JPH11177997A - 相関値算出回路およびその算出方法 - Google Patents
相関値算出回路およびその算出方法Info
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- JPH11177997A JPH11177997A JP9342426A JP34242697A JPH11177997A JP H11177997 A JPH11177997 A JP H11177997A JP 9342426 A JP9342426 A JP 9342426A JP 34242697 A JP34242697 A JP 34242697A JP H11177997 A JPH11177997 A JP H11177997A
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Abstract
した場合では、Gの信号レベルがほとんど変化せずに、
Rの信号レベルのみが変化するようなエッジに対しては
良好な判定ができない。 【解決手段】 色配列が例えば原色RGBベイヤ配列の
カラーフィルタを受光面上に有するCCDエリアセンサ
から出力される画像信号を処理する画像処理装置におい
て、入力された画像信号を色分離回路32で異なる分光
特性の画素(R画素/G画素/B画素)に対応する信号
に分離し、この分離したR,G,Bの各信号ごとに変化
量算出回路33〜36で変化量を算出した後絶対値化回
路45〜48で絶対値化し、さらに係数付加回路49〜
52で各変化量ごとに任意の係数を掛け合わせた後加算
器53で加算して相関値とする。
Description
よびその算出方法に関し、特に受光面上にカラーフィル
タを有するカラー固体撮像素子から出力される画像信号
を処理する画像処理装置において、補間すべき画素に関
して少なくとも2方向の相関の程度を示す相関値を算出
する算出回路およびその算出方法に関する。
では、カラーフィルタ上において各色が飛び飛びに存在
することから、解像感を損なわないようにするために補
間処理が行われる。この補間処理に先立って、補間すべ
き画素とその周辺画素との相関の程度(度合い)の検出
が行われるが、従来は、この相関検出の際に、カラーフ
ィルタの色配列が原色R(赤)G(緑)B(青)ベイヤ
配列の場合には、G画素の信号のみやR画素の信号のみ
のように、単一画素の信号の変化量だけを用いて相関の
程度を示す相関値の算出を行っていた。
イヤ配列のカラーフィルタを用いたカラー固体撮像素子
から出力される画像信号の処理において、相関値算出に
Rのみ(またはBのみ。ただし、以下の説明ではRを例
に採る)を使用した場合に、色配列上、R画素が1画素
おきにしか存在しないため、同じ水平ラインまたは垂直
ライン上にR画素が存在するか存在しないかで判定結果
が変わってくる。
に対してエッジが右(または上)にあるのか左(または
下)にあるのかを判定できない。このために、R用の相
関検出においても、全ての水平ライン/垂直ライン上に
存在するG画素の信号を使用した方がより効果的な判定
ができる。しかし、G画素の信号のみを使用した場合で
は、Gの信号レベルがほとんど変化せずに、Rの信号レ
ベルのみが変化するようなエッジに対しては良好な判定
ができない。
の画素情報を使用して相関検出を行う必要がある。しか
し、RGBを分離せずにそのまま変化量を算出したり、
分離した後に変化量を算出したまま加算してしまうと、
G信号の変化量に対してR/Bの変化量がたまたま等し
いが逆向きであった場合に、それぞれの成分が相殺され
て最終的な変化量としてはほとんど0になってしまう場
合がある。
るようなエッジにおいても良好な相関検出を可能にする
とともに、色によって相補的に変化するエッジにおいて
も良好なエッジ検出を可能にする相関値算出回路および
その算出方法を提供することを目的とする。
回路は、所定の色配列のカラーフィルタを受光面上に有
する固体撮像素子から出力される画像信号を処理する画
像処理装置において、入力された画像信号を異なる分光
特性の画素に対応する2つ以上の信号に分離する分離手
段と、この分離手段により分離された信号ごとに変化量
を算出する複数の変化量算出手段と、これら複数の変化
量算出手段により算出された各変化量を絶対値化する複
数の絶対値化手段と、これら複数の絶対値化手段の各出
力を加算する加算手段とを備えている。そして、この加
算手段の加算出力が、補間すべき画素(以下、補間画素
と称す)に関して少なくとも2方向の相関の程度を示す
相関値となる。
定の色配列のカラーフィルタを受光面上に有する固体撮
像素子から出力される画像信号を処理する画像処理装置
において、入力された画像信号を異なる分光特性の画素
に対応する2つ以上の信号に分離し、この分離した信号
