1]
未经审查的日本专利公开文本第2001-119708号
相关技术具有这样一个优点，即抽取一个物体的静态部分来检测闪烁，从而当由于物体的移动而使亮度电平波动时，也能检测使用MOS型成像单元进行成像期间产生的帧中的闪烁。

然而，使用了多个帧的视频信号的积分值，用于计算从其中除去了闪烁分量的行亮度值，并用于抽取物体的静态部分。

因此，存在一个问题，即需要花费长的处理时间来检测闪烁。

另外在物体移动时难于抽取物体的静态部分。

另外，在照明光具有60Hz电源频率和30Hz帧频的情况下，或者在照明光具有50Hz电源频率和25Hz帧频的情况下，当电源频率波动时，在屏上出现条纹图形移动。

帧之间每行的行亮度值是不变的。

因此，将帧中视频信号平均的方法存在一个问题，即难于抽取从其中除去了闪烁分量的视频信号。

另外，频率分量是在判定存在闪烁时通过使用离散傅里叶变换来检测的。

因此，存在一个问题，即增加了执行离散傅里叶变换处理的电路规模。

存在一个问题，即在将一个存储在ROM中的变换表用作对策的情况下，也增加了电路规模，并且当改变了帧频时不能采
用该对策。

发明内容
本发明实现为解决这些常见问题，并且其一个目的是提供一种闪烁检测方法和设备，当照明光的帧频与电源频率具有比例关系时，也能够检测闪烁，而不受物体移动的影响。

本发明的第一方面涉及一种闪烁检测方法，将图像的一帧或一场中的每行像素电平积分，以计算行亮度值；抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；以及当波动周期在一个预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

按照本结构，抽取并判定行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期。

因此，能从一帧的视频信号中抽取闪烁周期信息。

因此，可以检测闪烁而不受物体移动的影响。

另外当照明光的帧频与电源频率具有比例关系时，也可以检测闪烁。

本发明的第二方面涉及按照本发明的第一方面的闪烁检测方法，其中对于图像的一帧或一场中的多个块中的每个块计算行亮度值；从块中抽取波动周期；以及当预定数目的块中的波动周期在预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

按照本结构，将图像的一帧或一场分成多个块，以抽取波动周期。

因此，更有可能从亮度电平变化小的块中抽取闪烁周期信息，这更适合于检测闪烁。

因此，能够以更高精度做出判定。

本发明的第三方面涉及按照本发明的第一或第二方面的闪烁检测方法，其中对每行计算行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的差分；对差分中相同代码的连续个数进行计数；以及将相同代码的连续个数的计数值设定为一个表示波动周期的值，并且因而与预定频率范围进行比较。

按照本结构，通过对行亮度值的波动引起的差分代码的连续个数进行计数的方法，不必使用常规离散傅里叶变换。

因此，能够减小闪烁检测过程所需要的电路规模。

本发明的第四方面涉及一种闪烁检测方法，包括步骤：将图像的一帧或一场中每行的像素电平积分，以计算行亮度值；抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；以及当波动周期在预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

按照本结构，抽取并判定行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期。

从而，能从一帧的视频信号中抽取闪烁周期信息。

因此，可以检测闪烁而不受物体移动的影响，另外当照明光的帧频与电源频率具有比例关系时，也可以检测闪烁。

本发明的第五方面涉及按照本发明的第四方面的闪烁检测方法，还包括步骤：对于图像的一帧或一场中多个块中的各个块，将每行的像素电平积分，以计算行亮度值；以及当预定数目的块内的波动周期在预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

按照本结构，将图像的一帧或一场分成多个块，以抽取波动周期。

因此，更有可能从亮度电平变化小的块中抽取闪烁周期信息，这更适合于一帧视频信号中的闪烁。

因此，能够以较高精度做出判定。

本发明的第六方面涉及按照本发明的第四或第五方面的闪烁检测方法，还包括步骤：对每行计算行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的差分；对差分中相同代码的连续个数进行计数；以及将作为波动周期的相同代码的连续个数的计数值与预定频率范围进行比较。

按照本结构，通过对行亮度值的波动引起的差分代码的连续个数进行计数的方法，不必使用常规离散傅里叶变换。

因此，能够减小闪烁检测过程中所需要的电路规模。

本发明的第七方面涉及一种闪烁检测设备，包括积分装置，用于对图像的一帧或一场中每行的像素电平积分，以计算行亮度值；抽取装置，用于抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；和判定装置，用于当波动周期在预定频率范围之内时，判定存在闪烁。

