JP3410638B2 - Video camera system - Google Patents

Video camera system

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JP3410638B2
JP3410638B2 JP20599197A JP20599197A JP3410638B2 JP 3410638 B2 JP3410638 B2 JP 3410638B2 JP 20599197 A JP20599197 A JP 20599197A JP 20599197 A JP20599197 A JP 20599197A JP 3410638 B2 JP3410638 B2 JP 3410638B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、CCD撮像素子を
用いた単板カラービデオカメラに関するものである。 【0002】 【従来の技術】図2に従来の原色配列カラーフィルタの
CCD撮像素子を使用したカメラシステムの構成を示
す。 【0003】従来のカメラシステムでは、レンズ(1)
より入射した被写体の画像は光学フィルタ(2)により
画像に含まれる高域の周波数成分を減衰させた後、CC
D撮像素子(3)にて光電変換され、画素単位に信号が
出力される。 【0004】CCD出力はCDS/AGC回路(4)に
より映像信号の分離および信号レベルの調整が行われた
後、ADコンバータ(5)により、ディジタル信号に変
換される。 【0005】ディジタル値に変換された映像信号はディ
ジタル信号処理回路(6)にて輝度信号と色信号が作成
され、(24),(25)の端子から出力される。 【0006】ディジタル信号処理回路(6)では、黒レ
ベルクランプ回路であるLCLIP(7)にて、信号に
含まれる黒レベルの値がある規定値に固定された後、ホ
ワイトバランス回路(8)にてレッド(以下Rとす
る)、グリーン(以下Gとする)、ブルー(以下Bとす
る)それぞれの画素信号に対してホワイトバランス調整
が行われる。 【0007】ホワイトバランス回路(8)の出力は 1
水平走査期間の遅延回路である1HDL(9),(1
0),(11)により同時化される。 【0008】輝度信号の処理は、まず(8),(9),
(10),(11)の出力信号に対して、CCD出力が
ラインごとにG,RとB,Rに切り替わるため有彩色の
領域にて発生するラインクロールを防ぐための垂直低域
フィルタYVLPF(12)がかけられた後、水平低域
通過フィルタYHLPF(13)により水平方向の色信
号キャリア成分が取り除かれる。 【0009】YHLPF(13)の出力は輝度γ補正回
路YGAM(14)にてガンマ補正されて、同期信号加
算回路であるSYNCMIX(15)にて同期信号が加
算される。 【0010】色信号処理は、同時化された画素信号
(8),(9),(10)の各出力に対してガンマ補正
が色γ補正回路CGAM(17)にてかけられた後、色
差信号作成回路であるC−G(18)のブロックで垂直
方向に隣接するR/G、およびB/GによりR−G,B
−Gが作成される。 【0011】さらに、C−G(18)出力のR−G、B
−G信号に対してマトリックスMATRIX(22)に
て色差マトリックス演算がおこなわれ、R−Y,B−Y
が作成される。 【0012】色差信号データR−Y,B−YはCGAI
N(23)ブロックにてゲイン調整が行われた後、バー
スト・フラグ・ミックス回路であるBFMIX(24)
にてバースト信号データが重畳され、CMOD(25)
にて色信号変調される。 【0013】本方式ではCCD撮像素子の出力がインタ
ーレースされていないため、INTRCONV(2
2),(23)にてノンインターレース−インターレー
ス変換を行い、所定のビデオ信号のフォーマットで出力
する。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】図2において、輝度信
号を作成するためにホワイトバランスのとれたRGB各
画素信号に対して垂直低域フィルタYVLPF(12)
と水平低域フィルタYHLPF(13)を使用するが、
このとき水平解像度をできるかぎり確保するために、ナ
イキストのサンプリング定理に基づき画素周波数の2分
の1の帯域近くまで通過域となるようなフィルタを構成
する。 【0015】このときの輝度信号の水平周波数スペクト
ルを示したものが図3である。 【0016】図3(a)は無彩色被写体を撮像した場合
の各色フィルタの信号値、図3(b)はこの場合の輝度
信号スペクトル、図3(c)はRに対してGBの成分が
少ない被写体を撮像した場合の各色フィルタの信号値、
図3(d)はこの場合の輝度信号スペクトル、図3
(e)はRのみの成分を持つ被写体を撮蔵した場合の各
色フィルタの信号値、図3(f)はこの場合の輝度信号
スペクトルである。 【0017】図3(a)の場合のように、無彩色被写体
であって かつホワイトバランスが取れている時は色フ
ィルタのRGB各画素信号値は、画像の各画素位置での
輝度信号値を真に示している。 【0018】そのため、このCCDのもつ水平輝度信号
スペクトルは水平画素周期をTとすると、(2π/T)
の整数倍の周波数を中心に輝度信号スペクトルが発生す
る。 【0019】このスペクトルを示したものが図3(b)
であり、折り返しひずみのない信号帯域は(1)の範囲
となる。また、輝度信号を作成するための水平低域フィ
ルタYHLPFの帯域は図の(2)で表されている。 【0020】図3(e)に示すようにR成分のみの画素
信号となった場合、画素のサンプリング位置は水平方向
に2T周期となる。これにより、画像の水平方向の周波
数スペクトルは(2π/2T)の整数倍の周波数を中心
に輝度信号スペクトルが発生する。 【0021】この信号に対して図3(b)と同じ水平低
域フィルタYHLPFを使用すると、(6)に示すよう
な(2π/2T)に発生する成分(5)がベースバンド
