JP6040594B2 - 撮像装置、画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
また、前記画素補間部は、前記ノイズ量が所定量未満であり、前記撮像素子から得られる画像信号に高輝度を示す信号があると、前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の補正した画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する。
また、本発明の撮像装置は、撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子と、前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値以上であると、前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間部と、を備える。
また、本発明の画像処理プログラムは、撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子を用いて取得された画像信号を取り込む画像取込工程と、前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値以上であると前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間工程とをコンピュータに実行させることが可能な、コンピュータ読み取り可能なものである。
CPU11は、A/D23から送られてくる画像データをノイズ判定部46に送る。また、CPU11は、撮影時の撮像素子17の温度、ISO感度、及びシャッタ速度の情報をノイズ判定部46に送る。こうして、CPU11は、ノイズ判定部46を制御して、ノイズ判定部46で画像データに対してノイズが多いか少ないかを判定する(S−1)。
第1画素補間処理としては、例えばAF画素の周囲に位置する撮像用画素の画素値を平均補間して求める。具体的には、図3において、B画素の代わりに置かれたAF画素Y42の画素値は[数1]に記載の式から、また、AF画素Y44の画素値は[数2]に記載の式から、さらに、AF画素Y46の画素値は[数3]に記載の式からそれぞれ求める。
Y42=(B22+B62)/2
Y44=(B24+B64)/2
Y46=(B26+B66)/2
X43=(G32+G34+G52+G54)/4
X45=(G34+G36+G54+G56)/4
CPU11は、ノイズが少ないとノイズ判定部46が判定した場合、フレア判定部47を制御して、フレア判定部47でフレアが生じているかを判定する(S−3)。AF画素補間部45は、フレア判定部47でフレアが発生しないと判定する場合、第2画素補間処理(S−4)を、また、フレアが発生すると判定する場合には、第3画素補間処理(S−5)を択一的に実行する。
AF画素の周辺の撮像用画素の画素値を用いて、画素値の変化率である変動値が最小となる方向を求める。そして、変動の最も小さい方向にある撮像用画素の画素値を用いてAF画素の画素値を補間する。
AF画素補間部45は、X45及びY44のAF画素に対する補間を行うために、X45及びY44の周辺の撮像用画素の画素値を用いて4方向の画素値の変化率である方向変動H1〜H4の値を[数6]〜[数9]を用いてそれぞれ求める(S−6)。なお、本実施形態における4方向とは、水平走査方向、垂直走査方向、水平走査方向に対して45度及び135度方向である。
水平走査方向の方向変動H1=
2×(|G34−G36|+|G54−G56|)+|R33−R35|+|R53−R55|+|B24−B26|+|B64−B66|
垂直走査方向の方向変動H2=
2×(|G34−G54|+|G36−G56|)+|R33−R53|+|R35−R55|+|B24−B64|+|B26−B66|
水平走査方向に対して45度の方向変動H3=
2×(|G27−G36|+|G54−G63|)+|R35−R53|+|R37−R55|+|B26−B62|+|B28−B64|
水平走査方向に対して135度の方向変動H4=
2×(|G23−G34|+|G56−G67|)+|R33−R55|+|R35−R57|+|B22−B66|+|B24−B68|
AF画素補間部45は、ステップ(S−6)で求めた方向変動H1〜H4のうち最も小さい値の方向変動の方向を選択し、その方向にある撮像用画素の画素値を用いて、AF画素X45の位置でのGの撮像用画素の画素値GX45及びAF画素Y44の位置でのBの撮像用画素の画素値BY44を[数10]〜[数13]のうちの選択した方向に対応する式を用いて求める(S−7)。これにより、変動の小さい方向にある撮像用画素の画素値を用いることにより、より正確にX45及びY44等のAF画素に対する補間を行うことが可能となる。
