JP2005086731A - Imaging apparatus - Google Patents

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Noritoshi Shibuya
文紀 渋谷
Koichi Toyomura
浩一 豊村
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To take a high-resolution still image without using a mechanical shutter. <P>SOLUTION: An image of a photo object obtained through a lens is converted into electric signals by a solid-state imaging device, given analog processing and A/D conversion in an AFE. Image signals converted into digital signals are then written in a memory by field by field. Motion detection is executed on the basis of 4 consecutive field images written in the memory and output from the AFE, and first motion information D1 and second motion information D2 are output. When generating a frame image, a frame composition unit executes an interpolation processing with respect to a motion part between an A field and a B field based on the first motion information D1 and the second motion information D2, and then writes in the memory. A camera signal processing unit executes processings necessary for a camera image such as luminance, color signal generation, γ processing and contour corrections to an image obtained from image data output from the AFE and the frame image stored in the memory. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、固体撮像素子を有する撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus having a solid-state imaging device, such as a video camera or a digital still camera.

ビデオカメラ等、固体撮像素子を有する撮像装置において、静止画撮影時は固体撮像素子が一定の期間露光したあとメカシャッタを閉じて1フィールド期間以上の時間をかけて固体撮像素子からフィールドの信号量以上の信号を読み出して静止画を生成するのが一般的である。通常、動画撮影時は固体撮像装置からの読み出しはフィールド期間内にフィールドの信号量を読み出すため、静止画撮影時は動画は撮影できないことになる。   In an imaging apparatus having a solid-state imaging device such as a video camera, when shooting a still image, the solid-state imaging device is exposed for a certain period and then the mechanical shutter is closed, and it takes more than one field period to exceed the signal amount of the field from the solid-state imaging device. In general, a still image is generated by reading the above signal. Normally, during moving image shooting, readout from the solid-state imaging device reads out the signal amount of the field within the field period, and therefore moving images cannot be shot during still image shooting.

動画を撮影しながら静止画を撮影するには動画の連続する2つのフィールド画像を合成して1つのフレーム画像を生成する方法があるが、被写体がフィールド間で動いている場合、その動き部分はフレーム画とした場合「ぶれ」となってしまう。このぶれを補正して静止画を生成する方法として特開平11−187306号公報に記載されたものが知られている。   To capture a still image while shooting a moving image, there is a method of generating a single frame image by combining two continuous field images of the moving image. When the subject moves between fields, the moving part is If it is a frame image, it will be “blurred”. A method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-187306 is known as a method for generating a still image by correcting this blur.

図8は従来の撮像装置の構成図であり、レンズ81を通った映像は固体撮像素子82で光電変換され、CDS/AGC/ADCを1チップ化したIC83で信号成分がサンプリングされ、適度な振幅に調整された信号がデジタル変換される。デジタル信号処理IC87はカメラ信号処理部87a、デジタルオート部87c、同期信号発生部87d、マイコンインタフェース部87e、クロック発生部87f、周波数変換部87g、電子ズーム部87bから成り、IC83から出力された信号はカメラ信号処理部87aにてγ処理、輪郭補正などの輝度信号処理、色差生成のための色信号処理が施される。IC84は固体撮像素子82の駆動パルスやIC83でのサンプリングパルスを発生する。85aは水平各速度センサー、85bは垂直各速度センサーであり、手ぶれを検出する。88a、88bはフィールドメモリである。   FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional imaging apparatus. An image passing through a lens 81 is photoelectrically converted by a solid-state imaging device 82, a signal component is sampled by an IC 83 in which CDS / AGC / ADC is made into one chip, and an appropriate amplitude is obtained. The adjusted signal is digitally converted. The digital signal processing IC 87 includes a camera signal processing unit 87a, a digital auto unit 87c, a synchronization signal generation unit 87d, a microcomputer interface unit 87e, a clock generation unit 87f, a frequency conversion unit 87g, and an electronic zoom unit 87b, and a signal output from the IC 83. Is subjected to luminance signal processing such as γ processing, contour correction, and color signal processing for generating a color difference in the camera signal processing unit 87a. The IC 84 generates a driving pulse for the solid-state image sensor 82 and a sampling pulse at the IC 83. 85a is each horizontal speed sensor, 85b is each vertical speed sensor, and detects camera shake. Reference numerals 88a and 88b denote field memories.

以上のように構成された従来の撮像装置について、以下その動作について説明する。   The operation of the conventional imaging apparatus configured as described above will be described below.

手ぶれ検出は、角速度センサーとして水平角速度センサー85a、垂直角速度センサー85bの2個を使い、マイコン86にて積分演算等を行うことによって、手ぶれ補正データを得る。垂直方向の手ぶれ補正はCCDイメージセンサー82を駆動するタイミング発生器84で、高速垂直転送パルス数を操作することによって、垂直方向の任意の信号の切り出しを行う。また、水平方向の手ぶれ補正は周波数変換部87gに内蔵されたデュアルポートのラインメモリを使って、周波数変換を行ないながら、水平方向の任意の信号の切り出しを行う。垂直方向の電子ズームは外部のフィールドメモリ88a及び88bを使い、水平方向の電子ズームは電子ズーム部87bに内蔵されたラインメモリを使って補間演算する。   In the camera shake detection, the horizontal angular velocity sensor 85a and the vertical angular velocity sensor 85b are used as the angular velocity sensors, and the microcomputer 86 performs integration calculation or the like to obtain camera shake correction data. In the camera shake correction in the vertical direction, a timing generator 84 that drives the CCD image sensor 82 controls the number of high-speed vertical transfer pulses to cut out an arbitrary signal in the vertical direction. In addition, in the horizontal direction image stabilization, an arbitrary signal in the horizontal direction is cut out while performing frequency conversion using a dual-port line memory built in the frequency conversion unit 87g. The electronic zoom in the vertical direction uses external field memories 88a and 88b, and the electronic zoom in the horizontal direction is interpolated using a line memory built in the electronic zoom unit 87b.