按照本结构，抽取并判定行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期。

从而，能从一帧的视频信号中抽取闪烁周期信息。

因此，可以
检测闪烁而不受物体移动的影响，另外当照明光的帧频与电源频率具有比例关系时，也可以检测闪烁。

本发明的第八方面涉及按照本发明的第七方面的闪烁检测设备，其中积分装置对通过划分图像的一帧或一场获得的多个块的每个块中每行的像素电平积分，从而计算行亮度值；抽取装置对每个块抽取行亮度值在垂直扫描方向上的波动周期；以及当预定数目的块中的波动周期在预定频率范围之内时，判定装置判定存在闪烁。

按照本结构，将图像的一帧或一场分成多个块，以抽取波动周期。

因此，增大了从亮度电平变化小的块中抽取闪烁周期信息的可能性，这更适合于检测一帧视频信号中的闪烁。

因而，能够以更高精度做出判定。

本发明的第九方面涉及按照本发明的第七或第八方面的闪烁检测设备，其中抽取装置包括差分计算装置，以对每行计算行亮度值在垂直扫描方向上的波动引起的差分；计数装置，用于对差分中相同代码的连续个数进行计数；和判定装置，用于根据相同代码的连续个数的计数值，判定波动周期。

按照本结构，通过一种对依赖于行亮度值波动的差分代码的连续个数进行计数的方法，不必使用常规离散傅里叶变换。

因此，可以减小闪烁检测过程所需要的电路规模。

附图说明
在附图中：
图1是表示按照本发明第一实施方式的闪烁检测设备结构的方块图；
图2是表示按照本发明第一实施方式的闪烁抽取装置的方块图； 图3是用于说明将各行的像素电平积分以获得行亮度值的方法的示意图；
图4是用于说明获得各行的差分代码的方法的示意图； 图5是用于说明从差分代码的计数值中抽取关于行亮度值的波
动周期信息的方法的示意图；
图6是表示按照本发明第二实施方式的闪烁检测设备结构的方块图；
图7是表示按照本发明第二实施方式的块划分例子的示意图； 图8A和图8B是用于说明本发明第二实施方式与第一实施方式相比具有的优点的示意图；
图9是表示按照本发明第二实施方式的闪烁检测方法的处理过程的流程图；
图10是表示常规闪烁检测设备的方块图；
图11是用于说明在常规闪烁检测方法中通过从视频信号中除去闪烁分量而获得的信号的产生原理的示意图；
图12是用于说明常规闪烁检测方法中通过从对应于三个帧的行亮度值中除去闪烁分量而获得的行亮度值的产生方法的示意图；以及
图13是表示常规闪烁检测设备中的闪烁判定装置的方块图。

具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的实施方式。

(第一实施方式)
图1是表示按照本发明第一实施方式的闪烁检测设备结构的方块图。

在图1中，闪烁检测设备包括积分装置1、闪烁抽取装置2和闪烁判定装置3。

将MOS型成像单元(未示出)摄取的一个有效扫描周期的视频信号输入积分装置1。

对于每一行，积分装置1将一帧中有效扫描周期的视频信号的像素电平积分或平均，从而输出一个行亮度值。

闪烁抽取装置2存储从积分装置1输出的行亮度值，并且在一帧中从一系列行亮度值中抽取关于行亮度值的波动周期信息。

闪烁判定装置3将闪烁抽取装置2抽取的关于行亮度值的波动周期信息与一个频率判定信息进行比较，并且在预定频率范围之内时判定存在
闪烁。

图2是表示按照本实施方式的闪烁检测设备中的闪烁抽取装置2的方块图。

在图2中，闪烁抽取装置2包括存储装置10，用于输入来自积分装置1的行亮度值；差分装置11，用于输入积分装置1的输出和存储装置10的输出；存储装置12，用于输入差分装置11的输出；比较装置13，用于输入差分装置11的输出和存储装置12的输出；计数装置14，用于输入比较装置13的输出；和频率判定装置15，用于输入计数装置14的输出和比较装置13的输出。

存储装置10暂时存储积分装置1输出的行亮度值，差分装置11取得将要输入的行亮度值与存储在存储装置10中的在前一行获得的行亮度值之间的差分，并且输出一个差分代码(正或负)。

