JP2011061757A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自然な粒状感、立体感を有する撮影画像を得る。
【解決手段】被写体画像を撮像して被写体画像データを生成する撮像手段と、ＹＵＶ形式のノイズデータを生成するノイズ情報生成手段と、被写体画像データの輝度値にノイズデータの輝度値を減算または加算してＹＵＶ画像データとするノイズ情報合成手段と、減算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最大値からノイズデータの輝度最大値を減算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように、加算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最小値からノイズデータの輝度最大値を加算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換をする階調補正手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置および撮像方法に関する。さらに詳述すると、粒状感、立体感のある画像の撮影に好適な撮像装置および撮像方法に関する。

デジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラという）などの撮像装置において、銀塩フィルムカメラで撮影したような粒状感、立体感を有した撮影画像を得るために、意図的にノイズを付加する技術が既に知られている。

このような技術として、例えば、特許文献１には、粒状感を有するフィルム調の画像を得るために、画像データに粒状感を持たせるモード設定手段と、撮像時の撮像感度を設定する感度設定手段と、撮像装置における撮像信号のノイズを処理して画像データとして出力させるノイズ処理手段とを備えた撮像装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、撮像感度を通常の感度より上げることでフィルム調の画像を取得するものであって、通常の撮影条件で撮影された画像に対しノイズ付加を行うものではない、すなわち、撮像時の撮影感度を上げてしまうため、ノイズ付加を行ってフィルム調の画像を得る際には、同じ被写体についてノイズの無い画像を取得することはできない。

また、撮影を行った後にノイズ付加を行う技術では、元々の被写体画像に存在する暗い箇所が真っ黒になり階調がなくなる（以下、「黒つぶれ」ともいう）箇所や明るい箇所が真っ白になり階調がなくなる（以下、「白つぶれ」ともいう）箇所についても、ノイズが付加されてしまい銀塩フィルムカメラで撮影した際に得られる自然な粒状感が失われ、不自然なノイズのある画像になるという問題があった。

そこで本発明では、撮影を行った後にノイズ付加を行うことにより、ノイズ付加がされていない画像の同時取得を可能として、ユーザにノイズが付加された画像とノイズが付加されていない画像の双方から所望の画像の選択を可能とし、かつ、被写体画像の「黒つぶれ」、「白つぶれ」箇所についてはその状態を保つことで、撮影画像に自然な粒状感や立体感を得ることができる撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の撮像装置は、被写体画像を撮像して被写体画像データを生成する撮像手段と、ＹＵＶ形式のノイズデータを生成するノイズ情報生成手段と、被写体画像データの輝度値にノイズデータの輝度値を減算または加算してＹＵＶ画像データとするノイズ情報合成手段と、減算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最大値からノイズデータの輝度最大値を減算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように、加算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最小値からノイズデータの輝度最大値を加算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換をする階調補正手段とを備えたものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、ノイズデータの輝度値は、０から最大値ｎまでの範囲のランダムな数値からなるものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の撮像装置において、ノイズ情報生成手段は、被写体画像データの水平サイズとは異なる水平サイズのノイズデータを生成するものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の撮像装置において、ノイズ情報合成手段により合成されたＹＵＶ画像データの差分信号を補正して白黒画像に変換する色相彩度補正手段を備えるものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載の撮像装置において、階調補正手段は、被写体画像データから得られる輝度分布に基づき、階調変換のパラメータを変更するものである。

また、請求項６に記載の撮像方法は、被写体画像を撮像して被写体画像データを生成する撮像処理と、ＹＵＶ形式のノイズデータを生成するノイズ情報生成処理と、被写体画像データの輝度値にノイズデータの輝度値を減算または加算してＹＵＶ画像データとするノイズ情報合成処理と、減算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最大値からノイズデータの輝度最大値を減算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように、加算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最小値からノイズデータの輝度最大値を加算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換をする階調補正処理とを行うようにしている。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の撮像方法において、ノイズデータの輝度値は、０から最大値ｎまでの範囲のランダムな数値からなるようにしている。

