JP2012244436A - 映像処理装置及び輪郭強調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に非線形処理の開始レベルとゲイン特性の制御を可能とする映像処理装置及び輪郭強調方法を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、映像処理装置は、ルックアップテーブルを用い用いて、非線形処理及びゲイン処理を行う輪郭強調処理部を有する。 このルックアップテーブルは、前記映像信号から抽出した輪郭信号に対して、ノイズを抑圧するための非線形処理を開始する設定値と、信号強度毎ゲインの特性とを記憶したルックアップテーブルを具備するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、カメラの映像信号処理及び輪郭強調方法に関する。

例えばデジタルビデオカメラや産業用カメラ等のように、画像を撮影可能な撮像装置にあっては、映像の解像感を向上させるため、輪郭強調処理という機能を有しているものがある。この輪郭強調処理は、輝度信号から水平・垂直方向の高域（輪郭）成分を抽出し、非線形処置・ゲイン処理を行った後、映像信号に加算するというものである。

特開平２−１１０５８２号公報

本発明の目的は、簡易に非線形処理の開始レベルとゲイン特性の制御を可能とする映像処理装置及び輪郭強調方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、映像処理装置は、実施形態によれば、映像処理装置は、ルックアップテーブルを用い用いて、非線形処理及びゲイン処理を行う輪郭強調処理部を有する。

このルックアップテーブルは、前記映像信号から抽出した輪郭信号に対して、ノイズを抑圧するための非線形処理を開始する設定値と、信号強度毎ゲインの特性とを記憶したルックアップテーブルを具備するものである。

非線形処理の開始する設定値と、信号強度毎ゲインの特性とを記憶したルックアップテーブルを用いて、非線形処理とゲイン処理を行う輪郭強調処理部を具備するものである。

実施形態の撮像装置のブロック構成図。 実施形態の輪郭強調部の構成を示す構成図。 クリスプニングを説明するためのテーブル。 実施形態のルックアップテーブルの構成例。 設定変更をおこなうためのシステム構成図。 ルックアップテーブルの特性の変更方法を説明するための図。 実施形態の操作部の構成例。

以下、実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この実施の形態で説明する撮像装置１の概略構成に示している。すなわち、撮像レンズ１１を介して入射された被写体の光学像は、撮像部１２に供給されてＲ（red），Ｇ（green），Ｂ（blue）の各色信号に変換される。

この撮像部１２としては、撮像レンズ１１からの入射光を色フィルタによりＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に分離し、分離した各色成分の光を撮像素子１３にそれぞれ結像させて色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成するいわゆる３板式のものや、１枚の撮像素子１３を用いて色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成するいわゆる単板式のものが使用される。ここで、撮像素子１３の一例としては、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサが用いられる。

そして、この撮像部１２から出力された各色Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号は、映像信号処理部１４に供給されて、ホワイトバランス制御処理やＡＧＣ（automatic gain control）によるゲイン制御処理等が施される。

そして、映像信号処理部１４から出力された各色の映像信号の内、各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、ニー・ガンマ補正部１５に供給されて高輝度成分をレベル圧縮するニー補正処理やガンマ補正処理等が施される。さらに、ニー・ガンマ補正部１５から出力された各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、色補正部１６に供給されて色補正処理が施される。

一方、上記映像信号処理部１４から出力された各色の映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂから分離した輝度信号Ｙは、ニー・ガンマ補正部１７に供給されて、ニー・ガンマ補正処理が施される。その後、このニー・ガンマ補正部１７から出力された輝度信号Ｙは、輪郭強調部１８に供給されて、ノイズリダクション処理、輪郭強調等の所定のデジタル信号処理が施され、輪郭信号となる。

そして、上記色補正部１６から出力された各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、加算回路１９に供給されて上記輪郭強調部１８から出力される輪郭信号が加算された後、出力端子２０から導出される。

