JP2011249955A

JP2011249955A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2011249955A
Application number: JP2010118962A
Authority: JP
Inventors: Chikara Sakyo; 主税左京
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【構成】画像データの高周波成分は、ＢＰＦ６０およびコアリング回路６２によって抽出される。抽出された高周波成分の振幅はアンプ６４によって減衰される。また、抽出された高周波成分の振幅の上限は、リミッタ６８によって制限される。リミッタ６８によって制限された上限を有する高周波成分の振幅は、アンプ７０によって増幅される。アンプ６４から出力された高周波成分は加算器６６によって画像データに重畳され、アンプ７０から出力された高周波成分は加算器７２によって画像データに重畳される。
【効果】輪郭の鮮鋭度および細部の再現性が一体的に向上する。
【選択図】図５

Description

この発明は、画像処理装置に関し、特にディジタルカメラに適用され、入力画像の高周波成分を増幅する、画像処理装置に関する。

この種の装置の一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、ＦＩＲ型のフィルタから出力された原信号の高周波成分が、リミッタ回路およびスライス回路に供給される。リミッタ回路からは、原信号に重畳されているノイズ成分の反転信号が出力される。また、スライス回路からは、輪郭強調用の２次微分波形が出力される。

リミッタ回路およびスライス回路の出力はその後、利得調整を経て原信号と加算される。調整された利得を有する反転信号を原信号に加算することで、原信号からノイズ成分が除去される。また、調整された利得を有する２次微分波形を原信号に加算することで、輪郭が補正される。

特開平１−２２０９７５号公報

しかし、背景技術では、画像の細部の再現性を向上させる処理が実行されることはなく、画像処理の性能に限界がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、輪郭の鮮鋭度および細部の再現性を一体的に向上させることができる、画像処理装置を提供することである。

この発明に従う画像処理装置(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、入力画像の高周波成分を抽出する抽出手段(60, 62)、抽出手段によって抽出された高周波成分に第１ゲインを付与する第１付与手段(64)、抽出手段によって抽出された高周波成分の振幅の上限を制限する制限手段(68)、制限手段によって制限された上限を有する高周波成分に第２ゲインを付与する第２付与手段(70)、および第１付与手段によって付与された第１ゲインを有する高周波成分と第２付与手段によって付与された第２ゲインを有する高周波成分とを入力画像に重畳する重畳手段(66, 72)を備える。

好ましくは、抽出手段は、高域の周波数帯域に対応する抽出特性を有するフィルタ手段(60)、および基準を上回る振幅を有する周波数成分をフィルタ手段の出力から取り出すコアリング手段(62)を含む。

好ましくは、第１ゲインは高周波成分の振幅を減衰させる値を示し、第２ゲインは高周波成分の振幅を増幅させる値を示す。

好ましくは、被写界を捉える撮像手段(16)がさらに備えられ、入力画像は撮像手段によって捉えられた被写界を表す画像に相当する。

第１付与手段によって付与された第１ゲインを有する高周波成分を入力画像に重畳することで、輪郭の鮮鋭度が向上する。また、制限手段によって制限された振幅と第２付与手段によって付与された第２ゲインとを有する高周波成分を入力画像に重畳することで、画像の細部の再現性が向上する。さらに、第１付与手段および制限手段によって注目される高周波成分を共通の抽出手段によって抽出することで、輪郭の鮮鋭度および細部の再現性が一体的に向上する。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の実施例の基本的構成を示すブロック図である。この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。撮像面における評価エリアの割り当て状態の一例を示す図解図である。図２実施例に適用される信号処理回路の構成の一例を示すブロック図である。図４実施例に適用されるＹデータ処理回路の構成の一部を示すブロック図である。図５実施例に適用されるコアリング回路の入出力特性の一例を示すグラフである。（Ａ）はＹデータ処理回路への入力の一例を示す波形図であり、（Ｂ）はＢＰＦの出力の一例を示す波形図であり、（Ｃ）はコアリング回路の出力の一例を示す波形図であり、（Ｄ）はアンプの出力の一例を示す波形図であり、（Ｅ）はリミッタの出力の一例を示す波形図であり、（Ｆ）は他のアンプの出力の一例を示す波形図であり、（Ｇ）は加算器の出力の一例を示す波形図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
［基本的構成］