方向変動H1が最小の場合
BY44=(B24+B64)/2
GX45=(G34+G36+G54+G56)/4
方向変動H2が最小の場合
BY44=(B24+B64)/2
GX45=(G25+G65)/2
方向変動H3が最小の場合
BY44=(B26+B62)/2
GX45=(G36+G54)/2
方向変動H4が最小の場合
BY44=(B22+B66)/2
GX45=(G34+G56)/2
H5=|W44−W45|
(1)RB24=(R13+R15+R33+R35)/4
(2)GB24=(G14+G23+G25+G34)/4
(3)RB64=(R53+R55+R73+R75)/4
(4)GB64=(G54+G63+G65+G74)/4
W24=WR×RB24+WG×GB24+WB×B24
W64=WR×RB64+WG×GB64+WB×B64
(1)RG25=(R15+R35)/2
(2)BG25=(B24+B26)/2
(3)RG65=(R55+R75)/2
(4)BG65=(B64+B66)/2
W25=WR×RG25+WG×G25+WB×BG25
W65=WR×RG64+WG×G25+WB×BG65
<W44>’=W44+(W43+W45)/2
<W45>’=W45+(W44+W46)/2
HFY44=<W44>’−<W44>
HFX45=<W45>’−<W45>
(1)VR=|R33−R53|+|R35−R55|+|R37−R57|
(2)VGr=|(G32+G34)/2−(G52+G54)/2|+|(G34+G36)/2−(G54+G56)/2|+|(G36+G38)/2−(G56+G58)/2|
(1)VB=|B22−B62|+|B24−B64|+|B26−B66|
(2)VGb=|(G21+G23)/2−(G61+G63)/2|+|(G23+G25)/2−(G63+G65)/2|+|(G25+G27)/2−(G65+G67)/2|
(1)VR2=(VR+α)×(VGb+α)
(2)VB2=(VB+α)×(VGr+α)
(3)VG2=(VGb+α)×(VGr+α)
VW=VR2+VG2+VB2
KWG=VG2/VW
KWB=VB2/VW
HFBY44=HFY44×KWB
HFGX45=HFX45×KWG
B’Y44=BY44+HFBY44
G’X45=GX45+HFGX45
E=Σn(WR×Rn+WG×Gn+WB×Bn−Wn)2
Kn=|WR×Rn+WG×Gn+WB×Bn−Wn|/Wn
AF画素補間部45は、ノイズ判定部46での判定結果によりノイズが少なく、かつフレア判定部47でのフレアが発生し易いと判断する場合、第3画素補間処理を選択して実行する。
AF画素補間部45は、図8に示すように、AF画素列の周囲に配置された撮像用画素の画素値が、閾値MAX_RAW以上となるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、設定された重み係数を用いて補正する(S−21)。ここで、閾値MAX_RAWは、画素値が飽和しているか否かを判定するための閾値である。
R13’=R13−(R3U_0×R33+R3U_1×G34+R3U_2×B24)
R33’=R33−(R1U_0×R33+R1U_1×G34+R1U_2×B24)
R53’=R53−(R1S_0×R53+R1S_1×G54+R1S_2×B64)
R73’=R73−(R3S_0×R53+R3S_1×G54+R3S_2×B64)
G14’=G14−(G3U_0×R33+G3U_1×G34+G3U_2×B24
G23’=G23−(G2U_0×R33+G2U_1×G34+G2U_2×B24)
G34’=G34−(G1U_0×R33+G1U_1×G34+G1U_2×B24)
G54’=G54−(G1S_0×R53+G1S_1×G54+G1S_2×B64)
G63’=G63−(G2S_0×R53+G2S_1×G54+G2S_2×B64)
G74’=G74−(G3S_0×R53+G3S_1×G54+G3S_2×B64)
B24’=B24−(B2U_0×R33+B2U_1×G34+B2U_2×B24)
B64’=B64−(B2S_0×R53+B2S_1×G54+B2S_2×B64)
AF画素補間部45は、隣接するAF画素の画素値X43,Y44を読み出し、[数42]を用いてクリップ量Th_LPFを求める(S−22)。
Th_LPF=(X43+Y44)×K_Th_LPF
AF画素補間部45は、[数43]、[数44]を用いて、同一列に配置された同一の色成分となる撮像用画素のうち、AF画素41から遠い位置にある撮像用画素(遠位撮像用画素)の画素値と、AF画素41から近い位置にある撮像用画素(近位撮像用画素)の画素値との差分を予測誤差として算出する(S−23)。
deltaRU=R13’−R33’
deltaRS=R73’−R53’
deltaGU=G14’−G34’
deltaGS=G74’−G54’