ごとに変化量を算出した後絶対値化し、次いでこの絶対
値化した各信号を加算することにより、補間画素に関し
て少なくとも2方向の相関値とする。
方法において、入力された画像信号を異なる分光特性の
画素に対応する2つ以上の信号について、その変化量を
算出することにより、相関値算出のために複数の色の画
素情報を使用する。これにより、ある特定の色が変化す
るようなエッジにおいても、良好な相関検出が可能とな
る。しかも、各画素で別々に変化量を算出し、この算出
した変化量を絶対値化した後加算することにより、色に
よって相補的に変化するエッジにおいても良好なエッジ
検出が可能となる。
えば原色RGBベイヤ配列では、Rは増加するがBは逆
に減少するエッジや、Gは増加するが、R/Bは減少す
るエッジのように、色に対応する画素ごとに変化する向
きが逆なエッジのことをいうものとする。
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明が適
用される画像処理装置の基本構成を示すブロック図であ
る。ここで、本画像処理装置の処理対象となるカラー固
体撮像素子は、色配列として例えば図2に示す原色RG
Bベイヤ配列のカラーフィルタ11を受光面上に有する
単板式固体撮像素子12である。
るものではなく、さらにカラーフィルタもRGBの原色
の色配列に限られるものではなく、他の原色の色配列の
場合でも、補色を使用した色配列(例えば、Ye/Cy
/Mg/G)の場合でも同様に適応可能である。また、
固体撮像素子12としては、全画素の信号電荷を独立に
読み出すいわゆる全画素読み出し方式のCCD(Charge
Coupled Device) 固体撮像素子(以下、CCDエリアセ
ンサと称する)を用いるものとするが、飛び越し走査に
対応した2画素加算読み出し方式のCCD固体撮像素子
などにも適応可能である。
GB点順次データは、信号処理部13において黒レベル
クランプやホワイトバランスなどの信号処理が行われた
後、検出部14および補間部15に供給される。検出部
14は、入力されるRGB点順次データから最適な補間
方法を検出し、その補間情報を補間部15へ送る。補間
部15は、検出部14から入力される補間情報を基にR
GB点順次データに対して補間処理を行って出力する。
素に関して上下および左右の互いに90°の整数倍の角
度をなす4方向、即ち垂直(V)方向の相反する2方向
および水平(H)方向の相反する2方向の計4方向の相
関の程度を検出するVH相関検出部16と、補間画素に
関して右上、左上、左下、右下の斜め方向、即ち上記4
方向に対してそれぞれ45°の角度をなす4方向の相関
の程度を検出する斜め相関検出部17とを有する構成と
なっている。
斜め4方向の計8方向の相関の程度を検出する構成を例
に採っているが、上下左右の4方向だけの相関の程度を
検出する構成であっても良い。ただし、以下の説明で
は、8方向の場合を例に採って説明するものとする。
検出部14から与えられる補間情報に基づいて、Gの画
素情報に対して補間処理を行うG補間部18と、Rの画
素情報に対して補間処理を行うR補間部19と、Bの画
素情報に対して補間処理を行うB補間部20とを有する
構成となっている。
関検出部17の具体的な構成の一例を示すブロック図で
ある。
画素の画素情報に基づいて相関の程度を示す相関値を算
出する右側相関値算出回路21と、補間画素の左側の画
素の画素情報に基づいて相関値を算出する左側相関値算
出回路22と、補間画素の上側の画素の画素情報に基づ
いて相関値を算出する上側相関値算出回路23と、補間
画素の下側の画素の画素情報に基づいて相関値を算出す
る下側相関値算出回路24と、これら相関値算出回路2
1〜24で算出した各相関値を補間ゲインに変換して出
力する相関値→補間ゲイン変換回路25とから構成され
ている。
相関値→補間ゲイン変換回路25からは、水平垂直補間
用ゲインRGain,LGain,TGain,BGa
inおよび水平垂直RB補間用ゲインRGainD,L
GainD,TGainD,BGainDが補間係数と
して出力される。
の画素の画素情報に基づいて相関値を算出する右上側相
関値算出回路26と、補間画素の左上側の画素の画素情
報に基づいて相関値を算出する左上側相関値算出回路2
7と、補間画素の左下側の画素の画素情報に基づいて相
関値を算出する左下側相関値算出回路28と、補間画素
の右下側の画素の画素情報に基づいて相関値を算出する
右下側相関値算出回路29と、これら相関値算出回路2
6〜29で算出した各相関値を補間ゲインに変換し、補
間係数として斜め補間用ゲインD1Gain〜D4Ga
inを出力する相関値→補間ゲイン変換回路30とから
構成されている。
いに直交していないため、VH‐斜め比較回路31にお
