JP3543766B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、輪郭補正処理などの画像処理を施した後、原色成分の画像信号を出力する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データには、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色成分の画像情報により規定されているもの、輝度成分Ｙおよび色差成分Ｃｒ，Ｃｂの画像情報により規定されているものなどがある。そして、これらの画像情報を様々な形態で処理する画像処理装置が存在する。
【０００３】
デジタルカメラでは、撮像した画像情報をたとえばＪＰＥＧ等のデータ圧縮された形式で記録媒体に保存するようにしている。このためデジタルカメラに搭載された画像処理装置においては、圧縮記録処理に適した輝度成分Ｙおよび色差成分Ｃｒ，Ｃｂで規定される画像情報で出力する方式が一般的である。
【０００４】
これは、輝度成分Ｙのみに周波数変換（輪郭強調）を施すことが可能であり、色歪みを起こすことなく解像感の変更が可能だからである。また、色差成分Ｃｒ，Ｃｂを処理することで色を独立に調整できるというメリットもある。
【０００５】
このような理由から、一般の圧縮画像データ作成時には、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色成分の画像信号に所定の処理を加えて、輝度成分Ｙおよび色差成分Ｃｒ，Ｃｂの画像信号（以下、適宜、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃｂと表現する）に変換し、変換後に輪郭強調処理や色の調整処理を行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、たとえば画像処理結果の記録形式によっては、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色成分で規定された画像情報の出力が要求される場合がある。
【０００７】
そこで、画像情報の出力形式に依存せず、同じ解像感や色調の画像処理を行う必要がある。
【０００８】
図５は、Ｒ，Ｇ，Ｂの入力データに対して、輝度信号Ｙに代えてＧ成分を用いて輪郭強調処理を行う画像処理装置のブロック構成図である。入力されたＧ成分からは、ＨＰＦ（High Pass Filter）等を通過して高周波成分が抽出され、輪郭強調信号が得られる。この信号を、ＬＰＦ（Low Pass Filter）を通過したＧ成分およびＢ、Ｒ成分に加算することで輪郭強調を行っているのである。
【０００９】
このように、Ｒ，Ｇ，Ｂで輪郭強調処理を行った場合には、輪郭の抽出をＧ成分で行うことになり、輪郭へのＲ成分およびＢ成分の寄与が無くなるという問題がある。さらに、強調の度合によって、ＲＢとＧの高周波成分のレベルが変わるためエッジ部の色が変色してしまう等の問題も生じる。
【００１０】
このような問題を回避するために、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力が要求される場合であっても、一旦、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂへの変換を行い、輝度信号Ｙを用いて輪郭強調処理を施し、さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像情報に逆変換を行う方法が考えられる。
【００１１】
図６で示す構成では、Ｒ，Ｇ，Ｂの入力データを、色差マトリクス回路１０１によって、一旦、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂに変換する。そして、輪郭強調回路１０２において、輝度信号Ｙを用いた輪郭強調処理を行い、輪郭強調処理実行後、再び、変換マトリクス回路１０３によって、Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂの画像信号をＲ，Ｇ，Ｂの画像信号に変換して出力するのである。
【００１２】
このような処理を行うことで、輝度信号Ｙを用いた輪郭強調処理や、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを用いた画像処理が行えるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号に対して画像処理を行うことにより発生する問題点を解消することが可能である。
【００１３】
しかし、図６で示した構成では、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂの画像データをＲ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像データに変換するマトリクス回路があらたに必要になるという問題が発生する。
【００１４】
一般的に電子機器のさらなる小型化と、低コスト化が要求されるなかで、あらたな回路の追加はできるだけ避けたい。特に、デジタルカメラ等の小型機器に画像処理装置を搭載する場合にあっては、限りあるスペースの中に多くの部品や回路を配置する必要がある。
【００１５】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、出力画像の形式によらず安定した画像出力を可能としながら、低コスト化および小型化を実現する画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、色演算用ハード回路と、前記色演算用ハード回路の色演算定数を切り換える演算切換手段とを備え、前記色演算定数の切り換えと同期しつつ、前記色演算用ハード回路の出力に基づいて得られる信号を、再度、前記色演算用ハード回路に入力し、前記色演算用ハード回路にて異なる処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記演算切換手段は、撮像素子からの出力信号に対して色補正処理を行うための色演算定数と、色空間の座標変換を行うための色演算定数とを相互に切り換えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号に対して色補正を行う色補正手段と、前記所定の色空間の画像信号を、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する第１色空間変換手段と、前記第１色空間変換手段から出力された輝度成分の画像信号を用いて輪郭補正処理を行う手段と、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を、再び、前記所定の色空間の画像信号に変換する第２色空間変換手段とを備え、前記演算切換手段は、前記色補正手段を実行するための色演算定数と前記第２色空間変換手段を実行するための色演算定数とを相互に切り換えることを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、複数の色演算用ハード回路が直列接続されてなる色演算用回路群と、各色演算用ハード回路の色演算定数を切り換える演算切換手段とを備え、各色演算用ハード回路の色演算定数の切り換えと同期しつつ、前記色演算用回路群の出力に基づいて得られる信号を、再度、前記色演算用回路群に入力し、前記色演算用回路群にて異なる処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の画像処理装置において、前記色演算用回路群は、第１の色演算定数が設定された状態では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号に対する色補正処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換する処理を行う第１の色演算用ハード回路と、第１の色演算定数が設定された状態では、前記所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、入力した信号をそのまま出力する第２の色演算用ハード回路とを含み、前記第１の色演算定数が設定された状態で前記色演算用回路群から出力された輝度成分の画像信号を用いて輪郭補正処理を行った後、輝度成分と色差成分の画像信号を、前記第２の色演算定数が設定された状態の前記色演算用回路群で処理することを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の画像処理装置であって、前記色演算用回路群に入力された画像信号は最初に第１の色演算用ハード回路で処理されるものであり、前記撮像素子から出力された１フレーム分の画像信号が前記第１の色演算用ハード回路を通過した後、前記第１の色演算定数が前記第２の色演算定数に切り換えられることを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載の画像処理装置において、前記色演算用回路群は、第１の色演算定数が設定された状態では、γ補正処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、入力した信号をそのまま出力する第３の色演算用ハード回路を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項３または請求項５に記載の画像処理装置において、前記所定の色空間がＲＧＢ３原色成分の色空間であることを特徴とする。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項４に記載の画像処理装置において、前記色演算用回路群は、第１の色演算定数が設定された状態では、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換するとともに、第２の色演算定数が設定された状態では、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の画像処理装置において、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輝度成分の画像信号に対して輪郭補正処理を行い、輪郭補正処理が行われた輝度成分の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる画像処理装置のブロック構成図である。
