JP2007184721A - Solid-state imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラー固体撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルカメラなどの固体撮像装置に関するもので、特に、色分離のための信号処理回路を備えた単板式のカラーカメラに関する。 The present invention relates to a solid-state image pickup device such as a video camera or a digital camera using a color solid-state image pickup device, and more particularly to a single-plate color camera provided with a signal processing circuit for color separation.
近年、固体撮像素子を1つだけ用いた、いわゆる単板式のカラーカメラにおいては、固体撮像素子上の各画素に対応して特定の色フィルタ、たとえば赤(R)、緑(G)、青(B)の色フィルタが設けられている。通常、Rの色フィルタが設けられた画素をR画素(赤画素)、Gの色フィルタが設けられた画素をG画素(緑画素)、Bの色フィルタが設けられた画素をB画素(青画素)と呼ぶ。色フィルタ配列には種々あり、種々の色フィルタ配列に対応した色分離のための信号処理方式もいろいろと考案されている。 In recent years, in a so-called single-plate color camera using only one solid-state image sensor, specific color filters such as red (R), green (G), blue ( A color filter B) is provided. Usually, a pixel provided with an R color filter is an R pixel (red pixel), a pixel provided with a G color filter is G pixel (green pixel), and a pixel provided with a B color filter is B pixel (blue pixel). Pixel). There are various color filter arrays, and various signal processing methods for color separation corresponding to various color filter arrays have been devised.
代表的な、原色ベイヤ配列と呼ばれる原色モザイク型の色フィルタ配列は、たとえば、水平方向2画素×垂直方向2画素(2×2画素)を単位(1ユニット)とする、複数の基本ブロックが周期的に配置されている。そして、各基本ブロックは、2つの緑画素が一方の対角上に配置され、赤画素と青画素とが他方の対角上に配置された構造となっている。この原色モザイク型の色フィルタ配列に対応した信号処理方式としては、たとえば、単純補間処理によって同時化(色分離)されたRGB信号を得るのが一般的であった。すなわち、単純補間処理の場合、固体撮像素子より出力される画像信号(アナログ映像信号)から画素ごとにR信号、G信号およびB信号を分離する色分離処理において、たとえば、3×3画素の受光領域の中央の注目画素がR画素であるとすると、対応する注目画素のG信号は、その注目画素に隣接する4つのG画素の信号の平均値を求めることにより得られ、対応する注目画素のB信号は、その注目画素に隣接する4つのB画素の信号の平均値を求めることにより得られる。 In a typical primary color mosaic type color filter array called a primary color Bayer array, for example, a plurality of basic blocks having a unit of 2 pixels in the horizontal direction × 2 pixels in the vertical direction (2 × 2 pixels) as a unit (1 unit) Are arranged. Each basic block has a structure in which two green pixels are arranged on one diagonal and a red pixel and a blue pixel are arranged on the other diagonal. As a signal processing method corresponding to this primary color mosaic type color filter array, for example, it has been common to obtain RGB signals synchronized (color separation) by simple interpolation processing, for example. That is, in the case of simple interpolation processing, in color separation processing for separating R signal, G signal, and B signal for each pixel from an image signal (analog video signal) output from a solid-state imaging device, for example, light reception of 3 × 3 pixels If the pixel of interest at the center of the region is an R pixel, the G signal of the corresponding pixel of interest is obtained by calculating the average value of the signals of the four G pixels adjacent to the pixel of interest. The B signal is obtained by obtaining an average value of signals of four B pixels adjacent to the target pixel.
しかしながら、このような単純な補間処理による色分離処理では、固体撮像素子上で明るい画素と暗い画素とが隣接している場合の、明るい画素と暗い画素との境界、つまり、画像のエッジ部に、本来の色とは異なった、いわゆる色偽信号が発生してしまうという問題があった。 However, in such color separation processing by simple interpolation processing, when a bright pixel and a dark pixel are adjacent to each other on a solid-state imaging device, the border between the bright pixel and the dark pixel, that is, the edge portion of the image. There is a problem that a so-called color false signal that is different from the original color is generated.
この問題を解決するものとして、回路規模の増大を伴うことなしに、色偽信号を効果的に抑圧できるようにした、色分離処理のための信号処理回路を備えたカラー固体撮像装置が既に提案されている(たとえば、特許文献1参照)。ところが、この先行例は、色分離処理のための信号処理において、他の色画素の信号を演算に用いるようにしたものであって、信号処理における演算式が、画面(撮像エリア)内のすべての画素について同一であったため、色偽信号を抑圧することはできても消去することは不可能であった。 As a solution to this problem, a color solid-state imaging device having a signal processing circuit for color separation processing that can effectively suppress color false signals without increasing the circuit scale has already been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). However, in the preceding example, in the signal processing for color separation processing, signals of other color pixels are used for calculation, and the calculation formulas in the signal processing are all in the screen (imaging area). Therefore, even though the color false signal can be suppressed, it cannot be erased.
上記したように、従来においては、色偽信号の発生を制御することができるものの、さらなる画質の向上が求められていた。
本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたもので、画質のさらなる改善が可能で、より高画質化することができる固体撮像装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of further improving the image quality and achieving higher image quality.
本願発明の一態様によれば、原色ベイヤ配列にしたがって、画素ごとにR,G,Bの色フィルタが配置された固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力から、R,G,Bの各色信号を画素ごとに生成する信号処理回路とを具備し、前記信号処理回路は、前記固体撮像素子の出力より得られるm×n画素の受光領域の映像信号を複数のグループに分け、各グループ単位で、同じ色成分を有する平均映像信号を求める手段と、前記平均映像信号の、異なるグループ間の大小関係およびグループ間の信号レベルの差分を算出する手段と、前記算出の結果にもとづいて、前記m×n画素の受光領域内の画像パターンを検出する手段と、前記検出の結果にしたがって、RGB同時化する際の補間信号および輪郭強調を行うための輪郭補正信号を選択する手段とを有することを特徴とする固体撮像装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, each color of R, G, B is determined from a solid-state image sensor in which R, G, B color filters are arranged for each pixel in accordance with the primary color Bayer arrangement, and the output of the solid-state image sensor. A signal processing circuit that generates a signal for each pixel, and the signal processing circuit divides the image signals of the light receiving area of m × n pixels obtained from the output of the solid-state imaging device into a plurality of groups, and each group unit On the basis of the result of the calculation, means for obtaining an average video signal having the same color component, means for calculating a magnitude relationship between different groups of the average video signal and a signal level difference between groups, Means for detecting an image pattern in a light receiving region of m × n pixels, and a method for selecting an interpolation signal for RGB synchronization and a contour correction signal for performing contour enhancement according to the detection result A solid-state imaging device is provided.
上記の構成により、色偽信号のみならず、偽輪郭信号の少ない高品質なYUV信号を生成することが可能となる結果、画質のさらなる改善が可能で、より高画質化することができる固体撮像装置を提供できる。 With the above configuration, it is possible to generate not only color false signals but also high-quality YUV signals with few false contour signals. As a result, the image quality can be further improved, and solid-state imaging that can achieve higher image quality Equipment can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the drawings are schematic and dimensional ratios and the like are different from actual ones. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、この発明の第1の実施形態にしたがった、カラー固体撮像素子を用いた単板式のカラーカメラ(固体撮像装置)の基本構成を示すものである。なお、ここでは、単板式カラーカメラの信号処理回路を、パターン抽出型カメラ信号処理回路を用いて構成した場合について示している。また、信号処理の対象となる受光領域の大きさを5×5画素(m×n画素)とした場合を例に説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a basic configuration of a single-plate color camera (solid-state imaging device) using a color solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. Here, a case where the signal processing circuit of the single-plate color camera is configured using a pattern extraction type camera signal processing circuit is shown. Further, an example will be described in which the size of the light receiving region to be subjected to signal processing is 5 × 5 pixels (m × n pixels).
