JP2000354250A

JP2000354250A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2000354250A
Application number: JP11165469A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sudo; 靖須藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ホワイトバランス処理後のデータの飽和が原
因となって発生する色ずれを抑制し、違和感の少ない色
再現が可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る撮像装置は、被写体像を取
り込んでカラー画像データを出力するＣＣＤ１０１と、
カラー画像データのＲとＢのゲインを調整するゲイン調
整回路１０９、１１０と、ゲイン調整されたカラー画像
データのうち、データビット幅が所定値を超えている画
素データを補正する画素補正回路１１１とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、撮像装置に関
し、詳細には、ホワイトバランス調整を行った後に、更
に画像データを補正する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ撮像素子においては、ＣＣ
Ｄ面上に貼り付けられているＲＧＢそれぞれのフィルタ
ーの特性により、無彩色の被写体を撮影した場合にＧの
データに比して、ＲとＢのフィルタから得られる絶対光
量は少ないものとなっている。

【０００３】ホワイトバランス処理を行う場合には、Ｃ
ＣＤ面上のフィルターの透過率の違いからＲＧＢデータ
において、Ｇのデータに比べＲのデータは２倍強、Ｂの
データも１〜２倍程度のゲインが必要となっている。こ
のことから、青空を含む画像を撮影した場合には青空部
分のＢとＧの値がＣＣＤ面上のデータで既に飽和に近い
値となってしまい、これに上記のようなゲインをかける
ことでＢデータは飽和しているため、ホワイトバランス
処理の結果、Ｒデータのみ値が大きくなる。その結果、
青空が赤みをおびマゼンタ側に色ずれを起こしてしまい
撮影画像に違和感を生じる場合がある。

【０００４】従来提案されているホワイトバランス調整
装置としては例えば、特開平１０ー２３４０５２号公報
に記載されたガンマ補正装置がある。かかるガンマ補正
装置は、３原色信号からなるデジタル映像信号に各原色
毎に直線近似による変換特性を用いてデータ処理を施し
て表示階調の直線性を補正するガンマ補正等を行うガン
マ補正回路において、変換特性が飽和する信号値を設定
する飽和点設定部と、出力信号を一定値に飽和させるク
リップ部を設け、１つの色信号に対する変換特性が飽和
するときには、他の２つの色信号の出力信号を飽和させ
て出力することにより、高コントラスト比で表示すると
きでも、白ピークでの白バランスが崩れるのを防止して
いる。

【０００５】また、特開平９−４６５８４号公報に記載
された撮像装置は、規定の基準レベルより高輝度の階調
を抑圧して、撮像結果を出力する撮像装置において、前
記撮像結果の輝度レベルのピーク値により前記基準レベ
ルを設定し、前記撮像結果の輝度レベルの平均値によ
り、該設定した前記基準レベルを可変することにより、
画面中に蛍光灯等の光源が飛び込んだ場合でも、不自然
な主被写体の輝度レベルの変動を有効に回避するもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては、階調をニーやγ処理によって行っている
ため、色が変化してしまうことを無彩色に近くし、目立
たないようにしており、実際の色が再現できないという
問題がある。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、ホワイトバランス処理後のデータの飽和が原因とな
って発生する色ずれを抑制し、違和感の少ない色再現が
可能な撮像装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明は、被写体像を取り込ん
でカラー画像データを出力する撮像手段と、前記カラー
画像データのゲインを調整するゲイン調整手段と、前記
ゲイン調整手段によりゲイン調整されたカラー画像デー
タのうち、データビット幅が所定値を超えている画素デ
ータを補正する画素補正手段と、を備えたものである。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、被写体像
を取り込んでカラー画像データを出力する撮像手段と、
前記カラー画像データのうち、飽和している画素データ
を検出する飽和検出手段と、前記カラー画像データのゲ
インを調整するゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手段
によりゲイン調整されたカラー画像データのうち、前記
飽和検出手段で飽和が検出された画素データを補正する
画素補正手段と、を備えものである。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、被写体像
を取り込んでカラー画像データを出力する撮像手段と、
前記カラー画像データのうち、飽和している画素データ
を検出する飽和検出手段と、前記カラー画像データのゲ
インを調整するゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手段
によりゲイン調整されたカラー画像データのうち、前記
飽和検出手段で飽和が検出された画素データを補正する
画素補正手段と、前記画素補正手段による補正前後で、
前記カラー画像データの画素データ毎に輝度を比較し、
輝度差が所定値以上となる画素数を計数する輝度検出手
段と、前記輝度検出手段の計数結果が、規定値以上とな
る場合に、前記撮像手段の露光条件を変更して再度、撮
像を行わせる撮影条件設定手段と、を備えたものであ
る。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載の発明において、前記条件設定手段は、予め設定
された露光条件範囲内で、前記撮像手段の露光条件を変
更して撮像を行わせるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明に係る好適な実施の形態を、（実施の形態１）、
（実施の形態２）、（実施の形態３）を参照して詳細に
説明する。

