JP2007184905A - Image signal processing device and method of image signal processing - Google Patents

Image signal processing device and method of image signal processing Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily detect a correlation direction of respective pixels about a solid-state imaging device having complicated pixel array. <P>SOLUTION: The solid-state imaging device has m×n pixels on which A, B, C and D color filters are overlapped on respective m×n photoelectric converters. The solid-state imaging device defines each pixel as a center pixel and arranges a pixel on which a filter of the same color is overlapped in a k×k pixel area with each center pixel as a center according to either of a first or second array-pattern. The solid-state image device sends image raw data comprising pixel data of each pixel to a direction detection block 160. The direction detection block 160 detects a direction in which a center pixel is relatively similar to a color signal of peripheral pixels of the same color on which the filter of the same color as that of the center pixel is overlapped as a correlation direction in the k×k pixel area. The position of each peripheral pixel of the same color of each center pixel is specified by an array-pattern in the k×k pixel area. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、単板式のカラー撮像方式によって得られた画像信号を処理するための画像信号処理装置に関する。   The present invention relates to an image signal processing apparatus for processing an image signal obtained by a single-plate color imaging method.

従来、撮像装置において、種々のカラー撮像方式が知られており、例えば3板式、面順次式、単板式等が知られており、特に、単板式のカラー撮像方式は、単純な構成で、3原色信号を取り出すことができるので、近年、家庭用のビデオカメラや電子内視鏡等に広く採用されつつある。   2. Description of the Related Art Conventionally, various color imaging methods are known in an imaging apparatus, for example, a three-plate type, a plane sequential type, a single-plate type, and the like are known. In particular, a single-plate type color imaging method has a simple configuration and is 3 Since the primary color signal can be taken out, in recent years, it has been widely adopted in home video cameras and electronic endoscopes.

単板式のカラー撮像方式においては、CCDの受光面に色フィルタアレイが設けられており、色フィルタアレイは、マゼンタ(Mg)、緑(G)、シアン(Cy)、及び黄色(Ye)の色フィルタがモザイク状に配列されて構成される。そして、CCDでは、これらフィルタに対応して、それぞれの色(マゼンタ、緑、シアン、及び黄色)の色信号が画素毎に生成される。   In the single-plate color imaging system, a color filter array is provided on the light receiving surface of the CCD, and the color filter array has colors of magenta (Mg), green (G), cyan (Cy), and yellow (Ye). The filters are arranged in a mosaic pattern. In the CCD, color signals of respective colors (magenta, green, cyan, and yellow) are generated for each pixel corresponding to these filters.

これら生成された各色信号は、種々の読み出し方式によって読み出されることが知られており、例えば全画素が独立的に読み出される独立読み出し方式が知られている。この読み出し方式においては、全画素の色信号について、それぞれ独立に読み出された後、その色信号を用いて画素補間が行われ色データが算出される。   Each of the generated color signals is known to be read by various reading methods. For example, an independent reading method in which all pixels are read independently is known. In this readout method, after the color signals of all the pixels are read out independently, pixel interpolation is performed using the color signals to calculate color data.

特許文献1には、色信号の画素補間処理方法が記載されており、この方法によれば、4行4列の画素マトリクスにおいて、それぞれの色(マゼンタ、緑、シアン、及び黄色)について、マトリクスの中心位置に対して所定の位置にある同一の色の画素が選択され、その選択された画素の出力値が加重平均され、中心位置の色データが生成される。   Patent Document 1 describes a pixel interpolation processing method for color signals. According to this method, a matrix for each color (magenta, green, cyan, and yellow) in a 4-by-4 pixel matrix. Pixels of the same color located at a predetermined position with respect to the center position of are selected, and the output values of the selected pixels are weighted and averaged to generate color data at the center position.

ここで、特許文献1におけるCCDの画素配列は、各色(マゼンタ(Mg)、緑(G)、シアン(Cy)、及び黄色(Ye))の画素が、それぞれ同一行方向及び同一列方向いずれにおいても、交互に並べられており、すなわち、各色の画素は同じパターンで並べられて構成される。したがって、画素補間処理時に同一の色の画素を選択することは比較的容易であり、特許文献1においては中心位置を中心として、90°毎に回転した位置にある画素が選択されている。   Here, the pixel arrangement of the CCD in Patent Document 1 is such that pixels of each color (magenta (Mg), green (G), cyan (Cy), and yellow (Ye)) are respectively in the same row direction or the same column direction. Are alternately arranged, that is, the pixels of each color are arranged in the same pattern. Therefore, it is relatively easy to select pixels of the same color at the time of pixel interpolation processing. In Patent Document 1, a pixel at a position rotated every 90 ° with respect to the center position is selected.

ところで、CCDの画素配列は、特許文献1に記載されるように全ての色の画素が同じパターンで並べられているとは限らず、例えば、特許文献2に記載されるようにいわゆる色差順次配列で並べられる場合がある。また、特許文献3に記載されるように、CCDの画素配列はいわゆるベイヤー配列で並べられている場合がある。
特開平10−234047号公報 特公平6−28450号公報 特開昭51−112228号公報
By the way, the pixel arrangement of the CCD is not necessarily that all color pixels are arranged in the same pattern as described in Patent Document 1, for example, so-called color difference sequential arrangement as described in Patent Document 2. May be arranged by. Further, as described in Patent Document 3, the CCD pixel array may be arranged in a so-called Bayer array.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-234047 Japanese Examined Patent Publication No. 6-28450 Japanese Patent Laid-Open No. 51-112228

しかし、特許文献2に記載の色差順次配列においては、特許文献2の図7に示すように例えばYeとCyの画素が列方向において、同一列に交互に並べられておらず、同一色の画素を画一的に選択することは困難である。また、特許文献3に記載のベイヤー配列においても、図1に示すようにYとC1(またはC2)の配列パターンが異なるので、色差順次配列と同様に、同一色の画素を画一的に選択することは困難である。すなわち、これら画素配列を有するCCDについて、全画素が独立的に読み出される場合、特許文献1に記載の方法により、画素補間処理を行うことは困難である。   However, in the color difference sequential arrangement described in Patent Document 2, for example, pixels of Ye and Cy are not alternately arranged in the same column in the column direction as shown in FIG. It is difficult to select uniformly. Also, in the Bayer arrangement described in Patent Document 3, since the arrangement patterns of Y and C1 (or C2) are different as shown in FIG. 1, pixels of the same color are selected uniformly as in the color difference sequential arrangement. It is difficult to do. That is, when all the pixels are read out independently for a CCD having these pixel arrays, it is difficult to perform pixel interpolation processing by the method described in Patent Document 1.

そこで、本願発明は、このような問題点に鑑みて成されたものであり、撮像方式が単板式であって、CCDの全画素の色信号が独立的に読み出される場合において、種々の画素配列に対応して画素補間できる画像信号処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and in the case where the imaging method is a single plate type and color signals of all the pixels of the CCD are read out independently, various pixel arrangements are provided. An object of the present invention is to provide an image signal processing apparatus capable of pixel interpolation corresponding to the above.

本発明において、第1及び第2の画像信号処理装置は、各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して構成される固体撮像素子であって、画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理可能な画像信号処理装置に関する。第1の画像信号処理装置は、複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、各k×k画素領域内における互いに同一色のフィルタが重ねられた画素をそれぞれ仮定し、これら同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士を画素補間し、各中心画素について1以上の補間信号を生成する画素補間手段と、k×k画素領域内における画素配列パターンを、複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別手段とを備え、1以上の補間信号の中から、特定配列パターンに従って生成された1つの補間信号を、中心画素の採用補間信号として定めることを特徴とする。   In the present invention, in the first and second image signal processing devices, pixels that are configured by overlapping filters of at least first to third colors that are different from each other on each photoelectric conversion element are regularly arranged. A solid-state imaging device configured by arranging each pixel as a central pixel, and a pixel in which filters of the same color are overlapped in a k × k pixel region centered on each central pixel is at least a first and a second pixel The present invention relates to an image signal processing apparatus capable of processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device arranged according to any of a plurality of pixel arrangement patterns including two arrangement patterns. The first image signal processing device assumes pixels in which filters of the same color are overlapped in each k × k pixel region according to each of one or more pixel arrangement patterns among a plurality of pixel arrangement patterns, A pixel interpolating unit that interpolates color signals of pixels assumed to be overlapped with filters of the same color and generates one or more interpolation signals for each central pixel, and a pixel arrangement pattern in a k × k pixel region A pixel discriminating means for specifying one specific arrangement pattern selected from a plurality of pixel arrangement patterns, and one interpolation signal generated according to the specific arrangement pattern from one or more interpolation signals It is characterized in that it is determined as an adopted interpolation signal.

画素補間手段は、k×k画素領域内における、同一色のフィルタが重ねられた画素同士の色信号を加重平均または相加平均することにより、画素補間し、中心画素に関する各色の補間信号を生成することが好ましい。第1及び第2配列パターンは、例えば、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成される。この場合、画素判別手段は、中心画素が基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、配列パターンを特定することが好ましい。   The pixel interpolation means interpolates the pixels by weighted or arithmetically averaging the color signals of the pixels with the same color filter in the k × k pixel region, thereby generating an interpolated signal for each color related to the center pixel. It is preferable to do. For example, the first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction. In this case, it is preferable that the pixel discriminating unit specifies the arrangement pattern depending on where the central pixel is arranged in the basic matrix.

本発明に係る画像信号処理装置は、k×k画素領域内において、中心画素とその中心画素の周辺画素の色信号が相対的に近似する方向を各中心画素の相関方向として検出する方向検出手段をさらに備えても良い。この場合、画素補間手段では、方向検出部によって検出された相関方向に沿って位置する画素の色信号を用いて画素補間が行われる。   The image signal processing apparatus according to the present invention detects a direction in which color signals of a central pixel and peripheral pixels around the central pixel are relatively approximated as a correlation direction of each central pixel in a k × k pixel region. May be further provided. In this case, the pixel interpolation means performs pixel interpolation using the color signals of the pixels located along the correlation direction detected by the direction detection unit.

方向検出手段は、k×k画素領域内において、各中心画素とその中心画素と同一色のフィルタが重ねられた同色周辺画素の色信号が、相対的に近似する方向を各中心画素の相関方向として検出することが好ましい。   In the k × k pixel region, the direction detecting means determines the direction in which the color signals of the central pixels and the peripheral pixels of the same color on which the filters of the same color as the central pixels are superimposed relatively approximate the correlation direction of the central pixels. It is preferable to detect as

画素補間手段は、少なくとも第1及び第2画素補間部を備えたほうが良い。この場合、第1画素補間部は、k×k画素領域内において、第1の配列に従って、同一色のフィルタが重ねられている画素を仮定し、同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士それぞれを画素補間し、仮に同一色に定められた各色に関する第1補間信号を生成する。一方、第2画素補間部は、k×k画素領域内において、第2の配列に従って、同一色のフィルタが重ねられている画素を仮定し、同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士それぞれを画素補間し、仮に同一色に定められた各色に関する第2補間信号を生成する。そして、画素判別手段は、中心画素を中心とするk×k画素領域における配列パターンが、第1配列パターンであると特定した場合には、第1画素補間部で生成された第1補間信号をその中心画素の採用補間信号に特定するとともに、第2配列パターンであると特定した場合には、第2画素補間部で生成された第2補間信号を中心画素の採用補間信号に特定する。   It is preferable that the pixel interpolation means includes at least first and second pixel interpolation units. In this case, the first pixel interpolation unit assumes pixels in which filters of the same color are overlaid in the k × k pixel region according to the first arrangement, and pixels assumed to have been overlaid with filters of the same color. Each of the color signals is subjected to pixel interpolation, and a first interpolation signal is generated for each color that is determined to be the same color. On the other hand, in the k × k pixel region, the second pixel interpolation unit assumes pixels in which filters of the same color are overlaid in accordance with the second arrangement, and sets pixels of the pixels assumed to have been overlaid of filters of the same color. Each of the color signals is subjected to pixel interpolation, and a second interpolation signal for each color determined to be the same color is generated. Then, when the pixel determining unit specifies that the array pattern in the k × k pixel region centered on the center pixel is the first array pattern, the pixel determining unit outputs the first interpolation signal generated by the first pixel interpolation unit. When the interpolation signal for the center pixel is specified and the second array pattern is specified, the second interpolation signal generated by the second pixel interpolation unit is specified as the interpolation signal for the center pixel.

画素補間手段が、少なくとも第1及び第2画素補間部を備える場合、本発明に係る画像信号処理装置は、少なくとも第1及び第2方向検出部を有する方向検出手段を備えたほうが良い。この場合、第1方向検出部は、第1配列パターンに従って、中心画素と同一色のフィルタを重ねられていると仮定した画素を第1特定周辺画素として定め、中心画素に対して第1特定周辺画素の色信号が相対的に近似する方向を第1仮相関方向として検出する。第2方向検出部は、第2配列パターンに従って、中心画素と同一色のフィルタを重ねられていると仮定した画素を第2特定周辺画素として定め、中心画素に対して第2特定周辺画素の色信号が相対的に近似する方向を第2仮相関方向として検出する。そして、第1画素補間部は第1方向検出部によって検出された第1仮相関方向に沿って位置する画素の色信号を用いて画素補間を行う。さらに、第2画素補間部は第2方向検出部によって検出された第2仮相関方向に沿って位置する画素の色信号を用いて画素補間を行う。   When the pixel interpolation unit includes at least the first and second pixel interpolation units, the image signal processing apparatus according to the present invention preferably includes the direction detection unit including at least the first and second direction detection units. In this case, the first direction detection unit determines, as the first specific peripheral pixel, a pixel that is assumed to have a filter of the same color as that of the central pixel according to the first arrangement pattern, and the first specific peripheral pixel with respect to the central pixel. A direction in which pixel color signals are relatively approximated is detected as a first temporary correlation direction. The second direction detection unit determines, as a second specific peripheral pixel, a pixel that is assumed to have a filter of the same color as that of the central pixel according to the second arrangement pattern, and the color of the second specific peripheral pixel with respect to the central pixel The direction in which the signal is relatively approximated is detected as the second temporary correlation direction. The first pixel interpolation unit performs pixel interpolation using the color signals of pixels located along the first temporary correlation direction detected by the first direction detection unit. Further, the second pixel interpolation unit performs pixel interpolation using the color signal of the pixel located along the second temporary correlation direction detected by the second direction detection unit.

第1及び第2配列パターンは、例えば、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成される。この場合、画素判別手段は、中心画素が基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、前期第1及び第2補間信号のうちいずれかを中心画素の採用補間信号に特定するとともに、その各採用補間信号の色を特定することを特徴とする。   For example, the first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction. In this case, the pixel discriminating unit specifies one of the first and second interpolation signals in the previous period as the adopted interpolation signal of the central pixel depending on where the central pixel is arranged in the basic matrix, The color of the employed interpolation signal is specified.

前記画素補間手段が、少なくとも第1及び第2画素補間部を備える場合、画素判別手段も、第1補間信号が入力される第1画素判別部と、第2補間信号が入力される第2画素判別部とを備えていたほうが良い。この場合、同一の中心画素に関する第1及び第2補間信号は、第1及び第2画素判別部にそれぞれ同期して入力される。そして、上述した同期して入力される各第1及び第2補間信号にさらに同期するパルス信号が、第1及び第2画素判別部のいずれか一方に入力され、パルス信号が入力された一方の画素判別部は、その一方の画素判別部にパルス信号に同期して入力される一方の補間信号を、中心画素の採用補間信号として採用する。   When the pixel interpolation means includes at least first and second pixel interpolation units, the pixel determination unit also includes a first pixel determination unit to which the first interpolation signal is input and a second pixel to which the second interpolation signal is input. It is better to have a discriminator. In this case, the first and second interpolation signals related to the same center pixel are input in synchronization with the first and second pixel discriminating units, respectively. Then, a pulse signal further synchronized with each of the first and second interpolation signals input in synchronization described above is input to one of the first and second pixel discriminating units, and one of the pulse signals input. The pixel discriminating unit employs one interpolation signal input to the one pixel discriminating unit in synchronization with the pulse signal as an adopted interpolation signal for the center pixel.