すなわち、カラー固体撮像素子11は、マトリクス状に配列された各画素に色フィルタが原色ベイヤ配列により配置されている。原色ベイヤ配列とは、たとえば図2に示すように、撮像エリアに対応する画面上の、各奇数ラインにGフィルタ、Rフィルタが2画素周期で繰り返し配置され、各偶数ラインにBフィルタ、Gフィルタが2画素周期で繰り返し配置された、2×2画素を1ユニット(基本ブロック)とする繰り返し構造の原色モザイク型の色フィルタ配列である。カラー固体撮像素子11の各画素のうち、Rフィルタが配置された画素をR画素(赤画素)、Gフィルタが配置された画素をG画素(緑画素)、Bフィルタが配置された画素をB画素(青画素)という。 That is, in the color solid-state imaging device 11, color filters are arranged in a primary color Bayer arrangement in each pixel arranged in a matrix. For example, as shown in FIG. 2, the primary color Bayer arrangement is such that, on the screen corresponding to the imaging area, the G filter and the R filter are repeatedly arranged in a cycle of two pixels on each odd line, and the B filter and the G filter are arranged on each even line. Is a primary color mosaic type color filter array having a repetitive structure in which 2 × 2 pixels are one unit (basic block). Among the pixels of the color solid-state imaging device 11, R pixels (red pixels) are arranged with R filters, G pixels (green pixels) are arranged with G filters, and B pixels are arranged with B filters. This is called a pixel (blue pixel).
本実施形態の場合、上記カラー固体撮像素子11は、たとえば、各画素を構成するマトリクス状に配列されたフォトダイオード上にそれぞれ色フィルタが設けられ、それぞれの色フィルタを介して各フォトダイオードに蓄積された信号電荷が、それぞれ、複数のMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタからなる信号走査回路により読み出される、CMOS(Complementary MOS)型構造のイメージセンサによって構成されている。 In the case of the present embodiment, the color solid-state imaging device 11 is provided with, for example, color filters on photodiodes arranged in a matrix that form each pixel, and accumulates in each photodiode via each color filter. Each of the signal charges thus formed is configured by a CMOS (Complementary MOS) type image sensor that is read out by a signal scanning circuit including a plurality of MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors.
また、たとえば図1に示すように、カラー固体撮像素子11にはA/D(アナログ/デジタル)変換器21が接続されている。カラー固体撮像素子11およびA/D変換器21は、クロック&タイミング発生器31によって駆動される。すなわち、クロック&タイミング発生器31の制御により、色フィルタを有するカラー固体撮像素子11に入射した光学像は、そこで光電変換されてアナログ映像信号(画像信号)に変えられた後、さらに、A/D変換器21によってデジタル映像信号に変換される。
For example, as shown in FIG. 1, an A / D (analog / digital)
上記A/D変換器21には、信号処理回路(パターン抽出型のカメラ信号処理回路)41が接続されている。本実施形態の場合、上記信号処理回路41は、プリγ(ガンマ)補正回路41a、4Hラインメモリ41b、画像パターン検出回路41c、水平輪郭抽出回路41d、垂直輪郭抽出回路41e、偽輪郭自動抑圧回路41f、逆γ補正回路41g、色補正回路(1H,2H,3H)41h,41i,41j、および、RGB同時化回路41kを有して構成されている。
A signal processing circuit (pattern extraction type camera signal processing circuit) 41 is connected to the A /
すなわち、A/D変換器21より出力されるデジタル映像信号は、振幅圧縮を目的とするプリγ補正回路41aを通り、複数ライン(この例の場合、0H〜4Hの5ライン分)の同時信号を作るための4Hラインメモリ41bに入力される。4Hラインメモリ41bは、デジタル映像信号の4H(4×1水平期間)分を記憶できる、たとえばSRAM(Static Random Access Memory)を用いて構成されている。プリγ補正回路41aによって、たとえば高輝度部分が非線形圧縮されたデジタル映像信号は、A/D変換器21から出力されるデジタル映像信号よりもビット数が少なくなるので、4Hラインメモリ41bを小規模化できる。
That is, the digital video signal output from the A /
ここで、4Hラインメモリ41bで作られる同時信号とは、たとえば図3に示すように、5×5画素の受光領域RRの、各ライン(0H〜4H)のデジタル映像信号に相当するものである。
Here, the simultaneous signal generated by the
図1において、4Hラインメモリ41bより出力される5ライン(0H〜4H)分の同時信号は、同時に、画像パターン検出を行うための画像パターン検出回路41cに入力される。画像パターン検出回路41cでは、5×5画素の受光領域RRの、各ライン0H〜4Hのデジタル映像信号にもとづいて、後述する、RGB同時化の際に用いるEDGE信号(補間信号)および偽輪郭抑圧による輪郭強調を行うためのFLAT信号(輪郭補正信号)の生成が行われる。たとえば、デジタル映像信号のグループ分けと、グループごとの信号加算平均値(平均映像信号)の算出と、信号加算平均値のグループ間での信号レベルの大小関係による並べ替えと、信号加算平均値のグループ間の信号レベルの差分抽出と、画像パターンの検出とが行われて、画像のエッジ部(5×5画素の受光領域RR内における画像パターンの輝度変化点)に応じたEDGE信号およびFLAT信号の選択が行われる。なお、この画像パターン検出回路41cでの信号処理の詳細については、後述する。
In FIG. 1, simultaneous signals for 5 lines (0H to 4H) output from the
4Hラインメモリ41bより出力される5ライン(0H〜4H)分の同時信号のうち、5×5画素の受光領域RRの、各ライン1H,2H,3Hのデジタル映像信号は、同時に、水平輪郭抽出を行う水平輪郭抽出回路41dに入力される。また、5×5画素の受光領域RRの、各ライン0H,2H,4Hのデジタル映像信号は、同時に、垂直輪郭抽出を行う垂直輪郭抽出回路41eに入力される。さらに、5×5画素の受光領域RRの、各ライン0H〜4Hのデジタル映像信号は、同時に、RGB同時化(色分離)用の3ライン分の信号1H’,2H’,3H’を得るための逆γ補正回路41gに入力される。
Among the simultaneous signals for 5 lines (0H to 4H) output from the
水平輪郭抽出回路41dは、5×5画素の受光領域RRの、各ライン1H,2H,3Hのデジタル映像信号をもとにHDTL信号を生成し、それを偽輪郭自動抑圧回路41fに出力する。垂直輪郭抽出回路41eは、5×5画素の受光領域RRの、各ライン0H,2H,4Hのデジタル映像信号をもとにVDTL信号を生成し、それを偽輪郭自動抑圧回路41fに出力する。
The horizontal
水平輪郭抽出回路41dからのHDTL信号および垂直輪郭抽出回路41eからのVDTL信号が供給される偽輪郭自動抑圧回路41fは、画像パターン検出回路41cより出力されるFLAT信号に応じて、後段における輪郭補正処理を制御するための信号DTLを生成し、それをYUV信号の生成と輪郭加算とを行うYUV発生・輪郭加算回路71に出力する。
The false contour automatic suppression circuit 41f, to which the HDTL signal from the horizontal
一方、逆γ補正回路41gは、後段における正確な色補正処理を可能とするために設けられたもので、これにより、理想的なRGB信号に対して、理想的なγ補正を施すことが可能となる。すなわち、逆γ補正回路41gより出力される各ライン0H,1H,2Hのデジタル映像信号は、色補正処理を行う色補正回路(1H)41hを通り、理想的なRGB成分を有する信号1H’となる。また、逆γ補正回路41gより出力される各ライン1H,2H,3Hのデジタル映像信号は、色補正処理を行う色補正回路(2H)41iを通り、理想的なRGB成分を有する信号2H’となる。また、逆γ補正回路41gより出力される各ライン2H,3H,4Hのデジタル映像信号は、色補正処理を行う色補正回路(3H)41jを通り、理想的なRGB成分を有する信号3H’となる。
On the other hand, the inverse
色補正回路41h,41i,41jより出力される各信号1H’,2H’,3H’は、RGB同時化回路41kに入力される。また、このRGB同時化回路41kには、上記画像パターン検出回路41cより出力されるEDGE信号が入力される。RGB同時化回路41kでは、色補正回路41h,41i,41jより出力される各信号1H’,2H’,3H’に対し、画像パターン検出回路41cより出力されるEDGE信号に応じた補間処理を行うことにより、同時化されたR,G,Bの各信号が得られる。