【００１３】（実施の形態１）図１は、実施の形態１に
係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１に示
す撮像装置は、被写体像を電気信号（アナログのカラー
画像データ）に変換するＣＣＤ１０１と、ＣＣＤ１０１
の出力のノイズを除去するＣＤＳ１０２と、アナログの
カラー画像データをデジタルのカラー画像データに変換
するＡ／Ｄ変換器１０３と、カラー画像データの画素を
補間する画素補間回路１０４と、Ｒデータのゲインを調
整するＲゲイン調整回路１０５と、Ｂデータのゲインを
調整するＢゲイン調整回路１０６と、ＲＧＢデータから
無彩色部分の検出を行う無彩色検出回路１０７と、Ｒゲ
イン調整回路１０９およびＢゲイン調整回路１１０のゲ
イン制御値を設定するゲイン制御回路１０８と、Ｒデー
タのゲインを調整するＲゲイン調整回路１０９、Ｂデー
タのゲインを調整するＢゲイン調整回路１１０、データ
ビット幅が所定値を超えている画素データを補正する画
素補正回路１１１とを備えている。

【００１４】つぎに、上記図１の撮像装置の動作を説明
する。まず、ＣＣＤ１０１は、取り込んだ被写体像をア
ナログのカラー画像データに変換してＣＤＳ１０２に出
力する。ＣＤＳ１０２は、入力されるアナログのカラー
画像データのノイズを除去してＡ／Ｄ変換器１０３に出
力する。Ａ／Ｄ変換器１０３は入力されるアナログのカ
ラー画像データをデジタルのカラー画像データに変換し
て画素補間回路１０４に出力する。

【００１５】画素補間回路１０４は、入力されるカラー
画像データの画素を補間し、各画素毎にＲＧＢデータを
作成して出力する。画素補間回路１０４は、例えば、単
板式のＣＣＤの場合には、ＣＣＤ面上に貼り付けられた
フィルター以外のデータを周辺画素から補間によって算
出して各画素毎のＲＧＢデータの作成を行う。

【００１６】Ｒゲイン調整回路１０５とＢゲイン調整回
路１０６は、画素補間回路１０４から入力されるＲデー
タとＧデータに対して、フィルター毎の透過率を考慮し
た色補正をそれぞれ行う。このＲとＢのゲイン値は撮影
シーンによって異なることがないので一般的には固定値
を与える。この時点では、ＣＣＤで撮像した画像は、人
間が風景等を見た場合に無意識のうちに色補正を行って
いるために人間の感覚と異なった色バランスになってし
まう。この影響を無すべく、以下のように、撮像した画
像から無彩色と思われる部分を抽出し、そのデータから
補正量を求めホワイトバランス処理を行う。

【００１７】無彩色検出回路１０７は、画素補間回路１
０４から入力されるＲＧＢデータから無彩色部分の検出
を行い、ゲイン制御回路１０８に出力する。ゲイン制御
回路１０８は、無彩色部分からホワイトバランス処理に
必要なゲイン制御値を計算し、Ｒゲイン調整回路１０９
およびＢゲイン調整回路１１０にゲイン制御値を設定
し、Ｒ，Ｂデータに対してゲイン制御処理を行ってホワ
イトバランス調整を行う。

【００１８】なお、画素補間回路１０４とＲ，Ｂゲイン
調整回路１０９、１１０間のバス幅よりも、Ｒ，Ｂゲイ
ン調整回路１０９、１１０と画素補正回路１１１の間の
バス幅は広く設定されている。

【００１９】画素補正回路１１１は、ゲイン制御前のデ
ータビット幅にあわせ、色ずれがなるべく生じないよう
に、彩度補正などの処理によって画素補正を行う。な
お、Ｒゲイン調整回路１０５とＢゲイン調整回路１０６
を使用しないで、ゲイン制御回路１０８においてフィル
ターの固定ゲイン相当を加味したゲイン制御値を計算し
て、Ｒゲイン調整回路１０９とＢゲイン調整回路１１０
に設定することにしても良い。

