JP2005203891A - 信号処理回路 - Google Patents

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Abstract

【構成】 ポートP1から入力される複数画素の画素データは、R,GおよびBのいずれか1つの色情報を有する。第1色分離回路26は、かかる画素データに第1係数に従う色分離処理を施し、第2色分離回路28は、かかる画素データに第2係数に従う色分離処理を施す。第1色分離回路26および第2色分離回路28からは、各々がR,GおよびBの全ての色情報を有する第1色分離画素データおよび第2色分離画素データがそれぞれ出力される。減算回路34は、第1色分離画素データおよび第2色分離画素データの差分が反映された輪郭強調データを作成する。前処理回路38から出力された輝度データは、輪郭強調回路52で輪郭強調データに従う輪郭強調を施される。
【効果】 高品位の輪郭強調が実現される。
【選択図】 図1

Description

この発明は、信号処理回路に関し、特にたとえば電子カメラに適用され、撮像装置から出力された画像信号に輪郭強調を施す、信号処理回路に関する。
従来のこの種の信号処理回路の一例が、特許文献1に開示されている。この従来技術によれば、固体撮像デバイスから撮像信号が出力されると、この撮像信号は信号処理回路によって色分離や輝度信号の合成などの処理を施される。信号処理回路から出力された画像信号はフィールドメモリを介して輪郭強調回路に与えられ、高域成分が強調される。
垂直方向における輪郭強調は、2H期間〜3H期間にわたって遅延された画像信号とかかる遅延処理を施されていない画像信号との差信号によって実現される。水平方向における輪郭強調は、特定周波数帯域の信号の増幅率を大きくするアパーチャ回路によって実現される。
特開平3−283978号公報[H04N 5/225,5/232,5/235,9/04]
しかし、従来技術の輪郭強調は信号処理済みの画像信号に基づくため、輪郭強調処理の品位の向上に限界があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、高品位の輪郭強調を実現できる、信号処理回路を提供することである。
請求項1の発明に従う信号処理回路は、各々が複数色のいずれか1つの色成分を有する複数の画素信号を入力する入力手段、複数の画素信号に第1係数に従う色分離処理を施して各々が複数色の色成分を有する複数の第1色分離画素信号を出力する第1色分離手段、複数の画素信号に第2係数に従う色分離処理を施して各々が複数色の色成分を有する複数の第2色分離画素信号を出力する第2色分離手段、複数の第1色分離画素信号と複数の第2色分離画素信号との差分が反映された輪郭強調信号を作成する作成手段、および複数の画素信号に基づく画像信号に輪郭強調信号に従う輪郭強調を施す輪郭強調手段を備える。
入力手段によって入力される複数の画素信号の各々は、複数色のいずれか1つの色成分を有する。第1色分離手段は、かかる複数の画素信号に第1係数に従う色分離処理を施し、第2色分離手段は、かかる複数の画素信号に第2係数に従う色分離処理を施す。第1色分離手段からは、各々が複数色の色成分を有する複数の第1色分離画素信号が出力され、第2色分離手段からは、各々が複数色の色成分を有する複数の第2色分離画素信号が出力される。
作成手段は、複数の第1色分離画素信号と複数の第2色分離画素信号との差分が反映された輪郭強調信号を作成する。複数の画素信号に基づく画像信号は輪郭強調手段に与えられ、作成手段によって作成された輪郭強調信号に従う輪郭強調を施される。
第1色分離手段および第2色分離手段はいずれも、入力手段によって入力された画素信号に色分離を施す。ただし、色分離に用いられる係数は第1色分離手段と第2色分離手段とで異なり、これによって第1色分離画素信号および第2色分離画素信号は互いに異なる周波数特性を有する。輪郭強調信号には、かかる第1色分離画素信号および第2色分離画素信号の差分が反映される。この結果、高品位の輪郭強調が実現される。
