JP2004215063A - Photographing device and outline correction method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び輪郭補正方法に係り、特に、感度の異なる画像信号を取得することができる撮像素子を備えると共に、当該撮像素子による撮像によって得られた画像に対して輪郭補正を行うことのできる撮像装置と、当該撮像装置における輪郭補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、与えられた画像に対して輪郭補正を行う場合、当該画像に対してガンマ補正を行い、その後に輪郭補正を行うか、又は与えられた画像に対して輪郭補正を行い、その後にガンマ補正を行っていた。このような方法では、与えられた画像の信号レベルの低い領域でのゲインが大きく、画像の暗部でのノイズが大きく目立ってしまう、という問題点があった。また、画像の輝度に対して一様にゲインをかけているため、画像の明るい部分での輪郭補正の効果が劣化していた。
【0003】
このような問題点を解決するために、従来、ガンマ補正回路の前段より取り出した映像信号に基づき輪郭補正信号を発生し、当該輪郭補正信号をガンマ補正回路でガンマ補正された映像信号に重畳して輪郭補償を行う技術がある(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
また、映像入力信号に輪郭補正処理を行う輪郭補正手段と、映像入力信号にガンマ補正処理を行うガンマ補正手段と、輪郭補正手段とガンマ補正手段からの映像出力信号を互いに加算する加算手段と、を備える技術もある(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開昭55−92083号公報
【特許文献2】
特開昭63−209373号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の技術では、ガンマ補正後の画像に基づいて輪郭補正信号を発生しているため、画像の暗部でのノイズが大きく目立ってしまう、という問題点があった。また、後者の技術では、画像の明部で過度のエッジ強調がかかってしまう、という問題点があった。
【0007】
そこで、これらの問題点を解決するために、本発明の出願人による特願2002−44044では、ガンマ補正処理に基づく補正係数を生成し、当該補正係数をガンマ補正処理後の画像から抽出された輪郭部の画像データに乗算した後、当該画像データを上記ガンマ補正処理後の画像の画像データに加算することにより輪郭補正を行う技術が提案されている。
【0008】
この技術では、上記補正係数として処理対象とする画像の画素毎に上記ガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の微分係数の逆数を適用すると共に、当該補正係数の上限値を制限するリミッタを設けており、これによって画像の暗部におけるノイズの発生を抑制すると共に、画像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができる。
【0009】
一方、近年、CCD(Charge Coupled Device、電荷結合素子)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージ・センサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルカメラの需要が急増している。
【0010】
ところで、現在広く普及しているデジタルカメラ等の撮像装置における撮像素子のダイナミックレンジは、写真フィルムに比べると一般的に狭い。このため、高輝度の被写体を撮影する場合には、受光量がダイナミックレンジを超え、撮像素子の出力信号が飽和してしまい、被写体の情報が欠落してしまう場合があった。
【0011】
このような問題点を解決するため、従来、撮影により得られた高感度の画像信号と低感度の画像信号とを合成することにより、ダイナミックレンジの拡大を図る技術があった(特開2000−307963参照。)。この技術では、マスクを用いて、1つの画像中で部分毎に高感度の画像を低感度の画像に置き換えて合成画像を生成している。
【0012】
しかしながら、この技術では、画像の各画素について着目すると、高感度の画像信号と低感度の画像信号の何れか一方のみを用いているので、必ずしもダイナミックレンジを有効に拡大できるとは限らない、という問題点があった。
【0013】
そこで、この問題点を解決するために、画像の各画素毎に高感度の画像信号と低感度の画像信号とを合成して用いる技術が考えられる。
【0014】
そして、この技術に対し、上述した特願2002−44044における輪郭補正技術を適用する技術、すなわち、高感度の画像信号と低感度の画像信号とを画素毎に合成し、これによって得られた画像信号(合成信号)に対して当該輪郭補正技術を適用する技術も考えられる。これにより、合成信号により示される画像の暗部におけるノイズの発生を抑制すると共に、画像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができる。
【0015】
しかしながら、この技術では、高感度の画像信号と低感度の画像信号の各々に対して個別にガンマ補正処理を施した後に各画像信号を合成すると共に、これにより得られた合成信号に基づいて得られる補正係数(ガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の微分係数の逆数)を用いて輪郭補正を行う場合、ガンマ補正処理が2系統存在するため、上記補正係数を容易に定めることができない、という問題点があった。
【0016】
すなわち、この場合、合成信号は、高感度の画像信号と、当該画像信号よりS/N比(信号対雑音比、Signal to Noise Ratio)が悪くノイズが発生しやすい低感度の画像信号と、に対して各々個別に予め定められたガンマ特性によりガンマ補正処理を施した後に各画像信号を合成することによって得ることになり、このような合成信号に対する補正係数を定めることは容易ではない。
【0017】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、輪郭補正処理における補正の度合いを示す補正係数を容易に定めることのできる撮像装置及び輪郭補正方法を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の撮像装置は、被写体を第1の感度で撮像して被写体像を示す第1画像信号を取得すると共に、前記被写体を第1の感度より低い第2の感度で撮像して前記被写体像を示す第2画像信号を取得する撮像素子と、前記第1画像信号に対してガンマ補正処理を行う第1ガンマ補正手段と、前記第2画像信号に対してガンマ補正処理を行う第2ガンマ補正手段と、ガンマ補正処理後の前記第1画像信号とガンマ補正処理後の前記第2画像信号とを合成して合成信号を生成する合成手段と、輪郭補正の度合いを示す予め設定された補正係数を用いて前記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理を行う輪郭補正手段と、前記第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて前記補正係数を設定する設定手段と、を備えている。
【0019】
請求項1に記載の撮像装置によれば、撮像素子により、被写体が第1の感度で撮像されて被写体像を示す第1画像信号が取得されると共に、上記被写体が第1の感度より低い第2の感度で撮像されて上記被写体像を示す第2画像信号が取得され、第1ガンマ補正手段によって第1画像信号に対してガンマ補正処理が行われると共に、第2ガンマ補正手段によって第2画像信号に対してガンマ補正処理が行われ、合成手段によってガンマ補正処理後の第1画像信号とガンマ補正処理後の第2画像信号とが合成されて合成信号が生成される。この合成によって、撮像素子のダイナミックレンジを拡大することができる。
【0020】
なお、上記合成手段により合成される第1画像信号及び第2画像信号は、アナログ信号でもデジタル信号でもよい。また、上記撮像素子には、CCD、CMOSイメージ・センサ等の固体撮像素子を含めることができる。
【0021】
また、本発明では、輪郭補正手段により、輪郭補正の度合いを示す予め設定された補正係数が用いられて上記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理が行われる。
【0022】
ここで、本発明では、設定手段により、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて上記補正係数が設定される。
【0023】
すなわち、本発明では、高感度の画像信号と低感度の画像信号の各々に対して個別にガンマ補正処理を施した後に各画像信号を合成して合成信号を生成しており、この場合、ガンマ補正処理が2系統存在するため、上記補正係数を容易に定めることができないことは前述の通りである。
【0024】
そこで、本発明では、上記補正係数を合成信号に基づいて得るのではなく、合成前の画像信号であると共に、結果的に得られる合成信号の支配的な信号である高感度側の第1画像信号に対してガンマ補正処理を行う第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて上記補正係数を得るようにしている。これによって、合成信号に基づいて得る場合に比較して、容易に補正係数を得ることができるようになる。
【0025】
このように、請求項1に記載の撮像装置によれば、撮像素子によって被写体を第1の感度で撮像して被写体像を示す第1画像信号を取得すると共に、上記被写体を第1の感度より低い第2の感度で撮像して上記被写体像を示す第2画像信号を取得し、第1ガンマ補正手段により第1画像信号に対してガンマ補正処理を行うと共に第2ガンマ補正手段により第2画像信号に対してガンマ補正処理を行い、合成手段によりガンマ補正処理後の第1画像信号と第2画像信号とを合成して合成信号を生成し、輪郭補正手段によって輪郭補正の度合いを示す予め設定された補正係数を用いて上記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理を行うに際し、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて上記補正係数を設定しているので、当該補正係数を容易に定めることができる。
【0026】
ところで、本発明の補正係数として処理対象とする画像の画素毎に上記ガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の微分係数の逆数を適用することにより画像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができることは前述の通りである。
【0027】
そこで、請求項2記載の撮像装置は、請求項1に記載の発明において、前記設定手段は、前記被写体像のそれぞれの画素に対して、前記第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの前記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき前記補正係数を設定するものである。
【0028】
請求項2に記載の撮像装置によれば、本発明の設定手段により、被写体像のそれぞれの画素に対して、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき本発明の補正係数が設定される。
【0029】
このように、請求項2に記載の撮像装置によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができると共に、被写体像のそれぞれの画素に対して、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき本発明の補正係数を設定しているので、被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができる。
【0030】
一方、請求項3記載の撮像装置は、請求項1に記載の発明において、前記第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理前の前記第1画像信号に対して、前記第1の感度に対する前記第2の感度の割合を乗算して第3画像信号を出力する乗算手段と、前記第3画像信号に対して前記第2ガンマ補正手段と同様のガンマ補正処理を行う第3ガンマ補正手段と、ガンマ補正処理後の前記第1画像信号とガンマ補正処理後の前記第3画像信号とを前記合成手段と同様に合成して第2合成信号を生成する第2合成手段と、を更に備え、前記設定手段は、前記被写体像のそれぞれの画素に対して、前記第2合成信号に作用された前記第1ガンマ補正手段及び前記第3ガンマ補正手段の各々のガンマ補正処理における各ガンマ補正曲線の組み合わせの、それぞれの前記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき前記補正係数を設定するものである。
【0031】
