JP2007329905A - Image pickup apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子等で発生するランダムノイズを抑圧する機能を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus having a function of suppressing random noise generated in an imaging element or the like.
撮像素子の一例であるCCDイメージセンサは、マトリクス状に配置された光電変換素子と、光電変換素子から出力される電荷を転送する転送部と、転送部により転送された電荷の電圧を増幅し画像信号を出力するアンプとを備えている。 A CCD image sensor, which is an example of an imaging device, includes a photoelectric conversion element arranged in a matrix, a transfer unit that transfers charges output from the photoelectric conversion element, and an image obtained by amplifying the voltage of the charge transferred by the transfer unit. And an amplifier for outputting a signal.
現在、デジタルスチルカメラやビデオカメラで広く用いられている撮像素子は、小型化、高画素数化が進んだことにより、1つの光電変換素子で蓄積可能な電荷量が減少している。蓄積電荷量が減少すると画像の感度が低下するが、アンプにおける増幅度を上げて感度を上昇させている。しかし、アンプにおける増幅度を上昇させると、光電変換素子から出力される電荷に含まれるノイズ成分も増幅されてしまう。増幅されたノイズ成分は、画像上にランダムノイズとして現れ、画像のS/N比を悪化させてしまう。以下、ランダムノイズを抑圧する技術について説明する。 Currently, image sensors that are widely used in digital still cameras and video cameras have been reduced in size and increased in pixel count, so that the amount of charge that can be stored in one photoelectric conversion element has decreased. When the amount of stored charge decreases, the sensitivity of the image decreases, but the sensitivity is increased by increasing the amplification in the amplifier. However, when the amplification degree in the amplifier is increased, noise components included in the charges output from the photoelectric conversion elements are also amplified. The amplified noise component appears as random noise on the image and deteriorates the S / N ratio of the image. Hereinafter, a technique for suppressing random noise will be described.
〔1.2次元フィルタを用いたローパスフィルタ処理〕
ランダムノイズを抑圧する技術としては、既に様々な方法が提案されている。例えば、特許文献1には、2次元フィルタを用いたローパスフィルタ処理を行うことでランダムノイズを抑圧する方法が開示されている。
[1.2 Low-pass filter processing using a dimensional filter]
Various techniques have already been proposed as techniques for suppressing random noise. For example,
図16は、2次元フィルタを用いたランダムノイズ抑圧回路の構成を示す。入力端子41から画像データが入力されると、同時化部42は、対象画素とその上下左右斜め方向に隣接する8画素(周辺画素)を同時化する。同時化部42で同時化された画像データは、減算部431〜438に出力される。
FIG. 16 shows a configuration of a random noise suppression circuit using a two-dimensional filter. When the image data is input from the
図17は、同時化部42における同時化の概念を示す模式図であり、撮像素子における画素の2次元的配列を、模式的に示している。対象画素をai,jとしたときに、周辺画素ai-1,j-1、ai-1,j、ai-1,j+1、ai,j-1、ai,j+1、ai+1,j-1、ai+1,j、およびai+1,j+1は、対象画素と同時に読み出されるわけではないので、対象画素に対して周辺画素がすべて読み出された後で、これらを同時化して減算部431〜438に出力する。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating the concept of synchronization in the synchronization unit 42, and schematically illustrates a two-dimensional arrangement of pixels in the image sensor. When the target pixel is a i, j , the peripheral pixels a i−1, j−1 , a i−1, j , a i−1, j + 1 , a i, j−1 , a i, j Since +1 , a i + 1, j−1 , a i + 1, j , and a i + 1, j + 1 are not read out simultaneously with the target pixel, all the peripheral pixels are compared to the target pixel. After being read, these are synchronized and output to the subtracting
図16において、減算部431〜438は、対象画素と周辺画素の差分値を計算して、相関検出部441〜448に出力する。相関検出部441〜448は、対象画素と周辺画素の相関の有無を検出して計数部45に出力する。例えば、減算部431〜438から出力された差分値の絶対値が閾値より小さければ、「相関がある」と判断する。なお、以下の説明において、周辺画素のうち対象画素に対して相関があると判断された画素を「相関画素」と称し、対象画素に対して相関が無いと判断された画素を「非相関画素」と称する。
In FIG. 16, the
計数部45は、相関画素を特定し、特定した相関画素の情報を選択部46に通知する。また、計数部45は、相関画素の個数を数値発生部49に出力する。
The
選択部46は、同時化部42の出力のうち、非相関画素の値を「0」に置き換えて、加算部47に出力する。
The
加算部47は、選択部46の出力を加算し、除算部48に出力する。
The
数値発生部49は、計数部45から出力される相関画素の個数に「1」を加算し、加算後の個数を除算部48に出力する。
The numerical
除算部48は、加算部47の出力を数値発生部49から出力される個数で除算して出力端子50に出力する。ここで、数値発生部49の出力は、加算部47で加算された画素の数になるので、除算部48の出力は、対象画素と相関画素との加算平均値となる。
The
以上の処理により、相関検出部441〜448で設定されている閾値よりも振幅の小さいランダムノイズが抑圧された出力が得られる。また、被写体のエッジ等が相関検出部441〜448で設定されている閾値よりも大きければ、2次元フィルタを用いたローパスフィルタ処理がなされないので、画像のエッジ等が暈けることを防止できる。
Through the above processing, an output in which random noise having an amplitude smaller than the threshold set by the
〔2.画素混合読み出し方法〕
特許文献2には、撮像素子上で画素の値を加算した後に読み出す画素混合読み出し方法が開示されている。
[2. Pixel mixed readout method)
図18は、各画素が画素混合読み出し方法で読み出される際の画素の組み合せの例を示した模式図である。画素混合読み出し方法は、画素61〜66(対象画素)を中心に上下左右斜め方向に2画素離れた画素(全部で8画素)が加算された後に、読み出される。例えば、画素61を対象画素とした場合、周辺画素61a〜61hの8つの画素が画素61に加算された後に、画素61の画素信号として読み出される。画素62〜66についても同様に処理されて、画素信号として読み出される。
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating an example of a combination of pixels when each pixel is read by the pixel mixture reading method. In the pixel mixture reading method, the
このような画素混合読み出し方法により、ランダムノイズが抑圧された画像信号を得ることができる。また、撮像素子から、画素が間引かれて読み出されるため、読み出す画素数が減少し、高速に読み出せるという利点がある。 By such a pixel mixture readout method, an image signal in which random noise is suppressed can be obtained. Further, since pixels are thinned out and read out from the imaging device, there is an advantage that the number of pixels to be read is reduced and reading can be performed at high speed.
〔3.巡回型ノイズ低減方法〕
特許文献3には、フレームメモリを用いた巡回型ノイズ低減方法が開示されている。
[3. (Circular noise reduction method)
Patent Document 3 discloses a cyclic noise reduction method using a frame memory.
図19は、フレームメモリを用いた巡回型ノイズ低減回路の例を示すブロック図である。減算器75は、入力端子71から入力された画像データと、フレームメモリ79から読み出された1フレーム前の画像データとの差分値を算出して、減衰部77に出力する。減衰部77は、減算器75から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。
FIG. 19 is a block diagram illustrating an example of a cyclic noise reduction circuit using a frame memory. The
図20は、減衰部77の入出力特性を示す図である。減衰部77は、入力端子71から入力される画像データと1フレーム前の画像データとの差分値の絶対値が閾値Thより小さい場合は、出力は1/2に減衰される。また、差分値の絶対値が閾値Thを超えると、減衰部77の出力はより大きく減衰される。また、差分値の絶対値が閾値Th2を超えると、減衰部77の出力は0になる。
FIG. 20 is a diagram illustrating the input / output characteristics of the
減衰部77から出力される画像データは、減算器76に入力される。減算器76は、入力端子71に入力される画像データから、減衰部77から出力される画像データを減算する。減算器76から出力される画像データは、出力端子72から出力されるとともに、フレームメモリ79へ書き込まれる。
The image data output from the
即ち、入力端子71から入力される画像データと1フレーム前の画像データとの差分値の絶対値が小さい場合は、その差分値はランダムノイズであると判断できる。したがって、減衰部77から出力されるランダムノイズ成分を、減算器76にて、入力端子71に入力される画像データから減算することで、入力端子71から入力される画像データに含まれるランダムノイズを抑圧することができる。
That is, when the absolute value of the difference value between the image data input from the
また、入力端子71から入力される画像データと1フレーム前の画像データとの差分値の絶対値が大きい場合は、被写体に動きが生じていると判断することができる。したがって、入力端子71に入力される画像データを、そのまま出力端子72から出力することで、動きが生じている部分における残像の発生を防止している。
Further, when the absolute value of the difference value between the image data input from the
以上の処理を複数フレームの入力画像データに対して、繰り返し行うことにより、ランダムノイズが抑圧された画像データを得ることができる。
しかしながら、特許文献1に開示されているような2次元フィルタを用いたローパスフィルタ処理や、特許文献2に開示されているような画素混合読み出し方法では、解像度が劣化するという課題がある。
However, the low-pass filter processing using a two-dimensional filter as disclosed in
また、2次元フィルタを用いたローパスフィルタ処理によるランダムノイズ抑圧効果は、フィルタのタップ数により効果の上限が決まるため、大きな効果を得るためにはタップ数を増やす必要がある。フィルタのタップ数を増やすと、回路規模が増大してしまうという課題がある。 In addition, the random noise suppression effect by the low-pass filter processing using a two-dimensional filter is determined by the number of taps of the filter, and therefore the number of taps needs to be increased to obtain a large effect. When the number of taps of the filter is increased, there is a problem that the circuit scale increases.
また、特許文献3に開示されているような巡回型ノイズ低減方法では、画素数が多い撮像素子で静止画を撮影した場合、撮像素子から読み出し可能な単位時間当たりのフレーム数が少なくなり、動画の品質を低下させてしまうという課題がある。 In addition, in the cyclic noise reduction method disclosed in Patent Document 3, when a still image is shot with an imaging device having a large number of pixels, the number of frames per unit time that can be read from the imaging device is reduced, and the moving image There is a problem that the quality of the product is degraded.
本発明の目的は、ランダムノイズを抑圧し、フレームレートが高い動画を得ることができ、高解像度の静止画を得ることができる撮像装置を実現することである。また、そのような撮像装置を簡単な構成で実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize an imaging apparatus that can suppress random noise, obtain a moving image with a high frame rate, and obtain a high-resolution still image. Another object of the present invention is to realize such an imaging apparatus with a simple configuration.
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または少なくとも前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記フレームメモリに格納された画像データを拡大処理する画像拡大部と、前記画像拡大部で拡大処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えたものである。 The imaging device of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements, and reads out a low-resolution image based on an output of the photoelectric conversion element, or at least reads an image having a higher resolution than the low-resolution image. An image sensor that can operate in a second drive mode, a drive unit that drives the image sensor, a frame memory that stores image data read from the image sensor in the first drive mode, and the frame memory An image enlarging unit for enlarging the image data stored in the image data, and noise reduction of image data read out from the image sensor in the second drive mode based on the image data enlarged by the image enlarging unit And a noise reduction unit that performs processing.
本発明の撮像装置によれば、ランダムノイズを抑圧し、フレームレートが高い動画を得ることができ、高解像度の静止画を得ることができる。また、そのような撮像装置を簡単な構成で実現することができる。 According to the imaging apparatus of the present invention, random noise can be suppressed, a moving image with a high frame rate can be obtained, and a high-resolution still image can be obtained. Moreover, such an imaging device can be realized with a simple configuration.