域の信号の高域に重なり、これが折り返しひずみとなっ
て輝度偽信号が発生し、画質を劣化させることになる。 【0022】また、図3(c)のホワイトバランスがず
れた場合のように、GBに対してRの信号値が少し大き
い、すなわちR/GあるいはB/Gの比が1からすこし
離れた値のときは、図3(d)の周波数スペクトルに示
すように、GBとRの信号値の差にしたがって(2π/
2T)に発生する成分(3)の量は変化し、同様に折り
返しひずみ(4)の量も変化する。 【0023】以上のように、高解像度の輝度信号を得る
ためにYHLPFの特性を(2π/2T)近くまで広げ
た場合、有彩色の被写体にて折り返しひずみが発生し画
質を大きく劣化させてしまうことになる。また、この折
り返しひずみはRとGBの信号値の差あるいはBとRG
との信号値の差が大きくなるほど顕著に現れることが分
かる。 【0024】なお、この折り返しひずみを発生させない
ためにYHLPFの帯域を狭くする方法も考えられる
が、解像度が十分得られずボケた画像になり高画質の画
像を得ることが出来ない。 【0025】 【課題を解決するための手段】本発明は、カラービデオ
カメラのCCD撮像素子の色フィルタ配列を(グリー
ン、レッド)、(ブルー、グリーン)の順に垂直方向に
並ぶ 水平方向2画素、垂直方向2画素の周期性を持つ
色配列をとし、CCDの光電変換素子により変換された
信号を画素単位で独立に出力する機能をもつCCD撮像
素子を用いたカラービデオカメラシステムにおいて、水
平空間周波数帯域が広い輝度信号を作成する手段と、水
平空間周波数帯域が狭い輝度信号を作成する手段と、色
差信号R−GとB−Gのそれぞれの信号値を規格化した
後、それぞれの2乗和を作成する手段と、その2乗和の
値にしたがって水平広帯域輝度信号と水平狭帯域輝度信
号の加算比を変化させる乗算器と加算器を有することに
より、当該CCDの色フィルタ配列に起因するところの
有彩色の被写体あるいはホワイトバランスがずれた場合
に発生する折り返しひずみによる輝度成分の画質劣化を
防ぐことを目的とするものであり、折り返しひずみの発
生しない狭帯域輝度信号と、無彩色被写体およびホワイ
トバランスが最適に調整されている場合に高解像度が得
られる高帯域輝度信号の加算比を、被写体の着色量にし
たがって調整することにより、画像の無彩色部分では高
解像度の輝度信号、有彩色の部分では折り返しひずみの
無い輝度信号を得ることが出来、画像全体として高解像
度で折り返しひずみによる画質劣化の少ない画像を得る
ことが出来ることを特徴とするビデオカメラである。 【0026】 【発明の実施の形態】図4に本発明に関する輝度信号の
周波数スペクトル特性を示す。図4の(a)はYHLP
Fにより作成される高帯域の輝度信号のスペクトルであ
り、有彩色被写体の場合に折り返しひずみを含んだもの
である。 【0027】(b)は図1のYLブロック(19)にお
いて、RGB各色ごとに分離してそれぞれに(2π/4
T)以下の帯域をもつ低域フィルタ(3)にて補間処理
をし、さらに YL=0.30×R+0.59×G+0.11×B の加算比にて作成した低域輝度信号のスペクトル(2)
であり、折り返しひずみを含んでいない。 【0028】図3で示したように、無彩色ではR/Gお
よびB/Gの比が共に1となり、このとき(a)の(2
π/2T)の周波数を中心に発生する折り返し成分
(4)は0であり、有彩色の被写体ではR/Gあるいは
B/Gの比が1から遠ざかるに従ってこの成分(4)が
大きくなる。 【0029】そこで、各画素ごとに色差信号から色の濃
さに関する係数を求め、色が薄い時はスペクトル(a)
の成分を増やして解像度の高い輝度信号を作成し、色が
濃い時は折り返しひずみのないスペクトル(b)の低域
輝度信号の成分を増やすようにして両方の輝度信号成分
の和により輝度信号を作成する。 【0030】この色の濃さに従って変化させた輝度信号
の周波数スペクトルを(c)、(d)、(e)に示す。
(c)は無彩色すなわちR/GおよびB/Gの比が共に
1である被写体での輝度信号、(e)は有彩色でR/G
あるいはB/Gの比が1から大きく離れている場合の輝
度信号のスペクトル、(d)はその中間的な比の場合の
スペクトルである。 【0031】この図から(c),(d),(e)の順に
従って解像度は低下するが折り返しひずみは非常に少な
くなることがわかり、画質劣化の少ない画像が得られる
ことになる。 【0032】図1に本発明の構成を示す。 【0033】図1において、レンズ(1)より入射した
被写体の画像は光学フィルタ(2)により画像に含まれ
る高域の周波数成分を減衰させた後、CCD撮像素子
(3)にて光電変換され、画素単位に信号が出力され
る。CCD出力はCDS/AGC回路(4)により映像
信号の分離および信号レベルの調整が行われた後、AD
コンバータ(5)により、ディジタル信号に変換され
る。ディジタル値に変換された映像信号はディジタル信
号処理回路(6)にて輝度信号と色信号が作成され、
(27),(28)の端子から出力される。 【0034】ディジタル信号処理回路(6)では LC
LIP(7)にて信号に含まれる黒レベルの値がある規
定値に固定された後、ホワイトバランス回路(8)にて
レッド(以下Rとする)、グリーン(以下Gとする)、
ブルー(以下Bとする)それぞれの画素信号に対してホ
ワイトバランス調整が行われる。 【0035】ホワイトバランス回路(8)の出力は 1
水平走査期間の遅延回路である1HDL(9),(1
0),(11)により垂直方向に隣接する3ラインの信
号が同時化される。 【0036】輝度信号の処理は、まず(8),(9),
(10),(11)の出力信号に対して、CCD出力が
ラインごとにG,RとB,Rに切り替わるため有彩色の
領域にて発生するラインクロールを防ぐための垂直低域
フィルタYVLPF(12)がかけられた後、広帯域の
水平低域通過フィルタYHLPF(13)により水平方
