JP2007142978A - Image processing method and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像処理方法及び撮像装置に係り、特に水中撮影時に取得したカラー画像信号を信号処理する技術に関する。 The present invention relates to an image processing method and an imaging apparatus, and more particularly to a technique for performing signal processing on a color image signal acquired during underwater photography.
特許文献1には、水中によって減衰する赤(R)光を補償するために、カメラと被写体との水深差に応じてR光の減衰を補償するようにホワイトバランス調整を行う技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for adjusting white balance so as to compensate for attenuation of R light according to a water depth difference between a camera and a subject in order to compensate for red (R) light attenuated by water. Yes.
特許文献2には、水中の被写体に向けて測距光束を投射し、被写体距離と反射光量とを測定し、その測定結果に基づいて水中での光減衰率を推定してストロボ装置の発光量を設定する技術が開示されている。
In
特許文献3には、水深情報と、各色の色吸収補正に必要な数式及び光吸収係数から各色の色吸収補正を実行する水中カメラが開示されている。 Patent Document 3 discloses an underwater camera that performs color absorption correction of each color from water depth information, mathematical formulas and light absorption coefficients necessary for color absorption correction of each color.
特許文献4には、水中でカメラが位置する深さ(水深)を検出し、その検出した水深に応じたホワイトバランス調整を行う技術が開示されている。
現状の水中写真の失敗の多くは、R光が吸収されることによる色再現の悪さや、水中での光量の不足(コンパクトカメラのストロボ光では十分なストロボ光量を与えることが難しい)によるコントラスト不足に起因している。 Many of the current underwater photography failures are due to poor color reproduction due to absorption of R light and insufficient contrast due to insufficient light intensity in water (compact camera strobe light is difficult to provide sufficient strobe light intensity). Due to
特許文献1に記載の発明は、カメラと被写体との水深差に応じてR光の減衰を補償するようにホワイトバランス調整を行っているが、水深差は絶対水深に関係しておらず、適切な制御は難しく、また、ホワイトバランス調整だけでは水中の色再現を良好に行うことができない。 The invention described in Patent Document 1 performs white balance adjustment so as to compensate for attenuation of the R light according to the difference in water depth between the camera and the subject. However, the water depth difference is not related to the absolute water depth, and is appropriate. Control is difficult, and underwater color reproduction cannot be performed satisfactorily only by white balance adjustment.
また、特許文献2に記載の発明は、水中での光減衰率を推定してフラッシュ発光量を設定し、正しい露出を可能にするものであり、反射光量を測光するために被写体に測距光束を投射している間にシャッターチャンスを逃してしまう可能性が高い上、フラッシュ光量だけでは適切な制御が難しいと考えられる。
Further, the invention described in
更に、特許文献3、4に記載の発明は、水深によって色吸収補正やホワイトバランス調整を行っているが、実際の海では水深よりも水質、天候(太陽の出方)による影響の方が大きいため、水中で撮影した画像を水深情報を利用して色補正してもダイバーが望む画像を得ることは難しい。 Furthermore, the inventions described in Patent Documents 3 and 4 perform color absorption correction and white balance adjustment depending on the water depth, but in actual seas, the influence of water quality and weather (sun exposure) is greater than the water depth. Therefore, it is difficult to obtain an image desired by a diver even if the color of an image taken underwater is corrected using depth information.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、水深等の情報や大きなストロボ装置を使用せずに、実際に水中撮影された画像信号を利用して簡単に良好な画像を得ることができる画像処理方法及び撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to easily obtain a good image using an image signal actually taken underwater without using information such as water depth or a large strobe device. It is an object of the present invention to provide an image processing method and a photographing apparatus that can be used.
また、本発明は、水中での被写体の視認性の高いスルー動画をモニタに表示することができる画像処理方法及び撮影装置を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an image processing method and a photographing apparatus capable of displaying a through moving image with high visibility of a subject in water on a monitor.
前記目的を達成するために請求項1に係る発明は、水中撮影時に取得したカラー画像信号を処理する画像処理方法において、水中撮影時に撮像素子からR,G,B信号を取得するステップと、前記取得したR,G,B信号にマトリクス係数を乗算して色補正を行うステップであって、B信号のR信号及びG信号への被りを防ぐように設定された前記マトリクス係数を使用してマトリクス演算するステップと、を含むことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an image processing method for processing a color image signal acquired during underwater photography, and acquiring R, G, B signals from an image sensor during underwater photography; A step of performing color correction by multiplying the acquired R, G, B signals by a matrix coefficient, and using the matrix coefficients set so as to prevent the B signal from being covered with the R signal and the G signal. And a step of calculating.
即ち、R,G,B信号にマトリクス係数を乗算して色補正を行う際に、水中でのR,G,B信号別の光減衰率を考慮し、B信号のR信号及びG信号への被りを防ぐようにマトリクス係数を設定するようにしている。 That is, when performing color correction by multiplying the R, G, and B signals by a matrix coefficient, the light attenuation rate for each of the R, G, and B signals in water is taken into account, and the B signal is converted into the R and G signals. The matrix coefficient is set so as to prevent the covering.
具体的には請求項2に示すように、前記マトリクス係数は、対角項におけるB信号に対する係数を、R信号及びG信号に対する係数よりも小さく、及び/又は非対角項でのR,G信号に対するB信号の係数をマイナス側に大きくなるように設定されていることを特徴としている。
Specifically, as described in
請求項3に係る発明は、水中撮影時に取得したカラー画像信号を処理する画像処理方法において、水中撮影時に撮像素子からR,G,B信号を取得するステップと、前記取得したR,G,B信号のうちの少なくともR信号のヒストグラム評価値を算出するステップと、前記算出したヒストグラム評価値に基づいて2種類以上の信号処理のうちのいずれかの信号処理を選択するステップと、前記取得したR,G,B信号に対して前記選択した信号処理を施すステップと、を含むことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an image processing method for processing a color image signal acquired at the time of underwater shooting, the step of acquiring R, G, B signals from an image sensor at the time of underwater shooting, and the acquired R, G, B Calculating a histogram evaluation value of at least the R signal of the signals, selecting one of two or more types of signal processing based on the calculated histogram evaluation value, and the acquired R , G, and B signals are subjected to the selected signal processing.
