JPH09247501A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガンマ補正しても白レベルから黒レベルまで一
様なレベルで輪郭補正できるようにする。 【解決手段】撮像信号Ｓｂからその輪郭を示す第１の輪
郭信号Ｐｇが形成され、この第１の輪郭信号を撮像信号
に重畳したのちガンマ補正手段５２でガンマ補正を行
い、その後再びガンマ補正された撮像信号に第１の輪郭
信号に関連した第２の輪郭信号Ｐｋが重畳される。第２
の輪郭信号を加えることによって、モニタの逆ガンマ補
正による白レベル側の輪郭補正レベルが適切なものとな
り、また黒レベル側の圧縮によって黒レベル側の輪郭補
正レベルの過補正が是正される。これによって白レベル
から黒レベルに至る全領域で一様な輪郭強調がなされた
撮像信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は撮像装置に関す
る。詳しくは、撮像信号に輪郭強調補正を施すと共に、
これにガンマ補正を加えて出力する場合、ガンマ補正の
前後で輪郭補正を行うことによって、モニタで逆ガンマ
補正されたとき白レベルから黒レベルに至るまでほぼ一
様な輪郭強調がなされるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤなどを使用した撮像装置にあって
は、モニタの入出力特性がリニアな特性となるように撮
像装置側でガンマ特性を付与するようにしている。ま
た、このような撮像装置において、撮像した画像の輪郭
がより鮮明となるようにするため、撮像信号に対して輪
郭補正を行う輪郭を強調した撮像信号を出力するように
している。

【０００３】このような処理を行う一般的な処理系を図
８に示す。同図は撮像装置１０のうち特に輝度信号の処
理系の一例を示すもので、図９を参照して説明する。端
子１に供給された撮像信号である図９Ａに示す輝度信号
（例えばディジタル輝度信号）Ｓｂは、ディジタルロー
パスフィルタ２にて帯域制限されたのち、輪郭補正回路
（輪郭を強調するためのアパーチャー補正回路）３に供
給されて輪郭の補正処理が行われる。

【０００４】輪郭信号は図９Ｂのような波形であって、
これが原輝度信号Ｓｂに加算されて同図Ｃに示すような
輪郭補正後の輝度信号Ｓｂ′が得られる。輪郭補正され
た輝度信号Ｓｂ′は後段のガンマ補正回路４に供給され
てガンマ（γ）補正される。ガンマ補正はモニタの入出
力特性がリニアな特性となるようにするためであって、
ＣＣＤなどの撮像素子から得られる被写体の輝度レベル
と撮像信号の出力レベルの関係を図１０Ａに示す。同図
Ａの曲線Ｌａのようにその入出力特性はリニア特性を示
す。

【０００５】これがガンマ補正がかかることによって同
図Ｂ曲線Ｌγのようなノンリニア特性となされる。この
ノンリニア特性の輝度信号はモニタに供給されることに
よってその逆ガンマ特性によって、同図Ｃのようにリニ
アな特性となる。

【０００６】輪郭信号は水平方向と垂直方向の双方から
得られる。この例では水平方向の輪郭信号をＰａで、垂
直方向の輪郭信号をＰｂで示し、それらの加算結果をＰ
ｃで示す。加算された輪郭信号Ｐｃは画像の全ての輪郭
を表す成分と言える。図１０ではこの総合的な輪郭信号
Ｐｃを正負に亘ってパルス状の信号として図示してあ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮像装置側
で与えるガンマ特性は図１０からも明らかなように、低
輝度レベル側（黒レベル側）よりも高輝度レベル側（白
レベル側）の方が信号圧縮率が高い。そのため、輪郭補
正回路３で輪郭強調を白レベルから黒レベルにわたって
一様なレベルとなるように輪郭信号を加えても、ガンマ
補正によってその白レベル側が圧縮されて出力される結
果、図１０Ｂに示すように輪郭信号までもその白レベル
側が黒レベル側よりも圧縮されて出力されることにな
る。