請求項3に記載の撮像装置によれば、乗算手段により、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理前の第1画像信号に対して、第1の感度に対する第2の感度の割合が乗算されて第3画像信号が出力される。すなわち、乗算手段では、低感度側の画像信号にノイズが発生しないものと仮定し、上記割合を高感度側の画像信号である第1画像信号に乗算することによって、当該低感度側の画像信号(第3画像信号)を導出している。
【0032】
また、本発明では、第3ガンマ補正手段により、上記第3画像信号に対して前記第2ガンマ補正手段と同様のガンマ補正処理が行われ、第2合成手段により、ガンマ補正処理後の第1画像信号とガンマ補正処理後の第3画像信号とが本発明の合成手段と同様に合成されて第2合成信号が生成される。従って、ここで生成される第2合成信号は、低感度側である第2画像信号にノイズが発生しない場合に本発明の合成手段により生成される合成信号と同様のものとなる。
【0033】
ここで、本発明では、設定手段により、被写体像のそれぞれの画素に対して、第2合成信号に作用された第1ガンマ補正手段及び第3ガンマ補正手段の各々のガンマ補正処理における各ガンマ補正曲線の組み合わせの、それぞれの画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき本発明の補正係数が設定される。
【0034】
このように、請求項3に記載の撮像装置によれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができると共に、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理前の第1画像信号に対し、第1の感度に対する第2の感度の割合を乗算して得られた第3画像信号に対して第2ガンマ補正手段と同様のガンマ補正処理を行い、ガンマ補正処理後の第1画像信号とガンマ補正処理後の第3画像信号とを合成手段と同様に合成して第2合成信号を生成し、被写体像のそれぞれの画素に対して、第2合成信号に作用された第1ガンマ補正手段及び第3ガンマ補正手段の各々のガンマ補正処理における各ガンマ補正曲線の組み合わせの、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき本発明の補正係数を設定しているので、被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができる。
【0035】
ところで、本発明の補正係数の上限値を制限することにより、画像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができることは前述の通りである。
【0036】
そこで、請求項4記載の撮像装置は、請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記設定手段は、前記画素の信号レベル又は前記補正係数が予め定められた閾値より大きな場合、前記補正係数を予め定められた値に置き換えるものである。
【0037】
請求項4に記載の撮像装置によれば、設定手段により、上記画素の信号レベル又は本発明の補正係数が予め定められた閾値より大きな場合、当該補正係数が予め定められた値に置き換えられる。これによって、本発明の補正係数の上限値を制限することができる。
【0038】
このように、請求項4に記載の撮像装置によれば、請求項2又は請求項3に記載の発明と同様の効果を奏することができると共に、画素の信号レベル又は本発明の補正係数が予め定められた閾値より大きな場合、当該補正係数を予め定められた値に置き換えているので、当該補正係数の上限値を制限することができ、この結果として、被写体像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができる。
【0039】
一方、上記目的を達成するために、請求項5記載の輪郭補正方法は、被写体を第1の感度で撮像して被写体像を示す第1画像信号を取得すると共に、前記被写体を第1の感度より低い第2の感度で撮像して前記被写体像を示す第2画像信号を取得する撮像素子と、前記第1画像信号に対してガンマ補正処理を行う第1ガンマ補正手段と、前記第2画像信号に対してガンマ補正処理を行う第2ガンマ補正手段と、ガンマ補正処理後の前記第1画像信号とガンマ補正処理後の前記第2画像信号とを合成して合成信号を生成する合成手段と、を備えた撮像装置の輪郭補正方法であって、前記第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて輪郭補正の度合いを示す補正係数を設定し、前記補正係数を用いて前記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理を行うものである。
【0040】
従って、請求項5に記載の輪郭補正方法によれば、請求項1記載の発明と同様に作用するので、請求項1記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明をデジタルカメラに適用した場合について説明する。
【0042】
〔第1実施形態〕
まず、図1を参照して、本実施の形態に係るデジタルカメラ10の構成を説明する。同図に示されるように、このデジタルカメラ10には、光学レンズ12と、光学レンズ12を通過する光量を調整する絞り14と、光の通過時間を調整するシャッタ16と、光学レンズ12、絞り14及びシャッタ16を通過した被写体像を示す入射光に基づき、被写体を高感度及び低感度のそれぞれの受光素子により撮像して被写体像を示すR(赤)、G(緑)、B(青)3色のカラーアナログ画像信号を出力するCCD18と、が設けられている。
【0043】
CCD18には、CCD18により入力された高感度及び低感度の信号に対して所定のアナログ信号処理を施すアナログ信号処理部20と、アナログ信号処理部20から入力された高感度及び低感度のアナログ信号をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器(以下、「A/D変換器」という。)22と、が順に接続されている。なお、A/D変換器22から出力された高感度のデジタルデータ(以下、「高感度データ」という。)が本発明の「第1画像信号」に相当するものであり、低感度のデジタルデータ(以下、「低感度データ」という。)が本発明の「第2画像信号」に相当するものである。
【0044】
また、デジタルカメラ10には、光学レンズ12を駆動するための駆動部24と、絞り14を駆動するための駆動部26と、シャッタ16を駆動するための駆動部28と、CCD18に対する撮影時のタイミング制御を行うCCD制御部30と、シャッタスイッチ等の各種操作スイッチにより構成されたカメラ操作部84と、が設けられている。
【0045】
A/D変換器22から出力された高感度データ及び低感度データ(R、G、B信号のデジタルデータ)は、制御回路60(詳細は後述)に入力されると共に、デジタル信号処理回路34に入力される。
【0046】
デジタル信号処理回路34は、高感度データ側のホワイトバランスを調整する高感度側WB(ホワイトバランス)調整処理回路72と、低感度データ側のホワイトバランスを調整する低感度側WB調整処理回路74と、高感度側WB調整処理回路72に接続されると共に高感度データ側のガンマ補正処理を行う高感度側γ処理回路76と、低感度側WB調整処理回路74に接続されると共に低感度データ側のガンマ補正処理を行う低感度側γ処理回路78と、合成処理回路80と、YC処理回路49と、輪郭補正回路47と、メモリ48と、記録制御部50と、表示制御部52と、を含んで構成されている。
【0047】
なお、CCD18が本発明の撮像素子に、高感度側γ処理回路76が本発明の第1ガンマ補正手段に、低感度側γ処理回路78が本発明の第2ガンマ補正手段に、合成処理回路80が本発明の合成手段に、輪郭補正回路47が本発明の輪郭補正手段に、各々相当する。
【0048】
高感度側WB調整処理回路72及び低感度側WB調整処理回路74は、各々、入力されたR、G、Bの各画像データ(高感度データ又は低感度データ)の各々にゲインを乗算して増減するための3つの乗算器(図示省略)を含んで構成されており、R、G、Bの各画像データは、各乗算器にそれぞれ入力される。更に、乗算器には、ホワイトバランスを制御するためのゲイン値Rg、Gg、Bgが制御回路60より入力され、乗算器の各々はこれら2入力を乗算する。この乗算によりホワイトバランスが調整されたR’、G’、B’の各画像データは、高感度側γ処理回路76又は低感度側γ処理回路78に出力される。
【0049】
高感度側γ処理回路76及び低感度側γ処理回路78は、入力されたホワイトバランスの調整されたR’、G’、B’の各画像データが所定のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、また、10ビットの信号が8ビットの信号となるように変更して、合成処理回路80に出力する。
【0050】
合成処理回路80は、入力されたR’、G’、B’の高感度データ及び低感度データを色毎に次のように合成して合成データ(本発明の「合成信号」に相当。)として出力する。
【0051】
すなわち、合成処理回路80では、入力された高感度データ及び低感度データを、対数加算方式を用いて次の(1)式に示すように合成する。
【0052】
【数1】
【0053】
ここで、thは、高感度データと低感度データが1対1の割合で加算される閾値である。また、highは高感度データの値であり、lowは低感度データの値である。更に、pは、加算データ全体に対するゲイン(通常は0.8〜0.9程度の値。)であり、これによってダイナミックレンジの制御を行う。このゲインpが小さいほどダイナミックレンジは広く、大きいほどダイナミックレンジは狭くなる。具体的には、コントラストの高いシーン(真夏の晴天等)では0.8、曇りや日陰では0.86、室内蛍光灯下では0.9といったようにシーンに応じてこの値を変化させることにより、階調値を有効に使用することが可能となる。
【0054】
図2には、ゲインpによってダイナミックレンジが変化する様子が示されている。なお、ここで適用したゲインpの範囲における最小値に対応するものが破線で示されたものであり、最大値に対応するものが2点鎖線で示されたものである。同図に示すように、この場合、ゲインpの値を小さくするほどダイナミックレンジは広くなることになる。
【0055】
ここで、上記(1)式について、次の(2)式に示されるように一般化して更に説明する。
【0056】
【数2】
【0057】
上記(2)式におけるMIN(high/th,1)の部分における変化の様子を図3(A)に示す。同図に示されるように、高感度データが閾値thとなったときに高感度データと低感度データが1対1で加算されることになる。
【0058】
また、上記(2)式におけるMAX(−k×high/th+1,p)の部分において係数kを0.2とした場合の変化の様子を図3(B)に示す。
【0059】
なお、(2)式における係数kは、次の(3)式で示されるように、高感度信号の信号電荷飽和量Shと、低感度信号の信号電荷飽和量Slとによって定まる係数である。
【0060】
【数3】
【0061】
例えば、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比が4対1であった場合には、k=0.2(=1−4/(4+1))となる。
【0062】
また、(2)式におけるpは前述したように加算データ全体に対するゲインであり、可変の値であるが、この下限値pminも、次の(4)式で示されるように、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比によって定められる。
【0063】
【数4】
【0064】
予め高感度データの最大値が入力されたときに最終出力が最大値となるような系となっている場合に、高感度データと低感度データの合成データを出力する場合には、ゲイン操作が必要となる。
【0065】
つまり、高感度信号と低感度信号の飽和量分だけ信号が入力された場合に、出力値に対してpmin(<1)分だけゲインをかけて、最終出力が最大値となるように変換をする必要がある。
【0066】
例えば、高感度信号と低感度信号の信号電荷飽和量の比が4対1であった場合には、pmin=0.8(=4/(4+1))となる。
【0067】
そして、コントラストが高いようなシーンではp=pminとすればよく、あまりコントラストの高くないようなシーンではpをpminよりも大きな値に設定することにより、有効に出力階調を使用することができるようになる。
【0068】
一方、YC処理回路49(図1参照)は、合成処理回路80から入力されたR’、G’、B’の各合成データに対して全ての画素でR、G、B3面のデータが揃うように補間処理した後に、当該3面分のデータを用いて輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cbを生成する。
【0069】
また、輪郭補正回路47は、YC処理回路49から入力された輝度信号Yに対して、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理に基づいて設定された輪郭補正の度合いを示すゲイン(本発明の「補正係数」に相当。)を用いて輪郭補正処理を行い、メモリ48に格納する。
