JP2002171531A - Method for processing pixel signal of single board color camera - Google Patents
Method for processing pixel signal of single board color cameraInfo
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Landscapes
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、単板カラーカメラ
において固体撮像素子から得られる画素信号を、ほぼ元
の通りに再生可能で、しかもデータ量の少ないファイル
に変換できる単板カラーカメラの画素信号処理方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pixel of a single-panel color camera which can reproduce a pixel signal obtained from a solid-state image sensor in a single-panel color camera almost as original and convert it into a file having a small data amount. The present invention relates to a signal processing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、普及の速度が著しい電子スチルカ
メラの多くは、固体撮像素子を1つだけ用いてカラーの
画像信号を得る単板カラーカメラで構成されている。単
板カラーカメラでは、固体撮像素子の画素ごとに透過光
の異なる微小な色フィルタを組み合わせることによって
カラーの画像信号に必要なR(赤色)、G(緑色)、B
(青色)の信号を得ている。ここで微小な色フィルタの
配列の一例として、電子スチルカメラでの主流である、
いわゆる原色形ベイヤ配列を図2に示す。2. Description of the Related Art In recent years, many electronic still cameras, which have become very popular, are constituted by single-chip color cameras that obtain color image signals using only one solid-state image sensor. In a single-chip color camera, R (red), G (green), and B (color) necessary for a color image signal are combined by combining minute color filters having different transmitted lights for each pixel of the solid-state imaging device.
(Blue) signal. Here, as an example of an array of minute color filters, which is the mainstream in electronic still cameras,
A so-called primary color Bayer arrangement is shown in FIG.
【0003】図2に示す原色形ベイヤ配列では、固体撮
像素子の各画素に対応する微小フィルタのうち、Gを透
過する微小フィルタがすべての水平画素列において水平
方向に1画素おきに、なおかつ奇数番目の水平画素列と
偶数番目の水平画素列では水平方向の位置がずれるイン
タリーブの関係に配置されている。一方、Rを透過する
微小フィルタは奇数番目の水平画素列のGの間にある画
素に配置され、Bを透過する微小フィルタは偶数番目の
水平画素列のGの間にある画素に配置されている。この
結果、全体の構成は水平方向2画素、垂直方向2画素の
部分が繰り返される構成となっている。In the primary color Bayer array shown in FIG. 2, among the fine filters corresponding to each pixel of the solid-state image pickup device, a fine filter transmitting G is arranged every other pixel in the horizontal direction in every horizontal pixel row, and an odd number The horizontal pixel rows and the even-numbered horizontal pixel rows are arranged in an interleaving relationship in which the horizontal position is shifted. On the other hand, the fine filter transmitting R is disposed at pixels between Gs of odd-numbered horizontal pixel columns, and the fine filter transmitting B is disposed at pixels between Gs of even-numbered horizontal pixel columns. I have. As a result, the overall configuration has a configuration in which a portion of two pixels in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction are repeated.
【0004】図2に示す配列の色フィルタを組み合わせ
た固体撮像素子からR、G、Bの信号を得る最も一般的
な方法を、図3の構成図を用いて説明する。図3に示す
構成では固体撮像素子1から得られた画素信号は、A/
D変換器2によってディジタル信号に変換されてからプ
ロセッサ3に加えられる。プロセッサ3は、加えられた
画素信号をR、G、Bの生成に必要な分だけ同時に取り
出すためのメモリ4を備えている。The most general method for obtaining R, G, and B signals from a solid-state image pickup device in which color filters having the arrangement shown in FIG. 2 are combined will be described with reference to the configuration diagram of FIG. In the configuration shown in FIG. 3, the pixel signal obtained from the solid-state imaging device 1 is A / A
The signal is converted into a digital signal by the D converter 2 and then applied to the processor 3. The processor 3 includes a memory 4 for simultaneously extracting the added pixel signals as much as necessary for generating R, G, and B.
【0005】ここで、たとえば図2の配列における水平
方向の画素位置が(m+1)、垂直方向の画素位置が
(n+2)であるGの信号をG1(m+1,n+2)と
あらわすものとする(以後、同様)。このときプロセッ
サ3は、実在しないR(m+1,n+2)の補間信号と
して実在のR(m,n+2)とR(m+2,n+2)を
同時にメモり4から取り出して、その平均値を出力する
よう動作する。同様にB(m+1,n+2)の補間信号
として実在のB(m+1,n+1)とB(m+1,n+
3)をメモリ4から取り出して、その平均値を出力する
よう動作する。また、Rの画素である水平方向(m+
2),垂直方向(n+2)の画素位置に対しては、実在
しないG(m+2,n+2)の補間信号として実在する
G2(m+2,n+1)とG2(m+2,n+3)の平
均値、あるいはG1(m+1,n+2)とG1(m+
3,n+2)の平均値、あるいはこれら4画素の平均値
を出力し、実在しないB(m+2,n+2)の補間信号
として実在のB(m+1、n+1)、B(m+3,n+
1)、B(m+1,n+3)、B(m+3,n+3)の
平均値を出力するよう動作する。Here, for example, a G signal whose pixel position in the horizontal direction is (m + 1) and whose pixel position in the vertical direction is (n + 2) in the arrangement of FIG. 2 is represented as G1 (m + 1, n + 2) (hereinafter, referred to as G1 (m + 1, n + 2)). And similar). At this time, the processor 3 simultaneously extracts the real R (m, n + 2) and R (m + 2, n + 2) from the memory 4 as interpolation signals of the non-real R (m + 1, n + 2), and outputs the average value. I do. Similarly, B (m + 1, n + 1) and B (m + 1, n +) exist as interpolation signals of B (m + 1, n + 2).