向の色信号キャリア成分が取り除かれる。 【0037】色信号処理は、同時化された画素信号
(8),(9),(10)の各出力に対してガンマ補正
が色γ補正回路CGAM(17)にてかけられた後、C
−G(18)ブロックで垂直方向あるいは水平方向に隣
接するR、G、およびBによりR−G,B−Gが作成さ
れる。 【0038】C−G(18)出力のR−G、B−G信号
は、マトリックスMATRIX(22)にて色差マトリ
ックス演算がおこなわれ、R−Y,B−Yが作成され
る。色差信号データR−Y,B−YはCGAIN(2
3)ブロックにてゲイン調整が行われた後、BFMIX
(24)にてバースト信号データが重畳され、CMOD
(25)にて色信号変調される。 【0039】また、CGAM(17)ブロックの出力は
狭帯域輝度信号作成回路YL(19)ブロックに入力さ
れて低域の輝度信号が作成される。さらに、C−G(1
8)の出力である色差成分R−G/B−G信号により輝
度信号加算比演算回路YH/YLGAIN(20)ブロ
ックにてYHLPF(13)の広帯域輝度信号出力とY
L(19)の狭帯域輝度信号出力の加算比の値を作成す
る。YHLPF(13)の広帯域輝度信号出力とYL
(19)の狭帯域輝度信号出力は輝度信号加算回路YH
/YLMIX(21)にてYH/YLGAIN(20)
の出力値により各々係数倍された後 加算されて、輝度
信号が作成される。 【0040】YH/YLMIX(21)の出力は輝度γ
補正回路YGAM(14)にてガンマ補正され、その後
同期信号加算回路SYNCMIX(15)にて同期信号
が加算される。 【0041】本方式ではCCD撮像素子の出力がインタ
ーレースされていないため、INTRCONV(1
6),(26)にてノンインターレース−インターレー
ス変換を行い、所定のビデオ信号のフォーマットで出力
する。 【0042】図5にYHLPF(13)ブロックの詳細
を説明した図を示す。このブロックではYVLPF(1
2)の出力信号に対して広帯域の低域通過フィルタを通
し、広帯域輝度信号を出力する。そのフィルタの周波数
特性の例を(B)に示す。 【0043】回路構成は(A)に示すようなFIRフィ
ルタにより構成される。 【0044】図6はYL(19)の詳細を示したもので
ある。色γ補正回路CGAM(17)から出力されたD
0H,D1H,D2Hの信号データは(B)のタイミン
グ図の(a),(b),(c)のようになる。 【0045】D0H,D2Hの信号(a),(c)は加
算器(1)にて加算され(d)の信号となる。(2),
(3)のセレクタにより水平走査期間ごとに(d)ある
いは(b)の信号が選択され、(2)の出力(e)はR
/Gの画素信号をもつライン、(3)の出力(f)はB
/Gの画素信号をもつラインのみが出力される。 【0046】次に、(4),(5),(6)のセレクタ
によりR画素信号がセレクタ(4)の出力に、B画素信
号がセレクタ(5)に、G画素信号がセレクタ(6)に
出力される。 【0047】このとき、RとBは1画素おきにしかデー
タが存在しないのでデータの無い画素位置には0を挿入
する。この出力信号を(g),(h),(i)に示す。
(g),(h),(i)の信号は(10),(11),
(12),(16),(17),(18)の加算器と
(7),(8),(9),(13),(14),(1
5)の1画素クロック分の遅延回路により構成される水
平低域通過フィルタにて補間され(j),(k),
(l)の信号になる。 【0048】このときの水平フィルタ特性を(C)に示
す。(C)の特性によりRGB各色信号の帯域は(2π
/4T)に制限されており、折り返しひずみの成分をほ
とんど含まない。 【0049】この補間された(j),(k),(l)の
RGB信号に対して YL=0.30×R+0.59×G+0.11×B の加算比にて狭帯域輝度信号(m)を作成する。この演
算を(19),(20),(21)の乗算器および、
(22),(23)の加算器にて行う。 【0050】図7は輝度信号加算比演算回路YH/YL
GAIN(20)の詳細図である。 【0051】(A)のブロック図において、(1),
(2)の割算器にて入力R−G、B−G信号(a),
(b)は係数R−Gmax、B−Gmaxにより規格化
される。この出力(c),(d)は乗算器(3),
(4)により、2乗される。 【0052】乗算器の出力(e),(f)は加算器
(5)にて加算され、狭帯域輝度信号YLのゲインを示
す係数YLgainとなる。また、符号変換器(6),
加算器(7)のブロックにて(g)の値を1から減ずる
ことにより、広帯域輝度信号のゲインを示す係数YHg
ainを作成する。 【0053】(B)の図はR−GとB−Gを軸とした色
差ベクトル図である。画像の中で、無彩色の領域の画素
の場合、このベクトル図の中心点(a)となり、色の濃
さが増すにつれて円(b)で示す位置に色差ベクトルが
移動する。 【0054】そこで、最大値が1になるようにR−Gお
よびB−Gの信号を規格化したのち、それぞれの値を2
乗すると、(C)図に示すように、ベクトル図の中心点
(a)にて0、周辺に行くにしたがって1に近づく放物
面上の特性が得られる。これを狭帯域輝度信号の加算係
数YLgainとし、また、 YHgain=1−YLgain とすることで、広帯域輝度信号の加算係数YHgain
を作成する。 【0055】図8は輝度信号加算回路YH/YLMIX
(21)の詳細図である。YHLPF(13)出力がY
H入力(a)として入力され、YL(19)出力がYL
入力(b)につながる。また、YH/YLGAIN(2
0)の出力YHgain,Ylgainがそれぞれ
(c),(d)として入力される。 【0056】このブロックでの演算式は、 Y=YH×YHgain+YL×YLgain で表され、このYの値がOUT(e)として出力され
る。このときYH/YLGAIN(20)のブロックの
処理内容から、常に YHgain+YLgain=1 が成立つことから、直流成分はYHgain、YLga
