TWI418221B - 圖像處理裝置，圖像處理方法及攝像裝置 - Google Patents

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Shiroshi Kanemitsu
Hirotoshi Aizawa
Takaaki Kawakami
Kazuhiro Tabuchi
Junichi Hosokawa
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Toshiba Kk
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Description

圖像處理裝置，圖像處理方法及攝像裝置
本發明基於2009年03月06日之日本申請案2009-53616號，主張其優先權，內容亦參照該日本申請案之內容之全部。
本發明關於圖像處理裝置，圖像處理方法及攝像裝置。
全彩(full color)攝像裝置之一之所謂單板式攝像裝置，係適用於例如民生用之數位相機(DSC，digital still camera)或內建相機之行動電話等要求小型化、低價格化構成。單板式攝像裝置，係將紅色(R)用、綠色(G)用、藍色(B)用彩色濾光片(color filter)之其中之一設置於光電元件上，依每一畫素位置算出不足色成份之感度信號，由1個二維攝像元件來獲得複數顏色之圖像信號。不足色成份之感度位準值，係藉由針對位於對象畫素周邊的畫素之感度位準值進行內插(interpolation)處理而產生。例如，特開2001-197512號公報揭示想定三維空間中之幾何學圖形，依據幾何學圖形之線分相似性來產生不足色成份之感度位準值的技術。
例如將既得色成份之R成份之R用畫素設為對象畫素時，針對以對象畫素之感度位準值，以及位於對象畫素周邊的R用畫素之感度位準值為頂點的幾何學圖形，藉由想定和該幾何學圖形相似之幾何學圖形，可以求出不足色成份之感度位準值。作為單板式二維攝像元件之畫素配列，若為Bayer配列時，對象畫素設定為R用畫素或B用畫素之任一情況下，互相相似之幾何學圖形均想定為四角錐，而可以算出不足色成份之感度位準值。相對於此，對象畫素設定為G用畫素之情況下，G用畫素之配列係和R用畫素、B用畫素不同，因此互相相似之幾何學圖形想定為三角形，而可以算出不足色成份之感度位準值。如上述說明，基於對象畫素之既得色成份而想定不同之幾何學圖形，針對不足色成份之感度位準值之運算精確度有可能存在差異。另外，和使用四角錐之情況比較，使用三角形作為幾何學圖形時感度位準值之參照畫素較少，因此和G光比較，可以較少資料數進行感度較低之R光、B光之內插處理。因此，容易受到畫素之輸出變動影響，而更進一步惡化精確度。
依據本發明之一態樣，提供之圖像處理裝置，係具有：畫素內插處理部，其針對被攝像體像之攝像所獲得的圖像信號進行內插處理，而產生不足色成份之感度位準值；上述畫素內插處理部，係具備：運算手段，其針對對象畫素，藉由感度位準值為既得之既得色成份所對應之運算，來輸出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值；以和各畫素被配列之二維方向呈垂直的高度方向之軸，作為表示感度位準值之軸，想定如下：以上述對象畫素之既得之感度位準值，與位於上述對象畫素附近的畫素、既得色成份和上述對象畫素相同的複數個第1參照畫素之既得之感度位準值為頂點而構成之幾何學圖形、亦即第1幾何學圖形；及以上述對象畫素之上述既得色成份以外的某一色成份作為既得色成份，以位於上述對象畫素附近的複數個第2參照畫素之既得之感度位準值為頂點而予以包含的幾何學圖形、亦即第2幾何學圖形；上述運算手段，係算出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值，以使上述第2幾何學圖形成為和上述第1幾何學圖形相似之形狀；不論上述對象畫素之上述既得色成份為哪一色成份，上述幾何學圖形均使用同一圖形。
另外，依據本發明之一態樣，提供之圖像處理方法，係針對被攝像體像之攝像所獲得的圖像信號進行內插處理，而產生不足色成份之感度位準值；針對對象畫素，藉由感度位準值為既得之既得色成份所對應之運算，來輸出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值；以和各畫素被配列之二維方向呈垂直的高度方向之軸，作為表示感度位準值之軸，想定如下：以上述對象畫素之既得之感度位準值，與位於上述對象畫素附近的畫素、既得色成份和上述對象畫素相同的複數個第1參照畫素之既得之感度位準值為頂點而構成之幾何學圖形、亦即第1幾何學圖形；及以上述對象畫素之上述既得色成份以外的某一色成份作為既得色成份，以位於上述對象畫素附近的複數個第2參照畫素之既得之感度位準值為頂點而予以包含的幾何學圖形、亦即第2幾何學圖形；算出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值，以使上述第2幾何學圖形成為和上述第1幾何學圖形相似之形狀；不論上述對象畫素之上述既得色成份為哪一色成份，上述幾何學圖形均使用同一圖形。
