JP2010252089A - Image capturing apparatus and image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高感度又は高色分解での撮像や画像処理の切り替え可能な撮像装置及び画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an image processing program capable of switching between imaging and image processing with high sensitivity or high color separation.
従来、単板式の撮像素子を有したデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等において、被写体像の高色分解性(又は色再現性)を向上させるための様々な技術が開発されてきている。 Conventionally, various techniques for improving high color separation (or color reproducibility) of a subject image have been developed in digital cameras, digital video cameras, and the like having a single-plate image sensor.
例えば、特許文献1は、高色分解性を向上させるために、分光透過率特性の平均波長が異なる5種類以上のカラーフィルタからなるカラーフィルタアレイが設けられた撮像素子を用いて被写体像を撮像して、各画素において出力される出力信号とは異なる色の信号をその近傍の画素の出力信号に基づいた補間処理を行うことによって、高色分解性に優れ、明るさに対する感度を高くする技術を開示している。
For example,
しかしながら、特許文献1のような従来技術の手法では、高色分解性を向上させようとして、5種類以上というカラーフィルタの数を多くすることにより、各カラーフィルタの取り込むことのできる光量が少なくなってしまい、SN比が悪くなり、明るさに対する感度を高くすることが困難である。
However, in the conventional technique such as
上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、SN比を悪くすることなく、画像の高色分解性の向上を図ることができる技術を提供することにある。 In view of the problems of the above-described conventional techniques, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the high color separation of an image without deteriorating the SN ratio.
上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、受光面に複数の画素がマトリックス状に設けられ、受光面の前面に複数の画素の各々に対応するように配置される複数のカラーフィルタから構成されるカラーフィルタアレイが設けられた撮像素子と、複数のカラーフィルタの画素値を用いて画像を生成する第1のモードと複数のカラーフィルタの画素値を所定数毎に加算して、複数の所定のカラーフィルタの分光特性に対応する画素値を求めて画像を生成する第2のモードとを選択する選択手段と、選択手段によって第1のモードが選択された場合、撮像素子に対して、複数のカラーフィルタの画素値を出力させて画像を生成し、選択手段によって第2のモードが選択された場合、撮像素子に対して、複数のカラーフィルタの画素値を所定数毎に加算して、複数の所定のカラーフィルタの有する分光特性に対応する画素値を出力させて画像を生成する制御を行う制御手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, an imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of color filters in which a plurality of pixels are provided in a matrix on the light receiving surface and are arranged on the front surface of the light receiving surface so as to correspond to each of the plurality of pixels. An image sensor provided with a color filter array comprising: a first mode for generating an image using pixel values of a plurality of color filters; and pixel values of a plurality of color filters are added every predetermined number, A selection unit that selects a second mode in which an image is generated by obtaining pixel values corresponding to the spectral characteristics of a plurality of predetermined color filters; and when the first mode is selected by the selection unit, When the second mode is selected by the selection means by outputting the pixel values of the plurality of color filters, the pixel values of the plurality of color filters are predetermined for the image sensor. It is added to each, and a control unit that performs control to generate an image by outputting a pixel value corresponding to the spectral characteristics possessed by the plurality of predetermined color filter, the.
また、複数のカラーフィルタは、各所定のカラーフィルタの有する分光特性を加算して再現するために用いられるカラーフィルタ毎に隣接して領域を形成し、領域が所定のパターンで配置されても良い。 In addition, the plurality of color filters may form an adjacent area for each color filter used for adding and reproducing the spectral characteristics of each predetermined color filter, and the areas may be arranged in a predetermined pattern. .
