(57)【要約】【課題】  エッジがある部分のノイズを抑えることができ、細かい模様がある部分の解像感を向上させることもできるようにする。【解決手段】  入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段（４０１）と、前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段（４０３）とを有し、コントラストが低い第１の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを第１のレベルに設定し、細かい模様がある第２の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに設定する撮像装置を提供する。【選択図】  図４
2006086851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、
前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、
相関性の高い方向の周波数特性に応じて前記レベルを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、
前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、
所定の色であるか否かと、相関性の高い方向の周波数特性とに応じて前記レベルを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、
前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、
コントラストが低い第１の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを第１のレベルに設定し、
細かい模様がある第２の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、
前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、
特定の色があり、コントラストが低い第１の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを第１のレベルに設定し、
前記特定の色があり、細かい模様がある第２の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに設定することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカラー画像の撮影が可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置で撮影されたデジタルカラー画像の輪郭部分を補正する輪郭補正方法の一つにベースクリップ処理を利用した輪郭補正方法が知られている（例えば、特許文献１、２）。特許文献１では、入力信号の周波数特性に応じてベースクリップレベルを下げることが提案されている。特許文献２では、入力信号の信号レベルに応じてベースクリップレベルを下げることが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２１９２０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２１９２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の輪郭補正方法では、注目画素付近の周波数特性を抽出するバンドパスフィルタを一定の方向の周波数特性しか考慮していないため、エッジの向きによっては、細かい模様はないがエッジがある部分のベースクリップレベルまでも下げてしまう場合があった。この場合、エッジの周囲のノイズが増加してしまい、その部分の画質が劣化するという欠点がある。
【０００４】
そこで、本発明は、エッジがある部分のノイズを抑えることができ、細かい模様がある部分の解像感を向上させることもできる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る撮像装置の一つによれば、入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、相関性の高い方向の周波数特性に応じて前記レベルを変更することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る撮像装置の一つによれば、入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