JP4834938B2 - Two-plate image capture device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2板式画像取り込み装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、2板の撮像部を有する2板式画像取り込み装置が知られている。
この種の装置では、まずダイクロイックミラー等を用いて、被写体の光像が、第1光像および第2光像に色分解される。このうち、第1光像は、一方の撮像部によって撮像される。また、第2光像は、色フィルタアレイによって空間的に色分解された後、もう一方の撮像部によって撮像される。
2板式画像取り込み装置は、これら2板の撮像部からの画像データを処理して、カラーの画像データを生成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような2板式画像取り込み装置では、2板の画像データの処理に際して、偽色を生じやすいといった問題点があった。
そこで、本発明は、このような偽色を改善した2板式画像取り込み装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は下記のように構成される。
【0005】
《請求項1》
請求項1の2板式画像取り込み装置は、撮影光学系により形成される光像を光学的に分解して、第1色成分からなる第1光像と、その他の色成分からなる第2光像とに分ける色分解光学系と;第1光像を撮像して、第1画像データを生成する第1撮像部と;第2光像を、像面に混在配置された微小フィルタを介して、第2色成分と第3色成分とに空間分割する色フィルタアレイと;色フィルタアレイを介して第2光像を撮像し、第2色成分に対応する第2画像データと、第3色成分に対応する第3画像データとを生成する第2撮像部と;第2光像を所定のずらし幅だけ光学的にぼかして、第2画像データおよび第3画像データに生じるモアレを軽減する光学的ローパスフィルタと;第1画像データに対して空間周波数フィルタの演算処理を施し、演算処理後の第1画像データの空間周波数帯域を、第2画像データおよび第3画像データの空間周波数帯域に近づけるフィルタ演算部と;第2画像データ、第3画像データ、および演算処理後の第1画像データに基づいて色差を算出し、色差データを生成する色差演算部と;第1画像データおよび色差データに基づいて、カラーの画像データを出力する画像出力部とを備え、フィルタ演算部の演算処理は、この光学的ローパスフィルタと略等価な空間周波数特性を有し、第1撮像部と第2撮像部とが、光像を基準にして画素位置を空間的にずらして配置され;フィルタ演算部は、非等方な重み係数行列による局所積和演算を第1画像データに施すことにより、第1画像データ〜第3画像データの画素位置を揃え;色差演算部は、フィルタ演算部により画素位置の揃った第1画像データ〜第3画像データに基づいて、色差データを生成し;画像出力部は、色差データの画素位置を位相シフトして、第1撮像部から出力される第1画像データと画素位置を揃えた上で、カラーの画像データを出力する。
【0006】
《請求項2》
請求項2の2板式画像取り込み装置は、請求項1の2板式画像取り込み装置において、光学的ローパスフィルタが、画面の縦横2方向に画素ピッチずつ光像をずらす4点分離特性を有し、
前記フィルタ演算部は、
0 0 0
0 1 1
0 1 1
からなる3行3列の重み係数行列による局所積和演算を、前記第1画像データに施す。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明にかかる実施形態を説明する。
【0011】
《第1の実施形態》
図1は、第1の実施形態における2板式画像取り込み装置11のブロック図である。
図1において、2板式画像取り込み装置11には、撮影レンズ12が装着される。この撮影レンズ12の像空間には、ダイクロイックミラーなどの色分解光学系13が配置される。この色分解光学系13は、G成分の第1光像を反射し、RB成分を含む第2光像を透過する。
【0012】
この第2光像の結像光路には、光学的ローパスフィルタ14a、および色フィルタアレイ15aを介して、撮像素子16aが配置される。
また、第1光像の結像光路には、光学的ローパスフィルタ14aと同様の光学的厚さを有するダミーの光学部材14bを介して、撮像素子16bが配置される。なお、このようなダミーの光学部材14bを貼り合わせる代わりに、色分解光学系13の反射側の寸法を、その光学的厚さの分だけ厚く設計してもよい。
【0013】
撮像素子16bのG信号(第1画像データに対応)は、A/D変換部17bを介してデジタル化された後、信号処理部18に入力される。一方、撮像素子16aのRB信号(第2画像データおよび第3画像データに対応)も、A/D変換部17aを介してデジタル化された後、信号処理部18に入力される。
この信号処理部18では、これらの信号に対して、黒レベル補正、ガンマ補正、およびホワイトバランス補正などの信号処理を施す。
【0014】
信号処理部18で処理されたG信号は、色差演算用のフィルタ演算部19に入力される。フィルタ演算部19で演算処理されたG信号は、色差演算部20に入力される。
一方、信号処理部18で処理されたRB信号も、色差演算部20に入力される。この色差演算部20では、RB信号とG信号との色差を画素単位に算出し、色差信号(R−G)、(B−G)を生成する。
【0015】
この色差信号(R−G)、(B−G)は、色差補間部21に入力され、色差補間の処理を受ける。なお、ここでの色差補間では、色差信号やG信号の類似する方向を考慮し、その方向に重点的に補間演算を行うことが好ましい。