【００２７】
｛１ ベイヤー式ＣＣＤおよび補間処理｝
ＣＣＤ１はベイヤー方式の色フィルタアレイを備えた単板式ＣＣＤである。ＣＣＤ１には、光電変換をつかさどる多数のフォトダイオードがマトリクス状に配置されて各画素に対応しており、各画素は原色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうちいずれかの色フィルタに覆われている。
【００２８】
本実施の形態においては、ＣＣＤ１の備える色フィルタアレイは、市松状に輝度信号に寄与するＧのフィルタを配置し、残りの部分にＲ、Ｂのフィルタをさらに市松状に配置している。このようにして、各画素にはＲ，Ｇ，Ｂいずれかの原色成分に対応した電荷が蓄積されることとなる。
【００２９】
なお、ベイヤー方式の色フィルタアレイとしては、この他に、Ｇを上下方向に並べたタイプ等、いくつかの方式が存在するが、本実施形態の画像処理装置に適用できる色フィルタアレイのタイプは特に限定されるものではない。ただし、後述する補間処理においては、色フィルタアレイのタイプに応じた処理が行われる必要がある。
【００３０】
また、色フィルタアレイとして、補色系のＹｅ，Ｍｇ，Ｇ，Ｃｙの色フィルタを用いたものとしてもよい。
【００３１】
ＣＣＤ１において蓄積された電荷は、１ラインずつ順次取り出され、１次元の電気信号として出力される。さらに、各画素の電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路（図示せぬ）において１２ｂｉｔのデジタル電気信号に変換された後、ＷＢ（ホワイトバランス）回路２に入力され、ＲＧＢのレベル変換が行われることでホワイトバランスが調整される。
【００３２】
ホワイトバランスの調整が行われた後、各画素の電気信号は補間回路３に入力され、各画素について補間処理が行われる。
【００３３】
つまり、各画素は、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれか１つの原色成分に関する情報しか持っていないため、他の原色成分の情報を周辺の画素の値を基に推測する補間処理を行うのである。この補間処理により、各画素に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ１２ｂｉｔの情報が与えられることになる。
【００３４】
以上の処理により出力されたＲ，Ｇ，Ｂ各原色成分の画像信号を用いて、次に、第１変換処理を実行して輝度信号および色差信号よりなる画像信号を取得し、さらに、輝度信号を用いた輪郭強調処理を施した後、第２変換処理を実行して、再びＲ，Ｇ，Ｂの原色成分の画像信号を出力する。以下、第１変換処理、輪郭強調処理、第２変換処理についてそれぞれ説明する。
【００３５】
｛２ 第１変換処理｝
＜２−１ 色補正処理＞
補間処理が行われた後、各画素についてのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号は、第１マトリクス回路４に入力される。
【００３６】
第１マトリクス回路４のブロック構成を図２に示す。第１マトリクス回路４は、乗算器９１、レジスタ９２、設定切換手段９３、タイミング送出手段９４、ＲＯＭ９５等から構成されている。
【００３７】
ＲＯＭ９５には、第１マトリクス回路４において変換処理を行う際の設定情報、つまり、変換マトリクスが記録されている。
【００３８】
第１マトリクス回路４は、後述するが、第２変換処理においても利用されることになる。そして、第１変換処理実行時と第２変換処理実行時では、変換マトリクスが異なるため、本実施の形態においては、この変換マトリクスを切り換えながら、同一の回路を利用するようにしているのである。
【００３９】
数１式は、第１変換処理実行時に第１マトリクス回路４で実行される変換式を示している。また、数２式は、第２変換処理実行時に第１マトリクス回路４で実行される変換式を示している。
【００４０】
【数１】
【００４１】
【数２】
【００４２】
ここで、第１変換処理実行時に使用されるマトリクスをＡ１、第２変換処理実行時に使用されるマトリクスをＡ２とする。つまり、ＲＯＭ９５には、マトリクスＡ１およびマトリクスＡ２が記録されている。
【００４３】
第１マトリクス回路４では、第１変換処理実行時に、γ補正処理に先だって、ＣＣＤ１の分光特性に基づいた色補正処理が行われる。従って、数１式に示したマトリクスＡ１の各成分α１〜α９は、ＣＣＤ１の分光特性に応じてそれぞれ決定される定数となる。
【００４４】
図２を用いて第１マトリクス回路４の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００４５】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第１変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＡ１を読み込む。読み込まれたマトリクスＡ１はレジスタ９２に書き込まれる。
【００４６】
レジスタ９２にマトリクスＡ１が読み込まれた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数１式で示された変換処理が実行される。第１マトリクス回路４からは変換後のＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力される。これにより、ＣＣＤ１の分光特性に基づいた色補正処理が施されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力されることとなる。
【００４７】
第１マトリクス回路４において、色補正処理等が行われた後、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号はγ補正回路５に入力される。γ補正回路５において、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号はγ補正テーブル（γ設定値）５１によって、表示ディスプレイの再現特性に応じた補正が行われる。
【００４８】
ここで、γ補正回路５においては、第１変換処理実行時と、第２変換処理実行時では、γ設定値５１が異なる。γ補正回路５では、第１変換処理実行時においては、数３式で示されるγ設定値５１による処理が行われ、第２変換処理実行時においては、数４式で示されるγ設定値５１による処理が行われる。
【００４９】
【数３】
【００５０】
【数４】
【００５１】
さらに、第１変換処理実行時には、γ補正回路５において、１２ｂｉｔの電気信号が８ｂｉｔに圧縮される。
【００５２】
これらγ設定値の切換処理は、画像処理装置の制御部からの指令を受けた所定の切換手段が、第１変換処理と第２変換処理の実行状態を判別したうえで、γ設定値の切換処理を行うようにしている。なお、γ補正回路５を図２に示した回路と同様な構成とし、γ設定値を切り換えるようにしてもよい。
【００５３】
＜２−２ 色空間変換処理＞
８ｂｉｔに圧縮されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号は、次に、第２マトリクス回路６に入力される。
【００５４】
第２マトリクス回路６のブロック構成は、図２に示した第１マトリクス回路４と同様であるので、同一の図面を用いて説明する。従って、第２マトリクス回路６の各構成ブロックについても、同一の符合を用いて説明する。
【００５５】
第２マトリクス回路６のＲＯＭ９５には、第２マトリクス回路６において変換処理を行う際の設定情報、つまり、変換マトリクスが蓄積されている。
【００５６】
第２マトリクス回路６についても、第１変換処理と第２変換処理において共通して利用される構成としている。そして、第１変換処理実行時と第２変換処理実行時では、変換マトリクスが異なるため、変換マトリクスを切り換えながら、同一の回路を利用するようにしているのである。
【００５７】
数５式は、第１変換処理実行時に第２マトリクス回路６で実行される変換式を示している。また、数６式は、第２変換処理実行時に第２マトリクス回路６で実行される変換式を示している。
【００５８】
【数５】
【００５９】
【数６】
【００６０】
ここで、第１変換処理実行時に使用されるマトリクスをＢ１、第２変換処理実行時に使用されるマトリクスをＢ２とする。つまり、第２マトリクス回路６のＲＯＭ９５には、マトリクスＢ１およびマトリクスＢ２が記録されている。第１変換処理実行時のマトリクスＢ１は、数５式に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の色空間（以下、ＲＧＢ色空間と称す）を、輝度信号Ｙと色差成分Ｃｒ，Ｃｂからなる色空間（以下、ＹＣｒＣｂ色空間と称す）に変換するマトリクスである。
【００６１】
