JP3588278B2 - カメラ信号処理装置及びカメラ信号処理方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色フィルタを使用したカラーCCD、特にモザイク型補色系色フィルタ配列のCCDを使用した単板式カラービデオカメラにおいて、用されるカメラ信号処理装置及びその処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のモザイク型補色系色フィルタ配列のCCDを使用した単板式カラービデオカメラの構成を図5に示す。
【0003】
1はCCD、2はCCDへの入射光量を調整するアイリス部、3は前記CCD1からの出力信号を相関2重サンプリング処理、ゲイン処理、A/D変換する前処理回路、4は前処理回路3からの映像信号をY信号、Cr信号及びCb信号に分離するYC分離回路、該YC分離回路4から出力されたY信号、Cr信号及びCb信号からG、R、B信号を生成し出力するGRBマトリックスである。前記YC分離回路4及びGRBマトリックス5は、本発明のYC分離部に相当する。
【0004】
前記CCD1は、、図3に示すようにCy、Mg、G、Yeの4色が画素単位で市松模様に配置された色フィルタが設けられており、またCCD1は、図4に示すように、上下方向の2画素データを加えた値、すなわち上下方向に2画素データを出力データとして出力する。
【0005】
6はGRBマトリックス5から出力される各G、R、B信号の利得を調整する利得調整回路、7はG,R、B信号からR−Y信号及びB−Y信号を生成する色差マトリックス、8はR−Y信号及びB−Y信号からC信号を生成するカラーエンコード回路、9はYC分離したY信号に、生成したアパーチャ信号付加処理及び同期信号付加処理を行うYプロセス回路である。
【0006】
10は各G、R、B、Y、R−Y、B−Y信号をそれぞれ1フィールドを64分割した各領域毎に積算する信号積算回路であり、R−Y信号を積算するR−Y積算回路10a、B−Y信号を積算するB−Y積算回路10b、G信号を積算するG積算回路10c、R信号を積算するR積算回路10d、B信号を積算するB積算回路10e、Y信号を積算するY積算回路10fとから構成されている。
【0007】
11は信号積算回路10で積算された各信号積算値を少なくとも1フィールド分記憶する画像情報メモリ、12は該画像情報メモリ11に記憶した積算値に基づいてアイリス部2及び利得調整回路6に制御信号を出力する制御回路となるCPUである。
【0008】
かかるCPU11の動作を図6に基づいて説明する。
【0009】
まず、ステップS10では垂直ブランキング期間中かどうか判断する。ステップS11では、画像情報メモリ11に記憶した64領域分のY信号の積算値を読み出す。ステップS12では、同じく画像情報メモリ11から64領域分のR−Y信号、B−Y信号、G信号、R信号及びB信号を読み出す。
【0010】
ステップS13では、前フィールドの64領域のY信号の積算値を単純加算する。もし、逆行補正指示が設定されている場合、1フィールドを分割した64領域それぞれに重みを設定しておき、この重みを各領域のY信号の積算値に乗算した上で加算して総和を演算する。
【0011】
ステップS14では、ステップS13での演算の結果の総和が、所定値より大きいかどうか判断する。所定値より大きければ、CCD1への入射光量を減少させるべくアイリス部2へ閉じるよう制御信号を出力する。また、所定値より演算結果の総和が小さければCCD1への入射光量を増加させるべくアイリス部2を開放するよう制御信号を出力する。ここでは、アイリス制御を行なっている。
【0012】
ステップS15では64分割した各領域のR−Y信号とB−Y信号とを画像情報メモリ11から読み出し、各領域のR−Y信号及びB−Y信号の積算値の大きさに応じた重み付け係数を算出する。具体的には、R−Y信号及びB−Y信号の相互の大きさに応じて配分される重みにより決定される。
【0013】
ステップS16ではステップS15で求めた各領域の重み付け係数をR、G、B信号の積算値に乗算した上で加算し、G加重加算値、R加重加算値、B加重加算値を演算する。ステップS17ではステップS16で演算した各加重加算値に基づいて利得調整回路6での利得調整係数を設定する。ここでは、各R信号及びB信号の平均信号レベルがG信号の平均信号レベルとなるように係数を設定している。具体的には、以下の式で求めるのである
【0014】
【数1】
Figure 0003588278
【0015】
