JP3512203B2 - カラービデオカメラ - Google Patents

カラービデオカメラ

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JP3512203B2
JP3512203B2 JP06465392A JP6465392A JP3512203B2 JP 3512203 B2 JP3512203 B2 JP 3512203B2 JP 06465392 A JP06465392 A JP 06465392A JP 6465392 A JP6465392 A JP 6465392A JP 3512203 B2 JP3512203 B2 JP 3512203B2
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勝己 浅川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカラービデオカメラ及び
その色分離回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図15はたとえば「National
Technical Report」(Vol.31
No.1 Feb.1985)株式会社 松下テクノリ
サーチ発行、株式会社 オーム社発売、76頁〜82頁
に示された撮像素子の色フィルタ配列を示す図である。
図において、Mgはマゼンタの色フィルタを有する画
素、Gはグリーンの色フィルタを有する画素、Cyはシ
アンの色フィルタを有する画素、Yeはイェローの色フ
ィルタを有する画素を示す。図16はその色フィルタ配
列の撮像素子を用いたカラービデオカメラの信号処理回
路の一部を示す図である。図において、1はレンズ、2
は撮像素子、3はローパスフィルタ、4はバンドパスフ
ィルタ、5は検波回路、6は1水平走査期間遅延回路、
7はスイッチ回路である。
【0003】動作について説明する。図16において、
レンズ1から入射した光は、撮像素子2に結像する。図
15において、(Mg+Cy)、(G+Ye)が繰り返
される撮像素子2のnラインからの信号出力をSn 、
(Mg+Ye)、(G+Cy)が繰り返される撮像素子
2のn+1ラインからの信号出力をSn+1 とすると、S
n、Sn+1は各々次式で表される。 Sn=Yn+Cn・sin(ωt)+… (1) Sn+1=Yn+1+Cn+1・sin(ωt)+… (2) ただし、ωは水平画素ピッチの2倍に対応した色信号の
搬送角周波数である。また、(1)、(2)式における
Yn、Yn+1はnライン、n+1ラインの輝度信号成分
を、また、Cn、Cn+1はnライン、n+1ラインの色差
信号成分を表し、次式で示される。 Yn=(Ye+G)+(Cy+Mg)=2R+3G+2B (3) Yn+1=(Ye+Mg)+(Cy+G)=2R+3G+2B (4) Cn=(Cy+Mg)−(Ye+G)=2B−G (5) Cn+1=(Ye+Mg)ー(Cy+G)=2R−G (6) 輝度信号成分Yn、Yn+1は、撮像素子2の出力をローパ
スフィルタ3に通すことによって得られる。色差信号成
分Cn、Cn+1は、撮像素子出力を中心周波数ωなるバン
ドパスフィルタ4および検波回路5に通すことによって
得られる。検波回路5の出力には2R−G、2B−Gが
1ラインおきに現れる。この1ラインおきに現れる2R
−G、2B−Gを1水平走査期間遅延回路6とスイッチ
回路7により同時化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のカ
ラービデオカメラは、水平、垂直に隣接する画素に同じ
色、同じ明るさの光が入射する場合は問題なく正しい色
信号が得られる。しかし、入射する画像の輝度変化に高
周波成分が多く含まれる場合など、水平、垂直に隣接す
る画素に、同じ色であっても明るさが違う光が入射する
場合は、実際の色とは異なるいわゆる偽色が発生すると
いう問題がある。
【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたもので、水平垂直に明るさが変化している場合
でも偽色の少ない良好な画像を安価な回路構成で得られ
るカラービデオカメラを提供することを目的とする。
【0006】
【0007】
【課題を解決するための手段】 本発明カラービデオカ
メラは、第1から第NのN種類の分光感度特性のうちの
一種類の分光感度特性を有するN種類の光電変換素子を
二次元平面上に配列した撮像素子によりカラー画像を得
るカラービデオカメラにおいて、れぞれの種類の分光
感度特性の光電変換素子の出力を二次元ローパスフィル
タに入力することにより第1から第NのN種類の二次元
ローパスフィルタ出力を得、画像の空間周波数が高いか
どうかの判断を行ない、画像の空間周波数の高い部分で
は、第J(第Jは第1から第Nの何れか)の分光感度特
性の画素の出力信号に、該画素の座標における第K(第
Kは第1から第Nの何れか)の二次元ローパスフィルタ
出力と該画素の座標における第Jの二次元ローパスフィ