ここで、この撮像装置１は、上記した撮像動作を含むその全ての動作を制御部２１によって統括的に制御する。ここで制御部２２は、例えばＣＰＵ（central processing unit）を内蔵しており、撮像装置１１の本体に設置された操作部２３からの操作情報を受けて、その操作内容が反映されるように、各部をそれぞれ制御している。

この場合、制御部２１は、メモリ部２２を利用している。このメモリ部２２は、主として、ＣＰＵ２２が実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、該ＣＰＵに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを有している。

さらに、制御部２１には、ユーザが操作を行うための操作部２３が設けられている。
図２は、輪郭強調部１８の構成例を示す構成図である。
輪郭強調部１８では、垂直方向と水平方向とで、それぞれ、個別に調整が行えるようにするため、映像処理部１４から出力された映像信号の輝度信号から、水平方向と垂直方向の輪郭信号を生成している。水平方向の輪郭信号については、ＨＰＦ３１により輝度信号から水平方向の高域成分(輪郭成分)を抽出する。同様に、垂直方向の輪郭信号についても、ＨＰＦ３２により垂直方向の高域成分を抽出する。ここで、垂直方向の輪郭信号を得るためには、ラインメモリを使用する必要がある。そして、それぞれの成分毎に、非線形／ゲイン処理部３３で非線形処理とゲイン処理の両方が行われる。ここで、非線形／ゲイン処理部３３は、水平方向の非線形処理・ゲインテーブル３４と、垂直方向の非線形処理・ゲインテーブル３５から構成される。水平方向の非線形処理・ゲインテーブル３４と、垂直方向の非線形処理・ゲインテーブル３５は、でそれぞれ非線形処理とゲイン調整を行われた信号が、加算回路３６で加算されて出力される。

なお、図３では垂直方向と水平方向を別々に調整できるようにするため、非線形／ゲイン処理部を別々に設けているが、これに限定されず、輝度信号を垂直方向と水平方向に分けずに、一つの非線形処理・ゲインテーブルで、非線形処理とゲイン処理の両方を行うようにしても良い。

ここで、一般的な非線形処理について、図３を用いて説明する。
この非線形処理は「クリスプニング（コアリング）」と呼ばれているもので、通常は映像全体に付加される輪郭信号（ディテール信号）を、ノイズなどレベルが低い信号には付加しないようにする機能である。クリスプニングは図３に示すように、どのレベルの信号までディテール信号を付加しないようにするか（クリスプニングレベル）を設定するもので、図３では、信号レベルが設定値のａ以上の信号と、−ａ以下の信号のみ出力し、−ａ〜ａのレベルの信号は０としている。

一般に、抽出した輪郭成分は高域であるためノイズ成分を含んでいる。そのため、クリスプニングはある一定値以下の信号（小振幅信号）をノイズとみなし、ノイズ抑圧処理を行う。クリスプニングの設定値ａを大きくするとノイズはより抑圧できるが、同時に輪郭信号情報も失われてしまう。そして、一般的には、この非線形処理を行った後に、ゲイン調整回路で輪郭信号の増幅／減衰を行い、出力する。

このように、非線形処理を行った後にゲイン調整を行うと、処理システムでは非線形処理で抑圧しきれなかったノイズが、ゲイン調整により増幅してしまうという問題点がある。

このため、本実施例では、非線形／ゲイン処理回路３３をルックアップテーブル化して一度に処理を行うというものである。
図４は、非線形処理・ゲインテーブル３４と３５の一例を示す図である。このテーブルでは、輪郭強調信号の正側を白側とし、負側を黒側とする。そして、正側（白側）と負側（黒側）の特性をゲインを調整することで、ルックアップテーブルは自由に変更可能となっている。

