DE68909171T2

DE68909171T2 - Farbsignalverarbeitungseinrichtung.

Info

Publication number: DE68909171T2
Application number: DE89311508T
Authority: DE
Inventors: Takashi Sasaki; Akihiko Shiraishi; Mayumi Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2009-11-08
Also published as: EP0368614A1; DE68909171D1; EP0368614B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbsignalverarbeitungseinrichtung für eine Einzelplatten-Farbvideokamera mit einem komplementären Farbfilter oder einer Stehbild-Farbvideokamera.

Verwandter Stand der Technik

Herkömmlicherweise werden bei einer Einrichtung dieses Typs Farbfilter nach Fig. 1A an einem Festkörper-Bildaufnehmerelement angebracht, und es wird Signalverarbeitung geniäß Fig. 2 durchgeführt, so daß schließlich ein Helligkeitssignal und zwei Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y erhalten werden.
Bei der herkömmlichen Farbsignalverarbeitung gehen Rechenprozesse normalerweise von Farbdifferenzsignalen aus, die sich aus der Subtraktion der Ausgangssignale horizontal aneinandergrenzender Bildelemente mit verschiedenen Farbfiltern ergeben. Wenn die Farbfiltermatrix nach Fig. 1A beispielsweise im Vollbildspeicher- Modus im Zeilensprungverfahren abgetastet wird, werden von einem Sensor 1 erhaltene Videosignale in einer γ-Korrekturschaltung (γ) 2 der γ-Korrektur unterzogen und dann durch eine Helligkeitssignal-Verarbeitungsschaltung 3 verarbeitet, so daß ein Helligkeitssignal Y herausgegriffen wird. In einer ungeradzahligen Zeile jedes Halbbildes wird über ein Subtrahierglied 4 ein Subtraktionsergebnis C&sub1; = (Mg - Gr) erhalten und in einer geradzahligen Zeile wird ein Subtraktionsergebnis C&sub2; = (Ye - Cy) erhalten. Inzwischen führt eine Farbsignalverarbeitungsschaltung 5 mittels eines geeigneten Verfahrens Farbsignalverarbeitungsberechnungen durch, beispielsweise für Weißabgleich, γ-Umwandlung und ähnliches.
Eine Koinzidenzschaltung 6 bewirkt unter Verwendung einer 1H-Verzögerungsleitung (1H steht für horizontale Abtastperiode) oder ähnlichem, daß diese Zeilenfolge-Farbdifferenzsignale C&sub1;/C&sub2; zeitlich zusammentreffen. Diese Signale werden dann in eine Farbdifferenzmatrix- Schaltung 7 eingegeben, so daß ihre Farbdifferenzachsen in geeigneter Weise gedreht werden und dadurch schließlich zwei Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y erhalten werden.
Jedoch bringt das Farbsignalverarbeitungsverfahren dieses Typs folgende grundsätzliche Probleme mit sich.
(A) Ein Weißabgleich ist schwer zu erreichen.
Bei einer Dreiröhren-Kamera oder einer RGB-Primärfarben- Kamera (reine Farben) werden Verhältnisse von R und B zu G gemäß einer Änderung der Farbtemperatur verändert, wodurch ein Weißabgleich erzielt wird. Jedoch wird bei dem Gerät dieses Typs, da Farbdaten in Form einer Farbdifferenz erhalten werden, ein Bruchteil eines Helligkeitssignals entsprechend einer Farbtemperatur zu/von einem Farbdifferenzsignal addiert/subtrahiert, um ein Farbdifferenzsignal für weiß mit Gewalt auf Null einzustellen und dadurch einen Weißabgleich zu erhalten. Es ist außerordentlich schwierig, mit diesem Verfahren über einen großen Farbtemperaturbereich einen exakten Weißabgleich zu erzielen.
(B) Da die Farbdifferenzsignale direkt der γ-Umwandlung unterzogen werden, ist die Reproduzierbarkeit der Farben gering.
Bei einer Kamera vom Dreiröhrentyp oder einer RGB-Primärfarben-Kamera, werden die Ausgangssignale R, G, und B, die entsprechend einer NTSC-Methode farbengetrennt sind, mit γ multipliziert, um Rγ, Gγ und Bγ zu erlangen. Danach werden zwei Farbdifferenzsignale Rγ-y und Bγ-y erhalten. In diesem Fall ist Y (Helligkeitssignal) durch Y = 0,30Rγ + 0,59Gγ + 0,11Bγ gegeben.
Bei einer Komplementärfarben-Kamera werden jedoch, da Differenzen zwischen Farbsignalen zuerst berechnet und dann mit γ multipliziert werden, diese in Form einer Differenz mit γ multipliziert, wie (Mg - Gr)γ. Deshalb können, falls später eine Korrektur erfolgt, keine den normalen NTSC-Signalen entsprechenden Farbsignale erlangt werden, und die Reproduzierbarkeit der Farben ist gering.
Zum Lösen vorstehender Probleme werden beispielsweise gemäß Fig. 3 zwei über ein Subtrahierglied 8 und eine Koinzidenzschaltung 9 erhaltene Farbdifferenzsignale C&sub1; und C&sub2; unter Verwendung eines durch einen Tiefpaßfilter (LPF) 10 hindurchgegangenen Helligkeitssignals YL' mittels geeigneter Berechnungen in einer RGB-Umwandlungs- Einheit 11 in R-, G- und B-Signale umgewandelt. In dieser Erscheinungsform werden die R-, G- und B-Signale der Weißabgleich-Verarbeitung durch eine Weißabgleich- Schaltung 12 und der γ-Umwandlung durch eine γ-Umwandlungs-Einheit 13 unterzogen. Danach werden die R-, G- und B-Signale mittels einer Farbdifferenzmatrix- Schaltung 14 wieder in ein Helligkeitssignal YL und Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y umgewandelt.
Mit diesem Verfahren können die im vorangehenden, im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnten Probleme beseitigt werden, da eine Weißabgleich-Verarbeitung und eine Umwandlung in Form von R-, G- und B-Signalen durchgeführt werden kann. Das Helligkeitssignal wird derart herausgegriffen, daß ein hochfrequentes Helligkeitssignal YH unter Verwendung eines Hochpaßfilters (HPF) 15 aus dem Ausgangssignal eines Sensors 1 herausgegriffen und ein niederfrequentes Helligkeitssignal mittels eines Addierers 16 dazu addiert wird.
Jedoch kann bei einem Verfahren, bei dem Farbdifferenzsignale aus horizontalen Ausgangssignaldifferenzen gebildet werden und eine auf diesen Signalen basierende Farbsignalverarbeitung vorgenommen wird, keine optimale Farbsignalverarbeitung, die mit der spektralen Empfindlichkeit der Filter übereinstimmt, durchgeführt werden und die Reproduzierbarkeit der Farben läßt sich nicht verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Farbsignalverarbeitungseinrichtung zu schaffen, die die herkömmlichen Probleme lösen und die Reproduzierbarkeit der Farben bedeutend verbessern kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung die Erzeugung einer Fehlfarbe in einem vertikalen Randabschnitt zu verhindern.
Einem Aspekt der Erfindung gemäß empfängt ein Gerät von einem Festkörper-Bildaufnehmerelement mit drei oder mehr Arten von Farbfiltern, drei oder mehr Arten von Farbsignalen, die den Filtern entsprechen, und führt eine basierend auf den spektralen Charakteristika der entsprechenden Farbfilter festgelegte Linearmatrix- Umwandlung der drei oder mehr Arten von Signalen durch, wodurch R-, G- und B-Signale erzeugt werden.
Diesem Aspekt gemäß kann, da die drei primären Farbsignale, d. h. die R-, G- und B-Signale, unter Verwendung aller den Farbfiltern auf dem Festkörper-Bildaufnehmer element entsprechenden Farbsignalen erzeugt werden, die Farbreproduzierbarkeit verbessert werden.
Einem weiteren Aspekt der Erfindung gemäß enthält ein Gerät eine Bildaufnehmervorrichtung, aus der während einer ersten horizontalen Abtastperiode wiederholt zwei verschiedene Farbsignale gelesen werden und in einer zweiten horizontalen Abtastperiode wiederholt zwei andere Farbsignale gelesen werden, des weiteren eine Angleicheinrichtung zum Angleichen, um das Ansprechen zweier Farbsignale in derselben Abtastzeile während der ersten und der zweiten horizontalen Abtastperioden im Hinblick auf eine achromatische Farbe gleich zu machen, und eine Matrixberechnungseinrichtung, die die durch die Angleichvorrichtung angeglichenen Signale in R-, G- und B-Signale umwandelt, wobei die Summen der Koeffizienten in den beiden rechten Spalten jeder Zeile einer 3 (Zeilen) x 4 (Spalten)-Matrix untereinander gleich sind, und die Summen der Koeffizienten in den beiden linken Spalten jeder Zeile der Matrix untereinander gleich sind.
Noch einem weiteren Aspekt der Erfindung gemäß enthält ein Gerät eine Bildaufnehmervorrichtung, aus der während einer ersten horizontalen Abtastperiode wiederholt zwei verschiedene erste und zweite Farbsignale gelesen werden und während einer zweiten horizontalen Abtastperiode wiederholt zwei von den ersten und zweiten Farbsignalen verschiedene dritte und vierte Farbsignale gelesen werden, des weiteren eine Angleicheinrichtung zum Angleichen, um das Ansprechen zweier Farbsignale in derselben Abtastzeile während der ersten und der zweiten horizontalen Abtastperioden im Hinblick auf eine achromatische Farbe gleich zu machen, eine erste Addiereinrichtung, die aus den durch die Angleicheinrichtung angeglichenen Farbsignalen eine Summe der ersten und zweiten Farbsignale berechnet, eine zweite Addiereinrichtung, die aus den durch die Angleicheinrichtung angeglichenen Farbsignalen eine Summe der dritten und vierten Farbsignale berechnet, eine erste Subtrahiereinrichtung, die aus den durch die Angleicheinrichtung angeglichenen Farbsignalen eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Farbsignalen berechnet, eine zweite Subtrahiereinrichtung, die aus den durch die Angleicheinrichtung angeglichenen Farbsignalen eine Differenz zwischen den dritten und vierten Farbsignalen berechnet, eine dritte Addiereinrichtung zum Addieren der Produkte, die sich jeweils durch Multiplikation der Ausgangssignale der ersten und zweiten Addiereinrichtung mit Konstanten ergeben, und eine Berechnungseinrichtung zum Addieren eines Ausgangssignals der dritten Addiereinrichtung mit Konstanten ergeben, und eine Berechnungseinrichtung Addiereinrichtung zu Produkten, die sich jeweils durch Multiplikation der Ausgangssignale der ersten und zweiten Subtrahiereinrichtung mit Konstanten ergeben, um R-, G- und B-Signale zu bilden.
Den vorstehenden Aspekten gemäß kann die Berechnungseinrichtung zur Bildung der R-, G- und B-Signale so gestalten sein, daß (4 x 3)-Matrix-Berechnungen, sehr effizient, ausschließlich über 8 Multiplikationen und 11 Additionen/Subtraktionen ausgeführt werden können, während herkömmliche Geräte 12 Multiplikationen und 9 Additionen/Subtraktionen erfordern, und die Erzeugung einer vertikalen Fehlfarbe auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann.
Noch einem weiteren Aspekt der Erfindung gemäß werden für Ausgangssignale einer Kamera mit Komplementärfarbfiltern auf der Grundlage einer Farbtemperatur eines Objekts und spektraler Charakteristika von Filtern festgelegte Berechnungen durchgeführt, und dadurch R-, G- und B-Signale erzeugt.
Diesem Aspekt gemäß läßt sich die Farbreproduzierbarkeit bedeutend verbessern und, da die Berechnungen für die RGB-Umwandlung entsprechend einer Farbtemperatur geändert werden, kann ein vertikales Fehlfarbensignal verhindert werden.
