JP2021007218A - Imaging apparatus, control method thereof, and program - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、任意の変換特性を入力して画像を変換する技術に関する。 The present invention relates to a technique for converting an image by inputting arbitrary conversion characteristics.
映像制作において、カラーグレーディングと呼ばれる工程がある。これは、ビデオカメラで撮影された映像の階調や色味を製作者の意図するものに修正する工程であり、主にPC上で動作するカラーグレーディングソフトウェアにより行われる。このとき、カラーグレーディングの自由度をできるだけ担保するために、露出をアンダーにして撮影するLogなどの形式で記録することが多い。そして、階調、色味の調整や不要な部分を白飛びさせるなどして、視聴に適した映像に仕上げることになる。 In video production, there is a process called color grading. This is a process of correcting the gradation and color of the image taken by the video camera to those intended by the creator, and is mainly performed by color grading software operating on the PC. At this time, in order to secure the degree of freedom of color grading as much as possible, it is often recorded in a format such as Log for shooting with underexposure. Then, the gradation and color tone are adjusted, and unnecessary parts are overexposed to create an image suitable for viewing.
カラーグレーディングによる映像の変換処理は3DLUT(3次元ルックアップテーブル)などの形式で書き出すことが可能になっている。これにより、別の映像に対して同様のカラーグレーディング処理を施すことや、カラーグレーディング時とは異なるソフトウェアで同様の処理を施すことが可能になっている。その他、3DLUTを読み込み可能な変換ボックスなどのハードウェアを用いることによって、ビデオカメラからの出力映像に対してリアルタイムに変換処理を適用し、モニタなどで確認することが可能である。また、近年ではビデオカメラ自体で3DLUTを読み込むことが可能となっており、変換処理を適用した映像を直接記録することも可能となっている。したがってユーザ自らが用意した任意の変換処理を行うための3DLUTをビデオカメラに読み込ませることが可能となる、いわゆるユーザLUT機能が実現できる。 The video conversion process by color grading can be written out in a format such as 3DLUT (3D lookup table). This makes it possible to perform the same color grading process on another image, or to perform the same process with software different from that at the time of color grading. In addition, by using hardware such as a conversion box that can read 3DLUT, it is possible to apply conversion processing to the output video from the video camera in real time and check it on a monitor or the like. Further, in recent years, it has become possible to read the 3DLUT by the video camera itself, and it is also possible to directly record the video to which the conversion process is applied. Therefore, it is possible to realize a so-called user LUT function that enables the video camera to read a 3D LUT prepared by the user for performing an arbitrary conversion process.
ここで前述したように、3DLUTはLogなどの露出アンダーで撮影された映像を入力とするように作成されていることが多い。そのため、入力となる階調をすべて保持するのではなく、一部を白飛びさせるように変換する特性を持つこともある。そこで特許文献1では、階調補正により白飛びを抑制して画質を向上させる方法について言及されている。
As described above, the 3D LUT is often created so as to input an image shot underexposed such as Log. Therefore, instead of retaining all the input gradations, it may have a characteristic of converting a part so as to cause overexposure. Therefore,
しかしながら、3DLUTなどの変換特性はユーザの所望の画像を得るために作成されたものであるので、最終的な信号レベルを変化させてしまうような処理は好ましいとは言えない。一方で、任意の変換特性が入力されることを考慮した場合、撮影条件を変更することが好ましい場合も考えられる。 However, since the conversion characteristics such as 3DLUT are created in order to obtain the image desired by the user, it cannot be said that the processing that changes the final signal level is preferable. On the other hand, considering that arbitrary conversion characteristics are input, it may be preferable to change the shooting conditions.
本発明に係る撮像装置は、被写体を撮像し第1の色信号を出力する出力手段と、前記第1の色信号に処理を施し第2の色信号を生成する第1の信号処理手段と、前記第2の色信号を第3の色信号に変換する変換特性を入力する入力手段と、前記変換特性に基づき第2の色信号を第3の色信号に変換し出力する第2の信号処理手段と、前記入力手段により入力された変換特性を用いて前記第3の色信号を生成するのに必要な前記第1の色信号の所要信号範囲を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された前記所要信号範囲が第1の色信号の所定の信号範囲よりも小さい場合、前記所要信号範囲の信号が前記所定の信号範囲の上限値を超えない範囲で第1の色信号を増加させる信号増加手段と、前記信号増加手段による前記第1の色信号の増加に伴う前記第3の色信号の信号レベルの変化を補償するよう、前記第1の信号処理手段と前記第2の信号処理手段のうちの少なくとも1つを制御して信号レベルを補償する補償手段とを有することを特徴とする。 The imaging apparatus according to the present invention includes an output means that captures a subject and outputs a first color signal, and a first signal processing means that processes the first color signal to generate a second color signal. An input means for inputting a conversion characteristic for converting the second color signal into a third color signal, and a second signal processing for converting the second color signal into a third color signal and outputting the second color signal based on the conversion characteristic. The means, the specific means for specifying the required signal range of the first color signal required to generate the third color signal using the conversion characteristics input by the input means, and the specific means for specifying. When the required signal range is smaller than the predetermined signal range of the first color signal, the first color signal is increased within a range in which the signal in the required signal range does not exceed the upper limit value of the predetermined signal range. The first signal processing means and the second signal processing so as to compensate for the change in the signal level of the third color signal due to the increase of the first color signal by the signal increasing means and the signal increasing means. It is characterized by having a compensating means for controlling at least one of the means to compensate for the signal level.