また、静止画記録時は2フィールド分のデータの相関を演算することにより動き検出を行い、いわゆるクリアフレーム処理を行う。出力としては、動画はデジタルVTRフォーマットでインターフェースし、デジタルVTR記録系に出力し、静止画はデジタルスチルフォーマットでインタフェースし、JPEG(Joint Photographic coding Experts Group)記録系に出力する。   Also, during still image recording, motion detection is performed by calculating the correlation of data for two fields, and so-called clear frame processing is performed. As output, moving images are interfaced in a digital VTR format and output to a digital VTR recording system, and still images are interfaced in a digital still format and output to a JPEG (Joint Photographic Coding Experts Group) recording system.

以上のように従来の撮像装置は、静止画記録時、フィールドメモリ88a、88bに蓄積された2フィールド分のデータの相関を演算することにより動き検出を行い、いわゆるクリアフレーム処理を行う。
特開平11−187306号公報(第1図)
As described above, the conventional imaging apparatus performs motion detection by calculating the correlation of data for two fields stored in the field memories 88a and 88b during still image recording, and performs so-called clear frame processing.
JP-A-11-187306 (FIG. 1)

しかしながら従来の撮像装置では、静止画はクリアフレーム処理にて生成するが、クリアフレーム処理時、2フィールド分のデータの相関を演算することにより動き検出を行なっている。2フィールドで動き検出すると、フレームの状態でラインごとに濃淡があるような被写体である場合、フレームを構成する2つのフィールドは異なる値になるため静止している被写体にもかかわらず動きと誤判断し、クリアフレーム処理時に高精細な画像を生成できないという課題を有している。   However, in the conventional imaging apparatus, a still image is generated by clear frame processing, but motion detection is performed by calculating the correlation of data for two fields during clear frame processing. When motion is detected in two fields, if the subject is such that there are shades for each line in the state of the frame, the two fields constituting the frame have different values, so the motion is erroneously determined despite the stationary subject. However, there is a problem that a high-definition image cannot be generated during clear frame processing.

本発明は上記問題点に鑑み、連続する2フィールド画像から高精細なフレーム静止画を生成することができるためメカシャッタ機能を使わないで高精細な静止画を撮影することができる撮像装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides an imaging apparatus that can generate a high-definition still image without using a mechanical shutter function because it can generate a high-definition frame still image from continuous two-field images. For the purpose.

この目的を達成するために本発明の撮像装置は、レンズと前記レンズを介した光を電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力信号をアナログ処理した後デジタル信号に変換する手段と、前記デジタル信号を蓄積する書き換え可能なメモリと、画像の動き部分を検出する動き検出部と、2つのフィールド画像を合成してフレーム画像を生成するフレーム合成部を備え、前記動き検出部は前記メモリに蓄積された画像および前記デジタル信号による連続した4フィールドの画像を用いて動き部分の動きレベルを検出して出力し、前記フレーム合成部は、前記連続した4フィールドの画像のうち連続する2フィールド画像に対して前記動き検出部で検出された動きレベルに応じて異なる補間処理を施して合成してフレーム画像を生成して出力する事を特徴とする。   In order to achieve this object, an imaging apparatus of the present invention converts a lens, a solid-state imaging device that converts light passing through the lens into an electrical signal, and converts the output signal of the solid-state imaging device into a digital signal after analog processing. Means, a rewritable memory for storing the digital signal, a motion detection unit for detecting a motion part of an image, and a frame synthesis unit for generating a frame image by synthesizing two field images, the motion detection unit Detects and outputs the motion level of the moving part using the image stored in the memory and the continuous four-field image based on the digital signal, and the frame composition unit continuously outputs the continuous four-field image. The frame image is synthesized by applying different interpolation processing to the two-field image to be processed according to the motion level detected by the motion detection unit. And characterized in that it forms output.

本発明の撮像装置は、連続する2フィールド画像から高精細なフレーム静止画を生成することができるためメカシャッタ機能を使わないで高精細な静止画を撮影することができる。   Since the imaging apparatus of the present invention can generate a high-definition frame still image from continuous two-field images, it can capture a high-definition still image without using a mechanical shutter function.

