(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央演算処理装置において２つの色差信号Ｃｂ，Ｃｒを入力し、ソフトウェア処理によって、Ｒ＝（Ｃｂ2 ＋Ｃｒ2 ）1/2 を算出し、Ｒを所定値Ｎと比較し、所定値未満のときは出力の色差信号を０に変換し、所定値以上のときは各色差信号に０よりも大きく１よりも小さい（１−Ｎ／Ｒ）である所要値を乗算する変換を行い、変換後の色差信号を各出力色差信号とすることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルビデオカメラ等に搭載される画像処理装置に係り、特には特には色ノイズを除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
色差信号の微小レベルのノイズは細かい色ノイズとして画面に現れる。静止画においてはその色ノイズが特に目立つ。表示品質を良くするためには色ノイズを除去する必要がある。従来の技術として例えば特開平６３−１２０５７６号公報においては、ベースノイズクリップ回路を設け、所定レベル以下の色信号成分を除去するように構成している。このベースノイズクリップ回路は、色信号を入力して増幅するプリアンプと、増幅された信号から所定レベル以下の微小な色信号成分を抽出するリミッタ回路と、リミッタ回路におけるクリップレベルを調整するための可変抵抗器と、抽出された微小な色信号成分の位相を反転するためのインバータ回路と、位相反転された信号を減衰するとともにその減衰量を決めるアッテネータと、前記のプリアンプへ入力される元の色信号と減衰された信号とを加算して微小色信号成分を元の色信号から除去しノイズをキャンセルする加算器などから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
色信号から所定レベル以下の色信号成分を除去するのに従来の技術においては、上記したような複雑な構成のハードウェアからなるベースノイズクリップ回路を用いているため、回路規模が大きくなっているとともに、コストアップを招く要因となっている。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みて創案されたものであって、回路規模の増大およびコストアップを抑制することが可能な画像処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１の画像処理装置は、中央演算処理装置において２つの色差信号Ｃｂ，Ｃｒを入力し、ソフトウェア処理によって、Ｒ＝（Ｃｂ2 ＋Ｃｒ2）1/2 を算出し、Ｒを所定値Ｎと比較し、Ｒ＜Ｎのときは出力色差信号Ｃｂ′のレベルを表す変数ＭCbと出力色差信号Ｃｒ′のレベルを表す変数Ｍｃｂとをそれぞれ０にセットする。Ｒ≧Ｎのときは色差信号Ｃｂ，Ｃｒに０よりも大きく１よりも小さい所要値を乗算する変換を行ってそれぞれ変数ＭCb，ＭCrにセットする。そして、変数ＭCb，ＭCrの値を出力色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′として中央演算処理装置より出力する。各色差信号Ｃｂ，Ｃｒに乗算する所要値として、Ｃｂ，Ｃｒの大きさの要素をＲ（＝（Ｃｂ2 ＋Ｃｒ2 ）1/2 ）として加味した（１−Ｎ／Ｒ）を採用する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るデジタルビデオカメラにおける画像処理装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はデジタルビデオカメラにおける画像処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。