JPH02166896A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は色フィルタを装置したＥＤＴＶ用カラービデオ
カメラやカラースチルビデオカメラ等の撮像装置の為の
輝度信号処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 単板式カラー固体撮像素子においては、各画素には夫々
ある特定の色フィルタが装着されており、これらを通し
て得られる色信号に対して適当な信号処理を施すことで
最終的に輝度信号Ｙと、２種類の色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−
Ｙを得ている。

特に一般に補色フィルタを用いた場合の色信号処理は、
まず水平方向に隣り合っていて、かつ異なる補色フィル
タを装着されている画素からの出力を減算した結果であ
る。

例えば、第８図に示す色フィルタを装置したセンサの場
合、そのセンサから出力されるＭｇ。

Ｇｒ、Ｃｙ、Ｙｅの各色信号は自動利得調整（ＡＧＣ）
回路によって、適当にゲインを調整され、Ａ／Ｄ変換器
によりＡ／Ｄ変換される。その後γ変換部でγ変換を行
い、Ｋｎｅｅ変換部でＫｎｅｅ変換を行い、最後にロー
パスフィルタによって帯域制限することにより輝度信号
を得る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、例えば第８図の色フィルタ配列をインタレース
走査した場合、水平方向のローパスフィルタリングによ
り奇数列では１／２（Ｍｇ＋Ｇｒ）のように、ＭｇとＧ
ｒの輝度信号を平均化した輝度信号が得られ、偶数列で
は１／２（Ｃｙ＋Ｙｅ）の様にＣｙとＹｅの輝度信号を
平均化した輝度信号が得られるが、各色フィルタの分光
特性の相違により、１　／　２　（Ｍ　ｇ　＋　Ｇ　ｒ
　）　、　　１　／２　（Ｃｙ＋Ｙｅ）の２種類の輝度
信号が常に等しくなるとは限らない。そのため前記２種
類の輝度信号をそのまま用いて画像を再現すると１ライ
ン毎に１／２（Ｍｇ＋Ｇｒ）と１／２（Ｃｙ＋Ｙｅ）の
輝度信号が再現されるので垂直の方向に１水平ライン毎
に明るいラインと暗いラインとが生じ、いわゆる輝度段
差が生じるという問題点があった。

この問題を解決するために垂直方向にローパスフィルタ
をかけて垂直方向の輝度信号を平均化する方法があるが
、この方法だけでは輝度段差の問題は解消されるが、高
周波成分の多い部分で画像がぼけてしまうといった問題
が生じた。

そこで、本発明は元の画像情報を損なわずに前記輝度段
差の問題を解消する輝度信号処理装置を提供することを
目的とするものである。

〔問題点を解決する為の手段Ｊ このような目的を達成する為に本発明の輝度信号処理装
置は、色分離フィルタが装置された撮像手段と、該撮像
手段から得られる信号の垂直方向の高域成分を検出する
検出手段と、該検出手段より検出された前記高域成分に
振幅選択性を有する非線型処理を行った結果を前記撮像
手段によって得られた信号に加算することで水平ライン
信号間の輝度段差を減少させることを特徴とする。

［作用〕 従って輝度段差の比較的目立つ低周波成分の多い部分で
は多くの輝度段差補正信号を出力し、輝度段差の目立た
ない高周波成分の多い部分では補正信号を少なくして、
元の輝度信号をそのまま出力するように非線型処理を施
すことにより元の画像情報を損なわず、同時に輝度段差
も解消することができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例を用いて説明する。

〈第１実施例〉 第１図は、例えば第８図のような色フィルタを装着した
ＣＣＤをインタレース走査する場合の本発明の実施例を
示す。

ＣＣＤセンサ１０１には例えば第８図のような４　ｆｌ
ｉ類のカラーフィルタが装着されている。クロックジェ
ネレータ１１８によりセンサドライバ１１７を介してセ
ンサ１０１をインクレース走査し一画素毎に読み出され
た画像信号は、まず自動利得調整器１０２により、各々
の信号が白色に対して等しい応答を示すようにゲイン調
整され、次にＡ／Ｄ変換器１０３で読み出しクロックに
同期したタイミングでＡ／Ｄ変換される。後で行う色処
理のために、このＡ／Ｄ変換器１０３は、リニアな特性
が良く、量子化誤差の点から考えて８ｂｉｔ以上で行う
のが望ましい。

第１図での色信号処理は、１つの例であるが、まずＡ／
Ｄ変換器１０３の出力信号を補間フィルタ１１０に入力
し、例えばデイレイラインを用いて各々の色信号Ｍｇ、
Ｇｒ、Ｃｙ、Ｙｅの同時化を行っている。

