JP4309237B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関し、より詳しくは、CCDセンサ等の撮像素子とカラーフィルタを用いて撮像し、得られた画像に基づいて、画素毎にフィルタ色と異なる色の信号値を補間することによりカラー画像を生成する撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging device, and more specifically, imaging using an imaging device such as a CCD sensor and a color filter, and interpolating a signal value of a color different from the filter color for each pixel based on the obtained image. The present invention relates to an imaging device that generates a color image.

CCD(Charged Coupled Device)のような単板式の撮像素子を用いた撮像装置では、そのまま撮影しても単一の分光感度しか得られないので、カラー画像を得るために、各画素に対応する受光素子の受光面に、所定のパターン(例えば、図7に示すようなR(赤),G(緑),B(青)からなるベイヤ配列)の色フィルタを設けて撮影することが一般に行われている。
この撮像により得られる画像は、各画素が単一の色成分しか有していないため、色に関しては、色フィルタのパターンに応じたモザイク状(市松パターン)の画像(色モザイク画像)となる。色モザイク画像の各画素に対して、当該画素が有していない他の色成分を、周囲の画素を用いて補間することにより、すべての画素がすべての色成分(R,G,B)を有している画像、すなわち、カラー画像を生成するようにしている。
In an image pickup apparatus using a single-plate image pickup device such as a CCD (Charged Coupled Device), only a single spectral sensitivity can be obtained even if the image is taken as it is. Therefore, in order to obtain a color image, light reception corresponding to each pixel is obtained. In general, photographing is performed by providing a color filter of a predetermined pattern (for example, a Bayer array of R (red), G (green), and B (blue) as shown in FIG. 7) on the light receiving surface of the element. ing.
Since each pixel has only a single color component, the image obtained by this imaging is a mosaic image (checkered pattern) image (color mosaic image) corresponding to the color filter pattern. For each pixel of the color mosaic image, other color components that the pixel does not have are interpolated using surrounding pixels, so that all the pixels have all the color components (R, G, B). An image that is possessed, that is, a color image is generated.

上述した補間処理方法、すなわち、周囲の画素を用いて画素が有していない他の色成分を補間する処理方法としては、たとえば、算出したい画素に隣接する4個の画素の信号値のうち、最大値と最小値を除いた2個の画素の信号値の平均をとる方法(メディアン補間)や、隣接する4個の画素の信号値の平均をとる方法(平均補間)等が知られている。   As an interpolation processing method described above, that is, a processing method for interpolating other color components that a pixel does not have using surrounding pixels, for example, among signal values of four pixels adjacent to a pixel to be calculated, A method of averaging the signal values of two pixels excluding the maximum value and minimum value (median interpolation), a method of averaging the signal values of four adjacent pixels (average interpolation), and the like are known. .

ところで、従来から知られている補間処理方法によれば、縦縞模様のように、画素の信号値が大きく変化する境界、たとえば、被写体画像と背景画像の境界において、偽色の発生を防止することができないという問題がある。
すなわち、従来の補間処理方法においては、補間処理の際に、注目する画素に隣接する画素の信号値のみしか考慮されないので、適切な補間処理を行うことができず、その結果、画素の信号値が大きく変化する境界において、偽色が発生する。
By the way, according to a conventionally known interpolation processing method, it is possible to prevent the occurrence of false colors at a boundary where the pixel signal value changes greatly, such as a boundary between a subject image and a background image, like a vertical stripe pattern. There is a problem that can not be.
That is, in the conventional interpolation processing method, only the signal value of the pixel adjacent to the pixel of interest is considered during the interpolation processing, and therefore, appropriate interpolation processing cannot be performed. As a result, the signal value of the pixel A false color is generated at a boundary where greatly changes.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子により撮像された色モザイク画像に基づいて生成されたカラー画像に発生する偽色を除去することを可能とする撮像装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of removing a false color generated in a color image generated based on a color mosaic image captured by an imaging element. Is to provide.

上記目的を達成するために本発明の観点は、単板式撮像素子により撮像され、複数の色成分毎にそれぞれモザイク状に配列される複数の色モザイク画像に基づいて、各画素が前記複数の色成分を有するカラー画像を生成する撮像装置であって、一の画素に隣接し、前記一の画素に対応する色モザイク画像の色成分と異なる色成分を有する隣接画素に対し、前記一の画素の色成分を補間する色補間量を算出する処理を、各画素に対して行う色補間量算出手段と、前記色補間量算出手段が算出する色補間量が所定の第1の閾値以下である注目画素が有する色成分の色モザイク画像に対応する画素のうち、前記注目画像から所定範囲内の複数の画素に対して、前記色補間量算出手段が算出する色補間量の平均値を算出する色補間量平均算出手段と前記色補間量算出手段が算出する各画素毎の色補間量に基づいて、各画素毎に色補間処理を行う色補間処理手段と、を具備し、前記色補間量平均算出手段が算出する色補間量の平均値と、前記注目画素の色補間量との差分の絶対値が所定の第2の閾値以上である場合には、前記色補間処理手段は、前記注目画素に基づいて色補間処理を行わない。   In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, each pixel has the plurality of colors based on a plurality of color mosaic images captured by a single-plate image sensor and arranged in a mosaic pattern for each of a plurality of color components. An imaging device that generates a color image having a component, the adjacent pixel having a color component different from a color component of a color mosaic image corresponding to the one pixel and adjacent to the one pixel. A color interpolation amount calculation unit that performs a process of calculating a color interpolation amount for interpolating color components on each pixel, and a color interpolation amount that is calculated by the color interpolation amount calculation unit is below a predetermined first threshold value Color that calculates the average value of the color interpolation amounts calculated by the color interpolation amount calculation means for a plurality of pixels within a predetermined range from the target image among the pixels corresponding to the color mosaic image of the color component of the pixel Interpolation amount average calculation means and previous Color interpolation processing means for performing color interpolation processing for each pixel based on the color interpolation amount for each pixel calculated by the color interpolation amount calculation means, and the color interpolation calculated by the color interpolation amount average calculation means When the absolute value of the difference between the average value of the amount and the color interpolation amount of the target pixel is equal to or larger than a predetermined second threshold, the color interpolation processing unit performs color interpolation processing based on the target pixel. Not performed.

