JP3082050B2 - ディジタル電子スチルカメラ - Google Patents

ディジタル電子スチルカメラ

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JP3082050B2
JP3082050B2 JP03118657A JP11865791A JP3082050B2 JP 3082050 B2 JP3082050 B2 JP 3082050B2 JP 03118657 A JP03118657 A JP 03118657A JP 11865791 A JP11865791 A JP 11865791A JP 3082050 B2 JP3082050 B2 JP 3082050B2
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佳孝 太田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル電子スチル
カメラに関し、特にシェーディング補正を行う技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子スチルカメラとして、CCD
等の撮像素子で撮像されたアナログ画像信号をA/D変
換器によりディジタル画像信号に変換し半導体メモリ等
の記憶装置に記憶するようにしたディジタル電子スチル
カメラが提案されている(特開昭63−72283号公
報等参照)。
【0003】かかるディジタル電子スチルカメラでは、
記憶装置の容量を考慮して画像データの圧縮を行い記憶
容量の節約を図るようにしており、このようなデータ圧
縮技術の1つとして、直交変換符号化が知られている。
直交変換符号化では、撮像して得られたディジタル画像
データの表す全体画像を複数のブロックに分割し、各ブ
ロック毎に例えばディスクリート・コサイン変換(DC
T)を用いて直交変換を施し、得られた各周波数情報
(これを変換係数と呼ぶ)を量子化し符号化することで
データ圧縮を行い記憶装置に記憶させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディジタル電子スチルカメラでは、写真レンズの光軸か
らのズレによるシェーディング(レンズの周辺光量落
ち)が生じる。これは写真レンズの特性によるもので、
図6のように一般に写真レンズにおいて、比像面照度
(レンズの光軸上の結像面の明るさE0に対する光軸と
θの角度をなす結像面における点の明るさEθの比)は
Rθで表わされ(R:レンズ面から結像面までの距
離)、比像面照度は Rθ=Eθ/E0∝cos4θ の関係式が成り立つ(cos 4乗則)。ビデオカメラや電
子スチルカメラにおいては、撮像素子の端においての光
量落ちが、図7のように中心の50〜70%程度になるよう
に設計する場合が多いが、このようなレンズを使って一
様な明るさの被写体を撮影したとき、画像信号はフラッ
トにならず、図8(A)における画面Sの1水平走査期
間の信号は(B)のように画面左端から画面右端までを
1周期とするシェーディングが生じる。この比像面照度
はレンズ及び絞りの径に左右され、レンズ径を大きくし
てテレセン性を良くしたり、絞りを小さくしてシェーデ
ィングを改善しているが、一般的に光学系が大きくなっ
てしまい、また暗い被写体では撮影できなくなるおそれ
がある。
【0005】ところでシェーディング補正の1つの技術
としてホモモフィックフィルタによる補正がある。通常
の画像データは照射光と物体固有の反射率で反射された
ものと考えられるが、シェーディングは一般に低周波で
ある。ホモモフィックフィルタはこのことを利用して画
像データを対数変換し、さらに画像データを周波数分布
に変換し、適当な低域抑圧フィルタあるいは高域強調フ
ィルタ等のフィルタ処理を行うシェーディング補正フィ
ルタである。
【0006】そこで、本発明ではこのような従来の課題
に鑑みてなされたもので、画像データの圧縮記録の行程
中に例えばDCT等の直交変換を行うディジタル電子ス
チルカメラにホモモフィックフィルタによるシェーディ
ング補正の考え方を適用し、カメラの個体差、レンズの
絞り値やズーム比に応じてシェーディングの補正値を変
更可能にするディジタル電子スチルカメラを提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、撮像
した画像データをディジタル化し、このディジタル画像
データを直交変換を行ってデータの圧縮を行うデータ圧
縮手段を備えたディジタル電子スチルカメラにおいて、
前記データ圧縮手段による直交変換により得られる画像
データの周波数毎に予め設定されたシェーディング補正
係数を記憶する記憶手段と、撮影により得られた画像の
直交変換された画像データの周波数情報を前記記憶手段
に記憶されているシェーディング補正係数に基づいて補
正演算するシェーディング補正演算手段と、を備えた。
【0008】また撮影時のカメラレンズの絞り値を検出
する絞り値検出手段と、シェーディング補正係数をカメ
ラレンズの絞り値毎に予め設定して記憶している記憶手
