JP4714096B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、主にデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に代表される撮像装置に関し、特に、撮像装置に用いられる輪郭強調技術に関する。

近年、デジタルカメラに代表される撮像装置は携帯端末にも搭載されており、撮像装置においては画像信号処理の性能向上および進歩が望まれている。特に輪郭強調処理は画像信号処理でも画像の解像度向上という重要な役割を担っている。しかしながら、この輪郭強調処理を施すことによりランダムノイズまでも強調するという弊害が発生する。

この様な問題を解決する従来技術として以下のようなものが知られている。例えば、従来の撮像装置は、入力された映像信号の輝度レベルが、撮像装置の露出情報により決定されるしきい値以下の場合には、線形又は非線型の特性を持ったゲイン調整関数により輪郭強調信号を弱めて出力し、輝度レベルがしきい値以上の場合には元の輪郭強調信号を出力する構成を備えている（特許文献１参照）。

この技術を用いれば、ノイズの目立つ低輝度部については選択的に抑圧を強める事が可能となり、ノイズの目立たない高輝度部の解像度を保ったままノイズを抑圧する事が可能となる。また、露出情報により低照度時にしきい値をより大きく設定することで、ノイズの目立ちやすい暗い撮影条件下でもノイズを低減することが可能となる。
特開２００１−３４６０６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、低輝度部の輪郭強調処理の強弱を調整しているため、図１２の周波数特性に例示されるように、低輝度では全周波数域の輪郭強調信号が弱められ、その結果、本来ノイズが少ない周波数帯域の成分も同様に弱くなる。したがって、ノイズ低減しようとすると、必要な輪郭成分までもが抑圧対象となり、低輝度部の解像度の大幅な低下も引き起こすことになる。

また、ガンマ補正を施したＧ信号から輪郭強調信号を生成することが従来より行われている。この場合、輪郭強調信号で強調されるノイズの主たる要因がＧ信号の振幅に依存している。そのため、輝度レベルに基づいて輪郭強調信号のゲインを調整する方式を採用すると、色によってはノイズ低減効果が不十分といった現象や、逆に輪郭強調信号の過剰な抑圧などが生じ、所望のノイズ低減効果を得られない可能性がある。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、輪郭強調処理において解像度を保ちつつノイズを効果的に低減できる撮像装置を提供することにある。

本発明の撮像装置は、結像した映像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、前記画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成回路と、前記画像信号から緑色の成分であるＧ信号を抽出するＧ信号Ｓ／Ｈ回路と、前記画像信号から色信号を分離して色差信号を生成する色差信号生成回路と、前記Ｇ信号から輪郭強調信号を生成する輪郭強調信号生成回路と、前記輝度信号に前記輪郭強調信号を加算する加算器と、前記輪郭強調信号生成回路における輪郭強調信号生成処理の周波数特性を制御し、前記Ｇ信号レベルが所定のしきい値未満の場合に前記Ｇ信号レベルに基づいて前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行う強調特性制御手段とを備えている。

この構成により、Ｇ信号レベルが所定のしきい値未満の場合にＧ信号レベルに基づいて輪郭強調信号の高域成分抑圧が行われる。これにより、輪郭強調信号の中でも特にノイズの集まる高域成分のみの抑圧が行われ、したがって、ノイズの目立たせたくない低輝度部について輪郭成分を残しつつノイズのみ低減することができる。また、高域成分抑圧をＧ信号レベルに基づいて行うことにより、Ｇ信号から輪郭強調信号を生成する場合にも、ノイズのみを低減し、輪郭成分の過剰な消失を防ぐことができる。例えば屋外の木々の葉などの被写体は、輝度としては低いが、Ｇ信号から輪郭強調信号を作る場合はノイズもさほど多くはない。このような被写体などで、輪郭強調信号の過剰な消失を防ぐことができる。こうして、本発明によれば、輪郭強調処理において解像度を保ちつつノイズを効果的に低減できる撮像装置を提供できる。

また、本発明の撮像装置において、前記強調特性制御手段は、前記色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、特定色が検出されたときに前記所定のしきい値を増加させる。この構成により、ノイズを目立たせたくない特定色について、低輝度部のノイズをより強く低減することができる。

また、本発明の撮像装置において、前記強調特性制御手段は、前記色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、特定色が検出された場合に、該色差信号の振幅に基づいて前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行う。この構成により、青空などのノイズを特に低減したい鮮やかな有彩色部でのノイズを低減することができる。