本発明によれば、入力された任意の変換特性を考慮して、所望の画像を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a desired image in consideration of any input conversion characteristics.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
以下、撮像装置の一例としてビデオカメラへの適用例を説明するが、本発明は撮像機能を有する種々の装置に適用されうる。
<First Embodiment>
Hereinafter, an example of application to a video camera will be described as an example of an imaging device, but the present invention can be applied to various devices having an imaging function.
図1は、ビデオカメラ100の内部構成を示すブロック図である。図1において、撮影レンズ102はズームレンズ、フォーカスレンズを含むレンズ群であり、被写体像を結像させる。絞り103は光量調整に使用する絞りである。ND104は減光用に使用するNDフィルタである。撮像部105は光学像を電気信号に変換するCCDやCMOS素子等で構成される撮像素子である。また、撮像部105には電子シャッターによる蓄積の制御や、アナログゲイン、読み出し速度の変更などの機能も備える。A/D変換器106は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。A/D変換器106は、撮像部105から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するために用いられる。バリア101は、ビデオカメラ100の、撮影レンズ102を含む撮像系を覆うことにより、撮影レンズ102、絞り103、ND104、撮像部105を含む撮像系の汚れや破損を防止する。
FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of the
画像処理部115は、A/D変換器106からのデータ、又は、メモリ制御部116からのデータに対して色変換処理、ガンマ補正、デジタルゲインの付加等の処理を行う。また、撮像した画像データを用いて所定の演算処理が行われ、演算結果をシステム制御部114に送信する。送信された演算結果に基づいてシステム制御部114が露出制御、測距制御をホワイトバランス制御等行う。これにより、TTL(スルー・ザ・レンズ)方式のAF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理、AWB(オートホワイトバランス)処理等が行われる。画像処理部115についての詳細は後述する。
The
A/D変換器106からの出力データは、画像処理部115及びメモリ制御部116を介して、或いは、メモリ制御部116を介してメモリ119に直接書き込まれる。メモリ119は、撮像部105によって撮像されA/D変換器106によりデジタルデータに変換された画像データや、表示部118に表示するための画像データを格納する。メモリ119は、所定時間の動画像および音声を格納するのに十分な記憶容量を備えている。
The output data from the A /
また、メモリ119は画像表示用のメモリ(ビデオメモリ)を兼ねている。D/A変換器117は、メモリ119に格納されている画像表示用のデータをアナログ信号に変換して表示部118に供給する。こうして、メモリ119に書き込まれた表示用の画像データはD/A変換器117を介して表示部118により表示される。表示部118は、LCD等の表示器上に、D/A変換器117からのアナログ信号に応じた表示を行う。A/D変換器106によって一度A/D変換されメモリ119に蓄積されたデジタル信号をD/A変換器117においてアナログ変換し、表示部118に逐次転送して表示することで、電子ビューファインダとして機能し、スルー画像表示を行うことができる。
Further, the
不揮発性メモリ113は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばEEPROMが用いられる。不揮発性メモリ113には、システム制御部114の動作用の定数、プログラム等が記憶される。ここでいう、プログラムとは、本発明の実施形態にて後述する各種フローチャートを実行するためのプログラムのことである。
The non-volatile memory 113 is a memory that can be electrically erased and recorded, and for example, EEPROM is used. The non-volatile memory 113 stores constants, programs, and the like for the operation of the
システム制御部114は、ビデオカメラ100全体を制御する。前述した不揮発性メモリ113に記録されたプログラムを実行することで、後述する本発明の第1の実施形態の各処理を実現する。システムメモリ121はRAMが用いられ、システム制御部114の動作用の定数、変数、不揮発性メモリ113から読み出したプログラム等を展開する。また、システム制御部114はメモリ119、D/A変換器117、表示部118等を制御することにより表示制御も行う。
The
システムタイマー120は各種制御に用いる時間や、内蔵された時計の時間を計測する計時部である。モード切替スイッチ109、録画スイッチ108、操作部107はシステム制御部114に各種の動作指示を入力するための操作手段である。
The
モード切替スイッチ109は、システム制御部114の動作モードを、動画記録モード、静止画記録モード、再生モード等のいずれかに切り替える。動画記録モードや静止画記録モードに含まれるモードとして、オート撮影モード、オートシーン判別モード、マニュアルモード、撮影シーン別の撮影設定となる各種シーンモード、プログラムAEモード、カスタムモード等がある。モード切替スイッチ109で、動画撮影モードに含まれるこれらのモードのいずれかに直接切り替えられる。あるいは、モード切替スイッチ109で動画撮影モードに一旦切り換えた後に、動画撮影モードに含まれるこれらのモードのいずれかに、他の操作部材を用いて切り替えるようにしてもよい。録画スイッチ108は撮影待機状態と撮影状態を切り替える。システム制御部114は、録画スイッチ108により、撮像部105からの信号読み出しから記録媒体123への動画データの書き込みまでの一連の動作を開始する。