図１を参照して、この発明の実施例である画像処理装置は、抽出手段１は、入力画像の高周波成分を抽出する。第１付与手段２は、抽出手段１によって抽出された高周波成分に第１ゲインを付与する。制限手段３は、抽出手段１によって抽出された高周波成分の振幅の上限を制限する。第２付与手段４は、制限手段３によって制限された上限を有する高周波成分に第２ゲインを付与する。重畳手段５は、第１付与手段２によって付与された第１ゲインを有する高周波成分と第２付与手段４によって付与された第２ゲインを有する高周波成分とを入力画像に重畳する。

第１付与手段２によって付与された第１ゲインを有する高周波成分を入力画像に重畳することで、輪郭の鮮鋭度が向上する。また、制限手段３によって制限された振幅と第２付与手段４によって付与された第２ゲインとを有する高周波成分を入力画像に重畳することで、画像の細部の再現性が向上する。さらに、第１付与手段２および制限手段３によって注目される高周波成分を共通の抽出手段１によって抽出することで、輪郭の鮮鋭度および細部の再現性が一体的に向上する。
［実施例］

図２を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、ドライバ１８ａおよび１８ｂによってそれぞれ駆動されるフォーカスレンズ１２および絞り機構１４を含む。フォーカスレンズ１２および絞り機構１４を経た被写界の光学像は、撮像装置１６の撮像面に照射される。

撮像面には複数の受光素子（＝画素）が２次元状に配置され、撮像面は原色ベイヤ配列の色フィルタ（図示せず）によって覆われる。撮像面に配置された受光素子は色フィルタを構成するフィルタ要素と１対１で対応し、各受光素子で生成される電荷の量はＲ，ＧまたはＢの色に対応する光の強度を反映する。

電源が投入されると、ＣＰＵ３４は、動画取り込み処理を実行するべく、ドライバ１８ｃに露光動作および電荷読み出し動作の繰り返しを命令する。ドライバ１８ｃは、図示しないＳＧ(Signal Generator)から出力された垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して、撮像面を露光し、かつこれによって生成された電荷をラスタ走査態様で読み出す。撮像装置１６からは、読み出された電荷に基づく生画像データが周期的に出力される。出力される生画像データは、各画素がＲ，ＧおよびＢのいずれか１つの色情報を有する画像データに相当する。

信号処理回路２０は、撮像装置１６から出力された生画像データに色分離を施して各画素がＲ，ＧおよびＢの全ての色情報を有するＲＧＢ形式の画像データを作成し、作成された画像データに白バランス調整を施し、そして調整された白バランスを有する画像データの形式をＹＵＶ形式に変換する。変換されたＹＵＶ形式の画像データは、メモリ制御回路２２を通してＳＤＲＡＭ２４に書き込まれる。

ＬＣＤドライバ２６は、ＳＤＲＡＭ２４に格納された画像データをメモリ制御回路２４を通して繰り返し読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ２８を駆動する。この結果、被写界を表す動画像（スルー画像）がモニタ画面に表示される。

図３を参照して、撮像面の中央には評価エリアＥＶＡが割り当てられる。評価エリアＥＶＡは水平方向および垂直方向の各々において１６分割され、２５６個の分割エリアが評価エリアＥＶＡを形成する。

輝度評価回路３０は、ＹＵＶ変換によって生成されたＹデータを分割エリア毎に積分し、２５６個の積分値つまり２５６個の輝度評価値を出力する。フォーカス評価回路３２は、ＹＵＶ変換によって生成されたＹデータの高周波成分を分割エリア毎に積分し、２５６個の積分値つまり２５６個のフォーカス評価値を出力する。これらの積分処理は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に実行され、輝度評価値およびフォーカス評価値は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して輝度評価回路３０およびフォーカス評価回路３２から出力される。

