JP4626482B2

JP4626482B2 - 電子カメラ

Info

Publication number: JP4626482B2
Application number: JP2005310261A
Authority: JP
Inventors: 豊津田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: JP2006166416A; US20060109356A1; US7386184B2

Description

本発明は、撮影素子から画像信号を部分読み出し可能な電子カメラの輪郭強調処理に関する。

従来から、撮像素子の最大画像領域から任意の部分領域を部分的に読み出し、この画像信号に輪郭強調などの一連の画像処理を施して部分画像の撮影データを生成する電子カメラが公知である。例えば、特許文献１には、撮像素子から部分読み出しが可能な電子カメラにおいて、暗電流成分による固定パターンノイズの除去に関する技術が開示されている。
特開平９−１３５３８８号公報［０１８７］および図５２

ところで、電子カメラの輪郭強調フィルタの設定は、モニタやプリンタでの出力表示時を基準として撮影画像の輪郭が最適化されるように考慮されている。しかし、従来の電子カメラでは、部分読み出し時の画像データ（部分画像）に対しても全画素読み出し時と共通の輪郭強調フィルタを用いることが通常であるため次のような不具合が指摘されていた。

電子カメラで生成された画像データは、モニタ出力時や印刷時において所定のサイズ（例えば、印刷であればＬ判、２Ｌ判など）に対応するように拡大されることも多い。かかる場合には、部分画像は全画素読み出し時の全体画像よりも大きく引き延ばされることとなり、部分画像における輪郭線のエッジ幅が全体画像より太くなりやすい。
しかも、輪郭強調フィルタは全体画像の画像データへの適用を前提とし、全体画像をモニタやプリンタに出力した時に画像の輪郭が最適となるように設定されていることが通常である。したがって、部分画像を全体画像と同サイズで出力した場合、全体画像は比較的美感の高い画像となる一方で、部分画像では輪郭強調の度合いが強すぎて見苦しくなることが多かった。

なお、上記特許文献１の技術は、部分領域が変更された場合のフレームレート低下対策として、部分領域より広い範囲の固定パターンノイズのデータを予めメモリに保持してデータ取り直しを防止するにすぎず、上記問題を何ら解決するものではない。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は、全体画像と同サイズに拡大して出力した場合において、輪郭強調の度合いが全体画像と大きく異ならずに見える部分画像が生成できる電子カメラを提供することである。

一の態様の電子カメラは、被写体像を光電変換する受光画素面を備え、前記受光画素面において最大画素数の全体画像の生成に使用される最大画像領域から任意の部分領域を部分読み出し可能な撮像素子と、前記最大画像領域に対する前記部分領域の位置情報を生成する位置情報生成部と、前記全体画像のデータに適用される第１輪郭強調フィルタと、該第１輪郭強調フィルタよりもフィルタサイズが小さく設定された第２輪郭強調フィルタとを保持するメモリと、前記位置情報に基づいて前記部分領域から抽出された部分画像のデータに前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理を実行できる画像処理部と、を有し、前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記部分画像を拡大して前記第１輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記全体画像と同サイズで出力した場合に、前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記部分画像と前記第１輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記全体画像とのエッジ幅の差が最小化されることを特徴とする。

本発明では、部分読み出し時の部分画像のデータには、全体画像用の第１輪郭強調フィルタよりもフィルタサイズが小さい第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理を実行する。そのため、輪郭強調後の部分画像を拡大して全体画像と同サイズで出力した場合において全体画像とのエッジ幅の差が小さくなり、輪郭強調の度合いが全体画像と大きく異ならずに美しく見える部分画像が生成できる。

（電子カメラの構成の説明）
図１は本実施形態の電子カメラの機能ブロック図である。本実施形態の電子カメラは、撮影レンズ１と、撮像素子２と、Ａ／Ｄ変換部３と、バッファメモリ４と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５と、画像処理部６と、圧縮伸長部７と、カードインターフェース８と、記録媒体９と、表示インターフェース１０と、モニタ１１と、操作部１２と、制御部１３と、を有している。

撮像素子２は撮影レンズ１の像空間側に配置されている。撮像素子２の撮影レンズ１と相対する受光面には、被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成する受光画素が２次元配列されている。なお、撮像素子２から出力されたアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部３でデジタル画像データに変換される。
また、本実施形態の撮像素子２はＸＹアドレス型撮像素子（例えばＣＭＯＳ等）であって、アドレス指定した受光画素の画像信号をランダムアクセスで読み出すことが可能である。すなわち、本実施形態の撮像素子２は、最大画像領域（その電子カメラで最大画素数の画像生成に使用される画素領域）の画像信号を全て読み出す全画素読み出しモードと、最大画像領域の任意の部分領域を読み出す部分読み出しモードとを選択することができる。なお、以下の説明において、全画素読み出しモードによる最大画素数での生成画像は全体画像と称し、部分読み出しモードでの生成画像は部分画像と称する。