【００２０】この画素補正回路１１１の詳細な動作を説
明する。画素補間回路１０４からの出力データのビット
幅を８ビットとし、ＲＧＢデータが、Ｒ＝４０、Ｇ＝１
２０、Ｂ＝１８０、フィルターによる固定ゲイン値をそ
れぞれＲｃＧ，ＢｃＧとしたときに、ＲｃＧ＝２．７、
ＢｃＧ＝１．８（フィルターによるＲＧＢ各データのず
れは赤外カットフィルターなどの影響でＲがＧに対し
て、２．数倍、ＢがＧに対して、１．数倍程度が一般的
である）、ホワイトバランス処理におけるゲイン制御値
をＲｗＧ，ＢｗＧとしたときに、ＲｗＧ＝１．２、Ｂｗ
Ｇ＝０．９の場合を例に挙げて説明する。

【００２１】上記の場合に、従来のホワイトバランス処
理では、各処理手段でのデータビット幅は入力ビット幅
と同じビット幅でクリップされてしまうため、入力ビッ
ト幅が８ビットの時は処理結果のデータは「２５５」で
クリップされてしまう。

【００２２】そこで、従来のホワイトバランス処理後の
各画素のデータをＲ’，Ｇ’，Ｂ’とすると、Ｒ’，
Ｇ’，Ｂ’は下式で算出される。

【００２３】Ｒ’＝Ｒ×ＲｃＧ×ＲｗＧ（ｉｆＲ’＞２５５，Ｒ＝２５５）＝４０×２．７×１．２＝１３０Ｇ’＝Ｇ＝１２０Ｂ’＝Ｂ×ＢｃＧ×ＢｗＧ（ｉｆＢ’＞２５５，Ｂ＝２５５）＝２００×１．７×０．９＝３０６（ｉｆＢ’＞２５５，Ｂ＝２５５）＝２５５

【００２４】上記計算結果が示すように、Ｂデータは飽
和してしまうために２５５（８ビット）でクリップされ
るのに対して、Ｒデータは飽和していないためにゲイン
制御でその値が大きくなってしまい、実際の色とはカラ
ーバランスが崩れてしまうという不具合が生じる場合が
ある。

【００２５】これに対して本発明では、Ｒ，Ｂゲイン調
整回路１０９、１１０における、ゲイン制御回路１０８
のゲイン制御値による演算結果を実際のデータビット幅
より広く保持し、データをクリップすることなく、以下
のように処理結果Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を求める。

【００２６】

【００２７】ここで、実際のデータビット幅は８ビット
であることからＢデータが２５５を越えてしまい、従来
の方式では２５５にクリップされてしまうのに対して、
本発明では、出力ビット幅を広く保持しているため、演
算はデータをクリップせずに行う。このように演算結果
によってＲ’Ｇ’Ｂ’いずれかのデータが入力データビ
ット幅を超えている画素について彩度補正などの処理を
行ない、色ずれを防止する。

【００２８】例えば、ゲイン制御の結果が、Ｒ＝１３
０，Ｇ＝１２０，Ｂ＝３０６のときは、ＲＧＢの比を変
えずにＲＧＢの最大値を「２５５」にするような処理を
行う。

【００２９】

【００３０】このような処理を行うことで輝度レベルは
多少変化することが考えられるが、彩度を保ちながら色
補間を行うことが可能でホワイトバランス処理による飽
和データによる色ずれを抑制することが可能となる。

【００３１】以上説明したように、実施の形態１におい
ては、ゲイン制御後のデータビット幅をゲイン制御前の
ビット幅より大きくし、画素補正回路１１１は、データ
がゲイン制御前のデータのビット幅に対して飽和する場
合に画素補正をおこなうこととしたので、処理後の飽和
画素に対して色ずれを起こさないような画素補間処理を
行うために違和感のない画像撮影が可能となる。

【００３２】（実施の形態２）図２は、実施の形態２に
係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図２に示
す撮像装置において、実施の形態１の撮像装置（図１）
と同等部分は同一符号を付してある。実施の形態２に係
る撮像装置は、図２に示すように、実施の形態１の撮像
装置（図１）において、画素補間回路１０４とＲ，Ｂゲ
イン調整回路１０５、１０６間に、飽和検出回路１１２
を設けたものである。実施の形態１と同様な構成および
動作についてはその説明を省略し、異なる点についての
み説明する。