この色差補間部21で補間処理された色差信号(R−G)、(B−G)は、必要に応じて色差ローパスフィルタ22を介した後、画像出力部24に入力される。
【0016】
一方、信号処理部18のG信号も、必要に応じてエッジ強調処理部23でエッジ強調処理を受けた後、画像出力部24に入力される。
この画像出力部24内の加算器では、G信号と色差信号(R−G)、(B−G)とが画素単位に加算され、R信号とB信号とが生成される。画像出力部24は、このように生成されたRGBのカラー画像信号を外部に出力する。
【0017】
[発明との対応関係]
ここで、発明と本実施形態との対応関係について説明する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載の色分解光学系は、色分解光学系13に対応する。
請求項記載の第1撮像部は、撮像素子16bに対応する。
請求項記載の色フィルタアレイは、色フィルタアレイ15aに対応する。
請求項記載の第2撮像部は、撮像素子16aに対応する。
請求項記載のフィルタ演算部は、フィルタ演算部19に対応する。
請求項記載の色差演算部は、色差演算部20に対応する。
請求項記載の画像出力部は、画像出力部24に対応する。
請求項記載の光学的ローパスフィルタは、光学的ローパスフィルタ14aに対応する。
【0018】
[第1の実施形態の特徴点について]
以下、第1の実施形態の特徴点について詳しく説明する。
図2は、撮像素子16a,16bにおける画素配列の様子を示す図である。図2では、説明を分かりやすくするため、像面の向きを揃えた状態で示している。
この図2中の点Z、Z′は、撮像面上において対応する像点の位置を示すものである。なお、撮像素子16aの出力画像は、色フィルタアレイ15aによって、市松模様状のR成分およびB成分に空間分割される。
【0019】
この図2に示されるように、撮像素子16a,16bは、撮像面上の光像を位置の基準にして、画素の位相を一致させて配置される。これは、2板式画像取り込み装置11の組み立て調整工程において、撮像素子16a,16bの出力画像をモニタ上にオーバーラップ表示しながら、双方の出力画像が一致するように撮像素子16a,16bの位置を合わせることにより実現する。
【0020】
図3(A)〜(C)は、光学的ローパスフィルタ14aの光学特性と、フィルタ演算部19の演算処理との関係を示す図である。
この図3(A)に示すように、光学的ローパスフィルタ14aは、4点分離特性を有し、画素配列の斜め2方向それぞれに、「画素ピッチPの1/√2倍」のずらし幅ずつ光像をぼかす。
【0021】
図3(B)には、この光学的ローパスフィルタ14aにより拡大されるRB画素のアパーチャを示す。このアパーチャの重なり具合を重み係数に置き換えることにより、光学的ローパスフィルタ14aと略等価な空間周波数特性を有する重み係数行列が作成される。
【0022】
図3(C)は、このように作成されたG信号の重み係数行列である。この重み係数行列は、
0 1 0
1 4 1
0 1 0
のような3行3列の要素から構成される。フィルタ演算部19は、この重み係数行列による局所積和演算をG信号に施し、色差演算用のG信号を生成する。(なお、図3中に示す『1/8』は、演算処理後のレベル調整用の除数であり、ビットシフト演算などによって実行される)
【0023】
このように光学的ローパスフィルタ14aと略等価な演算処理をフィルタ演算部19で実行することにより、この色差演算用のG信号とRB信号との帯域差がほぼ解消し、帯域差によって発生する偽の色差信号が確実に低減する。その結果、偽の色差信号によって発生していた偽色を改善することが可能になる。
【0024】
ところで、画像出力部24では、最終的なRGB信号の生成に当たって、帯域制限されないG信号(フィルタ演算部19の演算処理を受けていないもの)を使用する。このG信号は、視覚感度の高い成分であり、鮮鋭度への寄与が大きい。したがって、画像出力部24において帯域制限されないG信号を使用することにより、鮮鋭度の高いカラーの画像データを出力することが可能になる。
次に、別の実施形態について説明する。
【0025】
《第2の実施形態》
第2の実施形態における2板式画像取り込み装置の構成は、第1の実施形態(図1,図2)と同じである。そのため、ここでは図1の参照符号をそのまま説明に使用し、構成に関する重複説明を省略する。
【0026】
図4(A)〜(C)は、光学的ローパスフィルタ14aの光学特性と、フィルタ演算部19の演算処理との関係を示す図である。
図4(A)に示すように、光学的ローパスフィルタ14aは、4点分離特性を有し、画素配列の縦横2方向それぞれに、画素ピッチPのずらし幅で光像をぼかす。
【0027】
図4(B)には、この光学的ローパスフィルタ14aにより拡大されるRB画素のアパーチャを示す。このアパーチャの重なり具合を重み係数に置き換えることにより、光学的ローパスフィルタ14aと略等価な空間周波数特性を有する重み係数行列が作成される。
【0028】
図4(C)は、このように作成されたG信号の重み係数行列である。この重み係数行列は、
1 2 1
2 4 2
1 2 1
のような3行3列の要素から構成される。フィルタ演算部19は、この重み係数行列による局所積和演算をG信号に施して、色差演算用のG信号を生成する。(なお、図4中に示す『1/16』は、演算処理後のレベル調整用の除数であり、ビットシフト演算などによって実行される)
【0029】
このように光学的ローパスフィルタ14aと略等価な演算処理をフィルタ演算部19で実行することにより、色差演算用のG信号とRB信号との帯域差がほぼ解消し、帯域差によって発生する偽の色差信号が確実に低減する。その結果、偽の色差信号による偽色発生を確実に改善することが可能になる。
【0030】
