JP2006033333A - Method and apparatus of processing pixel signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画素信号処理方法及び装置に関し、特に二次元平面上に配列され、各々が複数の色成分値のうちの少なくとも一つの色成分値を有していないとき、その画素が有していない色成分値を補間により生成することでカラー画像を得る画素信号処理方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a pixel signal processing method and apparatus, and more particularly to a pixel signal processing unit that is arranged on a two-dimensional plane and does not have at least one color component value among a plurality of color component values. The present invention relates to a pixel signal processing method and apparatus for obtaining a color image by generating non-color component values by interpolation.
このような画素信号処理は、例えば、各々が複数の色成分値、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色のうちのいずれか一つの色成分値を発生する複数種類の光電変換素子が二次元平面上に、例えばベイヤ型に配列された撮像素子をさらに備えるカラー撮像装置の一部として用いられ、撮像素子から出力された画素信号のうち、各画素位置において欠落している色成分値(不足色成分値)を補間するために用いられる。 Such pixel signal processing is, for example, a plurality of color component values each generating a plurality of color component values, for example, any one of the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). A type of photoelectric conversion element is used as a part of a color imaging device further including, for example, a Bayer-type imaging element on a two-dimensional plane, and is missing at each pixel position among pixel signals output from the imaging element It is used to interpolate the color component value (insufficient color component value).
従来の、赤、緑、青のカラーフィルタがベイヤ型に配置された撮像素子を有する撮像装置では、各々の画素につき、G、BまたはB、RまたはR、Gの色成分値が不足しており、例えば下記の特許文献1に示されるように、解像感を高めるために、色毎の局所的な画素信号の分布に基づいて各画素の画素信号を平均値で置き換え、これによって想定される既知色幾何学図形と不足色幾何学図形の線形相似比に基づく補間方法を用いている。 In a conventional imaging device having an imaging device in which red, green, and blue color filters are arranged in a Bayer shape, G, B or B, R or R, and G color component values are insufficient for each pixel. For example, as shown in Patent Document 1 below, the pixel signal of each pixel is replaced with an average value based on the local pixel signal distribution for each color in order to enhance the resolution, and this is assumed. An interpolation method based on the linear similarity ratio between known color geometric figures and missing color geometric figures is used.
この従来の方法は、補間処理対象画素の近傍の領域内において、それぞれの色成分値(例えば、ベイヤ型配列におけるR、G、B成分値)の変化の様子に相似の関係があると仮定している。そのため、色成分値の変化の様子に相似の関係がない領域(例えばある色と別の色との境界など)での補間結果に偽色が発生するという問題があり、また補間処理対象画素の近傍の領域内における、複数の色成分値の変化の仕方によって、補間方法が適切でなくなることがあると言う問題があった。 In this conventional method, it is assumed that there is a similar relationship in the state of change of each color component value (for example, R, G, B component values in a Bayer array) in a region near the interpolation target pixel. ing. For this reason, there is a problem that a false color is generated in an interpolation result in an area where the color component value changes are not similar to each other (for example, a boundary between one color and another color). There has been a problem that the interpolation method may not be appropriate depending on how the plurality of color component values change in a nearby region.
本発明は、補間処理対象画素の近傍の領域内での色成分値の変化の様子に相似の関係がない領域においても補間結果に偽色が発生するのを抑制することができ、また補間処理対象画素の近傍の領域内での色成分値の変化の仕方に拘らず常に最適の補間方法で補間を行うことができる画素信号処理方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention can suppress the occurrence of a false color in an interpolation result even in an area where there is no similar relationship in the state of change in color component values in an area near the interpolation target pixel. It is an object of the present invention to provide a pixel signal processing method and apparatus that can always perform interpolation by an optimal interpolation method regardless of how color component values change in an area in the vicinity of a target pixel.
本発明は、
二次元平面上に配列され、各々が第1乃至第N(Nは2以上の整数)の互いに異なる色成分値のうちの少なくとも一つの色成分値を有する複数の画素の、それぞれの色成分値の組に基づいて、第J(Jは1からNのいずれか)の色成分値を有する補間処理対象画素の、第K(Kは1からNのいずれか。但しJとは異なる)の色成分値を補間により生成する画素信号処理方法において、
上記補間処理対象画素を中心に相関の強い方向に、上記第Kの色成分値を持つ画素が存在するかどうかを判定する画像特徴判定ステップと、
上記画像特徴判定ステップにおいて、「存在する」と判定されたときに、第一の補間方法で補間処理を実行させ、上記画像特徴判定ステップにおいて、「存在しない」と判定されたときに、上記第一の補間方法とは異なる第二の補間方法で補間処理を実行させる補間ステップとを有し、
上記第一及び第二の補間方法による補間がいずれも、上記補間処理対象画素及び上記補間処理対象画素の周辺の画素が持つ上記第Jの色成分値と、上記補間処理対象画素の周辺の画素が持つ上記第Kの色成分値とを元に上記補間処理対象画素の上記第Kの色成分値を補間するものである
ことを特徴とする画素信号処理方法を提供するものである。
The present invention
Each color component value of a plurality of pixels arranged on a two-dimensional plane and having at least one color component value among first to Nth (N is an integer of 2 or more) different color component values. The Kth color (K is any number from 1 to N, but different from J) of the interpolation target pixel having the Jth color component value (J is any number from 1 to N). In a pixel signal processing method for generating component values by interpolation,
An image feature determination step for determining whether or not there is a pixel having the Kth color component value in a direction having a strong correlation around the interpolation target pixel;
When it is determined that “exists” in the image feature determination step, interpolation processing is executed by the first interpolation method. When it is determined that “does not exist” in the image feature determination step, the first An interpolation step for performing an interpolation process with a second interpolation method different from the one interpolation method,
The interpolation by the first and second interpolation methods is both the J-th color component value of the interpolation processing target pixel and the pixels around the interpolation processing target pixel, and the pixels around the interpolation processing target pixel. The pixel signal processing method is characterized in that the K-th color component value of the interpolation target pixel is interpolated based on the K-th color component value of the pixel.
本発明によれば、偽色の発生を抑えることができ、また補間処理対象画素の近傍の領域内での画素の色成分値の変化の仕方に応じて最適の補間を行うことができる。 According to the present invention, generation of false colors can be suppressed, and optimal interpolation can be performed in accordance with how the color component value of a pixel changes in an area near the interpolation target pixel.
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は、カラー撮像装置例えばデジタルスチルカメラの一部として用いるのに適したものであるが、本発明はこれに限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment described below is suitable for use as a part of a color imaging apparatus such as a digital still camera, but the present invention is not limited to this.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の画素信号処理装置を備えた撮像装置の構成を表すブロック図である。図2は、図1の画素信号処理回路4の構成を示す。図2に示すように、画素信号処理回路4は、フレームメモリ10と、プロセッサ11を有する。
レンズ1から入射した光は、二次元撮像素子、例えば固体撮像素子2の撮像面に結像する。固体撮像素子2は、二次元的に配列された複数の光電変換素子を有し、この複数の光電変換素子は、例えば図3に示すように、ベイヤ(Bayer)型に配置された、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色に対応する分光感度特性を有するカラーフィルタで覆われており、各光電変換素子からは、カラーフィルタの色に対応した色成分のアナログ信号が出力される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus provided with a pixel signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows a configuration of the pixel signal processing circuit 4 of FIG. As shown in FIG. 2, the pixel signal processing circuit 4 includes a
The light incident from the lens 1 forms an image on the imaging surface of a two-dimensional image sensor, for example, the solid-
図3において、横、縦はそれぞれ撮像面の水平方向(H)、垂直方向(V)を表す。光電変換素子は画素を構成し、撮像面上で各光電変換素子が占める位置が画素位置に対応する。各画素は、撮像素子の撮像面上に二次元的に配列されているので、それらの位置は、HV座標面(またはHV面)上の座標値で表すことができる。
また以下の説明で、Rのカラーフィルタで覆われた光電変換素子に対応した画素をR画素、Gのカラーフィルタで覆われた光電変換素子に対応した画素をG画素、Bのカラーフィルタで覆われた光電変換素子に対応した画素をB画素と呼ぶ。
In FIG. 3, horizontal and vertical represent the horizontal direction (H) and vertical direction (V) of the imaging surface, respectively. The photoelectric conversion element constitutes a pixel, and the position occupied by each photoelectric conversion element on the imaging surface corresponds to the pixel position. Since each pixel is two-dimensionally arranged on the image pickup surface of the image pickup device, their position can be expressed by a coordinate value on the HV coordinate plane (or HV plane).
In the following description, pixels corresponding to photoelectric conversion elements covered with R color filters are covered with R pixels, and pixels corresponding to photoelectric conversion elements covered with G color filters are covered with G pixels and B color filters. A pixel corresponding to the photoelectric conversion element is called a B pixel.
固体撮像素子2は入射光を光電変換し入射光量に応じたレベルのアナログ信号を画素ごとに出力する。このアナログ信号はA/D変換器3でデジタル信号に変換され、出力され、各画素の持つ色成分値として、画素信号処理回路4内のフレームメモリ10に書き込まれる。この際、各信号は、各画素の、撮像面上での位置、従ってHV座標面上での位置に対応づけて書き込まれる。
The solid-
上記のように各画素を構成する光電変換素子の各々からは、R、G、Bいずれか一つの色成分値を表す信号しか得られない。即ち、R画素については、R成分値が既知である一方、G及びB成分値が未知であり、G画素については、G成分値が既知である一方、B及びR成分値が未知であり、B画素については、B成分値が既知である一方、R及びG成分値が未知である。各画素について、R、G、B全ての色成分値を持つことで、カラー画像を得ることができるので、フレームメモリ10に書き込まれている、各画素位置における未知の色成分値は不足色成分値とも言われる。本発明の画素信号処理は、各画素において未知である色成分値(不足色成分値)を補間により求めるものである。
As described above, only signals representing any one of R, G, and B color component values can be obtained from each of the photoelectric conversion elements constituting each pixel. That is, for the R pixel, the R component value is known, while the G and B component values are unknown, and for the G pixel, the G component value is known, while the B and R component values are unknown, For the B pixel, the B component value is known, while the R and G component values are unknown. Since each pixel has all R, G, and B color component values, a color image can be obtained. Therefore, an unknown color component value written in the
図2に示されるプロセッサ11は、図3に示されるベイヤ配列型の画像データの各画素に対する不足色成分値の補間処理のため、図4、図5、図6、図7のフローチャートに示されるように動作する。プロセッサ11で計算された各画素の不足色成分値(補間値)はHV座標平面上での各画素の位置に対応づけられて、フレームメモリ10に書き込まれる。
The
以下、画素信号処理回路4で行われる不足色成分値の補間処理について説明する。不足色成分値の補間には、
(P1) R画素及びB画素におけるG成分値を求める処理、
(P2) G画素におけるR成分値及びB成分値を求める処理、
(P3) B画素におけるR成分値を求める処理、及び
(P4) R画素におけるB成分値を求める処理、
が含まれ、例えば上に記載の順で行われる。
Hereinafter, the interpolation processing of the insufficient color component value performed in the pixel signal processing circuit 4 will be described. For interpolation of missing color component values,
(P1) Processing for obtaining G component values in the R pixel and B pixel,
(P2) Processing for obtaining the R component value and the B component value in the G pixel,
(P3) A process for obtaining the R component value in the B pixel, and (P4) a process for obtaining the B component value in the R pixel,
For example, in the order described above.
最初に、上記(P1)の、R画素及びB画素におけるG成分値の補間処理について説明する。まず、R画素におけるG成分値の補間について図4及び図8を参照して説明する。図4はR画素におけるG成分値の補間の際のプロセッサ11の動作を示すフローチャートである。また、図8はフレームメモリ10に書き込まれている各画素の有する色成分値のうち、R画素(R33)におけるG成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表している。各画素位置の記号は、各画素が有する色成分値を表すものであり、最初のアルファベット(R、G、B)の色がR、G、Bのいずれであるかを示すとともに、それに続く2桁の数字が各画素の位置を表している。これらの各画素の色成分値を表す記号は、各画素を表すためにも用いられる。(以下の図でも同様の表記法が用いられる。)図示の例では、補間処理対象画素の位置が(33)で表され、補間処理対象画素及びその色成分値がR33で表されている。即ち、以下の説明では、R画素R33を補間処理対象画素とし、R画素(R33)の位置(33)におけるG成分値を補間により生成するものとする。
First, the interpolation processing of the G component value in the R pixel and the B pixel in (P1) will be described. First, the interpolation of the G component value in the R pixel will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the
以下に説明する各ステップの処理で用いられる各画素の色成分値は必要に応じてフレームメモリ10から読み出される。
まず、ステップST10、ST11、ST12A、ST12Bにおいて、補間処理対象画素R33を中心として画像の相関の強い方向に、補間しようとする色成分(G成分)と同じ色の色成分値(G成分値)を有する画素が存在するかどうかの判定が行われる。
まず、ステップST10及びステップST11において、補間処理対象画素R33を中心に水平方向及び垂直方向のいずれに相関が強いかの判別が行われる。この判別のため、補間処理対象画素R33の周辺の画素の色成分値の一部が用いられて、以下の値dV、dHが計算され(ステップST10)、dH<dVかどうかの判定が行われる(ステップST11)。
The color component value of each pixel used in the processing of each step described below is read from the
First, in steps ST10, ST11, ST12A, ST12B, the color component value (G component value) of the same color as the color component (G component) to be interpolated in the direction in which the image correlation is strong with the interpolation target pixel R33 as the center. A determination is made whether there is a pixel having.
First, in step ST10 and step ST11, it is determined whether the correlation is strong in the horizontal direction or the vertical direction around the interpolation processing target pixel R33. For this determination, a part of color component values of pixels around the interpolation processing target pixel R33 is used to calculate the following values dV and dH (step ST10), and it is determined whether dH <dV. (Step ST11).
dH=|G23−G43|
dV=|G32−G34|
…(1)
dH = | G23-G43 |
dV = | G32-G34 |
... (1)
ここで、dHは、補間処理対象画素R33を中心とした水平方向の画素のG成分値、即ち補間処理対象画素R33に対し水平方向に整列し、補間処理対象画素R33に隣接する2つの画素G23、G43のG成分値G23、G43の差の絶対値を表し、dVは、補間処理対象画素R33を中心とした垂直方向の画素のG成分値、即ち補間処理対象画素R33に対し垂直方向に整列し、補間処理対象画素に隣接する2つの画素G32、G34のG成分値G32、G34の差の絶対値を表す。例えば横縞の画像のように画像中に水平方向の相関が強い場合はdH<dVとなり、縦縞の画像のように垂直方向の相関が強い場合はdV<dHとなる。なお、dH、dVを求める式は式(1)に限定されない。 Here, dH is the G component value of the pixel in the horizontal direction centered on the interpolation processing target pixel R33, that is, two pixels G23 that are aligned in the horizontal direction with respect to the interpolation processing target pixel R33 and are adjacent to the interpolation processing target pixel R33. , G43 represents the absolute value of the difference between G component values G23 and G43, and dV is the vertical G component value of the pixel in the vertical direction centered on the interpolation processing target pixel R33, that is, vertically aligned with respect to the interpolation processing target pixel R33. The absolute value of the difference between the G component values G32 and G34 of the two pixels G32 and G34 adjacent to the interpolation target pixel. For example, dH <dV when the horizontal correlation is strong in the image like a horizontal stripe image, and dV <dH when the vertical correlation is strong like a vertical stripe image. Note that the equations for obtaining dH and dV are not limited to Equation (1).
このdV、dHの大小関係に応じて、ステップST12A以下の処理もしくはステップST12B以下の処理が行われる。即ち、dH<dVのときは(水平方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST12A以下の処理が、それ以外のときは(垂直方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST12B以下の処理が行われる。 Depending on the magnitude relationship between dV and dH, the process after step ST12A or the process after step ST12B is performed. That is, when dH <dV (when it is determined that the correlation in the horizontal direction is strong), the processing after step ST12A is performed, and otherwise (when it is determined that the correlation in the vertical direction is strong), step ST12B. The following processing is performed.
次に、ステップST12Aにおいて、補間処理対象画素R33を中心に水平方向(ステップST11で相関が強いと判断された方向)にG成分値を持つ画素、即ち補間しようとする色成分値と同じ色の色成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST13Aに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST14Aに進み、第二の補間が実行される。図8から明らかなように、R画素を中心とした水平方向にはG成分値を持つ画素が存在しているので、ステップST13Aに進み、第一の補間が実行される。
Next, in step ST12A, the pixel having the G component value in the horizontal direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST11) around the interpolation target pixel R33, that is, the same color as the color component value to be interpolated. A determination is made whether there are any pixels with color component values.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST13A, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST14A, where the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 8, since there is a pixel having a G component value in the horizontal direction centering on the R pixel, the process proceeds to step ST13A and the first interpolation is executed.