The
電源スイッチ110はビデオカメラ100の電源を入/切するためのスイッチである。
The
操作部107の各操作部材は、表示部118に表示される種々の機能アイコンを選択操作することなどにより、場面ごとに適宜機能が割り当てられ、各種機能ボタンとして作用する。機能ボタンとしては、例えば終了ボタン、戻るボタン、画像送りボタン、ジャンプボタン、絞込みボタン、属性変更ボタン等がある。例えば、メニューボタンが押されると各種の設定可能なメニュー画面が表示部118に表示される。利用者は、表示部118に表示されたメニュー画面と、上下左右4方向の十字キーやSETボタンを用いて直感的に各種設定を行うことができる。
Each operation member of the
電源制御部111は、電池検出回路、DC−DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成され、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行う。また、電源制御部111は、その検出結果及びシステム制御部114の指示に基づいてDC−DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体123を含む各部へ供給する。電源部112は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、Liイオン電池等の二次電池、ACアダプター等からなる。I/F122は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体123、または外部出力機器とのインターフェースである。図では記録媒体123との接続時の状態を示している。記録媒体123は、撮影された画像を記録するためのメモリカード等の記録媒体であり、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される。
The power
画像変換部124は、画像処理部115から入力された信号に対して階調変換、色変換などを行う。
The
次に、本発明の実施形態である画像処理部115の内部構成について説明する。図2は画像処理部115の内部構成と関係部位を示すブロック図である。画像処理部115は、システム制御部114を通じて、撮像装置内部のあらゆるデータ取得が可能であり、システム制御部114の制御により、各部の機能を実現する。なお、画像処理部115の機能は1つのハードウェアを用いて行ってもよいし、複数のハードウェアが協働して行ってもよい。また、システム制御部114が画像処理プログラムを実行することで、画像処理部115として機能してもよい。また、画像処理部115の機能の一部またはすべてを回路で実現してもよい。
Next, the internal configuration of the
ゲイン補正部20はA/D変換器106から出力されたRGB信号に同じ倍率を掛けて増幅する。WB補正部21はゲイン補正部20から出力された信号のうち、R信号とB信号に対して利得を掛けることによってホワイトバランスを補正する。マトリクス演算部22はWB補正部21から出力された信号に対してマトリクスを掛けることにより、色調を補正する。階調変換部23はマトリクス演算部22から出力された信号に対して階調変換を行う。階調変換部23からの出力は画像変換部124や記録媒体123に対して出力される。
The
3DLUT処理部24は図3のような3DLUTデータを参照し色変換を行う。図3では入力値のRGB値とそれに対応する出力値のRGB値を並べて記載しているが、入力値のRGB値は均等間隔で区切られていることが多いため、実際のデータとしては出力値のみが羅列されていることが一般的である。入力されたRGB値と同じRGB値が変換元のテーブルにある場合は変換先のRGB値にそのまま変換する。入力されたRGB値が変換元のテーブルに存在しない場合は入力されたRGB値の周囲の点から補間をする。一般的にはRGB値を含む四面体を抽出し、四面体補間と呼ばれる方法を用いて補間を行うことが多いが、その他の補間方法が用いられることもある。また、本実施形態では、初期状態ではRGB値の変化が起きないようなスルー相当の(LUT適用後にR,G,Bの値が変わらない)データが設定されているものとする。
The
続いて、図4のフローチャートを用いてユーザがビデオカメラ100に任意の3DLUTを入力する場合の処理について説明する。本実施形態においては説明のため、A/D変換器106から3DLUT処理部24までのすべてで信号の値域は0〜1に正規化して扱うこととする。また、WB補正部21の入力を(R0、G0、B0)、マトリクス演算部22の入力を(R1,G1,B1)、階調変換部23の入力を(R2,G2,B2)、3DLUT処理部24の入力を(R3,G3,B3)と置く。このとき、本実施形態ではWB補正部21、マトリクス演算部22、階調変換部23のそれぞれで式1〜式3による演算が行われるとする。
Subsequently, the process when the user inputs an arbitrary 3D LUT to the
まずステップS41において、システム制御部114は、ユーザの指定した3DLUTデータを読み込み、システムメモリ121に展開する。ユーザの用意した3DLUTデータは、例えばユーザがPCなどを用いて記録媒体123にファイルとして3DLUTデータを予め記録し、記録媒体123をデジタルカメラ100に装着する。そしてユーザのメニュー操作などに応じて、システム制御部114は記録媒体123に記録された3DLUTデータを読み込む。
First, in step S41, the
ステップS42において、システム制御部114はステップS41で読み込んだ3DLUTデータを解析し、3DLUT処理部24からの出力信号を生成するのに必要なWB補正部21の入力信号の信号範囲を求める。以下、この方法を図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
In step S42, the
ステップS51において、システム制御部114は、図3に示した3DLUTデータの入力値を、WB補正部21の入力値に換算する。以下、換算の方法を説明する。
In step S51, the
式1〜式3から、WB補正部21の入力値(R0,G0,B0)と3DLUT処理部24の入力値(R3,G3、B3)の関係は式4により表すことができる。
From
すなわち、3DLUT処理部24の入力値(R3,G3,B3)をWB補正部21の入力値(R0,G0,B0)に換算するには式5に示す計算を行えばよい。
That is, in order to convert the input value (R 3 , G 3 , B 3 ) of the
