JP2001359114A - 固体撮像素子を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
固体撮像素子を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＣＣＤ等の固体撮像素子によって撮像されたデ
ジタル画像データに含まれるノイズを低減する。 【解決手段】画像を固体撮像素子によりデジタル画像デ
ータとして取り込んで、色補正処理を行い画像記録媒体
に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得装置であっ
て、前記取り込んだ画像中の各部の明度を検出する明度
検出手段と、前記色補正処理を行なうための色補正マト
リックスの係数を、前記検出された画像中の各部の明度
に応じて設定するマトリックス係数設定手段と、を備え
たことを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取得装置
を提供することにより前記課題を解決する。
ジタル画像データに含まれるノイズを低減する。 【解決手段】画像を固体撮像素子によりデジタル画像デ
ータとして取り込んで、色補正処理を行い画像記録媒体
に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得装置であっ
て、前記取り込んだ画像中の各部の明度を検出する明度
検出手段と、前記色補正処理を行なうための色補正マト
リックスの係数を、前記検出された画像中の各部の明度
に応じて設定するマトリックス係数設定手段と、を備え
たことを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取得装置
を提供することにより前記課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を
実行するためのプログラムを記録した記録媒体に係り、
特に、デジタルスチルカメラ等のＣＣＤを用いた静止画
像入力装置において、被写体が暗い場合に増加してしま
うノイズを低減する技術に関する。
いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を
実行するためのプログラムを記録した記録媒体に係り、
特に、デジタルスチルカメラ等のＣＣＤを用いた静止画
像入力装置において、被写体が暗い場合に増加してしま
うノイズを低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のカメラのようにフィルムに画像を
撮影する画像撮像装置に代わって、例えばＣＣＤ等のよ
うな固体撮像素子を用いて、被写体を撮像して得た輝度
信号をデジタル画像データに変換して記録媒体に記録す
るデジタルスチルカメラ（デジタルカメラ）等の画像取
得装置が、広く知られている。デジタルカメラの信号出
力は、例えば８ビットのデジタル値で表されるデジタル
画像データであり、このデータが画像処理装置（パソコ
ン）に取り込まれ、所定の画像処理が施されて、ＣＲＴ
等のモニタ上に表示されたり、プリンタからプリント
（ハードコピー）として出力される。
撮影する画像撮像装置に代わって、例えばＣＣＤ等のよ
うな固体撮像素子を用いて、被写体を撮像して得た輝度
信号をデジタル画像データに変換して記録媒体に記録す
るデジタルスチルカメラ（デジタルカメラ）等の画像取
得装置が、広く知られている。デジタルカメラの信号出
力は、例えば８ビットのデジタル値で表されるデジタル
画像データであり、このデータが画像処理装置（パソコ
ン）に取り込まれ、所定の画像処理が施されて、ＣＲＴ
等のモニタ上に表示されたり、プリンタからプリント
（ハードコピー）として出力される。
【０００３】カラー画像撮影が可能なデジタルカメラに
おいては、一般にＣＣＤから出力される信号に各種色補
正処理を行なって最終的な出力画像を得ている。この色
補正処理としては、例えば、リニアマトリックス処理や
色差マトリックス処理等が知られている。ここで、リニ
アマトリックス処理は、ＣＣＤから出力される被写体輝
度にリニアな信号に対して３×３の行列（リニアマトリ
ックス）を作用させることで行なわれる。一方、色差マ
トリックス処理は、輝度リニアな信号をＣＲＴモニタ特
性に合わせてγ変換した信号から輝度信号と色差信号を
求め、この色差信号に２×２の行列等（色差マトリック
ス）を作用させるものである。これらの特徴として、リ
ニアマトリックスは、正確な色再現を得るために有利で
あり、また一方、色ノイズに比べて輝度ノイズは目立ち
やすいところ、色差マトリックスは輝度信号を変化させ
ないため、ノイズの点で有利である。
おいては、一般にＣＣＤから出力される信号に各種色補
正処理を行なって最終的な出力画像を得ている。この色
補正処理としては、例えば、リニアマトリックス処理や
色差マトリックス処理等が知られている。ここで、リニ
アマトリックス処理は、ＣＣＤから出力される被写体輝
度にリニアな信号に対して３×３の行列（リニアマトリ
ックス）を作用させることで行なわれる。一方、色差マ
トリックス処理は、輝度リニアな信号をＣＲＴモニタ特
性に合わせてγ変換した信号から輝度信号と色差信号を
求め、この色差信号に２×２の行列等（色差マトリック
ス）を作用させるものである。これらの特徴として、リ
ニアマトリックスは、正確な色再現を得るために有利で
あり、また一方、色ノイズに比べて輝度ノイズは目立ち
やすいところ、色差マトリックスは輝度信号を変化させ
ないため、ノイズの点で有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＣＤから
出力される信号には、一般にノイズが含まれている。こ
のノイズ成分としては、ＣＣＤへの入射光量の平方根に
比例するショットノイズと、入射光量に依存しないＣＣ
Ｄの暗電流ノイズ（固定ノイズ）が支配的であり、特に
ＣＣＤに入射する光量が少ない程、信号に含まれるノイ
ズの比率が増加することが知られている。
出力される信号には、一般にノイズが含まれている。こ
のノイズ成分としては、ＣＣＤへの入射光量の平方根に