また、請求項８に記載の発明は、請求項６または７のいずれかに記載の撮像方法において、ノイズ情報生成処理は、被写体画像データの水平サイズとは異なる水平サイズのノイズデータを生成するようにしている。

また、請求項９に記載の発明は、請求項６から８までのいずれかに記載の撮像方法において、ノイズ情報合成処理により合成されたＹＵＶ画像データの差分信号を補正して白黒画像に変換する色相彩度補正処理を行うようにしている。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項６から９までのいずれかに記載の撮像方法において、階調補正処理は、被写体画像データから得られる輝度分布に基づき、階調変換のパラメータを変更するようにしている。

本発明によれば、自然な粒状感、立体感を有する撮影画像を得ることができる。

本発明に係る撮像装置（デジタルカメラ）の外観図の一例であって、（ａ）はカメラ正面図、（ｂ）はカメラ裏面図、（ｃ）はカメラ上面図を示す。 本実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図の一例である。 フィルム調白黒モードにおける画像処理の一例を示すフローチャートである。 ＹＵＶノイズデータの作成処理の説明図である。 階調補正処理の説明図である。 フィルム調白黒モードにおける画像処理の他の例を示すフローチャートである。 階調処理パラメータ変更処理の説明図である。 輝度ヒストグラムの一例である。

以下、本発明に係る構成を図１から図８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。本実施形態に係る撮像装置は、以下に詳細に述べるように、被写体画像を撮像して被写体画像データを生成する撮像手段と、ＹＵＶ形式のノイズデータを生成するノイズ情報生成手段と、被写体画像データの輝度値にノイズデータの輝度値を減算または加算してＹＵＶ画像データとするノイズ情報合成手段と、減算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最大値からノイズデータの輝度最大値を減算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように、加算を行った場合は、ＹＵＶ画像データの輝度最小値からノイズデータの輝度最大値を加算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換をする階調補正手段とを備えたものである。

（撮像装置の構成）
本実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラを例に説明する。図１は本実施形態に係るデジタルカメラの外観図を示し、（ａ）はカメラ正面図、（ｂ）はカメラ裏面図、（ｃ）はカメラ上面図を示している。

図１（ａ），（ｃ）に示すデジタルカメラ本体の正面および上面には、レリーズスイッチ（レリーズシャッタ）ＳＷ１、モードダイヤルスイッチＳＷ２およびジョグダイヤル１スイッチＳＷ３が配設されている。また、ストロボ発光部１、測距ユニット２、光学ファインダ３、撮影レンズを含む鏡胴ユニット７が設けられている。

また、図１（ｂ）に示すデジタルカメラの背面には、ＬＣＤモニタ５、ジョグダイヤル２スイッチＳＷ４、ズームスイッチ[ＴＥＬＥ]ＳＷ５、ズームスイッチ[ＷＩＤＥ]ＳＷ６、上スイッチＳＷ７、右スイッチＳＷ８、ＯＫスイッチＳＷ９、左スイッチＳＷ１０、下スイッチ／マクロスイッチＳＷ１１、ディスプレイスイッチＳＷ１２、削除スイッチＳＷ１３、メニュースイッチＳＷ１４、電源スイッチＳＷ１５が設けられている。また、カメラ本体の側面には電池蓋６が設けられている。

