JP2005277618A - Photography taking apparatus and device and method for correcting shading - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、画像のシェーディング補正装置、及びシェーディング補正方法に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus, an image shading correction apparatus, and a shading correction method.
従来、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子を備えた撮像装置による撮像においては、撮像した画像の中央部が明るく周辺部ほど暗くなるシェーディングが発生するため、これを解消するシェーディング補正が必要となっている。シェーディングは、CCD等の感光面に光学像を結像させる撮像レンズの光学特性における光学像の周辺光量の低下(コサイン四乗則の比率による低下)や、CCD等の感光面においては、画素を構成するフォトダイオードがマイクロレンズの下部に埋め込まれており、周辺部になると光線入射角が大きくなり、中心部分に比べ集光効果が落ちるための感度ムラに起因して発生するものであり、その度合いは広角レンズを用いる場合において特に大きくなる。 Conventionally, in imaging by an imaging device having an imaging device such as a CCD or a CMOS sensor, shading correction is necessary to eliminate this because shading occurs in the center of the captured image that is brighter in the center and darker in the periphery. Yes. Shading is a reduction in the peripheral light amount of the optical image in the optical characteristics of the imaging lens that forms an optical image on a photosensitive surface such as a CCD (decrease due to the ratio of the cosine fourth law). The constituent photodiode is embedded in the lower part of the microlens, the light incident angle becomes larger at the peripheral part, and it occurs due to uneven sensitivity because the light collection effect is lower than the central part. The degree becomes particularly large when a wide-angle lens is used.
シェーディング補正方法としては、例えば下記特許文献1に以下のような方法が記載されている。すなわち、白基準となるデータを、有効撮像面の水平および垂直の各センター軸上のサンプリング点にて予め取り込み、有効撮像面にメッシュ領域を設定し、水平座標に対する補正係数と垂直座標に対する補正係数との掛け算によって、メッシュ領域毎に有効撮像面内の任意の座標上のシェーディング係数を算出し、メッシュ領域毎のシェーディング係数に基づき画素毎の明るさを補正するものである。
しかしながら、前述した従来のシェーディング補正は、直交座標におけるサンプリングデータを用いた補間方式あるため、シェーディング係数の算出が複雑になり、CCDを用いたカメラシステムにおいては、動画撮影のように高速な処理を必要とするときに処理速度が間に合わなくなるという問題があった。 However, since the conventional shading correction described above is an interpolation method using sampling data in orthogonal coordinates, calculation of shading coefficients is complicated, and a camera system using a CCD performs high-speed processing such as moving image shooting. There was a problem that the processing speed was not in time when needed.
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、画像のシェーディング補正を高速に行うことができる撮像装置、シェーディング補正装置、及びシェーディング補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide an imaging apparatus, a shading correction apparatus, and a shading correction method capable of performing shading correction of an image at high speed.
前記課題を解決するため請求項1の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づく各画素のシェーディング係数を算出する算出手段と、この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is a shading correction apparatus for correcting shading of an image captured by an image sensor, wherein each pixel has a correction center of an image corresponding to the optical axis. The calculation means for calculating the shading coefficient of each pixel based on the distance and the adjustment means for adjusting the brightness of each pixel according to the shading coefficient for each pixel calculated by the calculation means are provided.
かかる構成においては、各画素の明るさが、画像の補正中心からの距離に基づくシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまり取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。しかも、シェーディング係数は画像の補正中心からの距離といった同一基準に基づくものであるため、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化する。 In such a configuration, shading correction is performed by adjusting the brightness of each pixel according to a shading coefficient based on the distance from the correction center of the image. That is, the brightness of each pixel is adjusted by a shading coefficient that is easy to acquire. In addition, since the shading coefficient is based on the same standard such as the distance from the correction center of the image, the brightness adjustment amount of each pixel changes smoothly.
また、請求項2の発明にあっては、前記算出手段は、各画素における前記補正中心からの水平および垂直距離を変数とする二次関数を使用してシェーディング係数を画素毎に算出するものとした。
Further, in the invention of
また、請求項3の発明にあっては、前記算出手段におけるシェーディング係数の算出対象となる画素は、それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素であるものとした。 According to a third aspect of the present invention, the pixel for which the calculation means calculates the shading coefficient is a pixel having different color information depending on the position in the image formed thereby.
かかる構成においては、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。 In such a configuration, shading correction is performed by processing for pixels having a single color information constituting a Bayer image or the like.
また、請求項4の発明にあっては、前記算出手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離、及び各画素が有する色情報に基づく各画素のシェーディング係数を算出するものとした。 According to a fourth aspect of the present invention, the calculation means calculates a shading coefficient of each pixel based on the distance from the correction center of the image corresponding to the optical axis and the color information of each pixel for each pixel. To do.
かかる構成においては、各画素が有する色情報に応じたより正確なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。 In such a configuration, the brightness of each pixel is adjusted by a more accurate shading coefficient corresponding to the color information of each pixel.
また、請求項5の発明にあっては、前記算出手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離、及び各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に基づく各画素のシェーディング係数を算出するものとした。 According to a fifth aspect of the present invention, the calculation means includes, for each pixel, a distance from the correction center of the image corresponding to the optical axis, and pixel thinning performed at the time of acquiring an image composed of each pixel. The shading coefficient of each pixel based on the content of processing is calculated.
