CN1459764A - 信号处理装置及其程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种信号处理装置及其程序，可实现减光补偿处理高速化，可用简单的装置结构进行减光补偿处理。本发明的信号处理装置具备周边减光补偿装置，对于通过配置在摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，只在摄像元件水平方向上进行周边减光补偿。

Description

信号处理装置及其程序
技术领域
本发明是关于进行周边减光补偿的摄影信号处理装置及其程序。
背景技术
通过摄影镜头成像的像的亮度，具有按照所谓余弦的4次方法则、从光轴中心起越向周边越暗(以下称为“周边减光”)的性质。图12是周边减光说明图。当与摄影镜头的光轴成θ角度射入的光在偏离摄影镜头中心的位置上成像时，成像亮度与COS4θ成比例。因而，成像亮度如曲线L1所示，越往周边越暗。另外，直线L2表示没有周边减光现象的理想状态下的亮度。
作为补偿这种周边减光的方法和装置，已知的有例如在特开平11-164194号公报中公布的技术。
图13是说明从前的周边减光补偿方法的图。
这种方法是使用以从原点的距离R(＝∫X2+Y2)作为参数的补偿公式，对以受光面中心为原点的二元平面坐标系上的点(X，Y)值，进行补偿的方法。在这个公报中，还公布了对R、G、B各色中的每一色进行周边减光补偿处理的技术。
但是，这个公示技术也还有需要解决的问题。
如图13所示，在进行同心圆状周边减光补偿的方式中，必须对点(X，Y)多次进行乘积和开方演算。因而，用于进行减光补偿的处理花费时间，不利于高速化，且减光补偿装置结构复杂。
而且，在对R、G、B各色中的每一色进行周边减光补偿处理时，须分别对每一色反复进行周边减光补偿处理，需要的处理时间长。且在采用对各色来说不同的减光补偿率而进行补偿时，所用装置结构复杂。
发明内容
本发明是借鉴有关情况而完成的发明，目的是提供可高速实施减光补偿处理，用结构简单的装置进行减光补偿处理的信号处理装置及其程序。
为了解决上述问题，本发明的信号处理装置，其特征是：具备周边减光补偿装置，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，只在上述摄像元件的水平方向上摄像进行周边减光补偿。
本发明的信号处理装置，其特征在于：在前述周边减光补偿装置之后，配设将前述视频信号变换成数字信号的A/D变换装置。
本发明的信号处理装置，其特征是：具备颜色信号周边减光补偿装置，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，区分G信号及B信号与R信号的补偿特性，进行周边减光补偿。
本发明的信号处理装置，其特征是：具备颜色信号周边减光补偿装置，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，作为颜色信号周边减光补偿功能，只进行R信号周边减光补偿。
本发明的信号处理装置，其特征在于：上述颜色信号周边减光补偿装置具备只在上述摄像元件的水平方向上进行周边减光补偿的水平补偿装置。
本发明的信号处理程序，其特征是：使计算机实现下述步骤，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，只在上述摄像元件的水平方向上进行周边减光补偿。7.一种信号处理程序，其特征是：使计算机实现下述步骤，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，区分G信号及B信号与R信号的补偿特性，进行周边减光补偿
本发明的信号处理程序，其特征是：使计算机实现下述步骤，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，作为颜色信号周边减光补偿功能，只进行R信号的周边减光补偿。
附图说明图1是CCD摄像元件的结构。图2是CCD的减光特性。图3是本发明的第1实施例的摄像装置的结构框图。图4是周边减光补偿部的补偿动作的流程图。图5是只在水平方向补偿所用的距离R的示意图。图6是现有的补偿动作的流程图。图7是说明在ADC前进行AGC的优点图。图8是CCD单体、IR滤光器单体的分光透过率特性的示意图。图9是备置有IR滤色片的CCD摄像元件的分光透过率特性图。图10是表示对于颜色信号的CCD的减光特性的图。图11是本发明第2实施方式中摄像装置结构部件图。图12是周边减光的说明图。图13是现有的周边减光补偿方法的说明图。