次に同時化された色信号Ｍｇ、Ｇｒ、Ｃｙ。

Ｙｅは、ＲＧＢ変換部１１１へ入力されＲＧＢ信号に変
換された後、ホワイトバランス部１１２に入力され、ホ
ワイトバランスのとれたＲＧＢ信号を得る。更に、ホワ
イトバランス部１１２を介して出力されたＲＧＢ信号は
、γ変換部１１３に入力され、テーブル変換によりγ変
換された後、色差マトリクス部１１４に入力され、マト
リクス演算されて色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを得る。最後
に各色差信号はＤ／Ａ変換器１１５，１１６によりＤ／
Ａ変換されて出力される。

一方、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力は輝度信号処理を行う
ために、まずγ変換部１０４に入力される。γ変換部１
０４においてγ変換された輝度信号はＫｎｅｅ変換部１
０５に入力されＫｎｅｅ変換される。このγ変換部１０
４とＫｎｅｅ変換部１０５はその変換順序が前後しても
良い。

γ変換及びＫｎｅｅ変換された輝度信号はローパスフィ
ルタ１０６で水平方向の輝度信号の平均化を行った後、
本発明に係る輝度段差補正部１０７に入力される。この
輝度段差補正部１０７は、例えば第２図に示す様に構成
されており、この出力は元の画像情報を損なわずしかも
各ライン毎に発生する輝度段差を解消した輝度信号とな
る。また、第２図の例では垂直方向のアパーチャ補正も
同時に行うようにした点にも特徴を有する。

第２図に本発明の輝度段差補正部の構成を示す。

入力は輝度段差を含んだ輝度信号で、ＩＨデイレイ９０
１にｘｎが人力されているとＩＨデイレイのもう一方に
はＩＨ前の信号Ｘ　ｎ　−＋が出力される。反転器９０
２でＸ。−１を反転してから加算器９０３でＸｌと足し
あわせるとＸ　ｎ　−Ｘ　ｎ　−＋すなわち垂直方向の
アパーチャ補正信号Ｖ　ａｐｅが得られる。

非線形処理部９０４では入力信号ｖ、、ｃによって決ま
るゲインＫを入力信号に掛け、この結果を再び元の信号
Ｘ０に加算器９０５で加算する。

加算器９０５の出力を３’ｎとすると、ｙ　Ｂ　＝　Ｘ
ｎ　＋　Ｋ　（Ｘｎ　−Ｘｎ−＋　）となる。

このときに＝−１／２とすると、 ｙｎ＝（ｘａ＋ｘゎ−１）／２となり 垂直方向にローパスフィルタリングされた出力が得られ
、これにおいては輝度段差は除去されている。

また、Ｋ＝Ｏとすると、３’　ｎ　＝　Ｘ　ｎとなり、
この時は元の信号がそのまま出力される。

また、Ｋ＝ｐ　（ｐは正の定数）とすると、Ｙｎ　＝Ｘ
ｎ　＋ｐ　（ｘｎ　−Ｘｎ−＋　）となり、この場合は
元の信号に垂直アパーチャー補償を行なった結果が出力
される。

すなわちＫをＶ　ａｐｅの関数にする。例えば輝度段差
は被写体の垂直方向に平坦な部分、すなわちＶ　ａｐｅ
信号の絶対値が小さい部分では非常に目立つので解消す
る必要がある。しかし、この場合被写体は垂直方向には
多少ぼけても良いので、Ｋ＝−１／２に設定すれば良い
。

逆に、被写体の垂直方向の変化が多（、大きい部分、す
なわちＶ　ａｇｅ信号の絶対値が大きい部分では輝度段
差は目立たないのでに＝Ｏまたはｐに設定すれば良い。

従って、ある基準値αをスレショールドにしてｙ　ａｐ
ｅを入力とした時のＫの変化およびに−Ｖ、。

。の変化を第３図（ａ）、（ｂ）のようにすれば良い。

なお、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の積分で得られる。

従って、第２図の非線形処理部９０４の入出力特性を第
３図（ｂ）のように設定すれば良い。これは１人力１出
力の非線形変換であるから、ＲＯＭ９０６に予め対応す
るデータを記憶しておきテーブル変換すれば良い。

以上の如（輝度段差補正部１０７で輝度段差補正及び垂
直方向の輪郭強調を行った輝度信号は第１図の１０８で
水平方向の輪郭強調が行われ、最後にＤ／Ａ変換器１０
９でＤ／Ａ変換され出力される。

