KR0144462B1 - 칼러 영상 신호의 처리장치 - Google Patents

칼러 영상 신호의 처리장치

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KR0144462B1
KR0144462B1 KR1019890014458A KR890014458A KR0144462B1 KR 0144462 B1 KR0144462 B1 KR 0144462B1 KR 1019890014458 A KR1019890014458 A KR 1019890014458A KR 890014458 A KR890014458 A KR 890014458A KR 0144462 B1 KR0144462 B1 KR 0144462B1
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Abstract

내용없음

Description

컬러 영상 신호의 처리장치
제 1도는 본 발명의 한 실시예를 도시한 회로 구성도.
제 2a도 내지 제 2c 도는 대역통과 필터의 동작 설명도.
제 3a도 내지 제 3e 도 및 제 4a 도 내지 제 4e 도는 제 1도의 동작 설명을 위한 도면.
제 5도는 흑백 이매저(imager)의 주파수 스펙트럼 도면.
제 6도는 컬러 이매저의 주파수 스펙트럼 도면.
제 7도는 회절 성분에 의한 제로비트 발생을 설명하는 도면.
제 8도는 종래 장치의 한예를 도시하는 회로 구성도.
제 9도는 보색 바둑무늬 코딩의 설명도.
제 10a도 내지 제 10c도 및 제 11a도 내지 제 11c도는 제 8도의 동작을 설명하는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : CCD 이매저 2 : 레벨 밸런스 회로
5, 10 : 저역통과 필터 6 : 가산기
7 : 대역통과 필터 8 : 타이밍 회로
9 : 제어회로
[산업상의 이용분야]
본 발명은 소위 보색 바둑판형 코딩(coding)을 사용하는 단일판(single tube-type)컬러 카메라 등에 사용하기에 적합한 컬러 영상 신호의 처리 장치에 관한 것이다.
[발명의 개요]
본 발명은 수평으로 2화소 반복되고 수직으로 2라인 반복되는 색 필터, 즉, 보색 바둑판형 코딩의 색 필터를 가지는 컬러 카메라에 있어서, 색 필터를 거쳐서 출력되는 컬러영상신호를 저역통과 필터를 통과시켜 휘도 신호를 얻고, 한편 컬러영상신호에 소정의 계수를 곱해서 레벨 보정한 출력을 대역 필터를 통해서 윤곽(outline) 성분을 추출하고, 이 윤곽 성분을 상기 휘도 신호에 가산해서 윤곽이 강조된 휘도 신호를 얻도록 함으로써 무채색에서이 회절 성분을 제거함과 더불어 유채색에서의 휘도 신호의 라인간에 있어서의 단차(level differences)를 방지하도록 한 것이다.
[종래의 기술]
일반적으로, CCD를 사용한 흑백 카메라에선 제 5도에 도시하듯이 입력 신호의 주파수 fi 에 대하여 샘플링주파수를 fs로하면 fs±fi 의 곳에 회절 성분이 생긴다.
그런데, 컬러 카메라에 있어선 색 필터의 무채색에 대한 분광 감도의 차로 제 6도에 도시하듯이 fs/2±fi의 사이드밴드 성분(회절성분) 이 생긴다. 즉, 수평 방향으로 2화소 반복의 색 필터가 설치되어 있으면 무채색의 경우 그것에 의한 변조 성분이 사이드 밴드 성분으로서 fs/2±fi 인 곳에 나타난다.
이 무채색의 회절 성분은 제 7도에 도시하듯이 입력주파수와 제로 비트를 발생한다. 즉, 제 7도는 한 예로서 510H (1H당 510화소) 이매저의 경우이고, 입력 주파수 fi의 기본파 1.2MHZ, 1.6MHZ, 2.4MHZ의 고주파와 회절 성분이 겹치는 곳에서 각각 3.6MHZ, 3.2MHZ, 2.4MHZ의 제로 비트가 생긴다. 그리고, 이제로 비트는 화상을 왜곡시키는 원인으로 되어 있다.