比例するショットノイズと、入射光量に依存しないＣＣ
Ｄの暗電流ノイズ（固定ノイズ）が支配的であり、特に
ＣＣＤに入射する光量が少ない程、信号に含まれるノイ
ズの比率が増加することが知られている。
【０００５】ここで、前記リニアマトリックスや色差マ
トリックスは、ノイズを増幅する効果を持ち、マトリッ
クス係数の絶対値が大きな値をとる程、ノイズ増幅効果
が強くなる。しかるに、現在のデジタルカメラは、ＣＣ
Ｄに入射する光量にかかわらず、固定したマトリックス
を使用しており、被写体の暗部でノイズが目立ち、ま
た、感度設定値を高く設定した場合には、画像全体でノ
イズが目立つという問題があった。
トリックスは、ノイズを増幅する効果を持ち、マトリッ
クス係数の絶対値が大きな値をとる程、ノイズ増幅効果
が強くなる。しかるに、現在のデジタルカメラは、ＣＣ
Ｄに入射する光量にかかわらず、固定したマトリックス
を使用しており、被写体の暗部でノイズが目立ち、ま
た、感度設定値を高く設定した場合には、画像全体でノ
イズが目立つという問題があった。
【０００６】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、ＣＣＤ等の固体撮像素子によって撮像さ
れたデジタル画像データに含まれるノイズを低減するこ
とのできる、固体撮像素子を用いた画像取得装置および
画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラ
ムを記録した記録媒体を提供することを課題とする。
たものであり、ＣＣＤ等の固体撮像素子によって撮像さ
れたデジタル画像データに含まれるノイズを低減するこ
とのできる、固体撮像素子を用いた画像取得装置および
画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラ
ムを記録した記録媒体を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第一の態様は、画像を固体撮像素子により
デジタル画像データとして取り込んで、色補正処理を行
い画像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像
取得装置であって、前記取り込んだ画像中の各部の明度
を検出する明度検出手段と、前記色補正処理を行なうた
めの色補正マトリックスの係数を、前記検出された画像
中の各部の明度に応じて設定するマトリックス係数設定
手段と、を備えたことを特徴とする固体撮像素子を用い
た画像取得装置を提供する。
に、本発明の第一の態様は、画像を固体撮像素子により
デジタル画像データとして取り込んで、色補正処理を行
い画像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像
取得装置であって、前記取り込んだ画像中の各部の明度
を検出する明度検出手段と、前記色補正処理を行なうた
めの色補正マトリックスの係数を、前記検出された画像
中の各部の明度に応じて設定するマトリックス係数設定
手段と、を備えたことを特徴とする固体撮像素子を用い
た画像取得装置を提供する。
【０００８】また、前記マトリックス係数設定手段は、
前記検出された画像中の各部の明度が高い領域では前記
マトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、明度が低
い領域では前記マトリックスの係数の絶対値を小さく設
定するようにしたことが好ましい。
前記検出された画像中の各部の明度が高い領域では前記
マトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、明度が低
い領域では前記マトリックスの係数の絶対値を小さく設
定するようにしたことが好ましい。
【０００９】また、前記マトリックス係数設定手段は、
前記色補正マトリックスとしてリニアマトリックス及び
色差マトリックスの係数を前記画像中の各部の明るさに
応じて変更し、前記検出された画像中の明るい領域では
前記リニアマトリックスの係数の絶対値を大きく設定
し、暗い領域では前記リニアマトリックスの係数の絶対
値を小さくし、かつ前記色差マトリックスの係数を大き
く設定するようにしたことが好ましい。
前記色補正マトリックスとしてリニアマトリックス及び
色差マトリックスの係数を前記画像中の各部の明るさに
応じて変更し、前記検出された画像中の明るい領域では
前記リニアマトリックスの係数の絶対値を大きく設定
し、暗い領域では前記リニアマトリックスの係数の絶対
値を小さくし、かつ前記色差マトリックスの係数を大き
く設定するようにしたことが好ましい。
【００１０】また、同様に前記課題を解決するために、
本発明の第二の態様は、画像を固体撮像素子によりデジ
タル画像データとして取り込んで、色補正処理を行い画
像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得
装置であって、前記固体撮像素子の感度を設定する感度
設定手段と、前記色補正処理を行なうための色補正マト
リックスの係数を、前記設定された固体撮像素子の感度
に応じて設定するマトリックス係数設定手段と、を備え
たことを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取得装置
を提供する。
本発明の第二の態様は、画像を固体撮像素子によりデジ
タル画像データとして取り込んで、色補正処理を行い画
像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得
装置であって、前記固体撮像素子の感度を設定する感度
設定手段と、前記色補正処理を行なうための色補正マト
リックスの係数を、前記設定された固体撮像素子の感度
に応じて設定するマトリックス係数設定手段と、を備え
たことを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取得装置
を提供する。
【００１１】また、前記マトリックス係数設定手段は、
前記設定された固体撮像素子の感度が低い場合には前記
マトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、感度が高
い場合には前記マトリックスの係数の絶対値を小さく設
定するようにしたことが好ましい。
前記設定された固体撮像素子の感度が低い場合には前記
マトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、感度が高
い場合には前記マトリックスの係数の絶対値を小さく設
定するようにしたことが好ましい。
【００１２】また、前記マトリックス係数設定手段は、
前記色補正マトリックスとしてリニアマトリックス及び
色差マトリックスの係数を前記固体撮像素子の感度に応
じて変更し、前記設定された固体撮像素子の感度が低い
場合には前記リニアマトリックスの係数の絶対値を大き
く設定し、感度が高い場合には前記リニアマトリックス
の係数の絶対値を小さくし、かつ前記色差マトリックス
の係数を大きく設定するようにしたことが好ましい。
前記色補正マトリックスとしてリニアマトリックス及び
色差マトリックスの係数を前記固体撮像素子の感度に応
じて変更し、前記設定された固体撮像素子の感度が低い
場合には前記リニアマトリックスの係数の絶対値を大き
く設定し、感度が高い場合には前記リニアマトリックス
の係数の絶対値を小さくし、かつ前記色差マトリックス
の係数を大きく設定するようにしたことが好ましい。
【００１３】また、同様に前記課題を解決するために、
本発明の第三の態様は、画像を固体撮像素子によりデジ
タル画像データとして取り込んで、色補正処理を行い画
像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得
方法であって、前記取り込んだ画像中の各部の明度を検
出し、前記色補正処理を行なうための色補正マトリック
スの係数を、前記検出された画像中の各部の明度に応じ
て設定することを特徴とする固体撮像素子を用いた画像
取得方法を提供する。
本発明の第三の態様は、画像を固体撮像素子によりデジ
タル画像データとして取り込んで、色補正処理を行い画
像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得
方法であって、前記取り込んだ画像中の各部の明度を検
出し、前記色補正処理を行なうための色補正マトリック
スの係数を、前記検出された画像中の各部の明度に応じ
て設定することを特徴とする固体撮像素子を用いた画像
取得方法を提供する。
【００１４】また、前記色補正処理を行なうための色補
正マトリックスの係数を、前記検出された画像中の各部
の明度が高い領域では前記マトリックスの係数の絶対値
を大きく設定し、明度が低い領域では前記マトリックス
の係数の絶対値を小さく設定するようにしたことが好ま
しい。
正マトリックスの係数を、前記検出された画像中の各部
の明度が高い領域では前記マトリックスの係数の絶対値
を大きく設定し、明度が低い領域では前記マトリックス
の係数の絶対値を小さく設定するようにしたことが好ま
しい。
【００１５】また、前記色補正処理を行なうための色補
正マトリックスであるリニアマトリックス及び色差マト
リックスの係数を前記画像中の各部の明るさに応じて変
更し、前記検出された画像中の明るい領域では前記リニ
アマトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、暗い領
域では前記リニアマトリックスの係数の絶対値を小さく
し、かつ前記色差マトリックスの係数を大きく設定する
ようにしたことが好ましい。
正マトリックスであるリニアマトリックス及び色差マト
リックスの係数を前記画像中の各部の明るさに応じて変
更し、前記検出された画像中の明るい領域では前記リニ
アマトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、暗い領
域では前記リニアマトリックスの係数の絶対値を小さく
し、かつ前記色差マトリックスの係数を大きく設定する
ようにしたことが好ましい。
【００１６】また、同様に前記課題を解決するために、
本発明の第四の態様は、画像を固体撮像素子によりデジ
タル画像データとして取り込んで、色補正処理を行い画
像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得
方法であって、前記色補正処理を行なうための色補正マ
トリックスの係数を、前記固体撮像素子の感度に応じて
設定することを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取
得方法を提供する。
本発明の第四の態様は、画像を固体撮像素子によりデジ
タル画像データとして取り込んで、色補正処理を行い画
像記録媒体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得
方法であって、前記色補正処理を行なうための色補正マ
トリックスの係数を、前記固体撮像素子の感度に応じて
設定することを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取
得方法を提供する。
【００１７】また、前記色補正処理を行なうための色補
正マトリックスの係数を、前記固体撮像素子の感度が低
い場合には前記マトリックスの係数の絶対値を大きく設
定し、感度が高い場合には前記マトリックスの係数の絶
対値を小さく設定するようにしたことが好ましい。
正マトリックスの係数を、前記固体撮像素子の感度が低
い場合には前記マトリックスの係数の絶対値を大きく設
定し、感度が高い場合には前記マトリックスの係数の絶
対値を小さく設定するようにしたことが好ましい。
【００１８】また、前記色補正処理を行なうための色補
正マトリックスの係数であるリニアマトリックス及び色
差マトリックスの係数を前記固体撮像素子の感度に応じ
て変更し、前記固体撮像素子の感度が低い場合には前記
リニアマトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、感
度が高い場合には前記リニアマトリックスの係数の絶対
値を小さく設定し、かつ前記色差マトリックスの係数を
大きく設定するようにしたことが好ましい。
