JP4498253B2 - Image processing device - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置に関するものであり、特に固体撮像装置の出力画像信号に対して処理を行う画像処理装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, and more particularly to an image processing apparatus that processes an output image signal of a solid-state imaging device.
被写体からの光を、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementally MOS)センサといった固体撮像装置によって電気信号に変換し、ホワイトバランス補正や黒レベルを基準レベルにするためのクランプ補正といった補正を行った後、画像圧縮を施し、記録媒体に記録するように構成されたデジタルカメラが実用化されている。このデジタルカメラに使用される固体撮像装置は、各画素がフォトダイオードによって構成されている。 Light from the subject was converted into an electrical signal by a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementally MOS) sensor, and corrections such as white balance correction and clamp correction to make the black level a reference level were performed. Later, digital cameras configured to perform image compression and record on a recording medium have been put into practical use. In the solid-state imaging device used in this digital camera, each pixel is configured by a photodiode.
フォトダイオードでは、入射光が無い状態においても暗電流と呼ばれる電流が常に流れている。暗電流の大きさは個々のフォトダイオード間でばらつきがあり、これが原因となって固体撮像装置から出力された画像信号に固定パターンノイズが発生する。 In the photodiode, a current called a dark current always flows even in the absence of incident light. The magnitude of the dark current varies among individual photodiodes, and this causes fixed pattern noise in the image signal output from the solid-state imaging device.
固体撮像装置で撮像した画像信号から固定パターンノイズを除去する方法としては、あらかじめシャッターを閉じた状態(すなわち入射光を遮断した状態)で撮像した画像信号をメモリに記憶させておき、シャッターを開いて撮像した画像信号からメモリに記憶させた画像信号を減算する方法が用いられている(例えば、特許文献1)。この方法は、シャッターを閉じた状態で撮像した画像信号がほぼ固定パターンノイズ成分であることを利用し、固定パターンノイズを大幅に除去することを可能とするものであるが、メモリへのアクセスが頻繁に発生するため、大きな電力を消費する。 As a method for removing fixed pattern noise from an image signal captured by a solid-state imaging device, an image signal captured in a state where the shutter is closed in advance (that is, a state where incident light is blocked) is stored in a memory, and the shutter is opened. A method of subtracting the image signal stored in the memory from the image signal picked up in this way is used (for example, Patent Document 1). This method makes use of the fact that the image signal captured with the shutter closed is almost a fixed pattern noise component, and makes it possible to remove fixed pattern noise significantly. Because it occurs frequently, it consumes a lot of power.
そこで、従来のデジタルカメラは、静止画像を記録する場合に、最終的に撮像する静止画の範囲を決定するために撮像したプレビュー用画像に対しては固定パターンノイズ除去を行わず、記録媒体に記録する静止画として撮像した画像に対してのみ固定パターンノイズ除去を行っている。これによって、固定パターンノイズ除去によるメモリアクセス回数を少なくし、消費電力消費電力を抑えている。 Therefore, when recording a still image, a conventional digital camera does not perform fixed pattern noise removal on a preview image captured to determine the range of a still image to be finally captured, Fixed pattern noise removal is performed only on an image captured as a still image to be recorded. This reduces the number of memory accesses by removing fixed pattern noise, and suppresses power consumption and power consumption.
ところで、記録媒体に記録する静止画として撮像した画像に対しホワイトバランス補正を行うためには、その前に撮像したプレビュー用画像に含まれる赤(R)、緑(G)、青(B)3色それぞれの画像信号の大きさの累積値を求め、それぞれの累積値が等しくなるようにR、G、Bそれぞれに乗ずるゲインを決定する必要がある。また、クランプ補正を行う場合も、その直前に撮像したプレビュー用画像を用いて、固体撮像装置から出力される黒レベルの大きさを特定する。
しかしながら、プレビュー用画像には固定パターンノイズ成分を含んでおり、この固定パターンノイズ成分を含んだ状態でホワイトバランス補正用のゲインが決定される。このゲインを固定パターンノイズが除去された静止画に乗算すると、固定パターンノイズ成分の分だけR、G、B各色の累積値が合わなくなり、正確なホワイトバランス補正ができない。 However, the preview image includes a fixed pattern noise component, and the white balance correction gain is determined in a state including the fixed pattern noise component. When this gain is multiplied by a still image from which fixed pattern noise has been removed, the accumulated values of R, G, and B colors do not match by the amount of the fixed pattern noise component, and accurate white balance correction cannot be performed.