本発明の請求項1〜5に記載の発明は、レンズと、前記レンズを介した光を電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力信号をアナログ処理した後デジタル信号に変換する変換手段と、前記デジタル信号を蓄積する書き換え可能な記憶手段と、画像の動き部分を検出する動き検出手段と、2つのフィールド画像を合成してフレーム画像を生成するフレーム合成手段とを備え、前記動き検出手段は、前記記憶手段に蓄積された複数フィールドの画像を用いて動き部分の動きレベルを検出して出力し、前記フレーム合成手段は、前記複数フィールドの画像のうち連続する少なくとも2フィールド画像に対して前記動き検出手段で検出された動きレベルに応じて異なる補間処理を施して合成してフレーム画像を生成して出力するものであり、これにより、連続する2フィールド画像から高精細なフレーム静止画を生成することができるためメカシャッタ機能を使わないで高精細な静止画を撮影することができるという作用を有する。   According to the first to fifth aspects of the present invention, a lens, a solid-state image sensor that converts light passing through the lens into an electric signal, and an output signal of the solid-state image sensor are converted into a digital signal after analog processing. Conversion means, rewritable storage means for accumulating the digital signal, motion detection means for detecting a motion part of the image, and frame synthesis means for synthesizing two field images to generate a frame image, The motion detection means detects and outputs a motion level of a motion part using a plurality of field images accumulated in the storage means, and the frame composition means outputs at least two consecutive fields of the plurality of field images. A frame image is generated and output by performing different interpolation processing on the image according to the motion level detected by the motion detection means and combining the images. , And the thereby has the effect that it is possible to take a high-resolution still image without a mechanical shutter function it is possible to generate a high-definition frame still image from two successive field images.

以下、本発明の実施の形態について、図1から図7を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

(実施の形態1)
図1は、本発明の撮像装置の実施の形態1の構成を示すブロック図であって、1はレンズ、2はレンズ1からの光学信号を結像し電気信号に変換して出力する固体撮像素子、3は固体撮像素子2からの電気信号に対してアナログ信号処理およびアナログ/デジタル変換(AD変換)を行うAFE、4はメモリ、5はAFE3からの映像信号とメモリ4からの映像信号とにより被写体画像の動き検出を行う動き検出手段である動き検出部、6は動き検出部5からの動き情報に基づきAFE3及びメモリ4からのフィールド画像からフレーム画像を合成するフレーム合成手段であるフレーム合成部、7はAFE3から出力される画像データおよびメモリ4に書き込まれた画像を1ライン毎交互に読み出すことで得られるフレーム画像データに対して輝度、色信号生成、γ処理、輪郭補正などのカメラ画像に必要な処理を行うカメラ信号処理手段であるカメラ信号処理部である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of Embodiment 1 of an imaging apparatus according to the present invention, in which 1 is a lens, 2 is an image formed from an optical signal from a lens 1, converted into an electrical signal, and output. An element 3 is an AFE that performs analog signal processing and analog / digital conversion (AD conversion) on an electrical signal from the solid-state imaging device 2, 4 is a memory, 5 is a video signal from the AFE 3, and a video signal from the memory 4. 6 is a motion detection unit that detects motion of a subject image, and 6 is a frame synthesis unit that synthesizes a frame image from field images from the AFE 3 and the memory 4 based on motion information from the motion detection unit 5. And 7 for frame image data obtained by alternately reading out the image data output from the AFE 3 and the image written in the memory 4 for each line. Brightness, color signal generation, gamma processing, a camera signal processing unit is a camera signal processing means for performing processing necessary for the camera image, such as contour correction.

以上のように構成された本発明の実施の形態1について、以下にその動作を説明する。   The operation of the first embodiment of the present invention configured as described above will be described below.

レンズ1を介した被写体像は固体撮像素子2で電気画像信号に変換されインターレース読み出しされ、AFE3にてアナログ処理をした後、デジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像信号はフィールド毎にメモリ4に書き込まれる。   The subject image via the lens 1 is converted into an electric image signal by the solid-state imaging device 2 and read out by interlace. After analog processing by the AFE 3, it is converted into a digital signal. The image signal converted into the digital signal is written in the memory 4 for each field.

ここで、画像信号はA0、B0、A1、B1というフィールドの順番で固体撮像素子2から出力されているものとすると、動き検出部5はメモリ4に書き込まれているA0、B0、A1フィールド画像とAFE3から出力されているB1フィールド画像の連続した4フィールド画像を基に動き検出を行い、第1の動き情報D1と第2の動き情報D2とを出力する。   Here, assuming that the image signal is output from the solid-state imaging device 2 in the order of fields of A0, B0, A1, and B1, the motion detection unit 5 writes the A0, B0, and A1 field images written in the memory 4. And the motion detection is performed based on the continuous four field images of the B1 field image output from the AFE 3, and the first motion information D1 and the second motion information D2 are output.

フレーム合成部6は、B1フィールド画像とその対となるA1フィールド画像とでフレーム画像を生成するが、その際に第1の動き情報D1と第2の動き情報D2とにより、A1フィールドとB1フィールド間での動き部分について、補間処理を行い、A1’、B1’としてメモリ4に書き込む。   The frame synthesizing unit 6 generates a frame image from the B1 field image and the paired A1 field image. At this time, the A1 field and the B1 field are generated based on the first motion information D1 and the second motion information D2. Interpolation processing is performed on the moving parts between them, and A1 ′ and B1 ′ are written in the memory 4.

