JP2003348382A

JP2003348382A - 輪郭強調回路

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Publication number: JP2003348382A
Application number: JP2002152923A
Authority: JP
Inventors: Takuji Kawakubo; 拓二川久保
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: US20030219168A1; JP3863808B2; US7433534B2

Abstract

(57)【要約】【構成】重み付け加算回路３２は、係数算出回路３６
から与えられる重み付け係数ｋに基づいて、生画像デー
タＧと、当該生画像データＧをメディアンフィルタ３０
によってフィルタ処理した後のデータＧｍとに、重み付
け加算を施す。そして、この重み付け加算結果Ｇａに基
づいて、アパーチャ信号生成回路３８が、アパーチャ信
号Ａを生成する。このアパーチャ信号Ａは、加算回路２
６において信号処理回路２２から出力されるＹデータに
重畳され、これによって当該Ｙデータのエッジ成分が強
調される。【効果】生画像データＧと、フィルタ処理によって当
該生画像データＧの雑音成分を低減した後の画像データ
Ｇｍとの重み付け加算結果Ｇａに基づいて、アパーチャ
信号Ａが生成されるので、高品質なエッジ強調を実現で
きる。

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、輪郭強調回路に
関し、特にたとえばディジタルカメラに適用され、撮影
手段から出力された第１画素信号と当該第１画素信号に
フィルタ処理を施して得られた第２画素信号との重み付
け加算によって輪郭強調信号を生成する、輪郭強調回路
に関する。

【０００２】

【従来技術】ディジタルカメラにおける画像処理技術の
１つに、画像の輪郭部分にメリハリをつけるエッジ強調
がある。これは、イメージセンサから出力される画像信
号のエッジ（高周波）成分を抽出し、抽出したエッジ成
分にアパーチャゲインを付与してアパーチャ信号を生成
し、このアパーチャ信号を画像信号に重畳する技術であ
る。かかるエッジ強調において画像信号のエッジ成分を
抽出するのに、従来は、当該画像信号に対して直接エッ
ジ抽出処理を施していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術では、画像信号に比較的に周波数の高い雑音成分が含
まれる場合に、エッジ成分とともに当該雑音成分も抽出
されてしまう。その結果、抽出された雑音成分に対して
もアパーチャゲインが付与され、ひいてはエッジ成分の
みならず当該雑音成分も強調され、画質が劣化する、と
いう問題がある。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、高
品質なエッジ強調を実現できる、輪郭強調回路を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、撮影手段か
ら出力された第１画素信号と当該第１画素信号にフィル
タ処理を施して得られた第２画素信号との重み付け加算
によって輪郭強調信号を生成する輪郭強調回路におい
て、第１画素信号のレベル変化量を検出する検出手段、
および当該レベル変化量が大きいほど第１画素信号に対
する重み付け量を大きくする重み付け制御手段を備える
ことを特徴とする、輪郭強調回路である。

【０００６】

【作用】この発明では、撮影手段から出力された第１画
素信号と、第１画素信号にフィルタ処理を施して得られ
た第２画素信号との重み付け加算によって、輪郭強調信
号が生成される。ここで、たとえば或る画素の位置に被
写体の輪郭部分が存在する場合、当該画素に対応する第
１画素信号は比較的に大きなレベル変化を示す。一方、
被写体のほぼ平坦な部分に位置する画素の第１画素信号
は、比較的に小さいレベル変化しか示さない。この第１
画素信号のレベル変化量は、検出手段によって検出され
る。重み付け制御回路は、検出されたレベル変化量が大
きいほど第１画素信号に対する重み付け量を大きくす
る。つまり、被写体の輪郭部分の輪郭強調信号について
は、撮影手段から出力された言わば元の第１画素信号に
大きな重み付けをした重み付け加算によって生成され
る。そして、被写体のほぼ平坦な部分の輪郭強調信号に
ついては、フィルタ処理によって雑音成分が低減された
第２画像信号に大きな重み付けをした重み付け加算によ
って生成される。

【０００７】なお、フィルタ処理として、メディアンフ
ィルタ処理を用いることができる。

【０００８】また、第１画素信号は、グリーンの色情報
を有する信号とするのが望ましい。

【０００９】さらに、第１画素信号に基づいて輝度信号
を生成する生成手段、および輝度信号に輪郭強調信号を
加算する加算手段をさらに設けてもよい。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、被写体の輪郭部分の
輪郭強調信号については、撮影手段から出力された元の
第１画素信号に大きな重み付けをした重み付け加算によ
って生成されるので、当該輪郭部分により一層のメリハ
リをつけることができる。一方、被写体のほぼ平坦な部
分の輪郭強調信号は、第１画素信号から雑音成分を低減
した第２画素信号に大きな重み付けをした重み付け加算
によって生成されるので、当該平坦な部分における雑音
成分の影響が低減される。したがって、従来よりも高品
質なエッジ強調を実現することができる。

