JP2015091072A - Imaging apparatus, imaging system with the imaging apparatus, and false color removal method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus that is able to substantially prevent occurrence of false color when a blurred color image is restored.SOLUTION: An imaging apparatus 2 according to the invention comprises: an imaging optical system 3 that images a target 1 to be imaged; a color imager 4 that image-receives the target 1 as a blurred, defective image via the imaging optical system 3; a restoration processing section 5C configured such that, for each color obtained from the imager 4, a defective image is formed from pixel data output from each pixel, then, the defective image is subjected to an imaging process, thereby restoring an image, from which blur is removed; and an effective information nullifying section 5B configured such that, in order to prevent occurrence of false color, effective information used for restoring process on the saturated area side of the pixel data is nullified.

Description

本発明は、ぼけを有するカラー画像に画像処理を行うことにより高精細なカラー画像を取得可能な撮像装置及びこの撮像装置を備えた撮像システム及び偽色除去方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus capable of acquiring a high-definition color image by performing image processing on a blurred color image, an imaging system including the imaging apparatus, and a false color removal method.

従来から、撮像装置には、撮像光学系の光路に位相板を挿入して、焦点深度を拡大し、この焦点深度の拡大によりぼけた画像(劣化画像)に対して、復元フィルタ処理という画像処理を行うことにより元の高解像度の画像に復元する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in an imaging apparatus, a phase plate is inserted in the optical path of the imaging optical system to expand the depth of focus, and image processing called restoration filter processing is performed on an image (degraded image) blurred by the expansion of the depth of focus. There has been proposed a technique for restoring the original high-resolution image by performing (see, for example, Patent Document 1).

この復元フィルタ処理では、点広がり関数(又は点像分布関数(PSF)又はいわゆるぼけ関数)を逆変換処理することにより求められたフィルタが用いられる。また、元の高解像度の画像を正確に復元するためには、撮像対象の各部位からの光量が、その各部位に対応する撮像素子の各画素に正確に取得されなければならない。   In this restoration filter process, a filter obtained by performing an inverse transform process on a point spread function (or a point spread function (PSF) or a so-called blur function) is used. Further, in order to accurately restore the original high-resolution image, the amount of light from each part to be imaged must be accurately acquired in each pixel of the image sensor corresponding to each part.

ところが、撮像対象のある部位から閾値以上の光量が撮像素子に入射すると、その部位に対応する撮像素子の画素の出力が飽和する。このため、撮像素子のその部位に対応する画素は被写体からの光量を正確に取得できず、その被写体の部位に対応する光量の正確な情報が欠落する。   However, when a light amount equal to or greater than the threshold is incident on the image sensor from a part of the imaging target, the output of the pixel of the image sensor corresponding to that part is saturated. For this reason, the pixel corresponding to the part of the image sensor cannot accurately acquire the amount of light from the subject, and accurate information on the amount of light corresponding to the part of the subject is lost.

ぼけ関数の広がり領域全体に渡って、撮像対象の部位からの光量をその部位に対応する各画素が正確に取得できてさえいれば、復元処理により元の高解像度の画像を復元できる。しかしながら、画素の出力が飽和している近傍領域の画素(画像の復元に用いるフィルタのサイズに含まれる画素)では、光量の正確な情報が欠落しているので、元の高解像度の画像を正確に復元できない。   The original high-resolution image can be restored by the restoration process as long as each pixel corresponding to the part can accurately acquire the amount of light from the part to be imaged over the entire blur function spreading region. However, the pixels in the neighboring area where the pixel output is saturated (pixels included in the size of the filter used for image restoration) lacks accurate information on the amount of light. Cannot be restored.

なお、類似の技術として、カラー画像の復元処理によりカラー画像のぼけを極力少なくする技術も提案されている(特許文献2参照)。
ところで、モノクロの画像については、解像度の若干の劣化として人間の眼に感じるが、カラー画像の場合には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の画像のうちの例えば緑色(G)の画像について復元処理が正確に行われず、赤色(R)、青色(B)の画像について正確な復元処理が行われると、色毎の画像を合成してカラー画像を作成した場合に偽色が発生する。人の脳は色について敏感に反応するため、偽色が生じると違和感が生じる。
As a similar technique, a technique for reducing the blur of a color image as much as possible by a color image restoration process has been proposed (see Patent Document 2).
By the way, a monochrome image is perceived by human eyes as a slight deterioration in resolution. However, in the case of a color image, for example, green (red) among red (R), green (G), and blue (B) images. If the restoration process is not accurately performed on the image of G) and the restoration process is correctly performed on the red (R) and blue (B) images, it is false when a color image is created by combining the images for each color. Color is generated. Since the human brain reacts sensitively to color, when a false color occurs, a sense of incongruity occurs.

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、ぼけを有するカラー画像を復元処理した際に偽色が発生するのを極力防止可能な撮像装置及びこの撮像装置を備えた撮像システム及び偽色除去方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an imaging apparatus capable of preventing generation of false colors as much as possible when a color image having blur is restored, an imaging system including the imaging apparatus, and It is to provide a false color removal method.

本発明の撮像装置は、撮像対象を撮像する撮像光学系と、前記撮像対象を前記撮像光学系を介してぼけを有する劣化画像として受像するカラー用の撮像素子と、該撮像素子から得られた色毎に、各画素から出力される画素データにより前記劣化画像を生成した後、該劣化画像に画像処理を行ってぼけが除去された画像を復元する復元処理部と、偽色の発生を防止するために、画素データのうち飽和領域側の復元処理に用いる有役情報を無役情報化させる有役情報無役化処理部と、を備えていることを特徴とする。   An image pickup apparatus according to the present invention is obtained from an image pickup optical system that picks up an image pickup target, a color image pickup element that receives the image pickup target as a deteriorated image having blur via the image pickup optical system, and the image pickup element. For each color, after generating the deteriorated image from the pixel data output from each pixel, a restoration processing unit that performs image processing on the deteriorated image to restore the image from which blur has been removed, and prevention of false colors In order to achieve this, the present invention is characterized by comprising a role information invalidation processing unit for converting the role information used for the restoration processing on the saturation region side of the pixel data to role information.

本発明によれば、ぼけを有するカラー画像を復元処理した際に偽色の発生を極力防止可能であるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to prevent the generation of false colors as much as possible when a blurred color image is restored.