段と、前記絞り値検出手段により検出された絞り値に基
づいて記憶手段に記憶されているシェーディング補正係
数を選択する選択手段と、を備え、前記シェーディング
補正演算手段は選択手段により選択されたシェーディン
グ補正係数に基づいて画像データの周波数情報を補正演
算するようにしてもよい。
【0009】あるいはカメラレンズがズームレンズであ
る時、撮影時のズームレンズのズーム比を検出するズー
ム比検出手段と、シェーディング補正係数をズーム比毎
に予め設定して記憶している記憶手段と、前記ズーム比
検出手段により検出されたズーム比に基づいて記憶手段
に記憶されているシェーディング補正係数を選択する選
択手段と、を備え、前記シェーディング補正演算手段は
選択手段により選択されたシェーディング補正係数に基
づいて画像データの周波数情報を補正演算するようにし
てもよい。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、画像データが直交変換さ
れ周波数分布に変換された後、シェーディング補正演算
手段により記憶手段から入力されたシェーディング補正
係数に基づいてシェーディング補正の為の演算が行われ
る。シェーディングは一般に低周波の交流成分とみなさ
れ、このことを利用して記憶手段にはデータ圧縮手段に
よる直交変換により得られる画像データの周波数毎のシ
ェーディング補正係数を予め設定して記憶させておく。
これによりディジタル電子スチルカメラにおいて、画像
データを直交変換して圧縮記録を行う行程中で効率良く
シェーディング補正を行うことが可能となる。
【0011】またシェーディングは絞り値により変化す
るが、絞り値を検出してシェーディング補正を行えば、
検出された絞り値に基づいて絞り値毎のシェーディング
補正係数が選択されるので、カメラレンズの絞り値の変
化に追従してシェーディング補正を行うことが可能とな
る。またシェーディングはズーム比により変化するが、
ズーム比を検出してシェーディング補正を行うもので
は、検出されたズーム比に基づいてズーム比毎のシェー
ディング補正係数が選択されるので、カメラレンズのズ
ーム比の変化に追従してシェーディング補正を行うこと
が可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜5に基づいて
説明する。図1には本発明によるディジタル電子スチル
カメラの第1実施例が示されている。尚、本発明の説明
に直接関係のないカメラの他の部分、例えばシャッタ、
絞り、フィルム等の機構は図示を省略している。
【0013】図1において、マスターレンズ1により捕
らえられた被写体の光学像を光信号から画像データに変
換する撮像デバイス2が配置され、撮像デバイス2の表
面にはイメージセンサ3が設けられている。イメージセ
ンサ3は、同期信号発生回路4から出力される同期信号
に基づいて被写体の光信号を画像データに変換する。A
/D変換回路5は撮像デバイス2から出力された画像デ
ータをディジタル化して前処理回路6に出力する。前処
理回路6はA/D変換回路5から出力された画像データ
をRGB信号か輝度、色差信号等に変換しブロック化回
路7に出力する。ブロック化回路22は前記RGB信号ま
たは輝度、色差信号の成分の画素により構成される画像
データをそれぞれ所定の数のブロックに分割するブロッ
ク化を行いブロック化した画像データを直交変換回路8
に出力する。ブロック化は例えば図2(A)における画
像30を、図2(B)のように例えば16×16= 256個の画
素で構成された複数のブロック30−1、30−2、30−
3、…、30−nに分割するものである。直交変換回路24
は各ブロック毎にこの画像データに対して直交変換、例
えばディスクリートコサイン変換(DCT)を行い、こ
の画像データをシェーディング補正演算手段である補正
演算回路9に出力する。補正演算回路9は記憶手段であ
るシェーディング補正係数選択回路10から入力されたシ
ェーディング補正係数のデータに基づいて直交変換回路
8から入力した画像データを、1つ1つのデータの配列
の中の配置によって表される周波数に応じたシェーディ
ング補正値を演算する。尚、シェーディング補正係数選
択回路10はカメラの個体差に応じてシェーディング補正
値を設定する為に例えばEEPROM等で構成してもよ
い。係数量子化回路11はシェーディング補正された画像
データを量子化ステップ幅によって量子化して符号化回
路12に出力する。符号化回路12はルックアップテーブル
(LUT)13から符号化のためのデータを入力して画像
データを符号化し、符号化した画像データをコネクタ14
を介して、コネクタ30に接続されたメモリ15に出力す
る。メモリ15には例えば半導体メモリなどがカード状の
基板上に実装されたいわゆるメモリカード等が用いられ
る。メモリ15に記憶するデータ構成は、例えば図4に示
すようにヘッダ領域として正規化係数、ビット割当情報
を記憶し、ヘッダ領域に続けて画像データを順次記憶さ
せる構成とする。
【0014】同期信号発生回路4は、制御部16から出力
される制御信号により同期信号を発生し、其々撮像デバ
イス2、A/D変換回路5に信号を出力する。制御部16
