(57)【要約】【課題】従来技術から公知の回路を改良した色分離回路を提供する。【解決手段】画像センサ信号から少なくとも１つの色信号を分離する分離手段と、色信号から制御信号を形成する制御信号形成手段と、制御信号に依存して画像センサ信号から適応された輝度信号を供給する適応された輝度信号の供給手段とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色分離回路において、
−画像センサ信号から少なくとも１つの色信号を分離する分離手段と、
−前記色信号から制御信号を形成する制御信号形成手段と、
−前記制御信号に依存して画像センサ信号から適応された輝度信号を供給する適応された輝度信号の供給手段とを有することを特徴とする、色分離回路。
【請求項２】
前記分離手段は斜め分割フィルタである、請求項１記載の色分離回路。
【請求項３】
前記斜め分割フィルタはハイパスフィルタおよび／またはローパスフィルタを包含する、請求項２記載の色分離回路。
【請求項４】
前記分離手段は前記画像センサ信号から輝度信号および／または色信号を分離する、請求項１から３までのいずれか１項記載の色分離回路。
【請求項５】
前記適応された輝度信号の供給手段は、前記制御信号に依存して前記輝度信号から適応された輝度信号を供給する、請求項４記載の色分離回路。
【請求項６】
前記制御信号形成手段は斜めエネルギを測定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の色分離回路。
【請求項７】
前記適応された輝度信号の供給手段は適応性の広帯域フィルタである、請求項１から６までのいずれか１項記載の色分離回路。
【請求項８】
前記適応性の広帯域フィルタの伝達関数は前記制御信号に依存して調整されている、請求項７記載の色分離回路。
【請求項９】
前記適応性の広帯域フィルタの前記伝達関数の形状は前記制御信号に依存して調整されている、請求項８記載の色分離回路。
【請求項１０】
前記適応された輝度信号の供給手段は光学ローパスフィルタを補償する、請求項１から９までのいずれか１項記載の色分離回路。
【請求項１１】
カメラにおいて、
−画像センサ信号を形成する画像センサと、
−前記画像センサ信号から適応された輝度信号を取得する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の色分離回路とを包含することを特徴とする、カメラ。
【請求項１２】
前記画像センサは単一のＣＣＤ色画像センサである、請求項１１記載のカメラ。
【請求項１３】
色分離方法において、
−画像センサ信号から少なくとも１つの色信号を分離し、
−前記色信号から制御信号を形成し、
−前記制御信号に依存して前記画像センサ信号から適応された輝度信号を供給することを特徴とする、色分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色分離回路および該色分離回路を包含するカメラおよび色分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
色分離は既に国際出願WO 99/29101から公知である。この刊行物には、センサ出力信号および２つの色成分から輝度成分を選択するための手段を包含する動的な範囲修正回路が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、従来技術から公知の回路を改良した、色分離回路および該色分離回路を包含するカメラおよび色分離方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
色分離回路に関する課題は、画像センサ信号から少なくとも１つの色信号を分離する分離手段と、色信号から制御信号を形成する制御信号形成手段と、制御信号に依存して画像センサ信号から適応された輝度信号を供給する適応された輝度信号の供給手段とを有することによって解決される。
【０００５】
カメラに関する課題は、画像センサ信号を形成する画像センサと、画像センサ信号から適応された輝度信号を取得する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の色分離回路とを包含することによって解決される。
【０００６】
色分離方法に関する課題は、画像センサ信号から少なくとも１つの色信号を分離し、色信号から制御信号を形成し、制御信号に依存して画像センサ信号から適応された輝度信号を供給することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
色分離回路、その種の色分離回路を包含するカメラおよび色分離方法は、輝度信号におけるオーバシュートが生じることなく輝度成分が周波数等化フィルタを使用して再現され、したがって過渡周辺の不所望な黒い線または白い線が阻止されるという利点を有する。このことは画像の解像度が高いという利点を有する。
【０００８】
光学ローパスフィルタは色モアレ干渉縞を除去するという利点を有し、したがって光学ローパスフィルタは画像の高品質に寄与する。適応性の広帯域フィルタが光学ローパスフィルタの使用を補償するために適応されていることは有利である。何故ならば、そのような集積化によりカメラは廉価なものになるからである。