カメラ信号処理部7は、AFE3から出力される画像データおよびメモリ4に書き込まれたA1’、B1’を1ライン毎交互に読み出すことで得られるフレーム画像データに対して輝度、色信号生成、γ処理、輪郭補正などのカメラ画像に必要な処理を行う。   The camera signal processing unit 7 generates luminance, color signal, and γ for frame image data obtained by alternately reading image data output from the AFE 3 and A1 ′ and B1 ′ written in the memory 4 for each line. Processing necessary for the camera image such as processing and contour correction is performed.

図2は実施の形態1における動き検出部5の構成を示すものであり、図中21a、21bは減算器であり、22a、22bは入力値を絶対値化する絶対値部である絶対値部であり、23a、23b、24a、24bは比較器であり、25、26はOR回路である。   FIG. 2 shows a configuration of the motion detection unit 5 according to the first embodiment. In the figure, reference numerals 21a and 21b denote subtractors, and 22a and 22b denote absolute value parts which are absolute value parts for converting an input value into an absolute value. 23a, 23b, 24a, 24b are comparators, and 25, 26 are OR circuits.

以上のように構成された動き検出部5について以下にその動作を説明する。   The operation of the motion detector 5 configured as described above will be described below.

連続した4フィールド画像A0、B0、A1、B1に対して、減算器21a、21bにおいて同じ空間位置のフィールド同士の差分を演算し、絶対値部22a、22bによりそれぞれの差分を絶対値化し、subA、subBとして出力する。(式1A、式1B)
subA = |A1−A0| ・・・ (式1A)
subB = |B1−B0| ・・・ (式1B)
比較器23aは絶対値化されたAフィールドの差分subAと比較値a1を比較し、subA≧比較値a1の場合「1」を出力し、それ以外は「0」を出力する。
比較器24aは絶対値化されたAフィールドの差分subAと比較値a2を比較し、subA≧比較値a2の場合「1」を出力し、それ以外は「0」を出力する。
比較器23bは絶対値化されたBフィールドの差分subBと比較値b1を比較し、subB≧比較値b1の場合「1」を出力し、それ以外は「0」を出力する。
比較器24bは絶対値化されたBフィールドの差分subBと比較値b2を比較し、subB≧比較値b2の場合「1」を出力し、それ以外は「0」を出力する。
The subtractors 21a and 21b calculate the differences between the fields in the same spatial position for the continuous four field images A0, B0, A1 and B1, and the absolute values 22a and 22b convert the respective differences into absolute values. , SubB. (Formula 1A, Formula 1B)
subA = | A1-A0 | (Formula 1A)
subB = | B1-B0 | (Formula 1B)
The comparator 23a compares the difference subA of the A field converted into the absolute value with the comparison value a1, and outputs “1” when subA ≧ comparison value a1, and outputs “0” otherwise.
The comparator 24a compares the difference subA of the A field converted into the absolute value with the comparison value a2, and outputs “1” when subA ≧ comparison value a2, and outputs “0” otherwise.
The comparator 23b compares the difference subB of the B field converted to the absolute value with the comparison value b1, and outputs “1” when subB ≧ comparison value b1, and outputs “0” otherwise.
The comparator 24b compares the difference subB of the B field converted into an absolute value with the comparison value b2, and outputs “1” when subB ≧ comparison value b2, and outputs “0” otherwise.

以上の処理は、同じ空間位置のフィールド同士を比較した場合、静止している部分はそれぞれ同じ値になり、動いている部分は違う値になるため同じ空間位置のフィールド同士の差分が大きいほどその画素は動いている可能性が高いため、比較器の出力値が1か0かでその画素は動き部分の画素か否かを示していることになる。   In the above processing, when comparing fields at the same spatial position, the stationary part has the same value, and the moving part has a different value, so the difference between the fields at the same spatial position is larger. Since there is a high possibility that the pixel is moving, whether the output value of the comparator is 1 or 0 indicates whether the pixel is a moving part pixel.

OR回路25は比較器23aと23bの出力のORをとって第1の動き情報D1として出力し、OR回路26は比較器24aと24bの出力のORをとって第2の動き情報D2として出力する。ここで、比較値a1、比較値a2、比較値b1、比較値b2は書き換え可能な任意の値であり、比較値a1≧比較値a2、比較値b1≧比較値b2とすることで、D1はD2に比べより動きらしさの高い情報とする。   The OR circuit 25 takes the OR of the outputs of the comparators 23a and 23b and outputs it as the first motion information D1, and the OR circuit 26 takes the OR of the outputs of the comparators 24a and 24b and outputs it as the second motion information D2. To do. Here, the comparison value a1, the comparison value a2, the comparison value b1, and the comparison value b2 are rewritable arbitrary values. By setting the comparison value a1 ≧ the comparison value a2 and the comparison value b1 ≧ the comparison value b2, D1 is The information is more likely to move than D2.