また、制御手段は、選択手段によって第1のモードが選択された場合、各画素の位置に対応するカラーフィルタとは異なる他のカラーフィルタの画素値を、各画素が含まれる領域に隣接する他の複数の領域の各々における他のカラーフィルタを有する画素の画素値を用いて補間する補間手段と、各領域での複数のカラーフィルタの画素値を用いて、複数の所定のカラーフィルタの分光特性それぞれに対応する画素値を算出する算出手段と、を備えても良い。 In addition, when the first mode is selected by the selection unit, the control unit assigns the pixel value of another color filter different from the color filter corresponding to the position of each pixel to the region adjacent to each pixel. Interpolating means for interpolating using pixel values of pixels having other color filters in each of the plurality of regions, and spectral characteristics of a plurality of predetermined color filters using pixel values of the plurality of color filters in each region Calculating means for calculating pixel values corresponding to the respective values;
本発明の画像処理プログラムは、本発明の撮像装置によって撮像された画像データを読み込む入力ステップと、画像データに対して、第1のモード又は第2のモードのいずれかを行うかの指示を受け付ける指示入力ステップと、指示入力ステップで受け付けた指示に応じて、複数のカラーフィルタの画素値を用いた画像を生成し、又は複数のカラーフィルタの画素値を所定数毎に加算して、複数の所定のカラーフィルタの分光特性に対応する画素値を求めて画像を生成する画像生成ステップと、を備えコンピュータに実行させる。 The image processing program of the present invention receives an input step of reading image data captured by the imaging apparatus of the present invention and an instruction to perform either the first mode or the second mode for the image data. In response to the instruction input step and the instruction received in the instruction input step, an image using pixel values of the plurality of color filters is generated, or pixel values of the plurality of color filters are added every predetermined number, An image generation step of generating an image by obtaining a pixel value corresponding to a spectral characteristic of a predetermined color filter, and causing the computer to execute it.
本発明によれば、SN比を悪くすることなく、画像の高色分解性の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the high color separation of an image without deteriorating the SN ratio.
≪一の実施形態≫
図1は、本発明の一の実施形態に係るデジタルカメラ100の構成図である。
<< One Embodiment >>
FIG. 1 is a configuration diagram of a
デジタルカメラ100は、撮像レンズ1、光学ローパスフィルタ(OLPF)2、撮像素子3、A/D変換部4、CPU5、バッファメモリ6、カードインタフェース(カードI/F)7、操作部材9、記憶部10及び表示部11から構成される。CPU5、バッファメモリ6、カードI/F7、操作部材9、記憶部10及び表示部11は、バス12を介して情報伝達可能に接続されている。なお、図1はデジタルカメラ100の主要部分のみを示す。例えば、図1において、CPU5の指令に従って、撮像素子3及びA/D変換部4に撮影指示のタイミングパルスを発するタイミングジェネレータや撮像素子3の受光面の前面に設けられるカラーフィルタアレイ等は省略されている。
The
撮像レンズ1は、複数の光学レンズにより構成され、OLPF2を介して、被写体像を撮像素子3の受光面に結像する。
The
OLPF2は、撮像レンズ1を介して、被写体像からの入射光のサンプリング周波数近辺をカットすることにより、モアレ等のノイズを除去する。なお、本実施形態では、後述するように、2画素×2画素を1画素のように扱うため、OLPF2の分離幅は、図2に示す撮像素子3の画素配列(一部)が示すように、画素ピッチd1ではなく、画素ピッチd2を基準として設計されたものを用いる。