【0070】
なお、YC処理回路49において生成されたクロマ信号Cr、Cbもメモリ48に格納される。
【0071】
また、記録制御部50は、スマートメディアとして構成された記録メディア80をデジタルカメラ10に装着するための役割を有するものであり、合成処理回路80により合成されて各種処理後にメモリ48に格納された合成データ(輝度信号Y及びクロマ信号Cr、Cb)を当該メモリ48から読み出して記録メディア80に記録する処理を行う。また、表示制御部52は、メモリ48に記憶された合成データを読み出し、当該合成データを用いた液晶ディスプレイ(以下、「LCD」という。)82への画像表示のための処理を行う。
【0072】
上記構成に加え、デジタルカメラ10は、CPU(中央演算処理装置)62と、ROM64と、RAM66と、を備えたマイクロ・コンピュータで構成された制御回路60を備えている。
【0073】
制御回路60は、デジタルカメラ10全体の動作を制御する。また、ROM64には、CPU62で実行される各種処理ルーチンのプログラムが記憶されている。
【0074】
更に、デジタルカメラ10は、被写体までの距離を検出する測距センサ32を備えている。測距センサ32で検出された被写体までの距離を示す信号は、制御回路60に入力される。シャッタスイッチが半押しされると、制御回路60により、測距センサ32で得られた被写体までの距離に基づいてAF(Auto Focus、自動合焦)機能が働いて合焦制御される。
【0075】
ここで、本実施の形態に係るCCD18の構造について説明する。CCD18には、図4に示すようなハニカムCCDを採用することができる。
【0076】
このCCD18の撮像部は、図4に示すように、1画素の1色について1つずつ割り当てられると共に、所定の配列ピッチ(水平配列ピッチ=Ph(μm)、垂直配列ピッチ=Pv(μm))で、かつ隣接する受光素子PD1が垂直方向及び水平方向にずらされて2次元配置された複数の受光素子PD1と、この受光素子PD1の前面に形成された開口部APを迂回するように配置され、かつ受光素子PD1からの信号(電荷)を取り出して垂直方向に転送する垂直転送電極VELと、垂直方向最下に位置する垂直転送電極VELの垂直方向下側に配置され、垂直転送電極VELから転送されてきた信号を外部へ転送する水平転送電極HELと、を備えている。なお、同図に示す例では、開口部APを八角形のハニカム形状に形成している。
【0077】
ここで、水平方向に直線状に並んで配置された複数の垂直転送電極VELにより構成される垂直転送電極群には、各々垂直転送駆動信号V1、V2、・・・、V8の何れか1つを同時に印加することができるように構成されている。なお、同図に示す例では、1段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V3が、2段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V4が、3段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V5が、4段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V6が、5段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V7が、6段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V8が、7段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V1が、8段目の垂直転送電極群に対して垂直転送駆動信号V2が、各々印加できるように構成されている。
【0078】
一方、各受光素子PD1は隣接する1つの垂直転送電極VELに対し転送ゲートTGを介して電気的に接続されるように構成されている。同図に示す例では、各受光素子PD1が右下に隣接する垂直転送電極VELに転送ゲートTGを介して接続されるように構成されている。
【0079】
なお、同図において‘R’が記入された受光素子PD1の前面に形成された開口部APは赤色の光を透過する色分離フィルタ(カラーフィルタ)で覆われており、‘G’が記入された受光素子PD1の前面に形成された開口部APは緑色の光を透過する色分離フィルタで覆われており、‘B’が記入された受光素子PD1の前面に形成された開口部APは青色の光を透過する色分離フィルタで覆われている。すなわち、‘R’が記入された受光素子PD1は赤色光を、‘G’が記入された受光素子PD1は緑色光を、‘B’が記入された受光素子PD1は青色光を、各々受光し、受光した光量に応じたアナログ信号を各々出力する。
【0080】
CCD18は、更に、上述の受光素子PD1に比較して低感度な受光素子PD2を備えている。受光素子PD2は図4に示される如く、複数の受光素子PD1間に設けられている。この受光素子PD2も受光素子PD1と同様に、その前面に受光素子PD1の開口部より面積が小さい開口部APが形成され、隣接する1つの垂直転送電極VELに対して転送ゲートTGにより電気的に接続されている。また、この受光素子PD2には、その前面に形成された開口部APに、受光素子PD1と同様にR、G、B何れかのカラーフィルタが装着されている。このように、受光素子PD2の受光面積を受光素子PD1の受光面積より小さくしているので、受光素子PD1に比較して低感度なR、G、B信号が得られる。
【0081】
なお、受光素子PD2の転送ゲートTGが接続される電極は、隣接する受光素子PD1の転送ゲートTGが接続される電極とは異なるように設けられている。また、本実施の形態においては、先に受光素子PD1の電荷を読み出してから受光素子PD2の電荷を読み出すようにしている。
【0082】
次に、図5を参照して、本実施の形態に係る輪郭補正回路47の構成について説明する。同図に示すように、輪郭補正回路47は、予め定められた高周波数帯域を通過させるバンド・パス・フィルタ(以下、「BPF」という。)47Aと、乗算器47Bと、乗算器47Cと、加算器47Dと、YC処理回路47Jと、設定手段としての補正係数発生部47E及びリミッタ47Fと、を含んで構成されている。
【0083】
BPF47Aは、入力端がYC処理回路49の輝度信号Yを出力する出力端に接続されており、YC処理回路49から出力された輝度信号Yから所定高周波帯域の成分を抽出して乗算器47Bに出力する。例えば、YC処理回路49から出力された輝度信号Yが図6(A)に示すような状態である場合、BPF47Aから乗算器47Bに、図6(B)に示すような輝度信号Yのエッジの位置に対応するパルス(以下、「エッジ・パルス」という。)が出力される。すなわち、BPF47Aは、輝度信号Yにより示される被写体像の輪郭を抽出する役割を有している。
【0084】
乗算器47Bでは、BPF47Aから入力されたエッジ・パルスに対してリミッタ47Fから入力された後述するゲインを乗算して、一方の入力端に予め定められたゲインが入力されている乗算器47Cの他方の入力端に出力する。
【0085】
ここで、乗算器47Cの一方の入力端に入力されているゲインは、輪郭補正回路47の全体のゲインを調整するためのものであり、乗算器47Cでは、乗算器47Bから入力されたエッジ・パルスに対して当該ゲインを乗算し、一方の入力端がYC処理回路49の輝度信号Yを出力する出力端に接続された加算器47Dの他方の入力端に出力する。
【0086】
従って、加算器47Dでは、YC処理回路49から出力された輝度信号Yに対して、乗算器47B及び乗算器47Cによって増幅されたエッジ・パルスが加算されて、一例として図6(C)に示すような、被写体像の輪郭が強調された状態の輝度信号Yが生成され、メモリ48に記憶される。
【0087】
すなわち、本実施の形態に係る輪郭補正回路47は、YC処理回路49によって生成された合成データの輝度信号Yに対して行う輪郭補正処理を、補正の度合いを示すゲインを用いて行うものとして構成されている。
【0088】
一方、YC処理回路47Jは、入力端が高感度側γ処理回路76の出力端に接続されており、高感度側γ処理回路76から入力された高感度データに対して全ての画素でR、G、B3面のデータが揃うように補間処理した後に、当該3面分のデータを用いて輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cbを生成する。
【0089】
また、補正係数発生部47Eは、入力端がYC処理回路47Jの輝度信号Yを出力する出力端に接続されており、YC処理回路47Jから入力された輝度信号Yにより示される被写体像のそれぞれの画素に対して、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数を乗算器47Bで用いるゲイン(本発明の「補正係数」に相当。)としてリミッタ47Fに出力する。
【0090】
図7(A)にはガンマ補正曲線の一例が示されている。同図に示されるガンマ補正曲線における微分係数の分布は図7(B)に示されるものとなり、当該微分係数の逆数の分布は図7(C)に示されるものとなる。すなわち、当該微分係数の逆数の分布は、上記ガンマ補正曲線の傾斜の度合いが大きいほど傾斜の度合いが小さなものとされる。
【0091】
本実施の形態に係る補正係数発生部47Eは、乗算器47Bで用いるゲインとして、このようなガンマ補正曲線の微分係数の逆数を適用しているので、ガンマ補正処理に起因する被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができる。
【0092】
なお、本実施の形態に係る補正係数発生部47Eは、一例として図8に示されるような、YC処理回路47Jから入力された画素毎の高感度データの輝度信号Yの値と、それに対応する高感度側γ処理回路76のガンマ補正曲線の微分係数の逆数(乗算器47Bで用いるゲイン)と、を関連付けたルック・アップ・テーブルLUTとして構成されている。
【0093】
リミッタ47Fでは、対応する画素の高感度データの輝度信号Yの値が予め定められた閾値より大きな場合、補正係数発生部47Eから入力されたゲインを予め定められた値に置き換えて乗算器47Bに出力し、他の場合は補正係数発生部47Eから入力されたゲインをそのまま乗算器47Bに出力する。
【0094】
すなわち、リミッタ47Fは、対象とする画素の信号レベルが所定レベルより大きな場合に乗算器47Bで用いるゲインを制限する役割を有しており、これによって被写体像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができるようにしている。
【0095】
以下、このような構成のデジタルカメラ10の撮影時における作用を説明する。
【0096】
まず、光学レンズ12、絞り14、及びシャッタ16を通過した被写体像を示す入射光は、CCD18の感度の異なる受光素子PD1及びPD2の双方により受光され、被写体像を示すアナログ画像信号としてアナログ信号処理部20に出力される。また、ユーザがデジタルカメラ10にて被写体を撮影するためにカメラ操作部84のシャッタスイッチを半押しすると、このとき測距センサ32から入力された信号に基づいて被写体までの距離Tが導出され、駆動部24の制御の下にAF機能が働いて合焦制御される。
【0097】
アナログ信号処理部20は、CCD18から入力された高感度及び低感度の双方のアナログ画像信号に対して所定のアナログ信号処理を施す。これらのアナログ画像信号は、A/D変換器22により各々高感度データ及び低感度データに変換される。A/D変換器22から出力された高感度データ及び低感度データは、デジタル信号処理回路34及び制御回路60に入力される。
【0098】
制御回路60では、A/D変換器22から入力された高感度データ及び低感度データに基づいて高感度データ及び低感度データの各々のホワイトバランスを制御するためのゲイン値Rg、Gg、Bgが導出され、対応する高感度側WB調整処理回路72及び低感度側WB調整処理回路74に出力される。
【0099】
一方、デジタル信号処理回路34に入力された高感度データ及び低感度データは、高感度側WB調整処理回路72及び低感度側WB調整処理回路74により、制御回路60から入力されたゲイン値を用いてホワイトバランス調整が行われ、更に高感度側γ処理回路76及び低感度側γ処理回路78によりそれぞれガンマ補正処理が行われて合成処理回路80に出力される。そして、合成処理回路80では、入力された高感度データ及び低感度データが対数加算方式を用いて前述のように合成され、これによって得られた合成データがYC処理回路49に出力される。
【0100】
YC処理回路49では、合成処理回路80から入力された合成データに基づいて、前述したように輝度信号Y及びクロマ信号Cr、Cbが生成され、当該輝度信号Yは輪郭補正回路47に出力され、クロマ信号Cr、Cbはメモリ48の所定領域に記憶される。
【0101】
そして、輪郭補正回路47では、前述のように、BPF47AにおいてYC処理回路49から出力された輝度信号Yから所定高周波帯域の成分(エッジ・パルス)が抽出されて乗算器47Bに出力され、乗算器47Bにおいて、BPF47Aから入力されたエッジ・パルスに対してリミッタ47Fから出力されたゲインが乗算されて乗算器47Cに出力される。
【0102】