【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１２】

【実施例】図１を参照して、この実施例のディジタルカ
メラ１０は、光学レンズ１２を通して被写体の光学像が
入射されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）型のイメ
ージセンサ１４を有している。イメージセンサ１４は、
ＴＧ（Timing Generator）１６から供給されるタイミン
グ信号に従って、被写体の光学像を露光するとともに、
当該露光によって蓄積された電荷に応じた画像信号を出
力する。

【００１３】イメージセンサ１４から出力された画像信
号は、ＣＤＳ（Correlated DoubleSampling）／ＡＧＣ
（Automatic Gain Control）回路１８に入力され、ここ
で相関二重サンプリング処理および増幅処理を施された
後、Ａ／Ｄ変換回路２０に入力される。Ａ／Ｄ変換回路
２０は、入力された画像信号をディジタル信号である画
像データに変換し、変換後の画像データを信号処理回路
２２に入力する。信号処理回路２２は、入力された画像
データに色分離，白バランス調整，ガンマ補正，ＹＵＶ
変換などの所定の処理を施した後、当該ＹＵＶ変換によ
って生成されたＹ（輝度）データ，Ｕ（青色差）データ
およびＶ（赤色差）データを図示しないビデオエンコー
ダおよび圧縮回路に入力する。これによって、最終的に
被写体のスルー画像が図示しない液晶モニタの画面に表
示されるとともに、圧縮画像ファイルが図示しないメモ
リカードに記録される。

【００１４】さらに、この実施例のディジタルカメラ１
０は、エッジ強調回路２４を備えている。このエッジ強
調回路２４には、Ａ／Ｄ変換回路２０による変換後の画
像データが入力され、エッジ強調回路２４は、当該入力
された画像データからアパーチャ信号Ａを生成する。生
成されたアパーチャ信号Ａは、加算回路２６に入力さ
れ、ここで信号処理回路２２から出力されるＹデータに
加算（重畳）される。これによって、当該Ｙデータのエ
ッジ成分が強調され、つまりエッジ強調が実現される。

【００１５】具体的には、図２に示すように、エッジ強
調回路２４は、メディアン（中央値）フィルタ３０，重
み付け加算回路３２，エッジレベル検出回路３４，係数
算出回路３６およびアパーチャ信号生成回路３８を含
む。そして、これらのうちのメディアンフィルタ３０，
重み付け加算回路３２およびエッジレベル検出回路３４
の各々に、Ａ／Ｄ変換回路２０による変換後の画像デー
タが入力される。

【００１６】なお、Ａ／Ｄ変換回路２０による変換後の
画像データは、図３に示すように、それぞれＲ（Re
d），Ｇ（Green）およびＢ（Blue）のいずれか１つの色
成分を有する複数の画素データを含んでいる。これらの
画素データの色成分は、イメージセンサ１４の受光面に
設けられた図示しない原色フィルタの色要素に対応す
る。

【００１７】すなわち、図３は、各画素データの色成分
をイメージセンサ１４の各画素（受光素子）の並びに対
応させて概念的に表現したものであり、或る垂直列に注
目すると、当該垂直列にはＲ成分の画素データとＧ成分
の画素データとが交互に並んでいる。そして、当該垂直
列と隣り合う別の垂直列には、Ｇ成分の画素データとＢ
成分の画素データとが交互に並んでいる。さらに、図３
に太線の枠５０で示すように任意の縦２行×横２列の４
つの画素に注目すると、当該枠５０の一方の対角線上に
はＧ成分の画素データが並んでおり、他方の対角線上に
はＲ成分の画素データとＢ成分の画素データとが並んで
いる。

【００１８】図２に戻って、メディアンフィルタ３０
は、かかる画像データに含まれる複数の画素データのう
ちＧ成分の画素データに対して３×３のフィルタ処理を
施す。すなわち、メディアンフィルタ３０は、図４に示
すように、任意のＧ画素（Ｇの色要素が割り当てられた
画素）を注目画素Ｇ０とし、この注目画素Ｇ０および当
該注目画素Ｇ０を囲む４つのＧ画素Ｇ１〜Ｇ４の各画素
データの中央値、つまり上（または下）から３番目に大
きい画素データを特定する。そして、特定した画素デー
タを、注目画素Ｇ０の画素データとして設定する。この
フィルタ処理は、イメージセンサ１４の端縁に存在する
Ｇ画素以外の全てのＧ画素の画素データについて施され
る。なお、イメージセンサ１４の端縁に存在するＧ画素
の画素データについては、そのままのデータが維持され
る。