(実施の形態1)
〔1.撮像装置の構成〕
図1は、実施の形態1にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、レンズ1、CCDイメージセンサ2、CCD駆動部3、アナログ−デジタル変換部4(以下、A/D変換部と称する)、レリーズスイッチ10、マイクロコンピュータ11(以下、マイコンと称する)、画像メモリ12、およびノイズ低減回路14を備えている。
(Embodiment 1)
[1. Configuration of imaging device]
FIG. 1 is a block diagram of a configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. The imaging apparatus includes a
CCDイメージセンサ2は、マトリクス状に多数の光電変換素子を備え、レンズ1を介して入射する光学的画像を電気的画像に変換して出力する。また、CCDイメージセンサ2は、画素混合駆動モード(第1の駆動モード)または全画素読み出しモード(第2の駆動モード)で動作することができる。画素混合駆動モードは、水平方向及び垂直方向に配列された複数画素の値を加算して出力するモードであり、実質的に画素を間引いて解像度を低下させて出力するモードである。また、全画素読み出しモードは、光電変換素子から出力される画素信号を間引かずに、全ての光電変換素子から画素信号を出力するモードである。
The
CCD駆動部3は、マイコン11から出力される制御信号によって、CCDイメージセンサ2を駆動することができる。具体的には、CCDイメージセンサ2に対して、画素混合駆動モードまたは全画素読み出しモードで動作するよう制御したり、露光動作を制御したりする。
The CCD drive unit 3 can drive the
マイコン11(制御部)は、CCD駆動部3に対して、画素混合駆動モードと全画素読み出しモードとの切り替えを指示する。画素混合駆動モード時は、前述の図18に示した組み合せで画素信号を混合した後に読み出されるため、全画素読み出しモードと比較して、水平及び垂直方向の画素数が1/3に間引かれた画像信号が読み出される。また、マイコン11は、画像拡大部8に対して、倍率の指定を行うことができる。また、マイコン11は、レリーズスイッチ10から出力される制御信号によって、CCD駆動部3及び画像拡大部8の動作を制御する。
The microcomputer 11 (control unit) instructs the CCD drive unit 3 to switch between the pixel mixture drive mode and the all-pixel readout mode. In the pixel mixing drive mode, the pixel signals are read out after being mixed in the combination shown in FIG. 18 described above, so the number of pixels in the horizontal and vertical directions is reduced to 1/3 compared to the all-pixel reading mode. The read image signal is read out. Further, the
ノイズ低減回路14は、第1の減算器5、第2の減算器6、減衰部7、画像拡大部8、およびフレームメモリ9を備えている。また、ノイズ低減回路14は、A/D変換部4から出力される画像データにおけるノイズ成分を低減させるものである。
The
画像メモリ12は、ノイズ低減回路14から出力される画像データを保存するものである。画像メモリ12に保存された画像データに基づく画像は、撮像装置に搭載されているモニタ(不図示)に表示させることができる。
The
なお、以下の説明において、画像データの拡大時または縮小時の倍率は、CCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させた時に出力される画像のサイズを基準(1倍)にしている。
In the following description, the magnification at the time of enlargement or reduction of the image data is based on the size (1 ×) of the image output when the
次に、動作について説明する。 Next, the operation will be described.
CCDイメージセンサ2から出力される画像信号(アナログ信号)は、A/D変換部4でデジタル化される。A/D変換部4から出力される画像データは、第1の減算器5と第2の減算器6に入力される。第1の減算器5は、A/D変換部4から出力される画像データ(現在の画像)から、画像拡大部8から出力される画像データ(1フレーム前の画像)を減算し、その差分である画像データを減衰部7へ出力する。減衰部7は、例えば図20に示した特性に基づき非線形処理を行い、画像データを減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、第2の減算器6に入力される。第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算する。第2の減算器6から出力される画像データは、画像メモリ12へ書き込まれるとともに、フレームメモリ9へ書き込まれる。
An image signal (analog signal) output from the
フレームメモリ9に書き込まれた画像データは、1フレーム経過後に読み出され、画像拡大部8へ入力される。画像拡大部8は、マイコン11の制御により、同一画素の複製処理、または複数画素からの線形内挿処理等が行われ、フレームメモリ9から読み出された画像データの画像サイズを拡大する。画像拡大部8で拡大処理された画像データは、第1の減算器5に入力される。以降、上記と同様に動作する。
The image data written in the
なお、画像拡大部8の倍率が1倍に設定されている場合は、フレームメモリ9から読み出された画像データをそのまま出力するので、前述の図19に示した巡回型ノイズ低減回路と同一の動作になる。また、第1の減算器5、第2の減算器6、および減衰部7は、本発明のノイズ低減部の一例である。
Note that when the magnification of the
〔2.撮影時の動作〕
図2は、本実施の形態の撮像装置において、モニタに動画を表示させている時(モニタ状態)および静止画を撮影した時の、各部の状態を示す。図2(a)は、CCDイメージセンサ2における画素信号の読み出し状態を示しており、High期間において画素信号が読み出されている。図2(b)は、CCDイメージセンサ2の駆動状態である。図2(c)は、画像拡大部8において設定されている倍率である。
[2. (Operation during shooting)
FIG. 2 shows the state of each part when the moving image is displayed on the monitor (monitor state) and when a still image is taken in the imaging apparatus of the present embodiment. FIG. 2A shows a read state of the pixel signal in the
まず、図2の期間81に示すように、マイコン11は、レリーズスイッチ10が操作されていない間は、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率を1倍に設定する。
First, as shown in a
CCDイメージセンサ2からは、所定周期で1フレーム分の画像信号が出力されている。CCDイメージセンサ2から出力される画像信号は、A/D変換部4に入力される。A/D変換部4は、画像信号をデジタル化し、画像データを出力する。A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6を介して画像メモリ12に書き込まれる。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づく画像は、順次、モニタ(不図示)に出力される。これにより、モニタには動画(いわゆる「スルー画像」)が表示される。この時、CCDイメージセンサ2は、画素混合駆動モードで動作しているため、水平及び垂直方向に画素が間引かれた画像信号(フレーム)を出力している。よって、1フレーム当たりの画像のサイズが小さいため、フレームレートを高くすることができ、滑らかに動く動画をモニタに表示させることができる。
The
ここで、A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6においてランダムノイズ抑圧処理がなされ、フレームメモリ9に書き込まれる。1フレーム経過後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、画像拡大部8を介して、第1の減算器5に入力される。画像拡大部8は、倍率が1倍に設定されているため、フレームメモリ9から読み出された画像データの画像サイズを変更せずに出力する。第1の減算器5は、A/D変換部4から出力される画像データ(画像サイズは1倍)から、画像拡大部8から出力される画像データ(画像サイズは1倍)を減算処理し、差分の画像データを出力する。第1の減算器5から出力される画像データは、減衰部7に入力される。減衰部7は、図20に示す特性に基づいて、画像データを減衰処理して出力する。第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算処理する。これにより、第2の減算器6からは、ランダムノイズが抑圧された画像データが出力される。
Here, the image data output from the A / D converter 4 is subjected to random noise suppression processing in the second subtractor 6 and is written in the
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ2で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ2の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、マイコン11は、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を全画素読み出しモードで動作させる。CCD駆動部3は、CCDイメージセンサ2を1フレーム期間、全画素読み出しモードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率を3倍に設定する。
Next, as shown in a
全画素読み出しモードで動作するCCDイメージセンサ2から出力される画像信号は、A/D変換部4でデジタル化され、画像データが出力される。A/D変換部4から出力される画像データは、第1の減算器5及び第2の減算器6に入力される。
An image signal output from the
一方、フレームメモリ9には、露光前の1フレーム分の画像データ(画像サイズは1倍)が書き込まれている。期間82に示す露光終了後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、画像拡大部8において3倍に拡大処理される。画像拡大部8から出力される画像データ(画像サイズは3倍)は、第1の減算器5に入力される。
On the other hand, image data for one frame before exposure (image size is 1 time) is written in the
第1の減算器5は、A/D変換部4から出力される画像データから、画像拡大部8で拡大処理された画像データを減算処理し、その差分である画像データを出力する。第1の減算器5から出力される画像データは、減衰部7に入力される。なお、画像拡大部8において3倍に拡大処理された画像のサイズは、CCDイメージセンサ2から全画素読み出しされた画像データの画像サイズと同じサイズであるため、第1の減算器5において適正な差分の画像データを得ることができる。
The first subtracter 5 subtracts the image data enlarged by the
減衰部7は、図20に示す特性に基づき、画像データ(差分値)を非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、第2の減算器6に入力される。 The attenuator 7 attenuates image data (difference values) by nonlinear processing based on the characteristics shown in FIG. The image data output from the attenuation unit 7 is input to the second subtracter 6.
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算処理する。第2の減算器6から出力される画像データは、画像メモリ12に書き込まれる。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づき、表示制御部(不図示)はモニタ(不図示)に静止画を表示させる。
The second subtracter 6 subtracts the image data output from the attenuation unit 7 from the image data output from the A / D conversion unit 4. The image data output from the second subtracter 6 is written into the
ここで、画像拡大部8の出力とA/D変換部4の出力との差分の画像データ(差分値)において、画像の時間的変化が少ない部分に現れる差分値は、ランダムノイズ成分と考えられる。ランダムノイズ成分の振幅が小さければ、差分値のレベルは図20に示す−Th2からTh2の範囲に入る。よって、第2の減算器6において、A/D変換部4から出力される画像データからランダムノイズ成分が減算されることになり、ランダムノイズが抑圧された画像データを得ることができる。
Here, in the image data (difference value) of the difference between the output of the
一方、減衰部7に入力される差分値の振幅が、図20に示す閾値Th2から−Th2の範囲外であれば、減衰部7から出力される差分値のレベルはゼロになる。これは、ノイズ成分ではなく、画像の時間的変化が大きい部分だからである。よって、第2の減算器6からは、A/D変換部4から入力される画像データがそのまま出力されるため、画像における残像の発生を防止することができる。 On the other hand, if the amplitude of the difference value input to the attenuation unit 7 is outside the range of the threshold Th2 to -Th2 shown in FIG. 20, the level of the difference value output from the attenuation unit 7 is zero. This is because it is not a noise component but a portion where the temporal change of the image is large. Therefore, since the image data input from the A / D converter 4 is output as it is from the second subtracter 6, it is possible to prevent the occurrence of afterimages in the image.
ランダムノイズ抑圧処理が完了すると、再び期間81の状態に戻る。すなわち、モニタに動画を表示している状態になる。
When the random noise suppression process is completed, the state returns to the
〔3.実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、画素混合駆動モードで読み出された画像データに基づき動画を表示するようにしたので、フレームレートが高い動画を得ることができる。
[3. Effects of the embodiment, etc.]
According to the present embodiment, since a moving image is displayed based on the image data read in the pixel mixture driving mode, a moving image with a high frame rate can be obtained.
また、画素混合駆動モードにおいて、画像拡大部8で拡大処理した画像に基づいてノイズ低減処理を行うことで、解像度を低下させずにランダムノイズを抑圧することができる。
In the pixel mixture drive mode, by performing noise reduction processing based on the image enlarged by the
また、全画素読み出しモードで読み出された画像に対して、ランダムノイズ低減処理を行うことで、解像度を低下させずに高画質な静止画を得ることができる。 Further, by performing random noise reduction processing on an image read in the all-pixel reading mode, a high-quality still image can be obtained without reducing the resolution.
また、CCDイメージセンサ2は、画素混合駆動モードにおいて、複数の光電変換素子から出力される画素信号を混合して出力する構成としたことにより、画素信号を混合しない全画素読み出しモードの時の動作に比べて、よりランダムノイズが抑圧された画像が得られるため、全画素読み出しモードで読み出された画像に対してノイズ低減処理を行う際に、より大きなランダムノイズ抑圧効果が得られる。
Further, the
なお、本実施の形態において、画像拡大部8の倍率は1倍または3倍としたが、この倍率に限定されるものではない。倍率は、CCDイメージセンサ2における画素混合動作時に間引かれる画素の数に応じて決定すればよい。
In the present embodiment, the magnification of the
(実施の形態2)
図3は、実施の形態2にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図3において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図3に示す構成は、図1に示す構成に2次元フィルタ13を追加した構成である。本実施の形態の撮像装置は、図2に示すタイミングチャートに基づいて動作する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram of a configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG. The configuration shown in FIG. 3 is obtained by adding a two-dimensional filter 13 to the configuration shown in FIG. The imaging apparatus according to the present embodiment operates based on the timing chart shown in FIG.
2次元フィルタ13(フィルタ部)は、前述の図16に示した構成を持つフィルタであり、対象画素と周辺画素(8画素)との相関に基づいて、適応的にローパスフィルタ処理を行う。 The two-dimensional filter 13 (filter unit) is a filter having the configuration shown in FIG. 16 described above, and adaptively performs low-pass filter processing based on the correlation between the target pixel and surrounding pixels (eight pixels).