かかる構成においては、画素間引き処理の内容に対応したよりシェーディング係数を得ることができる。 In such a configuration, a shading coefficient can be obtained according to the contents of the pixel thinning process.
また、請求項6の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に応じたシェーディング係数を取得する工程と、取得した画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程とを含む方法とした。
The invention according to
かかる方法によれば、取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。しかも、シェーディング係数は画像の補正中心からの距離といった同一基準に基づくものであるため、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化する。 According to this method, the brightness of each pixel is adjusted by a shading coefficient that is easy to acquire. In addition, since the shading coefficient is based on the same standard such as the distance from the correction center of the image, the brightness adjustment amount of each pixel changes smoothly.
また、請求項7の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。 According to a seventh aspect of the invention, there is provided a shading correction device for correcting shading of an image picked up by an image pickup device, wherein each pixel having different color information depending on a position in an image formed thereby. An acquisition unit that acquires a shading coefficient and an adjustment unit that adjusts the brightness of each pixel having different color information depending on the position in the image according to the shading coefficient acquired by the acquisition unit. .
かかる構成においては、それにより構成される画像内での位置に対応した色情報を有する画素毎の明るさが、画素毎に取得されたシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまりベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。 In such a configuration, shading correction is performed by adjusting the brightness of each pixel having color information corresponding to the position in the image formed thereby according to the shading coefficient acquired for each pixel. . In other words, the shading correction is performed by a process for a pixel having single color information constituting a Bayer image or the like.
また、請求項8の発明にあっては、前記シェーディング係数を各画素における画像内での位置に対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記取得手段は、各画素における画像内での位置に基づき、前記記憶手段から画素毎のシェーディング係数を読み出すものとした。 According to an eighth aspect of the invention, there is provided storage means for storing the shading coefficient in association with the position in the image at each pixel, and the acquisition means is based on the position in the image at each pixel. The shading coefficient for each pixel is read from the storage means.
かかる構成においては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となる。 In such a configuration, the process for obtaining the shading coefficient of each pixel is simplified.
また、請求項9の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、各画素がそれにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する段階で、画素毎にシェーディング係数を取得する工程と、取得したシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎に明るさを調整する工程とを含む方法とした。
The invention according to
かかる方法によれば、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。 According to this method, the shading correction is performed by the process for the pixels having single color information constituting the Bayer image or the like.
また、請求項10の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a shading correction apparatus for correcting shading of an image captured by an image sensor, wherein pixel thinning performed when acquiring an image composed of each pixel for each pixel. It is provided with a determining unit that determines a shading coefficient according to the processing content and an adjusting unit that adjusts the brightness of each pixel according to the shading coefficient for each pixel determined by the determining unit.
かかる構成においては、各画素の明るさが、画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数に応じて調整されることにより、画素間引きに対応するシェーディング補正が行われるため、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できる。 In such a configuration, since the brightness of each pixel is adjusted according to the shading coefficient corresponding to the content of the pixel thinning process performed at the time of image acquisition, shading correction corresponding to the pixel thinning is performed. The present invention can also cope with the case where the image sensor is driven by a driving method that performs pixel thinning.
また、請求項11の発明にあっては、前記決定手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得される画素毎のシェーディング係数を、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じて補正する補正手段とを含むものとした。
In addition, in the invention of
また、請求項12の発明にあっては、互いに処理内容が異なる複数の画素間引き処理の種類に対応付けて前記画素毎のシェーディング係数を記憶する記憶手段を備え、前記決定手段は、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の種類に対応して前記記憶手段に記憶されているシェーディング係数を、画素毎のシェーディング係数として決定するものとした。
The invention according to
かかる構成においては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となる。 In such a configuration, the process for obtaining the shading coefficient of each pixel is simplified.
また、請求項13の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じてシェーディング係数を決定する工程と、決定したシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程とを含む方法とした。
The invention according to
かかる方法においては、各画素の明るさが、画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数に応じて調整されることにより、画素間引きに対応するシェーディング補正が行われるため、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できる。 In such a method, since the brightness of each pixel is adjusted according to the shading coefficient corresponding to the content of the pixel thinning process performed at the time of image acquisition, shading correction corresponding to pixel thinning is performed. The present invention can also cope with the case where the image sensor is driven by a driving method that performs pixel thinning.
また、請求項14の発明にあっては、被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子により撮像された画像の画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を算出する算出手段と、この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。 According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus including an image pickup device that picks up an optical image of a subject, and an image corresponding to an optical axis is obtained for each pixel of an image picked up by the image pickup device. A calculation unit that calculates a shading coefficient based on the distance from the correction center and an adjustment unit that adjusts the brightness of each pixel in accordance with the shading coefficient for each pixel calculated by the calculation unit are provided.
かかる構成においては、撮像素子により撮像された画像における各画素の明るさが、画像の補正中心からの距離に基づくシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまり取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。しかも、シェーディング係数は画像の補正中心からの距離といった同一基準に基づくものであるため、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化する。 In such a configuration, the shading correction is performed by adjusting the brightness of each pixel in the image captured by the image sensor in accordance with the shading coefficient based on the distance from the correction center of the image. That is, the brightness of each pixel is adjusted by a shading coefficient that is easy to acquire. In addition, since the shading coefficient is based on the same standard such as the distance from the correction center of the image, the brightness adjustment amount of each pixel changes smoothly.
