JPH11243554A - Signal interpolation method for single-plate color camera - Google Patents

Signal interpolation method for single-plate color camera

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JPH11243554A
JPH11243554A JP10059046A JP5904698A JPH11243554A JP H11243554 A JPH11243554 A JP H11243554A JP 10059046 A JP10059046 A JP 10059046A JP 5904698 A JP5904698 A JP 5904698A JP H11243554 A JPH11243554 A JP H11243554A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To interpolate the relevant color signal of a pixel string which does not include the pixels of a certain color signal and to decrease the false color signals that occur at the boundary parts of an object image, by extracting an interpolation signal obtained through multiplication of the coefficient signals corresponding to the levels of 1st and 2nd low frequency signals by each other, using the extracted interpolation signal as a signal existing at the position of a 1st pixel. SOLUTION: First and 2nd low frequency signals, corresponding to a 1st pixel position, are extracted from the signal obtained by adding together the signals of each prescribed pixel. Then an interpolation signal obtained by multiplying the coefficient signals, corresponding to the levels of the 1st and 2nd low frequency signals by each other, is extracted and used as a signal existing at the 1st pixel position. That is, the low frequency components of R and G signals are extracted from the outputs of a solid-state image-pickup device 1 and a 1H delay circuit 15 and is added to a divider 8 to obtain a signal that corresponds to the ratio set between both signals with regard to this camera. Then the obtained signal is multiplied by the G signal obtained from an 1H delay circuit 14 by a multiplier 9 and selected by a gate circuit 25 to have the R signal of a pixel string including no R pixel interpolated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単板カラーカメラ
の再生画像において、被写体像の境界部分に発生する偽
の色信号を軽減しようとする単板カラーカメラの信号補
間方法に関わり、特に、ある透過光の微小色フィルタが
市松状に配置された、いわゆるベイヤ配列の色フィルタ
を用いた単板カラーカメラの信号補間方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal interpolation method for a single-chip color camera for reducing a false color signal generated at a boundary portion of a subject image in a reproduced image of a single-chip color camera. The present invention relates to a signal interpolation method for a single-chip color camera using a so-called Bayer array color filter in which certain transmitted light minute color filters are arranged in a checkered pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】2次元状に画素を並べた固体撮像素子を
一つだけ用いて、カラーのビデオ信号を得る単板カラー
カメラは、家庭用ビデオカメラや電子スチルカメラな
ど、広い分野で利用されている。単板カラーカメラで
は、固体撮像素子の各画素に数種類の微小色フィルタを
周期的に対応させて、それぞれの画素から微小色フィル
タの透過光に対応した色信号を得る。したがって、各色
信号は空間的に異なる位置の被写体像に対応したもので
あるので、被写体像の境界部では偽の色信号が発生しや
すい。
2. Description of the Related Art A single-chip color camera that obtains a color video signal by using only one solid-state imaging device having pixels arranged two-dimensionally is used in a wide range of fields such as a home video camera and an electronic still camera. ing. In a single-chip color camera, several types of minute color filters are periodically associated with each pixel of a solid-state imaging device, and a color signal corresponding to light transmitted by the minute color filter is obtained from each pixel. Therefore, since each color signal corresponds to a subject image at a spatially different position, a false color signal is likely to be generated at the boundary between the subject images.

【0003】ある透過光の微小色フィルタが市松状に配
置されたいわゆるベイヤ配列の原色型色フィルタを用い
て、被写体像の境界部で発生する偽の色信号の発生原因
を説明する。ベイヤ配列の原色型色フィルタは図2に示
す構成が一般的である。図2において、Rは赤色光、G
は緑色光、Bは青色光を透過させる微小色フィルタであ
り、それぞれ固体撮像素子の1画素に対応している。ま
た、微小色フィルタの配列の上部に記された番号は、水
平方向の位置番号であり、左側に記された番号は垂直方
向の位置番号である。以後、図2において、水平方向の
位置番号が2nで、垂直方向の位置番号が2mである画素を
「水平位置2n,垂直位置2mの画素」と呼ぶ。
The cause of the generation of a false color signal generated at the boundary of a subject image will be described using a so-called Bayer array primary color filter in which certain transmitted light microcolor filters are arranged in a checkered pattern. The primary color filter of the Bayer array generally has a configuration shown in FIG. In FIG. 2, R is red light, G
Is a small color filter that transmits green light and B is blue light, each of which corresponds to one pixel of the solid-state imaging device. Further, the numbers described above the arrangement of the micro color filters are horizontal position numbers, and the numbers described on the left side are vertical position numbers. Hereinafter, in FIG. 2, a pixel whose horizontal position number is 2n and whose vertical position number is 2m is referred to as a “pixel at a horizontal position 2n and a vertical position 2m”.

【0004】ここで図2において斜線のある部分が暗
く、斜線のない部分が明るい無彩色の被写体像が結像し
た場合を考える。明るい部分に対応する各画素の出力が
R信号、G信号、B信号とも1.0で、暗い部分に対応す
る各画素の出力がR信号、G信号、B信号とも0.2であ
るとすると、垂直位置2mの画素列にある各画素の出力は
図3(a)に示すとおりである。これをR信号とG信号
に分離して、それぞれの色信号において画素の位置に存
在しない信号を一般的に行われているように前後の当該
色の画素で得られる信号から線形補間すると、図3
(b)に示すR信号と、図3(c)に示すG信号が得ら
れる。図3(b)、図3(c)からわかるように水平位
置2(n+1)+1の画素の位置ではR信号が点線で示した本来
得られるべき信号より大きくなり、水平位置2(n+1)の画
素の位置ではG信号の大きさが本来得られるべき信号よ
り小さくなる。この結果、それぞれの位置で偽色が発生
する。
In FIG. 2, consider a case where an achromatic subject image is formed where a portion with diagonal lines is dark and a portion without diagonal lines is bright. Assuming that the output of each pixel corresponding to a bright portion is 1.0 for each of the R, G, and B signals, and the output of each pixel corresponding to a dark portion is 0.2 for each of the R, G, and B signals, a vertical position of 2 m The output of each pixel in the pixel column is as shown in FIG. This is separated into an R signal and a G signal, and a signal that does not exist at the position of the pixel in each color signal is linearly interpolated from a signal obtained at a preceding and succeeding pixel of that color as is generally performed. 3
The R signal shown in FIG. 3B and the G signal shown in FIG. 3C are obtained. As can be seen from FIGS. 3B and 3C, at the pixel position at the horizontal position 2 (n + 1) +1, the R signal becomes larger than the signal to be obtained as indicated by the dotted line, and the horizontal position 2 (n + 1) At the position of the pixel (n + 1), the magnitude of the G signal is smaller than the signal that should be originally obtained. As a result, a false color occurs at each position.

【0005】図2に示すベイヤ配列の色フィルタは、た
とえば水平位置2n,垂直位置2mの画素を中心に90度回
転したものの構成は元と同じものになる。したがって、
上述の説明は水平方向の画素列を対象に行ったが、垂直
方向の画素列を対象としても同様である。
The color filter of the Bayer arrangement shown in FIG. 2 has the same structure as that of the original color filter, for example, rotated 90 degrees around the pixel at the horizontal position 2n and the vertical position 2m. Therefore,
Although the above description has been made with respect to the pixel rows in the horizontal direction, the same applies to the pixel rows in the vertical direction.

【0006】以上、単板カラーカメラにおける偽の色信
号の発生過程を、空間的な信号波形を用いて説明した。
次に、周波数領域の信号を用いて単板カラーカメラにお
ける偽の色信号の発生過程を説明する。
The generation process of the false color signal in the single-chip color camera has been described above using the spatial signal waveform.
Next, a process of generating a false color signal in a single-chip color camera using signals in the frequency domain will be described.

【0007】図2に示したベイヤ配列の原色型色フィル
タによって得られる各色信号の空間的な関数は、当該色
信号が得られる画素の空間的な位置をあらわす関数と、
被写体像の当該色信号に対応する成分の大きさをあらわ
す関数を掛け合わせたものである。したがって各色信号
のもつ周波数成分は、周波数領域での位置をあらわす関
数と被写体の各色成分がもつ周波数成分との重畳積分
(コンボリューション)となることがフーリエ変換の定
理から知られている。ここで重畳積分は、次の数1で示
す関係である。
The spatial function of each color signal obtained by the Bayer array primary color filter shown in FIG. 2 is a function representing the spatial position of a pixel from which the color signal is obtained,
This is obtained by multiplying a function representing the magnitude of a component corresponding to the color signal of the subject image. Therefore, it is known from the Fourier transform theorem that the frequency component of each color signal is a convolution of the function representing the position in the frequency domain with the frequency component of each color component of the subject. Here, the superposition integral is a relationship represented by the following equation (1).

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】図2に示す色フィルタは水平方向2画素、
垂直方向2画素の最小単位が繰り返されるから、画素の
空間的な位置をあらわす関数は4種類を考慮すればよ
い。ここで、水平方向の画素間隔をdx、垂直方向の画素
間隔をdy、正方形である画素の一辺の長さをdwとする。
また、水平位置と垂直位置がともに0であるRの画素の
中心位置を、空間的な座標(0,0)にとる。
The color filter shown in FIG. 2 has two pixels in the horizontal direction.
Since the minimum unit of two pixels in the vertical direction is repeated, four types of functions representing the spatial positions of the pixels may be considered. Here, the pixel interval in the horizontal direction is dx, the pixel interval in the vertical direction is dy, and the length of one side of a square pixel is dw.
Further, the center position of the pixel of R whose horizontal position and vertical position are both 0 is set to the spatial coordinates (0, 0).

【0010】水平位置2n、垂直位置2m(nおよびmは任
意の整数)の画素からはR信号が得られ、その2次元の
周波数成分をSr(fx,fy)とすると次の数2となる。ま
た、水平位置2n+1、垂直位置2mの画素からはG信号が得
られ、その2次元の周波数成分をSg1(fx,fy)とすると
次の数3となる。同様に水平位置2n、垂直位置2m+1の画
素からはG信号が得られ、その2次元の周波数成分をS
g2(fx,fy)とすると次の数4となる。さらに、水平位置2
n+1、垂直位置2m+1の画素からはB信号が得られ、その
2次元の周波数成分をSb(fx,fy)とすると次の数5とな
る。
An R signal is obtained from a pixel at a horizontal position 2n and a vertical position 2m (n and m are arbitrary integers). If the two-dimensional frequency component is Sr (fx, fy), the following equation 2 is obtained. . Further, a G signal is obtained from the pixel at the horizontal position 2n + 1 and the vertical position 2m. If the two-dimensional frequency component is Sg1 (fx, fy), the following equation 3 is obtained. Similarly, a G signal is obtained from a pixel at a horizontal position 2n and a vertical position 2m + 1, and its two-dimensional frequency component is represented by S
If g2 (fx, fy) is given, the following equation 4 is obtained. In addition, horizontal position 2
From the pixel at n + 1 and the vertical position 2m + 1, a B signal is obtained. If the two-dimensional frequency component is Sb (fx, fy), the following equation 5 is obtained.

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】[0012]

【数3】 (Equation 3)

【0013】[0013]

【数4】 (Equation 4)

【0014】[0014]

【数5】 (Equation 5)

【0015】数2ないし数5において、fx、fyはそれぞ
れ水平方向と垂直方向の周波数である。Frx、Fryは被写
体像のR成分、Fgx、Fgyは被写体像のG成分、Fbx、Fby
は被写体像のB成分のそれぞれ水平方向の周波数成分と
垂直方向の周波数成分をあらわす関数である。また、
「*」は数1に示した重畳積分をあらわす。デルタ関数
は、サンプリングに起因して発生する高調波成分の発生
位置をあらわす関数である。また、Fax、Fayはそれぞれ
画素のアパーチャに起因して発生する周波数レスポンス
であり、次の数6、数7のとおりである。
In Equations 2 to 5, fx and fy are frequencies in the horizontal and vertical directions, respectively. Frx and Fry are the R components of the subject image, Fgx and Fgy are the G components of the subject image, Fbx and Fby
Is a function representing the horizontal frequency component and the vertical frequency component of the B component of the subject image, respectively. Also,
“*” Represents the convolution integral shown in Equation 1. The delta function is a function representing a position where a harmonic component generated due to sampling is generated. Fax and Fay are frequency responses generated due to the aperture of the pixel, and are as shown in the following Expressions 6 and 7.

【0016】[0016]

【数6】 (Equation 6)

【0017】[0017]

【数7】 (Equation 7)

【0018】数2と数3の比較、あるいは数4と数5の
比較から、水平方向の位置がdxだけ異なると、サンプリ
ングに起因して発生する水平方向の高調波成分の位相が
-jkπ(kは整数)だけ回転することがわかる。同様に数
2と数4の比較、あるいは数3と数5の比較から、垂直
方向の位置がdyだけ異なると、サンプリングに起因して
発生する垂直方向の高調波成分の位相が-jlπ(lは整
数)だけ回転することがわかる。
From the comparison between Equations 2 and 3, or between Equations 4 and 5, if the horizontal position differs by dx, the phase of the horizontal harmonic component generated due to sampling will be
It turns out that it rotates by -jkπ (k is an integer). Similarly, from the comparison of Equations 2 and 4 or the comparison of Equations 3 and 5, if the vertical position differs by dy, the phase of the vertical harmonic component generated due to sampling becomes −jlπ (l Is an integer).

【0019】ここで、たとえば図2に示した垂直位置が
2mの画素列のみに注目する。垂直位置が同一の画素列上
では、垂直方向の変化は考慮する必要がないので、水平
方向の周波数成分のみを検討すればよい。このとき、数
2および数3は次の数8および数9のように書き換える
ことができる。
Here, for example, the vertical position shown in FIG.
Notice only the 2m pixel column. Since it is not necessary to consider changes in the vertical direction on a pixel column having the same vertical position, only the horizontal frequency components need to be considered. At this time, Expressions 2 and 3 can be rewritten as Expressions 8 and 9 below.

【0020】[0020]

【数8】 (Equation 8)

【0021】[0021]

【数9】 (Equation 9)

【0022】数8、数9において被写体像が無彩色でFg
x(fx)=Frx(fx)であり、その水平方向の周波数成分が図
4(a)に示すものであるとする。このとき数8、数9
の示す各信号の持つ水平方向の周波数成分Sr(fx)、Sg1
(fx)はそれぞれ図4(b)、図4(c)に示すものとな
る。数9における高調波成分の-jkπの位相回転は、図
4(b)と図4(c)の比較から明らかなように1/2dx
を中心に発生する高調波成分が逆極性となって現れるこ
とにつながる。
In Equations 8 and 9, the subject image is achromatic and Fg
It is assumed that x (fx) = Frx (fx) and the frequency component in the horizontal direction is as shown in FIG. At this time, Equations 8 and 9
The horizontal frequency components Sr (fx) and Sg1 of each signal indicated by
(fx) is as shown in FIGS. 4B and 4C, respectively. The phase rotation of -jkπ of the harmonic component in Equation 9 is 1 / 2dx as is clear from the comparison between FIG. 4B and FIG. 4C.
, And the higher harmonic components generated around the center have the opposite polarity.

【0023】ここで、Sr(fx)とSg1(fx)のうちの図に斜
線で示す0から1/4dxの周波数領域をローパスフィルタ
で取り出して色信号に用いると、1/2dxを中心に発生す
る高調波成分の一部が有効帯域内に混入する。有効帯域
に混入するのは被写体像の1/4dxよりも高い周波数成分
であるが、ステップ状に明るさが変化するなど広い範囲
の周波数成分を持つ被写体像では、有効帯域への混入成
分が無視できない大きさとなる。なおかつ、Sr(fx)とSg
1(fx)では高調波成分の混入が逆相となり、その影響が
全く逆の方向に現れるので、混入成分の大きさに対応し
た偽の色信号が発生する。
Here, when the frequency range from 0 to 1 / 4dx, which is indicated by oblique lines in Sr (fx) and Sg1 (fx), is extracted with a low-pass filter and used for a color signal, the frequency region centered on 1 / 2dx is generated. Some of the higher harmonic components mixed into the effective band. The frequency components mixed into the effective band are higher than 1 / 4dx of the subject image, but in the subject image having a wide range of frequency components such as a stepwise change in brightness, the components mixed into the effective band are ignored. It becomes impossible size. And Sr (fx) and Sg
At 1 (fx), the harmonic components are mixed in opposite phases, and the influence appears in the opposite direction, so that a false color signal corresponding to the size of the mixed components is generated.