この計算により入力値をWB補正部21の入力値に換算したものを図6に示す。つまり、WB補正部21の入力値(R0,G0,B0)と3DLUT処理部24の入力値(R3,G3、B3)の関係を表したのが図6となる。
FIG. 6 shows the input value converted into the input value of the
ステップS52において、システム制御部114は、入力値の最大値をもとにステップS51で生成した3DLUTデータをソートする。入力値の最大値とは、各行の入力値(R,G,B)のうち最大の値であるmax(R,G,B)を、行ごとに算出したものである。max(R,G,B)の小さい順にソートした3DLUTデータを図7に示す。以下、図7の説明において「入力値」はmax(R,G,B)をいうものとする。
In step S52, the
ステップS53において、システム制御部114は、最大入力値に対応する基準出力値を抽出する。最大入力値とは、すべての行のうち最も大きな入力値である。図7の例では、最終行701のみが最も大きな入力値である「1」を有する。したがって本ステップでは、システム制御部114は、この入力値に対応する出力値である(R,G,B)=(1,1,1)を、基準出力値として抽出する。なお、本実施形態では最大入力値を持つ行は1つだけであったが、WB補正部21〜階調変換部23の処理内容によっては最大入力値を持つ行が複数存在することがある。その場合はそれらの入力値に対応する出力値をすべて抽出し、同一の値のものは1つにまとめる。例えば、最大入力値を持つ行が3つあり、それらに対応する出力値が(R,G,B)=(1,1,1)、(1,1,1)、(0.9,1,1)であった場合、(R,G,B)=(1,1,1)、(0.9,1,1)の2つが基準出力値として抽出される。
In step S53, the
ステップS54において、システム制御部114は、ステップS53で抽出した基準出力値の数が1つかどうかを判定する。1つの場合にはステップS55に進み、複数ある場合には処理を終了する。
In step S54, the
ステップS55において、システム制御部114は、基準出力値と異なる出力値を持つ行のうち、最大の入力値を探索する。図7の例では、行702が基準出力値「1」とは異なる出力値「0.969567」を有し、基準出力値「1」とは異なる出力値を有する行の中で最大の入力値「0.670114」を持つ。この入力値を得て、システム制御部114は図5、つまりステップS42の3DLUTデータ解析処理を終了する。
In step S55, the
説明を図4に戻す。ステップS43において、システム制御部114は、WB補正部21の入力信号の信号範囲を縮小可能であるかどうかを判定する。ステップS42により、WB補正部21の最大入力値に対応する出力値と異なる出力値を持つ最大入力値が分かっている。本実施形態では、入力値「0.670114」が該当の入力値である。この入力値の次に大きな入力値である「0.672886」以上の入力値を持っていれば、3DLUT処理部24の出力値は必ず(1,1,1)になることが分かる。したがって、WB補正部21の入力信号をより少ない信号範囲で表現(信号範囲を縮小)することが可能であると判定できる。以下、一方、ステップS42の結果の最大入力値が1である場合やステップS42の結果の最大入力値の次に大きな入力値が1である場合、システム制御部114は信号範囲を縮小することはできないと判定する。また、ステップS53において基準出力値が複数あると判定され図5の解析処理が終了した場合も、システム制御部114は信号範囲を縮小することはできないと判定する。システム制御部114は、信号範囲の縮小が可能と判定した場合は処理をステップS44に進め、信号範囲の縮小ができないと判定した場合は処理を終了する。
The explanation is returned to FIG. In step S43, the
ステップS44において、システム制御部114は信号範囲の縮小量を計算する。ステップS43で述べたように、WB補正部21の入力値が0.672886以上あれば3DLUT処理部24から(R,G,B)=(1,1,1)として出力される。言い換えると、WB補正部21の入力値が0.672886〜1の範囲であるときは区別する必要がなく、入力値を表現するための所要信号範囲は0〜1よりも小さくなる。したがって、本実施形態の例であれば、WB補正部21の入力信号の信号範囲を0.670114倍に縮小することが出来る。
In step S44, the
ステップS45において、システム制御部114は、ステップS44で決定した信号範囲の縮小量をもとにWB補正部21の入力値を拡大するよう露光量を大きくする。まず、WB補正部21の入力値の信号の0.670114よりも大きい値は必要ないため、システム制御部114は撮像部105の露光量を変更する。本実施形態では撮像部105の出力と露光量との関係が線形であるとし、露光量を1/0.670114=約1.49倍にする。露光量は絞り103、ND104、または撮像部105の電子シャッターのいずれか1つ以上を用いて変更する。
In step S45, the
絞り103、ND104、撮像部105の電子シャッターの駆動分解能の都合上、露光量を正確に変更できないことも考えられる。その場合、システム制御部114は所望の露光量を超えないように露光量を変更する。例えば、露光量が1.45倍、1.55倍のいずれかでしか変更できない場合、システム制御部114は露光量を1.45倍とし、ステップS44で決定した信号範囲の縮小量を1/1.45倍と修正する。
Due to the drive resolution of the electronic shutters of the
上記の処理を行うことで、露光量が大きくなり、撮像画像のS/N比が向上する。一方で、ステップS45の露光量変更によって3DLUT処理部24からの出力値が変化してしまう。
By performing the above processing, the exposure amount is increased and the S / N ratio of the captured image is improved. On the other hand, the output value from the
上記を考慮して、ステップS46においてシステム制御部114は、露光量変更による出力値の変化を補償するよう、画像処理部115の処理を変更する。上記の例のように、撮像部105の露光量がn倍になり、WB補正部21の入力値もn(=1.49)倍になったとする。このとき、3DLUT処理部24の出力値の変化を補償する方法は主に次の3通りがある。
In consideration of the above, in step S46, the
1)ゲイン補正部20の特性を変更する
