JP2004241813A - Imaging apparatus and digital image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置およびデジタル画像処理方法に関し、より詳細には、複数の色フィルタを配列した撮像素子から出力される画像信号をデジタル画像データに変換して処理する撮像装置およびそのデジタル画像処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば2×2画素周期のRGB単板式固体撮像素子(例えば、CCD(即ち、Charge Coupled Device)型撮像素子(以下、単に『撮像素子』または『CCD』と記述する。))を備えた例えばデジタルカメラ、デジタルスキャナ、等といった撮像装置では、撮像素子における一つの画素から色フィルタの色に対応する三原色(即ち、RGB:赤緑青)の内いずれか一つの信号しか得られないため、カラー画像の生成において色補間処理が必要となる。
【0003】
この色補間処理は、従来、水平・垂直フィルタによる積和演算で行なわれていた(例えば、特許文献1参照)。尚、CCDからの画像信号は、デジタル変換された後、水平方向1ライン毎に画像処理系へ出力されるため、一般的な色補間処理では垂直方向のタップ数に応じた数のラインバッファが必要である。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−23174号公報(第3−8頁、第1図)
【0005】
ここで、図4および図5を参照して従来の撮像装置の色補間処理動作(即ち、従来のデジタル画像処理方法)について説明する。図4は、従来のデジタルカメラ、デジタルスキャナ、等といった撮像装置の要部を模式的に示すシステムブロック図である。
【0006】
図4に示されるように、従来の撮像装置は、レンズ等からなる光学系装置17を介して被写体を撮像する撮像部11に備えられたCCD11aからの画像信号をデジタル画像データに変換して処理する構成要素として、デジタル画像処理部(画像処理回路)20を備えている。当該デジタル画像処理部20は、A/D変換部12と、ラインバッファ13と、色補間処理部14と、水平方向リサイズ処理部15と、不揮発性メモリ(即ち、出力メモリ)16と、を備えている。
【0007】
CCD11aから出力された画像信号は、A/D変換部12でデジタル画像データに変換される。A/D変換部12から出力されるデジタル画像データは、ライン毎にラインバッファ13に格納される。色補間処理部14は、ラインバッファ13に格納されている複数ラインの画像データに基づき色補間処理を行なう。
【0008】
図5は、図4に示されるデジタル画像処理部20による色補間処理の手順を概念的に示した模式図である。この例では、3×3画素を利用して線形補間処理を行なうため、画像データはライン毎に3段のラインバッファ13に格納され、3ライン分が揃った時点で色補間処理が実行される。
【0009】
色補間処理部14にて色補間処理が施された画像データには更に水平方向リサイズ処理部15にて水平方向の縮小処理が施される。そして当該縮小処理が施された画像データは、不揮発性メモリ16に書き込み記録されて更なる垂直補間処理等に利用されることとなる。
【0010】
上述のように、従来のデジタル画像処理部20では、色補間処理に必要なライン分の画像データを保持できるラインバッファ13が必要となる。このように色補間処理のためにラインバッファを必要とするデジタル画像処理部は、色フィルタアレイに所謂ベイヤー配列を用いた撮像素子等、1ライン分の出力画像信号ではRGB3色全ては得られないタイプの撮像素子を備えた撮像装置で用いられる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
よって、前述した『1ライン分の出力画像信号ではRGB3色全ては得られないタイプの撮像素子』を備えた例えば従来のデジタルカメラの場合、スルー表示、ポストビュー表示、等のために、上述のように色補間処理に必要なライン分の画像データを保持できるラインバッファを有するデジタル画像処理部を用いなければならない。
【0012】
しかしながら、スルー表示、ポストビュー表示、等は、デジタルカメラに配設された小さな画像表示装置(例えば、LCD(即ち、Liquid Crystal Display)等)で撮像状態を把握するための簡易画像表示であり、その表示画像の生成にあたり厳密な色補間処理が必要ないにも拘わらず、近年の撮像素子の高画素数化に伴い、それに対応するラインバッファを採用せざるをえないため、画像処理回路の規模の増大が避けられない。
【0013】
画像処理回路の規模が増大することは、デジタル画像処理部の消費電力の抑制や高速画像処理を実現する上で大変不利である。
【0014】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、色補間処理のためのラインバッファを不要とし、画像処理回路の規模を縮小できる撮像装置およびデジタル画像処理方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の撮像装置は、請求項1に記載したように、
2ラインによってRGB3色の画像信号が得られる配列で複数の色フィルタを配列した撮像素子を含む撮像装置であって、