The signals 1H ', 2H', 3H 'output from the
RGB同時化回路41kより出力される理想的なR,G,Bの各信号は、帯域制限LPF(Low Pass Filter)51に送られ、高周波成分がカットされて、信号RL,GL,BLとなる。帯域制限LPF51より出力される信号RL,GL,BLはγ補正回路61に送られ、γ補正が施される。γ補正が施された後のR’,G’,B’の各信号は、YUV発生・輪郭加算回路71に出力される。
Ideal R, G, and B signals output from the
YUV発生・輪郭加算回路71は、γ補正回路61より出力されるR’,G’,B’の各信号と、偽輪郭自動抑圧回路41fより出力されるDTL信号とから、国際標準的なY(輝度)信号とU/V(色)信号とを生成する。たとえば、R’,G’,B‘の各信号から生成される低輝度信号YLとDTL信号とを加算することによって、輝度信号Yを生成して出力する。また、R’,G’,B’の各信号をもとに生成される色差信号(R−Y,B−Y)を、U信号およびV信号に変換して出力する。
The YUV generation / contour addition circuit 71 uses the international standard Y from the R ′, G ′, B ′ signals output from the
ただし、本実施形態においては、画像パターン検出回路41cでの画像パターンの検出により、5×5画素の受光領域RRの各画素の明るさ(暗さ)がほぼ均一に近い場合、つまり、画像のエッジ部(5×5画素の受光領域RR内における画像パターンの輝度変化点)を検出できない場合には、輪郭補正処理(上記YUV発生・輪郭加算回路71でのDTL信号の加算)は実行されない。 However, in this embodiment, when the image pattern is detected by the image pattern detection circuit 41c, the brightness (darkness) of each pixel of the 5 × 5 pixel light receiving region RR is almost uniform, that is, the image If the edge portion (luminance change point of the image pattern in the 5 × 5 pixel light receiving region RR) cannot be detected, the contour correction processing (DUV signal addition in the YUV generation / contour addition circuit 71) is not executed.
以下に、本実施形態にかかる、発明の特徴部分である画像パターン検出回路41cでの信号処理について、詳しく説明する。まずは、画像パターンの検出のための、信号処理の対象となる受光領域について説明する。 The signal processing in the image pattern detection circuit 41c, which is a characteristic part of the invention, according to this embodiment will be described in detail below. First, a light receiving region that is a target of signal processing for detecting an image pattern will be described.
図3は、信号処理の対象としての、受光領域RRの一例を示すものである。これは、原色モザイク型の色フィルタ(原色ベイヤ配列)を有するカラー固体撮像素子11の1画面分の画素配列のうちの、5×5画素分の画素配列(信号出力)を空間的に示したものである。この例の場合、中央のR画素R22が、単純な補間処理による色分離処理を行う際の注目画素となる。 FIG. 3 shows an example of the light receiving region RR as a signal processing target. This spatially shows a pixel arrangement (signal output) for 5 × 5 pixels out of a pixel arrangement for one screen of the color solid-state imaging device 11 having a primary color mosaic type color filter (primary color Bayer arrangement). Is. In the case of this example, the center R pixel R22 is a pixel of interest when performing color separation processing by simple interpolation processing.
ここで、図3に示した5×5画素の受光領域RRを例に、単純な補間処理による色分離処理について説明する。単純補間処理によって同時化された注目画素のRGB信号は、下記の演算式により求められる。 Here, a color separation process by a simple interpolation process will be described using the 5 × 5 pixel light receiving region RR shown in FIG. 3 as an example. The RGB signal of the pixel of interest synchronized by the simple interpolation process is obtained by the following arithmetic expression.
R22=R22
G22=(Gb12+Gr21+Gr23+Gb32)/4
B22=(B11+B13+B31+B33)/4
すなわち、注目画素であるR画素R22のR信号は、そのR画素R22の信号出力と等価となる。一方、R画素R22に対応する、注目画素(G画素G22)のG信号は、その注目画素に隣接する4つのG画素Gb12,Gr21,Gr23,Gb32の信号出力の平均値を求めることにより得られる。同様に、R画素R22に対応する、注目画素(B画素B22)のB信号は、その注目画素に隣接する4つのB画素B11,B13,B31,B33の信号出力の平均値を求めることにより得られる。単純な補間処理の場合、上述したように、5×5画素の受光領域RR内の中央部の3×3画素の信号出力(デジタル映像信号)が用いられる。
R22 = R22
G22 = (Gb12 + Gr21 + Gr23 + Gb32) / 4
B22 = (B11 + B13 + B31 + B33) / 4
That is, the R signal of the R pixel R22 that is the target pixel is equivalent to the signal output of the R pixel R22. On the other hand, the G signal of the target pixel (G pixel G22) corresponding to the R pixel R22 is obtained by obtaining the average value of the signal outputs of the four G pixels Gb12, Gr21, Gr23, and Gb32 adjacent to the target pixel. . Similarly, the B signal of the target pixel (B pixel B22) corresponding to the R pixel R22 is obtained by calculating the average value of the signal outputs of the four B pixels B11, B13, B31, and B33 adjacent to the target pixel. It is done. In the case of simple interpolation processing, as described above, the signal output (digital video signal) of 3 × 3 pixels in the central portion in the light receiving region RR of 5 × 5 pixels is used.
しかしながら、この単純な補間処理において、たとえば、R画素R02,R22,R42を通る、明るい縦線状の被写体を想定すると、G画素Gb12、R画素R22、G画素Gb32の信号出力は大きくなるが、B画素B11,B13、G画素Gr21,Gr23、B画素B31,B33の信号出力は小さくなってしまい、上記演算式による演算の結果(RGB信号)と実際の同時化されたRGB理想値との間に隔たりが生じてしまう。 However, in this simple interpolation process, for example, assuming a bright vertical object passing through the R pixels R02, R22, and R42, the signal output of the G pixel Gb12, the R pixel R22, and the G pixel Gb32 increases. The signal outputs of the B pixels B11 and B13, the G pixels Gr21 and Gr23, and the B pixels B31 and B33 become small, and the result of the calculation by the above formula (RGB signal) and the actual synchronized RGB ideal value There will be a gap.