【0024】以上が偽の色信号の発生原因を、周波数領
域から説明したものである。無彩色の被写体像の境界部
分で発生する偽の色信号は、本来無彩色である部分が着
色して再現されるので、視覚上特に目立ちやすい。これ
に対して、彩度の高い被写体像の境界部分の色相が変化
する偽の色信号は、一般に色信号では周波数帯域を狭帯
域に制限して用いることから目立ちにくくなる。そこ
で、彩度の高い被写体像の境界部分よりも、無彩色の被
写体像の境界部分で発生する偽の色信号を抑圧する方が
大きな改善効果を期待できる。
The cause of the generation of the false color signal has been described in the frequency domain. The false color signal generated at the boundary portion of the achromatic subject image is particularly noticeable visually since the originally achromatic portion is colored and reproduced. On the other hand, a false color signal in which the hue at the boundary portion of a high-saturation subject image changes generally becomes inconspicuous because the frequency band of the color signal is limited to a narrow band. Therefore, a greater improvement effect can be expected by suppressing a false color signal generated at the boundary portion of the achromatic subject image than at the boundary portion of the high saturation subject image.

【0025】偽の色信号を低減する第1の従来の方法
は、特開平3−124190に示された本発明の発明者
による方法である。特開平3−124190の方法は、
例えば上述のSr(fx)の低周波成分とSg1(fx)の低周波成
分の比を求めて、それをSg1(fx)に乗算し、得られた信
号をSr(fx)の補間信号として用いるものである。以下
に、特開平3−124190の方法を、図5に示す構成
図を用いて説明する。
A first conventional method for reducing false color signals is a method disclosed by Japanese Patent Laid-Open No. 3-124190 by the inventor of the present invention. The method of JP-A-3-124190 is
For example, the ratio between the low-frequency component of Sr (fx) and the low-frequency component of Sg1 (fx) described above is multiplied by Sg1 (fx), and the obtained signal is used as an interpolation signal of Sr (fx). Things. Hereinafter, the method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-124190 will be described with reference to the configuration diagram shown in FIG.

【0026】図5に示す構成において、例えば図2の垂
直位置2mの画素列における偽の色信号を低減する動作は
つぎのとおりである。なお、図5において、固体撮像素
子1には図2に示すベイヤ配列の原色型色フィルタが組
み合わされているものとする。また、固体撮像素子1は
垂直方向の画素列を1列づつ順番に読み出す、いわゆる
全画素順次読み出し型のものであるとする。
In the configuration shown in FIG. 5, for example, the operation of reducing the false color signal in the pixel column at the vertical position 2m in FIG. 2 is as follows. In FIG. 5, it is assumed that the solid-state imaging device 1 is combined with the Bayer array primary color filter shown in FIG. Further, it is assumed that the solid-state imaging device 1 is of a so-called all-pixel sequential reading type in which pixel columns in the vertical direction are sequentially read one by one.

【0027】固体撮像素子1から得られた画素信号を、
サンプラ2、サンプラ3に加えてそれぞれR信号sr(x)
とG信号sg1(x)に分離する。さらにサンプラ2、サンプ
ラ3から得られたR信号とG信号を、それぞれfaよりも
低い周波数成分を通過させるローパスフィルタ4、ロー
パスフィルタ5に加える。ここでローパスフィルタ4、
ローパスフィルタ5から得られた出力信号srl(x)、sg1l
(x)の持つ周波数成分Srl(fx)、Sg1l(fx)は、図4
(d)、図4(e)に斜線で示すものである。図4
(d)、図4(e)からわかるようにSrl(fx)、Sg1l(f
x)は、それぞれ被写体の持つ周波数成分Fr(fx)、Fg(fx)
のうちのfaよりも低い周波数範囲の成分Frl(fx)、Fgl(f
x)と、1/2dxを中心とする高調波となってfa以下の帯域
に混入する、(1/2dx−fa)よりも高い周波数範囲の成分
Frh(fx)、Fgh(fx)を加えたものである。すなわち、Srl
(fx)、Sg1l(fx)は数10、数11の関係となる。
The pixel signal obtained from the solid-state imaging device 1 is
R signal sr (x) in addition to sampler 2 and sampler 3
And a G signal sg1 (x). Further, the R signal and the G signal obtained from the sampler 2 and the sampler 3 are added to a low-pass filter 4 and a low-pass filter 5, respectively, which pass frequency components lower than fa. Here, the low-pass filter 4
Output signals srl (x), sg1l obtained from low-pass filter 5
The frequency components Srl (fx) and Sg1l (fx) of (x) are shown in FIG.
(D) and those shown by oblique lines in FIG. FIG.
(D), Srl (fx), Sg1l (f
x) are the frequency components Fr (fx) and Fg (fx) of the subject, respectively.
Of the components in the frequency range lower than fa, Frl (fx), Fgl (f
x) and harmonic components centered at 1 / 2dx and mixed into the band below fa, components in the frequency range higher than (1 / 2dx-fa)
Frh (fx) and Fgh (fx) are added. That is, Srl
(fx) and Sg1l (fx) have the relationship of Expression 10 and Expression 11.

【0028】[0028]

【数10】 (Equation 10)

【0029】[0029]

【数11】 [Equation 11]

【0030】図4(d)、(e)あるいは数10、数1
1より、Frh(fx)、Fgh(fx)が小さければSrl(fx)、Sg1l
(fx)はそれぞれ被写体のもつ低周波成分Frl(fx)、Fgl(f
x)にほぼ等しい大きさとなる。また、局所での被写体像
の色相の変化が小さいときには、その周辺で任意の2つ
の色信号のもつ周波数成分はすべての周波数範囲でほぼ
一定の比率になることが期待できる。これらの条件が満
足されるとき、低周波成分の比は全体の周波数成分の比
にほぼ等しくなり、次の数12が成り立つ。
FIG. 4 (d), (e) or equations (10) and (1)
If Frh (fx) and Fgh (fx) are smaller than 1, Srl (fx) and Sg1l
(fx) are the low-frequency components Frl (fx) and Fgl (f
x). When the change in the hue of the subject image in the local area is small, it can be expected that the frequency components of any two color signals around the area have a substantially constant ratio in the entire frequency range. When these conditions are satisfied, the ratio of the low frequency components becomes substantially equal to the ratio of the entire frequency components, and the following equation 12 holds.

【0031】[0031]

【数12】 (Equation 12)

【0032】さらに、次の数13に示すパーシバルの定
理によれば、空間領域の関数を積分したパワー値は、周
波数領域の関数を積分したパワー値に等しい。そこで有
限の積分範囲内でも空間領域の関数を積分したパワー値
と周波数領域の関数を積分したパワー値が近いものとな
ることを期待し、さらに進めて、ローパスフィルタ出力
の瞬時値も、その周辺での周波数成分と相関があること
を期待する。
Further, according to Percival's theorem shown in the following equation 13, the power value obtained by integrating the function in the space domain is equal to the power value obtained by integrating the function in the frequency domain. Therefore, it is expected that the power value obtained by integrating the function in the space domain and the power value obtained by integrating the function in the frequency domain are close to each other even within a finite integration range. We expect that there is a correlation with the frequency component at.

【0033】[0033]

【数13】 (Equation 13)

【0034】そこで図5に示す構成では、ローパスフィ
ルタ4、ローパスフィルタ5の出力信号をゲート回路6
およびゲート回路7に加える。さらにゲート回路6およ
びゲート回路7の出力信号を割り算器8に加える。ここ
でゲート回路6、ゲート回路7は、たとえば垂直位置2m
の画素列において、固体撮像素子1からR信号が得られ
るときには割り算器8の除数側にローパスフィルタ4の
出力srl(x)が加わり、被除数側にローパスフィルタ5の
出力sg1l(x)が加わるように動作する。また、固体撮像
素子1からG信号が得られるときには、割り算器8の除
数側にローパスフィルタ5の出力sg1l(x)が加わり、被
除数側にローパスフィルタ4の出力srl(x)が加わるよう
に動作する。この結果割り算器8は、固体撮像素子1か
らR信号が得られるときにはSg1l(fx)をSrl(fx)で割っ
た値に対応する信号を出力し、G信号が得られるときに
はSrl(fx)をSg1l(fx)で割った値に対応する信号を出力
する。さらに割り算器8の出力信号を固体撮像素子1か
ら得られる画素信号とともに掛け算器9に加えて補間信
号sig(x)を得る。
In the configuration shown in FIG. 5, the output signals of the low-pass filter 4 and the low-pass
And the gate circuit 7. Further, the output signals of the gate circuits 6 and 7 are applied to the divider 8. Here, the gate circuit 6 and the gate circuit 7 have a vertical position of 2 m, for example.
When the R signal is obtained from the solid-state imaging device 1 in the pixel row of, the output srl (x) of the low-pass filter 4 is added to the divisor side of the divider 8 and the output sg1l (x) of the low-pass filter 5 is added to the dividend side. Works. When a G signal is obtained from the solid-state imaging device 1, the operation is performed such that the output sg1l (x) of the low-pass filter 5 is added to the divisor side of the divider 8 and the output srl (x) of the low-pass filter 4 is added to the dividend side. I do. The result divider 8 outputs a signal corresponding to a value obtained by dividing Sg1l (fx) by Srl (fx) when an R signal is obtained from the solid-state imaging device 1, and outputs Srl (fx) when a G signal is obtained. Outputs a signal corresponding to the value divided by Sg1l (fx). Further, the output signal of the divider 8 is added to the multiplier 9 together with the pixel signal obtained from the solid-state imaging device 1 to obtain an interpolation signal sig (x).

【0035】この結果、たとえば固体撮像素子1からR
信号が得られるときには、掛け算器9から得られる補間
信号sig(x)のもつ周波数成分Sig(fx)は次の数14で表
されるものとなる。
As a result, for example, R
When a signal is obtained, the frequency component Sig (fx) of the interpolation signal sig (x) obtained from the multiplier 9 is represented by the following Expression 14.

【0036】[0036]

【数14】 [Equation 14]

【0037】数14に数8、数12を用いると、数14
は次の数15のように書き改められるので、Sig(fx)は
図6(a)に示すものとなる。
When Expressions 8 and 12 are used in Expression 14, Expression 14
Is rewritten as shown in the following Expression 15, so that Sig (fx) is as shown in FIG.

【0038】[0038]

【数15】 (Equation 15)

【0039】なお、数15におけるegは補間信号の精度
をあらわす係数で、数10、数11と数12より次の数
16の関係である。数16より、被写体像のfaより低い
帯域の成分が1/2dx-faより高い帯域の成分に比べて大き
いほどegが1に近づき、補間信号の精度が向上する。
Note that eg in Equation 15 is a coefficient representing the accuracy of the interpolation signal, and has a relationship of Equation 16 which is next to Equations 10, 11 and 12 below. From Equation 16, as the component of the band lower than fa of the subject image is larger than the component of the band higher than 1 / 2dx-fa, eg approaches 1 and the accuracy of the interpolation signal is improved.

【0040】[0040]

【数16】 (Equation 16)

【0041】数15と数9との比較、あるいは図4
(c)と図6(a)の比較から、egが1に近いとき、掛
け算器9から得られる補間信号の周波数成分は、G信号
の持つ周波数成分Sg1(fx)とは奇数次の高調波成分の位
相が逆相となることがわかる。この結果、固体撮像素子
1から得られるG信号sg1(x)と、掛け算器9から得られ
る補間信号sig(x)をゲート回路10によって選択して加
え合わせたG信号の周波数成分は、奇数次の高調波成分
がほぼ相殺されて図6(b)に示すものとなる。
Comparison between Equation 15 and Equation 9 or FIG.
From the comparison between FIG. 6C and FIG. 6A, when eg is close to 1, the frequency component of the interpolation signal obtained from the multiplier 9 is an odd harmonic of the frequency component Sg1 (fx) of the G signal. It can be seen that the components have opposite phases. As a result, the frequency components of the G signal obtained by selecting and adding the G signal sg1 (x) obtained from the solid-state imaging device 1 and the interpolation signal sig (x) obtained from the multiplier 9 by the gate circuit 10 are odd-ordered. 6 (b) are almost canceled out.

【0042】同様に、固体撮像素子1からG信号が得ら
れるときには掛け算器9から、R信号sr(x)の持つ周波
数成分Sr(fx)とは奇数次の高調波成分の位相が逆相であ
る補間信号が得られる。この結果、固体撮像素子1から
得られるR信号と、掛け算器9から得られる補間信号を
ゲート回路11によって選択して加え合わせたR信号の
周波数成分も、奇数次の高調波成分がほぼ相殺されて図
6(c)に示すものとなる。
Similarly, when the G signal is obtained from the solid-state imaging device 1, the multiplier 9 determines that the frequency component Sr (fx) of the R signal sr (x) has an odd-order harmonic component in phase opposite to that of the frequency component Sr (fx). A certain interpolation signal is obtained. As a result, the frequency components of the R signal obtained by selecting and adding the R signal obtained from the solid-state imaging device 1 and the interpolation signal obtained from the multiplier 9 by the gate circuit 11 and odd-order harmonic components are almost canceled. 6 (c).

【0043】こうして得られるゲート回路10、ゲート
回路11の出力をローパスフィルタ12、ローパスフィ
ルタ13に加え、1/4dx以下の周波数帯域を取り出して
G信号、R信号を得る。図6(b)、図6(c)からわ
かるように、G信号、R信号では有効帯域に混入する1/
2dxを中心に発生した高調波成分が十分抑圧され、これ
に起因する偽の色信号が改善される。
The outputs of the gate circuits 10 and 11 obtained as described above are applied to the low-pass filter 12 and the low-pass filter 13, and a frequency band of 1 / 4dx or less is extracted to obtain a G signal and an R signal. As can be seen from FIGS. 6B and 6C, the G signal and the R signal have 1 /
Harmonic components generated around 2dx are sufficiently suppressed, and a false color signal resulting therefrom is improved.

【0044】以上の説明は、垂直位置が2mのRとGが繰
り返される画素列を例にとって行なったが、垂直位置が
2m+1の画素列ではG信号とB信号の間で同様の補間処理
が実現できる。ところが、垂直位置が2mの画素列に存在
しないB信号、あるいは垂直位置が2m+1の画素列に存在
しないR信号を補間する方法については述べられておら
ず、すべての画素列に対応する各色信号を得ることがで
きない。
In the above description, a pixel row in which the vertical position is 2 m and R and G are repeated is described as an example.
In the 2m + 1 pixel column, similar interpolation processing can be realized between the G signal and the B signal. However, there is no description of a method of interpolating a B signal whose vertical position does not exist in the pixel column of 2m or an R signal which does not exist in the pixel column of 2m + 1, and each color corresponding to every pixel column is not described. I can't get a signal.

【0045】これに対して、ベイヤ配列の原色型フィル
タにおいてRとGが繰り返される画素列のB信号、ある
いはGとBが繰り返される画素列のR信号を補間する第
2の従来の方法が特開平7−236147で述べられて
いる。特開平7−236147の方法では、ある画素の
周辺に存在する複数の画素の信号を利用して、当該画素
に対する複数の色信号を得る補間処理手段が述べられて
いる。また同時に、補間処理を行なう当該画素における
垂直方向および水平方向の相関値を得る手段を備え、こ
の相関に基づいて補間処理の動作を制御する方法が述べ
られている。この方法を図7を用いて説明する。
On the other hand, a second conventional method of interpolating a B signal of a pixel row in which R and G are repeated or an R signal of a pixel row in which G and B are repeated in a Bayer array primary color type filter is notable. No. 7-236147. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-236147 describes an interpolation processing means for obtaining a plurality of color signals for a pixel by using signals of a plurality of pixels present around a certain pixel. At the same time, a method is described in which means for obtaining correlation values in the vertical direction and the horizontal direction of the pixel to be subjected to the interpolation processing are provided, and the operation of the interpolation processing is controlled based on the correlation. This method will be described with reference to FIG.

【0046】図7(a)は、例えば図2に示すベイヤ配
列の原色型フィルタの水平位置2(n+1)、垂直位置2m+1の
画素を中心とする9画素を取りだしたものである。ここ
で水平方向の被写体像の変化が少ないものと仮定したと
きのG22の位置における補間信号Rh、Gh、Bhを、次の数
17、数18、数19の演算で求める。
FIG. 7A shows, for example, nine pixels centered on the pixel at the horizontal position 2 (n + 1) and the vertical position 2m + 1 of the Bayer array primary color filter shown in FIG. . Here, the interpolation signals Rh, Gh, and Bh at the position of G22 when it is assumed that the change of the subject image in the horizontal direction is small are calculated by the following equations (17), (18), and (19).

【0047】[0047]

【数17】 [Equation 17]

【0048】[0048]

【数18】 (Equation 18)

【0049】[0049]

【数19】 [Equation 19]

【0050】また、垂直方向の被写体像の変化が少ない
ものと仮定したときのG22の位置における補間信号Rv、G
v、Bvを次の数20、数21、数22の演算で求める。
The interpolation signals Rv, G at the position G22 when it is assumed that the change of the
v and Bv are obtained by the following calculations of Expressions 20, 21, and 22.