図3は実施の形態1におけるフレーム合成部6の構成を示すものであり、図中31は画像データを1ライン分遅延させる第1の遅延手段である第1の遅延器であり、32は入力される2つのデータを補間処理する第1の補間手段である第1の補間部であり、33は選択手段であるセレクタであり、34は画像データを1ライン分遅延させる第2の遅延手段である第2の遅延器であり、35、36は入力される3つのデータを用いて補間処理をする第2及び第3の補間手段である第2及び第3の補間部であり、図中()内の数字はA1、B1で生成されるフレーム画像の相対的なライン位置を示しており、以下にその動作を説明する。   FIG. 3 shows the configuration of the frame synthesizing unit 6 in the first embodiment. In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a first delay unit which is first delay means for delaying image data by one line, and 32 denotes an input. Is a first interpolation unit that is a first interpolation unit that performs interpolation processing on two pieces of data, 33 is a selector that is a selection unit, and 34 is a second delay unit that delays image data by one line. A second delay device 35 and 36 are second and third interpolation units which are second and third interpolation means for performing interpolation processing using the three input data. The numbers in parentheses) indicate the relative line positions of the frame images generated at A1 and B1, and the operation will be described below.

フレーム合成部6には連続した2フィールド画像A1、B1が入力され、B1はA1に対し、空間位置が1ライン上のフィールド画像としている。第1の補間部32はA1(3)と1ライン遅延したA1(1)とでB1(2)のライン位置の画像を補間生成し、これをB1hとする。   Two consecutive field images A1 and B1 are input to the frame synthesizing unit 6, and B1 is a field image whose spatial position is one line above A1. The first interpolation unit 32 interpolates and generates an image at the line position B1 (2) using A1 (3) and A1 (1) delayed by one line, and designates this as B1h.

セレクタ33は第1の動き情報D1が1である場合、A1の補間で生成されたB1hを選択し、D1が0である場合B1(2)そのものを選択して第1の動き補正されたB1画像mB1として出力する。   The selector 33 selects B1h generated by interpolation of A1 when the first motion information D1 is 1, and selects B1 (2) itself when D1 is 0 to select B1 after the first motion correction. Output as image mB1.

第2の遅延器34は動き補正されたB1画像mA1を1ライン分遅延させ、第2の補間部35は1ライン分遅延したmB1画像(0)と、1ライン分遅延したA1画像(1)と、mB1画像(2)の連続する3ラインの画像に対して第2の動き情報D2が「1」である場合フィルタ処理を施して出力し、D2が0である場合、1ライン分遅延したA1そのものを出力し、これを動き補正されたA1画像A1’とする。   The second delay unit 34 delays the motion-corrected B1 image mA1 by one line, and the second interpolation unit 35 performs mB1 image (0) delayed by one line and A1 image (1) delayed by one line. When the second motion information D2 is “1” for the continuous three-line image of the mB1 image (2), the filter process is performed, and when D2 is 0, the image is delayed by one line. A1 itself is output, and this is defined as a motion-corrected A1 image A1 ′.

第3の補間部36は1ライン分遅延したA1画像と(1)、mB1画像と(2)、A1画像(3)の連続する3ラインの画像に対して第2の動き情報D2が1である場合、フィルタ処理を施して出力し、D2が「0」である場合1ライン分遅延したmB1画像そのものを出力し、これを動き補正されたB1画像B1’とする。   The third interpolation unit 36 sets the second motion information D2 to 1 for the A1 image delayed by one line, (1), the mB1 image, (2), and the three consecutive lines of the A1 image (3). In some cases, a filter process is performed and output. When D2 is “0”, the mB1 image itself delayed by one line is output, and this is defined as a motion-corrected B1 image B1 ′.

図4は上述した動作における画像のイメージを示したものであり、(a)は連続する4フィールド間の被写体の状態を表しており、o1は静止している垂直方向に濃淡を繰り返す被写体であり、o2は矢印方向に移動している被写体である。(b0)、(b1)、(b2)、(b3)は連続する4フィールドであるA0、B0、A1、B1の画像であり、それぞれのo1、o2(a)で説明した被写体である。(cA)、(cB)はそれぞれA0とA1間での動き検出情報とB0とB1間での動き検出情報を示しており、mA、mBはそれぞれの動き部分を示すものである。動き検出は図2で説明したように同一フィールド間の差分(図2中、 subA、subB)で検出するため、静止部分(被写体o1)は差分が無く、動き部分(被写体o2)の部分のみが検出される。(d)は(cA)(cB)をORしたものであり、mABが4フィールド間の動き部分を示すものである。(r)はA1とB1をそのまま合成したフレーム画像であり、動き部分(被写体o2)はブレた画像となってしまう。(e)はA1とB1を合成したフレーム画像であり、(d)におけるmAB部分はB1を用いず、A1を補間して生成しているため、(r)でブレた画像となった被写体o2はブレず、また、静止部分(被写体o1)は高精細なフレーム画像として生成される。   FIG. 4 shows an image of the image in the above-described operation. FIG. 4A shows the state of the subject between four consecutive fields, and o1 is a subject that repeats light and shade in the vertical direction that is stationary. , O2 is a subject moving in the direction of the arrow. (B0), (b1), (b2), and (b3) are images of A0, B0, A1, and B1, which are four consecutive fields, and the subjects described in o1 and o2 (a). (CA) and (cB) show motion detection information between A0 and A1 and motion detection information between B0 and B1, respectively, and mA and mB show the respective motion parts. As described with reference to FIG. 2, since motion detection is performed based on the difference between the same fields (subA and subB in FIG. 2), there is no difference in the stationary part (subject o1), and only the part of the moving part (subject o2) is detected. Detected. (D) is an OR of (cA) and (cB), and mAB indicates a moving part between four fields. (R) is a frame image obtained by synthesizing A1 and B1 as they are, and the moving part (subject o2) becomes a blurred image. (E) is a frame image obtained by synthesizing A1 and B1, and the mAB portion in (d) is generated by interpolating A1 without using B1, and therefore the subject o2 that has become a blurred image in (r). The stationary part (subject o1) is generated as a high-definition frame image.