また、請求項15の発明にあっては、被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子により撮像された画像を構成するとともに、画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたことを備えたものとした。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus including an image pickup device for picking up an optical image of a subject, and an image picked up by the image pickup device is formed and differs depending on a position in the image. Acquisition means for acquiring a shading coefficient for each pixel having color information, and adjustment means for adjusting the brightness of each pixel having different color information depending on the position in the image according to the shading coefficient acquired by the acquisition means And provided with.
かかる構成においては、撮像素子により撮像されるとともに、それにより構成される画像内での位置に対応した色情報を有する画素毎の明るさが、画素毎に取得されたシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまりベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。 In such a configuration, the brightness of each pixel that is imaged by the image sensor and has color information corresponding to the position in the image configured thereby is adjusted according to the shading coefficient acquired for each pixel. Thus, shading correction is performed. In other words, the shading correction is performed by a process for a pixel having single color information constituting a Bayer image or the like.
また、請求項16の発明にあっては、被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子により撮像された画像を構成する画素毎に、当該画像の撮像に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus including an image pickup device for picking up an optical image of a subject, and for each pixel constituting the image picked up by the image pickup device, the image pickup is performed A determining means for determining a shading coefficient according to the content of the implemented pixel thinning process, and an adjusting means for adjusting the brightness of each pixel according to the shading coefficient for each pixel determined by the determining means It was.
かかる構成においては、画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。 In such a configuration, for each pixel, a determination unit that determines a shading coefficient corresponding to the content of the pixel thinning process performed when acquiring an image composed of each pixel, and the shading for each pixel determined by the determination unit An adjustment unit that adjusts the brightness of each pixel according to the coefficient is provided.
かかる構成においては、前記撮像素子により撮像された画像を構成する各画素の明るさが、撮像に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数に応じて調整されることにより、画素間引きに対応するシェーディング補正が行われるため、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できる。 In such a configuration, the brightness of each pixel constituting the image captured by the image sensor is adjusted according to the shading coefficient corresponding to the content of the pixel decimation process performed at the time of imaging, thereby reducing the pixel decimation. Since the corresponding shading correction is performed, it is possible to cope with the case where the image sensor is driven by a driving method that performs pixel thinning.
また、請求項17の発明にあっては、前記調整手段により各画素の明るさが調整された画像を表示する表示手段を備えたものとした。 The invention according to claim 17 further includes display means for displaying an image in which the brightness of each pixel is adjusted by the adjusting means.
かかる構成においては、撮像した画像にシェーディング補正を施して表示することができる。 In such a configuration, the captured image can be displayed after being subjected to shading correction.
また、請求項18の発明にあっては、前記調整手段により各画素の明るさが調整された画像を記録する記録手段を備えたものとした。 The invention according to claim 18 further comprises recording means for recording an image in which the brightness of each pixel is adjusted by the adjusting means.
かかる構成においては、撮像した画像にシェーディング補正を施して記録することができる。 In such a configuration, the captured image can be recorded with shading correction.
以上のように請求項1〜6,14の発明にあっては、取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整されるようにした。よって、シェーディング補正を高速に行うことが可能となる。しかも、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化するようにしたことから、質の高い補正結果を得ることが可能となる。 As described above, in the inventions according to claims 1 to 6 and 14, the brightness of each pixel is adjusted by a shading coefficient that is easy to acquire. Therefore, it is possible to perform shading correction at high speed. In addition, since the brightness adjustment amount of each pixel changes smoothly, a high-quality correction result can be obtained.
これに加え、請求項3の発明にあっては、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われるようにした。よって、シェーディング補正を極めて高速に行うことが可能となる。 In addition to this, in the invention of claim 3, the shading correction is performed by the process for the pixel having the single color information constituting the Bayer image or the like. Therefore, it is possible to perform shading correction at an extremely high speed.
また、請求項4の発明にあっては、各画素が有する色情報に応じたより正確なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整されることから、より質の高い補正結果を得ることが可能となる。
According to the invention of
また、請求項5の発明にあっては、画素間引き処理の内容に対応したシェーディング係数を得ることができることから、画素間引きに対応するシェーディング補正が可能となる。 In the invention of claim 5, since the shading coefficient corresponding to the content of the pixel thinning process can be obtained, the shading correction corresponding to the pixel thinning can be performed.
また、請求項7〜9,15の発明にあっては、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われるようにした。よって、画素毎の処理が簡素化できることから、シェーディング補正を高速に行うことが可能となる。 According to the seventh to ninth and fifteenth aspects of the present invention, the shading correction is performed by a process for pixels having a single color information constituting a Bayer image or the like. Therefore, since the processing for each pixel can be simplified, shading correction can be performed at high speed.
これに加え、請求項8の発明にあっては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となることから、シェーディング補正をさらに高速に行うことが可能となる。 In addition, according to the eighth aspect of the invention, since the process for obtaining the shading coefficient of each pixel becomes simple, the shading correction can be performed at a higher speed.