依據本發明之一態樣，提供之攝像裝置，其具有圖像處置裝置用於對被攝像體像之攝像所獲得的圖像信號進行圖像處理，上述圖像處理裝置，係具有：畫素內插處理部，其藉由上述圖像信號之內插處理，而產生不足色成份之感度位準值；上述畫素內插處理部，係具備：運算手段，其針對對象畫素，藉由感度位準值為既得之既得色成份所對應之運算，來輸出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值；以和各畫素被配列之二維方向呈垂直的高度方向之軸，作為表示感度位準值之軸，想定如下：以上述對象畫素之既得之感度位準值，與位於上述對象畫素附近的畫素、既得色成份和上述對象畫素相同的複數個第1參照畫素之既得之感度位準值為頂點而構成之幾何學圖形、亦即第1幾何學圖形；及以上述對象畫素之上述既得色成份以外的某一色成份作為既得色成份，以位於上述對象畫素附近的複數個第2參照畫素之既得之感度位準值為頂點而予以包含的幾何學圖形、亦即第2幾何學圖形；上述運算手段，係算出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值，以使上述第2幾何學圖形成為和上述第1幾何學圖形相似之形狀；不論上述對象畫素之上述既得色成份為哪一色成份，上述幾何學圖形均使用同一圖形。
以下參照圖面說明本發明之實施形態之圖像處理裝置、圖像處理方法及攝像裝置。
圖1為本發明第1實施形態之攝像裝置、亦即固態攝像裝置之方塊圖。固態攝像裝置，係具備：攝像透鏡1；攝像部2；類比/數位轉換器(ADC)3；及圖像處理裝置4。攝像透鏡1，係取入被攝像體之光。攝像部2，係藉由轉換被攝像體之光成為信號電荷，而攝取被攝像體之影像。攝像部2係依據Bayer配列所對應之順序取入紅色、藍色、綠色之畫素值，針對取入之類比圖像信號，對應於外部指定之攝像條件之增益依序進行放大、輸出。ADC3係將攝像部2所輸出之類比圖像信號轉換為數位圖像信號。圖像處理裝置4係對ADC3所輸出之數位圖像信號實施各種圖像處理。
圖像處理裝置4，係具備：第1雜訊消除處理部10；透鏡陰影處理部11；傷補正處理部12；第2雜訊消除處理部13；畫素內插處理部14；白平衡處理部15；彩色矩陣處理部16；輪廓處理部17；γ補正部18；及輸出部19。
第1雜訊消除處理部10，係由ADC3所輸出之數位圖像信號除去短雜訊等和被攝像體像之信號不同的信號。藉由圖像處理裝置4之初段之雜訊消除處理，可提升後段各部處理之運算精確度。第1雜訊消除處理部10，為抑制電路規模及消費電力而為不使用行記憶體(line memory)之構成，針對以和Bayer配列對應之順序被傳送來的數位圖像信號，逐次執行雜訊消除處理。因此，第1雜訊消除處理部10，係依據數位圖像信號中之圖像圖框中之畫素值之一維排列來實施雜訊消除處理。
透鏡陰影處理部11，係針對被第1雜訊消除處理部10實施雜訊消除處理完畢之數位圖像信號，依據對應之畫素位置乘上個別決定之補正係數，而實施電性之陰影補正。傷補正處理部12，係針對被透鏡陰影處理部11實施陰影補正完畢之數位圖像信號，實施傷補正處理。傷補正處理，係針對在攝像部2未正常發揮功能的畫素所引起之數位圖像信號之缺損部分(傷)進行補正的處理。
第2雜訊消除處理部13，係針對被傷補正處理部12實施傷補正處理完畢之數位圖像信號，再度實施雜訊消除處理。第2雜訊消除處理部13，其構成維使用行記憶體，係將以和Bayer配列對應之順序被傳送來的數位圖像信號之資料暫時儲存於行記憶體。第2雜訊消除處理部13，係藉由二維濾波器等之使用，針對儲存於行記憶體的資料，基於二維方向之畫素配列而實施雜訊消除處理。
畫素內插處理部14，係針對被第2雜訊消除處理部13實施雜訊消除處理完畢、以Bayer配列之順序被傳送來的數位圖像信號，實施畫素內插處理(解馬賽克處理(demosaicing process))。畫素內插處理部14，係藉由對被攝像體像之攝像獲得之圖像信號進行內插處理，而產生不足色成份之感度位準值。白平衡處理部15，係針對被畫素內插處理部14實施解馬賽克處理完畢的數位圖像信號，實施白平衡處理。
彩色矩陣處理部16，係針對被白平衡處理部15實施白平衡處理完畢之數位圖像信號，實施彩色矩陣運算處理(色再現性處理)據以獲得色再現性。輪廓處理部17，係針對被彩色矩陣處理部16實施色再現性處理完畢之數位圖像信號，使用攝像部2之攝像條件及依據各畫素位置算出之補正係數，而實施輪廓強調處理。
