CN1961569A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供摄像装置、图像记录介质、图像处理装置、图像处理程序及其记录介质。本发明的摄像装置将来自镜头系数(100)～CCD(103)的摄像元件的数字化的信号记录在处理图像输出部(119)的记录介质中，其中，该摄像装置具有：噪声特性生成单元(噪声推定部112)，其生成包含于上述信号中的噪声的特性；和噪声特性记录单元(控制部115、处理图像输出部119)，其将上述噪声的特性记录在记录介质中。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及由摄像元素系统引起的随机噪声的降低处理，涉及摄像装置、图像记录介质、图像处理装置、图像处理程序及其记录介质，通过动态推定噪声的发生量，不影响摄影条件地高精度地降低噪声分量。
背景技术
就摄像装置而言，对所拍摄到的图像数据进行噪声降低处理是重要的。在日本特开2003-189236号公报中，在将由摄像装置所拍摄的图像记录在记录介质中的同时，将拍摄该图像时的摄影条件与图像数据相对应地来记录，当执行图像数据的噪声降低处理时，对应于所记录的摄影条件，变更噪声降低等级，执行噪声降低处理。由此，执行与摄影条件对应的噪声降低处理。另外，例如日本特开2001-157057号公报所示，公开了如下方法，即将噪声量针对信号电平函数化，根据该函数，推定针对信号电平的噪声量，根据噪声量，控制滤波的频率特性。由此，执行适应于信号电平的噪声降低处理。
在日本特开2003-189236号公报中，对应于ISO灵敏度、快门速度等摄影条件，变更噪声降低等级。但是，由于摄影条件的变化引起的噪声量的变化取决于以摄像元件为首的摄像系统的特性，所以即便对应于摄影条件，直接使噪声降低等级变化，也得不到充分的噪声降低效果。即，存在如下问题，即不能对应于摄影条件，正确地推定发生的噪声量，并执行与之相适应的噪声降低处理。另外，在日本特开2001-157057号公报中，当将噪声量设为N，将变换为浓度值的信号电平设为D的情况下，利用N＝abcD来函数化，来推定噪声量。这里，a、b、c是常数项，被静态地赋予。但是，噪声量随着摄影时的温度、曝光时间、增益等因素而动态变化。即，存在不能对应摄影时的噪声量相符的函数化，噪声量的推定精度差等问题。
发明内容
本发明鉴于现有技术的这些问题而提出，本发明的特征在于，不仅对应于信号电平，还对应于摄影时的温度、曝光时间、增益等动态变化的因素，进行噪声量的模型化，将该模型与摄影图像一起记录。本发明的目的在于提供摄像装置、图像记录介质、图像处理装置、图像处理程序及其记录介质，通过具备上述特征，在对记录在记录介质中的数据进行后处理时，也可进行最适合于摄影状况的噪声降低处理。
[1].为了实现上述目的，本发明的摄像装置将来自摄像元件的数字化的信号记录在记录介质中，其特征在于，
所述摄像装置具有：噪声特性生成单元，其生成在上述信号中包含的噪声的特性；和噪声特性记录单元，其将上述噪声的特性记录在记录介质中。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的噪声特性生成单元相当于图1、图2和图8所示的噪声推定部112。另外，上述结构中的噪声特性记录单元相当于图1、图2和图8所示的输出部114、控制部115。该实施方式的摄像装置生成与图像信号相适应的噪声特性，并记录在记录介质中。因此，可根据与图像信号相适应的噪声量来执行高精度的噪声降低处理。
[2].特征在于，上述[1]的摄像装置还具有：滤色器，其配置于上述摄像元件前表面上；和分离单元，其将上述信号分离成每个滤色器的信号。该实施方式的摄像装置对应于第2实施方式例。上述结构中的滤色器相当于图8所示的滤色器400。另外，上述结构中的分离单元相当于图8所示的颜色分离部403。根据该实施方式的摄像装置，可对原色、补色或单板、二板、三板等多种摄像系统适用噪声降低处理。
[3].特征在于，上述[1]的摄像装置的所述噪声特性记录单元将上述信号与上述噪声的特性对应起来记录。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的噪声特性记录单元相当于图1所示的输出部114和控制部115、图12所示的噪声特性322、图14所示的近似噪声特性325、图16所示的噪声特性识别信息323、图15、图17、图20和图22所示的噪声特性文件340。该实施方式的摄像装置记录与各图像相适应的噪声特性。这样，通过使用对每个图像最佳的噪声特性，可执行高精度的噪声降低处理。
[4].特征在于，上述[2]的摄像装置的所述噪声特性生成单元包括分离信号噪声特性生成单元，该分离信号噪声特性生成单元对按照上述每个滤色器而分离的信号，生成分别对应的噪声特性。该实施方式的摄像装置对应于第2实施方式例。上述结构中的分离信号噪声特性生成单元相当于图8所示的颜色分离部403和噪声推定部112。根据该实施方式的摄像装置，对由颜色分离部所分离的每个信号，记录噪声特性。这样，通过使用由颜色分离部所分离的每个信号的噪声特性，可执行高精度的噪声降低处理。
[5].特征在于，上述[1]或[2]的摄像装置的所述噪声特性生成单元包括：参数计算单元，其计算基于(1)上述信号的信号值电平、(2)上述摄像元件的温度、(3)对上述信号的增益、(4)摄影时的快门速度中的至少一个信息的参数；函数设定单元，其以上述参数为独立变量，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的参数计算单元相当于图2所示的OB区域提取部200、分散计算部202、温度推定部203、温度推定用ROM 204、增益计算部208、图33所示的温度计算部223、增益计算部208。上述结构中的函数设定单元相当于图2所示的标准值赋予部209、系数计算部210、参数用ROM 211、上限设定部213、图33所示的标准值赋予部209、系数选择部212、参数用ROM 211、上限设定部213。该实施方式的摄像装置对应于摄像元件的温度、增益、快门速度，生成噪声特性，并记录在记录介质中。因此，由于记录基于与摄影条件相适应的噪声量的噪声量，所以可进行高精度的噪声降低处理。
[6].特征在于，上述[5]的摄像装置的所述函数设定单元根据函数式N＝(ALB+C)D，算出针对上述信号的信号值L的噪声量N，所述函数设定单元包括系数计算单元，该系数计算单元使用上述摄像元件的温度T、对上述信号的增益G和摄影时的快门速度S作为参数，根据以上述T、G为参数的3个函数a(T，G)、b(T，G)、c(T，G)和以S为参数的函数d(S)，求出各个系数A、B、C、D。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的系数计算单元相当于图2所示的标准值赋予部209、系数计算部210、参数用ROM 211、上限设定部213。该实施方式的摄像装置生成与图像的信号电平、摄像元件的温度、增益对应的噪声特性，作为根据噪声发生原理来公式化的公式的系数，并记录在记录介质中。因此，可根据对应于图像的信号电平、摄像元件的温度、增益而设定的正确的噪声量来执行高精度的噪声降低处理。
[7].特征在于，上述[5]的摄像装置的所述参数计算单元还具有增益计算单元，该增益计算单元根据(1)ISO灵敏度、(2)曝光信息、(3)白平衡信息中的至少一个以上的信息，求出上述增益。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的增益计算单元相当于图2所示的增益计算部208。该实施方式的摄像装置将用于近似与图像的信号电平对应的噪声特性的函数的系数记录在记录介质中。因此，即便对于难以模型化的噪声特性，也可使噪声特性的记述变简单，可执行基于图像的信号电平的高精度的噪声降低处理。