3) is fetched from the memory 4 and an operation is performed to output the average value. Further, the horizontal direction (m +
2) For the pixel position in the vertical direction (n + 2), the average value of G2 (m + 2, n + 1) and G2 (m + 2, n + 3) that exist as an interpolation signal of G (m + 2, n + 2) that does not exist, or G1 ( m + 1, n + 2) and G1 (m +
3, n + 2) or the average value of these four pixels is output, and as interpolation signals of non-existent B (m + 2, n + 2), B (m + 1, n + 1), B (m + 3, n +)
1) operates to output an average value of B (m + 1, n + 3) and B (m + 3, n + 3).
【0006】この結果、プロセッサ3からはすべての画
素位置に対してR、G、B信号が得られ、データ量の合
計は固体撮像素子から得られる画素信号の3倍となる。
こうして得られたR、G、B信号は、データ圧縮器5に
加えられる。データ圧縮器5の動作は、たとえば一般的
なJPEGの処理でよいので、詳しい説明は省略する。
すなわち、加えられたR、G、B信号をそのまま、ある
いは輝度信号とクロマ信号に変換して、それぞれに対し
てブロックごとの離散コサイン変換(DCT)を行って
から量子化、ハフマン符号化を経てファイルにまとめ、
記憶装置6あるいは伝送装置7に送り出す。JPEGの
処理では、固体撮像素子の画素信号に比べて3倍に増加
したデータ量のR、G、B信号を適当な大きさのファイ
ルにまとめるため、クロマ信号を狭帯域化してサンプル
数を減らし、輝度信号の高周波成分のデータ量を削減し
ているので、再生した信号はもとの信号と誤差のある不
可逆な変換であることが知られている。As a result, R, G, and B signals are obtained from the processor 3 for all pixel positions, and the total amount of data is three times the pixel signal obtained from the solid-state imaging device.
The R, G, B signals thus obtained are applied to the data compressor 5. The operation of the data compressor 5 may be, for example, general JPEG processing, and a detailed description thereof will be omitted.
That is, the added R, G, and B signals are directly converted or converted into a luminance signal and a chroma signal, and discrete cosine transform (DCT) for each block is performed on each of the signals, followed by quantization and Huffman coding. Put it in a file,
The data is sent to the storage device 6 or the transmission device 7. In JPEG processing, the chroma signal is narrowed to reduce the number of samples in order to combine the R, G, and B signals of the data amount three times as large as the pixel signals of the solid-state imaging device into a file of an appropriate size. Since the data amount of the high frequency component of the luminance signal is reduced, it is known that the reproduced signal is an irreversible conversion having an error from the original signal.
【0007】上記の説明では、プロセッサ3はある画素
位置に実在しない色の信号を、周辺の実在する信号の平
均値で補間するものとした。しかし、特開平3−124
190、特開平7−236147などによれば、より高
度な補間処理を行うことによって、高品質の画像が得ら
れるとされている。こうした処理は、いずれも各画素の
信号が原信号のまま処理に用いられることが必要不可欠
であり、不可逆な圧縮処理によって誤差を生じた画素信
号では高度な補間処理によっても十分な効果が得られな
い。In the above description, the processor 3 interpolates a signal of a color that does not actually exist at a certain pixel position with an average value of signals existing around the pixel. However, JP-A-3-124
190, JP-A-7-236147, and the like, it is stated that a higher quality image can be obtained by performing more advanced interpolation processing. In any of these processes, it is essential that the signal of each pixel be used as it is in the original signal, and a sufficient effect can be obtained even with advanced interpolation processing for pixel signals that have caused errors due to irreversible compression processing. Absent.
【0008】原信号と誤差のない画素信号に対して高度
な補間処理を行うには、次の2つの方法が考えられる。
すなわち、1)ファイル化のための不可逆な圧縮を行う
前に電子スチルカメラ内で補間処理を行う方法、あるい
は、2)可逆な圧縮のみでファイル化してファイルから
画像を再生するときにパーソナルコンピュータ等で高度
な補間処理を行う方法、である。1)の方法を実現する
には、電子スチルカメラ内に高度な補間処理に耐える処
理能力を備えていることが必要であるが、これをハード
ウェアで解決するには回路規模の増大や消費電力の増大
が問題となり、ソフトウェアで解決するには処理時間の
増大による撮影間隔の長時間化が問題となる。In order to perform advanced interpolation processing on a pixel signal having no error from the original signal, the following two methods can be considered.
That is, 1) a method of performing an interpolation process in an electronic still camera before performing irreversible compression for filing, or 2) a personal computer when reproducing an image from a file by filing only by reversible compression To perform advanced interpolation processing. In order to realize the method 1), it is necessary that the electronic still camera has a processing capability capable of withstanding advanced interpolation processing. However, solving this by hardware requires an increase in circuit scale and power consumption. In order to solve the problem by software, it is necessary to increase the processing time and to lengthen the photographing interval.