γ補正部18，係針對被輪廓處理部17實施輪廓強調處理完畢之數位圖像信號，實施γ補正。輸出部19，係將圖像處理之執行所獲得之數位圖像信號輸出至外部。另外，本實施形態說明之圖像處理裝置4之構成僅為一例，其他處理用之要素之追加，或省略可以省略之要素等之適當變更亦可。
圖2為Bayer配列之畫素配置之說明圖。於圖2，以「R」標記者表示R(紅色)用畫素，以「G」標記者表示G(綠色)用畫素，以「B」標記者表示B(藍色)用畫素。R用畫素，係和設有選擇性透過R成份之彩色濾光片(color filter)的光電元件對應，以R成份為既得色成份，以G成份及B成份為不足色成份。G用畫素，係和設有選擇性透過G成份之彩色濾光片的光電元件對應，以G成份為既得色成份，以R成份及B成份為不足色成份。B用畫素，係和設有選擇性透過B成份之彩色濾光片的光電元件對應，以B成份為既得色成份，以R成份及G成份為不足色成份。
各畫素，係被並列於包含互相垂直之H方向及V方向的二維方向。R用畫素及G用畫素被交互配列於H方向的列，與G用畫素及B用畫素被交互配列於H方向的列，係對於V方向被交互配置。G用畫素彼此係在H方向及V方向之傾斜方向呈鄰接。對於如圖2所示配列，數位圖像信號，係朝H方向右側1畫素1畫素地依序被輸入，到達右端時，接著由V方向之下一段之行(line)之左端畫素其被輸入。
圖3為R用畫素中之不足色成份之感度位準值之產生時所參照之畫素之說明圖。畫素R0被設為不足色成份之感度位準值之算出之對象、亦即對象畫素。畫素R0，係以R成份為既得色成份。畫素R1～R4(畫素R1、畫素R2、畫素R3、畫素R4)，係位於畫素R0附近之R用畫素。畫素R2、畫素R0、畫素R4，係介由G用畫素並列於H方向，畫素R1、畫素R0、畫素R3，係介由G用畫素並列於V方向。畫素R1～R4，係和畫素R0同樣以R成份為既得色成份的第1參照畫素。又，單純言及R0、R1、R2、R3、R4時，係分別表示畫素R0、畫素R1～R4中之R成份之感度位準值者。
畫素B1～B4(畫素B1、畫素B2、畫素B3、畫素B4)，係位於畫素R0附近之B用畫素，以B成份為既得色成份。畫素B1～B4，係於H方向及V方向之傾斜方向，和畫素R0呈鄰接。畫素B1～B4為第2參照畫素，係以畫素R0之既得色成份以外的色成份、亦即B成份為既得色成份。又，單純言及B1、B2、B3、B4時，係分別表示畫素B1～B4中之B成份之感度位準值者。
圖4為對象畫素、第1參照畫素、第2參照畫素之各感度位準值之分布例。其中，以和配列各畫素的H方向及V方向呈垂直之高度方向為Z方向，Z方向之軸設為表示感度位準值之軸。和圖3所示符號附加同一符號之圓圈，分別表示各畫素之既得之感度位準值。黑圈表示對象畫素R0中之不足之B成份之感度位準值B0。
在包含H方向、V方向、Z方向的三維空間，想定以R0、R1、R2、R3、R4為頂點的四角錐形狀A1。四角錐形狀A1為第1幾何學圖形。另外，想定以B1、B2、B3、B4為頂點予以包含的四角錐形狀A2。四角錐形狀A2為第2幾何學圖形。畫素內插處理部14，係算出四角錐形狀A2成為和四角錐形狀A1相似之形狀的B0。
圖5為圖3所示參照畫素與二維方向中之四角錐形狀A1及A2之面積比之說明圖。於二維方向，相對於連結R1～R4而成之四角形之面積，連結B1～B4而成之四角形之面積係為1/2。其中所謂面積比，係相當於畫素R1～R4中之R成份之能量，與畫素B1～B4中之B成份之能量之比。相對於R0與R1～R4之內插值間之差，B0與B1～B4之內插值間之差係成為1/2。畫素內插處理部14，係由該關係算出B0。
圖3所示畫素G1～G4(畫素G1、畫素G2、畫素G3、畫素G4)係位於畫素R0附近之G用畫素，以G成份為既得色成份。畫素G1～G4，係於H方向及V方向和畫素R0呈鄰接。畫素G1～G4為第2參照畫素，係以畫素R0之既得色成份以外的色成份、亦即G成份為既得色成份。又，單純言及G1、G2、G3、G4時，係分別表示畫素G1～G4中之G成份之感度位準值者。
圖6為對象畫素、第1參照畫素、第2參照畫素之各感度位準值之分布例。其中，黑圈表示對象畫素R0中之不足之G成份之感度位準值G0。和B成份同樣，針對G成份亦想定以G1、G2、G3、G4為頂點的四角錐形狀A3。四角錐形狀A3為第2幾何學圖形。另外，畫素內插處理部14，係算出四角錐形狀A3成為和四角錐形狀A1相似之形狀的G0。
於H方向及V方向之二維方向中，相對於連結R1～R4而成之四角形之面積，連結G1～G4而成之四角形之面積係為1/4。其中所謂面積比，係相當於畫素R1～R4中之R成份之能量，與畫素G1～G4中之G成份之能量之比。相對於R0與R1～R4之內插值間之差，G0與G1～G4之內插值間之差係成為1/4。畫素內插處理部14，係由該關係算出G0。