また、本発明の撮像装置において、前記強調特性制御手段は、前記輪郭強調信号生成回路における周波数特性および前記輪郭強調信号の利得を制御する高域特性制御係数を生成する高域特性制御係数生成回路を含み、前記輪郭強調信号生成回路は、前記Ｇ信号が入力され、前記高域特性制御係数に応じて周波数特性が変わり、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満の時に通過周波数帯域が低域側に変化する係数可変型ハイパスフィルタと、前記高域特性制御係数に応じて前記輪郭強調信号に付与される利得を変換し、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満の時に前記利得を低下させる利得変換手段とを含む。この構成により、上記の係数可変型ハイパスフィルタと利得変換手段という簡単な構成で、Ｇ信号に応じた高域成分抑圧を好適に行うことができる。

また、本発明の撮像装置において、前記高域特性制御係数生成回路は、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満か否かを判定する入力レベル判定回路と、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値以上であれば前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行わない基準の高域特性制御係数を生成し、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満であれば前記Ｇ信号レベルに応じて変化し高域成分抑圧を生じさせる高域特性制御係数を生成するＧ信号対応係数生成回路とを有する。この構成により、Ｇ信号レベルがしきい値未満のときに輪郭強調信号の高域成分抑圧が行われるように適切に高域特性制御係数を生成できる。

また、本発明の撮像装置において、前記Ｇ信号対応係数生成回路は、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満のときに、前記Ｇ信号レベルに比例して変化する前記高域特性制御係数を生成する。この構成により、Ｇ信号レベルに比例して高域特性制御係数を細かく変化させて高域成分抑圧を適切に行える。

また、本発明の撮像装置において、前記高域特性制御係数生成回路は、前記色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、前記色差信号が予め定めされた特定色に対応するか否かを判定する特定色判定回路と、前記特定色が検出されなければ前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行わない基準の高域特性制御係数を生成し、前記特定色が検出されれば前記特定色の信号レベルに応じて変化し高域成分抑圧を生じさせる高域特性制御係数を生成する特定色対応係数生成回路と、前記Ｇ信号対応係数生成回路および前記特定色対応係数生成回路により生成された前記高域特性制御係数から、高域成分抑圧量が大きい方の高域特性制御係数を選択する係数選択回路とを有する。この構成により、Ｇ信号がしきい値未満であって特定色が検出されたときに、より大きく高域成分を抑圧するように適切に高域特性制御係数を生成できる。

また、本発明の撮像装置において、前記特定色対応係数生成回路は、前記特定色が検出されたときに、前記特定色の信号レベルに比例して変化する前記高域特性制御係数を生成する。この構成により、特定色の信号レベルに比例して高域特性制御係数を細かく変化させて高域成分抑圧を適切に行える。

また、本発明の撮像装置において、前記入力レベル判定回路は、前記特定色判定回路により前記特定色が検出されたときに前記所定のしきい値を増加させる。この構成により、ノイズを目立たせたくない特定色について、低輝度部のノイズをより強く低減することができる。

また、本発明の別の態様は、画像信号から抽出された輪郭強調信号を輝度信号に加算する画像処理方法であって、前記画像信号から輝度信号を生成し、前記画像信号から緑色の成分であるＧ信号を抽出し、前記画像信号から色信号を分離し色差信号を生成し、前記Ｇ信号から輪郭強調信号を生成し、前記輪郭強調信号の生成処理の周波数特性を制御して前記Ｇ信号レベルが所定のしきい値未満の場合に前記Ｇ信号レベルに基づいて前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行い、前記輝度信号に前記輪郭強調信号を加算する。この態様によっても上述の本発明の利点が得られる。

本発明は、上述のようにＧ信号レベルに基づいて輪郭強調信号の高域成分抑圧を行う構成を設けることにより、輪郭強調処理において解像度を保ちつつノイズを効果的に低減できるという効果を有する撮像装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成図である。撮像装置は、被写体を結像するレンズ１と、結像した画像を光電変換するＣＣＤ等の撮像素子２と、撮像素子１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器３と、ＡＤ変換後の画像信号のガンマ補正処理を行うガンマ補正回路４と、ガンマ補正回路４の出力をラインメモリを用いて６ライン分の信号に同時化を行う同時化回路５と、同時化回路５の出力信号より輝度信号Ｙを生成する輝度信号生成回路６と、同時化回路５の出力信号よりＧ信号をサンプリングしＧ信号αを生成するＧ信号Ｓ／Ｈ回路７と、同時化回路５の出力信号より色差信号βを生成する色差信号生成回路８と、Ｇ信号αより輪郭強調信号ＡＰを生成する輪郭強調信号生成回路１０と、輪郭強調信号生成回路１０の周波数特性および輪郭強調信号の利得を制御する高域特性制御係数ＫをＧ信号αと色差信号βから生成する高域特性制御係数生成回路９と、輪郭強調信号生成回路１０で生成された輪郭強調信号ＡＰと輝度信号生成回路６で生成された輝度信号Ｙとの加算を行う加算器１００を備えている。上記構成において、高域特性制御係数生成回路９が、輪郭強調信号生成回路１０における輪郭強調信号生成処理の周波数特性を制御する構成であり、本発明の強調特性制御手段に相当する。