The
撮像素子3は、CCDやCMOSの半導体イメージセンサ等を適宜選択して用いる。ただし、本実施形態において、図2に示すように、撮像素子3の受光面の前面に設けられるカラーフィルタアレイを構成する各カラーフィルタR(赤)、G(緑)及びB(青)は、2画素×2画素を1画素とした場合においてベイヤ配列型となるように配置されている。さらに、本実施形態では、各カラーフィルタR、G及びBは、例えば、図3に示すカラーフィルタRの場合のように、カラーフィルタRの有する分光特性のスペクトルを、4つの相異なる分光特性のピークを有するカラーフィルタR1〜R4に分割される。他のカラーフィルタG及びBについても同様である。これにより、撮像素子3は、12色のカラーフィルタを有したカラーフィルタアレイに相当し、高色分解性を図ることできる。また、カラーフィルタR1〜R4、カラーフィルタG1〜G4及びカラーフィルタB1〜B4のそれぞれを加算することにより、各カラーフィルタR、G及びBが有する分光特性のピークを有するスペクトルを再現することができ、高感度性も図ることができる。
As the
なお、図3に示すように、4つのカラーフィルタR1〜R4のピーク及びスペクトル幅は互いに異なっているが、ピーク位置を除いて、全て同じピーク値及びスペクトル幅を持っていても良い。また、図2は、撮像素子3の画素配列の一部を示し、各画素の先頭の記号R、G及びBは、基準となるカラーフィルタを示し、それに続く番号は、図3に示すような、基準となるカラーフィルタを分割した時のものであるかを示す。さらに、それら続く2桁の番号は画素の位置を示し、左上を基準にしている。
As shown in FIG. 3, the peaks and spectral widths of the four color filters R1 to R4 are different from each other, but they may all have the same peak value and spectral width except for the peak position. FIG. 2 shows a part of the pixel array of the
この撮像素子3は、CPU5の指令を受けてタイミングジェネレータ(不図示)が発するタイミングパルスに基づいて動作し、前方に設けられた撮像レンズ1によって結像される被写体像を取得する。撮像素子3から出力された画像信号は、A/D変換部4にてデジタル信号に変換される。デジタルの画像信号は、フレームメモリ(不図示)に一時的に記録された後、バッファメモリ6に記録される。なお、本実施形態における撮像素子3は、後述するように、全ての画素からの画像信号、即ちカラーフィルタR1〜R4、カラーフィルタG1〜G4及びカラーフィルタB1〜B4の画素値を出力する高色分解モードと、カラーフィルタR1〜R4、カラーフィルタG1〜G4及びカラーフィルタB1〜B4の2画素×2画素を1画素として加算して画像信号を出力する高感度モードとの2つのモードがある。また、バッファメモリ6には、半導体メモリのうち、任意の不揮発性メモリを適宜選択して用いることができる。
The
CPU5は、ユーザによって操作部材9の電源釦が押されると、デジタルカメラ100の電源が入れられる。CPU5は、記憶部10に記憶されている制御プログラム及び画像処理プログラムを読み込み、デジタルカメラ100を初期化する。CPU5は、操作部材9を介してユーザからの指示を受け付けると、制御プログラムに基づいて、タイミングジェネレータ(不図示)に被写体の撮像指令を出力するとともに、画像処理プログラムに基づいて、撮像した画像のホワイトバランス補正、画素値の補間処理、γ補正や階調補正等の画像処理、カードメモリ8や記録部10への記録、及び表示部11への表示等の制御を行う。CPU5には、一般的な中央演算装置が使用できる。
When the user presses the power button on the
カードI/F7には、カードメモリ8が脱着可能に装着される。バッファメモリ6に記録されている画像は、CPU5で画像処理された後、JPEG形式やYUV形式等のファイルとしてカードメモリ8に記録される。
A
操作部材9は、ユーザによる部材操作の内容に応じた操作信号をCPU5に出力する。操作部材9には、例えば、電源釦、撮影モード等のモード設定釦及びレリーズ釦等の操作部材を有する。なお、操作部材9は、後述する表示部11の画面の前面に設けられるタッチパネル形式の釦であっても良い。
The
記憶部10は、デジタルカメラ100が撮像した画像データを記録するとともに、CPU5がデジタルカメラ100を制御するための制御プログラムや画像処理プログラム等の各種プログラム等を記憶する。記憶部10に記憶されるプログラムやデータは、バス12を介して、CPU5から適宜参照することができる。記憶部10は、一般的なハードディスク装置、光磁気ディスク装置又は任意の不揮発性の半導体メモリ等を適宜選択して用いることができる。
The
表示部11は、構図確認用の低解像度画像(いわゆる、スルー画)や撮影した画像又はモード設定画面等を表示する。表示部11には、液晶モニタ等を適宜選択して用いることができる。
The
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ100の撮像動作について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, the imaging operation of the