パルス信号は、その信号に同期する第1及び第2補間信号に関する中心画素を中心とするk×k画素領域における配列パターンが、第1配列パターンである場合、第1画素判別部に入力される一方、第2配列パターンである場合、第2画素判別に入力されることが好ましい。パルス信号は、その信号と同期する第1及び第2補間信号に関する中心画素が、基本マトリクスにおいて、いずれの位置に配置されるかによってそれぞれ異なり、採用補間信号の各色は、パルス信号に応じて特定されることが好ましい。   The pulse signal is input to the first pixel determination unit when the array pattern in the k × k pixel region centered on the center pixel related to the first and second interpolation signals synchronized with the signal is the first array pattern. On the other hand, in the case of the second arrangement pattern, it is preferably input to the second pixel discrimination. The pulse signal differs depending on the position of the central pixel related to the first and second interpolation signals synchronized with the signal in the basic matrix, and each color of the employed interpolation signal is specified according to the pulse signal. It is preferred that

固体撮像素子は、奇数行に位置する中心画素を中心とするk×k画素領域は、第1配列パターンに配列され、偶数行に位置する中心画素を中心とするk×k画素領域は、第2配列パターンに配列される場合、画素判別手段は、中心画素が、奇数行に位置する場合、第1補間信号を中心画素の採用補間信号として設定し、偶数行に位置する場合、第2補間信号をその中心画素の採用補間信号として設定することが好ましい。   In the solid-state imaging device, the k × k pixel region centered on the center pixel located in the odd row is arranged in the first arrangement pattern, and the k × k pixel region centered on the center pixel located in the even row is the first In the case of being arranged in two arrangement patterns, the pixel discriminating unit sets the first interpolation signal as the adopted interpolation signal for the center pixel when the center pixel is located in the odd row, and the second interpolation when located in the even row. It is preferable to set the signal as an adopted interpolation signal for the central pixel.

第1及び第2配列パターンは、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成され、第1及び第2画素判別部は、基本マトリクス配列において、中心画素がいずれの位置に配置されるかによって、各採用補間信号の各色を特定することが好ましい。画素補間手段は、特定配列パターンに従って、k×k画素領域内における互いに同一色のフィルタが重ねられた画素をそれぞれ仮定し、これら同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士を画素補間し、各中心画素について1つの補間信号を生成し、その生成された補間信号は、中心画素の採用補間信号として定められることが好ましい。   The first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction. It is preferable to specify each color of each adopted interpolation signal depending on which position it is arranged. The pixel interpolating means assumes each pixel in which filters of the same color in the k × k pixel region are overlapped in the k × k pixel area according to the specific arrangement pattern, and calculates the color signals of the pixels assumed to have the filters of the same color overlapped. It is preferable that pixel interpolation is performed to generate one interpolation signal for each center pixel, and the generated interpolation signal is determined as an interpolation signal for the center pixel.

本発明に係る第2の画像信号処理装置は、複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、各k×k画素領域内における、各中心画素と同一色のフィルタが重ねられたと仮定された同色周辺画素の色信号を用いて、仮相関方向を少なくとも1以上検出する相関方向検出手段と、k×k画素領域内における画素配列パターンを、複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別手段とを備え、1以上の仮相関方向の中から、特定配列パターンに従って生成された1つの仮相関方向を、中心画素の相関方向として定めることを特徴とする。   According to the second image signal processing device of the present invention, a filter having the same color as each central pixel in each k × k pixel region is overlapped according to each of one or more pixel arrangement patterns among a plurality of pixel arrangement patterns. A correlation direction detecting means for detecting at least one provisional correlation direction using a color signal of surrounding pixels assumed to be the same color, and a pixel arrangement pattern in a k × k pixel region is selected from a plurality of pixel arrangement patterns And a pixel discriminating means for specifying one specific arrangement pattern, wherein one temporary correlation direction generated according to the specific arrangement pattern is determined as a correlation direction of the central pixel from one or more temporary correlation directions. And

本発明に係る第3の画像信号処理装置は、各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して、m行n列マトリクスに構成される固体撮像素子であって、画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理可能な画像信号処理装置において、m行n列マトリクスは、画素配列が同一である複数の基本マトリクスが列方向、及び行方向に複数並べられて構成され、k×k画素領域における画素配列パターンは、そのk×k画素領域の中心画素が基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定されることを特徴とする。   In the third image signal processing apparatus according to the present invention, pixels each composed of at least first to third color filters that are different from each other are regularly arranged on each photoelectric conversion element. , A solid-state imaging device configured in an m-row n-column matrix, each pixel being a central pixel, and a pixel in which filters of the same color are superimposed in a k × k pixel region centered on each central pixel is at least In the image signal processing apparatus capable of processing the color signal output from each pixel of the solid-state imaging device arranged according to any of the plurality of pixel arrangement patterns including the first and second arrangement patterns, the m rows and n columns matrix is: A plurality of basic matrices having the same pixel arrangement are arranged in the column direction and the row direction, and the pixel arrangement pattern in the k × k pixel region is the same as that in the k × k pixel region. Pixels depending is disposed at any position in the basic matrix, characterized in that it is specific to one particular arrangement pattern selected from a plurality of pixel array pattern.

本発明に係る第1及び第2の画像信号処理方法は、各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して構成される固体撮像素子であって、画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理する画像信号処理方法に関する。第1の画像信号処理方法は、複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、各k×k画素領域内における互いに同一色のフィルタが重ねられた画素をそれぞれ仮定し、これら同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士を画素補間し、各中心画素について1以上の補間信号を生成する画素補間ステップと、k×k画素領域内における画素配列パターンを、複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別ステップとを備え、1以上の補間信号の中から、特定配列パターンに従って生成された1つの補間信号を、中心画素の採用補間信号として定めることを特徴とする。   In the first and second image signal processing methods according to the present invention, pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors, which are different from each other, on each photoelectric conversion element are regularly arranged. A solid-state imaging device configured by arranging each pixel as a central pixel, and a pixel in which filters of the same color are overlapped in a k × k pixel region centered on each central pixel is at least a first and a second pixel The present invention relates to an image signal processing method for processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device arranged according to any of a plurality of pixel arrangement patterns including two arrangement patterns. The first image signal processing method assumes pixels in which filters of the same color are overlapped in each k × k pixel region according to each of one or more pixel arrangement patterns among a plurality of pixel arrangement patterns, A pixel interpolation step for interpolating color signals of pixels assumed to have these same color filters overlapped to generate one or more interpolation signals for each central pixel, and a pixel arrangement pattern in a k × k pixel region A pixel determining step that specifies one specific arrangement pattern selected from a plurality of pixel arrangement patterns, and one interpolation signal generated according to the specific arrangement pattern from one or more interpolation signals, It is characterized in that it is determined as an adopted interpolation signal.

第2の画像信号処理方法は、複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、各k×k画素領域内における、各中心画素と同一色のフィルタが重ねられたと仮定された同色周辺画素の色信号を用いて、仮相関方向を少なくとも1以上検出する相関方向検出ステップと、k×k画素領域内における画素配列パターンを、複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別ステップとを備え、1以上の仮相関方向の中から、特定配列パターンに従って生成された1つの仮相関方向を、中心画素の相関方向として定めることを特徴とする。   In the second image signal processing method, it is assumed that filters of the same color as each central pixel in each k × k pixel region are overlaid according to each of one or more pixel arrangement patterns among a plurality of pixel arrangement patterns. A correlation direction detection step for detecting at least one provisional correlation direction using color signals of neighboring pixels of the same color, and one specification selected from a plurality of pixel arrangement patterns as a pixel arrangement pattern in a k × k pixel region And a pixel discrimination step that specifies an array pattern, wherein one temporary correlation direction generated according to the specific array pattern is determined as a correlation direction of the central pixel from one or more temporary correlation directions.

本発明に係る第3の画像信号処理方法は、各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して、m行n列マトリクスに構成される固体撮像素子であって、画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理する画像信号処理方法において、m行n列マトリクスは、画素配列が同一である複数の基本マトリクスが列方向、及び行方向に複数並べられて構成され、k×k画素領域における配列パターンを、そのk×k画素領域の中心画素が基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、複数の配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定することを特徴とする。   In the third image signal processing method according to the present invention, pixels each composed of at least first to third color filters that are different from each other are regularly arranged on each photoelectric conversion element. , A solid-state imaging device configured in an m-row n-column matrix, each pixel being a central pixel, and a pixel in which filters of the same color are superimposed in a k × k pixel region centered on each central pixel is at least In an image signal processing method for processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device arranged according to any one of a plurality of pixel arrangement patterns including a first and second arrangement pattern, an m-row n-column matrix includes pixels A plurality of basic matrices having the same arrangement are arranged in the column direction and the row direction, and the arrangement pattern in the k × k pixel region is represented by the center pixel of the k × k pixel region. Depending is disposed at any position in the basic matrix, and identifies a single specific sequence pattern selected from a plurality of array patterns.

本発明においては、補間信号を、同一色のフィルタが重ねられた同一色画素を配列パターンに従って、特定することができるので、各画素の補間信号を容易に算出することができる。また、各画素の相関方向の検出で使用される同色周辺画素が、各画素を中心とするk×k画素領域における、配列パターンに応じて特定されるので、複雑な画素配列を有する固体撮像素子に関しても、各画素の相関方向を容易に検出することができる。さらには、本発明においては、画素配列パターンに応じて、適切に画素補間または相関方向の検出を行うので、偽色の発生を防止することができる。   In the present invention, since the same color pixels on which the filters of the same color are superimposed can be specified according to the array pattern, the interpolation signal of each pixel can be easily calculated. In addition, since the same-color peripheral pixels used for detecting the correlation direction of each pixel are specified according to the arrangement pattern in the k × k pixel region centered on each pixel, the solid-state imaging device having a complicated pixel arrangement Also, the correlation direction of each pixel can be easily detected. Furthermore, in the present invention, since the pixel interpolation or the correlation direction is appropriately detected according to the pixel arrangement pattern, generation of false colors can be prevented.

本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、撮像装置が電子内視鏡装置である場合について説明するが、本発明はデジタルカメラ、ビデオカメラ等の他の撮像装置に適用されても良い。   Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the case where the imaging device is an electronic endoscope device will be described, but the present invention may be applied to other imaging devices such as a digital camera and a video camera.

図1は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置のブロック図である。電子内視鏡装置は、可撓性を有するスコープ(電子スコープ)10と、スコープ10に着脱自在な電子内視鏡のプロセッサ100と、プロセッサ100に接続されるモニタ装置(不図示)を備える。   FIG. 1 is a block diagram of an electronic endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. The electronic endoscope apparatus includes a flexible scope (electronic scope) 10, an electronic endoscope processor 100 detachably attached to the scope 10, and a monitor device (not shown) connected to the processor 100.

スコープ10には、光ファイバ束から成る光ガイド部材12が可撓性先端部20aにまで挿通しており、光ガイド部材12の基端側はスコープ10のプロセッサ100への装着時にプロセッサ100に設けられた光源102に光学的に接続される。光源102は、白色光源ランプであり、光源102から発せられた白色光は、光ガイド部材12によって可撓性先端部20aに導かれ、可撓性先端部20aからその前方に位置する被写体(例えば消化器官の内壁X)に照射される。   A light guide member 12 made of an optical fiber bundle is inserted into the scope 10 up to the flexible distal end portion 20a, and the proximal end side of the light guide member 12 is provided in the processor 100 when the scope 10 is attached to the processor 100. The optical source 102 is optically connected. The light source 102 is a white light source lamp, and the white light emitted from the light source 102 is guided to the flexible tip 20a by the light guide member 12, and the subject (for example, the front of the flexible tip 20a) (for example, The inner wall X) of the digestive organ is irradiated.

可撓性先端部20aには、いわゆる単板式の固体撮像素子(CCD)から成る撮像センサ14が設けられ、この撮像センサ14は対物系レンズ16と組み合わされる。被写体に照射された白色光は、被写体により反射され、対物系レンズ16によって撮像センサ14の受光面に結像される。撮像センサ14では、光学的な被写体像が1フレーム分のアナログ画像信号に光電変換され、そのアナログ画像信号は、各画素が画素毎に独立に読み出されるようにして、撮像センサ14から読み出される。   An imaging sensor 14 formed of a so-called single plate type solid-state imaging device (CCD) is provided at the flexible tip 20 a, and this imaging sensor 14 is combined with the objective lens 16. The white light applied to the subject is reflected by the subject and imaged on the light receiving surface of the image sensor 14 by the objective lens 16. The image sensor 14 photoelectrically converts an optical subject image into an analog image signal for one frame, and the analog image signal is read from the image sensor 14 such that each pixel is read independently for each pixel.

撮像センサ14から読み出されたアナログ画像信号は、A/D変換器122に送られ、そこで例えば8ビットのデジタル画像信号(色信号)に変換される。変換されたデジタル画像信号は、フレームメモリ124に書き込まれて、1フレーム分のデジタル画像信号として一時的に格納される。一時的に格納されたデジタル画像信号(色信号)は、信号処理ブロック125に入力され、信号処理ブロック125において信号処理される。信号処理ブロック125においては、1フレーム分の各画素それぞれについて、画素補間処理やカラーマトリクス処理、ホワイトバランス処理、輪郭強調処理等が行われる。   The analog image signal read from the image sensor 14 is sent to the A / D converter 122, where it is converted into an 8-bit digital image signal (color signal), for example. The converted digital image signal is written in the frame memory 124 and temporarily stored as a digital image signal for one frame. The temporarily stored digital image signal (color signal) is input to the signal processing block 125 and processed in the signal processing block 125. In the signal processing block 125, pixel interpolation processing, color matrix processing, white balance processing, contour enhancement processing, and the like are performed for each pixel of one frame.

信号処理ブロック125で生成された画素補間信号は、輝度、色差信号に変換された後、モニタ装置(不図示)に送られ、モニタ装置において、動画像として表示される。プロセッサ100には、制御回路150が設けられ、プロセッサ100の全動作が制御回路150によって制御される。   The pixel interpolation signal generated by the signal processing block 125 is converted into a luminance and color difference signal, and then sent to a monitor device (not shown), where it is displayed as a moving image on the monitor device. The processor 100 is provided with a control circuit 150, and the entire operation of the processor 100 is controlled by the control circuit 150.

スコープ10内にあるスコープデータ記憶部25には、スコープ10に設けられた撮像センサの画素配列パターンに関する情報である画素配列情報が記憶されている。画素配列情報は、スコープデータ検知部130によって読み取られ、制御回路150に入力される。画素配列情報は、プロセッサ100に接続されるスコープ10の種類に応じて変更され、制御回路150に入力される画素配列情報も変更される。   The scope data storage unit 25 in the scope 10 stores pixel arrangement information that is information relating to the pixel arrangement pattern of the imaging sensor provided in the scope 10. The pixel array information is read by the scope data detection unit 130 and input to the control circuit 150. The pixel arrangement information is changed according to the type of the scope 10 connected to the processor 100, and the pixel arrangement information input to the control circuit 150 is also changed.

図2は、撮像センサ14の受光面の一例を示した図である。以下、画素配列が、図2に示す画素配列である場合について、説明する。撮像センサ14の受光面は、m行n列のマトリクス状に配置された画素によって構成され、各画素はそれぞれ光電変換素子に、カラーフィルタが重ねられて構成される。撮像センサ14は、単板式の撮像方式で使用される固体撮像素子であり、画素それぞれ4色(例えばCy、Mg、Ye、G)中いずれかの色のカラーフィルタが重ねられている。なお、図2におけるA、B、C、及びDは、それぞれCy、Mg、Ye及びGのいずれかであることを示す。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the light receiving surface of the image sensor 14. Hereinafter, a case where the pixel array is the pixel array illustrated in FIG. 2 will be described. The light receiving surface of the image sensor 14 is configured by pixels arranged in a matrix of m rows and n columns, and each pixel is configured by overlapping a color filter on a photoelectric conversion element. The imaging sensor 14 is a solid-state imaging device used in a single-plate imaging system, and a color filter of any one of four colors (for example, Cy, Mg, Ye, G) is overlaid on each pixel. In FIG. 2, A, B, C, and D indicate Cy, Mg, Ye, and G, respectively.

固体撮像素子によって得られるアナログ画像信号は、各画素について独立に読み出され、フレームメモリ124に格納されるデジタル画像信号は、図3に示すように撮像センサ14の画素配列と同様のm行n列マトリクスを形成する画素データから成る。したがって、フレームメモリ124には、1フレーム分のデジタル画像信号である画素データ(画像生データ)P11〜Pmnが格納される。 The analog image signal obtained by the solid-state image sensor is read out independently for each pixel, and the digital image signal stored in the frame memory 124 is m rows and n similar to the pixel array of the image sensor 14 as shown in FIG. It consists of pixel data forming a column matrix. Therefore, the frame memory 124 stores pixel data (image raw data) P 11 to P mn that are digital image signals for one frame.

