JP2006324789A - Method and apparatus for processing video signal - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the signal value of the primary color signal outputted from a linear matrix circuit monotonously increase or nearly constant. <P>SOLUTION: For example, a 3×3 matrix is used for arithmetic processing of the linear matrix circuit 12. Non-diagonal components of the matrix have negative values or values smaller than matrix coefficients of diagonal components. Matrix coefficients of the non-diagonal components are multiplied by a gain (k). The value of the gain (k) is set to 0 until any of a plurality of chrominance signals inputted to the linear matrix circuit 12 gets saturated. Thus, the value of the gain (k) is set to 0 and then the non-diagonal components of the matrix are 0, so that the signal value of the primary color signal which is obtained through matrix arithmetic processing and outputted by the linear matrix circuit 12 monotonously increase or is nearly constant. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、映像信号処理装置に備えられるリニアマトリクス回路のマトリクス係数を適応的に制御する映像信号処理方法および映像信号処理装置に関する。   The present invention relates to a video signal processing method and a video signal processing device that adaptively control matrix coefficients of a linear matrix circuit provided in the video signal processing device, for example.

近年、撮像素子の画素数増加は目覚しく、撮像素子の解像度は人間の眼で判定できないほどの滑らかな粒状性を持つレベルにまで達している。この状況下で画質に対する要求は、色再現性、ノイズの低減、ダイナミックレンジの拡大へと移行しつつある。この発明は、その中でも特に、色再現性を向上させる手段、装置を提供するものである。   In recent years, an increase in the number of pixels of an image sensor has been remarkable, and the resolution of the image sensor has reached a level having smooth graininess that cannot be determined by human eyes. Under these circumstances, the demand for image quality is shifting to color reproducibility, noise reduction, and dynamic range expansion. In particular, the present invention provides means and apparatus for improving color reproducibility.

被写体の色を忠実に再現するために、従来からリニアマトリクス回路を用いたリニアマトリクス処理と称される手法が知られている。リニアマトリクス処理では、輝度にリニアな撮像素子の出力信号をマトリクス変換することで原色RGB信号値が生成される。   In order to faithfully reproduce the color of a subject, a technique called linear matrix processing using a linear matrix circuit has been conventionally known. In the linear matrix processing, primary signal RGB signal values are generated by performing matrix conversion on the output signal of the image sensor that is linear in luminance.

また撮像装置では、リニアマトリクス処理で生成される原色RGB信号値を使用して撮像装置の光学系に備えられる絞りの制御が行われる。リニアマトリクス処理により作成される原色RGB信号値を検波して明るさを示す信号値を得、この信号値に応じて撮像装置の絞りの開閉が制御され、撮像素子へ入射する光量の調節が行われる。   Further, in the imaging apparatus, the diaphragm provided in the optical system of the imaging apparatus is controlled using primary color RGB signal values generated by linear matrix processing. The primary color RGB signal value created by linear matrix processing is detected to obtain a signal value indicating brightness, and the opening / closing of the aperture of the imaging device is controlled according to this signal value, and the amount of light incident on the imaging device is adjusted. Is called.

図6は、3色のRGB(赤、緑、青)カラーフィルタを有する撮像素子の分光特性の一例を示す。また、図7は、人間の視感度特性に合うRGB信号の分光特性(等色関数)を示す。図6および図7における横軸は光の波長を示し、縦軸は相対感度を示す。   FIG. 6 shows an example of spectral characteristics of an image sensor having three color RGB (red, green, blue) color filters. FIG. 7 shows spectral characteristics (color matching functions) of RGB signals that match human visibility characteristics. 6 and 7, the horizontal axis indicates the wavelength of light, and the vertical axis indicates the relative sensitivity.

図7のR信号の分光特性に着目すると波長500nm付近では、R信号の相対感度は負となっている。対して、撮像素子のR信号の分光特性は図6からも明らかな通り負の領域が存在しない。すなわち、撮像素子の分光感度を負にすることはできず、撮像素子によって理想的な分光特性を実現することは物理的に不可能である。従って、理想的な分光特性としては、正の分光感度を持つ分光特性が使用される。このように、撮像素子の分光特性と理想的な分光特性が異なるときに、リニアマトリクス処理により分光補正が行われる。   Focusing on the spectral characteristics of the R signal in FIG. 7, the relative sensitivity of the R signal is negative in the vicinity of a wavelength of 500 nm. On the other hand, the spectral characteristic of the R signal of the image sensor has no negative region as is apparent from FIG. That is, the spectral sensitivity of the image sensor cannot be made negative, and it is physically impossible to realize ideal spectral characteristics with the image sensor. Therefore, spectral characteristics having positive spectral sensitivity are used as ideal spectral characteristics. As described above, when the spectral characteristic of the image sensor is different from the ideal spectral characteristic, spectral correction is performed by linear matrix processing.

式(1)はリニアマトリクス回路による処理の一例である。リニアマトリクス回路による処理では、例えば、3×3(行×列)のマトリクスが用いられて1次の演算処理が行われる。式(1)ではリニアマトリクス回路の入力をRin、Gin、Binと示し、出力をRout、Gout、Boutと示す。 Expression (1) is an example of processing by a linear matrix circuit. In the processing by the linear matrix circuit, for example, a primary calculation process is performed using a 3 × 3 (row × column) matrix. In Expression (1), the input of the linear matrix circuit is indicated as R in , G in , and B in, and the output is indicated as R out , G out , and B out .

Figure 2006324789
Figure 2006324789

式(1)による演算後もホワイトバランスを保つ必要があるため、マトリクスの各係数(以下、マトリクス係数と称する)は以下の式(2)〜式(4)の関係を満たすように設定される。
a+b+c=1・・・(2)
d+e+f=1・・・(3)
g+h+i=1・・・(4)
Since it is necessary to maintain the white balance even after the calculation according to Expression (1), each coefficient of the matrix (hereinafter referred to as matrix coefficient) is set so as to satisfy the relationship of Expressions (2) to (4) below. .
a + b + c = 1 (2)
d + e + f = 1 (3)
g + h + i = 1 (4)

マトリクス係数には、実験から得られた値や経験から判断した値が固定的に割り当てられる。一般に、3×3のマトリクスでは、対角方向のマトリクス係数(以下、これらを総称して「対角成分」と称する)であるマトリクス係数a、マトリクス係数eおよびマトリクス係数iは正の値とされる。また、対角成分以外のマトリクス係数(以下、これらを総称して「非対角成分」と称する)であるマトリクス係数b、マトリクス係数c、マトリクス係数d、マトリクス係数f、マトリクス係数g、マトリクス係数hは負の値、又は対角成分のマトリクス係数の値と比べて小さい値とされることが多い。   A value obtained from an experiment or a value determined from experience is fixedly assigned to the matrix coefficient. In general, in a 3 × 3 matrix, matrix coefficients a, matrix coefficients e, and matrix coefficients i that are matrix coefficients in a diagonal direction (hereinafter collectively referred to as “diagonal components”) are positive values. The Further, matrix coefficients b, matrix coefficients c, matrix coefficients d, matrix coefficients f, matrix coefficients g, matrix coefficients, which are matrix coefficients other than diagonal components (hereinafter collectively referred to as “non-diagonal components”). In many cases, h is a negative value or a value smaller than the value of the matrix coefficient of the diagonal component.

