以下、本発明の画像処理装置及び画像処理方法の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。
<撮像装置の全体構成>
まず、図1を用いて、一実施形態の画像処理装置を備える撮像装置の全体構成について説明する。図1では簡略化のため、音声信号の処理に関する図示を省略している。図1において、撮像部1は、ズームレンズ101,フォーカスレンズ102,絞り103,イメージセンサ104を有する。ズームレンズ101及びフォーカスレンズ102は図示しないアクチュエータによって図1において一点鎖線で示す光軸に沿って移動する。
絞り103は、図示しないアクチュエータによって駆動されて、光を通過させる開口の大きさが制御される。イメージセンサ104は、CCDまたはCMOSで構成される。撮像部1のそれぞれのアクチュエータは、制御部10によって制御される。制御部10は撮像装置内の各部を制御する。
イメージセンサ104は、ズームレンズ101,フォーカスレンズ102,絞り103を通過した光を光電変換して、被写体のアナログ画像信号を生成する。イメージセンサ104は、図21で説明したように、R,G,Bの色画素がベイヤ配列のパターンで配列されている。
アナログ画像信号処理部2はイメージセンサ104より出力されたアナログ画像信号を増幅し、A/D変換部3は増幅されたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換する。画像入力インタフェース(画像入力I/F)4は、A/D変換部3より出力されたデジタル画像データを撮像データとして取り込んで、バス6を介して画素加算部5に入力したり、DRAM8に書き込んだりする。
画素加算部5は、概略的な構成として、重み付け設定部51と、重み付け処理部52と、加算処理部53とを有する。それぞれの具体的な構成及び動作については後に詳述する。画素加算部5は、一実施形態の画像処理装置を構成している。
ROM7には、各種のプログラムが格納されている。制御部10は、ROM7に格納されているプログラムに従って各部を制御する。制御部10を、マイクロコンピュータのCPUで構成してもよい。DRAM8はメインメモリとして各種画像データの一時記憶領域として使用されると共に、制御部10の演算作業領域としても使用される。
メディア制御部9は、制御部10からの指示に従って、カード・インタフェース(カードI/F)13を介してカード型記録媒体14に対してデータを書き込み、カード型記録媒体14に記録されたデータを読み出すよう制御する。ここでは、記録部をカード型記録媒体としているが、記録部はカード型記録媒体に限定されるものではなく、半導体メモリやハードディスク・ドライブ等の任意の記録媒体を有する記録部でよい。
デジタル信号処理部11は、バス6を介して制御部10からの指示に従って、DRAM8に格納された撮像データを取り込み、所定の信号処理を施して輝度信号と色差信号とからなるデータを生成する。また、デジタル信号処理部11は、オフセット処理,ホワイトバランス調整処理,ガンマ補正処理,RGB補間処理,ノイズ低減処理,輪郭補正処理,色調補正処理,光源種別判定処理等の各種のデジタル信号処理を行う。
圧縮・伸長処理部12は、バス6を介して制御部10からの指示に従って、撮像データに所定の圧縮処理を施して圧縮データを生成する。また、圧縮・伸長処理部12は、制御部10からの指示に従って、カード型記録媒体14に格納された圧縮データに所定形式の伸張処理を施して非圧縮データを生成する。所定の圧縮処理としては、静止画像に対してはJPEG規格に準拠した圧縮方式を採用することができ、動画像に対してはMPEG2規格やAVC/H.264規格に準拠した圧縮方式を採用することができる。
表示部の一例である液晶モニタ16,操作部17,入出力端子18は、入出力インタフェース(入出力I/F)15に接続されている。液晶モニタ16は、撮像データ等の画像データに基づく画像を表示する。操作部17は、図示しないレリーズ・スイッチや電源スイッチを含む操作キー,十字キー,ジョイスティック等であり、ユーザによる撮像装置に対する操作入力を受け付ける。映像信号及び音声信号を入出力する入出力端子18は、図示していないテレビモニタやパーソナル・コンピュータ等に接続される。
次に、画素加算部5において行われる一実施形態による色信号の加算方法の各実施例について説明する。
まず、水平方向2画素、垂直方向2画素(2×2)の領域内の色画素からの色信号を加算する実施例1について説明する。
図2は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Rの色画素のみを示している。図2に示すように、実施例1では、破線で囲んだ2×2の領域AR2を、R信号を加算する領域とする。実施例1では、上述した一般的な加算方法とは異なり、領域AR2内の4つのR信号を同じ割合で加算するのではなく、領域AR2内の3つのR信号を、3つのR信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図3における領域AR2内の4つのRの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。領域AR2における左上の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を2とする。この左上の角部に位置する色画素を最大重み付け色画素と称することとする。図2,図3では、左上の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AR2における右上の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を1とする。最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AR2における左下の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を1とする。図2,図3では、右上の角部が第2の角部、左下の角部が第3の角部である。