そして、乗算器47Cでは、乗算器47Bから入力されたエッジ・パルスに対して所定のゲインが乗算されて加算器47Dに出力され、加算器47Dにおいて、当該エッジ・パルスがYC処理回路49から出力された輝度信号Yに対して加算されることにより被写体像の輪郭が強調された状態の輝度信号Yが生成され、メモリ48に格納される。
【0103】
一方、YC処理回路47Jでは、高感度側γ処理回路76から入力された高感度データに基づいて輝度信号Y及びクロマ信号Cr、Cbが前述したように生成され、このうちの輝度信号Yが補正係数発生部47Eに出力される。
【0104】
そして、補正係数発生部47Eでは、YC処理回路47Jから入力された高感度データの輝度信号Yにより示される被写体像のそれぞれの画素に対して、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数が乗算器47Bで用いるゲインとしてリミッタ47Fに出力される。
【0105】
そして、リミッタ47Fでは、対応する画素の高感度データの輝度信号Yの値が予め定められた閾値より大きな場合、補正係数発生部47Eから入力されたゲインが予め定められた値に置き換えられて乗算器47Bに出力され、他の場合は補正係数発生部47Eから入力されたゲインがそのまま乗算器47Bに出力される。
【0106】
従って、乗算器47Bでは、当該ゲインがBPF47Aから入力されたエッジ・パルスに対して乗算されることになり、この結果として合成データにより示される被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制すると共に、明部における過度のエッジ強調を抑制することができる。
【0107】
一方、表示制御部52は、メモリ48に記憶された各種処理後の合成データ(輝度信号Y及びクロマ信号Cr、Cb)を用いたLCD82への画像表示のための処理を実行する。また、記録制御部50は、カメラ操作部84のシャッタスイッチが全押しされたときに制御回路60から入力された指示信号に応じて、メモリ48に記憶された合成データの記録メディア80への記録を行う。これによって撮影がなされる。
【0108】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ10は、CCD18によって被写体を高感度で撮像して被写体像を示す高感度データを取得すると共に、上記被写体を低感度で撮像して上記被写体像を示す低感度データを取得し、高感度側γ処理回路76により高感度データに対してガンマ補正処理を行うと共に低感度側γ処理回路78により低感度データに対してガンマ補正処理を行い、合成処理回路80によりガンマ補正処理後の高感度データと低感度データとを合成して合成データを生成し、輪郭補正回路47によって輪郭補正の度合いを示す予め設定されたゲインを用いて上記合成データにより示される被写体像に対して輪郭補正処理を行うに際し、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理に基づいて上記ゲインを設定しているので、当該ゲインを容易に定めることができる。
【0109】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ10では、被写体像のそれぞれの画素に対して、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき上記ゲインを設定しているので、被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができる。
【0110】
更に、本実施の形態に係るデジタルカメラ10では、画素の信号レベルが予め定められた閾値より大きな場合、上記ゲインを予め定められた値に置き換えているので、当該ゲインの上限値を制限することができ、この結果として、被写体像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができる。
【0111】
なお、本実施の形態では、YC処理回路47J及び補正係数発生部47Eにおいて、高感度側γ処理回路76から出力された高感度データを入力として乗算器47Bで用いるゲインを出力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、高感度側WB調整処理回路72から出力された高感度データを入力として当該ゲインを出力する形態とすることもできる。
【0112】
この場合、高感度側WB調整処理回路72から入力された高感度データの輝度信号Yにより示される被写体像のそれぞれの画素に対して、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理におけるガンマ補正曲線の、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数を乗算器47Bで用いるゲインとしてリミッタ47Fに出力することになる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0113】
また、本実施の形態では、リミッタ47Fにおいて、対応する画素の高感度データの輝度信号Yの値が予め定められた閾値より大きな場合、補正係数発生部47Eから入力されたゲインを予め定められた値に置き換えて乗算器47Bに出力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、補正係数発生部47Eから入力されたゲインが予め定められた閾値より大きな場合、当該ゲインを予め定められた値に置き換えて乗算器47Bに出力する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0114】
〔第2実施形態〕
本第2実施形態では、高感度データと、高感度信号及び低感度信号の感度比とに基づいて低感度データを演算により導出し、当該低感度データ及び高感度データの合成データに基づいて輪郭補正の度合いを示すゲイン(補正係数)を設定する場合の形態、すなわち、請求項3に係る発明の実施の形態について説明する。
【0115】
まず、図9を参照して、本実施の形態に係るデジタルカメラ10Bの構成を説明する。なお、図9における図1と同一の構成要素については図1と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0116】
図9に示されるように、本第2実施形態に係るデジタルカメラ10Bは、輪郭補正回路47に代えて、高感度側WB調整処理回路72の出力端及び高感度側γ処理回路76に接続された輪郭補正回路47’が設けられている点のみが、上記第1実施形態に係るデジタルカメラ10と異なっている。
【0117】
以下、図10を参照して、本第2実施形態に係る輪郭補正回路47’の構成について説明する。なお、図10における図5と同一の構成要素については図5と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0118】
本第2実施形態に係る輪郭補正回路47’は、入力されたデータに対してCCD18の高感度信号と低感度信号の感度比を乗算する演算器47Gと、低感度側γ処理回路78と同一の構成とされた低感度側γ処理回路47Hと、合成処理回路80と同一の構成とされた合成処理回路47Iと、が新たに設けられている点と、補正係数発生部47Eに代えて補正係数発生部47E’が設けられている点が、上記第1実施形態に係る輪郭補正回路47と異なっている。
【0119】
演算器47Gの入力端は高感度側WB調整処理回路72の出力端に接続されており、演算器47Gは高感度側WB調整処理回路72から入力された高感度データに対して上記感度比を乗算して低感度側γ処理回路47Hに出力する。
【0120】
ここで、上記感度比は、低感度信号の感度を高感度信号の感度で除算することによって得るものとされている。すなわち、演算器47Gでは、低感度データにノイズが発生しないものと仮定し、上記感度比を高感度側WB調整処理回路72から入力された高感度データに乗算することによって当該低感度データを導出している。
【0121】
低感度側γ処理回路47Hでは、演算器47Gから入力された低感度データに対して低感度側γ処理回路78と同様にガンマ補正処理を行って、一方の入力端に高感度側γ処理回路76の出力端が接続された合成処理回路47Iの他方の入力端に出力する。
【0122】
従って、合成処理回路47Iでは、低感度側γ処理回路47Hから入力された低感度データと高感度側γ処理回路76から入力された高感度データとを、合成処理回路80と同様の手法で合成し、合成データとしてYC処理回路47Jに出力する。従って、YC処理回路47Jでは、合成処理回路47Iから入力された合成データに対して全ての画素でR、G、B3面のデータが揃うように補間処理した後に、当該3面分のデータを用いて輝度信号Yとクロマ信号Cr、Cbを生成し、これらのうちの輝度信号Yを補正係数発生部47E’に出力することになる。
【0123】
一方、本第2実施形態に係る補正係数発生部47E’は、YC処理回路47Jから入力された合成データの輝度信号Yにより示される被写体像のそれぞれの画素に対して、当該合成データに作用された高感度側γ処理回路76及び低感度側γ処理回路47Hの各々のガンマ補正処理における各ガンマ補正曲線の組み合わせの、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数を乗算器47Bで用いるゲイン(本発明の「補正係数」に相当。)としてリミッタ47Fに出力する。
【0124】
ここで、上記微分係数の逆数の分布は、上記各ガンマ補正曲線の組み合わせにおける傾斜の度合いが大きいほど傾斜の度合いが小さなものとされる。
【0125】
従って、本第2実施形態に係る補正係数発生部47E’も、乗算器47Bで用いるゲインとして、このようなガンマ補正曲線の微分係数の逆数を適用しているので、ガンマ補正処理に起因する被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができる。
【0126】
なお、本実施の形態に係る補正係数発生部47E’も、上記第1実施形態に係る補正係数発生部47Eと同様に、YC処理回路47Jから入力された画素毎の輝度信号Yの値と、それに対応する上記微分係数の逆数(乗算器47Bで用いるゲイン)と、を関連付けたルック・アップ・テーブルLUTとして構成されている。
【0127】
一方、リミッタ47Fでは、対応する画素の合成データの輝度信号Yの値が予め定められた閾値より大きな場合、補正係数発生部47E’から入力されたゲインを予め定められた値に置き換えて乗算器47Bに出力し、他の場合は補正係数発生部47E’から入力されたゲインをそのまま乗算器47Bに出力する。
【0128】
このように、本第2実施形態に係るリミッタ47Fは、上記第1実施形態に係る輪郭補正回路47で用いられているものと同一のものであり、被写体像の明部における過度のエッジ強調を抑制するためのものである。
【0129】
演算器47Gが本発明の乗算手段に、低感度側γ処理回路47Hが本発明の第3ガンマ補正手段に、合成処理回路47Iが本発明の第2合成手段に、補正係数発生部47E’が本発明の設定手段に、各々相当する。
【0130】
なお、輪郭補正回路47’における演算器47Gから補正係数発生部47E’に至る部分以外のデジタルカメラ10Bの作用は、上記第1実施形態に係るデジタルカメラ10と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0131】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るデジタルカメラ10Bは、CCD18によって被写体を高感度で撮像して被写体像を示す高感度データを取得すると共に、上記被写体を低感度で撮像して上記被写体像を示す低感度データを取得し、高感度側γ処理回路76により高感度データに対してガンマ補正処理を行うと共に低感度側γ処理回路78により低感度データに対してガンマ補正処理を行い、合成処理回路80によりガンマ補正処理後の高感度データと低感度データとを合成して合成データを生成し、輪郭補正回路47’によって輪郭補正の度合いを示す予め設定されたゲインを用いて上記合成データにより示される被写体像に対して輪郭補正処理を行うに際し、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理に基づいて上記ゲインを設定しているので、当該ゲインを容易に定めることができる。
【0132】
また、本実施の形態に係るデジタルカメラ10Bでは、高感度側γ処理回路76によるガンマ補正処理前の高感度データに対し、高感度信号の感度に対する低感度信号の感度の割合を乗算して得られた低感度データに対して低感度側γ処理回路78と同様のガンマ補正処理を行い、ガンマ補正処理後の高感度データと、低感度側γ処理回路47Hから出力されたガンマ補正処理後の低感度データとを合成処理回路80と同様に合成して合成データを生成し、被写体像のそれぞれの画素に対して、当該合成データに作用された高感度側γ処理回路76及び低感度側γ処理回路47Hの各々のガンマ補正処理における各ガンマ補正曲線の組み合わせの、それぞれの上記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき上記ゲインを設定しているので、被写体像の暗部におけるノイズの発生を抑制することができる。