図２は輪郭強調信号生成回路１０の構成図である。輪郭強調信号生成回路１０は、高域特性制御係数Ｋに応じて通過周波数帯域を制御可能な垂直方向および水平方向のハイパスフィルタで構成された係数可変型ハイパスフィルタ（以下、係数可変型ＨＰＦ）２０と、基準利得係数を保持するレジスタ１１と、高域特性制御係数Ｋから利得制御用係数Ｋｇへの変換を行う利得制御用係数変換回路２１と、利得制御用係数Ｋｇと基準利得係数との乗算を行い輪郭強調ゲインを算出する乗算器１０２と、輪郭強調ゲインと係数可変型ＨＰＦ２０からの出力信号の乗算を行う乗算器１０１により構成されている。

図３（ａ）、図３（ｂ）および図４は、輪郭強調信号生成回路１０による輪郭強調信号の生成処理を説明するための図である。図３（ａ）は係数可変型ＨＰＦ２０の周波数特性であり、同フィルタの出力信号に相当する。図３（ｂ）は、乗算器１０１でゲインが付与された後の周波数特性であり、輪郭強調信号生成回路１０の出力信号である輪郭強調信号ＡＰに相当する。図４は、図２の利得制御用係数変換回路２１における処理を説明する図であり、利得制御用係数変換回路２１に入力される高域特性制御係数Ｋと、同回路から出力される利得制御用係数Ｋｇの関係を示している。

まずはじめに、図３（ａ）を参照し、係数可変型ＨＰＦ２０の機能について水平方向のハイパスフィルタを例に説明をしていく。このハイパスフィルタがＧ信号αの任意の座標nの信号Ｇ(n)を中心に水平５画素で形成されるフィルタである場合、フィルタ出力HAP(n)は（式１）で表す事ができる。
（式１）
HAP(n) ＝ 2×G(n)−K×(G(n−1)＋G(n＋1))−(1−K)×(G(n−2)＋G(n＋2))

（式１）において、Kは高域特性制御係数を指しており、0≦K≦1の範囲で取りうる値である。図３（ａ）は、（式１）を用いてKを変動させた際の水平ハイパスフィルタの特性変化を示したものであり、Kを１から減少させていくにつれ、高域信号の通過特性が落ち、低域信号の通過特性が向上する。このように、（式１）で表すようなフィルタを用いることで、滑らかに特性を変化させることのできる係数可変型ＨＰＦ２０を実現することができる。

上記の係数可変型ＨＰＦ２０の出力は、図２に示されるように、乗算器１０１で輪郭強調ゲインと乗算され、これにより輪郭強調信号ＡＰが生成される。輪郭強調ゲインは、レジスタ１１に保持された基準利得係数と利得制御用係数変換回路２１で生成された利得制御用係数Ｋｇを乗算器１０２で乗算した信号である。したがって、輪郭強調信号ＡＰは、下記の（式２）で表される。
（式２）
AP ＝ HAP(n)×Kg×Gaindef

（式２）において、Gaindefは基準利得係数を指している。また、Kgは利得制御用係数を指している。利得制御用係数は、図４に示すような特性により、利得制御用係数変換回路２１にて、入力された高域特性制御係数Kから生成される係数であるとともに、0≦Kg≦1の範囲で取りうる値である。Kｇは、Kに比例して変化し、Kが大きくなるほどKgが大きくなる。Kg=1であれば、輪郭強調信号APとしてはHAP(n)にGaindefを乗算した信号が出力され、Kg=0.5であればGaindefの1/2の利得をHAP(n)に付与した信号が出力される。図４ではKg＞０であるが、仮にKg=0であれば輪郭強調信号APは出力されない。

図３（ｂ）は、上記のようにして（式２）で算出される輪郭強調信号APを示している。高域特性制御係数Kが大きければ、利得制御用係数Kgが大きくなり、輪郭強調ゲインも大きくなり、この場合、輪郭強調信号APの周波数特性は係数可変型ＨＰＦ２０の周波数特性と同様になる。