例えば、前記算出したヒストグラム評価値に基づいてR光が多いと判断した場合は、コントラストを最大限生かすようにレベル調整を行い、R光が極端に少ない場合には、R信号を無視してG,B信号を最大限生かすようにレベル調整(オフセット処理、階調処理、フレア補正処理)を行う。 For example, if it is determined that the amount of R light is large based on the calculated histogram evaluation value, level adjustment is performed so as to make the most of the contrast. If the amount of R light is extremely small, the R signal is ignored and the G signal is ignored. Level adjustment (offset processing, gradation processing, flare correction processing) is performed so as to make the best use of the B signals.
請求項4に係る発明は、水中撮影時に連続的に取得したカラー画像信号を処理してカメラのモニタに出力し、該モニタにスルー動画を表示させる画像処理方法において、水中撮影時に撮像素子から連続的にR,G,B信号を取得するステップと、前記連続的に取得したR,G,B信号のうちのG信号のヒストグラム評価値を算出するステップと、前記算出したヒストグラム評価値に基づいてG信号の画像のコントラストを高くするための信号処理をG信号のみに施すステップと、前記連続的に取得したR,G,B信号のうちのR,B信号と前記信号処理を施したG信号とに基づいてスルー動画をモニタに表示させるステップと、を含むことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image processing method for processing a color image signal continuously acquired during underwater shooting and outputting the processed color image signal to a camera monitor to display a through moving image on the monitor. Based on the step of acquiring R, G, B signals, calculating the histogram evaluation value of the G signal among the continuously acquired R, G, B signals, and the calculated histogram evaluation value A step of performing signal processing only for the G signal to increase the contrast of the image of the G signal, and the R, B signal of the continuously acquired R, G, B signals and the G signal subjected to the signal processing And displaying a through moving image on a monitor based on the above.
即ち、G信号は輝度信号に近い信号であり、このG信号のコントラストが高くなるように信号処理することにより、カラーバランスは崩れるが、スルー動画のコントラストを高くすることができ、スルー動画が鮮明になる。尚、スルー動画は、水中で主要被写体を探し、画角を設定する場合に利用するため、カラーバランスが崩れていても問題はない。 That is, the G signal is a signal close to the luminance signal, and by performing signal processing so that the contrast of the G signal is increased, the color balance is lost, but the contrast of the through video can be increased, and the through video is clear. become. The through video is used when searching for the main subject underwater and setting the angle of view, so there is no problem even if the color balance is lost.
請求項5に係る発明は、水中撮影時に連続的に取得した画像信号を処理してカメラのモニタに出力し、該モニタにスルー動画を表示させる画像処理方法において、水中撮影時に撮像素子から連続的に画像信号を取得するステップと、前記連続的に取得した画像信号の階調特性の変更指示を受け付けるステップと、前記階調特性の変更指示に応じて前記連続的に取得した画像信号の階調変換を行うステップと、前記階調変換された画像信号に基づいてスルー動画をモニタに表示させるステップと、を含むことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image processing method for processing an image signal continuously acquired during underwater shooting and outputting the processed image signal to a camera monitor and displaying a through moving image on the monitor, the image signal is continuously acquired from the image sensor during underwater shooting. A step of acquiring an image signal, a step of receiving an instruction to change a gradation characteristic of the continuously acquired image signal, and a gradation of the image signal continuously acquired in response to the instruction of changing the gradation characteristic The method includes a step of performing conversion, and a step of displaying a through moving image on a monitor based on the image signal subjected to gradation conversion.
即ち、ダイバー(ユーザー)は、水中のモニタに表示されるスルー動画を見ながら階調特性の変更を指示し、所望の階調特性をもったスルー動画を表示させることができ、スルー動画の視認性を向上させることができる。 In other words, a diver (user) can instruct to change the tone characteristics while watching the through video displayed on the underwater monitor, and can display the through video with the desired tone characteristics. Can be improved.
請求項6に係る発明は、水中撮影が可能な撮像装置において、被写体を撮像するカラー撮像手段と、前記カラー撮像手段を介して被写体を示すR,G,B信号を取得する画像取得手段と前記取得したR,G,B信号のうちの少なくともR信号のヒストグラム評価値を算出するヒストグラム評価値算出手段と、前記算出したヒストグラム評価値に基づいて2種類以上の信号処理のうちのいずれかの信号処理を選択する信号処理選択手段と、前記取得したR,G,B信号に対して前記選択した信号処理を施す信号処理手段と、を備えたことを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in an imaging apparatus capable of underwater photography, a color imaging unit that images a subject, an image acquisition unit that acquires R, G, and B signals indicating the subject via the color imaging unit, and the A histogram evaluation value calculating means for calculating a histogram evaluation value of at least the R signal among the acquired R, G, B signals, and any one of two or more types of signal processing based on the calculated histogram evaluation value Signal processing selecting means for selecting processing and signal processing means for performing the selected signal processing on the acquired R, G, B signals are provided.
請求項7に係る発明は、水中撮影が可能な撮像装置において、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を介して被写体を示す画像信号を連続的に取得する画像取得手段と、前記連続的に取得した画像信号の階調を変換する階調変換手段と、前記階調変換手段での階調変換特性の変更を指示する変更指示手段と、前記階調変換手段によって階調変換された画像信号に基づいてスルー動画を表示するモニタと、を備えたことを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in an imaging apparatus capable of underwater photography, an imaging means for imaging a subject, an image acquisition means for continuously obtaining an image signal indicating the subject via the imaging means, and the continuous A gradation conversion means for converting the gradation of the acquired image signal, a change instruction means for instructing a change in gradation conversion characteristics in the gradation conversion means, and an image that has undergone gradation conversion by the gradation conversion means And a monitor that displays a through video based on the signal.