AF画素補間部45は、[数43]、[数44]により求めた予測誤差deltaRU,deltaRS、deltaGU及びdeltaGSの各値が、[数42]にて求めたクリップ量に基づいたクリップ範囲(−Th_LPF〜Th_LPF)に含まれている否かを判定する(S−24)。
AF画素補間部45は、予測誤差deltaRU,deltaRS、deltaGU及びdeltaGSのうち、クリップ範囲から外れている予測誤差に対して、クリップ処理を行う(S−25)。ここで、クリップ処理とは、クリップ範囲から外れている予測誤差の値をクリップ範囲に含まれるようにクリッピングすることである。
AF画素補間部45は、[数45]により、予測誤差を各列の近位撮像用画素の画素値に加算する(S−26)。ここで、予測誤差は、[数43],[数44]により求めた値、又は、クリッピングされた値である。
R33”=R33’+deltaRU
R53”=R53’+deltaRS
G34”=G34’+deltaGU
G54”=G54’+deltaGS
AF画素補間部45は、重み係数により補正された遠位撮像用画素の画素値と、予測誤差により補正された近位撮像用画素の画素値とを、SDRAM27に記憶する(S−27)。
AF画素補間部45は、1回目の処理により補正された撮像用画素の画素値を用いて、これら撮像用画素の画素値が閾値MAX_RAW以上となるか否かを判定する。この判定結果に基づいて、設定された重み係数を用いて補正する(S−28)。ここで、閾値MAX_RAWは、画素値が飽和しているか否かを判定するための閾値であり、1回目の処理(S−21)と同一の値が用いられる。
AF画素補間部45は、隣接するAF画素の画素値X43,Y44を読み出し、上述した[数42]を用いてクリップ量Th_LPFを求める(S−29)。ここで、K_Th_LPFの値は1回目の処理と同一の値が用いられる。
AF画素補間部45は、上述した[数43]、[数44]を用いて、同一列に配置された同一の色成分となる撮像用画素のうち、遠位撮像用画素の画素値と、近位撮像用画素の画素値との差分を予測誤差として算出する(S−30)。
AF画素補間部45は、上述した[数43]、[数44]により求めた予測誤差deltaRU,deltaRS、deltaGU及びdeltaGSの各値が、[数42]にて求めたクリップ量に基づいたクリップ範囲(−Th_LPF〜Th_LPF)に含まれているか否かを判定する(S−31)。
AF画素補間部45は、予測誤差deltaRU,deltaRS、deltaGU及びdeltaGSのうち、クリップ範囲から外れている予測誤差に対して、クリップ処理を行う(S−32)。
AF画素補間部45は、上述した[数45]を用いて、各列の近位撮像用画素の画素値に加算する(S−33)。
AF画素補間部45は、重み係数により補正された遠位撮像用画素の画素値と、予測誤差により補正された近位撮像用画素の画素値とを、SDRAM27に記憶する(S−34)。
AF画素補間部45は、SDRAM27に記憶した撮像用画素の画素値を用いて、上述した第2画素補間処理を実行する(S−35)。これにより、AF画素に対応する撮像用画素の画素値が算出される。つまり、AF画素の画素値が補間される。
AF画素補間部45は、第2画素補間処理(S−35)により補間したAF画素の画素値をSDRAM27に記憶する。
CPU11は、撮影時の撮像素子17の温度、ISO感度及びシャッタ速度の情報をノイズ判定部46に送る。ノイズ判定部46は、CPU11から送られた撮影時の撮像素子17の温度がT3未満であるか否かを判定する(S−41)。
ノイズ判定部46は、撮像素子17の温度がT3未満となる場合、送られたISO感度Q及びシャッタ速度Pが、[数46]を満足するか否かを判定する(S−42)
−24log2P−24log2(Q/3.125)≦Th4
CPU11は、ノイズが少ないとノイズ判定部46が判定した場合、フレア判定部47を制御して、フレア判定部47でフレアが生じてないか否かを判定する(S−44)。AF画素補間部45は、フレア判定部47でフレアが発生しないと判定する場合、第2画素補間処理(S−45)を、また、フレアが発生すると判定する場合には、第3画素補間処理(S−46)を択一的に実行する。
上述した撮像時の撮像素子17の温度の判定(S−41)で、撮像素子17の温度がT3以上である場合には、ノイズ判定部46は、撮像素子17の温度がT3以上T4未満であるかを判定する(S−47)。
ノイズ判定部46は、撮像素子17の温度がT3以上T4未満となる場合、送られたISO感度Q及びシャッタ速度Pが、[数47]を満足するか否かを判定する(S−48)。
−24log2P−24log2(Q/3.125)≦Th5
ノイズ判定部46は、撮像素子17の温度がT4以上となる場合、送られたISO感度Q及びシャッタ速度Pが、[数48]を満足するか否かを判定する(S−49)。