図1Aは撮像対象の一例を模式的に示す説明図である。FIG. 1A is an explanatory diagram schematically illustrating an example of an imaging target. 図1Bは図1Aに示す撮像対象に対応する画像であって、劣化のない画像を示す模式図である。FIG. 1B is a schematic diagram illustrating an image corresponding to the imaging target illustrated in FIG. 1A and having no deterioration. 図1Cは図1Aに示す撮像対象に対応する画像であって、ぼけを有する劣化画像を示す模式図である。FIG. 1C is a schematic diagram illustrating a deteriorated image having a blur corresponding to the imaging target illustrated in FIG. 1A. 図2は図1Bに示す水平走査ラインにより得られる一次元プロファイル像を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a one-dimensional profile image obtained by the horizontal scanning line shown in FIG. 1B. 図3は図1Cに示す水平走査ラインにより得られる一次元プロファイル像を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a one-dimensional profile image obtained by the horizontal scanning line shown in FIG. 1C. 図4は図1Cに示す劣化像の輝度値が飽和している場合の一次元プロファイル像を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a one-dimensional profile image when the luminance value of the deteriorated image shown in FIG. 1C is saturated. 図5は図1Cに示す劣化画像に対して復元処理を行ったときに本来得られるはずの一次元プロファイル像を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a one-dimensional profile image that should be originally obtained when restoration processing is performed on the deteriorated image shown in FIG. 1C. 図6は図1Cに示す劣化画像に対して復元処理を行ったときに実際に得られる一次元プロファイル像を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a one-dimensional profile image actually obtained when restoration processing is performed on the deteriorated image shown in FIG. 1C. 図7は本発明の実施例に係る撮像システムの一例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of an imaging system according to an embodiment of the present invention. 図8は本発明の実施例1に係る画像処理部の詳細構成を示す説明図であって、図7に示す画像処理部のブロック図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the detailed configuration of the image processing unit according to the first embodiment of the present invention, and is a block diagram of the image processing unit shown in FIG. 図9は図8に示す制御部1の内部の構成の一部を概念的に示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram conceptually showing a part of the internal configuration of the control unit 1 shown in FIG. 図10は図8に示す有役情報無役化処理部の作用を説明するための説明図であって、図10(a)は図1Cに示す劣化画像について、赤色と青色とについて各画素が飽和していないときの復元処理を行う前の一次元プロファイル像を示し、図10(b)は図1Cに示す劣化画像について、赤色と青色とについて各画素が飽和していないときの復元処理後の一次元プロファイル像を示す。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operation of the active information invalidation processing unit shown in FIG. 8. FIG. 10A shows the degraded image shown in FIG. FIG. 10B shows the one-dimensional profile image before performing the restoration process when not saturated, and FIG. 10B shows the deteriorated image shown in FIG. 1C after the restoration process when each pixel is not saturated for red and blue. The one-dimensional profile image is shown. 図11は図8に示す有役情報無役化処理部の作用を説明するための説明図であって、図11(a)は図1Cに示す劣化画像について、緑色について画素の一部が飽和しているときの復元処理を行う前の一次元プロファイル像を示し、図11(b)は図1Cに示す劣化画像について、緑色について画素の一部が飽和しているときの復元処理後の一次元プロファイル像を示す。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the operation of the active information invalidation processing unit shown in FIG. 8. FIG. 11 (a) shows a part of the pixel saturated for green in the degraded image shown in FIG. 1C. FIG. 11B shows a primary image after the restoration process when a part of the pixel is saturated with respect to the green color of the deteriorated image shown in FIG. 1C. An original profile image is shown. 図12は図8に示す有役情報無役化処理部の作用を説明するための説明図であって、図12(a)は図1Cに示す劣化画像について、赤色と青色の各画素について、飽和領域側の所定値以上の画素データを切り捨てた一次元プロファイル像を示し、図12(b)は図1Cに示す劣化画像について、図12(a)に示す飽和領域側の所定値以上の画素データを切り捨てた情報を用いて赤色と青色とについて復元処理を行った後の一次元プロファイル像を示す。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the active information invalidation processing unit shown in FIG. 8. FIG. 12 (a) shows the degraded image shown in FIG. FIG. 12B shows a one-dimensional profile image obtained by discarding pixel data of a predetermined value or more on the saturation region side, and FIG. 12B shows a pixel having a predetermined value or more on the saturation region side shown in FIG. A one-dimensional profile image after performing restoration processing for red and blue using information obtained by truncating data is shown. 図13は復元処理の概念を模式的に説明するための図であって、劣化画像と逆変換処理フィルタとのコンボリュ―ションを概念的に説明する説明図である。FIG. 13 is a diagram for schematically explaining the concept of the restoration processing, and is a diagram for conceptually explaining the convolution of the deteriorated image and the inverse transform processing filter. 図14は本発明の実施例2に係る画像処理部の詳細構成を示す説明図であって、図7に示す画像処理部のブロック図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the image processing unit according to the second embodiment of the present invention, and is a block diagram of the image processing unit shown in FIG.

まず、本発明に係るぼけを有するカラー画像を復元処理した際に偽色の発生を極力防止可能な撮像装置及びこの撮像装置を備えた撮像システム及び偽色除去方法を説明する前にぼけを有する劣化画像とその復元処理と偽色との関係を概念的に説明する。   First, an image pickup apparatus capable of preventing generation of false colors as much as possible when a color image having blur according to the present invention is restored, an image pickup system including the image pickup apparatus, and a method for removing false colors are described. The relationship between a deteriorated image, its restoration process, and false color will be conceptually described.

図1Aは撮像対象1の模式図である。撮像対象1は、人でも監視対象物体でも、バーコードでも、文字列でも何でも良いが、ここでは、黒領域1Aと白領域1Bとの境界1Cが明瞭であるバーコードの一部とする。   FIG. 1A is a schematic diagram of the imaging target 1. The imaging target 1 may be a person, a monitoring target object, a barcode, or a character string, but here it is a part of a barcode where the boundary 1C between the black area 1A and the white area 1B is clear.

図1Aに示す撮像対象1を撮像したときに、撮像装置により撮像された画像鮮明であると図1Bに示す劣化のない画像が得られる。撮像装置により撮像された画像がぼけていると、図1Cに示すぼけた劣化画像が得られる。その図2は図1Bに示す劣化のない画像を水平走査ラインSCで走査したときに得られる一次元プロファイル像である。図3はその図1Cに示す劣化画像を水平走査ラインで走査したときに得られる一次元プロファイル像である。その図2、図3において、縦軸は画素データとしての輝度値(Y)であり、横軸は画素Xの水平方向の番号である。
なお、一次元プロファイル像とは、二次元の画像構成する多数本の水平走査ラインSCのうちの一本の水平走査ラインSCによる像の強度変化を輝度値で表した曲線をいう。
When the imaging object 1 shown in FIG. 1A is imaged, if the image taken by the imaging device is clear, an image without deterioration shown in FIG. 1B is obtained. If the image captured by the imaging device is blurred, the blurred degraded image shown in FIG. 1C is obtained. FIG. 2 is a one-dimensional profile image obtained when the image without deterioration shown in FIG. 1B is scanned by the horizontal scanning line SC. FIG. 3 is a one-dimensional profile image obtained when the degraded image shown in FIG. 1C is scanned by a horizontal scanning line. 2 and 3, the vertical axis represents the luminance value (Y) as the pixel data, and the horizontal axis represents the horizontal number of the pixel X.
Note that the one-dimensional profile image is a curve representing a change in intensity of an image by one horizontal scanning line SC among a plurality of horizontal scanning lines SC constituting a two-dimensional image as a luminance value.

図2、図3に示す一次元プロファイル像は、図1B、図1Cに示す水平走査ラインSC上の画素が有する輝度値の変化を示している。輝度値(Y)=255は飽和値HOを意味し、撮像対象1の各部位からこの飽和値を超える光量が入射したとしても、その光量情報は復元処理に用いるのに役に立たない無役な情報である。各画素が飽和すると、各画素は飽和値「255」の画素データを有するものとなる。   The one-dimensional profile images shown in FIGS. 2 and 3 show changes in luminance values of the pixels on the horizontal scanning line SC shown in FIGS. 1B and 1C. Luminance value (Y) = 255 means a saturation value HO. Even if a light amount exceeding the saturation value is incident from each part of the imaging target 1, the light amount information is useless information that is not useful for use in the restoration process. It is. When each pixel is saturated, each pixel has pixel data with a saturation value “255”.