また、請求項10〜13,16の発明にあっては、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できるようにした。よって、単一の色情報を有する画素からなるベイヤー画像等を対象とした高速のシェーディング補正を簡単に実施する場合には都合がよい。
In the inventions according to
これに加え、請求項12の発明にあっては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となることから、シェーディング補正をさらに高速に行うことが可能となる。 In addition, according to the twelfth aspect of the present invention, since the process for obtaining the shading coefficient of each pixel is simplified, the shading correction can be performed at a higher speed.
また、請求項17の発明にあっては、撮像装置において、撮像した画像にシェーディング補正を施して表示することが可能となる。 According to the invention of claim 17, in the imaging apparatus, it is possible to display the captured image after performing shading correction.
また、請求項18の発明にあっては、撮像装置において、撮像した画像にシェーディング補正を施して記録することが可能となる。 In the invention of claim 18, in the imaging device, it is possible to record the captured image after performing shading correction.
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図1は、本発明に係るシェーディング補正装置を含むデジタルカメラ(撮像装置)のブロック図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a digital camera (imaging apparatus) including a shading correction apparatus according to the present invention.
デジタルカメラは、複数枚のレンズによって構成される光学系1と、光学系の光軸上に配置された撮像素子であるCCD2とを備えている。CCD2は、光学系1により被写体の光学像が結像される感光部に、図2に示すようなベイヤー配列の原色フィルターが設けられたものであって、TG(Timing Generator)3が発する所定周波数のタイミング信号によって走査駆動され、被写体像(光像)の明るさに応じた撮像信号を出力する。
The digital camera includes an optical system 1 composed of a plurality of lenses, and a
また、CCD2は、プログレッシブ(全画素読み出し)方式により駆動されるものであるとともに、後述するようにスルー画像を表示する撮影待機状態には、信号を読み出すラインを間引いた垂直間引き読み出し方式による駆動が可能となっている。なお、撮像信号の読み出し方式の切り換えは、例えばCCD2の画素が並んだ各行(水平ライン)に読み出しチャンネルを予め割り当て、読み出しチャンネル毎に電荷の転送のオンオフ制御を可能とするとともに、読み出しチャンネルの設定(選択)と、TG3からタイミング信号として供給される垂直転送パルス及び水平転送パルスの組み合わせによって、撮像信号の読み出しラインを制御することにより行う。
The
CCD2から出力された撮像信号はゲイン調整用のアンプ4により増幅され、CDS/ADCブロック5へ出力される。CDS/ADCブロック5は、ゲイン調整後の撮像信号を相関二重サンプリングして保持するCDS(Correlated Double Sampling)回路、及びA/D変換器(ADC)からなり、撮像信号におけるノイズ除去を行うとともにデジタル信号への変換を行う。
The imaging signal output from the
上記デジタル信号に変換された撮像信号、すなわち前記フィルタの色配列に対応するR,G,Bのいずれかの色情報を有する画素データからなるベイヤーデータは、本発明の調整手段である乗算回路6によって、後述するシェーディング係数生成回路7から送られたシェーディング係数Kに応じた倍率で画素毎にゲインアップ(シェーディング補正)された後、DRAM9にいったん送られ、そこで前記フィルタの色配列に対応するR,G,Bの色配列の画像(以下、ベイヤー画像という。)を構成する画素データとして順次記憶される。なお、撮影モードにおける撮影待機状態においては、その際、撮像信号における垂直方向の画素間引き率に応じた水平方向の画素間引きが行われる。
The imaging signal converted into the digital signal, that is, Bayer data composed of pixel data having any one of R, G, and B color information corresponding to the color arrangement of the filter, is a
DRAM9に記憶されたデータは、逐次読み出されてデジタル信号処理回路8へ送られる。デジタル信号処理回路8は、入力した画像信号に基づいて画素毎のR,G,Bの色成分データを生成する画素補間処理、生成したR,G,Bの色成分データから画素毎の輝度信号(Y)と色差信号(U、V)からなるYUVデータを生成する輝度・色差信号変換処理等を行う。なお、デジタル信号処理回路8では、オートホワイトバランス、輪郭強調などの画品質向上のための処理も行われる。デジタル信号処理回路8で変換されたYUVデータは順次DRAM9に格納され、1フレーム分のYUVデータがDRAM9に格納される。
Data stored in the
撮影待機状態では、DRAM9に格納された1フレーム分のYUVデータ、すなわちCCD2からプログレッシブ方式で読み出された撮像信号に基づくYUVデータはCPU12によって読み出されて画像表示部10に送られる。画像表示部10は本発明の表示手段であって、ビデオ信号生成回路やカラーLCD及びその駆動回路等からなり、CPU12から送られた1フレーム分のYUVデータをビデオ信号に変換し、カラーLCDにスルー画像として表示する。また再生モードでは記録画像等を表示する。
In the shooting standby state, YUV data for one frame stored in the
