JP2013508853A - 画像信号処理のための時間フィルタリング技術 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図11
Description
時間フィルタは、雑像素子を使用して取得されたraw画像データを受信する。時間フィルタは、画素毎に、現在の画素の空間位置を判定し、先行フレームの同一の場所に配置された少なくとも1つの参照画素(例えば、同一の空間位置における)を識別する。動きデルタ値は、現在の画素及び同一の場所に配置された参照画素に少なくとも部分的に基づいて判定される。次に、第1の指標値は、動きデルタ値及び現在の画素の空間位置に対応する先行フレームの動き履歴値に基づいて判定される。第1のフィルタ係数は、第1の指標を使用して動きテーブルから選択される。第1のフィルタ係数を選択した後、減衰率は現在の画素の値(例えば、指標である)に基づいてルマ(luma)テーブルから選択され、その後、第2のフィルタ係数は選択された減衰率及び第1のフィルタ係数に基づいて判定される。現在の画素に対応する空間フィルタリング済み出力値は、第2のフィルタ係数、現在の画素及び同一の場所に配置された参照画素に基づいて算出される。
図8は、一実施形態に従ってISPフロントエンド処理ロジック部80において実現される機能ロジックブロックを示すより詳細なブロック図である。図7において上述したように、撮影装置30及び/又はセンサインタフェース94の構成に依存して、raw画像データは、1つ以上の撮像素子90によりISPフロントエンド処理ロジック部80に提供される。図示する実施形態において、raw画像データは、第1の撮像素子90a(Sensor0)及び第2の撮像素子90b(Sensor1)によりISPフロントエンド処理ロジック部80に提供される。図示するように、撮像素子90a及び90bは、raw画像データをそれぞれ信号Sif0及びSif1として提供する。撮像素子90a及び90bは、統計処理ユニット120及び122とそれぞれ関連付けられる。
次のステップ254において、現在の入力画素x(t)に対応する時間フィルタリング済み出力値y(t)は、第2のフィルタ係数K'(ステップ252からの)、同一の場所に配置された参照画素r(t−1)の値及び入力画素x(t)の値に基づいて判定される。例えば一実施形態において、出力値y(t)は以下のように判定される。
図16に継続すると、時間フィルタリング処理260の更なる一実施形態が示される。ここで、時間フィルタリング処理260は、色に依存するゲイン(例えば、gain[c])を各入力画素に適用し且つ共有の動きテーブル及びルマテーブルを使用する代わりに別個の動きテーブル及びルマテーブルが色成分毎に提供されることを除いて、図15で説明した実施形態と同様の方法で達成される。例えば図16に示すように、動きテーブル192は、第1の色に対応する動きテーブル192a、第2の色に対応する動きテーブル192b及び第nの色に対応する動きテーブル192cを含む。nは、raw画像データに存在する色の数に依存する。同様に、ルマテーブル194は、第1の色に対応するルマテーブル194a、第2の色に対応するルマテーブル194b及び第nの色に対応するルマテーブル194cを含む。従って、raw画像データがベイヤ画像データである一実施形態において、3つの動きテーブル及びルマテーブルが赤色成分、青色成分及び緑色成分の各々に対して提供される。以下に説明するように、フィルタ係数K及び減衰率の選択は、現在の色(例えば、現在の入力画素の色)に対して選択された動きテーブル及びルマテーブルに依存する。
欠陥画素は、複数の置換規則を使用して置換される。例えば一実施形態において、欠陥画素はすぐ左側にある画素P1と置換される。境界条件(例えば、P1がrawフレーム154の外側にある)において、欠陥画素はすぐ右側にある画素P2で置換される。更に、置換値は連続する欠陥画素検出動作の間保持されるか又は伝播されることが理解されるべきである。例えば図21に示した水平方向の画素の集合を参照すると、P0又はP1が欠陥画素であるとDPDCロジック部304により以前に識別された場合、それらに対応する置換値は、欠陥画素検出及び現在の画素Pの置換に使用される。
変数min[c]及びmax[c]は、最小出力値及び最大出力値に対する符号付き16ビットクリッピング値をそれぞれ表す。一実施形態において、BLCロジック部306は、色成分毎に最大値より上及び最小値より下にクリップされた画素数のカウントを維持するように構成される。
上記の式11aの項は、以下の式を取得するために結合される。
式中、Gp[c]は、色成分c(例えば、ベイヤパターンに対してはR、B、Gr及びGb成分)毎のグローバルゲインパラメータを表し、Rは中心画素と現在の画素との間の半径距離を表す。
別の実施形態において、以下に示すより単純な推定式がRの推定値を取得するために利用される。