[8].特征在于，上述[1]或[2]的摄像装置的所述噪声特性生成单元是噪声函数设定单元，其将基于上述信号的信号值电平的参数作为独立变量，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的噪声函数设定单元相当于图2所示的OB区域提取部200、分散计算部202、温度推定部203、温度推定用ROM 204、增益计算部208、标准值赋予部209、系数计算部210、参数用ROM 211、上限设定部213、图33所示的温度计算部223、增益计算部208、标准值赋予部209、系数选择部212、参数用ROM 211、上限设定部213。该实施方式的摄像装置生成与图像的信号值对应的噪声特性，并记录在记录介质中。因此，可根据对应于每个像素的信号电平而设定的噪声量，执行高精度的噪声降低处理。
[9].特征在于，上述[8]的摄像装置的所述噪声函数设定单元包括：摄影条件设定单元，其设定基于(1)上述摄像元件的温度、(2)增益、(3)快门速度中的至少一个信息的摄影条件；和条件对应函数设定单元，其对应于上述摄影条件，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的摄影条件设定单元相当于图2所示的OB区域提取部200、分散计算部202、温度推定部203、温度推定用ROM204、增益计算部208、图33所示的温度计算部223、增益计算部208。上述结构中的条件对应函数设定单元相当于图2所示的标准值赋予部209、系数计算部210、参数用ROM 211、上限设定部213、图33所示的标准值赋予部209、系数选择部212、参数用ROM 211、上限设定部213。该实施方式的摄像装置对应于摄像元件的温度、增益、快门速度，生成噪声特性，并记录在记录介质中。因此，可根据与摄影条件、每个像素的信号电平对应的噪声量，执行高精度的噪声降低处理。
[10].特征在于，上述[8]或[9]的摄像装置的所述噪声函数设定单元根据划分函数式N＝AiL+Ci(其中，1≤i≤M，M是信号值L的划分区间数)，算出针对上述信号的信号值L的噪声量N，所述噪声函数设定单元包括系数设定单元，该系数设定单元设定用于定义信号值L的各划分区间的值、和对应于各区间的系数Ai、Ci。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的系数设定单元相当于图33所示的标准值赋予部209、系数选择部212、参数用ROM 211、上限设定部213。根据该实施方式的摄像装置，将用于近似与图像的信号电平对应的噪声特性的函数的系数记录在记录介质中。因此，即便对于复杂的噪声特性，也可使噪声特性的记述变简单，可执行基于图像的信号电平的高精度的噪声降低处理。
[11].特征在于，上述[8]或[9]的摄像装置的所述噪声函数设定单元包括查找(look up)表单元，该查找表单元求出针对上述信号的信号值电平的噪声量。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的查找表单元相当于图33所示的系数选择部212、参数用ROM211、图21所示的LUT 1391。该实施方式的摄像装置生成根据噪声发生原理而公式化的公式系数，作为与图像的信号电平、摄像元件的温度、增益对应的噪声特性，并记录在记录介质中。因此，即便对于难以模型化的噪声特性，也可进行正确的噪声特性的记述，可执行基于图像的信号电平的高精度的噪声降低处理。
[12].特征在于，上述[9]的摄像装置的所述摄影条件设定单元还具有增益计算单元，该增益计算单元根据(1)ISO灵敏度、(2)曝光信息、(3)白平衡信息中的至少一个以上的信息，求出上述增益。该实施方式的摄像装置对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的增益计算单元相当于图2所示的增益计算部208。该实施方式的摄像装置根据ISO灵敏度、曝光信息、白平衡信息，求出摄影时的增益量，作为噪声量推定的参数。因此，可动态地适应摄影时的增益变化，执行高精度的噪声量推定。
[13].本发明的图像处理装置读入记录在记录介质中的图像数据，执行噪声降低处理，其特征在于，
所述图像处理装置具有：噪声特性获取单元，其读入记录在上述记录介质中的噪声特性；噪声推定单元，其根据上述噪声特性，推定包含于上述图像数据中的噪声量；和噪声降低单元，其根据上述噪声量，降低上述图像数据的噪声。该实施方式的图像形成装置对应于第3和第4实施方式例。上述结构中的噪声特性获取单元相当于图7所示的输入部510。上述结构中的噪声推定单元相当于图7所示的阈值设定部505、图32所示的R阈值设定部705、G1阈值设定部706、G2阈值设定部707、B阈值设定部708。上述结构中的噪声降低单元相当于图7所示的平滑部1501、平滑部2 504。该实施方式的图像形成装置利用噪声特性，推定包含于图像中的噪声量，并执行对应于噪声量的噪声降低处理。这样，通过推定包含于图像中的噪声量，可执行高精度的噪声降低处理。
[14].特征在于，上述[13]的图像处理装置的所述噪声降低单元还具有限制噪声降低量的降低量限制单元。该实施方式的图像形成装置对应于第3和第4实施方式例。上述结构中的降低量限制单元相当于图24所示的降低量设定部801、图25所示的降低量设定部801、图26所示的上限设定部603。该实施方式的图像形成装置限制噪声降低的强度。这样，由于噪声降低量被限制，所以不会产生降低效果的过度或不足，可防止清晰度下降等副作用。
[15].本发明的图像记录介质记录有图像信号数据，其特征在于，所述图像记录介质具有噪声特性保持单元，其记录所记录的图像信号数据的噪声的特性。该实施方式的图像记录介质对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的噪声特性保持单元相当于图12所示的噪声特性322、图15所示的噪声特性文件340、图16所示的噪声特性识别信息323和图17所示的噪声特性文件340、图20所示的噪声特性文件340、图22所示的噪声特性文件340、图10所示的按颜色的噪声特性361、图27所示的按颜色的噪声特性361。该实施方式的记录介质记录表示与图像信号相适应的噪声特性的函数。因此，可根据与图像信号相适应的噪声量执行高精度的噪声降低处理。
[16].特征在于，上述[15]的图像记录介质的所述噪声特性由函数设定单元所设定，该函数设定单元算出基于(1)上述图像信号的信号值电平、(2)上述图像信号数据取得时的摄像元件的温度、(3)对上述图像信号的增益、(4)上述图像信号数据取得时的摄像元件的快门速度中的至少一个信息的参数，将上述参数作为独立变量，提供在上述图像信号中包含的噪声量。该实施方式的图像记录介质对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的提供噪声量的函数相当于图12所示的噪声特性322、图14所示的近似噪声特性325、图16所示的噪声特性识别信息323、图15、图17、图20和图22所示的噪声特性文件340。根据该实施方式的记录介质，记录表示与各图像相适应的噪声的特性的函数。因此，通过使用最适于每个图像的噪声特性，可进行高精度的噪声降低处理。