好ましくは、前記色補間量平均算出手段が算出する色補間量の平均値と、前記注目画素の色補間量との差分の絶対値が所定の第2の閾値以上である場合には、前記色補間処理手段は、前記注目画素の色補間量を、前記色補間量平均算出手段が算出する色補間量の平均値とする。   Preferably, when the absolute value of the difference between the average value of the color interpolation amount calculated by the color interpolation amount average calculating means and the color interpolation amount of the target pixel is equal to or greater than a predetermined second threshold, The interpolation processing unit sets the color interpolation amount of the target pixel as an average value of the color interpolation amounts calculated by the color interpolation amount average calculating unit.

本発明によれば、撮像素子により撮像された色モザイク画像に基づいて生成されたカラー画像に発生する偽色を除去することが可能となるので、良好な画質が得られる。   According to the present invention, it is possible to remove a false color generated in a color image generated based on a color mosaic image picked up by an image pickup device, so that a good image quality can be obtained.

実施形態
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について、添付図面に関連付けて説明する。
図1は、本実施形態における撮像装置1の全体構成を例示する図である。当該撮像装置1は、大別して光学系、信号処理系、記録系、表示系、および制御系から構成される。
Embodiments Hereinafter, embodiments of an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an imaging apparatus 1 in the present embodiment. The imaging apparatus 1 is roughly composed of an optical system, a signal processing system, a recording system, a display system, and a control system.

光学系は、レンズ光学系10およびCCDセンサ11から構成される。
レンズ光学系10は、被写体に対向するレンズを含み、当該レンズにより被写体の光学像を集光して、CCDセンサ11上に被写体の像を結像する。
CCDセンサ11は、RGBのベイヤ配列等のカラーフィルタが設けられた単板式CCDイメージセンサから構成される。なお、カラーフィルタのパターンについては、RGBのベイヤ配列以外であってもよい。
The optical system includes a lens optical system 10 and a CCD sensor 11.
The lens optical system 10 includes a lens facing the subject, and the optical image of the subject is collected by the lens to form an image of the subject on the CCD sensor 11.
The CCD sensor 11 includes a single-plate CCD image sensor provided with a color filter such as an RGB Bayer array. The color filter pattern may be other than the RGB Bayer array.

信号処理系は、CCDセンサ11から出力される電気信号をサンプリングすることによってノイズを低減させるための相関2重サンプリング回路(CDS:Correlated Double
Sampling)であるCDS12と、CDS12が出力するアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器13と、A/D変換器13が出力するディジタル信号に対して、後述する所定の画像処理を行う画像処理部14とから構成される。
画像処理部14に入力されるディジタル信号は、上述したCCDセンサ11のカラーフィルタのパターンに応じたRGBの各色毎のモザイク状(市松パターン)の画像データである。
The signal processing system is a correlated double sampling circuit (CDS: Correlated Double) for reducing noise by sampling the electrical signal output from the CCD sensor 11.
Sampling CDS 12, A / D converter 13 that converts an analog signal output from CDS 12 into a digital signal, and predetermined image processing to be described later are performed on the digital signal output from A / D converter 13. And an image processing unit 14.
The digital signal input to the image processing unit 14 is mosaic image data (checkered pattern) for each color of RGB corresponding to the color filter pattern of the CCD sensor 11 described above.

記録系は、制御部16により実行される制御用プログラムと、画像処理部14により生成された画像データの圧縮データと、を格納するメモリ15を含んで構成される。   The recording system includes a memory 15 that stores a control program executed by the control unit 16 and compressed data of the image data generated by the image processing unit 14.

表示系は、画像処理部14が処理し、内蔵する画像メモリに格納する画像データをアナログ化するD/A変換器18と、入力される画像を表示することによりファインダとして機能するLCD(Liquid Crystal Display)等よりなる表示部19を含んで構成される。   The display system includes a D / A converter 18 that converts image data processed by the image processing unit 14 and stored in a built-in image memory, and an LCD (Liquid Crystal) that functions as a finder by displaying an input image. The display unit 19 including a display) is included.

制御系は、CCDセンサ11乃至A/D変換器13の動作タイミングを制御するタイミングジェネレータ17と、ユーザによるシャッタ操作やその他のコマンドを入力するための操作入力部20と、CCDセンサ11により取得された色モザイク画像に基づいて補間処理を行うことにより、各画素がすべての色成分を有するカラー画像を生成する画像処理部14と、メモリ15に記憶されている制御用プログラムを読み出し、読み出した制御用プログラムと、操作入力部20から入力されるユーザからのコマンド等に基づいて、撮像装置1の全体を制御するCPU(Central Processing Unit) などよりなる制御部16とを含んで構成される。   The control system is acquired by the timing generator 17 that controls the operation timing of the CCD sensor 11 to the A / D converter 13, the operation input unit 20 for inputting a shutter operation and other commands by the user, and the CCD sensor 11. By performing interpolation processing based on the color mosaic image, the image processing unit 14 that generates a color image in which each pixel has all the color components, and the control program stored in the memory 15 are read, and the read control And a control unit 16 including a CPU (Central Processing Unit) that controls the entire imaging apparatus 1 based on a user command input from the operation input unit 20 and the like.