式(5)は、具体的なマトリクス係数が割り当てられたマトリクス回路による処理の一例を示す。対角成分のマトリクス係数には正の値(例えば、1.06や1.20)が設定され、非対角成分のマトリクス係数には負の値(例えば、−0.09や−0.17)、又は対角成分のマトリクス係数に比べて小さい値(例えば、0.03)が設定される。   Expression (5) shows an example of processing by a matrix circuit to which a specific matrix coefficient is assigned. A positive value (for example, 1.06 or 1.20) is set for the matrix coefficient of the diagonal component, and a negative value (for example, −0.09 or −0.17) is set for the matrix coefficient of the non-diagonal component. ) Or a smaller value (for example, 0.03) than the matrix coefficient of the diagonal component.

Figure 2006324789
Figure 2006324789

式(5)に例示したマトリクス係数を用いて演算を行うと、以下の式(6)〜式(8)が得られる。
out=1.06Rin−0.09Gin+0.03Bin・・・(6)
out=−0.03Rin+1.20Gin−0.17Bin・・・(7)
out=−0.01Rin−0.04Gin+1.05Bin・・・(8)
When calculation is performed using the matrix coefficients exemplified in Expression (5), the following Expressions (6) to (8) are obtained.
R out = 1.06R in −0.09G in + 0.03B in (6)
G out = −0.03R in + 1.20G in −0.17B in (7)
B out = -0.01R in -0.04G in + 1.05B in ··· (8)

また、近年、マトリクス係数を固定値とせずに撮像条件に応じて適応的にマトリクス係数を決定することが提案されており、下記特許文献1にその詳細が記載されている。   In recent years, it has been proposed to adaptively determine a matrix coefficient in accordance with imaging conditions without setting the matrix coefficient to a fixed value, and details thereof are described in Patent Document 1 below.

特開2004−208079号公報JP 2004-208079 A

ところで、撮像素子に対して入射する光の明るさが一定以上を超えると、撮像素子が飽和する。カラーフィルタを備える撮像素子の場合では、波長に対して画素の感度が異なることに起因してRGBの色信号が飽和する入射光量の値が相違する。RGBの何れの色信号が最も早く飽和するかは光源と被写体の特質によって異なるが、例えば、太陽光などの一般的な光源で白い被写体を撮影した場合は、G信号が最も早く飽和する。また、赤い被写体を撮影すると、R信号が最も早く飽和する。   By the way, when the brightness of light incident on the image sensor exceeds a certain level, the image sensor is saturated. In the case of an imaging device including a color filter, the value of the incident light amount at which the RGB color signal is saturated differs because the sensitivity of the pixel differs with respect to the wavelength. Which RGB color signal is saturated earliest depends on the characteristics of the light source and the subject. For example, when a white subject is photographed with a general light source such as sunlight, the G signal is saturated earliest. When a red subject is photographed, the R signal is saturated most quickly.

例えば、G信号が最も早く飽和すると仮定して説明する。入射する光の明るさが増加するにつれリニアマトリクス回路に入力される色信号Ginの信号値は増加し、リニアマトリクス回路の出力である色信号Goutの信号値は式(7)によって単調増加する。しかしながら、色信号Ginが飽和するタイミング(以下、適宜、飽和点と称する)を超えると色信号Ginの信号値は変化しなくなるが、入射する光の明るさが増加することから、飽和点に達していない色信号Rin、色信号Binの信号値は増加する。色信号Rin、色信号Binの係数は負の値であるから、式(7)により得られる色信号Goutの信号値は、色信号Ginの飽和点以降に減少に転じる。 For example, the description will be made assuming that the G signal is saturated earliest. The signal value of the color signal G in the brightness of the incident light is input to the linear matrix circuit as the increase increases, the signal value of an output of the linear matrix circuit color signals G out is increased monotonically by equation (7) To do. However, the timing of the color signal G in is saturated (hereinafter, appropriately referred to as the saturation point) signal values of the color signal G in exceeds but not change, since the brightness of incident light is increased, the saturation point The signal values of the color signal R in and the color signal B in that have not reached 1 increase. Since the coefficients of the color signal R in and the color signal B in are negative values, the signal value of the color signal G out obtained by Expression (7) starts to decrease after the saturation point of the color signal G in .

このように、本来、光の明るさの増加によって単調増加するはずの色信号Goutの信号値が飽和点を境として減少してしまうため、式(7)により得られる色信号Goutの信号値が不適切なものとなり、実際に撮影している被写体の色を再現していないばかりか、被写体の色と異なる色を再現してしまうおそれがあった。 As described above, the signal value of the color signal Gout that should originally increase monotonously with the increase in light brightness decreases at the saturation point, so the signal of the color signal Gout obtained by the equation (7). The value becomes inappropriate, and not only the color of the subject that is actually photographed is not reproduced, but also a color different from the color of the subject may be reproduced.

また、撮像装置ではリニアマトリクス回路の出力を検波して明るさを示す信号値を得、この信号値に基づいて絞りの開閉を制御し、撮像素子へ入射する光量を制御することが行われる。例えば、明るさを示す信号値が大きければ入射光量が多いことであるから絞りの口径を小さくして撮像素子への入射光量を少なくし、反対に信号値が小さければ入射光量が少ないことから絞りの口径を大きくして撮像素子への入射光量を多くする。明るさを示す信号値である輝度レベルYは、例えば、以下の式(9)により作成される。
Y=0.3Rout+0.1Bout+0.6Gout・・・(9)
Further, in the imaging apparatus, a signal value indicating brightness is obtained by detecting the output of the linear matrix circuit, and the opening / closing of the diaphragm is controlled based on the signal value to control the amount of light incident on the imaging element. For example, if the signal value indicating brightness is large, the amount of incident light is large. Therefore, the aperture diameter is reduced to reduce the amount of incident light on the image sensor. Conversely, if the signal value is small, the amount of incident light is small. To increase the amount of light incident on the image sensor. The luminance level Y, which is a signal value indicating brightness, is created by the following equation (9), for example.
Y = 0.3R out + 0.1B out + 0.6G out (9)

上述したように、撮像素子に入射する光の明るさが増加することで色信号Ginが飽和し、単調増加するはずの色信号Goutの信号値が減少してしまうおそれがある。色信号Goutに対しては、式(9)において最も大きい係数が乗じられていることから、色信号Goutの信号値が減少することで式(9)によって得られる信号値Yが減少するおそれがある。言い換えれば、撮像素子に入射する光の明るさが増加しているにも関わらず、リニアマトリクス回路の出力から生成される輝度レベルYが減少してしまうおそれがある。 As described above, saturated color signal G in by the brightness of light incident on the imaging element is increased, the signal value of the color signals G out of should monotonically increase to lead to a decrease. Since the color signal Gout is multiplied by the largest coefficient in the equation (9), the signal value Y obtained by the equation (9) decreases as the signal value of the color signal Gout decreases. There is a fear. In other words, the brightness level Y generated from the output of the linear matrix circuit may decrease despite the increase in the brightness of the light incident on the image sensor.