[17].特征在于，上述[16]的图像记录介质的所述提供噪声量的函数设定单元根据函数式N＝(ALB+C)D，算出针对上述图像信号的信号值L的噪声量N，所述函数设定单元包括系数计算单元，该系数计算单元使用上述摄像元件的温度T、对于上述信号的增益G和摄影时的快门速度S作为参数，根据以上述T、G为参数的3个函数a(T，G)、b(T，G)、c(T，G)和以S为参数的函数d(S)，求出各个系数A、B、C、D，所述噪声的特性是上述系数计算单元设定的系数A、B、C、D。该实施方式的图像记录介质对应于第1和第2实施方式例。根据该实施方式的记录介质，记录正确地表示与各图像相适应的噪声的特性的函数。因此，通过正确地再现最适合于每个图像的噪声特性，可进行高精度的噪声降低处理。
[18].特征在于，上述[15]的图像记录介质的所述噪声的特性由噪声函数设定单元设定，该噪声函数设定单元以基于上述图像信号的信号值电平的参数为独立变量，提供在上述信号中包含的噪声量。该实施方式的图像记录介质对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的提供噪声量的函数相当于图12所示的噪声特性322、图14所示的近似噪声特性325、图16所示的噪声特性识别信息323、图15、图17、图20和图22所示的噪声特性文件340。根据该实施方式的图像记录介质，记录表示与各图像相适应的噪声特性的函数。因此，通过使用最适合于每个图像的噪声特性，可进行高精度的噪声降低处理。
[19].特征在于，上述[18]的图像记录介质的所述噪声函数设定单元包括：摄影条件设定单元，其设定基于(1)上述图像信号数据取得时的摄像元件的温度、(2)对于上述图像信号的增益、(3)上述图像信号数据取得时的摄像元件的快门速度中的至少一个信息的摄影条件；和条件对应函数设定单元，其对应于上述摄影条件，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。该实施方式的图像记录介质对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的提供噪声量的函数相当于图12所示的噪声特性322、图14所示的近似噪声特性325、图16所示的噪声特性识别信息323、图15、图17、图20和图22所示的噪声特性文件340。根据该实施方式的记录介质，记录表示与各图像相适应的噪声特性的函数。因此，通过使用最适合于每个图像的噪声特性，可进行高精度的噪声降低处理。
[20].特征在于，上述[18]的图像记录介质的所述噪声函数设定单元根据划分函数式N＝AiL+Ci(其中，1≤i≤M，M是信号值L的划分区间数)，算出针对上述信号的信号值L的噪声量N，所述噪声函数设定单元包括系数设定单元，该系数设定单元设定用于定义信号值L的各划分区间的值、和对应于各区间的系数Ai、Ci。该实施方式的图像记录介质对应于第1和第2实施方式例。上述结构中的定义信号值L的各划分区间的值、和系数Ai、Ci(其中，1≤i≤M，M是信号值L的划分区间数)相当于图14所示的近似噪声特性325。根据该实施方式的记录介质，记录表示与各图像相适应的噪声的特性的简易函数。因此，即便记录介质的存储容量少，也可通过使用最适合于每个图像的噪声特性，进行高精度的噪声降低处理。
[21].本发明的图像处理程序使计算机执行如下步骤：读入图像信号的步骤；读入头信息，读入对应于图像信号的噪声特性的步骤；根据所述噪声特性，推定在所述图像信号中包含的噪声量的步骤；根据所述噪声量，降低所述图像信号的噪声的步骤；和输出降低了所述噪声后的图像信号的步骤。该实施方式的程序对应于第3、第4实施方式例。上述结构中的各步骤记载于图34、图35中。根据该实施方式的程序，通过推定包含于图像中的噪声量，可利用软件来实现执行高精度的噪声降低处理的图像处理。
[22].本发明的图像处理程序使计算机执行如下步骤：读入全色信号的步骤；读入头信息，读入与全色信号对应的噪声计算系数的步骤；将所述全色信号分离成每种颜色信号的步骤；选择与所述分离的颜色对应的噪声计算系数的步骤；单独地扫描所述各颜色信号的步骤；以关注像素为中心，提取出规定的尺寸的像素单位，算出信号值电平的平均值的步骤；根据以所述关注像素为中心的局部区域的信号值电平和所述噪声计算系数，根据规定的运算，算出与信号值电平对应的噪声量的步骤；将与局部区域的信号值电平对应的噪声量作为阈值，对所述关注像素的信号执行平滑处理的步骤；依次输出进行了所述平滑处理的信号的步骤；判断画面扫描是否完成的步骤；和判断对于全色信号，上述各步骤是否完成的步骤。该实施方式的程序对应于第2～第4实施方式例。上述结构中的各步骤记载于图34中。根据该实施方式的程序，可利用软件实现执行对彩色图像的高精度噪声降低处理的图像处理。
[23].另外，本发明的图像处理程序使计算机执行如下步骤：读入图像信号的步骤；读入头信息，读入与图像信号对应的噪声计算系数的步骤；选择与所述图像信号对应的噪声计算系数的步骤；以关注像素为中心，提取出规定的尺寸的像素单位，算出信号值电平的平均值的步骤；根据以所述关注像素为中心的局部区域的信号值电平和所述噪声计算系数，根据规定运算，算出与信号值电平对应的噪声量的步骤；将与局部区域的信号值电平对应的噪声量作为阈值，对所述关注像素的信号执行平滑处理的步骤；依次输出进行了所述平滑处理的信号的步骤；以及判断画面扫描是否完成的步骤。该实施方式的程序对应于第1实施方式例。上述结构中的各步骤从记载于图34中的步骤中省略对应于彩色图像处理的部分处理。根据该实施方式的程序，可利用软件实现执行对黑白图像的高精度噪声降低处理的图像处理。
[24]本发明的记录介质记录上述[21]～[23]中的任一个图像处理程序。该实施方式的记录介质对应于第1～第4实施方式例。通过将该实施方式的记录介质安装到计算机中，可执行对彩色图像和黑白图像的高精度噪声降低处理。
附图说明
图1是第1实施方式例的结构图。
图2是第1实施方式例的结构图。
图3是第1实施方式例的说明图。
图4是第1实施方式例的特性图。
图5是第1实施方式例的说明图。
图6是第1实施方式例的特性图。
图7是第3实施方式例的结构图。
图8是第2实施方式例的结构图。
图9是第2实施方式例的说明图。
图10是第2实施方式例的说明图。
图11是第1实施方式例的说明图。
图12是第1实施方式例的说明图。
图13是第1实施方式例的说明图。
图14是第1实施方式例的第1变形例的说明图。
图15是第1实施方式例的第2变形例的说明图。
图16是第1实施方式例的第2变形例的说明图。
图17是第1实施方式例的第2变形例的说明图。
图18是第1实施方式例的特性图。
图19是第1实施方式例的第5变形例的说明图。
图20是第1实施方式例的第3变形例的说明图。
图21是第1实施方式例的第3变形例的说明图。
图22是第1实施方式例的第4变形例的说明图。
图23是第1实施方式例的特性图。
图24是第3实施方式例的说明图。
图25是第3实施方式例的第2变形例的结构图。
图26是第4实施方式例的第1变形例的结构图。
图27是第2实施方式例的第1变形例的结构图。
图28是第3实施方式例的第1变形例的结构图。
图29是第3实施方式例的特性图。
图30是第3实施方式例的特性图。
图31是第1实施方式例的第5变形例的说明图。
图32是第4实施方式例的结构图。
图33是第1实施方式例的变形例的结构图。
图34是本发明实施方式例的流程图。
图35是本发明实施方式例的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。本发明的实施方式例是假设为数字照相机的摄像装置，对由摄像元件捕捉到的图像进行A/D变换，将数字数据记录在记录介质中。通常，数字照相机对变换后的数字数据还执行噪声降低、灰度变换、边缘强调等信号处理。但是，在本发明的实施方式例中，不对数字数据进行处理，而是假设如下情况，即马上记录数字化后的数据(原始数据)，由与摄像装置不同的其它装置，对所述记录的数字数据进行信号处理。如此构成的理由在于，通过由所述其它装置来处理，可容易地执行比摄像装置内的处理性能更高的处理，用户容易进行处理量调整。