撮像装置1においては、被写体の光学像は、レンズ光学系10を介してCCDセンサ11に入射され、CCDセンサ11により光電変換されて電気信号となる。得られた電気信号は、CDS12によりノイズ成分が除去され、A/D変換器13によってディジタル化された後、画像処理部14が内蔵する画像メモリに一時格納される。
通常の状態では、タイミングジェネレータ17による信号処理系に対する制御により、画像処理部14が内蔵する画像メモリには、一定のフレームレートで絶えず画像信号が上書きされるようになされている。画像処理部14が内蔵する画像メモリの画像信号は、D/A変換器18によってアナログ信号に変換され、対応する画像が表示部19に表示される。
In the imaging apparatus 1, an optical image of a subject is incident on a CCD sensor 11 via a lens optical system 10, and is photoelectrically converted by the CCD sensor 11 into an electrical signal. The obtained electrical signal is removed of noise components by the CDS 12, digitized by the A / D converter 13, and then temporarily stored in an image memory built in the image processing unit 14.
In a normal state, an image signal is constantly overwritten at a constant frame rate in the image memory built in the image processing unit 14 by the control of the signal processing system by the timing generator 17. The image signal of the image memory built in the image processing unit 14 is converted into an analog signal by the D / A converter 18, and a corresponding image is displayed on the display unit 19.

表示部19は、撮像装置1のファインダの役割も担っている。ユーザが操作入力部20に含まれるシャッタボタンを押下(操作)した後、制御部16は、タイミングジェネレータ17に対し、シャッタボタンが押下された直後の画像信号を保持するように、すなわち、画像処理部14の画像メモリに画像信号が上書きされないように、信号処理系を制御する。
そして、画像処理部14の画像メモリに保持された画像データは、所定の方式により圧縮されてメモリ15に記録される。以上のような撮像装置1の動作によって、1枚の画像データの取り込みが終了する。
The display unit 19 also serves as a finder for the imaging apparatus 1. After the user presses (operates) the shutter button included in the operation input unit 20, the control unit 16 holds the image signal immediately after the shutter button is pressed to the timing generator 17, that is, image processing. The signal processing system is controlled so that the image signal is not overwritten in the image memory of the unit 14.
Then, the image data held in the image memory of the image processing unit 14 is compressed by a predetermined method and recorded in the memory 15. With the operation of the imaging apparatus 1 as described above, the acquisition of one piece of image data is completed.

図2は、本実施形態における撮像装置1の画像処理部14の画像処理動作を示すブロック図である。
補間処理部141は、CCDセンサ11により得られるRGB各色のモザイク状の画像データに基づいて、各画素が有していない色成分を、周囲の画素の色成分を用いて補間する処理を行うことにより、すべての画素がすべての色成分(R,G,B)を有しているカラー画像を生成する。
補間ベクトル量算出部142は、補間処理部141の補間処理により生成された色成分に基づいて、各画素毎に補間ベクトル量CVを生成する。補間ベクトル量CVについては、後述する。
補間ベクトル量調整部143は、補間ベクトル量算出部142により算出された各画素毎の補間ベクトル量CVに基づいて、補間処理部141の補間処理結果を調整し、偽色が除去されたカラー画像を生成する。
以下、画像処理部14において実行される各処理について説明する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an image processing operation of the image processing unit 14 of the imaging apparatus 1 according to the present embodiment.
The interpolation processing unit 141 performs a process of interpolating a color component that each pixel does not have using the color components of surrounding pixels based on the mosaic image data of each RGB color obtained by the CCD sensor 11. Thus, a color image in which all pixels have all color components (R, G, B) is generated.
The interpolation vector amount calculation unit 142 generates an interpolation vector amount CV for each pixel based on the color component generated by the interpolation processing of the interpolation processing unit 141. The interpolation vector amount CV will be described later.
The interpolation vector amount adjustment unit 143 adjusts the interpolation processing result of the interpolation processing unit 141 based on the interpolation vector amount CV for each pixel calculated by the interpolation vector amount calculation unit 142, and the color image from which the false color is removed Is generated.
Hereinafter, each process executed in the image processing unit 14 will be described.

先ず、補間処理部141において実行される補間処理について、図3に関連付けて説明する。
補間処理部141では、CCDセンサ11により得られるRGB各色のモザイク状の画像データに基づいて、各画素がRGBの各色成分を有するカラー画像を生成するための補間処理である。図3は、補間処理部141の補間処理の一例を図示したものであり、(a)はR成分の補間処理を、(b)はG成分の補間処理を、(c)はB成分の補間処理を示す。
First, the interpolation processing executed in the interpolation processing unit 141 will be described with reference to FIG.
The interpolation processing unit 141 is an interpolation process for generating a color image in which each pixel has each RGB color component based on the mosaic image data of each RGB color obtained by the CCD sensor 11. FIG. 3 illustrates an example of the interpolation processing of the interpolation processing unit 141, where (a) shows R component interpolation processing, (b) shows G component interpolation processing, and (c) shows B component interpolation. Indicates processing.