図4（ａ）は、輪郭強調信号の正側（白側）と、負側（黒側）とをほぼ同等のレベルとなるようにした場合例である。
図４（ｂ）は、輪郭強調信号の正側（白側）を増幅し、負側（黒側）を抑圧した場合の例である。カメラの用途によっては、負側（黒側）の輪郭信号によって映像全体の輝度が下がった印象になりことがある。この場合、コントラスト感を低く感じたり、負の輪郭自体がノイズとみなされてしまうことがある。図4（ｂ）の例は、このような問題を回避することに有効である。

図4（ｃ）は、ノイズ成分が含まれる小振幅の信号部ではゲインを抑え、中振幅以上の信号ではゲインをかける場合の例である。
なお、上記で説明したルックアップテーブルは1例であり、ルックアップテーブルを変更するだけで、回路システム・仕様を容易に変更することができる。
次に、上記ルックアップテーブルの変更方法について、図５乃至図７を用いて、説明する。
図５は、ルークアップテーブルを変更する場合のシステム構成の一例である。図において、図１で説明した撮像装置１には、撮像装置１で撮影した映像信号を、映像として表示するためのモニタ２と、撮像装置１からの映像信号の波形を表示するための、波形モニタ３が接続されている。

ここで、図６はルックアップテーブルの特性を修正するときの、波形モニタ３の画面の構成例、図７は、撮像装置１に設けられた操作部２５の一例を示す図である。
ユーザは、撮像装置１で撮影した映像信号を、モニタ２に映像信号を表示させ、波形モニタ３に映像信号の波形を表示させる。この状態で、ユーザが所定のテーブル設定メニューを表示する操作を行うと、図６に示すように、波形モニタ３の画面に、テーブル設定メニューの表示と、ルックアップテーブルの特性図を表示させることができる。

まず、設定したいテーブルを選択するために、ＰＡＧＥボタン２３ａを押す。図６は水平テーブルを選択している図である。
次に、選択キー２３ｂの上下キーにより、設定する項目として、クリスプニング値かゲインかを選択する。そして、値キー２３ｃの上下キーにより具体的な値を変更していく。

この様に、ルックアップテーブルを変えることによって様々な仕様に対応できるシステムとなっている。このように、ルックアップテーブルを変える事によって、様々な仕様に対して柔軟かつ簡易的に適応することができ、回路システムの拡張性が向上する。

なお、本願は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１・・・撮像素子、２・・・モニタ、３・・・波形モニタ、１２・・・撮像部、１４・・・映像信号処理部、１５・・・ニー・ガンマ補正部、１６・・・色補正部、１７・・・ニー・γ補正部、１８・・・輪郭強調部、２１・・・制御部、３１，３２・・・ＨＰＦ、３４、３５・・・非線形処理・ゲインテーブル、３６・・・加算器。

Claims (5)

1. 映像信号に対して、輪郭強調処理を行う映像処理装置であって、
   前記映像信号の輪郭信号を抽出し、この輪郭信号に対して、ノイズを抑圧するための非線形処理を開始する設定値と、信号強度毎ゲインの特性とを記憶したルックアップテーブルを用いて、非線形処理及びゲイン処理を行う輪郭強調処理部と
   を具備する映像処理装置。
2. 前記ルックアップテーブルは、
   正側と負側の輪郭信号で非線形処理の開始レベルを独立に変えることが出来るルックアップテーブルである請求項１記載の映像処理装置。
3. 前記ルックアップテーブルは、
   正側と負側のゲインを独立に設定できるルックアップテーブルである請求項１記載の映像処理装置。
4. 輪郭強調処理部は、水平方向と垂直方向とで別々のルックアップテーブルを有する請求項１記載の映像処理装置。
5. 映像信号の輝度信号に対して、輪郭強調処理を行う輪郭強調方法であって、
   非線形処理の開始する設定値と、信号強度毎ゲインの特性とを記憶したルックアップテーブルを記憶し、
   このルックアップテーブルの特性に応じて、非線形処理とゲイン処理を行う輪郭強調処理を行う輪郭強調方法。

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