JP2004247872A

JP2004247872A - デジタル撮像装置

Info

Publication number: JP2004247872A
Application number: JP2003034192A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ashida; 哲郎芦田; Naomoto Kubo; 直基久保
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】撮像画像データの色温度、又は感度に応じて増加するノイズを軽減させ、かつ十分なシャープネスを持つ撮像画像データを得る。
【解決手段】デジタルカメラ２は、被写体画像を光電変換して撮像画像データとし、その撮像画像データがＡＷＢ補正部２８でホワイトバランスが補正されるとともに色温度データが内蔵メモリ３８に一時的に保存され、この色温度データ及びＩＳＯ感度からシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量が補正量決定部３９で決定される。シャープネス補正処理部３２及びノイズ軽減処理部３３では、シャープネス補正量及びノイズ軽減補正量に応じて撮像画像データにシャープネス補正及びノイズ軽減処理を施す。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体や、画像原稿を撮像して出力された撮像画像データを、画像処理を施すことにより補正するデジタルカメラやスキャナなどのデジタル撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなど、撮像素子を持つデジタル撮像装置では、撮像により出力された撮像画像データに画像処理を施して、より高画質な画像に補正することが一般的である。特に輪郭を強調して画像をシャープにするシャープネス補正処理や、ノイズを軽減して画像を滑らかにするノイズ軽減処理、あるいは撮像画像データから色温度を推定してホワイトバランスを補正するホワイトバランス補正処理などが画質の向上に有効であることが知られている。
【０００３】
ところが、上述したシャープネス補正処理とノイズ軽減処理とは、一般にトレードオフの関係にあり、画像処理の設定を行うことが困難である。すなわち、画像データ中の輪郭部と平坦部との識別が困難な場合、シャープネスを向上させようとして輪郭と思われる部分を強調すると、ノイズ部分まで強調されて画像がざらついてしまったり、逆にノイズを除去しようとして輪郭を潰してしまうことがある。そこで、特許文献１に記載されている方法では、撮像信号のレベル、すなわち画像の輝度に応じて重み係数を可変させ、この重み係数に基づいてノイズを軽減させているので、輝度が高く輪郭が識別しやすい部分ではノイズの軽減を抑制し、輝度が低く輪郭がもともと目立たない部分ではノイズを十分に軽減しており、全体的にノイズが軽減されていながら、輪郭の劣化を目立ち難くしている。
【０００４】
一方、ホワイトバランス補正処理の場合、デジタルカメラなどでは、さまざまな光源下での撮像が行われ、撮像画像データの色温度もこれにしたがって変化するので、色温度が高く、あるいは低くなるにつれて補正量を増加させて、ホワイトバランスを整えるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭和６２−４０８７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、色温度に応じたホワイトバランスの補正では、特定色の撮像信号にゲインを乗じて増幅させることにより補正しているので、その分ノイズも増加することになるが、上記特許文献１では、ホワイトバランスを補正したときのノイズ軽減処理及びシャープネス補正処理については考慮されていない。さらに、デジタルカメラなどでは、被写体の光量に応じて撮像素子の感度を可変するように感度調節機能を備えていることが多く、この感度調節機能で感度を上げたときにもやはりノイズが増加することになる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、撮像画像データの色温度、又は感度に応じて増加するノイズを軽減させ、かつ十分なシャープネスを持つ撮像画像データを得ることが可能なデジタル撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載のデジタル撮像装置では、被写体画像、又は画像原稿を撮像して出力された撮像画像データから色温度を推定する色温度推定手段と、この色温度推定手段により推定された色温度に応じてホワイトバランス補正量を算出するホワイトバランス補正量算出手段と、撮像画像データに対し前記ホワイトバランス補正量に基づいてホワイトバランスを補正するホワイトバランス補正手段とを備えたデジタル撮像装置において、前記色温度に応じてシャープネス補正量を変更し、このシャープネス補正量に基づいて前記撮像画像データにシャープネス補正処理を施すシャープネス補正手段を備えている。