前記撮像素子から出力される画像信号をデジタル画像データに変換するA/D変換部と、
前記A/D変換部からの1ライン分の前記デジタル画像データに基づいて色補間処理を行なう色補間処理部と、
前記色補間処理部の出力データに対して水平方向の縮小処理を施す水平方向リサイズ処理部と、
前記水平方向リサイズ処理部の出力データを記憶する記憶部と、
を備えていることを特徴としている。
【0016】
また、前述した目的を達成するため、本発明のデジタル画像処理方法は、請求項2に記載したように、
2ラインによってRGB3色の画像信号が得られる配列で複数の色フィルタを配列した撮像素子からの画像信号に基づくデジタル画像データに対する画像処理を行なうデジタル画像処理方法であって、
1ライン分の前記デジタル画像データに基づいて色補間処理を行なう色補間処理ステップと、
前記色補間処理ステップの出力データに対して水平方向の縮小処理を施す水平方向リサイズ処理ステップと、
前記水平方向リサイズ処理ステップの出力データを記憶する記憶ステップと、
を含むことを特徴としている。
【0017】
請求項1ならびに請求項2に記載の発明によれば、複数ライン分のデジタル画像データに基づいて色補間処理を実行するのではなく、1ライン分の画像データ毎に色補間処理を行ない、更に縮小処理を行なって、当該色補間処理ならびに水平方向の縮小処理が施された1ライン分の画像データ毎に記憶していくので、色補間処理のため従来必要とされたラインバッファを削除できる。よって、デジタル画像処理に必要なメモリ量を減少させることができ、画像処理回路の規模を縮小できる。この画像処理回路規模の縮小により、コスト低減や、メモリアクセス数低減による画像処理速度の向上、ならびに低消費電力化を図ることができる。
【0018】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明の実施の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明に係る撮像装置の要部を模式的に示すシステムブロック図である。
【0020】
図1に示されるように、本発明の撮像装置は、レンズ等からなる光学系装置6を介して被写体を撮像する撮像部1に備えられた単板式のCCD1aからの画像信号をデジタル画像データに変換して処理する構成要素として、デジタル画像処理部(画像処理回路)10を備えている。当該デジタル画像処理部10は、画像処理プロセッサ等で構成でき、A/D変換部2と、色補間処理部3と、水平方向リサイズ処理部4と、記憶部として不揮発性メモリ(即ち、出力メモリ)5と、を備えている。
【0021】
CCD1aは、本実施形態では所謂ベイヤー配列の色フィルタアレイを用いた『1ライン分の出力画像信号ではRGB3色全ては得られないタイプ』のものであり、本発明に係るデジタル画像処理部10はこのようなCCD1aを備えた撮像部1を有するデジタルカメラ、デジタルスキャナ、等といった撮像装置で用いられると好適である。
【0022】
さて、CCD1aから出力された画像信号は、A/D変換部2でデジタル画像データに変換される。A/D変換部2から出力されるデジタル画像データは、1ライン毎に色補間処理部3にて色補間処理を施され、更に水平方向リサイズ処理部4にて水平方向の縮小処理(即ち、リサイズ処理)を施される。そして当該色補間処理とリサイズ処理が施された画像データは、不揮発性メモリ5に書き込み記録されて更なる垂直補間処理等に利用されることとなる。
【0023】
図2は、図1に示されるデジタル画像処理部10による色補間処理の手順を概念的に示した模式図である。はじめに、1ライン目のRG画像データのRとGについて色補間処理部3にて色補間処理が行われ、当該色補間処理が施された画像データ(即ち、画素毎のRGデータ)が水平方向リサイズ処理部4にて水平方向に縮小処理され、そして当該縮小処理後の画像データを不揮発性メモリ(即ち、出力メモリ)5が記憶する。
【0024】
次に、2ライン目のGB画像データについては、Bの画像データのみ色補間処理部3にて色補間処理が施され、当該色補間処理が施された画像データ(即ち、画素毎のBデータ)が水平方向リサイズ処理部4にて水平方向に縮小処理され、そして当該縮小処理後の画像データを不揮発性メモリ(即ち、出力メモリ)5が記憶する。このように、RGB3色についての色補間処理が行なわれ且つ水平方向に縮小処理された画像データが不揮発性メモリ5に書き込み記録される。
【0025】
図3は、図1に示される撮像装置による画像データと制御信号の処理動作例を示すタイミングチャートである。先ず、1ライン目の画像データに対して色補間処理がイネーブルとなり、色補間処理と縮小処理が施されたRとGの画像データが出力メモリに書き込まれる。次に、2ライン目の画像データのうちBに対して色補間処理がイネーブルとなり、色補間処理と縮小処理が施されたBの画像データが出力メモリに書き込まれる。そしてRGBが揃った画像データは、出力がイネーブルとなると、後段の処理部(不図示)へ出力される。その後段の処理部(不図示)では、画像データの垂直補間処理等、画像の縮小処理が行なわれる。尚、これらの一連の制御は、CPU(即ち、Central Processing Unit)に代表される制御手段(不図示)により実現されるものである。
