JP2017034385A - Shading correction device for camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定のレンズパラメータに応じて映像信号のシェーディング補正を行うカメラ用のシェーディング補正装置に関する。 The present invention relates to a shading correction apparatus for a camera that performs shading correction of a video signal in accordance with predetermined lens parameters.
一般的に、カメラ用のシェーディング補正装置は、映像信号の水平・垂直それぞれの方向に、ノコギリ波形（以下、「ＳＡＷ」とも称する）及びパラボラ波形（以下、「ＰＡＲＡ」とも称する）を乗算してホワイトシェーディング補正を行うシェーディング補正回路として構成される。 Generally, a shading correction device for a camera multiplies a horizontal waveform and a vertical direction of a video signal by a sawtooth waveform (hereinafter also referred to as “SAW”) and a parabolic waveform (hereinafter also referred to as “PARA”). It is configured as a shading correction circuit that performs white shading correction.
そして、従来のシェーディング補正回路は、ＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す値を、色成分ごとに調整するための調整値として構成し、この調整値を固定値とした補正テーブルを予め保持しておき、シェーディング補正を行う際に利用するよう構成されている。 Then, the conventional shading correction circuit is configured as an adjustment value for adjusting the inclination of the SAW and the curvature of the PARA for each color component, and a correction table having the adjustment value as a fixed value is held in advance. It is configured to be used when performing shading correction.
しかしながら、実際の映像信号のシェーディングは、レンズパラメータに含まれるアイリス値や焦点距離等によって変化するため、レンズパラメータに応じて当該調整値を適応的に変化させ、当該補正テーブルを動的に更新することが望ましい。特に、放送用テレビジョンカメラのレンズ（以下、「放送用レンズ」と称する）では、アイリス値が開放（全開）と全閉との間で無段階に動作可能となっている。一方で、レンズパラメータは、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置の３次元からなるため、これら全ての３次元レンズパラメータに対応させた調整値を構成すると、膨大な数の補正テーブルを予め保持することが必要となり、ハードウェア化が困難となる。 However, since actual video signal shading changes depending on the iris value, focal length, and the like included in the lens parameter, the adjustment value is adaptively changed according to the lens parameter, and the correction table is dynamically updated. It is desirable. In particular, in a lens of a broadcast television camera (hereinafter referred to as “broadcast lens”), the iris value can be operated steplessly between open (fully open) and fully closed. On the other hand, since the lens parameter is composed of three dimensions of an iris value, a focal length, and a focus position, if adjustment values corresponding to all these three-dimensional lens parameters are configured, a large number of correction tables are held in advance. Is required, making it difficult to implement hardware.
ところで、特定のレンズパラメータに応じてシェーディング補正に係る当該調整値を適応的に変化させる技法が幾つか知られている。 Incidentally, several techniques for adaptively changing the adjustment value related to shading correction according to specific lens parameters are known.
例えば、レンズの絞り値や焦点距離とＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す値との対応関係を、数値テーブル又は数式の形で記憶・保持し、数値テーブルの場合はその検索により調整値が算出され、数式の場合は演算により調整値が算出されるとするテレビジョンカメラ用のシェーディング補正回路に関する技法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 For example, the correspondence between the lens aperture value and focal length and the SAW inclination and the value indicating the curvature of the PARA is stored and held in the form of a numerical table or a mathematical expression. A technique relating to a shading correction circuit for a television camera is disclosed in which an adjustment value is calculated by calculation in the case of a mathematical expression (see, for example, Patent Document 1).
また、レンズから出力される絞り値、ズーム位置、及びレンズの種類の制御信号を基に、シェーディング補正データの種類を選択しシェーディング補正を実行する電子スチルカメラやビデオカメラ用のシェーディング補正回路に関する技法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。また、特許文献２では、絞り値、ズーム位置、及びレンズの種類のいずれか１つもしくは複数の条件に対応したシェーディング補正データをＣＰＵによる演算で求めるよう構成し、当該シェーディング補正データの演算のためのプログラムを外部から書き換え可能とし、当該シェーディング補正データを外部から書き換え可能なように構成する技法も開示されている。 Also, techniques related to shading correction circuits for electronic still cameras and video cameras that select shading correction data types and execute shading correction based on aperture value, zoom position, and lens type control signals output from the lens. Is disclosed (for example, see Patent Document 2). Further, in Patent Document 2, a configuration is obtained in which shading correction data corresponding to any one or a plurality of conditions of an aperture value, a zoom position, and a lens type is obtained by calculation by a CPU, and for calculation of the shading correction data. A technique is also disclosed in which the above-described program can be rewritten from the outside and the shading correction data can be rewritten from the outside.
上述したように、カメラ用のシェーディング補正としては、レンズパラメータに応じてＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値を適応的に変化させ、補正テーブルを動的に更新することが望ましい。 As described above, as the shading correction for the camera, it is desirable to dynamically update the correction table by adaptively changing the adjustment values indicating the SAW inclination and the PARA curvature according to the lens parameters.
しかしながら、特許文献１の技法を応用しても、特許文献１の技法では、絞り値及びズーム位置の種類ごとにシェーディング補正データの種類を選択するよう構成することになるが、絞り値及びズーム位置の各値が多数となるレンズを有するカメラに適用することは困難である。特に、放送用レンズでは絞り値（即ちアイリス値）が開放（全開）と全閉との間で無段階に動作可能となっているため、記憶・保持する補正テーブルの数が膨大数となる。更に、シェーディング量は、アイリス値の開放付近で最も大きく変動するため、この変動も吸収しようとして密に設定した補正テーブルを構成すると、更に膨大な数の補正テーブルが必要となる。 However, even if the technique of Patent Document 1 is applied, the technique of Patent Document 1 is configured to select the type of shading correction data for each type of aperture value and zoom position. It is difficult to apply to a camera having a lens with each value of. In particular, in a broadcast lens, the aperture value (that is, the iris value) can be operated steplessly between open (fully open) and fully closed, so the number of correction tables to be stored and held becomes enormous. Furthermore, since the shading amount varies most greatly near the opening of the iris value, if a correction table that is densely set to absorb this variation is configured, an even greater number of correction tables are required.
また、特許文献１の技法において、レンズの絞り値や焦点距離とＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す値の対応関係を数式の形で記憶・保持し演算により調整値を算出する点に言及されているが、絞り値及びズーム位置の種類ごとに調整値用の演算式を記憶・保持する場合と、絞り値及びズーム位置の種類ごとに調整値そのものを補正テーブルで保持する場合との保持すべきデータ量の差は明確ではないが、いずれにしても絞り値及びズーム位置の各値が多数となるレンズを有するカメラに適用することは困難である。 Further, in the technique of Patent Document 1, it is mentioned that the correspondence value between the lens aperture value, the focal length, the SAW inclination, and the value indicating the PARA curvature is stored and retained in the form of a mathematical expression, and the adjustment value is calculated by calculation. However, it holds both when storing and holding the calculation formula for the adjustment value for each type of aperture value and zoom position, and when holding the adjustment value itself for each type of aperture value and zoom position in the correction table. Although the difference in the amount of data to be obtained is not clear, in any case, it is difficult to apply to a camera having a lens with a large number of aperture values and zoom position values.
また、特許文献２の技法を応用しても、特許文献２の技法では、絞り値、ズーム位置、レンズの種類の制御信号を基にシェーディング補正データの種類を選択するよう構成することになり、膨大な数の補正テーブルが必要となる点で上記特許文献１と同様であり、更に、レンズパラメータに加えレンズの種類のパラメータも加わるため、より一層、膨大な数の補正テーブルが必要となる。 Further, even if the technique of Patent Document 2 is applied, the technique of Patent Document 2 is configured to select the type of shading correction data based on the aperture value, zoom position, and lens type control signal. This is similar to Patent Document 1 in that an enormous number of correction tables are required. Further, since the parameters of the lens type are added in addition to the lens parameters, an enormous number of correction tables are required.
また、特許文献２の技法を応用して、記憶・保持するデータ量の削減のために、当該シェーディング補正データの演算のためのプログラムを外部から書き換え可能とし、絞り値、ズーム位置、レンズの種類のいずれか１つもしくは複数の条件に対応したシェーディング補正データを外部から書き換え可能とする場合にも問題が生じる。即ち、このように書き換え可能な構成とすると、その回路規模が大きくなる上に、リアルタイムに変化するレンズパラメータに応じてシェーディング補正を実行する度に、プログラムやシェーディング補正データを書き込む処理が必要となり、実用性の観点から問題がある。 Further, in order to reduce the amount of data to be stored and retained by applying the technique of Patent Document 2, the program for calculating the shading correction data can be rewritten from the outside, and the aperture value, zoom position, and lens type A problem also arises when the shading correction data corresponding to any one or a plurality of conditions can be rewritten from the outside. That is, with such a rewritable configuration, the circuit scale becomes large, and a process of writing a program and shading correction data is required every time shading correction is performed in accordance with lens parameters that change in real time. There is a problem from the viewpoint of practicality.
特に、放送用レンズでは絞り値（即ちアイリス値）が開放（全開）と全閉との間で無段階に動作可能となっているため、絞り値、ズーム位置、レンズの種類のいずれか１つもしくは複数の条件に対応してプログラムやシェーディング補正データを書き込むよう構成することは、リアルタイムに変化するレンズパラメータに応じてシェーディング補正を実行する上で現実的ではない。ただし、膨大数となる問題を除いてはシェーディング補正データをレンズの種類に応じて書き換え可能に構成し撮影時前に更新しておくことは現実的である。 In particular, in a broadcast lens, the aperture value (that is, the iris value) can be operated in a stepless manner between open (fully open) and fully closed, and therefore any one of the aperture value, zoom position, and lens type is available. Alternatively, it is not realistic to write a program or shading correction data corresponding to a plurality of conditions in executing shading correction according to lens parameters that change in real time. However, except for the huge number of problems, it is realistic to configure the shading correction data so that it can be rewritten according to the type of lens and update it before shooting.
従って、レンズパラメータの各値が多数となるレンズを有するカメラに対して、特に開放（全開）と全閉との間で無段階に動作可能なアイリス値を含むレンズパラメータに対して、レンズパラメータに応じたシェーディング補正を精度よく実行可能にするとともに、膨大な数の補正テーブルを予め保持することを不要とする技法が望まれる。 Therefore, for a camera having a lens in which each value of the lens parameter is a large number, especially for a lens parameter including an iris value that can be operated steplessly between open (fully open) and fully closed, There is a demand for a technique that makes it possible to accurately execute the corresponding shading correction and eliminates the need to hold a huge number of correction tables in advance.