最大重み付け色画素の対角である領域AR2における右下の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を0とする。右下の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数が0であるので、実施例1では、領域AR2内の3つのR信号を加算することになる。図2,図3では、右下の角部が第4の角部である。
画素加算部5は、領域AR2内の3つのRの色画素からのR信号を図3に示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、3つのRの色画素からのR信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたR信号を加算する。
すると、図2に示すように、空間上で概念的に、4つのRの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれた位置に、3つのR信号を加算したハッチングを付して示す加算R信号が得られる。
図4は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Rの色画素と同じラインに位置するGの色画素のみを示している。図4に示すように、実施例1では、破線で囲んだ2×2の領域AGr2を、Rの色画素と同じラインに位置するGの色画素からのG信号(以下、Gr信号)を加算する領域とする。Gr信号についても同様に、領域AGr2内の3つのGr信号を、3つのGr信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図5における領域AGr2内の4つのGの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。領域AGr2における右上の角部に位置するGの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのGr信号に対する重み付け係数を2とする。図4,図5では、右上の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AGr2における左上の角部に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を1とする。最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AGr2における右下の角部に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を1とする。図4,図5では、左上の角部が第2の角部、右下の角部が第3の角部である。
最大重み付け色画素の対角である領域AGr2における左下の角部に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を0とする。左下の角部に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数が0であるので、実施例1では、領域AGr2内の3つのGr信号を加算することになる。図4,図5では、左下の角部が第4の角部である。
画素加算部5は、領域AGr2内の3つのGの色画素からのGr信号を図5で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。同様に、重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、3つのGの色画素からのGr信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたGr信号を加算する。
すると、図4に示すように、空間上で概念的に、4つのGの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれた位置に、3つのGr信号を加算したハッチングを付して示す加算Gr信号が得られる。
図6は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Bの色画素と同じラインに位置するGの色画素のみを示している。図6に示すように、実施例1では、破線で囲んだ2×2の領域AGb2を、Bの色画素と同じラインに位置するGの色画素からのG信号(以下、Gb信号)を加算する領域とする。Gb信号についても同様に、領域AGb2内の3つのGb信号を、3つのGb信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図7における領域AGb2内の4つのGの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。領域AGb2における左下の角部に位置するGの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのGb信号に対する重み付け係数を2とする。図6,図7では、左下の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AGb2における右下の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を1とする。最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AGb2における左上の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を1とする。図6,図7では、右下の角部が第2の角部、左上の角部が第3の角部である。
最大重み付け色画素の対角である領域AGb2における右上の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を0とする。右上の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数が0であるので、実施例1では、領域AGb2内の3つのGb信号を加算することになる。図6,図7では、右上の角部が第4の角部である。