【0133】
更に、本実施の形態に係るデジタルカメラ10Bでは、画素の信号レベルが予め定められた閾値より大きな場合、上記ゲインを予め定められた値に置き換えているので、当該ゲインの上限値を制限することができ、この結果として、被写体像の明部における過度のエッジ強調を抑制することができる。
【0134】
なお、本実施の形態では、リミッタ47Fにおいて、対応する画素の合成データの輝度信号Yの値が予め定められた閾値より大きな場合、補正係数発生部47E’から入力されたゲインを予め定められた値に置き換えて乗算器47Bに出力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、補正係数発生部47E’から入力されたゲインが予め定められた閾値より大きな場合、当該ゲインを予め定められた値に置き換えて乗算器47Bに出力する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0135】
また、上記各実施の形態では、補正係数発生部をルック・アップ・テーブルとして構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、補正係数発生部の入力データと出力データとの関係を示す数式を予め記憶しておき、当該数式を用いて出力データを演算により導出する形態とすることもできる。この場合は、当該演算にかかる負荷が増加するものの、ルック・アップ・テーブルを記憶するための記憶容量を削減することができる。
【0136】
また、上記各実施の形態では、高感度の受光素子PD1と低感度の受光素子PD2の各々を設け、高感度信号及び低感度信号を得る例について説明したが、図11に示されるように、1つの受光素子PDの受光領域をチャネルストッパ94により高感度の受光を行う受光面積が広い高感度受光領域92と低感度の受光を行う受光面積が狭い低感度受光領域90とに分割し、それぞれの領域により高感度信号及び低感度信号が得られるような構成としてもよい。なお、受光素子PDにはチャネルストッパ94が設けられているため、高感度で受光された信号と低感度で受光された信号とが混合されずに、双方の信号を別々に受光することができる。
【0137】
また、上記各実施の形態では、合成データの輝度信号Yに対して輪郭補正を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、合成データに対して輪郭補正を行う形態とすることもできる。この場合は、上記各実施の形態で必要とされたYC処理回路49及びYC処理回路47Jは必要がなくなる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0138】
また、上記各実施の形態に係るデジタルカメラ10、10Bの構成(図1及び図9参照)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0139】
更に、本発明は上記デジタルカメラに限られるものではなく、様々な撮像装置に適用可能である。
【0140】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明によれば、撮像素子によって被写体を第1の感度で撮像して被写体像を示す第1画像信号を取得すると共に、上記被写体を第1の感度より低い第2の感度で撮像して上記被写体像を示す第2画像信号を取得し、第1ガンマ補正手段により第1画像信号に対してガンマ補正処理を行うと共に第2ガンマ補正手段により第2画像信号に対してガンマ補正処理を行い、合成手段によりガンマ補正処理後の第1画像信号と第2画像信号とを合成して合成信号を生成し、輪郭補正手段によって輪郭補正の度合いを示す予め設定された補正係数を用いて上記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理を行うに際し、第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて上記補正係数を設定しているので、当該補正係数を容易に定めることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態に係る(1)式において、ゲインpによりダイナミックレンジが変化する様子を示す光量対合成データ(最終画像8bitQL)のグラフである。
【図3】実施の形態に係る(1)式の説明に供するグラフである。
【図4】実施の形態に係るデジタルカメラで適用されているCCDの構成を示す概略図である。
【図5】第1実施形態に係る輪郭補正回路47の構成を示すブロック図である。
【図6】実施の形態に係る輪郭補正回路47の動作の説明に供する波形図である。
【図7】ガンマ補正曲線における微分係数の逆数の説明に供するグラフである。
【図8】第1実施形態に係る補正係数発生部47Eの構成を示す模式図である。
【図9】第2実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図10】第2実施形態に係る輪郭補正回路47’の構成を示すブロック図である。
【図11】高感度と低感度の信号の双方を受光することができる受光素子が設けられたCCDの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
10、10B デジタルカメラ
18 CCD(撮像素子)
47、47’ 輪郭補正回路(輪郭補正手段)
47E、47E’ 補正係数発生部(設定手段)
47F リミッタ(設定手段)
47G 演算器(乗算手段)
47H 低感度側γ処理回路(第3ガンマ補正手段)
47I 合成処理回路(第2合成手段)
60 制御回路
76 高感度側γ処理回路(第1ガンマ補正手段)
78 低感度側γ処理回路(第2ガンマ補正手段)
80 合成処理回路(合成手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus and a contour correction method, and in particular, includes an image sensor that can acquire image signals with different sensitivities, and performs contour correction on an image obtained by imaging with the image sensor. The present invention relates to an imaging device capable of performing the same and a contour correction method in the imaging device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when contour correction is performed on a given image, gamma correction is performed on the image and then contour correction is performed, or contour correction is performed on the given image and then gamma correction is performed. Had gone. Such a method has a problem that a gain in a region where a signal level of a given image is low is large, and noise in a dark portion of the image is noticeable. In addition, since the gain is uniformly applied to the luminance of the image, the effect of the contour correction in the bright part of the image is deteriorated.
[0003]
In order to solve such problems, conventionally, a contour correction signal is generated based on the video signal extracted from the previous stage of the gamma correction circuit, and the contour correction signal is superimposed on the video signal that has been gamma corrected by the gamma correction circuit. There is a technique for performing contour compensation (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
Also, a contour correction unit that performs a contour correction process on the video input signal, a gamma correction unit that performs a gamma correction process on the video input signal, an addition unit that adds the video output signals from the contour correction unit and the gamma correction unit to each other, There is also a technique provided with (for example, refer to Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 55-92083 A
[Patent Document 2]
JP-A 63-209373
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former technique generates a contour correction signal based on an image after gamma correction, and thus has a problem that noise in a dark part of the image is greatly noticeable. Further, the latter technique has a problem that excessive edge enhancement is applied in a bright part of an image.
[0007]
Therefore, in order to solve these problems, in Japanese Patent Application No. 2002-44044 by the applicant of the present invention, a correction coefficient based on gamma correction processing is generated, and the correction coefficient is extracted from the image after gamma correction processing. There has been proposed a technique for performing contour correction by multiplying image data of a contour portion and then adding the image data to the image data of the image after the gamma correction processing.
[0008]
In this technique, the reciprocal of the differential coefficient of the gamma correction curve in the gamma correction process is applied to each pixel of the image to be processed as the correction coefficient, and a limiter for limiting the upper limit value of the correction coefficient is provided. As a result, generation of noise in the dark part of the image can be suppressed, and excessive edge enhancement in the bright part of the image can be suppressed.