【０００９】
また、請求項２記載のデジタル撮像装置では、前記色温度に応じてノイズ軽減補正量を変更し、このノイズ軽減補正量に基づいて前記撮像画像データにノイズ軽減処理を施すノイズ軽減処理手段を備えている。
【００１０】
さらにまた、請求項３記載のデジタル撮像装置では、ＩＳＯ感度を入力するＩＳＯ感度入力手段を備えており、前記ＩＳＯ感度の値に応じた感度で撮像し、撮像画像データを撮像したときの前記ＩＳＯ感度の値に応じて前記シャープネス補正量、ノイズ軽減補正量を変更している
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用したデジタルカメラ２の外観を示す斜視図である。デジタルカメラ２のカメラボディ３の前面には、内部に撮像レンズ４などが組み込まれた鏡筒５，対物側ファインダ窓６が、上面には，レリーズボタン７が設けられており、鏡筒５の左側方部は、グリップ８を構成しており、デジタルカメラ２を把持したときに指をかけやすくするための突出部８ａが形成されている。グリップ８の側面には開閉自在なカード装填蓋９が設けられている。このカード装填蓋９を開放状態とすると、メモリスロット１２が露呈し、メモリカード１３を装着可能となる。デジタルカメラ２で撮像した被写体画像はメモリカード１３にデジタルの撮像画像データとして記憶させる。なお、メモリカード１３としては、スマートメディア（登録商標）を使用している。
【００１２】
詳しくは図２に示すように、カメラボディ３の背面には、接眼側ファインダ窓１５、ＬＣＤパネル１６、及び電源ボタン１７ａ、モード切替ボタン１７ｂ、方向選択ボタン１７ｃ、選択ボタン１７ｄを含む各種操作ボタン１７などが、設けられている。ユーザーはこれらの操作ボタン１７を操作することによって、各種設定を行うことができる。
【００１３】
デジタルカメラ２では、通常の撮像モードの他に、各種設定を行うときの設定入力モードが備えられている。設定入力モードに切り替えるためには、モード切替ボタン１７ｂをスライド操作する。設定入力モードに切り替えられると、図３（Ａ）に示すようなメニュー画面２０がＬＣＤパネル１６に表示される。メニュー画面では、現在選択されている項目が４角形の枠２１に囲まれていたり、反転表示されていたりする。そしてユーザーは方向選択ボタン１７ｃを操作して選択したい項目を変更することができる。
【００１４】
図３（Ａ）に示すメニュー画面２０のうち、「感度」の項目が、本発明に特に関わるものであり、以下、「感度」の項目を選択した場合について主に説明していく。この場合、「感度」の項目が枠２１に囲まれたり、反転表示されたりした状態で、選択ボタン１７ｄを押圧すると、図３（Ｂ）に示すようなＩＳＯ感度選択画面２２に表示が切り替えられる。
【００１５】
図３（Ｂ）に示すようなＩＳＯ感度選択画面では、例えば、６種類の感度の項目として、ＩＳＯ感度を示すＩＳＯ１００，２００，４００，８００，１６００，３２００の項目が設定されており、現在選択されている項目が４角形の枠２３に囲まれていたり、反転表示されていたりする。そしてユーザーは方向選択ボタン１７ｃを操作して選択したい感度を変更することができる。そして選択したい感度の項目が枠２３に囲まれたり、反転表示されたりした状態で、選択ボタン１７ｄを押圧すると、ユーザーが選択したいＩＳＯ感度を入力することができる。
【００１６】
図４は、デジタルカメラ２の電気的構成を示す。このデジタルカメラ２は、撮像レンズ４、ＣＣＤイメージセンサ２６、Ａ／Ｄ変換回路２７、ＡＷＢ（ホワイトバランス）補正部２８、リニアマトリクス回路２９、γ補正回路３０、ＹＣｒＣｂ変換及び同時化処理回路３１、シャープネス補正処理部３２、ノイズ軽減処理部３３、色差マトリクス回路３４、圧縮回路３５、情報出力部３６、タイミングジェネレータ３７、内蔵メモリ３８、補正量決定部３９などからなる。デジタルカメラ２には、システムコントローラ４１が設けられており、このシステムコントローラ４１が入力部４２からの入力に基づいて各種回路を全体的に制御する。入力部４２は、レリーズボタン７，各種操作ボタン１７などの操作に応じた操作信号をシステムコントローラ４１に送る。これらの操作信号に基づいて、システムコントローラ４１は、各部を制御して撮像のためのシーケンスを実行する。
【００１７】
ＣＣＤイメージセンサ２６は、周知の単板式電荷結合撮像素子であり、タイミングジェネレータ３７によって駆動され、撮像レンズ４を通してＣＣＤイメージセンサ２６に入射された被写体画像を光電変換して撮像画像データとして出力する。
【００１８】
