JP2006279812A - Brightness signal processor - Google Patents

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Toshinobu Hatano
敏信 秦野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform an appropriate contour emphasis, while improving an S/N ratio in a low illuminance, or suppressing occurrence of a false contour signal on the borderline where a color is drastically changed in an RGB Bayer arrangement. <P>SOLUTION: Image signal data based on an image sensor output having a color filter of the Bayer arrangement are converted into a plurality of line outputs in a horizontal direction by a plural line output converter 202 for outputting. Detectors 207 to 210 detect a brightness signal level, etc. in pixel unit or in units of a predetermined region, and set a contour emphasis correction coefficient. A contour emphasis corrector 204 performs a contour emphasis processing in response to the contour emphasis correction coefficient in pixel unit or in units of a predetermined region to output a brightness signal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、ディジタルカメラ用に開発されたイメージセンサから出力される映像信号から広帯域のディジタル輝度信号を得て高解像度画像を得ることなどができる映像信号処理装置等の輝度信号処理装置に関するものである。   The present invention relates to a luminance signal processing apparatus such as a video signal processing apparatus capable of obtaining a high-resolution image by obtaining a broadband digital luminance signal from a video signal output from an image sensor developed for a digital camera, for example. Is.

近年、カメラ業界におけるアナログ技術からディジタル技術への移行には目覚しいものがある。特にフィルムも現像も不要なディジタルスチルカメラは活況を呈し、携帯電話もカメラ搭載型が主流を占めている。   In recent years, there has been a remarkable shift from analog technology to digital technology in the camera industry. In particular, digital still cameras that do not require film or development are booming, and camera-equipped mobile phones dominate.

現状では、例えば、ディジタルカメラとしては、色再現性重視の観点から原色フィルタ搭載センサに対応した信号処理を採用したカメラが主流であり、解像度を重視してかつ色のS/Nの優れたディジタル信号処理が必要とされ、解像度の低下を抑えつつノイズ除去を行い得るような撮像装置などが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   At present, for example, as a digital camera, a camera that employs signal processing corresponding to a sensor equipped with a primary color filter from the viewpoint of emphasizing color reproducibility is mainly used, and a digital that emphasizes resolution and has excellent color S / N. An image pickup apparatus that requires signal processing and can perform noise removal while suppressing a decrease in resolution has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この種の撮像装置における輝度信号処理装置は、例えば図9に示すように構成されている。同図において、501はRGB(赤緑青)ベイヤ配列のフィルタを有するイメージセンサからのセンサ出力がノイズ除去、増幅、およびA/D変換された画像信号データに対して、黒レベル補正、ガンマ補正、およびゲイン補正等を行う前処理部、502はセンサから読み出されるセンサ出力を水平方向の複数ライン出力に変換出力する複数ライン出力変換部、503はセンサのベイヤ配列に起因して発生しセンサ出力に重畳されている色キャリア成分を除去し、輝度信号データを生成するローパスフィルタ、504は色キャリア成分除去後の輝度信号データから高域成分を抽出加算し、輝度信号データの輪郭強調を行う輪郭強調補正部、505は輝度信号データのバイアスレベルや、ゲインなどを調整する後処理部である。   A luminance signal processing apparatus in this type of imaging apparatus is configured as shown in FIG. 9, for example. In the figure, reference numeral 501 denotes a black level correction, a gamma correction, and an image signal data obtained by removing noise, amplifying, and A / D converting the sensor output from an image sensor having an RGB (Red Green Blue) Bayer array filter. And a pre-processing unit that performs gain correction and the like, 502 is a multi-line output conversion unit that converts the sensor output read from the sensor into a multi-line output in the horizontal direction, and 503 is generated due to the Bayer array of the sensor and is output to the sensor output A low-pass filter that removes the superimposed color carrier component and generates luminance signal data. 504 is a contour enhancement that performs high-frequency component extraction and addition from the luminance signal data after removal of the color carrier component to enhance the contour of the luminance signal data. A correction unit 505 is a post-processing unit that adjusts the bias level and gain of the luminance signal data.

上記輝度信号処理装置では、処理の最初にローパスフィルタ処理をかけ、高域の色キャリア成分を除去出力して輝度信号の主信号を生成し、その信号を用いて、輪郭強調補正が行われる。ここで、輝度信号処理は、フレーム単位で行われ、輪郭強調程度は、1画面内の全ての領域に対して均一とされている。   In the luminance signal processing apparatus, low-pass filter processing is performed at the beginning of processing, high-frequency color carrier components are removed and output to generate a main signal of the luminance signal, and contour enhancement correction is performed using the signal. Here, the luminance signal processing is performed in units of frames, and the degree of contour enhancement is uniform for all areas in one screen.