inの値が変化しても一定であり、加算係数の変化によ
る輝度信号の変動は生じず、高域周波数成分のみが変化
することになる。 【0057】 【発明の効果】以上説明した通り本発明によって、従来
の方法では高解像度の輝度信号を得ようとすると有彩色
にて折り返しひずみが生じ画質が劣化したり、また、折
り返しひずみの発生しない狭帯域輝度信号を使用すると
鮮鋭感のない画像しか得られなかった問題を改善し、鮮
鋭感があってかつ有彩色の画像領域での折り返しひずみ
による画質劣化のない画像を得ることが出来る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-panel color video camera using a CCD image pickup device. 2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a configuration of a conventional camera system using a CCD image pickup device having a primary color array color filter. In a conventional camera system, a lens (1)
The image of the subject from which the light enters is attenuated by the optical filter (2) to attenuate the high frequency components contained in the image, and then the CC
The photoelectric conversion is performed by the D imaging device (3), and a signal is output for each pixel. [0004] The CCD output is converted into a digital signal by an AD converter (5) after a video signal is separated and a signal level is adjusted by a CDS / AGC circuit (4). A digital signal processing circuit (6) creates a luminance signal and a chrominance signal from the video signal converted into a digital value, and outputs it from terminals (24) and (25). In the digital signal processing circuit (6), the black level value included in the signal is fixed to a specified value by the LCLIP (7) which is a black level clamp circuit, and then the white balance circuit (8) supplies the signal to the white balance circuit (8). White (hereinafter referred to as R), green (hereinafter referred to as G), and blue (hereinafter referred to as B) pixel signals are subjected to white balance adjustment. The output of the white balance circuit (8) is 1
1HDL (9), (1
0) and (11). First, processing of the luminance signal is performed by (8), (9),
With respect to the output signals of (10) and (11), the CCD output is switched to G, R and B, R for each line, so that a vertical low-pass filter YVLPF ( 12), the horizontal low-pass filter YHLPF (13) removes the color signal carrier component in the horizontal direction. The output of the YHLPF (13) is gamma-corrected by a luminance γ correction circuit YGAM (14), and a synchronization signal is added by a sync signal addition circuit SYNCMIX (15). In the color signal processing, gamma correction is applied to each of the synchronized pixel signals (8), (9) and (10) by the color γ correction circuit CGAM (17), and then the color difference is calculated. In the block of CG (18) which is a signal generation circuit, R / G and B are determined by R / G and B / G adjacent in the vertical direction.