画素加算部5は、領域AGb2内の3つのGの色画素からのGb信号を図7で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。同様に、重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、3つのGの色画素からのGb信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたGb信号を加算する。
すると、図6に示すように、空間上で概念的に、4つのGの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれた位置に、3つのGb信号を加算したハッチングを付して示す加算Gb信号が得られる。
図8は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Bの色画素のみを示している。図8に示すように、実施例1では、破線で囲んだ2×2の領域AB2を、B信号を加算する領域とする。B信号についても同様に、領域AB2内の3つのB信号を、3つのB信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図9における領域AB2内の4つのBの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。領域AB2における右下の角部に位置するBの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのB信号に対する重み付け係数を2とする。図8,図9では、右下の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AB2における左下の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を1とする。最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AB2における右上の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を1とする。図8,図9では、左下の角部が第2の角部、右上の角部が第3の角部である。
最大重み付け色画素の対角である領域AB2における左上の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を0とする。左上の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数が0であるので、実施例1では、領域AB2内の3つのB信号を加算することになる。図8,図9では、左上の角部が第4の角部である。
画素加算部5は、領域AB2内の3つのBの色画素からのB信号を図9で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。同様に、重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、3つのBの色画素からのB信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたB信号を加算する。
すると、図8に示すように、空間上で概念的に、4つのBの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれた位置に、3つのB信号を加算したハッチングを付して示す加算B信号が得られる。
以上のように、実施例1では、概念的に、2×2の正方形の領域の4つの色画素のうち、三角形の領域である3つの色画素からの色信号を、重み付け係数を乗じた上で加算している。R信号,Gr信号,Gb信号,B信号で、2×2の正方形の領域における最大重み付け色画素の位置が互いに異なっている。
実施例1では、4つの色画素のうち3つの色画素からの色信号を加算するものの、そのうち1つの色画素からの色信号に対しては重み付け係数を2とする加重加算であるので、4画素分の加算と等価である。
図10は、図2で得られる加算R信号、図4で得られる加算Gr信号、図6で得られる加算Gb信号、図8で得られる加算B信号の空間上における概念的な位置を示している。実施例1では、図10に示すように、加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号が水平方向及び垂直方向それぞれ等間隔に離れた位置に生成される。
従って、実施例1では、図26と比較して、ジャギや折り返しノイズの発生を低減することが可能となる。特に図示しないが、実際の画像による検証によって、実施例1によりジャギや折り返しノイズの発生が低減されることを確認している。ジャギや折り返しノイズの発生が低減される理由は、図26では、加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号が群となって、均等な位相とならないのに対し、実施例1では、加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号が均等な位相で生成されるからである。
図11は、以上説明した画素加算部5における実施例1による加算処理をまとめて示している。図11において、(a)はイメージセンサ104が有するベイヤ配列の色画素のパターンを示している。ここでは、水平方向8画素、垂直方向8画素(8×8)の領域のみを示している。
図3,図5,図7,図9に示す重み付け係数を乗じてそれぞれの領域ごとに加算した加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号は、空間上で概念的に、図11の(b)に示す位置に生成される。図11の(c)は、図11の(b)のハッチングを付して示す加算R信号と2つの加算G信号と加算B信号のみを示している。図11の(c)の加算R信号と2つの加算G信号と加算B信号を全て合わせると、図11の(d)となる。
図11の(e)は、図11の(d)のようにして生成した加算R信号と2つの加算G信号と加算B信号のデータの並びを示している。図11の(e)に示すように、1ライン目では、加算R信号と加算Gr信号とが水平方向に交互に出力され、2ライン目では、加算Gb信号と加算B信号が水平方向に交互に出力され、これらを交互に繰り返す。勿論、図11に示すデータの最上位のライン、水平方向左端の色信号は単なる例である。