また、クランプ補正においても、プレビュー用画像から求めた黒レベルは固定パターンノイズ成分を含むため、固定パターンノイズが除去された静止画からこの黒レベルを減算すると、固定パターンノイズ成分の大きさだけ余計にクランプされてしまい、暗い画像になる。 Also in the clamp correction, the black level obtained from the preview image includes a fixed pattern noise component. Therefore, if this black level is subtracted from a still image from which fixed pattern noise has been removed, an extra amount of the fixed pattern noise component is added. It will be clamped to a dark image.
このように、固定パターンノイズ成分を含んだプレビュー用画像を用いてホワイトバランス補正やクランプ補正などの静止画の補正用パラメータを決定した場合、静止画から固定パターンノイズを除去すると、固定パターンノイズ成分の誤差によって、かえって画質劣化を引き起こす、といった問題があった。 In this way, when the still image correction parameters such as white balance correction and clamp correction are determined using the preview image including the fixed pattern noise component, the fixed pattern noise component is removed when the fixed pattern noise is removed from the still image. However, there is a problem that the image quality deteriorates due to the error.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズ成分を除去した画像に対して画像補正を行うときに、画質劣化を抑えることが可能な画像処理装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an image processing apparatus capable of suppressing image quality degradation when performing image correction on an image from which noise components have been removed. is there.
本発明のある態様は、画像処理装置である。この装置は、画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像した画像のうち、少なくとも1つの画像の画像信号からノイズ成分を除去するノイズ除去部と、前記撮像装置で撮像された画像の画像信号に対して画像補正を行う画像補正部と、を備え、前記画像補正部において前記ノイズ除去部でノイズ成分が除去された第1の画像の画像信号に対して画像補正を行う場合、前記撮像装置で前記第1の画像を撮像する前に撮像した第2の画像の画像信号の大きさと、前記ノイズ除去部で除去されるノイズ成分の大きさとに基づいて、前記画像補正のパラメータを決定する。 One embodiment of the present invention is an image processing apparatus. The apparatus includes: an imaging device that captures an image; a noise removal unit that removes a noise component from an image signal of at least one of the images captured by the imaging device; and an image of the image captured by the imaging device An image correction unit that performs image correction on the signal, and the image correction unit performs image correction on the image signal of the first image from which noise components have been removed by the noise removal unit. The image correction parameter is determined based on the magnitude of the image signal of the second image taken before the first image is taken by the apparatus and the magnitude of the noise component removed by the noise removing unit. .
この態様によれば、ノイズ成分が除去された第1の画像の画像信号に対して画像補正を行うときに、この画像補正に使用するパラメータを決定する際、従来のように第1の画像よりも先に撮像された第2の画像の画像信号だけを用いるのではなく、第2の画像の画像信号に加えてノイズ除去部で除去するノイズ成分をも考慮する。これにより、ノイズ除去した第1の画像に含まれる画像信号を第2の画像の画像信号とノイズ成分とから予測することができる。したがって、従来のような第2の画像の画像信号だけから画像補正用のパラメータを決定する場合よりも、画像補正用のパラメータの決定にノイズの影響を抑えることができ、ノイズ成分を除去した画像に対して画像補正を行うときに、画質劣化を抑えることが可能となる。 According to this aspect, when image correction is performed on the image signal of the first image from which the noise component has been removed, the parameter used for this image correction is determined as compared with the first image as in the past. In addition, not only the image signal of the second image captured first but also the noise component to be removed by the noise removing unit in addition to the image signal of the second image is considered. Thereby, the image signal included in the first image from which noise has been removed can be predicted from the image signal of the second image and the noise component. Therefore, the influence of noise can be suppressed in determining the image correction parameter, compared with the conventional case where the image correction parameter is determined only from the image signal of the second image. When image correction is performed on the image, it is possible to suppress image quality deterioration.
この態様において、前記ノイズ除去部は、除去すべきノイズ成分を記憶しておくメモリを備えていてもよく、前記ノイズ成分は、前記撮像装置において光を遮断した状態で撮像した画像信号であってもよい。 In this aspect, the noise removing unit may include a memory that stores a noise component to be removed, and the noise component is an image signal captured in a state where light is blocked in the imaging device. Also good.