本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、レンズパラメータに応じたシェーディング補正を精度よく実行可能にするとともに、膨大な数の補正テーブルを予め保持することを不要とした、映像信号のシェーディング補正を行うカメラ用のシェーディング補正装置を提供することにある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to enable shading correction according to lens parameters with high accuracy and to eliminate the need to store a large number of correction tables in advance. It is an object of the present invention to provide a shading correction apparatus for a camera that performs the above-described process.
本発明のカメラ用のシェーディング補正装置は、所定のレンズパラメータに応じて映像信号のシェーディング補正を行うカメラ用のシェーディング補正装置であって、映像信号の水平方向及び垂直方向のそれぞれのノコギリ波形及びパラボラ波形の基本信号波形を調整するための調整値を持つ所定数の補正テーブルを予め記憶・保持し、レンズから取得した少なくともアイリス値を含むレンズパラメータを基に当該所定数の補正テーブルの調整値を用いて補間し、前記レンズパラメータに適合する新たな調整値を持つ補正テーブルを生成可能とする補正テーブル生成手段と、前記レンズパラメータに適合する補正テーブルを基に前記基本信号波形を調整し、補正信号として生成する補正信号生成手段と、前記補正信号を用いて、当該映像信号のシェーディングを補正するシェーディング補正手段と、を備えることを特徴とする。 The shading correction apparatus for a camera according to the present invention is a shading correction apparatus for a camera that performs shading correction of a video signal in accordance with predetermined lens parameters, and includes a sawtooth waveform and a parabola in horizontal and vertical directions of the video signal. A predetermined number of correction tables having adjustment values for adjusting the basic signal waveform of the waveform are stored and held in advance, and the adjustment values of the predetermined number of correction tables are obtained based on lens parameters including at least an iris value acquired from the lens. Correction table generation means that can generate a correction table having a new adjustment value suitable for the lens parameter, interpolating using the correction, and adjusting and correcting the basic signal waveform based on the correction table suitable for the lens parameter Correction signal generation means for generating a signal, and the video signal using the correction signal Characterized in that it comprises a shading correction means for correcting the shading, the.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、前記補正テーブル生成手段は、前記レンズパラメータに含まれるアイリス値、焦点距離及びフォーカス位置のうち少なくともアイリス値を含む複数のレンズパラメータを基に当該所定数の補正テーブルの調整値を用いて補間し、前記レンズパラメータに適合する新たな調整値を持つ補正テーブルを生成可能とする手段を有することを特徴とする。 In the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the correction table generation unit may perform the predetermined table based on a plurality of lens parameters including at least an iris value among an iris value, a focal length, and a focus position included in the lens parameter. Interpolating using adjustment values of a plurality of correction tables, means for enabling generation of a correction table having new adjustment values suitable for the lens parameters is provided.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、前記補正テーブル生成手段は、前記レンズパラメータに含まれるアイリス値を基に当該所定数の補正テーブルの調整値を用いて補間し、前記レンズパラメータに適合する新たな調整値を持つ補正テーブルを生成可能とする手段を有することを特徴とする。 In the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the correction table generation means interpolates using the adjustment values of the predetermined number of correction tables based on iris values included in the lens parameters, and sets the lens parameters. It has a means which makes it possible to generate a correction table having a new adjustment value which matches.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、前記補正テーブル生成手段は、前記レンズパラメータの上限及び下限となる固定調整値と、当該上限及び下限となる固定調整値の範囲内にて非等間隔で設定した所定数の固定調整値とを当該所定数の補正テーブルにおけるそれぞれの補正テーブルとして予め記憶・保持しており、前記レンズパラメータの近傍の固定調整値を有する複数の補正テーブルを用いて、前記レンズパラメータに適合する新たな調整値を持つ補正テーブルを生成可能とする手段を有することを特徴とする。 Further, in the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the correction table generation means is unequal within a range of the fixed adjustment values that are the upper and lower limits of the lens parameter and the fixed adjustment values that are the upper and lower limits. A predetermined number of fixed adjustment values set at intervals are stored and held in advance as respective correction tables in the predetermined number of correction tables, and a plurality of correction tables having fixed adjustment values in the vicinity of the lens parameter are used. And means for enabling generation of a correction table having a new adjustment value suitable for the lens parameter.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、前記補正テーブル生成手段は、前記レンズパラメータの上限及び下限となる固定調整値と、当該上限及び下限となる固定調整値の範囲内にて前記レンズパラメータに起因するシェーディングの変化が大きい範囲を密とし、前記レンズパラメータに起因するシェーディングの変化が小さい範囲を疎となるよう非等間隔で設定した所定数の固定調整値とを当該所定数の補正テーブルとして予め記憶・保持していることを特徴とする。 Further, in the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the correction table generating means includes the lens within a range of a fixed adjustment value that is an upper limit and a lower limit of the lens parameter and a fixed adjustment value that is the upper limit and the lower limit. The predetermined number of fixed adjustment values set at non-equal intervals so that the range in which the shading change due to the parameter is large is dense and the range in which the shading change due to the lens parameter is small is sparse The table is stored and held in advance.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、前記補正テーブル生成手段は、ホワイトシェーディング用に当該所定数の補正テーブルを予め記憶・保持し、前記補正信号生成手段は、前記補正信号を補正ゲインとして生成し、前記シェーディング補正手段は、前記補正ゲインを用いて、当該映像信号のホワイトシェーディングを補正する乗算器からなることを特徴とする。 Further, in the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the correction table generation unit stores and holds the predetermined number of correction tables in advance for white shading, and the correction signal generation unit converts the correction signal into a correction gain. And the shading correction means includes a multiplier that corrects white shading of the video signal using the correction gain.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、前記補正テーブル生成手段は、ブラックシェーディング用に当該所定数の補正テーブルを予め記憶・保持し、前記補正信号生成手段は、前記補正信号を補正オフセットとして生成し、前記シェーディング補正手段は、前記補正オフセットを用いて、当該映像信号のブラックシェーディングを補正する加算器からなることを特徴とする。 Further, in the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the correction table generation unit stores and holds the predetermined number of correction tables in advance for black shading, and the correction signal generation unit corrects the correction signal with a correction offset. And the shading correction means includes an adder that corrects black shading of the video signal using the correction offset.
また、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置において、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置における当該加算器と、該加算器の後段にて、本発明のカメラ用のシェーディング補正装置における当該乗算器と、を備えることを特徴とする。 Further, in the shading correction apparatus for a camera according to the present invention, the adder in the shading correction apparatus for the camera according to the present invention, and the multiplier in the shading correction apparatus for the camera according to the present invention after the adder, It is characterized by providing.
本発明によれば、限られた固定調整値の補正テーブル数で、レンズパラメータに依存したシェーディングを適切に補正できるようになる。特に、アイリス値が無段階に動作可能とするレンズに対しても、適切にシェーディングを補正することができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately correct shading depending on lens parameters with a limited number of correction adjustment table values. In particular, it is possible to appropriately correct shading for a lens whose iris value can be operated steplessly.
以下、図面を参照して、各実施形態におけるシェーディング補正装置の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the shading correction apparatus in each embodiment will be described with reference to the drawings.
〔第１実施形態〕
図１は、本発明による第１実施形態のシェーディング補正装置１の構成を示すブロック図である。尚、本実施形態のシェーディング補正装置１は、電子スチルカメラ、ビデオカメラ、或いはテレビジョンカメラに適用可能であるが、ここでは主として、放送用テレビジョンカメラに適用する例を説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a shading correction apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The shading correction apparatus 1 according to the present embodiment can be applied to an electronic still camera, a video camera, or a television camera. Here, an example in which the shading correction apparatus 1 is mainly applied to a broadcast television camera will be described.
図１に示すように、放送用テレビジョンカメラは、レンズ２、撮像素子３、アナログ信号処理部４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部５、及び本発明に係るシェーディング補正装置１を備える。図１において、これらの構成要素を制御するための制御部やその他の信号処理に関する図示は省略している。 As shown in FIG. 1, a broadcast television camera includes a lens 2, an image sensor 3, an analog signal processing unit 4, an analog / digital (A / D) conversion unit 5, and a shading correction apparatus 1 according to the present invention. . In FIG. 1, a control unit for controlling these components and other signal processing are not shown.
レンズ２は、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置の３次元からなるレンズパラメータを出力可能に構成されている。本例では、特に、レンズ２は、放送用レンズとして、アイリス値が開放（全開）と全閉との間で無段階に動作可能となっている。 The lens 2 is configured to be able to output lens parameters including three dimensions of an iris value, a focal length, and a focus position. In this example, in particular, the lens 2 can be operated steplessly between an open (fully opened) and fully closed iris value as a broadcasting lens.
撮像素子３は、レンズ２から得られる映像光をＲＧＢの色成分に色分解する光透過フィルタを介して光電変換する水平・垂直の２次元座標の画素を有するイメージセンサであり、例えばＣＣＤセンサ、或いはＣＭＯＳセンサとすることができる。 The imaging device 3 is an image sensor having pixels of horizontal and vertical two-dimensional coordinates that photoelectrically convert image light obtained from the lens 2 through a light transmission filter that separates the RGB color components into RGB color components. Alternatively, a CMOS sensor can be used.
アナログ信号処理部４は、撮像素子３から得られる色成分ごとの映像信号についてアナログ量のオフセット及び利得を調整し、Ａ／Ｄ変換部５に出力する。 The analog signal processing unit 4 adjusts the offset and gain of the analog amount for the video signal for each color component obtained from the image sensor 3, and outputs it to the A / D conversion unit 5.
Ａ／Ｄ変換部５は、アナログ信号処理部４から得られるアナログ映像信号を所定ビット深度のデジタル量となる映像信号に変換してシェーディング補正装置１に出力する。 The A / D conversion unit 5 converts the analog video signal obtained from the analog signal processing unit 4 into a video signal having a digital amount with a predetermined bit depth and outputs the video signal to the shading correction apparatus 1.