図１において、１１はＣＣＤなどの撮像素子、１２は相関二重サンプリングと自動利得制御とを行うＣＤＳ／ＡＧＣ回路、１３はＡ／Ｄ変換器、１４は輝度信号と色差信号とを分離するデジタル方式のＹ／Ｃ分離回路、１５は中央演算処理装置としてのＣＰＵ、１６はプログラムを格納しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、１７はデータや演算に必要な変数等を格納するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）である。
【０００７】
撮像素子１１はレンズがとらえた光学像を電気信号に変換する。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２はその電気信号を入力し相関二重サンプリング処理をしながら所要レベルとなるようにゲインコントロールする。Ａ／Ｄ変換器１３はゲインコントロールされたアナログの映像信号をデジタル映像信号に変換する。Ｙ／Ｃ分離回路１４は入力したデジタル映像信号を輝度信号Ｙと２つの色差信号Ｃｂ，Ｃｒに分離する。色差信号Ｃｂ，Ｃｒはノイズ除去のためにＣＰＵ１５に送り込まれる。ちなみに、従来の技術の場合は色差信号Ｃｂ，Ｃｒからのノイズ除去に際してベースノイズクリップ回路というハードウェア構成をもってノイズ除去を行っていたのに対して、本発明の実施の形態ではマイクロコンピュータのＣＰＵ１５が主体となってソフトウェア的にノイズ除去を行うのである。一般的に画像処理装置には必ずマイクロコンピュータが具備されているが、このマイクロコンピュータのソフトウェア機能を利用することで、ハードウェアのノイズクリップ回路の付加の必要性をなくすためである。
【０００８】
ソフトウェアによるノイズ除去処理として以下に説明する。
【０００９】
〔参考例の形態〕
図２は参考例の形態に係る画像処理装置のマイクロコンピュータによる色ノイズ除去処理の動作を示すフローチャートである。ＣＰＵ１５はステップＳ１１においてＹ／Ｃ分離回路１４からデジタルの色差信号Ｃｂ，Ｃｒの値を入力する。ステップＳ１２において色差信号Ｃｂの値が０以上（正）か否かを判断し、０以上のときはステップＳ１３に進んでフラグＦ1 に１をセットし、０未満のときはステップＳ１４に進んでフラグＦ1 に０をセットする。そして、ステップＳ１５において色差信号Ｃｂの値の絶対値が所定値Ｎ1 より小さいか否かを判断し、Ｎ1 より小さいときはステップＳ１６に進んで色差信号Ｃｂのレベルを表す変数ＭCbに０をセットする。色差信号Ｃｂの値の絶対値がＮ1 以上のときはステップＳ１７に進んでまずフラグＦ1 が１か否かを判断し、１のときはステップＳ１８に進んで変数ＭCbとして色差信号Ｃｂの値から一定値Ｎ11を減じた値をセットし、フラグＦ1 が０のときはステップＳ１９に進んで変数ＭCbとして色差信号Ｃｂの値に一定値Ｎ12を加算した値をセットする。Ｎ11≒Ｎ1 、Ｎ12≒Ｎ1 、Ｎ11≒Ｎ12であり、Ｎ11＝Ｎ12＝Ｎ1 が望ましい。次に、ステップＳ２０において色差信号Ｃｒの値が０以上（正）か否かを判断し、０以上のときはステップＳ２１に進んでフラグＦ2 に１をセットし、０未満のときはステップＳ２２に進んでフラグＦ2 に０をセットする。そして、ステップＳ２３において色差信号Ｃｒの値の絶対値が所定値Ｎ2 より小さいか否かを判断し、Ｎ2 より小さいときはステップＳ２４に進んで色差信号Ｃｒのレベルを表す変数ＭCrに０をセットする。色差信号Ｃｒの値の絶対値がＮ2 以上のときはステップＳ２５に進んでまずフラグＦ2 が１か否かを判断し、１のときはステップＳ２６に進んで変数ＭCrとして色差信号Ｃｒの値から一定値Ｎ21を減じた値をセットし、フラグＦ2 が０のときはステップＳ２７に進んで変数ＭCrとして色差信号Ｃｒの値に一定値Ｎ22を加算した値をセットする。Ｎ21≒Ｎ2 、Ｎ22≒Ｎ2 、Ｎ21≒Ｎ22であり、Ｎ21＝Ｎ22＝Ｎ2 が望ましい。また、Ｎ1 とＮ2 との関係は、Ｎ1 ≒Ｎ2 であり、Ｎ1 ＝Ｎ2 が望ましい。そして、ステップＳ２８に進んで変数ＭCb，ＭCrの値をそれぞれ出力色差信号Ｃｂ′の値および出力色差信号Ｃｒ′の値としてＣＰＵ１５から出力する。変数ＭCb，ＭCr、フラグＦ1 ，Ｆ2 としてはＲＡＭ１７の記憶領域を利用することができる。