これに対して、高域特性制御係数Kが小さいと、利得制御用係数Kgも小さくなり、輪郭強調ゲインも小さくなり、この輪郭強調ゲインが係数可変型ＨＰＦ２０の出力信号HAP(n)に乗算されて輪郭強調信号APが生成される。HAP(n)の周波数特性においては、図３（a）に示したように、高域特性制御係数Kが小さいと低域信号の通過特性が向上している。その結果、図３（ｂ）に示されるように、高域特性制御係数Ｋが小さいときの輪郭強調信号APの周波数特性は、高域特性制御係数Kが大きいときの周波数特性の高域成分を抑圧したものになる。

以上のように、本実施の形態によれば、高域特性制御係数Kを制御することにより、近似的に高域成分のみを抑圧することが可能となる。図１２に示す従来技術である単純な輪郭強調信号の利得制御と比較して、ノイズが多く存在する高域成分の通過特性のみを高域特性制御計数Kにより制御可能となる。また、離散コサイン変換やウェーブレット変換などの周波数変換を用いる手法と比べると、簡素な回路構成で特定の周波数帯域の信号の抑圧が可能となる。また、垂直方向にも同様のフィルタを組む事で垂直方向の輪郭強調信号を生成することができる。

次に、高域特性制御係数Kの制御を行う高域特性制御係数生成回路９の詳細構成を図５に示す。高域特性制御係数生成回路９は、本発明の所定のしきい値に相当する抑圧開始しきい値に基づいてＧ信号αの入力レベルが一定のレベル以下かどうかを判定する入力レベル判定回路１２と、入力レベル判定回路１２で判定された信号に基づいて所定の係数を生成する第１係数生成回路１３と、第１係数生成回路１３で生成された制御係数にリミットをかけて制御係数γとして出力する係数リミット回路１４と、色差信号βの入力がノイズを特に低減したい特定色であるかどうかを判定する特定色判定回路１５と、特定色と判定された色差信号の振幅に基づいて所定の係数を生成する第２係数生成回路１６と、第２係数生成回路１６から出力された制御係数にリミットをかけて制御係数δとして出力する係数リミット回路１７と、係数γと係数δのうちで小さい方の係数を選択して高域特性制御係数Kとして出力する係数選択回路１８を有する。

以上のように構成された高域特性制御係数生成回路９で行われる処理を、図６、図７および図８を参照して説明していく。

図６は、入力レベル判定回路１２と、第１係数生成回路１３と、係数リミット回路１４での処理を説明した図である。Ｇ信号αが入力レベル判定回路１２に入力されると、入力レベル判定回路１２はＧ信号αと抑圧開始しきい値との比較を行い、Ｇ信号レベルが抑圧開始しきい値未満の信号であるか否かの判定を行う。次に第１係数生成回路１３は、入力レベル判定回路１２で抑圧開始しきい値未満と判定された信号について、Ｇ信号レベルに基づいて傾きを付加し、高域成分抑圧を行うような１未満の係数を出力する。第１係数生成回路１３は、抑圧開始しきい値以上と判定された信号については、高域成分抑圧を行わない係数１を出力する。そして係数リミット回路１４にて図６のようなリミットをかけて制御係数γとする。係数にリミットをかけることで、高域成分の最大抑圧量を調整する事が可能となる。

また、入力レベル判定回路１２は、特定色判定回路１５で特定色と判定された場合に、特定色判定回路１５から特定色判定フラグFを受け、図７に示すように抑圧開始しきい値を増加させて、より大きな値にする。これにより、特定色の低輝度部におけるノイズをより低減させることができる。

図８は、特定色判定回路１５と、第２係数生成回路１６と、係数リミット回路１７での処理を示した図である。特定色判定回路１５は、高域特性制御係数生成回路９に入力された色差信号βが、ノイズを特に低減させたい特定色か否かを判定するとともに、色ノイズ等の微少振幅については除外するコアリング処理も行う。特定色は予め定められており、例えば、青色（青空の色）および肌色である。第２係数生成回路１６は、特定色と判定された信号については、該信号レベルに基づいて傾きを付加した上で、高域成分抑圧を行うような１未満の係数を出力する。第２係数生成回路１６は、特定色と判定されなかった信号、または微少な振幅の色差信号については、高域成分の抑圧を行わない係数１を出力する。そして係数リミット回路１７にて図８のようなリミットをかけて制御係数δとする。

最後に、係数選択回路１８は、制御係数γと制御係数δから、高域成分の抑圧量の多い係数を選択し、高域特性制御係数Kとして高域特性制御係数生成回路９の出力とする。ここでは、制御係数γと制御係数δから、小さい方の係数が選択される。このように高域特性制御係数生成回路９を構成することで、Ｇ信号レベルが低い部分および特定色のノイズ低減処理を選択的に行うことができる。

