(57)【要約】【課題】  色むらノイズが目立つ本当に必要な画像部分に対してのみクロマ抑制をかけられるようにする。【解決手段】  信号分離部１１により分離された色差信号Ｃｂ，Ｃｒから画像の彩度Ｃを求める彩度演算部１２と、信号分離部１１により分離された輝度信号により特定される輝度Ｙおよび彩度演算部１２により求められた彩度Ｃの双方に基づいて色差信号Ｃｂ，Ｃｒのゲイン（クロマ抑制強度）を可変するクロマ抑制部１３とを備え、輝度Ｙに加えて彩度Ｃに応じて色差信号Ｃｂ，Ｃｒのゲインを可変することにより、輝度Ｙが小さく、かつ、彩度Ｃが小さい画像に絞ってクロマ抑制をかけることができるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像信号を輝度信号および色差信号に分離する信号分離手段と、
上記信号分離手段により分離された上記色差信号から彩度を求める彩度演算手段と、
上記信号分離手段により分離された上記輝度信号により特定される輝度および上記彩度演算手段により求められた彩度の双方に基づいて上記色差信号のゲインを可変するクロマ抑制手段とを備えたことを特徴とする色むらノイズ抑制装置。
【請求項２】
上記クロマ抑制手段は、上記輝度および上記彩度のそれぞれに重み付けし、重み付けした輝度および彩度の双方に基づいて上記色差信号のゲインを可変することを特徴とする請求項１に記載の色むらノイズ抑制装置。
【請求項３】
上記クロマ抑制手段は、上記信号分離手段により分離された上記輝度信号により特定される輝度と上記彩度演算手段により求められた彩度とを統合した１つのパラメータを求め、当該求めたパラメータに基づいて上記色差信号のゲインを可変することを特徴とする請求項１に記載の色むらノイズ抑制装置。
【請求項４】
上記信号分離手段により分離された上記輝度信号により特定される輝度をＹ、上記彩度演算手段により求められた彩度をＣとした場合に、
上記クロマ抑制手段は、Ｖ＝（１−ｋ）Ｃ＋ｋＹ（０＜ｋ＜１）なる演算によって輝彩度Ｖを求め、上記輝彩度Ｖに基づいて上記色差信号のゲインを可変することを特徴とする請求項３に記載の色むらノイズ抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は色むらノイズ抑制装置に関し、特に、クロマ信号（色差信号）のゲインを抑圧することにより、本来の色とは異なる色がまだらに付くことによって生じる色むらを抑制するための装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
単板式（ベイヤー配列）の撮像素子を用いて、ＩＳＯ感度を上げて高感度で撮影した画像には、ノイズが多く含まれている。このノイズを抑制するために、人の目に最も敏感な輝度成分（明暗成分）の凹凸を抑制する手法が、いくつかの方法により確立されている。一般的には、ラプラシアンフィルタを用いる方法が知られている。これは、ラプラシアンフィルタで輝度成分の凹凸を抽出して、その凹凸成分を元画像から引くことによってノイズ抑制を図る方法である。
【０００３】
一方、ノイズは輝度成分以外の色成分にも含まれている。例えば、本来の色とは異なる色がまだらに付くことによって生じる色むらノイズが存在する。この色むらノイズを抑制するために、ラプラシアンフィルタを用いた上述の方法を色成分に対して適用する方法が考えられるが、ノイズ抑制の効果は非常に小さい。これは、色むらノイズは輝度ノイズと違って非常に低周波成分であることが原因と考えられる。
【０００４】
色むらノイズを抑制する別の方法として、いわゆるクロマ抑制処理を適用することが考えられる。クロマ抑制とは、ＲＧＢ信号から変換された輝度信号と色差信号（クロマ信号）のうち、色差信号のゲインを抑圧することによって、色差成分を小さくする方法である。このクロマ抑制を行うと単純に色が薄くなるが、色むらは目立ちにくくなる。従来、輝度信号の階調に応じてクロマ信号Ｃｂ，Ｃｒのゲインを抑圧することによって色付きの低減を図ったクロマ抑制回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、輝度成分の値が小さい暗い画像では色むらノイズが目立つ。したがって、クロマ抑制を適用するに当たり、輝度成分が小さい画像部分でゲインを小さくすることにより、暗い部分の色むらノイズを効果的に抑制することができる。ところが、色むらノイズを厳密に観察すると、暗い画像であっても色むらノイズがあまり目立たない場合もある。
【０００６】