[0009]
On the other hand, in recent years, the demand for digital cameras has increased rapidly with the increase in the resolution of imaging devices such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors.
[0010]
By the way, the dynamic range of an image pickup element in an image pickup apparatus such as a digital camera that is widely spread at present is generally narrower than that of a photographic film. For this reason, when photographing a high-luminance subject, the amount of received light exceeds the dynamic range, the output signal of the image sensor is saturated, and subject information may be lost.
[0011]
In order to solve such problems, there has conventionally been a technique for expanding the dynamic range by synthesizing a high-sensitivity image signal obtained by photographing and a low-sensitivity image signal (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2007). 307963). In this technique, a high-sensitivity image is replaced with a low-sensitivity image for each part in one image using a mask to generate a composite image.
[0012]
However, in this technique, when attention is paid to each pixel of the image, since only one of the high-sensitivity image signal and the low-sensitivity image signal is used, the dynamic range cannot always be effectively expanded. There was a problem.
[0013]
Therefore, in order to solve this problem, a technique of combining and using a high-sensitivity image signal and a low-sensitivity image signal for each pixel of the image can be considered.
[0014]
Then, to this technique, a technique for applying the contour correction technique in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2002-44044, that is, a high-sensitivity image signal and a low-sensitivity image signal are synthesized for each pixel, and an image obtained thereby A technique of applying the contour correction technique to a signal (synthetic signal) is also conceivable. As a result, generation of noise in the dark part of the image indicated by the composite signal can be suppressed, and excessive edge enhancement in the bright part of the image can be suppressed.
[0015]
However, in this technique, each of the high-sensitivity image signal and the low-sensitivity image signal is individually subjected to gamma correction processing, and then the respective image signals are combined and obtained based on the resultant composite signal. When contour correction is performed using a correction coefficient (the reciprocal of the differential coefficient of the gamma correction curve in gamma correction processing), there are two systems of gamma correction processing, so that the correction coefficient cannot be easily determined. was there.
[0016]
That is, in this case, the synthesized signal is a high-sensitivity image signal and a low-sensitivity image signal in which the signal-to-noise ratio (Signal to Noise Ratio) is low and noise is more likely to occur than the image signal. On the other hand, it is obtained by synthesizing each image signal after performing gamma correction processing with a predetermined gamma characteristic individually, and it is not easy to determine a correction coefficient for such a synthesized signal.
[0017]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an imaging apparatus and a contour correction method that can easily determine a correction coefficient indicating the degree of correction in contour correction processing.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to
[0019]
According to the imaging device of the first aspect, the first image signal indicating the subject image is acquired by the imaging device by imaging the subject with the first sensitivity, and the subject is lower than the first sensitivity. A second image signal indicating the subject image is acquired with a sensitivity of 2 and a gamma correction process is performed on the first image signal by the first gamma correction unit, and the second image is output by the second gamma correction unit. A gamma correction process is performed on the signal, and the first image signal after the gamma correction process and the second image signal after the gamma correction process are combined by the combining unit to generate a combined signal. By this synthesis, the dynamic range of the image sensor can be expanded.
[0020]
Note that the first image signal and the second image signal synthesized by the synthesizing unit may be analog signals or digital signals. Further, the image pickup device can include a solid-state image pickup device such as a CCD or a CMOS image sensor.
[0021]
In the present invention, the contour correction unit performs contour correction processing on the subject image indicated by the composite signal using a preset correction coefficient indicating the degree of contour correction.
[0022]
Here, in the present invention, the correction coefficient is set by the setting means based on the gamma correction processing by the first gamma correction means.
[0023]
That is, according to the present invention, the high-sensitivity image signal and the low-sensitivity image signal are individually subjected to gamma correction processing, and then the respective image signals are combined to generate a combined signal. Since there are two correction processes, the correction coefficient cannot be easily determined as described above.
[0024]
Therefore, in the present invention, the correction coefficient is not obtained based on the synthesized signal, but is the first image on the high sensitivity side, which is the image signal before synthesis and is the dominant signal of the resultant synthesized signal. The correction coefficient is obtained based on the gamma correction processing by the first gamma correction means for performing gamma correction processing on the signal. As a result, the correction coefficient can be easily obtained as compared with the case where the correction coefficient is obtained based on the synthesized signal.
[0025]
As described above, according to the imaging apparatus of the first aspect, the subject is imaged with the first sensitivity by the imaging element to obtain the first image signal indicating the subject image, and the subject is detected based on the first sensitivity. A second image signal indicating the subject image is obtained by imaging with a low second sensitivity, a gamma correction process is performed on the first image signal by the first gamma correction means, and a second image is obtained by the second gamma correction means. Gamma correction processing is performed on the signal, the first image signal after the gamma correction processing and the second image signal are synthesized by the synthesizing unit to generate a synthesized signal, and the contour correction unit presets the degree of contour correction When the contour correction process is performed on the subject image indicated by the composite signal using the corrected correction coefficient, the correction coefficient is set based on the gamma correction process by the first gamma correction unit. It can be determined the correction coefficient easily.
[0026]
By the way, the generation of noise in the dark part of the image can be suppressed by applying the inverse of the differential coefficient of the gamma correction curve in the gamma correction process to each pixel of the image to be processed as the correction coefficient of the present invention. It is as follows.
[0027]
In view of this, the imaging device according to
[0028]
According to the imaging apparatus of the second aspect, the signal of each pixel of the gamma correction curve in the gamma correction processing by the first gamma correction unit is performed on each pixel of the subject image by the setting unit of the present invention. The correction coefficient of the present invention is set based on the reciprocal of the differential coefficient at the level.
[0029]
As described above, according to the image pickup apparatus of the second aspect, the same effect as that of the first aspect of the invention can be achieved, and the first gamma correction means is used for each pixel of the subject image. Since the correction coefficient of the present invention is set based on the reciprocal of the differential coefficient at the signal level of each pixel of the gamma correction curve in the gamma correction process, it is possible to suppress the occurrence of noise in the dark part of the subject image.
[0030]
On the other hand, an imaging apparatus according to a third aspect is the invention according to the first aspect, wherein the second image with respect to the first sensitivity with respect to the first image signal before the gamma correction processing by the first gamma correction means. Multiplication means for multiplying the ratio of the sensitivity and outputting a third image signal, third gamma correction means for performing gamma correction processing similar to the second gamma correction means on the third image signal, and gamma correction Second setting means for generating a second combined signal by combining the processed first image signal and the third image signal after gamma correction processing in the same manner as the combining means; and the setting means Is a combination of each gamma correction curve in each gamma correction process of each of the first gamma correction means and the third gamma correction means applied to the second composite signal for each pixel of the subject image. That In which the signal level of the pixel sets said correction coefficient on the basis of the reciprocal of the differential coefficient.
[0031]
According to the imaging apparatus of claim 3, the multiplication unit multiplies the first image signal before the gamma correction processing by the first gamma correction unit by the ratio of the second sensitivity to the first sensitivity. A third image signal is output. That is, the multiplication means assumes that no noise occurs in the image signal on the low sensitivity side, and multiplies the first image signal, which is the image signal on the high sensitivity side, by the above ratio, thereby obtaining the image signal on the low sensitivity side. (Third image signal) is derived.
[0032]
In the present invention, the third gamma correction unit performs gamma correction processing similar to the second gamma correction unit on the third image signal, and the second synthesis unit performs first gamma correction processing after the first gamma correction processing. The image signal and the third image signal after the gamma correction processing are combined in the same manner as the combining means of the present invention to generate a second combined signal. Therefore, the second synthesized signal generated here is the same as the synthesized signal generated by the synthesizing means of the present invention when no noise occurs in the second image signal on the low sensitivity side.
[0033]
Here, in the present invention, each gamma correction in each of the gamma correction processes of the first gamma correction unit and the third gamma correction unit applied to the second composite signal is performed on each pixel of the subject image by the setting unit. The correction coefficient of the present invention is set based on the reciprocal of the differential coefficient at the signal level of each pixel of the combination of curves.
[0034]
As described above, according to the imaging apparatus of the third aspect, the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained, and the first image signal before the gamma correction processing by the first gamma correction unit can be obtained. On the other hand, the third image signal obtained by multiplying the ratio of the second sensitivity to the first sensitivity is subjected to gamma correction processing similar to the second gamma correction means, and the first image signal after the gamma correction processing is performed. And the third image signal after the gamma correction processing are synthesized in the same manner as the synthesis means to generate a second synthesized signal, and the first gamma correction applied to the second synthesized signal for each pixel of the subject image The correction coefficient of the present invention is set based on the reciprocal of the differential coefficient at the signal level of each pixel of the combination of the respective gamma correction curves in the respective gamma correction processes of the means and the third gamma correction means. of The generation of noise can be suppressed in the section.
[0035]
By the way, as described above, it is possible to suppress excessive edge enhancement in the bright part of the image by limiting the upper limit value of the correction coefficient of the present invention.
[0036]
In view of this, in the imaging device according to claim 4, in the invention according to
[0037]
According to the imaging apparatus of the fourth aspect, when the signal level of the pixel or the correction coefficient of the present invention is larger than a predetermined threshold, the correction coefficient is replaced with a predetermined value by the setting means. Thereby, the upper limit value of the correction coefficient of the present invention can be limited.
[0038]
As described above, according to the imaging device of the fourth aspect, the same effect as that of the second or third aspect of the invention can be achieved, and the pixel signal level or the correction coefficient of the present invention is previously set. If the threshold value is larger than the predetermined threshold value, the correction coefficient is replaced with a predetermined value, so that the upper limit value of the correction coefficient can be limited. As a result, excessive edge enhancement in the bright part of the subject image is performed. Can be suppressed.