輝度レベルYが減少することから、絞りの口径が大きくされ入射光量を多くする制御がされる。このように、実際には撮像素子に入射する光の明るさが増加しているにも関わらず、絞りの口径が大きくされる制御がされてしまい、結果として撮像素子へ入射する光量の制御を適切に行うことができなくなるという問題点があった。   Since the brightness level Y decreases, the aperture of the diaphragm is increased and control is performed to increase the amount of incident light. As described above, although the brightness of the light incident on the image sensor is actually increased, the aperture of the diaphragm is controlled to be increased, and as a result, the amount of light incident on the image sensor is controlled. There was a problem that it could not be performed properly.

したがって、この発明の目的は、マトリクス係数を制御することで被写体の色をより忠実に再現することができる映像信号処理方法および映像信号処理装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a video signal processing method and a video signal processing apparatus capable of reproducing the color of a subject more faithfully by controlling matrix coefficients.

上述した課題を解決するために、この発明の第1の態様は、入力される複数の色信号に対してマトリクス演算を施すことで原色信号を生成するマトリクス演算ステップと、ゲインk(但し、0≦k≦1)を生成するゲイン生成ステップと、マトリクス演算ステップにおいて用いられる所定のマトリクス係数に、ゲインkを乗算する演算ステップとを有し、ゲイン生成ステップは、入力される複数の色信号のうちの何れかの色信号が飽和するまでに0とされるゲインkを生成する映像信号処理方法である。   In order to solve the above-described problem, according to a first aspect of the present invention, a matrix calculation step for generating a primary color signal by performing matrix calculation on a plurality of input color signals, and a gain k (however, 0 ≦ k ≦ 1) and a calculation step of multiplying a predetermined matrix coefficient used in the matrix calculation step by a gain k. The gain generation step includes a plurality of input color signals. This is a video signal processing method for generating a gain k that is 0 before any of the color signals is saturated.

この発明の第2の態様は、入力される複数の色信号に対してマトリクス演算を施すことで原色信号を生成するリニアマトリクス部と、ゲインk(但し、0≦k≦1)を生成し、リニアマトリクス部の所定のマトリクス係数にゲインkを乗算する制御部とを備え、制御部は、入力される複数の色信号のうちの何れかの色信号が飽和するまでに0とされるゲインkを生成する映像信号処理装置である。   According to a second aspect of the present invention, a linear matrix unit that generates a primary color signal by performing a matrix operation on a plurality of input color signals and a gain k (where 0 ≦ k ≦ 1) are generated, A control unit that multiplies a predetermined matrix coefficient of the linear matrix unit by a gain k, and the control unit has a gain k that is set to 0 before any one of the input color signals is saturated. Is a video signal processing device for generating

この発明によれば、被写体の色をより忠実に再現することができる。また、この発明によれば、撮像素子へ入射する光量を適切に制御することができる。   According to the present invention, the color of the subject can be reproduced more faithfully. Moreover, according to this invention, the light quantity which injects into an image pick-up element can be controlled appropriately.

以下、図面を参照しながらこの発明の一実施形態について説明する。一実施形態では、この発明を撮像装置に適用した例を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In one embodiment, an example in which the present invention is applied to an imaging apparatus will be described.

図1は、この発明の一実施形態における撮像装置1の主要な構成の一例を示す。撮像装置1の光学系は、レンズ2、絞り3、図示しない光学LPF(Low Pass Filter)や赤外線除去フィルタを含む構成とされる。また、撮像装置1は、撮像素子4、フロントエンド5、カメラ信号処理部6、制御部7、駆動回路8を含む構成とされる。   FIG. 1 shows an example of a main configuration of an imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The optical system of the image pickup apparatus 1 includes a lens 2, a diaphragm 3, an optical LPF (Low Pass Filter) and an infrared ray removal filter (not shown). The imaging apparatus 1 includes an imaging element 4, a front end 5, a camera signal processing unit 6, a control unit 7, and a drive circuit 8.

レンズ2により集光された光は、絞り3に入射される。絞り3は、レンズ2により集光された光の通過量を調節し、撮像素子4に取り込まれる光量を調節する。撮像素子4は例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)により構成される。撮像素子4の前面には、例えば、赤の光のみを透過するRフィルタ、緑の光のみを透過するGフィルタ、青の光のみを透過するBフィルタが市松状に配置された3色カラーフィルタが設けられる。   The light condensed by the lens 2 enters the diaphragm 3. The diaphragm 3 adjusts the amount of light collected by the lens 2 and adjusts the amount of light taken into the image sensor 4. The imaging device 4 is configured by, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). On the front surface of the image sensor 4, for example, a three-color color filter in which an R filter that transmits only red light, a G filter that transmits only green light, and a B filter that transmits only blue light are arranged in a checkered pattern. Is provided.

撮像素子4では、3色カラーフィルタを介して入射された光が、光電変換により電気信号へと変換され3種類の色信号(R信号、G信号、B信号)が生成される。撮像素子4で生成された色信号はフロントエンド5に供給される。   In the image sensor 4, light incident through the three-color filter is converted into an electric signal by photoelectric conversion, and three types of color signals (R signal, G signal, and B signal) are generated. The color signal generated by the image sensor 4 is supplied to the front end 5.

フロントエンド5では、撮像素子4から供給される色信号に対してノイズ成分を除去するCDS(Correlated Double Sampling)処理(相関二重サンプリング処理)、信号レベルを調節するゲインコントロール処理、ディジタル信号変換処理等が行われ、画像データが得られる。   In the front end 5, CDS (Correlated Double Sampling) processing (correlated double sampling processing) for removing noise components from the color signal supplied from the image sensor 4, gain control processing for adjusting the signal level, digital signal conversion processing Etc., and image data is obtained.

フロントエンド5から出力される画像データが、カメラ信号処理部6に供給される。カメラ信号処理部6は、例えば、光学・センサー補正部11、リニアマトリクス回路12、ホワイトバランス処理部(WB)13、ガンマ(γ)補正部14、輝度信号(Y)処理部15、色差信号処理部16を含む構成とされる。また、カメラ信号処理部6は、リニアマトリクス回路12の入力を検波して演算処理を行う演算部17およびリニアマトリクス回路12の出力を検波して演算処理を行う演算部18を含む構成とされる。   Image data output from the front end 5 is supplied to the camera signal processing unit 6. The camera signal processing unit 6 includes, for example, an optical / sensor correction unit 11, a linear matrix circuit 12, a white balance processing unit (WB) 13, a gamma (γ) correction unit 14, a luminance signal (Y) processing unit 15, and color difference signal processing. The unit 16 is included. The camera signal processing unit 6 includes a calculation unit 17 that detects the input of the linear matrix circuit 12 and performs calculation processing, and a calculation unit 18 that detects the output of the linear matrix circuit 12 and performs calculation processing. .

カメラ信号処理部6では、フロントエンド5から供給される画像データを構成する色信号に対して種々のディジタル信号処理が施される。光学・センサー補正部11では、光学系で発生する明るさのむらを補正するシェージング補正、黒レベルを補正するディジタルクランプ処理、ひずみ補正、欠陥画素補正等が行われる。リニアマトリクス回路12ではマトリクス演算処理が行われ、RGBの原色信号が生成される。リニアマトリクス回路12の処理については後述する。   In the camera signal processing unit 6, various digital signal processes are performed on the color signals constituting the image data supplied from the front end 5. The optical / sensor correction unit 11 performs shading correction for correcting unevenness of brightness generated in the optical system, digital clamp processing for correcting the black level, distortion correction, defective pixel correction, and the like. The linear matrix circuit 12 performs matrix calculation processing to generate RGB primary color signals. The processing of the linear matrix circuit 12 will be described later.