図２は図１に示したデジタルカメラの制御系の機能ブロック図を示している。以下、デジタルカメラ内部のシステム構成について説明する。

デジタルスチルカメラプロセッサ（以下、プロセッサともいう）１０４は、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２、ＣＰＵブロック１０４−３、ＬＯＣＡＬ ＳＲＡＭ１０４−４、ＵＳＢブロック１０４−５、シリアルブロック１０４−６、ＪＰＥＧ圧縮・伸長を行うＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック１０４−７、ＲＥＳＩＺＥブロック１０４−８、画像データを液晶モニタ・ＴＶ等の表示機器に表示させるためのビデオ信号に変換するＴＶ信号表示ブロック１０４−９、撮影画像データを記録するメモリカードの制御を行うメモリカードコントローラブロック１０４−１０を有している。上記各ブロックは相互にバスラインで接続されている。また、プロセッサ１０４は、ＳＤＲＡＭ１０３、ＲＡＭ１０７、ＲＯＭ１０８等と協働して、後述するノイズ情報生成手段、ノイズ情報合成手段、色相彩度補正手段、階調補正手段等の各手段としてデジタルカメラを機能させる。

このデジタルカメラは鏡胴ユニット７の各撮影レンズ系を通して入射される被写体画像が、受光面上に結像する固体撮像素子としてのＣＣＤ１０１を備え、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２に被写体画像信号を出力する。

Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、入射光に応じた信号レベルの差分をとるＣＤＳ（相関二重サンプリング）１０２−１、入力信号の強弱を補正するＡＧＣ１０２−２、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ１０２−３から構成され、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１にデジタル信号を出力する。これらの信号制御処理は、プロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１から出力される垂直同期信号ＶＤ・水平同期信号ＨＤによりＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を介して行われる。

鏡胴ユニット７は、ＺＯＯＭレンズ７−１ａやＦＯＣＵＳレンズ７−２ａ、絞り７−３ａ、メカシャッタ７−４ａを備えており、ＺＯＯＭ光学系７−１、ＦＯＣＵＳ光学系７−２、絞りユニット７−３、メカシャッタユニット７−４はそれぞれＺＯＯＭモータ７−１ｂ、ＦＯＣＵＳモータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂ、メカシャッタモータ７−４ｂを有し、各モータはモータードライバ７−５によって駆動される。

モータードライバ７−５は、プロセッサ１０４からの駆動信号により駆動制御される。プロセッサ１０４は、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２のＴＧ１０２−４へ垂直同期信号ＶＤ・水平同期信号ＨＤの出力を行い、これらの同期信号に合わせて、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２のＡ/Ｄ１０２−３から出力されるＲＡＷ−ＲＧＢデータをＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１で取り込む。

ＳＤＲＡＭ１０３には、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１に取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータが保存されると共に、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２で変換処理されたＹＵＶ形式の画像データであるＹＵＶデータが保存され、さらにＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック１０４−７で圧縮処理されたＪＰＥＧ形式等の画像データ（ＪＰＥＧ画像データ）が保存される。なお、ＹＵＶデータのＹＵＶとは、輝度データ（Ｙ）と、色差（青色成分の差分信号（Ｕ）、赤色成分の差分信号（Ｖ））の情報で色を表現するものである。

操作Ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜１５）は、デジタルカメラの外観表面に設けられているレリーズスイッチＳＷ１、モードダイヤルスイッチＳＷ２等であり、撮影者の操作に応じた動作指示信号がＳＵＢ−ＣＰＵ１０９を介し、プロセッサ１０４に入力される。

ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御することによってストロボ発光部１から照明光を発光させる。また、測距ユニット２も制御する。さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４のＳＵＢ−ＣＰＵ１０９に接続され、ＳＵＢ−ＣＰＵ１０９はＬＣＤドライバ１１１１を介してサブＬＣＤ４による表示制御を行う。ＳＵＢ−ＣＰＵ１０９は、更に、ＡＦＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、リモコン受光部１０、操作スイッチＳＷ１〜ＳＷ１５からなる操作キーユニット、ブザー１１３に接続されている。

ＵＳＢブロック１０４−５はＵＳＢコネクタ１２２に接続され、シリアルブロック１０４−６はシリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ‐２３２Ｃコネクタ１２３−２に接続されている。

ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ５に接続されると共に、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９から出力されたビデオ信号を７５Ωインピーダンスに変換するためのアンプリファイアであるビデオＡＭＰ１１８を介してカメラをＴＶ等の外部表示機器に接続するためのビデオジャック１１９に接続されている。

メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点との接点に接続されている。メモリカードスロット１２１には、メモリカード１２１−１、ＬＡＮカード１２１−２、無線ＬＡＮカード１２１−３等が格納できる。

ＬＣＤドライバ１１７はＬＣＤモニタ５を駆動すると共に、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９から出力されたビデオ信号をＬＣＤモニタ５に表示させる信号に変換する役割を果たす。ＬＣＤモニタ５は撮影前の被写体の状態監視、撮影画像確認及びメモリカード１２１−１又は内蔵メモリ１２０に記録された画像データ表示のために用いられる。

次に、デジタルカメラの動作について説明する。撮影者がモードダイヤルスイッチＳＷ２を撮影モードに設定して電源スイッチＳＷ１５をＯＮすることで、カメラが撮影モードで起動する。この動作をＲＯＭ１０８の制御プログラムが検知することにより、モータードライバ７−５に制御信号を出力し、鏡胴ユニット７を撮影可能位置に移動させ、ＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２、プロセッサ１０４等を起動させる。

この状態で鏡胴ユニット７を被写体に向けることにより、被写体画像がＣＣＤ１０１の各画素の受光面上に結像されＣＣＤ１０１より出力されたアナログＲＧＢ画像信号は、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２を介し１２ビットのＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、プロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１に取り込まれ、ＳＤＲＡＭ１０３に保存される。そしてＳＤＲＡＭ１０３から読み出されたＲＡＷ−ＲＧＢ画像データは、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２にて表示可能な形式であるＹＵＶデータに変換された後に、ＳＤＲＡＭ１０３にＹＵＶデータが保存される。

その後ＳＤＲＡＭ１０３から読み出されたＹＵＶデータは、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９を介して、ＬＣＤモニタ５に送られ、撮影画像が表示される。ＬＣＤモニタ５に画像を表示しているモニタリング時においては、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１による画素数の間引き処理により、１／３０秒の時間で１フレームを読み出している。なお、ここでいうモニタリングとは、電子ファインダとして機能するＬＣＤモニタ５に撮影画像が表示されているだけで、撮影者のレリーズスイッチＳＷ１の操作が行われていない状態である。

この撮影画像のＬＣＤモニタ５への表示により、撮影画像を撮影者が確認することができる。なお、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９からビデオＡＭＰ１１８を、ビデオジャック１１９からケーブルを介し外部のディスプレイ等に、撮影画像を表示させることもできる。

ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１は、取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータにより、ＡＦ（自動合焦）評価値、ＡＥ（自動露出）評価値、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）評価値を算出する。ＡＦ評価値は、高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって算出され、例えば、合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦ動作時には、ＦＯＣＵＳ光学系７−２のＦＯＣＵＳレンズ７−２ａ位置におけるＡＦ評価値を取得して、高周波成分が一番高くなる点を合焦検出位置として、ＡＦ動作が実行される。

ＡＥ評価値とＡＷＤ評価値は、ＲＡＷ−ＲＧＢデータにおけるＲＧＢ値のそれぞれの積分値から算出される。例えば、ＣＣＤ１０１の全画素の受光面に対応した画面を２５６エリアに等分割（水平１６分割、垂直１６分割）し、それぞれのエリアのＲＧＢ積算を算出する。そして、ＲＯＭ１０８に存在する制御プログラムは、算出されたＲＧＢ積算値を読み出し、ＡＥ処理では、画面のそれぞれのエリアの輝度を算出して、輝度分布から適正な露光量を決定する。決定した露光量に基づいて、ＣＣＤ１０１の電子シャッタ回数、絞りユニット７−３の絞り値等の露光条件を設定する。