画像が鮮明な場合、図2に示すように、黒領域1Aに対応する低輝度側の画素領域1A’と白領域1Cに対応する高輝度側の画素領域(飽和領域側の画素領域)1B’との間の境界画素領域1C’の傾斜が急峻となる。   When the image is clear, as shown in FIG. 2, the pixel region 1A ′ on the low luminance side corresponding to the black region 1A and the pixel region (pixel region on the saturation region side) 1B ′ on the high luminance side corresponding to the white region 1C. The slope of the boundary pixel area 1C ′ between the two becomes steep.

これに対して、劣化画像の場合、図3に示すように、黒領域1Aに対応する低輝度画素領域1A’と白領域1Cに対応する高輝度画素領域(飽和領域側の画素領域)1B’との境界画素領域1C’の低輝度側と飽和領域側とがなだらかな曲線1C”となる。
その傾斜がなだらかであることは、境界1Cの部位が複数の画素にまたがって受像されていること、すなわち、境界領域1C’がぼけていることを意味している。
On the other hand, in the case of a degraded image, as shown in FIG. 3, a low-luminance pixel region 1A ′ corresponding to the black region 1A and a high-luminance pixel region (pixel region on the saturation region side) 1B ′ corresponding to the white region 1C. The low-luminance side and the saturation region side of the boundary pixel region 1C ′ are gentle curves 1C ″.
The gentle slope means that the portion of the boundary 1C is received across a plurality of pixels, that is, the boundary region 1C ′ is blurred.

図3に示す一次元プロファイル像では、輝度値(Y)が飽和していない。なので、全ての画素について画素データを有役情報として用いることができる。従って、原理的に、図3に示す画素データに点広がり関数の逆関数を用いて復元処理を行うと、図2に示す一次元プロファイル像を復元できる。つまり、図1Cに示す劣化画像を復元することにより図1Bに示す劣化のない鮮明な画像が得られる。   In the one-dimensional profile image shown in FIG. 3, the luminance value (Y) is not saturated. Therefore, pixel data can be used as useful information for all pixels. Therefore, in principle, when the restoration process is performed on the pixel data shown in FIG. 3 using the inverse function of the point spread function, the one-dimensional profile image shown in FIG. 2 can be restored. That is, by restoring the deteriorated image shown in FIG. 1C, a clear image without deterioration shown in FIG. 1B can be obtained.

しかしながら、図4の一次元プロファイル像で示すように、劣化画像の輝度値(Y)が飽和していると、本来、飽和していないときに得られる破線部分の画素データの情報(光量情報)が失われる。すなわち、その飽和値HOを有する画素については、復元処理を行う際に有役情報として用いることができない。   However, as shown in the one-dimensional profile image of FIG. 4, when the luminance value (Y) of the deteriorated image is saturated, the pixel data information (light quantity information) of the broken line portion that is originally obtained when it is not saturated. Is lost. That is, a pixel having the saturation value HO cannot be used as useful information when performing the restoration process.

その結果、本来、復元処理を行った際に得られるはずの図5に示す一次元プロファイル像を復元することができず、図6の一次元プロファイル像に示すように、境界画素領域1C’の低輝度側においてなだらかな曲線1C”となり、復元処理を行った場合に低輝度側の境界領域1Cがぼけた画像となる。   As a result, the one-dimensional profile image shown in FIG. 5 that should originally be obtained when the restoration process is performed cannot be restored. As shown in the one-dimensional profile image of FIG. The curve is a gentle curve 1C "on the low luminance side, and when the restoration process is performed, the boundary region 1C on the low luminance side is blurred.

以上、画像の一次元プロファイル像に輝度値(Y)を用いて劣化画像の復元処理について説明したが、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色についても、画素データが飽和すると同様に正確な復元処理を行うことができない。   As described above, the degraded image restoration processing is described using the luminance value (Y) for the one-dimensional profile image of the image. However, the pixel data is saturated for each color of red (R), green (G), and blue (B). Then, similarly, an accurate restoration process cannot be performed.

例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のうち、緑色(G)の画素の一部の画素データが飽和しており、残りの赤色(R)、青色(B)の全ての画素については、画素データが飽和していないものとする。   For example, among red (R), green (G), and blue (B), some pixel data of the green (G) pixel is saturated, and all of the remaining red (R) and blue (B) It is assumed that the pixel data is not saturated for the pixels.

このように三色のうちの一色(例えば、緑色)について、一部の画素の画素データが飽和値HOを有している場合、劣化画像を復元処理すると、緑色(G)の画素については、図6に示すように低輝度側の境界画素領域1C’がなだらかな曲線1C”となる。   As described above, when the pixel data of some pixels has a saturation value HO for one of the three colors (for example, green), when the degraded image is restored, the green (G) pixel is As shown in FIG. 6, the boundary pixel region 1C ′ on the low luminance side becomes a gentle curve 1C ″.

これに対して、赤色(R)、青色(B)の画素については、図2に示すように、低輝度側画素領域1C’でも急峻な傾斜となるため、低輝度側の境界領域1C’を復元処理した場合に、緑色(G)と赤色(R)、青色(B)とで復元処理結果に差が生じ、これらの復元処理を行った各色の画素データを用いてカラー画像を生成した場合、斜線で示すQRの領域に偽色が発生する。   On the other hand, the red (R) and blue (B) pixels have a steep slope in the low luminance side pixel region 1C ′ as shown in FIG. When restoration processing is performed, there is a difference in restoration processing results between green (G), red (R), and blue (B), and a color image is generated using pixel data of each color subjected to the restoration processing. , False colors are generated in the QR region indicated by diagonal lines.

(本発明の原理)
次に、本発明の原理を概念的に説明する。
劣化画像(ぼけた画像)を正確に復元処理するためには、既述したように、全ての画素データが復元処理を行うのに有役な有役情報であることが前提である。しかしながら、一部の画素について画素データが飽和していると、その画素データが復元処理を行うのに役に立たない無役情報となるため、各色について同じ復元処理を行うと、偽色が発生する。
(Principle of the present invention)
Next, the principle of the present invention will be conceptually described.
In order to accurately restore a deteriorated image (blurred image), as described above, it is premised that all pixel data is useful information for performing the restoration process. However, if the pixel data is saturated for some pixels, the pixel data becomes useless information that is not useful for performing the restoration process. Therefore, if the same restoration process is performed for each color, a false color is generated.

そこで、偽色の発生を防止するために、画像の復元処理を行う前に色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させる。例えば、各色について、飽和領域側の有役情報を所定値に揃えて無役情報化させることにすれば、ある色(例えば、緑色)の画素の一部が飽和し、他の色(例えば、赤色と青色)の画素の画素データが飽和していない場合でも、その画素の一部が飽和している色についての復元程度と同程度に復元処理の正確度を低減させることができる。その結果、カラー画像を合成した場合に偽色の発生を防止できることになる。   Therefore, in order to prevent the occurrence of false colors, the useful information on the saturation area side of the pixel data is made non-use information for each color before performing the image restoration process. For example, for each color, if the useful information on the saturation area side is aligned to a predetermined value and converted to non-use information, a part of pixels of a certain color (for example, green) is saturated and another color (for example, for example, Even when the pixel data of the red and blue pixels is not saturated, the accuracy of the restoration process can be reduced to the same extent as the degree of restoration for a color in which some of the pixels are saturated. As a result, generation of false colors can be prevented when color images are combined.