図２を用いて第２マトリクス回路６の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００６２】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第１変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＢ１を読み込む。読み込まれたマトリクスＢ１はレジスタ９２に書き込まれる。
【００６３】
レジスタ９２にマトリクスＢ１が読み込まれた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数５式で示された変換処理が実行される。第２マトリクス回路６からは変換後のＹＣｒＣｂ色空間における画像信号が出力される。
【００６４】
なお、図１で示した第２マトリクス回路６は、色空間の変換マトリクスとして図示しているが、後述するように第２変換処理実行時には、色空間の変換処理は行われない。
【００６５】
｛３ 輪郭強調フィルタ処理｝
第２マトリクス回路６において出力されたＹＣｒＣｂ色空間の画像信号のうち、輝度成分Ｙの画像信号（以下の説明においては、適宜、輝度成分の電気信号を輝度信号Ｙと表現する。）は、次に、輪郭強調フィルタ回路７に入力される。輪郭強調フィルタ回路７において、輝度信号Ｙは３つに分岐される。分岐された輝度信号Ｙのうち１つは、ＨＰＦ（High Pass Filter）７２を通過し、１つは、ＬＰＦ（Low Pass Filter）７１を通過する。
【００６６】
ＨＰＦ７２を通過した輝度信号Ｙからは、高周波成分が検出され、この検出された高周波成分をアンプ７３に入力して増幅させた後、さらにベースクリップ７４において所定値以上の高周波成分のみが検出され、出力される。
【００６７】
そして、加算器７５において、ＬＰＦ７１を通過した輝度信号Ｙに、ベースクリップ７４から出力された所定値以上の高周波成分を加算することによって、輝度信号Ｙは輪郭強調されたうえで出力されるのである。
【００６８】
輪郭強調フィルタ回路７内で分岐された輝度信号Ｙのうち、残る１つは抑圧回路７６に入力される。抑圧回路７６では、輝度信号Ｙからエッジ成分等を検出し、当該エッジ成分については、色差成分Ｃｒ，Ｃｂに対して抑圧処理を行うことで、偽色の発生を抑圧している。
【００６９】
｛４ 第１変換処理から第２変換処理への移行｝
以上の第１変換処理および輪郭強調処理を終了することにより、輪郭強調処理が施された状態のＹＣｒＣｂ色空間の画像信号が出力される。
【００７０】
出力されたＹＣｒＣｂ色空間の画像信号は、順次画像メモリ８に保存される。
【００７１】
ここで、ＣＣＤ１から１次元の電気信号として出力される画像信号は、第１変換処理実行により、順次、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６、輪郭強調フィルタ回路７を経て画像メモリ８に保存されることとなるが、本実施の形態においては、続く第２変換処理実行で再び同一の制御回路を使用するため、第１マトリクス回路４においてＣＣＤから出力された１フレーム分の画素全てに対する処理が終了するのを待って、第２変換処理が開始されることとなる。
【００７２】
つまり、第１変換処理実行後、輪郭強調処理を施されたＹ，Ｃｒ，Ｃｂの画像信号は、バッファメモリとしての画像メモリ８に記録され、第１マトリクス回路４の空きをまって第２変換処理を開始するのである。
【００７３】
図３は、第１変換処理と第２変換処理における各制御回路の処理タイムチャートである。これら各ハード回路のタイミング設定は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）によって制御される。第１変換処理において、入力された先頭の画素について第１マトリクス回路４における処理を終了すると、引き続き、先頭画素についてγ補正回路５における処理が開始される。以降、同様に先頭画素について第２マトリクス回路６における処理、画像メモリ８への書き込み処理が開始される。
【００７４】
また、先頭の画素に続いて順次入力される画素についても、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６を通過しながら、順次処理が行われ、画像メモリ８に書き込まれる。
【００７５】
なお、図中省略しているが、画像メモリ８に書き込まれる前には、各画素について、輪郭強調処理が行われている。
【００７６】
画像メモリ８に書き込まれた先頭画素は、第１マトリクス回路４に順次入力される１フレーム分の画素が処理される間は、処理されることなく待機状態としており、第１マトリクス回路４における最後の画素についての処理が終了すると、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６の設定値が切り替えられ、再び、第１マトリクス回路４に読み込まれ、第２変換処理が開始される。以降、後述するが、γ補正回路５、第２マトリクス回路６における処理、画像メモリ９への書き込み処理が行われる。さらに、先頭画素に続いて、順次画像メモリ８に書き込まれた画素についても第２変換処理が行われる。このように、各制御回路が全ての処理時間において有効に利用されるようにしている。
【００７７】
｛５ 第２変換処理｝
＜５−１ 色空間変換処理＞
第１変換処理実行後、画像メモリ８に保存されたＹＣｒＣｂ色空間の画像信号は、順次読み出され、第１マトリクス回路４に入力される。
【００７８】
図２を用いて第１マトリクス回路４の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００７９】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第２変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＡ２を読み込む。読み込まれたマトリクスＡ２はレジスタ９２に書き込まれる。
【００８０】
ここで、マトリクスＡ２は、数２式で示したように、ＹＣｒＣｂ色空間の画像信号をＲＧＢ色空間の画像信号に変換するマトリクスである。
【００８１】
レジスタ９２にマトリクスＡ２が読み込まれた状態で、ＹＣｒＣｂ色空間の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数２式で示された変換処理が実行される。第１マトリクス回路４からは変換後のＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力される。
【００８２】
このようにして、第１変換処理において、ＹＣｒＣｂ色空間の画像信号に変換され、輝度信号Ｙを用いて輪郭強調された画像情報が、再び、ＲＧＢ原色成分の画像信号に変換されるのである。
【００８３】
第１マトリクス回路４において、色空間の変換処理が行われた後、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号はγ補正回路５に入力される。
【００８４】
γ補正回路５においては、第２変換処理の実行を判別すると、数４式で示したγ補正値５１が設定される。
【００８５】
γ補正処理は既に第１変換処理実行時に行われているため、第２変換処理実行時には、数４式に示すように、γ＝１の設定で処理が行われる。つまり、γ補正は行われない。また、入力８ｂｉｔに対して、そのまま８ｂｉｔの信号が出力される。
【００８６】
＜５−２ 第２マトリクス回路における処理＞
次に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号は第２マトリクス回路６に入力される。
【００８７】
図２を用いて第２マトリクス回路６の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００８８】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第２変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＢ２を読み込む。読み込まれたマトリクスＢ２はレジスタ９２に書き込まれる。
【００８９】
レジスタ９２にマトリクスＢ２が読み込まれた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数６式で示された変換処理が実行される。ここで、マトリクスＢ２は単位行列であるので、入力画像データがそのまま出力されることとなる。
【００９０】
このように、処理が不要な場合であっても、単位行列を設定することにより、第２マトリクス回路６を通過させるようにしたので、第１マトリクス回路４と第２マトリクス回路６とからなる制御回路全体として、ハード回路を共通化させることが可能となる。
【００９１】
また、前述の如く、γ補正回路５においても、第２変換処理時には入力信号をそのまま出力するようにしているので、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６とからなる制御回路全体として、ハード回路を共通化させることが可能となる。
【００９２】
｛６ ＲＧＢ出力｝
以上の第１変換処理および第２変換処理を終えることにより、輪郭強調処理が施されたうえでＲＧＢ色空間の画像情報が出力される。出力された画像情報は、画像メモリ９に記録される。さらに、画像メモリ９に記録された画像情報は、たとえばＴｉｆｆ形式などのＲ，Ｇ，Ｂ原色成分により規定される画像形式ファイルに変換された後、メモリカード等に保存されるのである。
【００９３】