しかしながら、従来のクロマ抑制の手法では、単に輝度の大きさ（明暗）に応じてゲインを可変としていたので、暗い画像であれば色むらノイズが目立たなくてもクロマ抑制がかけられてしまう。クロマ抑制がかけられると、本来の色が薄くなってしまうため、却って好ましくない画像になってしまうという問題があった。クロマ抑制は、本来の色を薄くしてしまうため、色むらノイズが目立たない箇所ではできるだけ行わないようにすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、色むらノイズが目立つ本当に必要な画像部分に対してのみクロマ抑制をかけられるようにすることで、画像の品質を向上させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の色むらノイズ抑制装置では、入力される画像信号から輝度信号および色差信号を抽出し、輝度信号により特定される輝度に加えて、色差信号から求めた彩度に応じて色差信号のゲインを可変するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明によれば、画像信号の輝度だけでなく、彩度も加味してクロマ抑制がかけられることとなる。色むらノイズが最も目立つのは、輝度が小さく、かつ、彩度が小さい画像（暗くて無彩色に近い画像）である。逆に、輝度が小さくても、彩度が大きい画像では色むらノイズはあまり目立たない。本発明によれば、輝度が小さく、かつ、彩度が小さい画像に絞って色差信号のゲインを下げるように調整することが可能であり、色むらノイズが目立つ本当に必要な画像部分に対してのみクロマ抑制をかけることができる。これにより、画像の品質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、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による色むらノイズ抑制装置の要部構成例を示す機能ブロック図である。図２は、本実施形態による色むらノイズ抑制装置を適用したデジタルカメラの全体的な概略構成を示すブロック図である。
【００１１】
図２に示すように、デジタルカメラ２０は、シャッタ、レンズ、アイリスなどを備えた光学系２１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子２２と、Ａ／Ｄ変換器２３と、デジタル信号処理部２４と、自動露出調整および自動焦点調整の処理を行うＡＥ／ＡＦ処理部２５と、デジタルカメラ１０の全体を制御するコントローラ２６とを備えて構成されている。
【００１２】
このように構成されたデジタルカメラ２０において、被写体からの光は、光学系２１を介して撮像素子２２にて結像される。撮像素子２２では、結像した入射光を光電変換して、当該入射光に応じたアナログの撮像信号を生成する。ここで生成された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２３に供給されてデジタルの画像データに変換される。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換器２３にて得られた画像データは、デジタル信号処理部２４に供給される。信号処理部２４は、入力された画像データに対して色補正処理、色補間処理、輪郭強調処理、ノイズ抑制処理などを行う。このノイズ抑制処理の中に、ラプラシアンフィルタを用いて行う輝度成分のノイズ抑制処理や、色差成分のクロマ抑制処理が含まれる。つまり、デジタル信号処理部２４は、本実施形態による色むらノイズ抑制装置１０を含んでいる。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の色むらノイズ抑制装置１０は、その機能構成として、信号分離部１１と、彩度演算部１２と、クロマ抑制部１３とを備えている。なお、図１は、デジタル信号処理部２４が備える機能構成のうち、クロマ抑制を行うための機能構成に限定して図示したものであり、色補正処理、色補間処理、輪郭強調処理、輝度成分のノイズ抑制処理を行うための機能構成については本発明の主題ではないので図示を省略している。
【００１５】
信号分離部１１は、入力される画像信号を輝度信号および色差信号に分離する処理を行う。すなわち、Ａ／Ｄ変換器２３から入力されるＲ・Ｇ・Ｂ（赤、緑、青）の３原色信号を、Ｙ・Ｃｂ・Ｃｒの輝度信号、青の色差信号、赤の色差信号へと変換する。この変換処理には公知の手法を適用することが可能であり、ここではその詳細な説明は割愛する。
【００１６】
彩度演算部１２は、信号分離部１１により分離された色差信号Ｃｂ，Ｃｒから画像の彩度Ｃを求める処理を行う。彩度Ｃは、色差成分Ｃｂ，Ｃｒの大きさに応じて決まる値であり、例えば以下の（式１）に従って求めることが可能である。