-G is created. Further, the RGB (18) output RGB, B
A color difference matrix operation is performed on the -G signal by the matrix MATRIX (22), and RY and BY are calculated.
Is created. The color difference signal data RY and BY are CGAI
After the gain adjustment is performed in the N (23) block, the burst flag mix circuit BFMIX (24)
The burst signal data is superimposed on CMOD (25)
Is subjected to color signal modulation. In this system, since the output of the CCD image pickup device is not interlaced, INTRCONV (2
2) and (23) perform non-interlace-interlace conversion and output in a predetermined video signal format. In FIG. 2, a vertical low-pass filter YVLPF (12) is applied to each pixel signal of RGB with white balance to create a luminance signal.
And a horizontal low-pass filter YHLPF (13),
At this time, in order to secure the horizontal resolution as much as possible, a filter is formed based on the Nyquist sampling theorem so that the pass band is almost up to half the band of the pixel frequency. FIG. 3 shows the horizontal frequency spectrum of the luminance signal at this time. FIG. 3A shows the signal value of each color filter when an achromatic subject is imaged, FIG. 3B shows the luminance signal spectrum in this case, and FIG. Signal value of each color filter when capturing a small number of subjects,
FIG. 3D shows the luminance signal spectrum in this case.
FIG. 3E shows signal values of the respective color filters when a subject having only R components is captured, and FIG. 3F shows a luminance signal spectrum in this case. As shown in FIG. 3A, when the subject is an achromatic subject and the white balance is maintained, the RGB pixel signal values of the color filter are the luminance signal values at each pixel position of the image. Shows true. Therefore, when the horizontal pixel period is T, the horizontal luminance signal spectrum of the CCD is (2π / T).
A luminance signal spectrum is generated around a frequency that is an integral multiple of. FIG. 3B shows this spectrum.
And the signal band without aliasing distortion is in the range of (1). The band of the horizontal low-pass filter YHLPF for creating a luminance signal is represented by (2) in the figure. As shown in FIG. 3 (e), when the pixel signal has only the R component, the sampling position of the pixel has a period of 2T in the horizontal direction. As a result, in the horizontal frequency spectrum of the image, a luminance signal spectrum is generated around a frequency that is an integral multiple of (2π / 2T). When the same horizontal low-pass filter YHLPF as that shown in FIG. 3B is used for this signal, a component (5) generated at (2π / 2T) as shown in (6) is generated in the baseband signal. It overlaps with the high frequency band, and this becomes aliasing distortion, and a luminance false signal is generated, thereby deteriorating the image quality. Further, as in the case where the white balance is shifted in FIG. 3C, the signal value of R is slightly larger than that of GB, that is, the value of the ratio of R / G or B / G is slightly different from 1. In the case of, as shown in the frequency spectrum of FIG. 3D, according to the difference between the signal values of GB and R, (2π /
2T), the amount of the component (3) changes, and similarly, the amount of the aliasing distortion (4) also changes. As described above, when the characteristics of the YHLPF are expanded to near (2π / 2T) in order to obtain a high-resolution luminance signal, aliasing distortion occurs in a chromatic object, and the image quality is greatly deteriorated. Will be. Also, this aliasing distortion is the difference between the signal values of R and GB or B and RG
It can be seen that the larger the difference between the signal values of and, the more remarkable it appears. Although a method of narrowing the band of the YHLPF to prevent the occurrence of the aliasing distortion is conceivable, a sufficient resolution cannot be obtained and a blurred image cannot be obtained. According to the present invention, a color filter array of a CCD image pickup device of a color video camera is arranged in the vertical direction of (green, red), (blue, green) in two horizontal pixels, In a color video camera system using a CCD image sensor having a function of outputting a signal converted by a photoelectric conversion element of a CCD independently on a pixel basis with a color array having a periodicity of two pixels in a vertical direction, A means for generating a luminance signal having a wide band, a means for generating a luminance signal having a narrow horizontal spatial frequency band, and a method of normalizing the signal values of the color difference signals RG and BG, and then summing the respective squares , And a multiplier and an adder that change the addition ratio of the horizontal broadband luminance signal and the horizontal narrowband luminance signal according to the value of the sum of squares. The object of the present invention is to prevent the image quality of the luminance component from being degraded by the aliasing distortion caused when the chromatic object or white balance is shifted due to the color filter arrangement of the CCD. The achromatic portion of the image is adjusted by adjusting the addition ratio of the band luminance signal and the high-band luminance signal that provides high resolution when the achromatic subject and the white balance are optimally adjusted according to the coloring amount of the subject. A video camera characterized by being able to obtain a high-resolution luminance signal and a luminance signal having no aliasing distortion in a chromatic portion, and to obtain an image with high resolution and little image quality deterioration due to aliasing distortion. It is. FIG. 4 shows a frequency spectrum characteristic of a luminance signal according to the present invention. FIG. 4A shows YHLP.