JPEG回路11は、撮影モードでシャッターキーが押された画像記録時には、DRAM9に展開されているYUVデータ、すなわちプログレッシブ方式で読み出された撮像信号に基づくYUVデータをJPEG方式で圧縮し、再生モードによる動作時には、圧縮されている画像データをYUVデータに伸張する。画像記録時にJPEG回路11により符号化された画像データはCPU12に送られ、最終的には画像記録部13に画像ファイルとして記録される。画像記録部13は本発明の記録手段であって、カメラ本体に内蔵又は着脱自在な各種の不揮発性メモリである。画像記録部13に記録された画像データは、再生モードにおいて必要に応じてCPU12に読み出され、JPEG回路11により伸張された後、画像表示部10において再生される。
The
キー入力部14は、撮影モードと再生モードとの動作切り替えに使用される切替キーや、シャッターキー等の各種の操作キーを含み、キー操作に応じた操作信号をCPU12へ送る。フラッシュメモリ15は、CPU12によるデジタルカメラの制御に必要なプログラムと、その実行に際して使用される各種データが格納されている。CPU12は、キー入力部14からの操作信号と前記プログラムに従い動作し装置全体を制御するとともに、後述するように撮影モードが設定されているときには、その時々の動作状態を示す信号であって、スルー画像を表示する撮影待機モードと、シャッターキーの押下に伴う記録モードとの別を示すモード信号を前記シェーディング係数生成回路7に出力する。
The
図3は、前述したシェーディング係数生成回路7の構成を示すブロック図である。シェーディング係数生成回路7は、図4に示したように、CDS/ADCブロック5から順次出力された撮像信号による各画素P、すなわちベイヤー配列に対応したR,G,Bいずれかの色情報を有する各々の画素がベイヤー画像100として配置されるべき画素位置(座標位置X,Y)と、光学系1の光軸中心に相当するベイヤー画像100の中心(補正中心)Oとの距離Lに応じたシェーディング係数Kを二次関数を用いて算出し、前記乗算回路6へ出力するものであって以下の構成を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the shading
すなわちシェーディング係数生成回路7は、TG3から送られたタイミング信号に基づき動作する水平位置カウンタ41、及び垂直位置カウンタ42を備え、それにより各画素Pの水平位置X、及び垂直位置Yをそれぞれ取得し、減算器43,44へ送る。減算器43,44は、水平/垂直位置(X,Y)から、予めレジスタに登録されている前記中心Oの水平/垂直位置(Xo,Yo)をそれぞれ減算し、絶対値化回路45,46は減算後の値を絶対値化することにより水平/垂直方向の距離(H,V)をそれぞれ取得する。二乗器47,48は双方の距離(H,V)を二乗し、第1の乗算器49は、垂直方向の二乗値(V2)のみに、CPU12から送られるモード信号に応じた所定の扁平係数(a)を掛ける。
That is, the shading
この扁平係数(a)は、前記モード信号が記録モードを示すものであるときには「1」であり、また前記モード信号が撮影待機モードを示すものであるときには、前述した垂直間引き読み出しによって水平ラインを間引く割合に応じた「1」以上の所定値であって、撮影待機モードの間には、CCD2における光学系1の光軸中心に相当する画素中心から同一距離の画素が、ベイヤー画像100として配置されたときには図4に示したように楕円をなすため、それを補正するための垂直方向の係数である。係る扁平係数(a)が掛けられることにより、撮影待機モードにおいて最終的にシェーディング係数生成回路7から出力されるシェーディング係数が、垂直間引き読み出し方式による撮像信号の読み出し処理の内容に応じて補正されることとなる。
The flatness coefficient (a) is “1” when the mode signal indicates the recording mode, and when the mode signal indicates the shooting standby mode, the horizontal line is set by the above-described vertical thinning readout. During the photographing standby mode, pixels having the same distance from the pixel center corresponding to the optical axis center of the optical system 1 in the
加算器50は、二乗器47により二乗化された水平方向の値(H2)と、第1の乗算器49により扁平率(a)を掛けられた後の垂直方向の値(aV2)とを加算する。第2の乗算器51は、加算後の値(H2+aV2)に、シェーディング係数調整用(二次曲線の開き具合の調整用)の調整係数(x1)を掛けてシェーディング係数(K)を算出する。つまり、
K = x1(H2+aV2)
を計算する。
The
K = x1 (H 2 + aV 2 )
Calculate
上記計算で使用される調整係数(x1)は係数レジスタ53に登録されているR,G,Bの色別の調整係数であり、係数切換器52におけるTG3からのタイミング信号に応じた切換動作によって、前記各画素Pの色に対応するものが選択的に使用される。これにより、シェーディング係数(K)として、図5に示したように、各々がベイヤー画像における補正中心Oとの距離L(図4)に応じて変化するとともに、各画素Pの色毎に開き具合の異なる二次曲線を描く値が算出される。そして、シェーディング係数生成回路7は、第2の乗算器51により算出されたシェーディング係数(K)を、タイミング信号により示されるタイミングで逐次、乗算回路6へ出力する。つまり本実施の形態においては、シェーディング係数生成回路7が本発明の算出手段、取得手段として機能する。なお、図5は、色毎のシェーディング係数の変化を便宜的に示したものである。
The adjustment coefficient (x1) used in the above calculation is an adjustment coefficient for each color of R, G, and B registered in the
図6は、以上の構成からなるデジタルカメラにおいて、CPU12が撮影モードで実行する処理の内容を示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of processing executed by the