存储装置12暂时存储该差分代码，并且比较装置13将差分装置11输出的差分代码与存储在存储装置12中的在前一行获得的差分代码进行比较。

当比较装置13的比较结果是代码相互一致时，计数装置14增加计数值，并且当代码相互不一致时，计数装置14将计数值复位为零。

频率判定装置15取得计数装置14的计数值，并且当比较装置13的比较结果是代码相互不一致时，从复位之前获得的计数值中抽取关于行亮度值的波动周期信息。

参考图3至图5，将描述具有上述结构的闪烁检测设备中抽取关于行亮度值的波动周期信息的原理。

图3是用于说明由积分装置1将各行像素电平积分以获得一个行亮度值的方法的示意图，以及图4是用于说明由差分装置11对各行获得一个差分代码的方法的示意图。

如图4所示，照明光量以两倍的电源频率波动。

当按行单位顺序读取利用MOS型成像单元曝光的图像时，光量的波动表现为在垂直扫描方向上的行亮度波动。

当取得各行行亮度值的差分时，根据行亮度值的增大或减小，代码按照与照明光相同的周期重复正周期和负周期。

图5是用于说明抽取关于行亮度值的波动周期信息，也即是特别是当照明光具有50Hz电源频率和30Hz帧频时由差分代码的计数值得到的闪烁周期的方法的示意图。

当一帧的行数设置为1050行时，行的水平同步频率是31500Hz。

因此，一个电源周期的行数是31500/50＝630。

将要由计数装置14计数的正的或负的相同代码段在一个电源周期中出现四次。

因而，计数的周期为630/4＝157.5。

实际上，在定时中获得计数值157或158，并且这个计算值指示闪烁周期。

实际中，通过叠加物体的视频信号获得行亮度值，并且对各行进行积分或平均不足以除去视频信号的影响。

因此，不能始终获得上述的精确计数值。

因此，必须使对闪烁周期的判定具有一定的范围。

更具体地，闪烁判定装置3例如对照明光的电源频率和帧频对应的各种情况设置判定值的上限和下限，并且如果闪烁抽取装置2的输出在预定判定值的范围之内时，则判定存在闪烁。

在那种情况下，一帧具有行亮度值的多个波动周期。

如果对于恒定周期数，闪烁抽取装置2的输出在预定判定值的范围之内，则能够判定存在闪烁。

在图5所示例子的情况下，行亮度值的波动在一帧中出现六个周期。

因此，例如假定：如果在两个周期中闪烁抽取装置2的输出位于预定判定值的范围之内，则判定存在闪烁。

另外，还有一种可能性，即对仅有一帧的情况可能遗漏闪烁。

因此，还可以由闪烁判定装置3对预定数目的帧存储闪烁抽取装置2的输出信息，并且如果从每帧六个周期的数据中选取的恒定周期数的数据在预定判定值的范围之内，则判定存在闪烁。

因此，通过从一个帧的视频信号中如此抽取闪烁周期信息，不必使用多个帧的视频信号。

因此，能够检测闪烁而不受物体移动的影响，另外，当照明光的帧频和电源频率具有比例关系时，也可以检测闪烁。

此外，通过对各行行亮度值中差分代码的连续个数进行计数的方法，不必使用常规离散傅里叶变换。

因此，可以减小闪烁检测过程所需要的电路规模。

(第二实施方式)
图6是表示按照本发明第二实施方式的闪烁检测设备结构的方块图。

在图6中，闪烁检测设备包括积分装置20，多个闪烁抽取装置21至24，和闪烁判定装置25。

将MOS型成像单元(未示出)摄取的一个有效扫描周期的视频信号输入积分装置20。

积分装置20将一帧分成多个块，并且针对各块中的各行，将一帧的有效扫描周期的视频信号的像素电平积分或平均，而且顺序输出各块和各行的行亮度值。

闪烁抽取装置21至24分别具有与图2所示闪烁抽取装置2相同的结构，并且对应各块予以设置，而且从积分装置20输出的各块和各行的行亮度值中取得与块本身对应的行亮度值，并且这样存储，而且通过与第一实施方式相同的方法，从各块的一系列行亮度值中抽取关于行亮度值的波动周期信息。

闪烁判定装置25分别将由闪烁抽取装置21至24抽取的关于各块行亮度值的波动周期信息与一个频率判定信息进行比较，并且在恒定块数的比较结果在一个预定频率范围之内的情况下，判定存在闪烁。

图7是表示本实施方式中块划分的例子的示意图。

在图7中，将一帧垂直地分成四个部分，并且输出各块中各行的行亮度值，而且由各块对应的闪烁抽取装置抽取关于块中行亮度值的波动周期信息。

图8A和图8B是用于说明本实施方式与第一实施方式相比具有的优点的示意图。

图8A是表示按照第一实施方式的闪烁检测方法的优点的示意图，其中实际系列的行亮度值受视频信号的影响，形成失真波形。

因此，难以判定闪烁，并且在某些情况下会遗漏闪烁。

另一方面，在图8B中，按照本实施方式将一帧分成如图7所示的四个块。

获得各块的一系列行亮度值。

因此，虽然减少了积分行亮度值的像素数，但是仍能对一个亮度电平变化小的块获得失真比较小的波形。