なお、特許文献1においては、高域成分が減算されることによってノイズリダクションが行われるようになっている。
特開2001−189944号公報
In Patent Document 1, noise reduction is performed by subtracting a high frequency component.
JP 2001-189944 A

しかしながら上記のような従来の輝度信号処理装置では、輪郭強調程度が1画面内の全ての領域に対して均一であるため、輪郭強調程度を大きくすると、例えば低照度部でS/Nが低下したり、RGBベイヤ配列での色の変化が激しい境界での残留色キャリア成分から偽の輪郭信号が発生したりして画質の劣化を招くため、適切な輪郭強調を行うことが困難であるという問題点を有していた。   However, in the conventional luminance signal processing apparatus as described above, since the degree of contour emphasis is uniform for all regions in one screen, increasing the degree of contour emphasis decreases, for example, the S / N in a low illuminance part. Or a false contour signal is generated from the residual color carrier component at the boundary where the color change in the RGB Bayer array is severe, resulting in image quality deterioration, and it is difficult to perform appropriate contour enhancement. Had a point.

本発明は、上記の点に鑑み、低照度部でS/Nを向上させたり、RGBベイヤ配列での色の変化が激しい境界での偽の輪郭信号の発生を抑制したりしつつ、適切な輪郭強調が行われるようにすることを目的としている。   In view of the above points, the present invention is suitable for improving the S / N in a low illuminance part or suppressing the generation of a false contour signal at a boundary where the color change in the RGB Bayer array is severe. The purpose is to perform edge enhancement.

上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、
2次元イメージセンサからのセンサ信号に基づく画像信号データに基づいて輝度信号データを出力する輝度信号処理装置であって、
上記画像信号データに対して、黒レベル調整、ガンマ補正、およびゲイン補正のうちの少なくとも何れかの処理を行う前処理部と、
上記前処理部から出力される画像信号データに対して、複数ライン分の画像信号データを同時に出力する複数ライン出力変換部と、
上記複数ライン出力変換部から出力される画像信号データに基づいて、色キャリア成分の除去を行う色キャリア成分除去フィルタ部と、
上記色キャリア成分除去フィルタ部から出力される画像信号データに基づいて、輪郭強調補正を行う輪郭強調補正部と、
上記複数ライン出力変換部から出力される画像信号データに基づいて、低域輝度信号レベル、任意色レベル、色差エッジレベル、および赤緑青飽和レベルのうちの少なくとも何れかを検出する検出部と、
を備え、
上記輪郭強調補正部による輪郭強調程度が、画素ごとに、上記検出部による検出結果に応じて設定されるように構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1
A luminance signal processing device that outputs luminance signal data based on image signal data based on a sensor signal from a two-dimensional image sensor,
A preprocessing unit that performs at least one of black level adjustment, gamma correction, and gain correction on the image signal data;
For the image signal data output from the pre-processing unit, a multi-line output conversion unit that simultaneously outputs image signal data for a plurality of lines,
A color carrier component removal filter unit that removes a color carrier component based on the image signal data output from the multiple line output conversion unit;
An outline enhancement correction unit that performs outline enhancement correction based on the image signal data output from the color carrier component removal filter unit;
A detection unit that detects at least one of a low-frequency luminance signal level, an arbitrary color level, a color difference edge level, and a red / green / blue saturation level based on the image signal data output from the multiple line output conversion unit;
With
The contour enhancement degree by the contour enhancement correction unit is configured to be set for each pixel according to the detection result by the detection unit.

また、請求項2の発明は、
請求項1の輝度信号処理装置であって、
上記輪郭強調補正部は、
水平方向のラインの画像信号データに対して高域成分を抽出する水平高域バンドパスフィルタと、
垂直方向のラインの画像信号データに対して高域成分を抽出する垂直高域バンドパスフィルタと、
上記水平高域バンドパスフィルタの出力と垂直バンドパスフィルタの出力とを加算して輪郭強調データを求める加算器と、
を有するとともに、
さらに、輪郭強調データに対してコアリング処理を行うコアリング処理部、輪郭強調データを増幅する乗算器、および輪郭強調データを非線形な特性で増幅する非線形増幅部のうちの少なくとも何れかを有し、
上記コアリング処理部のコアリングレベル、乗算器のゲイン、および非線形増幅部の非線形特性のうちの少なくとも何れかが、上記検出部による検出結果に応じて設定されるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 2
The luminance signal processing apparatus according to claim 1,
The contour enhancement correction unit
A horizontal high-pass bandpass filter that extracts high-frequency components from the image signal data of the horizontal line;
A vertical high-pass bandpass filter that extracts high-frequency components from the image signal data of the line in the vertical direction;
An adder that obtains contour enhancement data by adding the output of the horizontal high-pass bandpass filter and the output of the vertical bandpass filter;
And having
Furthermore, it has at least one of a coring processing unit that performs coring processing on contour enhancement data, a multiplier that amplifies contour enhancement data, and a nonlinear amplification unit that amplifies contour enhancement data with nonlinear characteristics. ,
That at least one of the coring level of the coring processing unit, the gain of the multiplier, and the non-linear characteristic of the non-linear amplifying unit is configured to be set according to a detection result by the detecting unit. Features.

また、請求項3の発明は、
請求項2の輝度信号処理装置であって、
上記検出部によって検出される低域輝度信号レベル、任意色レベル、色差エッジレベル、または赤緑青飽和レベルが低いほど、上記輪郭強調補正部による輪郭強調程度が小さく設定されるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 3
The luminance signal processing device according to claim 2,
The lower the luminance signal level, the arbitrary color level, the color difference edge level, or the red / green / blue saturation level detected by the detection unit, the smaller the degree of contour enhancement by the contour enhancement correction unit is set. It is characterized by that.