まず、図3(b)のステップST1bにおいて、ステップST1bにGを表示していない画素に対して、ステップST1bにGを表示する画素に基づいて、補間演算を実行することにより、ステップST2bとする。
補間演算には、たとえば、算出したい画素(G)に隣接する4個の画素(G)の信号値のうち、最大値と最小値を除いた2個の画素の信号値の平均をとる方法(メディアン補間)や、隣接する4個の画素(G)の信号値の平均をとる方法(平均補間)等がある。その他、上記4個の画素(G)と算出したい画素(G)に近接する画素(R,B)に応じた関数により、演算する方法などが知られている。
かかる補間演算により、すべての画素に対するGの信号値が算出される(ステップST3b)。
First, in step ST1b in FIG. 3B, an interpolation operation is performed on a pixel that does not display G in step ST1b based on a pixel that displays G in step ST1b, thereby setting step ST2b. .
In the interpolation calculation, for example, among the signal values of four pixels (G) adjacent to the pixel (G) to be calculated, a method of averaging the signal values of two pixels excluding the maximum value and the minimum value ( Median interpolation) and a method of averaging signal values of four adjacent pixels (G) (average interpolation). In addition, a calculation method is known by using a function corresponding to the four pixels (G) and the pixel (R, B) adjacent to the pixel (G) to be calculated.
The G signal value for all the pixels is calculated by this interpolation calculation (step ST3b).

図3(a)のステップST1aにおいて、ステップST1aにRを表示する画素の信号値と、同一画素のGの信号値(ステップST2b)とに基づいて、色差信号Crを算出し、ステップST2aとする。
次に、図3(a)のステップST2aにおいて、ステップST2aにCrを表示していない画素に対して、ステップST2aにCrを表示する画素に基づいて、補間演算を実行することにより、ステップST3aとする。補間演算としては、上述したメディアン補間や平均補間等を適用することができる。
ステップST3aにより、すべての画素に対して色差信号Crが算出されると、補間されたGの信号値(ステップST2b)に基づいて、すべての画素のRの信号値が算出される(ステップST4a)。
In step ST1a of FIG. 3A, the color difference signal Cr is calculated based on the signal value of the pixel displaying R in step ST1a and the G signal value of the same pixel (step ST2b), and is set as step ST2a. .
Next, in step ST2a of FIG. 3 (a), by performing an interpolation operation on the pixels not displaying Cr in step ST2a based on the pixels displaying Cr in step ST2a, step ST3a and To do. As the interpolation calculation, the median interpolation, the average interpolation, or the like described above can be applied.
When the color difference signals Cr are calculated for all the pixels in step ST3a, the R signal values for all the pixels are calculated based on the interpolated G signal value (step ST2b) (step ST4a). .

同様に、図3(c)のステップST1cにおいて、ステップST1cにRを表示する画素の信号値と、同一画素のGの信号値(ステップST2b)とに基づいて、色差信号Cbを算出し、ステップST2cとする。
次に、図3(c)のステップST2cにおいて、ステップST2cにCbを表示していない画素に対して、ステップST2cにCbを表示する画素に基づいて、補間演算を実行することにより、ステップST3cとする。補間演算としては、上述したメディアン補間や平均補間等を適用することができる。
ステップST3cにより、すべての画素に対して色差信号Cbが算出されると、補間されたGの信号値(ステップST2b)に基づいて、すべての画素のRの信号値が算出される(ステップST4c)。
なお、上述した補間処理は一例であって、その他の公知の補間処理を適用させることができる。たとえば、ステップST2bにおいて、Gの信号値だけでなく、補間対象画素のR,Bの信号値に応じて補間する値を変化させる方法を用いてもよい。
Similarly, in step ST1c of FIG. 3C, the color difference signal Cb is calculated based on the signal value of the pixel displaying R in step ST1c and the G signal value of the same pixel (step ST2b). Let ST2c.
Next, in step ST2c of FIG. 3 (c), by performing an interpolation operation on the pixels that do not display Cb in step ST2c based on the pixels that display Cb in step ST2c, To do. As the interpolation calculation, the median interpolation, the average interpolation, or the like described above can be applied.
When the color difference signal Cb is calculated for all the pixels in step ST3c, the R signal value of all the pixels is calculated based on the interpolated G signal value (step ST2b) (step ST4c). .
The interpolation process described above is an example, and other known interpolation processes can be applied. For example, in step ST2b, not only the G signal value but also a method of changing the value to be interpolated according to the R and B signal values of the interpolation target pixel may be used.

上述したように、補間処理部141において、すべての画素に対してRGBの各成分の信号値が算出されたが、このままの状態では、偽色を含んでおり、この偽色を補間ベクトル量算出部142および補間ベクトル量調整部143により除去する。   As described above, in the interpolation processing unit 141, the signal values of the RGB components are calculated for all the pixels, but in this state, the false color is included, and this false color is calculated as the interpolation vector amount. This is removed by the unit 142 and the interpolation vector amount adjustment unit 143.