具体实施方式
发明者为了解决上述问题，反复锐意研究，直至获得有关本发明的技术思想。
先就有关发明的周边减光补偿方法进行说明。
在电子摄影装置，即所谓电子照相机(camera)中，多采用CCD等固体摄像元件。图1是CCD摄像元件的结构图。
CCD摄像元件16由在摄像范围内矩阵状设置的光传感器(PD)22、垂直传送通道23、水平传送通道24及输出放大器25构成。
垂直传送通道23是对应于各光传感器22的垂直列设置，从各光传感器22读出积蓄电荷而向垂直方向传送的寄存器。水平传送通道24是将从垂直传送通道23传送的电荷向水平方向传送的寄存器。且输出放大器25将从水平传送通道24传送的电荷变换成电压并进行放大。
一般，固体摄像元件的光电变换部用电极、护罩(shield)等围住周围。因此，垂直射入的光不受电极等的遮蔽直接射入到光电变换部，而斜向射入的光由周围的电极等遮蔽住其中的一部分。结果，射入光单独给予摄影镜头影响而进一步减光。
因此，若就这一点进行研究，则由于图1所示的内列(interline)型CCD中光传感器22与垂直传送通道23为交互列状配置的构造，所以光传感器22为纵长形状。由此光传感器22的垂直方向与水平方向上受光长度不同，其结果导致射入角对减光的影响在水平方向上比垂直方向上强的情况。
图2是CCD减光特性图。
从上述研究认为，成像亮度具有曲线L3所示垂直方向上的减光特性和曲线L4所示水平方向上的减光特性两种特性。所以，作为进行减光补偿的方法，即使不就垂直方向与水平方向两个方向进行减光补偿，而只就一个方向进行减光补偿，也可望改善图象质量。还有，如上所述的内列型CCD中，在水平方向上的减光影响强时，若只就一个方向进行减光补偿，则就水平方向进行减光补偿是有利的。
本发明的第1实施方式就是基于这种考虑而构成的。
图3是本发明第1实施方式中摄像装置结构部件图。
本摄像装置包括：由变焦镜头111、聚焦镜头112构成的镜头组；用于控制曝光的光圈机构113；将被摄体像变换成电信号的CCD摄像元件16；将CCD摄像元件16的信号变换成数字信号的摄像回路2；用于对连接于信号总线100的数字信号化摄像信号施行各种处理的AE处理部3、AF处理部4、图象处理回路5、非易失性储存器6、内藏储存器7、压缩解压缩部8、插入式储存器9、LCD驱动器10。
本摄像装置还包括：用于总体控制各部的主CPU1；由各种操作开关构成的输入部12；用于表示操作状态及模式等的LCD17；补偿周边减光的周边减光补偿部30；储存用于补偿周边减光数据的周边减光补偿量数据部31；用于驱动控制镜头的变焦控制部101、聚焦控制部102、马达121、122；用于控制光圈机构113的光圈控制部103、马达123；用于控制CCD15的TG回路14、CCD驱动器15；输出警报等的扬声器13；电源部14。
而且，在摄像回路2中具有：用于通过相关二重采样除去波动成分的CDS2a、自动控制增益的AGC2b、及将模拟信号变换成数字信号的ADC2c。
在本摄像装置中，主CPU1统一进行整体控制，在进行光圈控制、通过CCD摄像元件16的驱动控制进行的信号读出、有关图象处理的一系列处理的同时，承担周边减光的补偿处理。
下面就本摄像装置的一般动作进行说明。
在输入部12上设置了变焦柄、释放器SW、电源开关等各种操作开关。当摄影者操作释放器SW而按压到1档时，就实施AE、AF动作。
在AE动作中，来自摄像回路2的图象信号被输入AE处理部3中。在AE处理部3中计算将所定范围的图象信号积分的AE评价值，并将该值输入主CPU1中。
在主CPU1中，将AE评价值与内部基准值进行比较，例如判断出被摄体亮度低时，通过TG回路14增大摄像回路2的增幅率，或者指令通过光圈控制部103打开光圈机构113等操作。这样实行适度的光圈控制。
然后进行AF动作。来自摄像回路2的图象信号被输入AF处理部4中，在AF处理部4中通过滤光处理而从图象信号中取出高频成分。并且，计算将该高频成分积分的AF评价值或者对比值，将该值输入主CPU1中。在主CPU1中，驱动马达122对聚焦控制部102进行控制，使得AF评价值为最大值。这样实行聚焦控制。