また、ＡＷＢ処理では、ＲＧＢの分布から被写体の光源の色に合わせた制御値を決定する。このＡＷＢ処理により、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２でＹＵＶデータに変換するときのホワイトバランスをあわせている。なお、ＡＥ処理とＡＷＢ処理は、モニタリング時には、連続的に実行されている。そしてモニタリング動作時に、レリーズスイッチＳＷ１が押圧（半押しから全押し）操作され、静止画撮影動作が開始されると、合焦位置検出動作であるＡＦ動作と静止画記録処理が行われる。

即ち、レリーズスイッチＳＷ１が押圧されると、ＲＯＭ１０８の制御プログラムから、モータードライバ７−５への駆動指令により、ＦＯＣＵＳレンズ７−２ａが移動し、合焦させる。そしてＡＥ処理が行われ、露光開始時点で、ＲＯＭ１０８の制御プログラムからモータードライバ７−５への駆動指令により、メカシャッタ７−４ａが閉じられ、ＣＣＤ１０１から静止画用のアナログＲＧＢ画像信号が出力され、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２のＡ／Ｄ１０２−３でＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。

そして、ＲＡＷ−ＲＧＢデータは、プロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１に取り込まれ、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２でＹＵＶ変換されてＳＤＲＡＭ１０３に保存される。そしてこのＹＵＶデータはＳＤＲＡＭ１０３から読み出されてＲＥＳＩＺＥブロック１０４−８で記録画素数に対応するサイズに変換され、ＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック１０４−７でＪＰＥＧ形式等の画像データへと圧縮される。圧縮されたＪＰＥＧ形式等の画像データは、ＳＤＲＡＭ１０３に書き戻された後、メモリカードコントローラブロック１０４−１０を介して、メモリカード１２１−１等のメディアに保存される。

＜第１の実施形態＞
（フィルム調白黒モードの概略）
以下、本実施形態に係るデジタルカメラが実行するフィルム調白黒モードが設定されている場合の制御（本発明に係る撮像方法）について説明する。先ず、フィルム調白黒モードにおける画像処理の一例を図３のフローチャートを用いて処理の概略を説明する。

本実施形態に係るデジタルカメラは、モードダイアルスイッチＳＷ２の操作によりフィルム調白黒モードを含む各種の撮影モードを選択することが可能である。

撮影者がレリーズスイッチＳＷ１を押圧（半押しから全押し）操作し、静止画撮影動作が開始されると、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２により、フィルム調白黒モードに設定されているか否かの判断がされる（Ｓ１０）。

フィルム調白黒モードに設定されていないと判断された場合（Ｓ１０：Ｎ）は、設定された他の撮影モードでの所定の処理が実行される。この場合の詳細な説明は省略する。一方、フィルム調白黒モードに設定されていると判断された場合（Ｓ１０：Ｙ）は、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２でＹＵＶ形式のノイズデータ（以下、ＹＵＶノイズデータ、ノイズデータともいう）が作成され、ＳＤＲＡＭ１０３に保存される（Ｓ１１：ＹＵＶノイズデータの作成処理（ノイズ情報生成処理））。

次に、ＳＤＲＡＭ１０３から読み出されたノイズデータは、ＳＤＲＡＭ１０３から読み出される被写体画像データと減算合成または加算合成される（Ｓ１２：被写体画像データとＹＵＶノイズデータの合成処理（ノイズ情報合成処理））。この合成出力されたＹＵＶ画像データは、ＹＵＶデータの色差を表すＵ及びＶを無彩色とする白黒画像データとして出力される（Ｓ１３：色相彩度補正処理）。

さらに、コントラストの高い自然な粒状感、立体感を有する白黒画像が出力されるようにしている（Ｓ１４：階調補正処理）。以下、各処理の詳細について説明する。

（フィルム調白黒モードの各処理）
次に、図４を参照しつつＹＵＶノイズデータの作成処理（Ｓ１１）について詳細に説明する。図４においてＮ１は全画素分のノイズデータを示し、Ｎ２はノイズデータＮ１を作成する為の元データとなるノイズベースを表す。