また、偽色が生じるのは、ある色の画素の一部の画素領域が飽和し、他の色の画素が飽和していない場合である。そこで、各色について輝度データと色差信号データとを作成して飽和値を有する画素領域を探索し、この飽和値を有する画素領域の色差データ信号を無役情報化させる。すなわち、色差信号データを0に近づける。   A false color is generated when a part of a pixel area of a certain color pixel is saturated and a pixel of another color is not saturated. Therefore, luminance data and color difference signal data are created for each color, a pixel area having a saturation value is searched, and the color difference data signal of the pixel area having the saturation value is made useless information. That is, the color difference signal data is brought close to 0.

このように、飽和値を有する画素領域の色差信号データを無役情報化させると、カラー画像を合成したときに飽和値を有する画素領域の近傍では、色差信号データが0に近づけられる。これにより、カラー画像を合成した場合に、境界領域1Cの近傍の色が薄められ、偽色の発生が防止される。   As described above, when the color difference signal data of the pixel area having the saturation value is made useless information, the color difference signal data is brought close to 0 in the vicinity of the pixel area having the saturation value when the color image is synthesized. Thereby, when a color image is synthesized, the color in the vicinity of the boundary region 1C is thinned, and generation of a false color is prevented.

(実施例1)
図7は本発明に係る撮像システムのブロック図である。
この図7において、符号2は撮像装置を示す。撮像装置2は、撮像光学系としてのレンズユニット3、CCD、CMOSセンサ等のカラー用の撮像素子4、画像処理部5、データ通信部6を有する。その撮像素子4には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のベイヤー配列型のものが用いられる。
Example 1
FIG. 7 is a block diagram of an imaging system according to the present invention.
In FIG. 7, reference numeral 2 denotes an imaging device. The imaging device 2 includes a lens unit 3 as an imaging optical system, a color imaging device 4 such as a CCD or CMOS sensor, an image processing unit 5, and a data communication unit 6. As the image pickup element 4, a Bayer array type of red (R), green (G), and blue (B) is used.

そのレンズユニット3には、前側レンズ系L1と後側レンズ系L2との間に絞り部材7が設けられている。その絞り部材7の直前には位相板8が設けられている。この位相板8は被写界深度を拡大するための収差を発生させるのに用いられる。すなわち、撮像光学系は撮像対象1までの距離の変化に対する被写界深度の変化を低減する手段として位相板8を有する。   The lens unit 3 is provided with a diaphragm member 7 between the front lens system L1 and the rear lens system L2. A phase plate 8 is provided immediately before the diaphragm member 7. This phase plate 8 is used to generate aberrations for expanding the depth of field. That is, the imaging optical system includes the phase plate 8 as means for reducing the change in the depth of field with respect to the change in the distance to the imaging target 1.

この位相板8は、レンズユニット3に対して着脱可能であり、位相板8をレンズユニット3の光路から除去した場合には、ぼけのほとんどない鮮明な画像を撮影可能な通常のカメラとして撮像装置2を用いることができる。位相板8を撮像光学系の光路に挿入した場合、被写界深度を拡張するいわゆるEDoF(Extended Depth of Field:強化被写体深度)に対応したカメラに用いることができる。   The phase plate 8 can be attached to and detached from the lens unit 3, and when the phase plate 8 is removed from the optical path of the lens unit 3, the imaging device is an ordinary camera that can capture a clear image with almost no blur. 2 can be used. When the phase plate 8 is inserted into the optical path of the imaging optical system, the phase plate 8 can be used for a camera that supports so-called EDoF (Extended Depth of Field) that extends the depth of field.

撮像対象1の部位BUは、撮像光学系を介して点広がり関数に対応するぼけた劣化画像として撮像素子4に受像される。撮像素子4はその劣化画像に対応する画素データを画像処理部5に出力する。   The part BU of the imaging target 1 is received by the imaging element 4 as a blurred degraded image corresponding to the point spread function via the imaging optical system. The image sensor 4 outputs pixel data corresponding to the deteriorated image to the image processing unit 5.

画像処理部5には、撮像素子4から各色に対応する画素データが入力される。その画像処理部5は、図8に示すように、ホワイトバランス処理部5Aと、有役情報無役化処理部5Bと、復元処理部5Cと、ゲイン調整部5Dと、ベイヤー補間処理部5Dとを備えている。   Pixel data corresponding to each color is input from the image sensor 4 to the image processing unit 5. As shown in FIG. 8, the image processing unit 5 includes a white balance processing unit 5A, a role information disabling processing unit 5B, a restoration processing unit 5C, a gain adjusting unit 5D, and a Bayer interpolation processing unit 5D. It has.

ホワイトバランス処理部5Aは、公知の処理によりホワイトバランスを調整するための処理を行う。例えば、そのホワイトバランス調整は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色について、メモリ等に保持されたゲイン値を各画素の画素データに乗算することにより行われる。   The white balance processing unit 5A performs a process for adjusting the white balance by a known process. For example, the white balance adjustment is performed by multiplying the pixel data of each pixel by a gain value held in a memory or the like for each color of red (R), green (G), and blue (B).

有役情報無役化処理部5Bと、復元処理部5Cとについては後述する。ベイヤー補間部5Dは、不足する色情報を線形補間法、勾配に基づく補間法、適応型カラープレーン補間法等のベイヤー補間処理を行った後、カラー画像データを生成する。   The effective information revocation processing unit 5B and the restoration processing unit 5C will be described later. The Bayer interpolation unit 5D generates color image data after performing Bayer interpolation processing such as linear interpolation, gradient based interpolation, and adaptive color plane interpolation on the insufficient color information.

そのカラー画像データは、データ通信部6に向かって出力される。データ通信部6は、イーサネット(登録商標)(Ethernet(登録商標))等と接続され、画像データはパーソナルコンピュータ9に入力される。   The color image data is output toward the data communication unit 6. The data communication unit 6 is connected to Ethernet (registered trademark) or the like, and image data is input to the personal computer 9.

そのパーソナルコンピュータ9は入力部10と制御部11とを有する。その制御部11にはモニタ装置12が接続されている。制御部11はそのデータ通信部6から出力されたカラー画像をモニタ装置12の画面に表示させる機能を有すると共に、画像処理部5をデータ通信部6を介して制御する機能を有する。   The personal computer 9 has an input unit 10 and a control unit 11. A monitor device 12 is connected to the control unit 11. The control unit 11 has a function of displaying a color image output from the data communication unit 6 on the screen of the monitor device 12 and a function of controlling the image processing unit 5 via the data communication unit 6.

有役情報無役化処理部5Bは、偽色の発生を防止するために、画像を復元する処理を行う前に色毎に画像データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させる機能を有する。
実施例1では、飽和値よりも低い所定値THを超えた有役情報としての画素データを有する画素Xについて画素データとしての輝度値Yを所定値THに置換することにより、色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させる。
The useful information invalidation processing unit 5B is a function for rendering useful information on the saturation area side of the image data for each color before performing the process of restoring the image in order to prevent generation of false colors. Have
In the first embodiment, pixel data for each color is obtained by replacing the luminance value Y as pixel data with the predetermined value TH for the pixel X having pixel data as active information that exceeds the predetermined value TH lower than the saturation value. The useful information on the saturation area side of the.