【0026】
例えば1ライン2000画素の画像データは、VGA表示の場合、640画素にされるべく水平方向の縮小処理が行なわれる。従来は2000画素分のラインバッファが複数段必要であったが、本実施形態によればそれらを削減でき、しかも出力メモリも表示に合わせた小さなサイズ(前述の例の場合、640画素)となり、画像処理回路の規模を縮小することができる。
【0027】
従来の撮像装置では画像データをラインバッファに保持してRGB3色が得られてから色補間処理を行なっていたが、本実施形態では、画像データを1ライン毎に色補間処理し且つ水平方向の縮小処理まで実行した後、出力メモリに記録するので、従来必要とされたラインバッファを削除できる。尚、上記色補間処理は線形補間処理等の公知の手法を用いることができ、また、水平方向の縮小処理もデータ間引き等の公知の手法を用いることができる。
【0028】
尚、上記では所謂ベイヤー配列の色フィルタアレイを用いた単板式の撮像素子と本発明に係るデジタル画像処理部との組み合わせについて説明したが、2ライン分の出力画像信号でRGB3色が得られる単板式の撮像素子との組み合わせに本発明に係るデジタル画像処理部が好適であることは言うまでもない。尚、このような撮像素子を備えたデジタルカメラの場合、特に、スルー表示、ポストビュー表示、等といった簡易画像表示のように、デジタルカメラに配設された小さな画像表示装置(例えば、LCD(即ち、Liquid Crystal Display)等)で撮像状態を把握できる程度の画質を求められる表示の画像処理を本発明に係るデジタル画像処理部に行なわせると優れた効果を奏する。
【0029】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、複数ライン分のデジタル画像データに基づいて色補間処理を実行するのではなく、1ライン分の画像データ毎に色補間処理を行ない、更に縮小処理を行なって、当該色補間処理ならびに水平方向の縮小処理が施された1ライン分の画像データ毎に記憶していくので、色補間処理のため従来必要とされたラインバッファを削除できる。よって、デジタル画像処理に必要なメモリ量を減少させることができ、画像処理回路の規模を縮小できる。この画像処理回路規模の縮小により、コスト低減や、メモリアクセス数低減による画像処理速度の向上、ならびに低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置の要部を模式的に示すシステムブロック図である。
【図2】図1に示されるデジタル画像処理部による色補間処理の手順を概念的に示した模式図である。
【図3】図1に示される撮像装置による画像データと制御信号の処理動作例を示すタイミングチャートである。
【図4】従来の撮像装置の要部を模式的に示すシステムブロック図である。
【図5】図4に示される従来のデジタル画像処理部による色補間処理の手順を概念的に示した模式図である。
【符号の説明】
1 撮像部
1a CCD
2 A/D変換部
3 色補間処理部
4 水平方向リサイズ処理部
5 不揮発性メモリ(記憶部)
6 光学系装置
10 デジタル画像処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image pickup apparatus and a digital image processing method, and more specifically, an image pickup apparatus that converts an image signal output from an image pickup element in which a plurality of color filters are arranged into digital image data, and the digital image processing thereof Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
For example, a digital device including an RGB single-plate solid-state image pickup device (for example, a charge coupled device (CCD) type image pickup device (hereinafter simply referred to as “image pickup device” or “CCD”)) having a 2 × 2 pixel cycle. In an imaging apparatus such as a camera, a digital scanner, etc., since only one of the three primary colors (that is, RGB: red, green, and blue) corresponding to the color of the color filter can be obtained from one pixel in the imaging element, Color generation processing is required for generation.