正マトリックスの係数であるリニアマトリックス及び色
差マトリックスの係数を前記固体撮像素子の感度に応じ
て変更し、前記固体撮像素子の感度が低い場合には前記
リニアマトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、感
度が高い場合には前記リニアマトリックスの係数の絶対
値を小さく設定し、かつ前記色差マトリックスの係数を
大きく設定するようにしたことが好ましい。
【００１９】また、同様に前記課題を解決するために、
本発明の第五の態様は、前記固体撮像素子を用いた画像
取得方法を、コンピュータに実行させるためのプログラ
ムとして、コンピュータにより読み取り可能に記録し
た、前記画像取得方法を実行するためのプログラムを記
録した記録媒体を提供する。
本発明の第五の態様は、前記固体撮像素子を用いた画像
取得方法を、コンピュータに実行させるためのプログラ
ムとして、コンピュータにより読み取り可能に記録し
た、前記画像取得方法を実行するためのプログラムを記
録した記録媒体を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体撮像素子
を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方
法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体につ
いて、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細
に説明する。
を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方
法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体につ
いて、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細
に説明する。
【００２１】図１は、本発明の一実施形態に係る固体撮
像素子を用いた画像取得装置の概略を示すブロック図で
ある。本実施形態の画像取得装置１０は、ＣＣＤ１２、
データ処理部１４、明度検出部１６、感度設定部１８、
マトリックス係数設定部２０、色補正部２２および画像
出力部２４を含んで構成される。
像素子を用いた画像取得装置の概略を示すブロック図で
ある。本実施形態の画像取得装置１０は、ＣＣＤ１２、
データ処理部１４、明度検出部１６、感度設定部１８、
マトリックス係数設定部２０、色補正部２２および画像
出力部２４を含んで構成される。
【００２２】ＣＣＤ１２は、カラー画像が取得可能な撮
像素子であり、図２に示すような分光感度特性をもって
いるものとする。図２で、実線はＢ（青）、破線はＧ
（緑）、一点鎖線はＲ（赤）を表す。データ処理部１４
は、ＣＣＤ１２から入力された画像信号をＡ／Ｄ変換し
てデジタル画像データとし、ホワイトバランス補正その
他の処理を施すものである。明度検出部１６は、ホワイ
トバランス補正（ゲイン補正）後のＲ、Ｇ、Ｂ信号よ
り、次の式（１）の線型和を用いて、画像中の各部の明
度を検出するものである。 Ｙ ＝ ３×Ｒ ＋ ６×Ｇ ＋ Ｂ ・・・（１） 感度設定部１８は、ＣＣＤ１２の撮影時の感度を設定す
るものであり、画像が暗い場合には、感度を高く設定
し、画像が明るい場合には、感度を低く設定するように
する。
像素子であり、図２に示すような分光感度特性をもって
いるものとする。図２で、実線はＢ（青）、破線はＧ
（緑）、一点鎖線はＲ（赤）を表す。データ処理部１４
は、ＣＣＤ１２から入力された画像信号をＡ／Ｄ変換し
てデジタル画像データとし、ホワイトバランス補正その
他の処理を施すものである。明度検出部１６は、ホワイ
トバランス補正（ゲイン補正）後のＲ、Ｇ、Ｂ信号よ
り、次の式（１）の線型和を用いて、画像中の各部の明
度を検出するものである。 Ｙ ＝ ３×Ｒ ＋ ６×Ｇ ＋ Ｂ ・・・（１） 感度設定部１８は、ＣＣＤ１２の撮影時の感度を設定す
るものであり、画像が暗い場合には、感度を高く設定
し、画像が明るい場合には、感度を低く設定するように
する。
【００２３】また、マトリックス係数設定部２０は、明
度検出部１６あるいは感度設定部１８からの情報を得
て、明度あるいは感度に応じて色補正用のマトリックス
（リニアマトリックスおよび色差マトリックス）の係数
を設定する。色補正部２２は、マトリックス設定部２０
で設定された色補正マトリックスを用いて画像データに
対して色補正処理を行なう。そして、処理済の画像デー
タは画像出力部２４から画像データの使用目的等に応じ
て例えばメモリカード、ハードディスク、内臓メモリ等
の所定の画像記録媒体に出力される。
度検出部１６あるいは感度設定部１８からの情報を得
て、明度あるいは感度に応じて色補正用のマトリックス
（リニアマトリックスおよび色差マトリックス）の係数
を設定する。色補正部２２は、マトリックス設定部２０
で設定された色補正マトリックスを用いて画像データに
対して色補正処理を行なう。そして、処理済の画像デー
タは画像出力部２４から画像データの使用目的等に応じ
て例えばメモリカード、ハードディスク、内臓メモリ等
の所定の画像記録媒体に出力される。
【００２４】以下、本実施形態の作用について説明す
る。ここで、標準光源をＣＩＥにより規定されるＤ６５
とした場合、反射率が各波長で１．０である白色に対す
るＲ、Ｇ、Ｂ各チャンネルに与えられる露光量の比は次
のようになる。 Ｒ： ０．３７５ Ｇ： １．０００ Ｂ： ０．６９３ ただし、これらの値は、最大露光量を与えるＧチャンネ
ルの露光量で規格化した値である。
る。ここで、標準光源をＣＩＥにより規定されるＤ６５
とした場合、反射率が各波長で１．０である白色に対す
るＲ、Ｇ、Ｂ各チャンネルに与えられる露光量の比は次
のようになる。 Ｒ： ０．３７５ Ｇ： １．０００ Ｂ： ０．６９３ ただし、これらの値は、最大露光量を与えるＧチャンネ
ルの露光量で規格化した値である。
【００２５】いま、ＣＣＤ１２の飽和電荷量が２０００
０ｅであるとし、白色に対する最大露光量を与えるチャ
ンネル（Ｇ）の出力電荷量を飽和電荷量に等しくした場