次に、上述のように構成された本実施の形態における撮像装置の動作を説明する。まず、撮像装置の全体的な動作を説明する。被写体の像がレンズ１により撮像素子２の受光面に結像されて、撮像素子２により被写体の画像信号が生成される。このとき、露光制御手段が、撮像素子２に入射する光量の制御および被写体の明るさに応じて出力を一定にする利得制御を行う。撮像素子２からのアナログ信号はＡＤ変換器３でデジタル信号に変換され、そして、このデジタル画像信号がガンマ補正回路４および同時化回路５の処理を経て、輝度信号生成回路６、Ｇ信号Ｓ／Ｈ回路７および色差信号生成回路８に入力される。

輝度信号生成回路６では画像信号から輝度信号Yが生成され、Ｇ信号Ｓ／Ｈ回路７では画像信号をサンプリングしてＧ信号αが生成され、色差信号生成回路８では画像信号から色差信号βが生成される。輝度信号Yは加算器１００に入力され、Ｇ信号αは高域特性制御係数生成回路９および輪郭強調信号１０に入力され、色差信号βは高域特性制御係数生成回路９に入力される。

高域特性制御係数生成回路９では、Ｇ信号αと色差信号βから、上述した図５の構成により、図６〜図８の処理が行われて、高域特性制御係数Kが生成される。高域特性制御係数Kは輪郭強調信号生成回路１０へ出力される。

輪郭強調信号生成回路１０は、高域特性制御係数Kを用いて、Ｇ信号αから輪郭強調信号APを生成し、加算器１００に出力する。図３および図４を用いて説明したように、高域特性制御係数Kが大きければ（本実施の形態ではK＝１であれば）、高域成分抑圧を行うことなく、輪郭強調信号が生成される。高域特性制御係数Kが小さいと（本実施の形態ではK＜１であれば）、輪郭強調信号の高域成分抑圧が行われる。

加算器１００では、輪郭強調信号APが輝度信号Yに加算される。加算後の輝度信号が、色差信号と共に、画像信号として後段の処理機能へ出力される。

上記動作のうち、高域特性制御係数回路９では、高域特性制御係数Kが、Ｇ信号αおよび色差信号βに応じて生成される。この際、図５の構成により、Ｇ信号から制御係数γが生成され、色差信号βから制御係数δが生成され、それら係数γ、δのうちで小さい方の値が高域特性制御係数Kとして出力される。高域特性制御係数Kは具体的には下記のようになる。

まず、Ｇ信号レベルが抑圧開始しきい値以上であり、かつ、入力信号が特定色でなかったとする。この場合、図６に従い、Ｇ信号αから生成される制御係数γについては、γ＝１になる。また、図８に従い、色差信号βから生成される制御係数δについては、δ＝１になる。両係数γ、δが共に１なので、高域特性制御係数Kも１になる。

次に、Ｇ信号レベルが抑圧開始しきい値未満であり、かつ、入力信号が特定色でなかったとする。この場合、図６に従い、制御係数γは、１より小さい値になる。一方、図８に従い、制御係数δは１になる。したがって、小さい方の制御係数γが、高域特性制御係数Kとして選択される。

次に、入力信号が特定色である場合について説明する。入力信号が特定色であれば、図７を用いて説明したように、抑圧開始しきい値は、入力信号が特定色でない場合より増大される。そして、Ｇ信号レベルが上記の増大された抑圧開始しきい値以上であったとする。この場合、図７に従い、制御係数γは１である。一方、図８に従い、制御係数δは１未満になる。したがって、小さい方の制御係数δが、高域特性制御係数Kとして選択される。

また、入力信号が特定色であり、かつ、Ｇ信号レベルが上記の増大された抑圧開始しきい値未満であったとする。この場合、図７に従い、制御係数γが１未満になり、また、図８に従い、制御係数δも１未満になる。そこで、γ、δのうちで小さい方の値が、高域特性制御係数Kとして選択される。

以上より、Ｇ信号レベルが抑圧しきい値未満であるか、入力信号が特定色であれば、高域特性制御係数Kは、１未満の値になる。より詳細には、Ｇ信号レベルが抑圧しきい値未満であれば、高域特性制御係数KはG信号レベルに応じた１未満の値になり、また、入力信号が特定色であれば、高域特性制御係数Kが特性色の信号レベルに応じた１未満の値になる。Ｇ信号レベルが抑圧しきい値未満であり、かつ、入力信号が特定色であれば、高域特性制御係数Kは、高域成分の抑圧量がより大きくなるように選択される。