著眼於各畫素之既得色成份時，Bayer配列時，R用畫素與B用畫素，係於二維方向之中傾斜方向交互並列，於H方向及V方向之任一均和G用畫素呈鄰接，此點在配列之態樣上為共通。因此，和設定對象畫素為B用畫素、R用畫素情況同樣，藉由使用四角錐形狀作為幾何學圖形，可以算出不足色成份之R成份、G成份之各感度位準值。相對於此，G用畫素，於二維方向之中傾斜方向，G用畫素彼此係呈鄰接，配列之態樣係和R用畫素、B用畫素之任一均為不同。
因此，採用和R用畫素、B用畫素之情況同樣之手法，於算出G用畫素中之R成份、B成份之各感度位準值時，作為幾何學圖形係想定四角錐形狀以外之形狀，例如圖7所示，想定包含Z方向之面內之三角形。因為針對對象畫素之既得色成份想定不同之幾何學圖形，不足色成份之感度位準值之運算精確度會有差異存在。另外，和使用四角錐作為幾何學圖形比較，使用三角形作為幾何學圖形時參照感度位準值之畫素會變少，因此，感度較G光低的R光、B光可以較少資料數進行內插。因此，容易受到畫素之輸出變動影響，更進一步惡化精確度。
以下藉由本實施形態說明產生G用畫素中之B成份之感度位準值的手法。圖8所示畫素G1～G4，係位於對象畫素之畫素G0附近的G用畫素，於H方向及V方向之傾斜方向和畫素G0呈鄰接。如圖9所示感度位準值之分布例，針對G成份想定以G0～G4為頂點之四角錐A4。
畫素B1及畫素B2，係介由畫素G0並列於V方向。畫素B3及畫素B1，係介由畫素G1並列於H方向。畫素B4及畫素B2，係介由畫素G2並列於H方向。畫素B2及畫素B6，係介由畫素G3並列於H方向。畫素B1及畫素B5，係介由畫素G4並列於H方向。畫素B1～B6為第2參照畫素，其以畫素G0之既得色成份以外之色成份、亦即B成份為既得色成份。
圖10為針對第2參照畫素之內插感度位準值之產生之說明圖。對象畫素之既得色成份為特定色成份之G成份時，畫素內插處理部14，係針對第2參照畫素藉由既得之感度位準值彼此之內插，例如線性內插來產生內插感度位準值。於此，係針對6個第2參照畫素，對B成份產生4個內插感度位準值。針對畫素B3及畫素B1產生B3及B1之內插感度位準值B31。B31之位置係設為畫素B3與畫素B1之間之畫素G1之位置。針對畫素B4及畫素B2產生B4及B2之內插感度位準值B42。B42之位置係設為畫素B4與畫素B2之間之畫素G2之位置。針對畫素B2及畫素B6產生B2及B6之內插感度位準值B26。B26之位置係設為畫素B2與畫素B6之間之畫素G3之位置。針對畫素B1及畫素B5產生B1及B5之內插感度位準值B15。B15之位置係設為畫素B1與畫素B5之間之畫素G4之位置。
圖11表示針對第2參照畫素產生之內插感度位準值之分布例。黑圈表示對象畫素G0中之不足之B成份之感度位準值B0。針對畫素B1～B6，想定包含B31、B42、B26、B15為頂點的四角錐A5作為第2幾何學圖形。畫素內插處理部14，係算出四角錐A5成為和四角錐A4線性相似之形狀的B0。
於二維方向連結G1～G4而成之四角形之面積，與連結B31、B42、B26、B15而成之四角形之面積，係成為相同。畫素G1～G4中之G成份之能量，與畫素B1～B6中之B成份之能量相同。畫素內插處理部14，係由G0與G1～G4之內插值之間之差，和B0與B31、B42、B26、B15之內插值之間之差成為相同之關係，來算出B0。
以下參照圖12、13說明畫素G0中之R成份之感度位準值R0之產生。畫素R1及畫素R2，係介由畫素G0並列於H方向。畫素R3及畫素R1，係介由畫素G1並列於V方向。畫素R1及畫素R5，係介由畫素G2並列於V方向。畫素R2及畫素R6，係介由畫素G3並列於V方向。畫素R4及畫素R2，係介由畫素G4並列於V方向。畫素R1～R6為第2參照畫素，其以畫素G0之既得色成份以外之色成份、亦即R成份為既得色成份。
關於R成份，亦針對6個第2參照畫素產生4個內插感度位準值。針對畫素R3及畫素R1產生R3及R1之內插感度位準值R31。R31之位置係設為畫素R3與畫素R1之間之畫素G1之位置。針對畫素R1及畫素R5產生R1及R5之內插感度位準值R15。R15之位置係設為畫素R1與畫素R5之間之畫素G2之位置。針對畫素R2及畫素R6產生R2及R6之內插感度位準值R26。R26之位置係設為畫素R2與畫素R6之間之畫素G3之位置。針對畫素R4及畫素R2產生R4及R2之內插感度位準值R42。R42之位置係設為畫素R4與畫素R2之間之畫素G4之位置。
針對畫素R1～R6，想定包含R31、R15、R26、R42為頂點的四角錐作為第2幾何學圖形。畫素內插處理部14，係算出該四角錐成為和第1幾何學圖形、亦即四角錐A4線性相似之形狀的R0。畫素內插處理部14，係藉由和B0同樣之運算來算出R0。如此則，畫素內插處理部14，不論對象畫素為任一色用畫素之情況下，均可使用同一圖形之四角錐作為幾何學圖形。