キー入力装置３６に設けられたシャッタボタン３６ｓは、状態ＳＴ０〜ＳＴ２の間で遷移する。“ＳＴ０”は非操作状態に相当し、“ＳＴ１”は半押し状態に相当し、そして“ＳＴ２”は全押し状態に相当する。したがって、状態ＳＴ０から状態ＳＴ２への遷移は、状態ＳＴ１を経由して行われる。

シャッタボタン３６ｓが状態ＳＴ０のとき、ＣＰＵ３４は、輝度評価回路３０から出力された輝度評価値に基づいて適正ＥＶ値を算出するべく、簡易ＡＥ処理を繰り返し実行する。算出された適正ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間はドライバ１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ設定され、これによってスルー画像の明るさが適度に調整される。

シャッタボタン３６ｓが状態ＳＴ０から状態ＳＴ１に遷移すると、ＣＰＵ３４は、厳格ＡＥ処理およびＡＦ処理を以下の要領で実行する。

厳格ＡＥ処理は輝度評価回路３０から出力された複数の輝度評価値を参照して実行され、これによって最適ＥＶ値が算出される。算出された最適ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間もまたドライバ１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ設定され、これによってスルー画像の明るさが最適値に調整される。

ＡＦ処理は、フォーカスレンズ１２の移動と並列してフォーカス評価回路３２から出力された複数のフォーカス評価値を参照して実行される。合焦点は複数のフォーカス評価値の変化に注目して探索され、フォーカスレンズ１２はこうして発見された合焦点に配置される。これによって、スルー画像の鮮鋭度が向上する。

シャッタボタン３６ｓが状態ＳＴ２に遷移すると、ＣＰＵ３４は、静止画取り込み処理を実行する。シャッタボタン３６ｓが状態ＳＴ２に遷移した時点の被写界を表す１フレームの画像データは、ＳＤＲＡＭ２４に設けられたワークエリア（図示せず）に退避される。静止画取り込み処理が完了すると、ＣＰＵ３４は記録処理のためにＩ／Ｆ３８を起動する。Ｉ／Ｆ３８は、ワークエリアに退避された画像データをメモリ制御回路２２を通して読み出し、読み出された画像データをファイル形式で記録媒体４０に記録する。

信号処理回路２０は、図４に示すように構成される。色分離回路５０は、撮像装置１６から入力された生画像データに色分離処理を施してＲＧＢ画像データを作成する。作成されたＲＧＢ画像データのうち、Ｒデータは白バランス調整回路５２を構成する増幅器５２ｒを経てＹＵＶ変換回路５４に与えられ、ＧデータはそのままＹＵＶ変換回路５４に与えられ、そしてＢデータは白バランス調整回路５２を構成する増幅器５２ｂを経てＹＵＶ変換回路５４に与えられる。

増幅器５２ｒはＲデータをゲインαに従って増幅し、増幅器５２ｂはＢデータをゲインβに従って増幅する。ゲインαおよびβは適正ゲインを定義するパラメータであり、これによってＲＧＢ画像データの白バランスが的確に調整される。

ＹＵＶ変換回路５４は、こうして調整された白バランスを有するＲＧＢ画像データをＹＵＶ画像データに変換する。変換されたＹＵＶ画像データのうち、ＵデータおよびＶデータはそのまま出力され、ＹデータはＹデータ処理回路５６を介して出力される。

Ｙデータ処理回路５６は、図５に示すように構成される。ＢＰＦ６０は、Ｙデータの高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分をコアリング回路６２に与える。Ｙデータが図７（Ａ）に示す波形を有する場合、図７（Ｂ）に示す波形を有する高周波成分がＢＰＦ６０から出力される。