こうして、Ｇ信号レベルが抑圧しきい値未満であるか、入力信号が特定色であれば、高域特性制御係数生成回路９は、高域特性制御係数Kとして１未満の値を生成し、輪郭強調信号生成回路１０に出力し、これにより、図３を用いて説明したように、輪郭強調信号生成回路１０に高域成分抑圧を行わせることができる。

以上に、本実施の形態における撮像装置の動作を説明した。次に、本実施の形態の応用例および変形例を説明する。

上記実施の形態では、係数可変型ＨＰＦ２０は主として水平方向のフィルタを例に説明を行ったが、信号を複数ライン設けて、前述のように垂直方向にも同様のフィルタを設けても構わない。このようにすれば、垂直方向の輪郭強調信号についても水平方向と同様に高域成分抑圧を実現することができる。なお、同時化回路５の処理に関しては、水平垂直両方向の輪郭強調処理においては、６ライン（メモリを通さない現在の信号と５本のラインメモリの信号）が処理されてよく、水平輪郭強調処理のみの場合には４ライン（メモリを通さない現在の信号と３本のラインメモリの信号）が処理されてよい。

また、上記実施の形態では、係数可変型ＨＰＦは高域成分抑圧を行わない場合、高域特性制御係数Kを1にしたが、高域成分抑圧を行わない場合の高域特性制御係数Kは0≦K≦1の条件を満たしていればどのような値であっても構わない（この場合でも、高域成分抑圧を行うときの高域特性制御係数Kが、高域成分抑圧を行うときの高域特性制御係数Kに対して、十分な抑圧効果が得られる程度に相対的に小さくなっていればよい）。このようにすれば、レンズの特性に合った輪郭強調信号を自由に設計できる共に、低輝度部や特定色のノイズ低減を同様に実現することもできる。

また、図４では、高域特性制御係数Kに応じた利得制御用係数Kgの傾きが一定であった。しかし、図９に示されるように、高域特性制御係数Kに応じた利得制御用係数Kgの傾きが可変であってもよい。これにより、利得制御用係数Kgをより細かく調整でき、図３（ｂ）の輪郭強調信号の周波数特性も調整できる。

また、図６では、Ｇ信号レベルが抑圧開始しきい値未満であるときの、Ｇ信号レベルに応じた制御係数γの傾きが一定であった。しかし、図１０に示されるように、制御係数γの傾きが可変であってもよい。これにより、高域特性制御係数Kをより細かく調整でき、図３（ｂ）の輪郭強調信号の周波数特性も調整できる。

さらに、図８では、入力信号が特定色であるときに、制御係数δの傾きが一定であった。しかし、図１１に示されるように、制御係数δの傾きが可変であってもよい。これにより、高域特性制御係数Kをより細かく調整でき、図３（ｂ）の輪郭強調信号の周波数特性も調整できる。

以上に、本発明の実施の形態に係る撮像装置について説明した。本実施の形態では、上述のように高域特性制御係数生成回路９が、本発明の強調特性制御手段として機能し、輪郭強調信号生成回路における輪郭強調信号生成処理の周波数特性を制御し、Ｇ信号レベルが所定のしきい値未満の場合にＧ信号レベルに基づいて輪郭強調信号の高域成分抑圧を行う。所定のしきい値は、上記実施の形態では抑圧開始しきい値である。

これにより、輪郭強調信号の中でも特にノイズの集まる高域成分のみの抑圧が行われ、ノイズの目立たせたくない低輝度部について輪郭成分を残しつつノイズのみを低減することができる。また、高域成分抑圧をＧ信号レベルに基づいて行うことにより、Ｇ信号から輪郭強調信号を生成する場合にも、ノイズのみを低減し、輪郭成分の過剰な消失を防ぐことができる。例えば屋外の木々の葉などの被写体は、輝度としては低いが、Ｇ信号から輪郭強調信号を作る場合はノイズもさほど多くはない。このような被写体などで、輪郭強調信号の過剰な消失を防ぐことができる。こうして、本発明によれば、輪郭強調処理において解像度を保ちつつノイズを効果的に低減できる撮像装置を提供できる。

また、本実施の形態によれば、色差信号生成回路８から出力された色差信号に基づき、特定色が検出されたときに所定のしきい値が増大される。これにより、ノイズを目立たせたくない特定色について、低輝度部のノイズをより強く低減することができる。

また、本実施の形態によれば、色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、特定色が検出された場合に、該色差信号の振幅に基づいて輪郭強調信号の高域成分抑圧が行われる。これにより、青空などのノイズを特に低減したい鮮やかな有彩色部でのノイズを低減することができる。