図11の(a)と(e)とを比較すれば明らかなように、同じ色どうしの色信号の加算によってR信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度が向上し、データ量が削減される。また、実施例1では、ジャギや折り返しノイズの発生が低減される。
次に、水平方向3画素、垂直方向3画素(3×3)の領域内の色画素からの色信号を加算する実施例2について説明する。
図12は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Rの色画素のみを示している。図12に示すように、実施例2では、破線で囲んだ3×3の領域AR3を、R信号を加算する領域とする。実施例2では、領域AR3内の9つのR信号を同じ割合で加算するのではなく、領域AR3内の6つのR信号を、6つのR信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図12における領域AR3内の9つのRの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。領域AR3における左上の角部に位置するRの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのR信号に対する重み付け係数を3とする。図12では、左上の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AR3における右上の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を1とする。図12では、右上の角部が第2の角部である。最大重み付け色画素と右上の角部に位置するRの色画素との間のRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を2とする。
最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AR3における左下の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を1とする。図12では、左下の角部が第3の角部である。最大重み付け色画素と左下の角部に位置するRの色画素との間のRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を2とする。
互いに対角の位置にある右上の角部に位置するRの色画素と左下の角部に位置するRの色画素とを結んだ対角線上にあり、9つのRの色画素の中央に位置する色画素からのR信号に対する重み付け係数を1とする。
最大重み付け色画素の対角である領域AR3における右下の角部に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を0とする。図12では、右下の角部が第4の角部である。右上の角部に位置するRの色画素と右下の角部に位置するRの色画素との間に位置するRの色画素と、左下の角部に位置するRの色画素と右下の角部に位置するRの色画素との間に位置するRの色画素からのR信号に対する重み付け係数を0とする。
右上の角部に位置するRの色画素と右下の角部に位置するRの色画素との間に位置するRの色画素と、左下の角部に位置するRの色画素と右下の角部に位置するRの色画素との間に位置するRの色画素は、いずれも、右上の角部に位置するRの色画素と左下の角部に位置するRの色画素とを結んだ対角線よりも右下の角部側に位置する色画素である。
画素加算部5は、領域AR3内の6つのRの色画素からのR信号を図12で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、6つのRの色画素からのR信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたR信号を加算する。
すると、図12に示すように、空間上で概念的に、9つのRの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれ、Bの色画素の位置に、6つのR信号を加算したハッチングを付して示す加算R信号が得られる。
図13は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Rの色画素と同じラインに位置するGの色画素のみを示している。図13に示すように、実施例2では、破線で囲んだ3×3の領域AGr3を、Rの色画素と同じラインに位置するGの色画素からのG信号(以下、Gr信号)を加算する領域とする。Gr信号についても同様に、領域AGr3内の6つのGr信号を、6つのGr信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図13における領域AGr3の9つのGの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。図13における右上の角部に位置するGの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのG信号に対する重み付け係数を3とする。図13では、右上の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AGr3における左上の角部に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を1とする。図13では、左上の角部が第2の角部である。最大重み付け色画素と左上の角部に位置するGの色画素との間のGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を2とする。
最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AGr3における右下の角部に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を1とする。図13では、右下の角部が第3の角部である。最大重み付け色画素と右下の角部に位置するGの色画素との間のGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を2とする。