以上の動作により、連続する2フィールド画像から高精細なフレーム静止画を生成することができるためメカシャッタ機能を使わないで高精細な静止画を撮影することができる。   With the above operation, a high-definition frame still image can be generated from two continuous field images, so a high-definition still image can be taken without using the mechanical shutter function.

なお、以上の説明では動き検出部において減算器1a、1bで得られる差分の絶対値で動き検出を行っていたが、減算器1a、1bで得られる差分に対してフィルタ処理を行ってから絶対値化し動き検出を行う構成にすればランダムノイズの影響を少なくし、誤動作を抑えることができる。   In the above description, the motion detection unit performs motion detection using the absolute value of the difference obtained by the subtractors 1a and 1b. If it is configured to perform the motion detection by quantification, it is possible to reduce the influence of random noise and suppress malfunctions.

(実施の形態2)
図5は、本発明装置の実施の形態2の構成図であり、1はレンズ、2は固体撮像素子、3はアナログ処理およびAD変換を行うAFE、54は信号を一時的に記憶する記憶手段であるメモリ、5は動き検出手段である動き検出部、56はフレーム合成手段であるフレーム合成部、7はカメラ信号処理手段であるカメラ信号処理部である。同図において1、2、3、5、7は図1の構成と同様であるのでここでの説明は省略する。図1と異なるのはメモリ54とフレーム合成部56の動作内容が変わった点であり、以下その動作について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a configuration diagram of Embodiment 2 of the apparatus of the present invention, in which 1 is a lens, 2 is a solid-state imaging device, 3 is an AFE that performs analog processing and AD conversion, and 54 is a storage means for temporarily storing signals. Reference numeral 5 denotes a motion detection unit which is a motion detection unit, 56 is a frame synthesis unit which is a frame synthesis unit, and 7 is a camera signal processing unit which is a camera signal processing unit. In the figure, 1, 2, 3, 5, and 7 are the same as those in FIG. The difference from FIG. 1 is that the operation contents of the memory 54 and the frame synthesizing unit 56 have changed, and the operation will be described below.

まず、動き検出部5で検出した第2の動き情報D2はいったんメモリ54に書き込まれる。フレーム合成部56は第1の動き情報D1により、A1フィールドに対し、動き部分について補間処理を行い、A1’としてメモリ54に書き込む。ここまでの処理をシーケンス1とする。   First, the second motion information D <b> 2 detected by the motion detector 5 is once written in the memory 54. Based on the first motion information D1, the frame synthesizing unit 56 performs an interpolation process on the motion part for the A1 field, and writes it as A1 'in the memory 54. The processing so far is referred to as sequence 1.

次に、メモリ54からシーケンス1で書き込んだA1’を読み出し(memA1’)、B1を読み出し、シーケンス1で書き込んだ第2の動き情報D2を読み出し(D2mem)、フレーム合成後、D2memの値を基に補間処理を行い動き補正を行ったフレームデータAB’としてメモリ54に再度書き込む。この処理をシーケンス2とする。   Next, A1 ′ written in sequence 1 is read from memory 54 (memA1 ′), B1 is read, second motion information D2 written in sequence 1 is read (D2mem), and after frame synthesis, the value of D2mem is used as a basis. Is again written in the memory 54 as frame data AB ′ subjected to interpolation processing and motion correction. This process is referred to as sequence 2.

図6は実施の形態2におけるフレーム合成部56の構成を示すものであり、図中、61は画像データを1ライン分記録できるラインメモリであり、62は入力される2つのデータを補間処理する第1の補間手段である第1の補間部であり、63はセレクタであり、64は画像データを1ライン分記録できるメモリであり、65、66は入力される3つのデータを用いて補間処理をする第2及び第3の補間手段である第2及び第3の補間部であり、67は選択手段であるセレクタである。図中()内の数字はフィールドデータA1、B1で生成されるフレーム画像の相対的なライン位置を示しており、以下にその動作を説明する。   FIG. 6 shows the configuration of the frame synthesis unit 56 in the second embodiment. In the figure, 61 is a line memory capable of recording one line of image data, and 62 interpolates two input data. A first interpolation unit as a first interpolation unit, 63 is a selector, 64 is a memory capable of recording image data for one line, 65 and 66 are interpolation processes using three input data The second and third interpolation units are second and third interpolation units for performing the above operations, and 67 is a selector which is a selection unit. The numbers in parentheses in the figure indicate the relative line positions of the frame images generated by the field data A1 and B1, and the operation will be described below.