また、請求項4の発明は、
上記輪郭強調補正部が、1画面内の所定の領域を指定する領域指定に応じて、上記指定された領域に対してだけ、上記検出部による検出結果に応じた程度で、上記輪郭強調補正を行うように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 4
The contour emphasis correction unit performs the contour emphasis correction only to the specified region according to the detection result by the detection unit in response to the region specification that specifies a predetermined region in one screen. It is comprised so that it may perform.

上記のように、色キャリア成分を除去された輝度信号の主信号から輪郭強調補正信号を生成する際、1画素ごとに独立に、輪郭強調補正信号の特性を適応的に変化させられるので、例えば低照度部では輪郭強調信号を抑制してS/N特性を改善し、RGBベイヤー配列での色の変化が激しい境界でも輪郭強調信号を抑制して残留色キャリア成分による偽の輪郭信号発生を軽減し、任意設定色レベルでの輪郭強調補正を弱め、センサーの飽和信号で発生するノイズに対する強調補正を抑制することなどができる。   As described above, when generating the edge emphasis correction signal from the main signal of the luminance signal from which the color carrier component is removed, the characteristics of the edge emphasis correction signal can be changed adaptively for each pixel. In low-light areas, the contour enhancement signal is suppressed to improve the S / N characteristics, and the contour enhancement signal is suppressed even at the boundary where the color change in the RGB Bayer array is severe to reduce the generation of false contour signals due to residual color carrier components. In addition, it is possible to weaken the edge enhancement correction at an arbitrarily set color level and suppress the enhancement correction for noise generated by the saturation signal of the sensor.

本発明によれば、例えば、適切な輪郭強調を行いつつ、低照度部でS/N特性を向上させたり、RGBベイヤ配列での色の変化が激しい境界でも偽の輪郭信号の発生を抑制したり、任意設定色レベルの領域やセンサの飽和信号領域でのノイズ等に対する強調補正を抑制したりすることができる。   According to the present invention, for example, the S / N characteristic is improved in a low illuminance part while performing appropriate edge enhancement, or the generation of a false edge signal is suppressed even at a boundary where the color change in the RGB Bayer array is severe. In addition, it is possible to suppress enhancement correction with respect to noise or the like in an area of an arbitrarily set color level or a saturation signal area of a sensor.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すようなベイヤ配列のカラーフィルタ101を有するイメージセンサから画像信号が出力されると、輝度信号処理装置102によって輝度信号データが生成される。より詳しくは、例えば輝度信号処理装置102を含む撮像装置は、図2に示すように、イメージセンサ601、上記イメージセンサ601の駆動パルスを発生するタイミングジェネレータ602(TG)、イメージセンサ601の出力のノイズを除去し、ゲインをコントロールするCDS/AGC回路603、アナログディジタル変換器604(ADC)、ディジタル信号処理回路605(DSP)、画像データおよび各種データを保存しておくメモリ回路606、およびカメラを制御するマイクロコンピュータ607(CPU)を備えて構成されている。   When an image signal is output from an image sensor having a Bayer array color filter 101 as shown in FIG. 1, luminance signal data is generated by the luminance signal processing device 102. More specifically, for example, the imaging apparatus including the luminance signal processing apparatus 102 includes an image sensor 601, a timing generator 602 (TG) that generates a driving pulse of the image sensor 601, and an output of the image sensor 601 as shown in FIG. A CDS / AGC circuit 603 for removing noise and controlling gain, an analog-digital converter 604 (ADC), a digital signal processing circuit 605 (DSP), a memory circuit 606 for storing image data and various data, and a camera A microcomputer 607 (CPU) to be controlled is provided.

上記ディジタル信号処理回路605は、所定のプログラムが実行されることによって、輝度信号処理装置102として機能するようになっている。より具体的には、例えば図3に示すような機能構成を有している。   The digital signal processing circuit 605 functions as the luminance signal processing device 102 by executing a predetermined program. More specifically, for example, it has a functional configuration as shown in FIG.

前処理部201は、上記アナログディジタル変換器604によりA/D変換された画像信号データに対して、黒レベル補正、ガンマ補正、およびゲイン補正等を行うようになっている。   The preprocessing unit 201 performs black level correction, gamma correction, gain correction, and the like on the image signal data A / D converted by the analog-digital converter 604.

複数ライン出力変換部202は、前処理部201から出力される画像信号データを水平方向の複数ライン出力に変換出力するようになっている。   The multiple line output conversion unit 202 converts the image signal data output from the preprocessing unit 201 into a horizontal multiple line output.

色キャリア除去/高域レベル補正フィルタ部203は、イメージセンサ601のベイヤ配列に起因して発生し画像信号に重畳されている色キャリア成分を除去し、輝度信号データを生成するようになっている。   The color carrier removal / high frequency level correction filter unit 203 removes the color carrier component generated due to the Bayer array of the image sensor 601 and superimposed on the image signal, and generates luminance signal data. .