そして、出力されたＲ，Ｇ，Ｂを規定とする画像情報は、ＹＣｒＣｂ色空間によって、輝度信号Ｙを利用した輪郭強調処理等が施されているため、ＪＰＥＧ出力と同様の処理画像を出力することができる。
【００９４】
図４は、以上説明した本実施の形態における第１変換処理と第２変換処理の切り換え動作を概念的に示した図である。第１マトリクス回路４においては、マトリクスＡ１とマトリクスＡ２が切り換えられることにより、また、γ補正回路５においては、γ設定値が切り換えられることにより、また、第２マトリクス回路６においては、マトリクスＢ1とマトリクスＢ２が切り換えられることにより、第１変換処理と第２変換処理が同一のハード回路を利用して実現されていることを示している。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、ＹＣｒＣｂの色空間座標をＲＧＢの色空間座標に変換する処理を第１マトリクス回路４において実行しているが、この処理を第２マトリクス回路６で実行するようにしてもよい。つまり、マトリクスＢ２を数２式で示したマトリクスとし、マトリクスＡ２は単位行列とするようにしてもよい。
【００９６】
本実施の形態によれば、ＲＧＢ色空間およびＹＣｒＣｂ色空間のいずれの色空間の画像情報を規定とした画像形式ファイルをも出力可能であり、且つ、出力画像の形式によらず、同様の画像処理効果が得られるという効果がある。
【００９７】
なお、ＪＰＥＧ形式のファイル出力をする場合には、画像メモリ８に記録された画像情報に圧縮処理を実行するようにすればよい。
【００９８】
さらに、本実施の形態の画像処理装置においては、ＹＣｒＣｂ色空間における画像情報を出力する制御回路をそのまま利用しながら、制御回路の動作状態を切り換えることで、ＲＧＢ色空間における画像情報を出力可能としている。
【００９９】
つまり、本実施の形態においては、第１マトリクス回路４、第２マトリクス回路６などのハード回路を直列接続するとともに、これらのハード回路においてマトリクス切り換えを行うことにより、異なる処理を実行することを可能としているのである。
【０１００】
これにより、ソフトウェアによる画像処理とは異なり、各ハード回路において独立して色演算処理が行われるため、処理速度の向上が図れる。また、マトリクス切り換えを行うことにより、１つのハード回路に対して複数の処理を実行させることが可能となり、ハード回路の共通化による低コスト化と処理装置のコンパクト化が可能となる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、色演算用ハード回路の色演算定数を切り換えることにより、色演算用ハード回路の出力に基づいて得られる信号を、再度、当該色演算用ハード回路に入力し、異なる処理を行うことが可能となる。これにより、ハード回路が共通化され、画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が可能となる。
【０１０２】
請求項２の発明では、撮像素子からの出力信号に対する色補正処理と、色空間の座標変換処理とが同一のハード回路において実現され、ハード回路の共通化が可能となる。
【０１０３】
請求項３の発明では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号について、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輪郭強調処理を行い、さらに、所定の色空間の画像信号に逆変換するので、出力形式に依存することなく、同じ輪郭強調処理を施した画像信号を出力することが可能となる。また、撮像素子の出力信号に対する色補正処理と、所定の色空間の画像信号に逆変換する処理とは、同一のハード回路において実現され、画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が可能となる。
【０１０４】
請求項４の発明では、直列接続された色演算用ハード回路において、各色演算用ハード回路の色演算定数を切り換えるようにしたので、各色演算用ハード回路において、異なる複数の処理を実行することが可能となる。これにより、ハード回路が共通化され、画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が可能となる。
【０１０５】
請求項５の発明では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号について、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輪郭強調処理を行い、さらに、所定の色空間の画像信号に逆変換するので、出力形式に依存することなく、同じ輪郭強調処理を施した画像信号を出力することが可能となる。また、撮像素子からの出力信号に対する色補正処理と、所定の色空間の画像信号に逆変換する処理とは、同一のハード回路において実現され、ハード回路の共通化が可能となる。さらに、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する処理は、第２の設定として入力された信号をそのまま出力するようにしたので、直列接続された色演算用ハード回路を全体として共通化させることが可能となる。
【０１０６】
請求項６の発明では、撮像素子から出力される１フレーム分の画像信号について第１の設定による処理が行われた後、第２の設定に切り換えることにより、再度、当該色演算用ハード回路を利用するので、処理速度の向上を図ることが可能となる。
【０１０７】
請求項７の発明では、γ補正回路は、第２の設定として、入力された信号をそのまま出力するようにしたので、直列接続された色演算用ハード回路を全体として共通化させることが可能となる。
【０１０８】
請求項８の発明では、所定の色空間をＲＧＢ３原色成分の色空間としたので、ＴＩＦＦ等のＲＧＢにより規定される画像ファイルについて画像出力が可能となる。
【０１０９】
請求項９の発明では、全体として共通化させたハード回路により画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が図れるとともに、輝度成分、色差成分をもつ色空間上での画像処理が可能となるので、人間の視覚に適合した画像処理を、画像信号の出力形式を問わず行うことができる。
【０１１０】
請求項１０の発明では、画像信号の出力形式を問わず、適切な輪郭補正処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる画像処理装置のブロック構成図である。
【図２】第１マトリクス回路および第２マトリクス回路の共通ブロック構成図である。
【図３】第１変換処理および第２変換処理のタイムチャートである。
【図４】第１変換処理および第２変換処理で制御回路を共通化した概念図である。
【図５】ＲＧＢデータを用いた輪郭強調処理を行う従来の画像処理装置のブロック構成図である。
【図６】輝度信号を用いて輪郭強調処理実行後、ＲＧＢデータへの逆変換処理を行う従来の画像処理装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ
３ 補間回路
４ 第１マトリクス回路
５ γ補正回路
６ 第２マトリクス回路
７ 輪郭強調フィルタ回路
８ 画像メモリ
９ 画像メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、輪郭補正処理などの画像処理を施した後、原色成分の画像信号を出力する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データには、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色成分の画像情報により規定されているもの、輝度成分Ｙおよび色差成分Ｃｒ，Ｃｂの画像情報により規定されているものなどがある。そして、これらの画像情報を様々な形態で処理する画像処理装置が存在する。
【０００３】
デジタルカメラでは、撮像した画像情報をたとえばＪＰＥＧ等のデータ圧縮された形式で記録媒体に保存するようにしている。このためデジタルカメラに搭載された画像処理装置においては、圧縮記録処理に適した輝度成分Ｙおよび色差成分Ｃｒ，Ｃｂで規定される画像情報で出力する方式が一般的である。
【０００４】
これは、輝度成分Ｙのみに周波数変換（輪郭強調）を施すことが可能であり、色歪みを起こすことなく解像感の変更が可能だからである。また、色差成分Ｃｒ，Ｃｂを処理することで色を独立に調整できるというメリットもある。
【０００５】
このような理由から、一般の圧縮画像データ作成時には、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色成分の画像信号に所定の処理を加えて、輝度成分Ｙおよび色差成分Ｃｒ，Ｃｂの画像信号（以下、適宜、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ，Ｃｂと表現する）に変換し、変換後に輪郭強調処理や色の調整処理を行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、たとえば画像処理結果の記録形式によっては、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色成分で規定された画像情報の出力が要求される場合がある。
【０００７】
そこで、画像情報の出力形式に依存せず、同じ解像感や色調の画像処理を行う必要がある。
【０００８】