【０００９】
さらなる利点は従属請求項および以下の説明より明らかになる。
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。
【００１１】
以下では色分離回路、その種の色分離回路を包含するカメラおよび色分離方法を説明する。適応された輝度信号が適応性の広帯域フィルタを使用して画像センサ信号から回復され、この際適応性の広帯域フィルタは画像センサ信号内の斜めエネルギ（diagonal energy）の量によって制御される。
【００１２】
図１は光学通路１０およびディジタル通路１２を包含する本発明によるカメラのブロック図である。光学通路において画像センサが光景からの光１６を受光し、画像センサ信号１８をディジタル通路１２に供給する。ディジタル通路１２は色分離回路２０、輪郭回路２２およびバックエンドプロセッサ２４を包含する。色分離回路２０の実施形態が図４に示されている。輪郭回路２２は顧客またはセットメーカに適応されているフィルタである。有利な実施形態においては輪郭回路２２が、係数［−ａ，１＋２ａ，−ａ］、［−ｂ，０，１＋２ｂ，０，−ｂ］および［−ｃ，０，０，１＋２Ｃ，０，０，−ｃ］を有する３つの遠赤外フィルタの組み合わせからなるものであり、この際、適応性はａ，ｂおよびｃを調整することによって達成される。輝度信号は３つのフィルタによってフィルタリングされて、その出力が加算される。ディジタル通路１２の出力信号２６はアナログ後置フィルタ１４に供給される。アナログ後置フィルタ１４は、ディジタル・アナログ変換後に残っている反復スペクトル（repeat spectra）を除去する。有利な実施形態においては、アナログ後置フィルタ１４はサンプル周波数ｆｓにおいて０であり、ｆｓ／２で１０ｄＢ以上の減衰を有する３次および／または５次のフィルタである。
【００１３】
図２は画像センサの表面において使用するための色フィルタ２８を示す。有利な実施形態においては、画像センサは単一のＣＣＤ（電荷結合デバイス）色画像センサである。３つのＣＣＤカメラにおいては３つの輝度信号が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）それぞれに対して使用されるが、１つのＣＣＤ色画像センサからの画像センサ信号１８は輝度情報も色情報も包含する。Ｙｅは画像センサの黄色ピクセルを示し、Ｃｙは画像センサのシアンピクセルを示し、Ｍｇは画像センサのマゼンダピクセルを示し、またＧは画像センサのグリーンピクセルを示す。別の実施形態においては、他の補色的なモザイクまたはＲＧＢバイヤーカラーフィルタ（Bayer colour filter）が使用される。
【００１４】
図３は画像センサ信号１８の周波数領域において輝度信号３０と色信号３２がどのように分布しているかを示す。有利な実施形態において画像センサ信号１８は、輝度信号３０がベースバンドおよびサンプル周波数ｆｓの全ての高調波ｍ*ｆｓの周囲に存在する周波数スペクトルを有する。色信号３２はセンサ表面における前述の色フィルタ２８から得られ、ここで相互のピクセルは相互の色によってカバーされている。水平方向の読出し方向における２つの交互の色によって、サンプル周波数ｆｓの半分の周波数ｆｓ／２の周波数オフセットを有する反復的な周波数スペクトルが画像センサ信号１８において得られる。色信号３２はサンプル周波数ｆｓの半分の周波数ｆｓ／２の周辺に配置されている。輝度信号３０のスペクトルおよび色信号３２のスペクトルは重畳部分３１を有し、ここでは輝度信号３０の曲線がｆｓ／２で傾斜を有している。重畳部分３１の主たる原因はモアレおよび誤った色である。
【００１５】
図４は色分離回路２０のブロック図を示し、この色分離回路２０は第１のラインメモリ３４、第２のラインメモリ３６、輝度分離回路３８および色処理回路４０を包含する。輝度分離回路３８は斜め分割フィルタ（diagonal split filter）４２，制御信号形成回路４４および適応性の広帯域フィルタ４６を包含する。有利な実施形態においては、色分離回路２０および／または輝度分離回路３８は集積回路（ＩＣ）である。色分離回路２０（色セパレータ）は輝度成分と２つの色成分ＣｒおよびＣｂを供給し、ここではＣｒは赤色成分またはＹＵＶと同様にＶであり、またＣｂは青色成分またはＹＵＶと同様にＵであって、Ｙは輝度成分（明るさ）を表し、ＵおよびＶはクロミナンス成分（色）を表す。
【００１６】