そして、ステップS17で演算した係数を利得調整回路に送信して、次のフィールドの利得調整を行うのである。即ち、ホワイトバランス制御をこのステップで行なっているのである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各信号毎にかつ64領域毎に積算する必要があるため、メモリ容量が必要であった。
【0017】
また、Y信号はYC分離回路4で、G、R及びB信号はYC分離回路4の後のGRBマトリックス5で、さらにR−Y信号及びB−Y信号はGRBマトリックス5の後の色差マトリックス6でそれぞれ生成されるため、加算回路10での加算タイミングが異なり、そのタイミングのずれを考慮して回路を構成する必要があった。
【0018】
以上の点を考慮する回路が必要であり、余分に調整回路を追加する必要があり、回路規模が大きくなってしまっていた。
【0019】
本発明はかかる課題を解決するためのものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明のカメラ信号処理装置は、色フィルタを有し、出力信号として2画素分のデータを混合して出力する撮像素子からの出力信号をYC分離するYC分離部と、該YC分離部に入力される前の前記撮像素子からの出力信号を複数に分類し、同じ分類毎に積算する信号積算部と、該信号積算部で積算した結果を記憶する記憶部と、該記憶部の記憶した前記分類毎の各積算値を加重加算して、R、G、B信号、色差信号及びY信号の各信号成分を生成する演算部と、該演算部で演算したR、G、B信号及び色差信号に基づいてYC分離部で分離したR、G、B信号の利得を調整する利得調整部と、該利得調整部で調整したR、G、B信号をエンコードしてC信号を生成し、出力するカラーエンコード部と、前記演算部で演算したY信号に基づいて前記撮像素子のアイリス部に制御信号を送信する制御部とを備えたことを特徴とする。
【0021】
また、本発明のカメラ信号処理方法は、色フィルタを有し、出力信号として2画素分のデータを混合して出力する撮像素子からの出力信号をYC分離するYC分離ステップと、該YC分離ステップでYC分離される前の前記撮像素子からの出力信号を複数に分類し、同じ分類毎に積算する信号積算ステップと、該信号積算ステップで積算した結果を記憶する記憶ステップと、該記憶ステップの記憶した前記分類毎の各積算値を加重加算して、R、G、B信号、色差信号及びY信号の各信号成分を生成する演算ステップと、該演算ステップで演算したR、G、B信号及び色差信号に基づいてYC分離部で分離したR、G、B信号の利得を調整する利得調整ステップと、該利得調整ステップで調整したR、G、B信号をエンコードしてC信号を生成し、出力するエンコードステップと、前記演算ステップで演算したY信号に基づいて前記撮像素子のアイリス部に制御信号を送信する制御ステップとを備えたことを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図1において発明の実施例を説明するが、従来の技術と同じ機能を有する構成には同じ番号を付しているので、説明を省略する。また、以下の説明では、図3のように配置された色フィルター(モザイク型補色系色フィルタ)を有するCCD1を使用したカメラとして説明する。したがって、CCD1からは、Cy+Mg混合色成分、Ye+G混合色成分、Cy+G混合色成分及びYe+Mg混合色成分を含んだ4種類の信号C1、C2、C3、C4が出力されることになる。
【0023】
13は、CCD1から出力される4種類の信号C1、C2、C3、C4を分類する信号分類回路、14は分類された4種類の信号をそれぞれ1フィールド分毎に積算する信号積算回路である。
【0024】
該信号積算回路14は、4種類のCCD1の出力信号をそれぞれ積算するC1積算回路14a、C2積算回路14b、C3積算回路14c、C4積算回路14dで構成されている。
【0025】
15は各積算回路14a乃至14dで積算した積算値を記憶する画像情報メモリ、16は画像情報メモリに記憶した各積算値に基づいて所望の信号、即ち、R、G、B、R−Y、B−Y信号を生成する信号生成回路である。
【0026】
該信号生成回路16は、乗算回路16a、16b、16c、16d及び加算回路16e、16fで構成されている。具体的に、各信号を算出する演算式は下記の式2のとおりである。
【0027】
【数2】
Figure 0003588278
【0028】
ただし、数2中のYGK、BGK、RGK、YRK、BRK、RRK、YBK、BBK、RBKは、図1中のRGBマトリックス5でY信号、Cr信号、Cb信号からR,GB信号を得るために使用する係数である。
【0029】
かかる構成の動作を図2に基いて説明する。
【0030】