演算結果 :R22 > G22 > B22
RGB理想値:R22 ≒ G22 ≒ B22
このような、RGB理想値との間に隔たりをもつRGB信号にもとづいて生成される色信号が、いわゆる色偽信号と呼ばれるもので、実際には存在しない色が撮影画像上に現れる原因となる。
Calculation result: R22>G22> B22
RGB ideal value: R22 ≒ G22 ≒ B22
Such a color signal generated based on the RGB signal having a gap with the RGB ideal value is called a so-called color false signal, and causes a color that does not actually exist to appear on the photographed image. .
図4は、上記した色偽信号を抑圧するために、画像パターン検出回路41cでの画像パターンの検出のための、デジタル映像信号(色画素の信号出力)のグループ分けの一例を示すものである。この例の場合、5×5画素の受光領域RRのデジタル映像信号が、縦方向に3個のグループ(H1,H2,H3)に分けられている。 FIG. 4 shows an example of grouping of digital video signals (color pixel signal outputs) for image pattern detection by the image pattern detection circuit 41c in order to suppress the color false signals described above. . In this example, the digital video signal of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels is divided into three groups (H1, H2, H3) in the vertical direction.
各グループH1〜H3の、縦方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。 The digital video signals (signal addition average values) averaged in the vertical direction in each of the groups H1 to H3 are obtained by the following arithmetic expressions, respectively.
H1=(R00+2×(Gb10+R20+Gb30)+R40)/8
H2=(R02+2×(Gb12+R22+Gb32)+R42)/8
H3=(R04+2×(Gb14+R24+Gb34)+R44)/8
この例の場合、上記演算式による平均値の信号成分は(R+Gb)/2となる。
H1 = (R00 + 2 × (Gb10 + R20 + Gb30) + R40) / 8
H2 = (R02 + 2 × (Gb12 + R22 + Gb32) + R42) / 8
H3 = (R04 + 2 × (Gb14 + R24 + Gb34) + R44) / 8
In the case of this example, the signal component of the average value according to the arithmetic expression is (R + Gb) / 2.
グループH1〜H3の演算結果としての信号加算平均値は、その信号レベルの大小関係に応じて並べ替えられ、かつ、各々の差分が求められることにより、画像パターンの検出、つまり、どの領域に、どのような振幅を有する縦線状の被写体(画像のエッジ部)があるかを判別するのに用いて好適となる。 The signal addition average values as the calculation results of the groups H1 to H3 are rearranged according to the magnitude relationship of the signal levels, and the respective differences are obtained, thereby detecting the image pattern, that is, in which region, It is suitable for use in discriminating what kind of amplitude the vertical line-shaped subject (the edge portion of the image) is.
一般に、輝度信号Yは、0.3R+0.59G+0.11Bで代表される通り、G成分が主となる。よって、G画素のみを信号成分とする下記の演算式からも、画像のエッジ部に対応する画像パターンの輝度変化点を検出できる。 In general, the luminance signal Y mainly includes the G component as represented by 0.3R + 0.59G + 0.11B. Therefore, the luminance change point of the image pattern corresponding to the edge portion of the image can also be detected from the following arithmetic expression using only the G pixel as the signal component.
H1=(Gb10+Gb30)/2
H2=(Gb12+Gb32)/2
H3=(Gb14+Gb34)/2
この例の場合は、上記演算式による平均値の信号成分はGbのみとなる。
H1 = (Gb10 + Gb30) / 2
H2 = (Gb12 + Gb32) / 2
H3 = (Gb14 + Gb34) / 2
In the case of this example, the signal component of the average value according to the arithmetic expression is only Gb.
図5は、上記した色偽信号を抑圧するために、画像パターン検出回路41cでの画像パターンの検出のための、デジタル映像信号(色画素の信号出力)のグループ分けの他の一例を示すものである。この例の場合、5×5画素の受光領域RRのデジタル映像信号が、横方向に3個のグループ(V1,V2,V3)に分けられている。 FIG. 5 shows another example of grouping of digital video signals (color pixel signal outputs) for image pattern detection by the image pattern detection circuit 41c in order to suppress the color false signal described above. It is. In this example, the digital video signal of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels is divided into three groups (V1, V2, V3) in the horizontal direction.
各グループV1〜V3の、横方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。 The digital video signals (signal addition average values) averaged in the horizontal direction for each of the groups V1 to V3 are obtained by the following arithmetic expressions.
V1=(R00+2×(Gr01+R02+Gr03)+R04)/8
または、
=(Gr01+Gr03)/2
V2=(R20+2×(Gr21+R22+Gr23)+R24)/8
または、
=(Gr21+Gr23)/2
V3=(R40+2×(Gr41+R42+Gr43)+R44)/8
または、
=(Gr41+Gr43)/2
グループV1〜V3の演算結果としての信号加算平均値は、その信号レベルの大小関係に応じて並べ替えられ、かつ、各々の差分が求められることにより、画像パターンの検出、つまり、どの領域に、どのような振幅を有する横線状の被写体(画像のエッジ部)があるかを判別するのに用いて好適となる。
V1 = (R00 + 2 × (Gr01 + R02 + Gr03) + R04) / 8
Or
= (Gr01 + Gr03) / 2
V2 = (R20 + 2 × (Gr21 + R22 + Gr23) + R24) / 8
Or
= (Gr21 + Gr23) / 2
V3 = (R40 + 2 × (Gr41 + R42 + Gr43) + R44) / 8
Or
= (Gr41 + Gr43) / 2
The signal addition average values as the calculation results of the groups V1 to V3 are rearranged according to the magnitude relationship of the signal levels, and the respective differences are obtained, thereby detecting the image pattern, that is, in which region, This is suitable for determining what amplitude the horizontal line-shaped subject (the edge portion of the image) is.
図6は、上記した色偽信号を抑圧するために、画像パターン検出回路41cでの画像パターンの検出のための、デジタル映像信号(色画素の信号出力)のグループ分けの別の例を示すものである。この例の場合、5×5画素の受光領域RRのデジタル映像信号が、右上がりの斜め方向に4個のグループ(OB1,OB2,OB3,OB4)、または、左上がりの斜め方向に4個のグループ(OB11,OB12,OB13,OB14)に分けられている。 FIG. 6 shows another example of grouping of digital video signals (color pixel signal outputs) for image pattern detection by the image pattern detection circuit 41c in order to suppress the color false signal described above. It is. In the case of this example, the digital video signal of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels is divided into four groups (OB1, OB2, OB3, OB4) in the diagonally upward direction or four in the diagonally upward direction. It is divided into groups (OB11, OB12, OB13, OB14).
各グループOB1〜OB4の、右上がり斜め方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。 The digital video signals (signal addition average values) averaged in the diagonally upward direction of each group OB1 to OB4 are obtained by the following arithmetic expressions, respectively.