圖14為畫素內插處理部14之構成一例之方塊圖。畫素內插處理部14，係具備：4H之行記憶體20；R用運算手段21R；G用運算手段21G；B用運算手段21B；及選擇器22。行記憶體20係保持4行分之數位圖像信號。R用運算手段21R係對象畫素為R用畫素時之畫素內插處理用的運算手段。G用運算手段21G係對象畫素為G用畫素時之畫素內插處理用的運算手段。B用運算手段21B係對象畫素為B用畫素時之畫素內插處理用的運算手段。選擇器22，係對應於V/H計數器之計數值，來選擇R用運算手段21R、G用運算手段21G、B用運算手段21B。
畫素內插處理部14，係由行記憶體20保持之4行以及本線之1行合計5行，取得H方向5畫素×V方向5畫素之25畫素分之圖像信號。選擇器22，係依據V/H計數器之計數值，來判斷所取得25畫素之中設為對象畫素的中心之畫素為R用畫素、G用畫素、或B用畫素之中之任一。當對象畫素為R用畫素時，選擇器22係選擇R用運算手段21R之運算。當對象畫素為G用畫素時，選擇器22係選擇G用運算手段21G之運算。當對象畫素為B用畫素時，選擇器22係選擇B用運算手段21B之運算。各色用運算手段21R、21G、21B，係由所取得25畫素來界定第1參照畫素、第2參照畫素，輸出對象畫素中之不足色成份之感度位準值。
圖15為畫素內插處理部14之動作說明之流程圖。於步驟S1，畫素內插處理部14判斷對象畫素是否為R用畫素。當對象畫素為R用畫素時(步驟S1，是)，畫素內插處理部14，係藉由R用運算手段21R之運算，產生對象畫素中之G成份、B成份之各感度位準值。當對象畫素非為R用畫素時(步驟S1，否)，畫素內插處理部14，係於步驟S3，判斷對象畫素是否為B用畫素。當對象畫素為B用畫素時(步驟S3，是)，畫素內插處理部14，係藉由B用運算手段21B之運算，產生對象畫素中之R成份、G成份之各感度位準值。
當對象畫素亦非為B用畫素時(步驟S3，否)，畫素內插處理部14，係判斷對象畫素為G用畫素。畫素內插處理部14，藉由G用運算手段21G之運算，針對R成份之第2參照畫素、G成份之第2參照畫素之各個分別算出內插感度位準值(步驟S5)。之後，畫素內插處理部14，係使用步驟S5所算出之內插感度位準值，產生對象畫素中之R成份、B成份之各感度位準值(步驟S6)。
藉由結束R用運算手段21R之運算(步驟S2)、B用運算手段21B之運算(步驟S4)、G用運算手段21G之運算(步驟S6)之任一，而結束對該對象畫素之畫素內插處理。畫素內插處理部14，係針對全部畫素進行該畫素內插處理。另外，判斷對象畫素為其中任一色用畫素之順序可為任意，亦可同時進行。
藉由上述，不論對象畫素為任一色用畫素均可使用同一圖形作為幾何學圖形，如此則，針對不足色成份之感度位準值可以減少運算之精確度之差。設定G用畫素為對象畫素時，藉由使用四角錐作為幾何學圖形，如此則，和使用三角形之情況比較，可以增多不足色成份之感度位準值產生時參照之畫素。和G光比較感度較低之R光、B光之內插所使用的資料數之可以增多，如此則，可以減少畫素之輸出變動影響。如此則，可以實現能以高精確度產生不足色成份之感度位準值之效果。和R光及G光比較，B光之分光透過率較小，因此，於單板式攝像裝置，B光之S/N比有惡化之傾向。本實施形態之圖像處理裝置4，係藉由使用內插感度位準值來產生不足色成份之感度位準值，因此可以改善最終輸出之R、G、B之各圖像信號之S/N比。
第2實施形態之特徵在於，係將G用畫素分類為Gr畫素與Gb畫素，算出Gr畫素彼此之內插引起之內插感度位準值，以及Gb畫素彼此之內插引起之內插感度位準值。Gr畫素，係設定為G用畫素之中，位於R用畫素朝H方向被並列之列之位置的第1綠色用畫素。Gb畫素，係設定為G用畫素之中，位於B用畫素朝H方向被並列之列之位置的第2綠色用畫素。Gr畫素為，在H方向和R用畫素鄰接之點，在二維方向之配列之態樣為共通之G用畫素。Gb畫素為，在H方向和B用畫素鄰接之點，在二維方向之配列之態樣為共通之G用畫素。
圖16為以Gr畫素為對象畫素時之內插感度位準值之算出之說明圖。畫素Gr1～Gr4(畫素Gr1、畫素Gr2、畫素Gr3、畫素Gr4)，係位於對象畫素之畫素Gr0附近之Gr畫素。畫素Gr2、畫素Gr0、畫素Gr4，係介由R用畫素並列於H方向。畫素Gr1、畫素Gr0、畫素Gr3，係介由B用畫素並列於V方向。畫素Gr0中之G成份之感度位準值，係藉由使用Gr1、Gr2、Gr3、Gr4之內插而產生之內插感度位準值。又，單純言及Gr1、Gr2、Gr3、Gr4時，係分別表示畫素Gr1、Gr2、Gr3、Gr4中之G成份之感度位準值者。
圖17為以Gb畫素為對象畫素時之內插感度位準值之算出之說明圖。畫素Gb1～Gb4(畫素Gb1、畫素Gb2、畫素Gb3、畫素Gb4)，係位於對象畫素之畫素Gb0附近之Gb畫素。畫素Gb2、畫素Gb0、畫素Gb4，係介由B用畫素並列於H方向。畫素Gb1、畫素Gb0、畫素Gb3，係介由R用畫素並列於V方向。畫素Gb0中之G成份之感度位準值，係藉由使用Gb1、Gb2、Gb3、Gb4之內插而產生之內插感度位準值。又，單純言及Gb1、Gb2、Gb3、Gb4時，係分別表示畫素Gb1、Gb2、Gb3、Gb4中之G成份之感度位準值者。如上述說明，G用運算手段21G(參照圖14)，係輸出內插感度位準值作為對象畫素中之G成份之感度位準值。