ところで、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の映像信号は、白色（ホワイト）側の画素値として、映像信号の水平・垂直それぞれの方向に不均一性（シェーディング）を有しており、このホワイトシェーディングは、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置のレンズパラメータに依存して変化する。このため、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の映像信号は、ホワイトバランスも不均一となっている。 By the way, the video signal of each color component output from the A / D converter 5 has non-uniformity (shading) in the horizontal and vertical directions of the video signal as white pixel values. The white shading changes depending on the lens parameters of the iris value, the focal length, and the focus position. For this reason, the video signal of each color component output from the A / D conversion unit 5 has non-uniform white balance.
そこで、本実施形態のシェーディング補正装置１は、各色成分の映像信号のシェーディング、及びホワイトバランスを補正するために、シェーディング補正部１１、補正テーブル生成部１２、及び補正信号生成部１３を備えている。 Therefore, the shading correction apparatus 1 according to the present embodiment includes a shading correction unit 11, a correction table generation unit 12, and a correction signal generation unit 13 in order to correct shading and white balance of the video signal of each color component. .
シェーディング補正部１１は、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の映像信号に対し、所定のノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）から得られる補正信号（補正ゲイン）を水平・垂直それぞれの方向に応じて乗算しホワイトシェーディング補正を行う乗算器１１１を有している。シェーディング補正部１１から出力される補正後映像信号は、シェーディング及びホワイトバランスが補正され、各種映像信号処理へと利用可能となる。 The shading correction unit 11 applies horizontal and vertical correction signals (correction gains) obtained from predetermined sawtooth waveforms (SAW) and parabolic waveforms (PARA) to the video signals of the respective color components output from the A / D conversion unit 5. A multiplier 111 that performs white shading correction by multiplying in accordance with each direction is provided. The corrected video signal output from the shading correction unit 11 is corrected for shading and white balance, and can be used for various video signal processing.
補正テーブル生成部１２は、レンズ２からレンズパラメータを取得して、レンズパラメータに含まれるアイリス値・焦点距離・フォーカス位置のうち、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置の値の全てを基に、或いはアイリス値のみ又はアイリス値及び焦点距離の値を基に、レンズ２からレンズパラメータに合致する調整値（色成分ごとのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す）を持つ補正テーブルを生成し、補正信号生成部１３に出力する。ここでは、レンズ２から取得するレンズパラメータにはアイリス値・焦点距離・フォーカス位置が含まれるとして説明するが、後述する実施例においてアイリス値のみを用いる例もあることから、この場合にはレンズ２から取得するレンズパラメータはアイリス値のみを含むものであればよい。 The correction table generation unit 12 acquires lens parameters from the lens 2 and, based on all of the values of the iris value, focal length, and focus position among the iris value, focal length, and focus position included in the lens parameter, or Based on the iris value alone or the iris value and the focal length value, a correction table having adjustment values (indicating SAW inclination and PARA curvature for each color component) matching the lens parameters is generated from the lens 2 and a correction signal is generated. Output to the generator 13. Here, the lens parameters acquired from the lens 2 will be described as including an iris value, a focal length, and a focus position. However, in some embodiments, which will be described later, only an iris value is used. The lens parameter acquired from the above only needs to include only the iris value.
補正信号生成部１３は、補正テーブル生成部１２から、色成分ごとの補正テーブル（ＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値を持つテーブル）を取得し、当該撮像素子３における水平・垂直の２次元座標の座標値（水平カウンタ値及び垂直カウンタ値）に対応する補正ゲインを生成して補正信号として乗算器１１１に出力する。 The correction signal generation unit 13 acquires from the correction table generation unit 12 a correction table for each color component (a table having an adjustment value indicating the SAW inclination or the PARA curvature), and the horizontal / vertical 2 in the image sensor 3. A correction gain corresponding to the coordinate values (horizontal counter value and vertical counter value) of the dimensional coordinates is generated and output to the multiplier 111 as a correction signal.
これにより、シェーディング補正装置１は、シェーディング補正部１１により、ホワイトシェーディング及びホワイトバランスを補正した映像信号を生成し、後段の各種映像信号処理（図示せず）に出力する。 As a result, the shading correction apparatus 1 generates a video signal in which white shading and white balance are corrected by the shading correction unit 11 and outputs the video signal to various video signal processing (not shown) in the subsequent stage.
本実施形態のシェーディング補正装置１は、限られた固定調整値の補正テーブル数で、レンズパラメータに依存したシェーディングを適切に補正できるように構成され、特に、アイリス値が無段階に動作可能とするレンズに対しても、適切にシェーディングを補正することができるようになっている。以下、詳細に、本実施形態のシェーディング補正装置１の実施例を説明する。 The shading correction apparatus 1 according to the present embodiment is configured to be able to appropriately correct shading depending on lens parameters with a limited number of correction adjustment table values, and in particular, the iris value can be operated steplessly. The shading can be appropriately corrected also for the lens. Hereinafter, an example of the shading correction apparatus 1 of the present embodiment will be described in detail.
（実施例１）
図２は、本発明による第１実施形態のシェーディング補正装置１における実施例１の構成を示すブロック図である。
Example 1
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of Example 1 in the shading correction apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
実施例１の補正テーブル生成部１２は、レンズ２からレンズパラメータを取得して、レンズパラメータに含まれるアイリス値ｉ・焦点距離ｆ・フォーカス位置ｇの全てを基に、レンズ２からレンズパラメータに合致する調整値（色成分ごとのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す）を含む補正テーブルを生成し、補正信号生成部１３に出力する。 The correction table generation unit 12 according to the first embodiment acquires the lens parameter from the lens 2 and matches the lens parameter from the lens 2 based on all of the iris value i, the focal length f, and the focus position g included in the lens parameter. A correction table including adjustment values (indicating SAW inclination and PARA curvature for each color component) is generated and output to the correction signal generation unit 13.
本例の補正テーブルは、アイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの関数であるとして、表１に示す４つの調整値ＨＳＡＷ（ｆ，ｉ，ｇ），ＨＰＡＲＡ（ｆ，ｉ，ｇ），ＶＳＡＷ（ｆ，ｉ，ｇ），ＶＰＡＲＡ（ｆ，ｉ，ｇ）からなる。ＨＳＡＷ（ｆ，ｉ，ｇ），ＨＰＡＲＡ（ｆ，ｉ，ｇ）は、それぞれ水平方向のシェーディング補正信号波形を生成するためのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値である。ＶＳＡＷ（ｆ，ｉ，ｇ），ＶＰＡＲＡ（ｆ，ｉ，ｇ）は、それぞれ垂直方向のシェーディング補正信号波形を生成するためのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値である。 The correction table in this example is a function of the iris value i, the focal length f, and the focus position g, and the four adjustment values HSAW (f, i, g) and HPARA (f, i, g) shown in Table 1 are used. , VSAW (f, i, g), VPARA (f, i, g). HSAU (f, i, g) and HPARA (f, i, g) are adjustment values indicating the slope of SAW and the curvature of PARA for generating a horizontal shading correction signal waveform, respectively. VSAW (f, i, g) and VPARA (f, i, g) are adjustment values indicating the slope of SAW and the curvature of PARA for generating the shading correction signal waveform in the vertical direction, respectively.
特に、実施例１の補正テーブル生成部１２は、アイリス値、焦点距離、及びフォーカス位置に関するＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示すそれぞれ上限及び下限となる固定調整値と、当該上限及び下限となる固定調整値の範囲内にて所定間隔で設定した所定数の固定調整値をそれぞれ補正テーブルとして予め記憶・保持する記憶部（図示せず）を有している。例えば、アイリス値の上限、下限、及び所定数の中間の固定調整値のそれぞれを補正テーブルとして記憶・保持している。実施例１では、焦点距離、及びフォーカス位置についても同様に、それぞれを補正テーブルとして記憶・保持している。 In particular, the correction table generation unit 12 according to the first exemplary embodiment includes a fixed adjustment value that is an upper limit and a lower limit indicating the slope of the SAW and the curvature of the PARA with respect to the iris value, the focal length, and the focus position, and the fixed value that is the upper limit and the lower limit. A predetermined number of fixed adjustment values set at predetermined intervals within the range of adjustment values are stored in advance as a correction table (not shown). For example, each of the upper limit and lower limit of the iris value and a predetermined number of intermediate fixed adjustment values are stored and held as a correction table. In the first embodiment, the focal length and the focus position are similarly stored and held as correction tables.
そして、補正テーブル生成部１２は、レンズ２から取得したレンズパラメータがアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの値を持つとすると、当該アイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの値に最も近傍となる（近接して囲む）アイリス値、焦点距離、及びフォーカス位置に関する各固定調整値を選出し、当該アイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの調整値を適応的に補間し、当該アイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇに対応する調整値を持つ補正テーブルを生成する（動的に更新する）。 Then, assuming that the lens parameters acquired from the lens 2 have the iris value i, the focal length f, and the focus position g, the correction table generation unit 12 sets the iris value i, the focal length f, and the focus position g. Each fixed adjustment value related to an iris value, a focal length, and a focus position that is closest to (closely adjacent to) the value is selected, and adjustment values for the iris value i, the focal length f, and the focus position g are adaptively selected. Interpolation is performed to generate a correction table having adjustment values corresponding to the iris value i, the focal length f, and the focus position g (updated dynamically).
より具体的には、例えば図２に示す補正テーブル生成部１２の破線枠内に示すように、取得したレンズパラメータは、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置の３次元立方体状の範囲内となるため、レンズ２から取得したアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの値に最も近傍となる（近接して囲む）アイリス値、焦点距離、及びフォーカス位置をそれぞれアイリス値ｉｍ，ｉｍ＋１、焦点距離ｆｌ，ｆｌ＋１、フォーカス位置ｇｎ，ｇｎ＋１とすると、補正テーブル生成部１２は、アイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇに対して、ｉｍ≦ｉ＜ｉｍ＋１，ｆｌ≦ｆ＜ｆｌ＋１、及びｇｎ≦ｇ＜ｇｎ＋１を満たす各固定調整値を選出する。 More specifically, for example, as shown in a broken line frame of the correction table generation unit 12 shown in FIG. 2, the acquired lens parameters are within a three-dimensional cubic range of the iris value, focal length, and focus position. The iris value i m , i m + 1 , the iris value i, the focal length, and the focus position that are closest to (close to) the iris value i, the focal length f, and the focus position g acquired from the lens 2, respectively. focal length f l, f l + 1, the focus position g n, when the g n + 1, the correction table generation unit 12, the iris value i, the focal length f, and the focus position g, i m ≦ i <i m + 1, f Each fixed adjustment value that satisfies l ≦ f < fl + 1 and g n ≦ g <gn + 1 is selected.