ルタ出力の比を乗じることにより、該画素の座標に第K
の分光感度特性の画素があると仮定した場合の出力信号
を算出し、必要に応じて同様な演算により第K以外の分
光感度特性の画素があると仮定した場合の出力信号を算
出し、空間周波数が低い部分には該画素周辺でN種類の
分光感度特性の画素の出力の加算平均値をそれぞれ算出
し、該画素の出力信号と、該画素の座標における上記の
算出された出力信号から色信号を算出する
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【作用】 本発明よるカラービデオカメラは、第1から
第NのN種類の分光感度特性のうちの一種類の分光感度
特性を有するN種類の光電変換素子を二次元平面上に配
列した撮像素子によりカラー画像を得るカラービデオカ
メラにおいて、画像の空間周波数の高い部分では、それ
ぞれの種類の分光感度特性の光電変換素子の出力を二次
元ローパスフィルタに入力することにより第1から第N
のN種類の二次元ローパスフィルタ出力を得、第J(第
Jは第1から第Nの何れか)の分光感度特性の画素の出
力信号に、該画素の座標における第K(第Kは第1から
第Nの何れか)の二次元ローパスフィルタ出力と該画素
の座標における第Jの二次元ローパスフィルタ出力の比
を乗じることにより、該画素の座標に第Kの分光感度特
性の画素があると仮定した場合の出力信号を算出し、必
要に応じて同様な演算により第K以外の分光感度特性の
画素があると仮定した場合の出力信号を算出し、該画素
の出力信号と、該画素の座標における上記の算出された
出力信号から色信号を算出し、空間周波数が低い部分に
は該画素周辺でN種類の分光感度特性の画素の出力の加
算平均値をそれぞれ算出する。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【実施例】実施例1.図1に本発明の第1の実施例を示
す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3はロー
パスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィールド
メモリ、16はマルチプレクサ、17、18、19、2
0は二次元メモリ、21、22、23、24は二次元ロ
ーパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリクス回
路である。
【0023】実施例1の動作について説明する。図1に
おいて、レンズ1から入射した光は、撮像素子2に結像
する。撮像素子2の出力は、A/D変換器14によりA
/D変換され、フィールドメモリ15へ入力される。図
1に示した撮像素子2は上下に隣接する2画素の信号を
混合して出力する。混合された信号を一つの信号として
フィールドメモリ15に書き込んでいく。撮像素子2か
らの信号がどの様にフィールドメモリ15に書き込まれ
ているかその一部を図2に示す。図においてMCはマゼ
ンタ画素の信号とシアン画素の信号が混合された信号、
GYはグリーン画素の信号とイェロー画素の信号が混合
された信号、MYはマゼンタ画素の信号とイェロー画素
の信号が混合された信号、GCはグリーン画素の信号と
シアン画素の信号が混合された信号である。マルチプレ
クサ16によりMC、GY、MY、GCの信号がそれぞ
れ別々に二次元メモリ17、18、19、20に入力さ
れる。二次元メモリ17、18、19、20にどの様に
信号が書き込まれているかを図3、図4、図5、図6に
示す。これらの図に示された信号が二次元ローパスフィ
ルタ21、22、23、24により平滑される。図7、
図8、図9、図10に二次元ローパスフィルタ21、2
2、23、24の出力を示す。図中、LPFは、ローパ
スフィルタ出力であることを示す記号である。
【0024】演算回路25における演算について説明す
る。図2において例えば、それぞれの信号を8ビットで
256階調にして、一定値としてLSB( Least Signi
ficant Bit)の1を採用すると、l行m列のGCの位置
にMC、GY、MYの色フィルタがあると仮定した場合
の出力信号値は以下のように算出される。 MC(l,m)=(GC(l,m)+1)×((MCLPF(l,m)+1) /(GCLPF(l,m)+1))−1 (7) GY(l,m)=(GC(l,m)+1)×((GYLPF(l,m)+1) /(GCLPF(l,m)+1))−1 (8) MY(l,m)=(GC(l,m)+1)×((MYLPF(l,m)+1) /(GCLPF(l,m)+1))−1 (9) なお、GC(l,m)の値は特に計算する必要ない。 GC(l,m)=GC(l,m) (10) 色フィルタの種類J(JはMC、GY、MY、GCの何
れか)の位置(l,m)に色フィルタの種類K(KはM
C、GY、MY、GCの何れか)の色フィルタがあると
仮定した場合の出力信号値の算出方法は、次の式(1
1)で表される。ただし、(l,m)は、本発明の実施
例の場合、図2に示すフィールドメモリ15の座標を示