図2に示すように、4色のカラーフィルタが重ねられた各画素は、規則的に配列されており、画素配列が同一である4行2列の基本マトリクス配列αが、行方向及び列方向に複数並べられてm行n列のマトリクスに形成される。基本マトリクス配列αは、異なる4色のカラーフィルタ(A、B、C、及びD)が重ねられた2行2列の4画素が行方向に2つ並べられて構成される。   As shown in FIG. 2, the pixels on which the four color filters are overlaid are regularly arranged, and the basic matrix array α of 4 rows and 2 columns having the same pixel arrangement has a row direction and a column direction. Are arranged in a matrix of m rows and n columns. The basic matrix array α is configured by arranging two pixels in two rows and two columns in which four different color filters (A, B, C, and D) are stacked in the row direction.

ここで、基本マトリクス配列αにおいて、1及び3行目(奇数行)には、列方向にABの画素(すなわち、A、Bの色フィルタが重ねられた画素)が交互に並べられ、2及び4行目(偶数行)には、列方向にCDの画素が交互に並べられる。すなわち、m行n列のマトリクスにおいて、ABの画素は奇数行に、CDの画素は偶数行に並べられる。   Here, in the basic matrix array α, in the first and third rows (odd rows), AB pixels (that is, pixels in which A and B color filters are superimposed) are alternately arranged in the column direction, and 2 and In the fourth row (even rows), CD pixels are alternately arranged in the column direction. That is, in the matrix of m rows and n columns, AB pixels are arranged in odd rows and CD pixels are arranged in even rows.

偶数行において交互に並べられたCDの画素は、同一の位相で交互に並べられる。すなわち、Cの画素は、常に奇数列に配置される一方、Dの画素は常に偶数列に配置される。一方、奇数行においては、交互に並べられたABの画素は、3行目の画素の位相が1行目の画素の位相に対して1画素分ずれて配置される。すなわち、A及びBは、それぞれ、列方向においても、交互に配置されている。   CD pixels that are alternately arranged in even rows are alternately arranged in the same phase. That is, C pixels are always arranged in odd columns, while D pixels are always arranged in even columns. On the other hand, in the odd-numbered rows, the AB pixels arranged alternately are arranged so that the phase of the pixels in the third row is shifted by one pixel from the phase of the pixels in the first row. That is, A and B are alternately arranged in the column direction.

図2、4、及び5を参照して、画素の色に関する配列パターンについて説明する。A〜Dの画素が上述したように並べられることにより、本実施形態においては、各画素を中心画素Pmとし、その中心画素Pmと同色の周辺画素を同色周辺画素Psとしたとき、その中心画素Pmを中心とする5×5画素領域Fmの画素配列パターンは、図4に示す第1配列パターンまたは図5に示す第2配列パターンのいずれかと成る。   With reference to FIGS. 2, 4, and 5, the arrangement pattern relating to the color of the pixel will be described. By arranging the pixels A to D as described above, in this embodiment, when each pixel is a central pixel Pm and a peripheral pixel having the same color as the central pixel Pm is the same color peripheral pixel Ps, the central pixel The pixel array pattern of the 5 × 5 pixel region Fm centered on Pm is either the first array pattern shown in FIG. 4 or the second array pattern shown in FIG.

すなわち、A及びBの画素は、行方向においては1画素おきに配置されるが、列方向においては、1画素左右にずれつつ、1画素おきに配置されるので、A又はBを中心画素Pmとすると、その中心画素Pmと、その中心画素Pmと同色周辺画素Psの画素配置パターンは、第1配列パターン(図4参照)となる。そして、A又はBが中心画素である場合、同色周辺画素Psの画素配置パターンは常に第1配列パターンとなる。   In other words, the A and B pixels are arranged every other pixel in the row direction, but are arranged every other pixel while being shifted left and right by one pixel in the column direction. Then, the pixel arrangement pattern of the central pixel Pm and the peripheral pixels Ps of the same color as the central pixel Pm is the first arrangement pattern (see FIG. 4). When A or B is the central pixel, the pixel arrangement pattern of the same-color peripheral pixels Ps is always the first arrangement pattern.

また、C及びDの画素は、行方向及び列方向いずれにおいても、1画素おきに配置されるので、C又はDを中心画素Pmとすると、その中心画素Pmと同色周辺画素Psの配置パターンは、第2配列パターン(図5参照)となる。そして、C及びDが中心画素である場合、同色周辺画素Psの配置パターンは常に第2配列パターンとなる。   In addition, since the C and D pixels are arranged every other pixel in both the row direction and the column direction, if C or D is the central pixel Pm, the arrangement pattern of the peripheral pixels Ps of the same color as the central pixel Pm is The second arrangement pattern (see FIG. 5). When C and D are central pixels, the arrangement pattern of the peripheral pixels Ps of the same color is always the second arrangement pattern.

したがって中心画素PmがA又はBである場合、図6に示すように中心画素Pmの画素データをPijとすると、5×5画素領域Fmにおける同色周辺画素Psの画素データは、P(i−2)(j−1)、P(i−2)(j+1)、Pi(j−2)、Pi(j+2)、P(i+2)(j−1)、P(i+2)(j+1)となる。また、中心画素PmがC又はDである場合、図7に示すように中心画素Pmの画素データをPijとすると、5×5画素領域Fmにおける同色周辺画素Psの画素データは、P(i−2)(j−2)、P(i−2)j、P(i−2)(j+2)、Pi(j−2)、Pi(j+2)、P(i+2)(j−2)、P(i+2)j、P(i+2)(j+2)となる。 Therefore, when the center pixel Pm is A or B, if the pixel data of the center pixel Pm is P ij as shown in FIG. 6, the pixel data of the same color peripheral pixel Ps in the 5 × 5 pixel region Fm is P (i− 2) (j-1) , P (i-2) (j + 1) , Pi (j-2) , Pi (j + 2) , P (i + 2) (j-1) , P (i + 2) (j + 1) Become. If the central pixel Pm is C or D, and pixel data of the central pixel Pm is P ij as shown in FIG. 7, the pixel data of the same color peripheral pixel Ps in the 5 × 5 pixel region Fm is P (i -2) (j-2) , P (i-2) j , P (i-2) (j + 2) , Pi (j-2) , Pi (j + 2) , P (i + 2) (j-2) , P (i + 2) j and P (i + 2) (j + 2) .

次に、図8、9を用いて、5×5画素領域Fm内における、中心画素Pmと、同色周辺画素Ps以外の画素の色に関する配列パターンについて説明する。図8は、第1配列パターンにおける、色に関する5×5画素領域Fm内における配列パターンを示す。図9は、第2配列パターンにおける、色に関する5×5画素領域Fm内における配列パターンを示す。   Next, an arrangement pattern relating to the colors of the pixels other than the central pixel Pm and the peripheral pixels Ps of the same color in the 5 × 5 pixel region Fm will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows an arrangement pattern in the 5 × 5 pixel area Fm related to colors in the first arrangement pattern. FIG. 9 shows an arrangement pattern in the 5 × 5 pixel area Fm related to colors in the second arrangement pattern.

画素配列パターンが第1配列パターンである場合、図8に示すように、中心画素以外の各色の画素の配列パターンも同一になる。すなわち、同色周辺画素Psの配列パターンが第1配列パターンである場合、中心画素Pmと同色周辺画素Psの画素をMとし、その他の色の画素をN、Q、Rとすると、第1配列パターンにおける画素N、Q、Rの配置は図8に示すようになる。なお、この場合、NはAまたはBの画素のいずれか一方を示し、Q及びRは、それぞれC及びDのいずれか一方である。   When the pixel arrangement pattern is the first arrangement pattern, as shown in FIG. 8, the arrangement patterns of the pixels of each color other than the central pixel are also the same. That is, when the arrangement pattern of the same-color peripheral pixels Ps is the first arrangement pattern, if the pixels of the same-color peripheral pixels Ps and the central pixels Pm are M, and the other color pixels are N, Q, and R, the first arrangement pattern The arrangement of the pixels N, Q, and R in FIG. 8 is as shown in FIG. In this case, N represents either one of A or B pixels, and Q and R are either one of C or D, respectively.

また、同様に、画素配列パターンが第2配列パターンである場合、図9に示すように、中心画素Pmと同色周辺画素Psの画素をMとし、その他の色の画素をN、Q、Rとすると、第2配列パターンにおける画素N、Q、Rの配置は図9に示すようになる。なお、この場合、NはCまたはDの画素のいずれか一方を示し、Q及びRは、それぞれA及びBのいずれか一方である。   Similarly, when the pixel arrangement pattern is the second arrangement pattern, as shown in FIG. 9, the pixel of the peripheral pixel Ps of the same color as the central pixel Pm is M, and the pixels of the other colors are N, Q, and R. Then, the arrangement of the pixels N, Q, and R in the second arrangement pattern is as shown in FIG. In this case, N represents either one of C or D pixels, and Q and R are either one of A or B, respectively.

すなわち、第1及び第2配列パターンとは、中心画素Pmを中心とする5×5画素領域Fm内における、同一色のフィルタが重ねられた画素の配置パターンを示すものであり、中心画素Pmと同色の同色周辺画素Psの配置位置のみならず、中心画素Pmに対して異なる色であって、互いに同色である画素(N、Q、R)同士の配置位置をも示すものである。   In other words, the first and second arrangement patterns indicate an arrangement pattern of pixels in which filters of the same color are superimposed in a 5 × 5 pixel region Fm centered on the center pixel Pm. This indicates not only the arrangement position of the same-color peripheral pixels Ps of the same color but also the arrangement positions of pixels (N, Q, R) that are different in color from the central pixel Pm and have the same color.

図10は、信号処理ブロックの回路構成を示した図である。図10を用いて信号処理ブロック125で行われる信号処理について説明する。信号処理ブロック125には、方向検出ブロック160が設けられ、方向検出ブロック160では、各画素それぞれについて、相関方向の検出が行われる。相関方向の検出は、一般的に、m行n列マトリクスにおいて、各画素(m×n画素)それぞれを中心画素Pmとし、中心画素Pmと、その中心画素Pmと色が同色である同色周辺画素Psが用いられて行われる。しかし本例では、同色周辺画素Psの中心画素Pmに対する配列パターンが上述したように複数(図2の画素パターンでは2種類)存在し、同色周辺画素Psを画一的に選択することができない。   FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit configuration of the signal processing block. The signal processing performed in the signal processing block 125 will be described with reference to FIG. The signal processing block 125 is provided with a direction detection block 160, and the direction detection block 160 detects the correlation direction for each pixel. The detection of the correlation direction is generally performed by setting each pixel (m × n pixels) as the central pixel Pm in the m-row / n-column matrix, the central pixel Pm, and the same-color peripheral pixels having the same color as the central pixel Pm. This is done using Ps. However, in this example, there are a plurality of arrangement patterns (two types in the pixel pattern of FIG. 2) of the same-color peripheral pixels Ps with respect to the central pixel Pm, and the same-color peripheral pixels Ps cannot be selected uniformly.

したがって、方向検出ブロック160では、中心画素Pmに対して、その中心画素Pmと同色の同色周辺画素Psが第1及び第2配列パターンに位置すると各々仮定され、各中心画素Pmについて、これら2つの画素配列パターンの場合の相関方向が検出される。   Therefore, in the direction detection block 160, it is assumed that the same color peripheral pixels Ps having the same color as the center pixel Pm are positioned in the first and second arrangement patterns with respect to the center pixel Pm. The correlation direction in the case of the pixel array pattern is detected.

すなわち、信号処理ブロック125の各第1〜第4方向検出回路161〜164はそれぞれ、画素配列が、特定の画素配列パターン(本例では第1及び第2配列パターン)にあると仮定し、仮定的な相関方向(仮相関方向)を検出する。   That is, it is assumed that the first to fourth direction detection circuits 161 to 164 of the signal processing block 125 each have a pixel arrangement in a specific pixel arrangement pattern (first and second arrangement patterns in this example). A basic correlation direction (provisional correlation direction) is detected.

第1方向検出回路161には、1フレーム分のデジタル画像信号である画素データP11〜Pmn(画像生データ)が入力される。第1方向検出回路161では、各画素それぞれが順次中心画素Pmと定められ、その定められた中心画素Pmの画素データPijと、その中心画素Pmを中心とする5×5画素領域Fmの各画素データとが、順次読み出される。 Pixel data P 11 to P mn (image raw data), which are digital image signals for one frame, are input to the first direction detection circuit 161. In the first direction detection circuit 161, each of the pixels is defined sequentially center pixel Pm, the pixel data P ij of a defined center pixel Pm, each of 5 × 5 pixel region Fm to about the central pixel Pm Pixel data is sequentially read out.

第1方向検出回路161では、5×5画素領域Fmの画素配列は全て第1配列パターンであると仮定され、第1配列パターンに従うと、中心画素Pmと同一色のフィルタが重ねられていると仮定される同色周辺画素Ps(図4参照)が第1特定周辺画素Ps’と定められる。そして、第1方向検出回路161では、その同一色のフィルタが重ねられていると仮定された第1特定周辺画素Ps’の画素データP(i−2)(j−1)、P(i−2)(j+1)、Pi(j−2)、Pi(j+2)、P(i+2)(j−1)、P(i+2)(j+1)(図6参照)と中心画素Pmの画素データPijが用いられて仮相関方向が検出される。 In the first direction detection circuit 161, it is assumed that the pixel arrangement of the 5 × 5 pixel region Fm is all the first arrangement pattern, and according to the first arrangement pattern, filters of the same color as the central pixel Pm are overlaid. The assumed same-color peripheral pixel Ps (see FIG. 4) is defined as the first specific peripheral pixel Ps ′. Then, in the first direction detection circuit 161, the pixel data P (i-2) (j-1) , P (i- ) of the first specific peripheral pixel Ps' that is assumed to be superimposed with the same color filter. 2) (j + 1) , P i (j-2) , P i (j + 2) , P (i + 2) (j-1) , P (i + 2) (j + 1) (see FIG. 6) and pixel data P of the central pixel Pm The temporary correlation direction is detected using ij .

仮相関方向の検出では、各5×5画素領域Fmにおいて、水平方向(すなわち、行方向)、垂直方向(すなわち、列方向)、垂直方向に対して左方向に45°傾く左斜め方向、及び垂直方向に対して右方向45°に傾く右斜め方向それぞれにおける、中心画素Pmと、第1特定周辺画素Ps’の相関が、式(1)〜(4)に示すようにそれぞれ相関指数D1〜D4として算出される。相関指数D1は、中心画素Pmとその中心画素Pmに対して垂直方向に位置する特定周辺画素Ps’の相関を示す指数であって、中心画素Pmに対して上方向に位置する特定周辺画素Ps’(第1画素群)の画素データ(P(i−2)(j−1)、P(i−2)(j+1))、及び下方向に位置する特定周辺画素Ps’(第2画素群)の画素データ(P(i+2)(j−1)、P(i+2)(j+1))それぞれが相加平均され、これら平均値と中心画素の画素データPijとの差分が、加算され算出される。 In the detection of the temporary correlation direction, in each 5 × 5 pixel region Fm, the horizontal direction (that is, the row direction), the vertical direction (that is, the column direction), the left oblique direction inclined 45 ° to the left with respect to the vertical direction, and Correlation between the center pixel Pm and the first specific peripheral pixel Ps ′ in each of the right oblique directions inclined rightward by 45 ° with respect to the vertical direction is represented by correlation indices D1 to D4 as shown in equations (1) to (4), respectively. Calculated as D4. The correlation index D1 is an index indicating the correlation between the central pixel Pm and the specific peripheral pixel Ps ′ positioned in the vertical direction with respect to the central pixel Pm, and the specific peripheral pixel Ps positioned in the upward direction with respect to the central pixel Pm. '(First pixel group) pixel data (P (i-2) (j-1) , P (i-2) (j + 1) ), and a specific peripheral pixel Ps' positioned in the downward direction (second pixel group) ) Pixel data (P (i + 2) (j−1) , P (i + 2) (j + 1) ) are arithmetically averaged, and the difference between the average value and the pixel data P ij of the central pixel is added and calculated. The

Figure 2007184905
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すなわち、本実施形態では、中心画素Pmの画素データPijと特定周辺画素Ps’の画素データの差が大きいほど、相関指数D1は大きくなり、相関が弱いと判断される。相関指数D2(水平方向)、D3(左斜め方向)、及びD4(右斜め方向)についても、相関指数D1と同様に算出される。このように算出された相関指数D1〜D4は互いに比較され、最も小さい値の相関指数に対応する方向が相関が最も強いとして、仮相関方向(第1仮相関方向)として検出される。すなわち中心画素Pmと特定周辺画素Ps’の色信号が、相対的に近似する方向が各中心画素Pmの相関方向として検出される。なお、相関指数D1〜D4の少なくとも2つの指数が同一値であり、かつ最も小さい場合には、相関方向がないとして、仮相関方向は“相関方向なし”と検出される。 That is, in this embodiment, as the difference between the pixel data of the pixel data P ij and specific peripheral pixel Ps' of the center pixel Pm is large, the correlation index D1 increases, the correlation is judged to be weak. The correlation index D2 (horizontal direction), D3 (left diagonal direction), and D4 (right diagonal direction) are also calculated in the same manner as the correlation index D1. The correlation indexes D1 to D4 calculated in this way are compared with each other, and the direction corresponding to the correlation index having the smallest value is detected as the temporary correlation direction (first temporary correlation direction) assuming that the correlation is the strongest. That is, the direction in which the color signals of the center pixel Pm and the specific peripheral pixel Ps ′ are relatively approximated is detected as the correlation direction of each center pixel Pm. If at least two of the correlation indices D1 to D4 are the same value and are the smallest, the temporary correlation direction is detected as “no correlation direction”, assuming that there is no correlation direction.