請求項8に示すように請求項7に記載の撮像装置において、前記階調変換手段は、軟調から硬調までの複数の階調変換用のルックアップテーブルを有し、前記変換指示手段は、前記複数のルックアップテーブルから任意のルックアップテーブルを選択し、前記階調変換手段は、前記選択されたルックアップテーブルにしたがって入力する画像信号の階調変換を行うことを特徴としている。 As shown in claim 8, in the imaging device according to claim 7, the gradation conversion means includes a plurality of gradation conversion look-up tables from soft to hard, and the conversion instruction means includes the conversion instruction means An arbitrary lookup table is selected from a plurality of lookup tables, and the gradation converting means performs gradation conversion of an input image signal in accordance with the selected lookup table.
本発明によれば、実際に水中撮影された画像信号を利用して色再現性、コントラスト等の良好な画像を得ることができ、また、水中での被写体の視認性の高いスルー動画をモニタに表示させることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a good image such as color reproducibility and contrast by using an image signal actually taken underwater, and a through video with high visibility of a subject in water can be used as a monitor. Can be displayed.
以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理方法及び撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of an image processing method and an imaging apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[撮像装置の構成]
図1は本発明に係る撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
[Configuration of imaging device]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention.
図1に示す撮像装置1―1は、静止画や動画の記録及び再生機能を備えたデジタルカメラであり、カメラ全体の動作は中央処理装置(CPU)10によって統括制御される。CPU10は、所定のプログラムに従って本カメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出(AE)演算、自動焦点調節(AF)演算、ホワイトバランス(WB)調整演算等、各種演算を実施する演算手段として機能する。
An imaging apparatus 1-1 shown in FIG. 1 is a digital camera having functions for recording and reproducing still images and moving images, and the operation of the entire camera is centrally controlled by a central processing unit (CPU) 10. The
CPU10には、バス12及びメモリ・インターフェース14を介してRAM(Random Access Memory)16及びROM(Read Only Memory)18が接続されている。RAM16は、プログラムの展開領域及びCPU10の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データの一時記憶領域として利用される。ROM18には、CPU10が実行するプログラム及び制御に必要な各種データや、カメラ動作に関する各種定数/情報等が格納されている。
A RAM (Random Access Memory) 16 and a ROM (Read Only Memory) 18 are connected to the
撮像部20には、撮影レンズ及び絞り等を含む光学ユニット22や、CCDやCMOSからなるカラーイメージセンサ24(以下、単に「CCD」という)等が含まれている。光学ユニット22は、CPU10からのAF指令やAE指令によりモータ駆動部32を介してフォーカスレンズや絞り等が駆動される。
The
CCD24は、多数のフォトダイオード(受光素子)が二次元的に配列されており、各受光素子に対応して赤(R)、緑(G)、青(B)の原色カラーフィルタが所定の配列構造(ベイヤー、GストライプRB完全市松など)で配置されている。また、CCD24は、各受光素子の電荷蓄積時間(シャッタースピード)を制御する電子シャッター機能を有している。CPU10は、タイミング・ジェネレータ34を介してCCD24での電荷蓄積時間を制御する。
The
このCCD24から順次読み出されたCCD信号は、アナログ信号処理部26に加えられる。アナログ信号処理部26は、CDS回路やアナログアンプ等を有し、CDS回路は入力するCCD信号を相関二重サンプリング処理し、アナログアンプは、CPU10から加えられる撮影感度設定用ゲインによってCDS回路から出力されるCCD信号を増幅する。
The CCD signals sequentially read from the
アナログ信号処理部26にてアナログ処理されたCCD信号は、A/D変換器28に加えられ、ここで画素ごとにデジタルのカラー画像データ(点順次のR,G,B信号)に変換される。
The CCD signal analog-processed by the analog
R,G,B信号は、デジタル信号処理部30を介してRAM16に一時的に記憶される。このR,G,B信号は、デジタル信号処理部30に入力され、ここで所要の信号処理が行われる。尚、デジタル信号処理部30での画像処理の詳細については、後述する。
The R, G, and B signals are temporarily stored in the
撮像装置1―1の操作部36には、図2(A)に示すように撮影モード(オート撮影モード、マニュアル撮影モード、シーンポジション、動画等)を選択するためのモードレバー36A、このモードレバー36Aの中心に設けられたシャッターボタン36B、マルチファンクションの十字キー36D、その他、図示しない再生モードに切り替える再生ボタン、表示部(LCDモニタ)40にメニュー画面を表示させるメニューボタン、メニュー画面から所望の項目を選択するための、選択項目の確定や処理の実行を指令するOKボタン、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、或いは1つ前の操作状態に戻らせる指令を入力するBACKボタンなどが含まれる。
The
操作部36からの出力信号は、CPU10に入力され、CPU10は操作部36からの入力信号に基づいて撮影や再生等の適宜の処理を実施させるとともに、後述するように水中で画像の色再現をよくするための処理等を実施させる。
An output signal from the
この撮像装置1−1は、図示しない防水パックに装着することにより水中での撮影が可能になっており、水中撮影に適した「水中モード」を有している。そして、操作部36の操作により、「水中モード」の設定指示をCPU10に出力することができる。
This imaging device 1-1 can be photographed underwater by being attached to a waterproof pack (not shown), and has an “underwater mode” suitable for underwater photography. Then, by operating the