す。 K(l,m)=(J(l,m)+1)×((KLPF(l,m)+1) /(JLPF(l,m)+1))−1 (11)
【0025】つぎに、マトリクス回路26におけるマト
リクス演算について説明する。図2におけるl行m列の
GCの位置の色差信号2R−G、2B−Gは次式により
算出される。 2R−G=MC(l,m)−GY(l,m)
(12) 2B−G=MY(l,m)−
GC(l,m) (13)
【0026】上記実施例1における2R−G、2B−G
の算出方法の原理について説明する。局所的な領域で
は、輝度信号の変化に比べ、色信号の変化が少ないこと
をこの方法の前提としている。つまり各色信号(MC、
GY、MY、GC)の比は、局所的な領域でほぼ等しい
といえる。隣接する画素からの信号がこの比率からずれ
る場合は、隣接する画素間で輝度が変化していることに
よる影響がほとんどである。局所的な領域での各色信号
MC、GY、MY、GCの比は、MC、GY、MY、G
Cの二次元ローパスフィルタ出力の比で与えられる。例
えば、式(7)に示されるようにl行m列のGCの位置
におけるMCの色フィルタがある場合の値は、GC
(l,m)にその局所的な領域におけるMCとGCの比
(MC信号の二次元ローパスフィルタ出力とGC信号の
二次元ローパスフィルタ出力の比)を乗ずることによっ
てえられる。式(8)、(9)、(10)も同様な考え
方により得られる。式(11)は以上の式を一般的に表
現したものである。この方法により、MC、GY、M
Y、GCの水平、垂直のサンプリング点を見かけ上それ
ぞれ2倍にすることが可能となる。その結果、式
(7)、(8)、(9)、(10)により得られるM
C、GY、MY、GCを用いて2R−G、2B−Gを算
出すると、従来問題となっていた画像の輝度変化に高周
波成分が含まれる場合などに発生する偽色を低減するこ
とが可能となる。
【0027】実施例2.図11に本発明の第2の実施例
を示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3は
ローパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィー
ルドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、1
9、20は二次元メモリ、21、22、23、24は二
次元ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリ
クス回路、27はしきい値比較回路である。
【0028】実施例2の動作について説明する。フィー
ルドメモリ15から該画素周辺の適当な画素の出力信号
をしきい値比較回路27に通し、第1から第NのN種類
の分光感度特性のうちの一種類の分光感度特性を有する
N種類の光電変換素子を二次元平面上に配列した撮像素
子によりカラー画像を得るカラービデオカメラにおい
て、空間周波数が高い部分と判断した場合では、それぞ
れの種類の分光感度特性の光電変換素子の出力を二次元
ローパスフィルタに入力することにより第1から第Nの
N種類の二次元ローパスフィルタ出力を得、第J(第J
は第1から第Nの何れか)の分光感度特性の画素の出力
信号に、該画素の座標における第K(第Kは第1から第
Nの何れか)の二次元ローパスフィルタ出力と該画素の
座標における第Jの二次元ローパスフィルタ出力の比を
乗じることにより、該画素の座標に第Kの分光感度特性
の画素があると仮定した場合の出力信号を算出し、必要
に応じて同様な演算により第K以外の分光感度特性の画
素があると仮定した場合の出力信号を算出し、該画素の
出力信号と、該画素の座標における上記の算出された出
力信号から色信号を算出し、空間周波数が低い部分と判
断した場合には該画素周辺でN種類の分光感度特性の画
素の出力の加算平均値をそれぞれ算出する。これらの演
算は演算回路25で行なう。
【0029】演算回路25では空間周波数の高い部分で
は実施例1のように動作し、空間周波数の低い部分では
図2において例えば、l行m列のGCの位置にMC、G
Y、MYの色フィルタがあると仮定した場合の出力信号
値の算出方法を説明する。 なお、GC(l,m)の値は特に計算する必要ない。 色フィルタの種類J(JはMC、GY、MY、GCの何
れか)の位置(l,m)に色フィルタの種類K、L、M
(K、L、MはMC、GY、MY、GCの何れか)の色
フィルタがあると仮定した場合の出力信号値の算出方法
は、次のように表される。色フィルタJの水平隣接画素
の色フィルタKの場合 色フィルタJの垂直隣接画素の色フィルタLの場合 色フィルタJの斜隣接画素の色フィルタMの場合 該画素の色フィルタJ場合は計算する必要がない。
【0030】実施例3.図11に本発明の第3の実施例
を示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3は
ローパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィー
ルドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、1
9、20は二次元メモリ、21、22、23、24は二
次元ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリ
クス回路、27はしきい値比較回路である。
【0031】実施例3の動作について説明する。フィー
ルドメモリ15から該画素の両水平垂直隣接画素の出力
信号をしきい値比較回路27に通し、空間周波数が高い
部分と判断した場合には第1から第NのN種類の分光感
度特性のうちの一種類の分光感度特性を有するN種類の
光電変換素子を二次元平面上に配列した撮像素子により
カラー画像を得るカラービデオカメラにおいて、それぞ
れの種類の分光感度特性の光電変換素子の出力を二次元
ローパスフィルタに入力することにより第1から第Nの
N種類の二次元ローパスフィルタ出力を得、第J(第J
は第1から第Nの何れか)の分光感度特性の画素の出力
信号に、該画素の座標における第K(第Kは第1から第
Nの何れか)の二次元ローパスフィルタ出力と該画素の
座標における第Jの二次元ローパスフィルタ出力の比を
乗じることにより、該画素の座標に第Kの分光感度特性
の画素があると仮定した場合の出力信号を算出し、必要
に応じて同様な演算により第K以外の分光感度特性の画
素があると仮定した場合の出力信号を算出し、該画素の
出力信号と、該画素の座標における上記の算出された出
力信号から色信号を算出し、空間周波数が低い部分と判
断した場合には該画素周辺でN種類の分光感度特性の画
素の出力の加算平均値をそれぞれ算出する。これらの演
算は演算回路25で行なう。
【0032】しきい値比較回路27の演算について説明
する。例えば図2のように該画素の座標(l,m)の位
置の色フィルタがGC、該画素の両水平隣接画素の位置
の色フィルタがMY、該画素の両垂直隣接画素の位置の
色フィルタがGYであるとして以下の演算結果としきい
値と比較し、両色分離方式を選択する。 |MY(l,m−1)−MY(l,m+1)| (22) |GY(l−1,m)−GY(l+1,m)| (23) 該画素の位置を(l,m)として、該画素の両水平隣接
画素の色フィルタの種類をJ(JはMC、GY、MY、
GCの何れか)、該画素の両垂直隣接画素の色フィルタ
の種類をK(KはMC、GY、MY、GCの何れか)と
して以下の演算結果としきい値と比較し、両色分離方式
を選択する。 |J(l,m−1)−J(l,m+1)| (24) |K(l−1,m)−K(l+1,m)| (25)
【0033】実施例4.図11に本発明の第4の実施例
を示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3は
ローパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィー
ルドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、1
9、20は二次元メモリ、21、22、23、24は二
次元ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリ
クス回路、27はしきい値比較回路である。
【0034】実施例4の動作について説明する。フィー
ルドメモリ15から該画素周辺の同種の色フィルタの画
素の出力信号をしきい値比較回路27に通し、空間周波
数が高い部分と判断した場合には第1から第NのN種類
の分光感度特性のうちの一種類の分光感度特性を有する
N種類の光電変換素子を二次元平面上に配列した撮像素
子によりカラー画像を得るカラービデオカメラにおい
て、それぞれの種類の分光感度特性の光電変換素子の出
力を二次元ローパスフィルタに入力することにより第1
から第NのN種類の二次元ローパスフィルタ出力を得、
第J(第Jは第1から第Nの何れか)の分光感度特性の
画素の出力信号に、該画素の座標における第K(第Kは
第1から第Nの何れか)の二次元ローパスフィルタ出力
と該画素の座標における第Jの二次元ローパスフィルタ
出力の比を乗じることにより、該画素の座標に第Kの分
光感度特性の画素があると仮定した場合の出力信号を算
出し、必要に応じて同様な演算により第K以外の分光感
度特性の画素があると仮定した場合の出力信号を算出
し、該画素の出力信号と、該画素の座標における上記の
算出された出力信号から色信号を算出し、空間周波数が
低い部分と判断した場合には該画素周辺でN種類の分光
感度特性の画素の出力の加算平均値をそれぞれ算出す
る。これらの演算は演算回路25で行なう。
【0035】しきい値比較回路27の演算について説明
する。例えば図2のように該画素の座標(l,m)の位
置の色フィルタがGC、該画素の両水平隣接画素の位置
の色フィルタがMY、該画素の両垂直隣接画素の位置の
色フィルタがGY、該画素の斜め隣接画素の位置の色フ
ィルタがMCであるとして以下の演算結果としきい値と