また、本実施の形態によれば、強調特性制御手段が、輪郭強調信号生成回路１０における周波数特性および輪郭強調信号の利得を制御する高域特性制御係数Kを生成する高域特性制御係数生成回路９を含む。輪郭強調信号生成回路１０は、係数可変型ハイパスフィルタ２０と利得制御用係数変換回路２１を含む。係数可変型ハイパスフィルタ２０では、Ｇ信号が入力され、高域特性制御係数Kに応じて周波数特性が変わり、Ｇ信号レベルがしきい値未満の時に通過周波数帯域が低域側に変化する。利得制御用係数変換回路２１は、レジスタ１１および乗算器１０２と共に、利得変換手段として機能し、高域特性制御係数Kに応じて輪郭強調信号に付与される利得を変換し、Ｇ信号レベルがしきい値未満の時に利得を低下させる。このような構成により、上記の係数可変型ハイパスフィルタと利得変換手段という簡単な構成で、Ｇ信号に応じた高域成分抑圧を好適に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、高域特性制御係数生成回路９は、Ｇ信号レベルがしきい値未満か否かを判定する入力レベル判定回路１２と、Ｇ信号レベルがしきい値以上であれば輪郭強調信号の高域成分抑圧を行わない基準の高域特性制御係数Kを生成し、Ｇ信号レベルがしきい値未満であればＧ信号レベルに応じて変化し高域成分抑圧を生じさせる高域特性制御係数Kを生成するＧ信号対応係数生成回路とを有する。上記実施の形態では、第１係数生成回路１３が、Ｇ信号対応係数生成回路に相当する。この構成により、Ｇ信号レベルがしきい値未満のときに輪郭強調信号の高域成分抑圧が行われるように適切に高域特性制御係数Kを生成できる。

また、本実施の形態によれば、Ｇ信号対応係数生成回路１３は、Ｇ信号レベルがしきい値未満のときに、Ｇ信号レベルに比例して変化する高域特性制御係数Kを生成し、これにより、Ｇ信号レベルに応じて高域特性制御係数Kを細かく変化させて高域成分抑圧を適切に行える。

また、本実施の形態によれば、高域特性制御係数生成回路９は、色差信号生成回路８から出力された色差信号に基づき、色差信号が予め定めされた特定色に対応するか否かを判定する特定色判定回路１５と、特定色が検出されなければ輪郭強調信号の高域成分抑圧を行わない基準の高域特性制御係数Kを生成し、特定色が検出されれば特定色の信号レベルに応じて変化し高域成分抑圧を生じさせる高域特性制御係数Kを生成する特定色対応係数生成回路（上記の実施の形態では第２係数生成回路１６）と、Ｇ信号対応係数生成回路および特定色対応係数生成回路により生成された高域特性制御係数Kから、高域成分抑圧量が大きい方の高域特性制御係数Kを選択する係数選択回路１８とを有する。これにより、Ｇ信号がしきい値未満であって特定色が検出されたときに、より大きく高域成分を抑圧するように適切に高域特性制御係数Kを生成できる。

また、本実施の形態によれば、特定色対応係数生成回路である第２係数生成回路１６は、特定色が検出されたときに、特定色の信号レベルに比例して変化する高域特性制御係数Kを生成し、これにより、特定色の信号レベルに応じて高域特性制御係数Kを細かく変化させて高域成分抑圧を適切に行える。

また、本実施の形態によれば、入力レベル判定回路１２は、特定色判定回路１５により特定色が検出されたときに所定のしきい値を増加させ、これにより、ノイズを目立たせたくない特定色について、低輝度部のノイズをより強く低減することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。

以上のように、本発明にかかる撮像装置は、Ｇ信号レベルに基づいて輪郭強調信号の高域成分抑圧を行う構成を設けたことにより、輪郭強調処理において解像度を保ちつつノイズを効果的に低減できるという効果を有し、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラに代表される撮像装置などに有用である。

本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成図 輪郭強調信号生成回路の内部構成図 （ａ）係数可変型ハイパスフィルタの周波数特性を示す図 （ｂ）輪郭強調信号における高域特性制御を示す図 高域特性制御係数Kと利得制御用係数Kgの特性図 高域特性制御係数生成回路の内部構成図 Ｇ信号レベルによる制御係数γの生成特性を示す図 Ｇ信号レベルによる制御係数γの生成特性を示す図 色差信号レベルによる制御係数δの生成特性を示す図 高域特性制御係数Kと利得制御用係数Kgの特性の変形例を示す図 Ｇ信号レベルによる制御係数γの生成特性の変形例を示す図 色差信号レベルによる制御係数δの生成特性の変形例を示す図 従来技術における低輝度での輪郭強調信号の抑圧制御を示す図