その制御部11は、図9に示すように、例えば比較器CP1を有する。この比較器CP1は各画素の輝度値Yと所定値THとを比較し、所定値THを超えた場合に所定値THをメモリ(記憶部)13に向かって出力すると共にその所定値THを超えた画素の番地情報をメモリ13に向かって出力する。有役情報無役化処理部5Bはこのメモリ13に記憶されている情報に基づいて無役情報化処理を行うものであるが、その詳細は、後述する。   The control unit 11 includes, for example, a comparator CP1 as shown in FIG. The comparator CP1 compares the luminance value Y of each pixel with a predetermined value TH, and when the predetermined value TH is exceeded, outputs the predetermined value TH toward the memory (storage unit) 13 and exceeds the predetermined value TH. The address information of the selected pixel is output to the memory 13. The effective information revocation processing unit 5B performs a revocation information conversion process based on the information stored in the memory 13, and details thereof will be described later.

復元処理部5Cは、カラー用の撮像素子4から得られる色毎に、各画素から出力される画素データにより点広がり関数に対応する劣化画像を生成した後、劣化画像に点広がり関数の逆関数を用いてぼけの除去された画像を復元する機能を有する。   The restoration processing unit 5C generates, for each color obtained from the color image pickup device 4, a degraded image corresponding to the point spread function from the pixel data output from each pixel, and then the inverse function of the point spread function on the degraded image. Has a function of restoring an image from which blur is removed.

その復元処理には、公知の逆フィルタ処理、ウィナーフィルタ処理を用いることができるが、この実施例では、ウィナーフィルタ処理を用いる。このウィナーフィルタ処理については、例えば、非特許文献(「コンピュータ画像処理」著者 田村秀行)等に記載されている。そのウィナーフィルタの公式は以下に示す通りである。   For the restoration processing, known inverse filter processing and Wiener filter processing can be used. In this embodiment, Wiener filter processing is used. The winner filter processing is described in, for example, non-patent literature (“Computer Image Processing” author Hideyuki Tamura). The formula for the Wiener filter is as follows.

ここで、Rは、画像処理フィルタ、Hは光学系の伝達関数(OTF)、S2は被写体のパワースペクトル、W2は撮像素子4の固有ノイズのパワースペクトル、u、vは縦方向、横方の空間周波数を示している。 Here, R is an image processing filter, H is a transfer function (OTF) of the optical system, S 2 is a power spectrum of the subject, W 2 is a power spectrum of intrinsic noise of the image sensor 4, u and v are vertical and horizontal. The spatial frequency of the direction is shown.

光学伝達関数H(u、v)は、光学系の設計データから求めることができる。画像処理フィルタW(u、v)、S(u、v)は実際に測定することにより正確に求めることができる。しかしながら、実際には、W2/S2を適宜の定数として設定して取り扱っても差し支えない。 The optical transfer function H (u, v) can be obtained from design data of the optical system. The image processing filters W (u, v) and S (u, v) can be accurately obtained by actual measurement. However, in practice, W 2 / S 2 may be set as an appropriate constant and handled.

撮像装置2に、ウィナーフィルタをそのまま組み込んで、周波数空間上で処理を行うと、復元処理の負荷が過大となる。そこで、周波数空間をフーリエ変換して実空間上のFIRフィルタに変換し、FIRフィルタを劣化画像にコンボリュ―ションすることにより復元処理する。その演算処理の一例についてその概念を概略説明する。   If the Wiener filter is incorporated in the imaging device 2 as it is and processing is performed in the frequency space, the load of restoration processing becomes excessive. Therefore, the frequency space is Fourier transformed to be converted into an FIR filter in the real space, and the FIR filter is subjected to a restoration process by convolution with a degraded image. The concept of an example of the arithmetic processing will be outlined.

図13は逆変換処理のフィルタと劣化画像とのコンボリュ―ションを模式的に説明するための説明図である。
符号20は復元処理に用いる劣化画像の部分画像に対応する画素領域を示し、符号21はその画素領域20の復元処理に用いるFIRフィルタを示している。例えば、その画素領域20は、図1Cに示す劣化画像の5×5の画素領域である。その画素領域20の画素がそれぞれ有する画素データを符号A11〜A15、A21〜A25、A31〜A35、A41〜A45、A51〜A55で示す。
FIG. 13 is an explanatory diagram for schematically explaining the convolution of a filter and a deteriorated image in inverse transformation processing.
Reference numeral 20 denotes a pixel area corresponding to a partial image of the deteriorated image used for the restoration process, and reference numeral 21 denotes an FIR filter used for the restoration process of the pixel area 20. For example, the pixel region 20 is a 5 × 5 pixel region of the deteriorated image shown in FIG. 1C. Pixel data of the pixels in the pixel region 20 are indicated by reference signs A11 to A15, A21 to A25, A31 to A35, A41 to A45, and A51 to A55.

そのFIRフィルタ21は、その画素領域20のサイズに対応するサイズの大きさであり、符号a11〜a15、a21〜a25、a31〜a35、a41〜a45、a51〜a55はコンボリュ―ションに用いるフィルタ係数を示している。   The FIR filter 21 has a size corresponding to the size of the pixel region 20, and reference numerals a11 to a15, a21 to a25, a31 to a35, a41 to a45, and a51 to a55 are filter coefficients used for convolution. Is shown.

その画素領域20の各画素とFIRフィルタ21とのコンボリュ―ションを図13に示す式に基づいて行う。このコンボリュ―ションの演算を、第1行目の水平走査ラインについて図1Cに破線で示すように例えば左から右に向かって行い、ついで、第1行目の水平走査ラインSCのコンボリュ―ション演算が終了すると、第2行目の水平走査ラインSCについてコンボリュ―ション演算を実行し、この逆変換処理を最終行の水平走査ラインSCのコンボリュ―ション演算が終了するまで行う。   Convolution of each pixel in the pixel region 20 and the FIR filter 21 is performed based on the equation shown in FIG. The convolution calculation is performed on the first horizontal scanning line from the left to the right, for example, as indicated by a broken line in FIG. 1C, and then the first horizontal scanning line SC is calculated. Is completed, the convolution operation is executed for the horizontal scanning line SC of the second row, and this inverse conversion process is performed until the convolution operation of the horizontal scanning line SC of the last row is completed.

これらの逆変換処理によって、ぼけが除去された画像が取得されるものであるが、その詳細は、例えば、特開2009−89082号公報に開示されている。また、復元処理それ自体は公知であるので、その詳細は割愛し、次にこのコンボリュ―ション処理に用いる画素データについて説明する。   An image from which blur is removed is acquired by these inverse transform processes, and details thereof are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-89082. Since the restoration process itself is known, the details thereof will be omitted, and pixel data used for this convolution process will be described next.

有役情報無役化処理部5Bは、メモリ13からの情報に基づいて、飽和値よりも低い所定値THを超えた有役情報としての画素データを有する画素について画素データを所定値THに置換することにより、色毎に飽和領域側の画素領域の有役情報を無役情報化させる。   Based on the information from the memory 13, the useful information revocation processing unit 5B replaces the pixel data with the predetermined value TH for the pixel having the pixel data as the useful information that exceeds the predetermined value TH lower than the saturation value. By doing this, the useful information of the pixel region on the saturation region side is converted to the useless information for each color.

例えば、赤色(R)の画像の画素データと青色(B)の画像の画素データとが飽和しにくく、緑色(R)の画素データが飽和し易いものとする。この場合、図10(a)に示す赤色(R)、青色(B)の劣化画像に復元処理を行うと、図9(b)に示すように、境界領域1C’が急峻な一次元プロファイルが得られる。   For example, it is assumed that pixel data of a red (R) image and pixel data of a blue (B) image are less likely to be saturated and green (R) pixel data is likely to be saturated. In this case, when restoration processing is performed on the red (R) and blue (B) degraded images shown in FIG. 10A, a one-dimensional profile with a steep boundary region 1C ′ is obtained as shown in FIG. 9B. can get.