〈第２実施例〉 第１図の輝度段差部１０７を第４図の様に構成しても良
い。

センサ１０１からの出力はインクレース走査されている
ものとすると、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力は例えば第８
図の色フィルタを使った場合、ＩＨ毎に（Ｍ　ｇ　／　
Ｇ　ｒ　）のラインと（Ｃｙ／Ｙｅ）のラインの出力に
切り換わる。従って、ローパスフィルタ１０６で水平方
向に輝度信号の平均化を行った場合、ＩＨ毎に約１／２
　（Ｍｇ＋Ｇｒ）の輝度信号を持つラインと約１／２　
（Ｃｙ＋Ｙｅ）の輝度信号を持つラインが出力されるの
で、これら２種類の輝度信号が輝度段差補正部１０７の
入力信号となる。

第４図に示す輝度段差補正部は、ＩＨデイレイ２０１と
係数倍器２０３，２０４及び加算器２０７とで形成され
るバイパスフィルタ部と、バイパスフィルタリングによ
って得られる垂直アパーチャ（Ｖ−ＡＰＣ）信号の大振
幅な高周波成分を取り出す非線型処理部２０２と、減算
器２０８と係数器２０５により、輝度段差補正信号を作
る部分とを有する。

例えば、係数倍器２０３の係数は１．２０４の係数は−
１に設定すると、加算器２０７の出力には、Ｙｉｉａ＝
　１　／　２　（Ｍ　ｇ　＋　Ｇ　ｒ　）の輝度信号と
そのＩＨ前の　Ｙｃｙ＝１／２　（Ｃｙ＋Ｙｅ）の輝度
信号より得たＶａ＋＝　（Ｍｇ＋Ｇｒ−Ｃｙ−Ｙｅ）の
Ｖ−ＡＰＣ信号と、ＹＣＹ＝１／２　（Ｃｙ＋Ｙｅ）の
輝度信号とそのＩＨ前のＹＭＧ＝１／２（Ｍｇ＋Ｇｒ）
の輝度信号より得たＶ、、＝１７２　（Ｃｙ＋Ｙｅ−Ｍ
ｇ−Ｇｒ）のＶ−ＡＰＣ信号とが、ＩＨ毎に交互に出力
される。加算器２０７より出力されるＶ−ＡＰＣ信号は
、大振幅な高周波成分と小振幅な高周波成分とを有する
ので、非線型処理部２０２にＶ−ＡＰＣ信号の大振幅成
分のみを取り出すような特性（例えば第５図のような特
性）を持たせることにより、非線型処理部２０２の出力
に前記Ｖ−ＡＰＣ信号の大振幅成分を得ることができる
。一方、減算器２０８において非線型処理前のＶ−ＡＰ
Ｃ信号と非線型処理後のＶ−ＡＰＣ信号との差分をとる
ことにより、Ｖ−ＡＰＣ信号の小振幅成分を得ることが
できる。今、被写体が例えば壁のように垂直方向に平坦
であったとする。この時の輝度段差は非常に目立つので
補正しなければいけない。

この場合輝度段差、すなわち（Ｍｇ−ｔ−ｑｒ）と（Ｃ
ｙ＋Ｙｅ）の差は、Ｖ−ＡＰＣ信号として加算器２０７
から出力される。輝度段差によるＶ−ＡＰＣ信号は、振
幅が小さいので、非線型処理部２０２の出力は、はとん
ど出す、一方これは、そのまま減算器２０８に出力され
る。

従って、例えばＩＨデイレイ２０１の入力が（Ｍｇ十Ｇ
ｒ）であったとすると減算器２０８の出力は（Ｍｇ＋Ｇ
ｒ）−（Ｃｙ＋Ｙｅ）になる。

これを、係数倍器２０５で（−１／２）倍してがらもと
の信号に加算器２０９で加算すると出力は、　　　　　
　　　Ｙ：（Ｍｇ＋Ｇｒ）＋　（−１／２　　）［（Ｍ
ｇ＋Ｇｒ）−（Ｃｙ＋Ｙｅ）］＝１／２　（Ｍｇ＋Ｇｒ
＋Ｃｙ＋Ｙｅ）　　となる。

次の水平走査期間も、この出力は同じ形になるので輝度
段差は解消される。また、非線型処理部２０２の出力は
、はぼＯなので加算器２１０は、実質的に何も行わない
。

また、逆に被写体自体が、垂直方向の変化分を多く含む
場合は輝度段差はあってもあまり目立たず、逆に、垂直
方向の輪郭強調を行いたい。

この場合の輪郭強調を行うには、非線型処理部２０２よ
り出力されるＶ−ＡＰＣ信号を例えば係数倍器２０６を
通して加算器２１０で加算器２０９の出力輝度信号に加
えてやれば良い。この場合、輝度段差によるＶ−ＡＰＣ
成分は、振幅が小さいので非線型処理部２０２で遮断さ
れ、逆に必要な被写体にもとづ（Ｖ−ＡＰＣ信号は振幅
が大きいので通過する。輪郭強調を行った輝度信号を用
いると再生画像を精鋭感のある画像にすることができる
。なお、垂直方向の輪郭強調の程度は係数倍器２０６の
係数を任意に変えてＶ−ＡＰＣ信号を制御することで容
易に設定できる。