Noch einem weiteren Aspekt der Erfindung gemäß enthält ein Gerät Farbfilter, die in sich wiederholenden Mustern angeordnet sind, wobei ein jedes insgesamt vier Farben umfasst (zwei Farben in horizontaler Richtung und zwei Farben in vertikaler Richtung), eine Bildaufnehmervorrichtung zum Aufnehmen eines Bildes durch die Farbfilter, eine Angleicheinrichtung zum Angleichen, um Farbsignale von auf ungerad- und geradzahligen horizontalen Abtastzeilen benachbarten Bildelementen im Hinblick auf ein achromatisches Objekt gleich zu machen, eine erste Matrixberechnungseinrichtung zum Durchführen einer Matrixberechnung aus den mittels der Angleicheinrichtung angeglichenen Signalen, wobei die Summen der Koeffizienten in den beiden rechten Spalten jeder Zeile einer 3 (Zeilen) x 4 (Spalten)-Matrix untereinander gleich sind, und die Summen der Koeffizienten in den beiden linken Spalten jeder Zeile untereinander gleich sind, eine zweite 3 (Zeilen) x 4 (Spalten)-Matrix- Berechnungseinrichtung, bei der die Koeffizienten einer Matrix mit einem Verfahren der kleinsten Quadrate berechnet werden, um spektrale Referenzcharakteristika r(λ), g(λ) und b(λ) von R-, G- und B-Signalen mittels linear gekoppelter spektraler Charakteristika f&sub1;(λ), ..., f&sub4;(λ) der vier Farbfilter darzustellen, und eine Steuereinrichtung, die entsprechend einem Pegel einer vertikalen hochfreguenten Komponente des Ausgangssignals der Bildaufnehmervorrichtung ein Ausgangsverhältnis der ersten oder zweiten Matrixberechnungseinrichtung ändert, und bildet dadurch R-, G- und B-Signale.
Gemäß diesem Aspekt sind die Vorzüge und Schwächen der beiden Arten der Matrixberechnung optimal kombiniert. Wenn ein Ausgangssignal eines Bildaufnehmerelements viele vertikale hochfrequente Komponenten enthält und die Tendenz besteht, daß leicht eine Fehlfarbe erzeugt wird, wird hauptsächlich die erste Matrixberechnungseinrichtung verwendet. Wenn das Ausgangssignal eine niedrige Anzahl von vertikalen hochfrequenten Komponenten enthält und keine Neigung zur Fehlfarbenbildung besteht, wird hauptsächlich die zweite Matrixberechnungseinrichtung verwendet, bei der die Reproduzierbarkeit der Farben gut ist. Deshalb läßt sich eine Farbsignalverarbeitungseinrichtung erreichen, bei der die Reproduzierbarkeit der Farben gut ist, und bei der keine Fehlfarben auftreten.
Vorstehende und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erfolgt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Fig. 1A und 1B sind Ansichten, die eine Farbfiltermatrix zeigen,
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Gerätes,
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines weiteren herkömmlichen Gerätes,
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines Interpolationsfilters,
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Interpolationsfilters,
Fig. 7A bis 7C sind Ansichten, die Farbfiltermatrizen zeigen, die von der in Fig. 1A und 1B gezeigten verschieden sind,
Fig. 8 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Erzeugung einer vertikalen Fehlfarbe,
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungseinrichtung einer Videokamera,
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptteil der Signalverarbeitungseinrichtung nach Fig. 9 zeigt,
Fig. 11 ist eine Ansicht, die eine weitere Filtermatrix zeigt,
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungseinrichtung zeigt,
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungseinrichtung zeigt,
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das einen vertikalen Hochpaßfilter der Signalverarbeitungseinrichtung nach Fig. 13 zeigt, und
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungseinrichtung zeigt. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.
Vor Beschreibung des Ausführungsbeispiels soll nachstehend das Grundprinzip zum Erreichen einer optimalen Farbreproduzierbarkeit erläutert werden.
Bei der NTSC-Methode werden für drei Primärfarben R, G und B ideale spektrale Charakteristika bestimmt und durch r(λ), g(λ) und b(λ) dargestellt. Dagegen werden spektrale Charakteristika von Ausgangssignalen Mg, Gr, Cy und Ye, die bei Verwendung eines Sensors nach Fig. 1(a) erhalten werden, jeweils durch Mg(λ), Gr(λ), Cy(λ) und Ye(λ) dargestellt.
In diesem Fall lassen sich, wenn eine bestimmte Funktion F folgender Gleichung genügt:
bei Anwendung derselben Funktion F auf die Sensorausgangssignale Mg, Gr, Cy und Ye ideale NTSC-R-, NTSC-G- und NTSC-B-Signale erzielen.
Da es in der Praxis schwierig ist, Gleichung (1) für alle Wellenlängen zu erfüllen, wird angenommen, daß F durch eine lineare (3 x 4)-Matrix = (aij) angenähert wird. Spektrale Charakteristika von mittels umgewandelten Ergebnissen werden durch r'(λ), g'(λ) und b'(λ) dargestellt. Das heißt
Eine Fehlerfunktion E wird folgendermaßen definiert:
wobei N eine ganze Zahl ist und im allgemeinen gilt
300 nm < λ&sub1;, λ&sub2;, ..., λn < 800 nm.
Ein , für das E( ) minimal ist, kann bestimmt werden. Das heißt
Gleichung (5) ist eine lineare Gleichung mit 12 Unbekannten in Form einer sogenannten Normalengleichung. Deshalb kann Gleichung (5) zur Bestimmung der (aij) gelöst werden, und F läßt sich unter Verwendung der ermittelten (aij) ausreichend annähern. Natürlich ist ein Verfahren zur Auswahl der Fehlerfunktion E nicht darauf beschränkt und eine Wellenlänge λi oder r, g, und b können geeignet gewichtet werden. Unter Verwendung des auf diese Weise bestimmten werden die Sensorausgangssignale (Mg, Gr, Cy und Ye) folgendermaßen umgewandelt:
So kann notwendige Farbsignalverarbeitung, wie γ-Umwandlung, Weißabgleich-Verarbeitung und ähnliches auf der Basis der resultierenden R-, G- und B-Signale vorgenommen werden. Schließlich wird die folgende für den NTSC- Standard geeignete Umwandlung durchgeführt, um gewünschte Helligkeits- und Farbdifferenzsignale zu erhalten:
wobei die Signale Rγ, Gγ und Bγ durch näherungsweise γ-Umwandlung von aus dem Weißabgleich hervorgegangenen R-, G- und B-Signalen mit γ = 0,45 erhalten werden.
Es soll ein Fall betrachtet werden, in dem auf Unterschieden zwischen horizontal benachbarten Bildelementen beruhende Farbdifferenzsignale C&sub1; und C&sub2; gebildet werden und eine Farbsignalverarbeitung beruhend auf diesen Signalen, wie gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Stand der Technik, durchgeführt wird.
Im Falle der in Fig. 1(a) gezeigten Farbmatrix sind die beiden Farbdifferenzsignale C&sub1; und C&sub2; jeweils gegeben durch:
C&sub1; = Mg - Gr
C&sub2; = Cy - Ye ...(8)
Da eine niederfrequente Komponente YL' eines Helligkeitssignals durch geeignetes Gewichten und Mitteln von Mg, Gr, Cy und Ye gebildet wird, läßt sich YL' schreiben als:
YL' = k&sub1;Mg + k&sub2;Gr + k&sub3;Cy + k&sub4;Ye ...(9)
In diesem Fall wandelt eine RGB-Umwandlungs-Einheit 406 C&sub1;, C&sub2; und YL' unter Verwendung einer (3 x 3)-Matrix folgendermaßen in R-, G- und B-Signale um:
Wenn die Gleichungen (8), (9) und (10) zusammengefaßt werden, ergibt sich
Ein Vergleich der Gleichungen (11) und (6) zeigt, daß sich keine Probleme ergeben, falls so bestimmt werden kann, daß = immer erfüllt ist, was aber aus folgendem Grund unmöglich ist. Da zuerst eine Operation zum Berechnen einer Differenz in horizontaler Richtung durchgeführt wird, wird die Dimensionszahl der Farbdaten von 4 auf 3 reduziert, d. h. zu dieser Zeit von (Mg, Cy, Ye, Gr) auf (YL', C&sub1;, C&sub2;). Da Gleichung (6) für die Farbwiedergabe innerhalb eines linearen Bereichs optimiert ist, wird die Farbreproduzierbarkeit gegenüber der mittels Gleichung (11) gemäß dem Stand der Technik festgelegten verbessert.
Auf diese Weise werden erfindungsgemäß alle Farbsignale Mg, Gr, Cy und Ye vom Festkörper-Bildaufnehmerelement zum Erzeugen der R-, G- und B-Signale verwendet, wodurch die Reproduzierbarkeit der Farben verbessert wird.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Ladungskopplungsvorrichtung mit Farbfiltern nach Fig. 1A im Zeilensprungverfahren abgetastet wird.
In diesem Fall muß ein zeitliches Zusammentreffen von vier Farbsignalen Mg, Gr, Cy und Ye erreicht werden. Das liegt daran, daß diese vier Daten durch Berechnungen in Farbsignale R, G und B umgewandelt werden.
Falls ein Sensor eine Anordnung aufweist, die gleichzeitig vier Zeilen auslesen kann, wie ein MOS-Sensor, ist dies problemlos ausführbar. Jedoch bei einem Sensor, bei dem das nicht möglich ist, wie bei einer Ladungskopplungsvorrichtung (CCD), müssen die Farbsignale zweidimensional interpoliert werden, um ihr zeitliches Zusammentreffen zu bewirken.
Wenn im Falle der in Fig. 1A gezeigten Sensorausgangssignale beispielsweise Mg betrachtet wird, entspricht seine Abtaststelle einer mit einem "o" als Markierung bezeichneten Stelle in Fig. 1B. Andere mit einem "x" als Markierung bezeichnete Stellen haben andere Farbdaten, aber keine Mg-Farbdaten. Deshalb werden diese Stellen durch geeignetes Gewichten von mit der Markierung "o" bezeichneten Daten (z. B. A bis H) interpoliert. Dies ist eine Koinzidenzoperation mittels eines zweidimensionalen Interpolationsfilters. Diese Operation wird für jede Farbe durchgeführt.
Bei Betrachtung des vorstehenden Prinzips soll im folgenden eine Beschreibung gemäß Fig. 4 erfolgen.
In einem CCD-Sensor 20 sind gemäß Fig. 1 vier Arten von Farbfiltern angeordnet. Ein aus dem Sensor 20 durch Zwischenzeilenabtastung in Einheiten von Bildelementen ausgelesenes Videosignal wird mittels eines A/D-Wandlers (A/D) 21 synchron mit einem Lesetakt einer A/D-Umwandlung unterzogen. Für eine später durchzuführende Farbsignalverarbeitung führt der A/D-Wandler 21 vom Standpunkt einer guten linearen Charakteristik und vom Standpunkt eines Quantisierungsfehlers aus gesehen vorzugsweise eine A/D-Umwandlung von 8 oder mehr Bits durch.
Ein Helligkeitssignal wird folgendermaßen ausgegeben. Das heißt, es wird eine hochfrequente Komponente mittels eines Hochpaßfilters (HPF) 22 erfasst und zu einer niederfrequenten Komponente YL' die durch ein später zu beschreibendes Verfahren erhalten wird, in einem Addierer 23 addiert. Das Summensignal wird mittels eines D/A-Wandlers (D/A) 24 einer D/A-Umwandlung unterzogen, so daß ein Helligkeitssignal ausgegeben wird.
Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 21 wird in vier Interpolationsfilter 25, 26, 27 und 28 eingegeben. Jeder dieser vier Interpolationsfilter weist eine Anordnung gemäß Fig. 5 auf, und die Ausgangssignale dieser Filter werden die zur Koinzidenz gebrachten Farbsignale Mg, Cy, Ye und Gr. Die Wirkungsweise des in Fig. 5 gezeigten Interpolationsfilters soll im folgenden beschrieben werden.
Unter der Annahme, daß das Ausgangssignal des Sensors 20 im Zeilensprungverfahren erhalten wird, wird bei jeder horizontalen Abtastperiode (1H) das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 21 zwischen einem Ausgangssignal einer (Mg/Gr)-Zeile und einem Ausgangssignal einer (Cy/Ye)- Zeile hin- und hergeschaltet. Deshalb wählt beispielsweise in einem Mg-Interpolationsfilter ein Schalter 30 den Ausgang des A/D-Wandlers, während die (Mg/Gr)-Zeile abgetastet wird, und in der nächsten horizontalen Abtastperiode wählt er Null. So gibt der Schalter 30 für jede horizontale Abtastperiode abwechselnd Daten der (Mg/Gr)-Zeile und Null einer horizontalen Abtastperiode aus.
