(57)【要約】【課題】比較的少ない計算量で撮像画像中のノイズを抽出できる撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる撮像装置は、撮像手段と、撮像手段により撮像された画像データ内の信号の強さ毎の出現頻度の分布を示すヒストグラムを生成する生成手段と、少なくとも、分布のうちの信号の強さの平均値と、分布内で出現頻度が最も高い信号の強さと、分布内の信号の最大値と最小値とに基づいて、画像データがノイズであるか否かを判定する判定手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データ内の信号の強さ毎の出現頻度の分布を示すヒストグラムを生成する生成手段と、
少なくとも、前記分布のうちの前記信号の強さの平均値と、前記分布内で出現頻度が最も高い信号の強さと、前記分布内の信号の最大値と最小値とに基づいて、前記画像データがノイズであるか否かを判定する判定手段と、を備える、
撮像装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記信号の強さの平均値と前記出現頻度が最も高い信号の強さとの差が第１の所定範囲内であり、前記最大値と最小値との差と所定の値との差が第２の所定範囲内である場合に、前記画像データがノイズであると判定する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記撮像手段のうちのオプティカルブラック領域の前記最大値と前記最小値との差分に基づいて、前記所定の値を決定する、
請求項１又は２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特に、撮像画像のノイズを除去する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、テレビジョン映像信号のＳ／Ｎ値検出方法を開示する。このＳ／Ｎ値検出方法は、撮像画像の画素レベルの分布と統計的分布則とを比較することで、ノイズレベルを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２０１４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１が開示する検出方法は、撮像画像の画素レベルの分布と統計的分布則との有意度を求めることにより撮像画像がノイズであるか否かを判断する。つまり、この検出方法は、撮像画像の各画素レベルと統計的分布則とを比較することとなるため、撮像画像がノイズであるか否かを判断するために多くの計算量を要する。
【０００５】
本発明は、比較的少ない計算量で撮像画像中のノイズを抽出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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明にかかる撮像装置は、撮像手段と、撮像手段により撮像された画像データ内の信号の強さ毎の出現頻度の分布を示すヒストグラムを生成する生成手段と、少なくとも、分布のうちの信号の強さの平均値と、分布内で出現頻度が最も高い信号の強さと、分布内の信号の最大値と最小値とに基づいて、画像データがノイズであるか否かを判定する判定手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、比較的少ない計算量で撮像画像中のノイズを抽出できる撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】デジタルビデオカメラ１００の構成を示すブロック図
【図２】ノイズ除去処理の動作を説明するためのフローチャート
【図３】正規分布の判定方法を説明するためのフローチャート
【図４】定数Ａを算出するための動作を示すフローチャート
【図５】オプティカルブラック領域を説明するための模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔１．実施の形態１〕
〔１−１．構成〕
〔１−１−１．電気的構成〕
本実施の形態にかかるデジタルビデオカメラ１００の電気的構成について、図１を用いて説明する。図１は、デジタルビデオカメラ１００の構成を示すブロック図である。デジタルビデオカメラ１００は、ズームレンズ１１０等からなる光学系により形成された被写体像をＣＣＤイメージセンサー１８０で撮像する。ＣＣＤイメージセンサー１８０で生成された映像データは、画像処理部１９０で各種処理が施され、メモリカード２４０に格納される。また、メモリカード２４０に格納された映像データは、液晶モニタ２７０で表示可能である。以下、デジタルビデオカメラ１００の構成を詳細に説明する。