続いて、補正テーブル生成部１２は、焦点距離ｆｌ，ｆｌ＋１、アイリス値ｉｍ，ｉｍ＋１、フォーカス位置ｇｎ，ｇｎ＋１の各固定調整値から、次式のように表される関数により、当該アイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇに対応する４つの調整値ＨＳＡＷ（ｆ,ｉ,ｇ），ＨＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ），ＶＳＡＷ（ｆ,ｉ,ｇ），ＶＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ）を色成分ごとに算出し、色成分別の補正テーブルとして補正信号生成部１３に出力する。 Subsequently, the correction table generation unit 12 uses a function expressed by the following equation from the fixed adjustment values of the focal lengths f 1 and f 1 + 1 , the iris values i m and i m + 1 , and the focus positions g n and g n + 1. , Four adjustment values HSAW (f, i, g), HPARA (f, i, g), VSAW (f, i, g), and VPARA (corresponding to the iris value i, the focal length f, and the focus position g. f, i, g) is calculated for each color component, and is output to the correction signal generation unit 13 as a correction table for each color component.
ＨＳＡＷ（ｆ,ｉ,ｇ）
＝Ｆ（ＨＳＡＷ(ｆｌ,ｉｍ,ｇｎ),…,ＨＳＡＷ(ｆｌ＋１,ｉｍ＋１,ｇｎ＋１)）
ＨＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ）
＝Ｆ（ＨＰＡＲＡ(ｆｌ,ｉｍ,ｇｎ),…,ＨＰＡＲＡ(ｆｌ＋１,ｉｍ＋１,ｇｎ＋１)）
ＶＳＡＷ（ｆ,ｉ,ｇ）
＝Ｆ（ＶＳＡＷ(ｆｌ,ｉｍ,ｇｎ),…,ＶＳＡＷ(ｆｌ＋１,ｉｍ＋１,ｇｎ＋１)）
ＶＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ）
＝Ｆ（ＶＰＡＲＡ(ｆｌ,ｉｍ,ｇｎ),…,ＶＰＡＲＡ(ｆｌ＋１,ｉｍ＋１,ｇｎ＋１)）
HSAW (f, i, g)
= F (HSAW (f l, i m, g n), ..., HSAW (f l + 1, i m + 1, g n + 1))
HPARA (f, i, g)
= F (HPARA (f l, i m, g n), ..., HPARA (f l + 1, i m + 1, g n + 1))
VSAW (f, i, g)
= F (VSAW (f l, i m, g n), ..., VSAW (f l + 1, i m + 1, g n + 1))
VPARA (f, i, g)
= F (VPARA (f l, i m, g n), ..., VPARA (f l + 1, i m + 1, g n + 1))
ここに、Ｆ（ ）は補間関数であり、一般的な線形補間やスプライン関数などとすることができる。尚、補間関数は、レンズ２から取得したアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの値に最も近傍となる（近接して囲む）アイリス値、焦点距離、及びフォーカス位置の固定調整値を基に補間するのが好適例であるが、当該補間にあたって、最も近傍となるものに限らず、レンズ２から取得したアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇの値に近傍のものであればよく、更に複数の固定調整値を基に補間するよう構成することもできる。 Here, F () is an interpolation function, and can be a general linear interpolation or a spline function. The interpolation function is a fixed adjustment value of the iris value, the focal length, and the focus position that are closest to (close to) the iris value i, the focal length f, and the focus position g acquired from the lens 2. Interpolation based on the above is a preferred example, but the interpolation is not limited to the closest one, but may be close to the values of the iris value i, the focal length f, and the focus position g acquired from the lens 2. Further, the interpolation may be performed based on a plurality of fixed adjustment values.
補正信号生成部１３は、主に、水平シェーディング補正信号波形生成部１３１、垂直シェーディング補正信号波形生成部１３２、及び合成部１３３を備える。 The correction signal generation unit 13 mainly includes a horizontal shading correction signal waveform generation unit 131, a vertical shading correction signal waveform generation unit 132, and a synthesis unit 133.
水平シェーディング補正信号波形生成部１３１は、色成分ごとに、それぞれ水平方向用のノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）を基本信号波形として生成する波形生成部１３１１，１３１２、及び乗算部１３１３，１３１４を備える。波形生成部１３１１，１３１２は、それぞれ当該撮像素子３における水平方向の画素列に対応するノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）を基本信号波形として演算する機能部であり、当該撮像素子３における水平座標の座標値（水平カウンタ値）に対応する基本補正信号を水平カウンタ値に応じて順次、乗算部１３１３，１３１４に出力する。乗算部１３１３，１３１４は、波形生成部１３１１，１３１２から得られるノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）の基本補正信号に対し、それぞれ補正テーブル生成部１２から得られる調整値ＨＳＡＷ（ｆ,ｉ,ｇ），ＨＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ）を乗算し、合成部１３３に出力する。尚、水平カウンタ値を基に基本信号波形を生成するために、演算によるか、又は予め記憶・保持するデータを読み出すようにして構成することができる。 A horizontal shading correction signal waveform generation unit 131 generates a horizontal sawtooth waveform (SAW) and a parabolic waveform (PARA) as basic signal waveforms for each color component, and a multiplication unit 1313. 1314. The waveform generation units 1311 and 1312 are functional units that calculate a sawtooth waveform (SAW) and a parabolic waveform (PARA) corresponding to a horizontal pixel column in the image sensor 3 as basic signal waveforms. A basic correction signal corresponding to the coordinate value (horizontal counter value) of the horizontal coordinate is sequentially output to the multipliers 1313 and 1314 in accordance with the horizontal counter value. The multipliers 1313 and 1314 respectively adjust the adjustment values HSAU (f, i) obtained from the correction table generator 12 for the sawtooth waveform (SAW) and parabolic waveform (PARA) basic correction signals obtained from the waveform generators 1311 and 1312. , g), HPARA (f, i, g), and outputs the result to the synthesis unit 133. Incidentally, in order to generate a basic signal waveform based on the horizontal counter value, it can be configured by calculation or by reading data stored and held in advance.
垂直シェーディング補正信号波形生成部１３２は、色成分ごとに、それぞれ垂直方向用のノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）を基本信号波形として生成する波形生成部１３２１，１３２２、及び乗算部１３２３，１３２４を備える。波形生成部１３２１，１３２２は、それぞれ当該撮像素子３における垂直方向の画素列に対応するノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）を基本信号波形として演算する機能部であり、当該撮像素子３における垂直座標の座標値（垂直カウンタ値）に対応する基本補正信号を垂直カウンタ値に応じて順次、乗算部１３２３，１３２４に出力する。乗算部１３２３，１３２４は、波形生成部１３２１，１３２２から得られるノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）の基本補正信号に対し、それぞれ補正テーブル生成部１２から得られる調整値ＶＳＡＷ（ｆ,ｉ,ｇ），ＶＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ）を乗算し、合成部１３３に出力する。尚、垂直カウンタ値を基に基本信号波形を生成するために、演算によるか、又は予め記憶・保持するデータを読み出すようにして構成することができる。これにより、調整した水平・垂直方向別の補正信号が生成されて、合成部１３３に出力される。 The vertical shading correction signal waveform generation unit 132 generates a vertical sawtooth waveform (SAW) and a parabolic waveform (PARA) as basic signal waveforms for each color component, and a multiplication unit 1323. 1324. The waveform generators 1321 and 1322 are functional units that calculate a sawtooth waveform (SAW) and a parabolic waveform (PARA) corresponding to a vertical pixel column in the image sensor 3 as basic signal waveforms, respectively. A basic correction signal corresponding to the coordinate value (vertical counter value) of the vertical coordinate is sequentially output to the multipliers 1323 and 1324 in accordance with the vertical counter value. The multipliers 1323 and 1324 respectively adjust the adjustment values VS AW (f, i) obtained from the correction table generator 12 with respect to the sawtooth waveform (SAW) and parabolic waveform (PARA) basic correction signals obtained from the waveform generators 1321 and 1322. , g), VPARA (f, i, g), and outputs the result to the synthesis unit 133. Incidentally, in order to generate a basic signal waveform based on the vertical counter value, it can be configured by calculation or by reading data stored and held in advance. As a result, adjusted horizontal and vertical correction signals are generated and output to the combining unit 133.
合成部１３３は、水平シェーディング補正信号波形生成部１３１、及び垂直シェーディング補正信号波形生成部１３２から得られるそれぞれのシェーディング補正信号波形に基づく当該調整した水平・垂直方向別の補正信号を合成し、当該撮像素子３における水平・垂直の２次元座標の座標値に応じた補正信号を補正ゲインとしてシェーディング補正部１１内の乗算器１１１に出力する。尚、合成部１３３で補正ゲインとして合成する代わりに、逐次的に乗算器１１１に出力して、乗算器１１１に逐次的に乗算処理を行わせてもよい。 The combining unit 133 combines the adjusted horizontal and vertical correction signals based on the respective shading correction signal waveforms obtained from the horizontal shading correction signal waveform generation unit 131 and the vertical shading correction signal waveform generation unit 132, and A correction signal corresponding to the coordinate values of horizontal and vertical two-dimensional coordinates in the image sensor 3 is output as a correction gain to the multiplier 111 in the shading correction unit 11. Instead of synthesizing the correction gain by the synthesizing unit 133, it may be output to the multiplier 111 sequentially, and the multiplier 111 may sequentially perform multiplication processing.
シェーディング補正部１１内の乗算器１１１は、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の映像信号（補正前映像信号）に対し、当該補正信号（補正ゲイン）を乗算しホワイトシェーディング補正を行い、これにより、ホワイトシェーディング及びホワイトバランスを補正した映像信号を生成し、後段の各種映像信号処理（図示せず）に出力する。 The multiplier 111 in the shading correction unit 11 multiplies the video signal (pre-correction video signal) of each color component output from the A / D conversion unit 5 by the correction signal (correction gain) to perform white shading correction. As a result, a video signal in which white shading and white balance are corrected is generated and output to various video signal processing (not shown) in the subsequent stage.