CPU12は、電源オンの状態で他のモードから撮影モードへのモードスイッチの切替操作や、モードスイッチが撮影モード位置にある状態での電源のオン操作に伴い処理を開始した後、まずCCD2の駆動方式を垂直間引き読み出し方式に設定し(ステップS1)、撮影待機モードを示すモード信号をシェーディング係数生成回路7に出力するとともに(ステップS2)、垂直間引き読み出し方式に設定して撮像処理を開始する(ステップS3)。これに伴い撮影待機状態となり画像表示部10のカラーLCDにスルー画像を表示し、シャッターボタンによる撮影操作があるまで(ステップS4でNO)、撮影待機状態を継続してスルー画像を一定期間毎に更新する。その間、シェーディング係数生成回路7から乗算回路6に対して、上記駆動方式に応じて計算された画素毎のシェーディング係数Kが送られるとともに、CDS/ADC5によってデジタル信号に変換されたベイヤーデータに対して、画素毎に上記シェーディング係数Kに基づくシェーディング補正が行われ、それによりスルー画像におけるシェーディングの発生が防止される。
The
その後、シャッターボタンによる撮影操作があると(ステップS4でYES)、記録モードを示すモード信号をシェーディング係数生成回路7に出力するとともに(ステップS5)、CCD2の駆動方式をプログレッシブ方式に切り換え、記録画像の撮像処理を行う(ステップS6)。係る撮像処理に際しては、CDS/ADC5によってデジタル信号に変換されたベイヤーデータに対して、プログレッシブ方式に対応して計算された画素毎のシェーディング係数(K)に基づくシェーディング補正が行われ、それにより記録画像におけるシェーディングの発生が防止される。しかる後、CPU12は、係る撮像処理に伴いJPEG回路11により圧縮された記録画像の画像データを画像記録部13に記録するとともに(ステップS7)、ステップS1へ戻り、ユーザーにより動作モードが撮影モード以外のモードに変更されるか、または電源がオフ操作されるまで上述した処理を繰り返す。
Thereafter, when there is a photographing operation by the shutter button (YES in step S4), a mode signal indicating the recording mode is output to the shading coefficient generation circuit 7 (step S5), and the driving method of the
以上のように本実施の形態においては、シェーディング補正のために画素毎に取得するシェーディング係数Kを各画素Pにおけるベイヤー画像100の中心Oとの距離Lに応じたものとしたことから、画素毎のシェーディング係数Kを、前述したようにシェーディング係数生成回路7において水平/垂直方向の距離(H,V)を二次関数に当てはめることによって容易に算出することができる。したがって、シェーディング補正に係る処理を高速に行うことができる。そのため、図6のフローチャートには静止画を撮影する場合の動作手順を示したが、動画撮影時に所定のフレームレートで連続的に動画を撮像する場合であっても、それに対応することができる。
As described above, in the present embodiment, the shading coefficient K acquired for each pixel for shading correction is determined according to the distance L from the center O of the
しかも、画素毎のシェーディング係数Kを、水平/垂直方向の距離(H,V)といった同一基準から算出することにより、各画素の明るさの調整量を滑らかに変化させることができ、その結果、常に質の高い補正結果を得ることができる。すなわち、例えば背景技術として先に説明したように、メッシュ領域単位のシェーディング係数に基づくシェーディング補正方法では、白基準を取得するサンプリングポイントの数が不十分な場合には、画面全体の明るさが均一な画像を撮影すると(例えば空を撮影するような場合)、メッシュ領域の境界が見えてしまうことがあるが、本実施の形態においては、常にそうしたことのない自然な画像を得ることができる。 In addition, by calculating the shading coefficient K for each pixel from the same standard such as the horizontal (vertical) distance (H, V), the brightness adjustment amount of each pixel can be smoothly changed. A high quality correction result can always be obtained. That is, for example, as described above as the background art, in the shading correction method based on the shading coefficient in units of mesh regions, the brightness of the entire screen is uniform when the number of sampling points for obtaining the white reference is insufficient. When a simple image is taken (for example, when the sky is taken), the boundary of the mesh region may be seen, but in this embodiment, a natural image that never happens can be obtained.
また、シェーディング補正をベイヤーデータの段階の撮像信号に対して行うことから、すなわち単一の色情報を有する画素に対する明るさ調整であるため、それを例えば後述するようにYUVデータの段階で行う場合に比べて画素毎のシェーディング係数Kの計算が楽であり、それを高速に行うことができる。これによってもシェーディング補正に係る処理を高速に行うことができる。 Further, since the shading correction is performed on the imaging signal at the Bayer data stage, that is, the brightness adjustment is performed on the pixel having the single color information, for example, when it is performed at the YUV data stage as described later. Compared to the above, it is easier to calculate the shading coefficient K for each pixel, and it can be performed at high speed. This also makes it possible to perform processing relating to shading correction at high speed.