ステップST13Aでは、補間処理対象画素R33及び補間処理対象画素R33に対し水平方向に整列したG画素G23、G43のG色成分値G23、G43及びR画素R33、R13、R53のR色成分値R33、R13、R53を用いて、補間処理対象画素R33におけるG成分値g33を求める下記の式(2)の補間演算が行われる。この補間演算は後述のように「相似関係を仮定した」補間演算である。 In step ST13A, the G color component values G23 and G43 of the G pixels G23 and G43 aligned in the horizontal direction with respect to the interpolation processing target pixel R33 and the interpolation processing target pixel R33, and the R color component values R33 of the R pixels R33, R13, and R53, Using R13 and R53, the interpolation calculation of the following equation (2) for obtaining the G component value g33 in the interpolation target pixel R33 is performed. As will be described later, this interpolation calculation is an interpolation calculation that assumes “similarity”.
そして式(2)の補間演算で求められたG成分値g33が補間処理対象画素R33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
Then, the G component value g33 obtained by the interpolation calculation of Expression (2) is written in the
ステップST12Bにおいては、補間処理対象画素R33を中心に垂直方向(ステップST11で相関が強いと判断された方向)にG成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST13Bに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST14Bに進み、第二の補間が実行される。図8から明らかなように、R画素を中心とした垂直方向にはG成分値を持つ画素が存在しているので、ステップST13Bに進み第一の補間が実行される。
In step ST12B, it is determined whether or not there is a pixel having a G component value in the vertical direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST11) around the interpolation target pixel R33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST13B, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST14B, and the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 8, since there is a pixel having a G component value in the vertical direction centered on the R pixel, the process proceeds to step ST13B and the first interpolation is executed.
ステップST13Bでは、補間処理対象画素R33及び補間処理対象画素R33に対し垂直方向に整列したG画素G32、G34のG色成分値G32、G34及びR画素R33、R31、R35のR成分値R33、R31、R35を用いて、補間処理対象画素R33におけるG成分値g33を求める下記の式(3)の補間演算が行われる。この補間演算も、式(2)と同様、「相似関係を仮定した」補間演算である。 In step ST13B, the G color component values G32 and G34 of the G pixels G32 and G34 aligned in the vertical direction with respect to the interpolation processing target pixel R33 and the interpolation processing target pixel R33, and the R component values R33 and R31 of the R pixels R33, R31, and R35. , R35, the interpolation calculation of the following equation (3) for obtaining the G component value g33 in the interpolation target pixel R33 is performed. This interpolation calculation is also an interpolation calculation “assuming a similar relationship”, similar to the equation (2).
そして式(3)の補間演算で求められたG成分値g33が補間処理対象画素R33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
Then, the G component value g33 obtained by the interpolation calculation of Expression (3) is written in the
以上の補間処理がすべてのR画素に対して実行され、R画素におけるG成分値が補間により求められる。 The above interpolation processing is executed for all R pixels, and the G component value at the R pixel is obtained by interpolation.
次にB画素におけるG成分値の補間について述べる。図9は、フレームメモリ10に書き込まれている各画素が持つ色成分値のうち、B画素B33におけるG成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表している。図9を図8と比較すれば明らかなように、図8と図9とでは、R画素とB画素及び各々の持つ色成分値が入れ替わっただけである。従って、B画素におけるG成分値の補間は、以上に説明したR画素におけるG成分値の補間のRとBを入れ替える以外は同様に行うことができる。
Next, interpolation of the G component value in the B pixel will be described. FIG. 9 schematically shows the color component values of the pixels used in the interpolation of the G component value in the B pixel B33 among the color component values of each pixel written in the
以上の補間処理によりR画素、B画素におけるG成分値の補間が行われると、フレームメモリ10に書き込まれている各画素の色成分値は図10に模式的に示されるようになる。なお、図10中の大文字R、G、Bは各々の画素が持つ色成分値のうち、固体撮像素子2により与えられるR成分値、G成分値、B成分値を表し、小文字gは補間処理によって得られたG成分値を表す。
When the G component values in the R pixel and the B pixel are interpolated by the above interpolation processing, the color component values of each pixel written in the
次に上記(P2)の、G画素におけるR成分値、B成分値の補間処理について説明する。ベイヤ配列においては、図3に示すように、補間処理対象画素となるG画素が属する行によって、補間処理対象画素に対して水平方向及び垂直方向に整列した画素の色が異なる。即ち、図3の一つおきの行、即ち図3で1番目、3番目、…の行(以下便宜上「奇数行」と言う)のG画素を補間処理対象画素とする場合、図11(a)に示すように、水平方向にはB画素が整列し、垂直方向にはR画素が整列する一方、図3の、上記一つおきの行の間に位置する行、即ち、図3で2番目、4番目、…の行(以下「偶数行」と言う)のG画素を補間処理対象画素とする場合、図11(b)に示すように、水平方向にはR画素が整列し、垂直方向にはB画素が整列する。 Next, the interpolation processing of the R component value and the B component value in the G pixel in (P2) will be described. In the Bayer array, as shown in FIG. 3, the color of pixels aligned in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the interpolation processing target pixel differs depending on the row to which the G pixel that is the interpolation processing target pixel belongs. That is, when the G pixels in every other row in FIG. 3, that is, the first, third,... Row (hereinafter referred to as “odd row” for convenience) in FIG. As shown in FIG. 3, the B pixels are aligned in the horizontal direction and the R pixels are aligned in the vertical direction. On the other hand, in FIG. When the G pixels in the fourth, fourth,... Rows (hereinafter referred to as “even-numbered rows”) are set as the interpolation target pixels, as shown in FIG. B pixels are aligned in the direction.
図5はG画素におけるR成分値の補間の際のプロセッサ11の動作を示すフローチャートである。また、図12及び図13はフレームメモリ10に書き込まれている各画素が持つ色成分値のうち、G画素G33におけるR成分値及びB成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表している。各画素位置の記号は、各画素が有する色成分値を表すものであるが、大文字R、G、Bで始まる記号は各画素がもともと持つ(すなわち固体撮像素子2によって与えられた)R成分値、G成分値、B成分値を表す記号であり、小文字gで始まる記号は、上記の(P1)の補間によって求められたG成分値であることを表す。また、図8同様、大文字R、G、Bで始まる記号は、各画素を表すためにも用いられる。図12は補間処理対象画素G33が奇数行にある場合を示し、図13は補間処理対象画素G33が偶数行にある場合を示す。
最初に、補間処理対象画素G33が奇数行にあり、その補間処理対象画素におけるR成分値の補間について説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
First, interpolation of the R component value in the interpolation processing target pixel when the interpolation processing target pixel G33 is in an odd row will be described.
以下に説明する各ステップの処理で用いられる各画素の色成分値は必要に応じてフレームメモリ10から読み出される。
まず、ステップST20、ST21、ST22A、ST22Bにおいて、補間処理対象画素G33を中心として画像の相関の強い方向に、補間しようとする色成分(R成分)と同じ色の色成分値(R成分値)を有する画素が存在するかどうかの判定が行われる。
まず、ステップST20及びST21において、補間処理対象画素G33を中心に水平方向及び垂直方向のいずれに相関が強いかの判別が行われる。この判別のため、補間処理対象画素G33の周辺の画素の色成分値の一部が用いられて、以下の式(4)により、値dV、dHが計算され(ステップST20)、dH<dVかどうかの判定が行われる(ステップST21)。なお、dH、dVを求める式は式(4)に限定されない。
The color component value of each pixel used in the processing of each step described below is read from the
First, in steps ST20, ST21, ST22A, ST22B, the color component value (R component value) of the same color as the color component (R component) to be interpolated in the direction in which the image correlation is strong around the interpolation processing target pixel G33. A determination is made whether there is a pixel having.
First, in steps ST20 and ST21, it is determined whether the correlation is strong in the horizontal direction or the vertical direction around the interpolation processing target pixel G33. For this determination, part of the color component values of the pixels around the interpolation target pixel G33 is used, and the values dV and dH are calculated by the following equation (4) (step ST20). Judgment is made (step ST21). Note that the equations for obtaining dH and dV are not limited to Equation (4).
dH=|g23−g43|
dV=|g32−g34|
…(4)
dH = | g23−g43 |
dV = | g32−g34 |
(4)
ここで、dHは、補間処理対象画素G33を中心とした水平方向の画素のG成分値、即ち補間処理対象画素G33に対し水平方向に整列し、補間処理対象画素G33に隣接する2つの画素B23、B43のG成分値g23、g43の差の絶対値を表し、dVは、補間処理対象画素G33を中心とした垂直方向の画素のG成分値、即ち補間処理対象画素G33に対し垂直方向に整列し、補間処理対象画素G33に隣接する2つの画素R32、R34のG成分値g32、g34の差の絶対値を表す。水平方向の相関が強い場合はdH<dVとなり、垂直方向の相関が強い場合はdV<dHとなる。 Here, dH is the G component value of the pixel in the horizontal direction around the interpolation processing target pixel G33, that is, two pixels B23 that are aligned in the horizontal direction with respect to the interpolation processing target pixel G33 and are adjacent to the interpolation processing target pixel G33. , B43 represents the absolute value of the difference between the G component values g23 and g43, and dV is the vertical G component value centered on the interpolation target pixel G33, that is, vertically aligned with respect to the interpolation target pixel G33. The absolute value of the difference between the G component values g32 and g34 of the two pixels R32 and R34 adjacent to the interpolation processing target pixel G33. When the correlation in the horizontal direction is strong, dH <dV, and when the correlation in the vertical direction is strong, dV <dH.
このdV、dHの大小関係に応じて、ステップST22A以下の処理もしくはステップST22B以下の処理が行われる。即ち、dH<dVのときは(水平方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST22A以下の処理が、それ以外のときは(垂直方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST22B以下の処理が行われる。 Depending on the magnitude relationship between dV and dH, the process after step ST22A or the process after step ST22B is performed. That is, when dH <dV (when it is determined that the correlation in the horizontal direction is strong), the processing after step ST22A is performed, and otherwise (when it is determined that the correlation in the vertical direction is strong), step ST22B. The following processing is performed.
次に、ステップST22Aにおいて、補間処理対象画素G33を中心に水平方向(ステップST21で相関が強いと判断された方向)にR成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST23Aに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST24Aに進み、第二の補間が実行される。図12から明らかなように、G画素を中心とした水平方向にはR成分値を持つ画素が存在しないので、ステップST24Aに進み、第二の補間が実行される。
Next, in step ST22A, it is determined whether or not there is a pixel having an R component value in the horizontal direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST21) around the interpolation target pixel G33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST23A, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST24A, where the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 12, since there is no pixel having the R component value in the horizontal direction centering on the G pixel, the process proceeds to step ST24A and the second interpolation is executed.
ステップST24Aで実施される第二の補間の詳細を図7に示す。第二の補間では、回帰分析による補間、又は線形補間が選択的に行われる。 The details of the second interpolation performed in step ST24A are shown in FIG. In the second interpolation, interpolation by regression analysis or linear interpolation is selectively performed.
図7のステップST40において、補間処理対象画素G33の周辺の画素、即ち、
R画素R12のG成分値g12とR成分値R12、
R画素R32のG成分値g32とR成分値R32、
R画素R52のG成分値g52とR成分値R52、
R画素R14のG成分値g14とR成分値R14、
R画素R34のG成分値g34とR成分値R34、
R画素R54のG成分値g54とR成分値R54を用いて、下記の式(5)に示される二次元座標データ(xi、yi)(i=1〜6)が作成される。このとき、補間処理対象画素G33が有する色成分値G33と同じ色の色成分値g12、g32、g52、g14、g34、g54をxiとし、補間処理対象画素G33において補間をしようとしている色成分値r33と同じ色の色成分値R12、R32、R52、R14、R34、R54をyiとする。
In step ST40 of FIG. 7, pixels around the interpolation target pixel G33, that is,
G component value g12 and R component value R12 of R pixel R12,
G component value g32 and R component value R32 of the R pixel R32,
G component value g52 and R component value R52 of R pixel R52,
G component value g14 and R component value R14 of R pixel R14,
G component value g34 and R component value R34 of the R pixel R34,
Using the G component value g54 and the R component value R54 of the R pixel R54, two-dimensional coordinate data (xi, yi) (i = 1 to 6) represented by the following equation (5) is created. At this time, the color component values g12, g32, g52, g14, g34, and g54 of the same color as the color component value G33 of the interpolation processing target pixel G33 are set to xi, and the color component value to be interpolated in the interpolation processing target pixel G33. Let yi be the color component values R12, R32, R52, R14, R34, and R54 of the same color as r33.
(x1,y1)=(g12,R12)
(x2,y2)=(g32,R32)
(x3,y3)=(g52,R52)
(x4,y4)=(g14,R14)
(x5,y5)=(g34,R34)
(x6,y6)=(g54,R54)
…(5)
(X1, y1) = (g12, R12)
(X2, y2) = (g32, R32)
(X3, y3) = (g52, R52)
(X4, y4) = (g14, R14)
(X5, y5) = (g34, R34)
(X6, y6) = (g54, R54)
... (5)
次にステップST41において上記xi(i=1〜6)の最大値と最小値の差が所定の閾値以下であるかの判定が行われる。そして、閾値以下である場合はステップST42が実行され、そうでない場合はステップST43、ステップST44が実行される。 Next, in step ST41, it is determined whether the difference between the maximum value and the minimum value of xi (i = 1 to 6) is equal to or less than a predetermined threshold value. If it is equal to or less than the threshold value, step ST42 is executed, and if not, step ST43 and step ST44 are executed.
ステップST42では線形補間により補間処理対象画素G33におけるR成分値r33が計算される。即ち、下記の式(6)による補間演算が行われ、求められた値r33が補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
In step ST42, the R component value r33 in the interpolation target pixel G33 is calculated by linear interpolation. That is, an interpolation calculation is performed by the following equation (6), and the obtained value r33 is written in the
式(6)の演算は、補間処理対象画素G33の周囲に位置する画素の、補間しようとする色成分値r33と同じ色の色成分値R32、R34の平均を求めるものである。 The calculation of Expression (6) is to obtain the average of the color component values R32 and R34 of the same color as the color component value r33 to be interpolated for the pixels located around the interpolation target pixel G33.
ステップST43及びステップST44は、回帰分析による補間を行う。回帰分析による補間においては、二次元座標値のうちのxiを説明変数とし、yiを目的変数として回帰分析を行い、xiとyiとの関係を表す回帰式、特にその傾きa、及びy切片bを求め、この回帰式を用いて補間処理対象画素における未知色の色成分値を算出する。具体的には、ステップST43で式(7)に示す計算により直線y=a×x+bの傾きa及びy切片bが求められる。 Step ST43 and step ST44 perform interpolation by regression analysis. In interpolation by regression analysis, regression analysis is performed with xi of the two-dimensional coordinate values as explanatory variables and yi as an objective variable, and a regression expression representing the relationship between xi and yi, particularly its slope a and y intercept b And the color component value of the unknown color in the interpolation target pixel is calculated using this regression equation. Specifically, in step ST43, the slope a and the y-intercept b of the straight line y = a × x + b are obtained by the calculation shown in Expression (7).
ステップST44では直線y=a×x+bと補間処理対象画素G33におけるG成分値G33を用いた下記の式(8)により、補間処理対象画素G33におけるR成分値r33が計算され、補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
In step ST44, the R component value r33 in the interpolation processing target pixel G33 is calculated by the following equation (8) using the straight line y = a × x + b and the G component value G33 in the interpolation processing target pixel G33, and the interpolation processing target pixel G33. Is written in the
r33=a×G33+b
…(8)
r33 = a × G33 + b
... (8)
以上がステップST22A以下の処理である。次にステップST22B以下の処理について述べる。 The above is the process after step ST22A. Next, the processing after step ST22B will be described.
ステップST22Bにおいて、補間処理対象画素G33を中心に垂直方向(ステップST21で相関が強いと判断された方向)にR成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST23Bに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST24Bに進み、第二の補間が実行される。図12から明らかなように、G画素を中心とした垂直方向にはR成分値を持つ画素が存在するので、ステップST23Bに進み、第一の補間が実行される。
In step ST22B, it is determined whether or not there is a pixel having an R component value in the vertical direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST21) around the interpolation target pixel G33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST23B, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST24B, where the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 12, since there is a pixel having an R component value in the vertical direction centered on the G pixel, the process proceeds to step ST23B, and the first interpolation is executed.