次に、動作について説明する。 Next, the operation will be described.
図2の期間81において、CCDイメージセンサ2によって画素混合され、水平方向及び垂直方向に画素が1/3に間引かれた画像データが、2次元フィルタ13に入力される。2次元フィルタ13は、画像データに対して、対象画素と周辺画素(8画素)との相関に基づいて適応的にローパスフィルタ処理を行う。例えば、図18における対象画素61と周辺画素61a〜61hとの相関に基づいて、ローパスフィルタ処理を行う。2次元フィルタ13から出力される画像データは、第1の減算器5及び第2の減算器6に入力される。以降の動作は、実施の形態1で説明した動作と同様であるため、説明を省略する。
In a
本実施の形態によれば、2次元フィルタ処理を施さない場合に比べて、より大きなランダムノイズ抑圧効果が得られる。特に、CCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させた場合、2次元フィルタ13のフィルタのタップ数を増やすことなく、2次元フィルタ処理される光電変換素子の数を増加させることになるため、小回路規模で大きなランダムノイズ抑圧効果を得ることができる。
According to the present embodiment, a larger random noise suppression effect can be obtained as compared with the case where the two-dimensional filter processing is not performed. In particular, when the
すなわち、2次元フィルタ13のみでランダムノイズ抑圧効果を高めようとすると、フィルタのタップ数を増やさねばならず、増やしたタップ数に応じて回路規模が増大する。本実施の形態の撮像装置は、9画素の画素混合と9画素の2次元フィルタ処理により、81画素を参照したランダムノイズ抑圧効果を、少ない回路規模で実現している。 That is, if the random noise suppression effect is to be enhanced only by the two-dimensional filter 13, the number of filter taps must be increased, and the circuit scale increases in accordance with the increased number of taps. The image pickup apparatus according to the present embodiment realizes a random noise suppression effect with reference to 81 pixels with a small circuit scale by pixel mixture of 9 pixels and two-dimensional filter processing of 9 pixels.
(実施の形態3)
〔1.撮像装置の構成〕
図4は、実施の形態3にかかる撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図4において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図4に示す構成は、図1に示す構成に間引き部15を追加し、CCDイメージセンサ2に代えてCCDイメージセンサ21を備えた構成である。また、本実施の形態の撮像装置は、図2に示すタイミングチャートに基づいて動作する。但し、本実施の形態では、図2(b)が間引き部15の動作となる。
(Embodiment 3)
[1. Configuration of imaging device]
FIG. 4 is a block diagram of a configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are assigned the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. The configuration shown in FIG. 4 is a configuration in which a thinning unit 15 is added to the configuration shown in FIG. 1 and a
CCDイメージセンサ21は、実施の形態1のCCDイメージセンサ2と異なり、全画素読み出しモードのみで動作を行う撮像素子で構成されている。
Unlike the
間引き部15は、画素混合駆動モードと全画素読み出しモードのうちのいずれかで動作する。画素混合駆動モードは、A/D変換部4から出力される画像データに対して、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、実質的に画素を間引いて出力するモードである。このモードにおける処理は、実施の形態1において説明したCCDイメージセンサ2における画素混合駆動モードと同じ処理である。また、全画素読み出しモードは、A/D変換部4から出力される画像データを、そのまま出力するモードである。間引き部15におけるモードの切り換えは、マイコン11によって制御される。
The thinning unit 15 operates in one of the pixel mixture driving mode and the all-pixel reading mode. The pixel mixture drive mode is a mode in which pixels are thinned out and output by adding pixel values in the horizontal direction and the vertical direction to the image data output from the A / D conversion unit 4. The processing in this mode is the same processing as the pixel mixture driving mode in the
〔2.撮影時の動作〕
まず、図2の期間81に示すように、レリーズスイッチ10が操作されていない間は、マイコン11は、間引き部15に対して画素混合駆動モードで動作するよう制御している。CCDイメージセンサ21から出力される画像信号(全画素読み出しされた画像信号)は、A/D変換部4でデジタル化されて、画像データが出力される。
[2. (Operation during shooting)
First, as shown in a
間引き部15は、A/D変換部4から出力される画像データに対して、画素混合の処理を行う。具体的には、A/D変換部4から出力される画像データにおいて、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、実質的に間引きされた画像データを生成する。つまり、間引き部15からは、低解像度の画像データが出力される。間引き部15から出力される画像データは、第1の減算器5及び第2の減算器6に入力される。以降の動作は、実施の形態1と同様であるため省略する。 The thinning unit 15 performs pixel mixing processing on the image data output from the A / D conversion unit 4. Specifically, in the image data output from the A / D conversion unit 4, the pixel data in the horizontal direction and the vertical direction are added to generate substantially thinned image data. That is, low-resolution image data is output from the thinning unit 15. The image data output from the thinning unit 15 is input to the first subtracter 5 and the second subtracter 6. Subsequent operations are the same as those in the first embodiment, and are therefore omitted.
このように、期間81において間引き部15を画素混合駆動モードで動作させることによって、1フレーム当たりの画像サイズを小さくして、フレームレートが高い動画を得ることができる。
Thus, by operating the thinning unit 15 in the pixel mixture drive mode in the
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ21で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ21の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、CCDイメージセンサ21における露光動作が終了すると、マイコン11は、間引き部15を全画素読み出しモードで動作するよう制御する。これにより、間引き部15は、CCDイメージセンサ21から出力されA/D変換部4を介して入力される画像データを、そのまま第1の減算器5及び第2の減算器6に出力する。つまり、間引き部15からは、高解像度の画像データが出力される。以降の動作は、実施の形態1で説明した動作と同様であるため省略する。
Next, as shown in a
〔3.実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、間引き部15を備え、露光前の状態において画像データの間引き処理を実行させることで、フレームレートが高い画像データ(動画)を得ることができるとともに、ランダムノイズを抑圧することができる。また、露光後は間引き処理を実行させないことで、高解像度の画像データ(静止画)を得ることができる。
[3. Effects of the embodiment, etc.]
According to the present embodiment, it is possible to obtain image data (moving image) having a high frame rate by suppressing the random noise by including the thinning unit 15 and performing the thinning process of the image data in a state before exposure. can do. Also, high-resolution image data (still images) can be obtained by not performing the thinning process after exposure.
また、1つの動作モード(本実施の形態では全画素読み出しモード)のみで動作するCCDイメージセンサ21は、複数の動作モードで選択的に動作可能なCCDイメージセンサに比べて安価であるため、装置全体としてコストダウンをすることができる。
The
なお、実施の形態においては、画素混合駆動モード時の動作として、図18に示した画素の組み合わせ(対象画素を中心に、上下左右斜め方向に2画素離れた周辺画素)で、水平方向及び垂直方向に1/3の間引き率としたが、その他の組み合わせ、その他の間引き率であっても、画像拡大部8の倍率を間引き率に応じて変化させることで同様な効果が得られる。
In the embodiment, as the operation in the pixel mixture driving mode, the combination of pixels shown in FIG. 18 (peripheral pixels that are two pixels apart in the up, down, left, and right directions around the target pixel) is used in the horizontal direction and the vertical direction. Although the thinning rate is 1/3 in the direction, the same effect can be obtained by changing the magnification of the
(実施の形態4)
〔1.撮像装置の構成〕
図5は、実施の形態4における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図5において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図5に示す構成は、図1に示す構成に画像縮小部16をさらに備えた構成である。
(Embodiment 4)
[1. Configuration of imaging device]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. The configuration shown in FIG. 5 is a configuration in which an
画像縮小部16は、A/D変換部4から出力される画像データの画像サイズを縮小する処理を行うことができる。縮小処理の方法は、例えば、画像の水平方向及び垂直方向の画素の値を加算し、実質的に間引き処理を行う方法がある。つまり、画像縮小部16で縮小処理された画像は、解像度が低くなっている。また、画像縮小部16は、マイコン11によって動作制御される。
The
〔2.撮影時の動作〕
図6は、本実施の形態の撮像装置において、モニタに動画を表示させている時(モニタ状態)および静止画を撮影した時の各部の状態を示す。図6(a)は、CCDイメージセンサ2における画素信号の読み出し状態を示しており、High期間において画素信号が読み出されている。図6(b)は、CCDイメージセンサ2の駆動状態である。図6(c)は、画像拡大部8における倍率である。図6(d)は、画像縮小部16における倍率である。
[2. (Operation during shooting)
FIG. 6 shows the state of each part when a moving image is displayed on the monitor (monitor state) and when a still image is taken in the imaging apparatus of the present embodiment. FIG. 6A shows the readout state of the pixel signal in the
図6に示すように、マイコン11は、期間81においては、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率を1倍に設定し、画像縮小部16の倍率を1倍に設定する。
As shown in FIG. 6, in the
CCDイメージセンサ2は、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算し、実質的に間引き処理を行う。つまり、CCDイメージセンサ2からは、低解像度の画像信号が出力される。CCDイメージセンサ2からは、所定周期で1フレーム分の画像信号が出力され、A/D変換部4に入力される。
The
A/D変換部4は、CCDイメージセンサ2から出力される画像信号をデジタル化し、画像データを第2の減算器6及び画像縮小部16に出力する。
The A / D conversion unit 4 digitizes the image signal output from the
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データのランダムノイズを抑圧し、画像メモリ12に書き込む。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づく画像は、表示制御部(不図示)によって順次、モニタ(不図示)に出力され、モニタには動画が表示される。
The second subtracter 6 suppresses random noise in the image data output from the A / D conversion unit 4 and writes it in the
一方、画像縮小部16は、倍率が1倍に設定されているため、入力される画像データの画像サイズを変更せずに出力している。なお、CCDイメージセンサ2は、画素混合駆動モードで動作しているため、1フレーム当たりの画像サイズが小さく、フレームレートが高い動画を得ることができる。
On the other hand, the
ここで、A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6においてランダムノイズ抑圧処理がなされ、フレームメモリ9に書き込まれる。1フレーム経過後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、第1の減算器5に入力される。
Here, the image data output from the A / D converter 4 is subjected to random noise suppression processing in the second subtractor 6 and is written in the
第1の減算器5は、画像縮小部16から出力される画像データ(画像サイズは1倍)から、フレームメモリ9から出力される画像データ(画像サイズは1倍)を減算処理し、差分の画像データを出力する。
The first subtracter 5 subtracts the image data (image size is 1 time) output from the
減衰部7は、図20に示す特性に基づいて、第1の減算器5から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、画像拡大部8に入力される。
The attenuator 7 attenuates the image data output from the first subtractor 5 by nonlinear processing based on the characteristics shown in FIG. The image data output from the attenuation unit 7 is input to the
画像拡大部8は、倍率が1倍に設定されているため、減衰部7から出力される画像データの画像サイズを変更せずに出力する。
Since the magnification is set to 1, the
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、画像拡大部8から出力される画像データを減算処理する。これにより、第2の減算器6からは、ランダムノイズが抑圧された画像データが出力される。
The second subtracter 6 subtracts the image data output from the
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ2で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ2の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、マイコン11は、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を全画素読み出しモードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率をN倍に設定する。また、マイコン11は、画像縮小部16の倍率を1/N倍に設定する。なお、Nは「1」よりも大きい値であればよく、本実施の形態ではN=3とした。
Next, as shown in a
全画素読み出しモードで動作するCCDイメージセンサ2から出力される画像信号(画像サイズはN倍)は、A/D変換部4でデジタル化され、A/D変換部4からは画像データが出力される。A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6及び画像縮小部16に入力される。画像縮小部16は、A/D変換部4から出力される画像データのサイズを1/N倍に縮小処理する。すなわち、画像縮小部16から出力される画像データは、1倍のサイズの画像である。
An image signal (image size is N times) output from the
一方、フレームメモリ9には、露光前の1フレーム分の画像データ(画像サイズは1倍)が書き込まれている。期間82に示す露光終了後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、第1の減算器5に入力される。
On the other hand, image data for one frame before exposure (image size is 1 time) is written in the
第1の減算器5は、画像縮小部16から出力される画像データ(画像サイズは1倍)から、フレームメモリ9から出力される画像データ(画像サイズは1倍)を減算処理し、その差分の画像データを出力する。第1の減算器5から出力される画像データは、減衰部7に入力される。
The first subtracter 5 subtracts the image data (image size is 1 time) output from the
減衰部7は、図20に示す特性に基づき、第1の減算器5から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、画像拡大部8に入力される。
The attenuator 7 attenuates the image data output from the first subtracter 5 by nonlinear processing based on the characteristics shown in FIG. The image data output from the attenuation unit 7 is input to the
画像拡大部8は、減衰部7から出力される画像データ(画像サイズは1倍)をN倍に拡大処理して出力する。
The
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データ(画像サイズはN倍)から、画像拡大部8から出力される画像データ(画像サイズはN倍)を減算処理する。第2の減算器6から出力される画像データは、画像メモリ12に書き込まれる。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づき、表示制御部(不図示)はモニタ(不図示)に静止画を表示させる。
The second subtracter 6 subtracts the image data (image size is N times) output from the
ランダムノイズ抑圧処理が完了すると、再び期間81の状態に戻る。すなわち、モニタに動画を表示している状態になる。
When the random noise suppression process is completed, the state returns to the
〔3.ランダムノイズ抑圧処理時に生じる副作用〕
拡大処理された画像データと、全画素読み出しモードによりCCDイメージセンサから読み出された画像データとを比較して、差分データを得ようとした場合、画像中のエッジ部分に偽信号が発生する可能性がある。
[3. Side effects that occur during random noise suppression processing)
When the enlarged image data is compared with the image data read from the CCD image sensor in the all-pixel read mode to obtain difference data, a false signal may be generated at the edge portion in the image. There is sex.