タイミングジェネレータ３７は、上述の操作ボタン１７によって入力されたＩＳＯ感度（ＩＳＯ１００〜３２００）の値に応じてＣＣＤイメージセンサ２６の感度が可変するように制御が変更される。これによって、ＩＳＯ感度の値に応じて感度のゲインが微調整された撮像画像データがＣＣＤイメージセンサ２６から出力される。ＣＣＤイメージセンサ２６から出力された撮像画像データは、Ａ／Ｄ変換回路２７によってデジタルデータに変換されて、ＡＷＢ補正部２８に送信される。
【００１９】
デジタル変換された撮像画像データは、ＡＷＢ補正部２８によってホワイトバランスが補正される。ＡＷＢ補正部２８は、詳しくは図５に示すような構成となっている。このＡＷＢ補正部２８は、入力端子４４、色温度推定回路４５、ホワイトバランス補正量算出回路４６、ホワイトバランス補正回路４７、ホワイトバランスデータ格納部４８、及び出力端子４９などからなる。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換回路２７から送られてきた撮像画像データは入力端子４４から入力され、色温度推定回路４５、及びホワイトバランス補正回路４７に送られる。色温度推定回路４５では、撮像画像データから撮像光源の色温度を推定し、この推定された色温度データを、ホワイトバランス補正量算出回路４６、及び内蔵メモリ３８へ出力する。内蔵メモリ３８では、この色温度データから後述するシャープネス補正処理及びノイズ軽減処理で使用するパラメータを決定するために、色温度データを一時的に格納しておく。
【００２１】
ホワイトバランス補正量算出回路４６では、色温度データに基づき、ホワイトバランスデータ格納部４８に格納されたホワイトバランスデータを読み出してホワイトバランス補正量を算出する。ホワイトバランスデータ格納部４８は、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリなどからなり、色温度に応じたホワイトバランスデータが格納されている。
【００２２】
そしてホワイトバランス補正量算出回路４６で算出されたホワイトバランス補正量は、ホワイトバランス補正回路４７へ送られる。ホワイトバランス補正回路４７では、撮像画像データにホワイトバランス補正量に基づくゲインを乗算してホワイトバランスを補正する。
【００２３】
なお、ＡＷＢ補正部２８の構成としては、上記例のものに限るものではなく、周知のホワイトバランス補正方法を用いたものであればよく、例えば、特開２００２−２７１６３８号公報に記載されているホワイトバランス補正方法のように撮像画像データを複数の小画面に分割し、この小画面ごとに色温度を推定してホワイトバランスを補正するような構成にしてもよい。
【００２４】
ホワイトバランスが補正された撮像画像データは出力端子４９から出力され、リニアマトリクス回路２９へ送られる。さらにリニアマトリクス回路２９でリニアマトリクス変換式に基づいて色補正係数が補正され、γ補正回路３０でγ補正が施されてシャープネス補正処理部３２に送られる。
【００２５】
補正量決定部３９には、操作部２４で入力されたＩＳＯ感度が送られてくるとともに、内蔵メモリ３８から読み出された色温度データが送られてくる。補正量決定部３９は、これらのＩＳＯ感度及び色温度データに基づいてシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量を決定する。この補正量決定部３９で決定されるシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量は図６に示すフローチャートに従って設定されている。
【００２６】
シャープネス補正量及びノイズ軽減補正量が補正量決定部３９に入力されると、ＩＳＯ感度がＩＳＯ４００以下か、それより大きいかを判定する。次に色温度がバランスのとれている所定の範囲内にあるか、所定の範囲よりも高いアンバランス状態にあるかを判定して、この結果によって４種類のシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量を決定する。この補正量決定部３９で決定されるシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
この表に示すように色温度がアンバランス状態だった場合は、色温度が所定の範囲内にある場合よりもシャープネス補正量が低く、ノイズ軽減量が高く設定されている。さらに、ＩＳＯ感度が高いＩＳＯ８００〜３２００では、ＩＳＯ感度が低いＩＳＯ１００〜４００よりも、シャープネス補正量が低く設定され、ノイズ軽減量が高く設定されている。
【００２９】