ステップST23Bでは、補間処理対象画素G33のG成分値G33、及び補間処理対象画素G33に対し垂直方向に整列したR画素R32、R34のR色成分値R32、R34及びG成分値g32、g34を用いて、下記の式(9)により、補間処理対象画素G33におけるR成分値r33を求める補間演算が行われる。この補間演算も、式(2)と同様、「相似関係を仮定した」補間演算である。 In step ST23B, the G component value G33 of the interpolation processing target pixel G33 and the R color component values R32 and R34 of the R pixels R32 and R34 aligned in the vertical direction with respect to the interpolation processing target pixel G33 and the G component values g32 and g34 are used. Thus, the interpolation calculation for obtaining the R component value r33 in the interpolation processing target pixel G33 is performed by the following equation (9). This interpolation calculation is also an interpolation calculation “assuming a similar relationship”, similar to the equation (2).
上記の式(9)により求められた、補間処理対象画素G33におけるR成分値r33も、補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
The R component value r33 in the interpolation processing target pixel G33 obtained by the above equation (9) is also written in the
以上が図5のステップST22B以下で行われる処理である。以上の処理が全ての奇数行のG画素に対して行われ、奇数行のG画素におけるR成分値が補間により求められる。次に奇数行のG画素におけるB成分値の補間について図6及び図12を参照して説明する。
なお図6はB成分値の補間の際のプロセッサ11の動作を示すフローチャートである。
The above is the processing performed after step ST22B in FIG. The above processing is performed for all odd-numbered G pixels, and R component values for odd-numbered G pixels are obtained by interpolation. Next, interpolation of B component values in odd-numbered G pixels will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
以下に説明する各ステップの処理で用いられる各画素の色成分値は必要に応じてフレームメモリ10から読み出される。
まず、ステップST30、ST31、ST32A、ST32Bにおいて、補間処理対象画素G33を中心として画像の相関の強い方向に、補間しようとする色成分(B成分)と同じ色の色成分値(B成分値)を有する画素が存在するかどうかの判定が行われる。
まず、ステップST30及びST31において、補間処理対象画素G33を中心に水平方向及び垂直方向のいずれに相関が強いかの判別が行われる。この判別のため、補間処理対象画素G33の周辺の画素の色成分値の一部が用いられて、下記の式(10)により、値dV、dHが計算され(ステップST30)、dH<dVかどうかの判定が行われる(ステップST31)。なお、dH、dVを求める式は式(10)に限定されない。
The color component value of each pixel used in the processing of each step described below is read from the
First, in steps ST30, ST31, ST32A, and ST32B, the color component value (B component value) of the same color as the color component (B component) to be interpolated in the direction in which the correlation of the image is strong around the interpolation target pixel G33. A determination is made whether there is a pixel having.
First, in steps ST30 and ST31, it is determined whether the correlation is strong in the horizontal direction or the vertical direction around the interpolation processing target pixel G33. For this determination, a part of the color component values of the pixels around the interpolation target pixel G33 is used, and the values dV and dH are calculated by the following equation (10) (step ST30). Whether or not is determined (step ST31). Note that the equations for obtaining dH and dV are not limited to Equation (10).
dH=|g23−g43|
dV=|g32−g34|
…(10)
dH = | g23−g43 |
dV = | g32−g34 |
(10)
このdV、dHの大小関係に応じて、ステップST32A以下の処理もしくはステップST32B以下の処理が行われる。即ち、dH<dVのときは(水平方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST32A以下の処理が、それ以外のときは(垂直方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST32B以下の処理が行われる。 Depending on the magnitude relationship between dV and dH, the process after step ST32A or the process after step ST32B is performed. That is, when dH <dV (when it is determined that the correlation in the horizontal direction is strong), the processing after step ST32A is performed, otherwise (when it is determined that the correlation in the vertical direction is strong), step ST32B. The following processing is performed.
次に、ステップST32Aにおいて、補間処理対象画素G33を中心に水平方向(ステップST31で相関が強いと判断された方向)にB成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST33Aに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST34Aに進み、第二の補間が実行される。図12から明らかなように、G画素を中心とした水平方向にはB成分値を持つ画素が存在するので、ステップST33Aに進み、第一の補間が実行される。
Next, in step ST32A, it is determined whether or not there is a pixel having a B component value in the horizontal direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST31) around the interpolation target pixel G33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST33A, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST34A, where the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 12, since there is a pixel having a B component value in the horizontal direction centering on the G pixel, the process proceeds to step ST33A, and the first interpolation is executed.
ステップST33Aでは、補間処理対象画素G33のG成分値G33、及び補間処理対象画素G33に対し水平方向に整列したB画素B23、B43のB色成分値B32、B43及びG成分値g23、g43を用いて、補間処理対象画素G33におけるB成分値b33を求める、下記の式(11)の補間演算が行われる。この補間演算も、式(2)と同様、「相似関係を仮定した」補間演算である。 In step ST33A, the G component value G33 of the interpolation processing target pixel G33 and the B color component values B32 and B43 of the B pixels B23 and B43 aligned in the horizontal direction with respect to the interpolation processing target pixel G33 and the G component values g23 and g43 are used. Thus, the interpolation calculation of the following formula (11) is performed to obtain the B component value b33 in the interpolation target pixel G33. This interpolation calculation is also an interpolation calculation “assuming a similar relationship”, similar to the equation (2).
上記の式(11)により求められた、補間処理対象画素G33におけるB成分値b33も、補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
The B component value b33 in the interpolation processing target pixel G33 obtained by the above equation (11) is also written in the
以上が図6のステップST32A以下の処理である。次にステップST32B以下の処理について述べる。 The above is the process after step ST32A in FIG. Next, the processing after step ST32B will be described.
ステップST32Bにおいて、補間処理対象画素G33を中心に垂直方向(ステップST31で相関が強いと判断された方向)にB成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST33Bに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST34Bに進み、第二の補間が実行される。図12から明らかなように、G画素を中心とした垂直方向にはB成分値を持つ画素が存在しないので、ステップST34Bに進み、第二の補間が実行される。
In step ST32B, it is determined whether or not there is a pixel having a B component value in the vertical direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST31) around the interpolation target pixel G33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST33B, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST34B, and the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 12, since there is no pixel having a B component value in the vertical direction centering on the G pixel, the process proceeds to step ST34B, and the second interpolation is executed.
ステップST34Bで実施される第二の補間の詳細を図7に示す。第二の補間では、回帰分析による補間、又は線形補間が選択的に行われる。 Details of the second interpolation executed in step ST34B are shown in FIG. In the second interpolation, interpolation by regression analysis or linear interpolation is selectively performed.
まずステップST40において、補間処理対象画素G33の周辺の画素、即ち、
B画素B21のG成分値g21とB成分値B21、
B画素B23のG成分値g23とB成分値B23、
B画素B25のG成分値g25とB成分値B25、
B画素B41のG成分値g41とB成分値B41、
B画素B43のG成分値g43とB成分値B43、
B画素B45のG成分値g45とB成分値B45を用いて、下記の式(12)に示される二次元座標データ(xi、yi)(i=1〜6)が作成される。このとき、補間処理対象画素G33が有する色成分値G33と同じ色の色成分値g21、g23、g25、g41、g43、g45をxiとし、補間処理対象画素G33において補間をしようとしている色成分値b33と同じ色の色成分値B21、B23、B25、B41、B43、B45をyiとする。
First, in step ST40, pixels around the interpolation target pixel G33, that is,
G component value g21 and B component value B21 of B pixel B21,
G component value g23 and B component value B23 of the B pixel B23,
G component value g25 and B component value B25 of the B pixel B25,
G component value g41 and B component value B41 of the B pixel B41,
G component value g43 and B component value B43 of the B pixel B43,
Using the G component value g45 and the B component value B45 of the B pixel B45, two-dimensional coordinate data (xi, yi) (i = 1 to 6) represented by the following equation (12) is created. At this time, the color component values g21, g23, g25, g41, g43, and g45 of the same color as the color component value G33 of the interpolation processing target pixel G33 are set to xi, and the color component value to be interpolated in the interpolation processing target pixel G33. Let yi be the color component values B21, B23, B25, B41, B43, and B45 of the same color as b33.
(x1,y1)=(g21,B21)
(x2,y2)=(g41,B41)
(x3,y3)=(g23,B23)
(x4,y4)=(g43,B43)
(x5,y5)=(g25,B25)
(x6,y6)=(g45,B45)
…(12)
(X1, y1) = (g21, B21)
(X2, y2) = (g41, B41)
(X3, y3) = (g23, B23)
(X4, y4) = (g43, B43)
(X5, y5) = (g25, B25)
(X6, y6) = (g45, B45)
(12)
次にステップST41において上記xi(i=1〜6)の最大値と最小値の差が所定の閾値以下であるかどうかの判定が行われる。そして、閾値以下である場合はステップST42が実行され、そうでない場合はステップST43、ステップST44が実行される。 Next, in step ST41, it is determined whether the difference between the maximum value and the minimum value of xi (i = 1 to 6) is equal to or less than a predetermined threshold value. If it is equal to or less than the threshold value, step ST42 is executed, and if not, step ST43 and step ST44 are executed.
ステップST42では線形補間により補間処理対象画素G33におけるB成分値b33が計算される。即ち、下記の式(13)による補間演算が行われ、求められた値b33が補間処理対象画素G33の位置に対応付けられてフレームメモリ10に書き込まれる。
In step ST42, the B component value b33 in the interpolation target pixel G33 is calculated by linear interpolation. That is, an interpolation calculation is performed by the following equation (13), and the obtained value b33 is written in the
式(13)の演算は、補間処理対象画素G33の周囲に位置する画素の、補間しようとする色成分値b33と同じ色の色成分値B23、B43の平均を求めるものである。 The calculation of Expression (13) is to obtain the average of the color component values B23 and B43 of the same color as the color component value b33 to be interpolated for the pixels located around the interpolation target pixel G33.
ステップST43及びステップST44は、回帰分析による補間を行う。回帰分析による補間においては、二次元座標値のうちのxiを説明変数とし、yiを目的変数として回帰分析を行い、xiとyiとの関係を表す回帰式、特にその傾きa、及びy切片bを求め、この回帰式を用いて補間処理対象画素における未知色の色成分値を算出する。具体的には、ステップST43で下記の式(14)に示す計算により、直線y=a×x+bの傾きa及びy切片bが求められる。 Step ST43 and step ST44 perform interpolation by regression analysis. In interpolation by regression analysis, regression analysis is performed with xi of the two-dimensional coordinate values as explanatory variables and yi as an objective variable, and a regression expression representing the relationship between xi and yi, particularly its slope a and y intercept b And the color component value of the unknown color in the interpolation target pixel is calculated using this regression equation. Specifically, the slope a and the y-intercept b of the straight line y = a × x + b are obtained by the calculation shown in the following formula (14) in step ST43.
ステップST44では直線y=a×x+bと補間処理対象画素G33におけるG成分値G33を用いた下記の式(15)により、補間処理対象画素G33におけるB成分値b33が計算され、補間処理対象画素G33の位置に対応付けられてフレームメモリ10に書き込まれる。
In step ST44, the B component value b33 in the interpolation processing target pixel G33 is calculated by the following equation (15) using the straight line y = a × x + b and the G component value G33 in the interpolation processing target pixel G33, and the interpolation processing target pixel G33 is calculated. Is written in the
b33=a×G33+b
…(15)
b33 = a × G33 + b
... (15)
以上がステップST32B以下の処理である。以上の処理が全ての奇数行のG画素に対して行われ、奇数行のG画素におけるB成分値が補間により求められる。その結果、全ての奇数行のG画素に対してR成分値及びB成分値が求められたことになる。 The above is the process after step ST32B. The above processing is performed for all odd-numbered G pixels, and the B component values in the odd-numbered G pixels are obtained by interpolation. As a result, the R component value and the B component value are obtained for all the odd-numbered G pixels.
次に補間処理対象画素G33が偶数行にあり、その補間処理対象画素G33におけるR成分値及びB成分値の補間について図13を参照して説明する。 Next, the interpolation processing target pixel G33 is in an even-numbered row, and the interpolation of the R component value and the B component value in the interpolation processing target pixel G33 will be described with reference to FIG.
図13を図12と比較すれば明らかなように、図13(偶数行のG画素を中心に見た場合)と図12(奇数行のG画素を中心に見た場合)とでは、R画素とB画素(及びこれらの成分値)が入れ替わっただけである。従って、偶数行のG画素におけるR成分値、B成分値の補間は、以上に説明した奇数行のG画素におけるR成分値、B成分値の補間と、RとBを入れ替える以外は同様に行うことができる。
したがって偶数行のG画素におけるR成分値の補間としては、上述の奇数行のG画素におけるB成分値の補間の説明において、BをRで置き換えたものを実行すれば良い。同様に、偶数行のG画素におけるB成分値の補間としては、上述の奇数行のG画素におけるR成分値の補間の説明において、RをBで置き換えたものを実行すれば良い。
以上の補間処理により全てのG画素に対してR成分値、B成分値の補間が行われると、フレームメモリ10に書き込まれている各画素の色成分値は図14に示されるようになる。図14中の大文字R、G、Bは各々の画素が持つ色成分値のうち、固体撮像素子2により与えられるR成分値、G成分値、B成分値を表し、小文字r、g、bは補間処理によって得られたR成分値、G成分値、B成分値を表す。
As is apparent from a comparison of FIG. 13 with FIG. 12, in FIG. 13 (when viewed from the center of even-numbered G pixels) and FIG. 12 (when viewed from the center of odd-numbered G pixels), R pixels And B pixels (and their component values) are simply swapped. Therefore, the interpolation of the R component value and the B component value in the G pixel in the even row is performed in the same manner except that the interpolation of the R component value and the B component value in the G pixel in the odd row described above is replaced with R and B. be able to.
Therefore, the interpolation of the R component value in the G pixels in the even rows may be performed by replacing B with R in the above description of the interpolation of the B component values in the G pixels in the odd rows. Similarly, the interpolation of the B component value in the G pixels in the even rows may be performed by replacing R with B in the above description of the interpolation of the R component values in the G pixels in the odd rows.
When the R component value and the B component value are interpolated for all the G pixels by the above interpolation processing, the color component values of each pixel written in the
次に上記(P3)の、B画素におけるR成分値の補間について図5及び図15を参照して説明する。 Next, the interpolation of the R component value in the B pixel in the above (P3) will be described with reference to FIGS.
図5はB画素におけるR成分値の補間の際のプロセッサ11の動作を表すフローチャートである。また、図15はフレームメモリ10に書き込まれている各画素が持つ色成分値のうち、B画素B33におけるR成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表している。各画素位置の記号は、各画素が有する色成分値を表すものであるが、大文字R、G、Bで始まる記号は、各画素がもともと持つ(すなわち固体撮像素子2によって与えられた)R成分値、G成分値、B成分値であることを表し、小文字r、g、bで始まる記号は、上記の(P1)、(P2)の補間によって求められたR成分値、G成分値、B成分値であることを表す。
また、図8同様、大文字R、G、Bで始まる記号は各画素を表すためにも用いられる。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
Similarly to FIG. 8, symbols starting with capital letters R, G, and B are also used to represent each pixel.
以下に説明する各ステップの処理で用いられる各画素の色成分値は必要に応じてフレームメモリ10から読み出される。
まず、ステップST20、ST21、ST22A、ST22Bにおいて、補間処理対象画素B33を中心として画像の相関の強い方向に、補間しようとする色成分(R成分)と同じ色の色成分値(R成分値)を有する画素が存在するかどうかの判定が行われる。
まず、ステップST20及びステップST21において、補間処理対象画素B33を中心に水平方向及び垂直方向のいずれに相関が強いかの判別が行われる。この判別のため、補間処理対象画素B33の周辺の画素が用いられて、下記の式(16)で表される値dV、dHが計算され(ステップST20)、dH<dVかどうかの判定が行われる(ステップST21)。
The color component value of each pixel used in the processing of each step described below is read from the
First, in steps ST20, ST21, ST22A, and ST22B, the color component value (R component value) of the same color as the color component (R component) to be interpolated in the direction in which the image correlation is strong around the interpolation processing target pixel B33. A determination is made whether there is a pixel having.