1H-Speicher 31 und 32, Koeffizienten-Multiplizierschaltungen 33, 34 und 35 und ein Addierer 36 bilden einen vertikalen Interpolationsfilter. Wenn beispielsweise die Koeffizienten in den Multiplizierschaltungen 33 und 35 auf 1/2 und der Koeffizient der Multiplizierschaltung 34 auf 1 gestellt werden, tritt für jede horizontale Abtastperiode ein Mittelwert aus Daten der gegenwärtigen (Mg/Gr)-Zeile und der unmittelbar vorausgehenden und nachfolgenden (Mg/Gr)-Zeilen am Ausgang des Addierers 36 auf, wodurch eine vertikale Interpolation erreicht wird.
Als nächstes wird das Ausgangssignal des Addierers 36 in einen Schalter 37 eingegeben. Da am Eingang des Schalters 37 abwechselnd Mg- und Gr-Signale synchron zu einem Lesetakt φ für jedes Bildelement auftreten, wählt der Schalter 37 den Ausgang des Addierers 36 für das Mg- Signal und Null für das Gr-Signal und gibt das gewählte Signal aus. Das Ausgangssignal des Schalters 37 wird in einen horizontalen Interpolationsfilter eingegeben, der Verzögerungsschaltungen (D) 38 bis 44, Koeffizienten- Multiplizierschaltungen 45 bis 51 und einen Addierer 52 umfasst, und horizontal interpoliert. Die Koeffizienten der Koeffizienten-Multiplizierschaltungen 45 bis 51 werden vorzugsweise so eingestellt, daß die Summe aller Koeffizienten 2 ergibt, wie (1/8, 2/8, 3/8, 1/2, 3/8, 2/8 und 1/8).
Es wurde der Mg-Interpolationsfilter 25 beschrieben. Jedoch läßt sich durch Umkehren der Wahl beim Schalter 37 der Gr-Interpolationsfilter 28 bilden, und durch Umkehren der Wahl beim Schalter 30 kann je nach der Phase des Schalters 37 der Cy-Interpolationsfilter 26 oder der Ye-Interpolationsfilter 27 gebildet werden.
Gemäß vorstehender Beschreibung wird ein Interpolationsfilter von (1/2, 1, 1/2) durch zwei 1H-Speicher gebildet.
Jedoch können N 1H-Speicher verwendet werden, um einen Vertikal-FIR-Digitalfilter mit (N+1) Abgriffstellen zu bilden. Alternativ dazu kann, um die 1H-Speicher effektiv zu nutzen, ein IIR-Filter verwendet werden. In Verbindung mit dieser Anordnung ist ein vertikales Farbband vorzuziehen. Solch eine Anordnung ist durch analoge Verarbeitung schwer zu erreichen und wird vorzugsweise durch digitale Verarbeitung realisiert.
Gemäß vorstehender Beschreibung sind die vier Interpolationsfilter 25 bis 28 unabhängig angeordnet. Wenn diese Filter gemäß Fig. 6 in einer Einheit angeordnet sind, können 1H-Speicher, Addierer und Koeffizienten- Multiplizierschaltungen gemeinsam verwendet werden. So kann der Umfang der Schaltung erheblich reduziert werden.
Gemäß Fig. 6 wird das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 21 in denselben vertikalen Interpolationsfilter mit den 1H-Speichern 31 und 32 und den Koeffizienten-Multiplizierschaltungen 33, 34 und 35 eingegeben wie nach Fig. 5. Am Ausgang des Addierers 52 tritt für jede horizontale Abtastperiode ein Mittelwert aus den unmittelbar vorausgehenden und nachfolgenden Zeilen auf. Unter der Annahme, daß das Ausgangssignal der Koeffizienten-Multiplizierschaltung 34 eine (Mg/Gr)-Zeile darstellt, stellt ein Ausgangssignal (F1) des Addierers 52 einen Mittelwert aus der unmittelbar vorausgehenden und der unmittelbar nachfolgenden (Cy/Ye)-Zeile dar. Da das Ausgangssignal der Multiplizierschaltung 34 in der nächsten Zeile einer (Cy/Ye)-Zeile entspricht, treten am Ausgang F1 für jede horizontale Abtastperiode abwechselnd durch Interpolation der (Mg/Gr)- und der (Cy/Ye)-Zeilen erhaltene Signale auf. An einem Ausgang (F2) der Koeffizienten-Multiplizierschaltung 34 treten abwechselnd für jede horizontale Abtastperiode Signale der (Cy/Ye)- und (Mg/Gr)-Zeilen auf. Deshalb wählt ein Schalter 53 für jede horizontale Abtastperiode die Ausgänge F1 und F2, wodurch Interpolationssignale (Mg/Gr) und (Cy/Ye) herausgegriffen werden, die in vertikaler Richtung zur Koinzidenz gebracht werden.
Das Signal der (Mg/Gr)- oder der (Cy/Ye)-Zeile wird in denselben horizontalen Interpolationsfilter mit den Verzögerungschaltungen (D) 39 bis 44 und den Koeffizienten-Multiplizierschaltungen 45 bis 51 wie nach Fig. 5 eingegeben. Da jeder der Addierer 54, 55, 56 und 57 die Ausgangssignale von je zwei Abgriffstellen addiert, treten beispielsweise an den Ausgängen der Addierer 54 und 55 für jeden Takt φ abwechselnd interpolierte Ausgangssignale von Mg und Gr auf. Deshalb können, wenn für jeden Takt φ mittels eines Schalters 58 zwischen den Ausgängen der Addierer 54 und 55 hin- und hergeschaltet wird, zweidimensional interpolierte Mg- und Gr-Signale erhalten werden. Auf ähnliche Weise können Cy- und Ye-Signale über einen Schalter 59 erhalten werden.
Wenn in Fig. 4 zeitlich zusammentreffende Mg-, Cy-, Ye- und Gr-Signale erreichbar sind, müssen alle folgenden Rechenprozesse nur einmal je einer Anzahl von Leseimpulsen für jedes Bildelement ausgeführt werden. Der Grund dafür ist, daß ein Band eines Farbsignals im allgemeinen eng ist. Deshalb wird nach den Interpolationsfiltern ein Auslichtungsprozeß durchgeführt, so daß die folgenden Rechenprozesse mit relativ niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden. So läßt sich der Stromverbrauch erheblich reduzieren.
Im folgenden soll eine RGB-Umwandlungs-Einheit 60 nach Fig. 4 beschrieben werden.
Wie vorstehend beschrieben werden spektrale Charakteristika Mg(λ), Gr(λ), Cy(λ) und Ye(λ) der Signale Mg, Gr, Cy und Ye in dem Bereich von 380 nm bis 780 nm in Intervallen von 10 nm gemessen, wodurch Mg(λi), Gr(λi), Cy(λi) und Ye(λi) (i = 1, ..., 41) erhalten werden.
Dann werden ideale spektrale NTSC-RGB-Charakteristika r(λi), g(λi) und b(λi) aus "Handbook of Theory of Colors" (Tokyo University Press (1981)) zitiert, und es werden gleich gewichtete Normalengleichungen gemäß Gleichung (5) gelöst, wodurch folgende optimale Matrix A erhalten wird. Natürlich können, um die Referenzcharakteristika r(λi), g(λi) und b(λi) zu erhalten, spektrale Charakteristika existierender R-, G- und B-Filter gemessen werden.
Diese Matrix wird durch A' folgendermaßen angenähert, so daß Verschiebungsoperationen bis zu drei Stufen und Additionen mittels eines festgesetzten digitalen Multiplikators ausgeführt werden.
Natürlich kann die Normalengleichung, durch die erhalten werden kann, durch Gewichten von λi gebildet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der festgesetzte Multiplikator verwendet. Jedoch ist vorstehende Operation auch durch Tabellenumwandlung realisierbar.
Als nächstes wandelt eine Weißabgleich-Einheit 61 R-, G- und B-Signale in αR, G und βB um, wodurch ein Weißabgleich erzielt wird. Multiplikatoren der RGB-Umwandlungs-Einheit 60 können variable Multiplikatoren umfassen, und anstelle der Matrix A" kann die folgende Matrix angewendet werden, um RGB-Umwandlung und Weißabgleich-Verarbeitung zusammenzufassen:
In einer Y-Umwandlungs-Einheit 62 werden die R-, G- und B-Signale mittels Tabellenumwandlung einer γ-Umwandlung unterzogen. In einer Farbdifferenzmatrix-Einheit 63 werden gemäß Gleichung (7) Matrixberechnungen durchgeführt. Da in dieser Einheit auf ganze Zahlen festgelegte Multiplikationen ausgeführt werden, werden Koeffizienten vorzugsweise durch Additionen/Subtraktionen von einigen Potenzen von 2 angenähert.
Durch die Berechnungen erzeugte Farbdifferenzsignale werden mittels D/A-Wandlern (D/A) 64a und 64b in analoge Signale umgewandelt und die analogen Signale werden ausgegeben.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Die Erfindung ist wirksam, wenn bei einem Halbbildspeicher-Modus ein Zeilensprung-Lesezugriff unter Verwendung einer Farbfiltermatrix nach Fig. 7(a) erfolgt, und im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel für diesen Fall beschrieben werden.
Bei jedem Halbbild werden in einer ungeradzahligen Zeile in horizontaler Richtung abwechselnd (Mg+Cy) und (Gr+Ye) ausgegeben, und in einer geradzahligen Zeile werden abwechselnd (Mg+Ye) und (Gr+Cy) ausgegeben. Deshalb können, da vier verschiedene Farbsignale C&sub1; = (Mg+Cy), C&sub2;= (Gr+Ye), C&sub3; = (Mg+Ye) und C&sub4; = (Gr+Cy) räumlich abgetastet werden, diese Signale nach einer Koinzidenzoperation durch zweidimensionale Interpolationsfilterung mittels Berechnungen, die in Übereinstimmung mit spektralen Charakteristika von Farbfiltern optimiert sind, in R-, G- und B-Signale umgewandelt werden.
Bei dieser Matrix kann im Vollbildspeicher-Modus ein Ergebnis eines Zeilensprung-Lesezugriffs oder eines Nicht-Zeilensprung-Lesezugriffs vorübergehend einer A/D- Umwandlung unterzogen werden und in einem Vollbildspeicher gespeichert werden, und es kann, während die Daten aus dem Vollbildspeicher ausgelesen werden, eine Verarbeitung in ähnlicher Weise vorgenommen werden. In diesem Fall läßt sich, da ein vertikaler Korrelationsabstand verkürzt werden kann, eine Beseitigung einer vertikalen Fehlfarbe bewirken.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Bei einer Stehbild-Videokamera, bei der sich gemäß Fig. 7(b) zwei verschiedene Farbfilter auf einem Bildelement befinden, und Bildelementdaten in Einheiten von Vollbildern gespeichert und im Zeilensprungverfahren ausgelesen werden, wird ein Sensor vorgeschlagen, der Vollbildphotographie durchführen kann. In diesem Fall wird die Erfindung, da von einer ungeradzahligen Zeile zwei Farbsignale C&sub1; = (Mg+Ye) und C&sub2; = (Gr+Cy) erhalten werden und von einer geradzahligen Zeile zwei Farbsignale C&sub3; = (Mg+Cy) und C&sub4; = (Gr+Ye), wie beim ersten und beim zweiten Ausführungsbeispiel wirksam angewendet.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Die Erfindung ist auch bei einem Sensor wirksam, bei dem komplementäre Farbfilter in Streifenform ausgerichtet sind.
In diesem Fall ist keine vertikale Interpolation nötig. Wenn jedoch in vertikaler Richtung eine Interpolation, d. h. eine Tiefpaßfilterung vorgenommen wird, läßt sich vorzugsweise ein Störabstand für jedes Signal erhöhen. In horizontaler Richtung wird eine Interpolation unter Verwendung eines Interpolationsfilters, wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen, vorgenommen. In diesem Fall ist eine RGB-Umwandlungsmatrix eine (3 x 3)- Matrix.
Wie im vorangehenden beschrieben, läßt sich erfindungsgemäß eine korrekte Weißabgleich-Verarbeitung und γ-Umwandlung durchführen, und die Farbreproduzierbarkeit kann bedeutend verbessert werden, da R-, G- und B-Signale unter Verwendung aller Farbsignale, die an dem Festkörper-Bildaufnehmerelement angebrachten Farbfiltern entsprechen, erzeugt werden.
Im folgenden soll noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird unter Beibehaltung einer guten Farbreproduzierbarkeit eine bei vorstehenden Ausführungsbeispielen in einem vertikalen Randabschnitt reproduzierte Fehlfarbe unterdrückt.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)