OB1=(Gr01+Gb10)/2
OB2=(Gr03+Gb12+Gr21+Gb30)/4
OB3=(Gb14+Gr23+Gb32+Gr41)/4
OB4=(Gb34+Gr43)/2
また、各グループOB11〜OB14の、左上がり斜め方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。
OB1 = (Gr01 + Gb10) / 2
OB2 = (Gr03 + Gb12 + Gr21 + Gb30) / 4
OB3 = (Gb14 + Gr23 + Gb32 + Gr41) / 4
OB4 = (Gb34 + Gr43) / 2
Further, the digital video signals (signal addition average values) averaged in the diagonally upward direction of each group OB11 to OB14 are obtained by the following arithmetic expressions.
OB11=(Gr03+Gb14)/2
OB12=(Gr01+Gb12+Gr23+Gb34)/4
OB13=(Gb10+Gr21+Gb32+Gr43)/4
OB14=(Gb30+Gr41)/2
グループOB1〜OB4の演算結果である信号加算平均値またはグループOB11〜OB14の演算結果である信号加算平均値は、別々に、その信号レベルの大小関係に応じて並べ替えられ、かつ、各々の差分が求められることにより、画像パターンの検出、つまり、どの領域に、どのような振幅を有する斜め線状の被写体(画像のエッジ部)があるかを判別するのに用いて好適となる。
OB11 = (Gr03 + Gb14) / 2
OB12 = (Gr01 + Gb12 + Gr23 + Gb34) / 4
OB13 = (Gb10 + Gr21 + Gb32 + Gr43) / 4
OB14 = (Gb30 + Gr41) / 2
The signal addition average value that is the calculation result of the groups OB1 to OB4 or the signal addition average value that is the calculation result of the groups OB11 to OB14 is rearranged separately according to the magnitude relationship of the signal levels, and each difference Therefore, it is suitable for detecting an image pattern, that is, for determining which region has an oblique line-shaped subject (an edge portion of an image).
信号加算平均値の、信号レベルの大小関係に応じた並べ替えを正確に行うためには、グループH1〜H3、グループV1〜V3、グループOB1〜OB4、および、グループOB11〜OB12において、個々のグループごとに信号成分を同じにする必要がある。 In order to accurately rearrange the signal addition average values according to the magnitude relationship of the signal levels, each of the groups H1 to H3, the groups V1 to V3, the groups OB1 to OB4, and the groups OB11 to OB12 Each signal component must be the same.
特に、上記4つの各グループH1〜H3,V1〜V3,OB1〜OB4,OB11〜OB12についての、信号加算平均値の並べ替えの結果とその差分とを複合(総合的)的に判断すれば、より正確な画像パターンの検出が可能である。たとえば、H1≒H2≪H3で、かつ、V1≒V2≒V3の時のみを縦線状の被写体と判別することで、より正確な画像パターンの検出が可能になる。 In particular, if the result of rearrangement of the signal addition average values and the difference between the four groups H1 to H3, V1 to V3, OB1 to OB4, and OB11 to OB12 are determined in combination (overall), More accurate image pattern detection is possible. For example, it is possible to detect a more accurate image pattern by determining that the subject is a vertical line only when H1≈H2 << H3 and V1≈V2≈V3.
また、グループ分けなしで、25(5×5)画素の信号加算平均値の並べ替えとその差分とを求めるようにした場合には、画像パターンの検出のための回路が複雑化し、回路規模も増大する。つまり、本実施形態の場合のように、デジタル映像信号の縦・横・斜めのグループを作り、その信号加算平均値を信号レベルの大小関係に応じて並べ替えるとともに、各々の信号加算平均値の差分を求めた方が、簡単で、しかも、小規模な回路による画像パターンの検出を実現できる。 Further, when the rearrangement of the signal addition average value of 25 (5 × 5) pixels and the difference thereof are obtained without grouping, the circuit for detecting the image pattern becomes complicated, and the circuit scale also increases. Increase. That is, as in the case of the present embodiment, vertical / horizontal / diagonal groups of digital video signals are created, and the signal addition average values are rearranged according to the magnitude relationship of the signal levels, and the respective signal addition average values are It is easier to obtain the difference, and the detection of the image pattern by a small circuit can be realized.
図7は、信号処理の対象としての、受光領域RR’の他の一例を示すものである。ここでは、5×5画素の受光領域RR’において、G画素G23を中央に配置した場合を例に示している。また、これは、5×5画素の受光領域RR’のデジタル映像信号が、右上がりの斜め方向に3個のグループ(OB1’,OB2’,OB3’)、または、左上がりの斜め方向に3個のグループ(OB11’,OB12’,OB13’)に分けられた場合の例である。 FIG. 7 shows another example of the light receiving region RR ′ as a signal processing target. Here, a case where the G pixel G23 is arranged in the center in the 5 × 5 pixel light receiving region RR ′ is shown as an example. Also, this is because the digital video signal of the light receiving region RR ′ of 5 × 5 pixels is divided into three groups (OB1 ′, OB2 ′, OB3 ′) in the upward-right diagonal direction, or 3 in the upward-left diagonal direction. This is an example in the case of being divided into groups (OB11 ′, OB12 ′, OB13 ′).
すなわち、各グループOB1’〜OB3’の、右上がり斜め方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。 That is, the digital video signals (signal addition average values) averaged in the diagonally upward direction of each group OB1 'to OB3' are obtained by the following arithmetic expressions.
OB1’=(Gr03+2×Gb12+Gr21)/4
OB2’=(Gr05+2×(Gb14+Gr23+Gb32)+Gr41)/8
OB3’=(Gr25+2×Gb34+Gr43)/4
また、各グループOB11’〜OB13’の、左上がり斜め方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。
OB1 ′ = (Gr03 + 2 × Gb12 + Gr21) / 4
OB2 ′ = (Gr05 + 2 × (Gb14 + Gr23 + Gb32) + Gr41) / 8
OB3 ′ = (Gr25 + 2 × Gb34 + Gr43) / 4
Further, the digital video signals (signal addition average values) averaged in the diagonally upward direction of each group OB11 ′ to OB13 ′ are obtained by the following arithmetic expressions.
OB11’=(Gr03+2×Gb14+Gr25)/4
OB12’=(Gr01+2×(Gb12+Gr23+Gb34)+Gr45)/8
OB13’=(Gr21+2×Gb32+Gr43)/4
この例の場合、グループ分けが図6の場合と異なるが、G画素を含む信号成分を用いて輝度変化点を検出した方が、画像パターンの検出は確実である。その際、斜め方向のグループを、画素の配列ごとに切り替えるのがよい。
OB11 ′ = (Gr03 + 2 × Gb14 + Gr25) / 4
OB12 ′ = (Gr01 + 2 × (Gb12 + Gr23 + Gb34) + Gr45) / 8
OB13 ′ = (Gr21 + 2 × Gb32 + Gr43) / 4
In the case of this example, the grouping is different from the case of FIG. 6, but the detection of the image pattern is more reliable when the luminance change point is detected using the signal component including the G pixel. At that time, it is preferable to switch the diagonal group for each pixel arrangement.
グループの分け方、つまり、信号加算平均値の求め方によっては、斜め方向のグループの、画素の配列ごとの切り替えを必要としない場合もある。 Depending on how the groups are divided, that is, how to obtain the signal addition average value, there is a case where it is not necessary to switch the diagonal group for each pixel arrangement.