그래서, 이 무채색에 있어서 회절 성분을 제거하기 위해 종래 제 8도에 도시한 것과 같은 컬러 영상 신호의 처리 장치가 제안되어 있다. 등 도면에 있어서, (1)은 CCD 이매저(imager), (2)는 레벨 밸런스 회로이며, 이 레벨 밸런스 회로(2)는 승산기 (3)와, 소정이 개수 k1내지 k4를 절환 선택할 수 있는 스위치(4)로 이루어지며, CCD 이매저(1)로부터의 컬러영상신호가 승산기 (3)의 한쪽 입력측에 공급되며, 승산기 (3)의 다른 쪽 입력측에 스위치 (4)에 의해 선택된 소정의 계수 k1내지 k4중의 하나가 공급되어 승산된다.
승산기 (3)의 출력은 저역통과 필터(LPF)(5)에 공급되어 여기에서 실질적으로 휘도 신호가 꺼내져서 가산기 (6)의 한쪽 입력측에 공급됨과 더불어, 아퍼쳐(aperture) 회로로서의 대역통과 필터(BPF)(7)을 거쳐서 가산기 (6)의 다른쪽 입력측에 공급된다.
저역통과 필터(7)에서 추출된 윤곽 성분이 가산기 (6)에서 저역통과 필터(5)로부터의 휘도 신호에 가산되며 가산기 (6)의 출력측에는 윤곽이 강조된 휘도 신호가 얻어진다.
(8)은 타이밍 회로, (9)는 제어 회로이며, 제 9도에 도시하는 것같은 보색 바둑판형 코딩에 따라서 타이밍 회로(8)에서 화소 P1, P2의 타이밍 신호를 발생하며, 이것들의 타이밍 신호를 받아서 제어회로(9)에서 스위치(4)에 대해서 절환 신호를 발생한다
즉, CCD 이매저(1)측에 설치된 색 필터(도시않됨)는 일예로서 제 9도에 도시한 보색 바둑판형 코딩을 하고 있으며, 색필터 요소가 2열 4행으로 배열된 기본 구성을 가지며, 제 1행과 제 3행이 시안(cy)요소와 황(ye)요소의 반복으로 이루어지며, 제 2행과 제 4행이 마젠타(Mg)요소와 녹(G)요소의 반복으로 이루어진다.
그리고, 시안 요소와 마젠타 요소의 합이 n 라인의 제 1화소(P1)로 되며, 황요소와 녹요소의 합이 n 라인의 제 2화소(P2)로 되며, 이 n 라인은 상기 제 1화소와 제 2화소의 반복으로 이루어진다. 또한 시안 요소와 녹요소의 합은 n+1 라인의 제 1화소(P1)로 되며, 황 요소와 마젠타 요소의 합이 n+1 라인의 제 2화소(P2)로 되며, 이 n+1 라인은 상기 제 1화소와 제 2화소의 반복이 된다.
또한, 이 보색 바둑판형 코딩으로서는, 예컨대 일본특개소 62-277879호공보 등에 기재되어 있는 것 등이 고려된다. 따라서, 예컨대 타이밍 회로(8)에서 n라인, 제 1화소(P1)의 타이밍 신호가 발생되면, 제어회로(9)는 이것에 대응한 전환 신호를 발생해서 스위치(4)를 접점 a측에 접속하고, 계수 K1선택해서 승산기 (3)에 공급하고, CCD 이매저(1)로부터의 컬러영상신호에 승산한다.
또, 타이밍 회로(8)에서 n 라인, 제 2화소(P2)의 타이밍 신호가 발생되면, 제어회로(9)는 이것에 대응한 전환 신호를 발생해서 스위치(4)를 접검 b측에 접속하고 계수 K2를 선택해서 승산기 (3)에 공급하고, CCD 이매저(1)로부터의 컬러영상신호에 승산한다. 또, 타이밍 회로(8)에서 n+1 라인, 제 1화소(P1)의 타이밍 신호가 발생되면, 제어회로(9)는 이것에 대응한 전환 신호를 발생해서 스위치(4)를 접점 C측에 접속하고, 계수 K3을 선택해서 승산기 (3)에 공급하고, CCD 이매저(1)로부터의 컬러영상신호에 승산한다.
또 타이밍 회로(8)에서 n+1 라인, 제 2화소(P2) 의 타이밍 신호가 발생되면, 제어회로(9)는 이것에 대응한 전환 신호를 발생해서 스위치(4)를 집점 d측에 접속하고 계수 K4를 선택해서 승산기 (3)에 공급하고, CCD 이매저(1)로 부터의 컬러영상신호를 승산한다.