Vor Beschreibung des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung soll eine Ursache für die Wiedergabe einer Fehlfarbe an einem vertikalen Rand untersucht werden, und dann soll eine Bedingung untersucht werden, die dies verhindert.
Wenn eine Farbfiltermatrix nach Fig. 1(a) in der Anordnung nach Fig. 4 verwendet wird, werden Farbsignale mittels Berechnungen unter Verwendung der folgenden linearen (3 x 4)-Matrix in R-, G- und B-Signale umgewandelt.
Mg, Gr, Cy und Ye auf der rechten Seite von Gleichung (12) werden durch die zweidimensionalen Interpolationsfilter 25 bis 28 nach Fig. 4 zur Koinzidenz untereinander gebracht.
Es werde angenommen, daß es sich bei einem schwarzweißen Grauwertmuster mit einer vertikalen Periode, die gerade vier Bildelementen entspricht, um ein Objekt handelt.
Es werde angenommen, daß durch eine Farbtemperatur bestimmte Parameter α und β im voraus für eine achromatische Farbe bestimmt werden, um folgenden Gleichungen zu genügen:
Mg = αGr
Cy = βYe ...(13)
In diesem Fall können, da die Positionen von Mg und Gr gerade mit einem dunklen Abschnitt zusammenfallen und die Positionen von Cy und Ye mit einem hellen Abschnitt, mit beliebigen Interpolationsfiltern folgende Beziehungen aufgestellt werden:
Mg = αGr = V&sub1;
Cy = βYe = V&sub2; ...(14)
wobei V&sub1; und V&sub2; Bildelementausgangssignale als Funktion der Helligkeit sind und für Fig. 4 V&sub1; < V&sub2; gilt.
Deshalb gilt auf Grund der Gleichungen (12), (13) und (14)
R = (a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2;/α)V&sub1; + (a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4;/β)V&sub2;
G = (a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2;/α)V&sub1; + (a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4;/β)V&sub2;
B = (a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;/α)V&sub1; + (a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4;/β)V&sub2; ...(15)
Da es sich bei diesem Grauwertmuster des Objekts ursprünglich um ein schwarzweißes Objekt handelt, müssen, da nicht für alle V&sub1; und V&sub2; eine Fehlfarbe reproduziert wird, die beiden folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein:
Unter der Annahme, daß ein Produkt aus einem Gr-Ausgangssignal und α und ein Produkt aus einem Cy-Ausgangssignal und β jeweils durch Gr' und Ye' repräsentiert wird, werden die Farbsignale auf der folgenden Gleichung anstelle von Gleichung (12) beruhend umgewandelt:
Zu diesem Zeitpunkt werden die durch die Gleichungen (16) und (17) gegebenen Bedingungen jeweils geschrieben als:
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2; = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2; ...(19)
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4; = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4; ...(20)
Gemeinsame Teile in den Gleichungen (19) und (20) sind jeweils durch 2P und 2Q gegeben:
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2; = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2; = 2P ...(19')
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4; = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4; = 2Q ...(20')
Falls aus Gleichung (18) gilt
a&sub1;&sub1; - a&sub1;&sub2; = 2R&sub1; a&sub1;&sub3; - a&sub1;&sub4; = 2R&sub2;
a&sub2;&sub1; - a&sub2;&sub2; = 2G&sub1; a&sub2;&sub3; - a&sub2;&sub4; = 2G&sub2;
a&sub3;&sub1; - a&sub3;&sub2; = 2B&sub1; a&sub3;&sub3; - a&sub3;&sub4; = 2B&sub2; ...(21)
folgt, da R gegeben ist durch:
R = a&sub1;&sub1;Mg + a&sub1;&sub2;Gr' + a&sub1;&sub3;Cy + a&sub1;&sub4;Ye'
aus den Gleichungen (19'), (20') und (21)
R = (P+R&sub1;)Mg + (P-R&sub1;)Gr' + (Q+R&sub2;)Cy + (Q-R&sub2;)Ye' = P(Mg+Gr') + Q(Cy+Ye') + R&sub1;(Mg-Gr') + R&sub2;(Cy-Ye') ...(22)
Ähnlich folgen
G = P(Mg+Gr') + Q(Cy+Ye') + G&sub1;(Mg-Gr') + G&sub2;(Cy-Ye') ...(23)
B = P(Mg+Gr') + Q(Cy+Ye') + B&sub1;(Mg-Gr') + B&sub2;(Cy-Ye') ...(24)
Im allgemeinen sind, wenn wie bei Gleichung (18) (3 x 4)- Matrix-Berechnungen durchgeführt werden, 12 (= 3 x 4) Multiplikationen und 9(= 3 x 3) Additionen/Subtraktionen nötig.
Jedoch bei dieser Erfindung werden durch Anwenden der durch die Gleichungen (16) und (17) gegebenen Bedingungen R-, G- und B-Signale wie bei den Gleichungen (22), (23) und (24) berechnet.
Als Ergebnis läßt sich die Zahl der Multiplikationen vermindern. Zum Beispiel sind für R folgende Berechnungen nötig.
(1) Berechnungen von P(Mg-Gr') + Q(Cy+Ye'):
3 Additionen/Subtraktionen und zwei Multiplikationen
(2) Berechnungen von R&sub1;(Mg-Gr'):
1 Addition/Subtraktion und 1 Multiplikation
(3) Berechnungen von R&sub2;(Cy-Ye'):
1 Addition/Subtraktion und 1 Multiplikation
(4) Berechnungen von (1) + (2) + (3):
2 Additionen/Subtraktionen
Da von diesen Berechnungen die Additionen/Subtraktionen unter (1) und (2) und (3) für die verschiedenen Farben zusammengefasst werden können, können vorstehende Berechnungen für alle Farben durch die folgenden ausgeführt werden:
3 + 1 + 1 + 3 x 2 = 11 (Additionen/Subtraktionen)
2 + 3 x 1 + 3 x 1 = 8 (Multiplikationen)
Die durch die Gleichungen (16) und (17) gegebenen Bedingungen sind sehr starke Bedingungen, und die Erfindung nutzt diese Eigenschaft, so daß (4 x 3)-Matrix- Berechnungen, die 12 Multiplikationen und 9 Additionen/Subtraktionen erfordern, sehr effizient durch 8 Multiplikationen und 11 Additionen/Subtraktionen durchgeführt werden, und die ein ernstes Problem darstellende Wiedergabe einer vertikalen Fehlfarbe minimiert werden kann.