これに対して、図11(a)に示す緑色(G)の劣化画像に復元処理を行うと、図11(b)に示すように、境界領域1Cの低輝度側の画像領域がなだらかな曲線1C”が得られる。緑色(G)については、飽和領域側の画素領域で有役情報が欠落し、復元処理の際には無役な情報であるので、境界領域1Cの低輝度側がなだらかとなる。このため、何らの処理も行わずに各色について復元処理した画像データを用いてカラー画像を合成すると、偽色が発生する。   On the other hand, when restoration processing is performed on the green (G) degraded image shown in FIG. 11A, as shown in FIG. 11B, the low luminance side image region of the boundary region 1C has a gentle curve. 1C ″ is obtained. For green (G), the useful information is lost in the pixel region on the saturation region side, and the information is useless in the restoration process, so that the low luminance side of the boundary region 1C is gently For this reason, if a color image is synthesized using image data restored for each color without performing any processing, a false color is generated.

これに対して、劣化画像の復元処理を行う前に、図12(a)に示すように、赤色(R)、青色(B)の画像データについて、飽和値よりも低い閾値としての所定値THを設定し、所定値THを超えた有役情報としての画素データを有する画素について画素データを所定値THに置換する。   On the other hand, before performing the restoration process of the deteriorated image, as shown in FIG. 12A, for the red (R) and blue (B) image data, a predetermined value TH as a threshold value lower than the saturation value. And the pixel data is replaced with the predetermined value TH for the pixel having the pixel data as the useful information exceeding the predetermined value TH.

このように、赤色(R)、青色(B)の画素データについて、所定値TH以上の画素を有する画素データを無役情報化させて、復元処理を行うと、図12(b)に示すように、緑色(B)の画像データと同様に、復元処理の際に境界領域1C’の低輝度側が正常に復元できなくなる。   As described above, when red (R) and blue (B) pixel data is subjected to restoration processing by converting pixel data having pixels of a predetermined value TH or more into useless information, as shown in FIG. In addition, similarly to the green (B) image data, the low luminance side of the boundary region 1C ′ cannot be normally restored during the restoration process.

その結果、低輝度側の境界領域1Cにおいて、各色の一次元プロファイル像をほぼ同一に揃えることができることになり、カラー画像を合成した場合に偽色の発生を低減できる。
この実施例1では、所定値THで画素データの有役情報を切り捨てて、有役情報を無役情報化させているため、高輝度側での赤色(R)と青色(B)とについては、その飽和値(所定値TH)と緑色(G)の飽和値HOとにずれが生じる。このため、カラー画像を合成した場合に、違和感が生じる。
As a result, the one-dimensional profile images of the respective colors can be made substantially the same in the low luminance side boundary region 1C, and the generation of false colors can be reduced when color images are synthesized.
In the first embodiment, the effective information of the pixel data is truncated at the predetermined value TH, and the effective information is converted to non-use information. Therefore, red (R) and blue (B) on the high luminance side are A deviation occurs between the saturation value (predetermined value TH) and the green (G) saturation value HO. For this reason, when a color image is synthesized, a sense of incongruity occurs.

そこで、この実施例1では、飽和値HOと所定値THとの比(HO/TH)の倍数を赤色の画素データと緑色の画素データとに乗算して、各色について飽和値を揃えるためのゲイン調整を行う。
そのゲイン調整データは制御部11からデータ通信部6を経由してゲイン調整部5Dに入力することにより行う。
Therefore, in the first embodiment, the gain for aligning the saturation value for each color by multiplying the red pixel data and the green pixel data by a multiple of the ratio (HO / TH) of the saturation value HO to the predetermined value TH. Make adjustments.
The gain adjustment data is input from the control unit 11 via the data communication unit 6 to the gain adjustment unit 5D.

なお、ゲイン調整部5Dは、飽和値HOを各色について調整する処理を行う機能を有するのみであるので、このゲイン調整部5Dにおいて、緑色(G)について所定値TH以上の画素データを切り捨て、所定値THの画素データに置換する構成としても良い。   Note that the gain adjustment unit 5D only has a function of performing the process of adjusting the saturation value HO for each color. Therefore, in the gain adjustment unit 5D, pixel data of a predetermined value TH or more for green (G) is rounded down to a predetermined value. The pixel data may be replaced with pixel data having a value TH.

(変形例1)
有役情報無役化処理部5Bは、飽和値HOよりも低い画素データを有する画素について所定値THを加算することにより有役情報としての画素データを飽和させた後、飽和した画素を含めて各画素について所定値THを減算することにより、色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させても良い。
(Modification 1)
The useful information revocation processing unit 5B includes the saturated pixels after saturation of the pixel data as the useful information by adding a predetermined value TH to the pixels having pixel data lower than the saturation value HO. By subtracting the predetermined value TH for each pixel, the useful information on the saturation area side of the pixel data may be converted to non-use information for each color.

(変形例2)
また、有役情報無役化処理部5Bは、色毎に各画素が有する画素データに「1」よりも大きな係数としての所定値THを乗算することにより有役情報としての画素データを飽和させた後、飽和した画素を含めて各画素についてその所定値THで除算することにより、色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させてもよい。
(Modification 2)
Further, the useful information invalidation processing unit 5B saturates the pixel data as useful information by multiplying the pixel data of each pixel for each color by a predetermined value TH as a coefficient larger than “1”. After that, by dividing each pixel including the saturated pixel by the predetermined value TH, the useful information on the saturated area side of the pixel data for each color may be converted to non-use information.

このように、この実施例1に係る撮像システムでは、撮像装置2に対して所定値を入力する入力部10と、入力部10から入力された所定値THにより色毎に有役情報無役化処理部5Bに飽和領域側の有役情報を無役情報化させる制御を行う制御部11とを備えている。また、この有役情報無役化処理部5Bは、飽和領域側の有役情報を無役情報化させる画素を記憶すると共に所定値THを記憶するメモリ13を有している。   As described above, in the imaging system according to the first embodiment, the role information is disabled for each color by the input unit 10 that inputs a predetermined value to the imaging device 2 and the predetermined value TH input from the input unit 10. And a control unit 11 that controls the processing unit 5B to convert the useful information on the saturation region side to non-use information. In addition, the effective information invalidation processing unit 5B has a memory 13 for storing pixels for converting the effective information on the saturation region side into invalid information and for storing a predetermined value TH.

(偽色除去方法)
次に、この撮像システムによる偽色除去法を以下に説明する。
まず、撮像装置2により図1(C)に示す劣化画像を取得する。
ついで、入力部10により制御部11に所定値THを入力する(入力ステップ)。
次に、制御部11により有役情報無役化処理部5Bに色毎に飽和領域側の有役情報を無役情報化させる(有役情報無役化ステップ)。
(False color removal method)
Next, the false color removal method by this imaging system will be described below.
First, a deteriorated image shown in FIG.
Next, a predetermined value TH is input to the control unit 11 by the input unit 10 (input step).
Next, the control unit 11 causes the effective information invalidation processing unit 5B to convert the effective information on the saturated area side into invalid information for each color (effective information invalidation step).

この有役情報無役化ステップにより無役情報化された飽和領域側の画素データと無役情報化されていない画素データとを用いて撮像装置2の復元処理部5Cにより色毎に劣化画像を復元することによりカラー画像を作成する。そして、このカラー画像をモニタ装置12に出力する(出力ステップ)。   The restoration processing unit 5C of the image pickup apparatus 2 uses the restoration area 5C of the imaging apparatus 2 to generate a deteriorated image for each color using the pixel data on the saturation region side that has been rendered unusable by this role information unusage step. A color image is created by restoration. Then, this color image is output to the monitor device 12 (output step).