シャープネス補正処理部３２には、上述したシャープネス補正量に基づいて撮像画像データにシャープネス補正処理を施す。このシャープネス補正処理部３２は、例えば図７に示すような構成になっており、入力端子５０、高周波分離ＨＰＦ（ハイパスフイルタ）５１、乗算回路５２、加算回路５３、出力端子５４からなる。撮像画像データは、入力端子５０から入力される。そしてこの撮像画像データは高周波分離ＨＰＦ５１によって高周波成分が分離される。そして、この高周波成分に乗算回路５２でゲインＧが乗算される。このゲインＧは、上述したシャープネス補正量に応じて重み付けされるものであり、すなわち高いシャープネス補正量に決定された場合はゲインＧを小さく（Ｇ＜１）、低いシャープネス補正量に決定された場合は、ゲインＧが大きくなるように可変する。そして、このゲイン処理後の高周波成分と、もとの低周波成分とを加算回路５３で加算することによって、シャープネスを変化させる処理が終了して出力端子５４から出力される。これによって撮像画像データは、シャープネス補正量が高い程、輪郭の鮮鋭度（シャープネス）が向上し、シャープネス補正量が低いほど、シャープネスが抑えられるように補正されることになる。
【００３０】
なお、シャープネス補正処理としては、上述したものに限るものではなく、特開平１１−２７５３６３号公報に記載されているような特定色の特定領域のシャープネス（鮮鋭度）を補正する処理を行うものでもよく、シャープネスの処理方法としては、周知のアンシャープマスク方式や、粒状抑制シャープネス方式など、例えば、米国特許第４８１２９０３号公報、特開昭６３−２６７８３号公報、特表平３−５０２９７５号公報および本出願人に係る特開平９−２２４６０号公報に開示された鮮鋭度強調方式などを使用してもよい。
【００３１】
シャープネス補正処理部３２によってシャープネス補正処理が施された撮像画像データは、ノイズ軽減処理部３３に送られる。ノイズ軽減処理部３３は、例えば、特許文献１に記載されている撮像信号の処理装置から構成されるもので、撮像信号のレベル、すなわち画像の輝度に応じて重み係数を可変させ、この重み係数に基づいてノイズを軽減させる処理を施すものであり、本実施形態においては、さらに上述のノイズ軽減補正量に応じて重み付けが可変する。すなわち高いノイズ軽減補正量に決定された場合、重み係数をより大きく、低いノイズ軽減補正量に決定された場合、重み係数をより小さくするように可変する。これによって撮像画像データは、ノイズ軽減補正量が高い程、ざらつきがなくなり滑らかな状態となる。
【００３２】
そしてノイズ軽減処理が施された撮像画像データは、色差マトリクス回路３４に出力される。色差マトリクス回路３４では、色差マトリクス変換式に基づいて撮像画像データの色補正係数が再補正される。圧縮回路３５は、色差マトリクス回路３４により色補正係数が補正された撮像画像データを圧縮する。圧縮回路３５にはメディアＩ／Ｆ（インターフェース）５８が接続されており、メディアＩ／Ｆ５８は、メモリスロット２１に装着されているメモリカード１３のデータの入出力を制御する。そして、圧縮回路３５により圧縮された撮像画像データは、メディアＩ／Ｆ５８によってメモリカード１３へ記憶される。なお、撮像画像データを圧縮する形式としては、例えばＪＰＥＧ形式などが用いられている。
【００３３】
情報出力部３６には、撮影日付、シャッタ速度、絞り値などの情報が被写体を撮像した１フレーム分の各画像毎にシステムコントローラ４１から送信されてくる。そして、情報出力部３６では、これら各種情報をメディアＩ／Ｆ５８に出力し、画像データとともにメモリカード１３に記憶する。
【００３４】
なお、システムコントローラ４１には、ＬＣＤドライバ５９も接続されている。ＬＣＤドライバ５９には、色差マトリクス回路３２から画像処理済みの画像データが送られてくる。これにより、ＬＣＤパネル１９には撮像中の被写体画像が動画としてスルー表示され、ビューファインダとして使用することができる。
【００３５】
次に上記構成の作用について以下に説明する。デジタルカメラ２によって撮像を行うときのプロセスを図８に示すフローチャートに沿って説明する。デジタルカメラ２で撮影をする場合、撮影者は、まず操作ボタン１７を操作してＩＳＯ感度の入力を行う。そして、撮影者は、ＬＣＤパネル１６を覗いてフレーミングを行った後、レリーズボタン７を半押しする。レリーズボタン７が半押しされると、測距及び測光が行われて焦点調節及び露出調節が行われる。
【００３６】
次に、レリーズボタン７を全押しすると、被写体画像が撮像される。そして、その撮像画像データは、上述したように色温度が推定され、この推定された色温度データからホワイトバランス補正量が算出されて、このホワイトバランス補正量に基づいてホワイトバランスが補正される。さらに色補正やγ補正が施された後、シャープネス補正量及びノイズ軽減補正量が決定され、このシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量に基づいてシャープネス補正処理及びノイズ軽減処理が施される。そして画像処理が施された撮像画像データがメモリーカード１３に記憶されて１回分の撮像プロセスが終了する。そして、引き続き撮像をする場合には、上記手順が繰り返される。