互いに対角の位置にある左上の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素とを結んだ対角線上にあり、9つのGの色画素の中央に位置する色画素からのGr信号に対する重み付け係数を1とする。
最大重み付け色画素の対角である領域AGr3における左下の角部に位置するGの色画素からのG信号に対する重み付け係数を0とする。図13では、左下の角部が第4の角部である。左上の角部に位置するGの色画素と左下の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素と、左下の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数を0とする。
左上の角部に位置するGの色画素と左下の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素と、左下の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素は、いずれも、左上の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素とを結んだ対角線よりも左下の角部側に位置する色画素である。
画素加算部5は、領域AGr3内の6つのGの色画素からのGr信号を図13で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。同様に、重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、6つのGの色画素からのGr信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたGr信号を加算する。
すると、図13に示すように、空間上で概念的に、9つのGの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれ、Gの色画素の位置に、6つのGr信号を加算したハッチングを付して示す加算Gr信号が得られる。
図14は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Bの色画素と同じラインに位置するGの色画素のみを示している。図14に示すように、実施例2では、破線で囲んだ3×3の領域AGb3を、Bの色画素と同じラインに位置するGの色画素からのG信号(以下、Gb信号)を加算する領域とする。Gb信号についても同様に、領域AGb3内の6つのGb信号を、6つのGb信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図14における領域AGb3の9つのGの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。図14における左下の角部に位置するGの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのG信号に対する重み付け係数を3とする。図14では、左下の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AGb3における右下の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を1とする。図14では、右下の角部が第2の角部である。最大重み付け色画素と右下の角部に位置するGの色画素との間のGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を2とする。
最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AGb3における左上の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を1とする。図14では、左上の角部が第3の角部である。最大重み付け色画素と左上の角部に位置するGの色画素との間のGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を2とする。
互いに対角の位置にある左上の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するBの色画素とを結んだ対角線上にあり、9つのGの色画素の中央に位置する色画素からのGb信号に対する重み付け係数を1とする。
最大重み付け色画素の対角である領域AGb3における右上の角部に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を0とする。図14では、右上の角部が第4の角部である。左上の角部に位置するGの色画素と右上の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素と、右上の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数を0とする。
左上の角部に位置するGの色画素と右上の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素と、右上の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素との間に位置するGの色画素は、いずれも、左上の角部に位置するGの色画素と右下の角部に位置するGの色画素とを結んだ対角線よりも右上の角部側に位置する色画素である。
画素加算部5は、領域AGb3内の6つのGの色画素からのGb信号を図14で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。同様に、重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、6つのGの色画素からのGb信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたGb信号を加算する。