ところで、画像出力部24では、最終的なRGB信号の生成に当たって、帯域制限されないG信号(フィルタ演算部19の演算処理を受けていないもの)を使用する。このG信号は、視覚感度の高い成分であり、鮮鋭度への寄与が大きい。したがって、画像出力部24で、この帯域制限されないG信号を使用することにより、鮮鋭度の高いカラーの画像データを出力することが可能になる。
次に、別の実施形態について説明する。
【0031】
《第3の実施形態》
図5は、第3の実施形態における2板式画像取り込み装置31のブロック図である。なお、第3の実施形態において、第1の実施形態(図1)と共通する構成要件については同じ参照符号を図5に示し、ここでの重複説明を省略する。
【0032】
第3の実施形態における構成上の特徴は、図5に示すように、画像出力部24内に、色差ローパスフィルタ22が設けられている点である。
以下、第3の実施形態の具体的な特徴点について詳しく説明する。
図6(A)は、撮像素子16a,16bにおける画素配列の様子を示す図である。図6(A)では、説明を分かりやすくするため、像面の向きを揃えた状態で示している。この図6(A)中の点Z、Z′は、撮像面上において対応する像点の位置を示すものである。
【0033】
図6(A)に示すように、撮像面上の光像(例えば像点Z,Z′)を基準にすると、撮像素子16aおよび撮像素子16bは、画素位置が縦横方向に半位相ずれる。これは、撮像素子16a,16bの出力画像をモニタ上に拡大表示しながら、撮像素子16a,16bの画素位置をずらすことによって実現する。
図6(B)〜(D)は、光学的ローパスフィルタ14aの光学特性と、フィルタ演算部19の演算処理との関係を示す図である。
【0034】
図6(B)に示すように、光学的ローパスフィルタ14aは、4点分離特性を有し、画素配列の縦横2方向それぞれに、画素ピッチPのずらし幅で光像をぼかす。
【0035】
図6(C)には、この光学的ローパスフィルタ14aにより拡大されるRB画素のアパーチャを示す。このアパーチャの重なり具合を重み係数に置き換えることにより、光学的ローパスフィルタ14aと略等価な空間周波数特性を有する重み係数行列が作成される。
【0036】
図6(D)は、このように作成されたG信号の重み係数行列である。この重み係数行列は、
0 0 0
0 1 1
0 1 1
のような3行3列の非等方な要素から構成される。フィルタ演算部19は、この重み係数行列による局所積和演算をG信号に施して、色差演算用のG信号を生成する。(なお、図6中に示す『1/4』は、演算処理後のレベル調整用の除数であり、ビットシフト演算などによって実行される)
【0037】
このとき、非等方な重み係数行列の使用により、色差演算用のG信号は、縦横方向に画素が半位相ずつシフトする。その結果、撮像面上においてずれていたG信号とRB信号とが一致するようになる。したがって、両信号を画素単位にそのまま減算することが可能になり、色差信号(R−G),(B−G)を直接的に算出することが可能になる。
【0038】
さらに、このフィルタ演算部19の演算処理により、この色差演算用のG信号とRB信号との帯域差がほぼ解消する。特に、ここでは、非等方な重み係数行列を使用する。そのため、局所積和演算における画素の参照範囲が狭い。その結果、演算処理による中域成分の消失を防止することが可能になる。したがって、色差演算用のG信号とRB信号との帯域特性を中域成分まで揃えることが可能になり、偽色発生をさらに改善することが可能になる。
【0039】
ところで、このように作成される色差信号(R−G),(B−G)は、最終的に出力するG信号とは画素位置の位相がずれている。そこで、色差ローパスフィルタ22は、補間処理後の色差信号(あるいは補間処理前の色差信号)に対して、図6(E)に示すような重み係数行列による局所積和演算を施す。この図6(E)に示す重み係数行列は、図6(D)の重み係数行列と点対称な要素から構成される。この色差ローパスフィルタ22の演算処理により、色差信号(R−G),(B−G)のノイズ低減と位相シフトとが一度に実行される。
【0040】
画像出力部24内の加算器では、位相シフト後の色差信号(R−G)、(B−G)とG信号とが、画素単位に加算され、R信号とB信号とが生成される。画像出力部24は、このように生成されたRGBのカラー画像信号を外部に出力する。
【0041】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、ダイクロイックミラーなどによる色分解光学系13を使用している。しかしながら、本発明の色分解光学系は、これに限定されるものではない。例えば、ハーフミラーなどで光像を分解した後で、色フィルタを使用して、第1光像および第2光像をそれぞれ生成してもよい。
【0042】
また、上述した実施形態では、色分解光学系13の反射光路側でG成分の画像信号を生成している。このように、視覚的に感度の高い成分(疑似的な輝度成分)を反射することにより、色分解用の光学素子(光学薄膜など)を透過する際の光像劣化、像歪み、および結像位置のずれなどを回避することができる。その結果、視覚的に感度の高い成分の良好なカラー画像信号を生成することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、色分解光学系13がG成分を透過し、かつRB成分を反射するようにしても勿論かまわない。
【0043】
また、上述した実施形態では、GRBの原色成分を第1色成分〜第3色成分にそれぞれ割り当てている。しかしながら、本発明は、特定の色成分に限定されるものではない。例えば、YRBその他の任意の色成分を、第1色成分〜第3色成分に割り当ててもよい。
【0044】