補間ベクトル量算出部142は、補間処理部141で実行された補間処理結果に基づいて、補間ベクトル量CVを算出する。
補間ベクトル量CVは、補間処理部141の補正処理により1の画素が周囲に生成する色ベクトルの大きさ(絶対値)であり、補間ベクトル量算出部142は、各画素毎に、補間ベクトル量CVを算出する。具体的には、補間ベクトル量CVを算出する対象の画素(対象画素)に対して、補間処理により隣接する画素に生成する色成分の色差信号Cb(=Y−B),Cr(=Y−R)を、各方向(4方向)毎に算出する。
The interpolation vector amount calculation unit 142 calculates the interpolation vector amount CV based on the interpolation processing result executed by the interpolation processing unit 141.
The interpolation vector amount CV is the size (absolute value) of a color vector generated around one pixel by the correction processing of the interpolation processing unit 141, and the interpolation vector amount calculation unit 142 calculates the interpolation vector amount for each pixel. CV is calculated. Specifically, the color difference signals Cb (= Y−B) and Cr (= Y−) of the color components generated in the adjacent pixels by interpolation processing with respect to the target pixel (target pixel) for which the interpolation vector amount CV is calculated. R) is calculated for each direction (4 directions).

図4は、補間ベクトル量CVを算出する対象の画素の色ベクトルを示すグラフであり、縦軸は色差信号Cbを示し、横軸は色差信号Crを示す。
図4においては、補間ベクトル量CVの演算の対象となる画素を原点として、当該画素に隣接する画素に対して、補間処理により生成する色成分の色差信号Cb,Crを、各方向(4方向)毎に算出された状態を示す(色ベクトルV1〜V4)。
FIG. 4 is a graph showing the color vector of the pixel for which the interpolation vector amount CV is calculated. The vertical axis indicates the color difference signal Cb, and the horizontal axis indicates the color difference signal Cr.
In FIG. 4, the color difference signals Cb and Cr of the color component generated by the interpolation processing are applied to the pixels adjacent to the pixel as the origin for calculation of the interpolation vector amount CV in each direction (four directions). ) Shows the state calculated every time (color vectors V1 to V4).

なお、補間ベクトル量算出部142において算出する補間ベクトル量CVは、各方向(4方向)毎に算出されたスカラー量の最大値である。
物体の境界の画像など、色の信号値の変化が大きく偽色が発生しやすい領域では、図4に示すように、たとえば、色ベクトルV2と色ベクトルV4は、互いに逆向きであり、かつ、ほぼ同じ大きさとなる。したがって、この場合には、図4に示す円C1の半径Rが補間ベクトル量CVとなる(半径R=max(|V1|, |V2|, |V3|, |V4|) 。
The interpolation vector amount CV calculated by the interpolation vector amount calculation unit 142 is the maximum value of the scalar amount calculated for each direction (four directions).
In an area where the change in color signal value is large and a false color is likely to occur, such as an image of an object boundary, for example, as shown in FIG. 4, the color vector V2 and the color vector V4 are opposite to each other, and It becomes almost the same size. Therefore, in this case, the radius R of the circle C1 shown in FIG. 4 becomes the interpolation vector amount CV (radius R = max (| V1 |, | V2 |, | V3 |, | V4 |).

補間ベクトル量調整部143は、補間ベクトル量算出部142により算出された各画素毎の補間ベクトル量CVに基づいて、補間処理部141の補間処理結果を調整し、偽色が除去されたカラー画像を生成する。
補間ベクトル量調整部143においては、偽色の除去を以下のステップにより行う。
なお、以下の説明では、G成分の色モザイク画像の場合を例として説明するが、他の色成分の色モザイク画像についても同様である。
The interpolation vector amount adjustment unit 143 adjusts the interpolation processing result of the interpolation processing unit 141 based on the interpolation vector amount CV for each pixel calculated by the interpolation vector amount calculation unit 142, and the color image from which the false color is removed Is generated.
In the interpolation vector amount adjusting unit 143, the false color is removed by the following steps.
In the following description, the case of the color mosaic image of the G component will be described as an example, but the same applies to the color mosaic images of other color components.

ステップ1:画素の特定
通常、被写体である物体の境界が画素を縦断する場合等に偽色が発生しやすく、発生する偽色の補間ベクトル量CVの値は小さいものとなる。したがって、偽色の可能性が高い画素のみに対して、以下のステップの処理を行うため、所定の閾値以下の補間ベクトル量CVである画素のみを以下の処理の対象とする。
すなわち、本ステップにおいて、以下の処理のための対象画素を特定する。
Step 1: Identification of pixels Normally, false colors are likely to occur when the boundary of an object that is a subject cuts through the pixels, and the value of the generated false color interpolation vector amount CV is small. Therefore, in order to perform the process of the following steps only with respect to a pixel with high possibility of a false color, only the pixel which is the interpolation vector amount CV below a predetermined threshold value is made into the object of the following process.
That is, in this step, target pixels for the following processing are specified.

ステップ2:周囲の補間ベクトル量CVの平均値の算出
ステップ1の処理により特定されたGの画素に対して、その画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値を算出する。
図5は、補間ベクトル量CVの平均値の算出方法を説明するための図である。
図5に示すように、ステップ1の処理により特定されたGの画素のうち、1つの画素を注目画素として、その注目画素の所定の領域(領域n×n)内の同色(図5ではG)の画素に着目する。なお、図5に示す例では、配列の左上を図示のとおり原点にとると、注目画素は、G(54)であり、n=5である。
注目画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値は、下記(1)式で示す通りである。

CV_M=CV_T/N … (1)

但し、
CV_M:領域n×nに含まれるGの画素の補間ベクトル量CVの平均値
CV_T:領域n×nに含まれるGの画素の補間ベクトル量CVの合計値
N:領域n×nに含まれるGの画素の個数

なお、Nの大きさ(注目画素に対する範囲)は、撮像対象等に応じて任意に設定することが可能である。
Step 2: Calculate the average value of the surrounding interpolation vector amount CV For the G pixel specified by the processing of Step 1, the average value of the surrounding interpolation vector amount CV of the pixel is calculated.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating the average value of the interpolation vector amount CV.
As shown in FIG. 5, among the G pixels specified by the processing in step 1, one pixel is set as the target pixel, and the same color (G in FIG. 5) in a predetermined region (region n × n) of the target pixel. ). In the example shown in FIG. 5, when the upper left of the array is the origin as shown, the target pixel is G (54) and n = 5.
The average value of the interpolation vector amount CV around the pixel of interest is as shown by the following equation (1).