システム制御部114は、ゲイン補正部20で増幅率を1/n倍とすることでWB補正部21の入力値以降を元と同じになるように補償することができる。ただし、ゲイン補正部20に設定されている元の増幅率が小さい場合、増幅率が1未満になり、階調性が犠牲になってしまうことがある。
1) The
2)階調変換部23の特性を変更する
システム制御部114は、階調変換部23の階調変換特性を修正することで階調変換部23の出力値以降を元と同じになるように補償することができる。階調変換部23の新たな出力値をf‘(R),f’(G),f‘(B)とすると、元の出力値f(R),f(G),f(B)を用いて、式6のように表せる。
2) Changing the characteristics of the
入力R,G,Bに対する元の出力値f(R)、f(G)、f(B)と新たな出力値f‘(R)、f’(G)、f‘(B)の関係は図8のようになる。階調変換特性81は元の変換特性を表しており、階調変換特性82は露光量変更による信号レベルの変化を補償する変換特性を表している。 What is the relationship between the original output values f (R), f (G), f (B) for the inputs R, G, B and the new output values f'(R), f'(G), f'(B)? It becomes as shown in FIG. The gradation conversion characteristic 81 represents the original conversion characteristic, and the gradation conversion characteristic 82 represents the conversion characteristic that compensates for the change in the signal level due to the change in the exposure amount.
3)3DLUT処理部24の特性を変更する
システム制御部114は、ステップS41にて読み込ませた3DLUTデータ自体を変更して、3DLUT処理部24の出力値が元の出力値とほぼ一致するように補償することができる。元の3DLUTデータの入力値(R,G,B)に対する出力値をL(R,G,B)、変更後の3DLUTデータの出力値をL‘(R,G,B)と置くと、L‘(R,G,B)はL、gを用いて式7のように表せる。
3) Changing the characteristics of the
ここで、L(R,G,B)は離散的な入力値に対する出力値のみを持っているので、式7の計算を行うためには四面体補間などの補間計算を行う必要がある。3)の方法は階調変換部23の出力値が1)、2)の方法の場合よりも大きくなるため、階調変換部23の出力値のビット幅が限られている場合などに階調的に有利である。
Here, since L (R, G, B) has only output values for discrete input values, it is necessary to perform interpolation calculation such as tetrahedral interpolation in order to perform the calculation of Equation 7. Since the output value of the
1)、2)の方法を採用した場合、システム制御部114は、ステップS41で読み込んだ3DLUTデータをそのまま3DLUT処理部24に設定する。3)の方法を採用した場合、システム制御部114は、式7により算出した3DLUTデータを3DLUT処理部24に設定する。以上、代表的と思われる3通りの方法を示したが、3DLUT処理部24からの出力値の信号レベルが維持できるのであればその他のどのような方法を使用してもよい。さらに、2)の方法を用いる場合、システム制御部114は、信号範囲の縮小量に応じて予め計算しておいた変換特性や3DLUTデータを不揮発性メモリ113などから読み出して設定してもよい。また、出力値の信号レベルを必ずしも完全に維持する必要はなく、例えば信号レベルが所定の閾値以内に近づくまで、上述した信号レベルの補償処理を行うようにしてもよい。つまりシステム制御部114は、露光量を増加させることでS/N比を向上させ、一方で露光量の増加に伴う信号レベルの変化を、信号レベルの補償処理により露光量を増加させる前の信号レベルに近付けるよう種々の処理を行うようにすることができる。
When the methods 1) and 2) are adopted, the
以上、本実施形態ではユーザの入力した任意の3DLUTデータを解析し、撮像部105への露光量をできるだけ大きくしながら最終的に出力される信号の信号レベルは維持する方法について説明した。本実施形態によれば、ユーザの入力した任意の3DLUTデータに応じて、最終的な出力信号のS/N比を向上させる効果を有する。
In the present embodiment, a method of analyzing arbitrary 3DLUT data input by the user and maintaining the signal level of the finally output signal while increasing the exposure amount to the
<第2の実施形態>
第1の実施形態では、画像処理部115がゲイン補正部20、WB補正部21、マトリクス演算部22、階調変換部23、3DLUT処理部24で構成されている例について説明した。これに対し本実施形態では、図9に示すように3DLUT処理部24の前に3DLUT処理部25を含む構成について述べる。3DLUT処理部24は第1の実施形態と同様に初期状態はスルー相当の設定であるが、3DLUT処理部25は画像処理の一部として予め何らかの(R,G,Bの値を変換する)3DLUTデータが設定されているものとする。例えば、マトリクス演算部22のみでは所望の色再現が達成できないなどの理由で、補助的に3DLUT処理部25を使用している場合が考えられる。なお、WB補正部21、マトリクス演算部22、階調変換部23には第1の実施形態と同様の設定値が適用されているものとする。
<Second embodiment>
In the first embodiment, an example in which the
本実施形態について、第1の実施形態と同様に図3に示すフローチャートを用いて説明する。 The present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3 as in the first embodiment.