다음에, 무채색인 경우의 동작을 제 10a 내지 10c 도를 참조하면서 설명한다. 무채색의 경우, CCD 이매저(1)로부터의 제 10a도에 도시하듯이 n라인의 제 1 및 제 2 화소 P1, P2와, n+1 라인의 제 1 및 제 2화소 P1, P2의 4종류의 레벨을 가진 출력신호(컬러영상신호) S1이 얻어진다.
이 신호 S1을 레벨 밸런스 회로(2)의 승산기 (3)에 공급해서 각각 대응하는 소정의 계수 K1내지 K4를 승산하면 그 출력신호 S2는 제 10b도에 도시하듯이 완전히 동일한 레벨로되며, 이 상태에선 제 6도와 같은 회절 성분은 생기지 않는다. 즉, 무채색에 대해서는 제 8도와 같이 휘도 신호 모두에 레벨 밸런스를 취해도 문제 없다는 것을 알 수 있다. 또한, 이때의 저역통과 필터(5)의 출력 신호 S3은 제 10c도와 같다.
[발명의 해결하려는 과제]
그런데, 제 8도와 같은 구성의 종래 장치의 경우, 레벨 밸런스 회로(2)에 있어서의 계수 K1내지 K4를 무채색의 경우를 기준으로 레벨 밸런스가 취해지도록 설정하고 있으므로 이같은 K1내지 K4를 유채색의 입력으로 생기는 CCD 이매저(1)의 출력신호 S1에 곱하면, 휘도 신호의 라인간에 단차 (level differences) 가 생기며, 화면상에 일종의 가로줄이 발생하는 문제가 있다.
이것은 제 11도를 참조하여 설명된다. 유채색의 경우, CCD 이매저(1)로부터는 제 11a도에 도시하듯이 n라인의 제 1 및 제 2 화소 P1, P2와 n+1 라인의 제 1 및 제 2 화소 P1,P2의 4종류의 레벨을 가진 출력신호(컬러영상신호) S1'가 얻어진다.
이 신호 S1'를 레벨 밸런스 회로(2)의 승산기(3)에 공급해서 각각 대응하는 소정의 계수 K1내지 K4(무채색의 경우와 동일)를 승산하면 그 출력신호 S2'는 제 11B 도에 도시하듯이 라인내에 및 라이간에서 레벨이 다른 것으로 된다.
이같은 신호 S2'를 저역통과 필터(5)에 통과시키면 제 11C도에 도시한 것과 같은 출력신호 S3'가 얻어지며, 라인 내에선 평균화되지만 라인간에선 상이한 레벨로 된다. 즉, 휘도 신호의 라인간에 단차가 생기며, 유채색의 평탄부에서 열화가 일어나서 화면상에서 보면 가로줄로 되어 나타나게 된다.
본 발명은 이같은 점을 감안해서 이뤄진 것이며, 무채색에서의 회절 성분을 제거함과 더불어 유채색에서의 휘도 신호의 라인간에 있어서의 단차를 방지할 수 있는 컬러 영상 신호의 처리장치를 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명에 의한 컬러 영상 신호의 처리 장치는, 수평으로 2화소 반복하고 수직으로 2라인 반복되는 색 필터를 가지는 컬러 카메라에 있어서, 색 필터를 거쳐서 출력되는 컬러 영상 신호가 공급되는 저역통과 필터(10)와, 컬러영상신호에 소정의 계수K1내지 K4를 곱해서 레벨을 보정하는 레벨 보정수단(2, 5)과, 이 레벨 보정 수단(2, 5)의 출력으로부터 윤곽성분을 추출하는 대역통과 필터(7)와, 저역통과 필터(10)의 출력에 윤곽 성분을 가산하는 가산회로(6)를 구비하도록 구성되어 있다.
[작용]
수평으로 2화소 반복이고, 수직으로 2라인 반복되는 색 필터, 즉, 보색 바둑 판형 코딩을 이용하여 색 필터를 거쳐서 출력되는 컬러영상신호를 저역통과 필터(10)에 공급한다. 이 저역 통과 필터(10)는 색 필터의 분광 감도의 설정에 의해 무채색이든지 유채색이든지 그 출력에 휘도 신호의 라인간에 있어서의 단차가 생기지 않도록 되어 있다.