撮像装置において光を遮断した状態で撮像した画像は、暗電流によるノイズが支配的であるため、この画像の画像信号をノイズ成分として保存しておき、別途撮像装置にて撮像した画像の画像信号からこのノイズ成分を除去することにより、精度よくノイズ除去を行うことが可能である。 Since the image captured with the light blocked in the imaging device is dominated by noise due to dark current, the image signal of this image is stored as a noise component, and the image signal of the image captured separately by the imaging device Therefore, it is possible to remove noise with high accuracy by removing this noise component.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and the expression of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, a computer program, a data structure, a recording medium, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、ノイズ成分を除去した画像に対して画像補正を行うときに、画質劣化を抑えることが可能な画像処理装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an image processing apparatus capable of suppressing image quality degradation when performing image correction on an image from which noise components have been removed.
以下、本発明に係る画像処理装置の実施の形態として、デジタルカメラを例に説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るデジタルカメラ100の構成を示した図である。この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた符号化機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
Hereinafter, as an embodiment of an image processing apparatus according to the present invention, a digital camera will be described as an example. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
デジタルカメラ100は、撮像装置10、AFE(Analog Front End)20、ノイズ除去部30、画像補正部40、表示装置50、画像圧縮部60、記録媒体70を備えており、被写体からの光は撮像装置10に入射される。
The
撮像装置10は、レンズ11、シャッター12、及び撮像部13を具備しており、撮像装置10に入射された光はレンズ11、シャッター12を通して撮像部13に入射される。また、撮像装置10は、シャッター12を閉じることにより、撮像部13に入射される光を遮断することができる。
The
撮像部13は、例えばCCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)センサなどによって構成されたもので、マトリクス状に配置されたフォトダイオードを備えており、各々のフォトダイオードによって画素が構成される。撮像部13は、各画素に入射された光をその強度に応じた電気信号に変換し、これを画像信号として1画素ずつ順番に出力する。
The
また、撮像部13は、光が入射される有効画素領域と、常に光が入射されない画素領域であるOPB(Optical Black)領域とによって構成されている。このOPB領域は、撮像部13から出力される画像信号の黒レベルを規定するために設けられた領域である。
The
AFE20は、撮像装置10から出力された画像信号を増幅し、例えば10ビットのデジタル信号に変換する。そして、ノイズ除去部30、画像補正部40及び画像圧縮部60は、AFE20によってデジタル信号に変換された画像信号に対してそれぞれの処理を実行する。
The AFE 20 amplifies the image signal output from the
ノイズ除去部30は、記録媒体70に静止画を記録するとき、記録用に撮像された静止画の画像信号に対して固定パターンノイズを除去する。プレビュー用画像に対しては、固定パターンノイズ除去を行わず、AFE20から出力された画像信号をそのまま出力する。
When the still image is recorded on the
このノイズ除去部30は、メモリ31、減算部32、及び選択部33を備えている。メモリ31は、予め撮像装置10においてシャッター12を閉じた状態で撮像した画像信号を保持しておくためのメモリである。このメモリ31に保持された画像信号が、各画素における固定パターンノイズ成分と見なすことができる。この固定パターンノイズ成分は、記録用の静止画を撮像する直前に撮像され、メモリ31に保存される。
The
減算部32は、AFE20から記録用の静止画の画像信号が入力されると、入力された画像信号の画素位置に合わせて、その画素位置の固定パターンノイズ成分をメモリ31から読み出す。そして、AFE20より入力された画像信号から、メモリ31より読み出した固定パターンノイズ成分を減算することにより、固定パターンノイズの除去を行う。
When the image signal of the recording still image is input from the
選択部33は、ノイズ除去部30の出力を選択する。すなわち、ノイズ除去部30が記録用の静止画の画像信号からノイズ除去を行った場合、選択部33はそのノイズ除去後の画像信号を出力するよう選択する。また、ノイズ除去部30にAFE20からプレビュー用画像の画像信号が入力されたときは、選択部33はAFE20から入力された画像信号を出力するよう選択する。さらに、ノイズ除去部30に記録用の静止画を撮像する直前に撮像された固定パターンノイズ成分がAFE20から入力された場合にも、この固定パターンノイズ成分をそのまま出力するよう選択する。