なお、上述した実施形態では、局所積和演算による空間周波数フィルタ処理を実施している。しかしながら、本発明は、この局所積和演算に限定されるものではない。一般に、空間周波数成分を操作する演算処理であれば何でもよい。例えば、離散コサイン変換や離散ウェーブレット変換その他の直交変換により、画像データを空間周波数領域に変換した上で、空間周波数領域上で直にフィルタ操作の演算処理を行ってもよい。また、演算処理としても、積和演算に限定されるものではない。メディアン値演算や最大値演算や最小値演算を使用してもちろんよい。
【0045】
また、上述した実施形態では、最終的なカラーの画像データとして、RGB信号を出力している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、別の表色系に従ったカラーの画像データを出力してもよい。また、YCbCrのような輝度/色差からなるカラーの画像データを出力してもよい。
【0046】
なお、上述した実施形態では、色差データの補間処理を実施している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、色差データについては補間処理を特に行わずに、色差間引きされた状態(例えば、色差間引き率4:2:2の状態)で出力してもよい。
【0047】
また、第3の実施形態では、色差信号について局所積和演算を実施して、色差信号の位相をシフトしている。しかしながら、位相シフトは局所積和演算に限定されるものではない。例えば、離散的な色差信号から、ナイキスト周波数に基づいて帯域制限された連続波形を再現し、その連続波形を再標本化することで位相シフトを実現してもよい。この場合、色差信号の高域成分が消失しないという効果が得られる。
【0048】
なお、上述した実施形態では、正方画素を前提として説明を行っている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を、長方画素や斜め配列画素(いわゆるハニカム画素)に適用してももちろんよい。
【0049】
【発明の効果】
本発明では、色差算出に際して、第1画像データに演算処理を施して空間周波数帯域を制限する。この演算処理により、第1画像データ〜第3画像データの帯域差が縮小し、この帯域差に起因して生じていた偽の色差信号が低減する。その結果、偽の色差信号による偽色発生を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態における2板式画像取り込み装置11のブロック図である。
【図2】撮像素子16a,16bにおける画素配列の様子を示す図である。
【図3】第1の実施形態における重み係数行列を説明する図である。
【図4】第2の実施形態における重み係数行列を説明する図である。
【図5】第3の実施形態における2板式画像取り込み装置31のブロック図である。
【図6】第3の実施形態における演算処理を説明する図である。
【符号の説明】
11,31 2板式画像取り込み装置
12 撮影レンズ
13 色分解光学系
14a 光学的ローパスフィルタ
14b ダミーの光学部材
15a 色フィルタアレイ
16a,16b 撮像素子
17a,17b A/D変換部
18 信号処理部
19 フィルタ演算部
20 色差演算部
21 色差補間部
22 色差ローパスフィルタ
23 エッジ強調処理部
24 画像出力部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-plate image capturing device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a two-plate type image capturing device having two image pickup units is known.
In this type of apparatus, first, a light image of a subject is color-separated into a first light image and a second light image using a dichroic mirror or the like. Among these, a 1st optical image is imaged by one imaging part. Further, the second light image is spatially separated by the color filter array and then picked up by the other image pickup unit.
The two-plate type image capturing device processes the image data from the two-plate imaging unit to generate color image data.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, such a two-plate type image capturing device has a problem that false colors are likely to be generated when processing image data of two plates.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a two-plate image capturing device that improves such false colors.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
[0005]
<
