JP4240257B2 - 電子カメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子カメラに係り、特に撮像画像に対してＹＣ変換を実施する電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子カメラでは固体撮像素子からの出力信号をＲ、Ｇ、Ｂの原色信号に分離して出力しても、色相や色の飽和度などの色再現性の点で必ずしも十分とは言えず、また、輝度信号と比較して空間周波数の帯域幅が狭く、画質の点で満足のいく再生画像が得られないという問題があった。このような信号の色再現性を改善する目的で入力ＲＧＢ信号を変換して補正されたＲＧＢ出力信号を得るために、特開平１１−１９１８９３号に示されているようなリニアマトリックスという回路が用いられている。
【０００３】
また、特開平５−２３６４９２号の公報には、各チャンネルごとに差動増幅手段を設け、これらに１種ずつの補正データを入力するようにしてリニアマトリックス回路を構成して色補正を行うとともに、狭い周波数帯域の情報しか含んでいない原色信号に対し、輝度信号が持っている高周波数帯域の情報を補完した合成信号を原色信号として取り出すようにして精細な画像再生を行うカラービデオカメラが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特開平１１−１９１８９３号や特開平５−２３６４９２号の公報に示されているリニアマトリックス回路を持つ画像処理手段では、ＣＣＤから出力される画像信号に含まれるノイズ成分をそのまま一緒に増幅してしまうため、撮像画像にノイズの荒さが目立つという不具合を生じていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、Ｓ／Ｎ比の増大を防ぐために色補正を行うマトリックス変換時の増幅率を従来の半分程度の値に低く設定しておくとともに、ＹＣ変換後の輝度信号Ｙと色差信号Ｃとが持っている高周波数帯域の信号を減衰させる処理を実施した後に、輝度信号Ｙと色差信号Ｃとを所定の信号レベルまで増幅することによって、ノイズが少ない撮像画像を得ることが可能な電子カメラを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、撮像素子を用いて被写体像を撮像し、該撮像により取得される複数の原色信号を出力する撮像手段と、前記原色信号に対して撮像素子の光電変換特性に起因する混色成分を除去する補正変換を行うリニアマトリックス変換手段と、前記リニアマトリックス変換を行った後の前記原色信号を輝度信号とクロマ信号とに変換するＹＣ変換手段と、前記ＹＣ変換した輝度信号とクロマ信号との高周波成分を減衰させる高域減衰手段と、前記高域成分を減衰したクロマ信号に対して彩度を向上させるクロマゲイン調節手段とを備え、前記リニアマトリックス変換手段では混色を完全に補正するゲインよりも低い値で補正変換を実施するとともに、前記クロマゲイン調節手段ではリニアマトリックス変換手段で補正しきれなかった量の色補正を実施することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、撮像素子を用いて被写体像を撮像し、該撮像により取得される複数の原色信号を出力する撮像手段と、前記原色信号に対して撮像素子の光電変換特性に起因する混色成分を除去する補正変換を行うリニアマトリックス変換手段と、前記リニアマトリックス変換を行った後の前記原色信号を輝度信号とクロマ信号とに変換するＹＣ変換手段と、前記ＹＣ変換した輝度信号とクロマ信号との高周波成分を減衰させる高域減衰手段と、前記高域成分を減衰したクロマ信号に対して彩度を向上させるクロマゲイン調節手段とを備え、前記リニアマトリックス変換手段では混色を完全に補正するゲインよりも低い値で補正変換を実施するとともに、前記クロマゲイン調節手段ではリニアマトリックス変換手段で補正しきれなかった量の色補正を実施するので、ノイズが少ない撮像画像を得ることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る電子カメラの好ましい実施の形態について詳説する。
