JP5739365B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
(1)被写体を撮像する撮像装置であって、複数の色フィルタを有する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号を用いて輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、前記画像信号のうち同色画素の信号を用いて得られた第一の帯域の第一の補間信号を、前記輝度信号であって前記同色画素と同じ位置の輝度信号を用いて得られた前記第一の帯域の第二の補間信号と前記輝度信号を用いて算出された前記第一の帯域より広い第二の帯域の第三の補間信号との比、を用いて補正して出力する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
(2)(1)記載の撮像装置であって、さらに、前記撮像素子からの画像信号から補間信号を生成する際に用いる補間係数を設定する補間係数設定手段と、前記補間係数設定手段により設定された第一の補間係数と、前記撮像素子からの画像信号のうち互いに近隣の同色画素の信号と、を用いて、前記第一の補間信号を生成する同色補間手段と、前記補間係数設定手段により設定された第二の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた画素と同じ位置の輝度信号と、を用いて、前記第二の補間信号を生成する第一の輝度補間手段と、前記補間係数設定手段により設定された第三の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた同色画素の画素同士よりも距離が近い関係にある画素の輝度信号と、を用いて、前記第三の補間信号を生成する第二の輝度補間手段と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
(3)被写体を撮像する撮像装置であって、複数の色フィルタを有する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号を用いて輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、前記撮像素子からの画像信号から補間信号を生成する際に用いる補間係数を設定する補間係数設定手段と、前記補間係数設定手段により設定された第一の補間係数と、前記撮像素子からの画像信号のうち互いに近隣の同色画素の信号と、を用いて、第一の補間信号を生成する同色補間手段と、前記補間係数設定手段により設定された第二の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた画素と同じ位置の輝度信号と、を用いて、第二の補間信号を生成する第一の輝度補間手段と、前記補間係数設定手段により設定された第三の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた同色画素の画素同士よりも距離が近い関係にある画素の輝度信号と、を用いて、第三の補間信号を生成する第二の輝度補間手段と、前記第二の補間信号と前記第三の補間信号との比から、前記第一の補間信号を補正して出力する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
(4)(2)又は(3)記載の撮像装置であって、さらに、前記画像信号のスケーリングを行うための画素毎のスケーリング後の座標を演算するスケーリング演算手段と、有し、前記同色補間手段、前記第一の輝度補間手段、前記第二の輝度補間手段はそれぞれ、スケーリング後の補間信号を生成することを特徴とする撮像装置である。
本実施形態に係る撮像装置は、図1に示す通り、複数の色フィルタを有するカラー撮像素子100と、撮像素子から出力された電気信号をA/D変換してデジタル信号を出力A/D変換回路107と、A/D変換回路から出力されるRAW信号から輝度信号を生成する輝度信号生成部101と、生成された輝度信号を用いてそれぞれ補間信号を生成して出力する第1輝度補間部102及び第2輝度信号補間部103と、A/D変換回路から出力されるRAW信号のうち同色画素の信号を用いて補間信号を生成する同色補完部104と、それぞれの補間信号を用いて演算により補正RAW信号を生成して出力する補正部105と、を適宜用いて構成される。以下、各構成の動作について詳細に説明する。
A/D変換回路から出力されたRAW信号は、画素ごとに順次、輝度信号生成部101と同色補間部104にそれぞれ入力する。撮像素子はカラー単板撮像素子であれば、たとえばA色、B色、C色、D色の4色の色フィルタに対応する画素が2x2のペアで図2(a)のように配列される。撮像素子が原色ベイヤ配列であれば、例えばA=R、B=C=G、D=Bと表せば良い。輝度信号生成部101は、RAW信号の各画素のサンプリング位置に対応する輝度信号を、フィルタ処理による補間を行うことで生成する。例えば、Y33の場合には、
(数1)Y33=(A33+(B32+B34)/2+(C23+C43)/2+(D22+D24+D42+D44)/4)/4
の演算で生成し、他の位置の画素についても同様に処理することで輝度(Y)信号を生成できる。
図3は、A33とA44とA53とA55の間にある★印の重心位置に対応したA色の補間信号を生成する場合であり、その重心位置はA33とA44とA53とA55のうちA33が最も近い場合の例である。これを補間係数パターン1(α<0.5、β<0.5)と定義する。
(数2)AL= A33*(1-α)*(1-β)+A35*α*(1-β)+A53*(1-α)*β+A55*α*β
の、ように求める。
(数3)YL= Y33*(1-α)*(1-β) +Y35*α*(1-β)+Y53*(1-α)*β+Y55*α*β
の、ように求める。
(数4)YH= Y33*(1-2α)*(1-2β)+Y34*2α*(1-2β)+Y43*(1-2α)*2β+Y44*2α*2β
の、ように求める。第2輝度補間部103では、第1輝度補間部102とは使用する輝度信号が異なるため、第1輝度補間部102での、α、βが、第2輝度補間部103では、それぞれ2α、2β相当となる。
(数5)AH(広帯域):AL(狭帯域)≒ YH(広帯域):YL(狭帯域)
が成り立つ。そこで補正部105は図3(d)に示すとおり、上記(数5)を変形し、
(数6)AH=AL*YH/YL
