JP5991090B2 - Image signal processing apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、動画像の撮影時に他の撮像装置によるフラッシュの発光等によって画像の輝度が不連続となり発生する輝度むらを低減することができる画像信号処理装置及び方法に関する。 The present invention relates to an image signal processing apparatus and method capable of reducing luminance unevenness caused by discontinuity of image brightness due to flash emission or the like by another imaging device during moving image capturing.
近年、ビデオカメラ等の撮像装置においては、イメージセンサとしてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサが数多く採用されている。CMOSセンサにおける撮像信号の読み出しは、全画素で同一タイミングでなく、ライン単位で順次、リセット、露光、読み出しを行うことにより、読み出しタイミングがライン方向に順次ずれていくローリングシャッタ方式にて行われる。 In recent years, in image pickup apparatuses such as video cameras, many CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensors are employed as image sensors. Reading of the imaging signal in the CMOS sensor is performed by a rolling shutter system in which the readout timing is sequentially shifted in the line direction by sequentially performing reset, exposure, and readout in units of lines, not at the same timing in all pixels.
このため、多数のビデオカメラやスチルカメラが、同一の被写体を同時に撮影する場合において、他者のフラッシュによる発光期間が短く強い光が一部のラインのみの露光期間中にCMOSセンサに入射することがある。この場合、撮像する画面の一部で露光量が異なり、画面内に白帯状の明るい領域が発生して輝度むらとなってしまう。 For this reason, when many video cameras and still cameras photograph the same subject at the same time, strong light with a short light emission period due to the flash of another person enters the CMOS sensor during the exposure period of only some lines. There is. In this case, the exposure amount is different in a part of the screen to be imaged, and a bright white band-like area is generated in the screen, resulting in uneven brightness.
このように画像が輝度むらを有する場合、例えば特許文献1に記載されているように、輝度むら(高輝度領域)が含まれている画面を過去の正常な画面に置換することによって画像を補正することが行われている。
When the image has uneven brightness as described above, for example, as described in
例えばスポーツにおけるゴールへの到着シーンにおいては、多数のフラッシュが発光する場合がある。到着順位を判定する際に、フラッシュの発光による輝度むらを特許文献1に記載されているような方法によって補正したとすると、被写体の動きが速い場合には、画像の時間的な位置がずれてしまい正確な判定ができない。そこで、画像の時間的な位置をずらすことなく、輝度むらを有する画像を補正することができる画像信号処理装置及び方法が求められている。
For example, in a scene of arrival at a goal in sports, a large number of flashes may emit light. When determining the arrival order, the luminance unevenness due to flash emission is corrected by a method as described in
本発明はこのような要望に対応するため、画像の時間的な位置をずらすことなく、輝度むらを有する画像を補正することができる画像信号処理装置及び方法を提供することを目的とする。 In order to meet such a demand, an object of the present invention is to provide an image signal processing apparatus and method that can correct an image having luminance unevenness without shifting the temporal position of the image.
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、画像信号のそれぞれのラインにおける画素の合算値またはこの合算値を所定の値で除算した値を、輝度の変化を判定するためのライン輝度値として算出する算出部(11)と、前記算出部によって算出されたライン輝度値を垂直有効画像期間のライン数分記憶する第1の記憶部(12)と、前記算出部によって算出された注目フレームの注目ラインにおけるライン輝度値と、前記第1の記憶部より読み出された前記注目フレームより過去のフレームにおける前記注目ラインと同じ位置のラインにおけるライン輝度値とを比較して、輝度の変化の程度を判定する判定部(15)と、前記判定部によって判定された輝度の変化の程度が所定の閾値を越えた場合、前記輝度の変化の程度に応じて前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を補正するための補正係数を生成する補正係数生成部(152)と、前記判定部によって判定された輝度の変化の程度が所定の閾値以下のときのみ、前記算出部によって算出されたライン輝度値を前記第1の記憶部に記憶させるよう制御する書き込み制御部(151)と、前記補正係数生成部が前記補正係数を生成するタイミングに合わせるように、前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を遅延させる第2の記憶部(13)と、前記第2の記憶部によって遅延された前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号に前記補正係数を乗算して出力する乗算部(16)とを備えることを特徴とする画像信号処理装置を提供する。 In order to solve the above-described problems of the related art, the present invention provides a line for determining a change in luminance based on a sum value of pixels in each line of an image signal or a value obtained by dividing the sum value by a predetermined value. The calculation unit (11) that calculates the luminance value, the first storage unit (12) that stores the line luminance value calculated by the calculation unit for the number of lines in the vertical effective image period, and the calculation unit The line luminance value in the target line of the target frame is compared with the line luminance value in the line at the same position as the target line in the previous frame from the target frame read from the first storage unit. A determination unit (15) for determining the degree of change, and when the degree of change in luminance determined by the determination unit exceeds a predetermined threshold, Only when the correction coefficient generation unit (152) that generates a correction coefficient for correcting the image signal of the target line of the target frame and the degree of change in luminance determined by the determination unit is equal to or less than a predetermined threshold, The write control unit (151) for controlling the line luminance value calculated by the calculation unit to be stored in the first storage unit, and the correction coefficient generation unit so as to match the timing of generating the correction coefficient A second storage unit (13) for delaying the image signal of the target line of the target frame; and multiplying the image signal of the target line of the target frame delayed by the second storage unit by the correction coefficient. An image signal processing apparatus comprising an output multiplication unit (16) is provided.