ついで、モニタ装置12に表示されたカラー画像を確認することにより偽色の有無を確認する(確認ステップ)。
そして、偽色が存在する場合には、入力部10に入力する所定値THを変更しかつ偽色の有無がないと判断したときには、メモリ13に飽和領域側の有役情報を無役情報化させる画素を記憶させると共に所定値THを記憶させる(記憶ステップ)。
これにより、偽色が除去される。
Next, the presence or absence of a false color is confirmed by confirming the color image displayed on the monitor device 12 (confirmation step).
If a false color exists, the predetermined value TH input to the input unit 10 is changed, and if it is determined that there is no false color, the effective information on the saturation area side is converted to the role information in the memory 13. The pixel to be stored is stored and the predetermined value TH is stored (storage step).
Thereby, the false color is removed.

(実施例2)
この実施例2では、劣化画像の復元処理後に、有役情報を無役情報化させるものである。この実施例2では、図14に示すように、画像処理部5は、ホワイトバランス処理部5Aと、復元処理部5Cと、ベイヤー補間部5Dと、YCbCr変換部5Eと、CbCr抑圧処理部5Fとを有する。
(Example 2)
In the second embodiment, the useful information is converted to non-use information after the degraded image is restored. In the second embodiment, as shown in FIG. 14, the image processing unit 5 includes a white balance processing unit 5A, a restoration processing unit 5C, a Bayer interpolation unit 5D, a YCbCr conversion unit 5E, and a CbCr suppression processing unit 5F. Have

ホワイトバランス処理部5A、復元処理部5C、ベイヤー補間部5Dの機能は、実施例1と同様である。
YCbCr変換部5Eは、RGBの色空間からYCbCr色空間への変換処理を行う。これにより、輝度信号データY’と色差信号データCb、Crが生成される。すなわち、YCbCr変換部5Eは、色毎の画素データから画素毎に輝度信号データY’と色差信号データCb、Crとを生成する生成部として機能する。
The functions of the white balance processing unit 5A, the restoration processing unit 5C, and the Bayer interpolation unit 5D are the same as those in the first embodiment.
The YCbCr conversion unit 5E performs conversion processing from the RGB color space to the YCbCr color space. Thereby, luminance signal data Y ′ and color difference signal data Cb and Cr are generated. That is, the YCbCr conversion unit 5E functions as a generation unit that generates luminance signal data Y ′ and color difference signal data Cb and Cr for each pixel from pixel data for each color.

CbCr抑圧処理部5Fは、生成された輝度信号データY’を用いて飽和している輝度信号データY’を有する飽和画素を探索する探索部と、飽和画素に対応する各画素を含めてその近傍の領域に存在する画素により得られる色差信号データCb、Crを無役情報化させる有役情報無役化処理部との機能を有する。   The CbCr suppression processing unit 5F includes a search unit that searches for a saturated pixel having luminance signal data Y ′ that is saturated using the generated luminance signal data Y ′, and the vicinity including each pixel that corresponds to the saturated pixel The color difference signal data Cb and Cr obtained by the pixels existing in the area of this area has a function as an effective information invalidation processing unit for converting to unusable information.

その近傍の画素領域は、例えば、5×5の画素範囲でも良く、この5×5の画素範囲について、色差信号データCb、Crの値に0.1程度のゲインを加えたり、色差信号データCb、Crの値を0に設定することにより、飽和画素に対応する各画素を含めてその近傍の領域に存在する画素によって構築される画像の色を低減し、輝度信号が際立つように処理する。   The neighboring pixel region may be, for example, a 5 × 5 pixel range. For this 5 × 5 pixel range, a gain of about 0.1 is added to the values of the color difference signal data Cb and Cr, or the color difference signal data Cb. By setting the value of Cr to 0, the color of the image constructed by the pixels existing in the neighboring region including each pixel corresponding to the saturated pixel is reduced, and processing is performed so that the luminance signal stands out.

飽和領域側の輝度信号は、青色(B)と赤色(R)と緑色(G)とによって構築されたものであり、その輝度信号を構成する飽和領域に対応する画素の近傍領域を色差信号データに分解したときに対応する画素には、低輝度側の画素領域から高輝度側の画素領域にわたる境界領域1Cの画素が含まれ、偽色が発生する可能性のある領域の色を除去できるため、その結果、偽色の発生を除去できる。   The luminance signal on the saturation region side is constructed by blue (B), red (R), and green (G), and color difference signal data is used to indicate the neighborhood region of the pixel corresponding to the saturation region constituting the luminance signal. The pixel corresponding to the pixel region when the pixel is decomposed into two pixels includes the pixel in the boundary region 1C that extends from the pixel region on the low luminance side to the pixel region on the high luminance side, so that the color of the region where the false color may occur can be removed. As a result, generation of false colors can be eliminated.

1…撮像対象1
2…撮像装置
3…レンズユニット(撮像光学系)
4…撮像素子
5…画像処理部
5B…有役情報無役化処理部
5C…復元処理部
1 ... Imaging object 1
2 ... Imaging device 3 ... Lens unit (imaging optical system)
4 ... Image sensor 5 ... Image processing unit 5B ... Active information non-use processing unit 5C ... Restoration processing unit

特開2009−89082号JP 2009-89082 A 特開2011-170777号公報JP 2011-170777 A

Claims (16)