図５は、Ｒ，Ｇ，Ｂの入力データに対して、輝度信号Ｙに代えてＧ成分を用いて輪郭強調処理を行う画像処理装置のブロック構成図である。入力されたＧ成分からは、ＨＰＦ（High Pass Filter）等を通過して高周波成分が抽出され、輪郭強調信号が得られる。この信号を、ＬＰＦ（Low Pass Filter）を通過したＧ成分およびＢ、Ｒ成分に加算することで輪郭強調を行っているのである。
【０００９】
このように、Ｒ，Ｇ，Ｂで輪郭強調処理を行った場合には、輪郭の抽出をＧ成分で行うことになり、輪郭へのＲ成分およびＢ成分の寄与が無くなるという問題がある。さらに、強調の度合によって、ＲＢとＧの高周波成分のレベルが変わるためエッジ部の色が変色してしまう等の問題も生じる。
【００１０】
このような問題を回避するために、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力が要求される場合であっても、一旦、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂへの変換を行い、輝度信号Ｙを用いて輪郭強調処理を施し、さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像情報に逆変換を行う方法が考えられる。
【００１１】
図６で示す構成では、Ｒ，Ｇ，Ｂの入力データを、色差マトリクス回路１０１によって、一旦、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂに変換する。そして、輪郭強調回路１０２において、輝度信号Ｙを用いた輪郭強調処理を行い、輪郭強調処理実行後、再び、変換マトリクス回路１０３によって、Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂの画像信号をＲ，Ｇ，Ｂの画像信号に変換して出力するのである。
【００１２】
このような処理を行うことで、輝度信号Ｙを用いた輪郭強調処理や、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを用いた画像処理が行えるので、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号に対して画像処理を行うことにより発生する問題点を解消することが可能である。
【００１３】
しかし、図６で示した構成では、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ，Ｃｂの画像データをＲ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像データに変換するマトリクス回路があらたに必要になるという問題が発生する。
【００１４】
一般的に電子機器のさらなる小型化と、低コスト化が要求されるなかで、あらたな回路の追加はできるだけ避けたい。特に、デジタルカメラ等の小型機器に画像処理装置を搭載する場合にあっては、限りあるスペースの中に多くの部品や回路を配置する必要がある。
【００１５】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、出力画像の形式によらず安定した画像出力を可能としながら、低コスト化および小型化を実現する画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、色演算用ハード回路と、前記色演算用ハード回路の色演算定数を切り換える演算切換手段とを備え、前記色演算定数の切り換えと同期しつつ、前記色演算用ハード回路の出力に基づいて得られる信号を、再度、前記色演算用ハード回路に入力し、前記色演算用ハード回路にて異なる処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記演算切換手段は、撮像素子からの出力信号に対して色補正処理を行うための色演算定数と、色空間の座標変換を行うための色演算定数とを相互に切り換えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号に対して色補正を行う色補正手段と、前記所定の色空間の画像信号を、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する第１色空間変換手段と、前記第１色空間変換手段から出力された輝度成分の画像信号を用いて輪郭補正処理を行う手段と、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を、再び、前記所定の色空間の画像信号に変換する第２色空間変換手段とを備え、前記演算切換手段は、前記色補正手段を実行するための色演算定数と前記第２色空間変換手段を実行するための色演算定数とを相互に切り換えることを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明は、複数の色演算用ハード回路が直列接続されてなる色演算用回路群と、各色演算用ハード回路の色演算定数を切り換える演算切換手段とを備え、各色演算用ハード回路の色演算定数の切り換えと同期しつつ、前記色演算用回路群の出力に基づいて得られる信号を、再度、前記色演算用回路群に入力し、前記色演算用回路群にて異なる処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の画像処理装置において、前記色演算用回路群は、第１の色演算定数が設定された状態では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号に対する色補正処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換する処理を行う第１の色演算用ハード回路と、第１の色演算定数が設定された状態では、前記所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、入力した信号をそのまま出力する第２の色演算用ハード回路とを含み、前記第１の色演算定数が設定された状態で前記色演算用回路群から出力された輝度成分の画像信号を用いて輪郭補正処理を行った後、輝度成分と色差成分の画像信号を、前記第２の色演算定数が設定された状態の前記色演算用回路群で処理することを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の画像処理装置であって、前記色演算用回路群に入力された画像信号は最初に第１の色演算用ハード回路で処理されるものであり、前記撮像素子から出力された１フレーム分の画像信号が前記第１の色演算用ハード回路を通過した後、前記第１の色演算定数が前記第２の色演算定数に切り換えられることを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載の画像処理装置において、前記色演算用回路群は、第１の色演算定数が設定された状態では、γ補正処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、入力した信号をそのまま出力する第３の色演算用ハード回路を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項３または請求項５に記載の画像処理装置において、前記所定の色空間がＲＧＢ３原色成分の色空間であることを特徴とする。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項４に記載の画像処理装置において、前記色演算用回路群は、第１の色演算定数が設定された状態では、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換するとともに、第２の色演算定数が設定された状態では、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の画像処理装置において、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輝度成分の画像信号に対して輪郭補正処理を行い、輪郭補正処理が行われた輝度成分の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる画像処理装置のブロック構成図である。
【００２７】
｛１ ベイヤー式ＣＣＤおよび補間処理｝
ＣＣＤ１はベイヤー方式の色フィルタアレイを備えた単板式ＣＣＤである。ＣＣＤ１には、光電変換をつかさどる多数のフォトダイオードがマトリクス状に配置されて各画素に対応しており、各画素は原色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうちいずれかの色フィルタに覆われている。
【００２８】
本実施の形態においては、ＣＣＤ１の備える色フィルタアレイは、市松状に輝度信号に寄与するＧのフィルタを配置し、残りの部分にＲ、Ｂのフィルタをさらに市松状に配置している。このようにして、各画素にはＲ，Ｇ，Ｂいずれかの原色成分に対応した電荷が蓄積されることとなる。
【００２９】
なお、ベイヤー方式の色フィルタアレイとしては、この他に、Ｇを上下方向に並べたタイプ等、いくつかの方式が存在するが、本実施形態の画像処理装置に適用できる色フィルタアレイのタイプは特に限定されるものではない。ただし、後述する補間処理においては、色フィルタアレイのタイプに応じた処理が行われる必要がある。
【００３０】
また、色フィルタアレイとして、補色系のＹｅ，Ｍｇ，Ｇ，Ｃｙの色フィルタを用いたものとしてもよい。
【００３１】
ＣＣＤ１において蓄積された電荷は、１ラインずつ順次取り出され、１次元の電気信号として出力される。さらに、各画素の電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路（図示せぬ）において１２ｂｉｔのデジタル電気信号に変換された後、ＷＢ（ホワイトバランス）回路２に入力され、ＲＧＢのレベル変換が行われることでホワイトバランスが調整される。