First, in step ST20 and step ST21, it is determined whether the correlation is strong in the horizontal direction or the vertical direction around the interpolation processing target pixel B33. For this determination, pixels around the interpolation target pixel B33 are used, and values dV and dH represented by the following equation (16) are calculated (step ST20), and it is determined whether dH <dV. (Step ST21).
dH=|G23−G43|
dV=|G32−G34|
…(16)
dH = | G23-G43 |
dV = | G32-G34 |
... (16)
ここで、dHは、補間処理対象画素B33を中心とした水平方向の画素のG成分値、即ち補間処理対象画素B33に対し水平方向に整列し、補間処理対象画素B33に隣接する2つの画素G23、G43のG成分値の差の絶対値を表し、dVは、補間処理対象画素B33を中心とした垂直方向の画素のG成分値、即ち補間処理対象画素B33に対し垂直方向に整列し、補間処理対象画素に隣接する2つの画素G32、G34のG成分値の差の絶対値を表す。水平方向の相関が強い場合はdH<dVとなり、垂直方向の相関が強い場合はdV<dHとなる。なお、dH、dVを求める式は式(16)に限定されない。 Here, dH is the G component value of the pixel in the horizontal direction centering on the interpolation processing target pixel B33, that is, two pixels G23 aligned in the horizontal direction with respect to the interpolation processing target pixel B33 and adjacent to the interpolation processing target pixel B33. , G43 represents the absolute value of the difference between the G component values of G43, and dV is the G component value of the pixel in the vertical direction centered on the interpolation processing target pixel B33, that is, is aligned in the vertical direction with respect to the interpolation processing target pixel B33. This represents the absolute value of the difference between the G component values of the two pixels G32 and G34 adjacent to the processing target pixel. When the correlation in the horizontal direction is strong, dH <dV, and when the correlation in the vertical direction is strong, dV <dH. Note that the equations for obtaining dH and dV are not limited to Equation (16).
このdV、dHの大小関係に応じて、ステップST22A以下の処理もしくはステップST22B以下の処理が行われる。即ち、dH<dVのときは(水平方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST22A以下の処理が、それ以外のときは(垂直方向の相関が強いと判断されたときは)ステップST22B以下の処理が行われる。 Depending on the magnitude relationship between dV and dH, the process after step ST22A or the process after step ST22B is performed. That is, when dH <dV (when it is determined that the correlation in the horizontal direction is strong), the processing after step ST22A is performed, and otherwise (when it is determined that the correlation in the vertical direction is strong), step ST22B. The following processing is performed.
次に、ステップST22Aにおいて、補間処理対象画素B33を中心に水平方向(ステップST21で相関が強いと判断された方向)にR成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST23Aに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST24Aに進み、第二の補間が実行される。図15から明らかなように、B画素を中心とした水平方向にはR成分値を持つ画素が存在するので、ステップST23Aに進み、第一の補間が実行される。
Next, in step ST22A, it is determined whether or not there is a pixel having an R component value in the horizontal direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST21) around the interpolation target pixel B33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST23A, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST24A, where the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 15, since there is a pixel having an R component value in the horizontal direction centering on the B pixel, the process proceeds to step ST23A and the first interpolation is executed.
ステップST23Aでは、補間処理対象画素B33のG成分値g33、及び補間処理対象画素B33に対し水平方向に整列したG画素G23、G43のG成分値G23、G43及びR成分値r23、r43を用いて、下記の式(17)により、補間処理対象画素B33におけるR成分値r33を求める補間演算が行われる。この補間演算も、式(2)と同様、「相似関係を仮定した」補間演算である。 In step ST23A, the G component value g33 of the interpolation processing target pixel B33 and the G component values G23 and G43 of the G pixels G23 and G43 aligned in the horizontal direction with respect to the interpolation processing target pixel B33 and the R component values r23 and r43 are used. The interpolation calculation for obtaining the R component value r33 in the interpolation target pixel B33 is performed by the following equation (17). This interpolation calculation is also an interpolation calculation “assuming a similar relationship”, similar to the equation (2).
上記の式(17)により求められた、補間処理対象画素B33におけるR成分値r33も、補間処理対象画素B33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
The R component value r33 in the interpolation processing target pixel B33 obtained by the above equation (17) is also written in the
以上がステップST22A以下の処理である。次にステップST22B以下の処理について述べる。
ステップST22Bにおいては、補間処理対象画素B33を中心に垂直方向(ステップST21で相関が強いと判断された方向)にR成分値を持つ画素が存在するかどうかの判定が行われる。
存在すると判断されたときは、ステップST23Bに進み、第一の補間が実行される。存在しないと判断されたときは、ステップST24Bに進み、第二の補間が実行される。図15から明らかなように、B画素を中心とした垂直方向にはR成分値を持つ画素が存在するので、ステップST23Bに進み、第一の補間が実行される。
The above is the process after step ST22A. Next, the processing after step ST22B will be described.
In step ST22B, it is determined whether or not there is a pixel having an R component value in the vertical direction (the direction in which the correlation is determined to be strong in step ST21) around the interpolation target pixel B33.
When it is determined that it exists, the process proceeds to step ST23B, and the first interpolation is executed. If it is determined that it does not exist, the process proceeds to step ST24B, where the second interpolation is executed. As is apparent from FIG. 15, since there is a pixel having an R component value in the vertical direction centering on the B pixel, the process proceeds to step ST23B, and the first interpolation is executed.
ステップST23Bでは、補間処理対象画素B33のG成分値g33、及び補間処理対象画素B33に対し垂直方向に整列したG画素G32、G34のG成分値G32、G34及びR成分値r32、r34を用いて、下記の式(18)により、補間処理対象画素B33におけるR成分値r33を求める補間演算が行われる。この補間演算も、式(2)と同様、「相似関係を仮定した」補間演算である。 In step ST23B, the G component value g33 of the interpolation processing target pixel B33 and the G component values G32 and G34 of the G pixels G32 and G34 aligned in the vertical direction with respect to the interpolation processing target pixel B33 and the R component values r32 and r34 are used. The interpolation calculation for obtaining the R component value r33 in the interpolation target pixel B33 is performed by the following equation (18). This interpolation calculation is also an interpolation calculation “assuming a similar relationship”, similar to the equation (2).
上記の式(18)により求められた、補間処理対象画素B33におけるR成分値r33も、補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ10に書き込まれる。
The R component value r33 in the interpolation processing target pixel B33 obtained by the above equation (18) is also written in the
以上の処理がすべてのB画素に対して行われ、B画素におけるR成分値が補間により求められる。
次に上記(P4)の、R画素におけるB成分値の補間について述べる。
The above processing is performed for all the B pixels, and the R component value in the B pixel is obtained by interpolation.
Next, the interpolation of the B component value in the R pixel in the above (P4) will be described.
図16はフレームメモリ10に書き込まれている各画素が持つ色成分値のうち、R画素R33におけるB成分値の補間の際に利用される画素の持つ色成分値を模式的に表している。各画素位置の記号のうち、大文字R、G、Bで始まる記号は各画素がもともと持つ(すなわち固体撮像素子2によって与えられた)R成分値、G成分値、B成分値を表す記号であり、小文字r、g、bで始まる記号は上記の(P1)、(P2)の補間によって求められたR成分値、G成分値、B成分値を表す。また、図8同様、大文字R、G、Bで始まる記号は各画素を表すためにも用いられる。
FIG. 16 schematically shows the color component values of the pixels used in the interpolation of the B component value in the R pixel R33 among the color component values of each pixel written in the
図16を図15と比較すると明らかなように、両者の画素配置及び色成分の分布はR成分とB成分を入れ替えただけである。すなわち、図16と図15はRとBおよびrとbが入れ替わった以外は同様である。 As is clear from comparison of FIG. 16 with FIG. 15, the pixel arrangement and the distribution of the color components of both are merely interchanged of the R component and the B component. That is, FIGS. 16 and 15 are the same except that R and B and r and b are interchanged.
したがって、R画素におけるB成分値の補間は、上述のB画素におけるR成分値の補間とRとBおよびrとbが入れ替わる以外は同様に行われる。 Therefore, the interpolation of the B component value in the R pixel is performed in the same manner except that the interpolation of the R component value in the B pixel described above and R and B and r and b are interchanged.
以上によりすべての補間処理が終わり、フレームメモリ10には図17に示されるように各画素についてR成分値、G成分値、B成分値が書き込まれている。したがって、フレームメモリ10に書き込まれたデータを出力することにより、カラー画像を得ることができる。
なお、図17において、大文字R、G、Bは固体撮像素子2によって与えられたR成分値、G成分値、B成分値を表し、小文字r、g、bは補間処理によって与えられたR成分値、G成分値、B成分値を表す。
Thus, all the interpolation processes are completed, and the R component value, the G component value, and the B component value are written in the
In FIG. 17, capital letters R, G, and B represent R component values, G component values, and B component values given by the solid-
上述の画素信号処理方法による効果は以下の通りである。 The effects of the above-described pixel signal processing method are as follows.
まず、第一の補間方法は、異なる色成分値間の変化に相関関係があることを仮定した補間である。 First, the first interpolation method is interpolation assuming that there is a correlation between changes between different color component values.
図18は、上記(P1)の、R画素におけるG成分値の補間の際に、図4のステップST11で水平方向の相関が強いと判断されたときにステップST13Aで行われる第一の補間を説明するための図である。図18において、補間処理対象画素を中心に水平方向に沿ってR成分値の変化をプロットした曲線がL1で表され、G成分値の変化を推定した曲線がL2で表されている。さらに、図18において、H軸は撮像素子2の撮像面上の水平軸に対応し、Z軸は各画素の色成分値を表す。
R1、R2は、そのH軸上の位置が撮像面の水平軸上における画素R13、R53の位置に対応し、そのZ軸上の位置がR成分値R13、R53の平均値に対応する点であり、R0は、そのH軸上の位置が撮像面の水平軸上における補間処理対象画素R33の位置に対応し、そのZ軸上の位置がR成分値R33に対応する点である。
G1、G2は、そのH軸上の位置が撮像面の水平軸上における画素G23、G43の位置に対応し、そのZ軸上の位置がG成分値G23、G43の平均値に対応する点であり、G0は、そのH軸上の位置が撮像面の水平軸上における補間処理対象画素R33の位置に対応し、そのZ軸上の位置が補間により求められるG成分値g33に対応する点である。
ステップST13Aで行われる式(2)の計算は、三角形R0R1R2と三角形G0G1G2が相似になるようにG成分値g33を定めるものである。
FIG. 18 shows the first interpolation performed in step ST13A when it is determined in step ST11 of FIG. 4 that the horizontal correlation is strong during the interpolation of the G component value in the R pixel in (P1) above. It is a figure for demonstrating. In FIG. 18, a curve obtained by plotting the change in the R component value along the horizontal direction around the interpolation target pixel is represented by L1, and a curve obtained by estimating the change in the G component value is represented by L2. Further, in FIG. 18, the H axis corresponds to the horizontal axis on the imaging surface of the
R1 and R2 are such that the position on the H axis corresponds to the position of the pixels R13 and R53 on the horizontal axis of the imaging surface, and the position on the Z axis corresponds to the average value of the R component values R13 and R53. Yes, R0 is a point where the position on the H axis corresponds to the position of the interpolation processing target pixel R33 on the horizontal axis of the imaging surface, and the position on the Z axis corresponds to the R component value R33.
G1 and G2 are such that the position on the H axis corresponds to the position of the pixels G23 and G43 on the horizontal axis of the imaging surface, and the position on the Z axis corresponds to the average value of the G component values G23 and G43. Yes, G0 is that the position on the H-axis corresponds to the position of the interpolation processing target pixel R33 on the horizontal axis of the imaging surface, and the position on the Z-axis corresponds to the G component value g33 obtained by interpolation. is there.
In the calculation of Expression (2) performed in step ST13A, the G component value g33 is determined so that the triangle R0R1R2 and the triangle G0G1G2 are similar.
言換えれば、補間処理対象画素R33の周辺の2つのR成分値(既知色の色成分値)を有する画素R13、R53のR成分値R13、R53の平均値Ravと、補間処理対象画素R33におけるR成分値R33との差(R33−Rav)と、補間処理対象画素R33の周辺の2つのG成分値(補間処理対象画素において補間しようとしている不足色の色成分値と同じ色の色成分値)を有する画素G23、G43のG成分値G23、G43の平均値Gavと、補間により求められる補間処理対象画素R33におけるG成分値g33との差(g33−Gav)の比と、上記補間処理対象画素R33の周辺の上記2つのR成分値を有する画素(上記R成分値の平均値Ravの計算に用いられた色成分値R13、R53を有する2つの画素)R13、R53相互間の、H軸上の距離(HV平面上における距離)Dkと、上記補間処理対象画素R33の周辺の上記2つのG成分値を有する画素(上記G成分値の平均値の計算に用いられた色成分値G23、G43を有する2つの画素)G23、G43相互間の、H軸上の距離(HV平面上における距離)Duとの比が互いに等しくなるように、補間処理対象画素R33におけるG成分値g33が定められる。
上記の関係を数式で表すと、
In other words, the average value Rav of the R component values R13 and R53 of the pixels R13 and R53 having two R component values (color component values of known colors) around the interpolation processing target pixel R33, and the interpolation processing target pixel R33. The difference (R33−Rav) from the R component value R33 and two G component values around the interpolation processing target pixel R33 (color component values of the same color as the color component value of the insufficient color to be interpolated in the interpolation processing target pixel) ) Of the G component values G23 and G43 of the pixels G23 and G43 having a difference between the G component value g33 in the interpolation processing target pixel R33 obtained by interpolation, and the interpolation processing target Pixels having the two R component values around the pixel R33 (two pixels having color component values R13 and R53 used for calculating the average value Rav of the R component values) R13, A pixel having a distance on the H axis between 53 (distance on the HV plane) Dk and the two G component values around the interpolation target pixel R33 (used for calculating the average value of the G component values) The two pixels having the color component values G23 and G43) G23 and G43 in the interpolation processing target pixel R33 so that the ratio between the distance on the H axis (distance on the HV plane) Du is equal to each other. A G component value g33 is determined.
When the above relationship is expressed by a mathematical formula,
上記のように、
Gavは色成分値G23とG43の平均値(Gav=(G23+G43)/2)、
Ravは色成分値R13とR53の平均値(Rav=(R13+R53)/2)
である。従って、
as mentioned above,
Gav is an average value of the color component values G23 and G43 (Gav = (G23 + G43) / 2),
Rav is an average value of the color component values R13 and R53 (Rav = (R13 + R53) / 2)
It is. Therefore,
g33=Gav+(Du/Dk)(R33−Rav) g33 = Gav + (Du / Dk) (R33-Rav)
Du/Dk=fとすれば、
g33=Gav+f(R33−Rav)
If Du / Dk = f,
g33 = Gav + f (R33-Rav)
画素が均等に配置されている場合、隣接する画素間の距離をdで表すと、
f=Du/Dk=d/2d=1/2
で与えられる。
When the pixels are evenly arranged, the distance between adjacent pixels is represented by d.
f = Du / Dk = d / 2d = 1/2
Given in.
以上はR画素におけるG成分値の補間で特に水平方向に相関が強い場合を例に説明を行ったが、垂直方向に相関が強い場合も同様の説明をすることができる。また、B画素におけるG成分値の補間でも同様の説明ができる。 In the above description, the case where the correlation is particularly strong in the horizontal direction in the interpolation of the G component value in the R pixel has been described as an example. However, the same description can be made when the correlation is strong in the vertical direction. The same explanation can be made by interpolation of G component values in B pixels.
図19は、上記(P2)の、G画素におけるR成分値の補間の際に、特に奇数行のG画素におけるR成分の補間において、図5のステップST21で垂直方向の相関が強いと判断されたときにステップST23Bで行われる第一の補間を説明するための図である。図19において、補間処理対象画素を中心に垂直方向に沿ってG成分値の変化をプロットした曲線がL2で表され、R成分値の変化を推定した曲線がL1で表されている。 FIG. 19 shows that the correlation in the vertical direction is strong in step ST21 of FIG. 5 in the above-described (P2) interpolation of the R component value in the G pixel, particularly in the interpolation of the R component in the odd row G pixel. It is a figure for demonstrating the 1st interpolation performed by step ST23B. In FIG. 19, a curve obtained by plotting the change in the G component value along the vertical direction centering on the pixel to be interpolated is represented by L2, and a curve obtained by estimating the change in the R component value is represented by L1.