The
画像補正部40は、プレビュー用画像や記録媒体70に記録する静止画に対し、ホワイトバランス補正やクランプ補正といった画像補正を施す。この画像補正部40は、パラメータ決定部41と補正部42を備えている。
The
パラメータ決定部41は、画像補正を行う際に使用する補正用パラメータを決定する。補正用パラメータはプレビュー用画像と記録媒体70に記録する静止画とで、決定方法が異なる。まずプレビュー用画像はノイズ除去されないため、その補正用パラメータは、従来と同様の方法、すなわち、一つ前に撮像したプレビュー用画像の画像信号を用いて補正用パラメータを決定する。例えば、ホワイトバランス補正は一つ前に撮像したプレビュー用画像に含まれる赤(R)、緑(G)、青(B)3色それぞれの画像信号の大きさの累積値を求め、それぞれの累積値が等しくなるようにR、G、Bそれぞれに乗ずるゲインを決定する。また、クランプ補正は、一つ前に撮像したプレビュー用画像の画像信号のうち、撮像装置10のOPB領域に含まれる画素から出力された画像信号の平均値を求めて黒レベルを決定する。
The
一方、記録媒体70に記録する静止画は、ノイズ除去部40でノイズ除去されるため、その補正用パラメータは、静止画を撮像する直前に撮像したプレビュー用画像と、ノイズ除去部30のメモリ31に保存するために撮像された固定パターンノイズ成分とを用いて補正用パラメータを決定する。例えば、ホワイトバランス補正は、プレビュー用画像に含まれるR、G、B3色それぞれの画像信号の大きさの累積値から、固定パターンノイズ成分に含まれるR、G、B3色それぞれの画像信号の大きさの累積値を減算した値を各色で算出し、算出したそれぞれの色の値が等しくなるように、R、G、Bそれぞれに乗ずるゲインを決定する。また、クランプ補正は、プレビュー用画像の画像信号のうち撮像装置10のOPB領域に含まれる画素から出力された画像信号から、対応する画素の固定パターンノイズ成分を減算し固定パターンノイズを除去した上で、固定パターンノイズ除去後の画像信号の平均値を求めて黒レベルを決定する。
On the other hand, noise is removed from the still image to be recorded on the
補正部42は、パラメータ決定部41で決定された補正用パラメータを用いて、画像補正を行い、表示装置50と画像圧縮部60に画像補正した画像信号を出力する。
The
表示装置50は、画像補正部40で補正されたプレビュー用画像や記録した静止画を表示する。画像圧縮部60は、画像補正部40にて画像補正された画像信号に対し、JPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)などの画像圧縮規格にしたがって画像圧縮処理を行う。記録媒体70は、画像圧縮部60で画像圧縮された画像信号を記録し、保存する。
The display device 50 displays the preview image corrected by the
斯かる構成に基づき、図1に示したデジタルカメラ100の動作について以下に説明する。デジタルカメラ100は、その動作モードが撮像モードに設定されると、デジタルカメラ100は、撮像装置10にてプレビュー用画像を静止画撮像命令が入力されるまで撮像し続ける。撮像されたプレビュー用画像は、AFE20でデジタル信号に変換された後、画像補正部40でホワイトバランス補正やクランプ補正などの画像補正が施され、表示装置50に画像補正されたプレビュー用画像が表示される。このとき、画像補正部40で使用する画像補正用のパラメータは、従来と同様に、一つ前に撮像されたプレビュー用画像の画像信号を用いて決定する。
Based on such a configuration, the operation of the
次に、デジタルカメラ100は、静止画撮像命令が入力されると、撮像装置10のシャッター12を閉じて画像を撮像し、AFE20でデジタル信号に変換後、この画像信号を固定パターンノイズ成分としてメモリ除去部30のメモリ31に保存する。また、画像補正部40は、この固定パターンノイズ成分と、直前に撮像したプレビュー用画像の画像信号とを用いて、静止画の画像信号を補正するために用いる補正用パラメータを決定する。
Next, when a still image capturing command is input, the
続いて、デジタルカメラ100は、再び撮像装置10のシャッター12を開き、撮像装置10で記録用の静止画を撮像する。撮像された静止画の画像信号は、AFE20でデジタル信号に変換された後、ノイズ除去部30で先にメモリ31に保存された固定パターンノイズを減算することによって固定パターンノイズを除去する。そして、この固定パターンノイズが除去された静止画の画像信号は、画像補正部40にて先に決定した補正用パラメータで画像補正が施され、表示装置50に表示される。また、画像補正された画像は、画像圧縮部60で画像圧縮された後、記録媒体70に記録される。
Subsequently, the
以上、本発明の実施の形態によれば、記録媒体70に記録する静止画に対してノイズ成分を除去した上で画像補正を行うときに、この画像補正に使用するパラメータを決定する際、従来のようにこの静止画の直前に撮像されたプレビュー用画像の画像信号だけを用いるのではなく、このプレビュー用画像に加えてノイズ除去部30で除去する固定パターンノイズ成分の大きさをも考慮する。これにより、固定パターンノイズを除去した静止画に含まれる画像信号のおおよその大きさを、直前に撮像したプレビュー用画像の画像信号の大きさと固定パターンノイズ成分の大きさとから予測することができる。したがって、従来のようなプレビュー用画像の画像信号だけから画像補正用のパラメータを決定する場合よりも、画像補正用のパラメータの決定に固定パターンノイズの影響を抑えることができ、ノイズ成分を除去した静止画を撮像する際の画質劣化を抑えることが可能となる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, when performing image correction after removing noise components from a still image to be recorded on the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .
また、上記の実施の形態では、デジタルカメラの例を示したが、それに限らず、撮像装置と、撮像した画像からノイズ除去を行うノイズ除去部を備えた画像処理装置であれば、本発明を適用可能である。例えば、画像処理装置は携帯端末であってもよい。 In the above embodiment, an example of a digital camera has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Applicable. For example, the image processing apparatus may be a mobile terminal.
また、上記の実施の形態では、静止画記録命令が入力されたときに固定パターンノイズ成分を撮像してメモリ31に保存するようにしたが、デジタルカメラ100が撮像モードになったときに固定パターンノイズ成分を撮像してメモリ31に保存するようにしてもよい。また、ノイズ除去部30は、固定パターンノイズ成分を撮像したときと、固定パターンノイズを除去するときの撮像装置10の温度変化などによる固定パターンノイズ成分の大きさの変動を補正するための機能を備えていてもよい。
In the above embodiment, the fixed pattern noise component is imaged and stored in the
また、上記実施の形態では、記録媒体70に記録する静止画に対して固定パターンノイズを除去し、その直前に撮像されたプレビュー用画像の画像信号の大きさと固定パターンノイズの大きさとから、この静止画の画像補正用パラメータを決定する例を示したが、これに限らず、ある画像の固定パターンノイズがノイズ除去部で除去されるときに、この画像の補正用パラメータを、この画像の前に撮像された画像の画像信号の大きさと固定パターンノイズ成分の大きさとから決定するようにした画像処理装置も本発明の範囲に含まれる。
In the above embodiment, the fixed pattern noise is removed from the still image to be recorded on the
10 撮像装置
11 レンズ
12 シャッター
13 撮像部
30 ノイズ除去部
31 メモリ
32 減算部
40 画像補正部
41 パラメータ決定部
42 補正部
50 表示装置
60 画像圧縮部
70 記録媒体
100 デジタルカメラ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記撮像装置で撮像した画像のうち、少なくとも1つの画像の画像信号から固定パターンノイズ成分を除去するノイズ除去部と、
前記撮像装置で撮像された画像の画像信号に対してホワイトバランス補正またはクランプ補正からなる画像補正を行う画像補正部と、を備え、
前記固定パターンノイズ成分は、前記撮像装置において光を遮断した状態で撮像した画像信号として前記ノイズ除去部に含まれるメモリ部に記憶され、
前記画像補正部では、前記ノイズ除去部で前記固定パターンノイズ成分が除去された、記録媒体に記録する静止画像の画像信号に対して前記画像補正を行う場合、前記撮像装置で前記静止画像を撮像する前に撮像したプレビュー用画像の画像信号の大きさから、前記ノイズ除去部で除去される前記固定パターンノイズ成分の大きさを減算して、前記画像補正のパラメータを決定し、
前記プレビュー用画像の画像信号に対して前記画像補正を行う場合、前記プレビュー用画像の一つ前に撮像した、前記固定パターンノイズ成分を含んだ状態のプレビュー用画像の画像信号の大きさから前記画像補正のパラメータを決定することを特徴とする画像処理装置。 An imaging device for capturing an image;
A noise removing unit that removes a fixed pattern noise component from an image signal of at least one of images captured by the imaging device;
An image correction unit that performs image correction including white balance correction or clamp correction on an image signal of an image captured by the imaging device;
The fixed pattern noise component is stored in a memory unit included in the noise removing unit as an image signal captured in a state where light is blocked in the imaging device,
In the image correction unit, the fixed pattern noise component in the noise removing unit has been removed, when performing the image correction on the image signal of a still image to be recorded on the recording medium, imaging the still image by the imaging device Subtracting the magnitude of the fixed pattern noise component removed by the noise removal unit from the magnitude of the image signal of the preview image captured before the determination , determine the image correction parameters ,
When performing the image correction on the image signal of the preview image, the size of the image signal of the preview image including the fixed pattern noise component captured immediately before the preview image is An image processing apparatus for determining an image correction parameter .
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