Ｃ＝｜Ｃｂ｜＋｜Ｃｒ｜  ・・・（式１）
【００１７】
なお、この演算方法は単なる一例に過ぎない。例えば、次の（式２）または（式３）などによって彩度Ｃを求めるようにしても良い。
Ｃ＝（Ｃｂ２＋Ｃｒ２）１／２  ・・・（式２）
Ｃ＝Ｃｂ２＋Ｃｒ２  ・・・（式３）
上記（式１）は（式２）や（式３）に比べて演算が簡単であるのに対し、彩度Ｃの精度は（式２）や（式３）の方が優れている。
【００１８】
クロマ抑制部１３は、信号分離部１１により分離された輝度信号により特定される輝度Ｙと、彩度演算部１２により求められた彩度Ｃとの双方に基づいて、信号分離部１１により分離された色差信号Ｃｂ，Ｃｒのゲイン（クロマ抑制強度）を可変し、ゲイン調整後の色差信号Ｃｂ’，Ｃｒ’を出力する。具体的には、次の（式４）および（式５）に従ってゲイン調整された色差信号Ｃｂ’，Ｃｒ’を求める。
Ｃｂ’＝Ｃｂ×α  ・・・（式４）
Ｃｒ’＝Ｃｒ×α  ・・・（式５）
（ただし、０≦α≦１）
【００１９】
本実施形態では、上記（式４）および（式５）におけるゲインαの値を、輝度成分Ｙの値および彩度成分Ｃの値の双方に基づいて決定する。すなわち、
（条件１）輝度成分Ｙの値が小さく、かつ、
（条件２）彩度成分Ｃの値が小さい
という条件を満たす画像領域ではゲインαの値を小さくし、それ以外の画像領域ではゲインαの値を大きくする（“１”またはそれに近い値とする）。
【００２０】
条件２を満たす画像領域は、色差成分Ｃｂ，Ｃｒの絶対値が元々小さい領域であるから、仮に色むらノイズが少ないときにクロマ抑制をかけても（ゲインαの値を小さくしても）、本来の色が極端に薄くなってしまうことはない。逆に、色むらノイズが多く含まれている状況では、クロマ抑制をかけることによって色むら自体を薄くすることができるので、クロマ抑制の効果が大きいと言える。
【００２１】
輝度成分Ｙの値と彩度成分Ｃの値とがそれぞれどの程度の大きさのときに、ゲインαをどの値に決定するかについては、例えばテーブル情報をあらかじめ設定しておくことによって実現することが可能である。この場合のテーブル情報は、例えば縦軸に輝度Ｙの値、横軸に彩度Ｃの値をとった２次元マトリクステーブルで、マトリクスの各欄にゲインαの値を設定したものである。
【００２２】
このような２次元テーブル情報を用いてゲインαを決定する場合において、クロマ抑制部１３は、信号分離部１１により分離された輝度信号により特定される輝度Ｙの値と、彩度演算部１２により求められた彩度Ｃの値のそれぞれに対して所定の重みを付加し、重み付けした輝度および彩度の双方に基づいて２次元テーブル情報を参照することによって、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのゲインαを決定するようにしても良い。
【００２３】
なお、２次元テーブル情報を利用してゲインαを決定すると、テーブル情報の保存用に多くのメモリ領域を消費してしまうことになる。そこで、信号分離部１１により分離された輝度信号により特定される輝度Ｙと、彩度演算部１２により求められた彩度Ｃとから統合した１つのパラメータを求め、当該求めたパラメータに基づいて色差信号Ｃｂ，Ｃｒのゲインαを決定するようにしても良い。
【００２４】
ここで求めるパラメータの例として、次の（式６）に従って輝彩度Ｖを求め、当該輝彩度Ｖに基づいて色差信号Ｃｂ，Ｃｒのゲインαを決定することが可能である。このようにパラメータを１つに統合すれば、テーブル情報は１次元で良くなり、テーブル情報保存用のメモリ領域を小さくすることができる。
Ｖ＝（１−ｋ）Ｃ＋ｋＹ  ・・・（式６）
（ただし、０＜ｋ＜１）
【００２５】
図３は、輝彩度Ｖの概念を説明するための図である。また、図４は、輝彩度Ｖを利用した１次元テーブル情報の記憶内容例（輝彩度Ｖとゲインαとの関係）をイメージ化して示した図である。図３に示すように、輝彩度Ｖは、例えば横軸に輝度Ｙ、縦軸に彩度Ｃをとった平面空間における直線Ａで表される。図３では、ｋ＝０．２５とした場合の例を示している。ｋ≠０．５とすることで、輝度Ｙおよび彩度Ｃのそれぞれに重みを付けることができる。
【００２６】
図３の平面空間において、斜線で示す領域Ｂの画像、つまり上述した条件１と条件２との両方を満たす画像では特に色むらノイズが目立つ。輝度Ｙも彩度Ｃも小さい領域Ｂの画像の場合は、（式６）から輝彩度Ｖも小さくなる。そこで、図４の例に示すように、輝彩度Ｖが小さいときにはゲインαの値を小さくし、輝彩度Ｖが大きいときはゲインαの値を大きくする。図４の例では、輝彩度Ｖが０．２５より大きいときはα＝１とし、輝彩度Ｖが０．２５以下のときに、その値に応じてゲインαの値を直線的に小さくしていき、Ｖ＝０のときにα＝０．５となるようにしている。