相関指数D1〜D4の算出において、各画素の画素データが平均されるとき、図11に示す第1オペレーター(マトリクス)が使用される。すなわち、本実施形態では、各同色周辺画素に乗ぜられる係数は全て1であり、各画素データは上述したように相加平均により、相関指数D1〜D4が算出される。ただし、相関方向の検出においては、各係数には適宜重み付けがつけられていても良く、すなわち、相関指数D1〜D4は加重平均により、検出されても良い。   In the calculation of the correlation indices D1 to D4, when the pixel data of each pixel is averaged, the first operator (matrix) shown in FIG. 11 is used. That is, in the present embodiment, the coefficients multiplied by the pixels of the same color are all 1, and the correlation indices D1 to D4 are calculated by arithmetic averaging of each pixel data as described above. However, in the detection of the correlation direction, each coefficient may be appropriately weighted, that is, the correlation indices D1 to D4 may be detected by a weighted average.

第2方向検出回路162には、第1方向検出回路161と同様に、1フレーム分のデジタル画像信号である画素データP11〜Pmn(画像生データ)が入力される。そして第2方向検出回路162では、各画素それぞれが順次中心画素Pmと定められ、その定められた中心画素Pmの画素データと、その中心画素Pmを中心とする5×5画素領域Fmの各画素データPijとが、順次読み出される。 Similarly to the first direction detection circuit 161, pixel data P 11 to P mn (image raw data) that are digital image signals for one frame are input to the second direction detection circuit 162. In the second direction detection circuit 162, each pixel is sequentially determined as the central pixel Pm, the pixel data of the determined central pixel Pm, and each pixel in the 5 × 5 pixel region Fm centered on the central pixel Pm. Data P ij is read sequentially.

第2方向検出回路162では、5×5画素領域Fmの画素配列は全て第2配列パターンであると仮定され、第2配列パターンに従うと、中心画素Pmと同一色のフィルタが重ねられていると仮定される同色周辺画素Ps(図5参照)が第2特定周辺画素Ps”と定められる。そして、第2方向検出回路162では、その同一色のフィルタが重ねられていると仮定された第2特定周辺画素Ps”の画素データP(i−2)(j−2)、P(i−2)j、P(i−2)(j+2)、Pi(j−2)、Pi(j+2)、P(i+2)(j−2)、P(i+2)j、P(i+2)(j+2)と中心画素Pmの画素データが用いられて仮相関方向が検出される。 In the second direction detection circuit 162, it is assumed that the pixel arrangement of the 5 × 5 pixel region Fm is all the second arrangement pattern, and according to the second arrangement pattern, filters of the same color as the central pixel Pm are overlaid. The assumed same-color peripheral pixel Ps (see FIG. 5) is defined as the second specific peripheral pixel Ps ″. Then, the second direction detection circuit 162 assumes that the filters of the same color are superimposed. Pixel data P (i-2) (j-2) , P (i-2) j , P (i-2) (j + 2) , Pi (j-2) , Pi (j + 2 ) of the specific peripheral pixel Ps ″ ) , P (i + 2) (j-2) , P (i + 2) j , P (i + 2) (j + 2) and the pixel data of the central pixel Pm are used to detect the temporary correlation direction.

仮相関方向の検出では、各5×5画素領域Fmにおいて、第1方向検出回路161と同様に、水平方向、垂直方向、左斜め方向、右斜め方向における、中心画素Pmと、第2特定周辺画素Ps”の相関が、それぞれ相関指数D1〜D4として算出される。相関指数D1は、中心画素Pmとその中心画素Pmに対して垂直方向に位置する第2特定周辺画素Ps”の相関を示す指数であって、中心画素Pmに対して上方向に位置する第2特定周辺画素Ps”(第1画素群)の画素データ(P(i−2)j、P(i−2)(j−2)、P(i−2)(j+2))、及び下方向に位置する特定周辺画素Ps’(第2画素群)の画素データ(P(i+2)j、P(i+2)(j−2)、P(i+2)(j+2))それぞれが加重平均され、その加重平均と中心画素Pmの画素データPijとの差分がそれぞれ算出され、その算出された差分の合計が、D1として算出される。 In the detection of the temporary correlation direction, in each 5 × 5 pixel area Fm, as in the first direction detection circuit 161, the center pixel Pm in the horizontal direction, the vertical direction, the left diagonal direction, and the right diagonal direction, and the second specific periphery The correlation of the pixel Ps ″ is calculated as the correlation index D1 to D4, respectively. The correlation index D1 indicates the correlation between the center pixel Pm and the second specific peripheral pixel Ps ″ positioned in the direction perpendicular to the center pixel Pm. The pixel data (P (i−2) j , P (i−2) (j−) of the second specific peripheral pixel Ps ″ (first pixel group) that is an index and is located above the center pixel Pm. 2) , P (i-2) (j + 2) ), and pixel data (P (i + 2) j , P (i + 2) (j-2)) of the specific peripheral pixel Ps ′ (second pixel group) located in the downward direction. , P (i + 2) ( j + 2)) each are a weighted average, the weighting The calculated difference between the pixel data P ij equalizing the center pixel Pm, respectively, the sum of the calculated difference is calculated as D1.

相関指数D2〜D4についても、相関指数D1と同様に式(6)〜(8)により算出される。算出された相関指数D1〜D4は比較され、最も小さい値の相関指数に対応する方向が相関が最も強いとして、第2仮相関方向として検出される。なお、相関指数D1〜D4の少なくとも2つの指数が同一指数であり、かつ最も小さい場合には、相関方向がないとして、仮相関方向は“相関方向なし”と検出される。   The correlation indices D2 to D4 are also calculated by the equations (6) to (8) in the same manner as the correlation index D1. The calculated correlation indices D1 to D4 are compared, and the direction corresponding to the correlation index having the smallest value is detected as the second temporary correlation direction, assuming that the correlation is the strongest. If at least two of the correlation indices D1 to D4 are the same index and are the smallest, the provisional correlation direction is detected as “no correlation direction”, assuming that there is no correlation direction.

Figure 2007184905
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相関指数D1〜D4の算出において、各画素の画素データが加重平均されるとき、加重平均に使用される係数は、図12に示すオペレーターの係数が使用される。ここで、図12に示すように加重平均に使用される係数は1及び2であるが、この係数は、その画素の中心画素に対する方向性に応じて決定される。すなわち、相関指数D1においては、特定周辺画素Psが中心画素Pmの同一列に位置する場合、その画素データには係数2が乗ぜられる。一方、特定周辺画素Psが中心画素Pmの上下には位置するが、同一列には位置しない場合、その画素データには係数1が乗ぜられる。なお、指数関数D2〜D4についても、同様に係数が2または1に定められる。   In the calculation of the correlation indexes D1 to D4, when the pixel data of each pixel is weighted average, the coefficient used for the weighted average is the operator coefficient shown in FIG. Here, as shown in FIG. 12, the coefficients used for the weighted average are 1 and 2, but this coefficient is determined according to the directionality of the pixel with respect to the center pixel. That is, in the correlation index D1, when the specific peripheral pixel Ps is located in the same column of the central pixel Pm, the pixel data is multiplied by a coefficient 2. On the other hand, if the specific peripheral pixel Ps is located above and below the central pixel Pm but not located in the same column, the pixel data is multiplied by a coefficient 1. Note that the coefficient is similarly set to 2 or 1 for the exponential functions D2 to D4.

このように各中心画素Pmについて、その5×5画素領域Fmの画素配列パターンが、全て第1配列パターンであると仮定して算出された第1仮相関方向は、方向信号として、第1画素補間回路171に入力される。また、各中心画素Pmについて、その5×5画素領域Fmの画素配列パターンが、全て第2配列パターンであると仮定して算出された第2仮相関方向は、方向信号として、第2画素補間回路172に入力される。   Thus, for each center pixel Pm, the first provisional correlation direction calculated on the assumption that the pixel arrangement pattern of the 5 × 5 pixel region Fm is the first arrangement pattern is the first pixel as the direction signal. Input to the interpolation circuit 171. For each central pixel Pm, the second provisional correlation direction calculated on the assumption that the pixel arrangement pattern of the 5 × 5 pixel region Fm is the second arrangement pattern is the second pixel interpolation as the direction signal. Input to the circuit 172.

なお、図2に示す画素配列は、5×5画素領域Fmにおける画素配列パターンが2通りなので、第3及び第4方向検出回路163、164では仮相関方向の検出が実施されない。すなわち、本実施形態では、5×5画素領域Fmの画素配列パターンの数に応じて、検出される仮相関方向の数が設定される。例えば、画素配列パターンが4種類存在する場合には、第1〜第4方向検出回路161〜164の全てが使用され、第1〜第4の仮相関方向が検出され、第1〜第4の仮相関方向それぞれは、方向信号として第1〜第4画素補間回路171〜174に入力される。   2 has two pixel arrangement patterns in the 5 × 5 pixel region Fm, the third and fourth direction detection circuits 163 and 164 do not detect the provisional correlation direction. That is, in the present embodiment, the number of detected temporary correlation directions is set according to the number of pixel arrangement patterns in the 5 × 5 pixel region Fm. For example, when there are four types of pixel arrangement patterns, all of the first to fourth direction detection circuits 161 to 164 are used, the first to fourth temporary correlation directions are detected, and the first to fourth directions are detected. Each temporary correlation direction is input to the first to fourth pixel interpolation circuits 171 to 174 as a direction signal.

また、方向検出ブロック160には、数式(1)〜(8)を含め、相関指数を算出するための数式が予め複数パターン記憶されており、入力された画素配列情報に応じて、相関指数を算出するための数式が読み出される。図2に示す画素配列の例では、それぞれ数式(1)〜(4)、及び(5)〜(8)が読み出され、これら数式に関する情報が第1及び第2方向検出回路161、162に入力される。第1及び第2方向検出回路161、162では、この数式(1)〜(4)、及び(5)〜(8)に基づいて上述したように相関方向が検出される。なお、本例の固体撮像素子は、5×5画素領域Fmにおける画素配列パターンは、2種類であるので、第3及び第4方向検出回路163、164には数式に関する情報は入力されないので、上述したように相関方向の検出も実施されない。   The direction detection block 160 stores a plurality of mathematical formulas for calculating the correlation index in advance, including the mathematical formulas (1) to (8). The correlation index is calculated according to the input pixel arrangement information. A mathematical formula for calculation is read out. In the example of the pixel arrangement shown in FIG. 2, equations (1) to (4) and (5) to (8) are read out, and information about these equations is sent to the first and second direction detection circuits 161 and 162. Entered. In the first and second direction detection circuits 161 and 162, the correlation direction is detected as described above based on the equations (1) to (4) and (5) to (8). Note that since the solid-state imaging device of this example has two types of pixel arrangement patterns in the 5 × 5 pixel region Fm, information regarding the mathematical formula is not input to the third and fourth direction detection circuits 163 and 164, so that As described above, the correlation direction is not detected.

信号処理ブロック125では、相関方向の検出に続いて、画素補間ブロック170において、画素補間が行われる。画素補間ブロック170には、方向検出ブロック160と同様に第1〜第4画素補間回路171〜174が設けられる。各第1〜第4画素補間回路171〜174には、それぞれ画素データP11〜Pmn(画像生データ)が入力され、それぞれの回路において、これら画素データP11〜Pmnを用いて、画素補間が行われる。 In the signal processing block 125, pixel interpolation is performed in the pixel interpolation block 170 following detection of the correlation direction. Similar to the direction detection block 160, the pixel interpolation block 170 is provided with first to fourth pixel interpolation circuits 171 to 174. Pixel data P 11 to P mn (image raw data) are input to each of the first to fourth pixel interpolation circuits 171 to 174, and the pixel data P 11 to P mn are used in the respective circuits to generate pixels. Interpolation is performed.

以下、第1〜第4画素補間回路171〜174で行われる画素補間について説明する。上述したように、固体撮像素子においては、中心画素PmがA又はBである場合、5×5画素領域Fmの画素配列パターンは、図8に示すように、第1配列パターンとなる。また、中心画素PmがC又はDである場合、5×5画素領域Fmの画素配列パターンは、図9に示すように第2配列パターンとなる。すなわち、5×5画素領域Fmにおいて、同一色の画素の配置は、第1及び第2配列パターンのいずれかである。一方、画素補間においては、補間データは、同一色の画素の画素データが加重平均または相加平均されて算出される。   Hereinafter, pixel interpolation performed by the first to fourth pixel interpolation circuits 171 to 174 will be described. As described above, in the solid-state imaging device, when the center pixel Pm is A or B, the pixel array pattern of the 5 × 5 pixel region Fm is the first array pattern as shown in FIG. When the central pixel Pm is C or D, the pixel arrangement pattern of the 5 × 5 pixel region Fm is the second arrangement pattern as shown in FIG. That is, in the 5 × 5 pixel region Fm, the arrangement of pixels of the same color is either the first or second arrangement pattern. On the other hand, in pixel interpolation, interpolation data is calculated by weighted or arithmetically averaging pixel data of pixels of the same color.

したがって、第1画素補間回路171では、全ての画素が、第1配列パターンに従って配列されると仮定され、各中心画素Pmについて、図8に示すM、N、Q、Rの画素それぞれが同一のフィルタが重ねられていると仮定されて画素補間が行われ、各中心画素の第1補間信号が生成される。すなわち、第1画素補間回路171では、各中心画素Pmそれぞれについて、まず、中心画素Pmを中心とした5×5画素領域Fmの画素データP(i−2)(j−2)、・・・、Pij、・・・、P(i+2)(j+2)(すなわち、図6に示す画素データ)が読み出される。 Therefore, in the first pixel interpolation circuit 171, it is assumed that all the pixels are arranged according to the first arrangement pattern, and for each central pixel Pm, the M, N, Q, and R pixels shown in FIG. 8 are the same. Pixel interpolation is performed assuming that the filters are overlaid, and a first interpolation signal for each central pixel is generated. That is, in the first pixel interpolation circuit 171, for each central pixel Pm, first, pixel data P (i−2) (j−2) ,... Of the 5 × 5 pixel region Fm centered on the central pixel Pm. , P ij ,..., P (i + 2) (j + 2) (that is, pixel data shown in FIG. 6) is read out.