【０００８】そのため、モニタ側では黒レベル側より白
レベル側の輪郭信号レベルが極端に少なくなり、白レベ
ル側での輪郭強調効果が十分得られないという問題が生
じている。換言すれば、黒レベル側が輪郭強調され過ぎ
ることになり、明るさによって輪郭補正がアンバランス
となってしまう。

【０００９】これを避けるため、図１１のようにガンマ
補正をかけた後に輪郭補正を行うことも考えられるが、
こうすると図１２Ｂに示すようにガンマ補正がかけられ
た後でも、輪郭信号Ｐｃは全領域に亘って一様なレベル
を有した状態で輝度信号に重畳されて出力される。

【００１０】しかし、モニタ側は逆ガンマ特性を呈する
ので、黒レベル側が白レベル側よりも圧縮率が高くなる
ため、黒レベル側に重畳された輪郭信号の方が白レベル
側に重畳された輪郭信号よりも、より多く圧縮されるこ
とになり、逆ガンマ補正後では図１２Ｃのように白レベ
ル側の輪郭信号の方が強調され過ぎるようになり、結果
としてアンバランスな輪郭補正となってしまう。

【００１１】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、白レベルから黒レベルに至る
までその全領域にわたって一様な輪郭補正を行えるよう
にした処理系を有する撮像装置を提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明に係る撮像装置は、撮像信号からその輪郭
を示す第１の輪郭信号が形成され、この第１の輪郭信号
を上記撮像信号に重畳したのちガンマ補正を行い、その
後再びガンマ補正された撮像信号に上記第１の輪郭信号
に関連した第２の輪郭信号が重畳されて、白レベルから
黒レベルに至る全領域で一様な輪郭強調がなされた撮像
信号が得られるようになされたことを特徴とする。

【００１３】第１段階として、第１の輪郭信号が輝度信
号に加えられてからガンマ補正される。その後第２段階
としてガンマ補正された輝度信号にさらに第２の輪郭信
号が加えられる。

【００１４】ガンマ補正されることによって第１の輪郭
信号は、黒レベル側が白レベル側より強調された状態で
残る。第２の輪郭信号が重畳されると黒レベル側が白レ
ベル側より過補正となる。しかし、モニタ側で逆ガンマ
補正される。このとき黒レベル側が白レベル側よりその
レベルが圧縮されるため、逆ガンマ補正されると黒レベ
ル側の過補正が逆補正されて是正される結果、白レベル
側の輪郭信号の重畳レベルとほぼ同程度となる。これで
ガンマ補正を施した輝度信号であっても、白レベルから
黒レベルまでの全領域に亘って一様な輪郭補正ができる
ようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る撮像装置
の一実施態様を、図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は輪郭補正を行うこの発明に係る撮像
装置１０の実施の一態様を示す。

【００１７】同図にあって、被写体１１はレンズ系１２
を介してＣＣＤなどの撮像素子１３にて電気信号（撮像
信号）に変換される。撮像素子１３の前段に配される色
フィルタは図２に示すようなこの例では補色で市松パタ
ーンの色フィルタが使用される。

【００１８】補色市松パターンの色フィルタを使用する
ときは２段ごとの市松パターンを使用して輝度信号と色
信号が形成される。図では最初の２段から同時に読み出
されるラインを便宜的にＲライン、次の２段から同時に
読み出されるラインをＢラインとして示してある。

【００１９】撮像素子１３より出力された撮像信号（Ｒ
ライン信号とＢライン信号）はサンプリングホールド回
路およびＡＧＣ回路１４において、サンプリングとディ
ジタル変換時のダイナミックレンジの調整を行うために
ＡＧＣがかけられる。その後Ａ／Ｄ変換器１５でディジ
タル信号に変換される。