比較し、両色分離方式を選択する。 |MY(l,m−1)−MY(l,m+1)| (26) |GY(l−1,m)−GY(l+1,m)| (27) |MC(l−1,m−1)−MC(l+1,m+1)| (28) |MC(l−1,m+1)−MC(l+1,m−1)| (29) 該画素の位置を(l,m)として、該画素の両水平隣接
画素の色フィルタの種類をJ(JはMC、GY、MY、
GCの何れか)、該画素の両垂直隣接画素の色フィルタ
の種類をK(KはMC、GY、MY、GCの何れか)、
該画素の斜め隣接画素の色フィルタの種類をL(LはM
C、GY、MY、GCの何れか)として、以下の演算結
果としきい値と比較し、両色分離方式を選択する。 |J(l,m−1)−J(l,m+1)| (30) |K(l−1,m)−K(l+1,m)| (31) |L(l−1,m−1)−L(l+1,m+1)| (32) |L(l−1,m+1)−L(l+1,m−1)| (33)
【0036】実施例5.図11に本発明の第5の実施例
を示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3は
ローパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィー
ルドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、1
9、20は二次元メモリ、21、22、23、24は二
次元ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリ
クス回路、27はしきい値比較回路である。
【0037】実施例5の動作について説明する。フィー
ルドメモリ15から該画素の斜め隣接画素の色フィルタ
の画素の出力信号をしきい値比較回路27に通し、空間
周波数が高い部分と判断した場合には第1から第NのN
種類の分光感度特性のうちの一種類の分光感度特性を有
するN種類の光電変換素子を二次元平面上に配列した撮
像素子によりカラー画像を得るカラービデオカメラにお
いて、それぞれの種類の分光感度特性の光電変換素子の
出力を二次元ローパスフィルタに入力することにより第
1から第NのN種類の二次元ローパスフィルタ出力を
得、第J(第Jは第1から第Nの何れか)の分光感度特
性の画素の出力信号に、該画素の座標における第K(第
Kは第1から第Nの何れか)の二次元ローパスフィルタ
出力と該画素の座標における第Jの二次元ローパスフィ
ルタ出力の比を乗じることにより、該画素の座標に第K
の分光感度特性の画素があると仮定した場合の出力信号
を算出し、必要に応じて同様な演算により第K以外の分
光感度特性の画素があると仮定した場合の出力信号を算
出し、該画素の出力信号と、該画素の座標における上記
の算出された出力信号から色信号を算出し、空間周波数
が低い部分と判断した場合には該画素周辺でN種類の分
光感度特性の画素の出力の加算平均値をそれぞれ算出す
る。これらの演算は演算回路25で行なう。
【0038】しきい値比較回路27の演算について説明
する。例えば図2のように該画素の座標(l,m)の位
置の色フィルタがGC、該画素の斜め隣接画素の位置の
色フィルタがMCであるとして以下の演算結果としきい
値と比較し、両色分離方式を選択する。 |MC(l−1,m−1)−MC(l+1,m+1)| (34) |MC(l−1,m+1)−MC(l+1,m−1)| (35) 該画素の位置を(l,m)として、該画素の斜め隣接画
素の色フィルタの種類をJ(JはMC、GY、MY、G
Cの何れか)として、以下の演算結果としきい値と比較
し、両色分離方式を選択する。 |J(l−1,m−1)−J(l+1,m+1)| (36) |J(l−1,m+1)−J(l+1,m−1)| (37)
【0039】実施例6.図12に本発明の第6の実施例
を示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3は
ローパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィー
ルドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、1
9、20は二次元メモリ、21、22、23、24は二
次元ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリ
クス回路、28は除算用ルックアップテーブルである。
【0040】実施例6の動作について説明する。本発明
の第1の実施例で述べた演算式には除算があるため除算
用ルックアップテーブル28を用いる。例えば図13の
ように入力が8ビットで55(00110111),13(0000
1101)とし、除算用ルックアップテーブル28の入力を
5ビットとして55/13を求める場合、各々の入力の
最上位ビットから5ビット目まで1であるかを順次検査
し、1であれば該ビットを最上位ビットとして上位5ビ
ット分を入力とする。つまり、入力を27(11011),
13(01101) のように最も有効な5ビットにビットシ