一方、制御回路150では、5×5画素領域Fm内において、第1配列パターンに従うと、同一色のフィルタが重ねられていると仮定される画素同士の画素データが、仮同一色グループとしてグループ化される。すなわち、図6、8から明らかなように、P(i−2)(j−1)、P(i−2)(j+1)、Pi(j−2)、Pij、Pi(j+2)、P(i+2)(j−1)、P(i+2)(j+1)の画素データが、仮同一色(M)グループとしてグループ化される。またP(i−2)(j−2)、P(i−2)j、P(i−2)(j+2)、Pi(j−1)、Pi(j+1)、P(i+2)(j−2)、P(i+2)j、P(i+2)(j+2)の画素データが仮同一色(N)グループとしてグループ化される。また、P(i−1)(j−2)、P(i−1)j、P(i−1)(j+2)、P(i+1)(j−2)、P(i+1)j、P(i+1)(j+2)の画素データが仮同一色(Q)グループとしてグループ化される。また、P(i−1)(j−1)、P(i−1)(j+1)、P(i+1)(j−1)、P(i+1)(j+1)の画素データが仮同一色(R)グループとしてグループ化される。各画素がいずれのグループにグループ化されるかについての画素情報は、このように第1配列パターンに従い制御回路150で生成され、第1画素補間回路171に入力される。 On the other hand, in the control circuit 150, in the 5 × 5 pixel area Fm, according to the first arrangement pattern, pixel data of pixels that are assumed to have the same color filters superimposed are grouped as a provisionally identical color group. Is done. That is, as is clear from FIGS. 6 and 8, P (i−2) (j−1) , P (i−2) (j + 1) , P i (j−2) , P ij , P i (j + 2) , P (i + 2) (j−1) and P (i + 2) (j + 1) pixel data are grouped as a provisionally identical color (M) group. Also, P (i-2) (j-2) , P (i-2) j , P (i-2) (j + 2) , P i (j-1) , P i (j + 1) , P (i + 2) ( j-2) , P (i + 2) j , and P (i + 2) (j + 2) pixel data are grouped as a provisionally identical color (N) group. Also, P (i-1) (j-2) , P (i-1) j , P (i-1) (j + 2) , P (i + 1) (j-2) , P (i + 1) j , P ( The pixel data of i + 1) (j + 2) are grouped as a provisionally identical color (Q) group. Also, the pixel data of P (i-1) (j-1) , P (i-1) (j + 1) , P (i + 1) (j-1) , P (i + 1) (j + 1) are provisionally the same color (R ) Grouped as a group. Pixel information regarding which group each pixel is grouped in is thus generated by the control circuit 150 in accordance with the first arrangement pattern and input to the first pixel interpolation circuit 171.

次に、第1画素補間回路171では、第1仮相関方向に応じて、予め画素補間ブロック170内に格納されている係数マトリクスが読み出される。ここで、係数マトリクスは、図13に示すように、仮相関方向の方向毎に定められているオペレーター(5×5マトリクス)であって、仮相関方向の方向及び中心画素Pmからの離間距離に応じて、それぞれの画素について係数が定められる。   Next, the first pixel interpolation circuit 171 reads a coefficient matrix stored in advance in the pixel interpolation block 170 in accordance with the first temporary correlation direction. Here, as shown in FIG. 13, the coefficient matrix is an operator (5 × 5 matrix) determined for each direction of the provisional correlation direction, and has a distance from the direction of the provisional correlation direction and the center pixel Pm. Accordingly, a coefficient is determined for each pixel.

例えば、仮相関方向が垂直方向ならば、係数マトリクスY1が読み出され、5×5画素領域Fm内において、上下に延びる画素領域の画素のみに係数1〜4が定められ、左端及び右端の画素領域の画素には、係数が0に定められる。すなわち、第1仮相関方向が垂直方向である場合、左端及び右端の画素領域の画素は、その中心画素Pmに関する補間信号の算出には使用されず、垂直方向に沿って位置する画素の色信号が使用されて補間信号の算出が行われる。また、例えば第1仮相関方向が水平方向ならば、係数マトリクスY2に示すように、水平方向に延びる画素領域のみに係数1〜4が定められ、上端及び下端の画素領域の画素は、係数が0に定められ、水平方向に沿って位置する画素の画素データが使用されて、補間信号の算出が行われる。第1仮相関方向が左斜め方向、右斜め方向の場合も同様である。また、相関方向が相関方向なしとされた場合、補間信号の算出は、5×5画素領域Fmの4隅の画素を除く5×5画素領域Fmの全ての画素の画素データを用いて行われる。なお、本実施形態における係数マトリクスY1〜Y5は、相関方向を検出するための1例であって、他のマトリクスにより相関方向が検出されても良い。勿論、オペレーターのサイズも5×5に限定されない。   For example, if the temporary correlation direction is the vertical direction, the coefficient matrix Y1 is read out, and the coefficients 1 to 4 are determined only for the pixels in the pixel area extending vertically in the 5 × 5 pixel area Fm. The coefficient is set to 0 for the pixels in the region. That is, when the first temporary correlation direction is the vertical direction, the pixels in the left end and right end pixel regions are not used for calculating the interpolation signal related to the center pixel Pm, and the color signal of the pixel located along the vertical direction. Is used to calculate the interpolation signal. For example, if the first provisional correlation direction is the horizontal direction, as shown in the coefficient matrix Y2, coefficients 1 to 4 are determined only for the pixel areas extending in the horizontal direction, and the pixels in the upper and lower pixel areas have a coefficient of Interpolation signals are calculated using pixel data of pixels that are set to 0 and are positioned along the horizontal direction. The same applies when the first temporary correlation direction is the left diagonal direction and right diagonal direction. When the correlation direction is determined to be no correlation direction, the interpolation signal is calculated using the pixel data of all the pixels in the 5 × 5 pixel region Fm excluding the four corner pixels of the 5 × 5 pixel region Fm. . Note that the coefficient matrices Y1 to Y5 in this embodiment are an example for detecting the correlation direction, and the correlation direction may be detected by another matrix. Of course, the size of the operator is not limited to 5 × 5.

5×5画素領域Fmの画素データ(P(i−2)(j−2)、・・・、Pij、・・・、P(i+2)(j+2))それぞれには、図13に示す各画素に対応した係数が乗ぜられた後、第1配列パターンに従って仮同一色グループとしてグループ化された同一色画素M、N、Q、Rの画素データ同士が加算され、この画素データの加算値が、係数の合計によって除せられ、第1補間信号m’、n’、q’、及びr’が算出される。 Each pixel data (P (i−2) (j−2) ,..., P ij ,..., P (i + 2) (j + 2) ) of the 5 × 5 pixel region Fm is shown in FIG. After the coefficients corresponding to the pixels are multiplied, the pixel data of the same color pixels M, N, Q, and R grouped as the provisional same color group according to the first arrangement pattern are added, and the added value of the pixel data is The first interpolation signals m ′, n ′, q ′, and r ′ are calculated by dividing by the sum of the coefficients.

したがって、例えば、仮相関方向が縦方向である場合、中心画素の位置における第1補間信号m’、n’、q’、及びr’は式(9)〜(12)となる。

Figure 2007184905
Therefore, for example, when the temporary correlation direction is the vertical direction, the first interpolation signals m ′, n ′, q ′, and r ′ at the position of the center pixel are expressed by equations (9) to (12).
Figure 2007184905

第2画素補間回路172では、全ての画素が、第2配列パターンの配列になると仮定され、図9に示すM、N、Q、Rの画素それぞれが同一のフィルタが重ねられていると仮定されて画素補間が行われ、第2補間信号が生成される。すなわち、第2画素補間回路172では、まず、中心画素Pmを中心とした5×5画素領域Fmの画素データP(i−2)(j−2)、・・・、Pij、・・・、P(i+2)(j+2)(すなわち、図7に示す画素データ)が読み出される。 In the second pixel interpolation circuit 172, it is assumed that all the pixels are arranged in the second arrangement pattern, and that the same filter is overlaid on each of the M, N, Q, and R pixels shown in FIG. Thus, pixel interpolation is performed and a second interpolation signal is generated. That is, in the second pixel interpolation circuit 172, first, pixel data P (i-2) (j-2) ,..., Pij,. , P (i + 2) (j + 2) (that is, the pixel data shown in FIG. 7) is read out.

一方、制御回路150では、第2配列パターンに従うと、同一色のフィルタが重ねられていると仮定される画素同士の画素データが、仮同一色グループとしてグループ化される。すなわち、図7、9から明らかなように、P(i−2)(j−2)、P(i−2)j、P(i−2)(j+2)、Pi(j−2)、Pij、Pi(j+2)、P(i+2)(j−2)、P(i+2)j、P(i+2)(j+2)の画素データが、同一色画素Mの画素データと仮定される。また、P(i−2)(j−1)、P(i−2)(j+1)、Pi(j−1)、Pi(j+1)、P(i+2)(j−1)、P(i+2)(j+1)が同一色画素Nの画素データと仮定される。また、P(i−1)(j−2)、P(i−1)j、P(i−1)(j+2)、P(i+1)(j−1)、P(i+1)(j+1)が同一色画素Qの画素データと仮定される。また、P(i−1)(j−1)、P(i−1)(j+1)、P(i+1)(j−2)、P(i+1)j、P(i+1)(j+2)が同一色画素Rの画素データと仮定される。各画素がいずれのグループにグループ化されるかについての画素情報は、このように第2配列パターンに従い制御回路150で生成され、第1画素補間回路172に入力される。 On the other hand, in the control circuit 150, according to the second arrangement pattern, pixel data of pixels that are assumed to be overlapped with filters of the same color are grouped as provisional same color groups. That is, as is clear from FIGS. 7 and 9, P (i−2) (j−2) , P (i−2) j , P (i−2) (j + 2) , P i (j−2) , The pixel data of P ij , P i (j + 2) , P (i + 2) (j−2) , P (i + 2) j , P (i + 2) (j + 2) is assumed to be pixel data of the same color pixel M. In addition, P (i-2) (j-1) , P (i-2) (j + 1) , Pi (j-1) , Pi (j + 1) , P (i + 2) (j-1) , P ( i + 2) (j + 1) is assumed to be pixel data of the same color pixel N. Also, P (i-1) (j-2) , P (i-1) j , P (i-1) (j + 2) , P (i + 1) (j-1) , P (i + 1) (j + 1) The pixel data of the same color pixel Q is assumed. Also, P (i-1) (j-1) , P (i-1) (j + 1) , P (i + 1) (j-2) , P (i + 1) j , P (i + 1) (j + 2) are the same color. The pixel data of the pixel R is assumed. Pixel information regarding which group each pixel is grouped in is thus generated by the control circuit 150 in accordance with the second arrangement pattern and input to the first pixel interpolation circuit 172.

次に、第2画素補間回路172では、第2仮相関方向に応じて、予め画素補間ブロック170内に格納されているオペレーター(5×5係数マトリクス)が読み出される。ここで、係数マトリクスは、第1画素補間回路171と同様に、第2仮相関方向に応じて係数マトリクスY1〜Y5のいずれかが読み出される。   Next, the second pixel interpolation circuit 172 reads an operator (5 × 5 coefficient matrix) stored in advance in the pixel interpolation block 170 in accordance with the second temporary correlation direction. Here, as in the first pixel interpolation circuit 171, any one of the coefficient matrices Y1 to Y5 is read out according to the second temporary correlation direction.

5×5画素領域Fmの画素データ(P(i−2)(j−2)、・・・、Pij、・・・、P(i+2)(j+2))それぞれには、読み出された係数マトリクスの図12に示す各画素に対応した係数が乗ぜられた後、第2配列パターンに従って同一色と仮定された仮同一色画素M、N、Q、Rの画素データ同士が加算され、この画素データの加算値が、係数の合計によって除せられ、第2補間信号m”、n”、q”、及びr”が算出される。 Each of the pixel data (P (i−2) (j−2) ,..., P ij ,..., P (i + 2) (j + 2) ) of the 5 × 5 pixel region Fm has a read coefficient. After the coefficients corresponding to the respective pixels shown in FIG. 12 of the matrix are multiplied, the pixel data of provisionally identical color pixels M, N, Q, and R assumed to have the same color according to the second arrangement pattern are added to each other. The added value of the data is divided by the sum of the coefficients, and the second interpolation signals m ″, n ″, q ″, and r ″ are calculated.

したがって、例えば、第2仮相関方向が垂直方向である場合、中心画素の位置における第2補間信号m”、n”、q”、及びr”は式(13)〜(16)となる。なお、本例では、第3及び第4画素補間回路173、174はそれぞれ仮相関方向に関する情報が、方向検出ブロック160から入力されない。したがって、第3及び第4画素補間回路173、174では補間信号は生成されない。

Figure 2007184905
Therefore, for example, when the second temporary correlation direction is the vertical direction, the second interpolation signals m ″, n ″, q ″, and r ″ at the position of the center pixel are expressed by equations (13) to (16). In this example, the third and fourth pixel interpolation circuits 173 and 174 do not receive information regarding the temporary correlation direction from the direction detection block 160, respectively. Therefore, the third and fourth pixel interpolation circuits 173 and 174 do not generate an interpolation signal.
Figure 2007184905

図14に示すように、第1及び第2画素補間回路171、172で生成された第1及び第2補間信号は、画素判別ブロック180の第1及び第2画素判別回路181、182に1行1列から、m行n列の画素までそれぞれ画素毎に順次入力される。ここで、第1及び第2補間信号は、上述したように、各画素(m×n画素)それぞれについて生成されており、同じ画素に関する第1及び第2補間信号は、同期して、第1及び第2画素判別回路181、182に入力される。第1及び第2画素判別回路181、182では、同期して入力された第1及び第2補間信号のうちいずれか一方が採用補間信号として採用されると同時に、その採用された採用補間信号の各信号m’、n’、q’、及びr’(またはm”、n”、q”、及びr”)それぞれの色が特定され、その色が特定された採用補間信号は画素補間信号として取得される。なお、本例では、第3及び第4画素判別回路183、184には補間信号が入力されない。また、実際には、中心画素が、1行、2行、m−1行、若しくはm行、又は1列、2列、n−1列、若しくはn列に位置する場合、これら中心画素に関する補間信号は生成されない。これら中心画素は、5×5画素領域Fmの中心に位置することはできないからである。   As shown in FIG. 14, the first and second interpolation signals generated by the first and second pixel interpolation circuits 171 and 172 are supplied to the first and second pixel determination circuits 181 and 182 of the pixel determination block 180 as one row. Each pixel is sequentially input from 1 column to m rows and n columns. Here, as described above, the first and second interpolation signals are generated for each pixel (m × n pixels), and the first and second interpolation signals for the same pixel are synchronized with each other. And input to the second pixel discrimination circuits 181 and 182. In the first and second pixel discriminating circuits 181 and 182, one of the first and second interpolation signals input in synchronization is adopted as the adopted interpolation signal, and at the same time, the adopted interpolation signal is adopted. The color of each signal m ′, n ′, q ′, and r ′ (or m ″, n ″, q ″, and r ″) is specified, and the adopted interpolation signal that specifies the color is used as a pixel interpolation signal. To be acquired. In this example, no interpolation signal is input to the third and fourth pixel discrimination circuits 183 and 184. Actually, when the center pixel is located in one row, two rows, m−1 rows, or m rows, or one column, two columns, n−1 columns, or n columns, interpolation regarding these center pixels is performed. No signal is generated. This is because these central pixels cannot be positioned at the center of the 5 × 5 pixel region Fm.

図14を用いて、第1及び第2補間信号から一方を採用補間信号として採用する方法について説明する。第1画素判別回路181には、制御回路150から図14に示すような第1、第2、第5、及び第6パルス信号が入力される。一方、第2画素判別回路182には、制御回路150から第3、第4、第7、及び第8パルス信号が入力される。   A method of adopting one of the first and second interpolation signals as the adopted interpolation signal will be described with reference to FIG. First, second, fifth, and sixth pulse signals as shown in FIG. 14 are input from the control circuit 150 to the first pixel discrimination circuit 181. On the other hand, the third, fourth, seventh, and eighth pulse signals are input from the control circuit 150 to the second pixel determination circuit 182.

図14に示すように、第1及び第5パルス信号は、色Aのフィルタが重ねられた画素に関する第1及び第2補間信号が、第1及び第2画素判別回路181、182へ入力されるのに同期して、第1画素判別回路181に入力される。色Aのフィルタが重ねられた画素は、基本マトリクス配列αにおいて、1行1列または3行2列に位置し(図2参照)、すなわち、画像生データにおいて、4s(sは0以上の整数)+1行の奇数列に位置する画素、または4s+3行の偶数列に位置する画素である。ここで、第1パルス信号は、4s+1行の奇数列に位置する画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるのに同期して入力される。また、第5パルス信号は、4s+3行の偶数列に位置する画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるのに同期して入力される。そして、第1画素判別回路181では、第1及び第5パルス信号に同期する第1補間信号が、採用補間信号として採用される。一方、第2画素判別回路182には、第1及び第5パルス信号が入力されず、したがって、4s+1行でかつ奇数列に位置する画素、または4s+3行でかつ偶数列に位置する画素に関する第2補間信号は、採用補間信号としては採用されない。   As shown in FIG. 14, as the first and fifth pulse signals, the first and second interpolation signals relating to the pixel on which the filter of color A is superimposed are input to the first and second pixel discriminating circuits 181 and 182. The first pixel discrimination circuit 181 is input in synchronization with the above. The pixel on which the filter of the color A is superimposed is located in the 1st row and the 1st column or the 3rd row and the 2nd column in the basic matrix array α (see FIG. 2), that is, 4s (s is an integer of 0 or more) ) Pixels located in odd columns of +1 row, or pixels located in even columns of 4s + 3 rows. Here, the first pulse signal is input in synchronization with the input of the first and second interpolation signals relating to the pixels located in the odd columns of the 4s + 1 row. The fifth pulse signal is input in synchronization with the input of the first and second interpolation signals relating to the pixels located in the even columns of 4s + 3 rows. Then, in the first pixel discrimination circuit 181, the first interpolation signal synchronized with the first and fifth pulse signals is adopted as the adopted interpolation signal. On the other hand, the first and fifth pulse signals are not input to the second pixel discriminating circuit 182. Therefore, the second pixel relating to the pixel located in the 4s + 1 row and the odd column, or the pixel located in the 4s + 3 row and the even column. The interpolation signal is not adopted as the adopted interpolation signal.