또한, 레벨 보정수단 (2, 5)에 있어서, 컬러영상신호에 소정의 계수K1내지 K4를 곱해서 레벨 보정한다. 이 소정의 계수K1내지 K4는 무채색을 기준으로 설정되고 있으므로 유채색의 경우 레벨 보정수단(2, 5)의 출력에 라인간에서 단차가 생긴다. 이 단차는 주파수적으로는 낮으며 따라서 저역 성분을 통과하지 않게 설정되어 있는 아퍼쳐 회로로서의 윤곽성분 추출용인 대역통과 필터(10)에 통과시킴으로써 제거된다.
따라서, 가산회로(6)에 있어서 저역통과 필터(10)의 출력과 대역통과 필터(7) 의 출력을 가산하는 것으로, 유채색에서 라이간의 단차가 생기지 않으며, 또한 무채색에서 회절 성분이 제거된 윤곽이 강조된 휘도 신호를 얻을 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 1 실시예를 제 1도 내지 제 4도에 기준해서 상세히 설명한다.
제 1도는 본 실시예의 회로 구성을 도시하는 것이며 동 도면에 있어서 제 8도에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세 설명은 생략한다.
본 실시예에선 가산기(6)의 한쪽 입력측에, 레벨 밸런스 회로(2)뒤에 저역통과 필터(5)의 출력을 공급하는 대신에 CCD 이매저(1)의 컬러영상신호를, 새로 설치한 저역통과 필터(10)를 통해 공급한다. 즉, 저역통과 필터(10)측을 지나는 신호(기본선 신호)는 그대로, 아퍼쳐 회로로서의 대역통과 필터(7)를 지나는 신호(아퍼쳐 신호)에 레벨 밸런스를 도입함으로써 유채색에서의 라인간에 있어서의 단차가 생기지 않으며, 또한 무채색에서의 회절 성분을 효율적으로 개선할 수 있다. 그리고, 기타의 구성은 제 8도와 마찬가지다.
또한, 대역통과 필터(7) 로서는 대역 통과 중심 주파수가 예컨대 fs/S(510H 이 매저의 경우 4.8MHz)의 제 2a도에 도시한 것같은 주파수 특성을 가지는 것을 사용한다. 즉, 대역통과 필터(7) 은 수평동기 주파수의 1/2 정도의 저역성분은 통과시키지 않도록 설정되어 있다. 한편, 이 대역통과 필터(7) 은 수십개의 화소를 포함하고, 제 2b 도에 도시한 것과 같은 파형의 고역 성분을 포함하는 입력 신호가 공급되면, 그 출력측에 그 윤곽 성분을 추출해서 제 2c도에 도시한 바와 같은 파형의 출력 신호를 발생한다.
다음에 제 1도의 회로 동작을 제 3a 내지 3e도 및 제 4a도 내지 4e 도를 참조하여 설명한다.
제 3a도 내지 3e도는 무채색의 경우이며 CCD 이매저(1)로부터는 제 3a도에 도시하듯이 n라인의 제 1 및 제 2 화소 P1, P2와 n+1 라인의 제 1 및 제 2 화소 P1, P2의 4종류의 레벨을 가진 출력 신호(컬러영상신호) S1이 얻어진다. 이 신호 S1를 레벨 밸런스 회로(2)의 승산기(3)에 공급해서 각각 대응하는 소정의 계수K1내지 K4를 승산하면 그 출력 신호 S2는 제 3b도에 도시하듯이 모두 동일 레벨로 되며, 이 상태에선 제 6도와 같은 회절 성분은 생기지않는다.
즉, 무채색에 대해선 제 1도와 같이 휘도 신호의 전부에 레벨 밸런스를 취해도 문제가 없다는 것을 알 수 있다.
이 승산기(3)의 출력측에 레벨 밸런스 되어서 얻어진 신호 S2는 저역통과 필터(5)에 공급되며, 그 출력측에 제 3c도에 도시하듯이 신호 S2와 마찬가지의 출력신호 S3이 얻어진다.
이 신호 S3은 대역통과 필터(7)에 공급되며, 이 결과, 출력측에서 제 3D도에 도시한 0레벨의 출력 신호 S4가 얻어지며 이 신호 S4가 가산기(6)의 다른쪽 입력측이 공급된다.