上記の画像信号処理装置において、前記判定部は、前記注目フレームの前記注目ラインにおけるライン輝度値を前記注目フレームより過去のフレームにおける前記注目ラインと同じ位置のラインにおけるライン輝度値で除算した除算値を輝度の変化の程度を示す値とし、前記補正係数生成部は、前記除算値を直線近似した特性に基づいて、前記除算値を前記補正係数に変換することが好ましい。 In the above image signal processing device, the determination unit divides a line luminance value in the target line of the target frame by a line luminance value in a line at the same position as the target line in a frame past the target frame. It is preferable that the correction coefficient generation unit converts the division value into the correction coefficient based on a characteristic obtained by linearly approximating the division value.
上記の画像信号処理装置において、前記補正係数生成部は、前記除算値が前記所定の閾値を越えている領域を複数の領域に分け、それぞれの領域において前記除算値を前記補正係数に変換する直線の特性を設定することが好ましい。 In the image signal processing apparatus, the correction coefficient generation unit divides a region where the division value exceeds the predetermined threshold into a plurality of regions, and a straight line for converting the division value into the correction coefficient in each region. It is preferable to set the characteristics.
また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、画像信号のそれぞれのラインにおける画素の合算値またはこの合算値を所定の値で除算した値を、輝度の変化を判定するためのライン輝度値として算出し、算出されたライン輝度値を垂直有効画像期間のライン数分だけ第1の記憶部(12)に記憶させ、算出された注目フレームの注目ラインにおけるライン輝度値と、前記第1の記憶部より読み出された前記注目フレームより過去のフレームにおける前記注目ラインと同じ位置のラインにおけるライン輝度値とを比較して、輝度の変化の程度を判定し、判定された輝度の変化の程度が所定の閾値を越えた場合、前記輝度の変化の程度に応じて前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を補正するための補正係数を生成し、判定された輝度の変化の程度が所定の閾値以下のときのみ、算出されたライン輝度値を前記第1の記憶部に記憶させるよう制御し、前記補正係数を生成するタイミングに合わせるように、前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を第2の記憶部(13)に記憶させて読み出すことによって遅延させ、前記第2の記憶部によって遅延された前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号に前記補正係数を乗算して出力することを特徴とする画像信号処理方法を提供する。 In addition, in order to solve the above-described problems of the conventional technology, the present invention is for determining a change in luminance using a sum value of pixels in each line of an image signal or a value obtained by dividing the sum value by a predetermined value. And the calculated line luminance value is stored in the first storage unit (12) by the number of lines in the vertical effective image period, and the calculated line luminance value in the attention line of the attention frame is calculated. The degree of change in luminance is determined by comparing the line luminance value in a line at the same position as the target line in the frame prior to the target frame read from the first storage unit, and the determined luminance When the degree of change exceeds a predetermined threshold value, a correction coefficient for correcting the image signal of the target line of the target frame is generated according to the degree of change in luminance, The attention is made so that the calculated line luminance value is stored in the first storage unit only when the degree of the luminance change is equal to or less than a predetermined threshold value, and is matched with the timing of generating the correction coefficient. The image signal of the target line of the frame is delayed by being stored in the second storage unit (13) and read out, and the image signal of the target line of the target frame delayed by the second storage unit is corrected. Provided is an image signal processing method characterized by multiplying a coefficient and outputting the result.
本発明の画像信号処理装置及び方法によれば、画像の時間的な位置をずらすことなく、輝度むらを有する画像を補正することができる。 According to the image signal processing apparatus and method of the present invention, it is possible to correct an image having luminance unevenness without shifting the temporal position of the image.