[0003]
This color interpolation processing has been conventionally performed by a product-sum operation using horizontal and vertical filters (see, for example, Patent Document 1). Since the image signal from the CCD is digitally converted and then output to the image processing system for each horizontal line, in a general color interpolation process, a number of line buffers corresponding to the number of taps in the vertical direction are provided. is necessary.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-23174 (page 3-8, Fig. 1)
[0005]
Here, a color interpolation processing operation (that is, a conventional digital image processing method) of a conventional imaging apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a system block diagram schematically showing a main part of an imaging apparatus such as a conventional digital camera or digital scanner.
[0006]
As shown in FIG. 4, the conventional imaging device converts an image signal from a
[0007]
The image signal output from the
[0008]
FIG. 5 is a schematic diagram conceptually showing a procedure of color interpolation processing by the digital
[0009]
The image data that has been subjected to the color interpolation processing by the color
[0010]
As described above, the conventional digital
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, for example, in the case of a conventional digital camera provided with the above-mentioned “image pickup element that cannot obtain all three colors of RGB by the output image signal for one line”, the above-mentioned display is performed for through display, postview display, etc. Thus, a digital image processing unit having a line buffer capable of holding image data for lines necessary for color interpolation processing must be used.
[0012]
However, through display, post-view display, and the like are simple image displays for grasping an imaging state with a small image display device (for example, an LCD (that is, Liquid Crystal Display) or the like) disposed in a digital camera. Despite the fact that strict color interpolation processing is not necessary for the generation of the display image, it is necessary to employ a corresponding line buffer with the recent increase in the number of pixels of the image sensor, so the scale of the image processing circuit The increase of unavoidable.
[0013]
The increase in the scale of the image processing circuit is very disadvantageous in reducing the power consumption of the digital image processing unit and realizing high-speed image processing.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus and a digital image processing method that can reduce the scale of an image processing circuit without requiring a line buffer for color interpolation processing. There is.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, an imaging apparatus according to the present invention includes:
An image pickup apparatus including an image pickup element in which a plurality of color filters are arranged in an arrangement in which image signals of RGB three colors are obtained by two lines,
An A / D converter that converts an image signal output from the image sensor into digital image data;
A color interpolation processing unit that performs color interpolation processing based on the digital image data for one line from the A / D conversion unit;
A horizontal resize processing unit for performing horizontal reduction processing on the output data of the color interpolation processing unit;
A storage unit for storing output data of the horizontal resize processing unit;
It is characterized by having.
[0016]
In order to achieve the above-described object, the digital image processing method of the present invention is as described in claim 2.
A digital image processing method for performing image processing on digital image data based on an image signal from an imaging device in which a plurality of color filters are arranged in an array in which an image signal of RGB three colors is obtained by two lines,
A color interpolation processing step for performing color interpolation processing based on the digital image data for one line;
A horizontal resize processing step for performing horizontal reduction processing on the output data of the color interpolation processing step;
A storage step for storing output data of the horizontal resize processing step;
It is characterized by including.
[0017]
According to the first and second aspects of the present invention, color interpolation processing is performed for each line of image data instead of performing color interpolation processing based on digital image data for a plurality of lines. Since the reduction process is performed and the image data for one line subjected to the color interpolation process and the horizontal reduction process is stored, the line buffer conventionally required for the color interpolation process can be deleted. Therefore, the amount of memory necessary for digital image processing can be reduced, and the scale of the image processing circuit can be reduced. By reducing the scale of the image processing circuit, it is possible to reduce costs, increase the image processing speed by reducing the number of memory accesses, and reduce power consumption.
[0018]
The present invention has been briefly described above. Further, details of the present invention will be further clarified by reading embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments according to the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a system block diagram schematically showing a main part of an imaging apparatus according to the present invention.
[0020]
As shown in FIG. 1, the imaging apparatus of the present invention converts an image signal from a single-
[0021]
In the present embodiment, the
[0022]
The image signal output from the
[0023]
FIG. 2 is a schematic diagram conceptually showing the procedure of color interpolation processing by the digital image processing unit 10 shown in FIG. First, the color
[0024]
Next, with respect to the GB image data of the second line, only the B image data is subjected to color interpolation processing by the color
[0025]
FIG. 3 is a timing chart showing an example of processing operation of image data and control signals by the imaging apparatus shown in FIG. First, color interpolation processing is enabled for the image data of the first line, and R and G image data subjected to color interpolation processing and reduction processing are written in the output memory. Next, color interpolation processing is enabled for B in the image data of the second line, and B image data subjected to color interpolation processing and reduction processing is written to the output memory. Then, when the output of the RGB image data is enabled, it is output to a subsequent processing unit (not shown). A subsequent processing unit (not shown) performs image reduction processing such as vertical interpolation processing of image data. These series of controls are realized by control means (not shown) represented by a CPU (that is, Central Processing Unit).