将释放器SW按压至2档时，通常的摄影动作开始。被摄体的像通过变焦镜头111、聚焦镜头112及光圈机构113而在摄像元件16上成像。而且，在摄像元件16上生成的摄像信号被输入摄像回路2中，进行CDS(相关二重采样)、信号增幅等处理后，变换成数据信号，输入信号总线100中。
这个信号总线100连接AE处理部3、AF处理部4、图象处理回路5、非易失性非易失性储存器6、内藏储存器7、压缩解压缩部8、插入式储存器9、LCD驱动器10。
来自摄像回路2的图象数据一旦在内藏储存器7中缓冲后，就在图象处理回路5中施行Y/C、色矩阵等处理。而且，在压缩解压缩部8压缩图象，储存到插入式储存器9中。另一方面，来自摄像回路2的图象作为视频信号被输入LCD驱动器10中，作为直通图象表示于LCD17中。
并且，摄影者进行图象再生操作时，保存在插入式储存器9中的图象数据被读出，在压缩解压缩部8进行解压缩处理后，在图象处理回路5中变换成所需尺寸的图象，输入LCD驱动器10中，在LCD17中显示。
还有，在非易失性储存器6中储存用于已进行以上说明的各项处理的各种程序或者设定值。
下面就本发明的减光补偿动作进行说明。
本发明的减光补偿如上所述，对于已在摄像回路2中通过CDS2a除去波动成分的信号，通过周边减光补偿部30控制AGC2b增益的方法而实现。
图4是周边减光补偿部30补偿动作流程图。
周边减光补偿部30对从CDS2a送来的信号，只读出以受光面中心为原点的2维平面坐标的点(X，Y)内对应于水平方向位置的X坐标位置(S1)。图5是表示只用于水平方向上补偿的距离R的图。距离R用X坐标位置的x表示。
然后依据距离R确定补偿量K(S2)。补偿量K参照存储在周边减光补偿数据部31的补偿量表31a确定。且周边减光补偿部30以使从CDS2a送来的信号中相应位置的视频信号变成K倍的方式，来变更AGC2b的增益(S3)。
图6是表示从前的补偿动作的流程图。
在从前的方法中，周边减光补偿部30对从CDS2a送来的信号，读取以受光面中心为原点的2维平面坐标的点(X，Y)的X坐标位置与Y坐标位置(S11)。并且，根据3平方定理算出离中心的距离R(S13)。
再依据距离R确定补偿量K(S14)。补偿量K参照存储在周边减光补偿数据部31的补偿量表31a确定。且周边减光补偿部30以使从CDS2a送来的信号变成K倍的方式，来变更AGC2b的增益(S15)。
从前的方法存在进行两次平方计算，并且还须进行开平方演算的问题，而在本发明中则根本不用进行这样的演算处理。因而，可使补偿处理高速化而缩短补偿时间，同时可简化周边减光补偿部30的结构。
并且，在第1实施方式中，在用ADC2c进行A/D变换前，已用AGC2b进行信号的增益控制，通过这样的结构，可提高图象灰度等级表现的精度。
图7是说明在ADC前进行AGC的优点的图。
作为ADC2c而采用10bitA/D转换器时，可实现1024个等级的灰度等级表现。在图7中，受光面中心部是1023LSB，周边部是NLSB的情况下，若先进行A/D变换，则中心部可表现为1024灰度等级，而周边部只能表现为(N+1)等级。而用本实施方式，则由于先用CDS2a进行周边减光补偿，然后进行A/D变换，因而中心部与周边部可表现为同精度灰色等级。
再说明关于对颜色数据进行周边减光补偿的方法。
通常，在CCD摄像元件16的光电二极管22的上部，设置适合人眼的灵敏度的IR滤色片(cut filter)。由于蒸镀型IR滤色片为多层薄膜迭合的构造，因而对于垂直射入的光线可获得理想的分光特性，而对于斜向射入的光线则不能获得理想的分光特性。结果是射入光单独给予摄影镜头的影响增强而进一步减光。
图8是CCD单体、IR滤色片单体的分光透过率特性图。
图8中的横轴表示光的波长，其纵轴表示透过率。曲线40和曲线41是IR滤色片单体的分光透过率曲线，曲线40表示光线垂直射入IR滤色片(射入角＝0°)时的透过率，曲线41表示光线用射入角＝10°射入IR滤色片时的透过率。且曲线42、43是CCD单体的分光透过率曲线，分别表示蓝色(B)、绿色(G)、红色(R)光的透过率。
从图8可知，随着光线射入角在0°-10°范围变化，IR滤色片的透过率特性以使600-700nm光的透过率产生下降的方式进行变化。