ステップS41において、システム制御部114は、第1の実施形態と同様に3DLUTデータを読み込む。
In step S41, the
ステップS42において、システム制御部114は、ステップS41で読み込ませた3DLUTデータを解析し、第1の実施形態と同様にWB補正部21の入力値として必要な信号範囲を求める。ただし、3DLUTデータによっては正しく逆変換を求められないことがある。例えば、異なる入力値が同じ出力値に変換されるような3DLUTデータの場合、その出力値に対応する入力値を正しく求めることは不可能である。したがって、第1の実施形態と同様には3DLUT処理部24の入力値をWB補正部21の入力値に換算することはできない。そこでシステム制御部114は、3DLUT処理部25に設定されている3DLUTデータとユーザが読み込ませた3DLUTデータとを合成し、合成3DLUTデータを生成する。これは、3DLUT処理部25の入力値(R,G,B)を3DLUT処理部25を通して変換したあと、さらに3DLUT処理部24を通して変換した値を求めることに相当する。この合成3DLUTデータを読み込み、3DLUT処理部25がないものとみなせば、第1の実施形態のステップS42同様にWB補正部21の入力値として必要な信号範囲を求めることが可能である。ただし、合成3DLUTデータで変換したRGB値と実際に3DLUT処理部25、3DLUT処理部24を通して変換したRGB値は厳密には異なる。精度を求める場合は合成時に3DLUT処理部25の入力値として用いるRGB値をより細かな刻みで用意することで実際の変換結果に近づけることができる。
In step S42, the
ステップS43、ステップS44は第1の実施形態と同様である。 Step S43 and step S44 are the same as those in the first embodiment.
ステップS45では信号範囲の縮小処理を実行する。まず、第1の実施形態で示したステップS45の1)、2)の方法を用いる場合は第1の実施形態の場合と同様である。また、3)の方法を用いる場合は、3DLUT処理部25の3DLUTデータに対して3)の方法を適用することで、3DLUT処理部24の入力値の時点で信号レベルを補償することもできる。このとき、不揮発性メモリ113に信号範囲の縮小量に応じた3DLUTデータを予め用意しておき、それを3DLUT処理部25に設定してもよい。
In step S45, the signal range reduction process is executed. First, when the methods 1) and 2) of steps S45 shown in the first embodiment are used, they are the same as in the case of the first embodiment. Further, when the method of 3) is used, the signal level can be compensated at the time of the input value of the
以上、本実施形態では3DLUT処理部が前段、後段の2つあり、後段の3DLUT処理部に対して3DLUTデータを読み込ませる場合の処理について説明した。本実施形態によれば上記のような回路構成であっても、第1の実施形態と同様にユーザの入力した任意の3DLUTデータに応じてA/D変換器106から出力される信号の信号範囲を縮小し、最終的な出力信号のS/N比を向上させる効果を有する。
As described above, in the present embodiment, there are two 3DLUT processing units, a front stage and a rear stage, and a process for causing the 3DLUT processing unit in the rear stage to read 3DLUT data has been described. According to the present embodiment, even if the circuit configuration is as described above, the signal range of the signal output from the A /
<第3の実施形態>
第1、2の実施形態では、絞り103、ND104、または撮像部105の電子シャッターのいずれか1つ以上を用いて露光量を変更することにより、撮像部105からの出力信号を増加させ、最終的な出力信号のS/N比を向上させた。本実施形態では、実施例1、2とは異なる方法で最終的な出力信号のS/N比を向上させる場合について説明する。
<Third embodiment>
In the first and second embodiments, the output signal from the
本実施形態では、図10のように撮像部105が受光部1051とゲイン補正部1052で構成されるとする。受光部1051は入射光を電気信号に変換し、ゲイン補正部1052は受光部1051から出力された電気信号を増幅して出力する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
本実施形態について、第1の実施形態と同様に図3に示すフローチャートを用いて説明する。 The present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3 as in the first embodiment.