さらに、図19においてV軸は撮像素子2の撮像面上の垂直軸に対応し、Z軸は各画素の色成分値を表す。
G1、G2は、そのV軸上の位置が撮像面の垂直軸上における画素R32、R34の位置に対応し、そのZ軸上の位置がG成分値g32、g34の平均値に対応する点であり、G0は、そのV軸上の位置が撮像面の垂直軸上における補間処理対象画素G33の位置に対応し、そのZ軸上の位置がG成分値G33に対応する点である。
R1、R2は、そのV軸上の位置が撮像面の垂直軸上における画素R32、R34の位置に対応し、そのZ軸上の位置がR成分値R32、R34の平均値に対応する点であり、R0は、そのV軸上の位置が撮像面の垂直軸上における補間処理対象画素G33の位置に対応し、そのZ軸上の位置が補間により求められるR成分値r33に対応する点である。
Further, in FIG. 19, the V axis corresponds to the vertical axis on the imaging surface of the
G1 and G2 are such that the position on the V-axis corresponds to the position of the pixels R32 and R34 on the vertical axis of the imaging surface, and the position on the Z-axis corresponds to the average value of the G component values g32 and g34. Yes, G0 is a point where the position on the V-axis corresponds to the position of the interpolation processing target pixel G33 on the vertical axis of the imaging surface, and the position on the Z-axis corresponds to the G component value G33.
R1 and R2 are such that the position on the V-axis corresponds to the position of the pixels R32 and R34 on the vertical axis of the imaging surface, and the position on the Z-axis corresponds to the average value of the R component values R32 and R34. R0 is a point in which the position on the V-axis corresponds to the position of the interpolation target pixel G33 on the vertical axis of the imaging surface, and the position on the Z-axis corresponds to the R component value r33 obtained by interpolation. is there.
ステップST23Bで行われる式(9)の計算は、三角形G0G1G2と三角形R0R1R2が相似になるようにR成分値r33を定めるものである。 The calculation of equation (9) performed in step ST23B determines the R component value r33 so that the triangle G0G1G2 and the triangle R0R1R2 are similar.
言換えれば、補間処理対象画素G33の周辺の2つのG成分値(既知色の色成分値)を有する画素R32、R34のG成分値g32、g34の平均値Gavと、補間処理対象画素G33におけるG成分値G33との差(G33−Gav)と、補間処理対象画素G33の周辺の2つのR成分値(補間処理対象画素において補間しようとしている不足色の色成分値と同じ色の色成分値)を有する画素R32、R34のR成分値R32、R34の平均値Ravと、補間により求められる補間処理対象画素G33におけるR成分値r33との差(r33−Rav)の比と、上記補間処理対象画素G33の周辺の上記2つのG成分値を有する画素(上記G成分値の平均値Gavの計算に用いられたG成分値g32、g34を有する2つの画素)R32、R34相互間の、V軸上の距離(HV平面上における距離)Dkと、上記補間処理対象画素G33の周辺の上記2つのR成分値を有する画素(上記R成分値の平均値の計算に用いられた色成分値R32、R34を有する2つの画素)R32、R34相互間の、V軸上の距離(HV平面上における距離)Duとの比が互いに等しくなるように、補間処理対象画素G33におけるR成分値r33が定められる。
上記の関係を数式で表すと、
In other words, the average value Gav of the G component values g32 and g34 of the pixels R32 and R34 having two G component values (color component values of known colors) around the interpolation processing target pixel G33, and the interpolation processing target pixel G33. The difference (G33−Gav) from the G component value G33 and the two R component values around the interpolation processing target pixel G33 (the color component value of the same color as the color component value of the insufficient color to be interpolated in the interpolation processing target pixel) ) Of the R component values R32 and R34 of the pixels R32 and R34 having a difference between the R component value r33 in the interpolation processing target pixel G33 obtained by interpolation and the interpolation processing target Pixels having the two G component values around the pixel G33 (two pixels having the G component values g32 and g34 used for calculating the average value Gav of the G component values) R32, A pixel having a distance on the V axis (distance on the HV plane) Dk 34 and a pixel having the two R component values around the interpolation target pixel G33 (used for calculating an average value of the R component values). The two pixels having the color component values R32 and R34) R32 and R34 in the interpolation processing target pixel G33 so that the ratio of the distance on the V axis (distance on the HV plane) Du is equal to each other. An R component value r33 is determined.
When the above relationship is expressed by a mathematical formula,
上記のように、
Ravは色成分値R32とR34の平均値(Rav=(R32+R34)/2)、
Gavは色成分値g32とg43の平均値(Gav=(g32+g34)/2)、
である。従って、
as mentioned above,
Rav is an average value of color component values R32 and R34 (Rav = (R32 + R34) / 2),
Gav is an average value of the color component values g32 and g43 (Gav = (g32 + g34) / 2),
It is. Therefore,
r33=Rav+(Du/Dk)(G33−Gav) r33 = Rav + (Du / Dk) (G33-Gav)
Du/Dk=fとすれば、
r33=Rav+f(G33−Gav)
If Du / Dk = f,
r33 = Rav + f (G33-Gav)
画素が均等に配置されている場合、隣接する画素間の距離をdで表すと、
f=Du/Dk=d/d=1
で与えられる。
When the pixels are evenly arranged, the distance between adjacent pixels is represented by d.
f = Du / Dk = d / d = 1
Given in.
以上は奇数行のG画素におけるR成分値の補間で特に垂直方向に相関が強い場合を例に説明を行ったが、偶数行のG画素におけるR成分値の補間で水平方向に相関が強い場合も同様の説明をすることができる。また、G画素におけるB成分値の補間、R画素におけるB成分値の補間、B画素におけるR成分値の補間でも同様の説明ができる。 The above is an example in which the correlation in the vertical direction is strong in the interpolation of the R component values in the odd-numbered G pixels, but the case in which the correlation in the horizontal direction is strong in the interpolation of the R component values in the even-numbered G pixels. The same explanation can be given. The same explanation can be made for interpolation of the B component value in the G pixel, interpolation of the B component value in the R pixel, and interpolation of the R component value in the B pixel.
以上の関係を一般化すれば、第一の補間による補間演算においては、
補間処理対象画素における既知色の色成分値をJ色成分値JJとし、
補間処理対象画素周辺の画素が持つ既知色の色成分値の平均値をJavとし、
補間処理対象画素における未知色の色成分値、即ち補間しようとする色成分値を、K色成分値KKとし、
補間処理対象画素周辺の画素が持つ未知色の色成分値の平均値をKavとすると、
KKは以下の式(19)で与えられる。
If the above relationship is generalized, in the interpolation calculation by the first interpolation,
The color component value of the known color in the interpolation target pixel is set as the J color component value JJ,
Jav is an average value of color component values of known colors of pixels around the interpolation target pixel,
The color component value of the unknown color in the interpolation target pixel, that is, the color component value to be interpolated is set as the K color component value KK,
Assuming that the average value of the color component values of unknown colors of pixels around the interpolation target pixel is Kav,
KK is given by the following equation (19).
KK=Kav+f(JJ−Jav) …(19)
ただしfは、上記のように画素間距離相互間の比を表す定数である。
KK = Kav + f (JJ−Jav) (19)
However, f is a constant representing the ratio between the inter-pixel distances as described above.
fの値を上記のように定めて補間を行えば、J色の変化とK色の変化が相似となる。この補間方法に従えば2つの色成分値の変化が一致乃至同様となる。従って、二つの色成分値が同じように変化する場合、例えば、色相が同じで、その濃淡が変化する領域での補間に優れている。 If interpolation is performed with the value of f set as described above, the change in J color and the change in K color are similar. According to this interpolation method, the changes in the two color component values are identical or similar. Therefore, when the two color component values change in the same way, for example, the interpolation is excellent in an area where the hue is the same and the density changes.
次に、第二の補間方法の効果について図20、図21を参照して説明する。 Next, the effect of the second interpolation method will be described with reference to FIGS.
説明に先立ち、式(7)の計算について説明する。 Prior to the description, calculation of Expression (7) will be described.
二つの変数(xi,yi)、(i=1〜M)の組があり、二つの変数xi,yiの関係を表す直線を最小二乗法により求めるとき、その直線の傾きa及びy切片bは、式(20)で与えられる。 There are a set of two variables (xi, yi), (i = 1 to M), and when a straight line representing the relationship between the two variables xi, yi is obtained by the least square method, the slope a and y intercept b of the straight line are: Is given by equation (20).
式(7)は、式(20)でM=6の場合を相当する。 Expression (7) corresponds to the case where M = 6 in Expression (20).
このようにして得られたa、bを用いて、変数yiを変数xiの関数として求めることを回帰分析という。すなわち第二の補間方法では回帰分析により補間を行っている。回帰分析において、関数として求められる変数yiを目的変数と言い、他方の変数xiを説明変数と言う。 Obtaining the variable yi as a function of the variable xi using a and b thus obtained is called regression analysis. That is, in the second interpolation method, interpolation is performed by regression analysis. In the regression analysis, the variable yi obtained as a function is called an objective variable, and the other variable xi is called an explanatory variable.
図20は領域Aで表される色と領域Bで表される色との境界付近の様子を模式的に示した図である。また、ベイヤ配列の補間において、上記の(P1)のR画素、B画素におけるG成分値の補間が終了した時点での図である。(すなわち、つぎに、上記の(P2)のG画素におけるR成分値、B成分値の補間が行われる。) FIG. 20 is a diagram schematically showing a state near the boundary between the color represented by the region A and the color represented by the region B. Further, in the Bayer array interpolation, it is a diagram when the interpolation of the G component values in the R pixel and the B pixel of (P1) is completed. (That is, the R component value and the B component value in the G pixel of (P2) are then interpolated.)
図20のように垂直方向に延びた境界に沿う領域では、明らかに垂直方向に相関が強いので、各画素に対する不足色成分値は補間処理対象画素を中心に垂直方向に存在する画素のもつ色成分値を用いて、第一の補間方法に従って補間するのが望ましい。しかしながら画素の配列及び各画素の持つ色成分値の制約から、画素G33にR成分値を補間する際、補間処理対象画素G33を中心に垂直方向に存在する画素にR成分値を持つものが存在しないため、第一の補間方法により補間処理を行うことができない。本実施の形態では、このような場合、第二の補間方法による補間処理を行うとしている。 In the region along the boundary extending in the vertical direction as shown in FIG. 20, since the correlation is clearly strong in the vertical direction, the insufficient color component value for each pixel is the color of the pixel existing in the vertical direction centering on the interpolation target pixel. It is desirable to interpolate according to the first interpolation method using the component values. However, due to restrictions on the pixel arrangement and the color component value of each pixel, when interpolating the R component value in the pixel G33, there are pixels that have the R component value in the vertical direction centering on the interpolation target pixel G33. Therefore, the interpolation process cannot be performed by the first interpolation method. In this embodiment, in such a case, the interpolation processing by the second interpolation method is performed.
図21は第二の補間方法を説明するための図である。図21はG画素に対してR成分値を補間する際を例にして描かれており、横軸は各画素のもつG成分値を、縦軸は各画素のもつR成分値を表す。また図21において領域Aの中に含まれる3点が図20に書かれた色成分値を用いた二次元座標データ(g21,R21)、(g23,R23)、(g25,R25)で表される点であり、領域Bの中に含まれる3点が図20に書かれた色成分値を用いた二次元座標データ(g41,R41)、(g43,R43)、(g45,R45)で表される点である。また、領域Aから領域Bへの色の変化を表す直線がL3として描かれている。 FIG. 21 is a diagram for explaining the second interpolation method. FIG. 21 illustrates an example in which R component values are interpolated for G pixels. The horizontal axis represents the G component value of each pixel, and the vertical axis represents the R component value of each pixel. In FIG. 21, three points included in the area A are represented by two-dimensional coordinate data (g21, R21), (g23, R23), (g25, R25) using the color component values written in FIG. The three points included in the region B are represented by two-dimensional coordinate data (g41, R41), (g43, R43), (g45, R45) using the color component values written in FIG. It is a point to be done. Further, a straight line representing a color change from the region A to the region B is drawn as L3.
第二の補間方法では、直線L3を式(20)により求め、補間処理対象画素G33における不足色成分値r33が、この直線L3上に位置するものとして補間を行っている。このように補間を行うことで、画像が一つの色から他の色に変化している領域でも色の変化を直線L3で表し、その直線上に不足色成分値を求めるので、色の境界において、色の変化に対応した補間を行うことができる。従って、第二の補間方法は色の境界での補間に適した方法であると言える。 In the second interpolation method, the straight line L3 is obtained by Expression (20), and interpolation is performed assuming that the insufficient color component value r33 in the interpolation processing target pixel G33 is located on the straight line L3. By performing interpolation in this way, even in an area where the image changes from one color to another color, the color change is represented by a straight line L3, and the missing color component value is obtained on the straight line. Interpolation corresponding to the color change can be performed. Therefore, it can be said that the second interpolation method is a method suitable for interpolation at a color boundary.
また、図20、図21ではG成分値とR成分値を参照して説明を行ったが、どのような色成分値の組み合わせでも同様の説明ができる。 20 and 21 have been described with reference to the G component value and the R component value, but the same description can be made for any combination of color component values.
そして、本実施の形態では、ステップST11、ST21、ST31においてdH、dVを比較することで相関の強い(色の似ている)方向を判別し、ステップST12A、ST12B、ST22A、ST22B、ST32A、ST32Bにおいてその方向に沿って補間しようとする色成分値と同じ色の色成分値を持った画素が存在するときは第一の補間方法を選択し、そうでない時は第二の補間方法を選択するというように、補間方法を適応的に選択している。このように補間方法を選択することで、ある色と別の色の境界付近において、補間処理対象画素近傍の画素が持つ色成分値の制約から、相関の強い方向に補間したい色と同色の色成分値を持った画素が存在せず、第一の補間方法による補間処理を実施することができない場合に、色の境界での補間に適した第二の補間方法による補間処理を行うことができる。すなわち、補間処理対象画素近傍の画素が持つ色成分値に応じて、常に適した補間方法を選択することができ、偽色のない画像を得ることができる。 In this embodiment, the directions having strong correlation (similar colors) are determined by comparing dH and dV in steps ST11, ST21, and ST31, and steps ST12A, ST12B, ST22A, ST22B, ST32A, and ST32B are determined. When there is a pixel having the same color component value as the color component value to be interpolated in that direction, the first interpolation method is selected. Otherwise, the second interpolation method is selected. As described above, the interpolation method is adaptively selected. By selecting the interpolation method in this way, near the boundary between one color and another color, the color of the same color as the color to be interpolated in the direction of strong correlation due to the restriction of the color component value of the pixel near the interpolation target pixel When there is no pixel having a component value and interpolation processing by the first interpolation method cannot be performed, interpolation processing by the second interpolation method suitable for interpolation at the color boundary can be performed. . That is, it is possible to always select an appropriate interpolation method according to the color component values of pixels in the vicinity of the interpolation target pixel, and to obtain an image without a false color.
また式(20)の計算には For the calculation of equation (20)
即ち、説明変数xiとその平均値の差の2乗の積算値を除数とする除算が含まれている。一般に除算は除数が0に近い時、精度が悪くなり、それが誤差の増大につながる。 That is, the division including the divisor of the integrated value of the square of the difference between the explanatory variable xi and the average value is included. In general, division is less accurate when the divisor is close to 0, which leads to an increase in error.
式(20)において除数が0に近くなるのはすべてのxiがある値xoに近い値をとる場合である。また、すべてのxiがある値xoに近い値であるかは、xiの最大値と最小値の差が所定の閾値以下かどうかで判断できる。 In equation (20), the divisor is close to 0 when all xi are close to a certain value xo. Whether all xi are close to a certain value xo can be determined by whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of xi is equal to or smaller than a predetermined threshold value.
したがってST41により、説明変数xiの最大値と最小値の差が所定の閾値以下かどうか判断し、最大値と最小値の差が所定の閾値以下の場合は回帰分析を伴わない補間処理(線形補間)を行うことで、誤差の増大を防ぐことができる。 Therefore, in ST41, it is determined whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the explanatory variable xi is equal to or smaller than a predetermined threshold value. If the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or smaller than the predetermined threshold value, interpolation processing without linear regression analysis (linear interpolation) ) Can prevent an increase in error.
実施の形態2.