【００２０】ディジタル化された撮像信号は信号処理部
２０に供給される。信号処理部２０では最初に欠陥補正
回路２１が設けられ、ＣＣＤの欠陥に基づく信号欠陥が
前後の画素や上下の画素を利用して補正される。その後
遅延素子（遅延ラインでもよい）を有した遅延回路２２
に供給されて１Ｈ（１水平周期）遅延された撮像信号Ｈ
１Ｄと、２Ｈ遅延された撮像信号Ｈ２Ｄとが出力され
る。

【００２１】これら撮像信号Ｓａ（Ｈ１Ｄ、Ｈ２Ｄ）は
輝度信号処理回路３０と色信号処理回路２４とに供給さ
れ、対応する輝度信号Ｙと色信号Ｃとが生成される。信
号処理回路２０はＣＰＵで構成された制御部２５によっ
て管理されたり、信号処理される関係から、図示せずも
この信号処理部２０には内部に具備された複数の処理系
に対するインタフェース回路が設けられている。

【００２２】光学系１２に設けられた絞り調整回路２６
は自動露光モードのときには制御部２５からの制御信号
によって制御される。

【００２３】図３は上述した輝度信号処理回路３０の具
体例を示す。端子３１には１Ｈ遅延された撮像信号Ｈ１
Ｄが供給され、端子３２には２Ｈ遅延された撮像信号Ｈ
２Ｄが供給される。１Ｈ遅延された撮像信号Ｈ１Ｄはデ
ィジタルローパスフィルタ３３で帯域制限されることに
よって画像表示に必要な低域撮像信号Ｓｂが抽出され
る。この撮像信号Ｓｂが水平方向の輪郭抽出回路（Ｈア
パコン）３４に供給されて、画像のうち水平方向に関す
る輪郭信号Ｐａが抽出される。

【００２４】同様に１Ｈ遅延の撮像信号Ｈ１Ｄと２Ｈ遅
延の撮像信号Ｈ２Ｄが垂直方向の輪郭抽出回路（Ｖアパ
コン）３５に供給されて垂直方向に関する輪郭信号Ｐｂ
が抽出される。

【００２５】これら水平方向と垂直方向に関する輪郭信
号Ｐａ，Ｐｂは輪郭強調付与回路（アパコンエフェクト
回路）４０に供給されて、輪郭信号の加算処理やノイズ
除去処理など、適切な信号処理が施された後第１の輪郭
信号Ｐｇとしてガンマ補正回路５０に供給される。

【００２６】ガンマ補正回路５０では第１の輪郭信号Ｐ
ｇが重畳された輝度信号Ｓｂに対してガンマ特性が付与
される。その後輪郭補正とガンマ補正がなされた輝度信
号Ｓｃが輪郭補正回路６０に供給される。この輪郭補正
回路６０には輪郭信号Ｐｅに基づいて作成された第２の
輪郭信号Ｐｋ（第１の輪郭信号Ｐｇに関連した信号）が
供給され、この第２の輪郭信号Ｐｋが輝度信号Ｓｃに重
畳される。

【００２７】ガンマ特性を付与することによって第１の
輪郭信号Ｐｇは白レベル側が圧縮されているので、第２
の輪郭信号Ｐｋを重畳することによって適切なレベルと
なされる。しかし、ガンマ特性を付与しても黒レベル側
はあまり圧縮されていないので、第２の輪郭信号Ｐｋを
重畳することによって過補正気味となって得られる。

【００２８】輪郭信号が再補正された撮像信号Ｓｅは後
段のフェーダ６１において白フェーダ若しくは黒フェー
ダの調整が行われる。白フェーダとはシーンを次第に白
くするフェーダ処理を指すものとする。シーンの切り替
わり点などでこのフェーダ処理が行われる。フェーダ処
理した状態で輝度信号Ｙを出力させるときには、編集側
でこのようなフェーダ処理をする必要がなくなるため編
集作業を一部省略できるなどといった効果が得られる。
したがって出力端子６２にはフェーダ処理され、しかも
上述したように輪郭補正など適切な信号処理が施された
最終的な輝度信号Ｙが得られる。