請求項2の発明に従う信号処理回路は、請求項1に従属し、第1作成手段は、複数の第1色分離画素信号に所定演算を施して複数の第1輝度画素信号を出力する第1出力手段、複数の第2色分離画素信号に所定演算を施して複数の第2輝度画素信号を出力する第2出力手段、および複数の第1輝度画素信号から複数の第2輝度画素信号をそれぞれ減算する減算手段を含む。
第1輝度画素信号および第2輝度画素信号は同じ演算によって求められるため、第1色分離画素信号および第2色分離画素信号の周波数特性の相違は、第1輝度画素信号および第2輝度画素信号にも反映される。したがって、第1輝度画素信号から第2輝度画素信号を減算すれば、輪郭強調信号が求められる。
請求項3の発明に従う信号処理回路は、請求項1または2に従属し、第1色分離手段および第2色分離手段からそれぞれ出力されたかつ注目画素に対応する第1色分離画素信号および第2色分離画素信号を混合する混合手段、および混合手段から出力された複数の混合画素信号に基づいて画像信号を作成する第2作成手段をさらに備える。
互いに周波数特性の異なる第1色分離画素信号および第2色分離画素信号を混合し、これによって得られた混合画素信号に基づいて画像信号を作成することで、画像信号の品質を向上させることができる。
請求項4の発明に従う信号処理回路は、請求項3に従属し、混合手段は複数色の色成分にそれぞれ対応する複数の混合係数に従って色成分毎に第1色分離画素信号および第2色分離画素信号を混合する。
つまり、第1色分離画素信号および第2色分離画素信号は、色成分毎に準備された混合係数に従って、色成分毎に混合される。こうして得られた混合画素信号に基づく画像信号は、色の解像度を損なうことなく色ノイズが低減された画像信号となる。
請求項5の発明に従う信号処理回路は、請求項4に従属し、注目画素の周辺における複数色の色成分の各々のばらつきを判別する判別手段、および判別手段の判別結果に基づいて複数の混合係数の各々を調整する調整手段をさらに備える。
各々の色成分のばらつきを考慮して混合係数を調整することで、的確な混合処理が可能となる。
請求項6の発明に従う信号処理回路は、請求項5に従属し、第1色分離画素信号は第2色分離画素信号よりも高域の周波数成分を有し、調整手段はばらつきが大きいほど第1色分離画素信号を重視する。
色成分のばらつきは、色の輪郭の周辺で大きくなる。したがって、ばらつきが大きいほど第1色分離画素信号を重視すれば、色の輪郭が強調された混合画素信号が得られる。
請求項7の発明に従う信号処理回路は、請求項1ないし6のいずれかに従属し、複数の画素信号は被写界を撮影する撮影手段から出力された画素信号である。
請求項8の発明に従う電子カメラは、請求項1ないし7のいずれかに記載の信号処理回路を備える。
この発明によれば、色分離に用いられる係数が第1色分離手段と第2色分離手段とで異なり、これによって第1色分離画素信号および第2色分離画素信号は互いに異なる周波数特性を示す。輪郭強調信号には、かかる第1色分離画素信号および第2色分離画素信号の差分が反映される。この結果、高品位の輪郭強調が実現される。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1を参照して、この実施例のディジタルカメラ(電子カメラ)10は、被写界を撮影するイメージセンサ14を含む。イメージセンサ14の撮像面は、図2に示すようにR(Red)のフィルタ要素,G(Green)のフィルタ要素およびB(Blue)のフィルタ要素がモザイク状に配置された原色フィルタ12によって覆われる。撮像面を形成する複数の受光素子は、原色フィルタ12を形成する複数のフィルタ要素と1対1で対応する。したがって、各々の受光素子で光電変換によって生成される電荷つまり画素信号は、R,GおよびBのいずれか1つの色情報(色成分)を有することとなる。
電源が投入されると、CPU20は、被写界のリアルタイム動画像(スルー画像)をLCDモニタ60から出力するべく、プリ露光および垂直間引き読み出しの繰り返しをTG(Timing Generator)18に命令する。TG18は、1/30秒に1回の割合で発生する垂直同期信号に応答して、イメージセンサ14にプリ露光および垂直間引き読み出しを施す。イメージセンサ14からは、垂直方向の解像度が低減された生画像信号がラスタ走査態様で読み出される。読み出される低解像度の生画像信号は、色情報がR,G,R,G,…の順で変化する奇数ラインと、色情報がG,B,G,B,…の順で変化する偶数ラインとを含む。読み出された生画像信号は、CDS/AGC/AD回路16で相関2重サンプリング,自動利得調整およびA/D変換の一連の処理を施され、これによってディジタル信号である生画像データが生成される。