輪郭強調補正部204は、色キャリア成分除去後の輝度信号データに対し、水平方向、および垂直方向の高域成分を抽出して加算することにより、輝度信号データの輪郭強調を行うようになっている。なお、この輪郭強調補正部204の詳細な構成については後述する。   The contour emphasis correcting unit 204 performs contour emphasis on the luminance signal data by extracting and adding the high-frequency component in the horizontal direction and the vertical direction to the luminance signal data after the color carrier component removal. Yes. The detailed configuration of the contour emphasis correcting unit 204 will be described later.

後処理部205は輝度データのバイアスレベルや、ゲインなどを調整するようになっている。   The post-processing unit 205 adjusts the bias level and gain of the luminance data.

輝度信号レベル検出部207、任意色レベル検出部208、色差エッジ検出部209、およびRGB飽和レベル検出部210は、それぞれ、複数ライン出力変換部202から出力されるRGBベイヤの複数ライン出力より、各画素ごとに、輝度信号レベル、任意色レベル、色差信号のエッジレベル、またはRGB信号の飽和レベルを検出し、それらのレベルに応じて、輪郭強調補正部204の特性を制御する輪郭強調補正係数1〜3を発生するようになっている。   The luminance signal level detection unit 207, the arbitrary color level detection unit 208, the color difference edge detection unit 209, and the RGB saturation level detection unit 210 are respectively output from a plurality of RGB Bayer multiple lines output from the multiple line output conversion unit 202. A contour enhancement correction coefficient 1 that detects the luminance signal level, the arbitrary color level, the edge level of the color difference signal, or the saturation level of the RGB signal for each pixel, and controls the characteristics of the contour enhancement correction unit 204 according to those levels. ~ 3 are generated.

ここで、上記検出部207〜210による検出は、必ずしも全て行われる必要はなく、何れかだけが行われるようにしてもよい。また、2つ以上の検出が行われる場合、それぞれによって決定される輪郭強調補正係数1〜3の値が平均や加重平均されるなどしたり、何れかが優先的に用いられるようにしたりしてもよい。   Here, all the detections by the detection units 207 to 210 are not necessarily performed, and only one of them may be performed. Further, when two or more detections are performed, the values of the edge enhancement correction coefficients 1 to 3 determined by each are averaged or weighted average, or one of them is preferentially used. Also good.

1画面内指定エリア発生部211は、図示しない指定信号に応じて、画素単位または所定の領域単位で、上記検出部207〜210による輪郭強調補正部204への輪郭強調補正係数1〜3の設定をそれぞれ有効にするかどうかを示す有効範囲信号を出力するようになっている。   The designated area generating unit 211 in one screen sets the contour enhancement correction coefficients 1 to 3 to the contour enhancement correction unit 204 by the detection units 207 to 210 in units of pixels or predetermined regions in accordance with a designation signal (not shown). An effective range signal indicating whether to enable each is output.

AND回路212は、各検出部207〜210から出力される輪郭強調補正係数1〜3のうち、1画面内指定エリア発生部211によって選択される輪郭強調補正係数1〜3だけを有効にして輪郭強調補正部204に入力するようになっている。   The AND circuit 212 validates only the contour enhancement correction coefficients 1 to 3 selected by the in-screen designated area generation unit 211 out of the contour enhancement correction coefficients 1 to 3 output from the detection units 207 to 210. An input to the emphasis correction unit 204 is made.

上記輪郭強調補正部204は、より詳しくは、例えば図4に示すように構成されている。   More specifically, the contour emphasis correcting unit 204 is configured as shown in FIG. 4, for example.

水平高域バンドパスフィルタ301は、輝度信号データの主信号から、水平方向の高域成分を抽出するようになっている。   The horizontal high-pass bandpass filter 301 extracts a high-frequency component in the horizontal direction from the main signal of the luminance signal data.

垂直高域バンドパスフィルタ302は、輝度信号データの主信号(複数ライン)から垂直方向の高域成分を抽出するようになっている。   The vertical high-frequency bandpass filter 302 extracts a high-frequency component in the vertical direction from the main signal (a plurality of lines) of the luminance signal data.

加算器303は、上記バンドパスフィルタ301・302によって抽出された水平、垂直方向の高域成分を加算することによって、2次元方向の高域成分(高域抽出信号)を求めるようになっている。   The adder 303 obtains a high-frequency component (high-frequency extraction signal) in a two-dimensional direction by adding the high-frequency components in the horizontal and vertical directions extracted by the bandpass filters 301 and 302. .

コアリング処理部304は、検出部207〜210から(AND回路212を介して)出力される輪郭強調補正係数1に応じた特性でコアリング処理を行うもので、具体的には、例えば水平方向の高域制限をする水平フィルタが用いられる。   The coring processing unit 304 performs coring processing with a characteristic corresponding to the contour enhancement correction coefficient 1 output from the detection units 207 to 210 (via the AND circuit 212). A horizontal filter that restricts the high range is used.

乗算器305は、検出部207〜210から出力される輪郭強調補正係数2に応じたゲインで、コアリング処理部304から出力される高域抽出信号を増幅するようになっている。   The multiplier 305 amplifies the high-frequency extraction signal output from the coring processing unit 304 with a gain corresponding to the contour enhancement correction coefficient 2 output from the detection units 207 to 210.

