JP5109911B2 - 撮像装置および補間処理方法 - Google Patents
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Description
垂直補間部2は、補間対象画素R33において垂直方向の相関性が強いときに好適な垂直補間値VAL_Vを以下の(数式2)によって算出し、算出した垂直補間値VAL_Vを加重平均部4に出力する。
HV相関検出部3は、以下の(数式3)、(数式4)により、水平軸における信号レベルの変化量Dif_Hと、垂直軸における信号レベルの変化量Dif_Vとを算出する。これにより、補間対象画素R33の近傍において、水平軸、垂直軸のそれぞれの相関性が判断される。
Dif_V=|G23−G43| ・・・(数式4)
ここで、Dif_H<Dif_Vであれば垂直方向よりも水平方向の相関性が強いと判断され、Dif_H>Dif_Vであれば水平方向よりも垂直方向の相関性が強いと判断される。
ここで、HV相関閾値Th_HVは、予め設定される所定の閾値であり、
(Dif_H−Dif_V)<−Th_HVの場合は、K_HV=0
(Dif_H−Dif_V)>Th_HVの場合は、K_HV=1
とする。
これにより、補間対象画素R33近傍での水平方向の相関性が強ければ、水平方向にのみLPF処理された補間値である水平補間値VAL_HがG色補間値g33として算出される。逆に、垂直方向の相関性が強ければ、垂直方向にのみLPF処理された補間値である垂直補間値VAL_VがG色補間値g33として算出される。水平方向の相関性と垂直方向の相関性が中間的であれば、その度合いに応じた加重平均結果がG色補間値g33として算出される。
VAL_V=(G23+G43)/2=99
次に、水平軸における信号レベルの変化量Dif_H、および垂直軸における信号レベルの変化量Dif_Vは、(数式3)、(数式4)により、以下のように算出される。
Dif_V=|G23−G43|=102
ここで、HV相関閾値Th_HV=100とすれば、HV相関係数K_HVは、(数式5)より、以下のように算出される。
この結果、R33画素におけるG色補間値g33は、(数式6)により、以下のように算出される。
ここで、図12で示した画像においては、R33画素を通る斜め右下方向に並んだRおよびBの画素は、フィルタの色に関わらず、すべて信号レベルが150である。また、R33画素の1画素上のG23画素を通る斜め右下方向に並んだGの画素も、すべて信号レベルが150ある。このことから、この部分は、信号レベル150の無彩色の明るい2画素幅の斜め線の画像である確率が高い。
・・・(数式7)
ここで、水平相関閾値Th_LRは、予め設定される所定の閾値であり、
(|R31−R33|−|R33−R35|)<−Th_LRの場合は、K_LR=0
(|R31−R33|−|R33−R35|)>Th_LRの場合は、K_LR=1
とする。
ID_L=G32+(R33−R31)/2 ・・・(数式9)
ID_R=G34+(R33−R35)/2 ・・・(数式10)
ここで、一般的な画像においては、微小空間(隣接画素間)においては色相の変化が小さく、各色間での信号の増減には相関が高いことから、水平左方向からの補間期待値ID_Lは、上記(数式9)のように、補間対象画素R33の左側に隣接したGの画素G32の信号値に、左方向(R31)から補間対象画素R33に向かってのR信号値の変化分(R33−R31)/2を加算した値とする。
・・・(数式11)
ここで、垂直相関閾値Th_UDは、予め設定される所定の閾値であり、
(|R13−R33|−|R33−R53|)<−Th_UDの場合は、K_UD=0
(|R13−R33|−|R33−R53|)>Th_UDの場合は、K_UD=1
とする。
ID_U=G23+(R33−R13)/2 ・・・(数式13)
ID_D=G43+(R33−R53)/2 ・・・(数式14)
ここで、水平方向と同様に、一般的な画像においては、微小空間(隣接画素間)においては色相の変化が小さく、各色間での信号の増減には相関が高いことから、垂直上方向からの補間期待値ID_Uは、上記(数式13)のように、補間対象画素R33の上側に隣接したGの画素G23の信号値に、上方向(R13)から補間対象画素R33に向かってのR信号値の変化分(R33−R13)/2を加算した値とする。
=(100−100)/(2×100)+0.5
=0.5
この結果、水平補間部22により、(数式8)〜(数式10)にしたがって、水平補間値VAL_Hが以下のように算出される。
ID_R=G34+(R33−R35)/2=150+(150−50)/2=200
VAL_H=(1−K_LR)×ID_L+K_LR×ID_R
=0.5×100+0.5×200
=150
同様に、垂直相関検出部23により、(数式11)にしたがって、垂直相関係数K_UDが算出される。このとき、垂直相関閾値Th_UD=100とすると、垂直相関係数K_UDは以下のように算出される。
=(96−104)/(2×100)+0.5
=0.46
この結果、垂直補間部24により、(数式12)〜(数式14)にしたがって、垂直補間値VAL_Vが以下のように算出される。