图1是本发明第1实施方式例的结构图。由CDS(Correlated DoubleSampling，相关双采样)104对经由镜头系统100、光圈101、低通滤波器102、黑白用CCD 103拍摄到的视频(黑白图像)进行采样。被采样的信号被增益调整(Gain)105放大，由A/D 106变换为数字信号。来自A/D 106的信号经过图像用缓冲器107传输到输出部114。图像用缓冲器107还被连接至测光评价部108、对焦点检测部109。测光评价部108连接至光圈101、CCD 103、Gain 105，对焦点检测部109连接至AF电机110。另外，图像用缓冲器107连接至噪声推定部112，噪声推定部112连接至输出部114。并且，来自图像用缓冲器107的信号经由信号处理部113输出至存储卡等处理图像输出部119。微型计算机等控制部115与CDS 104、Gain105、A/D 106、测光评价部108、对焦点检测部109、噪声推定部112、信号处理部113、输出部114、处理图像输出部119双向连接。并且，具备电源开关、快门按钮、用于进行摄影时的各种模式切换的接口的外部I/F部116也与控制部115双向连接。对于与图像用缓冲器107连接的信号处理部113、处理图像输出部119，示出了上述数字照相机的一般结构的一例，不是本实施方式例所必需的结构。
图1中，说明信号的流程。在通过外部I/F部116设定了ISO灵敏度等摄影条件之后，通过半按下快门按钮，进入预摄像模式。通过镜头系统100、光圈101、低通滤波器102、CCD 103所拍摄的视频信号被CDS 104利用公知的相关双采样作为模拟信号而读出。该模拟信号被增益调整(Gain)105放大规定量，被A/D 106变换为数字信号，传输到图像用缓冲器107。图像用缓冲器107内的视频信号被传输到测光评价部108和对焦点检测部109。测光评价部108中，控制光圈101和CCD 103的电子快门速度、增益调整(Gain)105的放大率等，以便考虑所设定的ISO灵敏度、手抖界限的快门速度等，求出图像中的亮度等级而适当曝光。另外，在对焦点检测部109中，检测图像中的边缘强度，通过控制AF电机110以使该边缘强度最大，从而得到对焦图像。
之后，通过外部I/F部116全按下快门按钮，从而执行主摄影，与预摄像一样，将视频信号传输到图像用缓冲器107。主摄影根据由测光评价部108求出的曝光条件和由对焦点检测部109求出的对焦条件来执行，将这些摄影时的条件传输到控制部115。通过控制部115将由测光评价部108求出的曝光条件和经由外部I/F部116设定的ISO灵敏度等摄影条件传输到噪声推定部112。噪声推定部112根据上述信息，算出与上述条件相适应的噪声量计算系数。将算出的噪声量计算系数传输到输出部114。图像缓冲器107根据控制部115的控制，将视频信号传输到输出部114。输出部114将从图像缓冲器107传输来的视频信号和从噪声推定部112传输来的噪声量计算系数记录保存于存储卡等中。另外，信号处理部113根据控制部115的控制，对视频信号进行公知的强调处理和压缩处理等，传输到处理图像输出部119。处理图像输出部119将所传输的视频信号记录保存于存储卡等图像记录介质中。
图2是表示噪声推定部112的结构的一例的结构图。噪声推定部112包括OB区域提取部200、缓冲器1201、分散计算部202、温度推定部203、温度推定用ROM 204、增益计算部208、标准值赋予部209、系数计算部210、参数用ROM 211、上限设定部213。图像用缓冲器107与OB区域提取部200连接。OB区域提取部200经由缓冲器1 201、分散计算部202、温度推定部203连接到系数计算部210，而温度推定部203上连接温度推定用ROM 204。控制部115与OB区域提取部200、分散计算部202、温度推定部203、增益计算部208、标准值赋予部209、系数计算部210、上限设定部213双向连接。增益计算部208、标准值赋予部209、参数用ROM211连接到系数计算部210。系数计算部210连接到输出部114。上限设定部213连接到输出部114。OB区域提取部200根据控制部115的控制，从图像用缓冲器107中提取元件的OB区域，传输到缓冲器1 201。
图3(a)是表示OB区域的配置的说明图。在本例中，OB区域存在于元件的右端。分散计算部202根据控制部115的控制，从缓冲器1 201中读出OB区域，算出分散值。再根据从控制部115传输的关于曝光条件的信息，对上述分散值进行针对Gain 105的放大量的校正，传输到温度推定部203。温度推定部203根据来自记录了关于分散值与元件温度的关系的温度推定用ROM 204的信息，求出元件的温度，将该温度传输到系数计算部210。
图4是表示OB区域的分散与元件温度的关系的特性图。在本例中，示出随着分散变大，温度上升的情况。在无入射光的OB区域中的随机噪声中，暗电流噪声起支配性作用，它与元件的温度有关系。因此，算出OB区域的随机噪声，作为分散值，通过事先计测相对于元件温度变化的分散值，可根据分散值来推定元件的温度。另外，在本例中，将元件的温度视为恒定，求出一个温度，但不限于此。例如，如图3(b)所示，也可将OB区域配置在四角上，对于图像中的特定块，根据对应的上端、下端、左端、右端的OB区域的分散值，利用线性插值，求出对于特定块的分散值。由此，在元件的温度不均匀的情况下，也可进行高精度的温度推定。增益计算部208根据从控制部115传输的关于曝光条件的信息，求出Gain 105的放大量，传输到系数计算部210。另外，从控制部115将由测光评价部108设定的关于快门速度的信息传输到系数计算部210。
系数计算部210根据来自上述温度推定部203的温度、来自增益计算部208的增益、来自控制部115的快门速度的信息，算出提供相对于信号值的噪声量的函数的系数。通过基于噪声发生原理的公式化来得到该函数。图5是关于噪声量公式化的说明图。图5(a)绘制了相对于信号值电平的噪声量，是对幂函数加上常数项而得到的。若将信号值电平设为L、将噪声量设为N，则可利用式
N＝ALB+C  (1)
来公式化。这里，A、B、C为常数项。
但是，噪声量不仅随着信号值电平而变化，还随着元件的温度或增益而变化。图5(b)绘制了相对于信号值电平、温度、增益的噪声量。各个曲线示出式(1)所示的方式，但其系数因温度、增益不同而不同。若将温度设为T、增益设为G，并以考虑了上面所述的方式进行公式化，则为
N＝a(T，G)Lb(T，G)+c(T，G)  (2)。
这里，a()、b()、c()是以温度T、增益G为参数的函数。
图6是本发明实施方式例的特性图。(a)是表示上述3个函数a()、b()、c()的特性的特性图。这3个函数以温度T、增益G为输入参数，输出各个常数项A、B、C。这些函数可通过预先测定元件系统的特性而容易地得到。图6(b)是表示快门速度与噪声增量的特性图。随机噪声随着曝光时间的变长，有增加的趋势。因此，即便曝光量相同，若快门速度与光圈的组合不同，则发生的噪声量也产生差异，必须对其进行校正。
该校正可利用下述式(3)来公式化。该式(3)将快门速度设为S、对式(2)乘以校正系数，
N＝{a(T，G)Lb(T，G)+c(T，G)}d(S)  (3)