なお、イメージセンサ12,TG18およびCDS/AGC/AD回路16によって撮像装置が形成される。また、生画像データを形成する画素データのうち、Rの色情報を有する画素データを“Rrawデータ”と定義し、Gの色情報を有する画素データを“Grawデータ”と定義し、そしてBの色情報を有する画素データを“Brawデータ”と定義する。
CDS/AGC/AD回路16から出力された生画像データは、ポートP1からASIC24に入力され、第1色分離回路26および第2色分離回路28に与えられる。図4(A)に示す水平6画素×垂直6画素の画素ブロックに注目したとき、第1色分離回路26は数1〜数3に従う演算を実行し、第2色分離回路28は数4〜数6に従う演算を実行する。
Figure 2005203891
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なお、Rraw1〜Rraw8はそれぞれ、図4(A)に示すR1画素〜R8画素のRrawデータである。また、Graw3,Graw4,Graw7〜Graw10,Graw13およびGraw14はそれぞれ、図4(A)に示すG3画素,G4画素,G7画素〜G10画素,G13画素およびG14画素のGrawデータである。さらに、Braw1〜Braw8はそれぞれ、図4(A)に示すB1画素〜B8画素のBrawデータである。
数1,数2および数3によってそれぞれ求められたRsep1データ,Gsep1データおよびBsep1データは、図4(B)に黒丸で示す位置(注目画素)の画素データ(第1色分離画素データ)である。また、数4,数5および数6によってそれぞれ求められたRsep2データ,Gsep2データおよびBsep2データは、図4(C)に黒丸で示す位置(注目画素)の画素データ(第2色分離画素データ)である。
つまり、第1色分離回路26は図4(B)に示す係数を用いて色分離のための演算を実行し、第2色分離回路28は図4(C)に示す係数を用いて色分離のための演算を実行する。この結果、Rsep1データ,Gsep1データおよびBsep1データはそれぞれ、Rsep2データ,Gsep2データおよびBsep2データと比べて高域の周波数成分を含むこととなる。
たとえば、水平方向に連続する17画素のRrawデータ,GrawデータおよびBrawデータが図6に示す要領で変化した場合、Rsep1データおよびRsep2データは水平方向において図7に示す要領で変化し、Gsep1データおよびGsep2データは水平方向において図8に示す要領で変化し、そしてBsep1データおよびBsep2データは水平方向において図9に示す要領で変化する。
図1に戻って、第1色分離回路26から出力されたRsep1データ,Gsep1データおよびBsep1データは、輝度マトリクス演算回路30で数7に従う演算を施される。第2色分離回路28から出力されたRsep2データ,Gsep2データおよびBsep2データは、輝度マトリクス演算回路32で数8に従う演算を施される。
Figure 2005203891
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第1輝度マトリクス演算回路30からはY1データが出力され、第2輝度マトリクス演算回路32からはY2データが出力される。Y1データは図4(B)に黒丸で示す位置の輝度データ(第1輝度画素データ)であり、Y2データは図4(C)に黒丸で示す位置の輝度データ(第2輝度画素データ)である。
Rsep1データ,Rsep2データ,Gsep1データ,Gsep2データ,Bsep1データおよびBsep2データが図7〜図9に示す要領で変化した場合、Y1データおよびY2データは図10に示す要領で変化する。つまり、第1色分離回路26および第2色分離回路28の間での係数の相違から、Y1データもまたY2データよりも高域の周波数成分を含む。
減算回路34は、かかるY1データおよびY2データに数9に従う演算を施す。減算回路34からは、図4(B)または図4(C)に黒丸で示す位置のEDGデータ(輪郭強調データ)が出力される。