【０００９】
図１は、電子カメラの撮像信号の処理を示す流れ図である。
【００１０】
同図によれば、電子カメラ１０の撮像手段は、被写体像１１をＣＣＤ（固体撮像素子）１２に結像するレンズ１４と、ＣＣＤ１２に到達する光量を調節する絞り１６と、結像した被写体像を電荷に変換するための光電変換素子を備えるとともに結像した被写体像の光量に応じた電荷を垂直転送及び水平転送を行って出力するＣＣＤ１２と、ＣＣＤ１２から出力された信号をフィードスルーレベルとデータレベルとに分離するＣＤＳ処理部（相関２重サンプリング処理部）２０とから構成されている。
【００１１】
また、前記ＣＤＳ処理部２０から出力される画像信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２４と、Ｒ、Ｇ、ＢのうちのＲの原色データに対して他のＧ及びＢの原色データのうちの少なくともいずれか一つと演算してＲ’の新たな原色データを求めるとともに、他のＧ及びＢの原色データに対しても同様にＧ’、Ｂ’の新たな原色データを求めるリニアマトリックス変換手段３０と、各色信号から黒レベルの参照データを減算するオプティカルブラック処理手段３２とが設けられている。
【００１２】
リニアマトリックス変換手段３０の後段には、ホワイトバランス等を補正するＲＧＢゲイン調節手段３４と、ガンマ補正を行うγ処理手段３６と、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’の原色データを輝度データＹや色差データＣｒ、Ｃｂに変換するＹＣ変換手段３８と、輝度データＹや色差データＣｒ、Ｃｂに対して帯域制限を実施して画像データに含まれるノイズ成分を減衰させるローパスフィルタＹＬＰＦ・ＣＬＰＦ３９と、色差データＣｒ、Ｃｂのクロマゲインを調節するＡＰＣクロマゲイン調節部４０と、ＹＣ変換された画像データをＪＰＥＧ等の書式に従って指定された割合にデータ量を減少させる圧縮手段４２と、画像データを含む情報を記憶する記録媒体４４に対して情報を読み書きするためのインターフェースである記録Ｉ／Ｆ４６と、画像データを含む情報を他の機器に無線又は有線の通信手段を用いて通信する通信Ｉ／Ｆ４８と、リニアマトリックス変換手段３０の後段にはＲ’、Ｂ’、Ｃ’の画像データからオートフォーカスや自動露出（ＡＥ）を実施する際の評価値を算出するオート系評価値算出手段５０とが設けられている。
【００１３】
オート系評価値算出手段５０では、全画面のＲＧＢ画像データから輝度データＹを生成して所定の領域毎に分割して各評価値を算出してもよいし、簡易的に全画面の緑色の原色データＧを所定の領域毎に分割して各評価値を算出してもよい。
【００１４】
次に、撮影時においてＣＣＤ１２から得られる撮像信号が記録媒体４４に記録されるまでの流れについて説明する。
【００１５】
図１に示されているように、ＣＣＤ１２上に結像した被写体像は画像信号に光電変換されてＣＤＳ処理部２０に出力される。ＣＤＳ処理部２０では、画像信号を相関２重サンプリングしてフィードスルーレベルとデータレベルとに分離して出力する。ＣＣＤ１２が単板で構成されている場合には、１つの固体撮像素子（ＣＣＤ１２）の受光面には色分離フィルタが組み込まれている。この色分離フィルタは、例えば赤色、緑色、青色の原色を各々透過する微妙なカラーフィルタ、あるいはシアン、マゼンタ、イエローの補色を各々透過する微妙なカラーフィルタを固体撮像素子の各画素の前面を覆うように所定のパターンで配列されている。したがって、ＣＣＤ１２からは、前記カラーフィルタの配列パターンに従った個別の色信号が１ラインずつ順次出力される。
【００１６】
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号は、次のＡ／Ｄ変換器２４でＡ／Ｄ変換されてデジタルの画像データとなる。点順次のＲ、Ｇ、Ｂ原色信号はＣＣＤ１２に設けられている個々のカラーフィルタの分光透過率に影響された値となっているため、実際の被写体が発している色相や色の飽和度を正しく反映したものとは異なっている。そこで、リニアマトリックス変換手段３０ではＡ／Ｄ変換器から得たＲ、Ｇ、Ｂデータを入力して光電変換素子の光電変換特性に合わせて色相、色、輝度を変換、補正して新たなＲＧＢ原色データを出力する。