図8は、図3に示した5×5画素の受光領域RRにおいて、上記した色偽信号を抑圧するために、画像パターン検出回路41cでの画像パターンの検出のための、デジタル映像信号(色画素の信号出力)のグループ分けのさらに別の例を示すものである。この例の場合、5×5画素の受光領域RRのデジタル映像信号が、右上がりの斜め方向に3個のグループ(OB1'',OB2'',OB3'')に分けられている。ただし、各グループ(OB1'',OB2'',OB3'')は、画素の配列ごとに切り替えられていない。 FIG. 8 shows a digital video signal (color) for detecting an image pattern in the image pattern detection circuit 41c in order to suppress the color false signal described above in the 5 × 5 pixel light receiving region RR shown in FIG. Another example of grouping of pixel signal outputs) will be described. In the case of this example, the digital video signals in the 5 × 5 pixel light receiving region RR are divided into three groups (OB1 ″, OB2 ″, OB3 ″) in the diagonally upward direction. However, each group (OB1 ″, OB2 ″, OB3 ″) is not switched for each pixel arrangement.
各グループOB1'',OB2'',OB3''の、右上がりの斜め方向に平均値化されたデジタル映像信号(信号加算平均値)は、それぞれ下記の演算式により求められる。 The digital video signals (signal addition average values) averaged in the diagonally upward direction of each group OB1 ″, OB2 ″, and OB3 ″ are obtained by the following arithmetic expressions.
OB1''=(Gr01+Gb10+(R02+2×B11+R20)/2)/4
OB2''=(Gr03+Gb12+Gr21+Gb30+Gb14+Gr23+Gb32+Gr41+R04+2×(B13+R22+B31)+R40)/16
OB3''=((R24+2×B33+R42)/2+Gb34+Gr43)/4
上記したように、画像パターン検出回路41cでは、同じ5×5画素の受光領域RR(RR’)のデジタル映像信号から縦・横・斜めのグループを作り、それぞれのグループの信号加算平均値を信号レベルの大小関係に応じて並べ替え、かつ、各々の信号加算平均値の差分を求めることによって、画像パターンの検出が行われる。また、その画像パターンに応じて、RGB同時化する際の補間信号(EDGE信号)および輪郭強調を行うための輪郭補正信号(FLAT信号)が、適宜、選択される。
OB1 '' = (Gr01 + Gb10 + (R02 + 2 × B11 + R20) / 2) / 4
OB2 ″ = (Gr03 + Gb12 + Gr21 + Gb30 + Gb14 + Gr23 + Gb32 + Gr41 + R04 + 2 × (B13 + R22 + B31) + R40) / 16
OB3 ″ = ((R24 + 2 × B33 + R42) / 2 + Gb34 + Gr43) / 4
As described above, in the image pattern detection circuit 41c, vertical, horizontal, and diagonal groups are formed from digital video signals in the same 5 × 5 pixel light receiving region RR (RR ′), and the signal addition average value of each group is signaled. The image pattern is detected by rearranging according to the level relationship and obtaining the difference between the respective signal addition average values. Further, an interpolation signal (EDGE signal) for RGB synchronization and a contour correction signal (FLAT signal) for performing contour enhancement are appropriately selected according to the image pattern.
図9は、画像パターンに応じて選択し得る、B画素B22の、補間処理のための全演算式(9通り)について示すものである。この例の場合、検出された画像パターンに応じて選択される補間信号に対応する演算式としては、下記に示す9通り以外には存在しない。 FIG. 9 shows all arithmetic expressions (9 types) for interpolation processing of the B pixel B22 that can be selected according to the image pattern. In the case of this example, there are no arithmetic expressions corresponding to the interpolation signal selected according to the detected image pattern other than the nine types shown below.
B22=(B11+B13+B31+B33)/4
または、B22=(B11+B13)/2
または、B22=(B11+B31)/2
または、B22=(B13+B33)/2
または、B22=(B31+B33)/2
または、B22=B11
または、B22=B13
または、B22=B31
または、B22=B33
すなわち、RGB同時化回路41kにおいて、色補正回路41h,41i,41jより出力される各信号1H’,2H’,3H’に対して、画像パターン検出回路41cより出力されるEDGE信号に応じた補間処理として、9通りの演算式のうちのいずれかに対応した色分離処理が行われることにより、同時化されたR,G,Bの各信号が得られる。
B22 = (B11 + B13 + B31 + B33) / 4
Or, B22 = (B11 + B13) / 2
Or, B22 = (B11 + B31) / 2
Or, B22 = (B13 + B33) / 2
Or, B22 = (B31 + B33) / 2
Or B22 = B11
Or, B22 = B13
Or B22 = B31
Or B22 = B33
That is, in the
なお、G画素G22についても、検出された画像パターンに応じて選択される補間信号に対応する演算式としては、下記に示す9通りとなる。 For the G pixel G22, there are nine arithmetic expressions corresponding to the interpolation signals selected according to the detected image pattern as shown below.
G22=(Gb12+Gr21+Gr23+Gb32)/4
または、G22=(Gb12+Gr21)/2
または、G22=(Gb12+Gr23)/2
または、G22=(Gr21+Gb32)/2
または、G22=(Gr23+Gb32)/2
または、G22=Gb12
または、G22=Gr21
または、G22=Gr23
または、G22=Gb32
このように、補間処理として、画像パターンの検出の結果に応じて、最適な色分離処理(補間演算)が行われることにより、たとえ、縦線状などの明るい被写体であっても、RGB理想値に近いRGB信号の生成が可能となる。したがって、色偽信号の抑圧が可能となり、撮影画像上に実際には存在しない色が現れるのを防止できる。
G22 = (Gb12 + Gr21 + Gr23 + Gb32) / 4
Or, G22 = (Gb12 + Gr21) / 2
Or, G22 = (Gb12 + Gr23) / 2
Or, G22 = (Gr21 + Gb32) / 2
Or, G22 = (Gr23 + Gb32) / 2
Or, G22 = Gb12
Or, G22 = Gr21
Or G22 = Gr23
Or, G22 = Gb32
As described above, as the interpolation process, the optimum color separation process (interpolation calculation) is performed according to the result of the image pattern detection, so that the RGB ideal value can be obtained even for a bright subject such as a vertical line. An RGB signal close to can be generated. Therefore, it is possible to suppress the color false signal, and it is possible to prevent a color that does not actually exist on the captured image from appearing.
次に、上記した画像パターン検出回路41cでの、画像パターンの検出にかかる動作(処理の流れ)について説明する。なお、ここでは説明を簡略化するために、斜め方向のグループ分けを行わずに、縦方向および横方向のグループ分けにより被写体の判別を行う簡易方式とした場合を例に説明する。 Next, an operation (processing flow) related to detection of an image pattern in the image pattern detection circuit 41c described above will be described. Here, in order to simplify the description, an example will be described in which a simple method is used in which the subject is discriminated by grouping in the vertical direction and the horizontal direction without performing grouping in the oblique direction.
(1) まず、図4に示したように、縦方向の3個のグループ(H1〜H3)の信号加算平均値を求める。この例では、以下の式を、先の演算式により求めた解(信号加算平均値)とする。 (1) First, as shown in FIG. 4, the signal addition average value of three groups (H1 to H3) in the vertical direction is obtained. In this example, the following formula is a solution (signal addition average value) obtained by the previous calculation formula.