【００３２】
ホワイトバランスの調整が行われた後、各画素の電気信号は補間回路３に入力され、各画素について補間処理が行われる。
【００３３】
つまり、各画素は、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれか１つの原色成分に関する情報しか持っていないため、他の原色成分の情報を周辺の画素の値を基に推測する補間処理を行うのである。この補間処理により、各画素に対して、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ１２ｂｉｔの情報が与えられることになる。
【００３４】
以上の処理により出力されたＲ，Ｇ，Ｂ各原色成分の画像信号を用いて、次に、第１変換処理を実行して輝度信号および色差信号よりなる画像信号を取得し、さらに、輝度信号を用いた輪郭強調処理を施した後、第２変換処理を実行して、再びＲ，Ｇ，Ｂの原色成分の画像信号を出力する。以下、第１変換処理、輪郭強調処理、第２変換処理についてそれぞれ説明する。
【００３５】
｛２ 第１変換処理｝
＜２−１ 色補正処理＞
補間処理が行われた後、各画素についてのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号は、第１マトリクス回路４に入力される。
【００３６】
第１マトリクス回路４のブロック構成を図２に示す。第１マトリクス回路４は、乗算器９１、レジスタ９２、設定切換手段９３、タイミング送出手段９４、ＲＯＭ９５等から構成されている。
【００３７】
ＲＯＭ９５には、第１マトリクス回路４において変換処理を行う際の設定情報、つまり、変換マトリクスが記録されている。
【００３８】
第１マトリクス回路４は、後述するが、第２変換処理においても利用されることになる。そして、第１変換処理実行時と第２変換処理実行時では、変換マトリクスが異なるため、本実施の形態においては、この変換マトリクスを切り換えながら、同一の回路を利用するようにしているのである。
【００３９】
数１式は、第１変換処理実行時に第１マトリクス回路４で実行される変換式を示している。また、数２式は、第２変換処理実行時に第１マトリクス回路４で実行される変換式を示している。
【００４０】
【数１】
【数２】
ここで、第１変換処理実行時に使用されるマトリクスをＡ１、第２変換処理実行時に使用されるマトリクスをＡ２とする。つまり、ＲＯＭ９５には、マトリクスＡ１およびマトリクスＡ２が記録されている。
【００４３】
第１マトリクス回路４では、第１変換処理実行時に、γ補正処理に先だって、ＣＣＤ１の分光特性に基づいた色補正処理が行われる。従って、数１式に示したマトリクスＡ１の各成分α１〜α９は、ＣＣＤ１の分光特性に応じてそれぞれ決定される定数となる。
【００４４】
図２を用いて第１マトリクス回路４の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００４５】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第１変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＡ１を読み込む。読み込まれたマトリクスＡ１はレジスタ９２に書き込まれる。
【００４６】
レジスタ９２にマトリクスＡ１が読み込まれた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数１式で示された変換処理が実行される。第１マトリクス回路４からは変換後のＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力される。これにより、ＣＣＤ１の分光特性に基づいた色補正処理が施されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力されることとなる。
【００４７】
第１マトリクス回路４において、色補正処理等が行われた後、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号はγ補正回路５に入力される。γ補正回路５において、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号はγ補正テーブル（γ設定値）５１によって、表示ディスプレイの再現特性に応じた補正が行われる。
【００４８】
ここで、γ補正回路５においては、第１変換処理実行時と、第２変換処理実行時では、γ設定値５１が異なる。γ補正回路５では、第１変換処理実行時においては、数３式で示されるγ設定値５１による処理が行われ、第２変換処理実行時においては、数４式で示されるγ設定値５１による処理が行われる。
【００４９】
【数３】
【数４】
さらに、第１変換処理実行時には、γ補正回路５において、１２ｂｉｔの電気信号が８ｂｉｔに圧縮される。
【００５２】
これらγ設定値の切換処理は、画像処理装置の制御部からの指令を受けた所定の切換手段が、第１変換処理と第２変換処理の実行状態を判別したうえで、γ設定値の切換処理を行うようにしている。なお、γ補正回路５を図２に示した回路と同様な構成とし、γ設定値を切り換えるようにしてもよい。
【００５３】
＜２−２ 色空間変換処理＞
８ｂｉｔに圧縮されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号は、次に、第２マトリクス回路６に入力される。
【００５４】
第２マトリクス回路６のブロック構成は、図２に示した第１マトリクス回路４と同様であるので、同一の図面を用いて説明する。従って、第２マトリクス回路６の各構成ブロックについても、同一の符合を用いて説明する。
【００５５】
第２マトリクス回路６のＲＯＭ９５には、第２マトリクス回路６において変換処理を行う際の設定情報、つまり、変換マトリクスが蓄積されている。
【００５６】
第２マトリクス回路６についても、第１変換処理と第２変換処理において共通して利用される構成としている。そして、第１変換処理実行時と第２変換処理実行時では、変換マトリクスが異なるため、変換マトリクスを切り換えながら、同一の回路を利用するようにしているのである。
【００５７】
数５式は、第１変換処理実行時に第２マトリクス回路６で実行される変換式を示している。また、数６式は、第２変換処理実行時に第２マトリクス回路６で実行される変換式を示している。
【００５８】
【数５】
【数６】
ここで、第１変換処理実行時に使用されるマトリクスをＢ１、第２変換処理実行時に使用されるマトリクスをＢ２とする。つまり、第２マトリクス回路６のＲＯＭ９５には、マトリクスＢ１およびマトリクスＢ２が記録されている。第１変換処理実行時のマトリクスＢ１は、数５式に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の色空間（以下、ＲＧＢ色空間と称す）を、輝度信号Ｙと色差成分Ｃｒ，Ｃｂからなる色空間（以下、ＹＣｒＣｂ色空間と称す）に変換するマトリクスである。
【００６１】
図２を用いて第２マトリクス回路６の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００６２】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第１変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＢ１を読み込む。読み込まれたマトリクスＢ１はレジスタ９２に書き込まれる。
【００６３】
レジスタ９２にマトリクスＢ１が読み込まれた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数５式で示された変換処理が実行される。第２マトリクス回路６からは変換後のＹＣｒＣｂ色空間における画像信号が出力される。
【００６４】
なお、図１で示した第２マトリクス回路６は、色空間の変換マトリクスとして図示しているが、後述するように第２変換処理実行時には、色空間の変換処理は行われない。
【００６５】
｛３ 輪郭強調フィルタ処理｝
第２マトリクス回路６において出力されたＹＣｒＣｂ色空間の画像信号のうち、輝度成分Ｙの画像信号（以下の説明においては、適宜、輝度成分の電気信号を輝度信号Ｙと表現する。）は、次に、輪郭強調フィルタ回路７に入力される。輪郭強調フィルタ回路７において、輝度信号Ｙは３つに分岐される。分岐された輝度信号Ｙのうち１つは、ＨＰＦ（High Pass Filter）７２を通過し、１つは、ＬＰＦ（Low Pass Filter）７１を通過する。
【００６６】
ＨＰＦ７２を通過した輝度信号Ｙからは、高周波成分が検出され、この検出された高周波成分をアンプ７３に入力して増幅させた後、さらにベースクリップ７４において所定値以上の高周波成分のみが検出され、出力される。
【００６７】
そして、加算器７５において、ＬＰＦ７１を通過した輝度信号Ｙに、ベースクリップ７４から出力された所定値以上の高周波成分を加算することによって、輝度信号Ｙは輪郭強調されたうえで出力されるのである。
【００６８】
輪郭強調フィルタ回路７内で分岐された輝度信号Ｙのうち、残る１つは抑圧回路７６に入力される。抑圧回路７６では、輝度信号Ｙからエッジ成分等を検出し、当該エッジ成分については、色差成分Ｃｒ，Ｃｂに対して抑圧処理を行うことで、偽色の発生を抑圧している。
【００６９】
｛４ 第１変換処理から第２変換処理への移行｝
以上の第１変換処理および輪郭強調処理を終了することにより、輪郭強調処理が施された状態のＹＣｒＣｂ色空間の画像信号が出力される。
【００７０】