【００３７】
このようにして、色温度がアンバランスな場合や、ＩＳＯ感度が高い場合、すなわち、撮像画像データにより大きいゲインが乗算され、ノイズが増加しやすいときには、色温度、ＩＳＯ感度に応じてシャープネス補正量を低くし、また、ノイズ軽減処理を高く設定した画像処理を施しているので、撮像画像データは、撮像光源の色温度が影響する場合でも、ノイズが目立たないように抑制され、かつ十分なシャープネスを持つように補正され、高い画質を得ることができる。
【００３８】
なお、上記例では、撮像画像データ及び人物座標情報をメモリカード１３に記憶させるためのデジタル撮像装置としては、デジタルカメラを使用しているが、本発明はこれに限るものではなく、画像原稿を読み取るスキャナや、露光済みの写真フイルムの画像を読み取るフイルムスキャナでもよい。
【００３９】
また、上記例では、メモリカード１３にスマートメディア（登録商標）を用いた例について説明しているが、本発明はこれに限らず、コンパクトフラッシュ（登録商標）など他の記憶メディアを用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデジタル撮像装置によれば、色温度に応じてシャープネス補正量を変更し、このシャープネス補正量に基づいて撮像画像データにシャープネス補正処理を施すシャープネス補正手段を備えているので、撮像画像データの色温度に応じて増加するノイズを軽減させ、かつ十分なシャープネスを持つ高画質な撮像画像データを得ることができる。
【００４１】
また、請求項２記載のデジタル撮像装置では、色温度に応じてノイズ軽減補正量を変更し、このノイズ軽減補正量に基づいて撮像画像データにノイズ軽減処理を施すノイズ軽減処理手段を備えているので、撮像画像データのノイズを十分に抑制し、さらに画質を向上させることができる。
【００４２】
さらにまた、請求項３記載のデジタル撮像装置では、ＩＳＯ感度を入力するＩＳＯ感度入力手段を備えており、前記ＩＳＯ感度の値に応じた感度で撮像し、撮像画像データを撮像したときの前記ＩＳＯ感度の値に応じて前記シャープネス補正量、ノイズ軽減補正量を変更するので、撮像画像データの感度に応じて増加するノイズを軽減させ、かつ十分なシャープネスを持つ撮像画像データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラの外観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの背面図である。
【図３】メニュー画面図及びＩＳＯ感度設定画面を示す説明図である。
【図４】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】ＡＷＢ（ホワイトバランス）補正部の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】色温度データ及びＩＳＯ感度からのシャープネス補正量及びノイズ軽減補正量を決定するときのシーケンスを示すフローチャートである。
【図７】シャープネス補正部の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】デジタルカメラで撮像を行うときのシーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２デジタルカメラ
２８ＡＷＢ（ホワイトバランス）補正部
３２シャープネス補正処理部
３３ノイズ軽減処理部

Claims

被写体画像、又は画像原稿を撮像して出力された撮像画像データから色温度を推定する色温度推定手段と、この色温度推定手段により推定された色温度に応じてホワイトバランス補正量を算出するホワイトバランス補正量算出手段と、撮像画像データに対し前記ホワイトバランス補正量に基づいてホワイトバランスを補正するホワイトバランス補正手段とを備えたデジタル撮像装置において、
前記色温度に応じてシャープネス補正量を変更し、このシャープネス補正量に基づいて前記撮像画像データにシャープネス補正処理を施すシャープネス補正手段を備えたことを特徴とするデジタル撮像装置。
前記色温度に応じてノイズ軽減補正量を変更し、このノイズ軽減補正量に基づいて前記撮像画像データにノイズ軽減処理を施すノイズ軽減処理手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のデジタル撮像装置。
ＩＳＯ感度を入力するＩＳＯ感度入力手段を備えており、前記ＩＳＯ感度の値に応じた感度で撮像し、撮像画像データを撮像したときの前記ＩＳＯ感度の値に応じて前記シャープネス補正量、ノイズ軽減補正量を変更することを特徴とする請求項１又は２記載のデジタル撮像装置。