、所定の色であるか否かと、相関性の高い方向の周波数特性とに応じて前記レベルを変更することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る撮像装置の一つによれば、入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、コントラストが低い第１の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを第１のレベルに設定し、細かい模様がある第２の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに設定することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る撮像装置の一つによれば、入力信号から所定の周波数以上の高域信号を抽出する高域信号抽出手段と、前記高域信号からノイズ成分を除去するためのレベルを設定するレベル設定手段とを有し、特定の色があり、コントラストが低い第１の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを第１のレベルに設定し、前記特定の色があり、細かい模様がある第２の領域から前記入力信号が得られた場合は、前記レベルを前記第１のレベルよりも低い第２のレベルに設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エッジがある部分のノイズを抑えると共に、細かい模様がある部分の解像感を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の好適な実施形態に係る撮像装置１０の構成を示すブロック図である。第１の実施形態では、撮像装置１０がデジタルカラー画像の撮影が可能なデジタルカメラである場合を説明する。但し、撮像装置１０は、デジタルカメラに限定されるものではなく、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、カメラ付きコンピュータ、スキャナ装置等であってもよい。
【００１２】
撮像素子１０２は、レンズ部１０１に入力された光（光学像）を電気信号に変換する撮像素子である。撮像素子１０２には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサー等を使用することができる。また、撮像素子１０２のカラーフィルターには、ベイヤー配列等を使用することができる。第１の実施形態では、図３に示すようなベイヤー配列を使用する。Ａ／Ｄ変換器１０３は、撮像素子１０２から出力された電気信号をデジタル化する。ＷＢ調整部１０４は、Ａ／Ｄ変換器１０３から出力されたデジタル信号のホワイトバランスを調整する。
【００１３】
色信号生成部１０５は、ＷＢ調整部１０４で調整されたデジタル信号から２つの色差信号Ｕ，Ｖを生成する。輝度信号生成部１０６は、ＷＢ調整部１０４で調整されたデジタル信号から輝度信号Ｙを生成する。画像処理部１０７は、色信号生成部１０５で生成された色差信号Ｕ，Ｖと、輝度信号生成部１０６で生成された輝度信号Ｙとを用いてデジタルカラー画像を生成し、そのデジタルカラー画像をユーザによって指定された解像度のデジタルカラー画像に変換する。
【００１４】
画像圧縮部１０８は、ユーザによって指定された圧縮率に従って画像処理部１０７からのデジタルカラー画像を圧縮する。画像圧縮部１０８で利用できる画像圧縮方式には、ＪＰＥＧ方式、ＪＰＥＧ２０００方式等がある。記録制御部１０９は、画像圧縮部１０８で圧縮されたデジタルカラー画像を所定のファイル形式で記録媒体１１０に記録する。記録媒体１１０は、メモリカード（不揮発性メモリを有するカード状の記録媒体）、磁気ディスク、光ディスク、ハードディスク装置等を利用することができる。第１の実施形態では、記録媒体１１０が撮像装置１０から取り外し可能な記録媒体である場合を説明するが、記録媒体１１０は撮像装置１０に内蔵された記録媒体であってもよい。
【００１５】
図２は、図１に示す輝度信号生成部１０６の構成を示すブロック図である。
【００１６】
Ｒ補間部２０１は、ＷＢ調整部１０４からのデジタル信号を用いて色補間を行い、各画素のレッド信号ｒを生成する。Ｂ補間部２０２は、ＷＢ調整部１０４からのデジタル信号を用いて色補間を行い、各画素のブルー信号ｂを生成する。Ｇ補間部２０３は、ＷＢ調整部１０４からのデジタル信号を用いて色補間を行い、各画素のグリーン信号ｇを生成する。
【００１７】