このように、実施例１のシェーディング補正装置１は、限られた固定調整値の補正テーブル数で、レンズ２から取得したアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇのレンズパラメータに依存したシェーディングを適切に補正できるようになる。 As described above, the shading correction apparatus 1 according to the first embodiment uses a limited number of fixed adjustment value correction tables, and the shading depends on the lens parameters of the iris value i, the focal length f, and the focus position g acquired from the lens 2. Can be corrected appropriately.
（実施例２）
次に、本実施形態のシェーディング補正装置１における実施例２の構成を説明する。前述した実施例１では、限られた固定調整値の補正テーブル数で、レンズ２から取得したアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇのレンズパラメータに依存したシェーディングを補正する例を説明したが、この実施例１のような３次元補正テーブルの補間に予め記憶・保持するデータ量を削減したい場合には、アイリス値ｉのみ、又はアイリス値ｉ及び焦点距離ｆのみ、とすることもできる。
(Example 2)
Next, the configuration of Example 2 in the shading correction apparatus 1 of the present embodiment will be described. In the first embodiment described above, an example is described in which shading depending on the lens parameters of the iris value i, the focal length f, and the focus position g acquired from the lens 2 is corrected with a limited number of correction adjustment table values. However, when it is desired to reduce the amount of data stored and retained in advance in the interpolation of the three-dimensional correction table as in the first embodiment, only the iris value i or only the iris value i and the focal length f can be used. .
例えば、図３（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に、或るレンズのレンズパラメータとして、それぞれアイリス値、焦点距離、及びフォーカス位置に依存するシェーディング量の変化を示している。図３（ａ）に示すように、焦点距離５０ｍｍ時に、アイリス値（Ｆ値）３．０〜８．０について画面中心から水平端までの距離［％］に対し中心軸の画素値に対する相対比［％］を計測したところ、アイリス値（Ｆ値）３．０〜８．０に対してその分布を比較すると、そのシェーディング量の変化が大きいことが分かる。一方、図３（ｂ）に示すように、アイリス値（Ｆ値）３．０時に、焦点距離２４〜７０ｍｍについて画面中心から水平端までの距離［％］に対し中心軸の画素値に対する相対比［％］を計測したところ、焦点距離２４〜７０ｍｍに対してその分布を比較すると、アイリス値の変化時よりもそのシェーディング量の変化が小さいことが分かる。更に、図３（ｃ）に示すように、アイリス値（Ｆ値）３．０時、及び焦点距離７０ｍｍ時に、フォーカス位置として無限遠（ｉｎｆ），１ｍ，最短撮影距離（ＭＯＤ）について画面中心から水平端までの距離［％］に対し中心軸の画素値に対する相対比［％］を計測したところ、フォーカス位置ｉｎｆ，１ｍ，ＭＯＤに対してその分布を比較すると、アイリス値の変化時よりも、更には焦点距離の変化時よりもそのシェーディング量の変化が小さいことが分かる。 For example, FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C show changes in shading amount depending on an iris value, a focal length, and a focus position, respectively, as lens parameters of a certain lens. As shown in FIG. 3A, when the focal length is 50 mm, the relative value of the iris value (F value) 3.0 to 8.0 relative to the pixel value of the central axis with respect to the distance [%] from the screen center to the horizontal end. When [%] is measured, comparing the distribution with respect to iris values (F values) of 3.0 to 8.0, it can be seen that the change in the shading amount is large. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the iris value (F value) is 3.0, the relative ratio of the focal length of 24 to 70 mm to the pixel value of the central axis with respect to the distance [%] from the screen center to the horizontal end. When [%] is measured, comparing the distribution with respect to the focal length of 24 to 70 mm, it can be seen that the change in the shading amount is smaller than that when the iris value is changed. Further, as shown in FIG. 3C, when the iris value (F value) is 3.0 and the focal length is 70 mm, the focus position is infinity (inf), 1 m, and the shortest shooting distance (MOD) from the center of the screen. When the relative ratio [%] to the pixel value of the central axis with respect to the distance [%] to the horizontal end was measured, when comparing the distribution with respect to the focus position inf, 1 m, and MOD, compared to when the iris value changed, Further, it can be seen that the change in the shading amount is smaller than that when the focal length is changed.
レンズ特性として、一般的に図３に示すような傾向があることから、アイリス値ｉのみを用いて補間した補正テーブルを生成することもでき、図４に、本実施形態のシェーディング補正装置１における実施例２の構成を示している。尚、図４に示す実施例２のシェーディング補正装置１は、実施例１と比較して、補正テーブル生成部１２以外の構成は同様であることから、実施例２の補正テーブル生成部１２についてのみ説明する。 Since the lens characteristics generally have a tendency as shown in FIG. 3, it is possible to generate a correction table interpolated using only the iris value i. FIG. 4 shows the shading correction apparatus 1 according to this embodiment. The structure of Example 2 is shown. The shading correction apparatus 1 according to the second embodiment illustrated in FIG. 4 has the same configuration except for the correction table generation unit 12 as compared with the first embodiment, and therefore only the correction table generation unit 12 according to the second embodiment. explain.
実施例２の補正テーブル生成部１２は、レンズ２からレンズパラメータを取得して、レンズパラメータに含まれるアイリス値ｉにのみ連動させ、焦点距離ｆ及びフォーカス位置ｇについては固定とし、レンズ２からレンズパラメータに合致する調整値（色成分ごとのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す）を持つ補正テーブルを生成し、補正信号生成部１３に出力する。ここでは、レンズ２から取得するレンズパラメータにはアイリス値・焦点距離・フォーカス位置が含まれるとして説明するが、レンズ２から取得するレンズパラメータはアイリス値のみを含むものでもよい。 The correction table generation unit 12 according to the second embodiment acquires the lens parameter from the lens 2, interlocks only with the iris value i included in the lens parameter, and fixes the focal length f and the focus position g. A correction table having adjustment values (indicating SAW slope and PARA curvature for each color component) matching the parameters is generated and output to the correction signal generation unit 13. Here, the lens parameters acquired from the lens 2 are described as including an iris value, a focal length, and a focus position, but the lens parameters acquired from the lens 2 may include only an iris value.
本例の補正テーブルは、アイリス値ｉの関数であるとして、表２に示す４つの調整値ＨＳＡＷ（ｉ），ＨＰＡＲＡ（ｉ），ＶＳＡＷ（ｉ），ＶＰＡＲＡ（ｉ）からなる。ＨＳＡＷ（ｉ），ＨＰＡＲＡ（ｉ）は、それぞれ水平方向のシェーディング補正信号波形を生成するためのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値である。ＶＳＡＷ（ｉ），ＶＰＡＲＡ（ｉ）は、それぞれ垂直方向のシェーディング補正信号波形を生成するためのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値である。 The correction table of this example is composed of the four adjustment values HSAU (i), HPARA (i), VSARA (i), and VPARA (i) shown in Table 2 as a function of the iris value i. HSAU (i) and HPARA (i) are adjustment values indicating the slope of SAW and the curvature of PARA, respectively, for generating a horizontal shading correction signal waveform. VSAW (i) and VPARA (i) are adjustment values indicating the SAW slope and the PARA curvature for generating the shading correction signal waveform in the vertical direction, respectively.
特に、実施例２の補正テーブル生成部１２は、アイリス値に関するＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す上限及び下限となる固定調整値と、当該上限及び下限となる固定調整値の範囲内にて所定間隔（ここでは等間隔）で設定した所定数の固定調整値をそれぞれ補正テーブルとして予め記憶・保持する記憶部（図示せず）を有している。即ち、実施例２では、アイリス値の上限、下限、及び所定数の中間の固定調整値のそれぞれを補正テーブルとして記憶・保持しており、焦点距離、及びフォーカス位置については補正テーブルとして記憶・保持していない。 In particular, the correction table generation unit 12 according to the second embodiment is predetermined within a range of fixed adjustment values that are upper and lower limits indicating the slope of SAW and the curvature of PARA regarding the iris value, and fixed adjustment values that are the upper and lower limits. A predetermined number of fixed adjustment values set at intervals (here, equal intervals) are stored in advance as a correction table (not shown). That is, in the second embodiment, the upper limit and lower limit of the iris value and a predetermined number of intermediate fixed adjustment values are stored and held as correction tables, and the focal length and focus position are stored and held as correction tables. Not done.
そして、実施例２の補正テーブル生成部１２は、レンズ２から取得したレンズパラメータがアイリス値ｉを持つとすると、当該アイリス値ｉに最も近傍となるアイリス値に関する各固定調整値を選出し、当該アイリス値ｉの調整値を適応的に補間し、当該アイリス値ｉに対応する調整値を持つ補正テーブルを生成する（動的に更新する）。 Then, if the lens parameter acquired from the lens 2 has the iris value i, the correction table generation unit 12 of the second embodiment selects each fixed adjustment value related to the iris value closest to the iris value i, and The adjustment value of the iris value i is adaptively interpolated, and a correction table having an adjustment value corresponding to the iris value i is generated (updated dynamically).
より具体的には、例えば図４に示す補正テーブル生成部１２の破線枠内に示すように、取得したレンズパラメータは、下限ｉ１〜上限ｉＭまでのアイリス値の一次元の範囲内となるため、レンズ２から取得したアイリス値ｉに最も近傍となるアイリス値をそれぞれアイリス値ｉｍ，ｉｍ＋１とすると、補正テーブル生成部１２は、アイリス値ｉに対して、ｉｍ≦ｉ＜ｉｍ＋１を満たす各固定調整値を選出する。 More specifically, for example, as shown in a broken line frame of the correction table generation unit 12 illustrated in FIG. 4, the acquired lens parameters are within a one-dimensional range of iris values from a lower limit i 1 to an upper limit i M. Therefore, assuming that the iris values closest to the iris value i acquired from the lens 2 are the iris values i m and i m + 1 , the correction table generation unit 12 performs im m ≦ i <i m + 1 for the iris value i. Each fixed adjustment value that satisfies is selected.
続いて、補正テーブル生成部１２は、アイリス値ｉｍ，ｉｍ＋１の各固定調整値から、次式のように表される関数により、当該アイリス値ｉに対応する４つの調整値ＨＳＡＷ（ｉ），ＨＰＡＲＡ（ｉ），ＶＳＡＷ（ｉ），ＶＰＡＲＡ（ｉ）を色成分ごとに算出し、色成分別の補正テーブルとして補正信号生成部１３に出力する。 Subsequently, the correction table generation unit 12 uses four adjustment values HSAW (i) corresponding to the iris value i from the fixed adjustment values of the iris values i m and i m + 1 according to a function expressed by the following equation. , HPARA (i), VSAW (i), and VPARA (i) are calculated for each color component and output to the correction signal generation unit 13 as a correction table for each color component.