The two-plate type image capturing device according to claim 1 optically decomposes a light image formed by the photographing optical system to form a first light image composed of a first color component and a second light image composed of another color component. A color separation optical system divided into: a first image pickup unit that picks up a first light image and generates first image data; and a second light image through a micro filter mixedly arranged on the image plane, A color filter array that spatially divides into a second color component and a third color component; a second light image is captured through the color filter array, second image data corresponding to the second color component, and a third color component A second imaging unit that generates third image data corresponding to the optical image ; and optically blurring the second light image by a predetermined shift width to reduce moire generated in the second image data and the third image data. facilities arithmetic processing of the spatial frequency filter to the first image data; a low-pass filter and A filter calculation unit that brings the spatial frequency band of the first image data after the calculation process closer to the spatial frequency band of the second image data and the third image data; the second image data, the third image data, and the post-calculation process A color difference calculation unit that calculates a color difference based on the first image data and generates color difference data; an image output unit that outputs color image data based on the first image data and the color difference data, and a filter calculation unit The arithmetic processing has a spatial frequency characteristic substantially equivalent to this optical low-pass filter, and the first imaging unit and the second imaging unit are arranged with their pixel positions spatially shifted with reference to the optical image; The filter operation unit aligns the pixel positions of the first image data to the third image data by performing local product-sum operation on the first image data by using an anisotropic weighting coefficient matrix; Color difference data is generated based on the first image data to the third image data in which the pixel positions are aligned by the arithmetic unit; the image output unit phase-shifts the pixel positions of the color difference data and is output from the first imaging unit. Color image data is output after aligning the first image data and the pixel position.