非線形処理部306は、検出部207〜210から出力される輪郭強調補正係数3に応じた非線形特性で、乗算器305から出力される高域抽出信号のレベルを調整するようになっている。   The non-linear processing unit 306 adjusts the level of the high-frequency extraction signal output from the multiplier 305 with non-linear characteristics corresponding to the contour enhancement correction coefficient 3 output from the detection units 207 to 210.

なお、上記コアリング処理部304、コアリング処理部304、および乗算器305は、必ずしも図4に示す順序で設けられていなくてもよい。   Note that the coring processing unit 304, the coring processing unit 304, and the multiplier 305 are not necessarily provided in the order shown in FIG.

上記のように構成された輝度信号処理装置102を含む撮像装置の動作について説明する。   An operation of the imaging apparatus including the luminance signal processing apparatus 102 configured as described above will be described.

まず、撮像光が、図示しないレンズを介してイメージセンサ601に入射すると、フォトダイオードなどにより電気信号に変換され、タイミングジェネレータ602からの駆動パルスに同期する垂直駆動、および水平駆動により、アナログ連続信号である画像信号がイメージセンサ601から出力される。出力された画像信号は、CDS/AGC回路603のサンプルホールド回路(CDS)によって1/fノイズが適切に低減された後、自動ゲインコントロールされ、アナログディジタル変換器604(A/Dコンバータ)に入力されて、ディジタル信号である画像信号データ(RGBデータ)に変換される。変換された画像信号データはディジタル信号処理回路605に入力され、メモリ回路606を介して、輝度処信号理、色分離、カラーマトリクス処理などの各種の処理が行われる。   First, when imaging light enters the image sensor 601 through a lens (not shown), it is converted into an electric signal by a photodiode or the like, and an analog continuous signal is obtained by vertical driving and horizontal driving synchronized with a driving pulse from the timing generator 602. Is output from the image sensor 601. The output image signal is subjected to automatic gain control after the 1 / f noise is appropriately reduced by the sample hold circuit (CDS) of the CDS / AGC circuit 603, and input to the analog-digital converter 604 (A / D converter). Then, it is converted into image signal data (RGB data) which is a digital signal. The converted image signal data is input to the digital signal processing circuit 605, and various processes such as luminance processing, color separation, and color matrix processing are performed via the memory circuit 606.

上記輝度信号処理は、詳しくは、次のように行われる。イメージセンサ601のカラーフィルタ配列がRGBベイヤ配列の場合、ディジタル信号処理回路605に取り込まれた画像信号データは、前処理部201の前処理によって、黒レベル調整、ガンマ調整、および色ゲイン調整がなされた後、複数ライン出力変換部202でラインメモリやワークメモリが用いられて出力順序が変換され、複数の水平ラインの画素の画像信号データが順次並列に出力される。   Specifically, the luminance signal processing is performed as follows. When the color filter array of the image sensor 601 is an RGB Bayer array, the image signal data captured by the digital signal processing circuit 605 is subjected to black level adjustment, gamma adjustment, and color gain adjustment by preprocessing of the preprocessing unit 201. After that, the multiple line output conversion unit 202 uses the line memory or work memory to convert the output order, and sequentially outputs the image signal data of the pixels of the multiple horizontal lines in parallel.

複数ライン出力変換部202からの出力は、ベイヤ配列情報が保たれたまま、色キャリア除去/高域レベル補正フィルタ部203に入力され、色キャリアを含むナイキスト周波数近傍の成分が除去され、複数ラインの輝度信号の主信号が生成される。   The output from the multi-line output conversion unit 202 is input to the color carrier removal / high-frequency level correction filter unit 203 while maintaining the Bayer arrangement information, and the components near the Nyquist frequency including the color carrier are removed. The main signal of the luminance signal is generated.

その後、輪郭強調補正部204によって、色キャリア成分除去後の複数ラインの輝度信号から高域成分が抽出加算され、輝度信号の輪郭強調処理が行われる。さらに、後処理部205によって、輝度信号の出力レベルを8ビットレンジで最適化するため輝度信号のバイアスレベル、ゲインなどが調整される。   Thereafter, the contour emphasis correcting unit 204 extracts and adds high frequency components from the luminance signals of a plurality of lines after the color carrier component is removed, and performs contour signal emphasis processing. Further, the post-processing unit 205 adjusts the bias level and gain of the luminance signal in order to optimize the output level of the luminance signal in the 8-bit range.

上記輪郭強調処理では、より詳しくは、水平高域バンドパスフィルタ301、および垂直高域バンドパスフィルタ302から出力された高域抽出信号が、加算器303により加算された後、1画素ごとに、検出部207〜210の検出結果に応じた次のような補正処理が行われる。   In the contour enhancement process, more specifically, after the high-frequency extraction signals output from the horizontal high-frequency bandpass filter 301 and the vertical high-frequency bandpass filter 302 are added by the adder 303, for each pixel, The following correction processing according to the detection results of the detection units 207 to 210 is performed.

コアリング処理部304では、検出部207〜210から出力される輪郭強調補正係数1に応じて、例えば図5に示すように正と負のコアリングレベルが可変に制御される。そこで、コアリングレベルが大きくなると、結果的に、輪郭強調程度は小さくなるが、低照度部のS/Nが向上することになる。   In the coring processing unit 304, for example, as shown in FIG. 5, the positive and negative coring levels are variably controlled according to the contour emphasis correction coefficient 1 output from the detection units 207 to 210. Therefore, when the coring level is increased, as a result, the degree of contour enhancement is reduced, but the S / N of the low illuminance portion is improved.