ISPフロントエンド処理ロジック部80について詳細に上述したが、本説明は、ここでISPパイプ処理ロジック部82に注目する。一般にISPパイプ処理ロジック部82の機能は、ISPフロントエンド処理ロジック部80から提供されるか又はメモリ108から検索されるraw画像データを受信し、画像データを表示装置28に出力する前に追加の画像処理動作を実行することである。
式中、horzTh[c]は色成分c(例えば、R、B、Gr及びGb)毎の水平エッジ閾値であり、C0〜C6はそれぞれ画素P0〜P6に対応するフィルタタップ係数である。水平フィルタ出力Phorzは、中心画素P3の場所において適用される。一実施形態において、フィルタタップ係数C0〜C6は、3ビットの整数部及び13ビットの小数部(浮動小数点で3.13)を有する16ビットの2の補数値である。尚、フィルタタップ係数C0〜C6は中心画素P3に関して必ずしも対称である必要はない。
式中、vertTh[c]は、色成分c(例えば、R、B、Gr及びGb)毎の垂直エッジ閾値であり、C0〜C4は、それぞれ図40の画素P0〜P4に対応するフィルタタップ係数である。垂直フィルタ出力Pvertは、中心画素P2の場所において適用される。一実施形態において、フィルタタップ係数C0〜C4は、3ビットの整数部及び13ビットの小数部(浮動小数点で3.13)を有する16ビットの2の補数値である。尚、フィルタタップ係数C0〜C4は、中心画素P2に関して必ずしも対称である必要はない。
式中、G'01及びG'21は補間済み緑色値を表す(568)。
式中、G'00、G'02、G'11、G'20及びG'22は、図中符号570により示されるように補間済み緑色値を表す。最後に、画素ブロック566により示されるような赤色画素における青色値の補間は以下のように算出される。
(G11がGr画素の場合に補間されたB'11)
(G11がGb画素の場合に補間されたR'11)
(G11がGb画素の場合に補間されたB'11)
(青色画素B11において補間されたR'11)
(赤色画素R11において補間されたB'11)
式中、Cbadj及びCradjは調整されたCb値及びCr値をそれぞれ表し、θは以下のように算出される色相角を表す。
式中、Ka=cos(θ)であり、Kb=sin(θ)であり、θは上記の式78で規定される。
Claims (30)
- 画像データを処理する方法であって、
画像信号プロセッサを使用するステップと、
撮像素子を使用して取得された前記画像データの現フレームにおいて空間位置を有する現画素を受信するステップと、
前記画像データの先行フレームにおける同一の場所に配置された参照画素に少なくとも部分的に基づいて、前記現画素に対する動きデルタ値を判定するステップと、
前記動きデルタ値及び前記現画素の前記空間位置に対応する前記先行フレームの動き履歴値に基づいて動きテーブルルックアップ指標を判定するステップと、
前記動きテーブルルックアップ指標を使用して動きテーブルから第1のフィルタ係数を選択するステップと、
ルマテーブルから減衰率を選択するために前記現画素に対応する明るさの値を使用するステップと、
前記選択した減衰率及び前記第1のフィルタ係数に基づいて第2のフィルタ係数を判定するステップと、
前記同一の場所に配置された参照画素、前記現画素及び前記第2のフィルタ係数に基づいて前記現画素に対応する時間フィルタリング済み出力値を判定するために前記画像信号プロセッサの時間フィルタを使用するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 1と前記第1のフィルタ係数との間の差分と等しい第1の値を判定し、
前記第1の値及び前記先行フレームの前記動き履歴値の積と等しい第2の値を判定し、
前記動きデルタ値及び前記第2の値を合計することにより、
前記現画素の前記空間位置に対応する動き履歴値を判定するために前記画像信号プロセッサを使用するステップを備えることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記動きデルタ値を判定するステップは、
画素の2次元アレイの中心に位置付けられる前記現画素と同一色を有し且つ前記2次元アレイを形成する現フレームの画素の集合を識別するステップと、
各々が前記現フレームの前記画素の集合のうちの1つと同一の場所に配置されている先行フレームの参照画素の集合を識別するステップと、
前記現フレームの前記画素の集合の各々に対して、前記現フレームの画素値と同一の場所に配置された対応する参照画素との間の差分の絶対値と等しい絶対デルタを判定するステップと、
前記絶対デルタに基づいて前記動きデルタ値を判定するステップと
を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記動きデルタ値を判定するステップは、
前記現画素、前記現画素の第1の側に隣接する第2の画素及び前記現画素の第2の側に隣接する第3の画素を含む同一の色値を有する3つの水平隣接画素の集合を識別するステップと、
前記現画素の値と前記先行フレームの前記同一の場所に配置された参照画素の値との間の差分の絶対値と等しい第1の値を判定するステップと、