バッファメモリ４はＳＤＲＡＭ等で構成され、画像処理部６での画像処理前の画像データまたは画像処理後の画像データを一時的に保存する。また、バッファメモリ４には、画像処理部６の輪郭強調処理で使用される第１輪郭強調フィルタおよび第２輪郭強調フィルタのデータが格納されている。
図２に第１輪郭強調フィルタおよび第２輪郭強調フィルタのパラメータの例を示す。図２（ａ）のように第１輪郭強調フィルタは５×５画素のサイズであって、主に全画素読み出しモードで適用される。一方、図２（ｂ）のように第２輪郭強調フィルタのサイズは３×３画素となっており、第１輪郭強調フィルタよりもフィルタサイズが小さく設定されている。この第２輪郭強調フィルタは部分読みだしモードで適用される。

なお、輪郭強調フィルタは周囲画素との輝度レベル変化を拡大させて画像の輪郭を強調する。このとき、輪郭強調フィルタのサイズとフィルタ参照領域（画像の出力値を変化させる範囲）とは比例するので、輪郭強調フィルタのサイズが大きくなると輪郭強調後のエッジ幅も太くなる。
タイミングジェネレータ５は、制御部１３の指示に基づいて、受光画素の不要電荷排出、電荷蓄積および蓄積電荷出力等の動作に必要な駆動信号を所定のタイミングで生成し、各駆動信号を撮像素子２に供給する。

画像処理部６は、バッファメモリ４に一時保存された１画面分の画像データに対して、欠陥補正、ゲイン補正、色補間、輪郭強調、ガンマ補正、色マトリックス演算などの各種画像処理を実行する。ここで、画像処理部６の輪郭強調処理は、バッファメモリ４から読み出した輪郭強調フィルタにより実行される。なお、第１輪郭強調フィルタと第２輪郭強調フィルタとの選択は、画像処理部６が制御部１３からの情報に基づいて行う。

圧縮伸長部７は画像処理後の画像データをＪＰＥＧ形式で圧縮する処理や、ＪＰＥＧ形式の圧縮画像データを伸長して復元する処理を実行する。カードインターフェース８には、記録媒体９が着脱可能に装着されている。この記録媒体９は、例えばフラッシュメモリ等を内蔵したカード型記録媒体が該当し、記録媒体９には圧縮伸長部７で圧縮された画像データが格納される。

表示インターフェース１０にはモニタ１１が接続されている。モニタ１１には撮影画像データの再生画面や、カメラの各種設定を行うための設定画面などが表示される。操作部１２はコマンドダイヤルや十字状のカーソルキーなどで構成され、設定画面での各種選択入力に使用される。なお、電子カメラの設定画面では、（１）全画素読み出しと部分読み出しとのモード切り替え、（２）部分画像のサイズおよび位置の指定、（３）輪郭強調フィルタのマニュアルでの指定、などを行うことができる。

制御部１３は、例えば、ＡＥ演算およびＡＦ演算に必要な各種演算処理や、部分読み出しモードで画像信号を読み出す部分領域をタイミングジェネレータ５に指定するなど、電子カメラの各部を制御する。また、制御部１３は、（ａ）輪郭強調フィルタの指定情報、あるいは（ｂ）部分領域の位置情報のいずれかを画像処理部６に出力する。
（電子カメラの動作の説明）
以下、本実施形態の電子カメラでの画像生成動作を説明する。

撮影者が図示しないレリーズ釦の全押し等でシャッタレリーズを指示すると、制御部１３はタイミングジェネレータ５を介して画像信号の読み出しを撮像素子２に指示する。全画素読み出しモードでは撮像素子２は最大画像領域の画像信号を全て読み出す。また、部分読み出しモードでは撮像素子２は予め設定された部分領域から画像信号をランダムアクセスで読み出す。

そして、撮像素子２から順次出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換部３でデジタル化されてからバッファメモリ４に一時的に記録される。その後、全体画像または部分画像の画像データがバッファメモリ４に１画面分揃った段階で、画像処理部６はバッファメモリ４から画像データを読み出して各種の画像処理を実行する。
ここで、本実施形態での輪郭強調処理において、輪郭強調フィルタの選択は（１）〜（３）のように行われる（図３参照）。

（１）全画素読み出しモードの場合には、制御部１３は第１輪郭強調フィルタの指定情報を画像処理部６に出力する。画像処理部６はバッファメモリ４から第１輪郭強調フィルタを読み出して全体画像の画像データに輪郭強調処理を施す。
（２）部分読み出しモードで輪郭強調フィルタが指定されている場合には、制御部１３は撮影者によって指定された輪郭強調フィルタの指定情報を画像処理部６に出力する。画像処理部６はバッファメモリ４から指定された輪郭強調フィルタを読み出して部分画像の画像データに輪郭強調処理を施す。