図7Aは、CCDイメージセンサから出力される画像データと拡大処理した画像データとを比較して、差分データを得る時の動作を示すタイミングチャートである。図7Bは、本実施の形態の撮像装置で差分データを得る時の動作を示すタイミングチャートである。図7A及び図7Bにおいて、t1は画像のエッジ部分、THは減衰部7における閾値である。なお、以下の説明において、ランダムノイズ成分は無視して説明する。 FIG. 7A is a timing chart showing an operation when obtaining difference data by comparing the image data output from the CCD image sensor and the enlarged image data. FIG. 7B is a timing chart illustrating an operation when obtaining difference data in the imaging apparatus according to the present embodiment. 7A and 7B, t1 is an edge portion of the image, and TH is a threshold value in the attenuation unit 7. In the following explanation, random noise components are ignored.
第1の減算器5において、入力される画像データ(図7A(a))から、拡大処理された画像データ(図7A(b))を減算処理すると、図7A(c)に示す画像データが得られる。次に、減衰部7は、図7A(c)に示す画像データを閾値THを基準にして減衰させて、図7A(d)に示す画像データを出力する。次に、第2の減算器6は、図7A(a)に示す画像データから、図7A(d)に示す画像データを減算処理することで、図7A(e)に示す画像データを出力する。上記のように、拡大処理された画像を用いて差分データを得ようとすると、図7A(e)に示すように画像のエッジ近傍に偽信号Fが生じる。これは、第1の減算器5において、解像度が異なる2つの画像を減算処理しているからである。 When the first subtracter 5 subtracts the enlarged image data (FIG. 7A (b)) from the input image data (FIG. 7A (a)), the image data shown in FIG. 7A (c) is obtained. can get. Next, the attenuation unit 7 attenuates the image data shown in FIG. 7A (c) with reference to the threshold value TH, and outputs the image data shown in FIG. 7A (d). Next, the second subtracter 6 subtracts the image data shown in FIG. 7A (d) from the image data shown in FIG. 7A (a), thereby outputting the image data shown in FIG. 7A (e). . As described above, when the difference data is obtained using the enlarged image, a false signal F is generated near the edge of the image as shown in FIG. 7A (e). This is because the first subtracter 5 subtracts two images having different resolutions.
すなわち、図7A(a)に示す画像データは、拡大処理などが行われていないため、高解像度である。一方、図7A(b)に示す画像データは、同一画素の複製処理または複数画素からの線形内挿処理等により拡大処理された画像データであるため、画像のサイズは大きくなっているが、解像度は拡大処理する前の状態である(低解像度)。したがって、第1の減算器5では、低解像度の画像と高解像度の画像とで減算処理することになるため、第1の減算器5からは図7A(c)に示すように振幅が大きな差分データが出力される。結果的に、図7A(e)に示すように偽信号Fが重畳された画像データが出力されてしまう。 That is, the image data shown in FIG. 7A (a) has a high resolution because no enlargement processing or the like is performed. On the other hand, since the image data shown in FIG. 7A (b) is image data that has been enlarged by replication processing of the same pixel or linear interpolation processing from a plurality of pixels, the size of the image is increased. Is the state before enlargement processing (low resolution). Therefore, since the first subtracter 5 performs subtraction processing between the low resolution image and the high resolution image, the first subtracter 5 has a difference with a large amplitude as shown in FIG. 7A (c). Data is output. As a result, image data on which the false signal F is superimposed is output as shown in FIG. 7A (e).
これに対して、本実施の形態の撮像装置においては、第1の減算器5の前段で画像の拡大処理を行っていないため、第1の減算器5では同じ解像度の画像を減算処理することになる。すなわち、図5における第1の減算器5には、画像縮小部16から出力される画像データ(図7B(a))と、フレームメモリ9から出力される画像データ(図7B(b))とが入力される。第1の減算器5は、両方の画像データを減算処理して、図7B(c)に示す画像データを出力する。ここで、第1の減算器5から出力される画像データは、ゼロに近い値となる。次に、図7B(c)に示す画像データは、減衰部7及び画像拡大部8を介して第2の減算器6に入力される。第2の減算器6は、図7B(a)に示す画像データから図7B(d)に示す画像データを減算処理し、図7B(e)に示す画像データを出力する。図7B(e)に示すように、第2の減算器6から出力される画像データには、図7A(e)に示すような偽信号Fが重畳されていない。
On the other hand, in the imaging apparatus according to the present embodiment, since the image enlargement process is not performed before the first subtracter 5, the first subtracter 5 performs the subtraction process on the image having the same resolution. become. That is, the first subtracter 5 in FIG. 5 includes the image data output from the image reduction unit 16 (FIG. 7B (a)) and the image data output from the frame memory 9 (FIG. 7B (b)). Is entered. The first subtracter 5 subtracts both pieces of image data and outputs the image data shown in FIG. 7B (c). Here, the image data output from the first subtracter 5 has a value close to zero. Next, the image data shown in FIG. 7B (c) is input to the second subtracter 6 via the attenuation unit 7 and the
本実施の形態では、CCDイメージセンサ2が全画素読み出しモードで動作している時に、画像縮小部16は画像データの画像サイズを縮小処理している。画像縮小部16に入力された画像データは、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算して、実質的に間引き処理されるため、解像度が低下する。この時の画像データの解像度は、フレームメモリ9から出力される画像データの解像度と同等である。よって、図7Bに示すように、偽信号が重畳されない画像データを得ることができる。画像縮小部16の縮小処理の方法を、画素混合駆動時のCCDイメージセンサ2における画素混合処理方法と全く同一にすれば、解像度の差による偽信号を最小に抑えることが出来る。
In the present embodiment, when the
なお、本実施の形態に記載の構成は、ランダムノイズ抑圧時に生じる副作用を解消できる構成の一例である。 Note that the configuration described in the present embodiment is an example of a configuration that can eliminate a side effect that occurs when random noise is suppressed.
〔4.実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、CCDイメージセンサ2が全画素読み出しモードで動作している場合において、A/D変換部4から出力される画像データの解像度を低下させて画像サイズを縮小する画像縮小部16を備えたことにより、画像縮小部16から出力される画像データとフレームメモリ9から出力される画像データの解像度を同等とすることができる。よって、第2の減算器6から出力される画像データにおいて偽信号の発生を防止し、画質を向上させることができる。
[4. Effects of the embodiment, etc.]
According to the present embodiment, when the
また、第1の減算器5において、低い解像度の画像データ同士を減算処理しているため、第1の減算器5における演算量を少なくすることができ、高速に画像データを読み出すことができる。よって、露光前のモニタ状態において、フレームレートが高い動画を得ることができる。 In addition, since the first subtracter 5 performs the subtraction process on the low resolution image data, the amount of calculation in the first subtracter 5 can be reduced, and the image data can be read out at high speed. Therefore, a moving image having a high frame rate can be obtained in the monitor state before exposure.
なお、CCDイメージセンサ2は、全画素読み出しモードのみで駆動可能な撮像素子を用いてもよい。図8は、図5におけるCCDイメージセンサ2に代えて、全画素読み出しモードのみで駆動可能なCCDイメージセンサ21を備えた構成である。また、画素混合読み出しモードまたは全画素読み出しモードのいずれかで動作可能な間引き部15をさらに備えた。図8に示す撮像装置は、図6に示すタイミングチャートに基づいて動作する。但し、図6(b)が間引き部15の動作となる。画素混合駆動モードは、A/D変換部4から出力される画像データに対して、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、低解像度の画像データを出力するモードである。また、全画素読み出しモードは、A/D変換部4から出力される画像データを、そのまま出力するモードである。間引き部15におけるモードの切り換えは、マイコン11によって制御される。
The
まず、図6の期間81に示すように、レリーズスイッチ10が操作されていない間は、マイコン11は、間引き部15に対して画素混合駆動モードで動作するよう制御している。CCDイメージセンサ21から出力される画像信号(全画素読み出しされた画像信号)は、A/D変換部4でデジタル化されて、画像データが出力される。
First, as shown in a
間引き部15は、A/D変換部4から出力される画像データに対して、画素混合の処理を行う。具体的には、A/D変換部4から出力される画像データにおいて、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、実質的に間引きされた画像データを生成する。つまり、間引き部15からは、低解像度の画像データが出力される。間引き部15から出力される画像データは、画像縮小部16及び第2の減算器6に入力される。以降の動作は、図5に示す撮像装置の動作と同様であるため省略する。
The thinning unit 15 performs pixel mixing processing on the image data output from the A / D conversion unit 4. Specifically, in the image data output from the A / D conversion unit 4, the pixel data in the horizontal direction and the vertical direction are added to generate substantially thinned image data. That is, low-resolution image data is output from the thinning unit 15. The image data output from the thinning unit 15 is input to the
このように、期間81において間引き部15を画素混合駆動モードで動作させることによって、1フレーム当たりの画像サイズを小さくして、フレームレートが高い動画を得ることができる。
Thus, by operating the thinning unit 15 in the pixel mixture drive mode in the
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ21で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ21の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、CCDイメージセンサ21における露光動作が終了すると、マイコン11は、間引き部15を全画素読み出しモードで動作するよう制御する。これにより、間引き部15は、CCDイメージセンサ21から出力されA/D変換部4を介して入力される画像データを、そのまま画像縮小部16及び第2の減算器6に出力する。つまり、間引き部15からは、高解像度の画像データが出力される。以降の動作は、図5に示す撮像装置の動作と同様であるため、説明を省略する。
Next, as shown in a
図8に示す撮像装置によれば、1つの動作モード(本実施の形態では全画素読み出しモード)のみで動作するCCDイメージセンサ21は、複数の動作モードで選択的に動作可能なCCDイメージセンサに比べて安価であるため、装置全体としてコストダウンをすることができる。
According to the imaging apparatus shown in FIG. 8, the
(実施の形態5)
〔1.撮像装置の構成〕
図9は、実施の形態5における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図9において、図1に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図9に示す構成は、図1に示す構成に2次元フィルタ17をさらに備えた構成である。
(Embodiment 5)
[1. Configuration of imaging device]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging device according to the fifth embodiment. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. The configuration shown in FIG. 9 is a configuration in which a two-
2次元フィルタ17(フィルタ部)は、A/D変換部4から出力される画像データの高周波成分を除去する。よって、2次元フィルタ17から出力される画像データに基づく画像は、エッジ部分が暈けている。
The two-dimensional filter 17 (filter unit) removes high-frequency components from the image data output from the A / D conversion unit 4. Therefore, the image based on the image data output from the two-
〔2.撮影時の動作〕
図10は、本実施の形態の撮像装置において、モニタに動画を表示させている時(モニタ状態)および静止画を撮影した時の各部の状態を示す。図10(a)は、CCDイメージセンサ2における画素信号の読み出し状態を示しており、High期間において画素信号が読み出されている。図10(b)は、CCDイメージセンサ2の駆動状態である。図10(c)は、画像拡大部8における倍率である。図10(d)は、2次元フィルタ17の動作状態である。
[2. (Operation during shooting)
FIG. 10 shows a state of each part when a moving image is displayed on the monitor (monitor state) and when a still image is taken in the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 10A shows the readout state of the pixel signal in the
図10に示すように、マイコン11は、期間81においては、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させ、画像拡大部8の倍率を1倍に設定し、2次元フィルタ17の動作をオフにする。
As shown in FIG. 10, in the
CCDイメージセンサ2は、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算し、実質的に画素を間引く処理を行う。CCDイメージセンサ2からは、所定周期で1フレーム分の画像信号が出力され、A/D変換部4に入力される。
The
A/D変換部4は、CCDイメージセンサ2から出力される画像信号をデジタル化し、画像データを第2の減算器6及び2次元フィルタ17に出力する。
The A / D converter 4 digitizes the image signal output from the
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データのランダムノイズを抑圧し、画像データを画像メモリ12に書き込む。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づく画像は、表示制御部(不図示)によりモニタ(不図示)に出力され、モニタには動画が表示される。
The second subtracter 6 suppresses random noise in the image data output from the A / D converter 4 and writes the image data in the
一方、2次元フィルタ17は、オフ状態であるため、入力される画像データをそのまま出力している。なお、CCDイメージセンサ2は、画素混合駆動モードで動作しているため、1フレーム当たりの画像サイズが小さく、フレームレートが高い動画を得ることができる。
On the other hand, since the two-
ここで、A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6においてランダムノイズ抑圧処理がなされ、フレームメモリ9に書き込まれる。1フレーム経過後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、画像拡大部8に入力される。
Here, the image data output from the A / D converter 4 is subjected to random noise suppression processing in the second subtractor 6 and is written in the
画像拡大部8は、倍率が1倍に設定されているため、フレームメモリ9から出力される画像データをそのまま第1の減算器5に出力する。
The
第1の減算器5は、2次元フィルタ17から出力される画像データ(画像サイズは1倍)から。画像拡大部8から出力される画像データ(画像サイズは1倍)を減算処理し、差分の画像データを出力する。第1の減算器5から出力される画像データは、減衰部7に入力される。
The first subtracter 5 is based on the image data (image size is 1 time) output from the two-
減衰部7は、図20に示す特性に基づいて、第1の減算器5から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、第2の減算器6に入力される。 The attenuator 7 attenuates the image data output from the first subtractor 5 by nonlinear processing based on the characteristics shown in FIG. The image data output from the attenuation unit 7 is input to the second subtracter 6.