【００１９】このメディアンフィルタ３０によるフィル
タ処理によって、画像データ（Ｇ成分の画素データ）に
含まれる雑音成分が低減される。このフィルタ処理後の
画像データＧｍは、重み付け加算回路３２に入力され
る。

【００２０】重み付け加算回路３２は、メディアンフィ
ルタ３０から入力されるフィルタ処理後の画像データＧ
ｍと、Ａ／Ｄ変換回路２０から入力される画像データ、
いわゆる生画像データとに対して、次の数１で示される
重み付け加算を施す。

【００２１】

【数１】Ｇａ＝Ｇｍ・ｋ＋Ｇ・（１−ｋ）ここで、Ｇｍは、フィルタ処理後のＧ成分の画素データ
であり、Ｇは、生画像データに含まれるＧ成分の画素デ
ータである。そして、ｋは、重み付け係数である。この
重み付け係数ｋは、次の手順によって求められる。

【００２２】まず、エッジレベル検出回路３４が、Ａ／
Ｄ変換回路２０から入力される生画像データのうちＧ成
分の画素データに対して数２で示される演算を施す。

【００２３】

【数２】Ｅ＝｜｛（Ｇ０−Ｇ１）／２｝＋｛（Ｇ０−Ｇ
２）／２｝＋｛（Ｇ０−Ｇ３）／２｝＋｛（Ｇ０−Ｇ
４）／２｝｜＝｜２・Ｇ０−（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４）／２｜ここで、Ｇ０は、図４における注目画素Ｇ０の画素デー
タであり、Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれ注目画素Ｇ０を囲む
４つの周辺画素Ｇ１〜Ｇ４の画素データである。

【００２４】この数２から判るように、エッジレベル検
出回路３４は、注目画素Ｇ０の画素データと各周辺画素
Ｇ１〜Ｇ４の画素データとの差を２で割った値の総和の
絶対値を求める。ここで、たとえば注目画素Ｇ０の位置
に被写体の輪郭部分が存在するとすると、当該エッジレ
ベル検出回路３４による演算結果Ｅは比較的に大きな値
となる。一方、注目画素Ｇ０および各周辺画素Ｇ１〜Ｇ
４が被写体のほぼ平坦な部分に位置する場合には、演算
結果Ｅは比較的に小さい値となり、極端にはＥ＝０とな
る。つまり、エッジレベル検出回路３４は、被写体のエ
ッジの程度、換言すれば被写体の平坦さを検出する。

【００２５】このエッジレベル検出回路３４による検出
結果、つまりエッジの程度を表すデータＥは、係数算出
回路３６に入力される。係数算出回路３６は、入力され
たデータＥに基づいて上述の重み付け係数ｋを算出す
る。この重み付け係数ｋの算出式は、次の数３で表され
る。

【００２６】

【数３】ｋ＝α ；Ｅ≦Ｔｈｋ＝α−（Ｅ−Ｔｈ）・β ；Ｅ＞Ｔｈここで、α，βおよびＴｈは、それぞれ一定の値であ
る。

【００２７】この数３で示されるデータＥと重み付け係
数ｋとの関係をグラフで表すと、図５のようになる。す
なわち、データＥの値が或る閾値Ｔｈ以下であるとき、
重み付け係数ｋは一定の値αとなる。一方、データＥの
値が閾値Ｔｈを超える範囲では、重み付け係数ｋはαよ
りも小さく、かつデータＥの値が大きいほど、つまり被
写体のエッジの程度が大きいほど小さくなる。

【００２８】このようにして算出された重み付け係数ｋ
は、重み付け加算回路３２に与えられる。重み付け加算
回路３２は、与えられた重み付け係数ｋを用いて上述し
た数１の重み付け加算を行う。この数１によれば、重み
付け係数ｋが大きいほど、つまりエッジの程度が小さい
ほど、メディアンフィルタ３０によるフィルタ処理後の
画像データ（Ｇｍ）に対する重み付けの比率が大きくな
る。一方、重み付け係数ｋが小さいほど、つまりエッジ
の程度が大きいほど、生画像データ（Ｇ）に対する重み
付けの比率が大きくなる。この重み付け加算回路３２に
よる重み付け加算後のデータＧａは、アパーチャ信号生
成回路３８に入力される。