【００１０】
デジタルビデオカメラ１００の光学系は、ズームレンズ１１０、ＯＩＳ１４０、フォーカスレンズ１７０を含む。ズームレンズ１１０は、光学系の光軸に沿って移動することにより、被写体像を拡大又は縮小可能である。また、フォーカスレンズ１７０は、光学系の光軸に沿って移動することにより、被写体像のピントを調整する。
【００１１】
ＯＩＳ１４０は、内部に光軸に垂直な面内で移動可能な補正レンズを有する。ＯＩＳ１４０は、デジタルビデオカメラ１００の振れを相殺する方向に補正レンズを駆動することにより、被写体像の振れを低減する。
【００１２】
ズームモータ１３０は、ズームレンズ１１０を駆動する。ズームモータ１３０は、パルスモータやＤＣモータ、リニアモータ、サーボモータなどで実現してもよい。ズームモータ１３０は、カム機構やボールネジなどの機構を介してズームレンズ１１０を駆動するようにしてもよい。検出器１２０は、ズームレンズ１１０が光軸上でどの位置に存在するのかを検出する。検出器１２０は、ズームレンズ１１０の光軸方向への移動に応じて、ブラシ等のスイッチによりズームレンズの位置に関する信号を出力する。
【００１３】
ＯＩＳアクチュエータ１５０は、ＯＩＳ１４０内の補正レンズを光軸と垂直な面内で駆動する。ＯＩＳアクチュエータ１５０は、平面コイルや超音波モータなどで実現できる。また、検出器１６０は、ＯＩＳ１４０内における補正レンズの移動量を検出する。
【００１４】
ＣＣＤイメージセンサー１８０は、ズームレンズ１１０等からなる光学系で形成された被写体像を撮像して、映像データを生成する。ＣＣＤイメージセンサー１８０は、露光、転送、電子シャッタなどの各種動作を行う。
【００１５】
画像処理部１９０は、ＣＣＤイメージセンサー１８０で生成された映像データに対して各種の処理を施す。画像処理部１９０は、ＣＣＤイメージセンサー１８０で生成された映像データに対して処理を施し、液晶モニタ２７０に表示するための映像データを生成したり、メモリカード２４０に再格納するための映像データを生成したりする。例えば、画像処理部１９０は、ＣＣＤイメージセンサー１８０で生成された映像データに対してガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正などの各種処理を行う。また、画像処理部１９０は、ＣＣＤイメージセンサー１８０で生成された映像データに対して、Ｈ．２６４規格やＭＰＥＧ２規格に準拠した圧縮形式等により映像データを圧縮する。画像処理部１９０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。
【００１６】
コントローラー２１０は、全体を制御する制御手段である。コントローラー２１０は、半導体素子などで実現可能である。コントローラー２１０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。コントローラー２１０は、マイコンなどで実現できる。
【００１７】
メモリ２００は、画像処理部１９０及びコントローラー２１０のワークメモリとして機能する。メモリ２００は、例えば、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリなどで実現できる。
【００１８】
液晶モニタ２７０は、ＣＣＤイメージセンサー１８０で生成した映像データが示す画像や、メモリカード２４０から読み出した映像データが示す画像を表示可能である。
【００１９】
ジャイロセンサー２２０は、圧電素子等の振動材等で構成される。ジャイロセンサー２２０は、圧電素子等の振動材を一定周波数で振動させコリオリ力による力を電圧に変換して角速度情報を得る。ジャイロセンサー２２０から角速度情報を得、この揺れを相殺する方向にＯＩＳ内の補正レンズを駆動させることにより、デジタルビデオカメラ１００は、使用者による手振れを補正する。
【００２０】
カードスロット２３０は、メモリカード２４０を着脱可能である。カードスロット２３０は、機械的及び電気的にメモリカード２４０と接続可能である。メモリカード２４０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、データを格納可能である。