Figure 2005203891
Y1データおよびY2データが図10に示す要領で変化した場合、EDGデータは図11に示す要領で変化する。
図1に戻って、ポートP1から入力された生画像データはまた、平均偏差算出回路40,44および48に与えられる。図4(A)に示す画素ブロックに注目したとき、平均偏差算出回路40は数10および数11に従う演算を実行し、平均偏差算出回路44は数12および数13に従う演算を実行し、そして平均偏差算出回路48は数14および数15に従う演算を実行する。
Figure 2005203891
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なお、数10,数12および数14の演算は平均値算出回路40a,44aおよび48aでそれぞれ実行され、数11,数13および数15の演算は偏差値算出回路40b,44bおよび48bでそれぞれ実行される。
平均偏差算出回路40によって求められる平均偏差値Rmdは、図4(A)に示す画素ブロックに属するRrawデータのばらつき(ぶれ)の程度を示す。また、平均偏差算出回路44によって求められる平均偏差値Gmdは、図4(A)に示す画素ブロックに属するGrawデータのばらつきの程度を示す。さらに、平均偏差算出回路48によって求められる平均偏差値Bmdは、図4(A)に示す画素ブロックに属するBrawデータのばらつきの程度を示す。
係数決定回路42は平均偏差値Rmdに基づいて係数Krを決定し、係数決定回路46は平均偏差値Gmdに基づいて係数Kgを決定し、そして係数決定回路50は平均偏差値Bmdに基づいて係数Kbを決定する。具体的には、図5に示すグラフに従って、平均偏差値Rmd,GmdおよびBmdにそれぞれ対応する係数Kr,KgおよびKbが決定される。図5によれば、係数Kr,KgおよびKbはそれぞれ、平均偏差値Rmd,GmdおよびBmdの上昇に伴って減少する。平均偏差値Rmd,GmdおよびBmdが閾値THを下回るときの傾きは“SLP1”であり、平均偏差値Rmd,GmdおよびBmdが閾値THを上回るときの傾きは“SLP2”である。
混合回路36は、第1色分離回路26から出力されたRsep1データ,Gsep1データおよびBsep1データと第2色分離回路28から出力されたRsep2データ,Gsep2データおよびBsep2データとに、係数Kr,KgおよびKbに従う加重加算をそれぞれ施す。
図3を参照して、混合回路36は、掛け算器36a〜36fと加算器36g〜36iとを含む。掛け算器36aはRsep1データに係数“1−Kr”を掛け算し、掛け算器36bはRsep2データに係数Krを掛け算する。掛け算器36aおよび36bの出力は加算器36gによって互いに加算され、これによってRsep3データが得られる。
掛け算器36cはGsep1データに係数“1−Kg”を掛け算し、掛け算器36dはGsep2データに係数Kgを掛け算する。掛け算器36cおよび36dの出力は加算器36hによって互いに加算され、これによってGsep3データが得られる。
掛け算器36eはBsep1データに係数“1−Kb”を掛け算し、掛け算器36fはBsep2データに係数Kbを掛け算する。掛け算器36eおよび36fの出力は加算器36iによって互いに加算され、これによってBsep3データが得られる。
Rsep3データはRの色情報を有する混合画素データであり、Gsep3データはGの色情報を有する混合画素データであり、Bsep3データはBの色情報を有する混合画素データである。
上述のような係数決定および加重加算が行われる結果、色のばらつきの程度が大きい部分つまり色の輪郭部分では第1色分離回路26の出力つまり高域周波数成分が重視され、色のばらつきの程度が小さい部分つまり色の輪郭が現れていない部分では第2色分離回路28の出力つまり低域周波数成分が重視される。これによって、色の輪郭を的確に保存することができる。また、色情報毎に用意された係数Kr,KgおよびKbに従って加重加算を実行することで、色の解像度を損なうことなく色ノイズを低減することができる。