すると、図14に示すように、空間上で概念的に、9つのGの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれ、Gの色画素の位置に、6つのGb信号を加算したハッチングを付して示す加算Gb信号が得られる。
図15は、イメージセンサ104が有する図21の色画素のパターンのうち、Bの色画素のみを示している。図15に示すように、実施例2では、破線で囲んだ3×3の領域AB3を、B信号を加算する領域とする。実施例2では、領域AB3内の9つのB信号を同じ割合で加算するのではなく、領域AB3内の6つのB信号を、6つのB信号に対する重み付けを異ならせて加算する。
図15における領域AB3内の9つのBの色画素には、括弧書きにて重み付け係数を示している。領域AB3における右下の角部に位置するBの色画素を最大重み付け色画素とし、この最大重み付け色画素からのB信号に対する重み付け係数を3とする。図15では、右下の角部が第1の角部である。
最大重み付け色画素と同じライン(垂直位置)の領域AB3における左下の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を1とする。図15では、左下の角部が第2の角部である。最大重み付け色画素と左下の角部に位置するBの色画素との間のBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を2とする。
最大重み付け色画素と同じ水平位置の領域AB3における右上の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を1とする。図15では、右上の角部が第3の角部である。最大重み付け色画素と右上の角部に位置するBの色画素との間のBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を2とする。
互いに対角の位置にある右上の角部に位置するBの色画素と左下の角部に位置するBの色画素とを結んだ対角線上にあり、9つのBの色画素の中央に位置する色画素からのB信号に対する重み付け係数を1とする。
最大重み付け色画素の対角である領域AB3における左上の角部に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を0とする。図15では、左上の角部が第4の角部である。左上の角部に位置するBの色画素と左下の角部に位置するBの色画素との間に位置するBの色画素と、左上の角部に位置するBの色画素と右上の角部に位置するBの色画素との間に位置するBの色画素からのB信号に対する重み付け係数を0とする。
左上の角部に位置するBの色画素と左下の角部に位置するBの色画素との間に位置するBの色画素と、左上の角部に位置するBの色画素と右上の角部に位置するBの色画素との間に位置するBの色画素は、いずれも、右上の角部に位置するBの色画素と左下の角部に位置するBの色画素とを結んだ対角線よりも左上の角部側に位置する色画素である。
画素加算部5は、領域AB3内の6つのBの色画素からのB信号を図15で示すそれぞれの重み付け係数を乗じた上で加算する。同様に、重み付け係数設定部51は、それぞれの重み付け係数を設定する。重み付け処理部52は、6つのBの色画素からのB信号に対して重み付け係数を乗じるよう処理し、加算処理部53は、重み付け係数を乗じたB信号を加算する。
すると、図15に示すように、空間上で概念的に、9つのRの色画素の中心から最大重み付け色画素の方向にずれ、Rの色画素の位置に、6つのB信号を加算したハッチングを付して示す加算B信号が得られる。
以上のように、実施例2では、概念的に、3×3の正方形の領域の9つの色画素のうち、三角形の領域である6つの色画素からの信号を、重み付け係数を乗じた上で加算している。R信号,Gr信号,Gb信号,B信号で、3×3の正方形の領域における最大重み付け色画素の位置が互いに異なっている。
ここで、図16を用いて、画素加算部5の具体的な構成について説明する。図16に示す画素加算部5は、3×3の領域内の色信号を加算する実施例2を実現する構成例を示している。ここでは簡略化のため、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号のうちの1つの色信号を加算処理する構成を示している。従って、画素加算部5は、図16に示す構成を4系統備える。
バス6を介して画像入力I/F4より画素加算部5へと入力された色信号は、ラインバッファ50に入力される。ラインバッファ50は2ライン分のラインメモリを有し、入力された色信号を1ライン分の期間及び2ライン分の期間遅延する。ラインバッファ50は、図1では、図示が省略されている。
画像入力I/F4からの色信号をラインバッファ50に入力して1ライン分の期間及び2ライン分の期間遅延する構成は、動画像を処理する際に好ましい構成である。静止画像を処理する場合には、画像入力I/F4からの色信号を一旦DRAM8に記憶し、画素加算部5での処理に必要なデータをDRAM8から画素加算部5へと入力してもよい。この場合には、色信号を1ライン分の期間及び2ライン分の期間遅延するラインバッファ50は必要なく、ラインバッファ50の代わりにキャッシュメモリを設ければよい。
ラインバッファ50に入力された色信号はそのまま重み付け処理部52aに入力される。ラインバッファ50によって1ライン分の期間遅延された色信号は重み付け処理部52bに入力される。ラインバッファ50によって2ライン分の期間遅延された色信号は重み付け処理部52c入力される。重み付け処理部52a〜52cには、色信号が色画素単位で順次入力される。重み付け処理部52a〜52cは、図1における重み付け処理部52に相当する。
重み付け処理部52a〜52cは同じ構成であり、同一部分には同一符号を付している。重み付け処理部52a〜52cは、フリップフロップ(FF)よりなる画素遅延器521〜523と、係数乗算器524〜526とを有する。
重み付け処理部52aの係数乗算器524〜526には、重み付け係数設定部51によって係数C11〜C13が設定されている。重み付け処理部52bの係数乗算器524〜526には、重み付け係数設定部51によって係数C21〜C23が設定されている。重み付け処理部52cの係数乗算器524〜526には、重み付け係数設定部51によって係数C31〜C33が設定されている。