以下、各実施形態の画像信号処理装置及び方法について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an image signal processing apparatus and method according to each embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1に示す第1実施形態の画像信号処理装置を説明する前に、図2,図3を用いて、ローリングシャッタ方式のCMOSセンサの動作と、フラッシュが発光した場合の現象について説明する。図2に示すように、1フレーム期間を1125ライン(1125H)、垂直有効画像期間を1080ライン(1080H)、垂直ブランキング期間を45ライン(45H)とする。CMOSセンサの露光時間を500H期間とする。図1では、図示の都合上、露光時間の500H期間を実際よりも短い状態で示している。
<First Embodiment>
Before describing the image signal processing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, the operation of the rolling shutter type CMOS sensor and the phenomenon when the flash emits light will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, one frame period is 1125 lines (1125H), a vertical effective image period is 1080 lines (1080H), and a vertical blanking period is 45 lines (45H). The exposure time of the CMOS sensor is set to 500H. In FIG. 1, for convenience of illustration, the exposure time of 500H is shown in a state shorter than actual.
垂直有効画像期間の第1ラインにおいては、1ラインの信号を読み出すタイミングから500H期間前の破線で示す位置でフォトダイオード(図示せず)をリセットする。そして、500H期間露光(電荷蓄積)して実線で示す第1ラインの信号の読み出しタイミングでフォトダイオードに蓄積された電荷を読み出す。第2ラインにおいては、第1ラインより1ライン遅れてフォトダイオードをリセットし、1ライン遅れて第2ラインの電荷を読み出す。
In the first line in the vertical effective image period, a photodiode (not shown) is reset at a position indicated by a
以下同様にして、第mラインにおいては、第1ラインより(m−1)ライン遅れてフォトダイオードをリセットし、(m−1)ライン遅れて第mラインの電荷を読み出す。 Similarly, in the m-th line, the photodiode is reset with a delay of (m−1) lines from the first line, and the charge of the m-th line is read with a delay of (m−1) lines.
nフレームの第(m)ラインから第(m+2)ラインの間に、フラッシュが発光したとする。nフレームの第mラインにイメージセンサから出力される信号の露光期間は第(m-500)ラインから第(m-1)ラインまでの500H期間であり通常の環境光で露光されるため、(n−1)フレームの第mラインの信号とnフレームの第mラインの信号とで輝度に大差はない。第(m+1)ラインにおいてイメージセンサから出力される信号は、露光期間が第(m-499)ラインから第mラインまでとなるため1H期間だけフラッシュの影響を受け、(n−1)フレームの第(m+1)ラインの画像信号より第nフレームの第(m+1)ラインの画像信号の輝度が高くなる。 It is assumed that the flash is emitted between the (m) line and the (m + 2) line of the n frame. The exposure period of the signal output from the image sensor to the mth line of the n frame is a 500H period from the (m-500) th line to the (m-1) th line, and is exposed with normal ambient light. n-1) There is no significant difference in luminance between the m-th line signal of the frame and the m-th line signal of the n frame. The signal output from the image sensor in the (m + 1) th line is affected by the flash for the 1H period because the exposure period is from the (m−499) th line to the mth line, and the (n−1) th frame The luminance of the image signal of the (m + 1) th line in the nth frame is higher than that of the image signal of the (m + 1) line.
第(m+2)ラインでは2H期間だけフラッシュの影響を受けるため輝度がより高くなり、第(m+3)ラインでは3H期間だけフラッシュの影響を受けるためさらに輝度が高くなる。 In the (m + 2) line, the luminance is higher because of being affected by the flash only for the 2H period, and in the (m + 3) line, the luminance is further increased because of being affected by the flash for the 3H period.
以降、第(m+500)ラインまでは3H期間だけフラッシュの影響を受け、第(m+501)ラインでは2H期間だけフラッシュの影響を受け、第(m+502)ラインでは1H期間だけフラッシュの影響を受ける。それぞれ(n−1)フレームの画像信号より輝度が高い。第(m+503)ライン以降では、フラッシュの影響を受けず通常の環境光で露光されるため、(n−1)フレームの画像信号と輝度に大差はない。 Thereafter, up to the (m + 500) line is affected by the flash only for the 3H period, the (m + 501) line is affected by the flash for the 2H period, and the (m + 502) line is affected by the flash for the 1H period. Each has a higher luminance than the image signal of (n-1) frames. From the (m + 503) th line onward, the exposure is not affected by the flash and is exposed to normal ambient light, so there is no great difference between the image signal of (n-1) frames and the luminance.
従って、図3に示すように、(n−1)フレームでは通常の画像であり、nフレームでは第(m+1)ラインから第(m+502)ラインまでハッチングを付しているように、通常より輝度の高い輝度むらを有する画像となる。(n+1)フレームでは、再び通常の画像となる。 Therefore, as shown in FIG. 3, the (n−1) frame is a normal image, and the n frame is hatched from the (m + 1) th line to the (m + 502) line, so that the brightness is higher than usual. The image has high luminance unevenness. In the (n + 1) frame, a normal image is obtained again.