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算処理する。これにより、第2の減算器6は、ランダムノイズが抑圧された画像データを出力することができる。 The second subtracter 6 subtracts the image data output from the attenuation unit 7 from the image data output from the A / D conversion unit 4. Thereby, the second subtracter 6 can output image data in which random noise is suppressed.
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ2で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ2の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、マイコン11は、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を全画素読み出しモードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率をN倍(本実施の形態ではN=3)に設定する。また、マイコン11は、2次元フィルタ17の動作をオンにする。
Next, as shown in a
全画素読み出しモードで動作するCCDイメージセンサ2から出力される画像信号(画像サイズはN倍)は、A/D変換部4でデジタル化され、画像データが出力される。A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6及び2次元フィルタ17に入力される。
An image signal (image size is N times) output from the
2次元フィルタ17は、A/D変換部4から出力される画像データの高周波成分を除去する。これにより、2次元フィルタ17から出力される画像データは、エッジ部分が暈けた画像となる。
The two-
一方、フレームメモリ9には、露光前の1フレーム分の画像データ(画像サイズは1倍)が書き込まれている。期間82に示す露光終了後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、画像拡大部8に入力される。
On the other hand, image data for one frame before exposure (image size is 1 time) is written in the
画像拡大部8は、フレームメモリ9から出力される画像データに対して、同一画素の複製処理または複数画素からの線形内挿処理等により拡大処理を行う。画像拡大部8から出力される画像データは、信号処理によって拡大されたものであるため、高周波成分のレベルが低く、エッジ部分が暈けた画像になっている。画像拡大部8から出力される画像データは、第1の減算器5に入力される。
The
第1の減算器5は、2次元フィルタ17から出力される画像データ(画像サイズはN倍)から、画像拡大部8から出力される画像データ(画像サイズはN倍)を減算処理し、その差分の画像データを出力する。すなわち、第1の減算器5は、高周波成分が除去された画像データ同士を減算処理する。第1の減算器5から出力される画像データは、減衰部7に入力される。
The first subtracter 5 subtracts the image data (image size is N times) output from the
減衰部7は、図20に示す特性に基づき、第1の減算器5から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、第2の減算器6に入力される。 The attenuator 7 attenuates the image data output from the first subtracter 5 by nonlinear processing based on the characteristics shown in FIG. The image data output from the attenuation unit 7 is input to the second subtracter 6.
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算処理する。第2の減算器6から出力される画像データは、画像メモリ12に書き込まれる。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づき、表示制御部(不図示)はモニタ(不図示)に静止画を表示させる。
The second subtracter 6 subtracts the image data output from the attenuation unit 7 from the image data output from the A / D conversion unit 4. The image data output from the second subtracter 6 is written into the
ランダムノイズ抑圧処理が完了すると、再び期間81の状態に戻る。すなわち、モニタに動画を表示している状態になる。
When the random noise suppression process is completed, the state returns to the
〔3.実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、第1の減算器5に入力する画像データの高周波成分を除去する2次元フィルタ17を備えたことにより、第1の減算器5は、2次元フィルタで高周波成分が除去された画像データから、画像拡大部8から出力される高周波成分が低下した画像データを減算処理して、差分データを生成することになる。よって、実施の形態4で説明したような、偽信号の発生を防止することができ、画質を向上させることができる。
[3. Effects of the embodiment, etc.]
According to the present embodiment, since the two-
すなわち、高周波成分が除去された画像データと、高周波成分が除去されていない画像データとで減算処理すると、図7A(c)に示すように差分値が大きくなってしまう。よって、図7A(e)に示すような偽信号Fが発生してしまう。これに対して本実施の形態では、図7A(b)に示すような高周波成分が除去された画像データ同士を減算処理しているため、差分値は低くなる。よって、図7B(e)に示すように偽信号が発生しない画像データを得ることができる。 That is, when the subtraction process is performed between the image data from which the high frequency component has been removed and the image data from which the high frequency component has not been removed, the difference value becomes large as shown in FIG. 7A (c). Therefore, a false signal F as shown in FIG. 7A (e) is generated. On the other hand, in the present embodiment, since the image data from which the high-frequency components are removed as shown in FIG. 7A (b) is subtracted, the difference value is low. Therefore, as shown in FIG. 7B (e), it is possible to obtain image data in which no false signal is generated.
なお、CCDイメージセンサ2は、全画素読み出しモードのみで駆動可能な撮像素子を用いてもよい。図11は、図9におけるCCDイメージセンサ2に代えて、全画素読み出しモードのみで駆動可能なCCDイメージセンサ21を備えた構成である。また、画素混合読み出しモードまたは全画素読み出しモードのいずれかで動作可能な間引き部15をさらに備えた。図11に示す撮像装置は、図10に示すタイミングチャートに基づいて動作する。但し、図10(b)が間引き部15の動作となる。画素混合駆動モードは、A/D変換部4から出力される画像データに対して、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、低解像度の画像データを出力するモードである。また、全画素読み出しモードは、A/D変換部4から出力される画像データを、そのまま出力するモードである。間引き部15におけるモードの切り換えは、マイコン11によって制御される。
The
まず、図10の期間81に示すように、レリーズスイッチ10が操作されていない間は、マイコン11は、間引き部15に対して画素混合駆動モードで動作するよう制御している。CCDイメージセンサ21から出力される画像信号(全画素読み出しされた画像信号)は、A/D変換部4でデジタル化されて、画像データが出力される。
First, as shown in a
間引き部15は、A/D変換部4から出力される画像データに対して、画素混合の処理を行う。具体的には、A/D変換部4から出力される画像データにおいて、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、実質的に間引きされた画像データを生成する。つまり、間引き部15からは、低解像度の画像データが出力される。間引き部15から出力される画像データは、2次元フィルタ17及び第2の減算器6に入力される。以降の動作は、図9に示す撮像装置の動作と同様であるため省略する。
The thinning unit 15 performs pixel mixing processing on the image data output from the A / D conversion unit 4. Specifically, in the image data output from the A / D conversion unit 4, the pixel data in the horizontal direction and the vertical direction are added to generate substantially thinned image data. That is, low-resolution image data is output from the thinning unit 15. The image data output from the thinning unit 15 is input to the two-
このように、期間81において間引き部15を画素混合駆動モードで動作させることによって、1フレーム当たりの画像サイズを小さくして、フレームレートが高い動画を得ることができる。
Thus, by operating the thinning unit 15 in the pixel mixture drive mode in the
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ21で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ21の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、CCDイメージセンサ21における露光動作が終了すると、マイコン11は、間引き部15を全画素読み出しモードで動作するよう制御する。これにより、間引き部15は、CCDイメージセンサ21から出力されA/D変換部4を介して入力される画像データを、そのまま2次元フィルタ17及び第2の減算器6に出力する。つまり、間引き部15からは、高解像度の画像データが出力される。以降の動作は、図9に示す撮像装置の動作と同様であるため、説明を省略する。
Next, as shown in a
図11に示す撮像装置によれば、1つの動作モード(本実施の形態では全画素読み出しモード)のみで動作するCCDイメージセンサ21は、複数の動作モードで選択的に動作可能なCCDイメージセンサに比べて安価であるため、装置全体としてコストダウンをすることができる。
According to the imaging apparatus shown in FIG. 11, the
(実施の形態6)
〔1.撮像装置の構成〕
図12は、実施の形態6における撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、図12において、図5に示す構成と同様の構成要素については、同一番号を付与して詳細な説明は省略する。図12に示す構成は、図5に示す構成に2次元フィルタ18、動き検出部19、および切替部20をさらに備えた構成である。
(Embodiment 6)
[1. Configuration of imaging device]
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging device according to the sixth embodiment. In FIG. 12, the same components as those shown in FIG. 5 are given the same numbers, and detailed description thereof is omitted. The configuration illustrated in FIG. 12 is a configuration in which a two-
2次元フィルタ18(フィルタ部)は、前述の図16に示した構成を持つフィルタであり、対象画素と周辺画素(8画素)との相関に基づいて、適応的にローパスフィルタ処理を行う。 The two-dimensional filter 18 (filter unit) is a filter having the configuration shown in FIG. 16 described above, and adaptively performs low-pass filter processing based on the correlation between the target pixel and surrounding pixels (8 pixels).