圖18為畫素內插處理部14之動作說明之流程圖。步驟S1～步驟S6係和圖15所示第1實施形態之說明同樣，因此省略說明。本實施形態中，係在步驟S5之R用畫素、B用畫素之內插感度位準值之算出，與步驟S6之G用運算手段21G之運算之間，具有步驟S7來算出G用畫素之感度位準值。另外，步驟S5及步驟S7之順序可為任意，亦可同時進行。
攝像部3(參照圖1)，針對Gr畫素與Gb畫素之任一均使用G用之彩色濾光片。關於Gr畫素與Gb畫素，基於空間位置條件之差異，攝像部3之光電元件之配線關係上、實際上可以聚光之光量有可能出現差異。另外，CMOS感測器時，於Gr畫素與Gb畫素基於混色之影響等而有可能產生差異。本實施形態中，畫素內插處理部14，係針對G用畫素，由同一特性之畫素彼此來產生內插感度位準值，因此可以進行感度位準值之高精確度運算。
第3實施形態之特徵在於，藉由Gr畫素彼此之內插引起之內插感度位準值，以及Gb畫素彼此之內插引起之內插感度位準值，分別針對畫素Gr0、畫素Gb0補正G成份之感度位準值。本實施形態亦參照圖16、17予以說明。
G用運算手段21G(參照圖14)，係針對使用Gr1、Gr2、Gr3、Gr4之內插所產生之內插感度位準值，與使用Gb1、Gb2、Gb3、Gb4之內插所產生之內插感度位準值，算出其之特定比。G用運算手段21G，係以算出之特定比為參數，針對畫素Gr0中之G成份之感度位準值、畫素Gb0中之G成份之感度位準值分別予以補正。
於Gr畫素與Gb畫素存在輸出差時，於傾斜方向G成份之光量會存在差，導致色再現性之降低。藉由本實施形態，將Gr畫素與Gb畫素之特性差加以考慮，藉由補正G用畫素中之G成份之感度位準值，而可以進行高精確度之感度位準值之運算。
圖19為不足色成份之感度位準值之產生用運算式之一例之說明圖。圖中上段起依序表示對象畫素為R用畫素、B用畫素、Gr畫素、Gb畫素之情況。對象畫素為R用畫素、B用畫素時之運算式，係第1實施形態說明者。對象畫素為Gr畫素、Gb畫素時之運算式，係第3實施形態說明者。其中，內插值，係使用複數感度位準值之和除以資料數而得之值。另外，內插之手法可使用習知之任一。各運算式可以對應於內插之手法適當變形。
又，更進一步之效果或變形例可由業者容易導出。因此，本發明之更廣範圍之態樣並不限定於上述說明之特定詳細及代表性之實施形態。因此，在不脫離附加之申請專利範圍及其均等物所定義之總括性發明之概念精神或範圍之情況下，可做各種變更實施。
1．．．攝像透鏡
2．．．攝像部
3．．．ADC
4．．．圖像處理裝置
10．．．第1雜訊消除處理部
11．．．透鏡陰影處理部
12．．．傷補正處理部
13．．．第2雜訊消除處理部
14．．．畫素內插處理部
15．．．白平衡處理部
16．．．彩色矩陣處理部
17．．．輪廓處理部
18．．．γ補正部
19．．．輸出部
20．．．行記憶體
21R．．．R用運算手段
21G．．．G用運算手段
21B．．．B用運算手段
22．．．選擇器
圖1為第1實施形態之攝像裝置之方塊圖。
圖2為Bayer配列之畫素配置之說明圖。
圖3為R用畫素中之不足色成份之感度位準值之產生時所參照之畫素之說明圖。
圖4為對象畫素、第1參照畫素、第2參照畫素、之各感度位準值之分布例。
圖5為參照畫素與二維方向中之四角錐形狀之面積比之說明圖。
圖6為對象畫素、第1參照畫素、第2參照畫素、之各感度位準值之分布例。
圖7為想定三角形作為幾何學圖形時之說明圖。
圖8為G用畫素中之B成份之感度位準值之產生手法之說明圖。
圖9為感度位準值之分布例。
圖10為針對第2參照畫素之內插感度位準值之產生之說明圖。
圖11為針對第2參照畫素產生之內插感度位準值之分布例之說明圖。
圖12為G用畫素中之R成份之感度位準值之產生手法之說明圖。
圖13為針對第2參照畫素之內插感度位準值之產生之說明圖。
圖14為畫素內插處理部之構成一例之方塊圖。
圖15為畫素內插處理部之動作說明之流程圖。
圖16為以Gr畫素為對象畫素時之內插感度位準值之算出之說明圖。
圖17為以Gb畫素為對象畫素時之內插感度位準值之算出之說明圖。
圖18為畫素內插處理部之動作說明之流程圖。
圖19為不足色成份之感度位準值之產生用運算式之一例之說明圖。
A4．．．四角錐
G0、G1、G2、G3、G4．．．畫素
H、V、Z．．．方向

Claims (17)