ID_D=G43+(R33−R53)/2=48+(150−46)/2=100
VAL_V=(1−K_UD)×ID_U+K_UD×ID_D
=0.54×198+0.46×100
=152.92
ここで、垂直補間値VAL_Vは、補間対象画素R33の上側に隣接する画素G23の信号値より大きな値となる。
Dif_V=|G23−G43|=|150−48|=102
K_HV=(Dif_H−Dif_V)/(2×Th_HV)+0.5
=(100−102)/(2×100)+0.5
=0.49
この結果、加重平均部26により、(数式6)にしたがって、補間対象画素R33におけるG色補間値g33が以下のように算出される。
=(1−0.49)×150+0.49×152.92
=151.4
先にも述べたように、補間対象画素R33の部分は、信号レベル150の無彩色の明るい画像である確率が高く、G色補間値g33も信号レベルが150に近いことが望ましいと考えられる。本実施の形態によれば、上記のように、望ましい信号レベルのG色補間値g33を得ることができる。
2,24 垂直補間部
3,25 HV相関検出部
4,26 加重平均部
10 撮像装置
11 レンズ
12 撮像素子
13 信号処理部
14 切り換え部
15 記憶部
20 補間処理部
21 水平相関検出部
23 垂直相関検出部
Claims (4)
- 緑色(G)のフィルタが市松状に配列されるとともに、赤色(R)のフィルタおよび青色(B)のフィルタがライン内では同一でライン間では交互となるように配列されている画素群を有する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号に基づいて、前記画素群のうちの前記Bのフィルタまたは前記Rのフィルタに対応する補間対象画素のGを補間するためのG色補間値を算出する補間処理部とを備え、
前記補間処理部は、
前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として水平方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、予め設定された水平相関閾値とに基づいて、前記補間対象画素における水平方向の両側に対する相関性の強さを示す水平相関係数を算出する水平相関検出部と、
前記水平相関係数と、前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として水平方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、前記補間対象画素の水平方向の両側に隣接する一対の画素の信号値とに基づいて、前記補間対象画素に対する水平方向における補間値である水平補間値を算出する水平補間部と、
前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として垂直方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、予め設定された垂直相関閾値とに基づいて、前記補間対象画素における垂直方向の両側に対する相関性の強さを示す垂直相関係数を算出する垂直相関検出部と、
前記垂直相関係数と、前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として垂直方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、前記補間対象画素の垂直方向の両側に隣接する一対の画素の信号値とに基づいて、前記補間対象画素に対する垂直方向における補間値である垂直補間値を算出する垂直補間部と、
前記補間対象画素の水平方向の両側に隣接する一対の画素の信号値と、前記補間対象画素の垂直方向の両側に隣接する一対の画素の信号値と、予め設定されたHV相関閾値とに基づいて、前記補間対象画素における水平方向および垂直方向に対する相関性の強さを連続的に示すHV相関係数を算出するHV相関検出部と、
前記水平補間値と前記垂直補間値とを前記HV相関係数を用いて加重平均することにより、前記G色補間値を算出する加重平均部と
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記水平補間部は、前記補間対象画素の水平方向の一方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の水平方向の一方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第1の補間期待値を算出するとともに、前記補間対象画素の水平方向の他方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の水平方向の他方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第2の補間期待値を算出し、前記第1の補間期待値と前記第2の補間期待値とを前記水平相関係数を用いて加重平均することにより、前記水平補間値を算出し、