【００１０】
図３の（ａ）はＮ11＝Ｎ12≠Ｎ1 のときの入力色差信号Ｃｂと出力色差信号Ｃｂ′との関係を示し、（ｂ）はＮ21＝Ｎ22≠Ｎ2 のときの入力色差信号Ｃｒと出力色差信号Ｃｒ′との関係を示す。この（ａ），（ｂ）の場合は出力色差信号Ｃｂ′、出力色差信号Ｃｒ′のレベルとして０および０近傍をもたない。図３の（ｃ）はＮ11＝Ｎ12＝Ｎ1 のときの入力色差信号Ｃｂと出力色差信号Ｃｂ′との関係を示し、（ｄ）はＮ21＝Ｎ22＝Ｎ2 のときの入力色差信号Ｃｒと出力色差信号Ｃｒ′との関係を示す。この（ｃ），（ｄ）の場合は出力色差信号Ｃｂ′、出力色差信号Ｃｒ′のレベルとして０および０近傍ももつ。実用的には図（ｃ），（ｄ）の方が望ましいことはいうまでもない。
【００１１】
出力色差信号Ｃｂ′、出力色差信号Ｃｒ′は入力色差信号Ｃｂ、入力色差信号Ｃｒのレベルの低い部分を０にシフトさせているので低彩度部の色ノイズが除去されることになる。そして、この色ノイズの除去に際して、画像処理装置には一般的に必ず具備されているマイクロコンピュータのＣＰＵ１５およびＲＡＭ１７が主体となってソフトウェア的に色ノイズ除去処理を行っているので、従来の技術の場合のようにハードウェアのベースノイズクリップ回路を付加する必要がなく、ハードウェア面でコストダウンを図ることができる。
【００１２】
〔実施の形態〕
図４の（ａ）は入力の色差信号Ｃｂの値と色差信号Ｃｒの値とが仮に同じ（Ｃｂ＝Ｃｒ）であると考えた場合の色ノイズ除去の様子を示す。入力時の両色差信号Ｃｂ，Ｃｒの座標点Ｐ1 と原点Ｏを結ぶ直線の角度は４５度となる。ここでＮ11＝Ｎ21として、色ノイズ除去のために一定値Ｎ11，Ｎ21を減じた後の出力時の両出力色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′の座標点Ｐ2 と原点Ｏを結ぶ直線も同じ４５度となり、角度が４５度と元の大きさを保っているので、色相の変化はなく、色再現性が良い。しかしながら、Ｃｂ＝Ｃｒは仮定のことである。
【００１３】
実際には色差信号Ｃｒの値と色差信号Ｃｂの値との組み合わせは多様に変化する。図４の（ｂ），（ｃ）は色差信号Ｃｒの値と色差信号Ｃｂの値とが相違していて４５度の線上にない場合の色ノイズ除去の様子を示す。入力時の両色差信号Ｃｂ，Ｃｒの座標点Ｐ3 ，Ｐ5 と原点Ｏを結ぶ角度はθ1 ，θ3 であるのに対して、出力時の両出力色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′の座標点Ｐ4 ，Ｐ6 と原点Ｏを結ぶ角度はθ2 （＜θ1 ）、θ4 （＞θ3 ）と異なってしまい、色相の変化を生じるために色再現性が悪くなっている。
【００１４】
本実施の形態は、このような不都合を併せて解消しようとするものである。
【００１５】
実施の形態の画像処理装置の構成は図１と同様である。
【００１６】