【００３３】上記飽和検出回路１１２は、ゲイン制御処
理前にＲＧＢデータの飽和している画素の検出を行い画
素補間回路１１１に出力する。画素補正回路１１１は、
飽和が検出された画素に対しては既に正確な色情報が失
われている可能性が高いため、実施の形態１の処理に加
えて、この飽和検出された画素について周辺画素のデー
タ等から画素補正を行う。

【００３４】例えば、画素補間処理の出力データＲＧＢ
の各々に対して、画素補間処理の出力データ幅が８ビッ
トとしたとき、Ｒ＞２５５，Ｇ＞２５５，Ｂ＞２５５の
いずれかの条件を満たした場合に、飽和検出回路１１２
は、画素補正回路１１に対してこの画素は色情報が欠落
している可能性が高いという旨の信号を与える。

【００３５】画素補正回路１１１は、飽和が検出された
画素に対しては周辺画素データを用いて画素補間処理を
おこなう。補間処理をおこなう直前の画素値をＲｐｒ
ｅ，Ｂｐｒｅ，Ｇｐｒｅとしたとき、一定値Ｃを予め設
定し、以下のような処理を行う。

【００３６】Ｒｐｒｅ−Ｃ＜Ｒ＜Ｒｐｒｅ＋Ｃ・・・（１）Ｇｐｒｅ−Ｃ＜Ｇ＜Ｇｐｒｅ＋Ｃ・・・（２）Ｂｐｒｅ−Ｃ＜Ｂ＜Ｂｐｒｅ＋Ｃ・・・（３）

【００３７】上記条件式（１）〜（３）のうち、２つ以
上の条件式を満たす場合は条件を満たさない画素につい
て置き換えを行う。例えば、上記条件式（２）だけ、条
件を満たさない場合は、Ｇ＝Ｇｐｒｅとする。

【００３８】上記条件式（１）〜（３）のうち、２つ以
上の条件式を満たさない場合は、Ｒ＝Ｒｐｒｅ，Ｇ＝Ｇ
ｐｒｅ，Ｂ＝Ｂｐｒｅとして、全てのデータを置き換え
る。

【００３９】以上説明したように、実施の形態２におい
ては、飽和検出回路１１２はホワイトバランス処理前の
画素データが飽和しているか否かを検知し、画素補正回
路１１は、飽和が検出された画素に対して補正を行うこ
ととしたので、撮影時に既に飽和している画素に対して
画素補正を行うために周辺画素との差が大きくならずに
違和感の少ない画像撮影が可能となる。

【００４０】（実施の形態３）図３は、実施の形態３に
係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図３に示
す撮像装置において、実施の形態２の撮像装置（図２）
と同等部分は同一符号を付してある。実施の形態３に係
る撮像装置は、図３に示すように、実施の形態２の撮像
装置（図２）に、輝度検出回路１１３、撮影条件設定回
路１１４を追加したものである。実施の形態２と同様な
構成および動作についてはその説明を省略し、異なる点
についてのみ説明する。

【００４１】輝度検出回路１１３は、補正前の画素デー
タと、画素補正回路１１１から出力される補正後の画素
データの輝度差の検出を行い、その輝度差がある一定値
以上となる画素数を計数し、その計数結果に応じて、撮
影条件設定回路１１４でＣＣＤ１０１の露光条件を変更
し、再度撮影を行う。

【００４２】具体的には、輝度検出回路１１３は、画素
補正前後の輝度差の設定値をｃｍｐとした場合に、輝度
差がｃｍｐ以上となる画素数ｎをカウントし、撮影条件
設定回路１１４は、このカウント数ｎがある一定値を越
える場合には、露光条件を変更して、撮影を行い、カウ
ント数ｎが、ある一定値を越えなくなるまで同じ処理を
繰り返す。

【００４３】なお、撮影条件設定回路１１４は、撮影条
件（露光条件）を変更して撮影を行う場合に、撮影条件
の変更範囲を予め設定しておき、撮影条件の変更範囲内
で撮影条件を変更しても、カウント数ｎがある一定値を
越える場合には、露光条件の変更を行わずに、初期露光
条件で撮影を行うことにしても良い。

【００４４】以上説明したように、実施の形態３におい
ては、輝度検出回路１１３は画素補正前後の画素の輝度
比較をおこない、ある一定値以上輝度が変化した画素を
計数し、撮影条件設定回路１１４は、計数値が所定値を
超える場合に撮影条件を変更して再度撮影を行うことと
したので、画素補間処理後に輝度変化が少ない撮影条件
で撮影を行うことができ、画素間の輝度の変化による違
和感が少ない画像撮影が可能となる。