前記第2の画素の値と前記先行フレームの同一の場所に配置された第2の参照画素との間の差分の絶対値と等しい第2の値を判定するステップと、
前記第3の画素の値と前記先行フレームの同一の場所に配置された第3の参照画素との間の差分の絶対値と等しい第3の値を判定するステップとを含み、
前記動きデルタ値は、前記第1の値、前記第2の値及び前記第3の値の最大値として選択されることを特徴とする請求項3記載の方法。 - 前記画像データはベイヤraw画像データを含み、前記2次元アレイ内の各画素は、水平方向、垂直方向及び対角線方向に現画素から空間的に2画素位置離れて配置されることを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記動きテーブルルックアップ指標は、前記動きデルタ値及び前記先行フレームの前記動き履歴値の合計として計算されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記現画素に対する前記時間フィルタリング済み出力値を判定するステップは、
前記現画素の値と前記同一の場所に配置された参照画素の値との間の差分を判定するステップと、
第1の値を取得するために前記差分を前記第2のフィルタ係数と乗算するステップと、
前記現画素に対して前記時間フィルタリング済み出力値を判定するために前記同一の場所に配置された参照画素の値を前記第1の値に加算するステップと
を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 画像データを時間フィルタリングする方法であって、
画像信号プロセッサを使用するステップと、
撮像素子を使用して取得され且つ各々が各ゲインと関連付けられる2つ以上の色成分を含む前記画像データの現フレームにおいて空間位置を有する現画素を受信するステップと、
前記画像データの先行フレームの同一の場所に配置された参照画素に少なくとも部分的に基づいて前記現画素に対する動きデルタ値を判定するステップと、
前記現画素の色に対応する選択されたゲイン、前記動きデルタ値及び前記先行フレームの前記同一の場所に配置された参照画素に対応する動き履歴値に基づいて動きテーブルルックアップ指標を判定するステップと、
前記動きテーブルルックアップ指標を使用して動きテーブルから第1のフィルタ係数を選択するステップと、
前記現画素の値に前記選択したゲインを適用し且つルマテーブルから減衰率を選択するために前記現画素の前記入手された値をルマテーブルルックアップ指標として使用することにより、前記ルマテーブルから前記減衰率を選択するステップと、
前記第1のフィルタ係数と前記選択した減衰率とを乗算することにより第2のフィルタ係数を判定するステップと、
前記参照画素の値、前記現画素の値及び前記第2のフィルタ係数の値に基づいて前記現画素に対応する時間フィルタリング済み出力値を判定するために前記画像信号プロセッサの時間フィルタを使用するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記動きデルタ値を判定するステップは、
画素の2次元アレイの中心に位置付けられる前記現入力画素と同一色を有し且つ前記2次元アレイを形成する前記現フレームの画素の集合を識別するステップと、
各々が前記現フレームの前記画素の集合のうちの1つと同一の場所に配置されている前記先行フレームの参照画素の集合を識別するステップと、
前記現フレームの前記画素の集合の各々に対して、前記現フレームの画素の値と同一の場所に配置された対応する参照画素との間の差分の絶対値と等しい絶対デルタを判定するステップと、
前記絶対デルタの平均値、前記絶対デルタの最大値又は前記絶対デルタの中央値のうちの少なくとも1つとして前記動きデルタ値を判定するステップと
を含むことを特徴とする請求項8記載の方法。 - 前記2次元アレイは、前記現画素と同一の色値を有する3つの水平隣接画素の集合を含み、前記現画素は、空間的に前記3つの水平隣接画素の集合の中心に配置され、前記動きデルタ値を判定することは、前記現画素の前記値と前記先行フレームの前記同一の場所に配置された参照画素の前記値との間の差分の絶対値と等しい第1の値、前記現画素に水平方向に隣接する前記現フレームの第2の画素の値と前記先行フレームの同一の場所に配置された対応する第2の参照画素の値との間の差分の絶対値と等しい第2の値、及び前記現画素に水平方向に隣接する前記現フレームの第3の画素と前記先行フレームの同一の場所に配置された対応する第3の参照画素の値との間の差分の絶対値と等しい第3の値のうちの最大値として前記動きデルタ値を判定することを含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記先行フレームの前記動き履歴値と前記動きデルタ値との間の差分を判定し、積を取得するために前記差分を前記第1のフィルタ係数と乗算し、前記動きデルタ値を前記積と合計することにより前記現画素の前記空間位置に対応する動き履歴値を判定することを備え、前記現画素に対応する前記動き履歴値は、前記画像データの後続フレームの同一の場所に配置された画素に時間フィルタリングを適用するために使用されることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 