フトして、2入力の除算結果に対応する出力2(0001
0) を除算用ルックアップテーブル28から得て、分子
のビット数を下げる分だけビット数を上げる。つまり、
演算結果として4を得る。入力がmビットでx,yと
し、除算用ルックアップテーブル28の入力をnビット
とした場合(m>n)入力の最上位ビットが1であるか
を検査し、0であれば、下位ビットへと順次検査し、n
ビット目で検査を中止する。そこで、xではaビット目
に1が存在し(m≧a≧n)、yではbビット目に1が
存在する場合(m≧b≧n)、該ビットを最上位ビット
として上位nビット分x´,y´を得る。つまり入力x
´,y´を次式(38)、(39)のように重みの小さ
いビットを切り捨てて、最も有効なnビット分を得る。 ただし>>はビットシフトで、xはa−nビット、yは
b−nビット分だけビット数を下げ、x´,y´を入力
として除算用ルックアップテーブル28から出力z´を
得て、分子、分母のビット数がずれた分をだけビットシ
フトを行なう。つまり、次式(41)を行ない演算結果
zを得る。
【0041】実施例7.図12に本発明の第7の実施例
を示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3は
ローパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィー
ルドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、1
9、20は二次元メモリ、21、22、23、24は二
次元ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリ
クス回路、28は除算用ルックアップテーブルである。
【0042】実施例7の動作について説明する。本発明
の第1の実施例で述べた演算式には除算があるため除算
用ルックアップテーブル28を用いる。除算用ルックア
ップテーブル28の構成は整数部5ビット、小数部5ビ
ットである。例えば図14のように入力が8ビットで5
5(00110111),13(00001101)とし、除算用ルック
アップテーブル28の入力を5ビットとして55/13
を求める場合、入力を27(11011),13(01101)の
ように最も有効な5ビットにビットシフトして、2入力
の除算結果に対応する出力66(0001000010)を除算用
ルックアップテーブル28から得て、分子のビット数を
下げる分だけビット数を上げる。つまり、演算結果とし
て132を得る。その後、この演算結果を用いて本発明
の第1の実施例で述べた演算式の乗算を行い、除算用ル
ックアップテーブル28の小数部分を切り捨てるために
5ビット分下げる。ここで、乗算部の数値を11とする
と演算結果45を得る。入力がmビットでx,yとし、
除算用ルックアップテーブル28において、入力がnビ
ット、出力が整数部nビット、小数部nビットの2nビ
ットとした場合(m>n)、xではaビット目に1が存
在し(m≧a≧n)、yではbビット目に1が存在する
場合(m≧b≧n)、最も有効なnビット分がx´,y
´であり、x´,y´を入力として除算用ルックアップ
テーブル28から出力z´を得て、分子、分母のビット
数がずれた分をだけビットシフトを行ない、演算結果z
を得たとする。その後、この演算結果を用いて本発明の
第1の実施例で述べた演算式の乗算を行い、除算用ルッ
クアップテーブル28の小数部分を切り捨てるためにn
ビット分下げる。乗算部の数値をpとすると次式(4
2)のように演算結果qを得る。
【0043】実施例8.図1に本発明の第8の実施例を
示す。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3はロ
ーパスフィルタ、14はA/D変換器、15はフィール
ドメモリ、16はマルチプレクサ、17、18、19、
20は二次元メモリ、21、22、23、24は二次元
ローパスフィルタ、25は演算回路、26はマトリクス
回路である。
【0044】実施例8の動作について説明する。本発明
ではディジタルフィルタとして二次元ローパスフィルタ
を用いる。ここで、例えば水平のタップ数を5、垂直の
タップ数を3とし、タップ係数を水平は1/8,1/
4,1/4,1/4,1/8、垂直は1/4,1/2,
1/4のようにビットシフトのみで構成できるようにす
る。
【0045】上記実施例における撮像素子は、垂直方向
に隣接する2画素を混合して読みだす方式であるが、1
画素ずつ独立に読み出す方式のものであってもよい。色
フィルタの種類に関して、上記実施例においては、補色
のものについて説明したが、原色の色フィルタあるい
は、原色と補色を併用したものであってもよい。算出さ
れる色信号は、色差信号でなく、例えば3原色信号など
他の色であってもよい。フィールドメモリを用いる例を
示したが、二次元ローパスフィルタの処理に必要なライ
ン数のラインメモリを用いてもよい。
【0046】実施例9 上の実施例1、2、3、6、7、8を組み合せ、除算