ユーザにより操作部材9の電源釦が押されると、CPU5は、デジタルカメラ100の記憶部10に記憶されている制御プログラム及び画像処理プログラムを読み込み、デジタルカメラ100を初期化して、ステップS10からの処理を行う。なお、以下の説明では、図2に示す、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44に対する画素値の処理を例にしながら説明する。そして、他の画素についても同様の処理が行われる。
When the power button of the
ステップS10:CPU5は、ユーザによる操作部材9のモード設定釦の操作を介して、ポートレートや風景等の撮影モードの設定とともに、高色分解モード又は高感度モードの設定を行う。なお、撮影モードの設定がなされると、それに伴って高色分解モード又は高感度モードの設定が決定されても良い。
Step S10: The
ステップS11:CPU5は、ユーザによって高色分解モードが選択設定されているか否かを判定する。CPU5は、高色分解モードが設定されていると判定した場合、ステップS12(YES側)へ移行し、高感度モードが設定されていると判定した場合、ステップS18(NO側)へ移行する。
Step S11: The
ステップS12:CPU5は、ユーザからの被写体像の撮像指示が出されるまで待機する。ユーザによって操作部材9のレリーズ釦が押されると、CPU5は、撮像指示が出されたと判断して、タイミングジェネレータ(不図示)に対して、撮像素子3に高色分解モードでの撮像指令のタイミングパルスを発して、撮像素子3に撮像レンズ1によって結像された被写体像を取得させる。撮像素子3は、タイミングジェネレータ(不図示)が発する全画素の画素値の出力を指示するタイミングパルスに基づいて、全画素の画素値の画像信号を出力し、A/D変換部4を介して、バッファメモリ6に記録する。なお、CPU5は、バッファメモリ6に記録されるRAWデータである画像データを、後述する本発明の他の実施形態におけるコンピュータ200において、本実施形態と同様の画像処理を行うために、撮像日時、露光時間やISO感度等の撮像情報とともに、高色分解モードをヘッダ情報として付加したRAW画像ファイルを、カードメモリ8や記憶部10に記録しても良い。
Step S12: The
ステップS13:CPU5は、高色分解モードで撮像された画像データを、バス12を介して、バッファメモリ6から読み込み、CPU5内のメモリ(不図示)に記録する。CPU5は、画像処理プログラムに従って、画像データに対してホワイトバランス処理を行う。
Step S13: The
ステップS14:CPU5は、各画素に対応するカラーフィルタとは異なる他のカラーフィルタの画素値を補間処理に基づいて取得する。具体的には、CPU5は、R1_33の位置におけるカラーフィルタG及びカラーフィルタBの画素値を、例えば、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44を2画素×2画素を1つの領域と見なして、その領域に隣接するG及びBの領域の画素値を、次式(1)及び次式(2)を用いて算出する。
G1_33=(G1_31+G1_13+G1_35+G1_53)/4 (1)
G2_34=(G2_32+G2_14+G2_36+G2_54)/4
G3_43=(G3_41+G3_23+G3_45+G3_63)/4
G4_44=(G4_42+G4_24+G4_46+G4_64)/4
B1_33=(B1_11+B1_15+B1_55+B1_51)/4 (2)
B2_34=(B2_12+B2_16+B2_56+B2_52)/4
B3_43=(B3_21+B3_25+B3_65+B3_61)/4
B4_44=(B4_22+B4_26+B4_66+B4_62)/4
なお、本実施形態では、式(1)及び式(2)において、例えば、画素R1_33の位置において、その画素が含まれる領域に隣接する他の複数の領域で且つその画素が位置するところと同じ位置にある他のカラーフィルタを有する画素(G1_31やB1_11等)の画素値を用いて補間する。
Step S14: The
G1_33 = (G1_31 + G1_13 + G1_35 + G1_53) / 4 (1)
G2_34 = (G2_32 + G2_14 + G2_36 + G2_54) / 4
G3_43 = (G3_41 + G3_23 + G3_45 + G3_63) / 4
G4_44 = (G4_42 + G4_24 + G4_46 + G4_64) / 4
B1_33 = (B1_11 + B1_15 + B1_55 + B1_51) / 4 (2)
B2_34 = (B2_12 + B2_16 + B2_56 + B2_52) / 4
B3_43 = (B3_21 + B3_25 + B3_65 + B3_61) / 4
B4_44 = (B4_22 + B4_26 + B4_66 + B4_62) / 4
In the present embodiment, in the expressions (1) and (2), for example, at the position of the pixel R1_33, the same as the position where the pixel is located in a plurality of other areas adjacent to the area including the pixel. Interpolation is performed using pixel values of pixels (G1_31, B1_11, etc.) having other color filters at positions.