ホワイトバランス処理部13では、RGBのバランスを調整して正しい色合いになるように補正する処理がされ、ガンマ補正部14では、例えば、モニタなどの表示装置の発光特性の非線形性を補正する処理が行われる。ガンマ補正部14から出力される色信号は、輝度信号(Y)処理部15および色差信号(C)処理部16に供給される。Y信号処理部15では、RGBの色信号が所定の合成比で合成されて輝度信号が生成され、C信号処理部16では色差信号Cr、色差信号Cbが生成され、それぞれカメラ信号処理部6から出力される。   The white balance processing unit 13 performs processing to adjust the RGB balance and correct the color so as to obtain a correct color. The gamma correction unit 14 performs processing to correct non-linearity of the light emission characteristics of a display device such as a monitor. Done. The color signal output from the gamma correction unit 14 is supplied to a luminance signal (Y) processing unit 15 and a color difference signal (C) processing unit 16. The Y signal processing unit 15 combines the RGB color signals with a predetermined combining ratio to generate a luminance signal, and the C signal processing unit 16 generates a color difference signal Cr and a color difference signal Cb, respectively from the camera signal processing unit 6. Is output.

上述したような、撮像装置1の各部は、例えばマイクロコンピュータにより実現される制御部7により制御される。例えば、制御部7は、駆動回路8に対して制御信号S1を送出する。制御信号S1が供給された駆動回路8は、制御信号S1の内容に応じてレンズ2の位置や絞り3の開閉を制御し、撮像素子へ取り込まれる光量を調節する。また、制御部7は、撮像素子4に対して電子シャッターのタイミングを制御する制御信号S2、フロントエンド5に対してゲインをコントロールするゲイン信号S3、カメラ信号処理部6の各部を制御する制御信号S4を送出する。   Each unit of the imaging apparatus 1 as described above is controlled by the control unit 7 realized by a microcomputer, for example. For example, the control unit 7 sends a control signal S 1 to the drive circuit 8. The drive circuit 8 supplied with the control signal S1 controls the position of the lens 2 and the opening / closing of the diaphragm 3 according to the content of the control signal S1, and adjusts the amount of light taken into the image sensor. The control unit 7 controls the image sensor 4 to control the electronic shutter timing, the front end 5 controls the gain signal S3 to control the gain, and the camera signal processing unit 6 controls the control signal. S4 is sent out.

また、制御部7に対しては、演算部17から検波情報S5が供給される。検波情報S5は、リニアマトリクス回路12に入力される色信号(以下、それぞれの色信号を色信号Rin、色信号Gin、色信号Binと称する)を検波して得られる情報であり、色信号Rin、色信号Gin、色信号Binのそれぞれの信号値を示す情報と、色信号Rin、色信号Gin、色信号Binから得られる明るさを示す信号値(以下、この信号値を輝度レベルYinと、適宜称する)を示す情報が含まれる。輝度レベルYinは、例えば、以下の式(10)を使用した演算により得られる。
in=0.3Rin+0.1Bin+0.6Gin・・・(10)
Further, the detection information S <b> 5 is supplied from the calculation unit 17 to the control unit 7. The detection information S5 is information obtained by detecting color signals input to the linear matrix circuit 12 (hereinafter referred to as color signals R in , color signals G in , and color signals B in ), color signals R in, the color signal G in, respectively the information indicating the signal value of the color signal B in, the color signals R in, the color signal G in, the signal value indicating brightness obtained from the color signal B in (hereinafter, the signal value and the luminance level Y in the includes information indicating the appropriate designated). The luminance level Y in is obtained, for example, by calculation using the following formula (10).
Y in = 0.3 R in +0.1 B in +0.6 G in (10)

また、制御部7に対しては、演算部18から検波情報S7が供給される。検波情報S7は、リニアマトリクス回路12から出力される色信号(以下、それぞれの色信号を色信号Rout、色信号Gout、色信号Boutと、適宜称する)を検波して得られる情報であり、色信号Rout、色信号Gout、色信号Boutから得られる明るさを示す信号値(以下、この信号値を輝度レベルYoutと称する)を示す情報が含まれる。輝度レベルYoutは、例えば、以下の式(11)を使用した演算により得られる。
out=0.3Rout+0.1Bout+0.6Gout・・・(11)
Further, the detection information S <b> 7 is supplied from the calculation unit 18 to the control unit 7. The detection information S7 is information obtained by detecting color signals output from the linear matrix circuit 12 (hereinafter referred to as color signals Rout , color signals Gout , and color signals Bout as appropriate). And includes information indicating a signal value indicating brightness obtained from the color signal R out , the color signal G out , and the color signal B out (hereinafter, this signal value is referred to as a luminance level Y out ). The luminance level Y out is obtained, for example, by calculation using the following formula (11).
Y out = 0.3R out + 0.1B out + 0.6G out (11)

ここで、リニアマトリクス回路12で行われる処理および制御部7によるリニアマトリクス回路12の制御について説明する。以下に説明する処理は、ハードウェアによる実現に限らず、ソフトウェアによる処理によっても実現可能である。この発明では、リニアマトリクス回路12による演算処理で用いられるマトリクスのマトリクス係数は固定値とされない。制御部7によって生成されたゲインkが所定のマトリクス係数に乗算される。さらにゲインkの値が適応的に設定されることで、マトリクス係数が可変とされる。   Here, processing performed in the linear matrix circuit 12 and control of the linear matrix circuit 12 by the control unit 7 will be described. The processing described below can be realized not only by hardware but also by software processing. In the present invention, the matrix coefficients of the matrix used in the arithmetic processing by the linear matrix circuit 12 are not fixed values. A predetermined matrix coefficient is multiplied by the gain k generated by the control unit 7. Further, the matrix coefficient can be made variable by adaptively setting the value of the gain k.

式(12)は、この発明の一実施形態におけるリニアマトリクス回路12による処理の一例を示す。   Equation (12) shows an example of processing by the linear matrix circuit 12 in one embodiment of the present invention.

Figure 2006324789
Figure 2006324789

式(12)に示すように、マトリクスの非対角成分のマトリクス係数に対してゲインkが乗算される。このゲインkの値は、0≦k≦1とされる。ゲインkの値は、リニアマトリクス回路12に入力される色信号Rin、色信号Gin、色信号Binのうちの何れかの色信号が飽和する飽和点までに0に制御される。この制御により、撮像素子への入射する光量が増加し、色信号Rin、色信号Gin、色信号Binのいずれかの色信号が飽和してもリニアマトリクス回路12から出力される色信号Rout、色信号Gout、色信号Boutは単調増加または略一定を維持できる。 As shown in Equation (12), the matrix coefficient of the non-diagonal component of the matrix is multiplied by the gain k. The value of the gain k is 0 ≦ k ≦ 1. The value of the gain k is controlled to 0 by the saturation point at which any one of the color signal R in , the color signal G in , and the color signal B in input to the linear matrix circuit 12 is saturated. With this control, the amount of light incident on the image sensor increases, and the color signal output from the linear matrix circuit 12 even if any one of the color signals R in , G in , and B in is saturated. R out , color signal G out , and color signal B out can be monotonously increased or maintained substantially constant.