乗算器２０４は、Ｒ補間部２０１からのレッド信号ｒに０．３を乗算する。乗算器２０５は、Ｂ補間部２０２からのブルー信号ｂに０．１１を乗算する。輪郭補正部２０６は、Ｇ補間部２０３からのグリーン信号ｇに対して輪郭補正を行う。乗算器２０７は、輪郭補正部２０６からのグリーン信号ｇに０．５９を乗算する。加算器２０８は、乗算器２０７の出力信号に乗算器２０５の出力信号を加算する。加算器２０９は、加算器２０８の出力信号に乗算器２０４の出力信号を加算する。γ変換部２１０は、加算器２０９の出力信号にγ変換を行い、輝度信号Ｙを生成する。
【００１８】
図３を参照し、Ｒ補間部２０１、Ｂ補間部２０２及びＧ補間部２０３で実行される色補間の一例を説明する。Ｒ補間部２０１、Ｂ補間部２０２及びＧ補間部２０３では同様の色補間が行われるので、第１の実施形態ではＧ補間部２０３で実行される色補間を説明し、Ｒ補間部２０１及びＢ補間部２０２で実行される色補間の説明を省略する。
【００１９】
まず、レッド画素及びブルー画素の位置のグリーン信号ｇを０とする。次に、水平及び垂直方向のそれぞれに［１，２，１］のＬＰＦ（ローパスフィルタ）を適用する。
【００２０】
例えば、ブルー画素Ｂ２２の位置のグリーン信号ｇ２２は以下の式によって計算される。 
ｇ２２＝（Ｇ１２＋Ｇ２１＋Ｇ２３＋Ｇ３２）／４
また、グリーン画素Ｇ２３の位置のグリーン信号ｇ２３は以下の式によって計算される。 
ｇ２３＝（Ｇ１２＋Ｇ１４＋４×Ｇ２３＋Ｇ３２＋Ｇ３４）／８
以上の手順により、各画素のレッド信号ｒ、ブルー信号ｂ及びグリーン信号ｇを生成することができる。
【００２１】
図４は、図２に示す輪郭補正部２０６の構成を示すブロック図である。
【００２２】
ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部４０１は、Ｇ補間部２０３からのグリーン信号ｇから所定の周波数以上の高域信号を抽出する。ＢＰＦ部４０１から出力された高域信号は、ベースクリップ部４０３に入力される。ベースクリップ部４０３は、高域信号からノイズ成分を除去するため、高域信号からベースクリップレベル以下の振幅を有する信号を除去する。ベースクリップ部４０３で使用されるベースクリップレベルは、ＢＣ（ベースクリップレベル）設定部４０２によって設定される。
【００２３】
強調部４０４は、ベースクリップ部４０３の出力信号（ノイズ成分が除去された後の高域信号）に所定の係数を乗算する。加算器４０５は、強調部４０４の出力信号（ノイズ成分が除去され、強調された後の高域信号）とＧ補間部２０３からのグリーン信号ｇとを加算する。加算器４０５の出力信号が輪郭補正部２０６の出力信号（輪郭補正後のグリーン信号ｇ）となる。
【００２４】
図５は、図４に示すＢＣレベル設定部４０２の構成の第１の例を示すブロック図である。
【００２５】
水平ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部５０１は、Ｇ補間部２０３からのグリーン信号ｇに水平ＢＰＦを適用する。垂直ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部５０２は、Ｇ補間部２０３からのグリーン信号ｇに垂直ＢＰＦを適用する。水平ＢＰＦ及び垂直ＢＰＦには、例えば、［−１，０，２，０，−１］のバンドパスフィルタを利用することができる。縦横判定部５０３は、注目画素と注目画素に隣接する画素との相関を調べ、最も相関の強い方向を判定する。
【００２６】
選択部５０４は、縦横判定部５０３が横方向を最も相関の強い方向と判定した場合は水平ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部５０１を選択し、縦横判定部５０３が縦方向を最も相関の強い方向と判定した場合は垂直ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）部５０２を選択する。絶対値部５０５は、水平ＢＰＦ部５０１又は垂直ＢＰＦ部５０２の出力信号の絶対値を求める。
【００２７】
正規化部５０６は、輝度信号を用いて絶対値部５０５の出力値を正規化する。例えば、絶対値部５０５の出力値を輝度信号の値で除算することによって絶対値部５０５の出力値を正規化する。絶対値部５０５の出力値を輝度信号によって正規化することにより、同じ被写体を明るく撮影した場合と暗く撮影した場合とで絶対値部５０５の出力値を同程度にすることができる。つまり、正規化後の値は、撮影時の明るさに依存せず、被写体の絵柄に依存した値となる。
【００２８】
ＭＡＸ部５０７は、注目画素を中心とした３×３画素ブロック内から最も大きい値を探し、その最も大きい値を注目画素の値の代わりに出力する処理を行う。ＭＡＸ部５０７は、このような処理を全ての画素に対して行う。このような処理を全ての画素に対して行うことにより、１画素毎に値が変化するような部分においても、各画素の値は大きい値で安定することになる。
【００２９】