H1=R00+2×(Gb10+R20+Gb30)+R40
H2=R02+2×(Gb12+R22+Gb32)+R42
H3=R04+2×(Gb14+R24+Gb34)+R44
(2) 次いで、各グループ(H1〜H3)の信号加算平均値の信号レベルの大小関係を求め、以下の条件に応じて判定結果(HR,HL)を出力する。
H1 = R00 + 2 × (Gb10 + R20 + Gb30) + R40
H2 = R02 + 2 × (Gb12 + R22 + Gb32) + R42
H3 = R04 + 2 × (Gb14 + R24 + Gb34) + R44
(2) Next, the magnitude relationship between the signal levels of the signal addition average values of the groups (H1 to H3) is obtained, and the determination results (HR, HL) are output according to the following conditions.
H3≒H2≒H1(H1とH2が近似値で、H2とH3も近似値)
… HL=0,HR=0
H3≠H2≒H1(H1とH2は近似値だが、H2とH3は異なる)
… HL=0,HR=1
H3≒H2≠H1(H1とH2は異なるが、H2とH3は近似値)
… HL=1,HR=0
H3≠H2≠H1(H1とH2は異なり、H2とH3も異なる)
… HL=0,HR=0
上記の判定において、各グループH1,H2,H3の信号加算平均値が近似値か否かは、たとえばαを任意の係数として、下記の演算式より求められる。
H3≈H2≈H1 (H1 and H2 are approximate values, and H2 and H3 are also approximate values)
... HL = 0, HR = 0
H3 ≠ H2≈H1 (H1 and H2 are approximate values, but H2 and H3 are different)
... HL = 0, HR = 1
H3≈H2 ≠ H1 (H1 and H2 are different, but H2 and H3 are approximate values)
... HL = 1, HR = 0
H3 ≠ H2 ≠ H1 (H1 and H2 are different, and H2 and H3 are also different)
... HL = 0, HR = 0
In the above determination, whether or not the signal addition average value of each of the groups H1, H2, and H3 is an approximate value can be obtained from the following arithmetic expression using α as an arbitrary coefficient, for example.
(H2−α)≦H1 かつ H1≦(H2+α) … H1とH2は近似値
H3<(H2−α) もしくは (H2+α)<H3 … H2とH3は異なる
(3) 次いで、図5に示したように、横方向の3個のグループ(V1〜V3)の信号加算平均値を求める。この例の場合、以下の式を、先の演算式により求めた解(信号加算平均値)とする。
(H2−α) ≦ H1 and H1 ≦ (H2 + α) ... H1 and H2 are approximate values H3 <(H2α) or (H2 + α) <H3 ... H2 and H3 are different (3) Next, as shown in FIG. Then, the signal addition average value of the three groups (V1 to V3) in the horizontal direction is obtained. In the case of this example, the following formula is a solution (signal addition average value) obtained by the previous calculation formula.
V1=R00+2×(Gr01+R02+Gr03)+R04
V2=R20+2×(Gr21+R22+Gr23)+R24
V3=R40+2×(Gr41+R42+Gr43)+R44
(4) 次いで、各グループ(V1〜V3)の信号加算平均値の信号レベルの大小関係を求め、以下の条件に応じて判定結果(VT,VB)を出力する。
V1 = R00 + 2 × (Gr01 + R02 + Gr03) + R04
V2 = R20 + 2 × (Gr21 + R22 + Gr23) + R24
V3 = R40 + 2 × (Gr41 + R42 + Gr43) + R44
(4) Next, the magnitude relation of the signal level of the signal addition average value of each group (V1 to V3) is obtained, and the determination result (VT, VB) is output according to the following conditions.
V3≒V2≒V1(V1とV2が近似値で、V2とV3も近似値)
… VT=0,VB=0
V3≠V2≒V1(V1とV2は近似値だが、V2とV3は異なる)
… VT=0,VB=1
V3≒V2≠V1(V1とV2は異なるが、V2とV3は近似値)
… VT=1,VB=0
V3≠V2≠V1(V1とV2は異なり、V2とV3も異なる)
… VT=0,VB=0
(5) 次いで、4つ(4ビット)の判定結果HL,HR,VT,VBから被写体を判別し、1つの補間信号を選択する。
V3≈V2≈V1 (V1 and V2 are approximate values, and V2 and V3 are also approximate values)
... VT = 0, VB = 0
V3 ≠ V2≈V1 (V1 and V2 are approximate values, but V2 and V3 are different)
... VT = 0, VB = 1
V3≈V2 ≠ V1 (V1 and V2 are different, but V2 and V3 are approximate values)
... VT = 1, VB = 0
V3 ≠ V2 ≠ V1 (V1 and V2 are different, and V2 and V3 are also different)
... VT = 0, VB = 0
(5) Next, the subject is discriminated from four (4 bits) judgment results HL, HR, VT, and VB, and one interpolation signal is selected.
HL=0,HR=0,VT=0,VB=0のときは、輝度変化点を検出できずとして、以下の演算式により同時化させるための、つまり、従来の単純補間処理(4画素平均)を行うための補間信号が選択される。 When HL = 0, HR = 0, VT = 0, and VB = 0, the luminance change point cannot be detected, and the conventional simple interpolation process (4 pixel average) ) Is selected.
G22=(Gb12+Gr21+Gr23+Gb32)/4
B22=(B11+B13+B31+B33)/4
HL=0,HR=0,VT=0,VB=1のときは、5×5画素の受光領域RRの下側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gb12 + Gr21 + Gr23 + Gb32) / 4
B22 = (B11 + B13 + B31 + B33) / 4
When HL = 0, HR = 0, VT = 0, and VB = 1, the edge portion of the image is detected from the lower side of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels. An interpolation signal is selected.
G22=(2×Gb12+Gr21+Gr23)/4
B22=(B11+B13)/2
HL=0,HR=0,VT=1,VB=0のときは、5×5画素の受光領域RRの上側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (2 × Gb12 + Gr21 + Gr23) / 4
B22 = (B11 + B13) / 2
When HL = 0, HR = 0, VT = 1, and VB = 0, it is assumed that the edge portion of the image is detected from the upper side of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels, and interpolation is performed to synchronize using the following arithmetic expression A signal is selected.
G22=(Gr21+Gr23+2×Gb32)/4
B22=(B31+B33)/2
HL=0,HR=1,VT=0,VB=0のときは、5×5画素の受光領域RRの右側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gr21 + Gr23 + 2 × Gb32) / 4
B22 = (B31 + B33) / 2
When HL = 0, HR = 1, VT = 0, and VB = 0, it is assumed that the edge portion of the image is detected from the right side of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels, and interpolation is performed to synchronize using the following arithmetic expression A signal is selected.
G22=(Gb12+2×Gr21+Gb32)/4
B22=(B11+B31)/2
HL=0,HR=1,VT=0,VB=1のときは、5×5画素の受光領域RRの右下側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gb12 + 2 × Gr21 + Gb32) / 4
B22 = (B11 + B31) / 2
When HL = 0, HR = 1, VT = 0, and VB = 1, it is assumed that the edge portion of the image is detected from the lower right side of the 5 × 5 pixel light receiving region RR and is synchronized by the following arithmetic expression. Are selected.
G22=(Gb12+Gr21)/2
B22=B11
HL=0,HR=1,VT=1,VB=0のときは、5×5画素の受光領域RRの右上側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gb12 + Gr21) / 2
B22 = B11
When HL = 0, HR = 1, VT = 1, and VB = 0, it is assumed that the edge of the image is detected from the upper right side of the 5 × 5 pixel light receiving region RR. An interpolation signal is selected.