CV_M = CV_T / N (1)

However,
CV_M: Average value of interpolation vector amount CV of G pixels included in region n × n CV_T: Total value of interpolation vector amount CV of G pixels included in region n × n
N: number of G pixels included in the region n × n

Note that the size of N (the range with respect to the target pixel) can be arbitrarily set according to the imaging target and the like.

ステップ3:偽色判定
偽色判定は、注目画素に対して、下記(2)式を判別することにより行う。すなわち、下記(2)式を満足する場合には偽色であると判断し、満足しない場合には偽色ではないと判断する。

CV_A−CV_M≦TH1 … (2)

但し、
CV_A:注目画素の補間ベクトル量CV
TH1:偽色判定閾値
である。
なお、上記偽色判定を、ステップ1において処理の対象とされたすべての画素に対して、注目画素を変更して順次実行する。
Step 3: False color determination False color determination is performed by determining the following equation (2) for the target pixel. That is, if the following expression (2) is satisfied, it is determined to be a false color, and if it is not satisfied, it is determined not to be a false color.

CV_A−CV_M ≦ TH1 (2)

However,
CV_A: interpolation vector amount CV of the target pixel
TH1: False color determination threshold value.
Note that the false color determination is sequentially executed for all the pixels to be processed in step 1 while changing the target pixel.

本ステップにおいて、注目画素の補間ベクトル量CVと、その注目画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値の差が所定の偽色判定閾値以下の場合には、注目画素を含む一定範囲が物体の境界部分等ではなく、色の変化が少ないものと考えられるので、その場合には、後述する偽色除去の処理は行わない。
たとえば、図6(a)に示すように、物体の輪郭線Aが注目画素と離れている場合には、注目画素の補間ベクトル量CVと、所定の範囲内(領域n×n)に占める色モザイク画像(G)の各画素の補間ベクトル量CVの平均値との差が小さく、領域A1においては、色の変化がなだらかであると考えられるので、この場合には、後述する偽色除去の処理は行わない。
In this step, when the difference between the average value of the interpolation vector amount CV of the target pixel and the interpolation vector amount CV around the target pixel is equal to or smaller than a predetermined false color determination threshold, a certain range including the target pixel is the object range. Since it is considered that there is little change in the color, not the boundary portion, etc., the false color removal process described later is not performed in that case.
For example, as shown in FIG. 6A, when the contour line A of the object is away from the target pixel, the interpolation vector amount CV of the target pixel and the color occupying within a predetermined range (region n × n) Since the difference from the average value of the interpolation vector amount CV of each pixel of the mosaic image (G) is small and the color change is considered to be gentle in the area A1, in this case, false color removal described later is performed. No processing is performed.

逆に、注目画素の補間ベクトル量CVと、その注目画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値の差が所定の偽色判定閾値以上の場合には、注目画素を含む一定範囲に対して、その注目画素が特異点となっていることを意味する。かかる場合には、その注目画素に基づく補間処理により偽色が発生したものと考えられ、後述する偽色除去の処理を行う。
たとえば、図6(b)に示すように、物体の輪郭線Bが注目画素を縦断する場合には、注目画素の補間ベクトル量CVと、所定の範囲内(領域n×n)に占める色モザイク画像(G)の各画素の補間ベクトル量CVの平均値との差が大きく、注目画素周辺の色については高周波の変化があると考えられるので、この場合には、後述する偽色除去の処理を行う。
Conversely, if the difference between the average value of the interpolation vector amount CV of the pixel of interest and the interpolation vector amount CV around the pixel of interest is greater than or equal to a predetermined false color determination threshold, This means that the pixel of interest is a singular point. In such a case, it is considered that a false color has been generated by the interpolation process based on the target pixel, and a false color removal process described later is performed.
For example, as shown in FIG. 6B, when the contour line B of the object cuts the target pixel vertically, the interpolation vector amount CV of the target pixel and the color mosaic occupying within a predetermined range (region n × n). Since the difference from the average value of the interpolation vector amount CV of each pixel of the image (G) is large and the color around the pixel of interest is considered to have a high frequency change, in this case, a false color removal process described later is performed. I do.

ステップ4:偽色除去処理
ステップ3において偽色であると判断した画素に対して、偽色除去の処理を行う。
具体的には、注目画素に対する補間ベクトル量CVを0にする。すなわち、偽色除去の対象画素に対しては、補間処理部141において実行した補間処理をキャンセルするように調整する。これにより、対象画素に対して色消し処理が施されるので、偽色が除去される。
Step 4: False color removal processing A false color removal process is performed on the pixels determined to be false colors in Step 3.
Specifically, the interpolation vector amount CV for the target pixel is set to zero. That is, adjustment is performed so as to cancel the interpolation processing executed in the interpolation processing unit 141 for the target pixel for false color removal. As a result, since the achromatic process is performed on the target pixel, the false color is removed.