[0006]
<
The two-plate image capturing device according to
The filter operation unit
0 0 0
0 1 1
0 1 1
The first image data is subjected to a local product-sum operation using a 3-by-3 weighting coefficient matrix consisting of:
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0011]
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram of a two-plate
In FIG. 1, a photographing lens 12 is attached to a two-plate
[0012]
In the image forming optical path of the second light image, an image sensor 16a is arranged via an optical low-
An
[0013]
The G signal (corresponding to the first image data) of the
The
[0014]
The G signal processed by the
On the other hand, the RB signal processed by the
[0015]
The color difference signals (RG) and (BG) are input to the color difference interpolation unit 21 and undergo color difference interpolation processing. In the color difference interpolation here, it is preferable to perform an interpolation calculation focusing on the direction in consideration of the direction in which the color difference signal and the G signal are similar.
The color difference signals (RG) and (BG) interpolated by the color difference interpolation unit 21 are input to the
[0016]
On the other hand, the G signal of the
In the adder in the
[0017]
[Correspondence with Invention]
Here, the correspondence between the invention and this embodiment will be described. Note that the correspondence relationship here illustrates one interpretation for reference, and does not limit the present invention.
The color separation optical system described in the claims corresponds to the color separation optical system 13.
The first imaging unit recited in the claims corresponds to the
The color filter array described in the claims corresponds to the
The second imaging unit recited in the claims corresponds to the imaging element 16a.
The filter calculation unit described in the claims corresponds to the
The color difference calculation unit described in the claims corresponds to the color
The image output unit described in the claims corresponds to the
The optical low-pass filter described in the claims corresponds to the optical low-
[0018]
[Features of the first embodiment]
Hereinafter, feature points of the first embodiment will be described in detail.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state of a pixel array in the
Points Z and Z 'in FIG. 2 indicate the positions of corresponding image points on the imaging surface. The output image of the image sensor 16a is spatially divided into a checkered R component and B component by the
[0019]
As shown in FIG. 2, the
[0020]
FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating the relationship between the optical characteristics of the optical low-
As shown in FIG. 3A, the optical low-
[0021]
FIG. 3B shows the aperture of the RB pixel enlarged by the optical low-
[0022]
FIG. 3C is a weighting coefficient matrix of the G signal created in this way. This weighting coefficient matrix is
0 1 0
1 4 1
0 1 0
It consists of the elements of 3 rows and 3 columns. The
[0023]
In this way, by executing a calculation process substantially equivalent to the optical low-
[0024]
By the way, the
Next, another embodiment will be described.
[0025]
<< Second Embodiment >>
The configuration of the two-plate image capturing device in the second embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 and 2). Therefore, here, the reference numerals in FIG. 1 are used as they are in the description, and a duplicate description of the configuration is omitted.
[0026]
FIGS. 4A to 4C are diagrams illustrating the relationship between the optical characteristics of the optical low-
As shown in FIG. 4A, the optical low-
[0027]
FIG. 4B shows the aperture of the RB pixel enlarged by the optical low-
[0028]
FIG. 4C is a weighting coefficient matrix of the G signal created in this way. This weighting coefficient matrix is
1 2 1
2 4 2
1 2 1
It consists of the elements of 3 rows and 3 columns. The
[0029]
In this way, by executing a calculation process substantially equivalent to the optical low-
[0030]
By the way, the
Next, another embodiment will be described.
[0031]
<< Third Embodiment >>
FIG. 5 is a block diagram of a two-plate image capturing device 31 in the third embodiment. Note that in the third embodiment, the same reference numerals are shown in FIG. 5 for the same constituent elements as those in the first embodiment (FIG. 1), and a duplicate description thereof is omitted here.
[0032]
A structural feature of the third embodiment is that a color difference low-pass filter 22 is provided in the
Hereinafter, specific feature points of the third embodiment will be described in detail.
FIG. 6A is a diagram illustrating a state of a pixel array in the
[0033]
As shown in FIG. 6A, when the optical image on the imaging surface (for example, image points Z and Z ′) is used as a reference, the pixel positions of the imaging device 16a and the
6B to 6D are diagrams illustrating the relationship between the optical characteristics of the optical low-
[0034]
As shown in FIG. 6B, the optical low-
[0035]
FIG. 6C shows the aperture of the RB pixel enlarged by the optical low-
[0036]
FIG. 6D is a weighting coefficient matrix of the G signal created in this way. This weighting coefficient matrix is
0 0 0
0 1 1
0 1 1
Is composed of anisotropic elements of 3 rows and 3 columns. The
[0037]
At this time, by using the anisotropic weighting coefficient matrix, the G signal for color difference calculation shifts the pixels by half phase in the vertical and horizontal directions. As a result, the G signal and the RB signal that are shifted on the imaging surface coincide with each other. Therefore, both signals can be subtracted as they are in units of pixels, and the color difference signals (RG) and (BG) can be directly calculated.