図22はこの発明の実施の形態2の画素信号処理回路4の構成を示すブロック図である。この画素信号処理回路4は、例えば図1に示す撮像装置の一部として、図2の画素信号処理回路4の代わりに用い得るものである。
図22に示す画素信号処理回路は、図2の画素信号処理回路と同様の機能を有するものであるが、フレームメモリ10及びプロセッサ11の代わりに、フレームメモリ20、相関判別回路21、有無判定回路22、補間演算回路23、補間演算回路24を備えている点で異なる。
FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of the pixel signal processing circuit 4 according to the second embodiment of the present invention. The pixel signal processing circuit 4 can be used in place of the pixel signal processing circuit 4 in FIG. 2 as a part of the imaging apparatus shown in FIG. 1, for example.
The pixel signal processing circuit shown in FIG. 22 has a function similar to that of the pixel signal processing circuit of FIG. 2, but instead of the
フレームメモリ20は、図2のフレームメモリ10と同様の機能を有する。
相関判別回路21では補間処理対象画素を中心に相関の強い方向を判別しその結果を有無判定回路22に出力する。
有無判定回路22は後述する方法に従って補間処理対象画素における補間処理を補間演算回路23で行うか補間演算回路24で行うかを決定する。
相関判別回路21と、有無判定回路22とで、補間処理対象画素を中心として画像の相関の強い方向に、補間しようとする色成分値と同じ色の色成分値を有する画素が存在するかどうかの判定を行う画像特徴判定回路25が構成されている。
補間演算回路23及び補間演算回路24は各々後述する方法で補間処理を行う。そして補間演算回路23または補間演算回路24のいずれかで補間により求められた色成分値が補間処理対象画素の位置に対応付けられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The
The correlation discriminating circuit 21 discriminates a direction having a strong correlation around the interpolation processing target pixel and outputs the result to the presence /
The presence /
Whether or not there is a pixel having a color component value of the same color as the color component value to be interpolated in the direction in which the correlation of the image is strong around the pixel to be interpolated by the correlation determination circuit 21 and the presence /
The interpolation calculation circuit 23 and the
なお、相関判別回路21が、ステップST11、ST21、ST31と同様の機能をもち、有無判定回路22がステップST12A、ST12B、ST22A、ST22B、ST32A、ST32Bと同様の機能をもち、補間演算回路23がステップST13A、ST13B、ST23A、ST23B、ST33A、ST33Bと同様の機能をもち、補間演算回路24がステップST14A、ST14B、ST24A、ST24B、ST34A、ST34Bと同様の機能をもつ。
The correlation determination circuit 21 has the same function as steps ST11, ST21, ST31, the presence /
以下に実施の形態2の画素信号処理回路4で行われる不足色成分値の補間処理について述べる。不足色成分値の補間には、
(P1) R画素及びB画素におけるG成分値を求める処理、
(P2) G画素におけるR成分値及びB成分値を求める処理、
(P3) B画素におけるR成分値を求める処理、及び
(P4) R画素におけるB成分値を求める処理
が含まれ、例えば上に記載の順で行われる。
In the following, the interpolation process of the insufficient color component value performed by the pixel signal processing circuit 4 of the second embodiment will be described. For interpolation of missing color component values,
(P1) Processing for obtaining G component values in the R pixel and B pixel,
(P2) Processing for obtaining the R component value and the B component value in the G pixel,
(P3) Processing for obtaining the R component value in the B pixel and (P4) processing for obtaining the B component value in the R pixel are included, and are performed, for example, in the order described above.
最初に、上記(P1)の、R画素におけるG成分値の補間処理について図8を参照して説明する。図8はフレームメモリ20に書き込まれている各画素の持つ色成分値のうち、R画素(R33)におけるG成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表しており、各記号の意味は実施の形態1と同様である。
First, the interpolation processing of the G component value in the R pixel in (P1) will be described with reference to FIG. FIG. 8 schematically shows the color component values of pixels used for interpolation of the G component value in the R pixel (R33) among the color component values of each pixel written in the
まず、相関判別回路21が、フレームメモリ20から、G画素G23、G43、G32、G34の持つG成分値G23、G43、G32、G34を読み出し、下記の式(21)によりdH、dVを計算する。
First, the correlation discriminating circuit 21 reads G component values G23, G43, G32, and G34 of the G pixels G23, G43, G32, and G34 from the
dH=|G23−G43|
dV=|G32−G34|
…(21)
dH = | G23-G43 |
dV = | G32-G34 |
... (21)
次にdH、dVの大小関係に応じて、補間処理対象画素を中心として相関の強い方向が判別され、その結果を示す信号(判別結果信号)が、有無判定回路22に出力される。即ち、相関判別回路21から出力される判別結果信号は、dH<dVのときは水平方向の相関が強いことを示すものとなり、それ以外のときは垂直方向の相関が強いことを示すものとなる。なお、dH、dVを求める式は式(21)に限定されない。
Next, in accordance with the magnitude relationship between dH and dV, a direction having a strong correlation with the interpolation target pixel as a center is determined, and a signal indicating the result (a determination result signal) is output to the presence /
有無判定回路22は、フレームメモリ20に記憶されている色成分値を調べ、補間処理対象画素R33を中心に相関の強い方向にG成分値を持つ画素が存在するかしないかを判断する。そして、補間処理対象画素R33を中心に相関の強い方向にG成分値を持つ画素が存在する場合は補間演算回路23に、存在しない場合は補間演算回路24に補間を実施させる。
The presence /
まず、相関判別回路21において水平方向に相関が強いと判別された場合の補間について述べる。
図8に示される例では、R画素R33を中心とした水平方向にはG成分値を持つ画素が存在するので、有無判定回路22は補間演算回路23に補間を実施させる。
First, interpolation when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction will be described.
In the example shown in FIG. 8, since there is a pixel having a G component value in the horizontal direction centering on the R pixel R33, the presence /
補間演算回路23は、フレームメモリ20から、G画素G23、G43のG色成分値G23、G43及びR画素R33、R13、R53のR色成分値R33、R13、R53を読み出し、下記の式(22)により、補間処理対象画素R33におけるG成分値g33を計算する。
The interpolation calculation circuit 23 reads out the G color component values G23 and G43 of the G pixels G23 and G43 and the R color component values R33, R13 and R53 of the R pixels R33, R13 and R53 from the
そして式(22)で計算されたG成分値g33は、補間演算回路23から出力され、補間処理対象画素R33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The G component value g33 calculated by Expression (22) is output from the interpolation calculation circuit 23, and is written in the
以上が相関判別回路21で水平方向に相関が強いと判別されたときの補間処理である。次に、相関判別回路21において垂直方向に相関が強いと判別されたときの動作について述べる。 The above is the interpolation processing when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction. Next, the operation when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the vertical direction will be described.
図8に示される例では、R画素R33を中心とした垂直方向にはG成分値を持つ画素が存在するので、有無判定回路22は補間演算回路23に補間を実施させる。
In the example shown in FIG. 8, since there is a pixel having a G component value in the vertical direction centered on the R pixel R33, the presence /
補間演算回路23は、G画素G32、G34のG色成分値G32、G34及びR画素R33、R31、R35のR成分値R33、R31、R35をフレームメモリ20より読み出し、下記の式(23)により、補間処理対象画素R33におけるG成分値g33を補間する。
The interpolation calculation circuit 23 reads the G color component values G32, G34 of the G pixels G32, G34 and the R component values R33, R31, R35 of the R pixels R33, R31, R35 from the
そして式(23)で求められたG成分値g33が補間演算回路23から出力され、補間処理対象画素R33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
Then, the G component value g33 obtained by Expression (23) is output from the interpolation calculation circuit 23, and is written in the
以上が相関判別回路21で垂直方向に相関が強いと判別された時の補間処理である。以上の補間処理がすべてのR画素に対して実行され、R画素におけるG成分値が補間により求められる。次にB画素におけるG成分値の補間について述べる。 The above is the interpolation processing when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the vertical direction. The above interpolation processing is executed for all R pixels, and the G component value at the R pixel is obtained by interpolation. Next, interpolation of the G component value in the B pixel will be described.
図9は、フレームメモリ20に書き込まれている各画素の持つ色成分値のうち、B画素(B33)におけるG成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表しており、各記号の意味は実施の形態1と同様である。図9を図8と比較すれば明らかなように、図8と図9とでは、R画素とB画素及び各々の持つ色成分値が入れ替わっただけである。従って、B画素におけるG成分値の補間は、以上に説明したR画素におけるG成分値の補間のRとBを入れ替える以外は同様に行うことができる。
FIG. 9 schematically shows the color component values of the pixels used for the interpolation of the G component value in the B pixel (B33) among the color component values of each pixel written in the
以上の補間処理によりR画素、B画素におけるG成分値の補間が行われると、フレームメモリ20に書き込まれている各画素の色成分値は図10に模式的に示されるようになる。なお、図10中の大文字R、G、Bは各々の画素が持つ色成分値のうち、固体撮像素子2により与えられるR成分値、G成分値、B成分値を表し、小文字gは補間処理によって得られたG成分値を表す。
When the G component values in the R pixel and the B pixel are interpolated by the above interpolation processing, the color component values of each pixel written in the
次に上記(P2)の、G画素におけるR成分値、B成分値の補間処理について説明する。ベイヤ配列においては、先に図3、図11を参照して説明したように、補間処理対象画素となるG画素が奇数行に属するものであるか、偶数行に属するものであるかによって、補間処理対象画素に対して水平方向及び垂直方向に整列した画素の色が異なる。 Next, the interpolation processing of the R component value and the B component value in the G pixel in (P2) will be described. In the Bayer array, as described above with reference to FIGS. 3 and 11, interpolation is performed depending on whether the G pixel to be subjected to interpolation processing belongs to an odd row or an even row. The colors of the pixels aligned in the horizontal direction and the vertical direction differ from the processing target pixel.
図12はフレームメモリ20に書き込まれている各画素の持つ色成分値のうち、奇数行にあるG画素G33におけるR成分値及びB成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表しており、各記号の意味は実施の形態1と同様である。
まず、奇数行のG画素におけるR成分値の補間について説明する。
FIG. 12 shows the color component values of the pixels used for the interpolation of the R component value and the B component value in the G pixel G33 in the odd row among the color component values of each pixel written in the
First, the interpolation of R component values in odd-numbered G pixels will be described.
まず、相関判別回路21が、フレームメモリ20からB画素B23、B43のG成分値g23、g43及びR画素R32、R34のG成分値g32、g34を読み出し、下記の式(24)によりdH、dVを計算する。
First, the correlation discriminating circuit 21 reads the G component values g23 and g43 of the B pixels B23 and B43 and the G component values g32 and g34 of the R pixels R32 and R34 from the
dH=|g23−g43|
dV=|g32−g34|
…(24)
dH = | g23−g43 |
dV = | g32−g34 |
... (24)
次にdH、dVの大小関係に応じて、補間処理対象画素を中心として相関の強い方向が判別され、その結果を示す信号(判別結果信号)が、有無判定回路22に出力される。即ち、相関判別回路21から出力される判別結果信号は、dH<dVのときは水平方向の相関が強いことを示すものとなり、それ以外のときは垂直方向の相関が強いことを示すものとなる。なお、dH、dVを求める式は式(24)に限定されない。
Next, in accordance with the magnitude relationship between dH and dV, a direction having a strong correlation with the interpolation target pixel as a center is determined, and a signal indicating the result (a determination result signal) is output to the presence /
有無判定回路22は、フレームメモリ20に記憶されている色成分値を調べ、補間処理対象画素G33を中心に相関の強い方向にR成分値を持つ画素が存在するかしないかを判断する。そして、補間処理対象画素G33を中心に相関の強い方向にR成分値を持つ画素が存在する場合は補間演算回路23に、存在しない場合は補間演算回路24に補間を実施させる。
The presence /
まず、相関判別回路21において水平方向に相関が強いと判別された場合の補間について述べる。 First, interpolation when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction will be described.
図12に示される例では、G画素G33を中心とした水平方向にはR成分値を持つ画素が存在しないので、有無判定回路22は補間演算回路24に補間を実施させる。
In the example shown in FIG. 12, since there is no pixel having the R component value in the horizontal direction centered on the G pixel G33, the presence /
次に、補間演算回路24で実施される補間方法について図23及び図12を参照して説明する。図23は図22の補間演算回路24の内部構成を表すブロック図であり、補間処演算回路24は、複数の画素の色成分値を記憶することができるメモリ30と、複数の画素の色成分値の最大値を求めることのできる最大値判定回路31と、複数の画素の色成分値の最小値を求めることのできる最小値判定回路32と、二つの数値の差が所定の閾値以下か調べる比較回路33と、後述する補間処理を実施する線形補間回路35及び回帰分析補間回路36と、補間選択回路34とを有する。
補間選択回路34は、後述のように線形補間回路35または回帰分析補間回路36のいずれか一方に補間を選択的に実施させる。
補間選択回路34がステップST41と同様の機能を持ち、線形補間回路35がステップST42と同様の機能を持ち、回帰分析補間回路36がステップST43、ステップST44と同様の機能を持つ。
Next, an interpolation method performed by the
As will be described later, the interpolation selection circuit 34 causes one of the
The interpolation selection circuit 34 has the same function as step ST41, the
まず補間演算回路24により、フレームメモリ20から
R画素R12のG成分値g12とR成分値R12、
R画素R32のG成分値g32とR成分値R32、
R画素R52のG成分値g52とR成分値R52、
R画素R14のG成分値g14とR成分値R14、
R画素R34のG成分値g34とR成分値R34、
R画素R54のG成分値g54とR成分値R54及び補間処理対象画素G33のG成分値G33が読み出される。そしてメモリ30に、下記の式(25)に示される二次元座標データ及び補間処理対象画素G33のG成分値G33が書き込まれる。
First, by the
G component value g32 and R component value R32 of the R pixel R32,
G component value g52 and R component value R52 of R pixel R52,
G component value g14 and R component value R14 of R pixel R14,
G component value g34 and R component value R34 of the R pixel R34,
The G component value g54 and R component value R54 of the R pixel R54 and the G component value G33 of the interpolation target pixel G33 are read out. Then, the two-dimensional coordinate data represented by the following equation (25) and the G component value G33 of the interpolation target pixel G33 are written in the
(x1,y1)=(g12,R12)
(x2,y2)=(g32,R32)
(x3,y3)=(g52,R52)
(x4,y4)=(g14,R14)
(x5,y5)=(g34,R34)
(x6,y6)=(g54,R54)
…(25)
(X1, y1) = (g12, R12)
(X2, y2) = (g32, R32)
(X3, y3) = (g52, R52)
(X4, y4) = (g14, R14)
(X5, y5) = (g34, R34)
(X6, y6) = (g54, R54)
... (25)
次に最大値判定回路31において上記xi(i=1〜6)の最大値が、最小値判定回路32において上記xi(i=1〜6)の最小値が求められ、それぞれ比較回路33に出力される。比較回路33では最大値と最小値の差が所定の閾値以下であるか調べ、その結果を補間選択回路34に出力する。
Next, the maximum
補間選択回路34は比較回路33からの入力に応じて線形補間回路35、回帰分析補間回路36いずれか一方に補間処理を行わせる。最大値と最小値の差が所定の閾値以下であるときは線形補間回路35で、そうでないときは回帰分析補間回路36で補間処理を行う。
The interpolation selection circuit 34 causes one of the
線形補間回路35では線形補間により補間処理対象画素G33におけるR成分値r33を計算する。すなわち、メモリ30に書き込まれた二次元座標データからR画素R32のR成分値R32及びR画素R34のR成分値R34が読み出され、下記の式(26)により補間処理対象画素G33におけるR成分値r33が計算される。そしてその値が補間演算回路24よりフレームメモリ20に出力され、補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The
一方、回帰線分析回路36では、下記の式(25)で示される二次元座標データ及び下記の式(27)に示す数式により直線y=a×x+bの傾きa及びy切片bが求められる。
On the other hand, in the regression
次に回帰分析補間回路36は、メモリ30から補間処理対象画素G33におけるG成分値G33を読み出し、直線y=a×x+bとG成分値G33を用いた下記の式(28)により、補間処理対象画素G33におけるR成分値r33を計算する。そして式(28)で求められたR成分値r33が補間演算回路24よりフレームメモリ20に出力され、補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
Next, the regression
r33=a×G33+b
…(28)
r33 = a × G33 + b
... (28)
以上が補間処理対象画素G33を中心に水平方向に相関が強い時の補間処理である。次に補間処理対象画素G33を中心に垂直方向に相関が強い時の補間処理について述べる。 The above is the interpolation processing when the correlation is strong in the horizontal direction around the interpolation processing target pixel G33. Next, the interpolation processing when the correlation is strong in the vertical direction centering on the interpolation processing target pixel G33 will be described.
