JP2011259060A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】赤外波長域を含み、可視波長域を選択的に含んだ感度域を有し、分光感度の異なる少なくとも3種類の画素が配列された撮像素子を用いて撮像された少なくとも3種類の原画像成分を含んだ原画像データをダイナミックレンジ圧縮して赤外波長成分を含む輝度信号を生成し、原画像データから可視波長成分の色差信号を生成し、輝度信号のエッジを検出して輝度高周波信号を生成し、輝度高周波信号に基づいて色差信号の変調を行うことで、撮像素子の色フィルタ配列に起因するエッジ部の偽色の発生を防止することができ、夜間のS/N比が高く、ダイナミックレンジの広い、きれいなカラー画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。
【選択図】図1
Description
赤外波長域を含み、可視波長域を選択的に含んだ感度域を有し、分光感度の異なる少なくとも3種類の画素が配列され、前記被写体像を撮像して、前記画素の各々から出力される少なくとも3種類の原画像成分を含んだ原画像データを生成する撮像素子と、
前記原画像データから、赤外波長成分を含む輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
前記原画像データから、可視波長成分の色差信号を生成する色差信号生成部と、
前記輝度信号のエッジを検出して輝度高周波信号を生成する輝度高周波検出部と、
前記輝度高周波信号に基づいて前記色差信号の変調を行い、変調色差信号を生成する色差信号変調部と、
前記輝度信号と前記変調色差信号とに基づいて、カラー画像を生成するカラー画像生成部とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
赤外波長域を含み、可視波長域を選択的に含んだ感度域を有し、分光感度の異なる少なくとも3種類の画素が配列され、前記被写体像を撮像して、前記画素の各々から出力される少なくとも3種類の原画像成分を含んだ原画像データを生成する撮像素子と、
前記原画像データをダイナミックレンジ圧縮し、赤外波長成分を含む輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
前記原画像データから、可視波長成分の色差信号を生成する色差信号生成部と、
前記輝度信号のエッジを検出して輝度高周波信号を生成する輝度高周波検出部と、
前記輝度高周波信号に基づいて前記色差信号の変調を行い、変調色差信号を生成する色差信号変調部と、
前記輝度信号と前記変調色差信号とに基づいて、カラー画像を生成するカラー画像生成部とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
可視波長の青色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第1の画素と、
可視波長の青色領域と緑色領域とを除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第2の画素と、
全可視波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第3の画素と、
赤外波長域を有感度波長域とする第4の画素とが2次元マトリクス状に規則的に配列されていることを特徴とする前記1または2に記載の撮像装置。
可視波長の青色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第1の画素と、
可視波長の緑色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第2の画素と、
可視波長の赤色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第3の画素と、
可視波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第4の画素とが2次元マトリクス状に規則的に配列されていることを特徴とする前記1または2に記載の撮像装置。
可視波長の赤色領域と赤外波長域とを有感度波長域とする第1の画素と、
可視波長の緑色領域と赤外波長域とを有感度波長域とする第2の画素と、
可視波長の青色領域と赤外波長域とを有感度波長域とする第3の画素と、
赤外波長域を有感度波長域とする第4の画素とが2次元マトリクス状に規則的に配列されていることを特徴とする前記1または2に記載の撮像装置。
前記画像処理部は、露出時間の異なる少なくとも2枚の連続した原画像データに基づいて、1枚の画像データを生成し、これを原画像データとしてカラー画像を生成することを特徴とする前記1から5の何れか1項に記載の撮像装置。
L’=L×Gdrc ・・・(1式)
である。
Yadd=(Ye7+Re7+IR7+W7)/4 ・・・(2式)
である。
Yadd=(a1×Ye7+a2×Re7+a3×IR7+a4×W7)/4 ・・・(2’式)