(Sechstes Ausführungsbeispiel)

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß eine Ladungskopplungsvorrichtung gemäß Fig. 8 im Zeilensprungverfahren abgetastet wird. Es ist zu beachten, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die gleichen Teile wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen durch die gleichen Bezugsnummern bezeichnet werden.
Um die Erfindung durchzuführen, müssen vier Farbsignale Mg, Gr, Cy und Ye miteinander zur Koinzidenz gebracht werden. Der Grund dafür ist, daß diese vier Daten durch Berechnungen in R-, G- und B-Signale umgewandelt werden.
Wenn im Falle der in Fig. 1A gezeigten Sensorausgangssignale beispielsweise Mg betrachtet wird, entspricht seine Abtaststelle einer mit einem "o" als Markierung bezeichneten Stelle in Fig. 1B. Andere mit einem "x" als Markierung bezeichnete Stellen haben andere Farbdaten, aber keine Mg-Farbdaten. Deshalb werden diese Stellen durch geeignetes Gewichten von mit der Markierung "o" bezeichneten Daten (z. B. A bis H) interpoliert. Dies ist eine Koinzidenzoperation mittels eines zweidimensionalen Interpolationsfilters. Diese Operation wird für jede Farbe durchgeführt.
Unter Betrachtung des vorstehenden Prinzips soll im folgenden eine Beschreibung gemäß Fig. 9 erfolgen.
In einem CCD-Sensor 20 sind gemäß Fig. 8 vier Arten von Farbfiltern angeordnet. Ein aus dem Sensor 20 durch Zwischenzeilenabtastung in Einheiten von Bildelementen ausgelesenes Videosignal wird in eine Verstärkungsregel- Schaltung (AGC) 65 eingegeben, damit es einer Verstärkungsregelung unterzogen wird, und dann mittels eines A/D-Wandlers (A/D) 21 synchron mit einem Lesetakt einer A/D-Umwandlung unterzogen wird. Für eine später durchzuführende Farbsignalverarbeitung führt der A/D- Wandler 21 vom Standpunkt einer guten linearen Charakteristik und vom Standpunkt eines Quantisierungsfehlers aus gesehen vorzugsweise eine A/D-Umwandlung von 8 oder mehr Bits durch.
Ein Helligkeitssignal wird folgendermaßen ausgegeben. Das heißt, es wird eine hochfrequente Komponente mittels eines Hochpaßfilters (HPF) 22 erfasst und zu einer niederfrequenten Komponente YL' die durch ein später zu beschreibendes Verfahren erhalten wird, in einem Addierer 23 addiert. Das Summensignal wird mittels eines D/A-Wandlers (D/A) 24 einer D/A-Umwandlung unterzogen, so daß ein Helligkeitssignal ausgegeben wird.
Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 21 wird in vier Interpolationsfilter 25, 26, 27 und 28 eingegeben. Jeder dieser vier Interpolationsfilter weist eine Anordnung gemäß Fig. 5 oder Fig. 6 auf, die im vorangehenden beschrieben wurden, und die Ausgangssignale dieser Filter werden die zur Koinzidenz gebrachten Farbsignale Mg, Cy, Ye und Gr, wie im vorangehenden beschrieben wurde.
Wenn in Fig. 9 zeitlich zusammentref fende Mg-, Cy-, Ye- und Gr-Signale erreichbar sind, müssen alle folgenden Rechenprozesse nur einmal je einer Anzahl von Leseimpulsen für jedes Bildelement ausgeführt werden. Der Grund dafür ist, daß ein Band eines Farbsignals im allgemeinen eng ist. Deshalb wird nach den Interpolationsfiltern ein Auslichtungsprozeß durchgeführt, so daß die folgenden Rechenprozesse mit relativ niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden. So läßt sich der Stromverbrauch erheblich reduzieren.
Eine das charakteristische Merkmal der Erfindung darstellende RGB-Umwandlungs-Einheit soll im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben werden.
Von den Ausgangssignalen der Interpolationsfilter 25 bis 28 werden Gr und Ye in den Multiplizierschaltungen 66 und 67 nach Fig. 10 jeweils mit α und β multipliziert. Die Konstanten α und β werden mittels einer Parametereinstell-Einheit 68 entsprechend Farbdaten von einem Außenlichtsensor 69 zum Erfassen einer Farbtemperatur von äußerem Licht optimal eingestellt und werden in Multiplikator-Direktzugriffsspeicher der Multiplizierschaltungen 66 und 67 geschrieben. Ein Festspeicher der Parametereinstell-Einheit 68 speichert für verschiedene gemessene Farbtemperaturen α- und β-Werte, welche Gleichung (13) erfüllen. Der Außenlichtsensor 69 misst äußeres Licht und gibt beispielsweise ein R/B-Verhältnis als Gleichspannung aus. Diese Spannung wird durch die Parametereinstell-Einheit 68 einer A/D-Umwandlung unterzogen und als Leseadresse für den vorgenannten Festspeicher verwendet.
Dann werden die Farbsignale Mg, αGr, Cy und βYe gemäß den im vorangehenden beschriebenen Gleichungen (22), (23) und (24) in R-, G- und B-Signale umgewandelt.
Das heißt, ein Addierer 70 berechnet eine Summe aus Mg und αGr, ein Addierer 71 eine Summe aus Cy und βYe und Konstanten-Multiplizierschaltungen 72 und 73 multiplizieren jeweils P und Q mit den Ausgangssignalen der Addierer 70 und 71.
Subtrahierglieder 74 und 75 berechnen jeweils (Mg-αGr) und (Cy-βYe). Konstanten-Multiplizierschaltungen 76 bis 81 werden jeweils so eingestellt, daß ihre Konstanten R&sub1;, G&sub1;, B&sub1;, R&sub2;, G&sub2; und B&sub2; sind.
Ein Addierer 82 addiert die Ausgangssignale der Multiplizierschaltungen 72 und 73.
Ein Addierer 83 addiert zur Berechnung von R gemäß Gleichung (22) die drei Ausgangssignale des Addierers 82 und der Multiplizierschaltungen 76 und 79. Entsprechendes gilt für G und B.
Auf diese Weise können die durch Gleichung (18) gegebenen Matrixberechnungen mit Hilfe von 11 Additionen/Subtraktionen und 8 Multiplikationen ausgeführt werden und die durch die Gleichungen (16) und (17) gegebenen Bedingungen sind erfüllt. Deshalb läßt sich die Wiedergabe einer Fehlfarbe auf ein Mindestmaß reduzieren.
Es sei angemerkt, daß G und B durch Berechnungen in den Addierern 84 und 85 erhalten werden können.
Nachstehend soll ein Verfahren zum Bestimmen der Konstanten P, Q, R&sub1;, G&sub1;, B&sub1;, R&sub2;, G&sub2; und B&sub2; in den Gleichungen (11), (12) und (13) beschrieben werden. Die Zahl der Parameter in der durch Gleichung (18) gegebenen Matrix beträgt normalerweise 12. Jedoch läßt sich die Zahl der Parameter auf 8 reduzieren.
Spektrale Charakteristika Mg(λ), Gr(λ), Cy(λ) und Ye(λ) von den Farbfiltern Mg, Gr, Cy und Ye werden in dem Bereich von 380 nm bis 780 nm in Intervallen von 10 nm gemessen, wodurch Mg(λ), Gr(λi), Cy(λi) und Ye(λi) (i = 1, ..., 41) erhalten werden.
Dann wejden ideale spektrale NTSC-RGB-Charakteristika r(λi), g(λi) und b(λi) aus "Handbook of Theory of Colors" (Tokyo University Press (1981)) zitiert.
Dann werden die Gleichungen (22), (23) und (24) neu geschrieben, wie folgt:
Deshalb sind äquivalente spektrale Charakteristika R(λ), G(λ) und B(λ) der mittels Gleichung (25) umgewandelten R-, G- und B-Signale gegeben durch:
Diese Matrix ist den im vorangehenden beschriebenen idealen spektralen NTSC-RGB-Charakteristika r(λ), g(λ) und b(λ) soweit als möglich angenähert.
Da die acht Parameter P&sub1; und Q&sub1;, und Ri, Gi und Bi (i = 1, 2) ungeachtet der Farbtemperatur konstant sein sollten, werden diese Parameter vorzugsweise unter Verwendung von α und β für z. B. 5,100ºK bestimmt.
Dazu wird beispielsweise ein Verfahren der kleinsten Quadrate benutzt.
Das heißt, eine Fehlerfunktion E(P, Q, Ri, Gi, Bi) wird folgendermaßen definiert:
Diese Funktion wird partiell nach P, Q, Ri, Gi und Bi (i = 1, 2) abgeleitet und es wird 0 eingesetzt, so daß sich gekoppelte lineare Gleichungen mit 8 Unbekannten ergeben. Dann können diese Gleichungen jeweils für P, Q, Ri, Gi und Bi gelöst werden.
Auf diese Weise kann, wenn eine Optimierung für die Farben durchgeführt wird, R = Q nicht immer erfüllt sein. Jedoch kann die Farbreproduzierbarkeit besser sein als in dem Fall, in dem P = Q gilt, da die Zahl der Parameter um eins größer ist.
So können α und β eingestellt werden und es läßt sich ein Weißabgleich erreichen. Wenn die Ausgangssignale der Subtrahierglieder 74 und 75 den Wert 0 annehmen, ist R = G = B immer erfüllbar.
In einer γ-Umwandlungs-Einheit 62 werden die R-, G- und B-Signale durch Tabellenumwandlung einer γ-Umwandlung unterzogen.
In einer Farbdifferenzmatrix-Einheit 63 werden Matrixberechnungen gemäß Gleichung (28) durchgeführt. In dieser Einheit werden, da auf ganze Zahlen festgelegte Multiplikationen ausgeführt werden, die Koeffizienten vorzugsweise durch Additionen/Subtraktionen von einigen Potenzen von 2 angenähert.

(Siebtes Ausführungsbeispiel)

Ein Fall, in dem P = Q gilt, kann als weiteres Ausführungsbeispiel betrachtet werden. Wenn P = Q und Mg(λ) + Gr(λ) ≈ Cy(λ) + Ye(λ) erfüllt sind, können die Addierer 70 und 71 und die Konstanten-Multiplizierschaltungen 72 und 73 zusammengefasst werden.
Natürlich können die Matrixberechnungen in Software- Weise, wobei digitale Signalverarbeitung zum Umwandeln der Farbsignale in R-, G- und B-Signale angewendet wird, durch direkte Verwendung eines die Bedingungen der Gleichungen (16) und (17) erfüllenden Koeffizienten {aij} anstelle der vorgenannten festverdrahteten Anordnung durchgeführt werden.
Die Erfindung ist zusätzlich zu einem Fall, in dem ein Sensor mit Filtern gemäß Fig. 1A im Zeilensprungverfahren abgetastet wird, auch wirksam, wenn Sensorausgangssignale einer Filtermatrix gemäß Fig. 11 in Einheiten von zwei horizontalen Zeilen ausgelesen werden, während sie in vertikaler Richtung vermischt werden, oder, wenn Signale zwei Farben in vertikaler Richtung und zwei Farben in horizontaler Richtung (d. h. insgesamt vier Farben) wiederholen wie eine Ladungskopplungsvorrichtung, bei der zwei Filter aneinandergehängt werden, indem jedes Bildelement halbiert wird.
Ein Helligkeitssignal trägt zu einer Verbesserung der Farbreproduzierbarkeit bei, indem eine Summe aus YL' das durch Gewichten von R, G und B erhalten wird, und aus einem Signal, das durch Hochpaßfiltern der Sensorsignale erhalten wird, verwendet wird. Alternativ dazu können Mg-, Gr-, Cy- und Ye-Signale, die nicht der Tiefpaßfilterung unterzogen wurden, auf erfindungsgemäße Weise gewichtet und direkt verwendet werden.
Natürlichen können, um das Ansprechverhalten auf eine achromatische Farbe einheitlich zu machen, analoge Schaltungen für vier Kanäle vor einem A/D-Wandler angeordnet werden.
Wie im vorangehenden beschrieben, ist entsprechend der Erfindung die Farbreproduzierbarkeit gut und die Wiedergabe einer vertikalen Fehlfarbe auf ein Mindestmaß reduziert. Zusätzlich läßt sich eine Farbsignalverarbeitungseinrichtung durch eine sehr einfache Hardware-Anordnung realisieren.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung soll im folgenden beschrieben werden. Die Erfindung soll die durch eine Veränderung der Farbtemperatur verursachte Wiedergabe einer vertikalen Fehlfarbe verhindern, während eine gute Farbreproduzierbarkeit beibehalten wird.

(Achtes Ausführungsbeispiel)