这里，d()是以快门速度S为参数的函数。函数d()也可通过预先测定元件系统的特性来得到。上述4个函数a()、b()、c()、d()被记录在参数用ROM 211中。另外，对快门速度的校正不一定需要准备函数。由于噪声的增加如图6(b)的特性图所示，以某个阈值STH为界而上升，所以还考虑仅对阈值STH以下的长时间曝光时乘以固定系数的简单校正方法。系数计算部210将温度T、增益G、快门速度S作为输入参数。根据记录在参数用ROM 211中的4个函数a()、b()、c()、d()，求出温度T、增益G、快门速度S时的4个函数值a(T，G)、b(T，G)、c(T，G)、d(S)，将其分别作为温度T、增益G、快门速度S时的噪声计算系数A、B、C、D。这些系数变为温度T、增益G、快门速度S时的噪声特性。
不必对每次摄影求出温度T、增益G、快门速度S的参数。例如，由于若从电源接通时起经过一定时间，则温度T变得稳定，所以也可构成为使一次所算出的温度信息记录在标准值赋予部209中，省略以后的计算过程。利用这种结构，可实现高速处理和省电等。将系数计算部210算出的噪声计算系数传输到输出部114。上限设定部213对规定阈值以上的噪声量进行限制，以不超过阈值。原因在于考虑到对理论的噪声量的降低处理在主观上有可能过度的情况。即，即便有噪声分量残留、还是以原信号的保存性为优先考虑因素的方法，有利于整个画质的提高。将上限设定部213设定的值传输到输出部114。也可通过操作I/F部116，经由控制部115来停止上限设定部213的功能。
图11是表示由输出部114记录的图像记录介质内的数据结构的说明图。存储卡306中记录了多个图像文件311～314。各个文件分别对应于一张摄影图像。图12是表示上述图像文件中的一个结构的说明图。图像文件311由图像数据330与附带信息320构成。附带信息320再由摄影信息321与噪声特性322构成。在摄影信息321中记录了ISO灵敏度、快门速度等一般的信息。
图13是表示噪声特性322的结构的说明图。噪声特性322由与上述式(3)的函数a()、b()、c()、d()对应的系数A、B、C、D和噪声量的上限值形成。这些值是在拍摄被记录在同一文件中的图像数据330并记录时，由系数计算部210算出的值，是用于记述与图像数据330相适应的噪声发生特性的信息。
图14是表示本实施方式的第1变形例的图像文件的结构的说明图。图14的例子如图18的特性图所示，记录近似噪声特性325，来代替图13的噪声特性322。近似噪声特性325是当利用划分直线来近似噪声发生特性时的、各区间和与各区间对应的系数的值。图18中，作为表示近似噪声特性325的各区间的数据，在区间的上限的信号值L1～L4处，利用斜率A1～A4和N轴的截距C1～C4来表示对应于各区间的系数。
图33是表示本变形例的噪声推定部的结构图。将上述L1～L4、A1～A4、C1～C4的值按照每个温度、增益保持在参数用ROM 211中，根据来自温度计算部223的温度T、来自增益计算部的增益G，由系数选择部212选择适当的区间数据和系数，传输到输出部114中并记录。温度计算部223包括图2所示的OB区域提取部200、分散计算部202、温度推定部203、温度推定用ROM 204。参数ROM 211的内容是预先测定摄像装置的特性而确定的。如图23的特性图所示，根据各种温度T、增益G的条件，测定信号值L与噪声量N的关系。其一例是图18中虚线所示的特性。对应于信号值L的电平，设定划分区间(L1～L4)，对包含于各区间中的实际测量到的噪声量数据，针对每个区间求出近似直线，得到近似直线的斜率(A1～A4)和N轴的截距(C1～C4)。针对每个进行了测定的温度T、增益G求出这些值，记录在参数用ROM 211中。
根据以上结构，由于仅从与摄影图像对应的文件中得到噪声降低处理所需的全部信息，所以文件复制等文件操作和图像处理时的文件输入时的文件管理变得容易。
图15是表示本实施方式例的第2变形例的记录介质的结构的说明图。存储卡301由多个图像文件311～314和噪声特性文件340构成。图16是表示图15所示图像文件的结构的说明图。在图像文件311中记录噪声识别信息323，以代替噪声特性322本身。通过检索噪声特性文件340，读出对应于噪声识别信息323的系数，可得到对应于图像数据330的系数。
图17是表示噪声特性文件340的结构的说明图。在噪声特性文件340中记录有多个噪声特性，包括噪声特性的识别信息、与之对应的系数和上限值。根据以上的结构，由于可不用多次记录相同噪声特性，所以可有效利用记录介质。
图20是表示本实施方式例的第3变形例的噪声特性文件340的结构的说明图。为了记述噪声特性，本例的噪声特性文件340使用查找表(LUT)来代替函数的系数A、B、C、D。对每个噪声识别信息323设置LUT。
图21是表示上述LUT中的一个内容的说明图。在图21的例子中，将信号值L作为地址，保持噪声量N，输出对应于信号值L的噪声量。根据以上的结构，由于可直接指定对应于信号值的噪声量，所以可进行复杂的噪声模型的记述。
图22是表示本实施方式例的第4变形例的噪声特性文件340的结构的说明图。本例的噪声特性文件340包括用于记述噪声特性的基础函数a(L)、b(L)、c(L)、d(L)、和每个识别信息的系数A、B、C、D。提供特定的识别信息所表示的摄影条件下的噪声量的函数N(L)根据式(4)来提供：
N(L)＝A×a(L)+B×b(L)+C×c(L)+D×d(L)  (4)
基础函数a(L)、b(L)、c(L)、d(L)按如下所述来确定。对摄像元件的温度T、增益G、快门速度S的参数设定假定的值。如图23的特性图所示，对这些所有条件的每个条件，通过实验的方式确定信号值L与噪声量N的关系。之后，对这些关系进行主分量分析，依次取出起的作用大的分量，设为基础函数。即便在噪声模型的公式化难的情况下，也可用少的存储容量来记述模型。
图19是表示本实施方式例的第5变形例的图像文件的结构说明图。在图19的例子中，向图12所示的图像文件的附带信息320追加算法类别326和调整范围327。算法类别326用于指定噪声降低处理中应使用的算法。调整范围327如图24的说明图所示，是当可对应于用户指定等来调整噪声降低量时所使用的值。调整范围327由在降低量最大时采用的上限值802、降低量最小时采用的下限值803、用户未指定时采用的标准值804构成。另外，如图31所示，作为调整范围327，不限于上限、下限，也可以保持作为上限与下限之间的降低量的成为选择候选的值。此时，由于可对用户选择的噪声降低处理的强度施加与摄影条件对应的限制，所以可防止效果不足或过强、分辨率变差等副作用。
利用上述结构，可记录能用于推定与信号值电平和摄影时的温度、快门速度、增益等那样的动态变化的因素对应的噪声量的信息。在读取记录介质、进行图像处理的装置中，由于可高精度地推定噪声量，所以可执行高精度的噪声降低处理。并且，由于对所推定的噪声量设定上限值，所以可执行原信号的保存性良好的处理。
图8是本发明第2实施方式例的结构图。本例的结构是在所述第1实施方式例中追加了滤色器400、温度传感器401、PreWB部402、颜色信号分离部403。基本结构与第1实施方式例相同，向相同结构分配相同名称和标号。下面，仅说明与所述第1实施方式例不同的部分。在CCD 103的前表面配置滤色器400，再在附近配置温度传感器401。将来自温度传感器401的信号输出到控制部115。图像用缓冲器107连接到PreWB部402、颜色信号分离部403，颜色信号分离部403连接到输出部114。PreWB部402连接到Gain 105。控制部115与PreWB部402、颜色信号分离部403双向连接。