出力されたＹＣｒＣｂ色空間の画像信号は、順次画像メモリ８に保存される。
【００７１】
ここで、ＣＣＤ１から１次元の電気信号として出力される画像信号は、第１変換処理実行により、順次、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６、輪郭強調フィルタ回路７を経て画像メモリ８に保存されることとなるが、本実施の形態においては、続く第２変換処理実行で再び同一の制御回路を使用するため、第１マトリクス回路４においてＣＣＤから出力された１フレーム分の画素全てに対する処理が終了するのを待って、第２変換処理が開始されることとなる。
【００７２】
つまり、第１変換処理実行後、輪郭強調処理を施されたＹ，Ｃｒ，Ｃｂの画像信号は、バッファメモリとしての画像メモリ８に記録され、第１マトリクス回路４の空きをまって第２変換処理を開始するのである。
【００７３】
図３は、第１変換処理と第２変換処理における各制御回路の処理タイムチャートである。これら各ハード回路のタイミング設定は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）によって制御される。第１変換処理において、入力された先頭の画素について第１マトリクス回路４における処理を終了すると、引き続き、先頭画素についてγ補正回路５における処理が開始される。以降、同様に先頭画素について第２マトリクス回路６における処理、画像メモリ８への書き込み処理が開始される。
【００７４】
また、先頭の画素に続いて順次入力される画素についても、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６を通過しながら、順次処理が行われ、画像メモリ８に書き込まれる。
【００７５】
なお、図中省略しているが、画像メモリ８に書き込まれる前には、各画素について、輪郭強調処理が行われている。
【００７６】
画像メモリ８に書き込まれた先頭画素は、第１マトリクス回路４に順次入力される１フレーム分の画素が処理される間は、処理されることなく待機状態としており、第１マトリクス回路４における最後の画素についての処理が終了すると、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６の設定値が切り替えられ、再び、第１マトリクス回路４に読み込まれ、第２変換処理が開始される。以降、後述するが、γ補正回路５、第２マトリクス回路６における処理、画像メモリ９への書き込み処理が行われる。さらに、先頭画素に続いて、順次画像メモリ８に書き込まれた画素についても第２変換処理が行われる。このように、各制御回路が全ての処理時間において有効に利用されるようにしている。
【００７７】
｛５ 第２変換処理｝
＜５−１ 色空間変換処理＞
第１変換処理実行後、画像メモリ８に保存されたＹＣｒＣｂ色空間の画像信号は、順次読み出され、第１マトリクス回路４に入力される。
【００７８】
図２を用いて第１マトリクス回路４の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００７９】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第２変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＡ２を読み込む。読み込まれたマトリクスＡ２はレジスタ９２に書き込まれる。
【００８０】
ここで、マトリクスＡ２は、数２式で示したように、ＹＣｒＣｂ色空間の画像信号をＲＧＢ色空間の画像信号に変換するマトリクスである。
【００８１】
レジスタ９２にマトリクスＡ２が読み込まれた状態で、ＹＣｒＣｂ色空間の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数２式で示された変換処理が実行される。第１マトリクス回路４からは変換後のＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力される。
【００８２】
このようにして、第１変換処理において、ＹＣｒＣｂ色空間の画像信号に変換され、輝度信号Ｙを用いて輪郭強調された画像情報が、再び、ＲＧＢ原色成分の画像信号に変換されるのである。
【００８３】
第１マトリクス回路４において、色空間の変換処理が行われた後、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号はγ補正回路５に入力される。
【００８４】
γ補正回路５においては、第２変換処理の実行を判別すると、数４式で示したγ補正値５１が設定される。
【００８５】
γ補正処理は既に第１変換処理実行時に行われているため、第２変換処理実行時には、数４式に示すように、γ＝１の設定で処理が行われる。つまり、γ補正は行われない。また、入力８ｂｉｔに対して、そのまま８ｂｉｔの信号が出力される。
【００８６】
＜５−２ 第２マトリクス回路における処理＞
次に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号は第２マトリクス回路６に入力される。
【００８７】
図２を用いて第２マトリクス回路６の実行状態を説明する。タイミング送出手段９４は、画像処理装置の全体制御を司る制御部（図示せず）からの指令を受けて、設定切換手段９３にマトリクス切換のタイミングを送出する。
【００８８】
設定切換手段９３は、タイミング送出手段９４から第２変換処理の実行指示を受けると、ＲＯＭ９５からマトリクスＢ２を読み込む。読み込まれたマトリクスＢ２はレジスタ９２に書き込まれる。
【００８９】
レジスタ９２にマトリクスＢ２が読み込まれた状態で、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色成分の画像信号が入力されると、乗算器９１において、数６式で示された変換処理が実行される。ここで、マトリクスＢ２は単位行列であるので、入力画像データがそのまま出力されることとなる。
【００９０】
このように、処理が不要な場合であっても、単位行列を設定することにより、第２マトリクス回路６を通過させるようにしたので、第１マトリクス回路４と第２マトリクス回路６とからなる制御回路全体として、ハード回路を共通化させることが可能となる。
【００９１】
また、前述の如く、γ補正回路５においても、第２変換処理時には入力信号をそのまま出力するようにしているので、第１マトリクス回路４、γ補正回路５、第２マトリクス回路６とからなる制御回路全体として、ハード回路を共通化させることが可能となる。
【００９２】
｛６ ＲＧＢ出力｝
以上の第１変換処理および第２変換処理を終えることにより、輪郭強調処理が施されたうえでＲＧＢ色空間の画像情報が出力される。出力された画像情報は、画像メモリ９に記録される。さらに、画像メモリ９に記録された画像情報は、たとえばＴｉｆｆ形式などのＲ，Ｇ，Ｂ原色成分により規定される画像形式ファイルに変換された後、メモリカード等に保存されるのである。
【００９３】
そして、出力されたＲ，Ｇ，Ｂを規定とする画像情報は、ＹＣｒＣｂ色空間によって、輝度信号Ｙを利用した輪郭強調処理等が施されているため、ＪＰＥＧ出力と同様の処理画像を出力することができる。
【００９４】
図４は、以上説明した本実施の形態における第１変換処理と第２変換処理の切り換え動作を概念的に示した図である。第１マトリクス回路４においては、マトリクスＡ１とマトリクスＡ２が切り換えられることにより、また、γ補正回路５においては、γ設定値が切り換えられることにより、また、第２マトリクス回路６においては、マトリクスＢ1とマトリクスＢ２が切り換えられることにより、第１変換処理と第２変換処理が同一のハード回路を利用して実現されていることを示している。
【００９５】
なお、本実施の形態においては、ＹＣｒＣｂの色空間座標をＲＧＢの色空間座標に変換する処理を第１マトリクス回路４において実行しているが、この処理を第２マトリクス回路６で実行するようにしてもよい。つまり、マトリクスＢ２を数２式で示したマトリクスとし、マトリクスＡ２は単位行列とするようにしてもよい。
【００９６】
本実施の形態によれば、ＲＧＢ色空間およびＹＣｒＣｂ色空間のいずれの色空間の画像情報を規定とした画像形式ファイルをも出力可能であり、且つ、出力画像の形式によらず、同様の画像処理効果が得られるという効果がある。
【００９７】
なお、ＪＰＥＧ形式のファイル出力をする場合には、画像メモリ８に記録された画像情報に圧縮処理を実行するようにすればよい。
【００９８】
さらに、本実施の形態の画像処理装置においては、ＹＣｒＣｂ色空間における画像情報を出力する制御回路をそのまま利用しながら、制御回路の動作状態を切り換えることで、ＲＧＢ色空間における画像情報を出力可能としている。
【００９９】
つまり、本実施の形態においては、第１マトリクス回路４、第２マトリクス回路６などのハード回路を直列接続するとともに、これらのハード回路においてマトリクス切り換えを行うことにより、異なる処理を実行することを可能としているのである。
【０１００】
これにより、ソフトウェアによる画像処理とは異なり、各ハード回路において独立して色演算処理が行われるため、処理速度の向上が図れる。また、マトリクス切り換えを行うことにより、１つのハード回路に対して複数の処理を実行させることが可能となり、ハード回路の共通化による低コスト化と処理装置のコンパクト化が可能となる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、色演算用ハード回路の色演算定数を切り換えることにより、色演算用ハード回路の出力に基づいて得られる信号を、再度、当該色演算用ハード回路に入力し、異なる処理を行うことが可能となる。これにより、ハード回路が共通化され、画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が可能となる。