ステップS41からステップS44までは第1の実施形態と同様のため説明を省略する。 Since steps S41 to S44 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
ステップS45において、第1の実施形態では撮像部105に対する露光量を増加させたが、本実施形態では代わりに撮像部105に含まれるゲイン補正部1052を用いて露光量は変更せずに撮像部105からの出力信号を増加させる。そして、ステップS46においては、第1、2の実施形態と同様に信号レベル補償処理を行う。結果として、撮像部105以降の信号増幅量はステップS45、S46を行う前と同等となる。しかし、本実施形態では信号増幅処理の一部をゲイン補正部1052で行っているため、その後に発生するノイズの増幅量を小さくすることが出来る。例えば、受光部1051において発生するノイズに対しての増幅量はステップS45、S46を行う前後で変わらないが、A/D変換器106において信号に加わるノイズに関しては、ステップS45、S46を行った後の方が増幅量は小さくなる。すなわち、総合的なノイズ量は減少することになり、S/N比を向上させることが出来る。また、絞り103や撮像部105の電子シャッターを変更しないため、被写界深度や動画の滑らかさや残像感などを維持できるというメリットもある。ただし、実施形態1と比べるとS/N比向上の効果は小さい。
In step S45, the exposure amount to the
本実施形態によれば、撮像部105のゲイン補正部1052を用いて信号を増幅するため、A/D変換器106などで発生するノイズの増幅を避けることができ、最終的な出力信号のS/N比を向上させる効果を有する。
According to the present embodiment, since the signal is amplified by using the
<その他の実施形態>
第1乃至3の実施形態では、画像処理部115から出力される信号のS/N比向上を目的に、ユーザの入力した3DLUTデータを解析し撮像部105の露光量を大きくする方法について説明した。しかし、3DLUTデータの内容自体がユーザの思惑に反して白飛びを起こすようなデータになってしまっている場合や、S/N比の改善を自動でされたくない場合もあると考えられる。例えば、ノイズ感が映像表現として重要な場合などである。そこで、ステップS44で決定した信号範囲の縮小量の逆数を「露光量拡大可能量」として表示部118を通じてユーザに通知し、ステップS45の信号範囲を縮小し露光量を拡大する処理を実行するかどうかをユーザに選択させてもよい。この通知により、ユーザが3DLUTデータ作成時の意図しない誤りを認識することが可能になるほか、映像のノイズ感を変えたくないときに信号範囲の縮小処理を行わないようにすることが出来る。
<Other Embodiments>
In the first to third embodiments, a method of analyzing the 3DLUT data input by the user and increasing the exposure amount of the
また実施形態1、3では、3DLUT処理部24に設定されている3DLUTデータの初期値はスルー相当である前提であった。しかし、もともとの画像処理の中で既に3DLUT処理部24を使用している場合もある。例えば、第2の実施形態と同じように補助的に3DLUTを使用したいが、回路規模や消費電力を抑える目的で3DLUT処理部が3DLUT処理部24の1つしかない場合などである。このような場合は予め設定されている3DLUTデータとユーザの読み込ませた3DLUTデータを合成した新たな3DLUTデータを3DLUT処理部24に設定することになる。その後は、第2の実施形態と同様に処理を行うことができる。
Further, in the first and third embodiments, it was assumed that the initial value of the 3DLUT data set in the
さらに、第1、2、3の実施形態ではWB補正部21の入力値として必要な信号範囲を求めるためにWB補正部21の設定値も加味して計算を行っていた。しかし、WB補正部21では通常R,B信号のみを増幅することからG信号の信号範囲が最も広く必要である場合が多い。図7を見てもG信号の信号範囲が多く必要な場合が多いことが分かる。したがって、WB補正部21の計算は加味せず、G信号のみでWB補正部21の入力値として必要な信号範囲を計算してもよい。
Further, in the first, second, and third embodiments, the calculation is performed in consideration of the set value of the
第1、2、3の実施形態ではホワイトバランスが変わるたびに信号範囲の縮小量を計算しなおす必要があったが、ホワイトバランスに影響されないG信号のみを用いて信号範囲の縮小量を計算することができるため再計算の必要がない。また、G信号の信号範囲が最も多く必要であることが多いため、多くの場合はこの計算で十分であるといえる。 In the first, second, and third embodiments, it was necessary to recalculate the reduction amount of the signal range each time the white balance changed, but the reduction amount of the signal range is calculated using only the G signal that is not affected by the white balance. There is no need to recalculate because it can be done. Further, since the signal range of the G signal is often required to be the largest, it can be said that this calculation is sufficient in many cases.
第1、第3の実施形態ではS/N比を向上させる処理として露光量を増加させる方法と撮像部105のゲイン補正部1052を用いる方法をそれぞれ説明したが、どちらの方法がよいかはユーザの用途などにより異なると考えられる。また、自動で変更されることが不都合な場合や被写体によっては入力される3DLUTデータによらずゲイン補正部1052の増幅率を固定にしたい場合もあると考えられる。そのため、これらをユーザが選択可能とし、その選択結果に従ってどのように動作するかを決定するという形態をとってもよい。また、自動でS/N比向上処理が動作した際にその旨をユーザに通知する形態も考えられる。
In the first and third embodiments, a method of increasing the exposure amount and a method of using the
その他、3DLUTデータではなく1DLUT(1次元ルックアップテーブル)データやCDL(Color Decision List)などの特性を読み込むことができる場合でも同様の考え方により第1乃至3の実施形態にある処理を実行してよい。 In addition, even when it is possible to read characteristics such as 1DLUT (one-dimensional lookup table) data and CDL (Color Decision List) instead of 3DLUT data, the processing in the first to third embodiments is executed based on the same idea. Good.
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。 Although the present invention has been described in detail based on the preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various embodiments within the scope of the gist of the present invention are also included in the present invention. included. Some of the above-described embodiments may be combined as appropriate.