全画素のＹＵＶノイズデータを、１画素ずつ作成するようにすると膨大な処理時間を要するため、以下に説明するようにＹＵＶノイズデータを作成することが好ましい。これにより処理時間の短縮を図ることが可能となる。

まず、デジタルカメラに設定可能な画素サイズの幅（水平サイズ）の少なくとも２倍程度のノイズベースＮ２を作成する。このとき作成されるノイズベースＮ２は１画素が０（ノイズなし）〜ｎ（ノイズ最大値）の範囲でランダムに階調値（輝度値（Ｙ））をもつ。例えば、ｎ＝１６と設定する。

ここで仮にノイズベースＮ２を、デジタルカメラに設定可能な画素サイズの幅分を作成し、デジタルカメラに設定された画像サイズに対応したライン数分を展開して、ＹＵＶノイズデータを作成した場合、各ラインの輝度値が同じとなってしまい、縦方向のパターンを持つＹＵＶノイズデータが作成されてしまう。

本実施形態では、これを防ぐ為、作成したノイズベースＮ２から、Ｎ１の幅分のデータをＮ２のランダムな位置から取得し、デジタルカメラに設定された画像サイズに対応したライン数分を、１ラインずつ展開することにより、処理時間を短縮しながら、かつ規則性の無いＹＵＶノイズデータを作成することができるようにしている。

次に、被写体画像データとＹＵＶノイズデータの合成処理（Ｓ１２）では、被写体画像データの輝度値（Ｙ）からＳ１１により作成したＹＵＶノイズデータの輝度値（Ｙ）を減算する処理（減算方式という）、または被写体画像データの輝度値（Ｙ）にＳ１１により作成したＹＵＶノイズデータの輝度値（Ｙ）を加算する処理（加算方式という）を行うものである。

次に、色相彩度補正処理（Ｓ１３）では、合成処理（Ｓ１２）により合成出力されたＹＵＶ画像データについて色差を表す（Ｕ）および（Ｖ）を無彩色とした白黒画像データに補正出力する。なお、色相彩度補正処理（Ｓ１３）を行わないこととしてカラーの補正画像を得るようにしても良い。

次に、図５を参照しつつ階調補正処理（Ｓ１４）について説明する。本実施形態では、被写体画像データとＹＵＶノイズデータはデータの持つＹＵＶ成分のうちＹ成分に対して補正を行うため、減算方式の合成処理（Ｓ１２）を行った場合、暗い箇所が真っ黒になり階調がなくなる「黒つぶれ」の箇所に合成ノイズが残ることは無いが、被写体の明るい箇所が真っ白になり階調がなくなる「白つぶれ」の箇所に合成ノイズが残ることとなりうる。逆に、加算方式の合成処理（Ｓ１２）を行った場合、「白つぶれ」の箇所に合成ノイズが残ることは無いが、「黒つぶれ」の箇所に合成ノイズが残ることとなりうる。

そのため、本実施形態では、減算方式の合成処理（Ｓ１２）を行った場合には、ＹＵＶ画像データの輝度最大値からノイズデータの輝度最大値を減算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように階調変換を行うものである。具体的には図５（ａ）に示すように入力階調最大値２５５から作成したノイズのもつ最大階調値ｎ（例えば、ｎ＝１６）を引いた値の範囲を出力階調最大値２５５で出力させる補正を行うようにしている。

一方、加算方式の合成処理（Ｓ１２）を行った場合には、ＹＵＶ画像データの輝度最小値からノイズデータの輝度最大値を加算した値が、ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換を行うものである。具体的には図５（ｂ）に示すように入力階調最小値０から、作成したノイズのもつ最大階調値ｎを足した値の範囲を出力階調最小値０で出力させる補正を行うようにしている。

この階調補正処理（Ｓ１４）を行うことにより「白つぶれ」および「黒つぶれ」箇所にノイズが付加されることがなくなる。以上説明した処理により、本実施形態に係る撮像装置によれば、自然な粒状感、立体感を有する出力画像を得ることができる。