ＨＳＡＷ（ｉ）
＝Ｆ（ＨＳＡＷ(ｉｍ)，ＨＳＡＷ(ｉｍ＋１)）
ＨＰＡＲＡ（ｉ）
＝Ｆ（ＨＰＡＲＡ(ｉｍ)，ＨＰＡＲＡ(ｉｍ＋１)）
ＶＳＡＷ（ｉ）
＝Ｆ（ＶＳＡＷ(ｉｍ)，ＶＳＡＷ(ｉｍ＋１)）
ＶＰＡＲＡ（ｆ,ｉ,ｇ）
＝Ｆ（ＶＰＡＲＡ(ｉｍ)，ＶＰＡＲＡ(ｉｍ＋１)）
HSAW (i)
= F (HSAW (i m ), HSAW (i m + 1 ))
HPARA (i)
= F (HPARA (i m ), HPARA (i m + 1 ))
VSAW (i)
= F (VSAW (i m ), VSAW (i m + 1 ))
VPARA (f, i, g)
= F (VPARA (i m) , VPARA (i m + 1))
ここに、Ｆ（ ）は補間関数であり、一般的な線形補間やスプライン関数などとすることができる。尚、補間関数は、レンズ２から取得したアイリス値ｉに最も近傍となるアイリス値の固定調整値を基に補間するのが好適例であるが、当該補間にあたって、最も近傍となるものに限らず、レンズ２から取得したアイリス値ｉに近傍のものであればよく、更に複数の固定調整値を基に補間するよう構成することもできる。 Here, F () is an interpolation function, and can be a general linear interpolation or a spline function. The interpolation function is preferably interpolated based on the fixed adjustment value of the iris value closest to the iris value i acquired from the lens 2, but is not limited to the closest one in the interpolation. Any iris that is close to the iris value i acquired from the lens 2 may be used, and interpolation may be performed based on a plurality of fixed adjustment values.
このように、実施例２では、レンズ２から取得したレンズパラメータがアイリス値ｉを持つとすると、下限ｉ１〜上限ｉＭまでのアイリス値の一次元の範囲内となるため、この間で、等間隔で固定調整値を持つよう構成することで、実際のレンズパラメータに対応した補正テーブルが存在しない場合は、当該アイリス値ｉの近傍の固定調整値（好適には、近傍２点の固定調整値）を基に補間して補正テーブルを生成する。 Thus, in Example 2, if the lens parameter acquired from the lens 2 has an iris value i, the iris value is within a one-dimensional range from the lower limit i 1 to the upper limit i M , and so on. If a correction table corresponding to an actual lens parameter does not exist by configuring with fixed adjustment values at intervals, a fixed adjustment value in the vicinity of the iris value i (preferably, two fixed adjustment values in the vicinity) ) To generate a correction table.
尚、予め記憶・保持する固定調整値の間隔として等間隔とする際に、利用するレンズ３に応じて自由に設定することで、限られた固定調整値の補正テーブル数でも、レンズパラメータに依存したシェーディングを適切に補正できる。そして、実施例２によれば、実施例１の場合よりも、予め記憶・保持するデータ量を削減することができる。 It should be noted that when the fixed adjustment value interval stored and held in advance is set to an equal interval, it can be freely set according to the lens 3 to be used, so that even a limited number of fixed adjustment value correction tables depends on the lens parameter. Can be corrected appropriately. According to the second embodiment, the amount of data stored and retained in advance can be reduced as compared with the first embodiment.
（実施例３）
次に、本実施形態のシェーディング補正装置１における実施例３の構成を説明する。前述した実施例２では、主としてアイリス値ｉのみに依存して予め記憶・保持する固定調整値の間隔として等間隔とする例を説明したが、図３（ａ）に示されるように、レンズシェーディングはアイリス値開放付近で特に変化する。このため、実施例３では、補正テーブルに対応するアイリス値を、アイリス値開放付近では密に、それ以外では疎に間隔設定した固定調整値をそれぞれ補正テーブルとして予め記憶・保持するよう構成する。
(Example 3)
Next, the configuration of Example 3 in the shading correction apparatus 1 of the present embodiment will be described. In the above-described second embodiment, an example in which the interval of the fixed adjustment value that is stored and held in advance mainly depending on only the iris value i has been described as equal is described. However, as illustrated in FIG. Changes especially near the iris value opening. For this reason, the third embodiment is configured to store and hold in advance, as a correction table, fixed adjustment values that are set at intervals in which the iris values corresponding to the correction table are dense near the iris value release and sparse otherwise.
図５に、本実施形態のシェーディング補正装置１における実施例３の構成を示している。尚、図５に示す実施例３のシェーディング補正装置１は、実施例２と比較して、補正テーブル生成部１２以外の構成は同様であることから、実施例２の補正テーブル生成部１２についてのみ説明する。 FIG. 5 shows a configuration of Example 3 in the shading correction apparatus 1 of the present embodiment. The shading correction apparatus 1 according to the third embodiment illustrated in FIG. 5 has the same configuration except for the correction table generation unit 12 as compared with the second embodiment, and therefore only the correction table generation unit 12 according to the second embodiment. explain.
実施例３の補正テーブル生成部１２は、レンズ２からレンズパラメータを取得して、レンズパラメータに含まれるアイリス値ｉにのみ連動させ、焦点距離ｆ及びフォーカス位置ｇについては固定とし、色成分ごとのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値を補正テーブルとして生成し、補正信号生成部１３に出力する点で実施例２と同様である。ここでは、レンズ２から取得するレンズパラメータにはアイリス値・焦点距離・フォーカス位置が含まれるとして説明するが、レンズ２から取得するレンズパラメータはアイリス値のみを含むものでもよい。 The correction table generation unit 12 according to the third embodiment acquires the lens parameter from the lens 2, interlocks only with the iris value i included in the lens parameter, fixes the focal length f and the focus position g, and sets each of the color components. The adjustment value indicating the SAW inclination and the PARA curvature is generated as a correction table and is output to the correction signal generation unit 13 as in the second embodiment. Here, the lens parameters acquired from the lens 2 are described as including an iris value, a focal length, and a focus position, but the lens parameters acquired from the lens 2 may include only an iris value.
ただし、実施例３の補正テーブル生成部１２では、補正テーブルに対応するアイリス値を、アイリス値開放付近では密に、それ以外では疎に間隔設定した固定調整値を予め補正テーブルとして記憶・保持するよう構成されている（図５参照）。 However, in the correction table generation unit 12 of the third embodiment, fixed adjustment values in which the iris values corresponding to the correction table are set densely in the vicinity of the iris value opening and sparsely in other cases are stored and held in advance as a correction table. (See FIG. 5).
尚、予め記憶・保持する固定調整値の間隔としてアイリス値開放付近では密に、それ以外では疎に間隔設定する際に、利用するレンズ３に応じて自由に設定することで、限られた固定調整値の補正テーブル数でも、レンズパラメータに依存したシェーディングを適切に補正できる。そして、実施例３によれば、実施例２の場合よりも更に、予め記憶・保持するデータ量を削減することができる。 In addition, when setting the interval between fixed adjustment values stored and held in advance in close proximity to the iris value opening and in other cases sparse, the fixed adjustment value can be set freely according to the lens 3 to be used. Even with the number of adjustment value correction tables, shading depending on lens parameters can be corrected appropriately. According to the third embodiment, the amount of data stored and retained in advance can be further reduced as compared with the second embodiment.
図６に、本実施形態のシェーディング補正装置における実施例３の構成におけるシェーディング補正の補正前後の画素値分布を示している。アイリス値（Ｆ値）３．０，５．７のそれぞれについて図６（ａ）は焦点距離２４ｍｍ時、図６（ｂ）は焦点距離５０ｍｍ時、図６（ｃ）は焦点距離７０ｍｍ時の比較を示している。また、表３には、“（補正前）→（補正後）”の表記で、画素中心から水平端までの距離［％］として９０％の位置におけるシェーディング補正の補正前後の画素値の比較結果を示している。表３では、数値の絶対値が小さくなるほどシェーディングが小さいことを示している。図６及び表３から分かるように、精度よく補正できることが確かめられた。 FIG. 6 shows pixel value distributions before and after correction of shading correction in the configuration of Example 3 in the shading correction apparatus of this embodiment. For each of the iris values (F values) 3.0 and 5.7, FIG. 6A shows a comparison when the focal length is 24 mm, FIG. 6B shows a comparison when the focal length is 50 mm, and FIG. 6C shows a comparison when the focal length is 70 mm. Is shown. Table 3 shows a comparison result of pixel values before and after correction of shading correction at a position of 90% as the distance [%] from the center of the pixel to the horizontal edge in the notation “(before correction) → (after correction)”. Is shown. Table 3 shows that the smaller the absolute value of the numerical value, the smaller the shading. As can be seen from FIG. 6 and Table 3, it was confirmed that the correction can be performed with high accuracy.
尚、実施例３の技法を応用し、上述した実施例１においても、予め記憶・保持する固定調整値の間隔として等間隔にすることに限らず、レンズ２に応じて疎密に間隔設定して、記憶・保持する固定調整値を持つ補正テーブル数を削減することができる。 It should be noted that the technique of the third embodiment is applied, and the first embodiment described above is not limited to the fixed adjustment values stored and held in advance, but the intervals are set sparsely according to the lens 2. Thus, the number of correction tables having fixed adjustment values to be stored / held can be reduced.
［第２実施形態］
第１実施形態では、ホワイトシェーディング補正のみを行う例を説明したが、レンズパラメータに依存したブラックシェーディング補正を行うよう構成することもできる。図７は、本発明による第２実施形態のシェーディング補正装置１の構成を示すブロック図である。尚、図７では、同様な構成要素には同一の参照番号を付している。また、本実施形態のシェーディング補正装置１は、電子スチルカメラ、ビデオカメラ、或いはテレビジョンカメラに適用可能であるが、ここでは主として、放送用テレビジョンカメラに適用する例を説明する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, an example in which only white shading correction is performed has been described. However, black shading correction depending on lens parameters may be performed. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the shading correction apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same reference numerals are assigned to similar components. The shading correction apparatus 1 of the present embodiment can be applied to an electronic still camera, a video camera, or a television camera, but here, an example in which it is mainly applied to a broadcast television camera will be described.