すなわち、基本マトリクス配列αにおいて1行1列または3行2列に位置する画素は、その画素を中心画素とする5×5画素領域Fmが第1配列パターン(図8参照)であると特定され、この特定に基づき、第1又は第5パルス信号が第1画素判別回路181に出力される。第1画素判別回路181では、第1又は第5パルス信号に同期して入力される第1補間信号が、基本マトリクス配列αにおいて1行1列又は3行2列に位置する画素の採用補間信号として採用される。   That is, in the basic matrix array α, the pixels located in the first row and the first column or the third row and the second column are identified as the 5 × 5 pixel region Fm having the pixel as the central pixel is the first array pattern (see FIG. 8). Based on this specification, the first or fifth pulse signal is output to the first pixel discrimination circuit 181. In the first pixel discriminating circuit 181, the first interpolation signal input in synchronization with the first or fifth pulse signal is an adopted interpolation signal of a pixel located in 1 row 1 column or 3 rows 2 columns in the basic matrix array α. Adopted as

第2及び第6パルス信号は、色Bのフィルタが重ねられた画素に関する第1及び第2補間信号が、第1及び第2画素判別回路181、182に入力されるのに同期して、第1判別回路181に入力される。ここで色Bのフィルタが重ねられた画素は、基本マトリクス配列αにおいて、1行2列または3行1列に位置し(図2参照)、画像生データにおいて、4s+1行の偶数列の画素、または4s+3行の奇数列の画素である。ここで、第2パルス信号は、4s+1行の偶数列の画素に関する第1及び第2補間信号の入力に同期して入力される。また第6パルス信号は、4s+3行の奇数列の画素に関する第1及び第2補間信号の入力に同期して入力される。そして第1画素判別回路181では、第2及び第6パルス信号の入力に同期する第1補間信号が、採用補間信号として採用される。一方、第2画素判別回路182には、第2及び第6パルス信号が入力されず、したがって、4s+1行の偶数列の画素、及び4s+3行の奇数列の画素に関する第2補間信号は、採用補間信号としては採用されない。   The second and sixth pulse signals are synchronized with the first and second interpolation signals relating to the pixel on which the color B filter is superimposed being input to the first and second pixel discriminating circuits 181 and 182. 1 is input to the discrimination circuit 181. Here, the pixels on which the filters of the color B are superimposed are located in the 1 × 2 or 3 × 1 column in the basic matrix array α (see FIG. 2), and in the raw image data, the pixels in the even columns of 4s + 1 rows, Or it is the pixel of the odd column of 4s + 3 row. Here, the second pulse signal is input in synchronization with the input of the first and second interpolation signals for the pixels in the even columns of 4s + 1 rows. The sixth pulse signal is input in synchronism with the input of the first and second interpolation signals for the pixels in the odd column of 4s + 3 rows. In the first pixel discrimination circuit 181, the first interpolation signal synchronized with the input of the second and sixth pulse signals is adopted as the adopted interpolation signal. On the other hand, the second and sixth pulse signals are not input to the second pixel discriminating circuit 182. Therefore, the second interpolation signals relating to the pixels in the even columns in the 4s + 1 row and the pixels in the odd columns in the 4s + 3 row are adopted interpolation. It is not adopted as a signal.

すなわち、基本マトリクス配列αにおいて、1行2列または3行1列に位置する画素は、その画素を中心画素とする5×5画素領域Fmが第1配列パターンであると特定され、この特定に基づき、第2又は第6パルス信号が第1画素判別回路181に出力される。第1画素判別回路181では、第2又は第6パルス信号に同期して入力される第1補間信号が、基本マトリクス配列αにおいて1行2列または3行1列に位置する画素の採用補間信号として採用される。   That is, in the basic matrix array α, the pixels located in the first row and the second column or the third row and the first column are identified as the 5 × 5 pixel region Fm having the pixel as the central pixel is the first arrangement pattern. Based on this, the second or sixth pulse signal is output to the first pixel discrimination circuit 181. In the first pixel discriminating circuit 181, the first interpolation signal input in synchronization with the second or sixth pulse signal is an adopted interpolation signal of a pixel located in the first row, the second column or the third row, the first column in the basic matrix array α. Adopted as

以上のように、4s+1行、及び4s+3行(すなわち、奇数行)の各画素については、第1、第2、第5又は第6パルス信号に基づき、第1補間信号m’、n’、q’、及びr’が採用補間信号として採用される。   As described above, for each pixel in the 4s + 1 row and the 4s + 3 row (that is, the odd row), the first interpolation signal m ′, n ′, q is based on the first, second, fifth, or sixth pulse signal. 'And r' are adopted as adopted interpolation signals.

同様に、第2画素判別回路182には、4s+2行の奇数列の画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるのに同期する第3パルス信号が入力され、この第3パルス信号の入力に基づき、これらの画素に関する採用補間信号として第2補間信号が採用される。また、第2画素判別回路182には、4s+4行の奇数列の画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるのに同期する第7パルス信号が入力され、この第7パルス信号の入力に基づき、これらの画素に関する採用補間信号として第2補間信号が採用される。   Similarly, the second pixel discrimination circuit 182 receives a third pulse signal synchronized with the input of the first and second interpolation signals relating to the pixels in the odd column of 4s + 2 rows, and inputs the third pulse signal. Therefore, the second interpolation signal is adopted as the adopted interpolation signal for these pixels. The second pixel discrimination circuit 182 receives a seventh pulse signal synchronized with the input of the first and second interpolation signals relating to the pixels in the odd column of 4s + 4 rows. Based on the input, the second interpolation signal is employed as the employed interpolation signal for these pixels.

第2画素判別回路182には、4s+2行の偶数列の画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるのに同期する第4パルス信号が入力され、この第4パルス信号の入力に基づき、これらの画素に関する補間信号として第2補間信号が採用される。また、4s+4行の偶数列の画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるのに同期する第8パルス信号が入力され、この第8パルス信号の入力に基づき、これらの画素に関する補間信号として第2補間信号が採用される。   The second pixel determination circuit 182 receives a fourth pulse signal that is synchronized with the input of the first and second interpolation signals related to the pixels in the even column of 4s + 2 rows, and based on the input of the fourth pulse signal, The second interpolation signal is employed as the interpolation signal for these pixels. In addition, an eighth pulse signal synchronized with the input of the first and second interpolation signals related to the pixels in the even-numbered columns of 4s + 4 rows is input, and the interpolation related to these pixels is performed based on the input of the eighth pulse signal. The second interpolation signal is adopted as the signal.

すなわち、画素判別ブロック180では、第3、第4、第7、及び第8パルス信号に基づき、基本マトリクス配列αにおいて、2行または4行に位置する画素(偶数行の画素)は、その画素を中心画素とする5×5画素領域Fmが第2配列パターンであると特定されて、第2補間信号が採用補間信号として採用される。   That is, in the pixel determination block 180, pixels (even-numbered rows of pixels) located in 2 or 4 rows in the basic matrix array α based on the third, fourth, seventh, and eighth pulse signals are the pixels. The 5 × 5 pixel region Fm having the center pixel as the second arrangement pattern is specified, and the second interpolation signal is adopted as the adopted interpolation signal.

以上のように、画素判別ブロック180は、中心画素が基本マトリクスαにおいていずれの位置に配置されるかによって、5×5画素領域内における画素配列パターンが第1及び第2配列パターンのいずれかであるかを特定する。そして、第1及び第2補間信号の中から、特定された画素配列パターンに従って生成された補間信号を採用補間信号として採用する。   As described above, the pixel determination block 180 determines whether the pixel arrangement pattern in the 5 × 5 pixel region is the first or second arrangement pattern depending on where the central pixel is arranged in the basic matrix α. Determine if it exists. Then, an interpolation signal generated according to the specified pixel arrangement pattern from the first and second interpolation signals is adopted as the adopted interpolation signal.

画素判別ブロック180では、第1及び第2補間信号のいずれかが採用補間信号として特定されるとともに、第1乃至第8パルス信号に基づき、採用補間信号の各信号m’、n’、q’、r’(またはm”、n”、q”、及びr”)それぞれの色も特定される。次ぎに、図14及び図15を用いて、各信号の色が特定される方法について説明する。   In the pixel discrimination block 180, one of the first and second interpolation signals is specified as the employed interpolation signal, and each of the signals m ′, n ′, q ′ of the employed interpolation signal is based on the first to eighth pulse signals. , R ′ (or m ″, n ″, q ″, and r ″) are also specified. Next, a method for specifying the color of each signal will be described with reference to FIGS. 14 and 15.

図14に示すように、第1パルス信号は、4s+1行(すなわち、基本マトリクスαでは、1行)の奇数列の画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるときに同期して入力される。第5パルス信号は、4s+3行(すなわち、基本マトリクスαでは、3行)の偶数列の画素に関する第1及び第2補間信号が入力されるときに同期して入力される。   As shown in FIG. 14, the first pulse signal is input in synchronization with the input of the first and second interpolation signals relating to pixels in odd columns of 4s + 1 rows (that is, 1 row in the basic matrix α). The The fifth pulse signal is input in synchronization with the first and second interpolation signals regarding pixels in even columns of 4s + 3 rows (that is, 3 rows in the basic matrix α).

一方、画素配列は基本マトリクスαが行方向及び列方向に複数並べられて構成される(図2参照)。したがって、4s+1行の奇数列に位置する画素(色Aのフィルタが重ねられた画素)を中心画素Pmとしたとき、5×5画素領域Fmの配列はX1(図15参照)であり、5×5画素領域Fmにおける画素M、N、Q、及びRのフィルタの色は、それぞれ色A、B、C、及びDになる。したがって、4s+1行の奇数列に位置する画素に関する採用補間信号m’、n’、q’、及びr’の各信号の色は、第1パルス信号に基づき、色A、B、C、及びDに特定される。   On the other hand, the pixel array is configured by arranging a plurality of basic matrices α in the row direction and the column direction (see FIG. 2). Therefore, when the pixel (pixel on which the filter of color A is superimposed) located in the odd column of 4s + 1 row is the central pixel Pm, the arrangement of the 5 × 5 pixel region Fm is X1 (see FIG. 15), and 5 × The colors of the filters of the pixels M, N, Q, and R in the five-pixel region Fm are colors A, B, C, and D, respectively. Therefore, the color of each of the interpolated signals m ′, n ′, q ′, and r ′ for the pixels located in the odd columns of the 4s + 1 row is based on the first pulse signal and the colors A, B, C, and D Specified.

このように、入力される第1パルス信号により、採用補間信号m’、n’、q’、及びr’の色は、色A、B、C、及びDに特定される。同様に、4s+3行の偶数列に位置する画素(色Aのフィルタが重ねられた画素)を中心画素としたとき、5×5画素領域Fmの配列はX6(図15参照)であり、5×5画素領域Fmにおける画素M、N、Q、及びRのフィルタの色は、それぞれ色A、B、D、及びCになる。したがって、4s+3行の偶数列の画素の採用補間信号m’、n’、q’、及びr’の色は、第5パルス信号の入力に基づき、色A、B、D、及びCに特定される。   As described above, the colors of the adopted interpolation signals m ′, n ′, q ′, and r ′ are specified as the colors A, B, C, and D by the first pulse signal that is input. Similarly, when a pixel located in an even column of 4s + 3 rows (a pixel on which a filter of color A is superimposed) is a central pixel, the arrangement of the 5 × 5 pixel region Fm is X6 (see FIG. 15), and 5 × The colors of the filters of the pixels M, N, Q, and R in the five-pixel region Fm are colors A, B, D, and C, respectively. Therefore, the colors of the interpolation signals m ′, n ′, q ′, and r ′ adopted by the pixels in the even column of 4s + 3 rows are specified as colors A, B, D, and C based on the input of the fifth pulse signal. The

色B〜Dのフィルタが重ねられた画素についても、採用補間信号m’、n’、q’、及びr’(またはm”、n”、q”、及びr”)の色も、同様に第2乃至第4、及び第6乃至第8パルス信号に基づき特定される。   The same applies to the colors of the adopted interpolation signals m ′, n ′, q ′, and r ′ (or m ″, n ″, q ″, and r ″) for the pixels on which the filters of the colors B to D are superimposed. It is specified based on the second to fourth and sixth to eighth pulse signals.

以上のように、本実施形態では、複雑な画素配列を有する固体撮像素子において、画素データを独立読み出し方式により読み出した場合でも、各画素の色信号について、その画素配列に応じて、画素補間を行うことができる。また、本実施形態では、画素配列に応じて適切に画素補間及び相関方向の検出を行うので、偽色の発生を低減させることができる。さらには、本実施形態では、複雑な画素配列を有する固体撮像素子から画素データを独立読み出し方式により読み出すことができ、より画像の解像度を高めることができる。   As described above, in the present embodiment, even when pixel data is read out by an independent readout method in a solid-state imaging device having a complicated pixel arrangement, pixel interpolation is performed on the color signal of each pixel according to the pixel arrangement. It can be carried out. Further, in the present embodiment, pixel interpolation and correlation direction detection are appropriately performed according to the pixel arrangement, so that generation of false colors can be reduced. Furthermore, in the present embodiment, pixel data can be read out from a solid-state imaging device having a complicated pixel arrangement by an independent readout method, and the image resolution can be further increased.

以下、図2の固体撮像素子とは、異なる画素配列を有する固体撮像素子を本実施形態に適用した場合の例について説明する。図16は、図2の場合とは、異なる画素配列を有する固体撮像素子の例を示す。この画素配置においては、同一色のフィルタが重ねられた画素の配置位置パターンは、4種類存在し、図17に示すように、第1乃至第4配列パターンが存在する。   Hereinafter, an example in which a solid-state imaging device having a pixel arrangement different from the solid-state imaging device in FIG. 2 is applied to the present embodiment will be described. FIG. 16 shows an example of a solid-state imaging device having a pixel arrangement different from that in FIG. In this pixel arrangement, there are four types of arrangement position patterns of pixels on which filters of the same color are superimposed, and there are first to fourth arrangement patterns as shown in FIG.

本例では、方向検出ブロック160に予め格納されていた、各画素配列パターンに応じた相関指数を算出するための数式に関する情報が読み出され、方向検出ブロック160の各方向検出回路161〜164に入力される。各方向検出回路161〜164は、入力された数式を用いて、それぞれ画素の配置が、第1乃至第4配列パターンにあると仮定し、第1乃至第4の仮相関方向を検出する。   In this example, information related to a mathematical expression for calculating a correlation index corresponding to each pixel arrangement pattern stored in advance in the direction detection block 160 is read out, and is stored in each direction detection circuit 161 to 164 of the direction detection block 160. Entered. Each of the direction detection circuits 161 to 164 detects the first to fourth temporary correlation directions by using the input mathematical formula, assuming that the pixel arrangement is in the first to fourth arrangement patterns.

ここで例えば第1仮相関方向の検出においては、図17の(A)から理解できるように画素Mの画素データが、第1特定周辺画素Ps’の画素データとして使用される。すなわち、中心画素の画素データをPijとすると、第1特定周辺画素Ps’の画素データとして、P(i−2)(j−1)、P(i−2)(j+1)、Pi(j−2)、Pi(j+2)、P(i+2)(j−1)、P(i+2)(j+1)の画素データが第1仮相関方向の検出に使用される。同様に、第2乃至第4の方向検出回路162〜164においても、図17の(B)(C)(D)の画素Mの画素データがそれぞれ特定周辺画素Ps”、Ps”’、Ps””の画素データとして使用される。 Here, for example, in the detection of the first temporary correlation direction, the pixel data of the pixel M is used as the pixel data of the first specific peripheral pixel Ps ′ as can be understood from FIG. That is, assuming that the pixel data of the central pixel is P ij , P (i−2) (j−1) , P (i−2) (j + 1) , P i ( ) are used as the pixel data of the first specific peripheral pixel Ps ′. Pixel data of j−2) , P i (j + 2) , P (i + 2) (j−1) , and P (i + 2) (j + 1) are used for detection of the first temporary correlation direction. Similarly, in the second to fourth direction detection circuits 162 to 164, the pixel data of the pixel M in FIGS. 17B, 17C, and 17D are respectively the specific peripheral pixels Ps ″, Ps ″ ′, and Ps ″. "Is used as pixel data.