図５は実施の形態に係る画像処理装置のマイクロコンピュータによる色ノイズ除去処理の動作を示すフローチャートである。ＣＰＵ１５はステップＳ３１においてＹ／Ｃ分離回路１４からデジタルの色差信号Ｃｂ，Ｃｒの値を入力する。ステップＳ３２においてＣｂ−Ｃｒ座標系において入力したＣｂ，Ｃｒの座標点の半径Ｒの大きさを算出する。Ｒ＝（Ｃｂ2 ＋Ｃｒ2 ）1/2 である。ステップＳ３３において半径Ｒが所定値Ｎより小さいか否かを判断し、Ｎより小さいときはステップＳ３４に進んで出力色差信号Ｃｂ′のレベルを表す変数ＭCbと出力色差信号Ｃｒ′のレベルを表す変数ＭCrとにそれぞれ０をセットする。ステップＳ３３の判断において半径ＲがＮ以上のときはステップＳ３５に進んで所定値ＮをＣｂ／Ｒ倍した値をＣｂから減算してその結果を出力色差信号Ｃｂ′のレベルを表す変数ＭCbにセットするとともに、所定値ＮをＣｒ／Ｒ倍した値をＣｒから減算してその結果を出力色差信号Ｃｒ′のレベルを表す変数ＭCrにセットする。そして、ステップＳ３６に進んで変数ＭCb，ＭCrの値をそれぞれ出力色差信号Ｃｂ′の値および出力色差信号Ｃｒ′の値としてＣＰＵ１５から出力する。
【００１７】
図６は実施の形態の動作原理を示す。座標点（Ｃｂ，Ｃｒ）が半径Ｎの円の内側にあるときは、ＭCb，ＭCrともに０にされる。座標点（Ｃｂ，Ｃｒ）が半径Ｎの円の外側にあるときは、Ｃｂ−Ｃｒ座標系のどの象限にあっても、
ＭCb＝（１−Ｎ／Ｒ）Ｃｂ
ＭCr＝（１−Ｎ／Ｒ）Ｃｒ
となることを以下に示す。
【００１８】
座標点Ｑ1 （Ｃｂ，Ｃｒ）が第１象限にあるときは、色差信号Ｃｂの値も色差信号Ｃｒの値も正である。したがって、「−Ｎ・Ｃｂ／Ｒ」，「−Ｎ・Ｃｒ／Ｒ」はともにマイナスであり、原点Ｏ側へのシフトとなる。シフト後のすなわち出力時のＣｂ′，Ｃｒ′の座標点Ｑ2 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ2 は、入力時のＣｂ，Ｃｒの座標点Ｑ1 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ1 と同じになっている。
【００１９】
座標点Ｑ3 （Ｃｂ，Ｃｒ）が第２象限にあるときは、色差信号Ｃｂの値は負となり、色差信号Ｃｒの値は正である。したがって、「−Ｎ・Ｃｂ／Ｒ」はプラスであり、原点Ｏ側へのシフトとなり、また、「−Ｎ・Ｃｒ／Ｒ」は前述同様に原点Ｏ側へのシフトとなる。シフト後のすなわち出力時のＣｂ′，Ｃｒ′の座標点Ｑ4 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ4 は、入力時のＣｂ，Ｃｒの座標点Ｑ3 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ3 と同じになっている。
【００２０】
座標点Ｑ5 （Ｃｂ，Ｃｒ）が第３象限にあるときは、色差信号Ｃｂの値も色差信号Ｃｒの値もともに負となる。したがって、「−Ｎ・Ｃｂ／Ｒ」，「−Ｎ・Ｃｒ／Ｒ」はともにプラスであり、原点Ｏ側へのシフトとなる。シフト後のすなわち出力時のＣｂ′，Ｃｒ′の座標点Ｑ6 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ6 は、入力時のＣｂ，Ｃｒの座標点Ｑ5 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ5 と同じになっている。
【００２１】
座標点Ｑ7 （Ｃｂ，Ｃｒ）が第４象限にあるときは、色差信号Ｃｂの値は正であり、色差信号Ｃｒの値は負となる。したがって、「−Ｎ・Ｃｂ／Ｒ」はマイナスであり、原点Ｏ側へのシフトとなり、また、「−Ｎ・Ｃｒ／Ｒ」はプラスであり、原点Ｏ側へのシフトとなる。シフト後のすなわち出力時のＣｂ′，Ｃｒ′の座標点Ｑ8 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ8 は、入力時のＣｂ，Ｃｒの座標点Ｑ7 と原点Ｏとを結ぶ直線の角度φ7 と同じになっている。
【００２２】
ＭCb＝（１−Ｎ／Ｒ）Ｃｂ＝０
ＭCr＝（１−Ｎ／Ｒ）Ｃｒ＝０
となるときは、Ｒ＝Ｎであって、半径Ｎの円内にあるときも円上にあるときもともに０であるから、半径Ｎの円から外側に離れるにつれてＭCb，ＭCrの値は０から連続した状態で増加していくことになる。
