JP4359803B2 - 撮像装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置及びその方法に関し、例えばディジタルスチルカメラに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ディジタルスチルカメラにおいては、被写体の階調特性を補正することを目的としていわゆるガンマ(γ)補正回路が設けられている。このディジタルスチルカメラでは、ガンマ補正回路などの種々の信号処理回路が配置されているDSP(Digital Signal Proceesor)内部に、ガンマ補正する際に必要な複数のガンマカーブが予め記憶されているROM(Read Only Memory)が設けられている。
【0003】
これによりガンマ補正回路は、撮像された画像に応じてROMに記憶されている複数のガンマカーブのうち所望のガンアカーブを選択して読み出し、当該読み出したガンマカーブに基づくガンマ補正を行うようになされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構成のディジタルスチルカメラにおいては、複数のガンマカーブをROMに記憶しておく必要があることから、当該ROMのメモリ容量が大きくなる不都合があった。
【0005】
またこのディジタルスチルカメラでは、ガンマ補正回路の前段に増幅器が設けられ、当該増幅器が各画素の輝度レベルを増幅するようになされていることから、輝度レベルの低いノイズ成分までも増幅されてしまうことになり、その分、画質が劣化することを避け得ない問題があった。
【0006】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で画質を向上し得る撮像装置及びその方法を提案しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、所定のタイミングごとに画像を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された画像の撮像状態を解析する解析部と、解析部の解析結果に基づいて画像の撮像状態が変化する周期性を検出する検出部と、検出部により検出された周期性に応じて記憶部に格納されているガンマカーブの特性を調整する調整部と、調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施すガンマ補正部とを設けるようにした。
【0008】
このように撮像された画像の撮像状態を解析し、その解析結果に基づいて撮像状態が変化する周期性を検出し、その周期性に応じて記憶手段に格納されているガンマカーブの特性を調整し、当該調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施すことにより、記憶手段の記憶容量を削減しながら周期的に変化する撮像状態に応じたガンマ補正を施すことができる。
【0009】
また本発明においては、所定のタイミングごとに画像を撮像する第1のステップと、第1のステップで撮像された画像の撮像状態を解析する第2のステップと、第2のステップでの解析結果に基づいて画像の撮像状態が変化する周期性を検出する第3のステップと、第3のステップで検出された周期性に応じて記憶部に格納されているガンマカーブの特性を調整する第4のステップと、調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施す第5のステップとを設けるようにした。
【0010】
このように撮像された画像の撮像状態を解析し、その解析結果に基づいて撮像状態が変化する周期性を検出し、その周期性に応じて記憶手段に格納されているガンマカーブの特性を調整し、当該調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施すことにより、記憶手段の記憶容量を削減しながら周期的に変化する撮像状態に応じたガンマ補正を施すことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【0012】
図1において、1は全体としてディジタルスチルカメラの構成を示し、固体撮像素子(CCD:Charge Coupled Device )2によって撮像された画像信号S1を増幅器3に入力する。増幅器3は、相関2重サンプリング法(Correlated Double Sampling)によって画像信号S1のノイズ成分を低減した後、所望のレベルに増幅し、その結果得た画像信号S2をアナログ/ディジタル(A/D)変換回路4に送出する。
【0013】
A/D変換回路4は、画像信号S2をアナログディジタル変換し、その結果得た画像データS3をDSP(Digital Signal Proceesor)5のクランプ/補間回路6に送出する。クランプ/補間回路6は、画像データS3から黒レベル分を減算した後、当該黒レベル分が減算された画像データS3に対して補間処理を施しながら赤色画像データS4R、緑色画像データS4G及び青色画像データS4Bを生成し、これらをオートホワイトバランス回路7及び検出部8送出する。
【0014】
オートホワイトバランス回路7は、光源による色調の変化を調整するオートホワイトバランス調整を行うための回路であり、赤色画像データS4R、緑色画像データS4G及び青色画像データS4Bそれぞれに対してオートホワイトバランス調整を施し、その結果得られる赤色画像データS5R、緑色画像データS5G及び青色画像データS5Bをガンマ補正回路9及び検出部8に送出する。