第2实施方式例的作用基本上与第1实施方式例相同，仅说明不同部分。图8中，说明信号流程。通过半按下快门按钮，进入预摄像模式。经由镜头系统100、光圈101、低通滤波器102、滤色器400、CCD 103所拍摄的视频信号(彩色图像)经过CDS 104、Gain 105、A/D 106传输到图像用缓冲器107。将图像用缓冲器107内的视频信号传输到测光评价部108、对焦点检测部109、PreWB部402。测光评价部108控制光圈101或CCD103的电子快门速度或Gain 105的放大率等，以便适当曝光。另外，对焦点检测部109检测图像中的边缘强度，通过控制AF电机110以使该边缘强度最大，从而得到对焦图像。PreWB部402针对每种颜色信号对视频信号中的规定亮度等级的信号进行累积，从而简单地算出白平衡系数。将上述系数传输到Gain 105，对每种颜色信号乘以不同的增益，由此进行白平衡。
之后，通过外部I/F部116全按下快门按钮，执行主摄影，与预摄像一样，视频信号传输到图像用缓冲器107。主摄影根据由测光评价部108求出的曝光条件、由对焦点检测部109求出的对焦条件、和由PreWB部402求出的白平衡系数来执行，这些摄影时的条件传输到控制部115。图像用缓冲器107内的视频信号传输到颜色信号分离部403，视频信号被针对每个滤色器而分离，传输到信号处理部113、噪声推定部112、输出部114。在本例中，将配置在CCD 103前表面上的滤色器400的结构设为原色Bayer型。图9是表示原色Bayer型滤色器的结构的说明图。原色Bayer型以2×2像素为基本单位，配置红(R)、绿(G1、G2)、蓝(B)滤波器。虽然绿色滤波器是相同的滤波器，在本例子中，为了便于处理，将其区别为G1、G2。
颜色信号分离部403对应于R、G1、G2、B四种滤色器，分离图像用缓冲器107内的视频信号。该分离根据控制部115的控制来进行，与信号处理部113、噪声推定部112、输出部114的处理同步进行。输出部114将颜色分离后的视频信号记录保存于存储卡等中。信号处理部113根据控制部115的控制，对视频信号执行公知的插值处理、强调处理、压缩处理等，传输到处理图像输出部119。处理图像输出部119将处理完的信号记录保存于存储卡等中。
噪声推定部112对由颜色信号分离部403生成的R、G1、G2、B四种信号分别执行适应的噪声推定。即，对R、G1、G2、B四种信号分别算出系数Ai、Bi、Ci、Di。其中，i是R、G1、G2、B中的任一个。噪声推定部112的结构与图2所示结构相同。系数计算部210将温度T、增益G、快门速度S作为输入参数，根据在参数用ROM 211中针对四种信号分别记录的四个函数ai()、bi()、ci()、di()，算出噪声计算系数A、B、C、D。其中，i是R、G1、G2、B中的任一个。在参数用ROM 211中保持着与R、G1、G2、B四种信号对应的四个函数ai()、bi()、ci()、di()。对应于R、G1、G2、B四种信号，将这些函数切换为与各个信号相适应的函数，算出分别对应于四种信号的噪声计算系数Ai、Bi、Ci、Di。
图10是表示由输出部114记录的、记录介质内的数据结构中的按照颜色的噪声特性361的说明图。图10对应于第1实施方式中说明的图12的图像文件中包含的噪声特性322。对应于图像信号由R、G1、G2、B四种信号构成，以每四个种类的方式记录噪声算出系数A、B、C、D和噪声上限值。由于可对每个信号进行适当的噪声推定，所以可执行高精度的噪声降低处理。
图27是表示本实施方式例的第1变形例的按颜色的噪声特性361的结构的说明图。在图27的例子中，包括成为基本噪声特性的对信号G1的4个系数A、B、C、D、用于根据由基本噪声特性求出的噪声量来算出其它信号G2、R、B的噪声量的校正项、和用于执行与摄影场景对应的噪声量的校正的场景校正项。场景校正项根据公知的场景判别方法、或从外部I/F部116设定的摄影模式信息来确定。例如，设定在肖像时强、在特写(close up)时弱的值。对于信号G2、R、B的噪声特性，由于仅保存校正项，所以可削减存储容量。由于可利用场景校正项来执行与场景相适应的噪声降低，所以可提高主观的画质。
利用上述结构，对于来自将滤色器配置在前表面上的彩色CCD的信号，可按照由滤色器所分割的每个信号来记录用于与信号值电平和摄影时的温度、快门速度、增益等动态变化的因素对应的像素单位的噪声量推定的信息。在上述实施例中以原色Bayer型的单板CCD为例进行了说明，但不限于此。例如，也可同样适应于补色滤波器，还可适用于二板、三板CCD。
图7是表示基于本发明第3实施方式例的图像处理装置的结构一例的结构图。包括输入部510、图像缓冲器107、水平行提取部500、平滑部1501、缓冲器502、垂直行提取部503、平滑部2 504、阈值设定部505、信号处理部113、显示部514、外部I/F部516、控制部115。输入部510经由图像缓冲器107、水平行提取部500、平滑部1 501、缓冲器502、垂直行提取部503、平滑部2 504连接到信号处理部113。信号处理部113还连接到显示部514。输入部510还连接到阈值设定部505，阈值设定部505连接到平滑部1 501和平滑部2 504。标准值赋予部509连接到阈值设定部505。控制部115与水平行提取部500、垂直行提取部503、阈值设定部505、标准值赋予部509双向连接。
说明第3实施方式例的作用。输入部510根据控制部115的控制，从图像文件311中读出图像数据和表示噪声特性的系数及上限值，将图像数据传输到图像缓冲器107，将表示噪声特性的系数和上限值传输到阈值设定部505。图像数据水平行提取部500根据控制部115的控制，从图像缓冲器107中按水平行单位，依次提取出视频信号，传输到平滑部1 501。阈值设定部505根据控制部115的控制，对于水平行提取部500提取出的以水平行为单位的视频信号，以像素为单位获得噪声量，将其作为阈值，传输到平滑部1 501。使用从输入部510传输的系数A、B、C、D，利用式(5)
N＝{ALB+C}D  (5)
根据像素的信号值L，算出噪声量N。
并且，在噪声量N超过从输入部510传输的上限值的情况下，将噪声量N置换为上限值，传输到平滑部1 501。另外，当在图像文件311中未记录噪声特性的情况下，根据控制部115的控制，从标准值赋予部509输出标准的系数和上限值，传输到阈值设定部505。平滑部1 501以像素为单位对来自水平行提取部500的视频信号进行扫描，将来自阈值设定部505的阈值作为噪声量，执行公知的迟滞(hysteresis)平滑。将结果依次输出到缓冲器502。通过控制部115使平滑部1 501的迟滞平滑与阈值设定部505的动作同步地执行。若图像用缓冲器107的全部信号被平滑部1 501处理，则垂直行提取部503根据控制部115的控制，以垂直行为单位从缓冲器502中依次提取出视频信号，传输到平滑部2 504。阈值设定部505根据控制部115的控制，对于由垂直行提取部503提取出的以垂直行为单位的视频信号，以像素为单位获得噪声量，将其作为阈值，传输到平滑部2 504。噪声量的计算方法与上述水平行为单位的处理一样。平滑部2 504对于来自垂直行提取部503的视频信号，以像素为单位进行扫描，将来自阈值设定部505的阈值作为噪声量，执行公知的迟滞平滑。将结果依次输出到信号处理部113，在执行了其它的信号处理之后，显示于显示部514上。另外，通过控制部115使平滑部2 504的迟滞平滑与阈值设定部505的动作同步地执行。