動き検出部19は、画像拡大部8から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出するものである。具体的には、画像拡大部8から出力される画像データ(差分値)の絶対値に応じて、係数Kを出力している。図13は、差分値と係数Kとの関係を示す。図13に示すように、差分値の絶対値がS1以下であれば、画像の動きが無いと判断し、係数K=0を出力する。また、差分値の絶対値がS2以上であれば、係数K=1を出力する。また、差分値の絶対値がS1〜S2の範囲であれば、差分値に応じて係数Kが0〜1の範囲で変化する。
The
切替部20は、A端子に2次元フィルタ18が接続され、B端子に第2の減算器6が接続されている。A端子には、2次元フィルタ18でフィルタ処理(2次元ノイズリダクション処理)された画像データが入力される。B端子には、ノイズ低減回路14でランダムノイズ抑圧処理(3次元ノイズリダクション処理)された画像データが入力される。また、切替部20は、動き検出部19から出力される係数Kによって、2次元フィルタ18から出力される画像データおよび第2の減算器6から出力される画像データを、所定の割合で加算して出力するものである。本実施の形態では、動き検出部19から出力される係数Kが「1」の場合は、A端子に入力される画像データを画像メモリ12に出力する。また、係数Kが「0」の場合は、B端子に入力される画像データを画像メモリ12に出力する。また、0<K<1の場合は、A端子に入力される画像データおよびB端子に入力される画像データを所定の割合で加算して、画像メモリ12に出力する。図14は切替部20の具体構成であるが、詳しい動作については後述する。
In the
〔2.撮影時の動作〕
図12に示すように、マイコン11は、露光前の状態において、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を画素混合駆動モードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率を1倍に設定し、画像縮小部16の倍率を1倍に設定する。
[2. (Operation during shooting)
As shown in FIG. 12, the
CCDイメージセンサ2は、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算し、実質的に画素を間引く処理を行う。CCDイメージセンサ2からは、所定周期で1フレーム分の画像信号が出力され、A/D変換部4に入力される。A/D変換部4は、CCDイメージセンサ2から出力される画像信号をデジタル化し、画像データを出力する。A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6、画像縮小部16、および2次元フィルタ18に入力される。
The
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データのランダムノイズを抑圧し、画像データをフレームメモリ9に書き込む。1フレーム経過後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、第1の減算器5に入力される。
The second subtracter 6 suppresses random noise in the image data output from the A / D converter 4 and writes the image data in the
また、画像縮小部16は、倍率が1倍に設定されているため、A/D変換部4から出力される画像データの画像サイズを変更せずに出力している。画像縮小部16から出力される画像データは、第1の減算器5に入力される。
The
第1の減算器5は、画像縮小部16から出力される画像データ(画像サイズは1倍)から、フレームメモリ9から出力される画像データ(画像サイズは1倍)を減算処理し、差分の画像データを出力する。第1の減算器5から出力される画像データは、画像拡大部8に入力される。
The first subtracter 5 subtracts the image data (image size is 1 time) output from the
画像拡大部8は、倍率が1倍に設定されているため、第1の減算器5から出力される画像データの画像サイズを変更せずに出力する。画像拡大部8から出力される画像データは、減衰部7と動き検出部19に入力される。
Since the magnification is set to 1, the
減衰部7は、図20に示す特性に基づいて、画像拡大部8から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、第2の減算器6に入力される。
The attenuating unit 7 attenuates the image data output from the
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算処理する。これにより、第2の減算器6は、ランダムノイズが抑圧された画像データを出力することができる。 The second subtracter 6 subtracts the image data output from the attenuation unit 7 from the image data output from the A / D conversion unit 4. Thereby, the second subtracter 6 can output image data in which random noise is suppressed.
動き検出部19は、画像拡大部8から出力される画像データに基づいて、係数Kを出力する。具体的には、図13に示す特性に基づいて、画像データの値(差分値)に応じた係数Kを決定し、出力している。撮像装置が露光前の状態(モニタ状態)では、画像の動きが多いため、係数Kはほぼ「1」を出力し続ける。出力される係数Kは、切替部20に入力される。
The
切替部20は、動き検出部19から出力される係数Kに基づいて、A端子に入力される画像データとB端子に入力される画像データとを所定の割合で加算する。撮像装置が露光前の状態では、係数K=1が出力され続けるため、切替部20はA端子に入力される画像データを出力する。これにより、A/D変換部4から出力される画像データは、2次元フィルタ18においてフィルタ処理され、切替部20を介して画像メモリ12に書き込まれる。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づいて、表示制御部(不図示)はモニタ(不図示)に動画を表示させる。
Based on the coefficient K output from the
次に、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ2において露光動作を実行させる。所定時間経過後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ2の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, when the
次に、マイコン11は、CCD駆動部3を制御してCCDイメージセンサ2を全画素読み出しモードで動作させる。また、マイコン11は、画像拡大部8の倍率をN倍に設定する。また、マイコン11は、画像縮小部16の倍率を1/N倍に設定する。本実施の形態では、N=3とした。
Next, the
全画素読み出しモードで動作するCCDイメージセンサ2から出力された画像信号(画像サイズはN倍)は、A/D変換部4でデジタル化され、画像データが出力される。A/D変換部4から出力される画像データは、第2の減算器6、画像縮小部16、および2次元フィルタ18に入力される。画像縮小部16は、A/D変換部4から出力される画像データの画像サイズを1/N倍に縮小処理する。すなわち、画像縮小部16から出力される画像データは、1倍のサイズの画像である。画像縮小部16から出力される画像データは、第1の減算器5に入力される。
An image signal (image size is N times) output from the
一方、フレームメモリ9には、露光前の1フレーム分の画像データ(画像サイズは1倍)が書き込まれている。露光終了後、フレームメモリ9から読み出された画像データは、第1の減算器5に入力される。
On the other hand, image data for one frame before exposure (image size is 1 time) is written in the
第1の減算器5は、画像縮小部16から出力される画像データ(画像サイズは1倍)から、フレームメモリ9から出力される画像データ(画像サイズは1倍)を減算処理し、その差分の画像データを出力する。第1の減算器5から出力される画像データは、画像拡大部8に入力される。
The first subtracter 5 subtracts the image data (image size is 1 time) output from the
画像拡大部8は、第1の減算器5から出力される画像データをN倍に拡大処理して出力する。画像拡大部8から出力される画像データは、減衰部7及び動き検出部19に入力される。
The
減衰部7は、図20に示す特性に基づき、画像拡大部8から出力される画像データを非線形処理して減衰させる。減衰部7から出力される画像データは、第2の減算部6に入力される。
The attenuating unit 7 attenuates the image data output from the
第2の減算器6は、A/D変換部4から出力される画像データから、減衰部7から出力される画像データを減算処理する。第2の減算器6から出力される画像データは、切替部20に入力される。
The second subtracter 6 subtracts the image data output from the attenuation unit 7 from the image data output from the A / D conversion unit 4. The image data output from the second subtracter 6 is input to the
動き検出部19は、画像拡大部8から出力される画像データ(差分値)に基づいて、係数Kを決定し出力する。係数Kは、図13に示す特性に基づいて決定される。すなわち、画像の動きが多ければ、画像データの差分値が大きくなるため、係数Kは大きくなる(最大値は「1」)。一方、画像の動きが少なければ、画像データの差分値が小さくなるため、係数Kは小さくなる(最小値は「0」)。動き検出部19から出力される係数Kは、切替部20に入力される。
The
切替部20は、動き検出部19から出力される係数Kに基づいて、A端子に入力される画像データとB端子に入力される画像データとを所定の割合で加算し、加算処理した画像データを画像メモリ12に書き込んでいる。画像メモリ12に書き込まれた画像データに基づき、表示制御部(不図示)はモニタ(不図示)に静止画を表示させる。
The switching
ランダムノイズ抑圧処理が完了すると、再び露光前の状態に戻る。すなわち、モニタに動画を表示している状態になる。 When the random noise suppression process is completed, the state before the exposure is restored. That is, the moving image is displayed on the monitor.
図14は、切替部20の具体構成である。切替部20は、A端子201、B端子202、K端子203、第1の乗算器204、第2の乗算器205、基準入力端子206、第3の減算器207、加算器208、および出力端子209を備えている。図14において、A端子201は、2次元フィルタ18に接続されている。A端子201に入力される画像データは、第1の乗算器204に入力される。B端子202は、第2の減算器6に接続されている。B端子202に入力される画像データは、第2の乗算器205に入力される。K端子203に入力される係数Kは、第1の乗算器204と第3の減算器207に入力される。第3の減算器207は、係数Kと、基準入力端子206に入力される基準値(本実施の形態では「1」)とで、減算処理(1−K)を行う。第3の減算器207から出力される値は、第2の乗算器205に入力される。第1の乗算器204から出力される画像データと第2の乗算器205から出力される画像データは、加算器208に入力される。加算器208から出力される画像データは、出力端子209を介して外部へ出力される。
FIG. 14 shows a specific configuration of the switching
例えば、A端子201に2次元フィルタから出力される画像データが入力され、B端子202にノイズ低減回路14から出力される画像データが入力されている状態で、K端子203に係数K=0が入力された場合は、第1の乗算器204の出力は「0」になる。また、第3の減算器207からは値「1」が出力され、第2の乗算器205に入力される。よって、加算器208には、第2の乗算器205から出力される画像データのみが入力され、出力端子209からはB端子202に入力された画像データが出力される。
For example, when the image data output from the two-dimensional filter is input to the
また、K端子203に係数K=1が入力された場合は、第1の乗算器204から出力される画像データが加算器208に入力される。また、第3の減算器207からは値「0」が出力され、第2の乗算器205に入力される。これにより、第2の乗算器205の出力は「0」になる。よって、加算器208には、第1の乗算器204から出力される画像データのみが入力され、出力端子209からはA端子201に入力された画像データが出力される。
When the coefficient K = 1 is input to the
また、K端子203に入力される係数Kが0〜1の間の所定値であれば、その値に応じて第1の乗算器204から出力される画像データと第2の乗算器205から出力される画像データとの割合が変化する。例えば、係数K=0.8が入力された場合は、第1の乗算器204から出力される画像データが80%、第2の乗算器205から出力される画像データが20%の割合で、加算器208に入力される。
If the coefficient K input to the
〔3.実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、動き検出部19で画像の動きを検出して、動きが多い時は2次元フィルタ18でフィルタ処理を行い、動きが少ない時はノイズ低減回路14によりランダムノイズ抑圧処理を行う構成としたことにより、画像の動きが多い時のS/N比の劣化を防ぐことができる。すなわち、画像の動きが多い時にノイズ低減回路14による処理を行うと、フレーム間の相関が低いため必要以上に補正がかかる、又は動きの大きな部分で全く補正がかからず、画質が劣化してしまう可能性がある。本実施の形態では、画像の動きが多い時は2次元フィルタでフィルタ処理を優先的に動作させるため、画質の劣化を抑えることができる。
[3. Effects of the embodiment, etc.]
According to the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、露光前の状態と露光後の状態の両方において、動き検出部19による画像の動き検出と、切替部20における切替動作を行ったが、少なくとも露光後の状態において動き検出部19及び切替部20を動作させる構成とすればよい。
In the present embodiment, image motion detection by the
また、本実施の形態では、図13に示すように、動き検出部19から出力される係数Kを0〜1の間で線形変化させているが、「0」及び「1」の2値としてもよい。これにより、切替部20は、2次元フィルタ18から出力される画像データか、ノイズ低減回路14から出力される画像データのうち、いずれか一方のみを選択して出力することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the coefficient K output from the
また、本実施の形態では、動き検出は、第1の減算器5から出力される差分データを用いているが、これに限らない。 In the present embodiment, the motion detection uses the difference data output from the first subtracter 5, but the present invention is not limited to this.
また、実施の形態6は、実施の形態5に記載の構成と組み合わせているが、実施の形態1〜4に記載の構成のいずれかと組み合わせることもできる。 Moreover, although Embodiment 6 is combined with the structure described in Embodiment 5, it can also be combined with any of the structures described in Embodiments 1-4.