重み付け処理部52aの画素遅延器521〜523は、入力された色信号を1色画素分ずつ順次遅延する。ここでの1色画素分とは、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれ1つの色信号における1色画素分である。重み付け処理部52b,52cでも同様である。係数乗算器524〜526は、画素遅延器521〜523の出力に対してそれぞれ係数C11〜C13を乗じて出力する。図12のR信号を例にすれば、係数C11,C12,C13は1,2,3である。
加算器53aは、係数乗算器524〜526の出力を加算する。
重み付け処理部52bの画素遅延器521〜523は、1ライン分の期間遅延された色信号を1色画素分ずつ順次遅延する。係数乗算器524〜526は、画素遅延器521〜523の出力に対してそれぞれ係数C21〜C23を乗じて出力する。図12のR信号を例にすれば、係数C21,C22,C23は0,1,2である。
加算器53bは、係数乗算器524〜526の出力を加算する。
重み付け処理部52cの画素遅延器521〜523は、2ライン分の期間遅延された色信号を1色画素分ずつ順次遅延する。係数乗算器524〜526は、画素遅延器521〜523の出力に対してそれぞれ係数C31〜C33を乗じて出力する。図12のR信号を例にすれば、係数C31,C32,C33は0,0,1である。
加算器53cは、係数乗算器524〜526の出力を加算する。
加算器53dは、加算器53a〜53cの出力を加算して出力する。加算器53a〜53dは、図1における加算処理部53に相当する。
重み付け処理部52a〜52cによるそれぞれの位置の色信号に対する重み付け処理と、加算器53a〜53dによる加算処理によって、R信号を例にすれば、図12に示す位置に加算R信号が得られることになる。
図13のGr信号の場合には、係数C11,C12,C13は3,2,1、係数C21,C22,C23は2,1,0、係数C31,C32,C33は1,0,0である。図14のGb信号の場合には、係数C11,C12,C13は0,0,1、係数C21,C22,C23は0,1,2、係数C31,C32,C33は1,2,3である。図15のB信号の場合には、係数C11,C12,C13は1,0,0、係数C21,C22,C23は2,1,0、係数C31,C32,C33は3,2,1である。
重み付け係数設定部51は、領域AR3,AGr3,AGb3,AB3内の色画素の位置に応じてそれぞれの重み付け係数を設定しているテーブルを用いて、それぞれの重み付け係数を発生することができる。また、重み付け係数設定部51は、領域AR3,AGr3,AGb3,AB3内の色画素の位置に応じた所定の算出式を用いた算出によって、それぞれの重み付け係数を発生することもできる。
ここで、重み付け係数設定部51が用いる重み付け係数の算出式について説明する。図17の(a)〜(d)に示すように、領域AR3,AGr3,AGb3,AB3内の色画素の位置に対して、水平方向のx座標として0,1,2を、垂直方向のy座標として0,1,2を割り振る。
領域AR3内のRの色画素からのR信号に対する重み付け係数をCr(x,y)、領域AGr3内のGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数をCgr(x,y)、領域AGb3内のGの色画素からのGb信号に対する重み付け係数をCgb(x,y)、領域AB3内のBの色画素からのB信号に対する重み付け係数をCb(x,y)とする。重み付け係数Cr(x,y),Cgr(x,y),Cgb(x,y),Cb(x,y)が、重み付け処理部52a〜52cで用いる係数C11〜C13,C21〜C23,C31〜C33となる。
Nを2以上の整数として、水平方向にN、垂直方向にNのN×Nの色画素を含む領域とすると、領域AR3,AGr3,AGb3,AB3の場合、Nは3である。x座標及びy座標は、0〜N−1となる。
この場合、重み付け係数Cr(x,y),Cgr(x,y),Cgb(x,y),Cb(x,y)は、次の式(1)〜(4)で表すことができる。但し、Cr(x,y),Cgr(x,y),Cgb(x,y),Cb(x,y)が0未満となる場合は0、Nを超える場合はNとする。従って、Cr(x,y),Cgr(x,y),Cgb(x,y),Cb(x,y)は0以上N以下である。式(1)〜(4)は実施例1や後述する実施例3,4でも同様に用いることができる。
Cr(x,y)=-x-y+N …(1)
Cgr(x,y)=x-y+1 …(2)
Cgb(x,y)=-x+y+1 …(3)
Cb(x,y)=x+y-1 …(4)
重み付け係数を乗じて加算する加重加算の値Snは実施例2に限定されない一般式として次の式(5)で表すことができる。
実施例2では、次の式(6)より値Snは10となる。実施例2では、9つの色画素のうち6つの色画素からの色信号を加算するものの、加重加算の処理によって10画素分の加算と等価である。
実施例2においても、同じ色どうしの色信号の加算によってR信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度が向上し、データ量が削減される。実施例2では、実施例1よりもデータ量が多く削減され、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度がさらに向上する。
また、実施例2においても、実施例1と同様、加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号が均等な位相で生成される。従って、ジャギや折り返しノイズの発生が低減される。
なお、実施例1を実現する画素加算部5は、ラインバッファ50を1ライン分のラインメモリとし、重み付け処理部52cを省いて重み付け処理部52a,52bのみとし、重み付け処理部52a,52bにおける画素遅延器523と係数乗算器526とを省いた構成とすればよい。図16に示す構成を適宜変更することによって、実施例1や後述する実施例3,4に対応する画素加算部5とすることができる。