まずシーケンス1の処理では、フレーム合成部56には連続した2フィールド画像A1、B1が入力され、B1はA1に対し、空間位置が1ライン上のフィールド画像としている。第1の補間部62はA1(3)とラインメモリ61により1ライン遅延したA1(1)とでB1(2)のライン位置の画像を補間生成し、これをB1hとする。セレクタ63は第1の動き情報D1が「1」である場合、A1の補間で生成されたB1hを選択し、D1が「0」である場合B1(2)そのものを選択して第1の動き補正されたB1画像B1’として出力する。   First, in the process of sequence 1, continuous two field images A1 and B1 are input to the frame synthesis unit 56, and B1 is a field image whose spatial position is one line above A1. The first interpolation unit 62 interpolates and generates an image at the line position B1 (2) between A1 (3) and A1 (1) delayed by one line by the line memory 61, and designates this as B1h. The selector 63 selects B1h generated by the interpolation of A1 when the first motion information D1 is “1”, and selects B1 (2) itself when D1 is “0”. The corrected B1 image B1 ′ is output.

シーケンス2の処理では、メモリ64からmemB1’(2)とA1(3)とD2memを同じラインを2回繰り返して読み出す。ラインメモリ61及び64は1ラインおきに書き込み処理を行い、ラインメモリ61及び64の出力データは常時A1、memB1’より1ライン前のデータを読み出すようにし、それぞれA1h(0)、memB1’h(1)とする。   In the process of sequence 2, memB1 '(2), A1 (3), and D2mem are read from the memory 64 by repeating the same line twice. The line memories 61 and 64 perform the writing process every other line, and the output data of the line memories 61 and 64 is always read out the data one line before the A1 and memB1 ′, respectively, A1h (0) and memB1′h ( 1).

第2の補間部65は1ライン分遅延したmemB1’h画像と(0)、1ライン分遅延したA1画像と(1)、memB1’画像(2)の連続する3ラインの画像に対して、メモリ54から読み出した第2の動き情報memD2が「1」である場合フィルタ処理を施して出力し、memD2が「0」である場合1ライン分遅延したA1そのものを出力し、これを動き補正されたA1画像hA1とする。   The second interpolation unit 65 performs the following operation on the memB1′h image delayed by one line, (0), the A1 image delayed by one line, (1), and the three-line image of the memB1 ′ image (2). When the second motion information memD2 read from the memory 54 is “1”, it is filtered and output. When memD2 is “0”, A1 itself delayed by one line is output, and this is motion-corrected. A1 image hA1.

第3の補間部66は1ライン分遅延したA1画像と(1)、memB1’画像と(2)、A1画像(3)の連続する3ラインの画像に対してメモリ54から読み出した第2の動き情報memD2が「1」である場合フィルタ処理を施して出力し、D2が「0」である場合1ライン分遅延したmemB1’画像そのものを出力し、これを動き補正されたB1画像hB1とし、セレクタ7はhA1とhB1を1ライン毎に切り替えて出力することで、動き補正されたフレーム画像AB’として出力する。   The third interpolating unit 66 reads the second line read from the memory 54 for the A1 image delayed by one line, the (1), the memB1 ′ image, (2), and the three lines of the A1 image (3). If the motion information memD2 is “1”, it is filtered and output. If D2 is “0”, the memB1 ′ image itself delayed by one line is output, which is set as a motion-corrected B1 image hB1. The selector 7 outputs hA1 and hB1 as a frame image AB ′ subjected to motion correction by switching and outputting hA1 and hB1 for each line.

図7はフレーム合成部56で説明した信号のタイミングの模式図であり、B1入力、A1入力、memB1’入力、ラインメモリ1出力、ラインメモリ2出力memD2入力それぞれを表す□は1ライン分のデータであり、□内の数値はフレームでのラインの順番である。   FIG. 7 is a schematic diagram of the timing of the signals described in the frame synthesis unit 56, where □ represents B1 input, A1 input, memB1 ′ input, line memory 1 output, and line memory 2 output memD2 input, respectively. The numerical value in □ is the order of the lines in the frame.

以上の動作により、連続する2フィールド画像から高精細なフレーム静止画を生成することができるためメカシャッタ機能を使わないで高精細な静止画を撮影することができる。   With the above operation, a high-definition frame still image can be generated from two continuous field images, so a high-definition still image can be taken without using the mechanical shutter function.

本発明にかかる撮像装置は、メカシャッタ用を用いずに撮影中の動画から、高精細な静止画を生成することによって、固体撮像素子を有するビデオカメラやデジタルカメラ等の用途にも適用できる。   The image pickup apparatus according to the present invention can be applied to uses such as a video camera and a digital camera having a solid-state image pickup device by generating a high-definition still image from a moving image being shot without using a mechanical shutter.

本発明の実施の形態1に於ける撮像装置を示した構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a configuration showing an image pickup apparatus in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に於ける動き検出部を示した構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure which showed the motion detection part in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に於けるフレーム合成部を示した構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure which showed the frame synthetic | combination part in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1に於ける撮像装置の動作による画像イメージを示した構成を示す模式図Schematic diagram showing a configuration showing an image image by the operation of the imaging device in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2に於ける撮像装置を示した構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure which showed the imaging device in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態2に於けるフレーム合成部を示した構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure which showed the flame | frame synthetic | combination part in Embodiment 2 of this invention. 同実施の形態における動作をシーケンス別に表した模式図Schematic diagram showing operations in the same embodiment by sequence 従来の撮像装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a conventional imaging device

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズ
2 固体撮像素子
3 AFE
4 メモリ
5 動き検出部
6 フレーム合成部
7 カメラ信号処理部
1 Lens 2 Solid-state image sensor 3 AFE
4 Memory 5 Motion detection unit 6 Frame composition unit 7 Camera signal processing unit