ステップS15:CPU5は、ステップS14の補間処理によって求めた、各画素位置における、例えば、(R1_33,G1_33,B1_33)、(R2_34,G2_34,B2_34)、(R3_43,G3_43,B3_43)、及び(R4_44,G4_44,B4_44)の画素値を、次式(3)に代入して加算することにより、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44からなる2画素×2画素の領域を1画素とし、高色分解処理された基準となる各カラーフィルタR33、G33及びB33の画素値を算出する。
Step S15: The
ステップS16:CPU5は、ステップS15又は後述するステップS20で処理された画像データに対して、γ補正や階調補正等の画像処理を施す。
Step S16: The
ステップS17:CPU5は、CPU5内のメモリ(不図示)に記録されている処理された画像データをJPEG形式やYUV形式等のファイルにして、バス12とカードI/F7とを介して、カードメモリ8に記録するとともに、表示部11に処理した画像データを表示して、一連の作業を終了する。
Step S17: The
ステップS18:CPU5は、ユーザからの被写体像の撮像指示が出されるまで待機する。ユーザによって操作部材9のレリーズ釦が押されると、CPU5は、撮像指示が出されたと判断して、タイミングジェネレータ(不図示)に対して、撮像素子3に高感度モードでの撮像指令のタイミングパルスを発して、撮像素子3に撮像レンズ1によって結像された被写体像を取得させる。撮像素子3は、タイミングジェネレータ(不図示)が発するタイミングパルスに基づいて、例えば、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44からなる2画素×2画素の領域の画素値を、次式(4)を用いて1画素の画素値として加算した画像信号を出力し、A/D変換部4を介して、バッファメモリ6に記録する。なお、CPU5は、バッファメモリ6に記録されるRAWデータである画像データを、後述する本発明の他の実施形態におけるコンピュータ200において、本実施形態と同様の画像処理を行うために、撮像日時、露光時間やISO感度等の撮像情報とともに、高感度モードをヘッダ情報として付加したRAW画像ファイルを、カードメモリ8や記憶部10に記録しても良い。
R33=R1_33+R2_34+R3_43+R4_44 (4)
なお、R33は、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44からなる2画素×2画素の領域の加算した基準となるカラーフィルタRの画素値を表し、その領域の位置を表すためにその領域のうち左上にある画素の位置の2桁の番号を用いて表している。
Step S18: The
R33 = R1_33 + R2_34 + R3_43 + R4_44 (4)
R33 represents the pixel value of the color filter R as a reference obtained by adding a 2 pixel × 2 pixel area composed of the pixels R1_33, R2_34, R3_43, and R4_44, and the upper left of the area represents the position of the area. The two-digit number of the position of the pixel in
ステップS19:CPU5は、高感度モードで撮像された画像データを、バス12を介して、バッファメモリ6から読み込み、CPU5内のメモリ(不図示)に記録する。CPU5は、画像処理プログラムに従って、画像データに対してホワイトバランス処理を行う。
Step S19: The
ステップS20:CPU5は、各領域のカラーフィルタとは異なる他のカラーフィルタの画素値を補間処理に基づいて取得する。具体的には、CPU5は、領域R33の位置における基準となるカラーフィルタG及びBの画素値を、例えば、その領域R33に隣接するカラーフィルタG及びBの領域の画素値を、次式(5)及び次式(6)のような補間処理の式を用いて算出する。
G33=(G31+G13+G35+G53)/4 (5)
B33=(B11+B15+B55+B51)/4 (6)
CPU5は、ステップS16へ移行して、ステップS16とステップS17との処理を行い、一連の作業を終了する。
Step S20: The
G33 = (G31 + G13 + G35 + G53) / 4 (5)
B33 = (B11 + B15 + B55 + B51) / 4 (6)
CPU5 transfers to step S16, performs the process of step S16 and step S17, and complete | finishes a series of work.
このように、本実施形態では、基準となる分光特性を有するカラーフィルタR、G及びBの各々を、4つの異なる分光特性のピークを有するカラーフィルタR1〜R4、カラーフィルタG1〜G4及びカラーフィルタB1〜B4に分割し、それらを2画素×2画素の領域を形成し、ベイヤ型配列で配列されたカラーフィルタアレイを有する撮像素子3で撮像された画像を、逆に2画素×2画素を1画素として扱い処理することで、SN比を悪くすることなく、高感度を維持するとともに、高色分解性の向上を図ることができる。
As described above, in this embodiment, each of the color filters R, G, and B having the reference spectral characteristics is replaced with the color filters R1 to R4, the color filters G1 to G4, and the color filters having four different spectral characteristics. The image is picked up by the
また、1台のデジタルカメラ100で、ユーザによる高色分解モードや高感度モードの設定又は撮像モードの設定に応じて適宜切り替えて、被写体像の撮像を行うことができる。
≪他の実施形態≫
図5は、本発明の他の実施形態に係る画像処理プログラムをコンピュータ200へ適用した場合の概念図である。
Further, with one
<< Other Embodiments >>
FIG. 5 is a conceptual diagram when an image processing program according to another embodiment of the present invention is applied to a computer 200.