符号の説明

１ レンズ
２ 撮像素子
３ ＡＤ変換器
４ ガンマ補正回路
５ 同時化回路
６ 輝度信号生成回路
７ Ｇ信号Ｓ/Ｈ回路
８ 色差信号生成回路
９ 高域特性制御係数生成回路
１０ 輪郭強調信号生成回路
１１ レジスタ
１２ 入力レベル判定回路
１３ 第１係数生成回路
１４ 係数リミット回路
１５ 特定色判定回路
１６ 第２係数生成回路
１７ 係数リミット回路
１８ 係数選択回路
２０ 係数可変型ＨＰＦ
２１ 利得制御用係数変換回路
１００ 加算器
１０１ 乗算器
１０２ 乗算器

Claims (10)

1. 結像した映像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
   前記画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成回路と、
   前記画像信号から緑色の成分であるＧ信号を抽出するＧ信号Ｓ／Ｈ回路と、
   前記画像信号から色信号を分離して色差信号を生成する色差信号生成回路と、
   前記Ｇ信号から輪郭強調信号を生成する輪郭強調信号生成回路と、
   前記輝度信号に前記輪郭強調信号を加算する加算器と、
   前記輪郭強調信号生成回路における輪郭強調信号生成処理の周波数特性を制御し、前記Ｇ信号レベルが所定のしきい値未満の場合に前記Ｇ信号レベルに基づいて前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行う強調特性制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記強調特性制御手段は、前記色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、特定色が検出されたときに前記所定のしきい値を増加させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記強調特性制御手段は、前記色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、特定色が検出された場合に、該色差信号の振幅に基づいて前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記強調特性制御手段は、前記輪郭強調信号生成回路における周波数特性および前記輪郭強調信号の利得を制御する高域特性制御係数を生成する高域特性制御係数生成回路を含み、
   前記輪郭強調信号生成回路は、
   前記Ｇ信号が入力され、前記高域特性制御係数に応じて周波数特性が変わり、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満の時に通過周波数帯域が低域側に変化する係数可変型ハイパスフィルタと、
   前記高域特性制御係数に応じて前記輪郭強調信号に付与される利得を変換し、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満の時に前記利得を低下させる利得変換手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記高域特性制御係数生成回路は、
   前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満か否かを判定する入力レベル判定回路と、
   前記Ｇ信号レベルが前記しきい値以上であれば前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行わない基準の高域特性制御係数を生成し、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満であれば前記Ｇ信号レベルに応じて変化し高域成分抑圧を生じさせる高域特性制御係数を生成するＧ信号対応係数生成回路と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記Ｇ信号対応係数生成回路は、前記Ｇ信号レベルが前記しきい値未満のときに、前記Ｇ信号レベルに比例して変化する前記高域特性制御係数を生成することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記高域特性制御係数生成回路は、
   前記色差信号生成回路から出力された色差信号に基づき、前記色差信号が予め定めされた特定色に対応するか否かを判定する特定色判定回路と、
   前記特定色が検出されなければ前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行わない基準の高域特性制御係数を生成し、前記特定色が検出されれば前記特定色の信号レベルに応じて変化し高域成分抑圧を生じさせる高域特性制御係数を生成する特定色対応係数生成回路と、
   前記Ｇ信号対応係数生成回路および前記特定色対応係数生成回路により生成された前記高域特性制御係数から、高域成分抑圧量が大きい方の高域特性制御係数を選択する係数選択回路と、
   を有することを特徴とする請求項５または６に記載の撮像装置。
8. 前記特定色対応係数生成回路は、前記特定色が検出されたときに、前記特定色の信号レベルに比例して変化する前記高域特性制御係数を生成することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記入力レベル判定回路は、前記特定色判定回路により前記特定色が検出されたときに前記所定のしきい値を増加させることを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
10. 画像信号から抽出された輪郭強調信号を輝度信号に加算する画像処理方法であって、
    前記画像信号から輝度信号を生成し、
    前記画像信号から緑色の成分であるＧ信号を抽出し、
    前記画像信号から色信号を分離して色差信号を生成し、
    前記Ｇ信号から輪郭強調信号を生成し、
    前記輪郭強調信号の生成処理の周波数特性を制御して前記Ｇ信号レベルが所定のしきい値未満の場合に前記Ｇ信号レベルに基づいて前記輪郭強調信号の高域成分抑圧を行い、
    前記輝度信号に前記輪郭強調信号を加算することを特徴とする画像処理方法。

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