【０１０２】
請求項２の発明では、撮像素子からの出力信号に対する色補正処理と、色空間の座標変換処理とが同一のハード回路において実現され、ハード回路の共通化が可能となる。
【０１０３】
請求項３の発明では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号について、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輪郭強調処理を行い、さらに、所定の色空間の画像信号に逆変換するので、出力形式に依存することなく、同じ輪郭強調処理を施した画像信号を出力することが可能となる。また、撮像素子の出力信号に対する色補正処理と、所定の色空間の画像信号に逆変換する処理とは、同一のハード回路において実現され、画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が可能となる。
【０１０４】
請求項４の発明では、直列接続された色演算用ハード回路において、各色演算用ハード回路の色演算定数を切り換えるようにしたので、各色演算用ハード回路において、異なる複数の処理を実行することが可能となる。これにより、ハード回路が共通化され、画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が可能となる。
【０１０５】
請求項５の発明では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号について、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輪郭強調処理を行い、さらに、所定の色空間の画像信号に逆変換するので、出力形式に依存することなく、同じ輪郭強調処理を施した画像信号を出力することが可能となる。また、撮像素子からの出力信号に対する色補正処理と、所定の色空間の画像信号に逆変換する処理とは、同一のハード回路において実現され、ハード回路の共通化が可能となる。さらに、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する処理は、第２の設定として入力された信号をそのまま出力するようにしたので、直列接続された色演算用ハード回路を全体として共通化させることが可能となる。
【０１０６】
請求項６の発明では、撮像素子から出力される１フレーム分の画像信号について第１の設定による処理が行われた後、第２の設定に切り換えることにより、再度、当該色演算用ハード回路を利用するので、処理速度の向上を図ることが可能となる。
【０１０７】
請求項７の発明では、γ補正回路は、第２の設定として、入力された信号をそのまま出力するようにしたので、直列接続された色演算用ハード回路を全体として共通化させることが可能となる。
【０１０８】
請求項８の発明では、所定の色空間をＲＧＢ３原色成分の色空間としたので、ＴＩＦＦ等のＲＧＢにより規定される画像ファイルについて画像出力が可能となる。
【０１０９】
請求項９の発明では、全体として共通化させたハード回路により画像処理装置の低コスト化、コンパクト化および省電力化が図れるとともに、輝度成分、色差成分をもつ色空間上での画像処理が可能となるので、人間の視覚に適合した画像処理を、画像信号の出力形式を問わず行うことができる。
【０１１０】
請求項１０の発明では、画像信号の出力形式を問わず、適切な輪郭補正処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかる画像処理装置のブロック構成図である。
【図２】第１マトリクス回路および第２マトリクス回路の共通ブロック構成図である。
【図３】第１変換処理および第２変換処理のタイムチャートである。
【図４】第１変換処理および第２変換処理で制御回路を共通化した概念図である。
【図５】ＲＧＢデータを用いた輪郭強調処理を行う従来の画像処理装置のブロック構成図である。
【図６】輝度信号を用いて輪郭強調処理実行後、ＲＧＢデータへの逆変換処理を行う従来の画像処理装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ
３ 補間回路
４ 第１マトリクス回路
５ γ補正回路
６ 第２マトリクス回路
７ 輪郭強調フィルタ回路
８ 画像メモリ
９ 画像メモリ
Claims (10)
- 色演算用ハード回路と、
前記色演算用ハード回路の色演算定数を切り換える演算切換手段と、
を備え、
前記色演算定数の切り換えと同期しつつ、前記色演算用ハード回路の出力に基づいて得られる信号を、再度、前記色演算用ハード回路に入力し、前記色演算用ハード回路にて異なる処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項１に記載の画像処理装置において、
前記演算切換手段は、
撮像素子からの出力信号に対して色補正処理を行うための色演算定数と、色空間の座標変換を行うための色演算定数とを相互に切り換えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項１に記載の画像処理装置において、
撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号に対して色補正を行う色補正手段と、
前記所定の色空間の画像信号を、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する第１色空間変換手段と、
前記第１色空間変換手段から出力された輝度成分の画像信号を用いて輪郭補正処理を行う手段と、
輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を、再び、前記所定の色空間の画像信号に変換する第２色空間変換手段と、
を備え、
前記演算切換手段は、
前記色補正手段を実行するための色演算定数と前記第２色空間変換手段を実行するための色演算定数とを相互に切り換えることを特徴とする画像処理装置。 - 複数の色演算用ハード回路が直列接続されてなる色演算用回路群と、
各色演算用ハード回路の色演算定数を切り換える演算切換手段と、
を備え、
各色演算用ハード回路の色演算定数の切り換えと同期しつつ、前記色演算用回路群の出力に基づいて得られる信号を、再度、前記色演算用回路群に入力し、前記色演算用回路群にて異なる処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項４に記載の画像処理装置において、
前記色演算用回路群は、
第１の色演算定数が設定された状態では、撮像素子から出力された所定の色空間の画像信号に対する色補正処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換する処理を行う第１の色演算用ハード回路と、
第１の色演算定数が設定された状態では、前記所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換する処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、入力した信号をそのまま出力する第２の色演算用ハード回路と、
を含み、
前記第１の色演算定数が設定された状態で前記色演算用回路群から出力された輝度成分の画像信号を用いて輪郭補正処理を行った後、輝度成分と色差成分の画像信号を、前記第２の色演算定数が設定された状態の前記色演算用回路群で処理することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項５に記載の画像処理装置であって、前記色演算用回路群に入力された画像信号は最初に第１の色演算用ハード回路で処理されるものであり、
前記撮像素子から出力された１フレーム分の画像信号が前記第１の色演算用ハード回路を通過した後、前記第１の色演算定数が前記第２の色演算定数に切り換えられることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項５または請求項６に記載の画像処理装置において、
前記色演算用回路群は、
第１の色演算定数が設定された状態では、γ補正処理を行い、第２の色演算定数が設定された状態では、入力した信号をそのまま出力する第３の色演算用ハード回路、
を含むことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項３または請求項５に記載の画像処理装置において、前記所定の色空間がＲＧＢ３原色成分の色空間であることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項４に記載の画像処理装置において、
前記色演算用回路群は、
第１の色演算定数が設定された状態では、所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換するとともに、
第２の色演算定数が設定された状態では、輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項９に記載の画像処理装置において、
所定の色空間の画像信号を輝度成分と色差成分とをもつ色空間の画像信号に変換後、輝度成分の画像信号に対して輪郭補正処理を行い、輪郭補正処理が行われた輝度成分の画像信号を前記所定の色空間の画像信号に変換することを特徴とする画像処理装置。
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