【0051】[0051]

【数20】 (Equation 20)

【0052】[0052]

【数21】 (Equation 21)

【0053】[0053]

【数22】 (Equation 22)

【0054】一方、垂直方向の相関を判定する垂直相関
係数Svと水平方向の相関を判定する水平相関係数Shは次
の数23、数24あるいは数25、数26で求める。数
23、数24は、被写体像の彩度が高いときに適用し、
数25、数26は無彩色のときに適用する。さらに、垂
直相関係数Svと水平相関係数Shから次の数27、数28
に示す水平方向の係数Khと垂直方向の係数Kvを得る。
On the other hand, the vertical correlation coefficient Sv for determining the correlation in the vertical direction and the horizontal correlation coefficient Sh for determining the correlation in the horizontal direction are obtained by the following Expressions 23 and 24 or Expressions 25 and 26. Equations 23 and 24 are applied when the saturation of the subject image is high,
Equations 25 and 26 apply to achromatic colors. Further, the following Expressions 27 and 28 are obtained from the vertical correlation coefficient Sv and the horizontal correlation coefficient Sh.
Then, a horizontal coefficient Kh and a vertical coefficient Kv are obtained.

【0055】[0055]

【数23】 (Equation 23)

【0056】[0056]

【数24】 (Equation 24)

【0057】[0057]

【数25】 (Equation 25)

【0058】[0058]

【数26】 (Equation 26)

【0059】[0059]

【数27】 [Equation 27]

【0060】[0060]

【数28】 [Equation 28]

【0061】水平方向の係数Khは、水平方向の被写体像
の変化が小さいものとして求めた補間信号Rh、Gh、Bhの
増幅率であり、垂直方向の係数Kvは垂直方向の被写体像
の変化が小さいものとして求めた補間信号Rv、Gv、Bvの
増幅率である。それぞれの係数で増幅したRhとRv、Ghと
Gv、BhとBvを加算して、最終的な補間信号とする。数2
3、数24あるいは数25、数26と数27、数28よ
り、たとえば垂直方向の変化のみが大きな被写体像では
Svの値が大きくなり、Shが0になるのでKh=1、Kv=0
となる。このとき最終的な補間信号は、水平方向の被写
体像の変化が小さいものとして求めた補間信号Rh、Gh、
Bhのみで構成される。一方、水平方向の変化のみが大き
な被写体像ではShの値が大きくなり、Svが0になるので
Kh=0、Kv=1となる。このとき最終的な補間信号は、
垂直方向の被写体像の変化が小さいものとして求めた補
間信号Rv、Gv、Bvのみで構成される。
The coefficient Kh in the horizontal direction is an amplification factor of the interpolation signals Rh, Gh, and Bh obtained assuming that the change in the image of the subject in the horizontal direction is small. The coefficient Kv in the vertical direction is a coefficient of the change in the image of the subject in the vertical direction. This is the amplification factor of the interpolation signals Rv, Gv, Bv obtained as a small value. Rh and Rv, Gh amplified by each coefficient
Gv, Bh and Bv are added to obtain a final interpolation signal. Number 2
3, 24, 25, 26, 27, and 28, for example, in a subject image in which only a change in the vertical direction is large.
Since the value of Sv increases and Sh becomes 0, Kh = 1 and Kv = 0
Becomes At this time, the final interpolation signals are interpolation signals Rh, Gh,
It consists of Bh only. On the other hand, in a subject image in which only a change in the horizontal direction is large, the value of Sh becomes large, and Sv becomes zero.
Kh = 0 and Kv = 1. At this time, the final interpolation signal is
It is composed of only the interpolation signals Rv, Gv, and Bv obtained assuming that the change of the subject image in the vertical direction is small.

【0062】また図7(b)は、図2における水平位置
2(n+1)+1、垂直位置2m+1の画素を中心とする9画素を取
りだしたものである。B22の位置における水平方向の被
写体像の変化が少ないものと仮定したときの補間信号R
h、Gh、Bhは、次の数29、数30、数31の演算で求
め、垂直方向の被写体像の変化が少ないものと仮定した
ときの補間信号Rv、Gv、Bvは、次の数32、数33、数
34で求める。
FIG. 7B shows the horizontal position in FIG.
9 pixels centered on the pixel at 2 (n + 1) +1 and the vertical position 2m + 1. Interpolation signal R assuming that the horizontal subject image change at the position of B22 is small.
h, Gh, and Bh are calculated by the following equations (29), (30), and (31), and the interpolation signals Rv, Gv, and Bv when the change in the subject image in the vertical direction is assumed to be small are: , 33, and 34.

【0063】[0063]

【数29】 (Equation 29)

【0064】[0064]

【数30】 [Equation 30]

【0065】[0065]

【数31】 (Equation 31)

【0066】[0066]

【数32】 (Equation 32)

【0067】[0067]

【数33】 [Equation 33]

【0068】[0068]

【数34】 (Equation 34)

【0069】ここで、図7(a)において斜線で示す部
分が暗く、斜線のない部分が明るい無彩色の被写体像が
結像したものとする。暗い部分の信号の大きさがR、
G、Bとも0.2で、明るい部分の信号の大きさがR、
G、Bとも1.0であるとして、数17ないし数28にし
たがって補間信号を求める。このとき、Kh=1、Kv=0
となるのでRh=1.0、Gh=1.0、Bh=1.0が補間信号とし
て出力され、それぞれ本来得られるべき色信号と一致す
る。ところが図7(a)に示す被写体像が緑色で、斜線
のない部分のGが1.0でR、Bが0.2、斜線で示す部分の
R、G、Bが0.2であるとする。数17ないし数28に
したがって補間信号を求めると、Kh=1、Kv=0となる
のでRh=1.0、Gh=1.0、Bh=0.2が補間信号として出力
される。このときR信号が本来得られるべきものと異な
り、偽の色信号が発生する。
In FIG. 7A, it is assumed that an achromatic subject image is formed in which a portion indicated by oblique lines is dark and a portion without oblique lines is bright. The magnitude of the signal in the dark part is R,
G and B are both 0.2, and the magnitude of the signal in the bright part is R,
Assuming that both G and B are 1.0, an interpolation signal is obtained according to Equations 17 to 28. At this time, Kh = 1, Kv = 0
Thus, Rh = 1.0, Gh = 1.0, and Bh = 1.0 are output as interpolation signals, which respectively match the color signals that should be obtained. However, it is assumed that the subject image shown in FIG. 7A is green, G in a portion without oblique lines is 1.0 and R and B are 0.2, and R, G and B in portions indicated by oblique lines are 0.2. When the interpolation signal is obtained according to Equations 17 to 28, Kh = 1 and Kv = 0, so that Rh = 1.0, Gh = 1.0, and Bh = 0.2 are output as interpolation signals. At this time, a false color signal is generated unlike the signal that should be obtained from the R signal.

【0070】このように特開平7−236147に述べ
られている第2の従来の方法では、たとえばRの画素が
ない画素列に対応するR信号を補間して無彩色の被写体
像での偽の色信号を軽減することができるが、彩度の高
い被写体像での偽の色信号が防止できないという問題点
があった。また、特開平7−236147に述べられて
いる方法では、無彩色の被写体像と彩度の高い被写体像
で相関判定方法を変えるなど、複雑な相関検出方法を要
するので回路規模が増大する。
As described above, in the second conventional method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-236147, for example, an R signal corresponding to a pixel row having no R pixel is interpolated to generate a false color in an achromatic subject image. Although the color signal can be reduced, there is a problem that a false color signal cannot be prevented in a highly saturated subject image. Further, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-236147 requires a complicated correlation detection method, such as changing the correlation determination method between an achromatic subject image and a high-saturation subject image, thereby increasing the circuit scale.

【0071】なお上述の説明は図7(a)、図7(b)
に示すような水平方向3画素の範囲で補間処理を行なう
場合を例にとったが、特開平7−236147には水平
方向5画素の範囲の画素を用いた補間処理についても述
べられている。しかし彩度の高い被写体像の変化する部
分では偽の色信号が軽減できないことは変わらないの
で、詳細な説明は省略する。
The above description is made with reference to FIGS. 7A and 7B.
As an example, the case where the interpolation processing is performed in the range of three pixels in the horizontal direction as shown in FIG. 1 is described. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-236147 also describes the interpolation processing using the pixels in the range of five pixels in the horizontal direction. However, a false color signal cannot be reduced in a portion where a highly saturated subject image changes, so that the detailed description is omitted.

【0072】一方、ベイヤ配列の原色型フィルタにおい
てRとGが繰り返される画素列のB信号、あるいはGと
Bが繰り返される画素列のR信号を補間する第3の従来
の方法が特開昭61−501424で述べられている。
特開昭61−501424の方法を、図8を用いて以下
に説明する。
On the other hand, a third conventional method for interpolating a B signal of a pixel row in which R and G are repeated or an R signal of a pixel row in which G and B are repeated in a Bayer array primary color filter is disclosed in -501424.
The method of JP-A-61-501424 will be described below with reference to FIG.

【0073】まず、図8におけるR、Bの画素の位置の
G信号を、上下左右にある4つのGの画素の信号の平均
値で補間する。すなわち、例えば図8における斜線で示
すB9の位置のG信号は、次の数35であらわされるG9で
補間する。
First, the G signals at the positions of the R and B pixels in FIG. 8 are interpolated by the average value of the signals of the four G pixels at the top, bottom, left and right. That is, for example, the G signal at the position of B9 indicated by oblique lines in FIG. 8 is interpolated by G9 expressed by the following Expression 35.

【0074】[0074]

【数35】 (Equation 35)

【0075】G信号を補間したあとのR信号、B信号の
補間方法は次の通りである。補間する位置の左右の画素
が補間しようとする当該色の画素である場合、たとえば
図8における砂地模様で示したG2の位置のR信号R2は、
次の数36の演算で得る。
The method of interpolating the R and B signals after interpolating the G signal is as follows. When the left and right pixels at the position to be interpolated are the pixels of the color to be interpolated, for example, the R signal R2 at the position G2 indicated by the sand pattern in FIG.
It is obtained by the following equation (36).

【0076】[0076]

【数36】 [Equation 36]

【0077】また、たとえばRの画素のない画素列での
R信号を補間するに際して、上下の画素がRの画素であ
る場合、たとえば図8における2重枠で示したG5の位置
のR信号R5は次の数37の演算で得る。
For example, when interpolating an R signal in a pixel row having no R pixel, if the upper and lower pixels are R pixels, for example, the R signal R5 at the G5 position shown by the double frame in FIG. Is obtained by the following equation (37).

【0078】[0078]

【数37】 (37)

【0079】そして、斜め4方向の画素が補間しようと
する当該色の画素である場合、たとえば図8におけるB9
の位置のR信号R9は次の数38の演算で得る。Bの画素
のない画素列でのB信号を補間する場合も同様の処理を
行えばよい。
If the pixels in the four oblique directions are the pixels of the color to be interpolated, for example, B9 in FIG.
The R signal R9 at the position is obtained by the following equation (38). Similar processing may be performed when interpolating a B signal in a pixel column having no B pixel.

【0080】[0080]

【数38】 (38)

【0081】ここで、図8(a)に示したG5の画素の周
辺を抜き出して図8(b)としたとき、斜線で示す部分
が暗く、斜線のない部分が明るい緑色の被写体像が結像
したとする。斜線でしめす部分のG、R、Bが0.2で、
斜線のない部分のGが1.0、R、Bが0.2であるとき、数
35ないし数37にしたがってG5の位置のR、G、Bを
求めるとG5=1.0、R5=0.35、B5=0.25となり、R信号
は本来得られるべき信号よりも若干大きくなるり、B信
号は若干小さくなるが、前述の第2の従来の方法に比べ
ると大幅に改善される。
Here, when the periphery of the pixel G5 shown in FIG. 8 (a) is extracted and shown in FIG. 8 (b), a shaded portion is dark, and a portion without the shaded portion is a bright green subject image. Suppose you image. G, R, and B in the shaded area are 0.2,
When G in the unshaded portion is 1.0 and R and B are 0.2, when R, G, and B at the position of G5 are obtained according to Formulas 35 to 37, G5 = 1.0, R5 = 0.35, and B5 = 0.25. Although the R signal is slightly larger than the signal to be originally obtained and the B signal is slightly smaller, it is greatly improved as compared with the above-mentioned second conventional method.

【0082】一方、図8(b)において斜線で示す部分
のG、R、Bが0.2で、斜線のない部分のR、G、Bが
1.0である無彩色の被写体像が結像したとする。数35
ないし数37にしたがってG5の位置のR、G、Bを求め
ると、G5=1.0、R5=0.75、B5=1.25となる。このよう
にR信号は本来得られるべき信号よりも若干小さくな
り、B信号は若干大きくなるので前述の第2の従来の方
法に比べると偽の色信号が大きくなる。
On the other hand, in FIG. 8B, G, R, and B in the hatched portions are 0.2, and R, G, and B in the non-hatched portions are 0.2.
It is assumed that an achromatic subject image of 1.0 is formed. Number 35
When R, G, and B at the position of G5 are obtained according to Expression 37, G5 = 1.0, R5 = 0.75, and B5 = 1.25. As described above, the R signal is slightly smaller than the signal to be originally obtained, and the B signal is slightly larger, so that the false color signal is larger than that of the second conventional method.

【0083】[0083]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、上
述の第1の従来の方法は、ベイヤ配列の原色型色フィル
タにおいてRとGが繰り返される画素列のB信号、ある
いはGとBが繰り返される画素列のR信号を補間する処
理に対応していないという問題点がある。また、上述の
第2の従来の方法は、ベイヤ配列の原色型色フィルタに
おけるRとGが繰り返される画素列のB信号、GとBが
繰り返される画素列のR信号を補間して無彩色の被写体
像での偽の色信号を十分低減できるが、彩度の高い被写
体像では大きな偽の色信号が発生するという問題点があ
る。また、相関の検出方法が複雑であるという問題点も
合わせ持つ。さらに、上述の第3の従来の方法では、無
彩色の被写体像の場合と彩度の高い被写体像の場合の両
方で偽の色信号を軽減できるが、軽減量が十分でないと
いう問題点があった。
As described above, in the above-mentioned first conventional method, the B signal of the pixel row in which R and G are repeated or G and B in the primary color filter of the Bayer array is used. There is a problem that it does not correspond to the process of interpolating the R signal of a repeated pixel row. Further, the above-mentioned second conventional method interpolates the B signal of a pixel row in which R and G are repeated and the R signal of a pixel row in which G and B are repeated in a Bayer array primary color filter to achromatic color. Although false color signals in a subject image can be sufficiently reduced, there is a problem that a large false color signal is generated in a highly saturated subject image. It also has the problem that the method of detecting the correlation is complicated. Furthermore, in the third conventional method described above, false color signals can be reduced both in the case of an achromatic subject image and in the case of a highly saturated subject image, but there is a problem that the amount of reduction is insufficient. Was.

【0084】本発明の目的は、ベイヤ配列の色フィルタ
を用いた場合にも、ある色信号の画素が存在しない画素
列で当該色信号を補間して、被写体像が無彩色の場合の
偽の色信号の発生を十分に軽減すると同時に、被写体像
の彩度が高い場合にも偽の色信号が大きく増加すること
のない単板カラーカメラの信号補間方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a color filter in which a color signal of a certain color signal does not exist even when a color filter of a Bayer array is used, and a false color when a subject image is achromatic. It is an object of the present invention to provide a signal interpolation method for a single-chip color camera, in which the generation of a color signal is sufficiently reduced and a false color signal is not greatly increased even when the saturation of a subject image is high.