【0009】こうした理由から、電子スチルカメラの小
型化、低消費電力化を進めながら再生画像の高品質化を
はかるには、上記2)の方法によることが好ましい。さ
らにこの方法によれば固体撮像素子の画素信号がそのま
まファイルとなって保たれるので、後に開発される新た
なアルゴリズムの補間処理を画像の再生時に施すことが
可能となる。For these reasons, it is preferable to use the above-mentioned method 2) in order to improve the quality of the reproduced image while reducing the size and power consumption of the electronic still camera. Further, according to this method, the pixel signals of the solid-state imaging device are kept as a file as it is, so that interpolation processing of a new algorithm developed later can be performed at the time of image reproduction.
【0010】固体撮像素子から得られる画素信号に比べ
てデータ量を増やすことなく、上記2)の方法を実現で
きる処理方法の一例として、固体撮像素子から得られる
画素の信号をR、G、Bなどに分離することなくそのま
まファイルにまとめる方法、および画素の信号をR、
G、Bに分離してから実在しない画素信号を補間するこ
となく実在する画素信号のみを詰めてファイルにまとめ
る方法が特開平11−168745で提案されている。
どちらの方法でも、固体撮像素子の画素数に等しいデー
タ量のファイルにまとめることは容易であるが、特に3
00万画素以上の固体撮像素子のような多画素のものを
用いる場合にはデータ量の圧縮が望まれる。As an example of a processing method capable of realizing the above method 2) without increasing the amount of data as compared with the pixel signals obtained from the solid-state image sensor, signals of pixels obtained from the solid-state image sensor are converted into R, G, B A method to combine them into a file without separating them into a file, etc.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-168745 proposes a method of separating only G and B and then interpolating non-existing pixel signals and interpolating only existing pixel signals into a file.
In either method, it is easy to combine the data into a file having a data amount equal to the number of pixels of the solid-state imaging device.
When a multi-pixel device such as a solid-state imaging device having one million pixels or more is used, it is desired to reduce the data amount.
【0011】しかし、画素の信号をR、G、Bなどに分
離することなくそのままファイルにまとめると、図2の
構成の色フィルタを用いたとき、たとえば緑色の被写体
部分では画素信号が1画素ごとに大きく変化するなど、
彩度の高い被写体では高周波成分が多く発生する。高周
波成分を多く持つ信号を、再生したあとの誤差が小さい
可逆に近い形でファイル化すると、一般に圧縮率は小さ
くできない。たとえば隣の画素との差をデータとするD
PCMの方法では、高周波成分を多く持つ信号では常に
大きなデータとなるので圧縮率の点では明らかに不利で
ある。また、JPEGの方法で圧縮率を大きくするため
のよりどころとなる高周波成分のデータ量の削減は、隣
の画素との分解能を低下させるので誤差の小さな画素信
号の再生を必要とする高度な補間処理を行う場合には適
用が難しく、JPEGによっても圧縮率の大きなファイ
ル化は望めない。However, if the pixel signals are collected into a file without being separated into R, G, B, etc., when the color filter having the configuration shown in FIG. Changes greatly,
In a subject having high saturation, many high-frequency components are generated. If a signal having many high-frequency components is filed in a form close to reversible with a small error after reproduction, the compression ratio cannot generally be reduced. For example, D which uses the difference from the adjacent pixel as data
The PCM method is clearly disadvantageous in terms of compression ratio because a signal having many high-frequency components always has large data. In addition, the reduction of the data amount of the high-frequency component, which is the basis for increasing the compression ratio by the JPEG method, lowers the resolution with the adjacent pixels, so that advanced interpolation that requires reproduction of a pixel signal with a small error is required. It is difficult to apply when performing processing, and it is not possible to create a file with a high compression ratio even by JPEG.