である。ただし、a1、a2、a3、a4は重み付け係数で、a1+a2+a3+a4=1である。重み付け係数は、例えば予め決められた値を用いればよい。
R=Re9−IR9 ・・・(3−1式)
G=Ye9−Re9 ・・・(3−2式)
B=W9−Ye9 ・・・(3−3式)
である。ただし、演算結果が負になった場合には、0(ゼロ)に置き換える。
R1=R×gr ・・・(4−1式)
G1=G×gg ・・・(4−2式)
B1=B×gb ・・・(4−3式)
である。なお、第1のWBゲイン(gr、gg、gb)は、予め求められて記憶部6に記憶されていればよい。
Y=0.299×R1+0.587×G1+0.114×B1 ・・・(5−1式)
Cb=−0.169×R1−0.331×G1+0.500×B1・・・(5−2式)
Cr=0.500×R1−0.419×G1−0.081×G1 ・・・(5−3式)
である。なお、ステップS455は、本発明における色差信号生成部として機能する。
Yedge=|gHS×Yadd|+|gVS×Yadd| ・・・(6式)
である。
Y’edge=Yedge/(Yadd×9) ・・・(7式)
である。輝度高周波信号Y’edgeは、1以上となる場合もある。
Y’edge<閾値αの時、
k=1
閾値α≦Y’edge≦閾値βの時、
k=−Y’edge/(β−α)−β/(β−α)
閾値β<Y’edgeの時、
k=0
である。閾値αおよびβは、画像の種類や用途等によって予め決定され、記憶部6に記憶されればよい。
Cb1=k×Cb ・・・(8−1式)
Cr1=k×Cr ・・・(8−2式)
である。
Cb2=Cb1×vb ・・・(9−1式)
Cr2=Cr1×vr ・・・(9−2式)
である。
Cbm=Cbs×(Yadd/Y)
として補正するだけでなく、例えば、可視光の輝度の高周波成分と低周波成分とを含む可視輝度信号Yと、低周波成分のみを含む可視輝度低周波信号Ysとの比(Y/Ys)をとることで抽出した高輝度成分を、上述した補正項に重畳することで、輝度と色の空間周波数帯域を揃える。ここに、
Cbm=Cbs×(Yadd/Y)×(Y/Ys) ・・・(10−1式)
である。同様に、
Crm=Crs×(Yadd/Y)×(Y/Ys) ・・・(10−2式)
である。色差低周波信号Cbs、Crsは12ビットの線形特性の信号である。
Cbm=Cbs×(Yadd/Ys) ・・・(10−1’式)
Crm=Crs×(Yadd/Ys) ・・・(10−2’式)
でもよい。
R2=Yadd+1.402×Crm ・・・(11−1式)
G2=Yadd−0.344×Cbm−0.714×Crm・・・(11−2式)
B2=Yadd+1.772×Cbm ・・・(11−3式)
である。色信号D45は、各々8bitの線形特性のデータである。
1)撮像素子のある行にYe画素とW画素とが交互に配列され、隣接する行にグリーンフィルタを設けた画素(G画素)とW画素とが交互に配列されたもの
2)撮像素子のある行にシアンフィルタを設けた画素(C画素)とマゼンタフィルタを設けた画素(M画素)とが交互に配列され、隣接する行にYe画素とG画素とが交互に配列されたもの
3)撮像素子のある行にRe画素とG画素とが交互に配列され、隣接する行にG画素とブルー(B)フィルタを設けた画素(B画素)とが交互に配列されたもの
等がある。ただし、画素配列は、これに限定されるものではない。
R3=R2×gr2 ・・・(12−1式)
G3=G2×gg2 ・・・(12−2式)
B3=B2×gb2 ・・・(12−3式)
である。
Y3=0.299×R5+0.587×G5+0.114×B5 ・・・(14−1式)
Cb3=−0.169×R5−0.331×G5+0.500×B5・・・(14−2式)
Cr3=0.500×R5−0.419×G5−0.081×G5 ・・・(14−3式)
である。
Yadd=(B7+G7+R7+IR7)/4 ・・・(2式)
Yadd=(a1×B7+a2×G7+a3×R7+a4×IR7)/4 ・・・(2’式)
R=R9 ・・・(3−1式)
G=G9 ・・・(3−2式)
B=B9 ・・・(3−3式)
である。
Yadd=(Bl7+Gr7+Re7+IR7)/4 ・・・(2式)
Yadd=(a1×Bl7+a2×Gr7+a3×Re7+a4×IR7)/4 ・・・(2’式)
R=Re9−IR9 ・・・(3−1式)
G=Gr9−IR9 ・・・(3−2式)
B=Bl9−IR9 ・・・(3−3式)
である。
Yadd=(Ye7+M7+C7+W7)/4 ・・・(2式)
Yadd=(a1×Ye7+a2×M7+a3×C7+a4×W7)/4 ・・・(2’式)
R=W9−C9 ・・・(3−1式)
G=W9−M9 ・・・(3−2式)
B=W9−Ye9 ・・・(3−3式)
である。
2撮像光学系
21 光軸
3 撮像素子
31 画素
4 画像処理部
41 画素補正部
43 輝度信号生成部
431 照明成分抽出部
433 照明成分圧縮部
45 色処理部
456 偽色抑制部
456a 輝度高周波検出部
456b 色差信号変調部
47 カラー画像生成部
49 Dレンジ拡大部
5 制御部
6 記憶部