【００２３】
いずれにしても、出力時の両出力色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′の座標点と原点Ｏを結ぶ角度が、入力時の両色差信号Ｃｂ，Ｃｒの座標点と原点Ｏを結ぶ角度と同じに保たれるので、色ノイズ除去処理にかかわらず、彩度のみをクリップするだけであり、角度が同じで位相がずれることがなく色相の変化をもたらさないので、色再現性が良好なものとなる。
【００２４】
ちなみに、座標点Ｑ1 と座標点Ｑ2 の正接をとると、
tan φ1 ＝Ｃｒ／Ｃｂ
tan φ2 ＝（１−Ｎ／Ｒ）Ｃｒ／（１−Ｎ／Ｒ）Ｃｂ＝Ｃｒ／Ｃｂ
∴  tan φ1 ＝tan φ2
∴  φ1 ＝φ2
となる。
【００２５】
このことを敷衍すると、Ｒ＝（Ｃｂ2 ＋Ｃｒ2 ）1/2 ＝Ｎのときに、ＭCb，ＭCrが０にならなくてもよいとすると、一般的に、ｋを０＜ｋ＜１の定数として、
ＭCb＝ｋ・Ｃｂ
ＭCr＝ｋ・Ｃｒ
としてもよい。この場合ももちろん、tan φ1 ＝tan φ2 となり、出力時の両色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′の座標点と原点Ｏを結ぶ角度が、入力時の両色差信号Ｃｂ，Ｃｒの座標点と原点Ｏを結ぶ角度と同じに保たれるので、色ノイズ除去処理にかかわらず、角度が同じで位相ずれがなく色相の変化をもたらさないので、色再現性が良好なものとなる。
【００２６】
また、ｋ1 ≒ｋ2 として、
ＭCb＝ｋ1・Ｃｂ
ＭCr＝ｋ2・Ｃｒ
のようにしてもよく、この場合は、tan φ1 ≒tan φ2 つまりφ1 ≒φ2 となり、色ノイズ除去処理にかかわらず、位相ずれがほとんどなく色相がほぼ一定であるので、上記と遜色ない色再現性が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置によれば、ソフトウェア処理に基づいて入力した色差信号Ｃｂ，ＣｒからＲ＝（Ｃｂ2 ＋Ｃｒ2 ）1/2 ＜Ｎのときは０にシフトさせて出力色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′とし色ノイズを除去し、Ｒ≧Ｎのときは変換後の出力色差信号Ｃｂ′と出力色差信号Ｃｒ′との比を入力の色差信号Ｃｂと色差信号Ｃｒとの比にほぼ同じとでき、色相の変化をなくし、色再現性を良好なものにすることができ、色差信号Ｃｂ，Ｃｒに乗算する所要値として（１−Ｎ／Ｒ）を採用しているので、Ｒ≧Ｎのときに出力色差信号Ｃｂ′，Ｃｒ′を０から増加する値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラにおける画像処理装置の概略的な構成を示すブロック図
【図２】参考例に係る画像処理装置のマイクロコンピュータによる色ノイズ除去処理の動作を示すフローチャート
【図３】入力色差信号Ｃｂ、Ｃｒと出力色差信号Ｃｂ´、Ｃｒ´との関係を示す図
【図４】色相変化による色再現性の悪化を説明する図
【図５】実施の形態に係る画像処理装置のマイクロコンピュータによる色ノイズ除去処理の動作を示すフローチャート
【図６】実施の形態の動作原理を示す図
【符号の説明】
１１……撮像素子
１２……ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１３……Ａ／Ｄ変換器
１４……Ｙ／Ｃ分離回路
１５……ＣＰＵ
１６……ＲＯＭ
１７……ＲＡＭ
Ｃｂ，Ｃｒ……入力の色差信号
Ｃｂ′，Ｃｒ′……出力色差信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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