撮像対象を撮像する撮像光学系と、
前記撮像対象を前記撮像光学系を介してぼけを有する劣化画像として受像するカラー用の撮像素子と、
該撮像素子から得られた色毎に、各画素から出力される画素データにより前記劣化画像を生成した後、該劣化画像に画像処理を行ってぼけが除去された画像を復元する復元処理部と、
偽色の発生を防止するために、画素データのうち飽和領域側の復元処理に用いる有役情報を無役情報化させる有役情報無役化処理部と、を備えていることを特徴とする撮像装置。
An imaging optical system for imaging an imaging target;
An image sensor for color that receives the imaging object as a degraded image having blur via the imaging optical system;
A restoration processing unit that, for each color obtained from the image sensor, generates the degraded image from pixel data output from each pixel, and then performs image processing on the degraded image to restore an image from which blur has been removed; ,
In order to prevent the occurrence of false colors, it is provided with a role information invalidation processing unit that renders role information used for restoration processing on the saturated area side of pixel data as role information. Imaging device.
前記有役情報無役化処理部は、前記劣化画像の復元処理を行う前に、色毎に前記飽和領域側の有役情報を無役情報化させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The said useful information revoking process part converts the useful information of the said saturation area side into useful information for every color, before performing the decompression | restoration process of the said degradation image. Imaging device. 前記有役情報無役化処理部は、飽和値よりも低い所定値を超えた有役情報としての画素データを有する画素について前記画素データを前記所定値に置換することにより、前記色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   The effective information disabling processing unit replaces the pixel data with the predetermined value for pixels having pixel data as effective information that exceeds a predetermined value lower than a saturation value, so that a pixel for each color is obtained. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the useful information on the data saturation region side is converted to non-use information. 前記有役情報無役化処理部は、飽和値よりも低い画素データを有する画素について所定値を加算することにより飽和領域側の有役情報としての画素データを飽和させた後、飽和した画素を含めて各画素について前記所定値を減算することにより、前記色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   The useful information revocation processing unit saturates pixel data as useful information on the saturation region side by adding a predetermined value for pixels having pixel data lower than a saturation value, and then adds saturated pixels. The imaging apparatus according to claim 2, wherein, by subtracting the predetermined value for each pixel, the useful information on the saturation area side of the pixel data for each color is converted to non-use information. 前記有役情報無役化処理部は、色毎に各画素が有する画素データを1よりも大きな所定値を乗算することにより飽和領域側の有役情報としての画素データを飽和させた後、飽和した画素を含めて各画素についてその所定値で前記各画素データを除算することにより、前記色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   The effective information invalidation processing unit saturates pixel data as effective information on the saturation region side by multiplying pixel data of each pixel by a predetermined value greater than 1 for each color, and then 3. The effective information on the saturation area side of the pixel data for each color is converted into non-use information by dividing each pixel data by a predetermined value for each pixel including the processed pixels. The imaging device described in 1. 前記有役情報無役化処理部は、前記劣化画像の復元処理後に、色毎の画素データから画素毎に輝度信号データと色差信号データとを生成する生成部と、生成された輝度信号データを用いて飽和している輝度信号データを有する飽和画素を探索する探索部と、前記飽和画素に対応する各画素を含めてその近傍の領域に存在する画素により得られる色差信号データを無役情報化させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The effective information revocation processing unit generates a luminance signal data and a color difference signal data for each pixel from the pixel data for each color after the restoration process of the deteriorated image, and the generated luminance signal data A search unit that searches for saturated pixels having luminance signal data that is saturated by using, and color difference signal data obtained by pixels existing in the vicinity including the pixels corresponding to the saturated pixels are made useless information The imaging apparatus according to claim 1, wherein: 前記有役情報無役化処理部による有役情報の無役情報化を行う前に前記撮像素子からの画素データに対してホワイトバランス処理を行うホワイトバランス処理部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置。   A white balance processing unit is provided that performs white balance processing on pixel data from the image sensor before performing the role information conversion of the role information by the role information revocation processing unit. The imaging device according to any one of claims 1 to 6. 前記有役情報無役化処理部は、赤色と青色の画素データについて飽和領域側の画素データを無役情報化させることを特徴とする請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。   The said effective information revocation processing part makes the pixel data of the saturation area side useless information about red and blue pixel data, The any one of Claim 2 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. Imaging device. 前記撮像光学系は前記撮像対象までの距離の変化に対する被写界深度の変化を低減する手段を有することを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the imaging optical system includes means for reducing a change in depth of field with respect to a change in distance to the imaging target. 請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置又は請求項8の撮像装置に対して所定値を入力する入力部と、
該入力部から入力された所定値により色毎に前記有役情報無役化処理部に前記飽和領域側の有役情報を無役情報化させる制御を行う制御部とを備え、
前記有役情報無役化処理部は、前記飽和領域側の有役情報を無役情報化させる画素を記憶すると共に前記所定値を記憶する記憶部を有することを特徴とする撮像システム。
An input unit for inputting a predetermined value to the imaging device according to any one of claims 2 to 5 or the imaging device according to claim 8,
A control unit that performs control for converting the effective information on the saturation area side into the unusable information in the effective information unserving processing unit for each color according to a predetermined value input from the input unit;
The said effective information revocation processing part has a memory | storage part which memorize | stores the said predetermined value while memorize | storing the pixel which changes the useful information of the said saturation area side into useful information.
前記有役情報無役化処理部は、前記記憶部に記憶された画素について、飽和値よりも低い所定値を超えた有役情報としての画素データを前記所定値に置換することを特徴とする請求項10に記載の撮像システム。   The effective information invalidation processing unit replaces pixel data as effective information exceeding a predetermined value lower than a saturation value with the predetermined value for the pixel stored in the storage unit. The imaging system according to claim 10. 前記有役情報無役化処理部は、前記記憶部に記憶された画素について、前記所定値を加算することにより有役情報としての画素データを飽和させた後、飽和した画素を含めて各画素について前記所定値を減算することにより、色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させることを特徴とする請求項10に記載の撮像システム。   The effective information invalidation processing unit saturates pixel data as effective information by adding the predetermined value to the pixels stored in the storage unit, and then includes each pixel including the saturated pixels. 11. The imaging system according to claim 10, wherein the effective information on the saturation region side of the pixel data is converted into the unusable information for each color by subtracting the predetermined value for. 前記有役情報無役化処理部は、前記記憶部に記憶された各画素について、1よりも大きな所定値を乗算することにより有役情報としての画像データを飽和させた後、飽和した画素を含めて各画素についてその所定値の逆数で画素データを除算することにより、色毎に画素データの飽和領域側の有役情報を無役情報化させることを特徴とする請求項10に記載の撮像システム。   The effective information revocation processing unit saturates the image data as the effective information by multiplying each pixel stored in the storage unit by a predetermined value greater than 1, and then extracts the saturated pixel. 11. The imaging according to claim 10, wherein the useful information on the saturation area side of the pixel data is made non-useful for each color by dividing the pixel data by the reciprocal of the predetermined value for each pixel. system. 前記復元処理部により復元されたカラー画像を表示するモニタ装置を有することを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれか1項に記載の撮像システム。   The imaging system according to claim 10, further comprising a monitor device that displays a color image restored by the restoration processing unit. 請求項10に記載の入力部により請求項10に記載の制御部に請求項10に記載の所定値を入力する入力ステップと、
前記制御部により請求項10に記載の有役情報無役化処理部に請求項10に記載の色毎に飽和領域側の有役情報を無役情報化させる有役情報無役化ステップと、
該有役情報無役化ステップにより無役情報化された飽和領域側の画素データと無役情報化されていない画素データとを用いて請求項10に記載の撮像装置の復元処理部により色毎に劣化画像を復元することによりカラー画像を作成して、該カラー画像を請求項13に記載のモニタ装置に出力する出力ステップと、
前記モニタ装置に表示されたカラー画像を確認することにより偽色の有無を確認する確認ステップと、
前記偽色が存在する場合には、前記入力部に入力する前記所定値を変更しかつ偽色の有無がないと判断したときには請求項10に記載の記憶部に前記飽和領域側の有役情報を無役情報化させる画素を記憶させると共に前記所定値を記憶させる記憶ステップとを含むことを特徴とする偽色除去方法。
An input step of inputting the predetermined value according to claim 10 to the control unit according to claim 10 by the input unit according to claim 10;
A role information invalidation step in which the role information invalidation processing unit according to claim 10 is converted into role information by the control unit according to claim 10 for each color according to claim 10;
The restoration processing unit of the imaging device according to claim 10 uses the pixel data on the saturation region side that has been rendered unusable in the role information unusage step and the pixel data that has not been rendered unusable information for each color. An output step of creating a color image by restoring the deteriorated image and outputting the color image to the monitor device according to claim 13;
A confirmation step of confirming the presence or absence of a false color by confirming a color image displayed on the monitor device;
When the false color is present, the predetermined value input to the input unit is changed, and when it is determined that there is no false color, effective information on the saturation region side is stored in the storage unit according to claim 10. A false color removal method comprising: storing a pixel for converting the predetermined value into a useless information and storing the predetermined value.
前記有役情報無効化処理部により入力される画素データに対してホワイトバランス処理が行われていることを特徴とする請求項15に記載の偽色除去方法。   The false color removal method according to claim 15, wherein white balance processing is performed on the pixel data input by the effective information invalidation processing unit.
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