前記動きテーブルルックアップ指標は、前記動きデルタ値及び前記先行フレームの前記動き履歴値の合計と前記選択したゲインとを乗算することにより判定されることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 前記ルマルックアップ指標は、前記選択したゲインを前記現画素に適用することにより判定されることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記現画素に対する前記時間フィルタリング済み出力値を判定するステップは、
前記同一の場所に配置された参照画素の前記値と前記現画素の前記値との間の差分を判定するステップと、
積を取得するために前記差分を前記第2のフィルタ係数と乗算するステップと、
前記現画素に対する前記時間フィルタリング済み出力値を判定するために前記現画素の前記値を前記積に加算するステップと
を含むことを特徴とする請求項8記載の方法。 - 画像データの色成分毎の各ゲインは、ホワイトバランスゲインに基づいて判定されることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 撮像素子を使用して取得された多色raw画像データを時間フィルタリングする時間フィルタを備え、前記時間フィルタは、
前記raw画像データの現フレームから特定の色及び前記現フレーム内の空間位置を有する現画素を受信し、
同一の場所に配置された参照画素に基づいて前記現画素に対する動きデルタ値を判定し、
前記動きデルタ値、前記同一の場所に配置された参照画素に対応する前記raw画像データの先行フレームの動き履歴値及び前記現画素の色と関連付けられたゲインに基づいて判定された動きテーブルルックアップ指標を使用して動きテーブルから第1のフィルタ係数を選択し、
前記現画素の色と関連付けられた前記ゲインを前記現画素の値に適用し且つ減衰率を選択するために前記結果をルマテーブルルックアップ指標として使用することによりルマテーブルから前記現画素に対する前記減衰率を選択し、
前記減衰率及び前記第1のフィルタ係数の積として第2のフィルタ係数を判定し、
前記同一の場所に配置された参照画素、前記現画素及び前記第2のフィルタ係数の値に基づいて前記現画素に対応する時間フィルタリング済み出力値を提供するように構成されていることを特徴とする画像信号処理システム。 - 前記時間フィルタは、前記同一の場所に配置された参照画素の前記値と前記現画素の前記値との間の差分を判定し、前記差分を前記第2のフィルタ係数と乗算することにより積を判定し、且つ前記積及び前記現画素の前記値を合計することにより、前記時間フィルタリング済み出力値を提供するように構成されていることを特徴とする請求項16記載の画像信号処理システム。
- 前記時間フィルタは、有限インパルス応答(FIR)フィルタであり、前記先行フレームの前記同一の場所に配置された参照画素は、前記撮像素子により取得されるような元のフィルタリングされていない画像データに対応することを特徴とする請求項16記載の画像信号処理システム。
- 前記時間フィルタは、無限インパルス応答(IIR)フィルタであり、前記先行フレームの前記同一の場所に配置された参照画素は、前記時間フィルタにより先にフィルタリングされた時間フィルタリング済み画像データに対応することを特徴とする請求項16記載の画像信号処理システム。
- 前記raw画像データはベイヤ画像データを含み、前記現画素の前記色と関連付けられた前記ゲインは、前記現画素が赤色画素、青色画素又は緑色画素を含むかに依存して選択されることを特徴とする請求項16記載の画像信号処理システム。
- 少なくとも1つのデジタル撮像素子と、
前記少なくとも1つのデジタル撮像素子と通信するように構成されたインタフェースと、
メモリ素子と、
前記少なくとも1つのデジタル撮像素子により取得されたraw画像データに対応する1つ以上の画像シーンの視覚表現を表示するように構成された表示装置と、
撮像信号処理システムであって、
フィルタ係数の集合を格納するように構成された動きテーブルと、
明るさの減衰率の集合を格納するように構成されたルマテーブルと、
前記raw画像データの現フレーム内の空間位置及び特定の色を有する現画素に対して、前記raw画像データの先行フレームの同一の場所に配置された参照画素に基づいて前記現画素に対する動きデルタ値を判定し、前記動きデルタ値、前記同一の場所に配置された参照画素に対応する前記raw画像データの前記先行フレームの動き履歴値及び前記現画素の前記色と関連付けられたゲインに基づいて判定された第1のルックアップ指標を使用して前記動きテーブルに格納された前記フィルタ係数の集合から第1のフィルタ係数を選択し、前記現画素の色と関連付けられた前記ゲインを前記現画素の前記値に適用することにより判定された第2のルックアップ指標を使用して前記ルマテーブルに格納された前記明るさの減衰率の集合から明るさの減衰率を選択し、前記減衰率及び前記第1のフィルタ係数の積として第2のフィルタ係数を判定し、且つ前記同一の場所に配置された参照画素、前記現画素及び前記第2のフィルタ係数の値に基づいて前記現画素に対応する時間フィルタリング済み出力値を提供することにより、時間フィルタリングを適用するために前記raw画像データを処理するように構成された時間フィルタと