【0015】
検出部8は、クランプ/補間回路6から供給される赤色画像データS4R、緑色画像データS4G及び青色画像データS4Bと、オートホワイトバランス回路7から供給される赤色画像データS5R、緑色画像データS5G及び青色画像データS5Bとから、輝度信号をそれぞれ検出し、当該検出された輝度信号S6A〜S6Fを制御部10に送出する。
【0016】
制御部10は、検出部8から供給される輝度信号S6A〜S6Fに基づいて被写体の撮像状態を解析する。ところでRAM(Random Access Memory)11には、単一のガンマカーブが予め記憶されており、制御部10は、被写体の撮像状態の解析結果に基づいて当該RAM11に記憶されているガンマカーブの特性を変化させ、当該特性が変化したガンマカーブをガンマカーブデータS7としてガンマ補正回路9に送出する。
【0017】
ガンマ補正回路9は、ガンマカーブデータS7に基づいて、赤色画像データS5R、緑色画像データS5G及び青色画像データ5Bそれぞれに対して、被写体の撮像状態に応じたガンマ補正を施し、その結果得た赤色画像データS8R、緑色画像データS8G及び青色画像データS8BをYCマトリクス回路12に送出する。
【0018】
YCマトリクス回路12は、赤色画像データS8R、緑色画像データS8G及び青色画像データ8Bに対して所定のデータ処理を施して例えばNTSC(National Television System)方式のテレビジョン信号に変換し、その結果得られる赤色信号S9R、緑色信号S9G、青色信号S9B、輝度信号S9Y及び色信号S9Cを外部のモニタに送出する。
【0019】
なお制御部10は、ユーザの入力操作によって入力部13から供給される入力情報を基に各回路の動作を制御するようになされている。またタイミングジェネレータ14は、所定のタイミング信号を発生し、これをCCD2、増幅器3及び制御部10に送出することにより、これらCCD2、増幅器3及び制御部10の動作タイミングを制御する。
【0020】
ここで図2を用いて固定のガンマカーブに基づくガンマ補正を施す場合について説明する。この場合、図2(A)に示すように、撮像された画像のうち検波枠Aから画面全体の輝度分布が検出されると共に、検波枠Bから被写体の輝度分布が検出されるようになされている。
【0021】
図2(B)は、この検出された輝度分布を示す。この図2(B)において、X軸はガンマ補正前の輝度レベルを示し、Y軸はガンマ補正後の輝度レベルを示す。ガンマ補正は、撮像された画像の輝度分布をガンマカーブを介してY軸に投影するすることにより行われる。この場合、検波枠Bによって検出された輝度分布すなわち被写体の輝度分布の範囲は、ガンマ補正前は広いのに対して、ガンマ補正後は狭くなっている。従ってガンマ補正後の画像は、図2(C)に示すように、被写体の輝度分布がつぶれたような画像になっている。
【0022】
続いて図3を用いて本実施の形態による可変のガンマカーブに基づくガンマ補正を施す場合について説明する。この場合、図3(B)に示すように、検波枠Bによって検出された輝度分布すなわち被写体の輝度分布の範囲は、ガンマ補正前は広く、またガンマ補正後においても、図2(B)に示すガンマ補正の場合に比して広くなっている。従ってガンマ補正後の画像は、図3(C)に示すように、被写体の輪郭が明確でかつ鮮明な画像になっている。
【0023】
ここで図4を用いて上述した可変のガンマカーブに基づくガンマ補正を施しフリッカを低減する方法について説明する。ここで図4(A)は、撮像される画像の輝度ヒストグラムがフィールド毎に変化する様子を示す。この場合、図中斜線部で示す輝度レベルが所定レベル以上の領域において、フリッカが発生していることがわかる。図4(B)は、ガンマカーブの特性を蛍光灯のフリッカに応じて変化させる様子を示す。
【0024】
そして図4(C)は、図4(A)に示すようなフィールド毎に輝度ヒストグラムが変化する各画像それぞれに対して、図4(B)に示すガンマカーブに基づくガンマ補正を施すことにより、図中斜線部で示す領域の検出画素数を平均化し、フリッカを低減する様子を示す。
【0025】
以上の構成において、制御部10は、撮像された画像の撮像状態を解析し、その解析結果に応じてRAM11に格納されているガンマカーブの特性を変化させる。そしてガンマ補正回路9は、撮像された画像に対して当該特性が変化したガンマカーブに基づいくガンマ補正を施すことにより、所望の画像領域の輝度帯域を強調してダイナミックレンジを拡大することができる。
【0026】
例えば撮像された被写体の輝度分布が狭い場合には、当該被写体の輝度分布を広げるようなガンマ補正を施すことにより、被写体の輪郭を強調した画像を得ることができる。また、被写体に比して背景の領域中に輝度レベルの高い輝度分布が多く存在する場合には、被写体の輝度レベルを上げると共に背景の輝度レベルを下げるようなガンマ補正を施すことにより、被写体を鮮明にした画像を得ることができる。
【0027】
その際、ガンマカーブのうち所望の画像領域に対応する部分のみの特性を変化させれば、例えば画像認識の分野において特定の輝度帯域を強調して画像検出を行うことができる。
【0028】
また制御部10は、撮像された画像の解析結果に応じてRAM11に格納されているガンマカーブの特性を変化させることにより、従来のように複数のガンマカーブをROMに記憶しておくような必要がなく、その分、メモリ容量を削減することができる。
【0029】
さらに制御部10は、撮像された画像の解析結果に基づいて、増幅器3によって増幅された輝度レベルの低いノイズ成分を低減させるような特性のガンマカーブに変化させることにより、当該ノイズ成分を低減することができる。