一方、偽色除去の処理として、偽色除去の対象画素の補間ベクトル量CVを、CV_M、すなわち、対象画素の周囲の画素の補間ベクトル量CVの平均値とすることもできる。これにより、対象画素の色成分が、その対象画素の背景部の色成分と同一となり、対象画素に基づく補間処理により生成された色成分が周囲の色成分と比較して目立つことがないため、偽色が除去される。   On the other hand, as the false color removal processing, the interpolation vector amount CV of the target pixel for false color removal can be set to CV_M, that is, the average value of the interpolation vector amounts CV of the pixels around the target pixel. Thereby, the color component of the target pixel becomes the same as the color component of the background portion of the target pixel, and the color component generated by the interpolation processing based on the target pixel does not stand out compared to the surrounding color components. False color is removed.

以上説明したように、本実施形態における撮像装置1によれば、被写体の光学像をCCDセンサ11に結像するレンズ光学系10と、レンズ光学系10により結像された光学像を、ベイヤ配列の色フィルタの配列パターンに応じて光電変換し、R,G,B各色の色モザイク画像を生成するCCDセンサ11と、生成された色モザイク画像をディジタルデータに変換するA/D変換器13と、R,G,B各色の色モザイク画像のディジタルデータに基づいて、色モザイク画像の各画素に対して、当該画素が有していない他の色成分を、周囲の画素を用いて補間することにより、すべての画素がすべての色成分(R,G,B)を有している画像、すなわち、カラー画像を生成する画像処理部14とを含み、画像処理部14は、補正処理により1の画素が周囲に生成する色ベクトルの大きさである補間ベクトル量CVを各画素に対して演算し、偽色の可能性が高いと考えられる補間ベクトル量CVの小さい各画素(注目画素)に対して、注目画素の周囲の一定範囲における平均補間ベクトル量と比較し、その差が所定の偽色判定閾値以下の場合には、偽色除去の処理は行わず、逆に、その差が所定の偽色判定閾値以上の場合には、注目画素に対して偽色除去の処理を行うように構成した。そして、画像処理部14は、偽色除去の処理として、注目画素の補間ベクトル量CVを0にするか、または、補間ベクトル量CVを注目画素の周囲の画素の平均補間ベクトル量とするように構成した。   As described above, according to the imaging apparatus 1 of the present embodiment, the lens optical system 10 that forms an optical image of a subject on the CCD sensor 11 and the optical image formed by the lens optical system 10 are arranged in a Bayer array. A CCD sensor 11 that performs photoelectric conversion according to the arrangement pattern of the color filters to generate color mosaic images of R, G, and B colors, and an A / D converter 13 that converts the generated color mosaic image into digital data, Based on the digital data of the color mosaic image of each color of R, G, B, for each pixel of the color mosaic image, other color components that the pixel does not have are interpolated using surrounding pixels. Thus, an image processing unit 14 that generates an image in which all pixels have all color components (R, G, B), that is, a color image, is processed by the correction process. An interpolation vector amount CV, which is the size of the color vector generated by the surroundings, is calculated for each pixel, and for each pixel (target pixel) having a small interpolation vector amount CV that is considered to have a high possibility of false color. If the difference is equal to or smaller than a predetermined false color determination threshold value, the false color removal process is not performed. When the false color determination threshold is exceeded, a false color removal process is performed on the target pixel. Then, as the false color removal process, the image processing unit 14 sets the interpolation vector amount CV of the target pixel to 0, or sets the interpolation vector amount CV to the average interpolation vector amount of pixels around the target pixel. Configured.

したがって、以下の効果を得ることができる。
すなわち、注目画素の補間ベクトル量CVと、その注目画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値の差が所定の偽色判定閾値以下の場合には、偽色除去の処理を行わないので、すべての画素に対して偽色除去を行うことにより全体の色調が変化(シフト)してしまうことを防止することができる。
Therefore, the following effects can be obtained.
That is, when the difference between the average value of the interpolation vector amount CV of the target pixel and the interpolation vector amount CV around the target pixel is equal to or smaller than a predetermined false color determination threshold value, false color removal processing is not performed. It is possible to prevent the entire color tone from changing (shifting) by performing false color removal on these pixels.

注目画素の補間ベクトル量CVと、その注目画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値の差が所定の偽色判定閾値以上の場合には、補間処理をキャンセルするように調整される結果、色消し処理が施されるため、偽色が除去された質の高いカラー画像が得られる。   When the difference between the average value of the interpolation vector amount CV of the target pixel and the interpolation vector amount CV around the target pixel is equal to or larger than a predetermined false color determination threshold, the result of adjustment to cancel the interpolation process is Since the erasing process is performed, a high-quality color image from which false colors are removed can be obtained.

また、注目画素の補間ベクトル量CVと、その注目画素の周囲の補間ベクトル量CVの平均値の差が所定の偽色判定閾値以上の場合には、注目画素の補間ベクトル量CVを注目画素の周囲の画素の平均補間ベクトル量と等しくすることにより、注目画素が生成する色成分が、その対象画素の背景部が生成する色成分と同一となり、対象画素に基づく補間処理により生成された色成分が周囲の色成分と比較して目立つことがない。この結果、偽色が除去された質の高いカラー画像が得られる。   When the difference between the average value of the interpolation vector amount CV of the target pixel and the interpolation vector amount CV around the target pixel is equal to or larger than a predetermined false color determination threshold, the interpolation vector amount CV of the target pixel is determined as the target pixel. By making it equal to the average interpolation vector amount of surrounding pixels, the color component generated by the target pixel becomes the same as the color component generated by the background portion of the target pixel, and the color component generated by interpolation processing based on the target pixel Is less noticeable than the surrounding color components. As a result, a high-quality color image from which the false color is removed is obtained.