また、上述のように本実施形態に係る撮像装置では、フィルム調白黒モードが設定された状態で撮影を行った後に、上記Ｓ１１〜Ｓ１４の処理を行ってノイズ合成された画像を作成している。したがって、フィルム調白黒モードが設定されている場合でも、ノイズ合成された画像の作成に併せて、ノイズ合成を行わない白黒画像を同時に記録することができるのは勿論である。このようにノイズ合成された画像とノイズ合成がされていない画像の双方を記録可能とすることにより、撮影者はノイズ合成を行った白黒画像と行っていない白黒画像のうちから所望の画像を選択することができる。

＜第２の実施形態＞
また、階調補正処理において、被写体画像データの輝度分布に基づいて、階調変換におけるパラメータ（以下、階調処理パラメータ）を変更することが好ましい。このフィルム調白黒モードにおける画像処理の他の例について図６のフローチャートを用いて処理の概略を説明する。なお、第１の実施形態におけるＳ１０〜Ｓ１３、Ｓ１４〜Ｓ１５は、それぞれ第２の実施形態のＳ２０〜Ｓ２３、Ｓ２５〜Ｓ２６に対応する。以下、第１の実施形態と同様の点についての説明は省略する。

第２の実施形態では、色相彩度補正処理（Ｓ２３）の後に、階調処理パラメータ変更処理（Ｓ２４）を行うものである。図７及び図８を参照しつつ階調処理パラメータ変更処理（Ｓ２４）について説明する。

階調処理パラメータ変更処理（Ｓ２４）では、先ず、被写体画像データを所定のエリア数に等分割する。本実施形態では、水平１６分割、垂直１６分割の２５６エリアに等分割した例を説明するが、等分割するエリア数は一例であってこれに限られるものではない。

次に、上述のようにＲＡＷ−ＲＧＢデータにおけるＲＧＢ値のそれぞれの積分値から算出されるＡＥ評価値に基づいて、分割した２５６エリアが持つ輝度値のヒストグラムを作成する。このヒストグラムの一例を図８に示す。

ここで、図８に示すように、輝度分布が、ある特定の輝度値周辺に集中し、バラつきが小さい場合には、図７（ａ）中の曲線に示されるような、コントラストを強める階調処理パラメータを設定する。これに対し、輝度分布がある輝度値の周辺に集中せず、バラつきが大きい場合には、図７（ｂ）中の曲線に示されるような、なだらかな階調処理パラメータを設定するようにする。

以上のように、階調処理パラメータの設定を行ったうえで、階調補正処理（Ｓ２５）を行うものである。このように、輝度分布に応じて、階調処理パラメータを変更することにより被写体のコントラストが高い場合、低い場合のいずれの場合にも同様の階調補正効果を得ることが可能となり、被写体のコントラストによらず、自然な粒状感、立体感を有する出力画像を得ることが可能となる。

また、図７に示す例では、階調処理パラメータの２つの例について説明したが、得られる輝度分布の状況に応じて、より多くのパターンに分けられた階調処理パラメータを設定することが好ましいのは勿論である。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

例えば、上述の実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラを例に説明したが、これに限るものではなく、例えば、ハンドスキャナおよび携帯情報端末（ＰＤＡ）等からなる画像入力装置と画像処理装置と表示装置とをもった画像処理システムに適用することもできる。