【0085】[0085]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の単板カラーカメラの信号補間方法では、分
光感度特性の異なる複数種の画素群を2次元状に、しか
も上記複数種の画素群のうち第1の種類に対応する第1
の画素群が隣接画素列の間で互いに補間する関係に配さ
れ、少なくとも上記複数種の画素群のうち上記第1の種
類とは異なる第2の種類に対応する第2の画素群の画素
が1画素列おきに存在するよう配された撮像素子を用い
て少なくともすべての画素列に対応した上記第2の種類
の信号を生成する単板カラーカメラの信号補間方法にお
いて、上記第2の画素群が存在しない画素列から任意に
選んだ第1の画素列に存在する第1の画素の位置におけ
る上記第1の画素群の信号である第1の信号を取り出
し、上記第1の画素列に隣接する第2の画素列上の上記
第1の画素群に属する画素の信号と上記第1の画素列に
隣接し、かつ上記第2の画素列とは異なる第3の画素列
上の上記第1の画素群に属する画素の信号を加算した信
号から上記第1の画素の位置に対応する第1の低周波信
号を取り出し、上記第2の画素列上の上記第2の画素群
に属する画素の信号と上記第3の画素列上の上記第2の
画素群に属する画素の信号を加算した信号から上記第1
の画素の位置に対応する第2の低周波信号を取り出し、
上記第1の低周波信号に対する上記第2の低周波信号の
大きさに対応した第1の係数信号を上記第1の信号に乗
算した第1の補間信号を取り出して上記第1の画素の位
置における上記第2の種類の信号として用いることとし
た。このとき、上記第1の画素が上記第1の画素群に属
するときには上記第1の画素の信号を上記第1の信号と
し、上記第1の画素が上記第1の画素群に属するもので
はないときには上記第1の画素列上に存在し、上記第1
の画素に両側で隣接する上記第1の画素群に属する第2
の画素と第3の画素の信号の平均値信号を上記第1の信
号とすることが望ましい。
In order to achieve the above object, in a signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention, a plurality of pixel groups having different spectral sensitivity characteristics are two-dimensionally arranged. Of the pixel groups corresponding to the first type
Are arranged in a relationship of interpolating each other between adjacent pixel columns, and at least pixels of a second pixel group corresponding to a second type different from the first type among the plurality of types of pixel groups are In the signal interpolation method for a single-chip color camera that generates at least the second type of signal corresponding to at least all pixel columns by using an imaging element arranged so as to exist every other pixel column, the second pixel group Takes out a first signal which is a signal of the first pixel group at a position of a first pixel present in a first pixel row arbitrarily selected from a pixel row in which the first pixel row does not exist, and is adjacent to the first pixel row. And a signal of a pixel belonging to the first pixel group on the second pixel column and the first signal on a third pixel column adjacent to the first pixel column and different from the second pixel column. From the signal obtained by adding the signals of the pixels belonging to the pixel group , And a signal of a pixel belonging to the second pixel group on the second pixel column and belonging to the second pixel group on the third pixel column. From the signal obtained by adding the pixel signals, the first
Extract a second low-frequency signal corresponding to the position of the pixel
A first interpolation signal obtained by multiplying the first signal by a first coefficient signal corresponding to the magnitude of the second low frequency signal with respect to the first low frequency signal is taken out, and the position of the first pixel is obtained. Is used as the second type of signal. At this time, when the first pixel belongs to the first pixel group, the signal of the first pixel is used as the first signal, and the first pixel does not belong to the first pixel group. Sometimes it is present on the first pixel column,
A second pixel belonging to the first pixel group adjacent on both sides to the pixel
It is desirable that the average signal of the signals of the pixel and the third pixel be the first signal.

【0086】また上記撮像素子は、上記画素列の方向の
解像度を低下させる光学ローパスフィルタを組み合わせ
たものであってもよい。
Further, the image pickup device may be a combination of an optical low-pass filter for lowering the resolution in the pixel row direction.

【0087】さらに、分光感度特性の異なる複数種の画
素群を2次元状に、しかも上記複数種の画素群のうち第
1の種類に対応する第1の画素群が隣接画素列の間で互
いに補間する関係に配され、少なくとも上記複数種の画
素群のうち上記第1の種類とは異なる第2の種類に対応
する第2の画素群の画素が1画素列おきに存在するよう
配された撮像素子を用いて、上記第2の画素群を除くす
べての画素の位置に対応する上記第2の種類の信号をす
くなくとも2つの方法で生成した補間信号によって補間
する単板カラーカメラの信号補間方法において、上記第
2の画素群に属さない画素から任意に選んだ第1の画素
を含む第1の画素列に隣接する第2の画素列上の上記第
1の画素群に属する画素の信号と上記第1の画素列に隣
接し、かつ上記第2の画素列とは異なる第3の画素列上
の上記第1の画素群に属する画素の信号を加算した信号
から上記第1の画素の位置に対応する第1の低周波信号
を生成し、上記第2の画素列上の上記第1の画素群に属
さない画素の信号と上記第3の画素列上の上記第1の画
素群に属さない画素の信号を加算した信号から上記第1
の画素の位置に対応する第2の低周波信号を生成し、上
記第1の画素列上に存在して上記第1の画素に隣接する
第2の画素をとおり、上記第1の画素列に垂直の方向の
第1のライン上に存在する上記第1の画素群に属する画
素の信号と上記第1の画素列上に存在して上記第1の画
素に対して上記第2の画素とは反対側に隣接する第3の
画素をとおり、上記第1の画素列に垂直の方向の第2の
ライン上に存在する上記第1の画素群に属する画素の信
号を加算した信号から上記第1の画素に対応する第3の
低周波信号を生成し、上記第1のライン上に存在する上
記第1の画素群に属さない画素の信号と上記第2のライ
ン上に存在する上記第1の画素群に属さない画素の信号
を加算した信号から上記第1の画素に対応する第4の低
周波信号を生成し、上記第1の低周波信号と上記第2の
低周波信号の加算値に対する上記第1の低周波信号と上
記第2の低周波信号の差の絶対値の比に対応した第1の
係数信号を生成し、上記第3の低周波信号と上記第4の
低周波信号の加算値に対する上記第3の低周波信号と上
記第4の低周波信号の差の絶対値の比に対応した第2の
係数信号を生成し、上記第1の係数信号と上記第2の係
数信号の加算値に対する上記第1の係数信号の比に対応
した第1の増幅度を生成し、上記第1の係数信号と上記
第2の係数信号の加算値に対する上記第2の係数信号の
比に対応した第2の増幅度を生成し、上記第1の増幅度
と上記第2の増幅度を用いて上記2つの方法で生成した
補間信号を合成するようにしても良い。
Further, a plurality of types of pixel groups having different spectral sensitivity characteristics are two-dimensionally arranged, and a first pixel group corresponding to a first type among the plurality of types of pixel groups is mutually connected between adjacent pixel columns. The pixels of a second pixel group corresponding to a second type different from the first type among at least the plurality of types of pixel groups are arranged so as to be present in every other pixel column. A signal interpolation method for a single-chip color camera in which an image sensor is used to interpolate signals of the second type corresponding to positions of all pixels except the second pixel group by interpolation signals generated by at least two methods. And a signal of a pixel belonging to the first pixel group on a second pixel row adjacent to the first pixel row including a first pixel arbitrarily selected from the pixels not belonging to the second pixel group. Adjacent to the first pixel column, and Generating a first low-frequency signal corresponding to the position of the first pixel from a signal obtained by adding signals of pixels belonging to the first pixel group on a third pixel column different from the pixel column of From the signal obtained by adding the signal of the pixel not belonging to the first pixel group on the second pixel column and the signal of the pixel not belonging to the first pixel group on the third pixel column, the first
And generates a second low-frequency signal corresponding to the position of the pixel, and passes through the second pixel existing on the first pixel column and adjacent to the first pixel to the first pixel column. The signals of the pixels belonging to the first pixel group existing on the first line in the vertical direction and the second pixels are present on the first pixel column with respect to the first pixels. From the signal obtained by adding the signals of the pixels belonging to the first pixel group, which passes through the third pixel adjacent on the opposite side and is on the second line in the direction perpendicular to the first pixel column, And generating a third low-frequency signal corresponding to the pixel of the first pixel group and a signal of a pixel that does not belong to the first pixel group existing on the first line and the first low-frequency signal existing on the second line. A fourth low-frequency signal corresponding to the first pixel is generated from a signal obtained by adding signals of pixels that do not belong to the pixel group. A first coefficient signal corresponding to a ratio of an absolute value of a difference between the first low-frequency signal and the second low-frequency signal to an added value of the first low-frequency signal and the second low-frequency signal is calculated. A second low-frequency signal corresponding to a ratio of the absolute value of the difference between the third low-frequency signal and the fourth low-frequency signal to the sum of the third low-frequency signal and the fourth low-frequency signal. Generating a coefficient signal; generating a first amplification factor corresponding to a ratio of the first coefficient signal to an added value of the first coefficient signal and the second coefficient signal; Generating a second amplification factor corresponding to a ratio of the second coefficient signal to an added value of the second coefficient signal, and using the first amplification factor and the second amplification factor to perform the two methods; May be combined with the interpolation signal generated in step (1).

【0088】このとき好適な構成方法としては上記2つ
の方法で生成した補間信号は、上記第1の低周波信号に
対する上記第2の低周波信号の比に対応した信号を上記
第1の画素列上に存在する上記第1の画素群に属する画
素の信号から得た上記第1の画素の位置における上記第
1の種類に対応する信号に乗算した第1の補間信号と、
上記第3の低周波信号に対する上記第4の低周波信号の
比に対応した信号を上記第1の画素をとおり、上記第1
の画素列に垂直の方向の第3のライン上に存在する上記
第1の画素群に属する画素の信号から得た上記第1の画
素の位置における上記第1の種類に対応する信号に乗算
した第2の補間信号であり、上記第1の補間信号を上記
第2の増幅度で増幅し、上記第2の補間信号を上記第1
の増幅度で増幅することである。
At this time, as a preferred configuration method, the interpolation signal generated by the above two methods is such that the signal corresponding to the ratio of the second low frequency signal to the first low frequency signal is the first pixel column. A first interpolation signal obtained by multiplying a signal corresponding to the first type at a position of the first pixel obtained from a signal of a pixel belonging to the first pixel group present above;
The signal corresponding to the ratio of the fourth low-frequency signal to the third low-frequency signal passes through the first pixel and passes through the first low-frequency signal.
Multiplied by the signal corresponding to the first type at the position of the first pixel obtained from the signal of the pixel belonging to the first pixel group existing on the third line in the direction perpendicular to the pixel column of A second interpolation signal, wherein the first interpolation signal is amplified at the second amplification degree, and the second interpolation signal is converted to the first interpolation signal.
Amplification with an amplification degree of

【0089】[0089]

【作用】上記の構成により、ローパスフィルタの出力信
号の比から被写体像の成分比に近い値が得られるので、
ベイヤ配列の色フィルタを用いた場合にもある色信号の
画素が存在しない画素列で本来得られるべき当該色信号
に十分近い補間信号が生成できる。これにより、被写体
像が無彩色の場合の偽の色信号の発生を十分に軽減する
と同時に、被写体像が彩度の高い場合にも偽の色信号が
大きく増加することのない単板カラーカメラの信号補間
方法が実現できる。
With the above arrangement, a value close to the component ratio of the subject image can be obtained from the ratio of the output signals of the low-pass filter.
Even when a Bayer array color filter is used, it is possible to generate an interpolation signal that is sufficiently close to the color signal to be originally obtained in a pixel row in which a pixel of a certain color signal does not exist. As a result, the generation of a false color signal when the subject image is achromatic is sufficiently reduced, and at the same time, the false color signal does not greatly increase even when the subject image has high saturation. A signal interpolation method can be realized.

【0090】また、2つの補間信号を重み付けして最終
的な補間信号を生成するときにも、補間信号を生成する
際に用いるローパスフィルタの出力信号を利用して重み
付けの増幅度を得るので、構成が複雑にならない。
Also, when the two interpolation signals are weighted to generate the final interpolation signal, the amplification degree of the weight is obtained by using the output signal of the low-pass filter used for generating the interpolation signal. The configuration is not complicated.

【0091】[0091]

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1に示す構成
図を用いて説明する。図1において、固体撮像素子1は
図2に示すベイヤ配列の原色型色フィルタを組み合わせ
たものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the configuration diagram shown in FIG. In FIG. 1, a solid-state imaging device 1 is a combination of primary color filters of the Bayer array shown in FIG.

【0092】本発明では図1の構成において、固体撮像
素子1の出力を遅延時間が1水平走査期間に等しい1H
遅延回路14に加える。さらに、1H遅延回路14の出
力信号を1H遅延回路15に加える。これによって、た
とえば固体撮像素子1から図2に示す垂直位置2(m+1)の
画素列の信号が得られるとき、1H遅延回路14からは
垂直位置2m+1の画素列の信号、1H遅延回路15からは
垂直位置2mの画素列の信号が同時に得られる。
In the present invention, in the configuration of FIG. 1, the output of the solid-state imaging device 1 is set to 1H for a delay time equal to one horizontal scanning period.
It is added to the delay circuit 14. Further, the output signal of the 1H delay circuit 14 is applied to the 1H delay circuit 15. Thus, for example, when the signal of the pixel column at the vertical position 2 (m + 1) shown in FIG. 2 is obtained from the solid-state imaging device 1, the 1H delay circuit 14 outputs the signal of the pixel column at the vertical position 2m + 1, and 1H delay. The signal of the pixel column at the vertical position 2 m is simultaneously obtained from the circuit 15.

【0093】一方、固体撮像素子1から得られた垂直位
置2(m+1)の画素列の信号はサンプラ2、サンプラ3に加
えられ、それぞれR信号とG信号に分離される。同様
に、1H遅延回路15から得られた垂直位置2mの画素列
の信号はサンプラ16、サンプラ17に加えられ、それ
ぞれR信号とG信号に分離される。さらにサンプラ2、
サンプラ3、サンプラ16、サンプラ17の出力は、周
波数faよりも低い帯域を通過させるローパスフィルタ
4、ローパスフィルタ5、ローパスフィルタ18、ロー
パスフィルタ19にそれぞれ加えられて低周波成分が取
り出される。このとき得られたローパスフィルタ4の出
力とローパスフィルタ18の出力は加算器20に加えら
れ、ローパスフィルタ5の出力とローパスフィルタ19
の出力は加算器21に加えられる。この結果、加算器2
0からは垂直位置2mの画素列のR信号の低周波成分と、
垂直位置2(m+1)の画素列のR信号の低周波成分の加算信
号が得られる。同様に加算器21からは垂直位置2mの画
素列のG信号の低周波成分と、垂直位置2(m+1)の画素列
のG信号の低周波成分の加算信号が得られる。
On the other hand, the signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) obtained from the solid-state imaging device 1 is applied to the samplers 2 and 3, and is separated into R and G signals, respectively. Similarly, a signal of a pixel row at a vertical position of 2 m obtained from the 1H delay circuit 15 is applied to a sampler 16 and a sampler 17, and is separated into an R signal and a G signal, respectively. Sampler 2,
Outputs of the samplers 3, 16 and 17 are respectively applied to a low-pass filter 4, a low-pass filter 5, a low-pass filter 18, and a low-pass filter 19 that pass a band lower than the frequency fa, and a low-frequency component is extracted. The output of the low-pass filter 4 and the output of the low-pass filter 18 obtained at this time are applied to an adder 20 to output the output of the low-pass filter 5 and the low-pass filter 19.
Is applied to the adder 21. As a result, adder 2
From 0, the low frequency component of the R signal of the pixel column at the vertical position 2m,
An addition signal of the low frequency component of the R signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) is obtained. Similarly, the adder 21 obtains an addition signal of the low-frequency component of the G signal of the pixel row at the vertical position 2m and the low-frequency component of the G signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1).

【0094】ここで、1H遅延回路14から得られる垂
直位置2m+1の画素列の信号を基準に考えると、1H後の
垂直位置2(m+1)の画素列の信号は垂直方向に-dyだけシ
フトして利用することに当たり、1H前の垂直位置2mの
画素列の信号は垂直方向に+dyだけシフトして利用する
ことに当たる。すなわち垂直位置2mおよび2(m+1)の画素
列のR信号の低周波の信号がsrl(x,y)ならば、加算器2
0から得られるsra(x,y)は次の数39に示すとおりであ
る。
Here, considering the signal of the pixel row at the vertical position 2m + 1 obtained from the 1H delay circuit 14 as a reference, the signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) after 1H is-in the vertical direction. In the case of using by shifting by dy, the signal of the pixel column at the vertical position 2m before 1H corresponds to using by shifting by + dy in the vertical direction. That is, if the low-frequency signal of the R signal of the pixel column at the vertical position 2m and 2 (m + 1) is srl (x, y), the adder 2
Sra (x, y) obtained from 0 is as shown in the following Expression 39.

【0095】[0095]

【数39】 [Equation 39]

【0096】yのシフトによる周波数レスポンスの変化
を求めるためsrl(x,y)=exp(jωy)とおく。この結果、
数39は次の数40のように書き改められ、垂直位置2m
の画素列と2(m+1)の画素列を加算して垂直位置2m+1で利
用することによる周波数レスポンスはcosωdyとなる。
すなわち加算器20から得られる信号sra(x,y)の持つ周
波数成分Sra(fx,fy)は、Sr(fx,fy)の水平方向の帯域を
ローパスフィルタで制限したものに、垂直の周波数が1/
4dyのときレスポンスが0となる垂直方向の周波数レス
ポンスcosωdyを掛け合わせたものとなる。加算器21
から得られるG信号の周波数成分についても同様であ
る。
To determine the change in frequency response due to the shift of y, srl (x, y) = exp (jωy). As a result,
Equation 39 is rewritten as the following Equation 40, and the vertical position is 2m
The frequency response obtained by adding the pixel row of (1) and the pixel row of 2 (m + 1) and using it at the vertical position 2m + 1 is cosωdy.
That is, the frequency component Sra (fx, fy) of the signal sra (x, y) obtained from the adder 20 is obtained by limiting the horizontal band of Sr (fx, fy) with a low-pass filter, 1 /
In the case of 4dy, it is obtained by multiplying the frequency response cosωdy in the vertical direction where the response becomes 0. Adder 21
The same applies to the frequency component of the G signal obtained from.