Claims (5)

レンズと、前記レンズを介した光を電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力信号をアナログ処理した後デジタル信号に変換する変換手段と、前記デジタル信号を蓄積する書き換え可能な記憶手段と、画像の動き部分を検出する動き検出手段と、2つのフィールド画像を合成してフレーム画像を生成するフレーム合成手段とを備え、前記動き検出手段は、前記記憶手段に蓄積された複数フィールドの画像を用いて動き部分の動きレベルを検出して出力し、前記フレーム合成手段は、前記複数フィールドの画像のうち連続する少なくとも2フィールド画像に対して前記動き検出手段で検出された動きレベルに応じて異なる補間処理を施して合成してフレーム画像を生成して出力することを特徴とする撮像装置。 A lens, a solid-state imaging device that converts light passing through the lens into an electrical signal, a conversion unit that converts an output signal of the solid-state imaging device into an analog signal, and then converts the digital signal into a digital signal; Storage means; motion detection means for detecting a moving part of the image; and frame synthesis means for generating a frame image by synthesizing two field images, wherein the motion detection means includes a plurality of motion detection means stored in the storage means. A motion level of a motion part is detected and output using an image of a field, and the frame synthesis means detects the motion level detected by the motion detection means for at least two consecutive field images among the images of the plurality of fields. An image pickup apparatus characterized in that different interpolation processes are performed in accordance with and combined to generate and output a frame image. レンズと、前記レンズを介した光を電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力信号をアナログ処理した後デジタル信号に変換する変換手段と、前記デジタル信号を蓄積する書き換え可能な記憶手段と、画像の動き部分を検出する動き検出手段と、2つのフィールド画像を合成してフレーム画像を生成するフレーム合成手段を備え、前記動き検出手段は、前記記憶手段に蓄積された画像および前記デジタル信号による連続した4フィールドの画像を用いて動き部分の動きレベルを検出して出力し、前記フレーム合成手段は、前記連続した4フィールドの画像のうち連続する2フィールド画像に対して前記動き検出手段で検出された動きレベルに応じて異なる補間処理を施して合成してフレーム画像を生成して出力することを特徴とする撮像装置。 A lens, a solid-state imaging device that converts light passing through the lens into an electrical signal, a conversion unit that converts an output signal of the solid-state imaging device into an analog signal, and then converts the digital signal into a digital signal; Storage means; motion detection means for detecting a moving part of the image; and frame synthesis means for synthesizing two field images to generate a frame image, wherein the motion detection means includes an image stored in the storage means, The motion level of a moving part is detected and output using a continuous four-field image based on the digital signal, and the frame synthesizing means performs the motion on the continuous two-field image among the continuous four-field image. Depending on the motion level detected by the detection means, a different interpolation process is applied and combined to generate and output a frame image. Imaging device according to symptoms. 動き検出手段は、連続した4フィールドの画像において、Aフィールド画像間の差分Aと、Bフィールド画像間の差分Bを求め、前記差分Aもしくは前記差分Bが大きいほど動きである確率が高いとして動きレベルを上げるように構成されることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 The motion detection means obtains the difference A between the A field images and the difference B between the B field images in the continuous four-field images, and the motion is assumed to be higher as the difference A or the difference B is larger. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the imaging apparatus is configured to increase a level. フレーム合成手段は、フレーム画像生成時、連続する2フィールド画像のうち片方のフィールド画像を用いずにもう片方のフィールド画像を補間して合成するフィールド補間処理と、前記連続する2フィールド画像を合成したフレーム画に対して画像の空間位置が変わらないように垂直方向にフィルタ処理をするフレーム補間処理と、前記連続する2フィールド画像を合成したフレーム画をそのままにする処理とを、前記動きレベルに応じて切り替えてフレーム画像を生成することを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 The frame synthesizing means synthesizes a field interpolation process for interpolating and synthesizing the other field image without using one of the two consecutive field images when generating the frame image, and synthesizing the two consecutive field images. Depending on the motion level, a frame interpolation process for performing a filtering process in a vertical direction so that the spatial position of the image does not change with respect to the frame image, and a process for leaving the frame image obtained by combining the continuous two-field images as they are The imaging apparatus according to claim 2, wherein the frame image is generated by switching between the two. フレーム合成手段は、フレーム画像生成時、前記連続する2フィールド画像のうち片方のフィールド画像を用いずにもう片方のフィールド画像を補間して合成するフィールド補間処理と、前記連続する2フィールド画像を合成したフレーム画に対して画像の空間位置が変わらないように垂直方向にフィルタ処理をするフレーム補間処理と、前記連続する2フィールド画像を合成したフレーム画をそのままにする処理とを、前記動きレベルに応じて切り替えてフレーム画像を生成し、生成したフレーム画像を分割して出力することを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 The frame synthesizing means synthesizes a field interpolation process for interpolating and synthesizing the other field image without using one of the consecutive two field images when generating the frame image, and synthesizing the two consecutive field images. A frame interpolation process for performing a filtering process in the vertical direction so that the spatial position of the image does not change with respect to the frame image, and a process for leaving the frame image obtained by synthesizing the continuous two-field images as the motion level. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the frame image is generated by switching in response, and the generated frame image is divided and output.
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