以上のような輝度むらを有する画像信号を補正する第1実施形態の画像信号処理装置の構成及び動作について説明する。図1において、画像信号におけるnフレームのmラインを添え字(n,m)で表す。nフレームのmラインをフラッシュの影響を受けているか否かを判定して、フラッシュの影響を受けて輝度むらとなっていれば輝度むらを補正する対象の注目フレームの注目ラインであるとする。 The configuration and operation of the image signal processing apparatus according to the first embodiment that corrects an image signal having uneven luminance as described above will be described. In FIG. 1, m lines of n frames in an image signal are represented by subscripts (n, m). It is determined whether or not the m lines of n frames are affected by the flash, and if the luminance is uneven due to the influence of the flash, it is assumed that it is the target line of the target frame for correcting the luminance unevenness.
CMOSセンサより出力されてデジタル信号に変換された画像信号Sinの画素データは、合算部11及び記憶部13に入力される。合算部11は、画像信号Sinの画素データを1ライン分合算して、合算値SUMを出力する。合算部11に入力される画像信号Sinが画像信号Sin(n,m+1)であれば、合算部11より出力される合算値SUMは合算値SUM(n,m)となる。合算部11による合算結果である合算値SUMは、1ライン周期で更新される。
The pixel data of the image signal Sin output from the CMOS sensor and converted into a digital signal is input to the
合算部11より出力された合算値SUMは、記憶部12と、スイッチ14の端子Taと、判定部15に入力される。判定部15は、書き込み制御部151と、補正係数生成部152とを有する。記憶部12は、各ラインの合算値SUMを垂直有効画像期間の垂直ライン数分である1080個記憶する。記憶部12は、それぞれのラインにおいて後述する書き込み許可パルスWENBが入力されたときのみラインの合算値SUMを更新する。
The sum value SUM output from the
判定部15には、記憶部12より読み出された注目フレームより1フレーム前のmラインの合算値SUM(n-1,m)と、合算部11より出力された合算値SUM(n,m)とが入力される。記憶部12より読み出された合算値SUM(n-1,m)を判定部15に入力する場合には、スイッチ14は端子Tbに接続される。判定部15は、1フレーム前後の同じラインの合算値である合算値SUM(n-1,m)と合算値SUM(n,m)とを比較して、注目フレームの注目ラインがフラッシュの影響を受けているか否かを判定する。
The
スイッチ14は、最初のフレームである1フレーム目のときだけ端子Taに接続される。1フレーム目では、記憶部12より1フレーム前の合算値SUMは出力されない。そこで、スイッチ14は1フレーム目のときには端子Taに接続して、合算部11で得られた合算値SUMを判定部15に入力するようにしている。1フレーム目では、判定部15は同じ値の合算値SUMを比較することになるので、判定部15は必ずフラッシュの影響を受けていないと判定する。
The
判定部15内の補正係数生成部152は、注目フレームの注目ラインがフラッシュの影響を受けているか否かの判定結果に基づいて、画像信号Sinを補正するための補正係数K(n,m)を生成し、乗算部16に供給する。
The correction
記憶部13は、1ラインの水平有効画素数分、例えば1920画素分の画素データを記憶し、1ライン遅延して出力する。合算部11に入力される画像信号Sinが画像信号Sin(n,m+1)であるので、記憶部13より出力される画像信号Sinは画像信号Sin(n,m)となる。
The
合算部11において1ライン分の合算値SUMが得られるのは、1ライン分の画素データを全て入力した後である。合算部11より出力された合算値SUMを用いて判定部15が補正係数K(n,m)を算出し、乗算部16が画像信号Sinを補正するのは、それぞれのラインの画素データが入力され始めた時点から1ライン後となる。そこで、記憶部13によって画像信号Sinを1ライン遅延させる。
The total value SUM for one line is obtained in the
即ち、記憶部13は、注目フレームの注目ラインの画像信号を補正する補正係数K(n,m)を生成するタイミングに合わせるように、注目フレームの注目ラインの画像信号Sin(n,m)を遅延させる。
That is, the
乗算部16は、記憶部13より出力された画像信号Sin(n,m)に補正係数K(n,m)を乗算して、補正画像信号Sout(n,m)を出力する。
The
図4,図5を用いて、第1実施形態の画像信号処理装置の具体的な動作について説明する。図4の(a),(b)に示すように、1ライン期間は2200画素(2200クロック(ck))、水平有効画素(有効ライン期間)は1920画素(1920ck)、水平ブランキング期間は280画素(280ck)であるとする。 A specific operation of the image signal processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 4A and 4B, 2200 pixels (2200 clocks (ck)) in one line period, 1920 pixels (1920 ck) in horizontal effective pixels (effective line period), and 280 in horizontal blanking period Assume that the pixel is 280 ck.