即ち、「水中モード」の設定は、図2(A)に示すようにシーンポジション(人物、風景、スポーツ、水中)を選択するためのメニュー画面を利用して行うことができる。また、図2(B)に示すように専用のDiveボタン36Eを設け、このDiveボタン36Eを操作して「水中モード」を設定するようにしてもよい。
That is, the “underwater mode” can be set using a menu screen for selecting a scene position (person, landscape, sport, underwater) as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 2B, a
撮像装置1−1には、被写体にストロボ光を照射するためのストロボ装置42が含まれ、ストロボ装置42は、CPU10からの発光指令によって充電部44から電源の供給を受けてストロボ光を照射する。
The imaging device 1-1 includes a
デジタル信号処理部30で処理された画像データ(輝度信号Y,色差信号Cr,Cb)は、圧縮伸張処理回路46に与えられ、ここで、所定の圧縮フォーマット(例えば、JPEG方式) に従って圧縮される。圧縮された画像データは、外部メモリ・インターフェース48を介してメモリカード50に記録される。
The image data (luminance signal Y, color difference signals Cr, Cb) processed by the digital
また、LCDモニタ40には、LCDインターフェース38を介して加えられる画像信号により撮像準備中に映像(スルー動画)が表示され、また、再生モード時にメモリカード50に記録された画像が表示される。
Further, on the
図3は図1に示したデジタル信号処理部30の詳細な回路構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed circuit configuration of the digital
前述したようにRAM16に一時記憶されたR,G,B信号(CCDRAWデータ)は、デジタル信号処理部30のオフセット処理回路30AにR,G,Bの点順次で加えられる。R,G,B信号は、オフセット処理回路30Aにおいてオフセット処理が行われる。オフセット処理回路30Aから出力されたオフセット処理されたR,G,B信号は、リニアマトリクス回路30Bに出力され、ここで色補正処理が行われる。
As described above, the R, G, and B signals (CCD RAW data) temporarily stored in the
即ち、リニアマトリクス回路30Bは、入力するR,G,B信号と、3行×3列のマトリクス係数(A11,A12, …,A33)とからマトリクス演算を行って、色補正されたR,G,B信号を算出する。
That is, the
尚、マトリクス演算に使用される3行×3列の色補正マトリクス係数(A11,A12, …,A33)の詳細については後述する。 The details of the 3 × 3 color correction matrix coefficients (A11, A12,..., A33) used for the matrix calculation will be described later.
リニアマトリクス回路30Bから出力されたR,G,B信号は、ホワイトバランス(WB)調整回路30Cに出力される。WB調整回路30Cは、R,G,B信号ごとにそれぞれホワイトバランス調整用のWBゲインをかけることによりホワイトバランス調整を行う。WB調整回路30Cから出力されたR,G,B信号は、ガンマ補正回路30Dに出力され、ここで中間調等の階調補正を行うガンマ補正が行われる。ガンマ補正されたR,G,B信号は、同時化処理回路30Eに出力される。
The R, G, B signals output from the
同時化処理回路30Eは、単板のCCD24のCCDカラーフィルタ配列に伴うR,G,B信号の空間的なズレを補間してR,G,B信号を同時式に変換する処理を行い、同時化したR,G,B信号をRGB/YC変換回路30Fに出力する。
The
RGB/YC変換回路30Fは、R,G,B信号を輝度信号Y,色差信号Cr,Cbに変換し、輝度信号Yを輪郭補正回路30Gに出力し、色差信号Cr,Cbを色差マトリクス回路30Hに出力する。輪郭補正回路30Gは、輝度信号Yの輪郭部(輝度変化の大きい部分)を強調する処理を行う。
The RGB / YC conversion circuit 30F converts the R, G, and B signals into a luminance signal Y and color difference signals Cr and Cb, outputs the luminance signal Y to the
色差マトリクス回路30Hは、2行×2列の色補正マトリクス係数と入力する色差信号Cr,Cbとのマトリクス演算を行い、良好な色再現性を実現させるための色補正を行う。
The color
このようにして輪郭補正された輝度信号Y、及び色差マトリクス変換された色差信号Cr,Cbは、一旦RAM16に保存された後、圧縮伸張処理回路46に与えられ、ここで、JPEG方式に従って圧縮される。圧縮された画像データは、外部メモリ・インターフェース48を介してメモリカード50に記録される。
The luminance signal Y subjected to the contour correction and the color difference signals Cr and Cb subjected to the color difference matrix conversion are temporarily stored in the
図1に戻って、評価値導出部52は、R,G,B信号別のヒストグラムから平均値、標準偏差、中央値、基準最小値、基準最大値等の評価値を導出する。ヒストグラム評価値導出部54は、R,G,Bの画像ごとに階調の度数分布を示すヒストグラム評価値を導出する。
Returning to FIG. 1, the evaluation
水中検出部56は、撮像装置1−1が水中にあることを検出するもので、例えば、水圧探知手段、ダイビングコンピュータから情報を取得する手段、防水パックへの装着を検知する手段、GPS等により構成される。 The underwater detection unit 56 detects that the imaging device 1-1 is underwater. For example, the underwater detection unit 56 includes a water pressure detection unit, a unit that acquires information from a diving computer, a unit that detects attachment to a waterproof pack, a GPS, and the like. Composed.
次に、水中で撮影された画像の画像処理方法について説明する。 Next, an image processing method for images taken underwater will be described.
[第1の実施の形態]
図4は本発明に係る画像処理方法の第1の実施の形態を示すフローチャートであり、特に水中モードでの撮影時の画像処理方法に関して示している。
[First Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart showing the first embodiment of the image processing method according to the present invention, and particularly shows the image processing method at the time of photographing in the underwater mode.