[0038]
Furthermore, the band difference between the G signal for color difference calculation and the RB signal is almost eliminated by the calculation processing of the
[0039]
By the way, the color difference signals (R−G) and (B−G) generated in this way are out of phase with the G signal to be finally output. Therefore, the color difference low-pass filter 22 performs a local product-sum operation using a weighting coefficient matrix as shown in FIG. 6E on the color difference signal after interpolation processing (or the color difference signal before interpolation processing). The weighting coefficient matrix shown in FIG. 6E is composed of elements that are point-symmetric with the weighting coefficient matrix shown in FIG. By the arithmetic processing of the color difference low-pass filter 22, noise reduction and phase shift of the color difference signals (RG) and (BG) are executed at a time.
[0040]
In the adder in the
[0041]
<< Additional items of embodiment >>
In the above-described embodiment, the color separation optical system 13 using a dichroic mirror or the like is used. However, the color separation optical system of the present invention is not limited to this. For example, the first light image and the second light image may be generated using a color filter after the light image is decomposed by a half mirror or the like.
[0042]
In the above-described embodiment, the G component image signal is generated on the reflected light path side of the color separation optical system 13. In this way, by reflecting a visually sensitive component (pseudo luminance component), optical image degradation, image distortion, and imaging when passing through an optical element for color separation (such as an optical thin film) Misalignment can be avoided. As a result, it is possible to generate a good color image signal having a visually sensitive component. However, the present invention is not limited to this. For example, the color separation optical system 13 may of course transmit the G component and reflect the RB component.
[0043]
In the above-described embodiment, the GRB primary color components are assigned to the first to third color components, respectively. However, the present invention is not limited to specific color components. For example, YRB and other arbitrary color components may be assigned to the first color component to the third color component.
[0044]
In the above-described embodiment, spatial frequency filter processing by local product-sum operation is performed. However, the present invention is not limited to this local product-sum operation. In general, any arithmetic processing that manipulates a spatial frequency component may be used. For example, the image data may be converted to the spatial frequency domain by discrete cosine transform, discrete wavelet transform, or other orthogonal transform, and the filter operation calculation process may be performed directly on the spatial frequency domain. Further, the arithmetic processing is not limited to the product-sum operation. Of course, you can use median value calculation, maximum value calculation, or minimum value calculation.
[0045]
In the above-described embodiment, RGB signals are output as final color image data. However, the present invention is not limited to this. For example, color image data according to another color system may be output. Alternatively, color image data having luminance / color differences such as YCbCr may be output.
[0046]
In the above-described embodiment, the color difference data interpolation process is performed. However, the present invention is not limited to this. For example, the color difference data may be output in a state where the color difference is thinned out (for example, a state where the color difference thinning ratio is 4: 2: 2) without performing interpolation processing.
[0047]
In the third embodiment, a local product-sum operation is performed on the color difference signal to shift the phase of the color difference signal. However, the phase shift is not limited to the local product-sum operation. For example, a phase shift may be realized by reproducing a continuous waveform band-limited based on the Nyquist frequency from a discrete color difference signal and re-sampling the continuous waveform. In this case, the effect that the high frequency component of the color difference signal does not disappear can be obtained.
[0048]
In the above-described embodiment, the description is made on the assumption of a square pixel. However, the present invention is not limited to this. Of course, the present invention may be applied to rectangular pixels and diagonally arranged pixels (so-called honeycomb pixels).
[0049]
【The invention's effect】
In the present invention, when calculating the color difference, the first image data is subjected to arithmetic processing to limit the spatial frequency band. By this arithmetic processing, the band difference between the first image data and the third image data is reduced, and the false color difference signal generated due to the band difference is reduced. As a result, it is possible to improve false color generation due to false color difference signals.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a two-plate
FIG. 2 is a diagram illustrating a state of a pixel array in the
FIG. 3 is a diagram illustrating a weighting coefficient matrix in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a weighting coefficient matrix according to the second embodiment.