A spectrum of a high-band luminance signal created by F, including aliasing distortion in the case of a chromatic subject. FIG. 2B shows the YL block (19) shown in FIG.
T) Interpolation processing is performed by a low-pass filter (3) having a band equal to or smaller than T), and a spectrum of a low-pass luminance signal created with an addition ratio of YL = 0.30 × R + 0.59 × G + 0.11 × B ( 2)
And does not include folding distortion. As shown in FIG. 3, in the case of an achromatic color, the ratio of R / G and B / G is both 1. At this time, (2) in (a)
The aliasing component (4) generated around the frequency of (π / 2T) is 0, and in a chromatic object, the component (4) increases as the R / G or B / G ratio moves away from 1. Therefore, a coefficient relating to the color density is obtained from the color difference signal for each pixel, and when the color is light, the spectrum (a)
Is increased to create a high-resolution luminance signal. When the color is dark, the low-frequency luminance signal component of the spectrum (b) without aliasing distortion is increased, and the luminance signal is calculated by the sum of both luminance signal components. create. (C), (d) and (e) show the frequency spectrum of the luminance signal changed according to the color density.
(C) is an achromatic color, that is, a luminance signal of a subject whose R / G and B / G ratios are both 1, and (e) is a chromatic R / G signal.
Alternatively, the spectrum of the luminance signal when the B / G ratio is far from 1 is shown, and (d) is the spectrum when the ratio is intermediate. From this figure, it can be seen that the resolution decreases in the order of (c), (d) and (e), but the aliasing distortion becomes very small, so that an image with little image quality deterioration can be obtained. FIG. 1 shows the configuration of the present invention. In FIG. 1, an image of a subject incident from a lens (1) is subjected to photoelectric conversion by a CCD image pickup device (3) after attenuating high frequency components contained in the image by an optical filter (2). , A signal is output for each pixel. After the CCD output is separated by the CDS / AGC circuit (4) and the signal level is adjusted, the CCD output
The signal is converted into a digital signal by the converter (5). A digital signal processing circuit (6) creates a luminance signal and a chrominance signal from the video signal converted into the digital value,
It is output from the terminals (27) and (28). In the digital signal processing circuit (6), LC
After the value of the black level included in the signal is fixed to a specified value in the LIP (7), red (hereinafter R), green (hereinafter G),
White balance adjustment is performed on each pixel signal of blue (hereinafter, referred to as B). The output of the white balance circuit (8) is 1
1HDL (9), (1
By 0) and (11), signals of three lines adjacent in the vertical direction are synchronized. The processing of the luminance signal is first performed by (8), (9),
With respect to the output signals of (10) and (11), the CCD output is switched to G, R and B, R for each line, so that a vertical low-pass filter YVLPF ( After the application of 12), the horizontal color signal carrier component is removed by the wideband horizontal low-pass filter YHLPF (13). In the color signal processing, gamma correction is applied to each of the synchronized pixel signals (8), (9) and (10) by the color γ correction circuit CGAM (17).
RG and BG are created by R, G, and B adjacent in the vertical or horizontal direction in the -G (18) block. The RG and BG signals output from the CG (18) are subjected to a color difference matrix operation in a matrix MATRIX (22) to create RY and BY. The color difference signal data RY and BY are CGAIN (2
3) After the gain is adjusted in the block, BFMIX
In (24), the burst signal data is superimposed and CMOD
The color signal is modulated in (25). The output of the CGAM (17) block is input to a narrow-band luminance signal generation circuit YL (19) block to generate a low-frequency luminance signal. Further, CG (1
The luminance signal addition ratio operation circuit YH / YLGAIN (20) block outputs the YHLPF (13) wide-band luminance signal output and Y based on the color difference component RG / BG signal output from 8).
A value of the addition ratio of the narrowband luminance signal output of L (19) is created. Broadband luminance signal output of YHLPF (13) and YL
The narrow-band luminance signal output of (19) is output from the luminance signal addition circuit YH.