【００２９】アパーチャ信号生成回路３８は、入力され
たデータＧａのエッジ成分を抽出し、抽出したエッジ成
分にアパーチャゲインを付与することでアパーチャ信号
Ａを生成する。このアパーチャ信号生成回路３８による
一連の処理は、公知の技術によって実現される。生成さ
れたアパーチャ信号Ａは、上述したように加算回路２６
において信号処理回路２２から出力されるＹデータに重
畳され、これによって当該Ｙデータのエッジ成分が強調
される。

【００３０】以上の説明から判るように、この実施例で
は、生画像データ（Ｇ）とメディアンフィルタ３０によ
るフィルタ処理後の画像データ（Ｇｍ）との重み付け加
算結果Ｇａに基づいてアパーチャ信号Ａが生成される。
そして、被写体の輪郭部分に重畳されるアパーチャ信号
Ａについては、生画像データ（Ｇ）に対する重み付け比
率を大きくした重み付け加算結果Ｇａに基づいて生成さ
れるので、当該輪郭部分により一層のメリハリをつける
ことができる。一方、被写体のほぼ平坦な部分に重畳さ
れるアパーチャ信号Ａについては、フィルタ処理後の画
像データ（Ｇｍ）に対する重み付け比率を大きくした重
み付け加算結果Ｇａに基づいて生成されるので、当該平
坦な部分における雑音成分の影響を低減することができ
る。つまり、高品質なエッジ強調を実現できる。

【００３１】なお、この実施例においては、ディジタル
カメラ１０にこの発明を適用する場合について説明した
が、これに限らない。すなわち、ビデオカメラやビデオ
スイッチャなどの画像信号を取り扱う各種装置に、この
発明を適用してもよい。

【００３２】また、Ｇ成分の画像データに基づいてアパ
ーチャ信号Ａを生成したが、Ｒ成分またはＢ成分の画像
データに基づいて当該アパーチャ信号Ａを生成してもよ
い。ただし、エッジ強調効果に最も大きな影響を与える
輝度成分は、Ｇ成分の画像データに最も多く含まれるの
で、かかるＧ成分の画像データに基づいてアパーチャ信
号Ａを生成することによって、最も大きなエッジ強調効
果を得ることができる。

【００３３】さらに、メディアンフィルタ３０に代え
て、たとえば最大値フィルタ，最小値フィルタ，平均値
フィルタ，スティープフィルタなどの他の非線形フィル
タを用いてもよい。また、非線形フィルタに限らず、線
形フィルタを用いてもよい。

【００３４】そして、エッジレベル検出回路３４におい
て、上述した数２に基づいてエッジの程度Ｅを算出する
ようにしたが、これ以外の演算式によって当該エッジの
程度Ｅを算出してもよい。また、このエッジの程度Ｅと
重み付け係数Ｅとの関係は、図５（数３）に示す関係に
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略構成を示すブロック
図である。

【図２】図１におけるエッジ強調回路の詳細な構成を示
すブロック図である。

【図３】図１の実施例における画像データに含まれる画
素データの色成分を概念的に示す図解図である。

【図４】図２のエッジ強調回路内における画像信号の処
理内容を説明するための図解図である。

【図５】図１の実施例におけるエッジの程度と重み付け
係数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…ディジタルカメラ２２…信号処理回路２４…エッジ強調回路２６…加算回路３０…メディアンフィルタ３２…重み付け加算回路３４…エッジレベル検出回路３６…係数算出回路３８…アパーチャ信号生成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影手段から出力された第１画素信号と前
記第１画素信号にフィルタ処理を施して得られた第２画
素信号との重み付け加算によって輪郭強調信号を生成す
る輪郭強調回路において、前記第１画素信号のレベル変化量を検出する検出手段、
および前記レベル変化量が大きいほど前記第１画素信号
に対する重み付け量を大きくする重み付け制御手段を備
えることを特徴とする、輪郭強調回路。
【請求項２】前記フィルタ処理はメディアンフィルタ処
理である、請求項１記載の輪郭強調回路。
【請求項３】前記第１画素信号はグリーンの色情報を有
する信号である、請求項１または２記載の輪郭強調回
路。
【請求項４】前記第１画素信号に基づいて輝度信号を生
成する生成手段、および前記輝度信号に前記輪郭強調信
号を加算する加算手段をさらに備える、請求項１ないし
３のいずれかに記載の輪郭強調回路。