図1に示すコンピュータ200は、CPU20、記憶部30、入出力インタフェース(入出力I/F)40及びバス50から構成され、CPU20、記憶部30及び入出力I/F40は、バス50を介して情報伝達可能に接続される。また、コンピュータ200には、入出力I/F40を介して、画像処理の途中経過や処理結果を表示する出力装置60、ユーザからの入力を受け付ける入力装置70がそれぞれ接続される。出力装置60には、一般的な液晶モニタやプリンタ等を用いることができ、入力装置70には、キーボードやマウス等をそれぞれ適宜選択して使用できる。
A computer 200 shown in FIG. 1 includes a
CPU20は、入力装置70で受け付けたユーザからの指示に基づいて、記憶部30に記憶されている画像処理プログラムを読み込み、記憶部30に記憶されている画像データの画像処理を行う。CPU20は、その画像データの画像処理の結果を、出力装置60に表示する。CPU20には、一般的な中央演算装置を用いることができる。
The
記憶部30は、一の実施形態に係るデジタルカメラ100で撮像された被写体像のRAW画像データ、及びその画像データに対する画像処理プログラム等を記録する。また、記憶部30は、一の実施形態でも用いた式(3)の製造段階で予め決められる行列の各パラメータmij(i=1,2,3、j=1,2,…,12)の値も記録している。記憶部30に記憶されるデータやプログラム等は、バス50を介して、CPU20から適宜参照することができる。記憶部30には、一般的なハードディスク装置、光磁気ディスク装置等の記憶装置を選択して用いることができる。
The
なお、本実施形態において、記憶部30に記録される一の実施形態に係るデジタルカメラ100で撮像されたRAW画像データは、不図示であるが、入出力I/F40に設けられているカードI/Fに、カードメモリ8を差し込まれることで、或いは、一の実施形態に係るデジタルカメラ100と入出力I/F40とをUSBケーブル等で接続することで、コンピュータ200に転送されて記憶部30に記録される。また、図5の記憶部30は、コンピュータ200に組み込まれているが、外付けの記憶装置でも良い。この場合、記憶部30は、入出力I/F40を介して、USBケーブル等でコンピュータ200に接続される。
In the present embodiment, the RAW image data captured by the
次に、本実施形態に係るコンピュータ200による画像処理の手順について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the procedure of image processing by the computer 200 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
ユーザが、入力装置70を用いて、画像処理プログラムのコマンドを入力又はそのプログラムのアイコンをダブルクリックすることにより、プログラムの起動命令を出す。CPU20は、その命令を入出力I/F40を介して受け付け、記憶部30に記憶されている画像処理プログラムと式(3)の行列のパラメータmijを読み込み実行する。その結果、図6のステップS30からの処理が行われる。なお、以下の説明では、図2に示す、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44に対する画素値の処理を例にしながら説明する。そして、他の画素についても同様の処理が行われる。
A user inputs an image processing program command or double-clicks an icon of the program using the
ステップS30:CPU20は、ユーザによる入力装置70の入力操作に基づいて、どのRAW画像データのファイル名を受け付ける。CPU20は、ユーザによる入力装置70によって指定されたファイル名を有するRAW画像データを記憶部30から読み込み、CPU20内のメモリ(不図示)に記録する。
Step S30: The
ステップS31:CPU20は、読み込んだRAW画像データのヘッダ情報を参照することにより、高色分解モードが選択設定されているか否かを判定する。CPU20は、高色分解モードが設定されていると判定した場合、ステップS32(YES側)へ移行し、高感度モードが設定されていると判定した場合、ステップS37(NO側)へ移行する。
Step S31: The
ステップS32: CPU20は、画像処理プログラムに従って、RAW画像データに対してホワイトバランス処理を行う。
Step S32: The
ステップS33:CPU20は、一の実施形態のステップS14と同様の処理に基づいて、各画素のカラーフィルタとは異なる他のカラーフィルタの画素値を、式(1)及び式(2)を用いた補間処理によって取得する。
Step S33: The
ステップS34:CPU20は、ステップS33の補間処理によって求めた、各画素位置における、例えば、(R1_33,G1_33,B1_33)、(R2_34,G2_34,B2_34)、(R3_43,G3_43,B3_43)、及び(R4_44,G4_44,B4_44)の画素値を、式(3)に代入して加算することにより、画素R1_33、R2_34、R3_43及びR4_44からなる2画素×2画素の領域を1画素とし、高色分解処理された基準となる各カラーフィルタR33、G33及びB33の画素値を算出する。
Step S34: The
ステップS35:CPU20は、ステップS34又は後述するステップS38で処理された画像データに対して、γ補正や階調補正等の画像処理を施す。
Step S35: The
ステップS36:CPU20は、CPU20内のメモリ(不図示)に記録されている処理された画像データをJPEG形式やYUV形式等のファイルにして、バス50を介して、記憶部30に記録するとともに、入出力I/F40を介して、出力装置60に処理した画像データを表示して、一連の作業を終了する。
Step S36: The
ステップS37: CPU20は、画像処理プログラムに従って、RAW画像データに対してホワイトバランス処理を行う。
Step S37: The