画素補間ブロック170の各画素補間回路171〜174には、第1乃至第4の仮相関方向がそれぞれ入力される。各画素補間回路171〜174では、それぞれ第1乃至第4の仮相関方向、画像生データ、及び図13に示す係数オペレータ(Y1〜Y5)を用いて、それぞれ第1乃至第4の補間信号が算出される。補間信号の算出は、図17に示すM、N、Q、Rの画素がそれぞれ同一色の画素であるとして実施される。   The first to fourth temporary correlation directions are input to the pixel interpolation circuits 171 to 174 of the pixel interpolation block 170, respectively. Each of the pixel interpolation circuits 171 to 174 uses the first to fourth temporary correlation directions, the raw image data, and the coefficient operators (Y1 to Y5) shown in FIG. Calculated. The interpolation signal is calculated assuming that the M, N, Q, and R pixels shown in FIG. 17 are pixels of the same color.

各補間信号は、それぞれ各画素判別回路181〜184に入力され、各画素それぞれについて、これら第1乃至第4補間信号のうち、いずれかの信号が各画素の採用補間信号として設定され、第1乃至第16パルス信号に基づき、各採用補間信号m,n,q,rの色がABCDのいずれかに特定される。   Each interpolation signal is input to each of the pixel discrimination circuits 181 to 184, and for each pixel, one of the first to fourth interpolation signals is set as an adopted interpolation signal for each pixel. Through the sixteenth pulse signal, the color of each of the interpolation signals m, n, q, r is specified as ABCD.

以上のように、信号処理ブロック125では、5×5画素領域Fmの画素配列パターンが4種類存在する場合には、ブロック160、170、180それぞれにおいて、4つの回路が用いられて画素補間信号が算出される。   As described above, in the signal processing block 125, when there are four types of pixel arrangement patterns of the 5 × 5 pixel region Fm, in each of the blocks 160, 170, and 180, four circuits are used to generate pixel interpolation signals. Calculated.

さらに、別の画素配列を有する固体撮像素子を本実施形態に適用した場合の例について図18を用いて説明する。図18は、全ての奇数行において、A、Bの画素が交互に並べられ、全ての偶数行において、C、Dの画素が交互に並べられた例である。このような画素配列においては、同一色のフィルタが重ねられた画素の配列パターンは、1種類のみであり、図19に示すように第1配列パターンのみである。   Further, an example in which a solid-state imaging device having another pixel arrangement is applied to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows an example in which A and B pixels are alternately arranged in all odd rows, and C and D pixels are alternately arranged in all even rows. In such a pixel array, there is only one kind of pixel array pattern in which filters of the same color are superimposed, and only the first array pattern is shown in FIG.

したがって、方向検出ブロック160では、第1方向検出回路161のみで、相関方向の検出が実施され、第2乃至第4方向検出回路162〜164では、相関方向の検出は実施されない。すなわち、画素補間は、第1画素補間回路171のみで行われ、第1画素補間回路171で生成された第1補間信号は、第1画素判別回路181に入力され、全ての第1補間信号が、採用補間信号として特定され、第1乃至第2パルス信号に基づき、各画素の画素補間信号として特定される。   Therefore, in the direction detection block 160, the correlation direction is detected only by the first direction detection circuit 161, and the correlation direction is not detected by the second to fourth direction detection circuits 162 to 164. That is, pixel interpolation is performed only by the first pixel interpolation circuit 171, and the first interpolation signal generated by the first pixel interpolation circuit 171 is input to the first pixel discrimination circuit 181 and all the first interpolation signals are converted. Are identified as the interpolated interpolation signals, and are identified as the pixel interpolation signals for each pixel based on the first and second pulse signals.

以上のように、本実施形態における信号処理ブロック125は、各中心画素Pmを中心とする5×5画素領域Fmにおける画素配列パターンが1〜4種類存在する場合の、固体撮像素子で得られる色信号について、画素補間することができる。   As described above, the signal processing block 125 according to the present embodiment is a color obtained by the solid-state imaging device when there are 1 to 4 types of pixel arrangement patterns in the 5 × 5 pixel region Fm centered on each central pixel Pm. Pixel interpolation can be performed on the signal.

また、固体撮像素子の画素配列パターンに応じて、制御回路150に入力される画素配列情報は変更されるので、本実施形態に係る色信号処理ブロック125は、固体撮像素子の画素配列パターンに応じて、適切な相関方向を検出することができる。したがって、スコープ10の種類が変更され、固体撮像素子の画素配列が変更されても、その変更に応じて適切に相関方向の検出を実施することができる。勿論、画素補間に関しても同様であり、これにより固体撮像素子の画素配列が変更されても、適切な輝度、色差信号を得ることができる。   In addition, since the pixel arrangement information input to the control circuit 150 is changed according to the pixel arrangement pattern of the solid-state imaging device, the color signal processing block 125 according to the present embodiment corresponds to the pixel arrangement pattern of the solid-state imaging element. Thus, an appropriate correlation direction can be detected. Therefore, even if the type of the scope 10 is changed and the pixel arrangement of the solid-state imaging device is changed, the correlation direction can be appropriately detected according to the change. Of course, the same applies to pixel interpolation, and appropriate luminance and color difference signals can be obtained even when the pixel arrangement of the solid-state imaging device is changed.

なお、画素配列パターンが、2種類存在する画素配列の他の例としては、例えば図20の配列が挙げられる。また、4種類存在する画素配列の他の例としては、例えば図21の配列が挙げられる。   As another example of the pixel array in which two types of pixel array patterns exist, for example, the array of FIG. Another example of the four types of pixel arrangement is the arrangement shown in FIG.

また、本実施形態では、固体撮像素子に重ねられるフィルタの色は3色または5色以上でも良く、例えば3色の例としては、図22に示すベイヤー配列が挙げられる。なお、図22の配列では、中心画素がAの場合と、中心画素がB又はCの場合で、同一色の画素の配置位置が異なるので、画素配列は2種類存在することになる。   In the present embodiment, the color of the filter superimposed on the solid-state imaging device may be three colors or five or more. For example, as an example of three colors, a Bayer arrangement shown in FIG. In the arrangement of FIG. 22, there are two types of pixel arrangements because the arrangement positions of pixels of the same color are different when the central pixel is A and when the central pixel is B or C.

なお、本発明においては、5×5画素領域Fmの画素配列パターンが5種類以上存在する場合においても、各ブロック160、170、180内の回路数をさらに増やすことにより、対応することができる。   In the present invention, even when there are five or more types of pixel arrangement patterns of the 5 × 5 pixel region Fm, it can be dealt with by further increasing the number of circuits in each of the blocks 160, 170, and 180.

さらに本実施形態においては、画素配列パターンが特定される中心画素Pmを中心とした画素領域Fmは、本実施形態においては、5×5画素であったが、奇数×奇数であれば良く、例えば3×3画素領域または7×7画素領域であっても良い。   Furthermore, in the present embodiment, the pixel region Fm centered on the central pixel Pm in which the pixel arrangement pattern is specified is 5 × 5 pixels in the present embodiment, but may be an odd number × odd number, for example, It may be a 3 × 3 pixel region or a 7 × 7 pixel region.

なお、以上の説明においては、各画素の画素信号が、画素毎に撮像センサ14から独立に読み出されたが、本発明は、各画素の画像信号が、垂直方向の上下2画素の画素が加算され読み出される場合にも適用することができる。また、本実施形態においては、画素信号は、方向検出ブロック及び画素補間ブロックに入力された後、画素判別ブロックに入力されたが、先に画素判別ブロックに入力された後、方向検出ブロック及び画素補間ブロックに入力されても良い。この場合、判別ブロックで、先に各画素の配列パターンを特定した後、画素補間ブロックや方向検出ブロックでその特定された配列パターンに応じた画素補間、方向検出が行われる。   In the above description, the pixel signal of each pixel is read out independently from the image sensor 14 for each pixel. However, in the present invention, the image signal of each pixel is obtained by the upper and lower two pixels in the vertical direction. The present invention can also be applied to the case of adding and reading. In this embodiment, the pixel signal is input to the direction determination block and the pixel interpolation block and then input to the pixel determination block. However, after the pixel signal is input to the pixel determination block first, the direction detection block and the pixel are input. It may be input to the interpolation block. In this case, after specifying the arrangement pattern of each pixel in the discrimination block, pixel interpolation and direction detection corresponding to the specified arrangement pattern are performed in the pixel interpolation block and the direction detection block.

本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置のブロック図である。1 is a block diagram of an electronic endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. 撮像センサの受光面の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the light-receiving surface of an imaging sensor. 1フレーム分の画素データを模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the pixel data for 1 frame. 第1配列パターンにおける、中心画素と、同色周辺画素の配列パターンを示す図である。It is a figure which shows the arrangement pattern of a center pixel and the surrounding pixel of the same color in a 1st arrangement pattern. 第2配列パターンにおける、中心画素と、同色周辺画素の配列パターンを示す図である。It is a figure which shows the arrangement pattern of the center pixel and the surrounding pixel of the same color in a 2nd arrangement pattern. 第1配列パターンにおける5×5画素領域の画素データを示す図である。It is a figure which shows the pixel data of a 5 * 5 pixel area | region in a 1st arrangement pattern. 第2配列パターンにおける、5×5画素領域の画素データを示す図である。It is a figure which shows the pixel data of a 5 * 5 pixel area | region in a 2nd arrangement pattern. 5×5画素領域の画素配列パターンが、第1配列パターンである場合の各画素の色の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship of the color of each pixel in case the pixel arrangement pattern of a 5x5 pixel area is a 1st arrangement pattern. 5×5画素領域の画素配列パターンが、第2配列パターンである場合の各画素の色の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship of the color of each pixel in case the pixel arrangement pattern of a 5x5 pixel area is a 2nd arrangement pattern. 信号処理ブロックの回路構成を示した図である。It is the figure which showed the circuit structure of the signal processing block. 5×5画素領域の画素配列パターンが、第1配列パターンである場合において、中心画素の仮相関方向を検出するために使用される係数マトリクスである。This is a coefficient matrix used for detecting the provisional correlation direction of the center pixel when the pixel arrangement pattern of the 5 × 5 pixel region is the first arrangement pattern. 5×5画素領域の画素配列パターンが、第2配列パターンである場合において、中心画素の仮相関方向を検出するために使用される係数マトリクスである。This is a coefficient matrix used to detect the temporary correlation direction of the center pixel when the pixel arrangement pattern of the 5 × 5 pixel region is the second arrangement pattern. 画素補間信号を算出するために使用される係数マトリクスである。It is a coefficient matrix used for calculating a pixel interpolation signal. 画素判別ブロックに入力されるパルス信号を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the pulse signal input into a pixel discrimination | determination block. 5×5画素領域における色に関する配列のパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern of the arrangement | sequence regarding the color in a 5x5 pixel area | region. 撮像センサの受光面の他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of the light-receiving surface of an imaging sensor. 図15の例の画素配列における画素配列パターンを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a pixel arrangement pattern in the pixel arrangement of the example of FIG. 15. 撮像センサの受光面の他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of the light-receiving surface of an imaging sensor. 図17の例の画素配列における画素配列パターンを示す図である。It is a figure which shows the pixel arrangement | sequence pattern in the pixel arrangement | sequence of the example of FIG. 撮像センサの受光面の他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of the light-receiving surface of an imaging sensor. 撮像センサの受光面の他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of the light-receiving surface of an imaging sensor. 撮像センサの受光面の他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of the light-receiving surface of an imaging sensor.

符号の説明Explanation of symbols

14 撮像センサ
125 信号処理ブロック
160 方向検出ブロック(方向検出手段)
161〜164 第1〜第4方向検出回路(方向検出部)
170 画素補間ブロック
171〜174 第1〜第4画素補間回路(画素補間部)
180 画素判別ブロック
181〜184 第1〜第4画素判別回路
Fm 5×5画素領域
Pm 中心画素
Ps 同色周辺画素
Ps’、Ps”、Ps”’、Ps”” 特定周辺画素
14 imaging sensor 125 signal processing block 160 direction detection block (direction detection means)
161-164 First to fourth direction detection circuits (direction detection unit)
170 Pixel Interpolation Blocks 171 to 174 First to Fourth Pixel Interpolation Circuits (Pixel Interpolation Unit)
180 pixel discrimination block 181 to 184 first to fourth pixel discrimination circuit Fm 5 × 5 pixel area Pm central pixel Ps same color peripheral pixel Ps ′, Ps ″, Ps ″ ′, Ps ″ ″ specific peripheral pixel

Claims (19)