また、乗算器305では、輪郭強調補正係数2に応じて、例えば図6に示すようにゲインが可変に制御される。そこで、ゲインが小さくなると、やはり輪郭強調程度は小さくなるが、低照度部のS/Nが向上することになる。   Further, in the multiplier 305, the gain is variably controlled, for example, as shown in FIG. Therefore, if the gain is reduced, the degree of contour enhancement is also reduced, but the S / N of the low illuminance part is improved.

さらに、非線形処理部306では、輪郭強調補正係数3に応じて、例えば図7に示すように入出力特性の立ち上がりの傾きが可変に制御される。そこで、上記傾きが小さくなることによっても、輪郭強調程度は小さくなるが、低照度部のS/Nが向上することになる。なお、入出力レベルの関係は図7のように直線的に限らず、図8に示すように曲線的であるなどしてもよい。   Further, in the nonlinear processing unit 306, the rising slope of the input / output characteristics is variably controlled according to the edge enhancement correction coefficient 3, for example, as shown in FIG. Therefore, even if the inclination is reduced, the degree of contour enhancement is reduced, but the S / N of the low illuminance part is improved. The input / output level relationship is not limited to a straight line as shown in FIG. 7, but may be a curved line as shown in FIG.

一方、輝度信号レベル検出部207は、複数ライン出力変換部202からの出力に基づいて、各1画素の輝度信号レベルを検出し、例えば輝度信号レベルが低いほど(または所定の閾値よりも低い場合に)、輪郭強調程度を小さくするように輪郭強調補正係数1〜3を出力する。   On the other hand, the luminance signal level detection unit 207 detects the luminance signal level of each pixel based on the output from the multi-line output conversion unit 202. For example, the lower the luminance signal level (or the lower the predetermined threshold value) B), the edge enhancement correction coefficients 1 to 3 are outputted so as to reduce the degree of edge enhancement.

また、任意色レベル検出部208は、あらかじめ設定されるなどした任意の色の画素について、例えば輝度レベルが低いほど(または所定の閾値よりも低い場合に)、輪郭強調程度を小さくするように輪郭強調補正係数1〜3を出力する。具体的には、例えば青空や肌の色等に対しては、多くの場合、必ずしも大きな輪郭強調程度を必要としないとともに、S/Nの低下が目立ちやすいので、輪郭強調程度を小さくしてS/Nを向上させることにより、全体的な画像品質を向上させることができる。   In addition, the arbitrary color level detection unit 208 performs contouring so that the degree of contour emphasis is reduced as the luminance level is lower (or lower than a predetermined threshold), for example, for pixels of arbitrary color set in advance. Emphasis correction coefficients 1 to 3 are output. Specifically, for example, for a blue sky or a skin color, in many cases, a large outline emphasis degree is not necessarily required, and the S / N decrease is easily noticeable. By improving / N, the overall image quality can be improved.

同様に、色差エッジ検出部209は、各1画素の色差エッジレベルを検出し、例えば色差エッジレベルが低いほど(または所定の閾値よりも低い場合に)、輪郭強調程度を小さくするように輪郭強調補正係数1〜3を出力する。これによって、色差エッジ部分に発生する偽の高域信号が強調されるのを抑えて、画質を向上させることができる。   Similarly, the chrominance edge detection unit 209 detects the chrominance edge level of each pixel. For example, the lower the chrominance edge level (or lower than a predetermined threshold value), the smaller the edge enhancement is. Correction coefficients 1 to 3 are output. As a result, it is possible to suppress the emphasis of the false high-frequency signal generated at the color difference edge portion and improve the image quality.

RGB飽和レベル検出部210は、例えば、RGB飽和レベルを1画素ごとに検出して入力信号が設定した飽和レベルより大きいときはセンサー出力が飽和していると判断し、輪郭強調程度を小さくするように輪郭強調補正係数1〜3を出力する。これによって、飽和エリアのエッジに発生する偽の高域信号を抑制するとともに、飽和時のイメージセンサに見られるザラザラ感が強調去れにくいようにして、画質を向上させることができる。   For example, the RGB saturation level detection unit 210 detects the RGB saturation level for each pixel and determines that the sensor output is saturated when the input signal is greater than the set saturation level, and reduces the degree of edge enhancement. The edge emphasis correction coefficients 1 to 3 are output to As a result, the false high-frequency signal generated at the edge of the saturated area can be suppressed, and the rough feeling seen in the image sensor at the time of saturation can be hardly exaggerated, thereby improving the image quality.

上記検出部207〜210の検出結果に応じた輪郭強調補正係数1〜3は、1画面内指定エリア発生部211によって設定有効エリアが指定されている場合には、その指定に応じた画素または領域についてだけ、AND回路212を通過し、実際に輪郭強調補正部204に設定される。これにより、撮影シーンごと、領域ごとなどに、上記のような輝度信号処理を行わせることができる。   The edge enhancement correction coefficients 1 to 3 corresponding to the detection results of the detection units 207 to 210 are pixels or areas corresponding to the designation when the setting effective area is designated by the designated area generating unit 211 within one screen. , The signal passes through the AND circuit 212 and is actually set in the contour emphasis correction unit 204. Thereby, the luminance signal processing as described above can be performed for each shooting scene, each region, and the like.