ステップS38:CPU20は、一の実施形態のステップS20と同様の処理に基づいて、各領域のカラーフィルタとは異なる他のカラーフィルタの画素値を、式(5)及び式(6)を用いた補間処理によって取得する。CPU20は、ステップS35へ移行して、ステップS35とステップS36との処理を行い、一連の作業を終了する。
Step S38: The
このように、本実施形態では、基準となる分光特性を有するカラーフィルタR、G及びBの各々を、4つの異なる分光特性のピークを有するカラーフィルタR1〜R4、カラーフィルタG1〜G4及びカラーフィルタB1〜B4に分割し、それらを2画素×2画素の領域を形成して、ベイヤ型配列で配列されたカラーフィルタアレイを有する撮像素子3で撮像されたRAW画像データを、逆に2画素×2画素を1画素として扱う画像処理を施すことにより、SN比を悪くすることなく、高感度を維持するとともに、高色分解性の向上を図ることができる。
≪実施形態の補足事項≫
一の実施形態及び他の実施形態では、基準となる分光特性を有するカラーフィルタR、G及びBの各々を、4つの異なる分光特性のピークを有するカラーフィルタR1〜R4、カラーフィルタG1〜G4及びカラーフィルタB1〜B4に分割したが、本発明はこれに限定されず、2、9又は16等の任意の数のカラーフィルタに分割しても良い。それに伴い、2画素、3画素×3画素又は4画素×4画素等を1画素として扱うことが好ましい。また、OLPF2の分離幅も3画素ピッチ等に設計されたものを用いることが好ましい。
As described above, in this embodiment, each of the color filters R, G, and B having the reference spectral characteristics is replaced with the color filters R1 to R4, the color filters G1 to G4, and the color filters having four different spectral characteristics. RAW image data picked up by the
≪Supplementary items for the embodiment≫
In one embodiment and other embodiments, each of the color filters R, G, and B having the reference spectral characteristic is replaced with the color filters R1 to R4, the color filters G1 to G4 having four different spectral characteristic peaks, and Although divided into color filters B1 to B4, the present invention is not limited to this, and may be divided into an arbitrary number of color filters such as 2, 9, or 16. Accordingly, it is preferable to handle 2 pixels, 3 pixels × 3 pixels, 4 pixels × 4 pixels, or the like as one pixel. Moreover, it is preferable to use an
なお、一の実施形態及び他の実施形態では、ステップS14又はステップS33の高色分解モードによって撮像された画像データの補間処理において、例えば、画素R1_33の位置において、その画素が含まれる領域に隣接する他の複数の領域で且つその画素が位置するところと同じ位置にある他のカラーフィルタを有する画素(G1_31やB1_11等)の画素値を用いて補間したが、本発明はこれに限定されず、画素R1_33が位置するところとは別の位置にある他のカラーフィルタを有する画素の画素値(例えば、G2_32やB1_15)を用いて補間して求めても良い。 In one embodiment and other embodiments, in the interpolation processing of image data captured in the high color separation mode in step S14 or step S33, for example, at the position of the pixel R1_33, adjacent to the region including the pixel Interpolation is performed using pixel values of pixels (G1_31, B1_11, etc.) having other color filters that are in a plurality of other regions and in the same position as the pixel is located. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the pixel R1_33 may be obtained by interpolation using pixel values (for example, G2_32 or B1_15) of a pixel having another color filter at a position different from the position where the pixel R1_33 is located.
なお、一の実施形態及び他の実施形態では、静止画の画像データに対して画像処理を行ったが、本発明はこれに限定されず、動画やスルー画に対しても適用可能である。 In one embodiment and other embodiments, image processing is performed on still image data. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to moving images and through images.