ＢＣ（ベースクリップ）レベル変更部５０８は、ＭＡＸ部５０７の出力値Ｓ［ｉ，ｊ］と閾値Ｋ１とに従ってベースクリップレベルを変更する。ここで、ｉ，ｊは注目画素の位置を示す。Ｓ［ｉ，ｊ］≦Ｋ１の場合、ＢＣレベル変更部５０８は、ベースクリップレベルを図６に示すようにレベルＡに変更する。Ｓ［ｉ，ｊ］＞Ｋ１の場合、ＢＣレベル変更部５０８は、ベースクリップレベルを図６に示すようにレベルＢに変更する。ここで、レベルＡは、例えば、レベルＢの２倍である。また、Ｋ１には、細かい模様がある部分の画素のベースクリップレベルがレベルＢになるような値を設定すればよい。Ｋ１には、例えば、撮像素子１０２のノイズレベルに相当の値を設定することができる。ＢＣレベル変更部５０８で決定されたベースクリップレベルは、ベースクリップ部４０３に入力される。
【００３０】
第１の実施形態に係る撮像装置１０は、上記のＢＣレベル設定部４０２を採用することにより、エッジがある部分のノイズを抑えると共に、細かい模様がある部分の解像感を向上させることができる。その理由を図７を参照して説明する。
【００３１】
図７は、撮像装置１０で撮影されたデジタルカラー画像の一例を示す図である。
【００３２】
図７において、領域Ａははっきりとしたエッジがある部分であり、領域Ｂはコントラストが低く、はっきりとしたエッジがない部分であり、領域Ｃは細かい模様がある部分である。
【００３３】
領域Ａでは、はっきりとしたエッジがあるため、横方向（Ａ２）よりも縦方向（Ａ１）の方が相関が強いと判定される。この場合、垂直ＢＰＦが選択され、ＭＡＸ部５０７の出力値Ｓ［ｉ，ｊ］は閾値Ｋ１よりも小さくなる。そのため、領域Ａでは、ベースクリップレベルはレベルＡとなり、ベースクリップ部４０３で除去できるノイズは増加する。その結果、領域Ａのノイズは抑えられ、領域Ａの画質は向上する。
【００３４】
領域Ｂでは、コントラストが低く、はっきりとしたエッジがないため、画素毎に相関の強い方向が変化することになる。しかしながら、縦方向（Ｂ１）及び横方向（Ｂ２）の何れか選択された場合であっても、ＭＡＸ部５０７の出力値Ｓ［ｉ，ｊ］は閾値Ｋ１よりも小さくなる。そのため、領域Ｂでは、ベースクリップレベルはレベルＡとなり、ベースクリップ部４０３で除去できるノイズは増加する。その結果、領域Ｂのノイズは押さえられ、領域Ｂの画質は向上する。
【００３５】
一方、領域Ｃでは、領域Ｂと同様に、画素毎に相関の強い方向が変化することになる。ところが、細かい模様があるため、ＭＡＸ部５０７の出力値Ｓ［ｉ，ｊ］は閾値Ｋ１よりも大きくなる。そのため、領域Ｃでは、ベースクリップレベルはレベルＢとなる。その結果、細かい模様がノイズと共に除去されにくくなり、領域Ｃの解像感が向上する。
【００３６】
このように、第１の実施形態に係る撮像装置１０によれば、エッジがある部分のノイズを抑えることも、細かい模様がある部分の解像感を向上させることもできる。
【００３７】
なお、第１の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、Ｋ１＜Ｓ［ｉ，ｊ］＜Ｋ２の場合にベースクリップレベルをレベルＢに変更し、Ｓ［ｉ，ｊ］＞Ｋ２の場合にベースクリップレベルをレベルＢよりも低いレベルＣに変更する構成してもよい。この場合、模様の細かさに応じてノイズの抑制と解像感の向上とを調整することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、閾値Ｋ１を固定値としているが、閾値Ｋ１をグリーン信号ｇ等のレベルに応じて変化する値にしてもよい。また、閾値Ｋ２についても、閾値Ｋ１と同様に変化させてもよい。
【００３９】
また、第１の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、縦又は横方向にＢＰＦを適用する構成であるが、縦、横又は斜め方向にＢＰＦを適用する構成にしてもよい。この場合、斜め方向の解像感をより向上させることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分について詳細に説明する。
【００４１】
図８は、図４に示すＢＣレベル設定部４０２の構成の第２の例を示すブロック図である。第２の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、第１の実施形態のＢＣレベル設定部４０２とは異なり、被写体の色に応じてベースクリップレベルを変更することができる。この機能は、特定の色の解像感を向上させたい場合に有効である。
【００４２】