【0097】[0097]

【数40】 (Equation 40)

【0098】なお、1H遅延回路14、1H遅延回路1
5の遅延量が正確に1水平走査期間に設定されていると
き、固体撮像素子1から得られる信号と1H遅延回路1
5から得られる信号の図2における画素の水平位置は同
一である。そこで、図9に示す本発明の第2の実施例の
構成では、固体撮像素子1の出力と1H遅延回路15の
出力を加算器20で加算する。加算器20の出力は、た
とえば垂直位置2mの画素列と垂直位置2(m+1)の画素列に
おける、水平位置が同一で同色の画素同志が加算された
ものとなるから、サンプラ2、サンプラ3に加えて一括
してR信号とG信号に分離することができる。このと
き、サンプラ2、サンプラ3の出力をローパスフィルタ
4、ローパスフィルタ5に加えて得られる信号は、図1
において加算器20、加算器21から得られる信号と同
一であることは明らかである。したがって、図9の構成
におけるローパスフィルタ4、ローパスフィルタ5以降
の説明は、以下に述べる図1の構成に対するものと同様
である。
The 1H delay circuit 14, 1H delay circuit 1
5 is set to exactly one horizontal scanning period, the signal obtained from the solid-state imaging device 1 and the 1H delay circuit 1
The horizontal position of the pixel in FIG. 2 of the signal obtained from 5 is the same. Therefore, in the configuration of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 9, the output of the solid-state imaging device 1 and the output of the 1H delay circuit 15 are added by the adder 20. The output of the adder 20 is, for example, the sum of pixels of the same color and the same color in the pixel row at the vertical position 2m and the pixel row at the vertical position 2 (m + 1). In addition to R, G signals can be collectively separated into R signals and G signals. At this time, the signals obtained by adding the outputs of the samplers 2 and 3 to the low-pass filters 4 and 5 are as shown in FIG.
It is evident that the signals obtained from the adders 20 and 21 are the same. Therefore, the description after the low-pass filter 4 and the low-pass filter 5 in the configuration of FIG. 9 is the same as that of the configuration of FIG. 1 described below.

【0099】ところで、垂直位置2mの画素列と垂直位置
2(m+1)の画素列のR信号が持つ周波数成分Sr(fx,fy)は
数2で示されるものであり、G信号が持つ周波数成分Sg
1(fx,fy)は数3で示されるものであった。また、垂直位
置2m+1の画素列のG信号が持つ周波数成分Sg2(fx,fy)は
数4で示されるものであり、B信号が持つ周波数成分Sb
(fx,fy)は数5で示されるものであった。ここで被写体
像が無彩色で、その被写体像が持つ2次元の周波数成分
F(fx,fy)が図10(a)に円で示すものであるとき、Sr
(fx,fy)、Sg1(fx,fy)、Sg2(fx,fy)、Sb(fx,fy)は、それ
ぞれ図10(b)ないし図10(e)に示すような高調
波成分を持ったものとなる。図10において、斜線を施
した円で示す周波数成分は、被写体像の持つ周波数成分
とは位相が逆相であることをあらわす。
By the way, the pixel row at the vertical position 2m and the vertical position
The frequency component Sr (fx, fy) of the R signal of the 2 (m + 1) pixel column is represented by Expression 2, and the frequency component Sg of the G signal
1 (fx, fy) was represented by Expression 3. Further, the frequency component Sg2 (fx, fy) of the G signal of the pixel row at the vertical position 2m + 1 is represented by Expression 4, and the frequency component Sb of the B signal
(fx, fy) was represented by Expression 5. Here, the subject image is achromatic and the two-dimensional frequency component of the subject image
When F (fx, fy) is a circle shown in FIG.
(fx, fy), Sg1 (fx, fy), Sg2 (fx, fy), Sb (fx, fy) have harmonic components as shown in FIGS. 10 (b) to 10 (e), respectively. It will be. In FIG. 10, the frequency component indicated by the hatched circle indicates that the phase is opposite to the frequency component of the subject image.

【0100】数2と数3の比較、あるいは図10(b)
と図10(c)の比較から、Sr(fx,fy)とSg1(fx,fy)で
は水平周波数の奇数次に発生する高調波成分が逆相で、
垂直周波数に発生する高調波成分の位相は一致すること
がわかる。ここでローパスフィルタ4、ローパスフィル
タ5、ローパスフィルタ18、ローパスフィルタ19の
水平方向の周波数レスポンスが図11(a)に示すもの
であると、加算器20、加算器21から得られる信号は
それぞれ図11(b)、図11(c)に示すように水平
方向の周波数帯域がfa以下に制限されたものとなる。
Comparison of Equations 2 and 3 or FIG. 10 (b)
From the comparison between FIG. 10C and FIG. 10C, in Sr (fx, fy) and Sg1 (fx, fy), the harmonic components generated at odd-order horizontal frequencies have opposite phases.
It can be seen that the phases of the harmonic components generated at the vertical frequency match. Here, if the horizontal frequency response of the low-pass filter 4, the low-pass filter 5, the low-pass filter 18, and the low-pass filter 19 is as shown in FIG. 11A, the signals obtained from the adders 20 and 21 are respectively shown in FIG. 11 (b) and 11 (c), the horizontal frequency band is limited to fa or less.

【0101】そこで図1に示す構成では、加算器20か
ら得られるR信号の低周波成分srl(x,y)を割り算器8の
被除数側に加え、加算器21から得られるG信号の低周
波成分sg1l(x,y)を割り算器8の除数側に加える。図1
1(b)、図11(c)に示すようにsrl(x,y)とsg1l
(x,y)がもつ垂直周波数の高調波成分は位相が一致して
いるので、混入成分の影響は同方向となる。したがって
被写体像が無彩色であれば、加算器20と加算器21の
出力信号の比率が被写体像の持つR成分とG成分の比率
から異なる要因は、水平方向の周波数における奇数次の
高調波成分の影響のみである。これは、第1の従来の方
法における1つの画素列のみを考えた場合と同様であ
り、被写体像のもつ水平方向の(1/2dx-fa)を超える周波
数領域の成分が小さいほど、加算器20と加算器21か
ら得られるR信号の低周波成分とG信号の低周波成分の
比が被写体像のR成分とG成分の比に近くなる。
In the configuration shown in FIG. 1, the low-frequency component srl (x, y) of the R signal obtained from the adder 20 is added to the dividend side of the divider 8, and the low-frequency component of the G signal obtained from the adder 21 is added. The component sg1l (x, y) is added to the divisor side of the divider 8. FIG.
1 (b) and srl (x, y) and sg1l as shown in FIG.
Since the harmonic components of the vertical frequency of (x, y) have the same phase, the influence of the mixed components is in the same direction. Therefore, if the subject image is an achromatic color, the factor that the ratio of the output signals of the adder 20 and the adder 21 differs from the ratio of the R component and the G component of the subject image is an odd harmonic component in the horizontal frequency. The only effect is. This is the same as the case of considering only one pixel row in the first conventional method, and the adder becomes smaller as the component of the subject image in the frequency domain exceeding (1 / 2dx-fa) in the horizontal direction is smaller. 20 and the ratio of the low frequency component of the R signal obtained from the adder 21 and the low frequency component of the G signal are close to the ratio of the R component and the G component of the subject image.

【0102】一方、1H遅延回路14から得られる信号
は位相調整器22に加えられる。さらに位相調整器22
の出力をサンプラ23、サンプラ24に加え、たとえば
1H遅延回路14から垂直位置2m+1の画素列の信号が得
られる場合にはG信号とB信号に分離する。位相調整器
22では、一般的に水平方向のローパスフィルタで発生
する信号遅延が補償され、これによって割り算器8から
得られる信号と、サンプラ23から得られる信号の図2
における水平位置が一致するように調整される。
On the other hand, the signal obtained from the 1H delay circuit 14 is applied to the phase adjuster 22. Further, the phase adjuster 22
Is output to the samplers 23 and 24, and when the signal of the pixel column at the vertical position 2m + 1 is obtained from the 1H delay circuit 14, for example, the signal is separated into a G signal and a B signal. The phase adjuster 22 compensates for a signal delay generally generated by a horizontal low-pass filter, and as a result, a signal obtained from the divider 8 and a signal obtained from the sampler 23 are shown in FIG.
Are adjusted so that the horizontal positions at are the same.

【0103】こうして得られた割り算器8の出力とサン
プラ23から得られたG信号を掛け算器9で掛け合わせ
て、垂直位置2m+1の画素列に対応したRの補間信号sir
(x,y)を生成する。掛け算器9の出力信号sir(x,y)は、
図10(d)に示す垂直位置2m+1の画素列のG信号にSr
l(fx,fy)/Sg1l(fx,fy)を乗算したものとなる。すなわち
sir(x,y)の持つ周波数成分Sir(fx,fy)は次の数41であ
らわされ、図11(d)に示すものとなる。
The output of the divider 8 obtained in this way and the G signal obtained from the sampler 23 are multiplied by the multiplier 9 to obtain the R interpolation signal sir corresponding to the pixel row at the vertical position 2m + 1.
Generate (x, y). The output signal sir (x, y) of the multiplier 9 is
The G signal of the pixel column at the vertical position 2m + 1 shown in FIG.
l (fx, fy) / Sg1l (fx, fy). Ie
The frequency component Sir (fx, fy) of sir (x, y) is expressed by the following equation 41 and is shown in FIG. 11D.

【0104】[0104]

【数41】 [Equation 41]

【0105】ここで、第1の従来の技術の場合における
数12と同様に、次の数42の関係が見込めるとき、数
41は次の数43のように置き換えることができる。数
2と数43の比較、あるいは図10(b)と図11
(d)の比較から、掛け算器9から得られたRの補間信
号sir(x,y)は、垂直位置2mあるいは2(m+1)の画素列のR
信号とは垂直方向の奇数次の高調波成分が逆相の関係に
ある。そこで、掛け算器9の出力とサンプラ24の出力
をゲート回路25に加え、補間信号sir(x,y)と垂直位置
2m(mは任意の整数)でのR信号sr(x,y)とを画素列ごと
に選択的に合成すると、図11(e)に示すように垂直
方向の奇数次の高調波成分が相殺されて軽減される。同
様に、B信号をゲート回路26によって選択的に合成す
れば、Sb(fx,fy)から垂直方向の奇数次の高調波成分が
相殺される。
Here, similarly to Equation 12 in the case of the first conventional technique, when the following Equation 42 can be expected, Equation 41 can be replaced with the following Equation 43. Comparison of Equations 2 and 43, or FIGS. 10B and 11
According to the comparison in (d), the R interpolation signal sir (x, y) obtained from the multiplier 9 is the R signal of the pixel row at the vertical position 2m or 2 (m + 1).
The odd-order harmonic components in the vertical direction are in antiphase with the signal. Therefore, the output of the multiplier 9 and the output of the sampler 24 are added to the gate circuit 25, and the interpolation signal sir (x, y) and the vertical position are calculated.
When the R signal sr (x, y) at 2m (m is an arbitrary integer) is selectively synthesized for each pixel column, odd-order harmonic components in the vertical direction cancel each other as shown in FIG. Being reduced. Similarly, if the B signal is selectively synthesized by the gate circuit 26, odd-order harmonic components in the vertical direction from Sb (fx, fy) are canceled.

【0106】[0106]

【数42】 (Equation 42)

【0107】[0107]

【数43】 [Equation 43]

【0108】ここで、たとえば被写体像が無彩色で、図
12に示す斜線の部分のR、G、Bが0.2で、斜線のない
部分のR、G、Bが1.0であるとする。このときローパ
スフィルタ4から得られる垂直位置2(m+1)の画素列のR
信号の低周波成分は1.0、ローパスフィルタ18から得
られる垂直位置2mの画素列のR信号の低周波成分は0.2
となり、同様に、ローパスフィルタ5から得られる垂直
位置2(m+1)の画素列のG信号の低周波成分が1.0、ロー
パスフィルタ19から得られる垂直位置2mの画素列のG
信号の低周波成分が0.2となることは明らかである。こ
の結果、加算器20、加算器21を経て割り算器8から
得られる信号の大きさは1.0となり、これを数41にし
たがってサンプラ23から得られるG信号と掛け算器9
で掛け合わせた水平位置2(n+1)、垂直位置2m+1のR信号
は本来得られるべき信号に等しい1.0となる。
Here, for example, if the subject image is achromatic,
It is assumed that R, G, and B in the hatched portion shown in FIG. 12 are 0.2, and R, G, and B in the portion without the hatched portion are 1.0. At this time, R of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) obtained from the low-pass filter 4
The low frequency component of the signal is 1.0, and the low frequency component of the R signal of the pixel row at a vertical position of 2 m obtained from the low-pass filter 18 is 0.2.
Similarly, the low frequency component of the G signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) obtained from the low-pass filter 5 is 1.0, and the G frequency of the pixel row at the vertical position 2m obtained from the low-pass filter 19 is G
It is clear that the low frequency component of the signal is 0.2. As a result, the magnitude of the signal obtained from the divider 8 via the adder 20 and the adder 21 becomes 1.0, and this is multiplied by the G signal obtained from the sampler 23 according to the equation (41).
The R signal at the horizontal position 2 (n + 1) and the vertical position 2m + 1 multiplied by (1) is 1.0, which is equal to the signal to be originally obtained.

【0109】一方、被写体像が緑色で、図12に示す斜線
の部分のR、G、Bが0.2で、斜線のない部分のGが1.
0、R、Bが0.2であるとする。このとき、ローパスフィ
ルタ4から得られる垂直位置2(m+1)の画素列のR信号の
低周波成分とローパスフィルタ18から得られる垂直位
置2mの画素列のR信号の低周波成分はともに0.2とな
り、ローパスフィルタ5から得られる垂直位置2(m+1)の
画素列のG信号の低周波成分が1.0、ローパスフィルタ
19から得られる垂直位置2mの画素列のG信号の低周波
成分が0.2となる。この結果、加算器20、加算器21
を経て割り算器8から得られる信号の大きさは0.33とな
り、これをG信号と掛け合わせた水平位置2(n+1)、垂直
位置2m+1のR信号は0.33となる。これは前述の第2の従
来の方法や第3の従来の方法よりも本来得られるべき信
号に近い大きさである。
On the other hand, the image of the subject is green, and R, G, and B in the hatched portion shown in FIG. 12 are 0.2, and G in the portion without the hatched portion is 1.
It is assumed that 0, R, and B are 0.2. At this time, the low-frequency component of the R signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) obtained from the low-pass filter 4 and the low-frequency component of the R signal of the pixel row at the vertical position 2m obtained from the low-pass filter 18 are both 0.2. The low-frequency component of the G signal of the pixel row at the vertical position 2 (m + 1) obtained from the low-pass filter 5 is 1.0, and the low-frequency component of the G signal of the pixel row at the vertical position 2m obtained from the low-pass filter 19 is 0.2. Becomes As a result, the adder 20, the adder 21
, The magnitude of the signal obtained from the divider 8 becomes 0.33. The magnitude of this signal multiplied by the G signal is 0.33 for the R signal at the horizontal position 2 (n + 1) and the vertical position 2m + 1. This is a magnitude closer to the signal to be originally obtained than in the above-described second conventional method and the third conventional method.

【0110】このように本発明の実施例によれば、ベイ
ヤ配列の色フィルタを用いた場合にも、ある色信号が得
られない画素列で当該色信号を補間できる。しかも、被
写体像が無彩色の場合には本来得られるべき信号に一致
した補間信号が得られるので、偽の色信号が十分に軽減
できる。また、被写体像の彩度が高い場合にも本来得ら
れるべき信号に近い大きさの補間信号が得られ、偽の色
信号の発生が抑圧される。
As described above, according to the embodiment of the present invention, even when a Bayer array color filter is used, a color signal can be interpolated by a pixel row from which a certain color signal cannot be obtained. In addition, when the subject image is an achromatic color, an interpolation signal that matches the signal to be originally obtained is obtained, so that false color signals can be sufficiently reduced. Further, even when the saturation of the subject image is high, an interpolation signal having a magnitude close to the signal that should be originally obtained is obtained, and the generation of a false color signal is suppressed.

【0111】なお、図1においてローパスフィルタ4等
から得られる信号には被写体像のもつ水平方向の周波数
成分のうち、(1/2dx-fa)を越える領域の成分が混入する
が、固体撮像素子1の前面に光学ローパスフィルタを挿
入してこれを低減すれば、ローパスフィルタから得られ
る2つの色信号の低周波成分の比を被写体像の持つ当該
色成分の比に一層近づけることができる。光学ローパス
フィルタの一例は、図13に示すように、固体撮像素子
1の水平方向の画素間隔dxに等しい距離だけずれた二重
像を生成する水晶板54が適用可能である。
In FIG. 1, among signals obtained from the low-pass filter 4 and the like, components of a region exceeding (1 / 2dx-fa) among the horizontal frequency components of the subject image are mixed. If an optical low-pass filter is inserted into the front surface of the light-receiving device 1 to reduce it, the ratio of the low-frequency components of the two color signals obtained from the low-pass filter can be made closer to the ratio of the color components of the subject image. As an example of the optical low-pass filter, as shown in FIG. 13, a quartz plate 54 that generates a double image shifted by a distance equal to the horizontal pixel interval dx of the solid-state imaging device 1 is applicable.