即ち、図７に示すように、放送用テレビジョンカメラは、レンズ２、撮像素子３、アナログ信号処理部４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部５、及び本発明に係るシェーディング補正装置１を備える。図７において、これらの構成要素を制御するための制御部やその他の信号処理に関する図示は省略している。 That is, as shown in FIG. 7, a broadcast television camera includes a lens 2, an image sensor 3, an analog signal processing unit 4, an analog / digital (A / D) conversion unit 5, and a shading correction apparatus 1 according to the present invention. Is provided. In FIG. 7, illustrations regarding a control unit for controlling these components and other signal processing are omitted.
レンズ２は、第１実施形態と同様に、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置の３次元からなるレンズパラメータを出力可能に構成されている。本例では、特に、レンズ２は、放送用レンズとして、アイリス値が開放（全開）と全閉との間で無段階に動作可能となっている。 Similarly to the first embodiment, the lens 2 is configured to be able to output a lens parameter including three dimensions of an iris value, a focal length, and a focus position. In this example, in particular, the lens 2 can be operated steplessly between an open (fully opened) and fully closed iris value as a broadcasting lens.
撮像素子３、アナログ信号処理部４、及びＡ／Ｄ変換部５は、第１実施形態と同様である。 The imaging device 3, the analog signal processing unit 4, and the A / D conversion unit 5 are the same as those in the first embodiment.
ところで、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の映像信号は、白色（ホワイト）側の画素値として、映像信号の水平・垂直それぞれの方向に不均一性（シェーディング）を有しており、このホワイトシェーディングは、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置のレンズパラメータに依存して変化する。このため、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の映像信号は、ホワイトバランスも不均一となっている。 By the way, the video signal of each color component output from the A / D converter 5 has non-uniformity (shading) in the horizontal and vertical directions of the video signal as white pixel values. The white shading changes depending on the lens parameters of the iris value, the focal length, and the focus position. For this reason, the video signal of each color component output from the A / D conversion unit 5 has non-uniform white balance.
また、一般に、ブラックシェーディングは撮像素子３における各画素固有の暗電流成分の固定ノイズのばらつきを云うが、本例では、特定の用途に向けて、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置のレンズパラメータに依存して変化する暗時レベルのブラックシェーディングを補正するよう構成される。 In general, black shading refers to variations in fixed noise of dark current components specific to each pixel in the image sensor 3, but in this example, lens parameters such as iris value, focal length, and focus position are used for specific applications. It is configured to correct black shading for dark levels that vary depending on it.
本発明に係るレンズパラメータに依存するブラックシェーディングとは、当該暗電流成分の固定ノイズのばらつきとは別に、例えば放送用テレビジョンカメラでスタジオ内の所定の照明光による撮影を行いたい時に、当該照明光の消灯状態の暗時レベルをブラックシェーディングとして扱う。このような暗時レベルは、映像信号のオフセット成分として除去されるべきであり、ホワイトシェーディングのみとする構成ではホワイトバランスが確保されても当該暗時レベルの影響で中間調や彩度等の色再現に悪影響を及ぼすことがある。このため、当該照明光の消灯状態の暗時レベルをブラックシェーディングとして扱って除去し、その上でホワイトシェーディングを行うよう構成することが有効となる。或いは、レンズ２が赤外カットフィルタを有していない場合などでは、赤外成分がオフセット成分として現れるため、中間調や彩度等の色再現に悪影響を及ぼすことがある。このような場合には赤外透過フィルタ（可視光カットフィルタ）をレンズ２に取り付けてブラックシェーディング補正用の補正テーブルを決定し記憶・保持するようにする。実撮影時には、赤外透過フィルタ（可視光カットフィルタ）を外してブラックシェーディング補正及びホワイトシェーディング補正を行うよう構成することが有効となる。また、アイリス値を全閉としたときの漏れ光の影響を取り除きたい場合にも利用できる。 The black shading depending on the lens parameter according to the present invention is different from the fixed noise variation of the dark current component, for example, when it is desired to shoot with a predetermined illumination light in a studio with a broadcast television camera. The dark level when the light is off is treated as black shading. Such a dark level should be removed as an offset component of the video signal. In a configuration with only white shading, even if white balance is secured, colors such as halftone and saturation are affected by the dark level. May adversely affect reproduction. For this reason, it is effective to treat the dark level in the extinguishing state of the illumination light as black shading and remove it, and then perform white shading on it. Alternatively, when the lens 2 does not have an infrared cut filter, the infrared component appears as an offset component, which may adversely affect color reproduction such as halftone and saturation. In such a case, an infrared transmission filter (visible light cut filter) is attached to the lens 2 to determine, store and hold a correction table for black shading correction. In actual photographing, it is effective to remove the infrared transmission filter (visible light cut filter) and perform black shading correction and white shading correction. It can also be used when it is desired to remove the influence of light leakage when the iris value is fully closed.
そこで、本実施形態のシェーディング補正装置１は、乗算器１１１及び加算器１１２を有するシェーディング補正部１１、ホワイトシェーディング用補正テーブル生成部１２、ホワイトシェーディング用補正信号生成部１３、ブラックシェーディング用補正テーブル生成部１２ａ、ブラックシェーディング用補正信号生成部１３ａを備えている。 Therefore, the shading correction apparatus 1 of this embodiment includes a shading correction unit 11 having a multiplier 111 and an adder 112, a white shading correction table generation unit 12, a white shading correction signal generation unit 13, and a black shading correction table generation. Section 12a and a black shading correction signal generation section 13a.
図７に示す乗算器１１１、ホワイトシェーディング用補正テーブル生成部１２、及びホワイトシェーディング用補正信号生成部１３は、いずれも図１に示す乗算器１１１、補正テーブル生成部１２、及び補正信号生成部１３と同様に構成され、従って上述した第１実施形態における実施例１乃至３の構成と同様とすることができるため、その更なる説明は省略する。 The multiplier 111, the white shading correction table generation unit 12, and the white shading correction signal generation unit 13 illustrated in FIG. 7 are all the multiplier 111, the correction table generation unit 12, and the correction signal generation unit 13 illustrated in FIG. Therefore, since it can be made the same as that of the structure of Example 1 thru | or 3 in 1st Embodiment mentioned above, the further description is abbreviate | omitted.
また、ブラックシェーディング用補正テーブル生成部１２ａ、及びブラックシェーディング用補正信号生成部１３ａの構成も、記憶・保持するデータが異なる点を除き、実質的に、ホワイトシェーディング用補正テーブル生成部１２、及びホワイトシェーディング用補正信号生成部１３と同様な構成とすることができる。 Further, the configurations of the black shading correction table generation unit 12a and the black shading correction signal generation unit 13a are substantially the same except that the data to be stored / held is different, and the white shading correction table generation unit 12 and the white shading correction table generation unit 12a. A configuration similar to that of the shading correction signal generation unit 13 can be employed.
シェーディング補正部１１は、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の暗時レベルの映像信号に対し、所定のノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）から得られる補正信号（補正オフセット）を減算演算しブラックシェーディング補正を行う加算器１１２と、加算器１１２を経て得られる各色成分の映像信号に対し、補正信号（補正ゲイン）を水平・垂直それぞれの方向に応じて乗算しホワイトシェーディング補正を行う乗算器１１１とを有している。シェーディング補正部１１から出力される補正後映像信号は、シェーディング及びホワイトバランスが補正されて、各種映像信号処理へと利用可能となる。 The shading correction unit 11 corrects a correction signal (correction offset) obtained from a predetermined sawtooth waveform (SAW) and parabolic waveform (PARA) with respect to the dark level video signal of each color component output from the A / D conversion unit 5. Adder 112 that subtracts and performs black shading correction, and the video signal of each color component obtained through adder 112 is multiplied by a correction signal (correction gain) according to the horizontal and vertical directions, and white shading correction is performed. And a multiplier 111. The corrected video signal output from the shading correction unit 11 is corrected for shading and white balance, and can be used for various video signal processing.
ブラックシェーディング用補正テーブル生成部１２ａは、暗時レベルの映像光の状態で、レンズ２からレンズパラメータを取得して、レンズパラメータに含まれるアイリス値・焦点距離・フォーカス位置のうち、アイリス値・焦点距離・フォーカス位置の値の全てを基に、或いはアイリス値のみ又はアイリス値及び焦点距離の値を基に、レンズ２からレンズパラメータに合致する調整値（色成分ごとのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す）を持つ補正テーブルを生成し、ブラックシェーディング用補正信号生成部１３ａに出力する。 The black shading correction table generation unit 12a acquires the lens parameter from the lens 2 in the state of the image light at the dark level, and among the iris value, the focal length, and the focus position included in the lens parameter, the iris value / focal point Adjustment values that match the lens parameters from the lens 2 (SAW slope or PARA curvature for each color component) based on all of the distance / focus position values, or only the iris value or the iris value and focal length value. A correction table having () is generated and output to the black shading correction signal generation unit 13a.
ブラックシェーディング用補正信号生成部１３ａは、ブラックシェーディング用補正テーブル生成部１２ａから、色成分ごとの補正テーブル（ＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す調整値を持つテーブル）を取得し、当該撮像素子３における水平・垂直の２次元座標の座標値（水平カウンタ値及び垂直カウンタ値）に対応する補正オフセットを生成して補正信号として加算器１１２に出力する。 The black shading correction signal generation unit 13a acquires a correction table for each color component (a table having adjustment values indicating SAW inclination and PARA curvature) from the black shading correction table generation unit 12a. A correction offset corresponding to the coordinate values (horizontal counter value and vertical counter value) of the horizontal and vertical two-dimensional coordinates is generated and output to the adder 112 as a correction signal.
加算器１１２は、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の暗時レベルの映像信号に対し、所定のノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）から得られる補正信号（補正オフセット）を減算演算する。 The adder 112 outputs a correction signal (correction offset) obtained from a predetermined sawtooth waveform (SAW) and parabolic waveform (PARA) to the dark level video signal of each color component output from the A / D converter 5. Subtract operation.
これにより、シェーディング補正装置１は、シェーディング補正部１１により、ブラックシェーディング、ホワイトシェーディング及びホワイトバランスを補正した映像信号を生成し、後段の各種映像信号処理（図示せず）に出力する。 As a result, the shading correction apparatus 1 generates a video signal in which black shading, white shading, and white balance are corrected by the shading correction unit 11, and outputs the video signal to various video signal processing (not shown) in the subsequent stage.