は本装置の各機能部を制御する制御部であり、其々同期
信号発生回路4、ブロック化回路7、直交変換回路8、
符号化回路12、ルックアップテーブル13、シェーディン
グ補正係数選択回路10、前処理回路6へ制御信号を出力
して前記各回路の動作を制御する。制御部16はまたコネ
クタ14にも書き込みのための制御信号を送る。
【0015】次に動作を説明する。マスターレンズ1に
より捕らえられた被写体の光学像は撮像デバイス2によ
り光信号から画像データに変換され、A/D変換回路5
によりディジタル信号に変換され、前処理回路6により
RGB信号または輝度信号、色差信号のような画像デー
タに変換される。この画像データはブロック化回路7に
より前述のようなブロック化が行われ、各ブロック毎の
画像データは直交変換回路8でDCTにより周波数分布
に変換され、直交変換された画像データは補正演算回路
9に出力されてシェーディング補正が行われる。
【0016】次にシェーディング補正を行う動作につい
て説明する。シェーディングは一般に低周波である。し
たがって直交変換回路8においてDCTで画像データが
周波数分布に変換された後、適当な低域抑圧フィルタあ
るいは高域強調フィルタ等のフィルタ処理を行うことに
よりシェーディング補正を行うことが可能となる。即ち
画像データの圧縮処理を行う行程中でシェーディング補
正を行うことが可能となる。
【0017】例えばシェーディングがない理想的なレン
ズを使用して撮影した場合、図2(B)における左上端
のブロック30−1のように画像データが一様な明るさを
示している時、ブロック30−1内の画像データの誤差は
A/D変換回路5によるもののみとなり、図3(A)の
ように略一様の値、例えば220を示す。この画像データ
に対してDCTを行うと、画像データの値は例えば図3
(B)のように左上方の値を除いてすべて0となる。し
かし、実際のマスターレンズ1を使用して撮影した場合
には、シェーディングによりブロック30−1の画像デー
タの値は例えば図3(C)のように左上方で小さく、右
方または下方になるにしたがって大きくなる。この画像
データに対してDCTが行われると、図3(D)のよう
に画像データの低周波成分は0ではない値を示すように
なる。
【0018】この図3(D)の画像データに対して実際
に前述したようなシェーディング補正を行って図3
(B)の値に変換する為には、第1の方法として各周波
数成分ごとに補正係数を乗算する。例えば理想的なレン
ズによる値である図3(B)の10の値に対して、図3
(D)では対応した周波数成分の値は40を示しているの
で、実際に撮影した時のこの周波数成分の値に補正係数
1/4を乗算する。また第2の方法として各周波数成分
ごとに値が負にならないように補正係数を減算する。例
えば上記の値の場合には実際に撮影した時のこの周波数
成分の値に補正係数30を減算する。また画像データの各
ブロック毎にシェーディングの量は異なっているので、
上記補正係数は各ブロック毎に用意しておく。このよう
に補正演算回路9に入力された画像データは各周波数毎
にシェーディング補正値が演算されて低周波成分が抑圧
される。
【0019】この画像データは制御部16の制御信号によ
り係数量子化回路11に出力され、ステップ幅により均一
量子化され、さらに符号化回路12でルックアップテーブ
ル13のデータに基づいて符号化されてコネクタ14を介し
てメモリ15に記憶される。かかる構成によれば、DCT
を行って画像データの圧縮記録を行うディジタル電子ス
チルカメラにおいて、シェーディングが一般に低周波で
あることを利用して、DCTを行った後、画像データを
各周波数毎にシェーディング補正を行うことにより、画
像データの圧縮記録行程中で効率良くシェーディング補
正を行うことが出来る。特に例えば画素数が少ない液晶
テレビ等には効果的である。またシェーディング補正係
数選択回路10をEEPROMにより構成することにより
カメラに個体差があっても、カメラ個体毎にシェーディ
ング補正値を設定してバラツキをなくすことが出来る。
【0020】次に第2実施例について説明する。このも
のは、比像面照度がレンズの絞り値によって変化するの
でレンズの絞り値を検出してシェーディング補正係数を
選択するものである。図5においてマスターレンズ1の
絞り20により絞りが設定され、絞り値検出手段である絞
り値検出回路21は絞り20の絞り値を検出して選択手段を
含む制御部16に出力する。シェーディング補正係数選択
回路10には各絞り値に基づいて予め設定されたシェーデ
ィング補正係数が記憶されている。そして絞り値検出回
路21から入力した絞り値に基づいて制御部16によりシェ
ーディング補正係数が選択され、補正演算回路9はこの
補正係数によってシェーディング補正値を演算する。シ
ェーディングは絞りが開いてレンズが開口する程、画像
データのシェーディングの量も大きくなるが、シェーデ
ィング補正係数を複数組用意しておき、各絞りの値に応
じてシェーディング補正値を切り換える。これにより効
果的にシェーディング補正を行うことが出来る。
【0021】上記第2実施例では絞り値に応じてシェー