コアリング回路６２は、図６に示す入出力特性を有する。図６によれば、“−ＴＨ１”〜“ＴＨ１”の範囲の入力レベルは０レベルに抑圧される。一方、“ＴＨ１”を上回る範囲の入力レベルはマイナスのオフセットを付加され、“−ＴＨ１”を下回る範囲の入力レベルはプラスのオフセットを付加される。こうして、｜ＴＨ１｜を上回る振幅を有する高周波成分がコアリング回路６２によって取り出される。コアリング回路６２から出力される高周波成分の波形は、図７（Ｂ）に示す高周波成分に対応して図７（Ｃ）に示す要領で変化する。

アンプ６４は、コアリング回路６２から出力された高周波成分に“１．０”未満のゲインを付与する。この結果、高周波成分の振幅は図７（Ｄ）に示す要領で減衰される。リミッタ６８は、コアリング回路６２から出力された高周波成分の振幅の上限を図７（Ｅ）に示す要領で制限する。アンプ７０は、リミッタ６８から出力された高周波成分に“１．０”を上回るゲインを付与する。この結果、上限が制限された高周波成分の振幅は、図７（Ｆ）に示す要領で増幅される。

加算器６６および７２はそれぞれ、アンプ６６から出力された高周波成分およびアンプ７０から出力された高周波成分を、ＹＵＶ変換回路５４から出力されたＹデータに加算する。加算器７２からは、図７（Ｇ）に示す波形を有するＹデータが出力される。

以上の説明から分かるように、画像データの高周波成分は、ＢＰＦ６０およびコアリング回路６２によって抽出される。抽出された高周波成分の振幅はアンプ６４によって減衰される。また、抽出された高周波成分の振幅の上限は、リミッタ６８によって制限される。リミッタ６８によって制限された上限を有する高周波成分の振幅は、アンプ７０によって増幅される。アンプ６４から出力された高周波成分は加算器６６によって画像データに重畳され、アンプ７０から出力された高周波成分は加算器７２によって画像データに重畳される。

アンプ６４によって減衰された高周波成分を画像データに重畳することで、輪郭の鮮鋭度が向上する。また、リミッタ６８によって上限が制限されかつアンプ７０によって増幅された高周波成分を画像データに重畳することで、画像の細部の再現性が向上する。さらに、アンプ６４およびリミッタ６８によって注目される高周波成分を共通のコアリング回路６２によって抽出することで、輪郭の鮮鋭度および細部の再現性が一体的に向上する。

１０ …ディジタルカメラ
１６ …撮像装置
２０ …信号処理回路
５６ …Ｙデータ処理回路
６０ …ＢＰＦ
６２ …コアリング回路
６４，７０ …アンプ
６８ …リミッタ

Claims

入力画像の高周波成分を抽出する抽出手段、
前記抽出手段によって抽出された高周波成分に第１ゲインを付与する第１付与手段、
前記抽出手段によって抽出された高周波成分の振幅の上限を制限する制限手段、
前記制限手段によって制限された上限を有する高周波成分に第２ゲインを付与する第２付与手段、および
前記第１付与手段によって付与された第１ゲインを有する高周波成分と前記第２付与手段によって付与された第２ゲインを有する高周波成分とを前記入力画像に重畳する重畳手段を備える、画像処理装置。
前記抽出手段は、高域の周波数帯域に対応する抽出特性を有するフィルタ手段、および基準を上回る振幅を有する周波数成分を前記フィルタ手段の出力から取り出すコアリング手段を含む、請求項１記載の画像処理装置。
前記第１ゲインは前記高周波成分の振幅を減衰させる値を示し、
前記第２ゲインは前記高周波成分の振幅を増幅させる値を示す、請求項１または２記載の画像処理装置。
被写界を捉える撮像手段をさらに備え、
前記入力画像は前記撮像手段によって捉えられた被写界を表す画像に相当する、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像処理装置。