操作部36での操作によって水中モードが設定され(ステップS10)、その後、撮影が行われると(ステップS12)、デジタル信号処理部30には、CCD22、アナログ信号処理部26及びA/D変換器28を介してCCDRAWデータが取り込まれる(ステップS14)。
When the underwater mode is set by the operation of the operation unit 36 (step S10) and then photographing is performed (step S12), the digital
一方、CPU10は、水中検出部56から入力する検出信号により前記取得されたCCDRAWデータが水中撮影時のものか否かを自動判別し(ステップS16)、水中撮影によって取得したCCDRAWデータの場合には、デジタル信号処理部30に対して水中用のマトリクス係数を使用する指示を出力する(ステップS18)。
On the other hand, the
この実施の形態では、CPU10は、デジタル信号処理部30のリニアマトリクス回路30B(図3)で使用される3行×3列のマトリクス係数を、次式に示すように水中用に変更するように指示する。
In this embodiment, the
[数1]式に示すように、水中用のマトリクス係数は、対角項におけるB信号に対する係数(1.3)が、R信号及びG信号に対する係数(1.4)よりも小さく設定され、かつ非対角項でのR,G信号に対するB信号の係数(-0.3)が、マイナス側に大きくなるように設定されている。 As shown in [Formula 1], the matrix coefficient for underwater is such that the coefficient (1.3) for the B signal in the diagonal term is set to be smaller than the coefficient (1.4) for the R signal and the G signal, and non-diagonal The coefficient (−0.3) of the B signal with respect to the R and G signals in the term is set to be larger on the minus side.
これにより、B信号のR信号及びG信号への被りを抑えるようにしている。尚、水中撮影以外の通常の撮影時には、リニアマトリクス回路30Bのマトリクス係数は、CCD24のR,G,B毎の分光特性を補正し、人間の目の特性に近いR,G,B信号に補正するための値が設定される。
Thereby, the covering of the B signal to the R signal and the G signal is suppressed. During normal shooting other than underwater shooting, the matrix coefficient of the
続いて、デジタル信号処理部30では、上記のように設定されたマトリクス係数を使用したマトリックス演算による色補正処理、ホワイトバランス調整、及びガンマ補正等の画像処理が行われ(ステップS20)、画像処理した最終画像を示す画像信号が出力される(ステップS22)。
Subsequently, the digital
尚、この実施の形態では、操作部36の操作による水中モードの設定と、水中検出部56による水中の自動検出とを併用するようにしているが、いずれか一方のみを用いるようにしてもよい。
In this embodiment, the setting of the underwater mode by the operation of the
[第2の実施の形態]
図5は本発明に係る画像処理方法の第2の実施の形態を示すフローチャートである。尚、図4に示したフローチャートと共通する部分には同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a flowchart showing a second embodiment of the image processing method according to the present invention. The parts common to the flowchart shown in FIG. 4 are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted.
図5において、水中撮影によりCCDRAWデータを取得した場合には、その取得したCCDRAWデータからR,G,Bごとのヒストグラムを算出する(ステップS30)。 In FIG. 5, when CCD RAW data is acquired by underwater photography, a histogram for each of R, G, and B is calculated from the acquired CCD RAW data (step S30).
水中ではR光が吸収されるため、上記算出されたR,G,BのヒストグラムのうちのRのヒストグラムに着目し、R成分の多少を判別する(ステップS30)。即ち、Rのヒストグラムの幅xが、所定値(例えば、256階調で20)以下か否かを判別し、YES(x≦20)の場合にはR成分が極端に少ないと判別し、ステップS34に移行し、NO(x>20)の場合にはR成分が比較的多いと判別してステップS40に移行する。 Since R light is absorbed underwater, the R histogram of the calculated R, G, and B histograms is focused on, and the amount of R component is determined (step S30). That is, it is determined whether or not the width x of the histogram of R is equal to or less than a predetermined value (for example, 20 in 256 gradations). If YES (x ≦ 20), it is determined that the R component is extremely small, and step The process proceeds to S34, and if NO (x> 20), it is determined that the R component is relatively large, and the process proceeds to Step S40.
ステップS34では、R信号を無視し、G,Bのヒストグラムから黒浮きの有無を判別する。黒浮きの有無は、G,Bのヒストグラムのそれぞれ最小値が、一定レベル以上(階調の低い画素がない場合)のときに黒浮きが有ると判別する。黒浮きが無い場合には、ステップS40に移行し、黒浮きが有る場合には、ステップS36に移行する。 In step S34, the R signal is ignored and the presence or absence of black float is determined from the G and B histograms. The presence or absence of black float is determined to be black float when the minimum values of the G and B histograms are above a certain level (when there are no pixels with low gradation). If there is no black float, the process proceeds to step S40, and if there is black float, the process proceeds to step S36.
ステップS36では、G,Bのヒストグラムの中央値xが所定値(例えば、256階調で128)以下か否かを判別し、中央値xが所定値以下の場合には、ステップS40に移行し、中央値xが所定値を超えている場合にはステップS38に移行する。 In step S36, it is determined whether or not the median x of the G and B histograms is a predetermined value (for example, 128 in 256 gradations) or less. If the median x is less than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S40. If the median value x exceeds the predetermined value, the process proceeds to step S38.
ステップS38では、RGBオフセット処理を行う。ここで、RGBオフセット処理とは、R信号を無視し(R信号=0とし)、G,B信号を最大限生かすようなレベル調整(オフセット処理、階調処理、フレア補正)を行う処理を指す。 In step S38, RGB offset processing is performed. Here, the RGB offset processing refers to processing for performing level adjustment (offset processing, gradation processing, flare correction) so as to make the best use of the G and B signals while ignoring the R signal (R signal = 0). .
図6(A)及び(B)は比較的水深が深い水中画像の処理前及び処理後の画像と、これらの画像の輝度、R,G,Bのヒストグラムを示す図である。 FIGS. 6A and 6B are diagrams showing images of underwater images having relatively deep water depth before and after processing, and luminance, R, G, and B histograms of these images.