図4において、(c)は合算部11に入力される画像信号Sin、(d)は合算部11より出力される合算値SUM、(e)は判定部15によって生成される乗算係数K、(f)は判定部15より出力される書き込み許可パルスWENBを示している。また、図4において、(g)は記憶部13より出力される画像信号Sin、(h)は乗算部16より出力される補正画像信号Soutを示している。
4, (c) is an image signal Sin input to the
図2で説明したように、nフレームの第(m+1)ラインから第(m+3)ラインの期間にフラッシュが発光したとする。図4では、nフレームを示す添え字nを省略している。 As described with reference to FIG. 2, it is assumed that the flash is emitted during the period from the (m + 1) th line to the (m + 3) th line of the n frame. In FIG. 4, the subscript n indicating n frames is omitted.
判定部15は、次の式(1)に基づいて、注目フレームより1フレーム前((n−1)フレーム)のmラインの合算値SUM(n-1,m)と、注目フレームの合算値SUM(n,m)との比較結果R(n,m)を算出する。比較結果Rは、輝度の変化の程度を示す値である。
R(n,m)=SUM(n,m)/SUM(n-1,m) …(1)
Based on the following equation (1), the
R (n, m) = SUM (n, m) / SUM (n-1, m) (1)
判定部15内の補正係数生成部152には、図5に示すような、比較結果Rを補正係数Kに変換する変換特性が設定されている。補正係数生成部152は、図5に示す変換特性を示すテーブルを有していてもよいし、図5に示す変換特性を示す計算式を有していてもよい。第mラインでは、フラッシュによる影響を受けていないため、R(n,m)はほぼ1.0となる。補正係数生成部152は、比較結果R(n,m)がR(n,m)≦1.0及び1.0<R(n,m)≦TH1では、補正係数K(n,m)を1.0として乗算部16に出力する。
A conversion characteristic for converting the comparison result R into the correction coefficient K as shown in FIG. 5 is set in the correction
図5におけるTH1は、フラッシュによる影響を受けていない状態とフラッシュによる影響を受けている状態とを区別する閾値である。比較結果Rが閾値TH1以下であればフラッシュによる影響を受けていないと判定され、注目フレームの注目ラインの画像信号Sin(n,m)を補正する必要はない。比較結果Rが閾値TH1を越えれば、フラッシュによる影響を受けていると判定され、注目フレームの注目ラインの画像信号Sin(n,m)を補正する。 In FIG. 5, TH1 is a threshold value for distinguishing between a state not affected by the flash and a state affected by the flash. If the comparison result R is equal to or less than the threshold value TH1, it is determined that there is no influence from the flash, and there is no need to correct the image signal Sin (n, m) of the target line of the target frame. If the comparison result R exceeds the threshold value TH1, it is determined that the flash is affected, and the image signal Sin (n, m) of the target line of the target frame is corrected.
図5に示す例では、閾値TH1を1.25としている。フラッシュによる影響を受けていない場合にはR(n,m)はほぼ1.0としたが、被写体の動きやノイズによって合算値SUMは若干変動する。そこで、不必要に画像信号Sinを補正しないように、1.0より若干大きな値まで補正係数K(n,m)を1.0としている。 In the example shown in FIG. 5, the threshold value TH1 is set to 1.25. When not affected by the flash, R (n, m) is set to approximately 1.0, but the total value SUM varies slightly depending on the movement of the subject and noise. Therefore, in order not to unnecessarily correct the image signal Sin, the correction coefficient K (n, m) is set to 1.0 up to a value slightly larger than 1.0.