図12から明らかなように、G画素を中心とした垂直方向にはR成分値を持つ画素が存在するので、有無判定回路22は補間演算回路23に補間を実施させる。補間演算回路23はフレームメモリ20からR画素R32、R34のR成分値R32、R34及びG成分値g32、g34と補間処理対象画素G33のG成分値G33を読み出し、下記の式(29)により、補間処理対象画素G33におけるR成分値r33を計算し、フレームメモリ20に出力する。フレームメモリ20は補間処理対象画素G33の位置に対応づけてR色成分値r33を書き込む。
As apparent from FIG. 12, since there is a pixel having an R component value in the vertical direction centering on the G pixel, the presence /
以上が奇数行のG画素におけるR成分値の補間である。以上の処理が全ての奇数行のG画素に対して行われ、奇数行のG画素におけるR成分値が補間により求められる。次に奇数行のG画素におけるB成分値の補間について図22及び図12を参照して説明する。 The above is the interpolation of the R component value in the odd-numbered G pixels. The above processing is performed for all odd-numbered G pixels, and R component values for odd-numbered G pixels are obtained by interpolation. Next, interpolation of B component values in odd-numbered G pixels will be described with reference to FIGS.
まず、相関判別回路21がフレームメモリ20より、B画素B23、B43のG成分値g23、g43及びR画素R32、R34のG成分値g32、g34を読み出し、下記の式(30)で表されるdH、dVを計算する。
First, the correlation determination circuit 21 reads the G component values g23 and g43 of the B pixels B23 and B43 and the G component values g32 and g34 of the R pixels R32 and R34 from the
dH=|g23−g43|
dV=|g32−g34|
…(30)
dH = | g23−g43 |
dV = | g32−g34 |
... (30)
次にdH、dVの大小関係に応じて、補間処理対象画素G33を中心として相関の強い方向が判別され、その結果を示す信号(判別結果信号)が、有無判定回路22に出力される。即ち、相関判別回路21から出力される判別結果信号は、dH<dVのときは水平方向の相関が強いことを示すものとなり、それ以外のときは垂直方向の相関が強いことを示すものとなる。なお、dH、dVを求める式は式(30)に限定されない。
Next, in accordance with the magnitude relationship between dH and dV, a direction having a strong correlation is determined around the interpolation processing target pixel G33, and a signal indicating the result (a determination result signal) is output to the presence /
有無判定回路22は、フレームメモリ20に記憶されている色成分値を調べ、補間処理対象画素G33を中心に相関の強い方向にB成分値を持つ画素が存在するかしないかを判断する。そして、補間処理対象画素G33を中心に相関の強い方向にB成分値を持つ画素が存在する場合は補間演算回路23に、存在しない場合は補間演算回路24に補間を実施させる。
The presence /
まず、相関判別回路21において水平方向に相関が強いと判別された場合の補間について述べる。
図12に示される例では、G画素を中心とした水平方向にはB成分値を持つ画素が存在するので、この場合補間演算回路23で補間が行われる。
First, interpolation when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction will be described.
In the example shown in FIG. 12, there is a pixel having a B component value in the horizontal direction centering on the G pixel. In this case, the interpolation calculation circuit 23 performs interpolation.
補間演算回路23は、フレームメモリ20から、B画素B23、B43のB成分値B23、B43及びG成分値g23、g43及び補間処理対象画素G33のG成分値G33を読み出し、下記の式(31)により補間処理対象画素G33におけるB成分値b33を計算し、フレームメモリ20に対して出力する。そして補間により求められたB成分値b33が補間処理対象画素G33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The interpolation calculation circuit 23 reads the B component values B23 and B43 of the B pixels B23 and B43, the G component values g23 and g43, and the G component value G33 of the interpolation processing target pixel G33 from the
以上が相関判別回路21において水平方向に相関が強いと判別されたときの補間処理である。次に相関判別回路21において垂直方向に相関が強いと判別されたときの補間処理について述べる。 The above is the interpolation processing when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction. Next, an interpolation process when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the vertical direction will be described.
まず、有無判定回路22で補間処理対象画素G33を中心に相関の強い方向(すなわち垂直方向)にB成分値を持つ画素が存在するか調べられ、その結果、補間演算回路23、補間演算回路24いずれかで補間処理が行われる。図12から明らかなように、G画素を中心とした垂直方向にはB成分値を持つ画素が存在しないので、この場合補間演算回路24によって補間処理が実施される。
First, the presence /
次に補間演算回路24によって実施される補間処理を、図23及び図12を参照して説明する。
Next, the interpolation processing performed by the
まず補間演算回路24によりフレームメモリ20から
B画素B21のG成分値g21とB成分値B21、
B画素B23のG成分値g23とB成分値B23、
B画素B25のG成分値g25とB成分値B25、
B画素B41のG成分値g41とB成分値B41、
B画素B43のG成分値g43とB成分値B43、
B画素B45のG成分値g45とB成分値B45、及び
補間処理対象画素G33のG成分値G33が読み出される。そしてメモリ30に、下記の式(32)に示される二次元座標データ及び補間処理対象画素G33のG成分値G33が書き込まれる。
First, the G component value g21 and B component value B21 of the B pixel B21 from the
G component value g23 and B component value B23 of the B pixel B23,
G component value g25 and B component value B25 of the B pixel B25,
G component value g41 and B component value B41 of the B pixel B41,
G component value g43 and B component value B43 of the B pixel B43,
The G component value g45 and B component value B45 of the B pixel B45 and the G component value G33 of the interpolation target pixel G33 are read out. Then, the two-dimensional coordinate data represented by the following equation (32) and the G component value G33 of the interpolation target pixel G33 are written in the
(x1,y1)=(g21,B21)
(x2,y2)=(g41,B41)
(x3,y3)=(g23,B23)
(x4,y4)=(g43,B43)
(x5,y5)=(g25,B25)
(x6,y6)=(g45,B45)
…(32)
(X1, y1) = (g21, B21)
(X2, y2) = (g41, B41)
(X3, y3) = (g23, B23)
(X4, y4) = (g43, B43)
(X5, y5) = (g25, B25)
(X6, y6) = (g45, B45)
... (32)
次に最大値判定回路31、最小値判定回路32によってそれぞれ上記xi(i=1〜6)の最大値と最小値が調べられ、比較回路33に出力される。
Next, the maximum
比較回路33では最大値と最小値の差が閾値以下かどうか調べられ、その結果が補間選択回路34に出力される。 The comparison circuit 33 checks whether the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or less than the threshold value, and outputs the result to the interpolation selection circuit 34.
補間選択回路34では最大値と最小値の差が閾値以下の場合は線形補間回路35での補間処理を、そうでないときは回帰分析補間回路36での補間処理を選択する。
The interpolation selection circuit 34 selects the interpolation process in the
線形補間回路35では線形補間により補間処理対象画素G33におけるB成分値b33を計算する。すなわち、メモリ30に書き込まれた二次元座標データからB画素B23のB成分値B23及びB画素B43のB成分値B43が読み出され、下記の式(33)により補間処理対象画素G33におけるB成分値b33が計算され、補間演算回路24よりフレームメモリ20に出力され、補間処理対象画素G33の位置に対応付けられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The
また、回帰分析補間回路36では、まず式(32)で示される二次元座標データ及び下記の式(34)に示す計算により直線y=a×x+bの傾きa及びy切片bが求められる。
The regression
次に回帰分析補間回路36は、メモリ30から補間処理対象画素G33におけるG成分値G33を読み出し、直線y=a×x+bとG成分値G33を用いた下記の式(35)により、補間処理対象画素G33におけるB成分値b33を計算する。そして式(35)で求められたB成分値b33が補間演算回路24よりフレームメモリ20に出力され、補間処理対象画素G33の位置に対応付けられてフレームメモリ20に書き込まれる。
Next, the regression
b33=a×G33+b
…(35)
b33 = a × G33 + b
... (35)
以上が垂直方向に相関が強いと判別された時の、奇数行のG画素におけるB成分値の補間処理である。以上の処理が全ての奇数行のG画素に対して行われ、奇数行のG画素におけるB成分値が補間により求められる。その結果、全ての奇数行のG画素に対してR成分値及びB成分値が求められたことになる。次に偶数行のG画素におけるR成分値、B成分値の補間について図13を参照して説明する。
図13はフレームメモリ20に書き込まれている各画素の持つ色成分値のうち、偶数行にあるG画素G33におけるR成分値及びB成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表しており、各記号の意味は実施の形態1と同様である。
The above is the interpolation processing of the B component value in the G pixels in the odd rows when it is determined that the correlation is strong in the vertical direction. The above processing is performed for all odd-numbered G pixels, and the B component values in the odd-numbered G pixels are obtained by interpolation. As a result, the R component value and the B component value are obtained for all the odd-numbered G pixels. Next, interpolation of R component values and B component values in G pixels in even rows will be described with reference to FIG.
FIG. 13 shows the color component values of the pixels used in the interpolation of the R component value and the B component value in the G pixel G33 in the even row among the color component values of each pixel written in the
図13を図12と比較すれば明らかなように、図13(偶数行のG画素を中心に見た場合)と図12(奇数行のG画素を中心に見た場合)とでは、R画素とB画素(及びこれらの成分値)が入れ替わっただけである。従って、B画素におけるG成分値の補間は、以上に説明したR画素におけるG成分値の補間のRとBを入れ替える以外は同様に行うことができる。
したがって偶数行のG画素におけるR成分値の補間としては、上述の奇数行のG画素におけるB成分値の補間の説明において、BをRで置き換えたものを実行すれば良い。同様に、偶数行のG画素におけるB成分値の補間としては、上述の奇数行のG画素におけるR成分値の補間の説明において、RをBで置き換えたものを実行すれば良い。
以上の補間処理により全てのG画素に対してR成分値、B成分値の補間が行われると、フレームメモリ20に書き込まれている各画素の色成分値は図14に示されるようになる。
なお、図14中の大文字R、G、Bは各々の画素が持つ色成分値のうち、固体撮像素子2により与えられるR成分値、G成分値、B成分値を表し、小文字r、g、bは補間処理によって得られたR成分値、G成分値、B成分値を表す。
As is apparent from a comparison of FIG. 13 with FIG. 12, in FIG. 13 (when viewed from the center of even-numbered G pixels) and FIG. 12 (when viewed from the center of odd-numbered G pixels), R pixels And B pixels (and their component values) are simply swapped. Therefore, the interpolation of the G component value in the B pixel can be performed in the same manner except that R and B of the interpolation of the G component value in the R pixel described above are replaced.
Therefore, the interpolation of the R component value in the G pixels in the even rows may be performed by replacing B with R in the above description of the interpolation of the B component values in the G pixels in the odd rows. Similarly, the interpolation of the B component value in the G pixels in the even rows may be performed by replacing R with B in the above description of the interpolation of the R component values in the G pixels in the odd rows.
When the R component value and the B component value are interpolated for all the G pixels by the above interpolation processing, the color component values of each pixel written in the
14 represent the R component value, the G component value, and the B component value given by the solid-
次に上記(P3)の、B画素におけるR成分値の補間について図22及び図15を参照して説明する。 Next, the interpolation of the R component value in the B pixel (P3) will be described with reference to FIGS.
図15はフレームメモリ20に書き込まれている各画素の持つ色成分値のうち、B画素B33におけるR成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表しており、各記号の意味は実施の形態1と同様である。
FIG. 15 schematically shows the color component values of the pixels used in the interpolation of the R component value in the B pixel B33 among the color component values of each pixel written in the
まず、相関判別回路21が、フレームメモリ20から、G画素G23、G43、G32、G34の持つG成分値G23、G43、G32、G34を読み出し、下記の式(36)によりdH、dVを計算する。
First, the correlation determination circuit 21 reads G component values G23, G43, G32, and G34 of the G pixels G23, G43, G32, and G34 from the
dH=|G23−G43|
dV=|G32−G34|
…(36)
dH = | G23-G43 |
dV = | G32-G34 |
... (36)
次にdH、dVの大小関係に応じて、補間処理対象画素B33を中心として相関の強い方向が判別され、その結果を示す信号(判別結果信号)が、有無判定回路22に出力される。即ち、相関判別回路21から出力される判別結果信号は、dH<dVのときは水平方向の相関が強いことを示すものとなり、それ以外のときは垂直方向の相関が強いことを示すものとなる。なお、dH、dVを求める式は式(36)に限定されない。
Next, in accordance with the magnitude relationship between dH and dV, a direction having a strong correlation is determined around the interpolation processing target pixel B33, and a signal indicating the result (a determination result signal) is output to the presence /
有無判定回路22は、フレームメモリ20に記憶されている色成分値を調べ、補間処理対象画素B33を中心に相関の強い方向にR成分値を持つ画素が存在するかしないかを判断する。そして、そして、補間処理対象画素B33を中心に相関の強い方向にR成分値を持つ画素が存在する場合は補間演算回路23に、存在しない場合は補間演算回路24に補間を実施させる。
The presence /
まず、相関判別回路21において水平方向に相関が強いと判別されたときの補間処理について述べる。
図15に示される例では、B画素B33を中心とした水平方向にはR成分値を持つ画素が存在するので、有無判定回路22は補間演算回路23に補間を実施させる。
First, an interpolation process when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction will be described.
In the example shown in FIG. 15, since there is a pixel having an R component value in the horizontal direction centering on the B pixel B <b> 33, the presence /
補間演算回路23は、フレームメモリ20から、G画素G23、G43のR成分値r23、r43及びG成分値G23、G43と補間処理対象画素B33のG成分値g33を読み出し、下記の式(37)により、補間処理対象画素B33におけるR成分値r33を計算し、フレームメモリ20に対し出力する。そして出力されたR成分値r33が補間処理対象画素B33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The interpolation calculation circuit 23 reads the R component values r23 and r43 of the G pixels G23 and G43 and the G component values G23 and G43 and the G component value g33 of the interpolation processing target pixel B33 from the
以上が相関判別回路21で水平方向に相関が強いと判別されたときの補間処理である。
次に相関判別回路21において垂直方向に相関が強いと判別されたときの補間処理について述べる。
The above is the interpolation processing when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the horizontal direction.
Next, an interpolation process when the correlation determination circuit 21 determines that the correlation is strong in the vertical direction will be described.
図15に示される例では、補間処理対象画素B33を中心とした垂直方向にはR成分値を持つ画素が存在するので、有無判定回路22は補間演算回路23で補間処理を実施させる。
補間演算回路23は、フレームメモリ20から、G画素G32、G34のR成分値r32、r34及びG成分値G32、G34と補間処理対象画素B33のG成分値g33を読み出し、下記の式(38)により、補間処理対象画素B33におけるR成分値r33を計算する。
In the example shown in FIG. 15, since there is a pixel having an R component value in the vertical direction centering on the interpolation processing target pixel B <b> 33, the presence /
The interpolation calculation circuit 23 reads the R component values r32 and r34 of the G pixels G32 and G34 and the G component values G32 and G34 and the G component value g33 of the interpolation processing target pixel B33 from the
そして式(38)で計算されたR成分値r33は、補間演算回路23から出力され、補間処理対象画素R33の位置に対応づけられてフレームメモリ20に書き込まれる。
The R component value r33 calculated by Expression (38) is output from the interpolation calculation circuit 23, and is written in the
以上の処理がすべてのB画素に対して行われ、B画素におけるR成分値が補間により求められる。
次に上記(P4)の、R画素におけるB成分値の補間について述べる。
The above processing is performed for all the B pixels, and the R component value in the B pixel is obtained by interpolation.
Next, the interpolation of the B component value in the R pixel in the above (P4) will be described.
図16はフレームメモリ20に書き込まれている各画素の持つ色成分値のうち、R画素R33におけるB成分値の補間の際に利用される画素の色成分値を模式的に表しており、各記号の意味は実施の形態1と同様である。
図16を図15と比較すると明らかなように、色成分の分布はR成分とB成分を入れ替えただけである。すなわち、図16と図15はRとBおよびrとbが入れ替わった以外は同様である。
FIG. 16 schematically shows the color component values of the pixels used when interpolating the B component value in the R pixel R33 among the color component values of each pixel written in the
As is clear from comparison of FIG. 16 with FIG. 15, the distribution of the color components is merely the replacement of the R component and the B component. That is, FIGS. 16 and 15 are the same except that R and B and r and b are interchanged.
したがって、R画素におけるB成分値の補間は、上述のB画素におけるR成分値の補間とRとBおよびrとbが入れ替わる以外は同様に行われる。 Therefore, the interpolation of the B component value in the R pixel is performed in the same manner except that the interpolation of the R component value in the B pixel described above and R and B and r and b are interchanged.