部分には入力信号8ビットの内の有効な5ビット、出力
は10ビット(上位5ビットを整数部、下位5ビットを
小数部)とした除算用ルックアップテーブル28を選択
したが、除算部分にテーブルを用いずに8ビットで行う
方法と比較してもほとんど遜色のない良好な画像を得る
ことができた。
【0047】また、二次元ローパスフィルタとしてビッ
トシフト回路と加算回路により簡単に構成できる水平方
向のタップ係数(1/16,1/16,1/16,1/16,1/16,1/16,1/1
6,2/16,1/16,1/16,1/16,1/16,1/16,1/16,1/16)、垂直
方向のタップ係数(1/4,1/2,1/4 )の15×3の二次元
ローパスフィルタを選択することにより偽色が十分抑圧
された。ただし、二次元ローパスフィルタのタップ数は
回路規模の制約により7×3程度まで減らしても効果が
あることを確認した。
【0048】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、各色フィ
ルタに関する水平、垂直のサンプリング点を見かけ上2
倍にしたので、画像の輝度変化に高周波成分が含まれる
場合でも偽色の少ない良好な画像を安価な回路構成で提
供することが可能となる効果がある。
【0049】
【0050】また、画像の空間周波数の高い部分と低い
部分とで色分離方式を特定のしきい値によって切り換え
ることにより、演算のビット数を減らした場合に発生す
る低周波部分の偽輪郭を低減することが可能となるなど
の効果がある。
【0051】また、該画素の両水平隣接画素の出力の差
と該画素の両垂直隣接画素の出力の差と特定のしきい値
とを比較して色分離方式を切り換えることとすれば、
平、垂直方向で偽色を低減することが可能となる効果が
ある。
【0052】また、該画素周辺の同種の分光感度特性の
画素同士の出力の差と特定のしきい値とを比較して色分
離方式を切り換えることとすれば、単一色の画像におけ
る偽色を低減することが可能となる効果がある。
【0053】また、該画素の左斜め上隣接画素と右斜め
下隣接画素の出力の差と該画素の左斜め下隣接画素と右
斜め上隣接画素の出力の差と特定のしきい値とを比較し
て色分離方式を切り換えることとすれば、水平、垂直方
向で偽色を低減することが可能となる効果がある。
【0054】さらに、例えば除算用ルックアップテーブ
ル28の出力ビット数を8ビットとすれば、2入力上位
7ビットの除算では除算用ルックアップテーブル28の
容量が131072ビット必要であり、入力に最も有効
な5ビットを用いた除算では除算用ルックアップテーブ
ル28の容量が8192ビットで同様の結果を得るよう
にすることができ、安価な回路構成を提供することが可
能となる効果がある。
【0055】さらに、例えば除算用ルックアップテーブ
ル28の出力ビット数を入力ビット数の2倍にして小数
部を出力すると、後にこの出力を使用して乗算を行うと
演算精度を向上させることが可能となる効果がある。
【0056】さらに、二次元ローパスフィルタを複数の
ビットシフト回路と複数の加算回路で構成すれば、安価
な回路構成を提供することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例によるカラービデオカメ
ラを示す図である。
【図2】本発明の第1、2、3、4、5の実施例に用い
られているフィールドメモリに書き込まれている信号を
示す図である。
【図3】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
メモリに書き込まれている信号を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
メモリに書き込まれている信号を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
メモリに書き込まれている信号を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
メモリに書き込まれている信号を示す図である。
【図7】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
ローパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図8】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
ローパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図9】本発明の第1の実施例に用いられている二次元
ローパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図10】本発明の第1の実施例に用いられている二次
元ローパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図11】本発明の第2ないし5の実施例によるカラー