リニアマトリクス回路12から出力される色信号Rout、色信号Gout、色信号Boutが単調増加または略一定であることから、演算部18で検波される輝度レベルYoutも単調増加する。従って、制御部7に対して供給される検波情報S7の輝度レベルYoutは単調増加し、制御部7は絞り3の口径を小さくする制御信号S1を送出する。言い換えれば、絞り3の開閉の適切な制御を行うことができ、撮像素子4へ取り込まれる光量を適切に制御することができる。 Since the color signal R out , the color signal G out and the color signal B out output from the linear matrix circuit 12 are monotonously increased or substantially constant, the luminance level Y out detected by the calculation unit 18 also monotonously increases. Accordingly, the luminance level Y out of the detection information S7 supplied to the control unit 7 increases monotonously, and the control unit 7 sends out a control signal S1 for reducing the aperture of the diaphragm 3. In other words, it is possible to appropriately control the opening / closing of the diaphragm 3 and to appropriately control the amount of light taken into the image sensor 4.

より詳細に説明する。はじめに、制御部7によって生成されるゲインkについて説明する。ゲインkは、例えば、以下の式(13)により求めることができる。
k=1−{max(R,G,B)−threshold}*Gain・・・(13)
This will be described in more detail. First, the gain k generated by the control unit 7 will be described. The gain k can be obtained by the following equation (13), for example.
k = 1- {max (R, G, B) -threshold} * Gain (13)

図2は式(13)を用いたゲインkを求めるための演算の一例を示す。図2に示す演算は、例えば、制御部7によって行われる。はじめに最大値演算処理21において、演算部17から制御部7に供給される検波情報S5に含まれる色信号Rin、色信号Gin、色信号Binの信号値のうち、最大の信号値が選択される。選択された最大の信号値をmax(R,G,B)とする。 FIG. 2 shows an example of the calculation for obtaining the gain k using Expression (13). The calculation shown in FIG. 2 is performed by the control unit 7, for example. In the maximum value calculation process 21 Initially, the color signal R in included in the detection information S5, supplied to the control unit 7 from the operation unit 17, the color signal G in, among signal values of the color signal B in, the maximum signal value Selected. Let the maximum signal value selected be max (R, G, B).

続いて、max(R,G,B)からパラメータしきい値を減算する減算処理22が行われ、max(R,G,B)とパラメータしきい値の差分(diff)が求まる。パラメータしきい値の値は、検波情報S5に含まれる輝度レベルYinに応じて適切な値に設定される。式(14)は、減算処理22で行われる処理を示す。なお、以下の式(14)ではパラメータしきい値をthresholdと示す。
diff=max(R,G,B)−threshold・・・(14)
Subsequently, a subtraction process 22 for subtracting the parameter threshold value from max (R, G, B) is performed, and a difference (diff) between max (R, G, B) and the parameter threshold value is obtained. The parameter threshold value is set to an appropriate value according to the luminance level Y in included in the detection information S5. Expression (14) shows the process performed in the subtraction process 22. In the following formula (14), the parameter threshold is indicated as threshold.
diff = max (R, G, B) −threshold (14)

続いて、求められた差分(diff)に対して0クリップ(clip)演算処理23が行われる。0クリップ演算処理23では、差分(diff)が0より大きければ、0クリップ演算結果(diff_cp0)をそのままとし、差分(diff)が0以下であれば、0クリップ演算結果(以下、diff_cp0とする)を0とする。式(15)および式(16)は、0クリップ(clip)演算処理23で行われる処理を示す。
If diff>0, then diff_cp0=diff;・・・(15)
If diff≦0, then diff_cp0=0;・・・(16)
Subsequently, a zero clip calculation process 23 is performed on the obtained difference (diff). In the 0 clip calculation processing 23, if the difference (diff) is larger than 0, the 0 clip calculation result (diff_cp0) is left as it is, and if the difference (diff) is 0 or less, the 0 clip calculation result (hereinafter referred to as diff_cp0). Is set to 0. Expressions (15) and (16) indicate the processes performed in the 0 clip calculation process 23.
If diff> 0, then diff_cp0 = diff; (15)
If diff ≦ 0, then diff_cp0 = 0; (16)

続いて、0クリップ演算結果(diff_cp0)に対してパラメータゲインを乗算する乗算処理24が行われる。パラメータゲインの値は0から1までの間の値とされ、検波情報S5に含まれる輝度レベルYinに応じて適切な値に設定される。式(17)は、乗算処理24で行われる処理を示す。以下の式(17)では、パラメータゲインをgainと示し、乗算処理24の処理結果を(diff_gn)と示す。
diff_gn= diff_cp0*gain・・・(17)
Subsequently, a multiplication process 24 for multiplying the 0 clip calculation result (diff_cp0) by the parameter gain is performed. The value of the parameter gain is a value between 0 and 1, and is set to an appropriate value according to the luminance level Y in included in the detection information S5. Expression (17) shows the process performed in the multiplication process 24. In the following equation (17), the parameter gain is indicated as gain, and the processing result of the multiplication processing 24 is indicated as (diff_gn).
diff_gn = diff_cp0 * gain (17)

続いて、乗算処理24の結果(diff_gn)に対して、1クリップ(clip)演算処理25が行われる。1クリップ演算処理25では、(diff_gn)が1より大きければ、1クリップ演算結果(以下、diff_cp1と表記する)を1とし、(diff_gn)が1以下であれば、(diff_cp1)をそのままとする。式(18)および式(19)は、1クリップ(clip)演算処理で行われる処理を示す。
If diff_gn>0, then diff_cp1=1;・・・(18)
If diff_gn≦0, then diff_cp1= diff_gn;・・・(19)
Subsequently, a one-clip operation process 25 is performed on the result (diff_gn) of the multiplication process 24. In 1-clip operation processing 25, if (diff_gn) is greater than 1, the 1-clip operation result (hereinafter referred to as diff_cp1) is set to 1, and if (diff_gn) is 1 or less, (diff_cp1) is left as it is. Expressions (18) and (19) indicate processes performed in one clip calculation process.
If diff_gn> 0, then diff_cp1 = 1; (18)
If diff_gn ≦ 0, then diff_cp1 = diff_gn; (19)

続いて、1クリップ演算処理25の結果(diff_cp1)に対して減算処理26が行われる。減算処理26では常数1から(diff_cp1)を引く演算が行われる。式(20)は、減算処理26を示す。
k=1−diff_cp1・・・(20)
Subsequently, a subtraction process 26 is performed on the result (diff_cp1) of the one-clip calculation process 25. In the subtraction process 26, an operation of subtracting (diff_cp1) from the constant 1 is performed. Expression (20) shows the subtraction process 26.
k = 1-diff_cp1 (20)

上述した演算処理によりゲインkの値が算出される。   The value of gain k is calculated by the arithmetic processing described above.