以上のように、本発明によれば、色キャリア成分が除去された輝度信号の主信号から輪郭強調補正信号を生成する際、1画素ごとに輪郭強調補正信号の特性を低域の輝度信号レベル検出、任意色レベル検出、色差データのエッジレベル検出、RGBベイヤデータの飽和レベル検出により独立に制御適応的に変化できるので、例えば低照度部では輪郭強調信号を抑制してS/N特性を改善し、RGBベイヤー配列での色の変化が激しい境界でも輪郭強調信号を抑制して残留色キャリア成分による偽の輪郭信号発生を軽減し、任意設定色レベルでの輪郭強調補正を弱め、センサーの飽和信号で発生するノイズに対する強調補正を抑制することが1画面内で最適に制御できる。   As described above, according to the present invention, when generating the edge enhancement correction signal from the main signal of the luminance signal from which the color carrier component has been removed, the characteristic of the edge enhancement correction signal is changed to the low-frequency luminance signal level for each pixel. It can be controlled and adaptively independently by detection, arbitrary color level detection, edge level detection of color difference data, and saturation level detection of RGB Bayer data. For example, in low light areas, the contour enhancement signal is suppressed and the S / N characteristics are improved. In addition, it suppresses the edge enhancement signal even at the boundary where the color change in the RGB Bayer arrangement is severe, reduces the false edge signal generation due to the residual color carrier component, weakens the edge enhancement correction at the arbitrarily set color level, and the sensor saturation signal It can be optimally controlled within one screen to suppress enhancement correction for noise generated in.

本発明にかかる輝度信号処理装置は、例えば、適切な輪郭強調を行いつつ、低照度部でS/N特性を向上させたり、RGBベイヤ配列での色の変化が激しい境界でも偽の輪郭信号の発生を抑制したり、任意設定色レベルの領域やセンサの飽和信号領域でのノイズ等に対する強調補正を抑制したりすることができるという効果を有し、例えば、ディジタルカメラ用に開発されたイメージセンサから出力される映像信号から広帯域のディジタル輝度信号を得て高解像度画像を得ることなどができる映像信号処理装置等の輝度信号処理装置等として有用である。   The luminance signal processing apparatus according to the present invention, for example, improves the S / N characteristic in a low illuminance part while performing appropriate edge enhancement, or generates a false edge signal even at a boundary where the color change in the RGB Bayer array is severe. For example, an image sensor developed for a digital camera has an effect of suppressing generation and suppressing enhancement correction for noise in an area of an arbitrarily set color level or a saturation signal area of the sensor. It is useful as a luminance signal processing device such as a video signal processing device that can obtain a high resolution image by obtaining a wideband digital luminance signal from the video signal output from the video signal.

本発明の実施形態におけるカラーフィルタの例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the color filter in embodiment of this invention. 同、輝度信号処理装置102が適用される撮像装置の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus to which the luminance signal processing apparatus 102 is applied. FIG. 同、輝度信号処理装置102の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of a luminance signal processing apparatus 102. FIG. 同、輪郭強調補正部204の具体的な構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a specific configuration of an outline emphasis correction unit 204. FIG. 同、コアリング処理部304の特性の例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of characteristics of the coring processing unit 304. FIG. 同、乗算器305の特性の例を示すグラフである。3 is a graph showing an example of characteristics of a multiplier 305. FIG. 同、非線形処理部306の特性を示すグラフである。4 is a graph showing characteristics of the nonlinear processing unit 306. FIG. 同、非線形処理部306の特性の他の例を示すグラフである。6 is a graph showing another example of the characteristic of the nonlinear processing unit 306; 従来の輝度信号処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional luminance signal processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

101 カラーフィルタ
102 輝度信号処理装置
201 前処理部
202 複数ライン出力変換部
203 色キャリア除去/高域レベル補正フィルタ部
204 輪郭強調補正部
205 後処理部
207 輝度信号レベル検出部
208 任意色レベル検出部
209 色差エッジ検出部
210 RGB飽和レベル検出部
211 1画面内指定エリア発生部
212 AND回路
301 水平高域バンドパスフィルタ
302 垂直高域バンドパスフィルタ
303 加算器
304 コアリング処理部
305 乗算器
306 非線形処理部
601 イメージセンサ
602 タイミングジェネレータ
603 CDS/AGC回路
604 アナログディジタル変換器
605 ディジタル信号処理回路
606 メモリ回路
607 マイクロコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Color filter 102 Luminance signal processing apparatus 201 Pre-processing part 202 Multiple line output conversion part 203 Color carrier removal / high-pass level correction filter part 204 Contour emphasis correction part 205 Post-processing part 207 Luminance signal level detection part 208 Arbitrary color level detection part 209 Color difference edge detection unit 210 RGB saturation level detection unit 211 In-screen specified area generation unit 212 AND circuit 301 Horizontal high-frequency bandpass filter 302 Vertical high-frequency bandpass filter 303 Adder 304 Coring processing unit 305 Multiplier 306 Non-linear processing 601 Image sensor 602 Timing generator 603 CDS / AGC circuit 604 Analog-digital converter 605 Digital signal processing circuit 606 Memory circuit 607 Microcomputer