図6(B)に示すようにG信号は、黒浮きがないようにG信号の最小値が0になるようにオフセット処理されており、B信号は、ヒストグラムの幅が少し広がるようにレベル調整されている。 As shown in FIG. 6B, the G signal is offset so that the minimum value of the G signal becomes 0 so that there is no black float, and the level of the B signal is adjusted so that the width of the histogram is slightly widened. Has been.
一方、ステップS40では、RGBヒストグラム調整処理を行う。ここで、RGBヒストグラム調整処理とは、R,G,B信号のコントラストを最大限生かすようなレベル調整を行う処理を指す。例えば、図7に示すようにG信号のヒストグラムが作成された場合、G信号の基準最小値Gmin、基準最大値Gmaxを求める。この基準最小値Gminは、最も低い階調から画素数をカウントし、例えば全画素数の1%に達したときの階調とし、同様に基準最大値Gmaxは、最も高い階調から画素数をカウントし、例えば全画素数の1%に達したときの階調とする。 On the other hand, in step S40, RGB histogram adjustment processing is performed. Here, the RGB histogram adjustment processing refers to processing for performing level adjustment that makes the best use of the contrast of the R, G, and B signals. For example, when the histogram of the G signal is created as shown in FIG. 7, the reference minimum value Gmin and the reference maximum value Gmax of the G signal are obtained. This reference minimum value Gmin counts the number of pixels from the lowest gradation, for example, the gradation when it reaches 1% of the total number of pixels. Similarly, the reference maximum value Gmax determines the number of pixels from the highest gradation. The gray level is counted, for example, when it reaches 1% of the total number of pixels.
上記基準最小値Gmin及び基準最大値Gmaxに基づいて、次式によりオフセット値及びゲイン量を算出する。
[数2]
オフセット値=Gmin
ゲイン量=255/(Gmax−Gmin)
そして、入力するG信号に対し、前記オフセット値及びゲイン量を使用して次式の演算を行うことにより、コントラストを最大限生かしたレベル調整を行うことができる。
[数3]
G1=G−Gmin
G2=G1×ゲイン量
尚、R,B信号についても上記と同様に行う。また、上記オフセット値を使用したオフセット処理は、デジタル信号処理部30のオフセット処理回路30Aで行うことができ、ゲイン量の乗算は、WB調整回路30Cで行うことができる。
Based on the reference minimum value Gmin and the reference maximum value Gmax, an offset value and a gain amount are calculated by the following equations.
[Equation 2]
Offset value = Gmin
Gain amount = 255 / (Gmax-Gmin)
Then, the level adjustment that makes the best use of the contrast can be performed by calculating the following equation using the offset value and the gain amount for the input G signal.
[Equation 3]
G1 = G-Gmin
G2 = G1 × gain amount Note that R and B signals are also processed in the same manner as described above. The offset processing using the offset value can be performed by the offset
また、入力データがnビットの場合、n−1ビット以下のデータがないときは、n−1ビットまで補正することとする。このようにレベル調整できる範囲を制限することにより、カラーバランスが大きく崩れるのを防止するようにしている。 When the input data is n bits, if there is no data of n-1 bits or less, correction is made up to n-1 bits. By restricting the range in which the level can be adjusted in this way, the color balance is prevented from being greatly lost.
図8(A)及び(B)は比較的水深が浅い水中画像の処理前及び処理後の画像と、これらの画像の輝度、R,G,Bのヒストグラムを示す図である。 FIGS. 8A and 8B are diagrams showing images of underwater images with relatively shallow water depth before and after processing, and histograms of luminance, R, G, and B of these images.
図8(B)に示すようにR,G,B信号は、全ての階調(0〜255)にわたって分布するようにレベル調整され、修正後の画像は、コントラストが広がるとともに、黒浮きが生じなるようになる。 As shown in FIG. 8B, the levels of the R, G, and B signals are adjusted so that they are distributed over all gradations (0 to 255), and the corrected image has a widened contrast and a black float. Become.
ステップS38、S40によってレベル調整されたR,G,B信号は、更に通常の画像処理が行われ(ステップS42)、画像処理した最終画像を示す画像信号が出力される(ステップS22)。 The R, G, and B signals whose levels have been adjusted in steps S38 and S40 are further subjected to normal image processing (step S42), and an image signal indicating the final image subjected to image processing is output (step S22).
[第3の実施の形態]
図9は本発明に係る画像処理方法の第3の実施の形態を示すフローチャートである。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a flowchart showing a third embodiment of the image processing method according to the present invention.
この第3の実施の形態の画像処理方法は、水中撮影時にLCDモニタ40にスルー動画を表示させる際の画像処理方法である。尚、図4に示したフローチャートと共通する部分には同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
The image processing method of the third embodiment is an image processing method for displaying a through moving image on the
図9において、水中撮影時にCCD22、アナログ信号処理部26及びA/D変換器28を介して連続的に取り込まれるR,G,B信号のうちのG信号のヒストグラムを算出する(ステップS50)。
In FIG. 9, a histogram of the G signal among the R, G, and B signals continuously taken in via the
そして、G信号のヒストグラム評価値に基づいてGヒストグラム調整処理を行う(ステップS52)。ここで、Gヒストグラム調整処理とは、G信号のコントラストを最大限生かすような自動レベル調整を行う処理を指し、Gヒストグラム分布幅が255以下の場合には、255になるようにレベル調整を行う。 Then, G histogram adjustment processing is performed based on the histogram evaluation value of the G signal (step S52). Here, the G histogram adjustment processing refers to processing for performing automatic level adjustment that makes the best use of the contrast of the G signal. When the G histogram distribution width is 255 or less, the level adjustment is performed so that it becomes 255. .