図1に戻って、前処理回路38は、混合回路36から出力されたRsep3データ,Gsep3データおよびBsep3データに水平間引き,白バランス調整,YUV変換などの処理を施す。前処理回路38からは、輝度データであるYデータと色差データであるUデータおよびVデータとが出力される。
UデータおよびVデータはそのまま後処理回路54に入力され、Yデータは輪郭強調回路52を経て後処理回路54に入力される。輪郭強調回路52では、減算回路34から出力されたEDGデータに従ってYデータに輪郭強調が施される。具体的には、EDGデータが所定の重み付け量でYデータに加算される。
スルー画像をLCDモニタ60に表示するとき、後処理回路54は、入力されたYデータ,UデータおよびVデータをNTSC方式のコンポジットビデオ信号に変換する。変換されたコンポジットビデオ信号は、ポートP3からLCDモニタ60に与えられる。この結果、スルー画像がLCDモニタ60から出力される。
シャッタボタン22が操作されると、CPU20は、1回の本露光と1回の全画素読み出しとをTG18に命令する。TG18は、イメージセンサ14に本露光を施し、これによって生成された全ての画素信号つまり高解像度の生画像信号をイメージセンサ14からラスタ走査態様で読み出す。この生画像信号も、色情報がR,G,R,G,…の順で変化する奇数ラインと、色情報がG,B,G,B,…の順で変化する偶数ラインとを含む。
イメージセンサ14から出力された生画像信号はCDS/AGC/AD回路16によって生画像データに変換され、変換された生画像データはポートP1からASIC24に入力される。入力された生画像データは上述と同様の処理を施され、この結果、高解像度のYデータ,UデータおよびVデータが後処理回路54に与えられる。シャッタボタン22が操作されたとき、後処理回路54は、入力されたYUVデータをJPEG方式で圧縮し、これによって生成された圧縮YUVデータをポートP2を介して記録処理回路56に与える。記録処理回路56は、与えられた圧縮YUVデータをファイル形式で記録媒体58に記録する。
以上の説明から分かるように、ポートP1から入力される複数画素の画素データは、R,GおよびBのいずれか1つの色情報を有する。第1色分離回路26は、かかる画素データに図4(B)に示す係数に従う色分離処理を施し、第2色分離回路28は、かかる画素データに図4(C)に示す係数従う色分離処理を施す。第1色分離回路26および第2色分離回路28からは、各々がR,GおよびBの全ての色情報を有する第1色分離画素データおよび第2色分離画素データがそれぞれ出力される。減算回路34は、第1色分離画素データおよび第2色分離画素データの差分が反映された輪郭強調データを作成する。前処理回路38から出力された輝度データは、輪郭強調回路52で輪郭強調データに従う輪郭強調を施される。
第1色分離回路26および第2色分離回路28はいずれも、ポートP1から入力された画素データに色分離を施す。ただし、色分離に用いられる係数は第1色分離回路26と第2色分離回路28とで異なり、第1色分離画素データおよび第2色分離画素データは互いに異なる周波数特性を有する。輪郭強調データには、かかる第1色分離画素データおよび第2色分離画素データの差分が反映される。この結果、高品位の輪郭強調が実現される。
また、混合回路36は、同じ画素に対応する第1色分離画素データおよび第2色分離画素データを色情報毎に混合する。混合にあたっては、R,GおよびBにそれぞれ対応する係数Kr,KgおよびKbが用いられる。また、図4(A)に示す画素ブロックに属する画素データの色情報毎のばらつきが、平均偏差算出回路40,44または48で判別される。係数Kr,KgおよびKbはそれぞれ、平均偏差算出回路40,44および48の出力に基づいて係数決定回路42,46および50で調整される。この結果、ばらつきが大きいほど、第1色分離画素データが重視される。
上述のように、第1色分離画素データおよび第2色分離画素データは互いに異なる周波数特性を示す。かかる第1色分離画素データおよび第2色分離画素データが、色情報毎に混合される。混合画素データに基づく画像データは、色の解像度を損なうことなく色ノイズが低減された画像データとなる。また、色のばらつきは、色エッジの周辺で大きくなる。したがって、ばらつきが大きいほど第1色分離画素データを重視することで、色エッジが保存された混合画素データが得られる。