【0012】また、R、G、Bに分離してから実在する
画素信号のみをファイル化する方法は、彩度の高い被写
体での高周波成分の発生は防げるが、R、G、Bの出力
がほぼ同じ大きさとなる無彩色の被写体では、分離した
R、G、Bは独立した3つの対等な信号となってファイ
ル化されるので、ファイルの小容量化の点では十分でな
い。In the method of separating only the actual pixel signals into files after separating them into R, G, and B, it is possible to prevent the generation of high-frequency components in a high-saturation object, but the output of R, G, and B is reduced. In the case of an achromatic subject having substantially the same size, the separated R, G, and B are filed as three independent equal signals, which is not sufficient in terms of reducing the file capacity.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の単板カラーカメラの画素信号処理方法では、高度な
補間処理が可能な誤差の小さな画素信号を再生するに
は、十分な圧縮率でのファイル化が難しいという問題が
あった。本発明の目的は、高度な補間処理が可能な誤差
の小さな画素信号を再生可能であり、しかも、彩度の高
い被写体だけでなく無彩色の被写体に対しても、固体撮
像素子から得られる画素信号のデータ量に比べてファイ
ルの圧縮率を高めることができる単板カラーカメラの画
素信号処理方法を提供することである。As described above, in the conventional pixel signal processing method for a single-chip color camera, a sufficient compression ratio is required to reproduce a pixel signal with a small error, which enables advanced interpolation processing. There is a problem that it is difficult to make a file in a file. An object of the present invention is to reproduce a pixel signal with a small error, which enables advanced interpolation processing, and to obtain a pixel obtained from a solid-state image sensor not only for a high-saturation subject but also for an achromatic subject. An object of the present invention is to provide a pixel signal processing method for a single-chip color camera capable of increasing a file compression ratio as compared with a signal data amount.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の単板カラーカメラの画素信号処理方法は、撮
像面に2次元状に配置された複数の画素の各々に分光感
度特性の異なる複数種の微小フィルタを一定の繰り返し
周期で対応させた固体撮像素子から上記複数の画素の信
号を取り出してデータファイルを生成する際に、上記複
数の画素の信号から上記一定の繰り返し周期ごとに取り
出した第1の信号群を分離し、上記複数の画素の信号の
うちの上記第1の信号群をのぞいた信号から上記一定の
繰り返し周期ごとに取り出した第2の信号群を少なくと
も分離し、上記一定の繰り返し周期ごとに該周期内に存
在する上記第1の信号群に属する信号と上記第2の信号
群に属する信号との差に対応する信号を得て第3の信号
群を少なくとも生成し、上記第1の信号群と少なくとも
上記第3の信号群を用いてデータファイルを生成するこ
とを特徴とする。なお、上記一定の繰り返し周期を構成
する画素の数が2以上であれば、第2の信号群および第
3の信号群の生成と同様の方法でそれぞれ差に対応する
信号群を得て、データファイルの生成に用いればよい。According to the present invention, there is provided a pixel signal processing method for a single-chip color camera, comprising: a plurality of pixels arranged two-dimensionally on an imaging surface; When extracting the signals of the plurality of pixels from the solid-state imaging device corresponding to a plurality of different types of microfilters at a fixed repetition cycle to generate a data file, the signal of the plurality of pixels is used for each of the predetermined repetition cycles. Separating the extracted first signal group, and separating at least a second signal group extracted for each of the predetermined repetition periods from a signal obtained by removing the first signal group among the signals of the plurality of pixels; A signal corresponding to a difference between a signal belonging to the first signal group and a signal belonging to the second signal group existing within the cycle is obtained at every constant repetition cycle to generate at least a third signal group. And, and generating a data file using at least the third signal group and the first signal group. If the number of pixels constituting the fixed repetition cycle is two or more, a signal group corresponding to the difference is obtained by the same method as the generation of the second signal group and the third signal group. It may be used to generate a file.
【0015】また、本発明の単板カラーカメラの画素信
号処理方法は、撮像面に2次元状に配置された複数の画
素の各々に分光感度特性の異なる複数種の微小フィルタ
を一定の繰り返し周期で対応させた固体撮像素子から上
記複数の画素の信号を取り出してデータファイルを生成
する際に、上記複数の画素の信号から上記一定の繰り返
し周期ごとに取り出した第1の信号群を分離し、上記複
数の画素の信号のうちの上記第1の信号群をのぞいた信
号から上記一定の繰り返し周期ごとに取り出した第2の
信号群を少なくとも分離し、上記一定の繰り返し周期ご
とに該周期内に存在する上記第1の信号群に属する信号
と上記第2の信号群に属する信号との比に対応する信号
を得て第4の信号群を少なくとも生成し、上記第1の信
号群と少なくとも上記第4の信号群を用いてデータファ
イルを生成することを特徴とする。なお、上記一定の繰
り返し周期を構成する画素の数が2以上であれば、第2
の信号群および第4の信号群の生成と同様の方法でそれ
ぞれ比に対応する信号群を得て、データファイルの生成
に用いればよい。In the pixel signal processing method for a single-chip color camera according to the present invention, a plurality of types of fine filters having different spectral sensitivity characteristics are provided to each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally on an imaging surface at a constant repetition period. When extracting the signals of the plurality of pixels from the solid-state imaging device corresponding to the data file and generating a data file, separating the first signal group extracted from the signals of the plurality of pixels at the predetermined repetition cycle, At least a second signal group extracted at each of the predetermined repetition periods is separated from a signal obtained by excluding the first signal group among the signals of the plurality of pixels. A signal corresponding to the ratio between the signal belonging to the first signal group and the signal belonging to the second signal group is obtained to generate at least a fourth signal group, and to generate at least a fourth signal group. And generating a data file using a serial fourth signal group. Note that if the number of pixels constituting the above-mentioned fixed repetition cycle is two or more, the second
A signal group corresponding to each ratio may be obtained in the same manner as in the generation of the signal group and the fourth signal group, and used for generating a data file.