【００２９】図４は上述した輪郭強調付与回路４０、ガ
ンマ補正回路５０および輪郭補正回路６０の具体例を示
すもので、付与回路４０には水平方向と垂直方向に関す
る輪郭信号Ｐａ，Ｐｂが与えられ、加算器４１でこれら
輪郭信号Ｐａ，Ｐｂの加算処理が行われる。加算された
輪郭信号Ｐｃは乗算器４２に供給されて端子４３より与
えられたレベル制御信号（ゲイン調整信号）Ｐｄとの乗
算処理が行われる。レベル制御信号Ｐｄは、０〜１まで
の値Ｇ1を採る。

【００３０】乗算出力である輪郭信号Ｐｅはコアリング
回路４３に導かれて、図５に示すようにＷで示す低レベ
ル範囲に存在する輪郭信号Ｐｅに含まれるノイズ成分が
除去される。その後この輪郭信号Ｐｆはリミッタ４４で
オーバーフローした語長が制限され、換言すれば輪郭信
号Ｐｆの上下レベルが図６に示すような所定のリミッタ
レベルに制限される。レベル制限された輪郭信号Ｐｇが
第１の輪郭信号としてガンマ補正回路５０に供給され
る。

【００３１】ガンマ補正回路５０は輪郭信号加算用の加
算器５１を有し、この第１の輪郭信号Ｐｇが輝度信号Ｓ
ｂに加算される。したがってこのときの加算出力である
輝度信号Ｓｂ′は図７Ａのようにリニア特性に第１の輪
郭信号Ｐｇが重畳されたものとなる。この輝度信号Ｓ
ｂ′が後段のガンマ補正手段５２に供給されて所定のガ
ンマ特性が付与される。ガンマ曲線Ｌγの一例を図７Ｂ
に示す。ガンマ特性は折れ線近似による場合を例示し
た。

【００３２】ガンマ特性を付与すると、白レベル側（高
輝度レベル側）の方が黒レベル側（低輝度レベル側）よ
り圧縮されるようになるので、輝度信号Ｓｂ′に重畳さ
れた輪郭信号Ｐｇは、黒レベル側より白レベル側の方が
そのレベル（振幅）が小さくなる。このままではモニタ
側で逆ガンマ補正されても十分な輪郭強調を行うことが
できない。

【００３３】そのため、この発明ではさらにガンマ補正
回路５０の後段に白レベル側の輪郭強調を補正するため
の輪郭補正回路６０が設けられられる。この輪郭補正回
路６０において使用される輪郭信号としては輪郭強調付
与回路４０において形成されたレベル調整後の輪郭信号
Ｐｅが利用される。

【００３４】この輪郭信号Ｐｅが乗算器６１において端
子６２より与えられるレベル制御信号Ｐｈと乗算され
る。レベル制御信号Ｐｈの値Ｇ2は、０〜１までの任意
の値を採り得る。適切なレベルに調整されたこの輪郭信
号Ｐｉはコアリング回路６２で低レベルに存在するノイ
ズが除去され、次段のリミッタ６３でレベル制限されて
出力される。リミッタ出力は第２の輪郭信号Ｐｋとして
加算器６４でガンマ補正された輝度信号Ｓｃと加算され
る。したがってこの第２の輪郭信号Ｐｋは第１の輪郭信
号Ｐｇに関連した信号となる。

【００３５】ここで、第２の輪郭信号Ｐｋを輝度信号Ｓ
ｃに加えたときで、これを逆ガンマ補正したとき適切な
輪郭に補正されるように上述したレベル制御値Ｇ2 が選
択されるものとする。したがってこのレベル制御値Ｇ2
による輪郭信号Ｐｋを輝度信号Ｓｃに加えると、当然な
がら黒レベル側の輪郭成分が過多になってしまう。しか
し、モニタ側での逆ガンマ補正によってその黒レベル側
が圧縮された状態で出力されることから、輝度信号Ｓｃ
中に挿入された黒レベル側の輪郭信号のレベルも同様に
圧縮されて出力される。