【００１７】
以下に、リニアマトリックス変換手段３０でＲ、Ｇ、Ｂの各画像データからＲ’、Ｇ’、Ｂ’の新たな原色データを求める処理の演算式の例を示す。
【００１８】
【数１】
【００１９】
上記の原色補正処理を行った画像データは次のオプティカルブラック処理手段３２にて、原色データから、ＣＣＤ１２が発する暗電流に相当する黒レベルデータを減算する等の演算処理を行って、ゆらぎを含む暗電流分が補正された画像信号を得るようにしている。
【００２０】
次に画像データはＲＧＢゲイン調節手段３４にて、オート系評価値算出手段５０で算出した輝度や色相に関する評価値を参照して各原色データのゲインをそれぞれ調節してホワイトバランス調節を行い、γ処理手段３６の非直線増幅手段を用いて階調特性を変換し、ＹＣ変換手段３８にてＲＧＢの原色データから輝度データＹと色差データＣｒ、Ｃｂとを生成する。なお、ＹＣ変換する際には緑色Ｇの原色データの比率がもっとも高いので、緑色Ｇの画像データのゲインを１に設定しておくことによってＳ／Ｎ比を最も良好な状態にすることができる。
【００２１】
次のＹＬＰＦ・ＣＬＰＦ３９では、輝度データＹ及び色差データＣｒ、Ｃｂの高周波成分をローパスフィルタを用いて減衰または除去したデータを出力する。このとき、画素間の細かなノイズ成分は減衰又は除去されるので、ノイズの少ない画像を得ることが可能となる。
【００２２】
次のＡＰＣクロマゲイン調節部４０にて画像の輪郭補正と色差データの補正を行う処理を行う。色差データの補正式の例を以下に示す。
【００２３】
【数２】
Ｃｒ’＝ｐ×Ｃｒ＋ｑ×Ｃｂ …（２）
【００２４】
【数３】
Ｃｂ’＝ｓ×Ｃｒ＋ｔ×Ｃｂ …（３）
但し、ｐ〜ｔの値は−０．２５〜＋２．５の倍率とする。
【００２５】
彩度の補正が終了したら次の圧縮手段４２にて画像データの記録又は送信用に画像データの容量を減少させる圧縮処理を実施する。圧縮された画像データは記録Ｉ／Ｆ４６を介して記録媒体４４に記録される。また、画像データを他の機器に転送する場合には、圧縮された画像データは通信Ｉ／Ｆ４８を介して無線又は有線の通信手段により他の機器に転送される。
【００２６】
図２にカラーＣＣＤの光電変換特性例と理想撮像特性との関係を示す。
【００２７】
同図には、各原色信号のカラーＣＣＤの光電変換特性Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃと、各原色信号の理想撮像特性Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎとが示されている。
【００２８】
同図に示すように、例えばカラーＣＣＤの青色の光電変換特性Ｂｃには波長の長い緑色や赤色の情報も含まれている。同様に他のカラーＣＣＤの光電変換特性Ｒｃ、Ｇｃにも他の色の情報が含まれている。従って、Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃのみを用いて各原色信号を増幅してホワイトバランスを調節してしまうと、理想撮像特性Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎとは一致せずに色のバランスが崩れてしまう。
【００２９】
ホワイトバランス調節にて、各原色信号に対して常に一定のゲイン補正を行っていて且つ補正誤差が全く無い場合には、このバランスが崩れた状態でリニアマトリックス変換による補正を行っても正しく色補正を行うことが可能であるが、ホワイトバランスに調節誤差があったり被写体の色温度の補正を適宜調節する場合にはリニアマトリックス変換を行うとホワイトバランスのずれが強調されたり被写体像の色が再現されなくなってしまう。
【００３０】
そこで、本発明ではホワイトバランス等のゲイン調節を実施する以前の段階で少ない増幅率のままリニアマトリックス変換を実施するとともに色の再現性を理想撮像特性Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎに近い良好な状態に保つように制御している。
【００３１】