図3Aは、検波情報S5に含まれる輝度レベルYin(横軸)に対するmax(R,G,B)の値の遷移を示す。また図3Bは、検波情報S5に含まれる輝度レベルYin(横軸)に対するゲインkの値の遷移を示す。図3Aと図3Bは、各ポイントにおいて対応付けがされている。 FIG. 3A shows the transition of the value of max (R, G, B) with respect to the luminance level Y in (horizontal axis) included in the detection information S5. FIG. 3B shows a transition of the value of the gain k with respect to the luminance level Y in (horizontal axis) included in the detection information S5. 3A and 3B are associated with each point.

図3Aおよび図3Bにおける横軸のP0ポイントは、リニアマトリクス処理部に入力される色信号Rin、色信号Gin、色信号Binのうちの何れかの色信号が飽和する飽和点を示す。どの色信号が飽和するかは、光源、被写体の特質によって決まる。P1ポイントは、次に飽和する色信号の飽和点を示し、P2ポイントは、最後に飽和する色信号の飽和点を示す。 The P0 point on the horizontal axis in FIGS. 3A and 3B indicates a saturation point at which any one of the color signal R in , the color signal G in , and the color signal B in input to the linear matrix processing unit is saturated. . Which color signal is saturated depends on the characteristics of the light source and the subject. P1 point indicates the saturation point of the next saturated color signal, and P2 point indicates the saturation point of the last saturated color signal.

例えば、図3Aに示すようにパラメータしきい値をTh1に設定するとゲインkの値は、図3BにおいてTh1に対応するポイントであるA1ポイントまでは1を維持する。A1ポイント以降、さらに輝度レベルYinが増加するとゲインkの値は1より小さい値へと変化し、P0ポイントにおいてゲインkの値は0とされる。A1ポイント(ゲインk=1)からP0ポイント(ゲインk=0)までのゲインkの変化の傾きは、ゲインkを求める演算処理の乗算処理24で使用されるパラメータゲインの値によって調整可能とされる。 For example, when the parameter threshold value is set to Th1 as shown in FIG. 3A, the value of the gain k remains 1 until the A1 point that is a point corresponding to Th1 in FIG. 3B. If the luminance level Y in further increases after the A1 point, the value of the gain k changes to a value smaller than 1, and the value of the gain k is set to 0 at the P0 point. The slope of the gain k change from the A1 point (gain k = 1) to the P0 point (gain k = 0) can be adjusted by the parameter gain value used in the multiplication process 24 of the calculation process for obtaining the gain k. The

また、図3Aに示すようにパラメータしきい値の値をTh2に設定するとゲインkの値は、図3BでTh2に対応するポイントであるA2ポイントまでは1とされる。A2ポイント以降、輝度レベルYinが増加すると、ゲインkの値は1より小さい値へと変化し、P0ポイントにおいてゲインkの値は0とされる。もし、パラメータしきい値の値が飽和値と同じ値に設定されるとゲインkはAmaxポイントの位置からP0ポイントにかけて急峻に変化する。このようにパラメータしきい値の値を変えることで、ゲインkの値が1から変化する位置を設定することができる。但し、P0ポイントまでにゲインkの値は0とされる。 Further, as shown in FIG. 3A, when the parameter threshold value is set to Th2, the value of gain k is set to 1 up to the point A2 corresponding to Th2 in FIG. 3B. A2 points later, when the luminance level Y in is increased, the value of the gain k is changed to a value smaller than 1, are zero value of the gain k in P0 point. If the parameter threshold value is set to the same value as the saturation value, the gain k changes steeply from the position of the Amax point to the point P0. Thus, by changing the value of the parameter threshold value, a position where the value of the gain k changes from 1 can be set. However, the value of the gain k is set to 0 by the point P0.

再び式(12)を参照して説明する。ゲインkが飽和点であるP0ポイントまでに0とされることで、P0ポイント以降の式(12)の非対角成分のマトリクス係数は全て0とされる。従って、以下の式(21)〜式(23)が成立する。
out=aRin・・・(21)
out=eGin・・・(22)
out=iBin・・・(23)
The description will be given with reference to equation (12) again. By setting the gain k to 0 by the point P0 that is the saturation point, all the matrix coefficients of the off-diagonal components of the equation (12) after the point P0 are set to 0. Therefore, the following expressions (21) to (23) are established.
R out = aR in (21)
G out = eG in (22)
B out = iB in (23)

ここで、マトリクス係数a、マトリクス係数e、マトリクス係数iは一般に1以上の正の値であるから、P0ポイントで飽和した色信号の出力は略一定となるが、他の色信号の出力に関しては、飽和するまでは単調増加を維持することになる。すなわち、ある色信号が飽和しても、その色信号のリニアマトリクス回路12からの出力は従来のように減少することはない。   Here, since the matrix coefficient a, the matrix coefficient e, and the matrix coefficient i are generally positive values of 1 or more, the output of the color signal saturated at the point P0 is substantially constant, but regarding the output of other color signals. The monotonic increase will be maintained until saturation. That is, even if a certain color signal is saturated, the output of the color signal from the linear matrix circuit 12 does not decrease as in the prior art.

さらに、演算部18では色信号Rout、色信号Gout、色信号Boutを検波して式(11)に基づく演算により輝度レベルYoutを得るが、リニアマトリクス回路12からの出力が減少しないことから輝度レベルYoutが減少することもない。このため、制御部7は輝度レベルYoutに基づく絞り3の制御を適切に行えることができ、結果として撮像素子4へ取り込まれる光量を適切に制御できる。 Furthermore, the color signals R out the arithmetic unit 18, the color signals G out, but obtain luminance levels Y out by detecting a color signal B out by calculation based on equation (11), the output from the linear matrix circuit 12 is not reduced Therefore, the luminance level Y out does not decrease. For this reason, the control unit 7 can appropriately control the diaphragm 3 based on the luminance level Yout, and as a result, can appropriately control the amount of light taken into the image sensor 4.

ゲインkを決定する手法の他の例について説明する。この他の例は、P0ポイントにゲインkを0とせずにゲインkがとり得る値の条件を示す。   Another example of a method for determining the gain k will be described. This other example shows a condition of a value that the gain k can take without setting the gain k to 0 at the P0 point.

リニアマトリクス回路12で行われるマトリクス演算の式は、上述した式(12)により表される。また、リニアマトリクス回路12から出力される色信号を検波して得られる輝度レベルYoutは上述した式(11)により表される。 The formula of the matrix calculation performed by the linear matrix circuit 12 is expressed by the above-described formula (12). In addition, the luminance level Y out obtained by detecting the color signal output from the linear matrix circuit 12 is expressed by the above-described equation (11).

ここで、式(12)の演算結果を式(11)に代入することで以下の式(24)が得られる。
out=(0.3a+0.6kd+0.1kg)Rin+(0.3kb+0.6e+0.1kh)Gin+(0.3kc+0.6kf+0.1i)Bin・・・(24)
Here, the following formula (24) is obtained by substituting the calculation result of formula (12) into formula (11).
Y out = (0.3a + 0.6 kd + 0.1 kg) R in + (0.3 kb + 0.6e + 0.1 kh) G in + (0.3 kc + 0.6 kf + 0.1 i) B in (24)

ここで、ある色信号、ここでは色信号Ginが最も早く飽和したとすると、色信号Ginの飽和点以降のYoutは、色信号Rinと色信号Binの信号値で決まる関数となる。 Here, one color signal, the here, the color signal G in is earliest saturated, Y out after the saturation point of the color signal G in includes a function determined by the signal values of the color signals R in the color signal B in Become.