として、高周波の利得が高くボケていないA色の補間信号AHを求める。
(数7)YH= Y34*(2-α)*(1-2β)+Y35*(2α-1)*(1-2β)+Y44*(2-α)*2β+Y45*(2α-1)*2β
の、ように求める。第2輝度補間部103では、第1輝度補間部102とは使用する輝度信号が異なるため、第1輝度補間部102での、α、(1-α)、βが、第2輝度補間部103では、それぞれ(2α-1)、(2-α)、2β相当となる。
(数8)YH= Y43*(1-2α)*(2-β)+Y44*2α*(2-β)+Y53*(1-2α)*(2β-1)+Y54*2α*(2β-1)
の、ように求める。第2輝度補間部103では、第1輝度補間部102とは使用する輝度信号が異なるため、第1輝度補間部102での、α、β、(1-β)が、第2輝度補間部103では、それぞれ2α、(2β-1)、(2-β)相当となる。
(数9)YH=Y44*(2-α)*(2-β)+Y45*(2α-1)*(2-β)+Y54*(2-α)*(2β-1)+Y55*(2α-1)*(2β-1)
の、ように求める。第2輝度補間部103では、第1輝度補間部102とは使用する輝度信号が異なるため、第1輝度補間部102での、α、(1-α)、β、(1-β)が、第2輝度補間部103では、それぞれ(2α-1)、(2-α)、(2β-1)、(2-β)相当となる。
図9は、拡大時の動作説明を補足する図で、8/6=4/3倍に左上の部分から拡大する例である。水平垂直に6*6ある画素を同一面積内に8*8の画素を配置して、8*8の各画素の重心になるようにそれぞれ順に始点と補間係数α、βの比率を割り当て、上記した補間によりA11’、B12’、A13’、B14’、A15’、B16’、C21’、D22’、C23’、D24’、C25’、D26’、A31’、B32’、A33’、B34’、A35’、B36’、C41’、D42’、C43’、D44’、C45’、D46’、A51’、B52’、A53’、B54’、A55’、B56’、C61’、D62’、C63’、D64’、C65’、D66’の補正後RAW信号を生成する。その後、当該補正後RAW信号を元のRAW信号と同様の速度で処理することで所望である4/3倍の拡大処理となる。
図11は、図9での拡大時のB34’、D46’に対するスケーリング演算の例である。
102 第1輝度補間部
103 第2輝度補間部
104 同色補間部
105 補正部
106 補間係数設定部
206 座標・補間係数設定部
207 スケーリング演算部
307 レンズ歪特性テーブルデータ部
407 レンズ歪特性関数演算部
Claims (5)
- 被写体を撮像する撮像装置であって、
複数の色フィルタを有する撮像素子と、
前記撮像素子からの画像信号を用いて輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記画像信号のうち同色画素の信号を用いて得られた第一の帯域の第一の補間信号を、前記輝度信号であって前記同色画素と同じ位置の輝度信号を用いて得られた前記第一の帯域の第二の補間信号と前記輝度信号を用いて算出された前記第一の帯域より広い第二の帯域の第三の補間信号との比、を用いて補正して出力する補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項1記載の撮像装置であって、
さらに、前記撮像素子からの画像信号から補間信号を生成する際に用いる補間係数を設定する補間係数設定手段と、
前記補間係数設定手段により設定された第一の補間係数と、前記撮像素子からの画像信号のうち互いに近隣の同色画素の信号と、を用いて、前記第一の補間信号を生成する同色補間手段と、
前記補間係数設定手段により設定された第二の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた画素と同じ位置の輝度信号と、を用いて、前記第二の補間信号を生成する第一の輝度補間手段と、
前記補間係数設定手段により設定された第三の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた同色画素の画素同士よりも距離が近い関係にある画素の輝度信号と、を用いて、前記第三の補間信号を生成する第二の輝度補間手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 被写体を撮像する撮像装置であって、
複数の色フィルタを有する撮像素子と、
前記撮像素子からの画像信号を用いて輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記撮像素子からの画像信号から補間信号を生成する際に用いる補間係数を設定する補間係数設定手段と、
前記補間係数設定手段により設定された第一の補間係数と、前記撮像素子からの画像信号のうち互いに近隣の同色画素の信号と、を用いて、第一の補間信号を生成する同色補間手段と、
前記補間係数設定手段により設定された第二の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた画素と同じ位置の輝度信号と、を用いて、第二の補間信号を生成する第一の輝度補間手段と、
前記補間係数設定手段により設定された第三の補間係数と、前記輝度信号生成手段により生成された輝度信号であって前記同色補間手段にて前記第一の補間信号を生成する際に用いた同色画素の画素同士よりも距離が近い関係にある画素の輝度信号と、を用いて、第三の補間信号を生成する第二の輝度補間手段と、
前記第二の補間信号と前記第三の補間信号との比から、前記第一の補間信号を補正して出力する補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項2又は3記載の撮像装置であって、
さらに、前記画像信号のスケーリングを行うための画素毎のスケーリング後の座標を演算するスケーリング演算手段と、有し、
前記同色補間手段、前記第一の輝度補間手段、前記第二の輝度補間手段はそれぞれ、スケーリング後の補間信号を生成することを特徴とする撮像装置。 - 請求項2乃至4のいずれかに記載の撮像装置において、
前記第二の輝度補間手段は、前記第一の輝度補間手段で補間信号を生成する際に用いた輝度信号とは一部またはすべて異なる輝度信号を用いて補間信号を生成すること、
を特徴とする撮像装置。
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