JP2005347939A - 撮像装置および信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子から得られたRGB原色信号をA/D変換した後のRGB原色信号をクランプし、さらに、クランプ後のRGB原色信号につき、読み出しチャネル間のゲインを補正し、固定パターンノイズを低減し、欠陥画素のデータを補正し、ノイズを低減し、レンズシェーディングを補正し、露光調整用にゲインを調整した後、フリッカ検出低減部60において、フリッカ成分を検出し低減する。さらに、フリッカ低減後のRGB原色信号につきホワイトバランスを調整し、ホワイトバランス調整後のRGB原色信号から撮像素子の欠陥画素を検出する。
【選択図】図3
Description
XYアドレス走査型の撮像素子により被写体を撮影することによって得られた映像信号を処理する方法であって、
前記映像信号をアナログ/デジタル変換した後の映像信号のレベルまたはゲインを補正する補正工程と、
この補正工程後において、その補正後の映像信号から、蛍光灯フリッカ成分を検出し、低減するフリッカ検出低減工程と、
を備えることを特徴とする。
(撮像装置のシステム構成:図1)
図1は、この発明の撮像装置の一例のシステム構成を示し、XYアドレス走査型の撮像素子としてCMOS撮像素子を用いた、例えば、NTSC方式(垂直同期周波数が60Hz)またはPAL方式(垂直同期周波数が50Hz)のビデオカメラである。
CMOS撮像素子などのXYアドレス走査型の撮像素子は、CCD撮像素子と異なり、画素の読み出し方法が柔軟で、複数の読み出しチャネルによって、任意の場所(アドレス)の画素を任意の読み方で読み出すことができる。図1の例のCMOS撮像素子20も、同様である。
図1の例のデジタル信号処理部40は、前段処理部50、フリッカ検出低減部60および後段処理部70に分けられるが、さらに、この例では、図3に示すように、前段処理部50は、デジタルクランプ回路51、読み出しチャネル間ゲイン補正回路52、固定パターンノイズ低減回路53、欠陥画素データ補正回路54、ノイズ低減回路55、レンズシェーディング補正回路56、およびデジタルゲイン調整回路57が、この順序で配置され、後段処理部70は、ホワイトバランス調整回路71、ガンマ補正回路72、および合成マトリクス回路73が、この順序で配置され、欠陥画素検出回路74で、ホワイトバランス調整回路71の出力の信号から、CMOS撮像素子20の欠陥画素が検出される。
まず、デジタルクランプとフリッカ検出低減処理との関係については、フリッカ成分の検出に当たって映像信号の黒レベルが定まっていないと、フリッカ成分を正確かつ高精度に検出することができず、したがってフリッカ成分を確実かつ十分に低減することができない。
読み出しチャネル間ゲイン補正とフリッカ検出低減処理との関係については、フリッカ成分の検出に当たって読み出しチャネル間のゲインのバラツキが解消されていないと、フリッカ成分を正確かつ高精度に検出することができず、したがってフリッカ成分を確実かつ十分に低減することができない。
固定パターンノイズ低減処理とフリッカ検出低減処理との関係については、フリッカ成分の検出に当たって固定パターンノイズ(FPN)が低減されていないと、フリッカ成分を正確かつ高精度に検出することができず、したがってフリッカ成分を確実かつ十分に低減することができない。
ノイズ低減処理とフリッカ検出低減処理との関係については、この場合のノイズは蛍光灯フリッカ成分に比べて十分に高い周波数のものであるので、ノイズ低減処理を実行しなくても、フリッカ検出低減に直接、悪影響を及ぼすことはないと言える。
レンズシェーディング補正とフリッカ検出低減処理との関係については、フリッカ成分の検出に当たってレンズシェーディングが補正されていないと、フリッカ成分を正確かつ高精度に検出することができず、したがってフリッカ成分を確実かつ十分に低減することができない。
デジタルゲイン調整は、上述したように自動露光調整を実現するものであるため、調整後の映像信号は露光量が一定になっていることになる。そして、アイリス設定や電子シャッタ速度の設定だけで露光量を一定に保持できる状況下では、露光量の調整との関係でフリッカ検出低減処理の段階は問題とならないが、デジタルゲイン調整によって露光量を調整する場合には、デジタルゲイン調整の前にフリッカ検出低減処理を行うと、フリッカ検出低減部に入力される映像信号のレベルが被写体に応じて大きく変動することになり、フリッカ成分を正確かつ高精度に検出することができなくなる。
ホワイトバランス調整とフリッカ検出低減処理との関係については、各色の色信号ごとに別個にフリッカ成分が重畳されている場合、ホワイトバランス調整の後にフリッカ検出低減処理を行うと、ホワイトバランス調整にとっては、入力映像信号が色ごとに別個に変動していることになるため、白色領域の抽出に不具合を来たし、その結果、適切なホワイトバランスが得られないことになる。
上述したように撮影時には欠陥画素の検出を行わなければ、欠陥画素の検出とフリッカ検出低減処理との関係は特に問題にならない。しかし、一般に欠陥画素の検出は入射光をゼロにした状態で行われるものの、入射光がゼロでなくても、非常に暗いシーンであれば、欠陥画素を特定することは比較的容易である。そして、一般に欠陥画素が目立つシーンは暗いシーンであるので、入射光をゼロにして欠陥画素を検出する方法だけでなく、暗いシーンを撮影しながら欠陥画素をリアルタイムで検出する方法も、採用し得る。しかし、その後者の方法では、欠陥画素の検出に当たって入力映像信号にフリッカ成分が含まれていると、欠陥画素の検出に悪影響を及ぼし、欠陥画素を正確に検出することができなくなる。
フリッカ検出低減部60におけるフリッカ検出低減の方法自体は、特に限定されない。