色信号Rinと色信号Binの信号値は、飽和するまではレンズから入射する光の明るさのレベルを示す輝度レベルYinの増加につれて増加すると考えられることから、以下の式(25)および式(26)が成立する。
in=l1*Yin・・・(25)
in=l2*Yin・・・(26)
Since the signal values of the color signal R in and the color signal B in are considered to increase as the luminance level Y in indicating the brightness level of light incident from the lens increases until saturation, the following equation (25) And Formula (26) is materialized.
R in = l1 * Y in (25)
B in = l2 * Y in (26)

式(25)のl1は、輝度レベルYinの増加に伴って増加する色信号Rinの増加直線の傾きを示す。同様に、式(26)のl2は、輝度レベルYinの増加に伴って増加する色信号Binの増加直線の傾きを示す。 L1 of formula (25) indicates the slope of increase linear color signals R in to increase with increasing the luminance level Y in. Similarly, l2 of formula (26) indicates the slope of increase linear color signal B in to increase with increasing the luminance level Y in.

式(25)および式(26)を式(24)に代入し、また色信号Ginが飽和していると仮定していることから色信号Ginを含む項を常数Cとすると、以下の式(27)が得られる。
out=(0.3a+0.6kd+0.1kg)l1*Yin+(0.3kc+0.6kf+0.1i)l2*Yin+C・・・(27)
By substituting Equation (25) and Equation (26) into Equation (24) and assuming that the color signal G in is saturated, if the term containing the color signal G in is a constant C, then Equation (27) is obtained.
Y out = (0.3a + 0.6 kd + 0.1 kg) l1 * Y in + (0.3 kc + 0.6 kf + 0.1i) l2 * Y in + C (27)

式(27)よりYoutを常に増加させるには、以下の式(28)で示す条件を満たす必要がある。
(0.3a+0.6kd+0.1kg)l1+(0.3kc+0.6kf+0.1i)l2≧0・・・(28)
In order to always increase Y out from the equation (27), the condition represented by the following equation (28) must be satisfied.
(0.3a + 0.6kd + 0.1kg) l1 + (0.3kc + 0.6kf + 0.1i) l2 ≧ 0 (28)

なお、式(28)におけるl1およびl2の値は、光源、被写体によって異なるため一意に定まるものでない。しかしながら、撮像装置1に入力される入力光の光源と、被写体の反射率が既知であれば式(28)に示す条件を満たすようにゲインkの値を決定することができる。   Note that the values of l1 and l2 in Equation (28) are not uniquely determined because they vary depending on the light source and the subject. However, if the light source of the input light input to the imaging apparatus 1 and the reflectance of the subject are known, the value of the gain k can be determined so as to satisfy the condition shown in Expression (28).

この発明は、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな変形や応用が可能であり、上述した一実施形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施形態のおける撮像装置1のマトリクス回路12には3種類の色信号が供給されるとして説明したが、4種類以上の色信号が供給される場合でもこの発明を適用することができる。   The present invention can be variously modified and applied without departing from the gist of the present invention, and is not limited to the above-described embodiment. For example, although it has been described that three types of color signals are supplied to the matrix circuit 12 of the imaging device 1 in the above-described embodiment, the present invention is applied even when four or more types of color signals are supplied. Can do.

図4は、撮像素子4に備えられるカラーフィルタの他の例であり、4色のカラーフィルタ31の例を示す。カラーフィルタ31は、赤の光のみを透過するRフィルタ、青の光のみを透過するBフィルタ、第1の波長帯域の緑色の光のみを透過するG1フィルタ、およびG1フィルタと相関の高い第2の波長帯域の緑色の光のみを透過するG2フィルタを最小単位として構成される。   FIG. 4 shows another example of a color filter provided in the image sensor 4 and shows an example of a color filter 31 of four colors. The color filter 31 includes an R filter that transmits only red light, a B filter that transmits only blue light, a G1 filter that transmits only green light in the first wavelength band, and a second highly correlated with the G1 filter. The G2 filter that transmits only green light in the wavelength band is configured as a minimum unit.

図5は、カラーフィルタ31の分光感度特性の一例を示す。図5において、曲線L61はRの分光感度を表し、曲線L62はG1の分光感度を表している。また、曲線L63はG2の分光感度を表し、曲線L64はBの分光感度を示している。図5に示されるように、G2の分光感度曲線L62は、G1の分光感度曲線L62に対して相関が高い。また、Rの分光感度、G(G1、G2)の分光感度およびBの分光感度は、それぞれ適度な範囲で重複している。   FIG. 5 shows an example of the spectral sensitivity characteristic of the color filter 31. In FIG. 5, a curve L61 represents the spectral sensitivity of R, and a curve L62 represents the spectral sensitivity of G1. A curve L63 represents the spectral sensitivity of G2, and a curve L64 represents the spectral sensitivity of B. As shown in FIG. 5, the spectral sensitivity curve L62 of G2 has a high correlation with the spectral sensitivity curve L62 of G1. Further, the spectral sensitivity of R, the spectral sensitivity of G (G1, G2), and the spectral sensitivity of B overlap each other in an appropriate range.

4色カラーフィルタが備えられる撮像素子4からフロントエンド5に対して、4色の色信号(色信号R、色信号G1、色信号G2、色信号B)が供給される。フロントエンド5や光学・センサー補正部11で所定の信号処理を受けた色信号はリニアマトリクス回路12に入力される。   Four color signals (color signal R, color signal G1, color signal G2, and color signal B) are supplied to the front end 5 from the imaging device 4 provided with the four color filters. Color signals that have undergone predetermined signal processing by the front end 5 and the optical / sensor correction unit 11 are input to the linear matrix circuit 12.

4色の色信号が供給されるリニアマトリクス回路12による演算処理では、3×4のマトリクスが用いられる。以下の式(29)は、この発明を適用した3×4のマトリクスを示す。3×4のマトリクスでは、マトリクス係数m0、マトリクス係数m5、マトリクス係数m6、マトリクス係数m11が対角成分であり、マトリクス係数m1、マトリクス係数m2、マトリクス係数m3、マトリクス係数m4、マトリクス係数m7、マトリクス係数m8、マトリクス係数m9、マトリクス係数m10が非対角成分である。非対角成分のマトリクス係数にゲインkが乗算される。なお、式(29)では、リニアマトリクス回路12に入力される色信号をR、G1、G2、Bと示し、マトリクス演算後の出力をR’、G’、B’と示す。 In the arithmetic processing by the linear matrix circuit 12 to which four color signals are supplied, a 3 × 4 matrix is used. The following formula (29) shows a 3 × 4 matrix to which the present invention is applied. In the 3 × 4 matrix, the matrix coefficient m 0 , the matrix coefficient m 5 , the matrix coefficient m 6 , and the matrix coefficient m 11 are diagonal components, and the matrix coefficient m 1 , the matrix coefficient m 2 , the matrix coefficient m 3 , and the matrix coefficient m 4 , matrix coefficient m 7 , matrix coefficient m 8 , matrix coefficient m 9 , and matrix coefficient m 10 are off-diagonal components. The matrix coefficient of the non-diagonal component is multiplied by the gain k. In Expression (29), the color signals input to the linear matrix circuit 12 are indicated as R, G1, G2, and B, and the outputs after the matrix calculation are indicated as R ′, G ′, and B ′.