  1. 一種圖像處理裝置，係具有：畫素內插處理部，其針對被攝像體像之攝像所獲得的圖像信號進行內插處理，而產生不足色成份之感度位準值；上述畫素內插處理部，係具備：運算手段，其針對對象畫素，藉由感度位準值為既得之既得色成份所對應之運算，來輸出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值；以和各畫素被配列之二維方向呈垂直的高度方向之軸，作為表示感度位準值之軸，想定如下：以上述對象畫素之既得之感度位準值，與位於上述對象畫素附近的畫素、既得色成份和上述對象畫素相同的複數個第1參照畫素之既得之感度位準值為頂點而構成之幾何學圖形、亦即第1幾何學圖形；及以上述對象畫素之上述既得色成份以外的某一色成份作為既得色成份，以位於上述對象畫素附近的複數個第2參照畫素之既得之感度位準值為頂點而予以包含的幾何學圖形、亦即第2幾何學圖形；上述運算手段，係算出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值，以使上述第2幾何學圖形成為和上述第1幾何學圖形相似之形狀；不論上述對象畫素之上述既得色成份為哪一色成份， 上述幾何學圖形均使用同一圖形；上述對象畫素之既得色成份為特定色成份時，上述運算手段，係針對上述第2參照畫素藉由既得之感度位準值彼此之內插來產生內插感度位準值，以位於上述第2參照畫素彼此間的上述內插感度位準值作為上述第2幾何學圖形之頂點。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖像處理裝置，其中上述對象畫素之既得色成份為特定色成份時，上述運算手段，係針對著眼於各畫素之既得色成份時之上述二維方向之配列態樣為共通的畫素，藉由既得之感度位準值彼此之內插來產生內插感度位準值，以上述內插感度位準值作為上述對象畫素中之上述特定色成份之感度位準值予以輸出。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之圖像處理裝置，其中使以紅色成份為既得色成份的紅色用畫素、以綠色成份為既得色成份的綠色用畫素、以藍色成份為既得色成份的藍色用畫素成為Bayer配列；上述綠色用畫素，係被分類為：位於並列上述紅色用畫素之列的上述綠色用畫素、亦即第1綠色用畫素；及位於並列上述藍色用畫素之列的上述綠色用畫素、亦即第2綠色用畫素；上述運算手段，係使用：藉由上述第1綠色用畫素之感度位準值彼此之內插所產生之內插感度位準值，及藉由 上述第2綠色用畫素之感度位準值彼此之內插所產生之內插感度位準值，對上述對象畫素為上述綠色用畫素時之感度位準值進行補正。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之圖像處理裝置，其中上述運算手段，係依據：上述複數個第2參照畫素之感度位準值彼此之內插值，上述對象畫素中之上述既得色成份之感度位準值，及上述複數個第1參照畫素之感度位準值彼此之內插值之差分，及上述第1幾何學圖形與上述第2幾何學圖形之於上述二維方向之面積比；算出上述不足色成份之感度位準值。
  5. 如申請專利範圍第3項之圖像處理裝置，其中上述運算手段，係依據：上述複數個第2參照畫素之感度位準值彼此之內插值，上述對象畫素中之上述既得色成份之感度位準值，及上述複數個第1參照畫素之感度位準值彼此之內插值之差分，及上述第1幾何學圖形與上述第2幾何學圖形之於上述二維方向之面積比；算出上述不足色成份之感度位準值。
  6. 如申請專利範圍第1項之圖像處理裝置，其中上述幾何學圖形為四角錐形狀。
  7. 一種圖像處理方法，係針對被攝像體像之攝像所獲得的圖像信號進行內插處理，而產生不足色成份之感度位準值；針對對象畫素，藉由感度位準值為既得之既得色成份所對應之運算，來輸出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值；以和各畫素被配列之二維方向呈垂直的高度方向之軸，作為表示感度位準值之軸，想定如下：以上述對象畫素之既得之感度位準值，與位於上述對象畫素附近的畫素、既得色成份和上述對象畫素相同的複數個第1參照畫素之既得之感度位準值為頂點而構成之幾何學圖形、亦即第1幾何學圖形；及以上述對象畫素之上述既得色成份以外的某一色成份作為既得色成份，以位於上述對象畫素附近的複數個第2參照畫素之既得之感度位準值為頂點而予以包含的幾何學圖形、亦即第2幾何學圖形；算出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值，以使上述第2幾何學圖形成為和上述第1幾何學圖形相似之形狀；不論上述對象畫素之上述既得色成份為哪一色成份，上述幾何學圖形均使用同一圖形，上述對象畫素之既得色 成份為特定色成份時，針對上述第2參照畫素藉由既得之感度位準值彼此之內插來產生內插感度位準值，以位於上述第2參照畫素彼此間的上述內插感度位準值作為上述第2幾何學圖形之頂點。
  8. 如申請專利範圍第7項之圖像處理方法，其中上述對象畫素之既得色成份為特定色成份時，針對著眼於各畫素之既得色成份時之上述二維方向之配列態樣為共通的畫素，藉由既得之感度位準值彼此之內插來產生內插感度位準值，以上述內插感度位準值作為上述對象畫素中之上述特定色成份之感度位準值予以輸出。