【0016】[0016]
【作用】本発明の単板カラーカメラの画素信号処理方法
によれば、微小フィルタの繰り返し周期ごとに各画素信
号が基準となる信号とこれに対する差信号に変換され
る。差信号は彩度の高い被写体の場合はほぼ一定の値に
なり、無彩色の被写体の場合には0に近い値となること
が期待できるので、DPCMなどの可逆な圧縮によって
もファイルの圧縮率を高めることができる。これによっ
て、ファイルを再生すると誤差の小さなもとの画素信号
が得られ、高度な補間処理を施すことによって高品質の
再生画が得られる。According to the pixel signal processing method for a single-chip color camera of the present invention, each pixel signal is converted into a reference signal and a difference signal with respect to the reference signal at each repetition cycle of the minute filter. The difference signal can be expected to be a substantially constant value for a highly saturated subject, and to be close to 0 for an achromatic subject, so the compression ratio of the file can be reduced even by reversible compression such as DPCM. Can be increased. Thus, when a file is reproduced, an original pixel signal having a small error is obtained, and a high quality reproduced image is obtained by performing advanced interpolation processing.
【0017】また、本発明のもう一つの単板カラーカメ
ラの画素信号処理方法によれば、微小フィルタの繰り返
し周期ごとに各画素信号が基準となる信号とこれに対す
る比信号に変換される。比信号は彩度の高い被写体の場
合はほぼ一定の値になり、無彩色の被写体の場合には1
に近い値となるので、DPCMなどの可逆な圧縮によっ
てもファイルの圧縮率を高めることができる。これによ
って、ファイルを再生すると誤差の小さなもとの画素信
号が得られ、高度な補間処理を施すことによって高品質
の再生画が得られることは差信号を得る場合と同様であ
る。According to another pixel signal processing method for a single-chip color camera of the present invention, each pixel signal is converted into a reference signal and a ratio signal to the reference signal at each repetition period of the minute filter. The ratio signal has a substantially constant value for a highly-saturated subject, and 1 for an achromatic subject.
Therefore, the compression ratio of the file can be increased by reversible compression such as DPCM. As a result, when a file is reproduced, an original pixel signal having a small error is obtained, and a high-quality reproduced image is obtained by performing advanced interpolation processing, as in the case of obtaining a difference signal.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を、図1に示す構成図を用いて説明する。図1において
固体撮像素子1,A/D変換器2、メモリ4の機能は、
図3に示した従来例の場合と同様である。ここで図1に
示す構成では、A/D変換器2でディジタル化した固体
撮像素子1の画素信号をプロセッサ8に加え、メモリ4
を利用して図2に示す原色形ベイヤ配列の最小繰り返し
である水平2画素、垂直2画素の部分の合計4画素の信
号を同時に出力する。同時に出力される画素信号は、た
とえば図2の配列におけるR(m,n)、G1(m+
1,n)、G2(m,n+1)、B(m+1,n+1)
であり、つぎのサンプル点ではR(m+2,n)、G1
(m+3,n)、G2(m+2,n+1)、B(m+
3,n+1)である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the configuration shown in FIG. In FIG. 1, the functions of the solid-state imaging device 1, the A / D converter 2, and the memory 4 are as follows.
This is similar to the case of the conventional example shown in FIG. Here, in the configuration shown in FIG. 1, the pixel signals of the solid-state imaging device 1 digitized by the A / D converter 2 are added to the processor 8 and the memory 4
, A signal of a total of four pixels, that is, two horizontal pixels and two vertical pixels, which is the minimum repetition of the primary color Bayer array shown in FIG. 2, is simultaneously output. The simultaneously output pixel signals are, for example, R (m, n) and G1 (m +
1, n), G2 (m, n + 1), B (m + 1, n + 1)
And at the next sample point R (m + 2, n), G1
(M + 3, n), G2 (m + 2, n + 1), B (m +
3, n + 1).
【0019】プロセッサ8から出力されるたとえばR
(m,n)、G1(m+1,n)、G2(m,n+
1)、B(m+1,n+1)の4つの画素信号は減算器
9に加えられる。減算器9からはR(m,n)、G2
(m,n+1)、B(m+1,n+1)とG1(m+
1,n)との差信号であるRd(m,n)、G2d
(m,n+1)、Bd(m+1,n+1)が出力され
る。すなわち、Rd(m,n)、G2d(m,n+
1)、Bd(m+1,n+1)は次の数1ないし数3の
とおりである。For example, R output from processor 8
(M, n), G1 (m + 1, n), G2 (m, n +
The four pixel signals of 1) and B (m + 1, n + 1) are applied to the subtractor 9. R (m, n), G2
(M, n + 1), B (m + 1, n + 1) and G1 (m +
Rd (m, n), G2d
(M, n + 1) and Bd (m + 1, n + 1) are output. That is, Rd (m, n) and G2d (m, n +
1) and Bd (m + 1, n + 1) are as shown in the following equations 1 to 3.
【0020】[0020]
【数1】 (Equation 1)
【0021】[0021]
【数2】 (Equation 2)
【0022】[0022]
【数3】 (Equation 3)
【0023】こうして得られた差信号Rd(m,n)、
G2d(m,n+1)、Bd(m+1,n+1)とG1
(m+1,n)はデータ圧縮器10に加えられて、それ
ぞれ独立にデータ圧縮される。このときデータ圧縮器1
0で圧縮される信号の数は、フィルタ配列の最小繰り返
し部分を構成する画素の数に等しいので、図2の色フィ
ルタではフィルタを構成する微小フィルタの透過光の種
類の数より多くなる。The difference signal Rd (m, n) thus obtained is
G2d (m, n + 1), Bd (m + 1, n + 1) and G1
(M + 1, n) is applied to the data compressor 10 and is independently compressed. At this time, the data compressor 1
Since the number of signals compressed with 0 is equal to the number of pixels constituting the minimum repetition part of the filter array, the number of types of transmitted light of the minute filter constituting the filter is larger in the color filter of FIG.