/ YH / YLGAIN (20) at / YLMIX (21)
After being multiplied by the respective coefficients with the output values of, the signals are added to generate a luminance signal. The output of YH / YLMIX (21) is luminance γ
The gamma correction is performed by the correction circuit YGAM (14), and then the synchronization signal is added by the synchronization signal addition circuit SYNCMIX (15). In this system, since the output of the CCD image pickup device is not interlaced, INTRCONV (1
6) and (26) perform non-interlace-interlace conversion and output in a predetermined video signal format. FIG. 5 is a diagram for explaining the details of the YHLPF (13) block. In this block, YVLPF (1
The output signal of 2) is passed through a wideband low-pass filter to output a wideband luminance signal. (B) shows an example of the frequency characteristics of the filter. The circuit configuration is constituted by an FIR filter as shown in FIG. FIG. 6 shows details of YL (19). D output from the color γ correction circuit CGAM (17)
The signal data of 0H, D1H, and D2H are as shown in (a), (b), and (c) of the timing chart of (B). The signals (a) and (c) of D0H and D2H are added by the adder (1) to become a signal (d). (2),
The selector (3) selects the signal (d) or (b) for each horizontal scanning period, and the output (e) of (2) is R
/ G pixel signal line, output (f) of (3) is B
Only the line having the / G pixel signal is output. Next, the selectors (4), (5) and (6) output the R pixel signal to the output of the selector (4), the B pixel signal to the selector (5), and the G pixel signal to the selector (6). Is output to At this time, since data exists only for every other pixel for R and B, 0 is inserted at a pixel position where there is no data. The output signals are shown in (g), (h) and (i).
The signals of (g), (h) and (i) are (10), (11),
(12), (16), (17), and (18) adders and (7), (8), (9), (13), (14), (1)
Interpolated by a horizontal low-pass filter composed of a delay circuit for one pixel clock of (5) (j), (k),
It becomes the signal of (l). The horizontal filter characteristic at this time is shown in FIG. Due to the characteristic of (C), the band of each RGB color signal is (2π
/ 4T) and contains almost no aliasing component. The interpolated RGB signals (j), (k), and (l) are added to the narrow-band luminance signal (m) at an addition ratio of YL = 0.30 × R + 0.59 × G + 0.11 × B. ) To create. This operation is performed by using the multipliers of (19), (20), and (21), and
This is performed by the adders (22) and (23). FIG. 7 shows a luminance signal addition ratio calculation circuit YH / YL.
It is a detailed view of GAIN (20). In the block diagram (A), (1),
In the divider of (2), input RG, BG signals (a),
(B) is standardized by coefficients R-Gmax and B-Gmax. These outputs (c) and (d) are output from multipliers (3),
(4) is squared. The outputs (e) and (f) of the multipliers are added by the adder (5) to become a coefficient YLgain indicating the gain of the narrow-band luminance signal YL. Also, the code converter (6),
By subtracting the value of (g) from 1 in the block of the adder (7), the coefficient YHg indicating the gain of the broadband luminance signal is obtained.
Create ain. FIG. 7B is a color difference vector diagram with RG and BG as axes. In the case of an achromatic pixel in the image, the pixel is located at the center point (a) of the vector diagram, and the color difference vector moves to the position shown by the circle (b) as the color density increases. Therefore, after normalizing the RG and BG signals so that the maximum value becomes 1, each value is set to 2
When the power is raised, the characteristic on the paraboloid which approaches 0 at the center point (a) of the vector diagram and approaches 1 toward the periphery is obtained as shown in FIG. By setting this as the addition coefficient YLgain of the narrowband luminance signal and YHgain = 1−YLgain, the addition coefficient YHgain of the wideband luminance signal is obtained.
Create FIG. 8 shows a luminance signal adding circuit YH / YLMIX.
It is a detailed view of (21). YHLPF (13) output is Y
H input (a) is input, and YL (19) output is YL
Leads to input (b). In addition, YH / YLGAIN (2
0) are output as (c) and (d), respectively. The arithmetic expression in this block is represented by Y = YH × YHgain + YL × YLgain, and the value of Y is output as OUT (e). At this time, since YHgain + YLgain = 1 is always established from the processing contents of the block of YH / YLGAIN (20), the DC components are YHgain and YLga.