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。 The present invention is also realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiment is supplied to the system or device via a network or various storage media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or device reads the program. This is the process to be executed.
Claims (12)
前記第1の色信号に処理を施し第2の色信号を生成する第1の信号処理手段と、
前記第2の色信号を第3の色信号に変換する変換特性を入力する入力手段と、
前記変換特性に基づき第2の色信号を第3の色信号に変換し出力する第2の信号処理手段と、
前記入力手段により入力された変換特性を用いて前記第3の色信号を生成するのに必要な前記第1の色信号の所要信号範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された前記所要信号範囲が第1の色信号の所定の信号範囲よりも小さい場合、前記所要信号範囲の信号が前記所定の信号範囲の上限値を超えない範囲で第1の色信号を増加させる信号増加手段と、
前記信号増加手段による前記第1の色信号の増加に伴う前記第3の色信号の信号レベルの変化を補償するよう、前記第1の信号処理手段と前記第2の信号処理手段のうちの少なくとも1つを制御して信号レベルを補償する補償手段とを有することを特徴とする撮像装置。 An output means that captures the subject and outputs the first color signal,
A first signal processing means that processes the first color signal to generate a second color signal, and
An input means for inputting a conversion characteristic for converting the second color signal into a third color signal, and
A second signal processing means that converts and outputs a second color signal into a third color signal based on the conversion characteristics, and
A specific means for specifying a required signal range of the first color signal required to generate the third color signal using the conversion characteristics input by the input means, and a specific means.
When the required signal range specified by the specific means is smaller than the predetermined signal range of the first color signal, the first signal in the required signal range does not exceed the upper limit value of the predetermined signal range. Signal increasing means to increase the color signal,
At least one of the first signal processing means and the second signal processing means so as to compensate for the change in the signal level of the third color signal due to the increase of the first color signal by the signal increasing means. An image pickup apparatus comprising: a compensating means for controlling one to compensate for a signal level.
前記信号増加手段は前記露光量制御手段によって前記第1の色信号を増加させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 An exposure amount control means for increasing the exposure amount in the imaging within a range in which the signal in the required signal range does not exceed the upper limit value of the predetermined signal range is provided.
The imaging device according to claim 1, wherein the signal increasing means increases the first color signal by the exposure amount controlling means.
前記信号増加手段は前記信号増幅手段によって前記第1の色信号を増加させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The output means includes a signal amplification means for amplifying the first color signal.
The imaging device according to claim 1, wherein the signal increasing means increases the first color signal by the signal amplifying means.
前記第1の信号処理手段はゲイン、階調変換、ルックアップテーブル、マトリクス演算の少なくとも1つ以上を用いて信号処理を行うことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 Compensation of the signal level by the compensating means is performed by controlling at least the first signal processing means.
The imaging device according to claim 4, wherein the first signal processing means performs signal processing using at least one or more of gain, gradation conversion, look-up table, and matrix calculation.
前記露光量を増加させる選択を受け付けた場合、前記露出制御手段による露光量の増加および前記補償手段による前記信号レベルの補償を行うことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 The notification means further notifies the user to select whether to increase the exposure amount.
The imaging apparatus according to claim 7, wherein when the selection to increase the exposure amount is accepted, the exposure amount is increased by the exposure control means and the signal level is compensated by the compensation means.
被写体を撮像し第1の色信号を出力する出力工程と、
前記第1の色信号に処理を施し第2の色信号を生成する第1の信号処理工程と、
前記第2の色信号を第3の色信号に変換する変換特性を入力する入力工程と、
前記変換特性に基づき第2の色信号を第3の色信号に変換し出力する第2の信号処理工程と、
前記入力工程で入力された変換特性を用いて前記第3の色信号を生成するのに必要な前記第1の色信号の所要信号範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された前記所要信号範囲が第1の色信号の所定の信号範囲よりも小さい場合、前記所要信号範囲の信号が前記所定の信号範囲の上限値を超えない範囲で前記第1の色信号を増加させる信号増加工程と、を有し、
前記信号増加工程での前記第1の色信号の増加に伴う前記第3の色信号の信号レベルの変化を補償するよう、前記第1の信号処理工程と前記第2の信号処理工程のうちの少なくとも1つで信号レベルを補償することを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 It is a control method of the image pickup device.
An output process that captures the subject and outputs the first color signal,
A first signal processing step of processing the first color signal to generate a second color signal, and
An input step of inputting a conversion characteristic for converting the second color signal into a third color signal, and
A second signal processing step of converting a second color signal into a third color signal and outputting it based on the conversion characteristics, and
A specific step of specifying a required signal range of the first color signal required to generate the third color signal using the conversion characteristics input in the input step, and a specific step of specifying the required signal range of the first color signal.
When the required signal range specified in the specific step is smaller than the predetermined signal range of the first color signal, the first is within a range in which the signal in the required signal range does not exceed the upper limit value of the predetermined signal range. Has a signal increasing step, which increases the color signal of
Of the first signal processing step and the second signal processing step, the change in the signal level of the third color signal due to the increase of the first color signal in the signal increasing step is compensated for. A method for controlling an imaging device, which comprises compensating for a signal level with at least one.
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