图28是表示本实施方式例的第1变形例的图像处理装置的结构的结构图。在本例中，特征在于，设置了噪声降低部A 582、噪声降低部B 583、选择器A 581、选择器B 584来代替噪声降低部512。根据控制部115的控制，从图像文件311通过输入部510读入算法种类。通过根据控制部115的控制，对应于算法种类，切换选择器A 581、选择器B 584，来切换噪声降低算法。由于可对应于摄影条件或摄像装置的特性来切换噪声降低算法，所以可执行有效的噪声降低处理。
图25是表示本实施方式例的第2变形例的阈值设定部505的结构的结构图。在本例中，包括降低量设定部801、噪声量计算部601、噪声量校正部602。从图像文件311通过输入部510读入调整范围的值，传输到阈值设定部505。降低量设定部801提示图24的说明图所示的用户界面，对应于用户所设定的滑动条的位置，取得用户希望的噪声降低等级。对应于所取得的等级，算出调整范围的上限值与下限值之间的值，作为噪声校正量，传输到噪声量校正部602。滑动条的位置与噪声校正量的关系如图29所示，被成比例地分配。另外，如图30所示，也可使滑动条的位置与噪声校正量的关系为非线性。可主观上自然地感觉到降低效果的变化。噪声量计算部601使用处理对象像素的信号值和4个系数A、B、C、D，根据式(5)，算出信号的噪声量，传输到噪声量校正部602。噪声量校正部602利用从降低量设定部801传输来的噪声校正量，校正从噪声量计算部601传输来的噪声量。噪声校正部602包括累积器，通过将噪声校正量累积到从噪声量计算部601传输来的噪声量上，算出校正后的噪声量。校正后的噪声量被传输到平滑部15 01、平滑部2 502，被用作平滑处理的阈值。另外，在作为调整范围而保存成为选择候选的值的情况下，也可以提示如图31的说明图所示的用户界面，得到与用户的选择对应的降低量校正值。由于可对噪声降低处理的强度施加与摄影条件对应的限制，所以可防止效果不足或过强、分辨率变差等副作用。
根据上述结构，可进行与信号值电平和摄影时的温度、快门速度、增益等动态变化的因素对应的像素单位的噪声量的推定。根据这些推定，仅噪声量以下的信号执行平滑处理，所以可执行高精度的噪声降低处理。并且，由于对所推定的噪声量设定上限值，所以可执行使原信号的保存性良好的处理。另外，在上述实施例中，以像素为单位来推定噪声量，但不限于这种结构。也可构成为以2×2、4×4像素等任意单位面积来推定噪声量。此时，虽然噪声推定精度下降，但可实现更快速的处理。
基于本发明第4实施方式例的图像处理装置与图7的结构图所示的结构基本一样，是以通过第2实施方式例而输出的图像文件为对象的显示装置。对于图7所示的阈值设定部505，如图32的结构图所示，对应于被分离的四种信号R、G1、G2、B，设置四个阈值设定部(705-708)。使用各个阈值，对被分离的四种信号R、G1、G2、B，执行第2实施方式所示的噪声降低处理。
图26是表示本实施方式例的第1变形例的阈值设定部505的结构的结构图。阈值设定部505包括噪声量计算部601、噪声量校正部602、上限设定部603。噪声量计算部601使用处理对象像素G1的信号值和成为基本噪声特性的对于信号G1的四个系数A、B、C、D，根据式(5)，算出信号G1的噪声量，传输到噪声量校正部602。噪声量校正部602利用对G2、R、B各自的校正项和场景校正项，校正从噪声量计算部601传输来的信号G1的噪声量，算出对应于G2、R、B各自的噪声量。噪声校正部602包括累积器，通过将G2、R、B中的任一方的校正项和场景校正项累积到信号G1的噪声量上，从而算出对G2、R、B各自的噪声量。在上限设定部603中，在由噪声校正部602进行了校正的噪声量超过上限值的情况下，将噪声量置换为上限值，使降低处理不过度。从上限设定部603输出的噪声量被传输到平滑部1 501、平滑部2 502，被用作平滑处理的阈值。
本发明的实施方式例示出了由硬件构成的例子，但不一定限于此。下面，示出基于软件处理的例子。图34表示关于噪声降低处理的软件处理的流程图。这种软件处理通过使计算机执行程序来实现。另外，通过使该程序记录在记录介质中，必要时使记录介质移动，只要是设置有计算机的地方，无论是哪里，均可执行该程序。
图34的处理中，在步骤1，读入全色信号。在步骤2，读入头信息，读入对应于全色信号的噪声计算系数。在步骤3，分离成每种颜色信号。在步骤4，选择与分离的颜色对应的噪声计算系数，传输到步骤7。在步骤5，单独地扫描各颜色信号。在步骤6，以关注像素为中心，提取出规定的尺寸、例如4×4像素单位，算出信号值电平的平均值，传输到步骤7。在步骤7，根据以关注像素为中心的局部区域的信号值电平和噪声计算系数，根据所述式(5)，算出对应于信号值电平的噪声量，传输到步骤8。在步骤8，将与局部区域的信号值电平对应的噪声量作为阈值，对关注像素的信号执行平滑处理。在步骤9，依次输出进行了平滑处理的信号。在步骤10，判断画面扫描是否完成，在未完成的情况下，返回步骤5，单独地扫描所述各颜色信号。之后，重复步骤5～步骤10的循环处理。在画面扫描完成的情况下，移动到步骤11。在步骤11，判断全色信号是否全部完成了上述各处理，在未完成的情况下，返回步骤3，分离成所述每种颜色信号，然后重复步骤3～步骤11的循环处理。在全色信号的处理全部完成的情况下结束。
通过上述结构，对于来自将滤色器配置在前表面上的彩色CCD的信号，可针对由滤色器所分割的每个信号，推定与信号值电平和摄影时的温度、快门速度、增益等动态变化的因素对应的像素单位的噪声量。由于根据对每种颜色信号所推定的噪声量来执行平滑处理，所以可执行高精度的噪声降低处理。另外，在上述实施例中，以原色Bayer型的单板CCD为例进行了说明，但不一定限于此。例如也可同样适应于补色滤波器，还可适用于二板、三板CCD。
图34是以彩色图像处理为对象的程序的例子，但也可构成以黑白图像处理为对象的程序。以黑白图像处理为对象的程序省略图34中的如下步骤：步骤3的从读入的信号分离成每种颜色信号的步骤、步骤5的单独地扫描各颜色信号的步骤、步骤11的判断全色信号是否完成的步骤。图35中用流程图示出以黑白图像处理为对象的程序例子。在图35的例子中，除了省略以彩色图像处理为对象的步骤以外的步骤与所述图34的处理一样，步骤数的显示被部分变更。
可将所述图34所示的针对彩色图像的图像处理程序和针对黑白图像的图像处理程序记录在记录介质中。通过将该记录介质安装到计算机中，只要是计算机工作的环境，则可不受场所或时间的限制，执行针对彩色图像和黑白图像的高精度的噪声降低处理。
如上所述，根据本发明，可提供摄像装置、图像记录介质、图像处理装置、图像处理程序及其记录介质，即使在对记录在记录介质中的数据进行后处理时，也可执行最适合于摄影状况的噪声降低处理。

Claims (24)

1、一种摄像装置，该摄像装置将来自摄像元件的数字化的信号记录在记录介质中，其特征在于，
所述摄像装置具有：噪声特性生成单元，其生成在上述信号中包含的噪声的特性；和噪声特性记录单元，其将上述噪声的特性记录在记录介质中。
2、根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
所述摄像装置还具有：滤色器，其配置于上述摄像元件前表面上；和分离单元，其将上述信号分离成每个滤色器的信号。
3、根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声特性记录单元将上述信号与上述噪声的特性对应起来记录。
4、根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声特性生成单元包括分离信号噪声特性生成单元，该分离信号噪声特性生成单元对按照上述每个滤色器而分离的信号，生成分别对应的噪声的特性。