【0024】ここで信号の数の増加は、データ圧縮器1
0のチャンネル数の増加による若干の回路規模の増加、
あるいは処理時間の増加につながるが、原信号のサンプ
ル数である画素数が同じである限り、ファイルの容量の
上では直接不利とならない。すなわち、最小繰り返し部
分を構成する画素の数に信号を分離すると、信号の数は
増加しても信号あたりのサンプル数が減少しており、た
とえばJPEGのように64画素程度のブロックごとに
データを処理する場合の総計のブロック数は、透過光ご
とに分離した場合と変わらない。また、DPCMを用い
る場合にもファイルの容量の上で不利にならないこと
は、全信号の数が変わらないことから明らかである。Here, the increase in the number of signals is caused by the data compressor 1
A slight increase in circuit size due to an increase in the number of channels of 0,
Alternatively, the processing time is increased, but as long as the number of pixels, which is the number of samples of the original signal, is the same, there is no direct disadvantage in the capacity of the file. That is, when the signal is separated into the number of pixels constituting the minimum repetition part, the number of samples per signal decreases even if the number of signals increases, and data is divided into blocks of about 64 pixels like JPEG, for example. The total number of blocks in the case of processing is the same as that in the case of separation for each transmitted light. Further, it is apparent that the use of DPCM is not disadvantageous in terms of the file capacity because the number of all signals does not change.
【0025】また、数1ないし数3の関係から、差信号
Rd、G2d、Bdはたとえば緑色のような彩度の高い
被写体でも一定の大きさの信号となって、高周波成分を
発生することはない。なおかつ、無彩色の被写体では
R、G、Bの信号の大きさがほぼ等しくなるので、差信
号Rd、G2d、Bdは十分小さくなることが期待でき
る。このとき、たとえばDPCMの方法によっても、圧
縮後の差信号Rd、G2d、Bdのデータ量は十分小さ
い容量となることが期待できる。Further, from the relations of the equations (1) to (3), the difference signals Rd, G2d, and Bd become signals of a constant magnitude even in a highly-saturated object such as green, and generate high-frequency components. Absent. In addition, since the magnitudes of the R, G, and B signals are substantially equal in an achromatic subject, the difference signals Rd, G2d, and Bd can be expected to be sufficiently small. At this time, the data amount of the compressed difference signals Rd, G2d, and Bd can be expected to be sufficiently small even by the DPCM method, for example.
【0026】ここでデータ圧縮器10は、G1と差信号
Rd、G2d、Bdをそれぞれデータ圧縮してからこれ
らをファイルにまとめ、図3に示した従来例と同様に記
憶装置6あるいは伝送装置7に送り出す。記憶あるいは
受信したファイルから画像を再生するには、ファイルか
らG1とRd、G2d、Bdを再生し、Rd、G2d、
Bdの各サンプル信号に対応するサンプル位置のG1の
信号を加え合わせてR、G2,Bの信号を再生する。こ
れらを並べ替えれば、固体撮像素子から得られる画素信
号がそのまま復元できるので、パーソナルコンピュータ
などによって高度な補間処理を施せば、高品質の再生画
像が得られる。Here, the data compressor 10 compresses G1 and the difference signals Rd, G2d, and Bd, respectively, and combines them into a file, and stores them in a file as in the conventional example shown in FIG. To send out. To play an image from a stored or received file, G1 and Rd, G2d, Bd are played from the file, and Rd, G2d,
The R, G2, and B signals are reproduced by adding the G1 signal at the sample position corresponding to each of the Bd sample signals. If these are rearranged, the pixel signal obtained from the solid-state imaging device can be restored as it is, so that a high-quality reproduced image can be obtained by performing advanced interpolation processing by a personal computer or the like.
【0027】また、図4に本発明の第2の実施の形態を
示す。図4において、固体撮像素子1、A/D変換器
2、プロセッサ8、メモリ4の動作は図1に示した第1
の実施の形態と同様である。図4の実施の形態が図1に
示した実施の形態と異なる点は、プロセッサ8から同時
に得られる最小繰り返しである水平2画素、垂直2画素
の部分の信号を除算器11に加える点である。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. 4, the operations of the solid-state imaging device 1, the A / D converter 2, the processor 8, and the memory 4 are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
This is the same as the embodiment. The embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG. 1 in that signals of horizontal two pixels and vertical two pixels, which are minimum repetitions simultaneously obtained from the processor 8, are added to the divider 11. .