いて、水平垂直の相関値と斜めの相関値を比較すること
により、斜め補間補正用ゲインVHGain,DGai
nを補間係数として算出するようにしている。
ば左側相関値算出回路22の具体的な構成の一例を示す
ブロック図である。なお、右側相関値算出回路21、上
側相関値算出回路23および下側相関値算出回路24に
ついても、全く同じ回路構成を採る。これら相関値算出
回路21〜24およびその算出方法が、本発明の特徴と
する部分である。
れたRGB点順次信号は、色分離回路32において、R
画素/G画素/B画素の各色にそれぞれ対応するR信号
/G信号/B信号に分離されて出力される。G信号は、
変化量1,2算出回路33,34にそれぞれ供給され
る。R信号は、変化量算出回路35に供給される。B信
号は、変化量算出回路36に供給される。
る変化量1,2算出回路33,34に入力するのは、図
2の原色RGBベイヤ配列を見ても分かるように、Gは
R/Bに比べて水平方向および垂直方向のサンプリング
数が倍であり、Gでは隣り合った垂直ラインでの変化量
1と、1ラインおいた垂直ライン同士での変化量2を算
出するためである。なお、ここでは、隣り合った垂直ラ
イン間または1ラインおいた垂直ライン間での例を採っ
たが、2ライン以上おいた垂直ライン間であっても良
い。
化量算出回路35,36は、図7の概念図に示すよう
に、変化量を算出する方向に対して直交する向きにした
LPF(1,2,2,2,1)37,38,39を通し
た後に、算出用BPF40,41,42,43を通すこ
とにより変化量を算出する構成となっている。ここで、
算出用BPF40,41,42,43は、Gについては
1/2相関(1,−1)と、1/4相関(1,0,−
1)を使用することで算出法を変えており、またR/B
については1/4相関(1,1,−1,−1)を使用す
る。
36で算出された各変化量は、絶対値化回路45,4
6,47,48で絶対値化された後係数付加回路49,
50,51,52に供給される。係数付加回路49,5
0,51,52は、絶対値化回路45,46,47,4
8で絶対値化された各変化量に対して別途設定された係
数をそれぞれ掛け合わせて出力する。そして、係数付加
回路49,50,51,52の各出力は、加算回路53
で加え合わされた後、上下左右の相関値St,Sb,S
l,Srとして出力される。
52において係数を掛ける理由は、R/G/Bの各色は
輝度を形成する際にも、NTSCテレビジョン方式の場
合には0.30R+0.59G+0.11Bとして計算
するように、人間の視覚特性に合わせるためである。た
だし、計算量やゲート規模を削減するためには、R:
G:Bが3:6:1の比率、1:2:1の比率または
2:4:1の比率になるように簡易的な係数を設定する
方が良い。
2における変化量算出回路33〜36による左方向の変
化量の算出法につき、図8の原色ベイヤ配列図を用いて
説明する。ここでは、左方向の変化量の算出法について
述べるが、他の方向(右/上/下の各方向)について
も、添え字が変わるだけで全く同じである。
ンでの変化量が(1)式により、1ラインおいた垂直ラ
イン同士での変化量が(2)式によりそれぞれ算出され
る。なお、(1)式/(2)式では、画素G22に対す
る相関を検出する際の式を示している。一方、R信号/
B信号では、1ラインおきにしか同じ色の信号が存在し
ないため、1ラインおいた垂直ライン間の変化量が、
(3)式/(4)式によりそれぞれ算出される。また、
画素G33に対しては、水平/垂直を表わす添え字がそ
れぞれ1ずつ増加する他に、R信号とB信号で算出方法
が入れ替わる。
カラーフィルタを受光面上に有するCCDエリアセンサ
から出力される画像信号を処理する画像処理装置におい
て、入力された画像信号を異なる分光特性の画素(R画
素/G画素/B画素)に対応する信号に分離し、この分
離したR,G,Bの各信号ごとに変化量を算出した後絶
対値化し、この絶対値化した各変化量を加算して相関値
とすることにより、相関値算出のために全ての色の画素
情報を使用することになるため、ある特定の色に対応し
た画素の信号のみから算出した相関値に比べ、ある特定
の色が変化するようなエッジにおいても、良好な相関検
出が可能となる。
この算出した変化量をそれぞれ絶対値化した後加算する
ことによって相関値を算出すようにしているので、色に
よって相補的に変化するエッジにおいても良好なエッジ
検出が可能となる。また、絶対値化した変化量に対して
各変化量ごとに、人間の視覚特性に合わせて設定された
係数を掛け合わせた後加算するようにしているので、良
好な画像を再現できることになる。
直方向の各2方向の計4方向の相関検出に適用した場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