【0030】
さらに制御部10は、画像の解析結果を基にフリッカがフィールド毎に変化する周期性を検出し、その検出結果に応じてガンマカーブを変化させることにより、当該フリッカを低減することができる。
【0031】
以上の構成によれば、撮像された画像の撮像状態を解析し、その解析結果に応じてRAM11に格納されているガンマカーブの特性を変化させ、当該特性が変化したガンマカーブに基づいてガンマ補正を施すことにより、メモリ容量を削減しながら撮像状態に応じたガンマ補正を施すことができ、かくして簡易な構成で一段と画質を向上し得る。
【0032】
なお上述の実施の形態においては、本発明をディジタルスチルカメラ1に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば監視カメラなどのように、他の種々の撮像装置に本発明を広く適用し得る。
【0033】
また上述の実施の形態においては、撮像手段として、CCD2を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばCMOS(Complementory Metal Oxide Semiconductor )のような他の種々の撮像手段を適用するようにしても良い。
【0034】
さらに上述の実施の形態においては、解析手段として、制御部10を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、撮像手段によって撮像された画像の撮像状態を解析する他の種々の解析手段を適用するようにしても良い。
【0035】
さらに上述の実施の形態においては、記憶手段として、RAM11を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ガンマカーブを記憶する他の種々の記憶手段を適用するようにしても良い。
【0036】
さらに上述の実施の形態においては、調整手段として、制御部10を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、解析手段の解析結果に応じて記憶手段に格納されているガンマカーブの特性を調整する他の種々の調整手段を適用するようにしても良い。
【0037】
さらに上述の実施の形態においては、ガンマ補正手段として、ガンマ補正回路9を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施す他の種々のガンマ補正手段を適用するようにしても良い。
【0038】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、このように撮像された画像の撮像状態を解析し、その解析結果に基づいて撮像状態が変化する周期性を検出し、その周期性に応じて記憶手段に格納されているガンマカーブの特性を調整し、当該調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施すことにより、記憶手段の記憶容量を削減しながら周期的に変化する撮像状態に応じたガンマ補正を施すことができ、かくして簡易な構成で一段と画質を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるディジタルスチルカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
【図2】通常のガンマ補正の説明に供する略線図である。
【図3】本実施の形態によるガンマ補正の説明に供する略線図である。
【図4】ガンマ補正によるフリッカの低減の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
1……ディジタルスチルカメラ、2……CCD、3……増幅器、4……A/D変換回路、5……DSP、6……クランプ/補正回路、7……オートホワイトバランス回路、8……検出部、9……ガンマ補正回路、10……制御部、12……YCマトリクス回路、13……入力部、14……タイミングジェネレータ。
Claims (4)
- 所定のタイミングごとに画像を撮像する撮像部と、
上記撮像部によって撮像された上記画像の撮像状態を解析する解析部と、
上記解析部の解析結果に基づいて上記画像の撮像状態が変化する周期性を検出する検出部と、
上記検出部により検出された周期性に応じて記憶部に格納されているガンマカーブの特性を調整する調整部と、
上記調整されたガンマカーブに基づいて上記画像に対してガンマ補正を施すガンマ補正部と
を具える撮像装置。 - 上記調整部は、
上記解析部の解析結果に応じて上記ガンマカーブのうち特定の領域の特性のみを部分的に調整する
請求項1に記載の撮像装置。 - 上記調整部は、
上記検出部により検出された周期性に応じて、所定の輝度レベル以上の画素数が平均化するように上記ガンマカーブを調整する
請求項2に記載の撮像装置。 - 所定のタイミングごとに画像を撮像する第1のステップと、
上記第1のステップで撮像された上記画像の撮像状態を解析する第2のステップと、
上記第2のステップでの解析結果に基づいて上記画像の撮像状態が変化する周期性を検出する第3のステップと、
上記第3のステップで検出された周期性に応じて記憶部に格納されているガンマカーブの特性を調整する第4のステップと、
上記調整されたガンマカーブに基づいてガンマ補正を施す第5のステップと
を具える撮像方法。
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