合、与えられた露光量と、発生する電荷量が比例するこ
とから、各チャンネルの発生電荷量は次のようになる。 Ｒ： ７５００ｅ Ｇ： ２００００ｅ Ｂ： １３８６０ｅ
０ｅであるとし、白色に対する最大露光量を与えるチャ
ンネル（Ｇ）の出力電荷量を飽和電荷量に等しくした場
合、与えられた露光量と、発生する電荷量が比例するこ
とから、各チャンネルの発生電荷量は次のようになる。 Ｒ： ７５００ｅ Ｇ： ２００００ｅ Ｂ： １３８６０ｅ
【００２６】ここで、ＣＣＤ１２で発生するノイズが電
荷量の平方根に比例するショットノイズＮｓと電荷量に
依存しない固定ノイズＮｄとで決定されていると仮定す
ると、各チャンネルで発生するノイズ量Ｎは次の式
（２）で与えられる。 Ｎ ＝ （Ｎｓ2 ＋ Ｎｄ2 ）1/2 ・・・（２） ただし、Ｓを発生電荷量としたとき、Ｎｓ＝Ｓ1/2 であ
る。
荷量の平方根に比例するショットノイズＮｓと電荷量に
依存しない固定ノイズＮｄとで決定されていると仮定す
ると、各チャンネルで発生するノイズ量Ｎは次の式
（２）で与えられる。 Ｎ ＝ （Ｎｓ2 ＋ Ｎｄ2 ）1/2 ・・・（２） ただし、Ｓを発生電荷量としたとき、Ｎｓ＝Ｓ1/2 であ
る。
【００２７】したがって、Ｎｄ＝５ｅとしたときの各チ
ャンネルのノイズ量は、以下のようになる。 Ｒ： ８６．７ｅ Ｇ： １４１．５ｅ Ｂ： １１７．８ｅ ここで、ホワイトバランスをとるためにこれらの各チャ
ンネルに以下のゲインを乗ずる。 Ｒ： ２．６７ Ｇ： １．００ Ｂ： １．４４ その結果、各チャンネルに含まれるノイズ量は、次のよ
うになる。 Ｒ： ２３１．３ Ｇ： １４１．５ Ｂ： １７０．０
ャンネルのノイズ量は、以下のようになる。 Ｒ： ８６．７ｅ Ｇ： １４１．５ｅ Ｂ： １１７．８ｅ ここで、ホワイトバランスをとるためにこれらの各チャ
ンネルに以下のゲインを乗ずる。 Ｒ： ２．６７ Ｇ： １．００ Ｂ： １．４４ その結果、各チャンネルに含まれるノイズ量は、次のよ
うになる。 Ｒ： ２３１．３ Ｇ： １４１．５ Ｂ： １７０．０
【００２８】次に、前記各発生電荷量に対して上記ゲイ
ンを乗じて得られた信号値 Ｒ＝７５００×２．６７＝２００２５ Ｇ＝２００００×１．００＝２００００ Ｂ＝１３８６０×１．４４＝１９９５８ に対して以下の式（３）で表されるリニアマトリックス
を作用させる。
ンを乗じて得られた信号値 Ｒ＝７５００×２．６７＝２００２５ Ｇ＝２００００×１．００＝２００００ Ｂ＝１３８６０×１．４４＝１９９５８ に対して以下の式（３）で表されるリニアマトリックス
を作用させる。
【数１】 その結果、各チャンネルの信号電荷量が次のように得ら
れる。 Ｒ’＝１９８２０ Ｇ’＝２００３５ Ｂ’＝１９９４３
れる。 Ｒ’＝１９８２０ Ｇ’＝２００３５ Ｂ’＝１９９４３
【００２９】また、各チャンネルに含まれるノイズ量
は、それぞれ（リニアマトリックスにかかる前のＲ、
Ｇ、Ｂ各チャンネルに含まれるノイズ量）の２乗和の平
方根で表せることから、以下のようになる。 Ｒ： ５２２．９ Ｇ： ２９１．３ Ｂ： ２２９．７
は、それぞれ（リニアマトリックスにかかる前のＲ、
Ｇ、Ｂ各チャンネルに含まれるノイズ量）の２乗和の平
方根で表せることから、以下のようになる。 Ｒ： ５２２．９ Ｇ： ２９１．３ Ｂ： ２２９．７
【００３０】また、各チャンネルｉ（ｉ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ）
の信号電荷量をＥｉとし、各チャンネルｉのノイズ量を
Ｎｉとしたとき、信号とノイズとの比（Ｓ／Ｎ）は、次
の式（４）で表される。 Ｓ／Ｎ ＝ ２０×Ｌｏｇ（Ｅｉ／Ｎｉ） ・・・（４） そこで、最後にこれを用いてＳ／Ｎ比を計算すると次の
ようになる。 Ｒ＝２０×Ｌｏｇ（１９８２０／５２２．９）＝３１．７ Ｇ＝２０×Ｌｏｇ（２００３５／２９１．３）＝３６．７ Ｂ＝２０×Ｌｏｇ（１９９４３／２２９．７）＝３８．８
の信号電荷量をＥｉとし、各チャンネルｉのノイズ量を
Ｎｉとしたとき、信号とノイズとの比（Ｓ／Ｎ）は、次
の式（４）で表される。 Ｓ／Ｎ ＝ ２０×Ｌｏｇ（Ｅｉ／Ｎｉ） ・・・（４） そこで、最後にこれを用いてＳ／Ｎ比を計算すると次の
ようになる。 Ｒ＝２０×Ｌｏｇ（１９８２０／５２２．９）＝３１．７ Ｇ＝２０×Ｌｏｇ（２００３５／２９１．３）＝３６．７ Ｂ＝２０×Ｌｏｇ（１９９４３／２２９．７）＝３８．８
【００３１】次に、被写体反射率が各波長で０．０５
（５％）の物体に対して、上と同様の計算を行なうと次
の結果が得られる。 Ｒ： １８．４ Ｇ： ２３．６ Ｂ： ２５．６ このように、反射率が５％であるような暗い色について
は、ノイズが増加して、Ｓ／Ｎ比が大きく下がることが
わかる。
（５％）の物体に対して、上と同様の計算を行なうと次
の結果が得られる。 Ｒ： １８．４ Ｇ： ２３．６ Ｂ： ２５．６ このように、反射率が５％であるような暗い色について
は、ノイズが増加して、Ｓ／Ｎ比が大きく下がることが
わかる。
【００３２】ここで、リニアマトリックスの係数を上記
式（３）に対して、その絶対値をより小さくして、例え
ば次の式（５）に示すように変更する。
式（３）に対して、その絶対値をより小さくして、例え
ば次の式（５）に示すように変更する。
【数２】 これを用いて、同様に計算をすると、反射率５％の被写
体のノイズは、次のようになる。 Ｒ： ２５．５ Ｇ： ２９．９ Ｂ： ２８．３
体のノイズは、次のようになる。 Ｒ： ２５．５ Ｇ： ２９．９ Ｂ： ２８．３
【００３３】このように、リニアマトリックスの係数の
絶対値を小さくすることで、Ｓ／Ｎ比を向上させること
ができる。すなわち、ＣＣＤで撮影された画像中のノイ
ズを低減することができる。なお、このように輝度の低
い領域ほどリニアマトリックスの係数を小さくすること
により、低輝度色の彩度が低下するおそれがある。そこ
で、輝度の低い領域においては、リニアマトリックスの
係数の絶対値を小さくする一方で、色差マトリックスの
係数を大きくすることで、低輝度側でも色の彩度は高
く、かつ無彩色のノイズが増幅することのない画像を得
ることができる。すなわち、画像中の明部（明度が高い