5、根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声特性生成单元包括：参数计算单元，其计算基于(1)上述信号的信号值电平、(2)上述摄像元件的温度、(3)对上述信号的增益、(4)摄影时的快门速度中的至少一个信息的参数；和函数设定单元，其以上述参数为独立变量，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。
6、根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于：
所述函数设定单元根据函数式N＝(ALB+C)D，算出针对上述信号的信号值L的噪声量N，所述函数设定单元包括系数计算单元，该系数计算单元使用上述摄像元件的温度T、对上述信号的增益G和摄影时的快门速度S作为参数，根据以上述T、G为参数的3个函数a(T，G)、b(T，G)、c(T，G)和以S为参数的函数d(S)，求出各个系数A、B、C、D。
7、根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于：
所述参数计算单元还具有增益计算单元，该增益计算单元根据(1)ISO灵敏度、(2)曝光信息、(3)白平衡信息中的至少一个以上的信息，求出上述增益。
8、根据权利要求1或2所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声特性生成单元是噪声函数设定单元，该噪声函数设定单元将基于上述信号的信号值电平的参数作为独立变量，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。
9、根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声函数设定单元包括：摄影条件设定单元，其设定基于(1)上述摄像元件的温度、(2)增益、(3)快门速度中的至少一个信息的摄影条件；和条件对应函数设定单元，其对应于上述摄影条件，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。
10、根据权利要求8或9所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声函数设定单元根据划分函数式N＝AiL+Ci(其中，1≤i≤M，M是信号值L的划分区间数)，算出针对上述信号的信号值L的噪声量N，所述噪声函数设定单元包括系数设定单元，该系数设定单元设定用于定义信号值L的各划分区间的值、和对应于各区间的系数Ai、Ci。
11、根据权利要求8或9所述的摄像装置，其特征在于：
所述噪声函数设定单元包括查找表单元，该查找表单元求出针对上述信号的信号值电平的噪声量。
12、根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于：
所述摄影条件设定单元还具有增益计算单元，该增益计算单元根据(1)ISO灵敏度、(2)曝光信息、(3)白平衡信息中的至少一个以上的信息，求出上述增益。
13、一种图像处理装置，该图像处理装置读入记录在记录介质中的图像数据，执行噪声降低处理，其特征在于，
所述图像处理装置具有：噪声特性获取单元，其读入记录在上述记录介质中的噪声特性；噪声推定单元，其根据上述噪声特性，推定在上述图像数据中包含的噪声量；和噪声降低单元，其根据上述噪声量，降低上述图像数据的噪声。
14、根据权利要求13所述的图像处理装置，其特征在于：
所述噪声降低单元还具有限制噪声降低量的降低量限制单元。
15、一种图像记录介质，该图像记录介质记录有图像信号数据，其特征在于，所述图像记录介质具有噪声特性保持单元，该噪声特性保持单元记录所记录的图像信号数据的噪声的特性。
16、根据权利要求15所述的图像记录介质，其特征在于：
所述噪声的特性由函数设定单元所设定，该函数设定单元算出基于(1)上述图像信号的信号值电平、(2)上述图像信号数据取得时的摄像元件的温度、(3)对上述图像信号的增益、(4)上述图像信号数据取得时的摄像元件的快门速度中的至少一个信息的参数，将上述参数作为独立变量，提供在上述图像信号中包含的噪声量。
17、根据权利要求16所述的图像记录介质，其特征在于：
所述提供噪声量的函数设定单元根据函数式N＝(ALB+C)D，算出针对上述图像信号的信号值L的噪声量N，所述函数设定单元包括系数计算单元，该系数计算单元使用上述摄像元件的温度T、对上述信号的增益G和摄影时的快门速度S作为参数，根据以上述T、G为参数的3个函数a(T，G)、b(T，G)、c(T，G)和以S为参数的函数d(S)，求出各个系数A、B、C、D，所述噪声的特性是由上述系数计算单元设定的系数A、B、C、D。
18、根据权利要求15所述的图像记录介质，其特征在于：
所述噪声的特性由噪声函数设定单元所设定，该噪声函数设定单元以基于上述图像信号的信号值电平的参数为独立变量，提供在上述信号中包含的噪声量。
19、根据权利要求18所述的图像记录介质，其特征在于：
所述噪声函数设定单元包括：摄影条件设定单元，其设定基于(1)上述图像信号数据取得时的摄像元件的温度、(2)对于上述图像信号的增益、(3)上述图像信号数据取得时的摄像元件的快门速度中的至少一个信息的摄影条件；和条件对应函数设定单元，其对应于上述摄影条件，设定提供在上述信号中包含的噪声量的函数。
20、根据权利要求18所述的图像记录介质，其特征在于：
所述噪声函数设定单元根据划分函数式N＝AiL+Ci(其中，1≤i≤M，M是信号值L的划分区间数)，算出针对上述信号的信号值L的噪声量N，所述噪声函数设定单元包括系数设定单元，该系数设定单元设定用于定义信号值L的各划分区间的值、和对应于各区间的系数Ai、Ci。
21、一种图像处理程序，该图像处理程序使计算机执行如下步骤：读入图像信号的步骤；读入头信息，读入对应于图像信号的噪声特性的步骤；根据所述噪声特性，推定在所述图像信号中包含的噪声量的步骤；根据所述噪声量，降低所述图像信号的噪声的步骤；和输出降低了所述噪声后的图像信号的步骤。
22、一种图像处理程序，该图像处理程序使计算机执行如下步骤：读入全色信号的步骤；读入头信息，读入与全色信号对应的噪声计算系数的步骤；将所述全色信号分离成每种颜色信号的步骤；选择与所述分离的颜色对应的噪声计算系数的步骤；单独地扫描所述各颜色信号的步骤；以关注像素为中心，提取出规定尺寸的像素单位，算出信号值电平的平均值的步骤；根据以所述关注像素为中心的局部区域的信号值电平和所述噪声计算系数，根据规定的运算，算出与信号值电平对应的噪声量的步骤；将与局部区域的信号值电平对应的噪声量作为阈值，对所述关注像素的信号进行平滑处理的步骤；依次输出进行了所述平滑处理的信号的步骤；判断画面扫描是否完成的步骤；和判断对于全色信号，上述各步骤是否完成的步骤。
23、一种图像处理程序，该图像处理程序使计算机执行如下步骤：读入图像信号的步骤；读入头信息，读入与图像信号对应的噪声计算系数的步骤；选择与所述图像信号对应的噪声计算系数的步骤；以关注像素为中心，提取出规定尺寸的像素单位，算出信号值电平的平均值的步骤；根据以所述关注像素为中心的局部区域的信号值电平和所述噪声计算系数，根据规定运算，算出与信号值电平对应的噪声量的步骤；将与局部区域的信号值电平对应的噪声量作为阈值，对所述关注像素的信号进行平滑处理的步骤；依次输出进行了所述平滑处理的信号的步骤；和判断画面扫描是否完成的步骤。
24、一种记录介质，其特征在于，该记录介质记录所述权利要求21～23中任一项所述的图像处理程序。
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