前記垂直補間部は、前記補間対象画素の垂直方向の一方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の垂直方向の一方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第3の補間期待値を算出するとともに、前記補間対象画素の垂直方向の他方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の垂直方向の他方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第4の補間期待値を算出し、前記第3の補間期待値と前記第4の補間期待値とを前記垂直相関係数を用いて加重平均することにより、前記垂直補間値を算出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 緑色(G)のフィルタが市松状に配列されるとともに、赤色(R)のフィルタおよび青色(B)のフィルタがライン内では同一でライン間では交互となるように配列されている画素群を有する撮像素子から出力される信号に基づいて、前記画素群のうちの前記Bのフィルタまたは前記Rのフィルタに対応する補間対象画素のGを補間するためのG色補間値を算出する補間処理方法であって、
前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として水平方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、予め設定された水平相関閾値とに基づいて、前記補間対象画素における水平方向の両側に対する相関性の強さを示す水平相関係数を算出する工程と、
前記水平相関係数と、前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として水平方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、前記補間対象画素の水平方向の両側に隣接する一対の画素の信号値とに基づいて、前記補間対象画素に対する水平方向における補間値である水平補間値を算出する工程と、
前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として垂直方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、予め設定された垂直相関閾値とに基づいて、前記補間対象画素における垂直方向の両側に対する相関性の強さを示す垂直相関係数を算出する工程と、
前記垂直相関係数と、前記補間対象画素の信号値と、前記補間対象画素と同色の画素であって、前記補間対象画素を中心として垂直方向に対称な位置にある少なくとも一対の画素の信号値と、前記補間対象画素の垂直方向の両側に隣接する一対の画素の信号値とに基づいて、前記補間対象画素に対する垂直方向における補間値である垂直補間値を算出する工程と、
前記補間対象画素の水平方向の両側に隣接する一対の画素の信号値と、前記補間対象画素の垂直方向の両側に隣接する一対の画素の信号値と、予め設定されたHV相関閾値とに基づいて、前記補間対象画素における水平方向および垂直方向に対する相関性の強さを連続的に示すHV相関係数を算出する工程と、
前記水平補間値と前記垂直補間値とを前記HV相関係数を用いて加重平均することにより、前記G色補間値を算出する工程と
を含むことを特徴とする補間処理方法。 - 前記水平補間値を算出する工程は、前記補間対象画素の水平方向の一方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の水平方向の一方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第1の補間期待値を算出し、前記補間対象画素の水平方向の他方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の水平方向の他方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第2の補間期待値を算出し、前記第1の補間期待値と前記第2の補間期待値とを前記水平相関係数を用いて加重平均することにより、前記水平補間値を算出する工程であり、
前記垂直補間値を算出する工程は、前記補間対象画素の垂直方向の一方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の垂直方向の一方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第3の補間期待値を算出し、前記補間対象画素の垂直方向の他方側に隣接する画素の信号値に、前記補間対象画素と同色で前記補間対象画素の垂直方向の他方側に位置する画素の信号値に対する前記補間対象画素の信号値の変化分を加算した値である第4の補間期待値を算出し、前記第3の補間期待値と前記第4の補間期待値とを前記垂直相関係数を用いて加重平均することにより、前記垂直補間値を算出する工程であることを特徴とする請求項3に記載の補間処理方法。
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