ディング補正を行ったが、比像面照度はカメラレンズが
ズームレンズである時、ズーム比によっても変化するの
で撮影時のズーム比を検出する検出手段を設け、検出さ
れたズーム比の値に応じてシェーディング補正係数を切
り換えるようにしてもよい。尚、本実施例では、直交変
換としてDCTを用いたが、これに限らず、アダマール
変換、フーリエ変換等の直交変換を用いることが出来る
のはいうまでもない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
交変換を行って画像データの圧縮記録を行うディジタル
電子スチルカメラにおいて、シェーディングが一般に低
周波であることを利用して、直交変換された後、画像デ
ータを各周波数毎にシェーディング補正を行うことによ
り、画像データの圧縮記録行程中で効率良くシェーディ
ング補正を行うことが出来、ディジタル電子スチルカメ
ラの性能が向上する。
【0023】またカメラレンズの絞り値を検出してシェ
ーディング補正を行えば、カメラレンズの絞り値の変化
に追従してシェーディング補正が行われ、効果的であ
る。またズームレンズのズーム比を検出してシェーディ
ング補正を行えば、ズームレンズのズーム比の変化に追
従してシェーディング補正が行われ、効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すブロック回路図
【図2】画像データをブロック化する前後の例を示す説
明図
【図3】図2の1ブロックの画像データを例として直交
変換する前後の値を示す説明図
【図4】メモリに記憶するデータ構成例を示す図
【図5】第2実施例を示すブロック回路図
【図6】シェーディング発生原因の説明図
【図7】図6の光軸からの距離と明るさを示すグラフ
【図8】シェーディング現象の説明図
【符号の説明】
1 マスターレンズ 2 撮像デバイス 3 イメージセンサ 5 A/D変換回路 8 直交変換回路 9 補正演算回路 10 シェーディング補正係数選択回路 12 符号化回路 15 メモリ 16 制御部 20 絞り 21 絞り値検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 佳孝 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (72)発明者 酒井 勇起 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (72)発明者 林 修二 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−154979(JP,A) 特開 平4−57580(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/235 H04N 5/91 - 5/956

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像した画像データをディジタル化し、こ
    のディジタル画像データを直交変換を行ってデータの圧
    縮を行うデータ圧縮手段を備えたディジタル電子スチル
    カメラにおいて、前記データ圧縮手段による直交変換に
    より得られる画像データの周波数毎に予め設定されたシ
    ェーディング補正係数を記憶する記憶手段と、撮影によ
    り得られた画像の直交変換された画像データの周波数情
    報を前記記憶手段に記憶されているシェーディング補正
    係数に基づいて補正演算するシェーディング補正演算手
    段と、を備えたことを特徴とするディジタル電子スチル
    カメラ。
  2. 【請求項2】撮影時のカメラレンズの絞り値を検出する
    絞り値検出手段と、シェーディング補正係数をカメラレ
    ンズの絞り値毎に予め設定して記憶している記憶手段
    と、前記絞り値検出手段により検出された絞り値に基づ
    いて記憶手段に記憶されているシェーディング補正係数
    を選択する選択手段と、を備え、前記シェーディング補
    正演算手段は選択手段により選択されたシェーディング
    補正係数に基づいて画像データの周波数情報を補正演算
    することを特徴とする請求項1記載のディジタル電子ス
    チルカメラ。
  3. 【請求項3】カメラレンズがズームレンズである時、撮
    影時のズームレンズのズーム比を検出するズーム比検出
    手段と、シェーディング補正係数をズーム比毎に予め設
    定して記憶している記憶手段と、前記ズーム比検出手段
    により検出されたズーム比に基づいて記憶手段に記憶さ
    れているシェーディング補正係数を選択する選択手段
    と、を備え、前記シェーディング補正演算手段は選択手
    段により選択されたシェーディング補正係数に基づいて
    画像データの周波数情報を補正演算することを特徴とす
    る請求項1記載のディジタル電子スチルカメラ。
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