撮像装置のブロック図の一例である。It is an example of the block diagram of an imaging device. 画像処理部のブロック図である。It is a block diagram of an image processing part. 画像処理部により実行される補間処理の一例を示す図であり、(a)はR成分の補間処理を、(b)はG成分の補間処理を、(c)はB成分の補間処理を、それぞれ示す。It is a figure which shows an example of the interpolation process performed by an image process part, (a) is an interpolation process of R component, (b) is an interpolation process of G component, (c) is an interpolation process of B component, Each is shown. 色ベクトルと補間ベクトル量CVの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a color vector and the interpolation vector amount CV. 注目画素に対する処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process with respect to an attention pixel. 注目画素に対する処理を説明するための図であり、(a)は輪郭線が注目画素を縦断する場合を、(b)は輪郭線が注目画素の周囲にない場合を、それぞれ示す。It is a figure for demonstrating the process with respect to an attention pixel, (a) shows the case where an outline cuts the attention pixel vertically, and (b) shows the case where an outline does not exist around an attention pixel, respectively. CCDセンサに設けられた色フィルタのベイヤ配列を示す図である。It is a figure which shows the Bayer arrangement | sequence of the color filter provided in the CCD sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1…撮像装置
10…レンズ光学系
11…CCDセンサ
12…CDS
13…A/D変換器
14…画像処理部
141…補間処理部
142…補間ベクトル量算出部
143…補間ベクトル量調整部
15…メモリ
16…制御部
17…タイミングジェネレータ
18…D/A変換器
19…表示部
20…操作入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device 10 ... Lens optical system 11 ... CCD sensor 12 ... CDS
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... A / D converter 14 ... Image processing part 141 ... Interpolation processing part 142 ... Interpolation vector amount calculation part 143 ... Interpolation vector amount adjustment part 15 ... Memory 16 ... Control part 17 ... Timing generator 18 ... D / A converter 19 ... Display section 20 ... Operation input section

Claims (2)

単板式撮像素子により撮像され、複数の色成分毎にそれぞれモザイク状に配列される複数の色モザイク画像に基づいて、各画素が前記複数の色成分を有するカラー画像を生成する撮像装置であって、
一の画素に隣接し、前記一の画素に対応する色モザイク画像の色成分と異なる色成分を有する隣接画素に対し、前記一の画素の色成分を補間する色補間量を算出する処理を、各画素に対して行う色補間量算出手段と、
前記色補間量算出手段が算出する色補間量が所定の第1の閾値以下である注目画素が有する色成分の色モザイク画像に対応する画素のうち、前記注目画像から所定範囲内の複数の画素に対して、前記色補間量算出手段が算出する色補間量の平均値を算出する色補間量平均算出手段と
前記色補間量算出手段が算出する各画素毎の色補間量に基づいて、各画素毎に色補間処理を行う色補間処理手段と、
を具備し、
前記色補間量平均算出手段が算出する色補間量の平均値と、前記注目画素の色補間量との差分の絶対値が所定の第2の閾値以上である場合には、前記色補間処理手段は、前記注目画素に基づいて色補間処理を行わないこと
を特徴とする撮像装置。
An imaging device that generates a color image in which each pixel has the plurality of color components based on a plurality of color mosaic images that are captured by a single-plate image sensor and arranged in a mosaic pattern for each of the plurality of color components. ,
A process of calculating a color interpolation amount for interpolating the color component of the one pixel with respect to an adjacent pixel adjacent to the one pixel and having a color component different from the color component of the color mosaic image corresponding to the one pixel. Color interpolation amount calculation means for each pixel;
Among the pixels corresponding to the color mosaic image of the color component of the target pixel whose color interpolation amount calculated by the color interpolation amount calculation means is equal to or less than a predetermined first threshold, a plurality of pixels within a predetermined range from the target image On the basis of the color interpolation amount average calculating means for calculating the average value of the color interpolation amounts calculated by the color interpolation amount calculating means, and the color interpolation amount for each pixel calculated by the color interpolation amount calculating means, Color interpolation processing means for performing color interpolation processing for each pixel;
Comprising
When the absolute value of the difference between the average value of the color interpolation amount calculated by the color interpolation amount average calculation unit and the color interpolation amount of the target pixel is equal to or greater than a predetermined second threshold, the color interpolation processing unit Does not perform color interpolation processing based on the pixel of interest.
前記色補間量平均算出手段が算出する色補間量の平均値と、前記注目画素の色補間量との差分の絶対値が所定の第2の閾値以上である場合には、前記色補間処理手段は、前記注目画素の色補間量を、前記色補間量平均算出手段が算出する色補間量の平均値とすること を特徴とする請求項1記載の撮像装置。
When the absolute value of the difference between the average value of the color interpolation amount calculated by the color interpolation amount average calculation unit and the color interpolation amount of the target pixel is equal to or greater than a predetermined second threshold, the color interpolation processing unit The imaging apparatus according to claim 1, wherein the color interpolation amount of the pixel of interest is an average value of color interpolation amounts calculated by the color interpolation amount average calculating unit.
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