続いて、水中撮影時には、レベル調整されたG信号と、レベル調整されていないR,B信号とに基づいてスルー動画表示用の画像処理が行われ、水中撮影以外はレベル調整されないR,G,B信号に基づいてスルー動画表示用の画像処理が行われる(ステップS54)。ステップS54で処理されたスルー動画表示用のR,G,B信号は、LCDインターフェース38を介してLCDモニタ40に加えられ、ここでスルー動画として表示される(ステップS56)。
Then, during underwater shooting, image processing for through moving image display is performed based on the level-adjusted G signal and the level-unadjusted R and B signals, and the level is not adjusted except for underwater shooting. Based on the B signal, image processing for through moving image display is performed (step S54). The through video display R, G, B signals processed in step S54 are applied to the
水中撮影時にLCDモニタ40に表示されるスルー動画は、G信号のみレベル調整されるため、カラーバランスが大きく崩れる副作用があるが、スルー動画のコントラストを高くすることができるため、スルー動画が鮮明になる。尚、スルー動画は、水中で主要被写体を探し、画角を設定する場合に利用し、撮影される画像には影響しないため、カラーバランスが崩れていても問題はない。また、この実施の形態では、G信号のコントラストを最大限生かすように自動レベル調整するようにしたが、これに限らず、手動によってG信号のレベル調整を行うようにしてもよい。
The through video displayed on the
[撮像装置の他の構成]
図10は本発明に係る撮像装置の他の実施の形態を示すブロック図である。尚、図1に示した撮像装置1―1と共通する部分には共通の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Other configuration of imaging apparatus]
FIG. 10 is a block diagram showing another embodiment of the imaging apparatus according to the present invention. Note that portions common to the imaging device 1-1 illustrated in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図10に示す撮像装置1−2は、図1に示した撮像装置1−1と比較して、γ変更ボタン60、及び階調変更部62が追加されている点で相違する。
The imaging apparatus 1-2 illustrated in FIG. 10 is different from the imaging apparatus 1-1 illustrated in FIG. 1 in that a
γ変更ボタン60は、操作部36によって水中モードが選択されているときに、十字キー36Dの上下キーがγ変更ボタンとして機能し、上キーを押すと、硬調にするようなγ特性の変更を指示し、下キーを押すと、軟調にするようなγ特性の変更を指示する。
When the underwater mode is selected by the
階調変換部62は、図11(A)又は(B)に示すような複数のγ特性を有するルックアップテーブル(ROMテーブル)を有しており、γ変更ボタン60の操作によって選択されたγ特性を有するテーブルを使用して入力する画像信号のγ変換(階調変換)を行う。尚、図11において、細線で示したγ特性は軟調(又は標準)にするような階調特性を示し、太線で示したγ特性は硬調になるような階調特性を示しているが、γ特性は、図11に示したものに限らず、また、ROMテーブルは、γ特性の異なる3種類以上のテーブルを有していてもよい。
The
[第4の実施の形態]
図12は本発明に係る画像処理方法の第4の実施の形態を示すフローチャートである。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a flowchart showing the fourth embodiment of the image processing method according to the present invention.
この第4の実施の形態の画像処理方法は、水中撮影時にLCDモニタ40にスルー動画を表示させる際の画像処理方法である。
The image processing method according to the fourth embodiment is an image processing method for displaying a through moving image on the
図12において、水中モードが選択されているときに(ステップS10)、ダイバーは、LCDモニタ40のスルー動画が見やすいか否かを判断する(ステップS60)。そして、スルー動画が見にくい場合には、ダイバーは、γ変更ボタン60を軟調側又は硬調側に操作する(ステップS62)。
In FIG. 12, when the underwater mode is selected (step S10), the diver determines whether or not the through video on the
階調変換部62は、上記γ変更ボタン60の操作に応じてROMテーブルから適宜のγ特性のテーブルを選択し、この選択されたテーブルにしたがってLCDモニタ40に出力するR,G,B信号のγ変換を行う(ステップS64)。
The
ステップS64で処理されたスルー動画表示用のR,G,B信号は、LCDインターフェース38を介してLCDモニタ40に加えられ、ここでスルー動画として表示される(ステップS66)。
The through video display R, G, B signals processed in step S64 are applied to the
そして、ステップS60からステップS66の処理を繰り返すことにより、ダイバーが最も見やすいスルー動画を表示させることができるようになる。 Then, by repeating the processing from step S60 to step S66, it is possible to display a through video that is most easily seen by divers.
尚、第4の実施の形態では、スルー動画のγ特性を変更できるようにしたが、これに限らず、トーンカーブ、レベル調整等の他の階調特性を変更できるようにしてもよい。 In the fourth embodiment, the γ characteristic of the through moving image can be changed. However, the present invention is not limited to this, and other gradation characteristics such as a tone curve and level adjustment may be changed.
1−1、1−2…撮像装置(デジタルカメラ)、10…中央処理装置(CPU)、16…RAM、18…ROM、20…撮像部、22…光学ユニット、24…カラーイメージセンサ(CCD)、26…アナログ信号処理部、30…デジタル信号処理部、30A…オフセット処理回路、30B…リニアマトリクス回路、30C…ホワイトバランス調整回路、30D…ガンマ補正回路、30E…同時化処理回路、30F…RGB/YC変換回路、30G…輪郭補正回路、30H…色差マトリクス回路、36…操作部、40…表示部(LCDモニタ)、50…メモリカード、52…評価値導出部、54…ヒストグラム評価値導出部、56…水中検出部、60…γ変更ボタン、62…階調変更部
1-1, 1-2 ... Imaging device (digital camera), 10 ... Central processing unit (CPU), 16 ... RAM, 18 ... ROM, 20 ... Imaging unit, 22 ... Optical unit, 24 ... Color image sensor (CCD) 26 ... analog signal processing unit, 30 ... digital signal processing unit, 30A ... offset processing circuit, 30B ... linear matrix circuit, 30C ... white balance adjustment circuit, 30D ... gamma correction circuit, 30E ... synchronization processing circuit, 30F ... RGB / YC conversion circuit, 30G ... contour correction circuit, 30H ... color difference matrix circuit, 36 ... operation unit, 40 ... display unit (LCD monitor), 50 ... memory card, 52 ... evaluation value deriving unit, 54 ... histogram evaluation value deriving unit 56 ...