（３）部分読み出しモードで輪郭強調フィルタが無指定の場合には、制御部１３は部分領域の位置情報を画像処理部６に出力する。画像処理部６は部分領域の位置情報に基づいて部分領域と最大画像領域とのサイズの比（部分領域／最大画像領域）を演算する。上記の比の値は、画面縦方向または画面横方向のいずれの比であってもよい。そして、上記の比の値が閾値以上であれば、画像処理部６はバッファメモリ４から第１輪郭強調フィルタを読み出して部分画像の画像データに輪郭強調処理を施す。一方、上記の比の値が閾値未満であれば、画像処理部６はバッファメモリ４から第２輪郭強調フィルタを読み出して部分画像の画像データに輪郭強調処理を施す。

ここで、部分領域と最大画像領域とのサイズの比に基づいて輪郭強調フィルタを選択するのは、以下の理由による。
電子カメラで生成された全体画像および部分画像の画像データは、モニタ出力時や印刷時において所定のサイズ（例えば、印刷であればＬ判、２Ｌ判など）に対応するように拡大されることも多い（図４（ｂ）〜（ｄ）参照）。かかる場合には、部分画像は全体画像よりも大きく引き延ばされることとなり、部分画像では図４（ｃ）のように輪郭線のエッジ幅が全体画像より太くなりやすい。一方、第１輪郭強調フィルタは全体画像の画像データへの適用を前提とし、全体画像をモニタやプリンタに出力した時に画像の輪郭が最適となるように設定されている。

そのため、本実施形態では第１輪郭強調フィルタを全体画像の画像データに適用した場合を基準とし、部分画像の画像データにはフィルタサイズの小さい第２輪郭強調フィルタを適用して全体画像とのエッジ幅の差を最小化するように調整する（図４（ｄ）参照）。もっとも、部分画像と全体画像との大きさがさほど異ならないときは、部分画像の画像データに第１輪郭強調フィルタを適用した方がよい場合もあるので、画像処理部６は全体画像と部分画像との比に応じて適用する輪郭強調フィルタを変更している。

そして、画像処理部６による画像処理後の画像データは、圧縮伸長部７でＪＰＥＧ形式で圧縮された後に記録媒体９に格納される。以上で一連の画像生成動作が終了する。
上記の電子カメラによれば、部分画像を全体画像と同サイズで出力した場合において、輪郭強調の度合いが全体画像と大きく異ならずに美しく見える部分画像が生成できる。また、部分画像をそのままのサイズで使用する場合には、輪郭強調フィルタを指定することで撮影者の意図通りの部分画像を得ることもできる。

（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の第１輪郭強調フィルタおよび第２輪郭強調フィルタのフィルタサイズやパラメータは適宜変更することができる。
また、画像処理部は部分読み出し時に全体画像と部分画像との比を演算することなく、部分画像の画像データに第２輪郭強調フィルタを一律に適用するようにしてもよい。

さらに、本発明の電子カメラはＸＹアドレス型の撮像素子のカメラに限定されることなく、ＣＣＤなどの順次走査型撮像素子のカメラであってもよい。後者の場合には、部分領域を含む水平ラインの画像信号のみを一旦読み出して、その後に不要な垂直ラインの画像信号を廃棄すれば上記実施形態と同様の部分読み出しを行うことができる。

本発明は、撮像素子から画像信号を部分読みだし可能な電子カメラに適用できる。

本実施形態の電子カメラの機能ブロック図第１輪郭強調フィルタおよび第２輪郭強調フィルタのパラメータの例輪郭強調フィルタの選択に関する流れ図表示時における全体画像および部分画像の輪郭強調の度合いを示すための図

符号の説明

１撮影レンズ
２撮像素子
３Ａ／Ｄ変換部
４バッファメモリ
５タイミングジェネレータ（ＴＧ）
６画像処理部
７圧縮伸長部
８カードインターフェース
９記録媒体
１０表示インターフェース
１１モニタ
１２操作部
１３制御部

Claims

被写体像を光電変換する受光画素面を備え、前記受光画素面において最大画素数の全体画像の生成に使用される最大画像領域から任意の部分領域を部分読み出し可能な撮像素子と、
前記最大画像領域に対する前記部分領域の位置情報を生成する位置情報生成部と、
前記全体画像のデータに適用される第１輪郭強調フィルタと、該第１輪郭強調フィルタよりもフィルタサイズが小さく設定された第２輪郭強調フィルタとを保持するメモリと、
前記位置情報に基づいて前記部分領域から抽出された部分画像のデータに前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理を実行できる画像処理部と、を有し、
前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記部分画像を拡大して前記第１輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記全体画像と同サイズで出力した場合に、前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記部分画像と前記第１輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理したときの前記全体画像とのエッジ幅の差が最小化されることを特徴とする電子カメラ。
前記画像処理部は、前記部分領域の画像データに適用する輪郭強調フィルタを、前記位置情報に基づく最大画像領域と部分領域とのサイズの比によって選択することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
前記部分領域の画像データに適用する輪郭強調フィルタを指定するための操作部をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子カメラ。
請求項３に記載の電子カメラにおいて、
前記画像処理部は、前記操作部により輪郭強調フィルタが指定された場合には指定された輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理を実行し、前記操作部により輪郭強調フィルタが指定されていない場合には前記第２輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調処理を実行することを特徴とする電子カメラ。