[0039]
On the other hand, in order to achieve the above object, the contour correction method according to claim 5 captures a subject with a first sensitivity to obtain a first image signal indicating a subject image, and the subject has a first sensitivity. An image sensor that acquires a second image signal indicating the subject image by imaging with a lower second sensitivity, a first gamma correction unit that performs gamma correction processing on the first image signal, and the second image Second gamma correction means for performing gamma correction processing on the signal, and combining means for generating a composite signal by combining the first image signal after the gamma correction processing and the second image signal after the gamma correction processing; A contour correction method for an imaging apparatus comprising: a correction coefficient indicating a degree of contour correction based on a gamma correction process by the first gamma correction means, and indicated by the composite signal using the correction coefficient. Subject image And performs contour correction processing for.
[0040]
Therefore, according to the contour correcting method of the fifth aspect, since it operates in the same manner as the first aspect of the invention, the same effect as the first aspect of the invention can be achieved.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a case where the present invention is applied to a digital camera will be described.
[0042]
[First Embodiment]
First, the configuration of the digital camera 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the digital camera 10 includes an
[0043]
The
[0044]
The digital camera 10 includes a
[0045]
The high sensitivity data and low sensitivity data (digital data of R, G, B signals) output from the A /
[0046]
The digital signal processing circuit 34 includes a high sensitivity side WB (white balance)
[0047]
The
[0048]
The high-sensitivity side WB
[0049]
The high-sensitivity side
[0050]
The synthesis processing circuit 80 synthesizes the input high sensitivity data and low sensitivity data of R ′, G ′, and B ′ for each color as follows, and generates the composite data (corresponding to the “synthesis signal” of the present invention). Output as.
[0051]
That is, the synthesis processing circuit 80 synthesizes the input high sensitivity data and low sensitivity data as shown in the following equation (1) using a logarithmic addition method.
[0052]
[Expression 1]
[0053]
Here, th is a threshold value at which high sensitivity data and low sensitivity data are added at a ratio of 1: 1. Further, high is a value of high sensitivity data, and low is a value of low sensitivity data. Furthermore, p is a gain (usually a value of about 0.8 to 0.9) with respect to the entire added data, and thereby the dynamic range is controlled. The smaller the gain p, the wider the dynamic range, and the larger the gain p, the narrower the dynamic range. Specifically, by changing this value depending on the scene, such as 0.8 for high-contrast scenes (midsummer sunny weather, etc.), 0.86 for cloudy or shaded, 0.9 for indoor fluorescent lighting, etc. Therefore, the gradation value can be used effectively.
[0054]
FIG. 2 shows how the dynamic range changes depending on the gain p. The one corresponding to the minimum value in the range of the gain p applied here is indicated by a broken line, and the one corresponding to the maximum value is indicated by a two-dot chain line. As shown in the figure, in this case, the dynamic range becomes wider as the value of the gain p is reduced.
[0055]
Here, the above equation (1) is further generalized as shown in the following equation (2).
[0056]
[Expression 2]
[0057]
FIG. 3A shows the state of change in the MIN (high / th, 1) portion in the above equation (2). As shown in the figure, when the high sensitivity data reaches the threshold th, the high sensitivity data and the low sensitivity data are added on a one-to-one basis.
[0058]
FIG. 3B shows the change when the coefficient k is 0.2 in the portion of MAX (−k × high / th + 1, p) in the above equation (2).
[0059]
The coefficient k in the equation (2) is a coefficient determined by the signal charge saturation amount Sh of the high sensitivity signal and the signal charge saturation amount S1 of the low sensitivity signal, as shown by the following equation (3).
[0060]
[Equation 3]
[0061]
For example, when the ratio of the signal charge saturation amount between the high sensitivity signal and the low sensitivity signal is 4: 1, k = 0.2 (= 1−4 / (4 + 1)).
[0062]
Further, p in the equation (2) is a gain for the whole added data as described above, and is a variable value. min Is also determined by the ratio of the signal charge saturation amount between the high sensitivity signal and the low sensitivity signal, as shown by the following equation (4).
[0063]
[Expression 4]
[0064]
When the system is such that the final output is the maximum value when the maximum value of the high sensitivity data is input in advance, the gain operation is performed when outputting the combined data of the high sensitivity data and the low sensitivity data. Necessary.
[0065]
That is, when the signal is input by the saturation amount of the high sensitivity signal and the low sensitivity signal, the output value is p. min It is necessary to convert so that the final output becomes the maximum value by multiplying the gain by (<1).
[0066]
For example, when the ratio of the signal charge saturation amount between the high sensitivity signal and the low sensitivity signal is 4: 1, p min = 0.8 (= 4 / (4 + 1)).
[0067]
And in a scene with high contrast, p = p min P in the scene where contrast is not so high min By setting a larger value than this, the output gradation can be used effectively.
[0068]
On the other hand, the YC processing circuit 49 (see FIG. 1) has R, G, and B3 plane data for all the pixels for the R ′, G ′, and B ′ combined data input from the combining processing circuit 80. After the interpolation processing as described above, the luminance signal Y and the chroma signals Cr and Cb are generated using the data for the three surfaces.
[0069]
Further, the
[0070]
The chroma signals Cr and Cb generated in the
[0071]
The
[0072]
In addition to the above configuration, the digital camera 10 includes a
[0073]
The
[0074]
Furthermore, the digital camera 10 includes a
[0075]
Here, the structure of the
[0076]
As shown in FIG. 4, the imaging unit of the
[0077]
Here, each of the vertical transfer electrode groups constituted by a plurality of vertical transfer electrodes VEL arranged in a straight line in the horizontal direction has one of the vertical transfer drive signals V1, V2,. Can be applied simultaneously. In the example shown in the figure, the vertical transfer drive signal V3 is applied to the first-stage vertical transfer electrode group, and the vertical transfer drive signal V4 is applied to the second-stage vertical transfer electrode group. The vertical transfer drive signal V5 for the transfer electrode group, the vertical transfer drive signal V6 for the fourth vertical transfer electrode group, and the vertical transfer drive signal V7 for the fifth vertical transfer electrode group are 6 The vertical transfer drive signal V8 for the vertical transfer electrode group at the stage, the vertical transfer drive signal V1 for the vertical transfer electrode group at the seventh stage, and the vertical transfer drive signal for the vertical transfer electrode group at the eighth stage. V2 can be applied to each.
[0078]
On the other hand, each light receiving element PD1 is configured to be electrically connected to one adjacent vertical transfer electrode VEL via a transfer gate TG. In the example shown in the figure, each light receiving element PD1 is configured to be connected to a vertical transfer electrode VEL adjacent to the lower right via a transfer gate TG.
[0079]
In the figure, the opening AP formed on the front surface of the light receiving element PD1 in which “R” is entered is covered with a color separation filter (color filter) that transmits red light, and “G” is entered. The opening AP formed on the front surface of the light receiving element PD1 is covered with a color separation filter that transmits green light, and the opening AP formed on the front surface of the light receiving element PD1 on which “B” is written is blue. It is covered with a color separation filter that transmits light. That is, the light receiving element PD1 in which “R” is written receives red light, the light receiving element PD1 in which “G” is written receives green light, and the light receiving element PD1 in which “B” is written receives blue light. Each analog signal corresponding to the amount of received light is output.
[0080]
The
[0081]
The electrode to which the transfer gate TG of the light receiving element PD2 is connected is provided to be different from the electrode to which the transfer gate TG of the adjacent light receiving element PD1 is connected. In the present embodiment, the charge of the light receiving element PD1 is read out first, and then the charge of the light receiving element PD2 is read out.
[0082]
Next, the configuration of the
[0083]
The
[0084]
In the multiplier 47B, the edge pulse input from the
[0085]
Here, the gain input to one input terminal of the multiplier 47C is for adjusting the overall gain of the
[0086]
Therefore, in the adder 47D, the edge pulse amplified by the multiplier 47B and the multiplier 47C is added to the luminance signal Y output from the
[0087]
That is, the
[0088]
On the other hand, the input end of the YC processing circuit 47J is connected to the output end of the high-sensitivity side
[0089]
The correction
[0090]
FIG. 7A shows an example of a gamma correction curve. The distribution of the differential coefficient in the gamma correction curve shown in FIG. 7 is as shown in FIG. 7B, and the reciprocal distribution of the differential coefficient is as shown in FIG. 7C. That is, in the distribution of the reciprocal of the differential coefficient, the degree of inclination becomes smaller as the degree of inclination of the gamma correction curve becomes larger.
[0091]
Since the correction
[0092]
Note that the correction
[0093]
In the
[0094]
That is, the
[0095]
Hereinafter, the operation of the digital camera 10 having such a configuration at the time of shooting will be described.
[0096]
First, incident light indicating a subject image that has passed through the
[0097]
The analog
[0098]
In the
[0099]
On the other hand, the high sensitivity data and the low sensitivity data input to the digital signal processing circuit 34 use the gain values input from the
[0100]
In the
[0101]
In the
[0102]
The multiplier 47C multiplies the edge pulse input from the multiplier 47B by a predetermined gain and outputs the result to the adder 47D. The adder 47D outputs the edge pulse from the
[0103]
On the other hand, the YC processing circuit 47J generates the luminance signal Y and the chroma signals Cr and Cb based on the high sensitivity data input from the high sensitivity side
[0104]
Then, the correction
[0105]
Then, in the
[0106]
Therefore, in the multiplier 47B, the gain is multiplied by the edge pulse input from the
[0107]
On the other hand, the
[0108]
As described above in detail, the digital camera 10 according to the present embodiment captures a subject with high sensitivity by the
[0109]
Further, in the digital camera 10 according to the present embodiment, the differential coefficient at the signal level of each pixel of the gamma correction curve in the gamma correction processing by the high sensitivity side
[0110]
Furthermore, in the digital camera 10 according to the present embodiment, when the signal level of the pixel is larger than a predetermined threshold value, the gain is replaced with a predetermined value, so that the upper limit value of the gain is limited. As a result, excessive edge enhancement in the bright part of the subject image can be suppressed.