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Ladungskopplungsvorrichtung mit Farbfiltern nach Fig. 1A im Zeilensprungverfahren abgetastet wird.
In diesem Fall muß ein zeitliches Zusammentreffen von vier Farbsignalen Mg, Gr, Cy und Ye erreicht werden. Das liegt daran, daß diese vier Daten durch Berechnungen in Farbsignale R, G und B umgewandelt werden.
Falls ein Sensor eine Anordnung aufweist, die gleichzeitig vier Zeilen auslesen kann, wie ein MOS-Sensor, ist dies problemlos ausführbar. Jedoch bei einem Sensor, bei dem das nicht möglich ist, wie bei einer Ladungskopplungsvorrichtung (CCD), müssen die Farbsignale zweidimensional interpoliert werden, um ihr zeitliches Zusammentreffen zu bewirken.
Wenn im Falle der in Fig. 1A gezeigten Sensorausgangssignale beispielsweise Mg betrachtet wird, entspricht seine Abtaststelle einer mit einem "o" als Markierung bezeichneten Stelle in Fig. 1(b). Andere mit einem "x" als Markierung bezeichnete Stellen haben andere Farbdaten, aber keine Mg-Farbdaten. Deshalb werden diese Stellen durch geeignetes Gewichten von mit der Markierung "o" bezeichneten Daten (z. B. A bis H) interpoliert. Dies ist eine Koinzidenzoperation mittels eines zweidimensionalen Interpolationsfilters. Diese Operation wird für jede Farbe durchgeführt.
Unter Betrachtung des vorstehenden Prinzips soll im folgenden eine Beschreibung gemäß Fig. 12 erfolgen.
In einem CCD-Sensor 20 sind gemäß Fig. 1A vier Arten von Farbfiltern angeordnet. Ein aus dem Sensor 20 durch Zwischenzeilenabtastung in Einheiten von Bildelementen ausgelesenes Videosignal wird in eine Verstärkungsregel- Schaltung (AGC) 65 eingegeben, damit es einer Verstärkungsregelung unterzogen wird, und dann mittels eines A/D-Wandlers (A/D) 21 synchron mit einem Lesetakt einer A/D-Umwandlung unterzogen. Für eine später durchzuführende Farbsignalverarbeitung führt der A/D- Wandler 21 vom Standpunkt einer guten linearen Charakteristik und vom Standpunkt eines Quantisierungsfehlers aus gesehen vorzugsweise eine A/D-Umwandlung von 8 oder mehr Bits durch.
Ein Helligkeitssignal wird folgendermaßen ausgegeben. Das heißt, es wird eine hochfrequente Komponente mittels eines Hochpaßfilters (HPF) 22 erfasst und zu einer niederfrequenten Komponente YL, die durch ein später zu beschreibendes Verfahren erhalten wird, in einem Addierer 23 addiert. Das Summensignal wird mittels eines D/A-Wandlers (D/A) 24 einer D/A-Umwandlung unterzogen, so daß ein Helligkeitssignal ausgegeben wird.
Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 21 wird in vier Interpolationsfilter 25, 26, 27 und 28 eingegeben. Jeder dieser vier Interpolationsfilter weist eine Anordnung gemäß Fig. 5 oder Fig. 6 auf, die im vorangehenden beschrieben wurden, und die Ausgangssignale dieser Filter werden die zur Koinzidenz gebrachten Farbsignale Mg, Cy, Ye und Gr, wie im vorangehenden beschrieben wurde.
Wenn in Fig. 12 zeitlich zusammentreffende Mg-, Cy-, Ye- und Gr-Signale erreichbar sind, müssen alle folgenden Rechenprozesse nur einmal je einer Anzahl von Leseimpulsen für jedes Bildelement ausgeführt werden. Der Grund dafür ist, daß ein Band eines Farbsignals im allgemeinen eng ist. Deshalb wird nach den Interpolationsfiltern ein Auslichtungsprozeß durchgeführt, so daß die folgenden Rechenprozesse mit relativ niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden. So läßt sich der Stromverbrauch erheblich reduzieren.
Im folgenden sollen RGB-Umwandlungs-Einheiten 86 bis 91 beschrieben werden.
Spektrale Charakteristika Mg(λ), Gr(λ), Cy(λ) und Ye(λ) von den Farbsignalen Mg, Gr, Cy und Ye werden in dem Bereich von 380 nm bis 780 nm in Intervallen von 10 nm gemessen, wodurch Mg(λi), Gr(λi), Cy(λi) und Ye(λi) (i = 1, ..., 41) erhalten werden.
Dann werden ideale spektrale NTSC-RGB-Charakteristika r(λi), g(λi) und b(λi) aus "Handbook of Theory of Colors" (Tokyo University Press (1981)) gelesen und mittels der im vorangehenden beschriebenen Gleichung (5) gleich gewichtete Normalengleichungen gelöst.
In diesem Fall sind, damit, um eine Fehlfarbe zu verhindern, R(λ) = G(λ) = B(λ) erfüllt ist, die folgenden beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt:
R(λ) = (a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2;/α)V&sub1;(λ) + (a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4;/β)V&sub2;(λ)
G(λ) = (a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2;/α)V&sub1;(λ) + (a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4;/β)V&sub2;(λ)
B(λ) = (a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;/α)V&sub1;(λ) + (a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4;/β)V&sub2;(λ)
wobei
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2;/α = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2;/α = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;/α
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4;/β = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4;/β = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4;/β ...(29)
Da sich α und β in Abhängigkeit von der Farbtemperatur eines Objekts verändern, werden α und β eines achromatischen Objekts jeweils bei den Farbtemperaturen 2,000ºK, 3,000ºK, 4,000ºK, 5,000ºK, 6,000ºK und 7,000ºK im voraus gemessen.
Unter der Annahme, daß ein Produkt aus einem Gr(λ)- Ausgangssignal und α und ein Produkt aus einem Cy(λ)- Ausgangssignal und β jeweils durch Gr'(λ) und Ye'(λ) gegeben ist, werden Farbsignale auf der folgenden Gleichung anstelle von Gleichung (6) beruhend umgewandelt:
Zu diesem Zeitpunkt werden die Gleichungen (29) jeweils, wie folgt, neu geschrieben:
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2; = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4; = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4; ...(31)
Deshalb läßt sich die im vorangehenden beschriebene Gleichung (4) folgendermaßen schreiben:
wobei Gr'(λ) = Gr(λ) x α und Ye'(λ) = Ye(λ) x β gelten. Unter der Annahme, daß
E'( ) = E( ) + l&sub1;(a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; - a&sub2;&sub1; - a&sub2;&sub2;) +l&sub2;(a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; - a&sub3;&sub1; - a&sub3;&sub2;) +l&sub3;(a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; - a&sub2;&sub3; - a&sub2;&sub4;) +l&sub4;(a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; - a&sub3;&sub3; - a&sub3;&sub4;) ...(33)
gilt, folgt E'( ) = E( ) aus Gleichung (17), falls E( ) einen minimalen Wert annimmt, und es ergibt sich ein maximaler Wert. Deshalb gilt
Wenn Gleichung (34) als Normglengleichung auf dieselbe Art wie die im vorangehenden beschriebene Gleichung (5) gelöst wird, sind [aij] als Funktion von l&sub1; bis l&sub4; gegeben.
Da ein Koeffizient, der sich daraus ergeben soll, den Gleichungen (31) genügt, ist, wenn l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; und l&sub4; eingestellt sind, eine Evaluierungsfunktion F( ) folgendermaßen definiert:
für = (l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;, l&sub4;)
l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; und l&sub4; werden jeweils so eingestellt, daß sie die Anfangswerte l&sub1;&sub0;, l&sub2;&sub0;, l&sub3;&sub0; und l&sub4;&sub0; erhalten, und Parameter der Sollwerte werden leicht um Δl&sub1;, Δl&sub2;, Δl&sub3; und Δl&sub4; versetzt, um die [aij] gemäß Gleichung (34) für verschiedene l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; und l&sub4; zu erhalten. Dann werden die erhaltenen [aij] benutzt, um F( ) gemäß Gleichung (35) zu erhalten.
Wenn eine Einstellung von = (l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;, l&sub4;), für die F( ) minimal ist, erreicht ist, sind die entsprechenden [aij] Koeffizienten, die erreicht werden sollen. Deshalb haben die [aij] verschiedene Optimalwerte in Abhängigkeit von den Farbtemperaturen, da Gleichung (30) sich entsprechend α und P ändert. Deshalb ist eine Vielzahl von RGB-Umwandlungs-Einheiten 86 bis 91 angeordnet, um entsprechend den Farbtemperaturen verschiedene Matrixberechnungen auszuführen.
Ein Schaltvorgang zwischen auf Farbtemperaturen beruhenden RGB-Umwandlungsmatrizen kann mittels eines manuellen Schalters in entsprechend dem Außenlicht ausgeführt werden. Jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel beurteilt ein Farbtemperaturdetektor 92 ein Verhältnis der Komponente roten Lichts zu der Komponente blauen Lichts, welche aus der spektralen Charakteristik des Außenlichts gewonnen werden, und schaltet dabei automatisch einen Schalter 93 um.
Eine Farbwiedergabe kann durch Verwenden festgelegter Multiplikatoren, die durch Näherung von Matrixkoeffizienten bestimmt werden, erreicht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden RGB-Umwandlungstabellen, die für 2,000ºK, 3,000ºK, 4,000ºK, 5,000ºK, 6,000ºK und 7,000ºK geeignet sind, verwendet. Wenn Umwandlungsmatrizen in kleineren Schritten von Farbtemperaturen erhalten werden, läßt sich eine noch vollkommenere Farbsignalverarbeitung realisieren.
Die so umgewandelten und gebildeten R-, G- und B-Signale werden in eine Weißabgleich-Schaltung 61 eingegeben, so daß ihr Verhältnis zueinander nochmals geregelt wird, und werden dann zur γ-Umwandlung in eine γ-Umwandlungs- Schaltung 62 eingegeben. Danach werden die sich ergebenden Signale zur Bildung eines niederfrequenten Helligkeitssignals YL und von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y in eine Farbdifferenzmatrix-Schaltung 63 eingegeben. Das niederfrequente Helligkeitssignal YL wird in einen Addierer 23 eingegeben, und es wird so ein Helligkeitssignal, wie im vorangehenden beschrieben, gebildet.
Die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werden jeweils mittels D/A-Wandlern (D/A) 64a und 64b in analoge Signale umgewandelt.

(Neuntes Ausführungsbeispiel)

Die in Fig. 12 gezeigte RGB-Umwandlung sowie die Weißabgleich-Verarbeitung können zusammengefasst werden. Das heißt, nach Fig. 12 wandelt die Weißabgleich- Schaltung 61 zum Erreichen eines Weißabgleichs die R-, G- und B-Signale in xR-, G- und yB-Signale um. Alternativ dazu können Multiplikatoren in den RGB-Umwandlungs- Einheiten 86 bis 91 variable Multiplikatoren enthalten, so daß die Koeffizienten entsprechend einem Ausgangssignal des Farbtemperaturdetektors 92 variabel geregelt werden. Das heißt, anstelle der beim achten Ausführungsbeispiel erhaltenen Matrix wird folgende Matrix angewendet:
Es sei angemerkt, daß die Koeffizienten x und y gemäß Farbtemperaturen bestimmt werden, die zwischen 2,000ºK und 7,000ºK in 32 Stufen aufgegliedert sind. Damit die Farbwiedergabe mit höherer Genauigkeit erfolgt, kann die Zahl der Stufen der Farbtemperaturen erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsgemäß R-, G- und B-Signale in Entsprechung zu einer Farbtemperatur gebildet, wobei bei der Eingabe alle Farbsignale verwendet werden, die auf einem Festkörper-Bildaufnehmerelement gebildeten Farbfiltern entsprechen. Deshalb können eine richtige Weißabgleich-Verarbeitung und γ-Umwandlung durchgeführt werden, wodurch die Reproduzierbarkeit der Farben bedeutend verbessert wird. Zusätzlich kann, da die Berechnungen für die RGB-Umwandlung in Entsprechung zu einer Farbtemperatur bei der Eingabe über einen weiten Bereich verändert werden, ein vertikales Fehlfarbensignal verhindert werden.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung soll im folgenden beschrieben werden. Die Erfindung soll die durch eine Änderung der Farbtemperatur verursachte Erzeugung einer vertikalen Fehlfarbe verhindern und dabei eine gute Farbreproduzierbarkeit beibehalten.

(Zehntes Ausführungsbeispiel)