判定部15内の書き込み制御部151は、図4の(f)に示すように、記憶部12に対して、mラインの合算値を(n−1)フレームの値SUM(n-1,m)から、nフレームの値SUM(n,m)へと書き換えるために書き込み許可パルスWENBを出力する。
As shown in (f) of FIG. 4, the
次に、第(m+1)ラインでは、第(m+1)ラインの画像信号Sin(n,m+1)の画素データが記憶部13に順次書き込まれると同時に、記憶部13より第mラインの画像信号Sin(n,m)が読み出されて乗算部16へと出力される。乗算部16は、補正係数K(n,m)を画像信号Sin(n,m)に乗算して補正画像信号Sout(n,m)として出力する。第mラインではK(n,m)=1.0であるため、乗算部16は、入力された画像信号Sin(n,m)をそのまま補正画像信号Sout(n,m)として出力する。
Next, in the (m + 1) -th line, the pixel data of the image signal Sin (n, m + 1) of the (m + 1) -th line is sequentially written into the
この処理と並行して、合算部11は第(m+1)ラインの画像信号Sinを1ライン(1920画素)分合算して合算値SUM(n,m+1)を生成し、判定部15に出力する。判定部15は式(1)と同様にして、1フレーム前の第(m+1)ラインの合算値SUM(n-1,m+1)と注目フレームの第(m+1)ラインの合算値SUM(n,m+1)との比較結果R(n,m+1)を得る。第(m+1)ラインでは、露光期間内にフラッシュの発光期間が含まれるためR(n,m+1)>1.0となる。
In parallel with this processing, the
補正係数生成部152は、図5に示す特性に基づいて、比較結果R(n,m+1)の大きさに応じた補正係数K(n,m+1)を決定する。比較結果R(n,m+1)=2.0であったとすると、図5よりK(n,m+1)=0.5が乗算部16に出力される。nフレームの第(m+1)ラインはフラッシュの影響を受けているため、第(m+1)ラインの合算値SUMを次のフレームの判定に使用することはできない。そこで、書き込み制御部151は、図4の(f)に示すように、記憶部12に対して書き込み許可パルスWENBを出力しない。
The correction
次に、第(m+2)ラインでは、第(m+2)ラインの画像信号Sin(n,m+2)の画素データが記憶部13に順次書き込まれると同時に、第(m+1)ラインの画像信号Sin(n,m+1)が読み出されて乗算部16へと出力される。乗算部16は、補正係数K(n,m+1)を画像信号Sin(n,m+1)に乗算して、補正画像信号Sout(n,m+1)を出力する。第(m+1)ラインではK(n,m+1)=0.5であるため、乗算部16は、画像信号Sin(n,m+1)の輝度値を1/2にして、フラッシュによって輝度値がほぼ2倍に増加した画像信号Sin(n,m+1)を補正して出力する。
Next, in the (m + 2) -th line, the pixel data of the image signal Sin (n, m + 2) of the (m + 2) -th line is sequentially written in the
ここで、比較結果R=2.0のとき、nフレームの画像信号Sinの輝度値は(n−1)フレームの画像信号Sinの輝度値の2倍になっているため、補正係数K=0.5としてnフレームの画像信号Sinに乗算すれば輝度値が適正に補正される。即ち、K=1/Rとすれば輝度値は適正に補正されることになる。しかしながら、このような逆数の算出はハードウェアの規模が大きくなったり、演算処理時間が長くなったりする。そこで、図5においては、直線近似によって比較結果Rを補正係数Kに変換する特性としている。 Here, when the comparison result R = 2.0, the luminance value of the n-frame image signal Sin is twice the luminance value of the (n−1) -frame image signal Sin. By multiplying the image signal Sin of the frame, the luminance value is corrected appropriately. That is, if K = 1 / R, the luminance value is corrected appropriately. However, such reciprocal calculation increases the scale of hardware and the calculation processing time. Therefore, in FIG. 5, the comparison result R is converted into the correction coefficient K by linear approximation.
図5に示す特性においては、領域Ar1〜Ar4に対して次のように補正係数Kを設定している。
領域Ar1:R<1.25 K=1.0 補正不要
領域Ar2:1.25≦R<2.0 1.0≧K>0.5 補正不足
領域Ar3:2.0≦R<4.0 0.5≧K>0.25 ほぼ適正補正
領域Ar4:4.0≦R K=0.25 補正不足
In the characteristics shown in FIG. 5, the correction coefficient K is set as follows for the areas Ar1 to Ar4.
Area Ar1: R <1.25 K = 1.0 Correction unnecessary area Ar2: 1.25≤R <2.0 1.0≥K> 0.5 Undercorrection area Ar3: 2.0≤R <4.0 0.5≥K> 0.25 Almost appropriate correction area Ar4: 4.0≤RK = 0.25 Incorrect correction
実使用条件で輝度むらが発生しやすいのは領域Ar3であり、領域Ar3ではほぼ適正に輝度むらが補正される。直線近似としたことにより、領域Ar2,Ar4では補正不足となっているが、実用上の問題はない。 It is the area Ar3 that is likely to have uneven brightness under actual use conditions, and the uneven brightness is corrected almost appropriately in the area Ar3. Due to the linear approximation, the areas Ar2 and Ar4 are insufficiently corrected, but there is no practical problem.