なお、他の実施形態では、ステップS31において、CPU20は、読み込んだRAW画像データのヘッダ情報を参照することにより、高色分解モードが選択設定されているか否かを判定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、高色分解モードでのRAW画像データの画素数が高感度モードでの画素数よりも多いことから、画素数を判断基準にしても良いし、入力装置70を介して、直接ユーザからの高色分解モード又は高感度モードの指定を受け付けるようにしても良い。
In another embodiment, in step S31, the
本発明は、その精神又はその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈されてはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or the main features thereof. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be construed in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
1 撮像レンズ、2 OLPF、3 撮像素子、4 A/D変換部、5 CPU、6 バッファメモリ、7 カードI/F、8 カードメモリ、9 操作部材、10 記憶部、11 表示部、12 バス、100 デジタルカメラ 1 imaging lens, 2 OLPF, 3 imaging device, 4 A / D conversion unit, 5 CPU, 6 buffer memory, 7 card I / F, 8 card memory, 9 operation member, 10 storage unit, 11 display unit, 12 bus, 100 digital camera
Claims (4)
前記複数のカラーフィルタの画素値を用いて画像を生成する第1のモードと前記複数のカラーフィルタの画素値を所定数毎に加算して、複数の所定のカラーフィルタの分光特性に対応する画素値を求めて画像を生成する第2のモードとを選択する選択手段と、
前記選択手段によって前記第1のモードが選択された場合、前記撮像素子に対して、前記複数のカラーフィルタの画素値を出力させて画像を生成し、前記選択手段によって前記第2のモードが選択された場合、前記撮像素子に対して、前記複数のカラーフィルタの画素値を所定数毎に加算して、複数の所定のカラーフィルタの有する分光特性に対応する画素値を出力させて画像を生成する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image sensor in which a plurality of pixels are provided in a matrix on the light receiving surface, and a color filter array including a plurality of color filters disposed on the front surface of the light receiving surface so as to correspond to each of the plurality of pixels. When,
Pixels corresponding to spectral characteristics of a plurality of predetermined color filters by adding a first mode for generating an image using pixel values of the plurality of color filters and a predetermined number of pixel values of the plurality of color filters. Selection means for selecting a second mode for obtaining a value and generating an image;
When the first mode is selected by the selection unit, an image is generated by outputting pixel values of the plurality of color filters to the image sensor, and the second mode is selected by the selection unit. In this case, the pixel values of the plurality of color filters are added to the image sensor every predetermined number, and the pixel values corresponding to the spectral characteristics of the plurality of predetermined color filters are output to generate an image. Control means for performing control,
An imaging apparatus comprising:
前記複数のカラーフィルタは、前記各所定のカラーフィルタの有する分光特性を加算して再現するために用いられるカラーフィルタ毎に隣接して領域を形成し、前記領域が所定のパターンで配置されていることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The plurality of color filters form an adjacent area for each color filter used for adding and reproducing the spectral characteristics of the predetermined color filters, and the areas are arranged in a predetermined pattern. An imaging apparatus characterized by that.
前記制御手段は、
前記選択手段によって前記第1のモードが選択された場合、
前記各画素の位置に対応するカラーフィルタとは異なる他のカラーフィルタの画素値を、前記各画素が含まれる前記領域に隣接する他の複数の領域の各々における前記他のカラーフィルタを有する画素の画素値を用いて補間する補間手段と、
前記各領域での前記複数のカラーフィルタの画素値を用いて、前記複数の所定のカラーフィルタの分光特性それぞれに対応する画素値を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The control means includes
When the first mode is selected by the selection means,
The pixel value of another color filter different from the color filter corresponding to the position of each pixel is set to the value of the pixel having the other color filter in each of a plurality of other regions adjacent to the region including the pixels. Interpolation means for performing interpolation using pixel values;
Calculating means for calculating pixel values corresponding to spectral characteristics of the plurality of predetermined color filters using pixel values of the plurality of color filters in the respective regions;
An imaging apparatus comprising:
前記画像データに対して、前記第1のモード又は前記第2のモードのいずれかを行うかの指示を受け付ける指示入力ステップと、
前記指示入力ステップで受け付けた指示に応じて、複数のカラーフィルタの画素値を用いた画像を生成し、又は前記複数のカラーフィルタの画素値を所定数毎に加算して、複数の所定のカラーフィルタの分光特性に対応する画素値を求めて画像を生成する画像生成ステップと、
を備えコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
An input step of reading image data captured by the imaging device according to any one of claims 1 to 3,
An instruction input step for receiving an instruction to perform either the first mode or the second mode on the image data;
In response to the instruction received in the instruction input step, an image using pixel values of a plurality of color filters is generated, or pixel values of the plurality of color filters are added for each predetermined number to generate a plurality of predetermined colors. An image generation step of generating an image by obtaining a pixel value corresponding to a spectral characteristic of the filter;
An image processing program that is executed by a computer.
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