Figure 2006324789
Figure 2006324789

式(29)に示すように、ゲインkは各色の主成分にかかる対角成分のマトリクス係数以外のマトリクス係数に乗算される。例えば、リニアマトリクス回路12から出力される色信号R’の信号値は、ゲインkが式(29)の所定のマトリクス係数に乗算されていない場合は、以下の式(30)で求められる。
R’=m0R+m1G1+m2G2+m3B・・・(30)
As shown in Expression (29), the gain k is multiplied by a matrix coefficient other than the matrix coefficient of the diagonal component relating to the main component of each color. For example, the signal value of the color signal R ′ output from the linear matrix circuit 12 is obtained by the following equation (30) when the gain k is not multiplied by a predetermined matrix coefficient of the equation (29).
R ′ = m 0 R + m 1 G1 + m 2 G2 + m 3 B (30)

式(30)において出力の色信号R’の主成分は右辺のRである。ゲインkは、色信号Rにかかる対角成分のマトリクス係数m0以外のマトリクス係数である、マトリクス係数m1、マトリクス係数m2、マトリクス係数m3に乗算される。 In Expression (30), the main component of the output color signal R ′ is R on the right side. The gain k is multiplied by a matrix coefficient m 1 , a matrix coefficient m 2 , and a matrix coefficient m 3 that are matrix coefficients other than the matrix coefficient m 0 of the diagonal component related to the color signal R.

出力の色信号G’の主成分は色信号G1および色信号G2である。従って、ゲインkは、色信号G1および色信号G2にかかる対角成分のマトリクス係数m5およびマトリクス係数m6以外のマトリクス係数である、マトリクス係数m4およびマトリクス係数m7に乗算される。 The main components of the output color signal G ′ are the color signal G1 and the color signal G2. Accordingly, the gain k is multiplied by the matrix coefficient m 4 and the matrix coefficient m 7 which are matrix coefficients other than the matrix coefficient m 5 and the matrix coefficient m 6 of the diagonal components applied to the color signal G1 and the color signal G2.

出力の色信号B’の主成分は色信号Bである。従って、ゲインkは、色信号Bにかかる対角成分のマトリクス係数m11以外のマトリクス係数である、マトリクス係数m8、マトリクス係数m9、マトリクス係数m10に乗算される。 The main component of the output color signal B ′ is the color signal B. Therefore, the gain k is multiplied by the matrix coefficient m 8 , the matrix coefficient m 9 , and the matrix coefficient m 10 that are matrix coefficients other than the matrix coefficient m 11 of the diagonal component related to the color signal B.

式(29)のゲインkは、図2を用いて説明した演算と同様の演算により算出することができる。すなわち、最大値演算処理21で色信号R、色信号G1、色信号G2、色信号Bから最大の信号値を選択して、減算処理22、0クリップ処理23、乗算処理24、1クリップ演算処理25、減算処理26を行うことでゲインkを算出することができる。   The gain k in Expression (29) can be calculated by the same calculation as that described with reference to FIG. That is, the maximum value calculation process 21 selects the maximum signal value from the color signal R, the color signal G1, the color signal G2, and the color signal B, and the subtraction process 22, the 0 clip process 23, the multiplication process 24, and the 1 clip calculation process. 25, the gain k can be calculated by performing the subtraction process 26.

またゲインkの値は、上述した一実施形態と同様に、色信号R、色信号G1、色信号G2、色信号Bで最も早く飽和する色信号が飽和するまでに0とされる。このゲインkの値の制御により、入力される4種類の色信号の何れかの色信号が飽和した後も、リニアマトリクス回路12から出力される色信号R’、色信号G’、色信号B’は単調増加または略一定を維持することができる。   Similarly to the above-described embodiment, the value of the gain k is set to 0 until the color signal R, the color signal G1, the color signal G2, and the color signal B that are saturated earliest are saturated. By controlling the value of the gain k, the color signal R ′, the color signal G ′, and the color signal B output from the linear matrix circuit 12 even after any one of the four types of input color signals is saturated. 'Can be monotonically increasing or almost constant.

この発明の一実施形態における撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the imaging device in one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態におけるゲインkの算出方法の一例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows an example of the calculation method of the gain k in one Embodiment of this invention. 輝度レベルに対するゲインkの遷移を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the transition of the gain k with respect to a luminance level. 4色カラーフィルタの例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the example of a 4 color filter. 4色カラーフィルタの分光感度特性の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the example of the spectral sensitivity characteristic of a 4 color filter. 撮像素子の分光感度の一例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows an example of the spectral sensitivity of an image pick-up element. 人間の視感度特性の一例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows an example of a human visual sensitivity characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像装置
3 絞り
4 撮像素子
6 カメラ信号処理部
7 制御部
17、18 演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 3 Aperture 4 Image sensor 6 Camera signal processing part 7 Control part 17, 18 Calculation part

Claims (4)

入力される複数の色信号に対してマトリクス演算を施すことで原色信号を生成するマトリクス演算ステップと、
ゲインk(但し、0≦k≦1)を生成するゲイン生成ステップと、
上記マトリクス演算ステップにおいて用いられる所定のマトリクス係数に、上記ゲインkを乗算する演算ステップとを有し、
上記ゲイン生成ステップは、上記入力される複数の色信号のうちの何れかの色信号が飽和するまでに0とされる上記ゲインkを生成する映像信号処理方法。
A matrix calculation step for generating a primary color signal by performing matrix calculation on a plurality of input color signals;
A gain generation step for generating a gain k (where 0 ≦ k ≦ 1);
A calculation step of multiplying the predetermined matrix coefficient used in the matrix calculation step by the gain k,
The video signal processing method in which the gain generation step generates the gain k that is set to 0 before any one of the input color signals is saturated.
請求項1において、
上記演算ステップにおいて上記ゲインkは、マトリクスの非対角成分のマトリクス係数に対して乗算される映像信号処理方法。
In claim 1,
A video signal processing method in which the gain k is multiplied by a matrix coefficient of a non-diagonal component of a matrix in the calculation step.
請求項1において、
上記演算ステップにおいて上記ゲインkは、マトリクスの非対角成分であり、且つ負の値であるマトリクス係数に対して乗算される映像信号処理方法。
In claim 1,
In the calculation step, the gain k is a non-diagonal component of the matrix and is multiplied by a negative matrix coefficient.
入力される複数の色信号に対してマトリクス演算を施すことで原色信号を生成するリニアマトリクス部と、
ゲインk(但し、0≦k≦1)を生成し、上記リニアマトリクス部の所定のマトリクス係数に上記ゲインkを乗算する制御部とを備え、
上記制御部は、上記入力される複数の色信号のうちの何れかの色信号が飽和するまでに0とされる上記ゲインkを生成する映像信号処理装置。
A linear matrix unit that generates a primary color signal by performing a matrix operation on a plurality of input color signals;
A control unit that generates a gain k (where 0 ≦ k ≦ 1) and multiplies a predetermined matrix coefficient of the linear matrix unit by the gain k;
The video signal processing apparatus, wherein the control unit generates the gain k that is set to 0 before any one of the input color signals is saturated.
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