【００２７】
以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、画像信号から輝度成分Ｙと彩度成分Ｃとを求め、輝度Ｙと彩度Ｃの双方に応じてクロマ抑制のゲインαを決定するようにしたので、輝度が小さく、かつ、彩度が小さい画像、つまり、色むらノイズが目立つ本当に必要な画像に絞ってクロマ抑制をかけることができ、画像の品質を向上させることができる。特に、ＩＳＯ感度を上げて撮影した画像に対して本実施形態のクロマ抑制処理を適用することにより、色むらノイズを効果的に抑制することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、本実施形態の色むらノイズ抑制装置１０をデジタルカメラ２０に実施する場合の例について説明したが、実施可能な電子機器はデジタルカメラ２０に限定されない。画像信号を扱う電子機器には広く適用することが可能である。
【００２９】
また、上記実施形態では、輝彩度Ｖを求める演算式として（式６）のような１次関数式を例に挙げたが、本発明はこの例に限定されない。例えば、輝度Ｙおよび彩度Ｃをパラメータとするｎ次関数式（ｎ≧２）に従って輝彩度Ｖを求めるようにしても良い。
【００３０】
また、上記実施形態では、輝彩度Ｖとゲインαとの関係を特定した１次元テーブルの例として図４のような関係を示したが、これは単なる一例に過ぎない。すなわち、輝彩度Ｖが小さい領域でゲインαの値が小さくなるように設定したものであれば、図４に示したような値や形状には限定されない。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、輝度Ｙおよび彩度Ｃの２つのパラメータ、または輝度Ｙおよび彩度Ｃから求めた輝彩度Ｖという１つのパラメータに基づいてクロマ抑制のゲインαを決定する例について説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＩＳＯ感度もパラメータに加え、ＩＳＯ感度も加味してゲインαを決定するようにしても良い。例えば、ＩＳＯ感度が大きいときにはゲインαの値が小さくなり、ＩＳＯ感度が小さいときにはゲインαの値が大きくなるようにする。
【００３２】
また、上記実施形態では、（式４）および（式５）に示すように、色差信号Ｃｂ，Ｃｒの双方に対して共通のゲインαを乗算することによってゲインを調整する例について説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、青の色差信号Ｃｂに対してゲインαｂを乗算し、赤の色差信号Ｃｒに対してゲインαｒを乗算するといったように、各色差信号Ｃｂ，Ｃｒに対して独立したゲインαｂ，αｒを乗算することによってゲイン調整するようにしても良い。
【００３３】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の色むらノイズ抑制装置は、画像信号の処理を行うことが必要な画像処理装置に広く用いることが可能である。例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、テレビジョン受像機、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）プレーヤなどに有用である。また、デジタル信号処理するものに限らず、アナログ信号処理する画像処理装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態による色むらノイズ抑制装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による色むらノイズ抑制装置を適用したデジタルカメラの全体的な概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態による輝彩度の概念を説明するための図である。
【図４】本実施形態による輝彩度とクロマ抑制ゲインとの関係をイメージ化して示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  色むらノイズ抑制装置
１１  信号分離部
１２  彩度演算部
１３  クロマ抑制部
２４  デジタル信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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