水平方向または垂直方向の2方向の相関検出にも適用可
能である。この場合は、水平方向の相関値を算出する際
に、例えば、変化量1算出用に(1)式を用い、変化量
2算出用に(6)式を用い、さらに(4)式の代わりに
(5)式を用いるようにすれば良い。
述べたが、斜め4方向の相関検出に関しては、色分離後
のRGBの各信号に対し、それぞれ斜め方向の変調成分
の絶対値を算出し、R:G:B=1:4:1の割合で加
算し、相関値とする。なお、右上、左上、左下、右下を
それぞれ、D1方向、D2方向、D3方向、D4方向と
する。そして、図5の相関値→補間ゲイン変換回路30
において、水平垂直4方向の場合と同様にして、斜め4
方向の補間用ゲインD1Gain,D2Gain,D3
Gain,D4Gainを補間係数として算出する。
Bの各補間部18,19,20の具体的な構成の一例を
図9および図10に示す。なお、図9はG補間部18の
構成を、図10はR,B補間部19,20の構成をそれ
ぞれ示している。
タは水平垂直4方向、即ち右側、左側、上側、下側の各
相関用処理回路71,72,73,74にそれぞれ供給
され、これら相関用処理回路71,72,73,74に
おいて4方向の補間データGr,Gl,Gt,Gbが生
成される。これら補間データGr,Gl,Gt,Gb
は、補間する方向にLPFを通すことで生成される。実
際には、高輝度用と低輝度用の2つのLPFを設け、そ
れぞれの出力に所定のゲインを掛けた後に加算すること
で、補間データGr,Gl,Gt,Gbの生成が行われ
る。
々、乗算器75,76,77,78において、図5に示
すVH相関検出部16で決定された補間係数、即ち水平
垂直補間用ゲインRGain,LGain,TGai
n,BGainがそれぞれ掛けられる。そして、加算器
79〜81によって加算されることにより、Gの補間処
理が行われる。補間処理後のGの画像データは、(7)
式で表される。 G=Gr×RGain+Gl×LGain +Gt×TGain+Gb×BGain ……(7)
上側、左下側、右下側の各相関用処理回路82,83,
84,85において、D1/D2/D3/D4の各方向
の補間データが生成され、乗算器86,87,88,8
9において、図5に示す斜め相関検出部17で決定され
た斜め補間用ゲインD1Gain,D2Gain,D3
Gain,D4Gainがそれぞれ掛けられた後、加算
器90〜92で足し合わされることによって補間処理が
行われる。
るGの画像データGvhと、斜め4方向相関検出/補間
によるGの画像データGdを、状況に合わせて(8)式
に示すように混合比を変化させて加算する。混合比の調
整は、図5に示すVH‐斜め比較回路31で算出される
斜め補間補正用ゲインVHGain,DGainによっ
て行われる。 G=Gvh×VHGain+Gd×DGain ……(8)
いて説明したが、図10に示すR,B補間部19,20
の構成についても、図9に示すG補間部18の構成と基
本的には同じである。したがって、図10中、図9と同
等部分には同一符号を付して示してある。ただし、右
側、左側、上側、下側の各相関用処理回路71′,7
2′,73′,74′における補間データの生成法につ
いては、Gの場合に比べて複雑である。その理由として
2つあり、RG補間用相関検出を行うことと、G/2成
分をRBに加えるためである。
(右、左)の補間データ用と垂直方向(上、下)の補間
データ用では別々に行う。具体的には、R画素およびB
画素の信号からR信号/B信号を補間する際に、水平垂
直RB補間用ゲインRGainD,LGainD,TG
ainD,BGainDを、R/B専用の補間係数とし
て算出して用いるようにしている。
配列カラーフィルタを受光面上に有するCCDエリアセ
ンサから出力される画像信号を処理する画像処理装置に
おいて、全ての色の画素情報を使用して相関値を算出す
るとともに、この相関値を基に補間係数を設定し、この
設定した補間係数に基づいて補間処理を行うことによ
り、カラーフィルタ上において各色が飛び飛びで存在し
ていても、解像度/解像感を損なうことなく、良好な画
像を再現できることになる。
カラーフィルタを持つ固体撮像素子から出力される画像
信号を処理する画像処理装置において、入力された画像
信号を異なる分光特性の画素に対応する信号に分離し、
この分離した各信号ごとに変化量を算出した後絶対値化
し、この絶対値化した各信号を加算して相関値とするこ
とにより、相関値算出のために複数の色の画素情報を使
用できるため、ある特定の色が変化するようなエッジに
おいても良好な相関検出が可能となるとともに、絶対値
化に伴って色によって相補的に変化するエッジにおいて
も良好なエッジ検出が可能となる。
ロック図である。
な構成の一例を示すブロック図である。
ロック図である。
列図である。