特定色判定部８０１は、Ｒ補間部２０１からのレッド信号ｒと、Ｂ補間部２０２からのブルー信号ｂと、Ｇ補間部２０３からのグリーン信号ｇとを用いて各画素の色が特定色であるか否かを判定する。ここで、特定色は、一つ又は複数の色を含む。ＢＣ（ベースクリップ）レベル判定部８０２は、注目画素の色が特定色に含まれ、且つ、Ｓ［ｉ，ｊ］＞閾値Ｋ１であるときのみ、ベースクリップレベルをレベルＢに変更する。それ以外の場合は、ベースクリップレベルをレベルＡにする。
【００４３】
図９は、図８に示す色差信号生成部９０１の構成を示すブロック図である。
【００４４】
色差信号生成部９０１は、以下の式に従って色差信号Ｃｒ及びＣｂを生成する。 
Ｃｒ＝０．７ｒ−０．５９ｇ−０．１１ｂ
Ｃｂ＝−０．３ｒ＋０．４１ｇ＋０．８９ｂ
色差信号生成部９０１で生成された色差信号Ｃｒ及びＣｂは、色正規化部９０２に入力される。
【００４５】
色正規化部９０２は、輝度信号を用いて色差信号Ｃｒ及びＣｂを正規化する。例えば、色差信号Ｃｒ及びＣｂを輝度信号の値で除算することによって色差信号Ｃｒ及びＣｂを正規化する。輝度信号を用いた正規化を行うことにより、撮影時の明るさによる影響を少なくすることができる。
【００４６】
判定部９０３は、色差信号Ｃｒ［ｉ，ｊ］及びＣｂ［ｉ，ｊ］が以下の判定条件を満たすか否かを判定する。ここで、ｉ，ｊは注目画素の位置を示す。特定色が複数の色を含む場合、以下の判定条件は特定色に含まれる色ごとに存在する。 
Ｋｒ１＜Ｃｒ［ｉ，ｊ］＜Ｋｒ２
Ｋｂ１＜Ｃｂ［ｉ，ｊ］＜Ｋｂ２
上記の判定条件を満たす場合、注目画素の色が特定色に含まれていると判定する。各判定条件のＫｒ１、Ｋｒ２、Ｋｂ１及びＫｂ２の値は、どのような色を特定色とするによって自由に変更することができる。特定色の選択は、ユーザによって選択させてもよい。この場合、判定部９０３は、ユーザによって選択された特定色に従って各判定条件のＫｒ１、Ｋｒ２、Ｋｂ１及びＫｂ２の値を変更する。
【００４７】
判定部９０３は、注目画素の色が特定色に含まれているか否かをと判定した場合、その判定結果をＢＣレベル判定部８０２に通知する。ＢＣレベル判定は、注目画素の色が特定色に含まれ、且つ、Ｓ［ｉ，ｊ］＞閾値Ｋ１であるときのみ、ベースクリップレベルをレベルＢに変更する。それ以外の場合は、ベースクリップレベルをレベルＡにする。
【００４８】
このように、第２の実施形態に係る撮像装置１０によれば、特定の色があり、且つ、エッジがある部分のノイズを抑えることも、特定の色があり、且つ、細かい模様がある部分の解像感を向上させることもできる。
【００４９】
なお、第２の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、注目画素の色が特定色に含まれ、且つ、Ｋ１＜Ｓ［ｉ，ｊ］＜Ｋ２の場合にベースクリップレベルをレベルＢに変更し、注目画素の色が特定色に含まれ、且つ、Ｓ［ｉ，ｊ］＞Ｋ２の場合にベースクリップレベルをレベルＢよりも低いレベルＣに変更する構成してもよい。この場合、模様の細かさに応じてノイズの抑制と解像感の向上とを調整することができる。
【００５０】
また、第２の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、閾値Ｋ１を固定値としているが、閾値Ｋ１をグリーン信号ｇ等のレベルに応じて変化する値にしてもよい。また、閾値Ｋ２についても、閾値Ｋ１と同様に変化させてもよい。
【００５１】
また、第２の実施形態のＢＣレベル設定部４０２は、縦又は横方向にＢＰＦを適用する構成であるが、縦、横又は斜め方向にＢＰＦを適用する構成にしてもよい。この場合、斜め方向の解像感をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１及び第２の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す輝度信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す撮像素子のカラーフィルターの一例を示す図である。
【図４】図２に示す輪郭補正部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示すＢＣレベル設定部の構成の第１の例を示すブロック図である。
【図６】図５に示すＭＡＸ部の出力値とベースクリップレベルとの関係を示す図である。
【図７】第１及び第２の実施形態に係る撮像装置で撮影されたデジタルカラー画像の一例を示す図である。
【図８】図４に示すＢＣレベル設定部の構成の第２の例を示すブロック図である。
【図９】図８に示す特定色判定部の構成を示すブロック図である。
【図１】
2006086851.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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