なお、この実施例では数9に従ってEDGデータを求めるようにしているが、数9の代わりに数16に従ってEDGデータを求めるようにしてもよい。
Figure 2005203891
この発明の一実施例を示すブロック図である。 図1実施例に適用される色フィルタの一例を示す図解図である。 図1実施例に適用される混合回路の一例を示すブロック図である。 (A)は色フィルタ上の色要素の割り当て状態を示す図解図であり、(B)は第1色分離回路で使用される係数の割り当て状態を示す図解図であり、(C)は第2色分離回路で使用される係数の割り当て状態を示す図解図である。 平均偏差値Rmd,GmdまたはBmdに対する係数Kr,KgまたはKbの変化を示すグラフである。 Rrawデータ,GrawデータおよびBrawデータの変化の一例を示すグラフである。 Rsep1データおよびRsep2データの変化の一例を示すグラフである。 Gsep1データおよびGsep2データの変化の一例を示すグラフである。 Bsep1データおよびBsep2データの変化の一例を示すグラフである。 Y1データおよびY2データの変化の一例を示すグラフである。 EDGデータの変化の一例を示すグラフである。
符号の説明
10 …電子カメラ
12 …原色フィルタ
14 …イメージセンサ
26 …第1色分離回路
28 …第2色分離回路
30 …第1輝度マトリクス演算回路
32 …第2輝度マトリクス演算回路
34 …減算回路
36 …混合回路
40,44,48 …平均偏差算出回路
42,46,50 …係数決定回路
52 …輪郭強調回路

Claims (8)

  1. 各々が複数色のいずれか1つの色成分を有する複数の画素信号を入力する入力手段、
    前記複数の画素信号に第1係数に従う色分離処理を施して各々が前記複数色の色成分を有する複数の第1色分離画素信号を出力する第1色分離手段、
    前記複数の画素信号に第2係数に従う色分離処理を施して各々が前記複数色の色成分を有する複数の第2色分離画素信号を出力する第2色分離手段、
    前記複数の第1色分離画素信号と前記複数の第2色分離画素信号との差分が反映された輪郭強調信号を作成する第1作成手段、および
    前記複数の画素信号に基づく画像信号に前記輪郭強調信号に従う輪郭強調を施す輪郭強調手段を備える、信号処理回路。
  2. 前記第1作成手段は、前記複数の第1色分離画素信号に所定演算を施して各々が輝度成分を有する複数の第1輝度画素信号を出力する第1出力手段、前記複数の第2色分離画素信号に前記所定演算を施して各々が輝度成分を有する複数の第2輝度画素信号を出力する第2出力手段、および前記複数の第1輝度画素信号から前記複数の第2輝度画素信号をそれぞれ減算する減算手段を含む、請求項1記載の信号処理回路。
  3. 前記第1色分離手段および前記第2色分離手段からそれぞれ出力されたかつ注目画素に対応する第1色分離画素信号および第2色分離画素信号を混合する混合手段、および
    前記混合手段から出力された複数の混合画素信号に基づいて前記画像信号を作成する第2作成手段をさらに備える、請求項1または2記載の信号処理回路。
  4. 前記混合手段は前記複数色の色成分にそれぞれ対応する複数の混合係数に従って色成分毎に前記第1色分離画素信号および第2色分離画素信号を混合する、請求項3記載の信号処理回路。
  5. 前記注目画素の周辺における前記複数色の色成分の各々のばらつきを判別する判別手段、および
    前記判別手段の判別結果に基づいて前記複数の混合係数の各々を調整する調整手段をさらに備える、請求項4記載の信号処理回路。
  6. 前記第1色分離画素信号は前記第2色分離画素信号よりも高域の周波数成分を有し、
    前記調整手段は前記ばらつきが大きいほど前記第1色分離画素信号を重視する、請求項5記載の信号処理回路。
  7. 前記複数の画素信号は被写界を撮影する撮影手段から出力された画素信号である、請求項1ないし6のいずれかに記載の信号処理回路。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載の信号処理回路を備える、電子カメラ。
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