G22=(Gr21+Gb32)/2
B22=B31
HL=1,HR=0,VT=0,VB=0のときは、5×5画素の受光領域RRの左側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gr21 + Gb32) / 2
B22 = B31
When HL = 1, HR = 0, VT = 0, and VB = 0, it is assumed that the edge portion of the image is detected from the left side of the light receiving region RR of 5 × 5 pixels, and interpolation is performed to synchronize using the following arithmetic expression A signal is selected.
G22=(Gb12+2×Gr23+Gb32)/4
B22=(B13+B33)/2
HL=1,HR=0,VT=0,VB=1のときは、5×5画素の受光領域RRの左下側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gb12 + 2 × Gr23 + Gb32) / 4
B22 = (B13 + B33) / 2
When HL = 1, HR = 0, VT = 0, and VB = 1, it is assumed that the edge portion of the image is detected from the lower left side of the 5 × 5 pixel light receiving region RR. An interpolation signal is selected.
G22=(Gb12+Gr23)/2
B22=B13
HL=1,HR=0,VT=1,VB=0のときは、5×5画素の受光領域RRの左上側より画像のエッジ部を検出したとして、以下の演算式により同時化させるための補間信号が選択される。
G22 = (Gb12 + Gr23) / 2
B22 = B13
When HL = 1, HR = 0, VT = 1, and VB = 0, the edge portion of the image is detected from the upper left side of the 5 × 5 pixel light receiving region RR. An interpolation signal is selected.
G22=(Gr23+Gb32)/2
B22=B33
本実施形態の場合、判定結果HL,HR,VT,VBの組み合わせは、上記の9通り以外には存在しない。
G22 = (Gr23 + Gb32) / 2
B22 = B33
In the present embodiment, there are no combinations other than the above nine combinations of the determination results HL, HR, VT, and VB.
なお、詳細な説明は割愛するが、画像のエッジ部(5×5画素の受光領域RR内における画像パターンの輝度変化点)に応じたFLAT信号の選択も同様にして行われる。 Although the detailed description is omitted, the selection of the FLAT signal according to the edge portion of the image (the luminance change point of the image pattern in the 5 × 5 pixel light receiving region RR) is performed in the same manner.
上記したように、m×n画素の受光領域のデジタル映像信号を複数のグループに分け、それぞれのグループの信号加算平均値を信号レベルの大小関係に応じて並べ替えるとともに、各々の信号加算平均値の差分を求めた結果にもとづいて画像パターンの検出を行って、その画像パターンに応じたRGB同時化の際の補間信号および輪郭補正信号を選択するようにしている。これにより、色偽信号のみならず、偽輪郭信号の少ない高品質なYUV信号を生成することが可能となる。その結果、単板式のカラーカメラにおいて、画質のさらなる改善が可能で、より高画質化することができるものである。 As described above, the digital video signals in the light receiving area of m × n pixels are divided into a plurality of groups, the signal addition average values of each group are rearranged according to the magnitude relationship of the signal levels, and each signal addition average value An image pattern is detected based on the result of obtaining the difference between them, and an interpolation signal and an outline correction signal for RGB synchronization according to the image pattern are selected. This makes it possible to generate not only color false signals but also high-quality YUV signals with few false contour signals. As a result, in the single-plate color camera, the image quality can be further improved and the image quality can be further improved.
また、本実施形態によれば、m×n画素の受光領域のデジタル映像信号として、高輝度部分が非線形圧縮されたデジタル映像信号を用いるようにしているため、4Hラインメモリの小規模化が可能である。 In addition, according to the present embodiment, as the digital video signal in the light receiving area of m × n pixels, the digital video signal in which the high luminance portion is nonlinearly compressed is used, so the 4H line memory can be reduced in size. It is.
特に、RGB同時化と輪郭抽出とにおいて、1つのラインメモリを兼用するようにしているため、信号処理回路を最低限のラインメモリにより構成できる。 In particular, since one line memory is also used for RGB synchronization and contour extraction, the signal processing circuit can be configured with a minimum line memory.
また、画像パターンを検出する際に、デジタル映像信号の縦・横・斜めのグループを作るようにしているため、画像パターン検出回路の簡単化および小規模化が図れる。 In addition, when detecting an image pattern, vertical / horizontal / diagonal groups of digital video signals are formed, so that the image pattern detection circuit can be simplified and downsized.
なお、本実施形態においては、受光領域を5×5画素とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。 In the present embodiment, the case where the light receiving area is 5 × 5 pixels has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
その他、本願発明は、上記(各)実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記(各)実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、(各)実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果(の少なくとも1つ)が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 In addition, the present invention is not limited to the above (each) embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above (each) embodiment includes various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the (each) embodiment, the problem (at least one) described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved. When the effect (at least one of the effects) described in the “Effect” column is obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
11…カラー固体撮像素子、21…A/D変換器、31…クロック&タイミング発生器、41…信号処理回路、41a…プリγ補正回路、41b…4Hラインメモリ、41c…画像パターン検出回路、41d…水平輪郭抽出回路、41e…垂直輪郭抽出回路、41f…偽輪郭自動抑圧回路、41g…逆γ補正回路、41h,41i,41j…色補正回路、41k…RGB同時化回路、51…帯域制限LPF、61…γ補正回路、71…YUV発生・輪郭加算回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Color solid-state image sensor, 21 ... A / D converter, 31 ... Clock & timing generator, 41 ... Signal processing circuit, 41a ... Pre-gamma correction circuit, 41b ... 4H line memory, 41c ... Image pattern detection circuit, 41d ... Horizontal contour extraction circuit, 41e ... Vertical contour extraction circuit, 41f ... False contour automatic suppression circuit, 41g ... Reverse gamma correction circuit, 41h, 41i, 41j ... Color correction circuit, 41k ... RGB synchronization circuit, 51 ... Band-limited
Claims (5)
前記固体撮像素子の出力から、R,G,Bの各色信号を画素ごとに生成する信号処理回路と
を具備し、
前記信号処理回路は、
前記固体撮像素子の出力より得られるm×n画素の受光領域の映像信号を複数のグループに分け、各グループ単位で、同じ色成分を有する平均映像信号を求める手段と、
前記平均映像信号の、異なるグループ間の大小関係およびグループ間の信号レベルの差分を算出する手段と、
前記算出の結果にもとづいて、前記m×n画素の受光領域内の画像パターンを検出する手段と、
前記検出の結果にしたがって、RGB同時化する際の補間信号および輪郭強調を行うための輪郭補正信号を選択する手段と
を有することを特徴とする固体撮像装置。 A solid-state imaging device in which R, G, and B color filters are arranged for each pixel according to a primary color Bayer arrangement;
A signal processing circuit that generates R, G, and B color signals for each pixel from the output of the solid-state imaging device;
The signal processing circuit includes:
Means for dividing the video signals of the light receiving area of m × n pixels obtained from the output of the solid-state imaging device into a plurality of groups, and obtaining an average video signal having the same color component in each group unit;
Means for calculating a magnitude relationship between different groups of the average video signal and a difference in signal level between the groups;
Means for detecting an image pattern in the light receiving area of the m × n pixels based on the result of the calculation;
A solid-state imaging device comprising: an interpolation signal for performing RGB synchronization and a contour correction signal for performing contour enhancement according to the detection result.
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