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß eine Ladungskopplungsvorrichtung mit Farbfiltern nach Fig. 1A im Zeilensprungverfahren abgetastet wird.
In diesem Fall muß ein zeitliches Zusammentreffen von vier Farbsignalen Mg, Gr, Cy und Ye erreicht werden. Das liegt daran, daß diese vier Daten durch Berechnungen in Farbsignale R, G und B umgewandelt werden.
Falls ein Sensor eine Anordnung aufweist, die gleichzeitig vier Zeilen auslesen kann, wie ein MOS-Sensor, ist dies problemlos ausführbar. Jedoch bei einem Sensor, bei dem das nicht möglich ist, wie bei einer Ladungskopplungsvorrichtung (CCD), müssen die Farbsignale zweidimensional interpoliert werden, um ihr zeitliches Zusammentreffen zu bewirken.
Wenn im Falle der in Fig. 1A gezeigten Sensorausgangssignale beispielsweise Mg betrachtet wird, entspricht seine Abtaststelle einer mit einem "o" als Markierung bezeichneten Stelle in Fig. 1B. Andere mit einem "x" als Markierung bezeichnete Stellen haben andere Farbdaten, aber keine Mg-Farbdaten. Deshalb werden diese Stellen durch geeignetes Gewichten von mit der Markierung "o" bezeichneten Daten (z. B. A bis H) interpoliert. Dies ist eine Koinzidenzoperation mittels eines zweidimensionalen Interpolationsfilters. Diese Operation wird für jede Farbe durchgeführt.
Unter Betrachtung des vorstehenden Prinzips soll im folgenden eine Beschreibung gemäß Fig. 13 erfolgen.
In einem CCD-Sensor 20 sind gemäß Fig. 1A vier Arten von Farbfiltern angeordnet. Ein aus dem Sensor 20 durch Zwischenzeilenabtastung in Einheiten von Bildelementen ausgelesenes Videosignal wird in eine Verstärkungsregel- Schaltung (AGC) 65 eingegeben, damit es einer Verstärkungsregelung unterzogen wird, und dann mittels eines A/D-Wandlers (A/D) 21 synchron mit einem Lesetakt einer A/D-Umwandlung unterzogen. Für eine später durchzuführende Farbsignalverarbeitung führt der A/D- Wandler 21 vom Standpunkt einer guten linearen Charakteristik und vom Standpunkt eines Quantisierungsfehlers aus gesehen vorzugsweise eine A/D-Umwandlung von 8 oder mehr Bits durch.
Ein Helligkeitssignal wird folgendermaßen ausgegeben. Das heißt, es wird eine hochfrequente Komponente mittels eines vertikalen Hochpaßfilters (V-HPF) 94V und eines horizontalen Hochpaßfilters (H-HPF) 94H erfasst und zu einer niederfrequenten Komponente YL' die durch ein später zu beschreibendes Verfahren erhalten wird, in einem Addierer 23 addiert. Das Summensignal wird mittels eines D/A-Wandlers (D/A) 24 einer D/A-Umwandlung unterzogen, so daß ein Helligkeitssignal ausgegeben wird.
Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 21 wird in vier Interpolationsfilter 25, 26, 27 und 28 eingegeben. Jeder dieser vier Interpolationsfilter weist eine Anordnung gemäß Fig. 5 oder Fig. 6 auf, die im vorangehenden beschrieben wurden, und die Ausgangssignale dieser Filter werden die zur Koinzidenz gebrachten Farbsignale Mg, Cy, Ye und Gr, wie im vorangehenden beschrieben wurde.
Wenn in Fig. 13 zeitlich zusammentreffende Mg-, Cy-, Ye- und Gr-Signale erreichbar sind, müssen alle folgenden Rechenprozesse nur einmal je einer Anzahl von Leseimpulsen für jedes Bildelement ausgeführt werden. Der Grund dafür ist, daß ein Band eines Farbsignals im allgemeinen eng ist. Deshalb wird nach den Interpolationsfiltern ein Auslichtungsprozeß durchgeführt, so daß die folgenden Rechenprozesse mit relativ niedriger Geschwindigkeit durchgeführt werden. So läßt sich der Stromverbrauch erheblich reduzieren.
Es sei angemerkt, daß der vertikale Hochpaßfilter bei diesem Ausführungsbeispiel eine Anordnung haben kann, wie sie beispielsweise in Fig. 14 gezeigt ist.
Die interpolierten Signale werden in RGB-Umwandlungs- Einheiten 96 und 97 eingegeben, die das charakteristische Merkmal der Erfindung darstellen.
Die RGB-Umwandlungs-Einheiten 96 und 97 sollen im folgenden beschrieben werden. Wie im vorangehenden beschrieben, werden spektrale Charakteristika Mg(λ), Gr(λ), Cy(λ) und Ye(λ) von den Farbsignalen Mg, Gr, Cy und Ye in dem Bereich von 380 nm bis 780 nm in Intervallen von 10 nm gemessen, wodurch Mg(λi), Gr(λi), Cy(λi) und Ye(λi) (i = 1, ..., 41) erhalten werden.
Dann werden ideale spektrale NTSC-RGB-Charakteristika r(λi), g(λi) und b(λi) aus "Handbook of Theory of Colors" (Tokyo University Press (1981)) gelesen und mittels der im vorangehenden beschriebenen Gleichung (5) gleich gewichtete Normalengleichungen gelöst.
Darüberhinaus müssen die Koeffizienten [aij] in der linearen Matrix in der im vorangehenden beschriebenen Gleichung (3) folgende Bedingungen erfüllen. Wenn zum Beispiel Sensorausgangssignale eines achromatischen Objekts durch die Filter nach Fig. 1A ausgegeben werden, sind, falls die Ausgangssignale Mg(λ), Gr.(λ), Cy(λ) und Ye(λ) mittels einer Matrix [aij] umgewandelt werden, die umgewandelten R-, G- und B-Signale jeweils gegeben durch:
R(λ) = a&sub1;&sub1;Mg(λ) + a&sub1;&sub2;Gr(λ) + a&sub1;&sub3;Cy(λ) + a&sub1;&sub4;Ye(λ)
G(λ) = a&sub2;&sub1;Mg(λ) + a&sub2;&sub2;Gr(λ) + a&sub2;&sub3;Cy(λ) + a&sub2;&sub4;Ye(λ)
B(λ) = a&sub3;&sub1;Mg(λ) + a&sub3;&sub2;Gr(λ) + a&sub3;&sub3;Cy(λ) + a&sub3;&sub4;Ye(λ)
In diesem Fall lassen sich unter der Annahme, daß die Mg- und Gr-Positionen der Filter mit einem dunklen Abschnitt eines Objekts und die Cy- und Ye-Positionen mit einem hellen Abschnitt des Objekts zusammenfallen, die folgenden Beziehungen mit beliebigen Interpolationsfiltern erfüllen:
Mg(λ) = αGr(λ) = V1(λ)
Cy(λ) = βYe(λ) = V2(λ) ...(37)
wobei α und β von einer Farbtemperatur eines Objekts abhängige Parameter sind.
Aus den Gleichungen (36) und (37) folgt
= (a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2;/α)V&sub1;(λ) + (a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4;/β)V&sub2;(λ)
= (a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2;/α)V&sub1;(λ) + (a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4;/β)V&sub2;(λ)
= (a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;/α)V&sub1;(λ) + (a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4;/β)V&sub2;(λ) ...(38)
Da dieses Objekt eine achromatische Farbe hat, wird eine Fehlfarbe in einer vertikalen Richtung reproduziert, wenn nicht R(λ) = G(λ) = B(λ) für alle V&sub1;(λ) und V&sub2;(λ) gilt. Zusätzlich ändern sich α und β in Abhängigkeit von einer Farbtemperatur eines Objekts und R(λ), G(λ) und B(λ) werden ebenfalls verändert.
Aus diesem Grund sind, damit, um eine Fehlfarbe zu verhindern, R(λ) = G(λ) = B(λ) erfüllt ist, auch die folgenden beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt:
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2;/α = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2;/α = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;/α
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4;/β = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub2;&sub4;/β = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4;/α ...(39)
Da sich α und β in Abhängigkeit von der Farbtemperatur eines Objekts ändern, werden α und β eines achromatischen Objekts bei jeweiligen Farbtemperaturen im voraus gemessen.
Unter der Annahme, daß ein Produkt aus einem Gr(λ)- Ausgangssignal und α und ein Produkt aus einem Cy(λ)- Ausgangssignal und β jeweils durch Gr'(λ) und Ye'(λ) gegeben ist, werden Farbsignale auf der folgenden Gleichung anstelle von Gleichung (6) beruhend umgewandelt:
Zu diesem Zeitpunkt werden die Gleichungen (39) jeweils, wie folgt, neu geschrieben:
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2; = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2;
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4; = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4; ...(41)
Deshalb läßt sich die im vorangehenden beschriebene Gleichung (4) folgendermaßen schreiben:
wobei Gr'(λ) = Gr(λ) x α und Ye'(λ) = Ye(λ) x β gelten. Unter der Annahme, daß
E'( ) = E( ) + l&sub1;(a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; - a&sub2;&sub1; - a&sub2;&sub2;) + l&sub2;(a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; - a&sub3;&sub1; - a&sub3;&sub2;) + l&sub3;(a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; - a&sub2;&sub3; - a&sub2;&sub4;) + l&sub4;(a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; - a&sub3;&sub3; - a&sub3;&sub4;) ...(43)
gilt, folgt E'( ) = E( ) aus Gleichung (17), falls E( ) einen minimalen Wert annimmt, und es ergibt sich ein maximaler Wert. Deshalb gilt
Wenn Gleichung (44) als Normalengleichung auf dieselbe Art wie die im vorangehenden beschriebene Gleichung (5) gelöst wird, sind die [aij] als Funktion von l&sub1; bis l&sub4; gegeben.
Da ein Koeffizient, der sich daraus ergeben soll, den Gleichungen (41) genügt, ist, wenn l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;, und l&sub4; eingestellt sind, eine Evaluierungsfunktion F( ) folgendermaßen definiert:
für = (l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;, l&sub4;)
l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; und l&sub4; werden jeweils so eingestellt, daß sie l&sub1;&sub0;, l&sub2;&sub0;, l&sub3;&sub0; und l&sub4;&sub0; als Anfangswerte erhalten, und Parameter der Sollwerte werden leicht um Δl&sub1;, Δl&sub2;, Δl&sub3; und Δl&sub4; versetzt, um die [aij] gemäß Gleichung (44) für verschiedene l&sub1;, l&sub2;, l&sub3; und l&sub4; zu erhalten. Dann werden die erhaltenen [aij] benutzt, um F( ) gemäß Gleichung (45) zu erhalten.
Wenn eine Einstellung von = (l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;, l&sub4;), für die F( ) minimal ist, erreicht ist, sind die entsprechenden [aij] optimale Koeffizienten, die erreicht werden sollen. Eine RGB-Umwandlungs-Einheit 97 hat als zweite Matrixberechnungseinrichtung auf diese Weise berechnete Koeffizienten [aij].
Es ist zu beachten, daß die [aij] verschiedene Optimalwerte in Abhängigkeit von den Farbtemperaturen haben, da Gleichung (40) sich entsprechend α und P ändert.
Die RGB-Umwandlungs-Einheit 97 dieses Ausführungsbeispiels wählt RGB-Umwandlungsmatrixkoeffizienten in Abhängigkeit von der Farbtemperatur. Zu diesem Zweck beurteilt ein Farbtemperaturdetektor 92 ein Verhältnis der Komponente roten Lichts zu der Komponente blauen Lichts, welche aus der spektralen Charakteristik des Außenlichts gewonnen werden, und wählt dabei automatisch Matrixkoeffizienten. Das heißt, es ist eine Vielzahl von RGB-Umwandlungstabellen angeordnet, die entsprechend einer Farbtemperatur gewählt werden.
Die RGB-Umwandlungs-Einheit 96 soll im folgenden beschrieben werden. Die RGB-Umwandlungs-Einheit bildet eine erste Matrixberechnungseinrichtung und ihre Koeffizienten werden folgendermaßen eingestellt.
Gemeinsame Teile in den Gleichungen (41) sind jeweils durch 2P und 2Q gegeben:
a&sub1;&sub1; + a&sub1;&sub2; = a&sub2;&sub1; + a&sub2;&sub2; = a&sub3;&sub1; + a&sub3;&sub2; = 2P ...(46)
a&sub1;&sub3; + a&sub1;&sub4; = a&sub2;&sub3; + a&sub2;&sub4; = a&sub3;&sub3; + a&sub3;&sub4; = 2Q ...(47)
Falls aus Gleichung (40) gilt
a&sub1;&sub1; - a&sub1;&sub2; = 2R1 a&sub1;&sub3; - a&sub1;&sub4; = 2R2
a&sub2;&sub1; - a&sub2;&sub2; = 2G1 a&sub2;&sub3; - a&sub2;&sub4; = 2G2
a&sub3;&sub1; - a&sub3;&sub2; = 2B1 a&sub3;&sub3; - a&sub3;&sub4; = 2B2 ...(48)
folgt, da R gegeben ist durch:
R = a&sub1;&sub1;Mg + a&sub1;&sub2;Gr' + a&sub1;&sub3;Cy + a&sub1;&sub4;Ye'
aus den Gleichungen (46), (47) und (48)
R = (P+R&sub1;)Mg + (P+R&sub1;)Gr' + (Q+R&sub2;)Cy + (Q+R&sub2;)Ye' = P(Mg+Gr') + Q(Cy+Ye') + R&sub1;(Mg-Gr') + R&sub2;(Cy-Ye') ...(49)
Ähnlich folgen
G = P(Mg+Gr') + Q(Cy+Ye') + G&sub1;(Mg-Gr') + G&sub2;(Cy-Ye') ...(50)
B = P(Mg+Gr') + Q(Cy+Ye') + G&sub1;(Mg-Gr') + B&sub2;(Cy-Ye') ...(51)
Der Koeffizient der RGB-Umwandlungs-Einheit 96 wird zum Ausführen von durch die Gleichungen (49), (50) und (51) gegebenen Matrixberechnungen bestimmt.
Ein Verfahren zum Bestimmen der Konstanten P, Q, R&sub1;, G&sub1;, B&sub1;, R&sub2;, G&sub2; und B&sub2; in den Gleichungen (49), (50) und (51) soll im folgenden beschrieben werden. Die Zahl der Parameter in der durch Gleichung (40) gegebenen Matrix ist normalerweise 12. Jedoch kann die Zahl der Parameter mittels der durch Gleichung (39) gegebenen Bedingung auf 8 reduziert werden.
Zuerst werden die vorgenannten Mg(λi), Gr(λi), Cy(λi), Ye(λi), r(λi), g(λi) und b(λi) ermittelt.
Dann werden die Gleichungen (49), (50) und (51), wie folgt, neu geschrieben:
Deshalb sind äquivalente spektrale Charakteristika R(λ), G(λ) und B(λ) der mittels Gleichung (52) umgewandelten Signale R, G und B gegeben durch:
Diese Matrix ist den im vorangehenden beschriebenen idealen spektralen NTSC-RGB-Charakteristika r(λ), g(λ) und b(λ) soweit als möglich angenähert. Da die acht Parameter P&sub1; und Q&sub1; und Ri, Gi und Bi (i = 1, 2) ungeachtet einer Farbtemperatur konstant sein sollten, werden diese Parameter vorzugsweise unter Verwendung von α und β für z. B. 5,100ºK bestimmt. Dazu wird beispielsweise ein Verfahren der kleinsten Quadrate benutzt.
Das heißt, eine Fehlerfunktion E(P, Q, Ri, Gi, Bi) wird folgendermaßen definiert:
Diese Funktion wird jeweils partiell nach P, Q, Ri, Gi und Bi (i = 1, 2) abgeleitet und es wird 0 eingesetzt, so daß sich gekoppelte lineare Gleichungen mit 8 Unbekannten ergeben. Dann können diese Gleichungen jeweils für P, Q, Ri, Gi und Bi gelöst werden.
Auf diese Weise kann, wenn eine Optimierung für die Farben durchgeführt wird, P = Q nicht immer erfüllt sein. Jedoch kann die Farbreproduzierbarkeit besser sein als in dem Fall, in dem P = Q gilt, da die Zahl der Parameter um eins größer ist.
So können α und β eingestellt werden, und es läßt sich ein Weißabgleich erreichen.
Im allgemeinen sind, wenn wie bei Gleichung (40) (3 x 4)- Matrix-Berechnungen durchgeführt werden, 12 (= 3 x 4) Multiplikationen und 9(= 3 x 3) Additionen/Subtraktionen nötig.
Jedoch können in der RGB-Umwandlungs-Einheit 96 durch Anwenden der durch die Gleichungen (39) gegebenen Bedingungen Matrixberechnungen von R-, G- und B-Signalen wie bei den Gleichungen (49), (50) und (51) vorgenommen werden.
Als Ergebnis läßt sich die Zahl der Multiplikationen vermindern. Zum Beispiel sind für R folgende Berechnungen nötig.
(1) Berechnungen von P(Mg-Gr') + Q(Cy+Ye'):
3 Additionen/Subtraktionen und zwei Multiplikationen
(2) Berechnungen von R&sub1;(Mg-Gr'):
1 Addition/Subtraktion und 1 Multiplikation
(3) Berechnungen von R&sub2;(Cy-Ye'):
1 Addition/Subtraktion und 1 Multiplikation
(4) Berechnungen von (1) + (2) + (3):
2 Additionen/Subtraktionen
Da von diesen Berechnungen die Additionen/Subtraktionen unter (1) und (2) und (3) für die verschiedenen Farben zusammengefasst werden können, können vorstehende Berechnungen für alle Farben durch die folgenden ausgeführt werden:
3 + 1 + 1 + 3 x 2 = 11 (Additionen/Subtraktionen)
2 + 3 x 1 + 3 x 1 = 8 (Multiplikationen)
Die so umgewandelten und gebildeten R-, G- und B-Signale werden über einen Schalter 98 in eine Weißabgleich- Schaltung 61 eingegeben, so daß ihr Verhältnis zueinander nochmal geregelt wird, und werden dann zur γ-Umwandlung in eine γ-Umwandlungs-Schaltung 62 eingegeben. Danach werden die sich ergebenden Signale zur Bildung eines niederfrequenten Helligkeitssignals YL und von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y in eine Farbdifferenzmatrix-Schaltung 63 eingegeben. Das niederfrequente Helligkeitssignal YL wird in einen Addierer 23 eingegeben, und es wird so ein Helligkeitssignal, wie im vorangehenden beschrieben, gebildet. Das Helligkeitssignal wird mittels eines D/A-Wandlers (D/A) 24 in ein analoges Helligkeitssignal umgewandelt.
Die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werden jeweils mittels D/A-Wandlern (D/A) 64a und 64b in analoge Farbdifferenzsignale umgewandelt.
Es sei angemerkt, daß aus dem Ausgangssignal des A/D- Wandlers 21 eine hochfrequente Komponente mittels eines vertikalen Hochpaßfilters 94V herausgegriffen wird. Die genaue Anordnung des Filters 94V ist in Fig. 14 gezeigt.
Der Filter 94V enthält 1H-Verzögerungsspeicher 100 und 101 und Koeffizienten-Multiplizierschaltungen 102 bis 104. Die Multiplizierschaltungen 102 bis 104 haben jeweils die Koeffizienten -½, 1 und -½. Die Ausgangssignale dieser Multiplizierschaltungen werden mittels eines Addierers 105 addiert und die Summe wird einer weiteren Koeffizienten-Multiplizierschaltung 106 zugeführt. Das Ausgangssignal des so aufgebauten Hochpaßfilters 94V wird in einen Komparator 107 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert REF verglichen. Wenn das Ausgangssignal des Filters größer als der Schwellwert ist, d. h. wenn es viele hochfrequente Komponenten gibt, wird der Schalter 95 im Ansprechen auf das Ausgangssignal des Komparators 107 so geschaltet, daß die Ausgangssignale (Mg, Cy, Ye und Gr) der Interpolationsfilter 25 bis 28 in die RGB-Umwandlungs-Einheit 96 als der ersten Matrixberechnungseinrichtung eingegeben werden. Wenn das in den Komparator 107 eingegebene Signal kleiner als der Schwellwert ist, wird der Schalter 95 so geschaltet, daß die Ausgangssignale der Interpolationsfilter in die RGB-Umwandlungs-Einheit 97 als der zweiten Matrixumwandlungseinrichtung eingegeben werden.
Diese Operationen werden aus folgendem Grund durchgeführt. Das heißt, bei einer Umwandlung in der ersten Matrixberechnungseinrichtung kann eine vertikale Fehlfarbe wirksam beseitigt werden. Da jedoch der Freiheitsgrad von 12 Koeffizienten in der zweiten Matrixberechnungseinrichtung in der ersten Matrixberechnungseinrichtung 9 ist, ist die Farbwiedergabe eingeschränkt, und eine optimale Farbwiedergabe ist gestört. Andererseits kann die zweite Matrixberechnungseinrichtung eine sehr naturgetreue Farbwiedergabe realisieren, hat aber den Nachteil, daß die Tendenz zur Wiedergabe eines vertikalen Fehlfarbensignals besteht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Vorzüge und Schwächen dieser Matrixberechnungseinrichtungen kombiniert. Das heißt, wenn die Ausgangssignale eines Bildaufnehmerelements viele vertikale hochfrequente Komponenten enthalten und die Tendenz zur Wiedergabe einer Fehlfarbe besteht, wird die erste Matrixberechnungseinrichtung verwendet. Wenn die Ausgangssignale eine kleine Anzahl vertikaler hochfrequenter Komponenten enthalten und keine Tendenz zur Wiedergabe einer Fehlfarbe besteht, wird die zweite Matrixberechnungseinrichtung mit besserer Farbreproduzierbarkeit verwendet. Demzufolge läßt sich eine Farbsignalverarbeitungseinrichtung erreichen, mit der eine gute Farbreproduzierbarkeit möglich ist, und die frei von der Wiedergabe einer Fehlfarbe ist.
Es sei noch angemerkt, daß das Ausgangssignal des Komparators 107 auch in einen Schalter 109 zum Steuern von Zuleitungen von einem Stromversorgungsteil 108 zu den RGB-Umwandlungs-Einheiten 96 und 97 eingegeben wird, und der Schalter 109 wird zusammen mit dem Schalter 95 umgeschaltet, wodurch der Stromverbrauch während der Matrixberechnungen vermindert wird.