Claims (8)
水中撮影時に撮像素子からR,G,B信号を取得するステップと、
前記取得したR,G,B信号にマトリクス係数を乗算して色補正を行うステップであって、B信号のR信号及びG信号への被りを防ぐように設定された前記マトリクス係数を使用してマトリクス演算するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for processing a color image signal acquired during underwater shooting,
Acquiring R, G, B signals from the image sensor during underwater photography;
A step of performing color correction by multiplying the acquired R, G, B signal by a matrix coefficient, and using the matrix coefficient set so as to prevent the B signal from being covered with the R signal and the G signal. A matrix calculation step;
An image processing method comprising:
水中撮影時に撮像素子からR,G,B信号を取得するステップと、
前記取得したR,G,B信号のうちの少なくともR信号のヒストグラム評価値を算出するステップと、
前記算出したヒストグラム評価値に基づいて2種類以上の信号処理のうちのいずれかの信号処理を選択するステップと、
前記取得したR,G,B信号に対して前記選択した信号処理を施すステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for processing a color image signal acquired during underwater shooting,
Acquiring R, G, B signals from the image sensor during underwater photography;
Calculating a histogram evaluation value of at least the R signal among the acquired R, G, B signals;
Selecting any one of two or more types of signal processing based on the calculated histogram evaluation value;
Performing the selected signal processing on the acquired R, G, B signals;
An image processing method comprising:
水中撮影時に撮像素子から連続的にR,G,B信号を取得するステップと、
前記連続的に取得したR,G,B信号のうちのG信号のヒストグラム評価値を算出するステップと、
前記算出したヒストグラム評価値に基づいてG信号の画像のコントラストを高くするための信号処理をG信号のみに施すステップと、
前記連続的に取得したR,G,B信号のうちのR,B信号と前記信号処理を施したG信号とに基づいてスルー動画をモニタに表示させるステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method of processing a color image signal continuously acquired during underwater shooting and outputting it to a camera monitor, and displaying a through video on the monitor,
Continuously acquiring R, G, B signals from the image sensor during underwater photography;
Calculating a histogram evaluation value of a G signal among the continuously acquired R, G, B signals;
Applying signal processing only to the G signal to increase the contrast of the image of the G signal based on the calculated histogram evaluation value;
Displaying a through moving image on a monitor based on the R, B signals of the continuously acquired R, G, B signals and the G signals subjected to the signal processing;
An image processing method comprising:
水中撮影時に撮像素子から連続的に画像信号を取得するステップと、
前記連続的に取得した画像信号の階調特性の変更指示を受け付けるステップと、
前記階調特性の変更指示に応じて前記連続的に取得した画像信号の階調変換を行うステップと、
前記階調変換された画像信号に基づいてスルー動画をモニタに表示させるステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for processing an image signal continuously acquired during underwater shooting and outputting it to a camera monitor, and displaying a through video on the monitor,
Acquiring image signals continuously from the image sensor during underwater photography;
Receiving an instruction to change the gradation characteristics of the continuously acquired image signals;
Performing gradation conversion of the continuously acquired image signal in response to an instruction to change the gradation characteristics;
Displaying a through video on a monitor based on the image signal subjected to the gradation conversion;
An image processing method comprising:
被写体を撮像するカラー撮像手段と、
前記カラー撮像手段を介して被写体を示すR,G,B信号を取得する画像取得手段と、
前記取得したR,G,B信号のうちの少なくともR信号のヒストグラム評価値を算出するヒストグラム評価値算出手段と、
前記算出したヒストグラム評価値に基づいて2種類以上の信号処理のうちのいずれかの信号処理を選択する信号処理選択手段と、
前記取得したR,G,B信号に対して前記選択した信号処理を施す信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 In an imaging device capable of underwater photography,
Color imaging means for imaging a subject;
Image acquisition means for acquiring R, G, B signals indicating the subject via the color imaging means;
A histogram evaluation value calculating means for calculating a histogram evaluation value of at least the R signal among the acquired R, G, B signals;
Signal processing selection means for selecting any one of two or more types of signal processing based on the calculated histogram evaluation value;
Signal processing means for performing the selected signal processing on the acquired R, G, B signals;
An imaging apparatus comprising:
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を介して被写体を示す画像信号を連続的に取得する画像取得手段と、
前記連続的に取得した画像信号の階調を変換する階調変換手段と、
前記階調変換手段での階調変換特性の変更を指示する変更指示手段と、
前記階調変換手段によって階調変換された画像信号に基づいてスルー動画を表示するモニタと、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 In an imaging device capable of underwater photography,
Imaging means for imaging a subject;
Image acquisition means for continuously acquiring image signals indicating the subject via the imaging means;
Gradation converting means for converting the gradation of the continuously acquired image signal;
Change instruction means for instructing change of gradation conversion characteristics in the gradation conversion means;
A monitor that displays a through moving image based on the image signal subjected to gradation conversion by the gradation conversion means;
An imaging apparatus comprising:
The gradation converting means includes a plurality of gradation conversion look-up tables from soft to hard, and the conversion instruction means selects an arbitrary look-up table from the plurality of look-up tables, and The imaging apparatus according to claim 7, wherein the tone conversion unit performs gradation conversion of an input image signal according to the selected lookup table.
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JP2015061156A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ニコン | Image processing apparatus and imaging apparatus |
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2005
- 2005-11-21 JP JP2005336276A patent/JP2007142978A/en active Pending
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