【００４５】また、実施の形態３においては、撮影条件
設定回路１１４は、再度撮影を行う場合に、予め露光条
件範囲を設定しておき、この条件範囲内で再撮影を行う
こととしたので、極度な撮影条件変更を無くし、違和感
の少ない画像撮影が可能となる。

【００４６】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で
適宜変形可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、ゲイン調整手段はカラー画像データのゲ
インを調整し、画素補正手段は、ゲイン調整されたカラ
ー画像データのうち、データビット幅が所定値を超えて
いる画素データを補正することとしたので、色ずれがな
く、違和感のない色再現が可能となる。

【００４８】また、請求項２に記載の発明によれば、飽
和検出手段はカラー画像データのうち、飽和している画
素データを検出し、ゲイン調整手段はカラー画像データ
のゲインを調整し、画素補正手段はゲイン調整手段によ
りゲイン調整されたカラー画像データのうち、飽和が検
出された画素データを補正することとしたので、撮影時
に既に飽和している画素に対して画素補正を行うことに
より、周辺画素との差が大きくならずに違和感の少ない
色再現が可能となる。

【００４９】また、請求項３に記載の発明によれば、飽
和検出手段はカラー画像データのうち、飽和している画
素データを検出し、ゲイン調整手段はカラー画像データ
のゲインを調整し、画素補正手段はゲイン調整手段によ
りゲイン調整されたカラー画像データのうち、飽和が検
出された画素データを補正し、輝度検出手段は画素補正
手段による補正前後で、カラー画像データの画素データ
毎に輝度を比較し、輝度差が所定値以上となる画素数を
計数し、撮影条件設定手段は輝度検出手段の計数結果が
規定値以上となる場合に、撮像手段の露光条件を変更し
て再度、撮像を行わせることとしたので、画素補間処理
後に輝度変化が少ない撮影条件で撮影を行うことがで
き、画素間の輝度の変化による違和感が少ない色再現が
可能となる。

【００５０】また、請求項４に記載の発明によれば、請
求項３に記載の発明において、撮影条件設定手段は、予
め設定された露光条件範囲内で、撮像手段の露光条件を
変更して撮像を行わせることとしたので、請求項３に記
載の発明の効果に加えて、極度な撮影条件の変更を防止
でき、より違和感の少ない色再現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】実施の形態２に係る撮像装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】実施の形態３に係る撮像装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０１ＣＣＤ１０２ＣＤＳ１０３Ａ／Ｄ変換器１０４画素補間回路１０５Ｒゲイン調整回路１０６Ｂゲイン調整回路１０７無彩色検出回路１０８ゲイン制御回路１０９Ｒゲイン調整回路１１０Ｂゲイン調整回路１１１画素補正回路１１２飽和検出回路１１３輝度検出回路１１４撮影条件設定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を取り込んでカラー画像データ
を出力する撮像手段と、前記カラー画像データのゲインを調整するゲイン調整手
段と、前記ゲイン調整手段によりゲイン調整されたカラー画像
データのうち、データビット幅が所定値を超えている画
素データを補正する画素補正手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】被写体像を取り込んでカラー画像データ
を出力する撮像手段と、前記カラー画像データのうち、飽和している画素データ
を検出する飽和検出手段と、前記カラー画像データのゲインを調整するゲイン調整手
段と、前記ゲイン調整手段によりゲイン調整されたカラー画像
データのうち、前記飽和検出手段で飽和が検出された画
素データを補正する画素補正手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】被写体像を取り込んでカラー画像データ
を出力する撮像手段と、前記カラー画像データのうち、飽和している画素データ
を検出する飽和検出手段と、前記カラー画像データのゲインを調整するゲイン調整手
段と、前記ゲイン調整手段によりゲイン調整されたカラー画像
データのうち、前記飽和検出手段で飽和が検出された画
素データを補正する画素補正手段と、前記画素補正手段による補正前後で、前記カラー画像デ
ータの画素データ毎に輝度を比較し、輝度差が所定値以
上となる画素数を計数する輝度検出手段と、前記輝度検出手段の計数結果が、規定値以上となる場合
に、前記撮像手段の露光条件を変更して再度、撮像を行
わせる撮影条件設定手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】前記条件設定手段は、予め設定された露
光条件範囲内で、前記撮像手段の露光条件を変更して撮
像を行わせることを特徴とする請求項３に記載の撮像装
置。