【0112】また、図1の構成では位相調整器22から
得られた信号をサンプラ23、サンプラ24に加えてG
信号とR信号あるいはB信号を分離したが、図14に示
す本発明の第3の構成例のように線形補間回路27に加
えてもよい。線形補間回路27は、G信号とB信号に分
離するだけでなく、一般的な線形補間を同時に実現す
る。ここで線形補間回路27は図15に示す構成で実現
できる。図15において、線形補間回路27への入力信
号は画素遅延回路28に加えられ、画素遅延回路28の
出力はさらに画素遅延回路29に加えられる。画素遅延
回路28、画素遅延回路29の遅延時間は、それぞれ一
画素分の遅延時間に等しいものとする。さらに線形補間
回路27への入力信号と画素遅延回路29の出力は加算
平均回路30に加えられて、2つの入力の加算平均値に
対応する信号を出力する。画素遅延回路28の出力と加
算平均回路30の出力は、それぞれ同時にゲート回路3
1とゲート回路32に加えられる。この結果、たとえば
線形補間回路27への入力が図2における水平位置2(n+
1),垂直位置2m+1の画素のG信号であるときは、画素遅
延回路28から水平位置2n+1の画素のB信号が得られ、
画素遅延回路29から水平位置2nの画素のG信号が得ら
れる。このとき、ゲート回路31は加算平均回路30か
ら得られる水平位置2nと2(n+1)の画素のG信号の平均値
を出力し、ゲート回路32は画素遅延回路28から得ら
れる水平位置2n+1の画素のB信号を出力するよう動作す
る。また、線形補間回路27への入力が水平位置2(n+1)
+1、垂直位置2m+1の画素のB信号であるときは、ゲート
回路31が画素遅延回路28からの信号を出力し、ゲー
ト回路32が加算平均回路30からの信号を出力すれ
ば、G信号とB信号の分離と一般的な線形補間処理が同
時に達成できる。なお図14に示す構成の他の部分の動
作は、同じ番号を付した図1に示す構成のものと同一で
ある。
In the configuration shown in FIG. 1, the signal obtained from the phase adjuster 22 is added to the samplers 23 and 24,
Although the signal and the R signal or the B signal are separated, they may be added to the linear interpolation circuit 27 as in the third configuration example of the present invention shown in FIG. The linear interpolation circuit 27 not only separates the G signal and the B signal, but also realizes general linear interpolation at the same time. Here, the linear interpolation circuit 27 can be realized by the configuration shown in FIG. In FIG. 15, the input signal to the linear interpolation circuit 27 is applied to a pixel delay circuit 28, and the output of the pixel delay circuit 28 is further applied to a pixel delay circuit 29. The delay times of the pixel delay circuit 28 and the pixel delay circuit 29 are each equal to the delay time of one pixel. Further, the input signal to the linear interpolation circuit 27 and the output of the pixel delay circuit 29 are applied to the averaging circuit 30 to output a signal corresponding to the averaging value of the two inputs. The output of the pixel delay circuit 28 and the output of the averaging circuit 30 are simultaneously output to the gate circuit 3 respectively.
1 and the gate circuit 32. As a result, for example, the input to the linear interpolation circuit 27 is the horizontal position 2 (n +
1) When the signal is the G signal of the pixel at the vertical position 2m + 1, the B signal of the pixel at the horizontal position 2n + 1 is obtained from the pixel delay circuit 28;
The G signal of the pixel at the horizontal position 2n is obtained from the pixel delay circuit 29. At this time, the gate circuit 31 outputs the average value of the G signals of the pixels at the horizontal positions 2n and 2 (n + 1) obtained from the averaging circuit 30, and the gate circuit 32 outputs the horizontal position 2n obtained from the pixel delay circuit 28. It operates to output the B signal of the +1 pixel. The input to the linear interpolation circuit 27 is horizontal position 2 (n + 1)
+1 and the B signal of the pixel at the vertical position 2m + 1, if the gate circuit 31 outputs the signal from the pixel delay circuit 28 and the gate circuit 32 outputs the signal from the averaging circuit 30, G Separation of the signal and the B signal and general linear interpolation processing can be simultaneously achieved. The operation of the other parts of the configuration shown in FIG. 14 is the same as that of the configuration shown in FIG.

【0113】以上の説明は、ある水平方向の画素列に存
在しない色信号を、その上下の水平方向画素列での当該
色信号とG信号の関係を用いて補間する場合を例に取っ
た。しかし、前述のようにベイヤ配列の色フィルタは9
0度回転させても配列のパターンが変わらないので、垂
直方向の画素列の間で補間を行なうことも可能である。
これには、図16に示す本発明の第4の実施例による構
成のように、1H遅延回路を複数段重ねて垂直方向の画
素列の信号を同時化して用いればよい。
In the above description, an example has been described in which a color signal that does not exist in a certain horizontal pixel row is interpolated using the relationship between the color signal and the G signal in the upper and lower horizontal pixel rows. However, as described above, the color filter of the Bayer array is 9 colors.
Since the arrangement pattern does not change even when rotated by 0 degrees, interpolation can be performed between pixel rows in the vertical direction.
For this purpose, as in the configuration according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 16, a plurality of 1H delay circuits may be overlapped and the signals of the vertical pixel columns may be used simultaneously.

【0114】図16の構成では、固体撮像素子1の出力
を直列に接続した1H遅延回路14、1H遅延回路1
5、1H遅延回路33、1H遅延回路34に順次加え
る。これによって、図2において垂直位置が連続する5
つの画素列の信号が同時に得られる。また、固体撮像素
子1の出力は、遅延時間がそれぞれ一画素分で互いに直
列接続された画素遅延回路28、画素遅延回路29に順
次加えられる。同様に、1H遅延回路14の出力は画素
遅延回路35、画素遅延回路36に順次加えられ、1H
遅延回路15の出力は画素遅延回路37、画素遅延回路
38に順次加えられる。また、1H遅延回路33の出力
は画素遅延回路39、画素遅延回路40に順次加えら
れ、1H遅延回路34の出力は画素遅延回路41、画素
遅延回路42に順次加えられる。
In the configuration of FIG. 16, the 1H delay circuit 14 in which the outputs of the solid-state imaging device 1 are connected in series, the 1H delay circuit 1
5, 1H delay circuit 33 and 1H delay circuit 34 are sequentially added. As a result, in FIG.
Signals of two pixel columns are obtained at the same time. The output of the solid-state imaging device 1 is sequentially applied to a pixel delay circuit 28 and a pixel delay circuit 29 which are connected in series with a delay time of one pixel. Similarly, the output of the 1H delay circuit 14 is sequentially applied to a pixel delay circuit 35 and a pixel delay circuit 36,
The output of the delay circuit 15 is sequentially applied to a pixel delay circuit 37 and a pixel delay circuit 38. The output of the 1H delay circuit 33 is sequentially applied to the pixel delay circuit 39 and the pixel delay circuit 40, and the output of the 1H delay circuit 34 is sequentially applied to the pixel delay circuit 41 and the pixel delay circuit 42.

【0115】固体撮像素子1と画素遅延回路29の出力
は加算平均回路30に加えられ、両者の平均値に対応し
た信号が出力される。同様に、1H遅延回路14と画素
遅延回路36の出力は加算平均回路43、1H遅延回路
15と画素遅延回路38の出力は加算平均回路44、1
H遅延回路33と画素遅延回路40の出力は加算平均回
路45、1H遅延回路34と画素遅延回路42の出力は
加算平均回路46に加えられ、それぞれ両入力信号の平
均値に対応した信号が出力される。この結果、画素遅延
回路28、画素遅延回路35、画素遅延回路37、画素
遅延回路39、画素遅延回路41から図2における水平
位置2n+1の画素列の信号が得られるとき、加算平均回路
30、加算平均回路43、加算平均回路44、加算平均
回路45、加算平均回路46からは、水平位置2nと2(n+
1)の画素列の加算平均値に対応した信号が得られる。
The outputs of the solid-state image sensing device 1 and the pixel delay circuit 29 are applied to an averaging circuit 30, and a signal corresponding to the average value of both is output. Similarly, the outputs of the 1H delay circuit 14 and the pixel delay circuit 36 are the averaging circuit 43, and the outputs of the 1H delay circuit 15 and the pixel delay circuit 38 are the averaging circuits 44, 1
The outputs of the H delay circuit 33 and the pixel delay circuit 40 are added to an averaging circuit 45, the outputs of the 1H delay circuit 34 and the pixel delay circuit 42 are applied to an averaging circuit 46, and a signal corresponding to the average value of both input signals is output. Is done. As a result, when the signal of the pixel column at the horizontal position 2n + 1 in FIG. 2 is obtained from the pixel delay circuit 28, the pixel delay circuit 35, the pixel delay circuit 37, the pixel delay circuit 39, and the pixel delay circuit 41, the averaging circuit 30 , The averaging circuit 43, the averaging circuit 44, the averaging circuit 45, and the averaging circuit 46, the horizontal positions 2n and 2 (n +
A signal corresponding to the average value of the pixel row in 1) is obtained.

【0116】さらに、加算平均回路30、加算平均回路
44、加算平均回路46の出力は垂直ローパスフィルタ
47に加えられ、加算平均回路43、加算平均回路45
の出力は垂直ローパスフィルタ48に加えられる。ここ
で垂直ローパスフィルタ47は、加算平均回路30の出
力信号の1/4倍、加算平均回路44の出力信号の1/2倍、
加算平均回路46の出力信号の1/4倍を加え合わせるも
のとする。また、垂直ローパスフィルタ48は、加算平
均回路43の出力信号の1/2倍、加算平均回路45の出
力信号の1/2倍を加え合わせるものとする。このとき垂
直ローパスフィルタ48の周波数レスポンスは、前述の
ように数40に示したとおりである。これに対して垂直
ローパスフィルタ47の周波数レスポンスは数40を求
めた方法と同様に、次の数44のように(1+cos2ωdy)/2
と求められる。
Further, the outputs of the averaging circuit 30, the averaging circuit 44 and the averaging circuit 46 are applied to a vertical low-pass filter 47, and the averaging circuit 43 and the averaging circuit 45 are added.
Is applied to a vertical low pass filter 48. Here, the vertical low-pass filter 47 is 1 times the output signal of the averaging circuit 30, 1/2 times the output signal of the averaging circuit 44,
Assume that 1/4 times the output signal of the averaging circuit 46 is added. The vertical low-pass filter 48 adds 1/2 times the output signal of the averaging circuit 43 and 1/2 times the output signal of the averaging circuit 45. At this time, the frequency response of the vertical low-pass filter 48 is as shown in Expression 40 as described above. On the other hand, the frequency response of the vertical low-pass filter 47 is (1 + cos2ωdy) / 2
Is required.

【0117】[0117]

【数44】 [Equation 44]

【0118】この結果、垂直ローパスフィルタ47の周
波数レスポンスは図17(a)に示すものであり、垂直
ローパスフィルタ48の周波数レスポンスは図17
(b)に示すものであるから、レスポンスが0となる周
波数がともに1/4dyで一致する。このように、連続する
5つの画素列の信号を同時に得ることは、交互に得られ
る2つの色信号の間で周波数帯域が近い垂直ローパスフ
ィルタを構成する上での最低限の条件である。連続する
3つの画素列の信号のみを用いるときには、2つの色信
号の一方は1画素のみからの信号となるので垂直ローパ
スフィルタが構成できない。このとき、2つの色信号の
間では混入する高調波成分の影響が大きく異なるので、
両者の比が被写体像の持つ当該色成分の比をあらわすこ
とが期待できない。1H遅延回路をさらに増やして垂直
ローパスフィルタのタップ数を増加させるほど、2つの
色信号の垂直ローパスフィルタのレスポンスが近づくの
で、被写体像の持つ当該色成分の比を得る上では好まし
いことは明らかである。
As a result, the frequency response of the vertical low-pass filter 47 is as shown in FIG. 17A, and the frequency response of the vertical low-pass filter 48 is shown in FIG.
As shown in (b), the frequencies at which the response becomes 0 coincide with each other at 1 / 4dy. Thus, obtaining signals of five consecutive pixel columns at the same time is a minimum condition for forming a vertical low-pass filter having a frequency band close to that of two color signals obtained alternately. When only signals of three consecutive pixel columns are used, one of the two color signals is a signal from only one pixel, so that a vertical low-pass filter cannot be formed. At this time, the influence of the higher harmonic component mixed between the two color signals is greatly different.
It cannot be expected that the ratio of the two indicates the ratio of the color components of the subject image. As the number of taps of the vertical low-pass filter is increased by further increasing the number of 1H delay circuits, the response of the vertical low-pass filter of the two color signals becomes closer. Therefore, it is clear that this is preferable in obtaining the ratio of the color components of the subject image. is there.

【0119】さらに図16に示す構成では、垂直ローパ
スフィルタ47および垂直ローパスフィルタ48の出力
を、それぞれゲート回路49およびゲート回路50に同
時に加える。ゲート回路49の出力は割り算器8の被除
数側に加えられ、ゲート回路50の出力は割り算器8の
除数側に加えられる。このときゲート回路49、ゲート
回路50は、割り算器8の被除数側にR信号あるいはB
信号の低周波成分が加わり、割り算器8の除数側にG信
号の低周波成分が加わるよう動作する。一方、画素遅延
回路35と画素遅延回路39の出力は加算平均回路51
に加えられて垂直方向の線形補間信号が生成される。さ
らに加算平均回路51と画素遅延回路37の出力は、そ
れぞれゲート回路52とゲート回路53に同時に加えら
れる。このときゲート回路52とゲート回路53は、ゲ
ート回路52からG信号が得られ、ゲート回路53から
R信号あるいはB信号が得られるよう動作する。
Further, in the configuration shown in FIG. 16, the outputs of vertical low-pass filter 47 and vertical low-pass filter 48 are simultaneously applied to gate circuit 49 and gate circuit 50, respectively. The output of the gate circuit 49 is applied to the dividend side of the divider 8, and the output of the gate circuit 50 is applied to the divisor side of the divider 8. At this time, the gate circuit 49 and the gate circuit 50 output the R signal or the B signal to the dividend side of the divider 8.
The operation is performed so that the low frequency component of the signal is added and the low frequency component of the G signal is added to the divisor side of the divider 8. On the other hand, the outputs of the pixel delay circuit 35 and the pixel
To generate a linear interpolation signal in the vertical direction. Further, the outputs of the averaging circuit 51 and the pixel delay circuit 37 are simultaneously applied to a gate circuit 52 and a gate circuit 53, respectively. At this time, the gate circuits 52 and 53 operate so that the G signal is obtained from the gate circuit 52 and the R signal or the B signal is obtained from the gate circuit 53.

【0120】この結果、たとえば画素遅延回路37から
図2に示す水平位置2n+1、垂直位置2(m+1)の画素のG信
号が得られるとき、垂直ローパスフィルタ47からはそ
れぞれ垂直位置2mで水平位置2nと2(n+1)のR信号、垂直
位置2(m+1)で水平位置2nと2(n+1)のR信号、および垂直
位置2(m+2)で水平位置2nと2(n+1)のR信号を加え合わせ
てから垂直方向に帯域制限した信号が得られる。一方、
垂直ローパスフィルタ48からはそれぞれ垂直位置2m+1
で水平位置2nと2(n+1)のG信号、垂直位置2(m+1)+1で水
平位置2nと2(n+1)のG信号を加え合わせてから垂直方向
に帯域制限した信号が得られる。
As a result, for example, when the G signal of the pixel at the horizontal position 2n + 1 and the vertical position 2 (m + 1) shown in FIG. 2 is obtained from the pixel delay circuit 37, the vertical low-pass filter 47 outputs the vertical position 2m. R signal at horizontal position 2n and 2 (n + 1), R signal at horizontal position 2n and 2 (n + 1) at vertical position 2 (m + 1), and horizontal position at vertical position 2 (m + 2) After adding the 2n and 2 (n + 1) R signals, a signal whose band is limited in the vertical direction is obtained. on the other hand,
Vertical position 2m + 1 from vertical low-pass filter 48
The G signal at the horizontal position 2n and 2 (n + 1) is added, and the G signal at the horizontal position 2n and 2 (n + 1) is added at the vertical position 2 (m + 1) +1. A signal is obtained.