また、CCDイメージセンサ2は、全画素読み出しモードのみで駆動可能な撮像素子を用いてもよい。図15は、図12におけるCCDイメージセンサ2に代えて、全画素読み出しモードのみで駆動可能なCCDイメージセンサ21を備えた構成である。また、画素混合読み出しモードまたは全画素読み出しモードのいずれかで動作可能な間引き部15をさらに備えた。図15に示す撮像装置は、図2に示すタイミングチャートに基づいて動作する。但し、図2(b)が間引き部15の動作となる。画素混合駆動モードは、A/D変換部4から出力される画像データに対して、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、低解像度の画像データを出力するモードである。また、全画素読み出しモードは、A/D変換部4から出力される画像データを、そのまま出力するモードである。間引き部15におけるモードの切り換えは、マイコン11によって制御される。
The
まず、図2の期間81に示すように、レリーズスイッチ10が操作されていない間は、マイコン11は、間引き部15に対して画素混合駆動モードで動作するよう制御している。CCDイメージセンサ21から出力される画像信号(全画素読み出しされた画像信号)は、A/D変換部4でデジタル化されて、画像データが出力される。
First, as shown in a
間引き部15は、A/D変換部4から出力される画像データに対して、画素混合の処理を行う。具体的には、A/D変換部4から出力される画像データにおいて、水平方向及び垂直方向の画素の値を加算することで、実質的に間引きされた画像データを生成する。つまり、間引き部15からは、低解像度の画像データが出力される。間引き部15から出力される画像データは、2次元フィルタ18、画像縮小部16及び第2の減算器6に入力される。以降の動作は、図12に示す撮像装置の動作と同様であるため省略する。
The thinning unit 15 performs pixel mixing processing on the image data output from the A / D conversion unit 4. Specifically, in the image data output from the A / D conversion unit 4, the pixel data in the horizontal direction and the vertical direction are added to generate substantially thinned image data. That is, low-resolution image data is output from the thinning unit 15. The image data output from the thinning unit 15 is input to the two-
このように、期間81において間引き部15を画素混合駆動モードで動作させることによって、1フレーム当たりの画像サイズを小さくして、フレームレートが高い動画を得ることができる。
Thus, by operating the thinning unit 15 in the pixel mixture drive mode in the
次に、期間82に示すように、レリーズスイッチ10が操作されると、マイコン11は、CCD駆動部3を制御して、CCDイメージセンサ21で露光動作を実行させる。期間82の終了後、マイコン11は、CCD駆動部3に対してCCDイメージセンサ21の露光動作を停止させるよう制御する。
Next, as shown in a
次に、期間83に示すように、CCDイメージセンサ21における露光動作が終了すると、マイコン11は、間引き部15を全画素読み出しモードで動作するよう制御する。これにより、間引き部15は、CCDイメージセンサ21から出力されA/D変換部4を介して入力される画像データを、そのまま2次元フィルタ18、画像縮小部16及び第2の減算器6に出力する。つまり、間引き部15からは、高解像度の画像データが出力される。以降の動作は、図12に示す撮像装置の動作と同様であるため、説明を省略する。
Next, as shown in a
図15に示す撮像装置によれば、1つの動作モード(本実施の形態では全画素読み出しモード)のみで動作するCCDイメージセンサ21は、複数の動作モードで選択的に動作可能なCCDイメージセンサに比べて安価であるため、装置全体としてコストダウンをすることができる。
According to the imaging apparatus shown in FIG. 15, the
〔付記1〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大する画像拡大部と、前記画像拡大部で拡大された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えたものである。
[Appendix 1]
The imaging apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements, and a first driving mode for reading a low resolution image based on an output of the photoelectric conversion elements, or a first read mode for reading an image having a higher resolution than the low resolution image. An image sensor that can operate in two drive modes; a drive unit that drives the image sensor; a frame memory that stores image data read from the image sensor in the first drive mode; and the frame memory An image enlarging unit for enlarging the image size of the stored image data, and noise reduction of the image data read from the image sensor in the second drive mode based on the image data enlarged by the image enlarging unit And a noise reduction unit that performs processing.
この構成により、第1の駆動モードで読み出された画像をフレームメモリに格納することで高速な読み出しを行い、第2の駆動モードで読み出された画像に対して、フレームメモリに格納された画像を拡大した画像に基づいてノイズ低減処理を行うことで、被写体の動きに強く解像度の劣化も引き起こさずにランダムノイズを抑圧することができる。 With this configuration, the image read out in the first drive mode is stored in the frame memory to perform high-speed reading, and the image read out in the second drive mode is stored in the frame memory. By performing noise reduction processing based on an enlarged image, it is possible to suppress random noise without causing resolution degradation that is strong against subject movement.
なお、CCDイメージセンサ2は、撮像素子の一例である。CCD駆動部3は、駆動部の一例である。画素混合駆動モードは、第1の駆動モードの一例である。全画素読み出しモードは、第2の駆動モードの一例である。
The
〔付記2〕
本発明の撮像装置は、前記撮像素子は、前記第1の駆動モードにおいて、複数の前記光電変換素子の出力を混合して出力する構成としてもよい。
[Appendix 2]
The imaging device of the present invention may be configured such that the imaging element mixes and outputs the outputs of the plurality of photoelectric conversion elements in the first drive mode.
この構成により、第1の駆動モードにおいて、よりランダムノイズが抑圧された画像が得られるため、第2の駆動モードで読み出された画像に対してノイズ低減処理を行う際に、より大きなランダムノイズ抑圧効果が得られる。 With this configuration, an image in which random noise is further suppressed is obtained in the first drive mode. Therefore, when performing noise reduction processing on an image read in the second drive mode, a larger random noise is obtained. A suppression effect is obtained.
〔付記3〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大する画像拡大部と、前記画像拡大部で拡大された画像に基づいて、前記撮像素子から読み出された画像のノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えたものである。
[Appendix 3]
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element including a plurality of photoelectric conversion elements, a drive unit that drives the image pickup element, and a first drive that generates a low-resolution image based on an image output from the image pickup element. Mode, or a thinning unit operable in a second driving mode for generating an image having a higher resolution than the low-resolution image, and a frame memory for storing image data output from the thinning unit in the first driving mode And an image enlarging unit for enlarging the image size of the image data stored in the frame memory, and noise reduction processing for the image read from the image sensor based on the image enlarged by the image enlarging unit A noise reduction unit.
この構成により、第2の駆動モードのみで動作する安価な撮像素子を使用することが出来るので、撮像装置のコストを削減することができる。 With this configuration, an inexpensive image sensor that operates only in the second drive mode can be used, so that the cost of the imaging apparatus can be reduced.
〔付記4〕
本発明の撮像装置は、前記間引き部は、前記撮像素子から読み出された複数の前記光電変換素子の出力信号を混合して出力する構成としてもよい。
[Appendix 4]
The imaging device of the present invention may be configured such that the thinning unit mixes and outputs output signals of the plurality of photoelectric conversion elements read from the imaging element.
この構成により、第1の駆動モードにおいて、よりランダムノイズが抑圧された画像が得られるため、撮像素子から読み出された画像データに対してノイズ低減処理を行う際に、より大きなランダムノイズ抑圧効果が得られる。 With this configuration, an image in which random noise is further suppressed is obtained in the first drive mode. Therefore, when performing noise reduction processing on image data read from the image sensor, a larger random noise suppression effect is obtained. Is obtained.
〔付記5〕
本発明の撮像装置は、前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部を、さらに備えた構成としてもよい。
[Appendix 5]
The imaging apparatus of the present invention may further include a filter unit that performs two-dimensional filter processing on the image data read from the thinning unit.
この構成により、2次元フィルタ処理を施さない場合に比べて、よりランダムノイズが抑圧された画像が得られるため、撮像素子から読み出された画像データに対してノイズ低減処理を行う際に、より大きなランダムノイズ抑圧効果が得られる。特に、2次元フィルタのタップ数を増やすことなく、2次元フィルタ処理される光電変換素子の数を増加させることになるため、小回路規模で大きなランダムノイズ抑圧効果が得られる。 With this configuration, an image in which random noise is further suppressed is obtained as compared with the case where the two-dimensional filter processing is not performed. Therefore, when performing noise reduction processing on image data read from the image sensor, A large random noise suppression effect can be obtained. In particular, since the number of photoelectric conversion elements to be two-dimensionally filtered is increased without increasing the number of taps of the two-dimensional filter, a large random noise suppression effect can be obtained with a small circuit scale.
なお、2次元フィルタ13は、フィルタ部の一例である。 The two-dimensional filter 13 is an example of a filter unit.
〔付記6〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から読み出された画像データの画像サイズを縮小する画像縮小部と、前記画像縮小部で縮小された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、前記ノイズ低減部は、前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記撮像素子から出力される画像データとで減算処理を行うものである。
[Appendix 6]
The imaging apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements, and a first driving mode for reading a low resolution image based on an output of the photoelectric conversion elements, or a first read mode for reading an image having a higher resolution than the low resolution image. An image sensor operable in two drive modes, a drive unit that drives the image sensor, a frame memory that stores image data read from the image sensor in the first drive mode, and the second In the drive mode, an image reduction unit that reduces the image size of the image data read from the image sensor, and the image data reduced by the image reduction unit, the image sensor reads the image data in the second drive mode. A noise reduction unit that performs noise reduction processing on the read image data, and the noise reduction unit is output from the image reduction unit in the second drive mode. The image data output from the frame memory is subtracted from the image data, the difference image data is enlarged, and the enlarged image data and the image data output from the image sensor are subtracted. It is.
この構成により、ランダムノイズ抑圧処理時における偽信号の発生を抑えることができる。よって、画像の画質を向上させることができる。 With this configuration, it is possible to suppress the generation of false signals during random noise suppression processing. Therefore, the image quality of the image can be improved.
〔付記7〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から前記第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から読み出された画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、前記画像縮小部で縮小処理された画像データに基づいて、前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、前記ノイズ低減部は、前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記間引き部から出力される画像データとで減算処理を行うものである。
[Appendix 7]
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element including a plurality of photoelectric conversion elements, a drive unit that drives the image pickup element, and a first drive that generates a low-resolution image based on an image output from the image pickup element. Mode, or a thinning unit operable in a second driving mode for generating an image having a higher resolution than the low-resolution image, and a frame for storing image data output from the thinning unit in the first driving mode Based on the memory, an image reduction unit that reduces the image size of the image data read from the thinning unit in the second drive mode, and the image data reduced by the image reduction unit A noise reduction unit that performs a noise reduction process on image data read out from the unit in the second drive mode, and the noise reduction unit is configured in the second drive mode, The image data output from the frame memory is subtracted from the image data output from the image reduction unit, the image data as the difference is enlarged, and the enlarged image data and the image output from the decimation unit Subtraction processing is performed on the data.
この構成により、ランダムノイズ抑圧処理時における偽信号の発生を抑えることができる。よって、画像の画質を向上させることができる。また、第2の駆動モードのみで動作する安価な撮像素子を使用することが出来るので、撮像装置のコストを削減することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the generation of false signals during random noise suppression processing. Therefore, the image quality of the image can be improved. In addition, since an inexpensive image sensor that operates only in the second drive mode can be used, the cost of the image pickup apparatus can be reduced.
〔付記8〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データのサイズを拡大する画像拡大部と、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、前記フィルタ部から出力される画像データから前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記撮像素子から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えたものである。
[Appendix 8]
The imaging apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements, and a first driving mode for reading a low resolution image based on an output of the photoelectric conversion elements, or a first read mode for reading an image having a higher resolution than the low resolution image. An image sensor operable in two drive modes, a drive unit that drives the image sensor, a frame memory that stores image data read from the image sensor in the first drive mode, and the second In the drive mode, an image enlarging unit that enlarges the size of the image data output from the frame memory, and a filter that performs low-pass filter processing on the image data read from the image sensor in the second drive mode A first subtractor for subtracting the image data output from the image enlargement unit from the image data output from the filter unit, and the imaging From the image data output from a child, in which a second subtracter for subtracting the image data output from the first subtractor.
この構成により、ランダムノイズ抑圧処理時における偽信号の発生を抑えることができる。よって、画像の画質を向上させることができる。 With this configuration, it is possible to suppress the generation of false signals during random noise suppression processing. Therefore, the image quality of the image can be improved.
なお、2次元フィルタ17は、フィルタ部の一例である。
The two-
〔付記9〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、前記フィルタ部から出力される画像データから前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記間引き部から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えたものである。
[Appendix 9]
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element including a plurality of photoelectric conversion elements, a drive unit that drives the image pickup element, and a first drive that generates a low-resolution image based on an image output from the image pickup element. A thinning unit operable in a second driving mode that generates an image having a higher resolution than the low-resolution image, or image data read from the thinning unit in the first driving mode. A frame memory; an image enlarging unit for enlarging an image size of image data output from the frame memory in the second drive mode; and image data read out from the thinning unit in the second drive mode. A filter unit that performs low-pass filter processing, and subtracts image data output from the image enlargement unit from image data output from the filter unit That a first subtractor, from the image data outputted from the thinning unit, in which a second subtracter for subtracting the image data output from the first subtractor.