領域）については、リニアマトリックスの係数の絶対値
を大きくし、暗部（明度が低い領域）については、リニ
アマトリックスの係数の絶対値を小さくするとともに色
差マトリックスの係数を大きくすることで、暗部でノイ
ズの目立ちにくい画像を得ることができ、より優れた効
果が得られる。なお、明部および暗部の分け方は、前述
した値Ｙ＝３×Ｒ＋６×Ｇ＋Ｂを用いて所定の閾値によ
って分けるようにすればよい。
絶対値を小さくすることで、Ｓ／Ｎ比を向上させること
ができる。すなわち、ＣＣＤで撮影された画像中のノイ
ズを低減することができる。なお、このように輝度の低
い領域ほどリニアマトリックスの係数を小さくすること
により、低輝度色の彩度が低下するおそれがある。そこ
で、輝度の低い領域においては、リニアマトリックスの
係数の絶対値を小さくする一方で、色差マトリックスの
係数を大きくすることで、低輝度側でも色の彩度は高
く、かつ無彩色のノイズが増幅することのない画像を得
ることができる。すなわち、画像中の明部（明度が高い
領域）については、リニアマトリックスの係数の絶対値
を大きくし、暗部（明度が低い領域）については、リニ
アマトリックスの係数の絶対値を小さくするとともに色
差マトリックスの係数を大きくすることで、暗部でノイ
ズの目立ちにくい画像を得ることができ、より優れた効
果が得られる。なお、明部および暗部の分け方は、前述
した値Ｙ＝３×Ｒ＋６×Ｇ＋Ｂを用いて所定の閾値によ
って分けるようにすればよい。
【００３４】また、このように、単に明部と暗部をある
閾値で分割してそれぞれについて異なるマトリックス係
数を与えるようにすると、画像中の明度が連続的に変化
している部分で、偽輪郭が発生する恐れがある。そのた
め、マトリックス係数は、上記値式（１）で定義される
明るさ値Ｙに依存して変化させることが好ましい。例え
ば、画像中の明るさ値（Ｙ値）の最大値をＹmax 、最小
値をＹmin とし、マトリックス係数の最も絶対値の大き
い設定値をａijmax 、 最も絶対値の小さい設定値をａij
min とし、画像中の注目画素の明るさ値をＹとしたとき
に、以下の式（６）により各マトリックス係数ａijを決
定するようにするとよい。 ａij ＝（ａijmax −ａijmin ）×（Ｙ−Ｙmin ）／（Ｙmax −Ｙmin ） ＋ ａijmin ・・・（６） すなわち、明るさに応じてマトリックスの係数を比例配
分するものである。
閾値で分割してそれぞれについて異なるマトリックス係
数を与えるようにすると、画像中の明度が連続的に変化
している部分で、偽輪郭が発生する恐れがある。そのた
め、マトリックス係数は、上記値式（１）で定義される
明るさ値Ｙに依存して変化させることが好ましい。例え
ば、画像中の明るさ値（Ｙ値）の最大値をＹmax 、最小
値をＹmin とし、マトリックス係数の最も絶対値の大き
い設定値をａijmax 、 最も絶対値の小さい設定値をａij
min とし、画像中の注目画素の明るさ値をＹとしたとき
に、以下の式（６）により各マトリックス係数ａijを決
定するようにするとよい。 ａij ＝（ａijmax −ａijmin ）×（Ｙ−Ｙmin ）／（Ｙmax −Ｙmin ） ＋ ａijmin ・・・（６） すなわち、明るさに応じてマトリックスの係数を比例配
分するものである。
【００３５】以上の例は、明度に応じてマトリックス係
数を設定する場合であったが、装置の感度設定値に応じ
てマトリックス係数を設定するようにしてもよい。この
場合は、明度が大きい程、感度は低く、また、明度が小
さい程、感度は高く設定されるため、感度が低い場合に
は、リニアマトリックス係数は絶対値を大きく設定し、
感度が高い場合には、リニアマトリックス係数は絶対値
が小さくなるようにするとともに、色差マトリックスの
係数は大きく設定される。これにより、前記と同様にＣ
ＣＤで撮影された画像に含まれるノイズを低減すること
ができる。また、以上の実施形態における画像取得方法
を、コンピュータに実行させるためのプログラムとして
記録媒体に記録することにより、後はこの記録媒体から
プログラムを読み出して用いることにより、ＣＣＤによ
る入力画像のノイズを低減することが可能となる。
数を設定する場合であったが、装置の感度設定値に応じ
てマトリックス係数を設定するようにしてもよい。この
場合は、明度が大きい程、感度は低く、また、明度が小
さい程、感度は高く設定されるため、感度が低い場合に
は、リニアマトリックス係数は絶対値を大きく設定し、
感度が高い場合には、リニアマトリックス係数は絶対値
が小さくなるようにするとともに、色差マトリックスの
係数は大きく設定される。これにより、前記と同様にＣ
ＣＤで撮影された画像に含まれるノイズを低減すること
ができる。また、以上の実施形態における画像取得方法
を、コンピュータに実行させるためのプログラムとして
記録媒体に記録することにより、後はこの記録媒体から
プログラムを読み出して用いることにより、ＣＣＤによ
る入力画像のノイズを低減することが可能となる。
【００３６】以上、本発明の固体撮像装置を用いた画像
取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行する
ためのプログラムを記録した記録媒体について詳細に説
明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を
行ってもよいのはもちろんである。
取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行する
ためのプログラムを記録した記録媒体について詳細に説
明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を
行ってもよいのはもちろんである。
【００３７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、固
体撮像素子例えばＣＣＤで撮影された画像中に含まれる
ノイズを低減することができる。
体撮像素子例えばＣＣＤで撮影された画像中に含まれる
ノイズを低減することができる。
【図１】 本発明の一実施形態に係る固体撮像素子を用