また、シェーディング係数生成回路7においては、画素毎の色に対応する調整係数を掛けたシェーディング係数Kを計算するため、画素の色に応じたより正確なシェーディング係数Kを得ることができ、これによっても、より質の高い補正結果を得ることが可能となる。なお、色別の調整係数が掛けられていないシェーディング係数Kをそのまま用いてシェーディング補正を行う場合であっても、前述したように常に自然な画像を得ることができる。
In addition, since the shading
また、撮影待機モードでスルー画像を表示するとき、CCD2の駆動方式に応じた正確なシェーディング係数Kを算出することができ、スルー画像に対しても記録画像と同様のシェーディング補正を施すことができる。しかも、それをベイヤーデータの段階の撮像信号に対して行うこととも相まって、CCD2の駆動方式が垂直間引き読み出し方式であっても、スルー画像のシェーディング補正についても高速に行うことができる。
Further, when a through image is displayed in the shooting standby mode, an accurate shading coefficient K corresponding to the driving method of the
ここで、以上説明した本実施の形態においては、画素毎のシェーディング係数をシェーディング係数生成回路7によって算出するようにしたが、必ずしも計算によって求めなくともよく、例えば画素毎のシェーディング係数をベイヤー画像100内における位置(水平/垂直方向の位置)と対応づけてメモリ(本発明の記憶手段)に記録しておき、係るメモリから各画素の位置に応じたシェーディング係数を読み出して使用するようにしてもよい。その場合には、シェーディング係数を取得するための処理や回路構成を簡単なものとすることができる。ただし、その場合には、例えば前述した記録モードで使用するシェーディング係数と撮影待機モードで使用するシェーディング係数とを別に用意しておく必要がある。また、その場合、シェーディング係数の取得処理をハードウェアによらず、CPU12のデータ処理によって行うようにしても構わない。係る点については、本実施の形態のようにシェーディング係数を算出する場合についても同様である。
Here, in the present embodiment described above, the shading coefficient for each pixel is calculated by the shading
また、本実施の形態においてはシェーディング補正をベイヤーデータに対して行うようにしたが、本発明のシェーディング補正は、ベイヤーデータに限らず、例えば色分離後におけるYUVデータ対して行うようにしてもよい。その場合、シェーディング係数は、輝度情報と色差情報とを有する画素毎に、それによって構成される画像の補正中心と各画素との距離に応じたものとなる。係る場合においても、従来と比較して、シェーディング補正に係る処理を高速に行うことができ、かつより質の高い補正結果を得ることができる。なお、その場合において、さらに質の高い補正結果を得るためには、ベイヤーデータからYUVデータへ変換するときの色補間処理等の内容に応じた画素毎のシェーディング係数を取得する必要がある。 In the present embodiment, the shading correction is performed on the Bayer data. However, the shading correction of the present invention is not limited to the Bayer data, and may be performed on, for example, YUV data after color separation. . In that case, the shading coefficient corresponds to the distance between each pixel having luminance information and color difference information and the correction center of the image formed thereby and each pixel. Even in such a case, the processing related to the shading correction can be performed at a higher speed and a higher quality correction result can be obtained as compared with the conventional case. In this case, in order to obtain a higher quality correction result, it is necessary to acquire a shading coefficient for each pixel corresponding to the content of color interpolation processing or the like when converting from Bayer data to YUV data.
これに関し、本実施の形態のようにベイヤーデータに対してシェーディング補正を行う場合には、CCD2が前述したプログレッシブ方式や垂直間引き読み出し以外の駆動方式、例えば多フィールド読み出し、水平/垂直加算読み出し、さらにはそれらを複合した種々の駆動方式によって駆動される場合であっても対応可能である。ただし、その場合には、前述したシェーディング係数生成回路7における水平位置カウンタ41、及び垂直位置カウンタ42を、DRAM9に展開、配置されるべきベイヤー配列の水平/垂直位置を指し示す動作を行うステートマシンのような回路とする必要がある。
In this regard, when shading correction is performed on Bayer data as in the present embodiment, the
さらに、例えばYUVデータに対してシェーディング補正を行うものにおいては、処理対処のYUVデータは撮影時に取得された時点のデータである必要はなく、例えば画像記録部13に既に記録されている画像(シェーディング補正が行われていなかった画像)を再生する際に生成したYUVデータに対して行ってもよい。つまり本発明のシェーディング補正方法は、撮像動作時にリアルタイムで実施する場合に限らず、既に記録されている画像を補正する場合にも有効である。 Further, for example, in the case of performing shading correction on YUV data, the YUV data to be processed does not have to be data at the time of acquisition, for example, an image already recorded in the image recording unit 13 (shading You may perform with respect to the YUV data produced | generated when reproducing | regenerating (image which was not corrected). That is, the shading correction method of the present invention is effective not only when it is performed in real time during an imaging operation, but also when correcting an already recorded image.