FIG. 5 is a block diagram of a two-plate image capturing device 31 in a third embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a calculation process in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1光像を撮像して、第1画像データを生成する第1撮像部と、
前記第2光像を、像面に混在配置された微小フィルタを介して、第2色成分と第3色成分とに空間分割する色フィルタアレイと、
前記色フィルタアレイを介して前記第2光像を撮像し、前記第2色成分に対応する第2画像データと、前記第3色成分に対応する第3画像データとを生成する第2撮像部と、
前記第2光像を所定のずらし幅だけ光学的にぼかして、前記第2画像データおよび前記第3画像データに生じるモアレを軽減する光学的ローパスフィルタと、
前記第1画像データに対して空間周波数フィルタの演算処理を施し、前記演算処理後の前記第1画像データの空間周波数帯域を、前記第2画像データおよび前記第3画像データの空間周波数帯域に近づけるフィルタ演算部と、
前記第2画像データ、前記第3画像データ、および前記演算処理後の前記第1画像データに基づいて色差を算出し、色差データを生成する色差演算部と、
前記第1画像データおよび前記色差データに基づいて、カラーの画像データを出力する画像出力部とを備え、
前記フィルタ演算部の前記演算処理は、前記光学的ローパスフィルタと略等価な空間周波数特性を有し、
前記第1撮像部と前記第2撮像部とは、前記光像を基準にして画素位置が空間的にずらして配置され、
前記フィルタ演算部は、非等方な重み係数行列による局所積和演算を前記第1画像データに施すことにより、前記第1画像データ〜第3画像データの画素位置を揃え、
前記色差演算部は、前記フィルタ演算部により画素位置の揃った前記第1画像データ〜前記第3画像データに基づいて、前記色差データを生成し、
前記画像出力部は、前記色差データの画素位置を位相シフトして、前記第1撮像部から出力される前記第1画像データと画素位置を揃えた上で、カラーの前記画像データを出力する
ことを特徴とする2板式画像取り込み装置。A color separation optical system that optically separates a light image formed by the photographing optical system into a first light image composed of a first color component and a second light image composed of another color component;
A first imaging unit that captures the first light image and generates first image data;
A color filter array that spatially divides the second light image into a second color component and a third color component through a micro filter mixedly arranged on the image plane;
A second imaging unit that captures the second light image via the color filter array and generates second image data corresponding to the second color component and third image data corresponding to the third color component When,
An optical low-pass filter that optically blurs the second light image by a predetermined shift width to reduce moire generated in the second image data and the third image data;
A spatial frequency filter calculation process is performed on the first image data, and the spatial frequency band of the first image data after the calculation process is brought close to the spatial frequency band of the second image data and the third image data. A filter operation unit;
A color difference calculation unit that calculates a color difference based on the second image data, the third image data, and the first image data after the calculation process, and generates color difference data;
An image output unit that outputs color image data based on the first image data and the color difference data ;
The calculation processing of the filter calculation unit has a spatial frequency characteristic substantially equivalent to the optical low-pass filter,
The first imaging unit and the second imaging unit are arranged with pixel positions spatially shifted with respect to the optical image,
The filter operation unit aligns the pixel positions of the first image data to the third image data by performing a local product-sum operation with an anisotropic weight coefficient matrix on the first image data,
The color difference calculation unit generates the color difference data based on the first image data to the third image data in which pixel positions are aligned by the filter calculation unit,
The image output unit phase-shifts the pixel position of the color difference data, aligns the pixel position with the first image data output from the first imaging unit, and then outputs the color image data. A two-plate image capturing device characterized by the above.
前記光学的ローパスフィルタは、画面の縦横2方向に画素ピッチずつ光像をずらす4点分離特性を有し、
前記フィルタ演算部は、
0 0 0
0 1 1
0 1 1
からなる3行3列の重み係数行列による局所積和演算を、前記第1画像データに施す
ことを特徴とする2板式画像取り込み装置。The two-plate image capturing device according to claim 1 ,
The optical low-pass filter has a four-point separation characteristic that shifts a light image by a pixel pitch in two vertical and horizontal directions of a screen,
The filter operation unit
0 0 0
0 1 1
0 1 1
A two-plate type image capturing device , wherein a local product-sum operation is performed on the first image data using a 3-by-3 weighting coefficient matrix comprising:
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