第(m+3)ライン〜第(m+502)ラインでは、露光期間内にフラッシュの発光期間が含まれるため比較結果RはR>>1.0となり、補正係数KはK<1.0となる。従って、画像信号Sinは補正されて出力される。第(m+503)ライン以降では、比較結果RがR<1.25となるため画像信号Sinはそのまま出力される。 In the (m + 3) -th to (m + 502) -th lines, since the flash emission period is included in the exposure period, the comparison result R is R >> 1.0, and the correction coefficient K is K <1.0. Therefore, the image signal Sin is corrected and output. After the (m + 503) th line, the comparison result R is R <1.25, so the image signal Sin is output as it is.
以上によって、図3に示すフラッシュの発光によって輝度むらを有するnフレームの画像信号Sinは、図1の画像信号処理装置より、輝度むらが補正された補正画像信号Soutとして出力される。よって、画像の品位が向上する。 As described above, the n-frame image signal Sin having luminance unevenness due to flash emission shown in FIG. 3 is output as the corrected image signal Sout in which the luminance unevenness is corrected by the image signal processing device of FIG. Therefore, the quality of the image is improved.
本実施形態の画像信号処理装置及び方法においては、フラッシュの発光によって輝度むらを有するnフレームの画像信号Sinを、nフレームに対する過去のフレームや未来のフレームの画面によって補正しておらず、輝度むらが発生している部分の輝度値を補正している。従って、本実施形態の画像信号処理装置及び方法によれば、画像の時間的な位置がずれることなく、輝度むらを有する画像を補正することができる。 In the image signal processing apparatus and method of the present embodiment, the n-frame image signal Sin having luminance unevenness due to flash emission is not corrected by the past frame or future frame screen for the n frame, and the luminance unevenness. The luminance value of the portion where the occurrence is generated is corrected. Therefore, according to the image signal processing apparatus and method of the present embodiment, it is possible to correct an image having uneven brightness without shifting the temporal position of the image.
ところで、本実施形態においては、合算部11で1ライン分の画素の合算値SUMを求めて、判定部15において注目フレームと注目フレームの1フレーム前のフレームにおける同じラインの合算値SUMを比較してフラッシュの影響を受けているか否かを判定しているが、合算値SUMを画素数で除算した平均値、または、合算値SUMを所定の定数、例えば2のべき乗で除算した値で比較してもよい。注目フレームと注目フレームの1フレーム前のフレームとの照明光条件の違いを検出できる値を用いればよい。
By the way, in this embodiment, the
即ち、画像信号Sinのそれぞれのラインにおける画素の合算値またはこの合算値を所定の値で除算した値を、輝度の変化を判定するためのライン輝度値として算出する算出部を設ければよい。合算部11は、算出部の一例である。
That is, a calculation unit may be provided that calculates a sum value of pixels in each line of the image signal Sin or a value obtained by dividing the sum value by a predetermined value as a line luminance value for determining a change in luminance. The
<第2実施形態>
図1における記憶部12を複数フレーム(Pフレーム)で構成し、判定部15において、Pフレームの同一のラインにおける合算値SUMの平均値、または、Pフレーム内の合算値SUMの最大値と最小値を除く残りのフレームの平均値を算出する。これらの平均値を複数フレームの平均合算値SUMaveとする。判定部15は、注目フレームの合算値SUM(n,m)と平均合算値SUMaveとを比較して、フラッシュの影響を受けているか否かを判定する。
Second Embodiment
The
図5におけるTH1の値を1.5程度とすることにより、ノイズに対して過剰な補正が加わらないようにすることができる。 By setting the value of TH1 in FIG. 5 to about 1.5, it is possible to prevent excessive correction from being applied to noise.
<第3実施形態>
図1における記憶部13の容量を複数ライン(Qライン)分とし、記憶部13によって画像信号SinをQライン遅延させて出力させる。判定部15で生成される補正係数KをQ段のシフトレジスタでQライン分記憶し、Q個の補正係数Kにローパスフィルタをかける。このようにすると、ライン単位でのノイズに対しても過剰な補正が加わらないようにすることができる。
<Third Embodiment>
The capacity of the
<第4実施形態>
第2実施形態の構成と第3実施形態の構成とを組み合わせることが可能である。
<Fourth embodiment>
It is possible to combine the configuration of the second embodiment and the configuration of the third embodiment.
本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。図1では画像信号処理装置をハードウェアにて構成した例を示しているが、ソフトウェア(コンピュータプログラム)によって構成することもできる。ハードウェアとソフトウェアとを適宜に組み合わせて画像信号処理装置を構成することも可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Although FIG. 1 shows an example in which the image signal processing device is configured by hardware, it can also be configured by software (computer program). It is also possible to configure the image signal processing apparatus by appropriately combining hardware and software.