図である。
ロック図である。
4…検出部、15…補間部、16…VH相関検出部、1
7…斜め相関検出部、18…G補間部、19…R補間
部、20…B補間部、21〜24,26〜29…相関値
算出回路、25,30…相関値→相関ゲイン変換回路、
31…VH‐斜め比較回路、33〜36…変化量算出回
路、37〜39…LPF(ローパスフィルタ)、45〜
48…絶対値化回路、49〜52…係数付加回路
Claims (9)
- 【請求項1】 所定の色配列のカラーフィルタを受光面
上に有する固体撮像素子から出力される画像信号を処理
する画像処理装置において、補間すべき画素に関して少
なくとも2方向の相関の程度を示す相関値を算出する相
関値算出回路であって、 入力された画像信号を異なる分光特性の画素に対応する
2つ以上の信号に分離する分離手段と、 前記分離手段により分離された信号ごとに変化量を算出
する複数の変化量算出手段と、 前記複数の変化量算出手段により算出された各変化量を
絶対値化する複数の絶対値化手段と、 前記複数の絶対値化手段の各出力を加算して前記相関値
として出力する加算手段とを備えることを特徴とする相
関値算出回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の相関値算出回路におい
て、 前記複数の絶対値化手段の各出力に対してそれぞれ所定
の係数を掛け合わせて前記加算手段に供給する複数の係
数付加手段を有することを特徴とする相関値算出回路。 - 【請求項3】 前記所定の係数は、人間の視覚特性に合
わせて設定されることを特徴とする請求項2記載の相関
値算出回路。 - 【請求項4】 前記分離手段により分離された1つの信
号に対して前記変化量算出手段および前記絶対値化手段
が複数系統設けられ、 この複数系統の変化量算出手段は、前記1つの信号に対
して互いに異なる算出法で変化量を算出することを特徴
とする請求項1記載の相関値算出回路。 - 【請求項5】 原色R(赤)G(緑)B(青)ベイヤ配
列のカラーフィルタにおいて、前記1つの信号はG画素
の信号であることを特徴とする請求項4記載の相関値算
出回路。 - 【請求項6】 前記複数の変化量算出手段は、前記分離
手段により分離されて入力される各信号を、変化量を算
出する方向に対して直交する向きのローパスフィルタを
通すことを特徴とする請求項1記載の相関値算出回路。 - 【請求項7】 所定の色配列のカラーフィルタを受光面
上に有する固体撮像素子から出力される画像信号を処理
する画像処理装置において、補間すべき画素に関して少
なくとも2方向の相関の程度を示す相関値を算出する算
出方法であって、 入力された画像信号を異なる分光特性の画素に対応する
2つ以上の信号に分離し、 この分離した信号ごとに変化量を算出した後絶対値化
し、 次いでこの絶対値化した複数の信号を加算して前記相関
値とすることを特徴とする相関値算出方法。 - 【請求項8】 前記絶対値化した複数の信号に対して各
信号ごとに所定の係数を掛け合わせた後に加算すること
を特徴とする請求項7記載の相関値算出方法。 - 【請求項9】 前記所定の係数を人間の視覚特性に合わ
せて設定することを特徴とする請求項8記載の相関値算
出方法。
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---|---|---|---|
JP34242697A JP3968480B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 相関値算出回路およびその算出方法 |
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JP3968480B2 JP3968480B2 (ja) | 2007-08-29 |
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US6836572B2 (en) | 1998-06-01 | 2004-12-28 | Nikon Corporation | Interpolation processing apparatus and recording medium having interpolation processing program recorded therein |
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-
1997
- 1997-12-12 JP JP34242697A patent/JP3968480B2/ja not_active Expired - Fee Related
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