尚、第５図の特性図でαは、基準値であり、傾き角θは
ｔａｎθ＝１である。つまり、入力をＸ、出力をＹとす
ると Ｙ＝Ｘ　　　　　ＩＸＩ＞α ｆ（ｘ）　　ｌｘｌ＜α となる。

非線型処理部の特性は、基本的にＶ−ＡＰＣ信号の大き
さが基準値αより大きい場合はそのまま無変換であるが
、αより小さい場合はＶ　−Ａ、　Ｐ　Ｃ信号を減少さ
せる非線型特性、例えば３次曲線等で表される。従って
前記特性を予めＲＯＭに書き込んでテーブル変換を行え
ば良い。もちろん、ｆ　（ｘ）＝Ｏ、Ｘ＜ｌａｌとして
もよい。

この場合、減算器２０８の出力は第５図ともとの信号の
差になるので、これを定数倍器２０５で−１／２倍した
ものは第３図（ｂ）でｐ＝Ｑとしたものとほぼ同等にな
る。

同様に２１０の出力は第３図（ｂ）でｐを２０６の係数
と同じにした場合と同じになる。

従って、本実施例でも前実施例と同様の効果が得られる
。

〈第３実施例〉 アナログ回路で実施する場合は第２の実施例の２０２の
非線型処理回路として、ダイオードの非線型特性を利用
した第７図の特性を持つ第６図のクリップ回路を用いて
第２実施例同様にＶ−ＡＰＣ信号の大振幅成分を得て輝
度段差の補正信号を作る様にしても良い。

トランジスタのベースにＶ−ＡＰＣ信号を入力して、い
わゆるベースクリップ処理を用いても、良いのは言うま
でもない。

以上の説明では、ＩＨデイレイを１個使った場合につい
て述べたが、ＩＨデイレイ２個やフレームメモリを用い
た場合でも非線型処理部を持ち、非線型処理したＶ−Ａ
ＰＣ信号を元の信号に加算することで輝度段差を解消で
きる。

尚、上記の説明においては、第８図に示される色フィル
タ配列を例にして説明したが、他にも第９図や第１０図
に示されるようなモザイクフィルタあるいはＧストライ
プＲ／Ｂ線順次（Ｇを１列おきにストライブ状に配置し
、ＲとＢを行毎に交互に配置したもの）などの純色モザ
イクタイプであっても、その輝度信号がＩＨごとに異な
る色フィルタの和から形成されているものであれば本発
明は同様に有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、垂直アパーチャ信号に非線型処理
を施す方法を用いると、輝度段差の目立ち易いＶ−ＡＰ
Ｃの小振幅成分の多い部分と比較的目立ちに（いＶ−Ａ
ＰＣの大振幅成分の多い部分とでの輝度段差補正を容易
に行なうことができる。

従って、本発明によれば、入力される画像情報に対して
その画質を損なうことなく輝度段差を解消することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示すブロック図、 第２図は輝度段差補正部の第１実施例の構成例を示す図
、 第３図（ａ）、（ｂ）は第１実施例の非線形処理を説明
する図である。 第４図は、輝度段差補正部の第２実施例の構成例を示す
ブロック図、 第５図は、第２実施例の非線型特性の１例を示す図、 第６図は、第３実施例の非線型処理回路の実施例を示す
図、 第７図は、第６図の非線型処理回路の特性図、第８図は
、色フイルタ配列例を示す図、第９図、第１０図は、他
の色フィルタ配列の例を示す図である。 １０７・・・輝度段差補正部 ２０１・・・ＩＨデイレイ ２０２・・・非線型処理部 ２０８・・・減算器 ２０３〜２０５・・・係数倍器 ２０７・・・加算器 ９０１・・・ＩＨデイレイ ９０４・・・非線形処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 色分離フィルタが装置された撮像手段と、該撮像手段か
   ら得られる信号の垂直方向の高域成分を検出する検出手
   段と、該検出手段より検出された前記高域成分に振幅選
   択性を有する非線型処理を行った結果を前記撮像手段に
   よって得られた信号に加算することで水平ライン信号間
   の輝度段差を減少させることを特徴とする輝度信号処理
   装置。