Claims (4)

2次元イメージセンサからのセンサ信号に基づく画像信号データに基づいて輝度信号データを出力する輝度信号処理装置であって、
上記画像信号データに対して、黒レベル調整、ガンマ補正、およびゲイン補正のうちの少なくとも何れかの処理を行う前処理部と、
上記前処理部から出力される画像信号データに対して、複数ライン分の画像信号データを同時に出力する複数ライン出力変換部と、
上記複数ライン出力変換部から出力される画像信号データに基づいて、色キャリア成分の除去を行う色キャリア成分除去フィルタ部と、
上記色キャリア成分除去フィルタ部から出力される画像信号データに基づいて、輪郭強調補正を行う輪郭強調補正部と、
上記複数ライン出力変換部から出力される画像信号データに基づいて、低域輝度信号レベル、任意色レベル、色差エッジレベル、および赤緑青飽和レベルのうちの少なくとも何れかを検出する検出部と、
を備え、
上記輪郭強調補正部による輪郭強調程度が、画素ごとに、上記検出部による検出結果に応じて設定されるように構成されていることを特徴とする輝度信号処理装置。
A luminance signal processing device that outputs luminance signal data based on image signal data based on a sensor signal from a two-dimensional image sensor,
A preprocessing unit that performs at least one of black level adjustment, gamma correction, and gain correction on the image signal data;
For the image signal data output from the pre-processing unit, a multi-line output conversion unit that simultaneously outputs image signal data for a plurality of lines,
A color carrier component removal filter unit that removes a color carrier component based on the image signal data output from the multiple line output conversion unit;
An outline enhancement correction unit that performs outline enhancement correction based on the image signal data output from the color carrier component removal filter unit;
A detection unit that detects at least one of a low-frequency luminance signal level, an arbitrary color level, a color difference edge level, and a red / green / blue saturation level based on image signal data output from the multiple-line output conversion unit;
With
A luminance signal processing apparatus, wherein the degree of contour enhancement by the contour enhancement correction unit is set for each pixel in accordance with a detection result by the detection unit.
請求項1の輝度信号処理装置であって、
上記輪郭強調補正部は、
水平方向のラインの画像信号データに対して高域成分を抽出する水平高域バンドパスフィルタと、
垂直方向のラインの画像信号データに対して高域成分を抽出する垂直高域バンドパスフィルタと、
上記水平高域バンドパスフィルタの出力と垂直バンドパスフィルタの出力とを加算して輪郭強調データを求める加算器と、
を有するとともに、
さらに、輪郭強調データに対してコアリング処理を行うコアリング処理部、輪郭強調データを増幅する乗算器、および輪郭強調データを非線形な特性で増幅する非線形増幅部のうちの少なくとも何れかを有し、
上記コアリング処理部のコアリングレベル、乗算器のゲイン、および非線形増幅部の非線形特性のうちの少なくとも何れかが、上記検出部による検出結果に応じて設定されるように構成されていることを特徴とする輝度信号処理装置。
The luminance signal processing apparatus according to claim 1,
The contour enhancement correction unit
A horizontal high-pass bandpass filter that extracts high-frequency components from the image signal data of the horizontal line;
A vertical high-pass bandpass filter that extracts high-frequency components from the image signal data of the line in the vertical direction;
An adder that obtains contour enhancement data by adding the output of the horizontal high-pass bandpass filter and the output of the vertical bandpass filter;
And having
Furthermore, it has at least one of a coring processing unit that performs coring processing on contour enhancement data, a multiplier that amplifies contour enhancement data, and a nonlinear amplification unit that amplifies contour enhancement data with nonlinear characteristics. ,
That at least one of the coring level of the coring processing unit, the gain of the multiplier, and the non-linear characteristic of the non-linear amplifying unit is configured to be set according to a detection result by the detecting unit. A characteristic luminance signal processing apparatus.
請求項2の輝度信号処理装置であって、
上記検出部によって検出される低域輝度信号レベル、任意色レベル、色差エッジレベル、または赤緑青飽和レベルが低いほど、上記輪郭強調補正部による輪郭強調程度が小さく設定されるように構成されていることを特徴とする輝度信号処理装置。
The luminance signal processing device according to claim 2,
The lower the luminance signal level, the arbitrary color level, the color difference edge level, or the red / green / blue saturation level detected by the detection unit, the smaller the degree of contour enhancement by the contour enhancement correction unit is set. A luminance signal processing apparatus.
上記輪郭強調補正部が、1画面内の所定の領域を指定する領域指定に応じて、上記指定された領域に対してだけ、上記検出部による検出結果に応じた程度で、上記輪郭強調補正を行うように構成されていることを特徴とする輝度信号処理装置。   The contour emphasis correction unit performs the contour emphasis correction only to the specified region according to the detection result by the detection unit in response to the region specification that specifies a predetermined region in one screen. A luminance signal processing device configured to perform the processing.
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