【００３６】この圧縮処理によって過補正となっていた
黒レベル側の輪郭補正量が適切な値に是正されて出力さ
れる。白レベル側は黒レベル側より圧縮される率が少な
いので、このような逆ガンマ補正処理によって黒レベル
側から白レベル側までほぼ一様な輪郭補正レベルとなっ
て得られるから（図７Ｃ参照）、これによってバランス
のとれた輪郭補正を実現できる。

【００３７】乗算されるレベル制御値Ｇ2が上述したレ
ベル制御値Ｇ1よりも小さいこともあって、輪郭補正回
路６０に設けられたコアリング回路６２の特性は前に述
べたコアリング回路４３の特性（図５）に近似した特性
のものが使用されることになる。リミッタ６３も同様で
ある。そのため、レベル制御値Ｇ1、Ｇ2を適切に設定す
るときには同一の特性となされたコアリング回路やリミ
ッタを使用できることも考えられる。その場合には、第
１の輪郭信号Ｐｇをそのまま乗算器６１に導き、その乗
算出力を第２の輪郭信号Ｐｋとして使用することがで
き、回路構成を大幅に簡略化できることになる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る撮像装置
では、ガンマ補正の前後に適切な輪郭信号を重畳して輝
度信号を形成したものである。

【００３９】これによればモニタ側で逆ガンマ特性が付
与されたときでも、白レベルから黒レベルまで一様なレ
ベルで輪郭信号を重畳できるようになり、画像の明るさ
に拘わらずバランスのとれた輪郭補正を行うことができ
る。したがって画像の内容によらず鮮明な画像を再現で
きる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る撮像装置の一実施態様を示す要
部の系統図である。

【図２】色フィルタの一例を示す配置図である。

【図３】輝度信号処理回路の一例を示す系統図である。

【図４】輝度信号処理回路のさらに詳細を示す要部の系
統図である。

【図５】コアリング特性を示す曲線図である。

【図６】リミッタ特性を示す曲線図である。

【図７】輪郭補正特性を示す説明図である。

【図８】従来の撮像装置に使用される輝度信号処理系を
示す系統図である。

【図９】その動作説明のための波形図である。

【図１０】輪郭補正の特性曲線図である。

【図１１】従来の撮像装置の他の例を示す図８と同様な
系統図である。

【図１２】そのときの輪郭補正の特性曲線図である。

【符号の説明】

１０・・・撮像装置、２０・・・信号処理部、３０・・
・輝度信号処理回路、２４・・・色信号処理回路、２５
・・・制御部、３４，３５輪郭信号抽出回路、４０・・
・輪郭強調付与回路、５０・・・ガンマ補正回路、６０
・・・輪郭補正回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像信号からその輪郭を示す第１の輪郭
   信号が形成され、 この第１の輪郭信号を上記撮像信号に重畳したのちガン
   マ補正を行い、 その後再びガンマ補正された撮像信号に上記第１の輪郭
   信号に関連した第２の輪郭信号が重畳されて、白レベル
   から黒レベルに至る全領域で一様な輪郭強調がなされた
   撮像信号が得られるようになされたことを特徴とする撮
   像装置。
2. 【請求項２】 上記撮像信号に加える第１の輪郭信号は
   主として黒レベル側での輪郭を強調できるようなレベル
   に設定されたことを特徴とする請求項１記載の撮像装
   置。
3. 【請求項３】 上記ガンマ補正された撮像信号に加える
   第２の輪郭信号は主として白レベル側での輪郭を強調で
   きるようなレベルに設定されたことを特徴とする請求項
   １記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 上記第１および第２の輪郭信号は低レベ
   ルノイズが除去され、かつレベル制限された信号である
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 上記第１と第２の輪郭信号は水平方向お
   よび垂直方向の輪郭信号が加算されたものであることを
   特徴とする請求項１記載の撮像装置。