以上によりすべての補間処理が終わり、フレームメモリ20には図17に示されるように各画素についてR成分値、G成分値、B成分値が書き込まれている。したがって、フレームメモリ20に書き込まれたデータを出力することにより、カラー画像を得ることができる。
なお、図17において、大文字R、G、Bは、固体撮像素子2によって与えられたR成分値、G成分値、B成分値を表し、小文字r、g、bは補間処理によって与えられたR成分値、G成分値、B成分値を表す。
As described above, all the interpolation processes are completed, and the R component value, the G component value, and the B component value are written in the
In FIG. 17, capital letters R, G, and B represent R component values, G component values, and B component values given by the solid-
以上に説明した実施の形態2によれば実施の形態1と同等の補間処理が行える。したがって実施の形態1と同じ効果が得られる。 According to the second embodiment described above, interpolation processing equivalent to that in the first embodiment can be performed. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
以上の説明において撮像装置の構成は図1を用いたが、これに限らず、様々な例が考えられる。たとえば、ホワイトバランス回路を追加したり、画素信号処理回路4からの出力を記録メディアに記録する機能を追加する、等である。 In the above description, FIG. 1 is used as the configuration of the imaging apparatus. However, the present invention is not limited to this, and various examples are conceivable. For example, a white balance circuit is added, or a function for recording the output from the pixel signal processing circuit 4 on a recording medium is added.
また、本発明における、回帰線を求めるための二次元座標データの作成の仕方は、実施の形態1、実施の形態2で記述したものに限定されない。 Further, the method of creating the two-dimensional coordinate data for obtaining the regression line in the present invention is not limited to the one described in the first and second embodiments.
さらに実施の形態1、実施の形態2における補間処理の対象はベイヤ配列に限られず、複数色の色成分の画素が規則的に配列されていればよい。 Furthermore, the object of the interpolation processing in the first and second embodiments is not limited to the Bayer array, and it is sufficient that pixels of a plurality of color components are regularly arranged.
また、画素信号処理回路4の構成は実施の形態1、実施の形態2記載のものに留まらず、例えばフレームメモリ10、フレームメモリ20の代わりに必要なライン数のラインメモリを用いた構成などが考えられる。
The configuration of the pixel signal processing circuit 4 is not limited to that described in the first and second embodiments. For example, a configuration using a line memory having the required number of lines instead of the
4 画素信号処理回路、 10 フレームメモリ、 11 プロセッサ、 20 フレームメモリ、 21 相関判別回路(相関判別手段)、 22 有無判定回路(補間方法を選択する手段)、 23 補間演算回路(第一の補間手段)、 24 補間演算回路(第二の補間手段)、 25 画像特徴判定回路(画像特徴判定手段)、 ST11 相関判別ステップ、 ST12A 相関の強い方向における不足色の色成分値の有無を判定するステップ、 ST13A 第一の補間ステップ、 ST14A 第二の補間ステップ、 ST12B 相関の強い方向における不足色の色成分値の有無を判定するステップ、 ST13B 第一の補間ステップ、 ST14B 第二の補間ステップ、 ST21 相関判別ステップ、 ST22A 相関の強い方向における不足色の色成分値の有無を判定するステップ、 ST23A 第一の補間ステップ、 ST24A 第二の補間ステップ、 ST22B 相関の強い方向における不足色の色成分値の有無を判定するステップ、 ST23B 第一の補間ステップ、 ST24B 第二の補間ステップ、 ST31 相関判別ステップ、 ST32A 相関の強い方向における不足色の色成分値の有無を判定するステップ、 ST33A 第一の補間ステップ、 ST34A 第二の補間ステップ、 ST32B 相関の強い方向における不足色の色成分値の有無を判定するステップ、 ST33B 第一の補間ステップ、 ST34B 第二の補間ステップ。 4 pixel signal processing circuit, 10 frame memory, 11 processor, 20 frame memory, 21 correlation determination circuit (correlation determination means), 22 presence / absence determination circuit (means for selecting an interpolation method), 23 interpolation operation circuit (first interpolation means) ), 24 interpolation operation circuit (second interpolation means), 25 image feature determination circuit (image feature determination means), ST11 correlation determination step, ST12A step of determining presence / absence of color component value of insufficient color in strong correlation direction, ST13A First interpolation step, ST14A Second interpolation step, ST12B Step of determining presence / absence of color component value of insufficient color in strong correlation direction, ST13B First interpolation step, ST14B Second interpolation step, ST21 Correlation discrimination Step, ST22A in the direction of strong correlation ST23A first interpolation step, ST24A second interpolation step, ST22B step of determining presence / absence of insufficient color component value in a direction with strong correlation, ST23B first interpolation step Interpolation Step, ST24B Second Interpolation Step, ST31 Correlation Determination Step, ST32A Step for Determining Presence / Absence of Color Component Value of Insufficient Color in Strong Correlation, ST33A First Interpolation Step, ST34A Second Interpolation Step, ST32B Correlation Determining whether or not there is a color component value of an insufficient color in a strong direction, ST33B first interpolation step, ST34B second interpolation step.
Claims (20)
上記補間処理対象画素を中心に相関の強い方向に、上記第Kの色成分値を持つ画素が存在するかどうかを判定する画像特徴判定ステップと、
上記画像特徴判定ステップにおいて、「存在する」と判定されたときに、第一の補間方法で補間処理を実行させ、上記画像特徴判定ステップにおいて、「存在しない」と判定されたときに、上記第一の補間方法とは異なる第二の補間方法で補間処理を実行させる補間ステップとを有し、
上記第一及び第二の補間方法による補間がいずれも、上記補間処理対象画素及び上記補間処理対象画素の周辺の画素が持つ上記第Jの色成分値と、上記補間処理対象画素の周辺の画素が持つ上記第Kの色成分値とを元に上記補間処理対象画素の上記第Kの色成分値を補間するものである
ことを特徴とする画素信号処理方法。 Each color component value of a plurality of pixels arranged on a two-dimensional plane and having at least one color component value among first to Nth (N is an integer of 2 or more) different color component values. The Kth color (K is any number from 1 to N, but different from J) of the interpolation target pixel having the Jth color component value (J is any number from 1 to N). In a pixel signal processing method for generating component values by interpolation,
An image feature determination step for determining whether or not there is a pixel having the Kth color component value in a direction having a strong correlation around the interpolation target pixel;
When it is determined that “exists” in the image feature determination step, interpolation processing is executed by the first interpolation method. When it is determined that “does not exist” in the image feature determination step, the first An interpolation step for performing an interpolation process with a second interpolation method different from the one interpolation method,
The interpolation by the first and second interpolation methods is both the J-th color component value of the interpolation processing target pixel and the pixels around the interpolation processing target pixel, and the pixels around the interpolation processing target pixel. A pixel signal processing method, wherein the K-th color component value of the interpolation target pixel is interpolated based on the K-th color component value of the pixel.
上記補間処理対象画素を中心に相関の強い画素の並ぶ方向を判別する相関判別ステップと、
上記相関判別ステップで相関の強いと判定された方向に、補間しようとする色成分値と同じ色の色成分値を持つ画素が存在するかどうかを判定する有無判定ステップとを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の画素信号処理方法。 The image feature determination step includes
A correlation determination step of determining a direction in which pixels with strong correlation are arranged around the interpolation target pixel;
And a presence / absence determination step for determining whether or not there is a pixel having a color component value of the same color as the color component value to be interpolated in the direction determined to have a strong correlation in the correlation determination step. The pixel signal processing method according to claim 1.
上記第Jの色成分値の平均値を計算する際に、上記補間処理対象画素を中心に上記相関判別ステップで相関が強いと判定された方向に存在する画素が持つ上記第Jの色成分値のみを用い、
上記第Kの色成分値の平均値を計算する際に、上記補間処理対象画素を中心に上記相関判別ステップで相関が強いと判定された方向に存在する画素が持つ上記第Kの色成分値のみを用いる
ことを特徴とする請求項3に記載の画素信号処理方法。 Interpolation by the first interpolation method is
When calculating the average value of the J-th color component value, the J-th color component value of pixels existing in the direction in which the correlation is determined to be strong in the correlation determination step centering on the interpolation target pixel Use only
When calculating an average value of the K-th color component value, the K-th color component value of pixels existing in a direction in which the correlation is determined to be strong in the correlation determination step centering on the interpolation target pixel The pixel signal processing method according to claim 3, wherein only the pixel signal is used.
上記補間処理対象画素周辺の画素がもつ第Jの色成分値をx成分(xi)、上記第Kの色成分値をy成分(yi)とした二次元座標データ(xi,yi)(i=1〜M)をM(Mは2以上の整数)個作成し、
上記二次元座標データに対し回帰分析を行うことで
補間処理対象画素周辺での上記第Jの色成分値と上記第Kの色成分値の関係を表す回帰式を求め、
上記回帰式と上記補間処理対象画素が持つ上記第Jの色成分値とから上記補間処理対象画素に対する上記第Kの色成分値を補間する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画素信号処理方法。 Interpolation by the second interpolation method is
Two-dimensional coordinate data (xi, yi) (i = i) in which the Jth color component value of the pixels around the interpolation target pixel is the x component (xi) and the Kth color component value is the y component (yi). 1 to M) M (M is an integer of 2 or more)
By performing regression analysis on the two-dimensional coordinate data, a regression equation representing the relationship between the Jth color component value and the Kth color component value around the interpolation target pixel is obtained,
5. The Kth color component value for the interpolation processing target pixel is interpolated from the regression equation and the Jth color component value of the interpolation processing target pixel. The pixel signal processing method described.
上記回帰分析において、
In the above regression analysis,
上記回帰式y=a×x+bのx、yに、補間処理対象画素の上記第Kの色成分値KK、上記第Jの色成分値JJを代入した下記の式
KK=a×JJ+b
で、補間処理対象画素における上記第Kの色成分値KKを求める補間演算を行うことを特徴とする請求項7に記載の画素信号処理方法。 Interpolation by the second interpolation method is
The following equation in which the K-th color component value KK and the J-th color component value JJ of the interpolation target pixel are substituted for x and y of the regression equation y = a × x + b.
KK = a × JJ + b
The pixel signal processing method according to claim 7, wherein an interpolation calculation for obtaining the Kth color component value KK in the interpolation target pixel is performed.
上記x成分(xi)(i=1〜M)の最大値と最小値の差が所定の閾値以下であるときは、線形補間を行うことを特徴とする請求項7又は8に記載の画素信号処理方法。 Interpolation by the second interpolation method is
9. The pixel signal according to claim 7, wherein linear interpolation is performed when a difference between a maximum value and a minimum value of the x component (xi) (i = 1 to M) is a predetermined threshold value or less. Processing method.
上記補間処理対象画素を中心に相関の強い方向に、上記第Kの色成分値を持つ画素が存在するかどうかを判定する画像特徴判定手段と、
第一の補間方法で補間を行う第一の補間手段と、
上記第1の補間方法とは異なる第二の補間方法で補間を行う第二の補間手段と、
上記画像特徴判定手段は、上記の判定で「存在する」と判定したときに、第一の補間手段で補間処理を実行させ、上記の判定で「存在しない」と判定したときに、上記第二の補間手段に補間処理を実行させ、
上記第一及び第二の補間手段がいずれも、上記補間処理対象画素及び上記補間処理対象画素の周辺の画素が持つ上記第Jの色成分値と、上記補間処理対象画素の周辺の画素が持つ上記第Kの色成分値とを元に上記補間処理対象画素の上記第Kの色成分値を補間するものである
ことを特徴とする画素信号処理装置。 Each color component value of a plurality of pixels arranged on a two-dimensional plane and having at least one color component value among first to Nth (N is an integer of 2 or more) different color component values. The Kth color (K is any number from 1 to N, but different from J) of the interpolation target pixel having the Jth color component value (J is any number from 1 to N) In a pixel signal processing apparatus that generates component values by interpolation,
Image feature determination means for determining whether or not there is a pixel having the Kth color component value in a direction having a strong correlation around the interpolation target pixel;
A first interpolation means for performing interpolation by the first interpolation method;
Second interpolation means for performing interpolation by a second interpolation method different from the first interpolation method;
The image feature determination means causes the first interpolation means to perform an interpolation process when it is determined to be “present” in the above determination, and when it is determined to be “not present” in the above determination, Interpolating means to perform interpolation processing,
Each of the first and second interpolation means has the J-th color component value of the pixel to be interpolated and the pixels around the pixel to be interpolated and the pixels around the pixel to be interpolated. A pixel signal processing device for interpolating the Kth color component value of the interpolation target pixel based on the Kth color component value.
上記補間処理対象画素を中心に相関の強い画素の並ぶ方向を判別する相関判別手段と、
上記相関判別手段で相関の強いと判定された方向に、補間しようとする色成分値と同じ色の色成分値を持つ画素が存在するかどうかを判定する有無判定手段とを含む
ことを特徴とする請求項11に記載の画素信号処理装置。 The image feature determination means is
Correlation determining means for determining the direction in which pixels with strong correlation are arranged around the interpolation target pixel;
And presence / absence determining means for determining whether or not there is a pixel having a color component value of the same color as the color component value to be interpolated in a direction determined to have a strong correlation by the correlation determining means. The pixel signal processing device according to claim 11.
上記第Jの色成分値の平均値を計算する際に、上記補間処理対象画素を中心に上記相関判別手段で相関が強いと判定された方向に存在する画素が持つ上記第Jの色成分値のみを用い、
上記第Kの色成分値の平均値を計算する際に、上記補間処理対象画素を中心に上記相関判別手段で相関が強いと判定された方向に存在する画素が持つ上記第Kの色成分値のみを用いる
ことを特徴とする請求項13に記載の画素信号処理装置。 The first interpolation means includes
When calculating the average value of the J-th color component value, the J-th color component value of pixels existing in the direction in which the correlation determination unit determines that the correlation is strong with the interpolation processing target pixel as the center Use only
When calculating the average value of the K-th color component value, the K-th color component value of pixels existing in the direction in which the correlation determination unit determines that the correlation is strong with the interpolation target pixel as the center The pixel signal processing device according to claim 13, wherein only the pixel signal processing device is used.
上記補間処理対象画素周辺の画素がもつ第Jの色成分値をx成分(xi)、上記第Kの色成分値をy成分(yi)とした二次元座標データ(xi,yi)(i=1〜M)をM(Mは2以上の整数)個作成し、
上記二次元座標データに対し回帰分析を行うことで
補間処理対象画素周辺での上記第Jの色成分値と上記第Kの色成分値の関係を表す回帰式を求め、
上記回帰式と上記補間処理対象画素が持つ上記第Jの色成分値とから上記補間処理対象画素に対する上記第Kの色成分値を補間する
ことを特徴とする請求項11乃至14のいずれかに記載の画素信号処理装置。 The second interpolation means includes
Two-dimensional coordinate data (xi, yi) (i = i) in which the Jth color component value of the pixels around the interpolation target pixel is the x component (xi) and the Kth color component value is the y component (yi). 1 to M) M (M is an integer of 2 or more)
By performing regression analysis on the two-dimensional coordinate data, a regression equation representing the relationship between the Jth color component value and the Kth color component value around the interpolation target pixel is obtained,
15. The K-th color component value for the interpolation processing target pixel is interpolated from the regression equation and the J-th color component value of the interpolation processing target pixel. The pixel signal processing device described.
上記回帰分析において、
In the above regression analysis,
上記回帰式y=a×x+bのx、yに、補間処理対象画素の上記第Kの色成分値KK、上記第Jの色成分値JJを代入した下記の式
KK=a×JJ+b
で、補間処理対象画素における上記第Kの色成分値KKを求める補間演算を行うことを特徴とする請求項17に記載の画素信号処理装置。 The second interpolation means includes
The following equation in which the K-th color component value KK and the J-th color component value JJ of the interpolation target pixel are substituted for x and y of the regression equation y = a × x + b.
KK = a × JJ + b
The pixel signal processing apparatus according to claim 17, wherein an interpolation calculation for obtaining the Kth color component value KK in the interpolation target pixel is performed.
上記x成分(xi)(i=1〜M)の最大値と最小値の差が所定の閾値以下であるときは、線形補間を行うことを特徴とする請求項17又は18に記載の画素信号処理装置。 The second interpolation means includes
19. The pixel signal according to claim 17, wherein linear interpolation is performed when a difference between a maximum value and a minimum value of the x component (xi) (i = 1 to M) is equal to or less than a predetermined threshold value. Processing equipment.
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