7 表示部
8 インターフェース(I/F)部
L 光量
VL 出力
Pt 変曲点
Yadd 輝度信号
Y 可視輝度信号
Cb、Cr 色差信号
D4 カラー画像
Claims (8)
- 被写体像を結像させる撮像光学系と、
赤外波長域を含み、可視波長域を選択的に含んだ感度域を有し、分光感度の異なる少なくとも3種類の画素が配列され、前記被写体像を撮像して、前記画素の各々から出力される少なくとも3種類の原画像成分を含んだ原画像データを生成する撮像素子と、
前記原画像データから、赤外波長成分を含む輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
前記原画像データから、可視波長成分の色差信号を生成する色差信号生成部と、
前記輝度信号のエッジを検出して輝度高周波信号を生成する輝度高周波検出部と、
前記輝度高周波信号に基づいて前記色差信号の変調を行い、変調色差信号を生成する色差信号変調部と、
前記輝度信号と前記変調色差信号とに基づいて、カラー画像を生成するカラー画像生成部とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 被写体像を結像させる撮像光学系と、
赤外波長域を含み、可視波長域を選択的に含んだ感度域を有し、分光感度の異なる少なくとも3種類の画素が配列され、前記被写体像を撮像して、前記画素の各々から出力される少なくとも3種類の原画像成分を含んだ原画像データを生成する撮像素子と、
前記原画像データをダイナミックレンジ圧縮し、赤外波長成分を含む輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
前記原画像データから、可視波長成分の色差信号を生成する色差信号生成部と、
前記輝度信号のエッジを検出して輝度高周波信号を生成する輝度高周波検出部と、
前記輝度高周波信号に基づいて前記色差信号の変調を行い、変調色差信号を生成する色差信号変調部と、
前記輝度信号と前記変調色差信号とに基づいて、カラー画像を生成するカラー画像生成部とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像素子は、
可視波長の青色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第1の画素と、
可視波長の青色領域と緑色領域とを除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第2の画素と、
全可視波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第3の画素と、
赤外波長域を有感度波長域とする第4の画素とが2次元マトリクス状に規則的に配列されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、
可視波長の青色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第1の画素と、
可視波長の緑色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第2の画素と、
可視波長の赤色領域を除く波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第3の画素と、
可視波長域と赤外波長域とを有感度波長域とする第4の画素とが2次元マトリクス状に規則的に配列されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、
可視波長の赤色領域と赤外波長域とを有感度波長域とする第1の画素と、
可視波長の緑色領域と赤外波長域とを有感度波長域とする第2の画素と、
可視波長の青色領域と赤外波長域とを有感度波長域とする第3の画素と、
赤外波長域を有感度波長域とする第4の画素とが2次元マトリクス状に規則的に配列されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、入射光量に応じて、少なくとも線形特性と対数特性との2つの光電変換特性を有することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、線形の光電変換特性を有し、
前記画像処理部は、露出時間の異なる少なくとも2枚の連続した原画像データに基づいて、1枚の画像データを生成し、これを原画像データとしてカラー画像を生成することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子は、傾きの異なる折れ線形の線形の光電変換特性を有することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の撮像装置。
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2010
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