実施例3として、画素加算部5を、水平方向4画素、垂直方向4画素(4×4)の領域内の色画素からの色信号を加算する構成としてもよい。図18において、(a)に、R信号に対する重み付け係数、(b)に、Rの色画素と同じラインに位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数、(c)に、Bの色画素と同じラインに位置するGの色画素からのGr信号に対する重み付け係数、(d)に、B信号に対する重み付け係数を示している。
実施例3においても、図18に示す重み付け係数を用いて同じ色の色画素を加算処理することによって、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度が向上し、データ量が削減される。実施例3では、実施例1,2よりもデータ量が多く削減され、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度がさらに向上する。
また、実施例3においても、実施例1と同様、加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号が均等な位相で生成される。従って、ジャギや折り返しノイズの発生が低減される。
実施例4として、画素加算部5を、水平方向5画素、垂直方向5画素(5×5)の領域内の色画素からの色信号を加算する構成としてもよい。図19において、(a)にR信号に対する重み付け係数、(b)にGr信号に対する重み付け係数を示している。図20において、(a)にGb信号に対する重み付け係数、(b)にB信号に対する重み付け係数を示している。
実施例4においても、図19,図20に示す重み付け係数を用いて同じ色の色画素を加算処理することによって、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度が向上し、データ量が削減される。実施例4では、実施例1〜3よりもデータ量が多く削減され、R信号,Gr信号,Gb信号,B信号それぞれの感度がさらに向上する。
また、実施例4においても、実施例1と同様、加算R信号,加算Gr信号,加算Gb信号,加算B信号が均等な位相で生成される。従って、ジャギや折り返しノイズの発生が低減される。
<一実施形態の画像処理装置及び画像処理方法のまとめ>
以上説明した実施例1〜4を含む一実施形態の画像処理装置及び画像処理方法について改めて説明する。
一実施形態においては、複数の色(R,G,B)の複数の色画素がベイヤ配列のパターンで配列されたイメージセンサ104におけるそれぞれの色の色画素を、色ごとに、Nを2以上の整数として、水平方向にN、垂直方向にNのN×Nの色画素を含む複数の領域に分ける。実施例1〜4で説明したように、Nは2〜5であることが好ましい。
一実施形態においては、それぞれの領域で、領域内の第1の角部に位置する色画素を最大重み付け色画素とする。
一実施形態においては、最大重み付け色画素から、最大重み付け色画素と同じ垂直位置の第2の角部に位置する色画素と最大重み付け色画素と同じ水平位置の第3の角部に位置する色画素とを結ぶ対角線上の色画素までの範囲に含まれる色画素を、それぞれの色画素からの色信号に対して0を超える重み付け係数を乗じる対象の色画素とする。
一実施形態においては、対角線上の色画素よりも最大重み付け色画素の対角である第4の角部側に位置する色画素に対しては重み付け係数を0とする。これによって、一実施形態では、概念的に、N×Nの正方形の領域のうち、三角形の領域に含まれる色画素からの色信号に対して重み付け係数を乗じて加算する処理を行っていることになる。
一実施形態においては、最大重み付け色画素からの色信号に対して最大の重み付け係数を乗じる。実施例1では最大の重み付け係数は2、実施例2では最大の重み付け係数は3、実施例3では最大の重み付け係数は4、実施例4では最大の重み付け係数は5である。即ち、最大の重み付け係数はNである。最大の重み付け係数をNとすることは必須ではないが、Nとすることが好ましい。
図3,図5,図7,図9,図12〜図15,図18〜図20より分かるように、一実施形態においては、最大重み付け色画素から対角線上の色画素までのそれぞれの色画素からの色信号に対して、最大重み付け色画素から離れて対角線上の色画素に近付くに従って漸減する重み付け係数を乗じる。
なお、実施例1による2×2の領域による加算処理においては、最大重み付け色画素と、第2の角部に位置する色画素と、第3の角部に位置する色画素のみが存在している。実施例1は、最大重み付け色画素と対角線上の色画素との間に色画素が存在していない例である。
実施例2による3×3の領域による加算処理においては、最大重み付け色画素と、第2の角部に位置する色画素と、第3の角部に位置する色画素との他に、最大重み付け色画素と第2の角部に位置する色画素との間の色画素と、最大重み付け色画素と第3の角部に位置する色画素との間の色画素とが存在している。
実施例2では、第2の角部に位置する色画素と第3の角部に位置する色画素とを結ぶ対角線上の色画素に対する重み付け係数は1である。図12〜図15に示すように、実施例2では、最大重み付け色画素に対する重み付け係数3から、対角線上の色画素に対する重み付け係数1まで、重み付け係数は、3,2,1と漸減している。
図18に示すように、実施例3では、最大重み付け色画素に対する重み付け係数4から、対角線上の色画素に対する重み付け係数1まで、重み付け係数は、4,3,2,1と漸減している。図19,図20に示すように、実施例4では、最大重み付け色画素に対する重み付け係数5から、対角線上の色画素に対する重み付け係数1まで、重み付け係数は、5,4,3,2,1と漸減している。
一実施形態では、重み付け処理部52は、複数の色それぞれで、最大重み付け色画素が位置する第1の角部の位置を互いに異なる位置としている。互いに異なる位置とは、複数の色それぞれの領域内での相対的な位置が異なるということである。重み付け処理部52は、複数の色それぞれの加算色信号が、ベイヤ配列のパターンと同じ順で加算処理部53より出力されるように、複数の色それぞれの領域内で第1の角部の位置を決定すればよい。
本発明は以上説明した一実施形態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更可能である。イメージセンサ104の複数の色をR,G,Bとしているが、他の3原色であってもよい。