有利な実施形態においては、ライン毎にただ１つの色成分が取得され、他の成分は先行のラインおよび後続のラインからの色成分を平均化することによって挿入される。したがって３つのライン入力が必要とされる。ＣｒもＣｂも先行のピクセルからセンサピクセルを減算することによって形成され、結果を交互に＋１と−1のピクセルベースに乗算し、ここで後者の関数はｆｓ／２における色搬送波をベースバンドに復調する。画像センサ信号１８は輝度分離回路３８の斜め分割フィルタ４２の第１の入力側、色処理回路４０の第１の入力側および第１のラインメモリ３４の入力側に供給される。第１のラインメモリ３４および第２のラインメモリ３６は画像センサの１つの画像ラインを記憶するよう適応されている。第１のラインメモリ３４の出力は第２のラインメモリ３６の入力側、輝度分離回路３８の斜め分割フィルタ４２の第２の入力側および色分離回路４０の第２の入力側に供給され、ここで第２のラインメモリ３６の出力は輝度分離回路３８の斜め分割フィルタ４２の第３の入力側および色処理回路４０の第３の入力側に供給される。色処理回路４０は３つの入力信号を処理し、２つの色出力信号ＣｒおよびＣｂを供給する。斜め分割フィルタ４２は２つのフィルタおよび２つの出力信号を有する２次元のフィルタである。斜め分割フィルタ４２の斜めハイパスフィルタは、後段の制御信号形成回路４４において使用されるべき斜めハイ信号４８を供給するために使用され、全てのパスフィルタについてスケーリングできる斜め分割フィルタ４２の斜めローパスフィルタは適応性の広帯域フィルタ４６に対する入力として使用される斜めロー信号５０を供給するために使用される。
【００１７】
有利な実施形態においては、制御信号形成回路４４が斜めハイパスフィルタの絶対値を計算することによって斜めエネルギ５４を測定し、ここで絶対値は二乗関数の近似値である。付加的にこの結果はカラートランジェント（colour transient）を包含するために広帯域ＦＩＲフィルタを用いて広げられる。制御信号形成回路４４は斜めエネルギ５４に依存して斜めハイ信号４８から制御信号５２を形成し、制御信号を適応性の広帯域フィルタ４６に供給する。適応性の広帯域フィルタ４６は斜めロー信号５０および制御信号５２を処理し、適応された輝度信号５６を供給する。制御信号形成回路４４および適応性の広帯域フィルタ４６の機能を図５および６を参照して説明する。
【００１８】
図６は斜めエネルギ５４と制御信号５２の関数的な関係を表すグラフである。関数的な関係は３つのパラメータCONTROL_MAX、CONTROL_THRESHOLDおよびCONTROL_GAINによって調整される。CONTROL_MAXは光学通路１０における光学ローパスフィルタに対して必要とされる補償の量を規定する。光学ローパスフィルタは例えば色モアレ干渉縞を除去するために使用される。有利な実施形態においては、CONTROL_MAXが６４から１２８に変化し、パラメータCONTROL_MAXは標準的なコサイン光学ローパスフィルタを用いる場合には１２８に調整され、光学ローパスフィルタが使用されない場合には６４に調整される。パラメータCONTROL_THRESHOLDは、曲線が下降し始める開始点を規定し、またパラメータCONTROL_GAINは０レベルに達するまでの曲線の傾きを規定する。したがって制御信号形成回路４４は、画像センサ信号１８における斜めエネルギ５４の量に比例する出力（信号５２）を有する。
【００１９】
図５は線によって表されている周波数６４に依存する適応性の広帯域フィルタ４６の伝達関数５８，６０，６２を示す。適応性の広帯域フィルタ４６は色変調を除去するために５７０のラインにおけるサンプル周波数ｆｓの半分の周波数ｆｓ／２で零点を有し、ここで帯域幅は５７０のラインまでのスペクトルに関しては可能な限り平坦になされる。ここでいう平坦とは完全なスペクトルに関してほぼ０ｄBであることを意味する。有利な実施形態においては５４０のラインでの伝達関数５８，６０，６２の減衰は８ｄＢであるが、少なくとも−２０ｄＢの可視性限界は上回っている。適応性の広帯域フィルタ４６はカメラの動作中に制御信号５２によって制御され、制御信号５２は広い伝達関数５８，６０から狭い伝達関数６２へと段階的に伝達関数５８，６０を変化させる。
【００２０】
図５は３つの伝達関数５８，６０，６２を示している。第１の伝達関数５８は、標準的なコサイン光学ローパスフィルタを補償するために制御信号５２がCONTROL_MAX＝１２８に調節されている場合に適用される。第２の伝達関数６０は、光学ローパスフィルタが使用されないので制御信号５２がCONTROL_MAX＝６４に調節されている場合に適用される。第３の伝達関数６２は、斜めエネルギ５４が高いので制御信号５２が０に調節されている場合に適用される。要約すれば、光学ローパスフィルタ補償を含むフィルタ伝達関数は最大限に平坦であるように設計されている。輝度分離回路３８は、画像センサ信号１８における色変調が低い光景に関して５４０のラインを上回る解像度を有し、また色変調は高いが、標準的な広帯域フィルタがカラートランジェントおよび飽和した色領域に適用される場合に生じる人為構造は生じない領域においては標準的な解像度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】カメラのブロック回路図。
【図２】色フィルタ。
【図３】画像センサ信号の周波数スペクトル。
【図４】色分離回路のブロック回路図。
【図５】適応性の広帯域フィルタの伝達関数。
【図６】斜めエネルギと制御信号の関数的な関係を表すグラフ。
【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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