[0111]
In the present embodiment, a case has been described in which the YC processing circuit 47J and the correction
[0112]
In this case, a gamma correction curve in the gamma correction processing by the high sensitivity side
[0113]
In the present embodiment, when the value of the luminance signal Y of the high sensitivity data of the corresponding pixel is larger than a predetermined threshold in the
[0114]
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the low sensitivity data is derived by calculation based on the high sensitivity data and the sensitivity ratio of the high sensitivity signal and the low sensitivity signal, and the contour is based on the combined data of the low sensitivity data and the high sensitivity data. An embodiment in which a gain (correction coefficient) indicating the degree of correction is set, that is, an embodiment of the invention according to claim 3 will be described.
[0115]
First, the configuration of the digital camera 10B according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.
[0116]
As shown in FIG. 9, the digital camera 10 </ b> B according to the second embodiment is connected to the output terminal of the high sensitivity side WB
[0117]
Hereinafter, the configuration of the
[0118]
The
[0119]
The input terminal of the computing unit 47G is connected to the output terminal of the high sensitivity side WB
[0120]
Here, the sensitivity ratio is obtained by dividing the sensitivity of the low sensitivity signal by the sensitivity of the high sensitivity signal. That is, the computing unit 47G assumes that no noise is generated in the low sensitivity data, and derives the low sensitivity data by multiplying the high sensitivity data input from the high sensitivity side WB
[0121]
The low-sensitivity side γ processing circuit 47H performs gamma correction processing on the low-sensitivity data input from the computing unit 47G in the same manner as the low-sensitivity side
[0122]
Accordingly, in the synthesis processing circuit 47I, the low sensitivity data input from the low sensitivity side γ processing circuit 47H and the high sensitivity data input from the high sensitivity side
[0123]
On the other hand, the
[0124]
Here, in the distribution of the reciprocal of the differential coefficient, the degree of inclination becomes smaller as the degree of inclination in the combination of the respective gamma correction curves becomes larger.
[0125]
Accordingly, the correction
[0126]
The correction
[0127]
On the other hand, in the
[0128]
As described above, the
[0129]
The computing unit 47G is the multiplication unit of the present invention, the low sensitivity side γ processing circuit 47H is the third gamma correction unit of the present invention, the synthesis processing circuit 47I is the second synthesis unit of the present invention, and the
[0130]
The operation of the digital camera 10B other than the portion from the computing unit 47G to the correction
[0131]
As described above in detail, the digital camera 10B according to the present embodiment captures a subject with high sensitivity by the
[0132]
In the digital camera 10B according to the present embodiment, the high sensitivity data before the gamma correction processing by the high sensitivity side
[0133]
Furthermore, in the digital camera 10B according to the present embodiment, when the pixel signal level is larger than a predetermined threshold value, the gain is replaced with a predetermined value, so that the upper limit value of the gain is limited. As a result, excessive edge enhancement in the bright part of the subject image can be suppressed.
[0134]
In the present embodiment, when the value of the luminance signal Y of the combined data of the corresponding pixel is larger than a predetermined threshold in the
[0135]
In each of the above embodiments, the case where the correction coefficient generation unit is configured as a look-up table has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, the input data of the correction coefficient generation unit and A mathematical expression indicating the relationship with the output data may be stored in advance, and the output data may be derived by calculation using the mathematical expression. In this case, although the load applied to the calculation increases, the storage capacity for storing the look-up table can be reduced.
[0136]
Further, in each of the above embodiments, an example in which each of the high sensitivity light receiving element PD1 and the low sensitivity light receiving element PD2 is provided to obtain a high sensitivity signal and a low sensitivity signal has been described, but as shown in FIG. A light receiving region of one light receiving element PD is divided into a high sensitivity
[0137]
Further, in each of the above embodiments, the case where the contour correction is performed on the luminance signal Y of the composite data has been described. However, the present invention is not limited to this, and the form in which the contour correction is performed on the composite data. It can also be. In this case, the
[0138]
Further, the configurations of the digital cameras 10 and 10B according to the above-described embodiments (see FIGS. 1 and 9) are merely examples, and it goes without saying that they can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
[0139]
Furthermore, the present invention is not limited to the above digital camera, and can be applied to various imaging devices.
[0140]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a subject is imaged with a first sensitivity by an imaging device to obtain a first image signal indicating a subject image, and the subject is captured with a second sensitivity lower than the first sensitivity. A second image signal indicating the subject image is obtained by imaging, and the first gamma correction unit performs gamma correction processing on the first image signal and the second gamma correction unit performs gamma correction on the second image signal. Processing is performed, a synthesized signal is generated by synthesizing the first image signal and the second image signal after the gamma correction processing by the synthesizing unit, and a preset correction coefficient indicating the degree of contour correction is used by the contour correcting unit. When the contour correction process is performed on the subject image indicated by the composite signal, the correction coefficient is set based on the gamma correction process by the first gamma correction unit. Can easily be determined, the effect is obtained that.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital camera according to a first embodiment.
FIG. 2 is a graph of light quantity versus combined data (
FIG. 3 is a graph for explaining the expression (1) according to the embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a CCD applied in the digital camera according to the embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the
FIG. 7 is a graph for explaining the reciprocal of a differential coefficient in a gamma correction curve.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a correction
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a digital camera according to a second embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a CCD provided with a light receiving element capable of receiving both high sensitivity and low sensitivity signals.
[Explanation of symbols]
10, 10B Digital camera
18 CCD (imaging device)
47, 47 'Contour correction circuit (contour correction means)
47E, 47E 'correction coefficient generator (setting means)
47F limiter (setting means)
47G computing unit (multiplication means)
47H Low sensitivity side γ processing circuit (third gamma correction means)
47I Synthesis processing circuit (second synthesis means)
60 Control circuit
76 High sensitivity side γ processing circuit (first gamma correction means)
78 Low sensitivity side γ processing circuit (second gamma correction means)
80 Composition processing circuit (composition means)
Claims (5)
前記第1画像信号に対してガンマ補正処理を行う第1ガンマ補正手段と、
前記第2画像信号に対してガンマ補正処理を行う第2ガンマ補正手段と、
ガンマ補正処理後の前記第1画像信号とガンマ補正処理後の前記第2画像信号とを合成して合成信号を生成する合成手段と、
輪郭補正の度合いを示す予め設定された補正係数を用いて前記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理を行う輪郭補正手段と、
前記第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて前記補正係数を設定する設定手段と、
を備えた撮像装置。A first image signal indicating a subject image is acquired by imaging the subject with a first sensitivity, and a second image signal indicating the subject image is acquired by imaging the subject with a second sensitivity lower than the first sensitivity. An image sensor to obtain;
First gamma correction means for performing gamma correction processing on the first image signal;
Second gamma correction means for performing gamma correction processing on the second image signal;
Combining means for combining the first image signal after the gamma correction processing and the second image signal after the gamma correction processing to generate a combined signal;
Contour correcting means for performing contour correction processing on the subject image indicated by the composite signal using a preset correction coefficient indicating the degree of contour correction;
Setting means for setting the correction coefficient based on gamma correction processing by the first gamma correction means;
An imaging apparatus comprising:
請求項1記載の撮像装置。The setting means sets the correction coefficient for each pixel of the subject image based on the reciprocal of the differential coefficient at the signal level of each pixel of the gamma correction curve in the gamma correction processing by the first gamma correction means. The imaging device according to claim 1 to set.
前記第3画像信号に対して前記第2ガンマ補正手段と同様のガンマ補正処理を行う第3ガンマ補正手段と、
ガンマ補正処理後の前記第1画像信号とガンマ補正処理後の前記第3画像信号とを前記合成手段と同様に合成して第2合成信号を生成する第2合成手段と、
を更に備え、
前記設定手段は、前記被写体像のそれぞれの画素に対して、前記第2合成信号に作用された前記第1ガンマ補正手段及び前記第3ガンマ補正手段の各々のガンマ補正処理における各ガンマ補正曲線の組み合わせの、それぞれの前記画素の信号レベルにおける微分係数の逆数に基づき前記補正係数を設定する
請求項1記載の撮像装置。Multiplying means for multiplying the first image signal before the gamma correction processing by the first gamma correction means by the ratio of the second sensitivity to the first sensitivity to output a third image signal;
Third gamma correction means for performing gamma correction processing similar to the second gamma correction means on the third image signal;
Second combining means for combining the first image signal after the gamma correction processing and the third image signal after the gamma correction processing in the same manner as the combining means to generate a second combined signal;
Further comprising
The setting means applies each gamma correction curve in each gamma correction process of the first gamma correction means and the third gamma correction means applied to the second composite signal to each pixel of the subject image. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the correction coefficient is set based on a reciprocal of a differential coefficient at a signal level of each pixel of the combination.
請求項2又は請求項3記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 2 or 3, wherein the setting means replaces the correction coefficient with a predetermined value when the signal level of the pixel or the correction coefficient is larger than a predetermined threshold.
前記第1ガンマ補正手段によるガンマ補正処理に基づいて輪郭補正の度合いを示す補正係数を設定し、
前記補正係数を用いて前記合成信号により示される被写体像に対して輪郭補正処理を行う
輪郭補正方法。A first image signal indicating a subject image is acquired by imaging the subject with a first sensitivity, and a second image signal indicating the subject image is acquired by imaging the subject with a second sensitivity lower than the first sensitivity. An imaging device to be acquired, first gamma correction means for performing gamma correction processing on the first image signal, second gamma correction means for performing gamma correction processing on the second image signal, and after gamma correction processing A contour correcting method for an imaging apparatus, comprising: a combining unit configured to combine the first image signal and the second image signal after the gamma correction process to generate a combined signal;
Setting a correction coefficient indicating the degree of contour correction based on the gamma correction processing by the first gamma correction means;
A contour correction method for performing contour correction processing on a subject image indicated by the composite signal using the correction coefficient.
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