図８は、本発明による第２実施形態のシェーディング補正装置１における一実施例の構成を示すブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an example of the shading correction apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention.
本実施例のブラックシェーディング用補正テーブル生成部１２ａは、レンズ２からレンズパラメータを取得して、レンズパラメータに含まれるアイリス値ｉ・焦点距離ｆ・フォーカス位置ｇの全てを基に、レンズ２からレンズパラメータに合致する調整値（色成分ごとのＳＡＷの傾きやＰＡＲＡの曲率を示す）を持つ補正テーブルを生成し、ブラックシェーディング用補正信号生成部１３ａに出力する。本例の補正テーブルの補間は、上述した第１実施形態の実施例１と同様である。 The black shading correction table generation unit 12a of the present embodiment acquires lens parameters from the lens 2, and from the lens 2 to the lens based on all of the iris value i, focal length f, and focus position g included in the lens parameter. A correction table having adjustment values that match the parameters (indicating SAW slope and PARA curvature for each color component) is generated and output to the black shading correction signal generation unit 13a. The correction table interpolation of this example is the same as that of Example 1 of the first embodiment described above.
また、ブラックシェーディング用補正信号生成部１３ａも、上述した第１実施形態の実施例１と同様に構成することができる。 The black shading correction signal generation unit 13a can also be configured in the same manner as in Example 1 of the first embodiment described above.
シェーディング補正部１１内の加算器１１２は、Ａ／Ｄ変換部５から出力された各色成分の暗時レベルの映像信号に対し、所定のノコギリ波形（ＳＡＷ）及びパラボラ波形（ＰＡＲＡ）から得られる補正信号（補正オフセット）を減算演算する。これにより、ブラックシェーディングを補正した映像信号を生成し、後段の乗算器１１１に出力する。 An adder 112 in the shading correction unit 11 corrects a dark level video signal output from the A / D conversion unit 5 from a predetermined sawtooth waveform (SAW) and parabolic waveform (PARA). Subtract the signal (correction offset). As a result, a video signal with the black shading corrected is generated and output to the subsequent multiplier 111.
このように、本実施例のシェーディング補正装置１は、限られた固定調整値の補正テーブル数で、レンズ２から取得したアイリス値ｉ、焦点距離ｆ、及びフォーカス位置ｇのレンズパラメータに依存したブラックシェーディングを適切に補正できるようになる。 As described above, the shading correction apparatus 1 according to the present embodiment has a limited number of correction adjustment table values, and the black value depends on the lens parameters of the iris value i, the focal length f, and the focus position g acquired from the lens 2. The shading can be corrected appropriately.
尚、本実施形態に係るブラックシェーディング補正は、上述した第１実施形態のホワイトシェーディング補正に係る他の実施例と同様に構成してもよい。 Note that the black shading correction according to the present embodiment may be configured in the same manner as other examples related to the white shading correction of the first embodiment described above.
尚、上述した各実施形態の例では、撮像素子３による撮像系に関して単板式光学系を例に説明したが、いわゆる３板式光学系で構成してもよい。図９に、本発明による第２実施形態のシェーディング補正装置１を３板式光学系に適用した例を示す。３板式光学系は、色分解光学系としてのプリズム６と、ＲＧＢの色分解された各映像光をそれぞれ受光する撮像素子３ｒ，３ｇ，３ｂより構成される。レンズ２から得られる映像光はプリズム６によりＲＧＢ系に色分解される。各撮像素子３ｒ，３ｇ，３ｂは、それぞれ同一構造で構成することができ、プリズム６を介して色分解されたＲＧＢの各色成分に対応して光電変換する水平・垂直の２次元座標の画素を有するイメージセンサである。このような３板式光学系で構成した場合でも、本発明に係るシェーディング補正装置１を適用することができる。 In the example of each embodiment described above, a single plate optical system has been described as an example of the image pickup system by the image pickup device 3, but a so-called three plate optical system may be used. FIG. 9 shows an example in which the shading correction apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention is applied to a three-plate optical system. The three-plate optical system includes a prism 6 as a color separation optical system and imaging elements 3r, 3g, and 3b that respectively receive RGB color-separated video lights. Image light obtained from the lens 2 is separated into RGB colors by the prism 6. Each of the image pickup devices 3r, 3g, and 3b can be configured with the same structure, and pixels of horizontal and vertical two-dimensional coordinates that perform photoelectric conversion corresponding to each color component of RGB that is color-separated via the prism 6 are provided. An image sensor. Even in the case of such a three-plate optical system, the shading correction apparatus 1 according to the present invention can be applied.
以上、特定の実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、上述した例では、合成部１３３により水平・垂直の補正信号を合成し、乗算器１１１又は加算器１１２によりシェーディング補正を行う例を説明したが、水平又は垂直の補正信号を分けて乗算器１１１又は加算器１１２によりシェーディング補正を行うよう構成することもできる。また、本発明に係る構成によれば、予め記憶保持するシェーディング補正に係るデータ量を大幅に削減することもできるため、例えば複数種のレンズに対応した補正テーブルを記憶・保持するよう構成することや、レンズの種類に応じて書き換え可能なように構成することも可能である。 The present invention has been described with reference to specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. For example, in the above-described example, the horizontal / vertical correction signal is combined by the combining unit 133 and the shading correction is performed by the multiplier 111 or the adder 112. However, the horizontal or vertical correction signal is divided into multipliers. 111 or the adder 112 may be configured to perform shading correction. Further, according to the configuration of the present invention, the amount of data related to shading correction stored and held in advance can be greatly reduced, so that a correction table corresponding to a plurality of types of lenses is stored and held, for example. Alternatively, it can be configured to be rewritable according to the type of lens.
本発明によれば、限られた固定調整値の補正テーブル数で、レンズパラメータに依存したシェーディングを適切に補正できるので、レンズパラメータに依存したシェーディングを要する用途に有用である。 According to the present invention, shading depending on lens parameters can be appropriately corrected with a limited number of correction adjustment table correction values, which is useful for applications requiring shading depending on lens parameters.
１ シェーディング補正装置
２ レンズ
３，３ｒ，３ｇ，３ｂ 撮像素子
４ アナログ信号処理部
５ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
６ プリズム
１１ シェーディング補正部
１１１ 乗算器
１１２ 加算器
１２ ホワイトシェーディング用の補正テーブル生成部
１２ａ ブラックシェーディング用の補正テーブル生成部
１３ ホワイトシェーディング用の補正信号生成部
１３ａ ブラックシェーディング用の補正信号生成部
１３１ 水平シェーディング補正信号波形生成部
１３２ 垂直シェーディング補正信号波形生成部
１３３ 合成部
１３１１，１３１２ 波形生成部
１３１３，１３１４ 乗算部
１３２１，１３２２ 波形生成部
１３２３，１３２４ 乗算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shading correction apparatus 2 Lens 3, 3r, 3g, 3b Image pick-up element 4 Analog signal processing part 5 Analog / digital (A / D) conversion part 6 Prism 11 Shading correction part 111 Multiplier 112 Adder 12 Correction table for white shading Generation unit 12a Black shading correction table generation unit 13 White shading correction signal generation unit 13a Black shading correction signal generation unit 131 Horizontal shading correction signal waveform generation unit 132 Vertical shading correction signal waveform generation unit 133 Synthesis unit 1311 1312 Waveform generation unit 1313, 1314 multiplication unit 1321, 1322 Waveform generation unit 1323, 1324 multiplication unit
Claims (8)
映像信号の水平方向及び垂直方向のそれぞれのノコギリ波形及びパラボラ波形の基本信号波形を調整するための調整値を持つ所定数の補正テーブルを予め記憶・保持し、レンズから取得した少なくともアイリス値を含むレンズパラメータを基に当該所定数の補正テーブルの調整値を用いて補間し、前記レンズパラメータに適合する新たな調整値を持つ補正テーブルを生成可能とする補正テーブル生成手段と、
前記レンズパラメータに適合する補正テーブルを基に前記基本信号波形を調整し、補正信号として生成する補正信号生成手段と、
前記補正信号を用いて、当該映像信号のシェーディングを補正するシェーディング補正手段と、
を備えることを特徴とする、カメラ用のシェーディング補正装置。 A shading correction device for a camera that performs shading correction of a video signal according to a predetermined lens parameter,
A predetermined number of correction tables having adjustment values for adjusting the sawtooth waveform and the parabolic waveform of the horizontal and vertical directions of the video signal are stored in advance and include at least the iris value acquired from the lens. Correction table generation means for interpolating using the adjustment values of the predetermined number of correction tables based on the lens parameters, and generating a correction table having new adjustment values that match the lens parameters;
A correction signal generating means for adjusting the basic signal waveform based on a correction table suitable for the lens parameter and generating a correction signal;
Shading correction means for correcting shading of the video signal using the correction signal;
A shading correction apparatus for a camera, comprising:
前記補正信号生成手段は、前記補正信号を補正ゲインとして生成し、
前記シェーディング補正手段は、前記補正ゲインを用いて、当該映像信号のホワイトシェーディングを補正する乗算器からなることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のカメラ用のシェーディング補正装置。 The correction table generating means stores and holds in advance the predetermined number of correction tables for white shading,
The correction signal generation means generates the correction signal as a correction gain,
6. The shading correction for a camera according to claim 1, wherein the shading correction unit includes a multiplier that corrects white shading of the video signal using the correction gain. 7. apparatus.
前記補正信号生成手段は、前記補正信号を補正オフセットとして生成し、
前記シェーディング補正手段は、前記補正オフセットを用いて、当該映像信号のブラックシェーディングを補正する加算器からなることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のカメラ用のシェーディング補正装置。 The correction table generating means stores and holds in advance the predetermined number of correction tables for black shading,
The correction signal generation means generates the correction signal as a correction offset,
6. The shading correction for a camera according to claim 1, wherein the shading correction unit includes an adder that corrects black shading of the video signal using the correction offset. apparatus.
該加算器の後段にて、請求項６に記載のカメラ用のシェーディング補正装置における当該乗算器と、
を備えることを特徴とする、カメラ用のシェーディング補正装置。 The adder in the shading correction apparatus for a camera according to claim 7,
The multiplier in the shading correction apparatus for a camera according to claim 6, after the adder,
A shading correction apparatus for a camera, comprising:
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