【0028】除算器11は、たとえばR(m,n)、G
1(m+1,n)、G2(m,n+1)、B(m+1,
n+1)が加えられたとき、G1(m+1,n)に対す
るR(m,n)の比をあらわす信号Rr(m,n)、G
1(m+1,n)に対するG2(m,n+1)の比をあ
らわす信号G2r(m,n+1)、G1(m+1,n)
に対するB(m+1,n+1)の比をあらわす信号Br
(m+1,n+1)を出力する。すなわち、Rr(m,
n)、G2r(m,n+1)、Br(m+1,n+1)
はそれぞれ次のとおりである。The divider 11 includes, for example, R (m, n), G
1 (m + 1, n), G2 (m, n + 1), B (m + 1,
(n + 1) is added, a signal Rr (m, n) representing the ratio of R (m, n) to G1 (m + 1, n), G
Signals G2r (m, n + 1) and G1 (m + 1, n) representing the ratio of G2 (m, n + 1) to 1 (m + 1, n)
Br representing the ratio of B (m + 1, n + 1) to
(M + 1, n + 1) is output. That is, Rr (m,
n), G2r (m, n + 1), Br (m + 1, n + 1)
Are as follows.
【0029】[0029]
【数4】 (Equation 4)
【0030】[0030]
【数5】 (Equation 5)
【0031】[0031]
【数6】 (Equation 6)
【0032】こうして得られた比信号Rr(m,n)、
G2r(m,n+1)、Br(m+1,n+1)とG1
(m+1,n)はデータ圧縮器10に加えられてそれぞ
れデータ圧縮される。ここで比信号Rr、Brは、たと
えば緑色のような彩度の高い被写体でも一定の大きさの
信号となることが期待でき、しかも、明るさが変化して
も色彩の変化がない限り一定値を保つ。なおかつ、無彩
色の被写体ではR、G、Bの信号の大きさがほぼ等しく
なるので、比信号Rr、Brは1に近い値となることが
期待できる。特にG2rは、多くの場合に1に近い値と
なることが期待できる。このとき、たとえばDPCMの
方法によっても、圧縮後の比信号Rr、G2r、Brの
データ量は十分小さい容量となることが期待できる。The ratio signal Rr (m, n) thus obtained,
G2r (m, n + 1), Br (m + 1, n + 1) and G1
(M + 1, n) is applied to the data compressor 10 and is respectively compressed. Here, the ratio signals Rr and Br can be expected to be signals of a constant magnitude even for a highly-saturated subject such as green, for example, and a constant value as long as the color does not change even if the brightness changes. Keep. In addition, since the magnitudes of the R, G, and B signals are substantially equal in an achromatic subject, the ratio signals Rr, Br can be expected to be close to 1. In particular, G2r can be expected to be close to 1 in many cases. At this time, the data amount of the compressed ratio signals Rr, G2r, and Br can be expected to be sufficiently small even by the DPCM method, for example.
【0033】なお、データ圧縮器10が、G1と比信号
Rr、G2r、Brをそれぞれデータ圧縮してからこれ
らをファイルにまとめ、記憶装置6あるいは伝送装置7
に送り出すことは図1に示した第1の実施の形態と同様
である。記憶あるいは受信したファイルから画像を再生
するには、ファイルからG1とRr、G2r、Brを再
生し、Rr、G2r、Brの各サンプル位置の信号に対
応するサンプル位置のG1の信号を掛け合わせてR、G
2,Bの信号を再生してから高度な補間処理を施せばよ
く、高品位な画像の再生が可能である。The data compressor 10 compresses the data of G1 and the ratio signals Rr, G2r, and Br, respectively, and combines them into a file.
Is the same as in the first embodiment shown in FIG. To reproduce an image from a stored or received file, G1 and Rr, G2r, and Br are reproduced from the file, and the signal at the sample position corresponding to the signal at each sample position of Rr, G2r, and Br is multiplied. R, G
It is only necessary to perform advanced interpolation processing after reproducing the signals of 2 and B, and it is possible to reproduce high-quality images.
【0034】また、本発明の実施の形態では、図2にお
けるG1を基準の信号として、これに対する差信号ある
いは比信号を求める方法を例にとったが、G2,R、B
など他の信号を基準の信号としてもおおむね同様の結果
が期待できることは明らかである。また、本発明の実施
の形態では、図2に示す原色形ベイヤ配列の色フィルタ
を用いた場合を例にとったが、本発明は最小の繰り返し
部分の画素数に信号を分離して、基準とする1つの信号
に対する他の信号の差信号あるいは比信号を用いてファ
イルを生成することを本質としている。したがって、本
発明の実施の形態をフィルタ配列の最小の繰り返し部分
が水平2画素、垂直2画素の場合に限定するものではな
い。さらに、本発明の実施の形態を、フィルタに使用さ
れる微小フィルタの透過光がR、G、Bの場合に限定す
るものではない。Further, in the embodiment of the present invention, a method of obtaining a difference signal or a ratio signal with respect to G1 in FIG. 2 as a reference signal has been described as an example, but G2, R, B
It is apparent that substantially the same result can be expected even when another signal is used as a reference signal. Further, in the embodiment of the present invention, the case of using the color filter of the primary color type Bayer array shown in FIG. 2 is taken as an example. However, the present invention separates the signal into the minimum number of pixels of the repetition part, and It is essential to generate a file by using a difference signal or a ratio signal of one signal with respect to another signal. Therefore, the embodiment of the present invention is not limited to the case where the minimum repeated portion of the filter array is two horizontal pixels and two vertical pixels. Furthermore, the embodiment of the present invention is not limited to the case where the transmitted light of the micro filter used for the filter is R, G, B.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の単板カラ
ーカメラの画素信号処理方法によれば、高度な補間処理
が可能な誤差の小さな画素信号を再生可能であり、しか
も、彩度の高い被写体だけでなく無彩色の被写体に対し
ても、固体撮像素子から得られる画素信号のデータ量に
比べて圧縮率の高い画素データの記録や伝送が可能とな
る。As described above, according to the pixel signal processing method for a single-chip color camera of the present invention, it is possible to reproduce a pixel signal with a small error, which can be subjected to advanced interpolation processing, and to achieve a high chroma It is possible to record and transmit pixel data having a high compression ratio compared to the data amount of the pixel signal obtained from the solid-state imaging device, not only for a high object but also for an achromatic object.