(Elftes Ausführungsbeispiel)

Fig. 15 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Ausgangssignale Mg, Cy, Ye und Gr von Interpolationsfiltern 25 bis 28 in beide RGB-Umwandlungs-Einheiten 96 und 97 eingegeben, und von den RGB-Umwandlungs-Einheiten 96 und 97 ausgegebene R-, G- und B-Signale werden in Mischschaltungen (MIX) 110, 111 und 112 eingegeben. Jede Mischschaltung erhöht ein Mischverhältnis von Ausgangssignalen der RGB-Umwandlungs-Einheit 96 im Vergleich zu denen der RGB-Umwandlungs-Einheit 97, wenn in dem Ausgangssignal eines Hochpaßfilters 94V viele hochfrequente Komponenten enthalten sind, und vermindert im umgekehrten Fall das Mischverhältnis, so daß das Mischverhältnis kontinuierlich oder schrittweise geändert wird. Dieses Verfahren bewirkt, daß, wenn die Ausgangssignale der RGB-Umwandlungs-Einheiten 96 und 97 sich erheblich voneinander unterscheiden, verhindert werden kann, daß ein der Grenze zwischen beiden Ausgangssignalen entsprechendes Bild unnatürlich verändert wird.
Die Erfindung ist wirksam, wenn eine Matrix nach Fig. 7A ausgelesen wird, während in vertikaler Richtung gemischt wird, oder, wenn Signale zwei Farben in der horizontalen Richtung und zwei Farben in der vertikalen Richtung (d. h. insgesamt vier Farben) wiederholen, wie eine Ladungskopplungsvorrichtung, bei der ein Bildelement in Hälften geteilt ist und Filter gemäß Fig. 7B daran angebracht sind, zusätzlich zu einem Fall, bei dem eine Ladungskopplungsvorrichtung nach Fig. 1A im Zeilensprungverfahren abgetastet wird.
Ein Helligkeitssignal trägt zu einer Verbesserung der Farbreproduzierbarkeit bei, indem eine Summe aus YL, das durch Gewichten von R-, G- und B-Signalen erhalten wird, und einem Signal, das durch Hochpaßfiltern der Sensorsignale erhalten wird, verwendet wird. Alternativ dazu können Mg-, Gr-, Cy- und Ye-Signale, die keiner Tiefpaßfilterung unterzogen wurden, auf dieselbe Art wie bei der Erfindung gewichtet und direkt verwendet werden. Die Erfindung kann sowohl auf die Verarbeitung von Laufbildaufnahmen, wie bei einer Laufbild-Videokamera, als auch auf die Verarbeitung von Stehbildern, wie bei einer elektronischen Stehbildkamera angewendet werden.
Wie im vorangehenden beschrieben, können erfindungsgemäß, da R-, G- und B-Signale unter Verwendung aller Farbsignale erzeugt werden, die auf einem Festkörper- Bildaufnehmerelement gebildeten Farbfiltern entsprechen, eine richtige Weißabgleich-Verarbeitung und γ-Umwandlung durchgeführt werden.
Zusätzlich kann eine Farbsignalverarbeitungseinrichtung geschaffen werden, bei der keine Wiedergabe einer vertikalen Fehlfarbe vorkommt.

Claims

1. Farbsignalverarbeitungseinrichtung mit einem Festkörper-Bildaufnehmerelement, auf dem mindestens drei Arten von Farbfiltern zum Erzeugen von mindestens drei Arten von den Farbfiltern entsprechenden Farbsignalen (Mg, Cy, Ye, Gr) angeordnet sind, und einer Linearmatrix- Umwandlungsvorrichtung, die unter Verwendung vorbestimmter Umwandlungscharakteristika R-, G- und B-Signale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Umwandlungscharakteristika variierbar gesetzt sind, damit die Farbsignalverarbeitung abgestimmt auf die spektrale Empfindlichkeit der Filter erfolgen kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Koeffizient der linearen Umwandlungsmatrix einem durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate erhaltenen Koeffizienten entspricht, um spektrale Referenzcharakteristika r(λ), g(λ) und b(λ) der R-, G- und B-Signale mittels linear gekoppelter spektraler Charakteristika f&sub1;(λ), ..., fn(λ) der Farbfilter von N Farben darzustellen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Festkörper- Bildaufnehmerelement eine Ladungskopplungsvorrichtung enthält, und mittels zweidimensionaler digitaler Interpolationsfilter, die Verzögerungsschaltungen und Abgriffstellen unter den Farben gemeinsam verwenden, bewirkt wird, daß die Farbsignale zeitlich zusammentreffen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Farbfilter Mg-, Gr-, Cy- und Ye-Filter beinhalten.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Koeffizient der linearen Umwandlungsmatrix durch eine Potenz von 2 angenähert wird, und digitale Berechnungen unter Verwendung des genäherten Koeffizienten zur Durchführung der Linearmatrix-Umwandlung durchgeführt werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Linearmatrix- Umwandlung unter Verwendung einer Tabelle mit einem vorbestimmten Koeffizienten durchgeführt wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Koeffizient der linearen Umwandlungsmatrix einem Koeffizienten entspricht, der durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate erhalten wurde, um spektrale Referenzcharakteristika r(λ), g(λ) und b(λ) der R-, G- und B- Signale mittels linear gekoppelter spektraler Charakteristika f&sub1;(λ), f2(λ), ..., fn(λ) der Farbfilter von N Farben darzustellen, und der für die Weißabgleich- Verarbeitung gewichtet ist.