１ ストロボ発光部
２ 測距ユニット
３ 光学ファインダ
４ サブＬＣＤ
５ ＬＣＤモニタ
６ 電池蓋
７ 鏡胴ユニット
８ ＡＦ ＬＥＤ
９ ストロボＬＥＤ
１０ リモコン受光部
１０１ ＣＣＤ
１０２ Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１０３ ＳＤＲＡＭ
１０４ デジタルスチルカメラプロセッサ
１０７ ＲＡＭ
１０８ ＲＯＭ
１０９ ＳＵＢ−ＣＰＵ
１１１ ＬＣＤドライバ
１１３ ブザー
１１４ ストロボ回路
１１７ ＬＣＤドライバ
１１８ ビデオＡＭＰ
１１９ ビデオジャック
１２０ 内蔵メモリ
１２１ メモリカードスロットル
１２２ ＵＳＢコネクタ
Ｎ１ ノイズデータ
Ｎ２ ノイズベース
ＳＷ１ レリーズスイッチ（レリーズシャッター）
ＳＷ２ モードダイヤルスイッチ
ＳＷ３ ジョグダイヤル１スイッチ
ＳＷ４ ジョグダイヤル２スイッチ
ＳＷ５ ズームスイッチ[ＴＥＬＥ]
ＳＷ６ ズームスイッチ[ＷＩＤＥ]
ＳＷ７ 上スイッチ
ＳＷ８ 右スイッチ
ＳＷ９ ＯＫスイッチ
ＳＷ１０ 左スイッチ
ＳＷ１１ 下スイッチ／マクロスイッチ
ＳＷ１２ ディスプレイスイッチ
ＳＷ１３ 削除スイッチ
ＳＷ１４ メニュースイッチ
ＳＷ１５ 電源スイッチ

特開２００８−２５２２４２号公報

Claims (10)

1. 被写体画像を撮像して被写体画像データを生成する撮像手段と、
   ＹＵＶ形式のノイズデータを生成するノイズ情報生成手段と、
   前記被写体画像データの輝度値に前記ノイズデータの輝度値を減算または加算してＹＵＶ画像データとするノイズ情報合成手段と、
   前記減算を行った場合は、前記ＹＵＶ画像データの輝度最大値から前記ノイズデータの輝度最大値を減算した値が、前記ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように、
   前記加算を行った場合は、前記ＹＵＶ画像データの輝度最小値から前記ノイズデータの輝度最大値を加算した値が、前記ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換をする階調補正手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記ノイズデータの輝度値は、０から最大値ｎまでの範囲のランダムな数値からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ノイズ情報生成手段は、前記被写体画像データの水平サイズとは異なる水平サイズの前記ノイズデータを生成することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の撮像装置。
4. 前記ノイズ情報合成手段により合成された前記ＹＵＶ画像データの差分信号を補正して白黒画像に変換する色相彩度補正手段を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記階調補正手段は、前記被写体画像データから得られる輝度分布に基づき、階調変換のパラメータを変更することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の撮像装置。
6. 被写体画像を撮像して被写体画像データを生成する撮像処理と、
   ＹＵＶ形式のノイズデータを生成するノイズ情報生成処理と、
   前記被写体画像データの輝度値に前記ノイズデータの輝度値を減算または加算してＹＵＶ画像データとするノイズ情報合成処理と、
   前記減算を行った場合は、前記ＹＵＶ画像データの輝度最大値から前記ノイズデータの輝度最大値を減算した値が、前記ＹＵＶ画像データの輝度最大値になるように、
   前記加算を行った場合は、前記ＹＵＶ画像データの輝度最小値から前記ノイズデータの輝度最大値を加算した値が、前記ＹＵＶ画像データの輝度最小値になるように階調変換をする階調補正処理とを行うようにしたことを特徴とする撮像方法。
7. 前記ノイズデータの輝度値は、０から最大値ｎまでの範囲のランダムな数値からなることを特徴とする請求項６に記載の撮像方法。
8. 前記ノイズ情報生成処理は、前記被写体画像データの水平サイズとは異なる水平サイズの前記ノイズデータを生成することを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の撮像方法。
9. 前記ノイズ情報合成処理により合成された前記ＹＵＶ画像データの差分信号を補正して白黒画像に変換する色相彩度補正処理を行うようにしたことを特徴とする請求項６から８までのいずれかに記載の撮像方法。
10. 前記階調補正処理は、前記被写体画像データから得られる輝度分布に基づき、階調変換のパラメータを変更するようにしたことを特徴とする請求項６から９までのいずれかに記載の撮像方法。

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