いた画像取得装置の概略を示すブロック図である。
いた画像取得装置の概略を示すブロック図である。
【図２】 本実施形態のＣＣＤの分光感度特性を示す線
図である。
図である。
１０ 画像取得装置 １２ ＣＣＤ １４ データ処理部 １６ 明度検出部 １８ 感度設定部 ２０ マトリックス係数設定部 ２２ 色補正部 ２４ 画像出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/409 Ｈ０４Ｎ 101:00 ５Ｃ０７９ 1/48 1/40 Ｄ 9/07 １０１Ｃ 9/79 1/46 Ａ 9/793 9/79 Ｇ // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｌ Ｆターム(参考） 5B057 BA02 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC02 CE02 CE16 CH08 DB02 DB06 DB09 DC25 5C055 AA05 AA06 BA06 EA02 GA01 HA00 HA37 5C065 AA03 BB02 BB14 BB22 CC01 CC08 DD02 GG15 GG44 GG49 5C066 AA01 AA07 BA20 CA07 CA08 CA17 EA14 EC01 EC12 EE04 FA02 GA01 KA12 KD06 KE04 KM02 KM11 KM17 5C077 LL02 MM03 MP08 PP32 PP35 PP37 PP43 PQ08 PQ12 TT09 5C079 HB01 HB06 JA23 LA01 LB04 MA11 NA02 PA00
Claims (13)
- 【請求項１】画像を固体撮像素子によりデジタル画像デ
ータとして取り込んで、色補正処理を行い画像記録媒体
に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得装置であっ
て、 前記取り込んだ画像中の各部の明度を検出する明度検出
手段と、 前記色補正処理を行なうための色補正マトリックスの係
数を、前記検出された画像中の各部の明度に応じて設定
するマトリックス係数設定手段と、 を備えたことを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取
得装置。 - 【請求項２】前記マトリックス係数設定手段は、前記検
出された画像中の各部の明度が高い領域では前記マトリ
ックスの係数の絶対値を大きく設定し、明度が低い領域
では前記マトリックスの係数の絶対値を小さく設定する
ようにした請求項１に記載の固体撮像素子を用いた画像
取得装置。 - 【請求項３】前記マトリックス係数設定手段は、前記色
補正マトリックスとしてリニアマトリックス及び色差マ
トリックスの係数を前記画像中の各部の明るさに応じて
変更し、前記検出された画像中の明るい領域では前記リ
ニアマトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、暗い
領域では前記リニアマトリックスの係数の絶対値を小さ
くし、かつ前記色差マトリックスの係数を大きく設定す
るようにした請求項１に記載の固体撮像素子を用いた画
像取得装置。 - 【請求項４】画像を固体撮像素子によりデジタル画像デ
ータとして取り込んで、色補正処理を行い画像記録媒体
に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得装置であっ
て、 前記固体撮像素子の感度を設定する感度設定手段と、 前記色補正処理を行なうための色補正マトリックスの係
数を、前記設定された固体撮像素子の感度に応じて設定
するマトリックス係数設定手段と、 を備えたことを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取
得装置。 - 【請求項５】前記マトリックス係数設定手段は、前記設
定された固体撮像素子の感度が低い場合には前記マトリ
ックスの係数の絶対値を大きく設定し、感度が高い場合
には前記マトリックスの係数の絶対値を小さく設定する
ようにした請求項４に記載の固体撮像素子を用いた画像
取得装置。 - 【請求項６】前記マトリックス係数設定手段は、前記色
補正マトリックスとしてリニアマトリックス及び色差マ
トリックスの係数を前記固体撮像素子の感度に応じて変
更し、前記設定された固体撮像素子の感度が低い場合に
は前記リニアマトリックスの係数の絶対値を大きく設定
し、感度が高い場合には前記リニアマトリックスの係数
の絶対値を小さくし、かつ前記色差マトリックスの係数
を大きく設定するようにした請求項４に記載の固体撮像
素子を用いた画像取得装置。 - 【請求項７】画像を固体撮像素子によりデジタル画像デ
ータとして取り込んで、色補正処理を行い画像記録媒体
に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得方法であっ
て、 前記取り込んだ画像中の各部の明度を検出し、 前記色補正処理を行なうための色補正マトリックスの係
数を、前記検出された画像中の各部の明度に応じて設定
することを特徴とする固体撮像素子を用いた画像取得方
法。 - 【請求項８】前記色補正処理を行なうための色補正マト
リックスの係数を、前記検出された画像中の各部の明度
が高い領域では前記マトリックスの係数の絶対値を大き
く設定し、明度が低い領域では前記マトリックスの係数
の絶対値を小さく設定するようにした請求項７に記載の
固体撮像素子を用いた画像取得方法。 - 【請求項９】前記色補正処理を行なうための色補正マト
リックスであるリニアマトリックス及び色差マトリック
スの係数を前記画像中の各部の明るさに応じて変更し、
前記検出された画像中の明るい領域では前記リニアマト
リックスの係数の絶対値を大きく設定し、暗い領域では
前記リニアマトリックスの係数の絶対値を小さくし、か
つ前記色差マトリックスの係数を大きく設定するように
した請求項７に記載の固体撮像素子を用いた画像取得方
法。 - 【請求項１０】画像を固体撮像素子によりデジタル画像