各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して構成される固体撮像素子であって、前記画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理可能な画像信号処理装置において、
前記複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、前記各k×k画素領域内における互いに同一色のフィルタが重ねられた画素をそれぞれ仮定し、これら同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士を画素補間し、各中心画素について1以上の補間信号を生成する画素補間手段と、
前記k×k画素領域内における前記画素配列パターンを、前記複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別手段とを備え、
前記1以上の補間信号の中から、前記特定配列パターンに従って生成された1つの補間信号を、前記中心画素の採用補間信号として定めることを特徴とする画像信号処理装置。
Each of the photoelectric conversion elements is a solid-state imaging element configured by regularly arranging pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors that are different from each other. And a pixel in which filters of the same color are overlaid in a k × k pixel region centered on each central pixel is arranged according to any of a plurality of pixel arrangement patterns including at least the first and second arrangement patterns In the image signal processing apparatus capable of processing the color signal output from each pixel of the solid-state imaging device,
Each of the plurality of pixel arrangement patterns is assumed to be a pixel in which filters of the same color in each k × k pixel region are overlaid in accordance with each of the one or more pixel arrangement patterns, and the filters of the same color are overlaid. Pixel interpolating means for interpolating color signals of pixels assumed to be generated, and generating one or more interpolation signals for each central pixel;
Pixel discrimination means for specifying the pixel arrangement pattern in the k × k pixel region as one specific arrangement pattern selected from the plurality of pixel arrangement patterns;
An image signal processing apparatus, wherein one interpolation signal generated according to the specific arrangement pattern is determined as an adopted interpolation signal for the center pixel from the one or more interpolation signals.
前記画素補間手段は、前記k×k画素領域内における、前記同一色のフィルタが重ねられた画素同士の色信号を加重平均または相加平均することにより、画素補間し、前記中心画素に関する各色の補間信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。   The pixel interpolating means interpolates pixels by performing weighted averaging or arithmetic averaging of color signals of pixels in which the filters of the same color are overlapped in the k × k pixel region, so that each color relating to the central pixel is obtained. The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein an interpolation signal is generated. 前記第1及び第2配列パターンは、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成され、
前記画素判別手段は、前記中心画素が前記基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、前記画素配列パターンを特定することを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。
The first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction,
The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the pixel determination unit specifies the pixel arrangement pattern depending on a position where the central pixel is arranged in the basic matrix.
前記k×k画素領域内において、前記中心画素とその中心画素の周辺画素の色信号が相対的に近似する方向を前記各中心画素の相関方向として検出する方向検出手段を備え、
前記画素補間手段は前記方向検出部によって検出された相関方向に沿って位置する画素の色信号を用いて画素補間を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。
In the k × k pixel region, comprising a direction detecting means for detecting a direction in which color signals of the center pixel and peripheral pixels of the center pixel are relatively approximated as a correlation direction of the center pixels,
The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the pixel interpolation unit performs pixel interpolation using color signals of pixels located along the correlation direction detected by the direction detection unit.
前記方向検出手段は、前記k×k画素領域内において、前記各中心画素とその中心画素と同一色のフィルタが重ねられた同色周辺画素の色信号が、相対的に近似する方向を前記各中心画素の相関方向として検出することを特徴とする請求項4に記載の画像信号処理装置。   In the k × k pixel region, the direction detection unit is configured to determine a direction in which color signals of the central pixels and peripheral pixels of the same color on which filters of the same color as the central pixels are overlapped relatively approximate each center. The image signal processing apparatus according to claim 4, wherein the image signal processing apparatus detects the correlation direction of pixels. 前記画素補間手段が、少なくとも第1及び第2画素補間部を備え、
前記第1画素補間部は、前記k×k画素領域内において、前記第1の配列に従って、同一色のフィルタが重ねられている画素を仮定し、同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士それぞれを画素補間し、仮に同一色に定められた各色に関する第1補間信号を生成し、
前記第2画素補間部は、前記k×k画素領域内において、前記第2の配列に従って、同一色のフィルタが重ねられている画素を仮定し、同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士それぞれを画素補間し、仮に同一色に定められた各色に関する第2補間信号を生成し、
前記画素判別手段は、前記中心画素を中心とするk×k画素領域における画素配列パターンが、前記第1配列パターンであると特定した場合には、前記第1画素補間部で生成された前記第1補間信号をその中心画素の前記採用補間信号に特定するとともに、前記第2配列パターンであると特定した場合には、前記第2画素補間部で生成された前記第2補間信号を前記中心画素の前記採用補間信号に特定することを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。
The pixel interpolation means includes at least first and second pixel interpolation units;
The first pixel interpolation unit assumes a pixel in which filters of the same color are overlaid in the k × k pixel region according to the first arrangement, and a pixel in which filters of the same color are overlaid Each of the color signals is interpolated to generate a first interpolation signal for each color that is defined as the same color,
In the k × k pixel region, the second pixel interpolation unit assumes pixels in which filters of the same color are overlaid in accordance with the second arrangement, and pixels assumed to be overlaid of filters of the same color Pixel signals are interpolated to generate a second interpolation signal for each color that is defined as the same color,
When the pixel determining unit specifies that the pixel array pattern in the k × k pixel region centered on the central pixel is the first array pattern, the pixel determining unit generates the first pixel generated by the first pixel interpolating unit. When one interpolation signal is specified as the adopted interpolation signal of the center pixel and the second array pattern is specified, the second interpolation signal generated by the second pixel interpolation unit is used as the center pixel. The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the interpolation signal is specified as the adopted interpolation signal.
少なくとも第1及び第2方向検出部を有する前記方向検出手段を備え、
前記第1方向検出部は、前記第1配列パターンに従って、前記中心画素と同一色のフィルタを重ねられていると仮定した画素を第1特定周辺画素として定め、前記中心画素に対して前記第1特定周辺画素の色信号が相対的に近似する方向を第1仮相関方向として検出し、
前記第2方向検出部は、前記第2配列パターンに従って、前記中心画素と同一色のフィルタを重ねられていると仮定した画素を第2特定周辺画素として定め、前記中心画素に対して前記第2特定周辺画素の色信号が相対的に近似する方向を第2仮相関方向として検出し、
前記第1画素補間部は前記第1方向検出部によって検出された第1仮相関方向に沿って位置する画素の色信号を用いて画素補間を行い、
前記第2画素補間部は前記第2方向検出部によって検出された第2仮相関方向に沿って位置する画素の色信号を用いて画素補間を行うことを特徴とする請求項6に記載の画像信号処理装置。
Comprising the direction detection means having at least first and second direction detection units;
The first direction detection unit determines, as the first specific peripheral pixel, a pixel that is assumed to have a filter of the same color as that of the central pixel overlaid according to the first arrangement pattern, and the first direction detection unit A direction in which color signals of specific peripheral pixels are relatively approximated is detected as a first temporary correlation direction;
The second direction detection unit determines, as the second specific peripheral pixel, a pixel that is assumed to have a filter of the same color as that of the central pixel overlaid in accordance with the second arrangement pattern, and the second direction detection unit A direction in which color signals of specific peripheral pixels are relatively approximated is detected as a second temporary correlation direction;
The first pixel interpolation unit performs pixel interpolation using color signals of pixels located along the first temporary correlation direction detected by the first direction detection unit,
The image according to claim 6, wherein the second pixel interpolation unit performs pixel interpolation using color signals of pixels located along the second temporary correlation direction detected by the second direction detection unit. Signal processing device.
前記第1及び第2配列パターンは、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成され、
前記画素判別手段は、前記中心画素が前記基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、前期第1及び第2補間信号のうちいずれかを前記中心画素の前記採用補間信号に特定するとともに、その各採用補間信号の色を特定することを特徴とする請求項6に記載の画像信号処理装置。
The first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction,
The pixel discriminating unit specifies one of the first and second interpolation signals as the adopted interpolation signal of the central pixel depending on where the central pixel is arranged in the basic matrix, The image signal processing apparatus according to claim 6, wherein a color of each of the adopted interpolation signals is specified.
前記画素判別手段は、前記第1補間信号が入力される第1画素判別部と、前記第2補間信号が入力される第2画素判別部とを備え、
同一の中心画素に関する第1及び第2補間信号は、前記第1及び第2画素判別部にそれぞれ同期して入力され、
前記同期して入力される第1及び第2補間信号にさらに同期するパルス信号が、第1及び第2画素判別部のいずれか一方に入力され、前記パルス信号が入力された一方の画素判別部は、その一方の画素判別部に前記パルス信号に同期して入力される一方の補間信号を、前記中心画素の採用補間信号として採用することを特徴とする請求項8に記載の画像信号処理装置。
The pixel determining means includes a first pixel determining unit to which the first interpolation signal is input, and a second pixel determining unit to which the second interpolation signal is input,
The first and second interpolation signals related to the same center pixel are input in synchronization with the first and second pixel discriminating units, respectively.
A pulse signal further synchronized with the first and second interpolation signals input in synchronization is input to one of the first and second pixel determination units, and one pixel determination unit to which the pulse signal is input 9. The image signal processing apparatus according to claim 8, wherein one interpolation signal input in synchronization with the pulse signal to one of the pixel discrimination units is adopted as an adopted interpolation signal for the center pixel. .
前記パルス信号は、その信号に同期する前記第1及び第2補間信号に関する前記中心画素を中心とするk×k画素領域における画素配列パターンが、前記第1配列パターンである場合、前記第1画素判別部に入力される一方、第2配列パターンである場合、前記第2画素判別に入力されることを特徴とする請求項9に記載の画像信号処理装置。   The pulse signal is the first pixel when the pixel arrangement pattern in the k × k pixel region centered on the central pixel relating to the first and second interpolation signals synchronized with the signal is the first arrangement pattern. The image signal processing apparatus according to claim 9, wherein the image signal processing device is input to the second pixel determination when the second arrangement pattern is input to the determination unit. 前記第1及び第2配列パターンは、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成され、
前記パルス信号は、その信号と同期する前記第1及び第2補間信号に関する前記中心画素が、前記基本マトリクスにおいて、いずれの位置に配置されるかによってそれぞれ異なり、前記採用補間信号の各色は、前記パルス信号に応じて特定されることを特徴とする請求項9に記載の画像信号処理装置。
The first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction,
The pulse signal is different depending on where the central pixel related to the first and second interpolation signals synchronized with the signal is arranged in the basic matrix, and each color of the adopted interpolation signal is The image signal processing apparatus according to claim 9, wherein the image signal processing apparatus is specified according to a pulse signal.
前記固体撮像素子において、奇数行に位置する前記中心画素を中心とするk×k画素領域は、第1配列パターンに配列され、偶数行に位置する前記中心画素を中心とするk×k画素領域は、第2配列パターンに配列され、
前記画素判別手段は、前記中心画素が、奇数行に位置する場合、第1補間信号を中心画素の前記採用補間信号として設定し、偶数行に位置する場合、第2補間信号をその中心画素の前記採用補間信号として設定することを特徴とする請求項6に記載の画像信号処理装置。
In the solid-state imaging device, the k × k pixel region centered on the center pixel located in an odd row is arranged in a first array pattern, and the k × k pixel region centered on the center pixel located in an even row. Are arranged in a second arrangement pattern,
The pixel determining means sets the first interpolation signal as the adopted interpolation signal of the center pixel when the center pixel is located in the odd row, and sets the second interpolation signal of the center pixel when located in the even row. The image signal processing apparatus according to claim 6, wherein the image signal processing apparatus is set as the adopted interpolation signal.
前記第1及び第2配列パターンは、画素配列が同一である基本マトリクス配列が行方向及び列方向に複数並べられて形成され、
前記第1及び第2画素判別部は、前記基本マトリクス配列において、前記中心画素がいずれの位置に配置されるかによって、前記各採用補間信号の各色を特定することを特徴とする請求項6に記載の画像信号処理装置。
The first and second array patterns are formed by arranging a plurality of basic matrix arrays having the same pixel array in the row direction and the column direction,
The said 1st and 2nd pixel discrimination | determination part specifies each color of each said employ | adopted interpolation signal according to which position the said center pixel is arrange | positioned in the said basic matrix arrangement | sequence. The image signal processing apparatus described.
前記画素補間手段は、前記特定配列パターンに従って、前記k×k画素領域内における互いに同一色のフィルタが重ねられた画素をそれぞれ仮定し、これら同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士を画素補間し、各中心画素について1つの補間信号を生成し、その生成された補間信号は、前記中心画素の採用補間信号として定められることを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。   The pixel interpolation means assumes pixels in which filters of the same color are overlapped in the k × k pixel area according to the specific arrangement pattern, respectively, and the color of the pixel assumed to have these same color filters overlapped 2. The image signal according to claim 1, wherein the signals are interpolated to generate one interpolation signal for each central pixel, and the generated interpolation signal is defined as an interpolation signal adopted for the central pixel. Processing equipment. 各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して構成される固体撮像素子であって、前記画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理可能な画像信号処理装置において、
前記複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、前記各k×k画素領域内における、前記各中心画素と同一色のフィルタが重ねられたと仮定された同色周辺画素の色信号を用いて、仮相関方向を少なくとも1以上検出する相関方向検出手段と、
前記k×k画素領域内における前記画素配列パターンを、前記複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別手段とを備え、
前記1以上の仮相関方向の中から、前記特定配列パターンに従って生成された1つの仮相関方向を、前記中心画素の相関方向として定めることを特徴とする画像信号処理装置。
Each of the photoelectric conversion elements is a solid-state imaging element configured by regularly arranging pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors that are different from each other. And a pixel in which filters of the same color are overlaid in a k × k pixel region centered on each central pixel is arranged according to any of a plurality of pixel arrangement patterns including at least the first and second arrangement patterns In the image signal processing apparatus capable of processing the color signal output from each pixel of the solid-state imaging device,
Colors of peripheral pixels of the same color assumed that filters of the same color as each of the central pixels are overlaid in each of the k × k pixel regions according to each of one or more pixel arrangement patterns among the plurality of pixel arrangement patterns. Correlation direction detecting means for detecting at least one provisional correlation direction using a signal;
Pixel discrimination means for specifying the pixel arrangement pattern in the k × k pixel region as one specific arrangement pattern selected from the plurality of pixel arrangement patterns;
An image signal processing apparatus, wherein one temporary correlation direction generated according to the specific arrangement pattern is determined as a correlation direction of the central pixel from the one or more temporary correlation directions.
各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して、m行n列マトリクスに構成される固体撮像素子であって、前記画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理可能な画像信号処理装置であって、
前記m行n列マトリクスは、画素配列が同一である複数の基本マトリクスが列方向、及び行方向に複数並べられて構成され、
前記k×k画素領域における前記画素配列パターンは、そのk×k画素領域の中心画素が前記基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、前記複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定されることを特徴とする画像信号処理装置。
A solid-state imaging device configured in an m-row n-column matrix in which pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors having different colors are regularly arranged on each photoelectric conversion device. A plurality of pixels each including at least the first and second arrangement patterns, each pixel having a central pixel, and a pixel in which filters of the same color are overlapped in a k × k pixel region centered on each central pixel. An image signal processing apparatus capable of processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device arranged according to any of the arrangement patterns,
The m-row n-column matrix is configured by arranging a plurality of basic matrices having the same pixel arrangement in the column direction and the row direction,
The pixel arrangement pattern in the k × k pixel area is one specific selection selected from the plurality of pixel arrangement patterns depending on where the central pixel of the k × k pixel area is arranged in the basic matrix. An image signal processing apparatus characterized by being specified by an array pattern.
各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して構成される固体撮像素子であって、前記画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理する画像信号処理方法において、
前記複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、前記各k×k画素領域内における互いに同一色のフィルタが重ねられた画素をそれぞれ仮定し、これら同一色のフィルタが重ねられたと仮定された画素の色信号同士を画素補間し、各中心画素について1以上の補間信号を生成する画素補間ステップと、
前記k×k画素領域内における前記画素配列パターンを、前記複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別ステップとを備え、
前記1以上の補間信号の中から、前記特定配列パターンに従って生成された1つの補間信号を、前記中心画素の採用補間信号として定めることを特徴とする画像信号処理方法。
Each of the photoelectric conversion elements is a solid-state imaging element configured by regularly arranging pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors that are different from each other. And a pixel in which filters of the same color are overlaid in a k × k pixel region centered on each central pixel is arranged according to any of a plurality of pixel arrangement patterns including at least the first and second arrangement patterns In an image signal processing method for processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device,
Each of the plurality of pixel arrangement patterns is assumed to be a pixel in which filters of the same color in each k × k pixel region are overlaid in accordance with each of the one or more pixel arrangement patterns, and the filters of the same color are overlaid. A pixel interpolation step of interpolating color signals of assumed pixels and generating one or more interpolation signals for each central pixel;
A pixel determination step of specifying the pixel arrangement pattern in the k × k pixel region as one specific arrangement pattern selected from the plurality of pixel arrangement patterns,
An image signal processing method, wherein one interpolation signal generated according to the specific arrangement pattern is determined as an adopted interpolation signal for the center pixel from the one or more interpolation signals.
各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して構成される固体撮像素子であって、前記画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理する画像信号処理方法において、
前記複数の画素配列パターンのうち、1つ以上の画素配列パターンそれぞれに従って、前記各k×k画素領域内における、前記各中心画素と同一色のフィルタが重ねられたと仮定された同色周辺画素の色信号を用いて、仮相関方向を少なくとも1以上検出する相関方向検出ステップと、
前記k×k画素領域内における前記画素配列パターンを、前記複数の画素配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定する画素判別ステップとを備え、
前記1以上の仮相関方向の中から、前記特定配列パターンに従って生成された1つの仮相関方向を、前記中心画素の相関方向として定めることを特徴とする画像信号処理方法。
Each of the photoelectric conversion elements is a solid-state imaging element configured by regularly arranging pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors that are different from each other. And a pixel in which filters of the same color are overlaid in a k × k pixel region centered on each central pixel is arranged according to any of a plurality of pixel arrangement patterns including at least the first and second arrangement patterns In an image signal processing method for processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device,
Colors of peripheral pixels of the same color assumed that filters of the same color as each of the central pixels are overlaid in each of the k × k pixel regions according to each of one or more pixel arrangement patterns among the plurality of pixel arrangement patterns. A correlation direction detecting step of detecting at least one or more provisional correlation directions using the signal;
A pixel determination step of specifying the pixel arrangement pattern in the k × k pixel region as one specific arrangement pattern selected from the plurality of pixel arrangement patterns,
An image signal processing method, wherein one temporary correlation direction generated according to the specific arrangement pattern is determined as a correlation direction of the central pixel from the one or more temporary correlation directions.
各光電変換素子それぞれに、互いに異なる色である少なくとも第1乃至第3の色のフィルタが重ねられて構成される画素が規則的に配列して、m行n列マトリクスに構成される固体撮像素子であって、前記画素それぞれを中心画素とし、各中心画素を中心とするk×k画素領域における、同一色のフィルタが重ねられた画素が、少なくとも第1及び第2配列パターンを含む複数の画素配列パターンのいずれかに従って配置された固体撮像素子の各画素から出力される色信号を処理する画像信号処理方法において、
前記m行n列マトリクスは、画素配列が同一である複数の基本マトリクスが列方向、及び行方向に複数並べられて構成され、
前記k×k画素領域における前記配列パターンを、そのk×k画素領域の中心画素が前記基本マトリクスにおいていずれの位置に配置されるかによって、前記複数の配列パターンから選択された1つの特定配列パターンに特定することを特徴とする画像信号処理方法。
A solid-state imaging device configured in an m-row n-column matrix in which pixels configured by overlapping filters of at least first to third colors having different colors are regularly arranged on each photoelectric conversion device. A plurality of pixels each including at least the first and second arrangement patterns, each pixel having a central pixel, and a pixel in which filters of the same color are overlapped in a k × k pixel region centered on each central pixel. In an image signal processing method for processing a color signal output from each pixel of a solid-state imaging device arranged according to any of the arrangement patterns,
The m-row n-column matrix is configured by arranging a plurality of basic matrices having the same pixel arrangement in the column direction and the row direction,
The specific arrangement pattern selected from the plurality of arrangement patterns according to where the central pixel of the k × k pixel area is arranged in the basic matrix. An image signal processing method characterized by:
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