  9. 如申請專利範圍第7項之圖像處理方法，其中使以紅色成份為既得色成份的紅色用畫素、以綠色成份為既得色成份的綠色用畫素、以藍色成份為既得色成份的藍色用畫素成為Bayer配列；上述綠色用畫素，係被分類為：位於並列上述紅色用畫素之列的上述綠色用畫素、亦即第1綠色用畫素；及位於並列上述藍色用畫素之列的上述綠色用畫素、亦即第2綠色用畫素；使用：藉由上述第1綠色用畫素之感度位準值彼此之內插所產生之內插感度位準值，及藉由上述第2綠色用畫素之感度位準值彼此之內插所產生之內插感度位準值，對上述對象畫素為上述綠色用畫素時之感度位準值進行補正。
  10. 如申請專利範圍第7項之圖像處理方法，其中 依據：上述複數個第2參照畫素之感度位準值彼此之內插值，上述對象畫素中之上述既得色成份之感度位準值，及上述複數個第1參照畫素之感度位準值彼此之內插值之差分，及上述第1幾何學圖形與上述第2幾何學圖形之於上述二維方向之面積比；算出上述不足色成份之感度位準值。
  11. 如申請專利範圍第7項之圖像處理方法，其中上述幾何學圖形為四角錐形狀。
  12. 如申請專利範圍第7項之圖像處理方法，其中針對對象畫素是否屬於：具有既得色成份為紅色成份之紅色用畫素、或具有既得色成份為綠色成份之綠色用畫素、或具有既得色成份為藍色成份之藍色用畫素之任一加以決定；當對象畫素被決定為紅色用畫素時，於該對象畫素產生綠色成份與藍色成份之感度位準值；當對象畫素被決定為藍色用畫素時，於該對象畫素產生紅色成份與綠色成份之感度位準值；當對象畫素被決定為綠色用畫素時，於該對象畫素產生紅色成份與藍色成份之感度位準值；使用藉由紅色成份用之第2參照畫素及藍色成份用之第2參照畫素而分別算出的內插感度位準值。
  13. 一種攝像裝置，其具有圖像處置裝置用於對被攝像體像之攝像所獲得的圖像信號進行圖像處理，上述圖像處理裝置，係具有：畫素內插處理部，其藉由上述圖像信號之內插處理，而產生不足色成份之感度位準值；上述畫素內插處理部，係具備：運算手段，其針對對象畫素，藉由感度位準值為既得之既得色成份所對應之運算，來輸出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值；以和各畫素被配列之二維方向呈垂直的高度方向之軸，作為表示感度位準值之軸，想定如下：以上述對象畫素之既得之感度位準值，與位於上述對象畫素附近的畫素、既得色成份和上述對象畫素相同的複數個第1參照畫素之既得之感度位準值為頂點而構成之幾何學圖形、亦即第1幾何學圖形；及以上述對象畫素之上述既得色成份以外的某一色成份作為既得色成份，以位於上述對象畫素附近的複數個第2參照畫素之既得之感度位準值為頂點而予以包含的幾何學圖形、亦即第2幾何學圖形；上述運算手段，係算出上述對象畫素中之上述不足色成份之感度位準值，以使上述第2幾何學圖形成為和上述第1幾何學圖形相似之形狀；不論上述對象畫素之上述既得色成份為哪一色成份， 上述幾何學圖形均使用同一圖形，上述對象畫素之既得色成份為特定色成份時，上述運算手段，係針對上述第2參照畫素藉由既得之感度位準值彼此之內插來產生內插感度位準值，以位於上述第2參照畫素彼此間的上述內插感度位準值作為上述第2幾何學圖形之頂點。
  14. 如申請專利範圍第13項之攝像裝置，其中上述對象畫素之既得色成份為特定色成份時，上述運算手段，係針對著眼於各畫素之既得色成份時之上述二維方向之配列態樣為共通的畫素，藉由既得之感度位準值彼此之內插來產生內插感度位準值，以上述內插感度位準值作為上述對象畫素中之上述特定色成份之感度位準值予以輸出。
  15. 如申請專利範圍第13項之攝像裝置，其中使以紅色成份為既得色成份的紅色用畫素、以綠色成份為既得色成份的綠色用畫素、以藍色成份為既得色成份的藍色用畫素成為Bayer配列；上述綠色用畫素，係被分類為：位於並列上述紅色用畫素之列的上述綠色用畫素、亦即第1綠色用畫素；及位於並列上述藍色用畫素之列的上述綠色用畫素、亦即第2綠色用畫素；上述運算手段，係使用：藉由上述第1綠色用畫素之感度位準值彼此之內插所產生之內插感度位準值，及藉由上述第2綠色用畫素之感度位準值彼此之內插所產生之內 插感度位準值，對上述對象畫素為上述綠色用畫素時之感度位準值進行補正。
  16. 如申請專利範圍第13項之攝像裝置，其中上述運算手段，係依據：上述複數個第2參照畫素之感度位準值彼此之內插值，上述對象畫素中之上述既得色成份之感度位準值，及上述複數個第1參照畫素之感度位準值彼此之內插值之差分，及上述第1幾何學圖形與上述第2幾何學圖形之於上述二維方向之面積比；算出上述不足色成份之感度位準值。
  17. 如申請專利範圍第13項之攝像裝置，其中上述幾何學圖形為四角錐形狀。
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