上記の説明では、電子カメラ１０の画像信号処理回路を簡素化する目的で点順次の画像データを処理する例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ａ／Ｄ変換器２４の前段または後段に３線化処理手段を設けてＲＧＢ等の原色信号に分割したのちに各画像処理を実施しても本発明の目的を達成することが可能である。
【００３２】
上記の説明では、リニアマトリックス変換手段３０の後段にオプティカルブラック処理手段３２を設けた実施例で示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リニアマトリックス変換手段３０の前段に設けてもよいし、図示しない３線化処理部の前段に設けてもよい。この場合、オプティカルブラック処理をＡ／Ｄ変換器２４の前段においてアナログ処理手段にて実施してもよいし、Ａ／Ｄ変換器２４の後段においてデジタル処理手段にて実施してもよい。また、ＡＰＣクロマゲイン調節部４０までの信号処理をアナログ処理で実施してもよい。
【００３３】
また、上記の説明ではＣＣＤ１２が単板で構成されている例で説明したが、本発明はＧストライプ配列やベイヤー配列の単板のＣＣＤに限定されるものではなく、ＣＣＤが各原色フィルタ毎に複数設けられている構成であっても本発明の目的は達成される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電子カメラによれば、撮像素子を用いて被写体像を撮像し、該撮像により取得される複数の原色信号を出力する撮像手段と、前記原色信号に対して撮像素子の光電変換特性に起因する混色成分を除去する補正変換を行うリニアマトリックス変換手段と、前記リニアマトリックス変換を行った後の前記原色信号を輝度信号とクロマ信号とに変換するＹＣ変換手段と、前記ＹＣ変換した輝度信号とクロマ信号との高周波成分を減衰させる高域減衰手段と、前記高域成分を減衰したクロマ信号に対して彩度を向上させるクロマゲイン調節手段とを備え、前記リニアマトリックス変換手段では混色を完全に補正するゲインよりも低い値で補正変換を実施するとともに、前記クロマゲイン調節手段ではリニアマトリックス変換手段で補正しきれなかった量の色補正を実施するので、Ｓ／Ｎ比の良い撮像画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子カメラの撮像信号の処理を示す流れ図
【図２】カラーＣＣＤの光電変換特性と理想撮像特性との関係を示す図
【符号の説明】
１０…電子カメラ、１２…ＣＣＤ（固体撮像素子）、１４…レンズ、１６…絞り、２０…ＣＤＳ処理部、２４…Ａ／Ｄ変換器、３０…リニアマトリックス変換手段、３２…オプティカルブラック処理手段、３４…ＲＧＢゲイン調節手段、３６…γ処理手段、３８…ＹＣ変換手段、３９…ＹＬＰＦ・ＣＬＰＦ、４０…ＡＰＣクロマゲイン調節部、４２…圧縮手段、４４…記録媒体、４６…記録Ｉ／Ｆ、４８…通信Ｉ／Ｆ、５０…オート系評価値算出手段
Claims (3)
- 撮像素子を用いて被写体像を撮像し、該撮像により取得される複数の原色信号を出力する撮像手段と、前記原色信号に対して撮像素子の光電変換特性に起因する混色成分を除去する補正変換を行うリニアマトリックス変換手段と、前記リニアマトリックス変換を行った後の前記原色信号を輝度信号とクロマ信号とに変換するＹＣ変換手段と、前記ＹＣ変換した輝度信号とクロマ信号との高周波成分を減衰させる高域減衰手段と、前記高域成分を減衰したクロマ信号に対して彩度を向上させるクロマゲイン調節手段と、を備え、前記リニアマトリックス変換手段では混色を完全に補正するゲインよりも低い値で補正変換を実施するとともに、前記クロマゲイン調節手段ではリニアマトリックス変換手段で補正しきれなかった量の色補正を実施することを特徴とする電子カメラ。
- 前記高域成分を減衰した輝度信号に対して被写体像の輪郭を強調するアパーチャコントロール手段を備えたことを特徴とする請求項１の電子カメラ。
- 前記クロマゲイン調節手段では、クロマ信号に対して他の色情報を用いて色補正を行うことを特徴とする請求項１又は２の電子カメラ。
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