ステップS1では、CCD1が色フィルタを通して得られた4種類の出力信号が時系列に出力する。ステップS2ではCCD1から出力された出力信号を前処理部3で相関2重サンプリング処理、利得処理及びA/D変換を行なう。ステップS3では、ステップS2で処理した信号をYC分離回路4でYC分離を行なう。
【0031】
ステップS4では、ステップS2で処理された信号を、信号分類回路13で信号を分類し、それぞれの信号を信号積算回路14で積算させる。具体的には、CCD1からは4種類の映像信号が1画素毎に時系列に出力されるので、順次信号積算回路14の積算回路14a乃至14dに1フィールドの64分割領域分毎に積算する。信号積算回路14で1領域分の積算が終了したとき、画像情報メモリ15に記憶させる。
【0032】
ステップS5では、画像情報メモリ15に記憶した積算値から信号生成回路16がY、G、R、B、R−Y及びB−Y信号を生成する。ステップS6ではステップS5で得られたG、R、B、R−Y及びB−Y信号から利得調整回路6で利得調整するR信号及びB信号の利得調整用係数を設定する。
【0033】
具体的には、まずCPU12は、1フィールドを64分割した領域のそれぞれの領域に於いて、各領域のR−Y信号及びB−Y信号の大きさから重み付け係数を演算する。次に、YC分離回路4及びGRBマトリックス5によって分離されたR信号及びB信号の平均信号レベルがG信号の平均信号レベルとなるように、画像情報メモリ15で積算した積算値に基いて演算する。演算式は、前述した数1に従う。
【0034】
ステップS7では、ステップS6で利得調整したG、R、B信号に基いて色差マトリックス7でR−Y信号及びB−Y信号を生成し、さらにエンコード回路8でカラーエンコードを行いC信号を形成し、出力する。この後は、Yプロセス回路9からのY信号とともに、表示部または記録部にカメラ出力として出力される。
【0035】
ステップS8では、CPU12が信号生成回路16で生成したY信号からアイリス調整を行なう。
【0036】
【発明の効果】
以上述べたとおり本発明によれば、信号の読み出しタイミングが同一となり、制御が簡略化できるとともに、記憶装置の規模も含めて回路規模を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカメラ信号処理装置の制御ブロック図である。
【図2】本発明のカメラ装置の動作フローチャートを示す図である。
【図3】CCDの色フィルタの配列を示す図である。
【図4】CCDの信号出力を示す図である。
【図5】従来のカメラ信号処理装置の制御ブロック図である。
【図6】従来のカメラ処理装置の動作フローチャートを示す図である。
【符号の説明】
1 CCD
4 YC分離回路
6 利得調整回路
8 カラーエンコード回路
12 CPU
13 信号分類回路
14 信号積算回路
15 画像情報メモリ
16 信号生成回路

Claims (2)

  1. 色フィルタを有し、出力信号として2画素分のデータを混合して出力する撮像素子からの出力信号をYC分離するYC分離部と、該YC分離部に入力される前の前記撮像素子からの出力信号を複数に分類し、同じ分類毎に積算する信号積算部と、該信号積算部で積算した結果を記憶する記憶部と、該記憶部の記憶した前記分類毎の各積算値を加重加算して、R、G、B信号、色差信号及びY信号の各信号成分を生成する演算部と、該演算部で演算したR、G、B信号及び色差信号に基づいてYC分離部で分離したR、G、B信号の利得を調整する利得調整部と、該利得調整部で調整したR、G、B信号をエンコードしてC信号を生成し、出力するカラーエンコード部と、前記演算部で演算したY信号に基づいて前記撮像素子のアイリス部に制御信号を送信する制御部とを備えたことを特徴とするカメラ信号処理装置。
  2. 色フィルタを有し、出力信号として2画素分のデータを混合して出力する撮像素子からの出力信号をYC分離するYC分離ステップと、該YC分離ステップでYC分離される前の前記撮像素子からの出力信号を複数に分類し、同じ分類毎に積算する信号積算ステップと、該信号積算ステップで積算した結果を記憶する記憶ステップと、該記憶ステップの記憶した前記分類毎の各積算値を加重加算して、R、G、B信号、色差信号及びY信号の各信号成分を生成する演算ステップと、該演算ステップで演算したR、G、B信号及び色差信号に基づいてYC分離部で分離したR、G、B信号の利得を調整する利得調整ステップと、該利得調整ステップで調整したR、G、B信号をエンコードしてC信号を生成し、出力するエンコードステップと、前記演算ステップで演算したY信号に基づいて前記撮像素子のアイリス部に制御信号を送信する制御ステップとを備えたことを特徴とするカメラ信号処理方法。
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