【0121】このとき割り算器8から得られる水平位置
2nと2(n+1)の画素列におけるG信号の低周波成分に対す
るR信号の低周波成分の比に対応した信号は掛け算器9
に加えられる。同時に掛け算器9には、ゲート回路52
を経て出力された水平位置2n+1、垂直位置2(m+1)の画素
のG信号が加えられる。掛け算器9の出力はゲート回路
25で選択され、水平位置2n+1、垂直位置2(m+1)の画素
に対応したRの補間信号となる。このとき加算平均回路
51から得られる水平位置2n+1で垂直位置2m+1と2(m+1)
+1のB信号の平均値に対応した信号は、ゲート回路5
3、ゲート回路26で選択されて水平位置2n+1、垂直位
置2(m+1)の画素に対応するB信号となる。
At this time, the horizontal position obtained from the divider 8
A signal corresponding to the ratio of the low-frequency component of the R signal to the low-frequency component of the G signal in the pixel rows 2n and 2 (n + 1) is multiplied by a multiplier 9
Is added to At the same time, the multiplier 9 has a gate circuit 52
, The G signal of the pixel at the horizontal position 2n + 1 and the vertical position 2 (m + 1) is added. The output of the multiplier 9 is selected by the gate circuit 25, and becomes an R interpolation signal corresponding to the pixel at the horizontal position 2n + 1 and the vertical position 2 (m + 1). At this time, the horizontal position 2n + 1 obtained from the averaging circuit 51 and the vertical positions 2m + 1 and 2 (m + 1)
The signal corresponding to the average value of the B signal of +1 is the gate circuit 5
3. The B signal corresponding to the pixel at the horizontal position 2n + 1 and the vertical position 2 (m + 1) selected by the gate circuit 26.

【0122】画素遅延回路37から得られる信号が1画
素分ずれて、図2における水平位置2(n+1),垂直位置2(m
+1)の画素のものとなったときには、垂直ローパスフィ
ルタ47から水平位置2n+1と2(n+1)+1の画素列のG信号
の低周波成分が得られ、垂直ローパスフィルタ48から
B信号の低周波成分が得られる。また、加算平均回路5
1からは水平位置2(n+1)で垂直位置2m+1と2(m+1)+1のG
信号の平均値に対応した信号が得られる。このときゲー
ト回路49とゲート回路50は、割り算器8の除数側に
垂直ローパスフィルタ47から得られるG信号の低周波
成分が加わり、被除数側に垂直ローパスフィルタ48か
ら得られるB信号の低周波成分が加わるよう動作し、ゲ
ート回路52は掛け算器9に加算平均回路51のG信号
が加わるよう動作する。さらにゲート回路25はゲート
回路53を経て画素遅延回路37から得られる水平位置
2(n+1),垂直位置2(m+1)のR信号が出力されるよう動作
し、ゲート回路26は掛け算器9から得られるBの補間
信号が出力されるよう動作する。
The signal obtained from the pixel delay circuit 37 is shifted by one pixel, and the horizontal position 2 (n + 1) and the vertical position 2 (m
+1), the low-frequency component of the G signal of the pixel row at the horizontal position 2n + 1 and 2 (n + 1) +1 is obtained from the vertical low-pass filter 47. The low frequency component of the B signal is obtained. Also, the averaging circuit 5
From the horizontal position 2 (n + 1) and the vertical positions 2m + 1 and 2 (m + 1) +1
A signal corresponding to the average value of the signal is obtained. At this time, the gate circuit 49 and the gate circuit 50 add the low-frequency component of the G signal obtained from the vertical low-pass filter 47 to the divisor side of the divider 8 and the low-frequency component of the B signal obtained from the vertical low-pass filter 48 to the dividend side. , And the gate circuit 52 operates so that the G signal of the averaging circuit 51 is added to the multiplier 9. Further, the gate circuit 25 is connected to the horizontal position obtained from the pixel delay circuit 37 via the gate circuit 53.
The gate circuit 26 operates to output the R signal of 2 (n + 1) and the vertical position 2 (m + 1), and the gate circuit 26 operates to output the B interpolation signal obtained from the multiplier 9.

【0123】さらに画素遅延回路37から得られる信号
の図2における位置がずれても、同様にゲート回路49
とゲート回路50は割り算器8の除数側にG信号の低周
波成分が加わり、被除数側にR信号あるいはB信号の低
周波成分が加わるよう動作すればよい。またゲート回路
52とゲート回路53は掛け算器9にG信号が加わり、
ゲート回路25、ゲート回路26にR信号あるいはB信
号が加わるよう動作し、ゲート回路25とゲート回路2
6はそれぞれからR信号とB信号が得られるよう動作す
ればよい。
Further, even if the position of the signal obtained from the pixel delay circuit 37 in FIG.
The gate circuit 50 only needs to operate so that the low frequency component of the G signal is added to the divisor side of the divider 8 and the low frequency component of the R signal or B signal is added to the dividend side. Further, the gate circuit 52 and the gate circuit 53 add the G signal to the multiplier 9, and
The gate circuit 25 and the gate circuit 26 operate so that the R signal or the B signal is added to the gate circuit 25 and the gate circuit 2.
6 only has to operate so that an R signal and a B signal can be obtained from each.

【0124】以上述べたように図16に示す構成を用い
れば、図1に示した構成による上下の水平方向画素列を
用いた垂直方向の補間処理を、左右の垂直方向画素列を
用いた水平方向の補間処理に変換した動作を実現でき
る。
As described above, if the configuration shown in FIG. 16 is used, the vertical interpolation process using the upper and lower horizontal pixel columns by the configuration shown in FIG. 1 can be replaced with the horizontal interpolation process using the left and right vertical pixel columns. The operation converted to the direction interpolation processing can be realized.

【0125】また、図18に本発明の第5の実施例の構
成を示す。図18の構成は、図16に示した左右の垂直
方向画素列を用いた水平方向の補間信号を生成する構成
に、図9に示した上下の水平方向画素列を用いた垂直方
向の補間信号を生成する構成を組み合わせたものであ
る。図18において、同じ番号を付した部分の動作はそ
れぞれ図16あるいは図9のものと同様である。ここで
左右の垂直方向画素列を用いた水平方向の補間処理後の
R信号、B信号、G信号を出力するゲート回路25−
1、ゲート回路26−1およびゲート回路52の出力
は、それぞれゲインコントロール回路55、ゲインコン
トロール回路56、ゲインコントロール回路57に加え
られる。また、上下の水平方向画素列を用いた垂直方向
の補間処理後のR信号、B信号、G信号を出力するゲー
ト回路25−2、ゲート回路26−2およびサンプラ2
3の出力は、それぞれゲインコントロール回路58、ゲ
インコントロール回路59、ゲインコントロール回路6
0に加えられる。さらに、ゲインコントロール回路55
とゲインコントロール回路58の出力は加算器61、ゲ
インコントロール回路56とゲインコントロール回路5
9の出力は加算器62、ゲインコントロール回路57と
ゲインコントロール回路60の出力は加算器63でそれ
ぞれ加え合わされる。
FIG. 18 shows the configuration of the fifth embodiment of the present invention. The configuration of FIG. 18 is different from the configuration of generating a horizontal interpolation signal using the left and right vertical pixel columns shown in FIG. 16 in that the vertical interpolation signal using the upper and lower horizontal pixel columns shown in FIG. Are combined. In FIG. 18, the operations of the parts denoted by the same reference numerals are the same as those in FIG. 16 or FIG. Here, a gate circuit 25-that outputs an R signal, a B signal, and a G signal after horizontal interpolation processing using left and right vertical pixel columns.
1. The outputs of the gate circuit 26-1 and the gate circuit 52 are applied to a gain control circuit 55, a gain control circuit 56, and a gain control circuit 57, respectively. Further, the gate circuit 25-2, the gate circuit 26-2, and the sampler 2 that output the R signal, the B signal, and the G signal after the vertical interpolation processing using the upper and lower horizontal pixel columns.
3 are output from a gain control circuit 58, a gain control circuit 59, and a gain control circuit 6, respectively.
Added to 0. Further, the gain control circuit 55
And the output of the gain control circuit 58 are added to the adder 61, the gain control circuit 56 and the gain control circuit 5.
The output of 9 is added by an adder 62, and the outputs of the gain control circuit 57 and the gain control circuit 60 are added by an adder 63.

【0126】ここで、ゲート回路49から得られるR信
号あるいはB信号の垂直方向の低周波成分srlv(x,y)あ
るいはsblv(x,y)と、ゲート回路50から得られるG信
号の垂直方向の低周波成分sglv(x,y)は、それぞれ加算
器64と減算絶対値回路65に加えられて、両者の加算
値に対応した信号sav(x,y)と両者の差の絶対値に対応し
た信号sdv(x,y)が出力される。さらに加算器64の出力
sav(x,y)は割り算器66の除数側に加えられ、減算絶対
値回路65の出力sdv(x,y)は割り算器66の被除数側に
加えられる。この結果、割り算器66からは次の数45
であらわされるSv(x,y)が得られる。
Here, the vertical low frequency component srlv (x, y) or sblv (x, y) of the R signal or B signal obtained from the gate circuit 49 and the vertical direction of the G signal obtained from the gate circuit 50 are obtained. Are added to an adder 64 and a subtraction absolute value circuit 65, respectively, and the signal sav (x, y) corresponding to the sum of the two and the absolute value of the difference between the two are added. The output signal sdv (x, y) is output. Further, the output of the adder 64
sav (x, y) is applied to the divisor side of the divider 66, and the output sdv (x, y) of the subtraction absolute value circuit 65 is applied to the dividend side of the divider 66. As a result, the following equation 45 is obtained from the divider 66.
Sv (x, y) is obtained.

【0127】[0127]

【数45】 [Equation 45]

【0128】一方、ローパスフィルタ4から得られるR
信号あるいはB信号の水平方向の低周波成分srlh(x,y)
あるいはsblh(x,y)と、ローパスフィルタ5から得られ
るG信号の水平方向の低周波成分sglh(x,y)は、それぞ
れ加算器67と減算絶対値回路68に加えられて、両者
の加算値に対応した信号sah(x,y)と両者の差の絶対値に
対応した信号sdh(x,y)が出力される。加算器67の出力
sah(x,y)は割り算器69の除数側に加えられ、減算絶対
値回路68の出力sdh(x,y)は割り算器69の被除数側に
加えられる。この結果、割り算器69からは次の数46
であらわされるSh(x,y)が得られる。
On the other hand, R obtained from low-pass filter 4
Horizontal frequency component srlh (x, y) of signal or B signal
Alternatively, sblh (x, y) and the horizontal low-frequency component sglh (x, y) of the G signal obtained from the low-pass filter 5 are added to an adder 67 and a subtraction absolute value circuit 68, respectively, to add the two. A signal sah (x, y) corresponding to the value and a signal sdh (x, y) corresponding to the absolute value of the difference between the two are output. Output of adder 67
sah (x, y) is applied to the divisor side of the divider 69, and the output sdh (x, y) of the subtraction absolute value circuit 68 is applied to the dividend side of the divider 69. As a result, the following equation 46 is obtained from the divider 69.
Sh (x, y) is obtained.

【0129】[0129]

【数46】 [Equation 46]

【0130】割り算器66の出力Sv(x,y)と割り算器6
9の出力Sh(x,y)は加算器70に加えられて、両者の加
算信号を出力する。さらに加算器70の出力は割り算器
71と割り算器72の除数側に加えられる。また、割り
算器71の被除数側には割り算器66の出力信号Sv(x,
y)が加えられ、割り算器72の被除数側には割り算器6
9の出力信号Sh(x,y)が加えられる。この結果、割り算
器71からは次の数47であらわされる垂直補間係数Gv
(x,y)が得られ、割り算器72からは次の数48であら
わされる水平補間係数Gh(x,y)が得られる。
Output Sv (x, y) of divider 66 and divider 6
The output Sh (x, y) of No. 9 is applied to the adder 70 to output an added signal of both. Further, the output of the adder 70 is applied to the divisor side of the divider 71 and the divider 72. On the dividend side of the divider 71, the output signal Sv (x,
y) is added, and a divider 6 is provided on the dividend side of the divider 72.
Nine output signals Sh (x, y) are added. As a result, the divider 71 obtains the vertical interpolation coefficient Gv
(x, y) is obtained, and the horizontal interpolation coefficient Gh (x, y) expressed by the following Expression 48 is obtained from the divider 72.

【0131】[0131]

【数47】 [Equation 47]

【0132】[0132]

【数48】 [Equation 48]

【0133】割り算器71から得られた垂直補間係数Gv
(x,y)は掛け算器58、掛け算器59、掛け算器60に
加えられて、上下の水平方向画素列を用いた垂直方向の
補間信号のゲインとなる。また、割り算器72から得ら
れた水平補間係数Gh(x,y)は掛け算器55、掛け算器5
6、掛け算器57に加えられて、左右の垂直方向画素列
を用いた水平方向の補間信号のゲインとなる。
The vertical interpolation coefficient Gv obtained from the divider 71
(x, y) is added to the multiplier 58, the multiplier 59, and the multiplier 60, and becomes the gain of the vertical interpolation signal using the upper and lower horizontal pixel columns. The horizontal interpolation coefficient Gh (x, y) obtained from the divider 72 is multiplied by the multiplier 55 and the multiplier 5
6. The gain is applied to the multiplier 57 to obtain the gain of the horizontal interpolation signal using the left and right vertical pixel columns.

【0134】ここで被写体像が無彩色で、垂直方向の変
化が水平方向の変化に比べて小さいときには、srlv(x,
y)あるいはsblv(x,y)とsglv(x,y)とがより近い値とな
る。このとき、数45ないし数48の関係から垂直補間
係数Gv(x,y)が小さく、水平補間係数Gh(x,y)が大きな値
となることがわかる。この結果、加算器61ないし63
の出力では、ゲインコントロール回路55ないし57か
ら得られる左右の垂直方向画素列を用いた水平方向の補
間信号が大きな割合を占める。
When the subject image is achromatic and the change in the vertical direction is smaller than the change in the horizontal direction, srlv (x,
y) or sblv (x, y) and sglv (x, y) are closer values. At this time, it can be seen from the relations of Equations 45 to 48 that the vertical interpolation coefficient Gv (x, y) is small and the horizontal interpolation coefficient Gh (x, y) is large. As a result, the adders 61 to 63
, The horizontal interpolation signals using the left and right vertical pixel columns obtained from the gain control circuits 55 to 57 occupy a large proportion.

【0135】また、水平方向の変化が垂直方向の変化に
比べて小さいときにはsrlh(x,y)あるいはsblh(x,y)とsg
lh(x,y)とがより近い値となるので、水平補間係数Gh(x,
y)が小さく、垂直補間係数Gv(x,y)が大きくなる。この
結果、加算器61ないし63の出力では、ゲインコント
ロール回路58ないし60から得られる上下の水平方向
画素列を用いた垂直方向の補間信号が大きな割合を占め
る。
When the change in the horizontal direction is smaller than the change in the vertical direction, srlh (x, y) or sblh (x, y) and sg
lh (x, y) is closer to the horizontal interpolation coefficient Gh (x, y).
y) is small and the vertical interpolation coefficient Gv (x, y) is large. As a result, in the outputs of the adders 61 to 63, the vertical interpolation signals using the upper and lower horizontal pixel columns obtained from the gain control circuits 58 to 60 occupy a large proportion.

【0136】このように図18に示す構成によれば、R
信号(あるいはB信号)とG信号の差が小さい方向の低
周波成分を用いて補間信号を生成するよう動作する。こ
れによって被写体像の変化が小さく、無彩色に近い方向
から補間信号生成の際の係数を得るよう働くので、係数
への高調波成分の影響が少なく、本来得られるべき信号
に近い補間信号の生成が期待できる。さらに、補間信号
を生成する際に用いるローパスフィルタの出力を利用し
て垂直方向と水平方向の補間信号の重みづけを決定する
ので、回路規模の大きな増加を防止できる。
As described above, according to the structure shown in FIG.
An operation is performed to generate an interpolation signal using a low frequency component in a direction in which the difference between the signal (or the B signal) and the G signal is small. As a result, the change in the subject image is small, and the function of obtaining the interpolation signal generation coefficient from a direction close to an achromatic color is obtained. Therefore, the influence of the harmonic component on the coefficient is small, and the generation of the interpolation signal close to the signal to be obtained originally Can be expected. Furthermore, the weight of the interpolation signal in the vertical and horizontal directions is determined by using the output of the low-pass filter used when generating the interpolation signal, so that a large increase in the circuit scale can be prevented.

【0137】なお本発明の実施例は、図2に示すGを市
松状に配した色フィルタを用いる場合を例にとって説明
したが、その動作から、図19に示すようにW(透明)
を市松状に配した色フィルタをはじめ、任意のフィルタ
を市松状に配した色フィルタに適用できることは明らか
である。
Although the embodiment of the present invention has been described by taking as an example the case where a color filter in which Gs shown in FIG. 2 are arranged in a checkered pattern is used, from the operation thereof, as shown in FIG.
It is clear that any filter can be applied to a color filter having a checkerboard pattern, such as a color filter having a checkerboard pattern.

【0138】さらに、本発明の実施例はハードウェアに
よる処理を例にとって説明したが、ソフトウェアによる
汎用コンピュータ上での処理によっても実現できること
は明らかである。
Further, although the embodiment of the present invention has been described by taking the processing by hardware as an example, it is apparent that the present invention can also be realized by processing on a general-purpose computer by software.