ビデオカメラを示す図である。
【図12】本発明の第6、7の実施例によるカラービデ
オカメラを示す図である。
【図13】本発明の第6の実施例による除算用ルックア
ップテーブルの構造を示す図である。
【図14】本発明の第7の実施例による除算用ルックア
ップテーブルの構造を示す図である。
【図15】カラービデオカメラに用いられている撮像素
子の色フィルタ配列の一例を示す図である
【図16】従来のカラービデオカメラを示す図である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 撮像素子 3 ローパスフィルタ 4 バンドパスフィルタ 5 検波回路 6 1水平走査期間遅延回路 7 スイッチ回路 14 A/D変換器 15 フィールドメモリ 16 マルチプレクサ 17〜20 二次元メモリ 21〜24 二次元ローパスフィルタ 25 演算回路 26 マトリクス回路 27 しきい値比較回路 28 除算用ルックアップテーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/07

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1から第NのN種類の分光感度特性のう
    ちの一種類の分光感度特性を有するN種類の光電変換素
    子を二次元平面上に配列した撮像素子によりカラー画像
    を得るカラービデオカメラにおいて、 れぞれの種類の分光感度特性の光電変換素子の出力を
    二次元ローパスフィルタに入力することにより第1から
    第NのN種類の二次元ローパスフィルタ出力を得、画像の空間周波数が高いかどうかの判断を行ない、 画像の空間周波数の高い部分では、 第J(第Jは第1か
    ら第Nの何れか)の分光感度特性の画素の出力信号に、
    該画素の座標における第K(第Kは第1から第Nの何れ
    か)の二次元ローパスフィルタ出力と該画素の座標にお
    ける第Jの二次元ローパスフィルタ出力の比を乗じるこ
    とにより、該画素の座標に第Kの分光感度特性の画素が
    あると仮定した場合の出力信号を算出し、必要に応じて
    同様な演算により第K以外の分光感度特性の画素がある
    と仮定した場合の出力信号を算出し、空間周波数が低い部分には該画素周辺でN種類の分光感
    度特性の画素の出力の加算平均値をそれぞれ算出し、 該画素の出力信号と、該画素の座標における上記の算出
    された出力信号から色信号を算出することを特徴とする
    カラービデオカメラ。
  2. 【請求項2】画素の両水平隣接画素の出力の差と該画
    素の両垂直隣接画素の出力の差のいずれか一方が特定の
    しきい値をこえているか否かにより上記空間周波数が高
    いか低いかの判断を行うことを特徴とする請求項1に記
    載のカラービデオカメラ。
  3. 【請求項3】画素周辺の同種の分光感度特性の画素同士
    の出力の差が特定のしきい値をこえているか否かにより
    上記空間周波数が高いか低いかの判断を行うことを特徴
    とする請求項1に記載のカラービデオカメラ。
  4. 【請求項4】画素の左斜め上隣接画素と右斜め下隣接
    画素の出力の差と該画素の左斜め下隣接画素と右斜め上
    隣接画素の出力の差のいずれか一方が特定のしきい値を
    こえているか否かにより上記空間周波数が高いか低いか
    の判断を行うことを特徴とする請求項1に記載のカラー
    ビデオカメラ。
  5. 【請求項5】上記の比を算出する際の除算部分で除算用
    ルックアップテーブルを用い、 ここで、テーブルの入力ビット数をnとした場合、入力
    の最上位ビットが1であるかを検査し、0であれば、下
    位ビットへと順次検査し、nビット目で検査を中止し、 この検査の後、ビットシフトを行ない、0の部分を除去
    し有効なnビットを除算用ルックアップテーブルの入力
    に用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
    記載のカラービデオカメラ。
  6. 【請求項6】上記の比を算出する際の除算部分で用いる
    除算用ルックアップテーブルの内容は除算の演算結果を
    ビットシフトにより大きくし、小数部分を切り捨てた整
    数部分とし、その値を使用した演算結果をビットシフト
    により小さくして元の桁に戻し、整数部分を演算結果と
    することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
    カラービデオカメラ。
  7. 【請求項7】上記二次元ローパスフィルタを複数のビッ
    トシフト回路と該ビットシフト回路出力を入力信号とす
    る複数の加算回路で構成することを特徴とする請求項1
    乃至6のいずれかに記載のカラービデオカメラ。
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