−24log2P−24log2(Q/3.125)≦Th6
Claims (10)
- 撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子と、
前記撮像素子から得られる画像信号に含まれるノイズ量が所定量以上であると前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記ノイズ量が所定量未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間部と、
を備える撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記画素補間部は、撮影時の撮影感度及び前記撮像素子における電荷蓄積時間を用いて前記ノイズ量を判定する撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記撮像素子又は前記撮像装置に設けられる基板の温度を検出する温度検出部を備え、
前記画素補間部は、前記撮像素子又は前記基板の温度を用いて前記ノイズ量を判定する撮像装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の撮像装置において、
被写体光を前記撮像素子に照射する開放位置と、前記被写体光を遮光する遮光位置との間で移動するシャッタを備え、
前記画素補間部は、前記シャッタが前記開放位置に前記電荷蓄積時間保持されたときに得られる第1画像信号と、前記シャッタが前記遮光位置に前記電荷蓄積時間保持したときに得られる第2画像信号とに前記焦点検出用画素の補間処理を実行する撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記画素補間部により補間処理が施された前記第1画像信号から、前記第2画像信号を減算する画像処理部を備える撮像装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記画素補間部は、前記ノイズ量が所定量未満であり、前記撮像素子から得られる画像信号に高輝度を示す信号があると、前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の補正した画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する撮像装置。 - 撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子を用いて取得された画像信号を取り込む画像取込部と、
前記画像信号に含まれるノイズ量が所定量以上であると前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記ノイズ量が所定量未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間部と、
を備える画像処理装置。 - 撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値以上であると前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間部と、
を備える撮像装置。 - 撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子を用いて取得された画像信号を取り込む画像取込工程と、
前記画像信号に含まれるノイズ量が所定量以上であると前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記ノイズ量が所定量未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間工程と、
をコンピュータに実行させることが可能な、コンピュータ読み取り可能な画像処理プログラム。 - 撮像用画素と焦点検出用画素とを有する撮像素子を用いて取得された画像信号を取り込む画像取込工程と、
前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値以上であると前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値を用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行し、前記撮像素子の撮影感度または電荷蓄積時間または温度が所定値未満であると前記焦点検出用画素の画素値と前記焦点検出用画素の周囲の前記撮像用画素の画素値とを用いて前記焦点検出用画素の補間処理を実行する画素補間工程と
をコンピュータに実行させることが可能な、コンピュータ読み取り可能な画像処理プログラム。
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