また、本実施の形態においては、CCD2がベイヤー配列の原色フィルターを設けられたものであって、シェーディング補正によって明るさを調整される各画素がR,G,Bのいずれかの色情報を有するものについて説明したが、CCD2が補色系の色フィルターを有する構成においても、本発明は有効である。ただし、その場合には、シェーディング係数生成回路7の係数レジスタ53には、それに対応する色別の調整係数を登録しておく必要がある。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、CCD2の駆動方式が垂直間引き読み出し方式であっても、それに対応するシェーディング補正を可能としたが、これ以外にも、例えばCCD2から水平/垂直の両方向の画素を間引く駆動方式で撮像信号が読み出されるような場合には、前述したシェーディング係数生成回路7に、第1の乗算器49と並行して、水平方向の二乗値(H2)に所定の扁平係数を掛ける他の乗算器を設ければ、それに対応することができる。さらに、水平方向のみ画素を間引く駆動方式で撮像信号が読み出されるような場合には、第1の乗算器49に代えて、水平方向の二乗値(H2)に所定の扁平係数を掛ける乗算器を設ければよい。
In this embodiment, even if the driving method of the
また、本実施の形態においては、本発明をCCDを備えたデジタルカメラに採用した場合について説明したが、これに限らず本発明は、CMOSセンサを備えたデジタルカメラや、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子を備えた他の撮像装置、例えばデジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機、カメラ付きPDA、カメラ付きパソコン等の種々の電子カメラ装置にも採用することができる。その場合においても、前述した効果を得ることができる。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a digital camera including a CCD has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to a digital camera including a CMOS sensor, a CCD, a CMOS sensor, or the like. The present invention can also be employed in other imaging devices including an imaging device, for example, various electronic camera devices such as a digital video camera, a mobile phone with a camera, a PDA with a camera, a personal computer with a camera. Even in that case, the above-described effects can be obtained.
1 光学系
2 CCD
3 TG
5 CDS/ADC
6 乗算回路
7 シェーディング係数生成回路
8 デジタル信号処理回路
12 CPU
41 水平位置カウンタ
42 垂直位置カウンタ
43,44 減算器
45,46 絶対値化回路
47,48 二乗器
49 第1の乗算器
50 加算器
51 第2の乗算器
52 係数切換器
53 係数レジスタ
100 ベイヤー画像
L 距離
O ベイヤー画像の中心
P 画素
1
3 TG
5 CDS / ADC
6
41 horizontal position counter 42
Claims (18)
画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づく各画素のシェーディング係数を算出する算出手段と、
この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。 A shading correction device that corrects shading of an image captured by an image sensor,
Calculating means for calculating a shading coefficient of each pixel based on a distance from the correction center of the image corresponding to the optical axis for each pixel;
An adjustment unit that adjusts the brightness of each pixel according to the shading coefficient for each pixel calculated by the calculation unit.
画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に応じたシェーディング係数を取得する工程と、
取得した画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程と
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。 A shading correction method for correcting shading of an image captured by an image sensor,
Obtaining a shading coefficient corresponding to the distance from the correction center of the image corresponding to the optical axis for each pixel;
Adjusting the brightness of each pixel in accordance with the acquired shading coefficient for each pixel.
それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、
この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。 A shading correction device that corrects shading of an image captured by an image sensor,
An acquisition means for acquiring a shading coefficient for each pixel having different color information depending on a position in an image formed thereby;
A shading correction apparatus comprising: adjustment means for adjusting the brightness of each pixel having different color information depending on the position in the image in accordance with the shading coefficient acquired by the acquisition means.
各画素がそれにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する段階で、画素毎にシェーディング係数を取得する工程と、
取得したシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎に明るさを調整する工程と
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。 A shading correction method for correcting shading of an image captured by an image sensor,
Obtaining a shading coefficient for each pixel at a stage where each pixel has different color information depending on the position in the image constituted by the pixel; and
Adjusting the brightness for each pixel having different color information depending on the position in the image in accordance with the acquired shading coefficient.
画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、
この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。 A shading correction device that corrects shading of an image captured by an image sensor,
Determining means for determining, for each pixel, a shading coefficient corresponding to the content of the pixel thinning process performed when acquiring an image constituted by each pixel;
An adjustment unit that adjusts the brightness of each pixel in accordance with the shading coefficient for each pixel determined by the determination unit.
画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じてシェーディング係数を決定する工程と、
決定したシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程と
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。 A shading correction method for correcting shading of an image captured by an image sensor,
For each pixel, determining a shading coefficient according to the content of the pixel thinning process performed when acquiring an image composed of each pixel;
Adjusting the brightness of each pixel according to the determined shading coefficient.
前記撮像素子により撮像された画像の画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を算出する算出手段と、
この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 An imaging device including an imaging device that captures an optical image of a subject,
Calculating means for calculating a shading coefficient based on a distance from a correction center of an image corresponding to an optical axis for each pixel of an image captured by the image sensor;
An image pickup apparatus comprising: an adjusting unit that adjusts the brightness of each pixel according to the shading coefficient for each pixel calculated by the calculating unit.
前記撮像素子により撮像された画像を構成するとともに、画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、
この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 An imaging device including an imaging device that captures an optical image of a subject,
An acquisition unit that configures an image captured by the image sensor and acquires a shading coefficient for each pixel having different color information depending on a position in the image;
An image pickup apparatus comprising: adjusting means for adjusting the brightness of each pixel having different color information depending on the position in the image according to the shading coefficient acquired by the acquiring means.
前記撮像素子により撮像された画像を構成する画素毎に、当該画像の撮像に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、
この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 An imaging device including an imaging device that captures an optical image of a subject,
Determining means for determining, for each pixel constituting the image captured by the image sensor, a shading coefficient according to the content of the pixel thinning process performed at the time of capturing the image;
An image pickup apparatus comprising: adjusting means for adjusting the brightness of each pixel in accordance with the shading coefficient for each pixel determined by the determining means.
18. The imaging apparatus according to claim 14, further comprising a recording unit that records an image in which the brightness of each pixel is adjusted by the adjustment unit.
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