또, CCD 이매저(1)부터의 출력신호 S1는 저역통과 필터(10)에 공급된다. 이 저역통과 필터(10)는 CCD 이매저(1)의 색 필터(도시하지 않음)의 분광감도이 설정에 의해, 무채색에서도 유채색에서도 그 출력에 휘도 신호의 라인간의 단차가 생기지 않게 하고 있다. 따라서 저역통과 필터(10)의 출력측에는 제 3e도에 도시하는 것 같은 출력신호 S5가 얻어지며, 이 신호 S5가 가산기(6)의 한쪽 입력측에 공급되며 그 출력측에는 무채색에서 회절 성분이 제거된 휘도 신호가 얻어진다.
제 4a도 내지 4e도는 유채색의 경우이며, CCD 이매저(1)로부터는 제 4a도에 도시한 n라인의 제 1 및 제 2 화소 P1, P2와, n+1라인의 제 1 및 제 2 화소 P1, P2의 4종류의 레벨을 가진 출력 신호(컬러영상신호)S1 '이 얻어진다.
이 신호 S1 '을 레벨 밸런스(2)의 승산기(3)에 공급하여 각각 대응하는 소정의 계수K1내지 K4(무채색의 경우와 동일)를 승산하고, 그 출력 신호 S2 ,는 제 4b도에 도시한 라인내에 및 라인간에서 레벨이 다른 것으로 된다.
이 신호 S2 '를 저역통과 필터(5)에 통과시켜, 제 4c도에 도시한 바와 같은 출력신호 S3 ,가 얻어지며, 라인내에선 평균화되지만 라인간에선 상이한 레벨로 된다.
그래서 이 신호 S3 ,를 대역통과 필터(7) 에 공급하면 신호 S3 ,는 대략 수평동기 주파수의 1/2 정도의 주파수를 가지고 있으므로 대역통과 필터(7)을 통과할 수 없고, 즉 여기에서 라인간의 단차가 제거되며, 이 결과 그 출력측에는 제 4d도에 도시한 0레벨의 출력신호 S4 ,가 얻어지며, 이 신호 S4 ,가 가산기(6)의 다른쪽 입력측에 공급된다.
또, CCD 이매저(1)로부터의 출력신호 S1 ,이 대역통과 필터(10)에 공급되며, 이 저역통과 필터(10)는 상술한대로 무채색이어도 유채색이어도 그 출력에 휘도 신호의 라인간에 있어서 단차를 발생하지 않게 되어 있으므로 저역통과 필터(10)의 출력측에는 제 4e도에 도시한 바와 같은 출력신호 S5 ,가 얻어진다. 이 신호 S5 ,는 상기 신호 S4 ,와 더불어 가산기(6)에 공급되며, 이 결과, 가산기(6)의 출력측에는 유채색 라인간의 단차가 제거된 휘도 신호가 얻어진다.
이같이 해서 본 실시예에서는 기본선 신호는 그대로, 아퍼처 신호로 레벨 밸런스를 도입함으로써 유채색에서의 단차를 발생치 않고 또한 무채색에서 회절 성분이 제거된 휘도 신호를 얻을 수 있다.
[발명의 효과]
상술과 같이 본 발명에 의하면 수평으로 2화소 반복이고 수직으로 2라인 반복되는 색 필터를 거쳐서 출력되는 컬러영상신호를 저역통과 필터에 통과시켜 휘도 신호를 얻고, 한편, 컬러영상신호에 소정의 계수를 곱해서 대역통과 필터를 통해서 윤곽 성분을 추출하고, 이 윤곽 성분을 상기 휘도 신호에 가산해서 윤곽이 강조된 휘도신호를 얻도록 했으므로 무채색에서의 회절 성분이 제거됨과 더불어 유채색에서의 휘도 신호의 라인간에 있어서의 단차가 방지된다.

Claims (1)

  1. 이매저수단에 의해 픽업된(picked up)이미지를 나타내는 컬러영상신호를 발생시키는 상기 이매저수단과, 상기 이매저수단으로부터 상기 컬러영상신호가 공급되어 그것으로부터 휘도신호를 발생하는 저역통과필터와, 상기 컬러영상신호가 공급되어 그것으로부터 레벨보정된 휘도신호를 발생하는 레벨 보정수단과, 상기 레벨보정된 휘도신호로부터 윤곽성분을 추출하는 대역통과필터수단 및 상기 대역통과필터로부터의 상기 윤곽성분을 상기 저역통과필터수단으로부터 발생된 상기 휘도신호에 더하는 가산수단을 포함하는 컬러영상신호 처리장치.
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