先願の発明のフリッカ検出低減方法では、図3の例のようにフリッカ検出低減部60の入力映像信号がRGB原色信号である場合、フリッカ検出低減部60として、RGB原色信号のそれぞれに対して、図4に示すようなフリッカ検出低減部60Aが設けられる。ただし、上述したようにフリッカ検出低減部60の入力映像信号は補色系の各色信号でもよい。
図4の例のように、差分値Fn(y)−Fn_1(y)を平均値AVE[Fn(y)]で正規化すれば、有限の計算精度を効果的に確保することができる。しかし、要求される計算精度を満足できる場合には、積分ブロック62からの積分値Fn(y)を直接、平均値AVE[Fn(y)]で正規化してもよい。
屋外での撮影や、非蛍光灯照明下での撮影では、そもそもフリッカ検出低減処理は不要である。
以上の例は、NTSC方式(垂直同期周波数が60Hz)のCMOSビデオカメラの場合であるが、PAL方式(垂直同期周波数が50Hz)のCMOSビデオカメラの場合には、蛍光灯照明下で、電源周波数が60Hzのとき、5フィールド(5画面)を繰り返し周期とする時間軸上で連続性を持ったフリッカを生じるので、フリッカ検出低減部60(60A)としては、それに対応した構成(NTSC方式の場合の「3フィールド」を「5フィールド」に置き換えた構成)とすればよい。
上述した例は、フリッカ検出低減部60を含むデジタル信号処理部40をハードウェアによって構成する場合であるが、フリッカ検出低減部60またはデジタル信号処理部40の一部または全部をソフトウェアによって構成してもよい。
Claims (16)
- XYアドレス走査型の撮像素子により被写体を撮影することによって得られた映像信号を処理する方法であって、
前記映像信号をアナログ/デジタル変換した後の映像信号のレベルまたはゲインを補正する補正工程と、
この補正工程後において、その補正後の映像信号から、蛍光灯フリッカ成分を検出し、低減するフリッカ検出低減工程と、
を備えることを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1の信号処理方法において、
前記補正工程では、前記撮像素子から複数の読み出しチャネルによって映像信号を読み出す場合における、それぞれの読み出しチャネルの信号ゲインを均一にする処理を実行することを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1の信号処理方法において、
前記補正工程では、前記撮像素子の固定パターンノイズを低減する処理を実行することを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1の信号処理方法において、
前記補正工程では、前記撮像素子の欠陥画素のデータを補正する処理を実行することを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1の信号処理方法において、
前記補正工程では、ノイズ低減処理を実行することを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1の信号処理方法において、
前記補正工程では、レンズシェーディングを補正する処理を実行することを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1〜6のいずれかの信号処理方法において、
前記フリッカ検出低減工程後において、フリッカ低減後の映像信号につき、ホワイトバランス調整を実行することを特徴とする信号処理方法。 - 請求項1〜6のいずれかの信号処理方法において、
前記フリッカ検出低減工程後において、フリッカ低減後の映像信号から、前記撮像素子の欠陥画素を検出することを特徴とする信号処理方法。 - XYアドレス走査型の撮像素子を備える撮像装置であって、
前記撮像素子により被写体を撮影することによって得られた映像信号をアナログ/デジタル変換する手段と、
その変換後の映像信号のレベルまたはゲインを補正する補正手段と、
その補正後の映像信号から、蛍光灯フリッカ成分を検出し、低減するフリッカ検出低減手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項9の撮像装置において、
前記補正手段は、前記撮像素子から複数の読み出しチャネルによって映像信号を読み出す場合における、それぞれの読み出しチャネルの信号ゲインを均一にする処理を実行することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9の撮像装置において、
前記補正手段は、前記撮像素子の固定パターンノイズを低減する処理を実行することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9の撮像装置において、
前記補正手段は、前記撮像素子の欠陥画素のデータを補正する処理を実行することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9の撮像装置において、
前記補正手段は、ノイズ低減処理を実行することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9の撮像装置において、
前記補正手段は、レンズシェーディングを補正する処理を実行することを特徴とする撮像装置。 - 請求項9〜14のいずれかの撮像装置において、
前記フリッカ検出低減手段によるフリッカ低減後の映像信号につき、ホワイトバランス調整を実行する手段を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項9〜14のいずれかの撮像装置において、
前記フリッカ検出低減手段によるフリッカ低減後の映像信号から、前記撮像素子の欠陥画素を検出する手段を備えることを特徴とする撮像装置。
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