[0026]
For example, image data of 2000 pixels per line is subjected to horizontal reduction processing to be 640 pixels in the case of VGA display. Conventionally, a plurality of stages of line buffers for 2000 pixels are required, but according to the present embodiment, they can be reduced, and the output memory has a small size (640 pixels in the case of the above example) that matches the display. The scale of the image processing circuit can be reduced.
[0027]
In a conventional imaging apparatus, color interpolation processing is performed after the image data is held in the line buffer and three RGB colors are obtained. In this embodiment, the image data is subjected to color interpolation processing for each line and the horizontal direction is obtained. After executing the reduction processing, it is recorded in the output memory, so that it is possible to delete a line buffer that has been conventionally required. The color interpolation process can use a known technique such as a linear interpolation process, and the horizontal reduction process can use a known technique such as data thinning.
[0028]
In the above description, the combination of a single-plate image pickup device using a so-called Bayer color filter array and the digital image processing unit according to the present invention has been described. However, a single RGB image can be obtained with two lines of output image signals. Needless to say, the digital image processing unit according to the present invention is suitable for combination with a plate-type imaging device. In the case of a digital camera equipped with such an image sensor, a small image display device (for example, an LCD (ie, LCD (ie, LCD)), such as a simple image display such as a through display or a post-view display. If the digital image processing unit according to the present invention performs display image processing that requires an image quality sufficient to grasp the imaging state with a liquid crystal display (Liquid Crystal Display, etc.), an excellent effect can be obtained.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, color interpolation processing is not performed based on digital image data for a plurality of lines, but color interpolation processing is performed for each line of image data, and further reduction processing is performed. Are stored for each line of image data for which the color interpolation process and the horizontal reduction process have been performed, so that a line buffer conventionally required for the color interpolation process can be deleted. Therefore, the amount of memory necessary for digital image processing can be reduced, and the scale of the image processing circuit can be reduced. By reducing the scale of the image processing circuit, it is possible to reduce costs, improve the image processing speed by reducing the number of memory accesses, and reduce power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system block diagram schematically showing a main part of an imaging apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram conceptually showing a procedure of color interpolation processing by the digital image processing unit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart showing an example of processing operation of image data and control signals by the imaging apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a system block diagram schematically illustrating a main part of a conventional imaging apparatus.
5 is a schematic diagram conceptually showing a procedure of color interpolation processing by the conventional digital image processing unit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1
2 A /
6 Optical system device 10 Digital image processing unit
Claims (2)
前記撮像素子から出力される画像信号をデジタル画像データに変換するA/D変換部と、
前記A/D変換部からの1ライン分の前記デジタル画像データに基づいて色補間処理を行なう色補間処理部と、
前記色補間処理部の出力データに対して水平方向の縮小処理を施す水平方向リサイズ処理部と、
前記水平方向リサイズ処理部の出力データを記憶する記憶部と、
を備える撮像装置。An image pickup apparatus including an image pickup element in which a plurality of color filters are arranged in an array in which image signals of RGB three colors are obtained by two lines
An A / D converter that converts an image signal output from the image sensor into digital image data;
A color interpolation processing unit that performs color interpolation processing based on the digital image data for one line from the A / D conversion unit;
A horizontal resize processing unit for performing horizontal reduction processing on the output data of the color interpolation processing unit;
A storage unit for storing output data of the horizontal resize processing unit;
An imaging apparatus comprising:
1ライン分の前記デジタル画像データに基づいて色補間処理を行なう色補間処理ステップと、
前記色補間処理ステップの出力データに対して水平方向の縮小処理を施す水平方向リサイズ処理ステップと、
前記水平方向リサイズ処理ステップの出力データを記憶する記憶ステップと、
を含むデジタル画像処理方法。A digital image processing method for performing image processing on digital image data based on an image signal from an image pickup device in which a plurality of color filters are arranged in an array in which RGB three-color image signals are obtained by two lines,
A color interpolation processing step for performing color interpolation processing based on the digital image data for one line;
A horizontal resize processing step for performing horizontal reduction processing on the output data of the color interpolation processing step;
A storage step for storing output data of the horizontal resize processing step;
A digital image processing method.
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JP2010171548A (en) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Sanyo Electric Co Ltd | Image processing apparatus |
US9386287B2 (en) | 2011-06-08 | 2016-07-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image processor which rearranges color information, image processing method, and digital camera |
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