【0139】[0139]

【発明の効果】以上説明したように本発明の単板カラー
カメラの信号補間方法によれば、ベイヤ配列の色フィル
タを用いた場合にも、ある色信号が得られない画素列で
当該色信号を補間できる。しかも、被写体像が無彩色の
場合には本来得られるべき信号に一致した補間信号が得
られるので、偽の色信号が十分に軽減できる。また、被
写体像の彩度が高い場合にも本来得られるべき信号に近
い大きさの補間信号が得られ、偽の色信号の発生を抑圧
できる。
As described above, according to the signal interpolation method for a single-chip color camera of the present invention, even when a color filter of a Bayer array is used, a color signal cannot be obtained in a pixel row where a color signal cannot be obtained. Can be interpolated. In addition, when the subject image is an achromatic color, an interpolation signal that matches the signal to be originally obtained is obtained, so that false color signals can be sufficiently reduced. Further, even when the saturation of the subject image is high, an interpolation signal having a magnitude close to a signal that should be originally obtained can be obtained, and generation of a false color signal can be suppressed.

【0140】また、本発明の単板カラーカメラの信号補
間方法によれば、左右の垂直方向画素列を用いた補間信
号と上下の水平方向画素列を用いた補間信号の重み付け
を、補間信号を生成する際に用いるローパスフィルタの
出力を利用して決定するので、回路規模を大きく増加す
ることなく本来得られるべき信号に近い補間信号の生成
が可能である。
Further, according to the signal interpolation method for a single-chip color camera of the present invention, the weighting of the interpolation signal using the left and right vertical pixel columns and the weighting of the interpolation signal using the upper and lower horizontal pixel columns are performed. Since the determination is made using the output of the low-pass filter used for generation, it is possible to generate an interpolation signal close to a signal that should be originally obtained without greatly increasing the circuit scale.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法にお
ける第1の実施例の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図2】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法に用
いられるベイヤ配列の原色型フィルタの構成を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a Bayer array primary color filter used in the signal interpolation method of the single-chip color camera of the present invention.

【図3】従来の単板カラーカメラにおいて偽の色信号が
発生する原因を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a cause of generation of a false color signal in a conventional single-chip color camera.

【図4】従来の単板カラーカメラにおいて固体撮像素子
から得られる画素の信号がもつ周波数成分の例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a frequency component of a signal of a pixel obtained from a solid-state imaging device in a conventional single-chip color camera.

【図5】第1の従来の単板カラーカメラの信号補間方法
における構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a first conventional single-chip color camera in a signal interpolation method.

【図6】第1の従来の単板カラーカメラの信号補間方法
で得られる色信号の周波数成分の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of frequency components of a color signal obtained by a signal interpolation method of a first conventional single-panel color camera.

【図7】第2の従来の単板カラーカメラの信号補間方法
における演算処理の説明に用いる図である。
FIG. 7 is a diagram used to explain a calculation process in a second conventional single-chip color camera signal interpolation method.

【図8】第3の従来の単板カラーカメラの信号補間方法
における演算処理の説明に用いる図である。
FIG. 8 is a diagram used for describing arithmetic processing in a third conventional single-chip color camera signal interpolation method.

【図9】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法にお
ける第2の実施例の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図10】ベイヤ配列の原色型色フィルタで得られる色
信号の周波数成分の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of frequency components of a color signal obtained by a Bayer array primary color filter.

【図11】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法で
得られる色信号の周波数成分の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a frequency component of a color signal obtained by a signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図12】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法
で、偽の色信号を軽減する補間処理の動作を説明する図
である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an operation of an interpolation process for reducing a false color signal by a signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図13】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法で
併用可能な光学ローパスフィルタの動作を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram illustrating the operation of an optical low-pass filter that can be used together in the signal interpolation method for a single-chip color camera of the present invention.

【図14】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法に
おける第3の実施例の構成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図15】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法に
おける第3の実施例の構成に用いることのできる線形補
間回路の構成を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a linear interpolation circuit that can be used for the configuration of the third embodiment in the signal interpolation method for a single-chip color camera of the present invention.

【図16】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法に
おける第4の実施例の構成を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図17】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法に
おける第4の実施例で用いた垂直ローパスフィルタの周
波数レスポンスを示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a frequency response of a vertical low-pass filter used in a fourth embodiment in a signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図18】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法に
おける第5の実施例の構成を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the signal interpolation method for a single-chip color camera according to the present invention.

【図19】本発明の単板カラーカメラの信号補間方法が
適用可能な他のフィルタの一例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of another filter to which the signal interpolation method for a single-chip color camera of the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体撮像素子 2、3、16、17、23、24 サンプラ 4、5、12、13、18、19 ローパスフィル
タ 6、7、10、11、25、26、31、32、49、
50、52、53 ゲート回路 8、66、69、71、72 割り算器 9 掛け算器 14、15、33、34 1H遅延回路 20、21、61、62、63、64、67、70
加算器 22 位相調整器 27 線形補間回路 28、29、35、36、37、38、39、40、4
1、42 画素遅延回路 30、43、44、45、46、51 加算平
均回路 47、48 垂直ローパスフィルタ 55、56、57、58、59、60 ゲイン
コントロール回路 65、68 減算絶対値回路 54 水晶板
1 Solid-state image sensor 2, 3, 16, 17, 23, 24 Sampler 4, 5, 12, 13, 18, 19 Low-pass filter 6, 7, 10, 11, 25, 26, 31, 32, 49,
50, 52, 53 Gate circuit 8, 66, 69, 71, 72 Divider 9 Multiplier 14, 15, 33, 34 1H delay circuit 20, 21, 61, 62, 63, 64, 67, 70
Adder 22 phase adjuster 27 linear interpolation circuit 28, 29, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 4
1, 42 pixel delay circuit 30, 43, 44, 45, 46, 51 averaging circuit 47, 48 vertical low-pass filter 55, 56, 57, 58, 59, 60 gain control circuit 65, 68 subtraction absolute value circuit 54 crystal plate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分光感度特性の異なる複数種の画素群を
2次元状に、しかも上記複数種の画素群のうち第1の種
類に対応する第1の画素群が隣接画素列の間で互いに補
間する関係に配され、少なくとも上記複数種の画素群の
うち上記第1の種類とは異なる第2の種類に対応する第
2の画素群の画素が1画素列おきに存在するよう配され
た撮像素子を用いて少なくともすべての画素列に対応し
た上記第2の種類の信号を生成する単板カラーカメラの
信号補間方法において、上記第2の画素群が存在しない
画素列から任意に選んだ第1の画素列に存在する第1の
画素の位置における上記第1の画素群の信号である第1
の信号を取り出し、上記第1の画素列に隣接する第2の
画素列上の上記第1の画素群に属する画素の信号と上記
第1の画素列に隣接し、かつ上記第2の画素列とは異な
る第3の画素列上の上記第1の画素群に属する画素の信
号を加算した信号から上記第1の画素の位置に対応する
第1の低周波信号を取り出し、上記第2の画素列上の上
記第2の画素群に属する画素の信号と上記第3の画素列
上の上記第2の画素群に属する画素の信号を加算した信
号から上記第1の画素の位置に対応する第2の低周波信
号を取り出し、上記第1の低周波信号に対する上記第2
の低周波信号の大きさに対応した第1の係数信号を上記
第1の信号に乗算した第1の補間信号を取り出して上記
第1の画素の位置における上記第2の種類の信号として
用いることを特徴とする単板カラーカメラの信号補間方
法。
1. A plurality of pixel groups having different spectral sensitivity characteristics are two-dimensionally arranged, and a first pixel group corresponding to a first type among the plurality of pixel groups is mutually connected between adjacent pixel columns. The pixels of a second pixel group corresponding to a second type different from the first type among at least the plurality of types of pixel groups are arranged so as to be present in every other pixel column. In a signal interpolation method for a single-chip color camera that generates the second type of signal corresponding to at least all pixel columns using an image pickup device, a second pixel group arbitrarily selected from a pixel column in which the second pixel group does not exist. A first pixel group signal which is a signal of the first pixel group at a position of a first pixel existing in one pixel column;
And a signal of a pixel belonging to the first pixel group on a second pixel column adjacent to the first pixel column and a signal of a pixel adjacent to the first pixel column and the second pixel column Extracting a first low-frequency signal corresponding to the position of the first pixel from a signal obtained by adding signals of pixels belonging to the first pixel group on a third pixel column different from the second pixel; A signal corresponding to the position of the first pixel is obtained from a signal obtained by adding a signal of a pixel belonging to the second pixel group on the column and a signal of a pixel belonging to the second pixel group on the third pixel column. 2 and takes out the second low frequency signal with respect to the first low frequency signal.
Extracting a first interpolation signal obtained by multiplying the first signal by a first coefficient signal corresponding to the magnitude of the low-frequency signal, and using the first interpolation signal as the second type signal at the position of the first pixel A signal interpolation method for a single-chip color camera.
【請求項2】 上記第1の画素が上記第1の画素群に属
するときには上記第1の画素の信号を上記第1の信号と
し、上記第1の画素が上記第1の画素群に属するもので
はないときには上記第1の画素列上に存在し、上記第1
の画素に両側で隣接する上記第1の画素群に属する第2
の画素と第3の画素の信号の平均値信号を上記第1の信
号とすることを特徴とする請求項1記載の単板カラーカ
メラの信号補間方法。
2. When the first pixel belongs to the first pixel group, the signal of the first pixel is used as the first signal, and the first pixel belongs to the first pixel group. If not, it exists on the first pixel column and the first
A second pixel belonging to the first pixel group adjacent on both sides to the pixel
2. The signal interpolation method for a single-chip color camera according to claim 1, wherein an average value signal of the signals of the pixel and the third pixel is used as the first signal.
【請求項3】 上記撮像素子は、上記画素列の方向の解
像度を低下させる光学ローパスフィルタを組み合わせた
ものであることを特徴とする請求項1記載の単板カラー
カメラの信号補間方法。
3. A signal interpolation method for a single-chip color camera according to claim 1, wherein said image pickup device is a combination of an optical low-pass filter for reducing resolution in a direction of said pixel row.
【請求項4】 分光感度特性の異なる複数種の画素群を
2次元状に、しかも上記複数種の画素群のうち第1の種
類に対応する第1の画素群が隣接画素列の間で互いに補
間する関係に配され、少なくとも上記複数種の画素群の
うち上記第1の種類とは異なる第2の種類に対応する第
2の画素群の画素が1画素列おきに存在するよう配され
た撮像素子を用いて、上記第2の画素群を除くすべての
画素の位置に対応する上記第2の種類の信号をすくなく
とも2つの方法で生成した補間信号によって補間する単
板カラーカメラの信号補間方法において、上記第2の画
素群に属さない画素から任意に選んだ第1の画素を含む
第1の画素列に隣接する第2の画素列上の上記第1の画
素群に属する画素の信号と上記第1の画素列に隣接し、
かつ上記第2の画素列とは異なる第3の画素列上の上記
第1の画素群に属する画素の信号を加算した信号から上
記第1の画素の位置に対応する第1の低周波信号を生成
し、上記第2の画素列上の上記第1の画素群に属さない
画素の信号と上記第3の画素列上の上記第1の画素群に
属さない画素の信号を加算した信号から上記第1の画素
の位置に対応する第2の低周波信号を生成し、上記第1
の画素列上に存在して上記第1の画素に隣接する第2の
画素をとおり、上記第1の画素列に垂直の方向の第1の
ライン上に存在する上記第1の画素群に属する画素の信
号と上記第1の画素列上に存在して上記第1の画素に対
して上記第2の画素とは反対側に隣接する第3の画素を
とおり、上記第1の画素列に垂直の方向の第2のライン
上に存在する上記第1の画素群に属する画素の信号を加
算した信号から上記第1の画素に対応する第3の低周波
信号を生成し、上記第1のライン上に存在する上記第1
の画素群に属さない画素の信号と上記第2のライン上に
存在する上記第1の画素群に属さない画素の信号を加算
した信号から上記第1の画素に対応する第4の低周波信
号を生成し、上記第1の低周波信号と上記第2の低周波
信号の加算値に対する上記第1の低周波信号と上記第2
の低周波信号の差の絶対値の比に対応した第1の係数信
号を生成し、上記第3の低周波信号と上記第4の低周波
信号の加算値に対する上記第3の低周波信号と上記第4
の低周波信号の差の絶対値の比に対応した第2の係数信
号を生成し、上記第1の係数信号と上記第2の係数信号
の加算値に対する上記第1の係数信号の比に対応した第
1の増幅度を生成し、上記第1の係数信号と上記第2の
係数信号の加算値に対する上記第2の係数信号の比に対
応した第2の増幅度を生成し、上記第1の増幅度と上記
第2の増幅度を用いて上記2つの方法で生成した補間信
号を合成することを特徴とする単板カラーカメラの信号
補間方法。
4. A plurality of pixel groups having different spectral sensitivity characteristics are two-dimensionally arranged, and a first pixel group corresponding to a first type among the plurality of pixel groups is mutually connected between adjacent pixel columns. The pixels of a second pixel group corresponding to a second type different from the first type among at least the plurality of types of pixel groups are arranged so as to be present in every other pixel column. A signal interpolation method for a single-chip color camera in which an image sensor is used to interpolate signals of the second type corresponding to positions of all pixels except the second pixel group by interpolation signals generated by at least two methods. And a signal of a pixel belonging to the first pixel group on a second pixel row adjacent to the first pixel row including a first pixel arbitrarily selected from the pixels not belonging to the second pixel group. Adjacent to the first pixel column,
A first low-frequency signal corresponding to the position of the first pixel is obtained from a signal obtained by adding signals of pixels belonging to the first pixel group on a third pixel column different from the second pixel column. Generating a signal of a pixel not belonging to the first pixel group on the second pixel row and a signal of a pixel not belonging to the first pixel group on the third pixel row, Generating a second low-frequency signal corresponding to the position of the first pixel;
Belongs to the first pixel group that passes through a second pixel adjacent to the first pixel and that is on a first line in a direction perpendicular to the first pixel column. A pixel signal and a third pixel present on the first pixel column and adjacent to the first pixel on the opposite side of the second pixel and perpendicular to the first pixel column Generating a third low-frequency signal corresponding to the first pixel from a signal obtained by adding the signals of the pixels belonging to the first pixel group existing on the second line in the direction of. The first present on
A fourth low-frequency signal corresponding to the first pixel from a signal obtained by adding a signal of a pixel not belonging to the pixel group and a signal of a pixel existing on the second line and not belonging to the first pixel group And the first low-frequency signal and the second signal with respect to the sum of the first low-frequency signal and the second low-frequency signal.
Generating a first coefficient signal corresponding to the ratio of the absolute value of the difference between the low-frequency signals of the third low-frequency signal and the third low-frequency signal with respect to the sum of the third low-frequency signal and the fourth low-frequency signal 4th above
Generating a second coefficient signal corresponding to the ratio of the absolute value of the difference between the low frequency signals, and corresponding to the ratio of the first coefficient signal to the sum of the first coefficient signal and the second coefficient signal. Generating a first amplification degree, and generating a second amplification degree corresponding to a ratio of the second coefficient signal to an added value of the first coefficient signal and the second coefficient signal; A signal interpolation method for a single-chip color camera, wherein the interpolation signals generated by the above two methods are synthesized by using the amplification degree of (1) and the second amplification degree.
【請求項5】 上記2つの方法で生成した補間信号は、
上記第1の低周波信号に対する上記第2の低周波信号の
比に対応した信号を上記第1の画素列上に存在する上記
第1の画素群に属する画素の信号から得た上記第1の画
素の位置における上記第1の種類に対応する信号に乗算
した第1の補間信号と、上記第3の低周波信号に対する
上記第4の低周波信号の比に対応した信号を上記第1の
画素をとおり、上記第1の画素列に垂直の方向の第3の
ライン上に存在する上記第1の画素群に属する画素の信
号から得た上記第1の画素の位置における上記第1の種
類に対応する信号に乗算した第2の補間信号であり、上
記第1の補間信号を上記第2の増幅度で増幅し、上記第
2の補間信号を上記第1の増幅度で増幅することを特徴
とする請求項4記載の単板カラーカメラの信号補間方
法。
5. The interpolation signal generated by the above two methods is:
A first signal obtained by obtaining a signal corresponding to a ratio of the second low-frequency signal to the first low-frequency signal from a pixel belonging to the first pixel group existing on the first pixel column; A first interpolation signal obtained by multiplying a signal corresponding to the first type at a pixel position and a signal corresponding to a ratio of the fourth low-frequency signal to the third low-frequency signal are converted to the first pixel. As described above, the first type at the position of the first pixel obtained from the signal of the pixel belonging to the first pixel group existing on the third line in the direction perpendicular to the first pixel column A second interpolation signal obtained by multiplying a corresponding signal by amplifying the first interpolation signal at the second amplification degree and amplifying the second interpolation signal at the first amplification degree. 5. The signal interpolation method for a single-chip color camera according to claim 4, wherein
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