データとして取り込んで、色補正処理を行い画像記録媒
体に記録する、固体撮像素子を用いた画像取得方法であ
って、 前記色補正処理を行なうための色補正マトリックスの係
数を、前記固体撮像素子の感度に応じて設定することを
特徴とする固体撮像素子を用いた画像取得方法。 - 【請求項１１】前記色補正処理を行なうための色補正マ
トリックスの係数を、前記固体撮像素子の感度が低い場
合には前記マトリックスの係数の絶対値を大きく設定
し、感度が高い場合には前記マトリックスの係数の絶対
値を小さく設定するようにした請求項１０に記載の固体
撮像素子を用いた画像取得方法。 - 【請求項１２】前記色補正処理を行なうための色補正マ
トリックスの係数であるリニアマトリックス及び色差マ
トリックスの係数を前記固体撮像素子の感度に応じて変
更し、前記固体撮像素子の感度が低い場合には前記リニ
アマトリックスの係数の絶対値を大きく設定し、感度が
高い場合には前記リニアマトリックスの係数の絶対値を
小さく設定し、かつ前記色差マトリックスの係数を大き
く設定するようにした請求項１０に記載の固体撮像素子
を用いた画像取得方法。 - 【請求項１３】請求項７乃至１２のいずれかに記載の固
体撮像素子を用いた画像取得方法を、コンピュータに実
行させるためのプログラムとして、コンピュータにより
読み取り可能に記録した、前記画像取得方法を実行する
ためのプログラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173895A JP4064038B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | 固体撮像素子を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体 |
| US09/877,121 US20020012463A1 (en) | 2000-06-09 | 2001-06-11 | Apparatus and method for acquiring images using a solid-state image sensor and recording medium having recorded thereon a program for executing the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173895A JP4064038B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | 固体撮像素子を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001359114A true JP2001359114A (ja) | 2001-12-26 |
| JP4064038B2 JP4064038B2 (ja) | 2008-03-19 |
Family
ID=18676034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000173895A Expired - Fee Related JP4064038B2 (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | 固体撮像素子を用いた画像取得装置および画像取得方法並びにその方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020012463A1 (ja) |
| JP (1) | JP4064038B2 (ja) |
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| WO2019244691A1 (ja) | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 色補正装置 |
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| JP3934506B2 (ja) * | 2002-08-06 | 2007-06-20 | オリンパス株式会社 | 撮像システムおよび画像処理プログラム |
| JP3762725B2 (ja) * | 2002-08-22 | 2006-04-05 | オリンパス株式会社 | 撮像システムおよび画像処理プログラム |
| JP2004236110A (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Canon Inc | 画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラム |
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| CN100412681C (zh) * | 2005-03-14 | 2008-08-20 | 佛山市顺德区顺达电脑厂有限公司 | 影像的补光方法 |
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| GB2519494B (en) | 2012-08-14 | 2021-02-24 | Loop Energy Inc | Fuel cell flow channels and flow fields |
| CN107732270A (zh) * | 2012-10-10 | 2018-02-23 | 环能源公司 | 电解器应用的反应物流动沟道 |
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| JP3263924B2 (ja) * | 1990-09-14 | 2002-03-11 | ソニー株式会社 | カラー撮像装置 |
| JP2936080B2 (ja) * | 1991-04-05 | 1999-08-23 | 富士写真フイルム株式会社 | ビデオ信号の色補正装置 |
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