图9是备置有IR滤色片的CCD摄像元件的分光透过率特性图。
由于光线射入角在0°-10°范围内变化，红色(R)光的透过率由曲线45变成曲线46，从而认为，R信号受IR滤色片射入角的影响最大。
图10是表示对于颜色信号的CCD的减光特性的图。
从上述研究认为，成像亮度在大的方面划分，具有曲线L5所示G、B信号的减光特性和曲线L6所示R信号的减光特性两个特性。这样，作为对颜色信号进行减光补偿的方法，可以考虑区分R信号与G、B信号的补偿特性来进行补偿。并且，即使不对所有的R、G、B信号进行减光补偿，而只就R信号进行减光补偿，也可望能改善图象质量。
本发明的第2实施方式就是基于这种考虑而产生的。
图11是本发明第2实施方式中摄像装置结构部件图。对与图3中功能相同的部分标注相同图号，且省略其详细说明。
将第2实施方式与第1实施方式进行比较，在以下的结构上不同：设置R信号与G、B信号各色信号用周边减光补偿数据部32，替代周边减光补偿数据部31，依据来自TG回路14的颜色识别信号，用开关33来切换颜色信号用周边减光补偿数据装置32。
若用第2实施方式，则由于可使G信号用与B信号用周边减光补偿数据通用，因而可简化装置结构。
并且，作为第2实施方式的变形例，可以只设置R信号用周边减光补偿数据，只对R信号进行减光补偿。作为减光补偿方法，使图10中曲线L6所示的R信号的减光特性与曲线L5所示的G、B信号的减光特性一致，这样进行补偿也是好的，或者使曲线L6所示的R信号的减光特性与曲线L2所示的理想状态一致而进行补偿也是好的。
若用第2实施方式的变形例，由于可以只对R信号进行周边减光补偿的动作，因而可缩短补偿时间，且由于可以只设置R信号用周边减光补偿数据的方法，因而可简化装置的结构。
且有关本发明的各种功能，可以将程序装入主CPU1中来实现，或者也可以使用硬件来构成。
在上述实施方式中，由于包含各阶段的发明，因而也可通过已公布的多个组成要件的适宜组合，得出各种发明，例如在即使从实施方式所示的全部构成要件中减少几个构成要件，也可以解决在背景技术栏中的问题，并获得发明效果栏中所述效果的情况下，可以削减其构成要件而作为发明抽出。
发明效果
如以上说明，采用本发明的信号处理装置及其程序，可实现减光补偿处理简便、高速。

Claims (8)

1.一种信号处理装置，其特征是：具备周边减光补偿装置，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，只在上述摄像元件的水平方向上进行周边减光补偿。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于：在前述周边减光补偿装置之后，配设将前述视频信号变换成数字信号的A/D变换装置。
3.一种信号处理装置，其特征是：具备颜色信号周边减光补偿装置，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，区分G信号及B信号与R信号的补偿特性，进行周边减光补偿。
4.一种信号处理装置，其特征是：具备颜色信号周边减光补偿装置，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，作为颜色信号周边减光补偿功能，只进行R信号周边减光补偿。
5.根据权利要求3或者4所述的信号处理装置，其特征在于：上述颜色信号周边减光补偿装置具备只在上述摄像元件的水平方向上进行周边减光补偿的水平补偿装置。
6.一种信号处理程序，其特征是：使计算机实现下述步骤，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，只在上述摄像元件的水平方向上进行周边减光补偿。
7.一种信号处理程序，其特征是：使计算机实现下述步骤，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，区分G信号及B信号与R信号的补偿特性，进行周边减光补偿。
8.一种信号处理程序，其特征是：使计算机实现下述步骤，对于通过配置于摄影镜头成像面上的摄像元件摄像的被摄体的视频信号，作为颜色信号周边减光补偿功能，只进行R信号的周边减光补偿。
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