Even if the value of “in” changes, the luminance signal does not change due to the change of the addition coefficient, and only the high frequency component changes. As described above, according to the present invention, when a conventional method is used to obtain a high-resolution luminance signal, aliasing distortion occurs in chromatic colors, thereby deteriorating the image quality and causing aliasing distortion. The use of a narrow-band luminance signal that does not provide an image can improve the problem that only an image without sharpness can be obtained, and can provide an image with sharpness and without image quality deterioration due to aliasing distortion in a chromatic image region.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例を示す。 【図2】従来方式の単板カラービデオカメラの構成を示
す。 【図3】被写体の色の濃さによる輝度信号の周波数スペ
クトル変化の説明図である。 【図4】本方式での周波数スペクトル特性を示す。 【図5】広帯域輝度信号を作成するための広帯域水平低
域通過フィルタ回路の構成を示す。 【図6】狭帯域輝度信号作成回路の構成を示す。 【図7】輝度信号加算比演算回路の構成を示す。 【図8】輝度信号加算回路の構成を示す。 【符号の説明】 1 レンズ 2 光学フィルタ 3 CCD撮像素子 4 CDS/AGC回路 5 A/Dコンバータ 6 ディジタル信号処理回路 7 LCLIP(黒レベルのクランプ回路) 8 WB(ホワイトバランス回路) 9,10,11 1HDL(1水平走査期間の遅延回
路) 12 YVLPF(輝度垂直LPF) 13 YHLPF(広帯域水平低域通過フィルタ) 14 YGAM(輝度γ補正回路) 15 SYNCMIX(同期信号加算回路) 16,26 INTRCONV(ノンインターレス→イ
ンターレース変換回路) 17 CGAM(色γ補正回路) 18 C−G(色差信号作成回路) 19 YL(狭帯域輝度信号作成回路) 20 YH/YLGAIN(輝度信号加算比演算回路) 21 YH/YLMIX(輝度信号加算回路) 22 MATRIX(色マトリックス回路) 23 CGAIN(色差ゲイン調整回路) 24 BFMIX(バースト信号ミックス回路) 25 CMOD(色変調回路)
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a configuration of a conventional single-panel color video camera. FIG. 3 is an explanatory diagram of a frequency spectrum change of a luminance signal depending on the color depth of a subject. FIG. 4 shows frequency spectrum characteristics in the present system. FIG. 5 shows a configuration of a wideband horizontal low-pass filter circuit for generating a wideband luminance signal. FIG. 6 shows a configuration of a narrow-band luminance signal generation circuit. FIG. 7 shows a configuration of a luminance signal addition ratio calculation circuit. FIG. 8 shows a configuration of a luminance signal addition circuit. [Description of Signs] 1 lens 2 optical filter 3 CCD image sensor 4 CDS / AGC circuit 5 A / D converter 6 digital signal processing circuit 7 LCLIP (black level clamp circuit) 8 WB (white balance circuit) 9, 10, 11 1 HDL (delay circuit for one horizontal scanning period) 12 YVLPF (luminance vertical LPF) 13 YHLPF (broadband horizontal low-pass filter) 14 YGAM (luminance γ correction circuit) 15 SYNCMIX (synchronous signal addition circuit) 16, 26 INTRCONV (non-inter 17-CGAM (color-gamma correction circuit) 18 CG (color-difference signal generation circuit) 19 YL (narrow-band luminance signal generation circuit) 20 YH / YLGAIN (luminance signal addition ratio calculation circuit) 21 YH / YLMIX (Luminance signal addition circuit) 22 MATRIX ( Matrix circuit) 23 CGAIN (color difference gain adjustment circuit) 24 BFMIX (burst signal mixing circuit) 25 CMOD (color modulation circuit)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 光学フィルタを含むレンズ部と、CCD
撮像素子のカラーフィルタが(グリーン、レッド)、
(ブルー、グリーン)の順に垂直方向に並ぶ水平方向2
画素、垂直方向2画素の周期性を持つ色配列を有し、C
CDの光電変換素子により変換された信号を画素単位で
独立に出力する機能をもつCCD撮像素子と、ADコン
バータと、ディジタル信号処理回路と、DAコンバータ
より構成されるビデオカメラにおいて、 水平空間周波数帯域が広い輝度信号を作成する手段と、 水平空間周波数帯域が狭い輝度信号を作成する手段と、 色差信号R−GとB−Gのそれぞれの信号値を規格化し
た後、それぞれの2乗和を作成する手段と、その2乗和
の値にしたがって水平広帯域輝度信号と水平狭帯域輝度
信号の加算比を変化させる乗算器と加算器を有すること
を特徴とするビデオカメラシステム。
(57) [Claim 1] A lens unit including an optical filter and a CCD
The color filters of the image sensor (green, red)
(Blue, green) Horizontal direction 2 arranged in the vertical direction
Pixel, having a color arrangement having a periodicity of two pixels in the vertical direction,
In a video camera composed of a CCD image pickup device having a function of independently outputting a signal converted by a photoelectric conversion element of a CD for each pixel, an AD converter, a digital signal processing circuit, and a DA converter, a horizontal spatial frequency band Means for creating a luminance signal having a wide horizontal spatial frequency band, means for creating a luminance signal having a narrow horizontal spatial frequency band, and standardization of the respective signal values of the color difference signals RG and BG. A video camera system comprising: means for creating; and a multiplier and an adder for changing an addition ratio between a horizontal broadband luminance signal and a horizontal narrowband luminance signal according to the value of the sum of squares.
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