【図1】本発明の単板カラーカメラの画素信号処理方法
による第1の実施の形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment according to a pixel signal processing method of a single-chip color camera of the present invention.
【図2】本発明に関わる単板カラーカメラに使用される
色フィルタの配列の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an arrangement of color filters used in a single-chip color camera according to the present invention.
【図3】従来の単板カラーカメラの画素信号処理方法に
よる構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional single-chip color camera according to a pixel signal processing method.
【図4】本発明の単板カラーカメラの画素信号処理方法
による第2の実施の形態の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a second embodiment of the single-chip color camera according to the present invention, which is based on the pixel signal processing method;
1 固体撮像素子 2 A/D変換器 3 プロセッサ 4 メモリ 5 データ圧縮器 6 記憶装置 7 伝送装置 8 プロセッサ 9 減算器 10 データ圧縮器 11 除算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state image sensor 2 A / D converter 3 Processor 4 Memory 5 Data compressor 6 Storage device 7 Transmission device 8 Processor 9 Subtractor 10 Data compressor 11 Divider
Claims (2)
素の各々に分光感度特性の異なる複数種の微小フィルタ
を一定の繰り返し周期で対応させた固体撮像素子から上
記複数の画素の信号を取り出してデータファイルを生成
する単板カラーカメラの信号処理方法において、上記複
数の画素の信号から上記一定の繰り返し周期ごとに取り
出した第1の信号群を分離し、上記複数の画素の信号の
うちの上記第1の信号群をのぞいた信号から上記一定の
繰り返し周期ごとに取り出した第2の信号群を少なくと
も分離し、上記一定の繰り返し周期ごとに該周期内に存
在する上記第1の信号群に属する信号と上記第2の信号
群に属する信号との差に対応する信号を得て第3の信号
群を少なくとも生成し、上記第1の信号群と少なくとも
上記第3の信号群を用いてデータファイルを生成するこ
とを特徴とした単板カラーカメラの画素信号処理方法。1. A signal of a plurality of pixels from a solid-state image sensor in which a plurality of types of microfilters having different spectral sensitivity characteristics correspond to each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally on an imaging surface at a constant repetition cycle. In the signal processing method for a single-chip color camera that generates a data file by extracting the first signal group extracted at every predetermined repetition period from the signals of the plurality of pixels, At least a second signal group extracted for each of the predetermined repetition cycles is separated from the signals except for the first signal group, and the first signal present in the cycle for each of the predetermined repetition cycles is separated. A signal corresponding to the difference between the signal belonging to the group and the signal belonging to the second signal group is obtained to generate at least a third signal group, and the first signal group and at least the third signal group are generated. A pixel signal processing method for a single-chip color camera, characterized in that a data file is generated using the method.
素の各々に分光感度特性の異なる複数種の微小フィルタ
を一定の繰り返し周期で対応させた固体撮像素子から上
記複数の画素の信号を取り出してデータファイルを生成
する単板カラーカメラの画素信号処理方法において、上
記複数の画素の信号から上記一定の繰り返し周期ごとに
取り出した第1の信号群を分離し、上記複数の画素の信
号のうちの上記第1の信号群をのぞいた信号から上記一
定の繰り返し周期ごとに取り出した第2の信号群を少な
くとも分離し、上記一定の繰り返し周期ごとに該周期内
に存在する上記第1の信号群に属する信号と上記第2の
信号群に属する信号との比に対応する信号を得て第4の
信号群を少なくとも生成し、上記第1の信号群と少なく
とも上記第4の信号群を用いてデータファイルを生成す
ることを特徴とした単板カラーカメラの画素信号処理方
法。2. A signal of a plurality of pixels from a solid-state image sensor in which a plurality of types of microfilters having different spectral sensitivity characteristics correspond to each of a plurality of pixels arranged two-dimensionally on an imaging surface at a constant repetition cycle. In a single-chip color camera pixel signal processing method for extracting a signal from the plurality of pixels and extracting a first signal group extracted at a predetermined repetition period from the plurality of pixel signals, Out of the signals except for the first signal group, at least a second signal group extracted at each of the predetermined repetition cycles is separated, and the first signal group existing within the cycle at each of the predetermined repetition cycles is separated. A signal corresponding to the ratio of the signal belonging to the signal group to the signal belonging to the second signal group is obtained to generate at least a fourth signal group, and the first signal group and at least the fourth signal A pixel signal processing method for a single-chip color camera, wherein a data file is generated using a group.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000367763A JP2002171531A (en) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | Method for processing pixel signal of single board color camera |
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---|---|---|---|---|
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