11 合算部(算出部)
12,13 記憶部
14 スイッチ
15 判定部
16 乗算部
151 書き込み制御部
152 補正係数生成部
11 Summation part (calculation part)
12, 13
Claims (4)
前記算出部によって算出されたライン輝度値を垂直有効画像期間のライン数分記憶する第1の記憶部と、
前記算出部によって算出された注目フレームの注目ラインにおけるライン輝度値と、前記第1の記憶部より読み出された前記注目フレームより過去のフレームにおける前記注目ラインと同じ位置のラインにおけるライン輝度値とを比較して、輝度の変化の程度を判定する判定部と、
前記判定部によって判定された輝度の変化の程度が所定の閾値を越えた場合、前記輝度の変化の程度に応じて前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を補正するための補正係数を生成する補正係数生成部と、
前記判定部によって判定された輝度の変化の程度が所定の閾値以下のときのみ、前記算出部によって算出されたライン輝度値を前記第1の記憶部に記憶させるよう制御する書き込み制御部と、
前記補正係数生成部が前記補正係数を生成するタイミングに合わせるように、前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を遅延させる第2の記憶部と、
前記第2の記憶部によって遅延された前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号に前記補正係数を乗算して出力する乗算部と、
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。 A calculation unit that calculates a sum value of pixels in each line of the image signal or a value obtained by dividing the sum value by a predetermined value as a line luminance value for determining a change in luminance;
A first storage unit that stores the line luminance values calculated by the calculation unit for the number of lines in the vertical effective image period;
The line luminance value in the target line of the target frame calculated by the calculation unit, and the line luminance value in the line at the same position as the target line in the frame past the target frame read out from the first storage unit; And a determination unit that determines the degree of change in luminance,
When the degree of change in luminance determined by the determination unit exceeds a predetermined threshold value, a correction coefficient for correcting the image signal of the target line of the target frame is generated according to the degree of change in luminance. A correction coefficient generator,
A write control unit that controls to store the line luminance value calculated by the calculation unit in the first storage unit only when the degree of change in luminance determined by the determination unit is equal to or less than a predetermined threshold;
A second storage unit that delays the image signal of the target line of the target frame so that the correction coefficient generation unit matches the timing of generating the correction coefficient;
A multiplying unit that multiplies the image signal of the target line of the target frame delayed by the second storage unit by the correction coefficient, and outputs the result.
An image signal processing apparatus comprising:
前記補正係数生成部は、前記除算値を直線近似した特性に基づいて、前記除算値を前記補正係数に変換することを特徴とする請求項1記載の画像信号処理装置。 The determination unit indicates a degree of change in luminance by dividing a line luminance value of the target line of the target frame by a line luminance value of a line at the same position as the target line of the frame prior to the target frame. Value and
The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the correction coefficient generation unit converts the division value into the correction coefficient based on a characteristic obtained by linearly approximating the division value.
算出されたライン輝度値を垂直有効画像期間のライン数分だけ第1の記憶部に記憶させ、
算出された注目フレームの注目ラインにおけるライン輝度値と、前記第1の記憶部より読み出された前記注目フレームより過去のフレームにおける前記注目ラインと同じ位置のラインにおけるライン輝度値とを比較して、輝度の変化の程度を判定し、
判定された輝度の変化の程度が所定の閾値を越えた場合、前記輝度の変化の程度に応じて前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を補正するための補正係数を生成し、
判定された輝度の変化の程度が所定の閾値以下のときのみ、算出されたライン輝度値を前記第1の記憶部に記憶させるよう制御し、
前記補正係数を生成するタイミングに合わせるように、前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号を第2の記憶部に記憶させて読み出すことによって遅延させ、
前記第2の記憶部によって遅延された前記注目フレームの前記注目ラインの画像信号に前記補正係数を乗算して出力する
ことを特徴とする画像信号処理方法。 A sum value of pixels in each line of the image signal or a value obtained by dividing this sum by a predetermined value is calculated as a line brightness value for determining a change in brightness,
The calculated line luminance value is stored in the first storage unit by the number of lines in the vertical effective image period,
The calculated line luminance value of the target line of the target frame is compared with the line luminance value of the line at the same position as the target line of the past frame read from the first storage unit. , Determine the degree of brightness change,
If the determined brightness change exceeds a predetermined threshold, a correction coefficient for correcting the image signal of the target line of the target frame is generated according to the brightness change,
Control is made to store the calculated line luminance value in the first storage unit only when the determined degree of change in luminance is equal to or less than a predetermined threshold,
In order to match the timing to generate the correction coefficient, the image signal of the target line of the target frame is delayed by being stored in a second storage unit and read out,
An image signal processing method comprising: multiplying the image signal of the target line of the target frame delayed by the second storage unit by the correction coefficient, and outputting the result.
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