この構成により、ランダムノイズ抑圧処理時における偽信号の発生を抑えることができる。よって、画像の画質を向上させることができる。また、第2の駆動モードのみで動作する安価な撮像素子を使用することが出来るので、撮像装置のコストを削減することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the generation of false signals during random noise suppression processing. Therefore, the image quality of the image can be improved. In addition, since an inexpensive image sensor that operates only in the second drive mode can be used, the cost of the image pickup apparatus can be reduced.
〔付記10〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備え、前記光電変換素子の出力に基づき低解像度の画像を読み出す第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を読み出す第2の駆動モードで動作可能な撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から出力される画像データの画像サイズを縮小する画像縮小部と、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大する画像拡大部と、前記撮像素子から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えたものである。
[Appendix 10]
The imaging apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion elements, and a first driving mode for reading a low resolution image based on an output of the photoelectric conversion elements, or a first read mode for reading an image having a higher resolution than the low resolution image. An image sensor that can operate in two drive modes; a drive unit that drives the image sensor; a filter unit that performs two-dimensional filter processing on image data read from the image sensor; and the first from the image sensor. A frame memory for storing image data read in the driving mode, an image reducing unit for reducing the image size of the image data output from the image sensor in the second driving mode, and the image reducing unit. A first subtracter for subtracting the image data output from the frame memory from the output image data; and the first drive unit in the second drive mode. An image enlarging unit for enlarging the image size of the image data output from the subtractor, and a second subtractor for subtracting the image data output from the image enlarging unit from the image data output from the image sensor. A motion detection unit that detects a motion of an image based on the image data output from the image enlargement unit; an image data output from the filter unit based on a detection result in the motion detection unit; and the second And a switching unit that adds and outputs the image data output from the subtractor at a predetermined ratio.
この構成により、画像の動きが多い時はフィルタ部で2次元ノイズリダクション処理を動作させ、画像の動きが少ない時は3次元ノイズリダクション処理を動作させることで、画像の動きが多い時における画像のS/N比の劣化を防ぐことができる。 With this configuration, when the image movement is large, the filter unit operates the two-dimensional noise reduction process, and when the image movement is small, the three-dimensional noise reduction process is operated. Degradation of the S / N ratio can be prevented.
なお、2次元フィルタ18は、フィルタ部の一例である。
The two-
〔付記11〕
本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動部と、前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から出力される画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、前記間引き部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えたものである。
[Appendix 11]
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element including a plurality of photoelectric conversion elements, a drive unit that drives the image pickup element, and a first drive that generates a low-resolution image based on an image output from the image pickup element. A thinning unit operable in a mode or a second drive mode that generates an image having a higher resolution than the low-resolution image, and a filter unit that performs two-dimensional filtering on the image data read from the thinning unit A frame memory that stores image data read from the thinning unit in the first driving mode, and an image that reduces the image size of the image data output from the thinning unit in the second driving mode. A reduction unit; a first subtracter that subtracts image data output from the frame memory from image data output from the image reduction unit; and the second drive. In this mode, image data output from the image enlargement unit is selected from an image enlargement unit that enlarges the image size of the image data output from the first subtractor, and image data output from the thinning unit. From the second subtractor for performing the subtraction process, the motion detection unit for detecting the motion of the image based on the image data output from the image enlargement unit, and the filter unit based on the detection result in the motion detection unit. A switching unit is provided that adds the output image data and the image data output from the second subtractor at a predetermined ratio and outputs the result.
この構成により、画像の動きが多い時はフィルタ部で2次元ノイズリダクション処理を動作させ、画像の動きが少ない時は3次元ノイズリダクション処理を動作させることで、画像の動きが多い時における画像のS/N比の劣化を防ぐことができる。また、第2の駆動モードのみで動作する安価な撮像素子を使用することが出来るので、撮像装置のコストを削減することができる。 With this configuration, when the image movement is large, the filter unit operates the two-dimensional noise reduction process, and when the image movement is small, the three-dimensional noise reduction process is operated. Degradation of the S / N ratio can be prevented. In addition, since an inexpensive image sensor that operates only in the second drive mode can be used, the cost of the image pickup apparatus can be reduced.
本発明は、画像に含まれるランダムノイズを低減出来るので、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、カメラ付き携帯電話端末等の撮像装置を備えた電子機器に有用である。 Since the present invention can reduce random noise included in an image, the present invention is useful for an electronic apparatus including an imaging device such as a digital still camera, a video camera, a surveillance camera, and a camera-equipped mobile phone terminal.
2、21 CCDイメージセンサ
3 CCD駆動部
5 第1の減算器
6 第2の減算器
7 減衰部
8 画像拡大部
9 フレームメモリ
13、17、18 2次元フィルタ
14 ノイズ低減回路
15 間引き部
16 画像縮小部
19 動き検出部
20 切替部
2, 21 CCD image sensor 3 CCD drive unit 5 1st subtractor 6 2nd subtractor 7
Claims (12)
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記画像拡大部で拡大処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えた、撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements are provided, and can be operated in a first drive mode for reading a low-resolution image based on an output of the photoelectric conversion element, or in a second drive mode for reading an image having a higher resolution than the low-resolution image An image sensor,
A drive unit for driving the image sensor;
A frame memory for storing image data read from the image sensor in the first drive mode;
An image enlarging unit for enlarging the image size of the image data stored in the frame memory;
An image pickup apparatus comprising: a noise reduction unit that performs a noise reduction process on image data read from the image pickup device in the second drive mode based on the image data enlarged by the image enlargement unit.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、
前記フレームメモリに格納された画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記画像拡大部で拡大処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備えた撮像装置。 An imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements;
A drive unit for driving the image sensor;
A thinning unit operable in a first drive mode for generating a low-resolution image based on an image output from the image sensor, or in a second drive mode for generating an image having a higher resolution than the low-resolution image; ,
A frame memory for storing image data output from the thinning unit in the first drive mode;
An image enlarging unit for enlarging the image size of the image data stored in the frame memory;
An image pickup apparatus comprising: a noise reduction unit that performs noise reduction processing on image data read from the image pickup device based on image data enlarged by the image enlargement unit.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から読み出された画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部で縮小処理された画像データに基づいて、前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、
前記ノイズ低減部は、
前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記撮像素子から出力される画像データとで減算処理を行う、撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements are provided, and can be operated in a first drive mode for reading a low-resolution image based on an output of the photoelectric conversion element, or in a second drive mode for reading an image having a higher resolution than the low-resolution image An image sensor,
A drive unit for driving the image sensor;
A frame memory for storing image data read from the image sensor in the first drive mode;
An image reduction unit for reducing the image size of the image data read from the image sensor in the second drive mode;
A noise reduction unit that performs noise reduction processing of image data read out from the image sensor in the second drive mode based on the image data reduced by the image reduction unit;
The noise reduction unit is
In the second drive mode, the image data output from the frame memory is subtracted from the image data output from the image reduction unit, the image data that is the difference is enlarged, and the enlarged image data and An imaging apparatus that performs a subtraction process on image data output from the imaging element.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで出力される画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から読み出された画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部で縮小処理された画像データに基づいて、前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データのノイズ低減処理を行うノイズ低減部とを備え、
前記ノイズ低減部は、
前記第2の駆動モードにおいて、前記画像縮小部から出力される画像データから前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理し、その差分である画像データを拡大処理し、拡大処理した画像データと前記間引き部から出力される画像データとで減算処理を行う、撮像装置。 An imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements;
A drive unit for driving the image sensor;
A thinning unit operable in a first drive mode for generating a low-resolution image based on an image output from the image sensor, or in a second drive mode for generating an image having a higher resolution than the low-resolution image; ,
A frame memory for storing image data output from the thinning unit in the first drive mode;
An image reduction unit for reducing the image size of the image data read from the thinning unit in the second drive mode;
A noise reduction unit that performs a noise reduction process on the image data read from the thinning unit in the second drive mode based on the image data reduced by the image reduction unit;
The noise reduction unit is
In the second drive mode, the image data output from the frame memory is subtracted from the image data output from the image reduction unit, the image data that is the difference is enlarged, and the enlarged image data and An imaging apparatus that performs a subtraction process on image data output from the thinning unit.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記撮像素子から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記撮像素子から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えた、撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements are provided, and can be operated in a first drive mode for reading a low-resolution image based on an output of the photoelectric conversion element, or in a second drive mode for reading an image having a higher resolution than the low-resolution image An image sensor,
A drive unit for driving the image sensor;
A frame memory for storing image data read from the image sensor in the first drive mode;
An image enlarging unit for enlarging the image size of the image data output from the frame memory in the second drive mode;
A filter unit that performs low-pass filter processing on image data read from the image sensor in the second drive mode;
A first subtractor for subtracting image data output from the image enlargement unit from image data output from the filter unit;
An image pickup apparatus, comprising: a second subtracter that subtracts image data output from the first subtracter from image data output from the image sensor.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記フレームメモリから出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記間引き部から前記第2の駆動モードで読み出された画像データに対して、ローパスフィルタ処理を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記間引き部から出力される画像データから、前記第1の減算器から出力される画像データを減算処理する第2の減算器とを備えた、撮像装置。 An imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements;
A drive unit for driving the image sensor;
A thinning unit operable in a first drive mode for generating a low-resolution image based on an image output from the image sensor, or in a second drive mode for generating an image having a higher resolution than the low-resolution image; ,
A frame memory for storing image data read from the thinning unit in the first drive mode;
An image enlarging unit for enlarging the image size of the image data output from the frame memory in the second drive mode;
A filter unit that performs low-pass filter processing on the image data read in the second driving mode from the thinning unit;
A first subtractor for subtracting image data output from the image enlargement unit from image data output from the filter unit;
An image pickup apparatus comprising: a second subtracter that subtracts image data output from the first subtracter from image data output from the thinning unit.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、
前記撮像素子から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記撮像素子から出力される画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部から出力される画像データから、前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記撮像素子から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、
前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えた、撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements are provided, and can be operated in a first drive mode for reading a low-resolution image based on an output of the photoelectric conversion element, or in a second drive mode for reading an image having a higher resolution than the low-resolution image An image sensor,
A drive unit for driving the image sensor;
A filter unit that performs two-dimensional filter processing on the image data read from the image sensor;
A frame memory for storing image data read from the image sensor in the first drive mode;
An image reduction unit that reduces the image size of the image data output from the image sensor in the second drive mode;
A first subtractor for subtracting image data output from the frame memory from image data output from the image reduction unit;
An image enlarging unit for enlarging the image size of the image data output from the first subtracter in the second drive mode;
A second subtracter for subtracting the image data output from the image enlargement unit from the image data output from the image sensor;
A motion detection unit that detects the motion of the image based on the image data output from the image enlargement unit;
A switching unit that adds the image data output from the filter unit and the image data output from the second subtractor at a predetermined rate based on the detection result in the motion detection unit, and outputs the result. An imaging device.
前記撮像素子を駆動する駆動部と、
前記撮像素子から出力される画像に基づき低解像度の画像を生成する第1の駆動モード、または前記低解像度の画像よりも解像度が高い画像を生成する第2の駆動モードで動作可能な間引き部と、
前記間引き部から読み出された画像データに2次元フィルタ処理を施すフィルタ部と、
前記間引き部から前記第1の駆動モードで読み出された画像データを格納するフレームメモリと、
前記第2の駆動モードにおいて、前記間引き部から出力される画像データの画像サイズを縮小処理する画像縮小部と、
前記画像縮小部から出力される画像データから、前記フレームメモリから出力される画像データを減算処理する第1の減算器と、
前記第2の駆動モードにおいて、前記第1の減算器から出力される画像データの画像サイズを拡大処理する画像拡大部と、
前記間引き部から出力される画像データから、前記画像拡大部から出力される画像データを減算処理する第2の減算器と、
前記画像拡大部から出力される画像データに基づいて、画像の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部における検出結果に基づいて、前記フィルタ部から出力される画像データと前記第2の減算器から出力される画像データとを、所定の割合で加算して出力する切替部とを備えた、撮像装置。 An imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements;
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A motion detection unit that detects the motion of the image based on the image data output from the image enlargement unit;
A switching unit that adds the image data output from the filter unit and the image data output from the second subtractor at a predetermined rate based on the detection result in the motion detection unit, and outputs the result. An imaging device.
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