を備える撮像信号処理システムと、
を備えることを特徴とする電子装置。 - 前記時間フィルタは、時間フィルタリングされたraw画像データを前記画像信号処理システムの画像処理パイプラインに出力するように構成されていることを特徴とする請求項21記載の電子装置。
- 前記少なくとも1つのデジタル撮像素子は、前記電子装置と一体化されたデジタルカメラ、前記インタフェースを介して前記電子装置に結合される外部デジタルカメラ又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項21記載の電子装置。
- 前記インタフェースは、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)、SMIA(Standard Mobile Imaging Architecture)インタフェース又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項21記載の電子装置。
- デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、モバイル携帯電話、ポータブルメディアプレーヤ又はそれらのいずれかの組み合わせを備えることを特徴とする請求項21記載の電子装置。
- 画像データを時間フィルタリングする方法であって、
画像信号プロセッサを使用するステップと、
撮像素子を使用して取得された多色raw画像データの現フレームにおいて空間位置を有する現画素に対して、前記多色raw画像データの先行フレームの同一の場所に配置された参照画素に少なくとも部分的に基づいて前記現画素に対する動きデルタ値を判定するステップと、
前記動きデルタ値及び前記現画素の前記空間位置に対応する前記先行フレームの動き履歴値に基づいて動きテーブルルックアップ指標を判定し且つ前記動きテーブルルックアップ指標を使用して動きテーブルから第1のフィルタ係数を選択することにより、前記現画素の前記色に基づいて前記第1のフィルタ係数を判定するステップと、
ルマテーブルルックアップ指標を使用してルマテーブルから減衰率を選択し且つ前記第2のフィルタ係数を判定するために前記第1のフィルタ係数及び前記選択した減衰率を乗算することにより、前記現画素の前記色に基づいて第2のフィルタ係数を判定するステップと、
前記参照画素の値、前記現画素の値及び前記第2のフィルタ係数の値に基づいて前記現画素に対応する時間フィルタリング済み出力値を判定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 単一の動きテーブルは、前記多色raw画像データの各色成分に対して共有され、前記動きテーブルルックアップ指標は、前記現画素の前記色に対応する色に依存するゲインに基づいて更に判定され、
前記ルマテーブルは、各々が前記多色raw画像データの色に対応する複数のルマテーブルのうちの1つから選択され、前記減衰率は、前記ルマテーブルルックアップ指標を使用して前記選択されたルマテーブルから選択されることを特徴とする請求項26記載の方法。 - 前記多色raw画像データは、赤色成分、青色成分、第1の緑色成分及び第2の緑色成分を有するベイヤ画像データを含み、前記選択されたルマテーブルは、前記赤色成分に対応する第1のルマテーブル、前記青色成分に対応する第2のルマテーブル及び前記第1の緑色成分と前記第2の緑色成分との間で共有される第3のルマテーブルから選択されることを特徴とする請求項27記載の方法。
- 単一のルマテーブルは、前記多色raw画像データの各色成分に対して共有され、前記ルマテーブルルックアップ指標は、前記現画素の前記色に対応する色に依存するゲインに基づいて更に判定され、
前記動きテーブルは、各々が前記多色raw画像データの色に対応する複数の動きテーブルのうちの1つから選択され、前記第1のフィルタ係数は、前記動きテーブルルックアップ指標を使用して前記選択された動きテーブルから選択されることを特徴とする請求項26記載の方法。 - 前記多色raw画像データは、赤色成分、青色成分、第1の緑色成分及び第2の緑色成分を有するベイヤ画像データを含み、前記選択された動きテーブルは、前記赤色成分に対応する第1の動きテーブル、前記青色成分に対応する第2の動きテーブル及び前記第1の緑色成分と前記第2の緑色成分との間で共有される第3の動きテーブルから選択されることを特徴とする請求項29記載の方法。
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