【００２１】
内部メモリ２８０は、フラッシュメモリや強誘電低メモリなどで構成される。内部メモリ２８０は、デジタルビデオカメラ１００全体を制御するための制御プログラム等を格納する。
【００２２】
操作部材２５０は、使用者から画像の撮像指示を受け付ける部材である。ズームレバー２６０は、使用者からズーム倍率の変更指示を受け付ける部材である。
【００２３】
〔１−１−２．本発明との対応〕
ＣＣＤイメージセンサー１８０は、本発明の撮像手段の一例である。画像処理部１９０は、本発明の生成手段の一例である。画像処理部１９０は、本発明の判定手段の一例である。
【００２４】
〔１−２．動作〕
〔１−２−１．ノイズ除去処理〕
本実施の形態にかかるデジタルビデオカメラ１００におけるノイズ除去処理について、図２を用いて説明する。図２は、ノイズ除去処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２５】
使用者は、操作部材２５０を操作することにより、デジタルビデオカメラ１００を撮影モードに設定できる（Ｓ１００）。撮影モードに設定され、ＣＣＤイメージセンサー１８０により動画像の撮像が開始されると、画像処理部１９０は、撮像された動画像に対してＹＣ変換処理を施す（Ｓ１１０）。撮像された動画像がＹＣデータに変換されると、画像処理部１９０は、ＹＣデータが示す画像内の所定の大きさの領域に対して、ヒストグラムの生成を行う（Ｓ１２０）。ここで、ヒストグラムとは、横軸に画素レベル、縦軸に画素レベル毎の出現頻度を示したものである。
【００２６】
ＹＣデータが示す画像内の所定の大きさの領域についてヒストグラムを生成すると、画像処理部１９０は、生成したヒストグラムの分布が正規分布であるか否かを判定する（Ｓ１３０）。生成したヒストグラムの分布が正規分布でないと判断すると、画像処理部１９０は、この領域には映像信号が含まれていると判定する（Ｓ１４０）。一方、生成したヒストグラムの分布が正規分布であると判定すると、画像処理部１９０は、この領域にはノイズしか含まれていないと判定する（Ｓ１５０）。ノイズしか含まれていないと判定すると、画像処理部１９０は、この領域に対してＬＰＦ処理（ローパスフィルタ処理）を施し、ノイズを除去する（Ｓ１６０）。
【００２７】
画像処理部１９０は、この処理をＹＣデータが示す画像内の全領域について繰り返す。
【００２８】
このように、本実施の形態にかかるデジタルビデオカメラ１００は、撮像した画像データのある領域でヒストグラムを算出し、その分布が正規分布か否かを判定する。そして、デジタルビデオカメラ１００は、正規分布であると判定した領域に対してＬＰＦ処理を施す。これは、一般的にノイズは正規分布し、映像信号は正規分布から外れた分布をするからである。従って、撮像した画像データのある領域でヒストグラムを算出し、その分布が正規分布か否かを判定し、正規分布であると判定した領域に対してＬＰＦ処理を施すことにより、その領域にノイズしか存在しない場合にそのノイズを除去できる。また、領域内に映像信号が含まれている場合には、ＬＰＦ処理を施さないため、映像信号の画質を損なうことはない。
【００２９】
〔１−２−２．正規分布判定〕
図２のステップＳ１３０における正規分布の判定方法について図３を用いて説明する。図３は、正規分布の判定方法を説明するためのフローチャートである。
【００３０】
図２のステップＳ１３０における正規分布か否かの判定が開始されると（Ｓ２００）、画像処理部１９０は、領域内の画素レベルの平均値と、ヒストグラムにおける画素レベルの最頻値を求める（Ｓ２１０）。ここで最頻値とはヒストグラムにおける出現頻度の最も高い画素レベルのことである。
【００３１】
領域内の画素レベルの平均値と、ヒストグラムにおける画素レベルの最頻値とが求まると、画像処理部１９０は、求めた平均値と最頻値との差分が所定の範囲内に収まるか否かを判定する（Ｓ２２０）。つまり、画像処理部１９０は、求めた平均値と最頻値とがほとんど同一であるか否かを判定する（Ｓ２２０）。
【００３２】
領域内の平均値と最頻値との差分が所定の範囲内に収まらないと判定すると、画像処理部１９０は、ヒストグラムの分布が正規分布ではないと判定する（Ｓ２３０）。
【００３３】
一方、領域内の平均値と最頻値との差分が所定の範囲内に収まると判定すると、画像処理部１９０は、生成したヒストグラムの画素レベルの最大値と最小値を算出する（Ｓ２４０）。
【００３４】
領域内の画素レベルの最大値と最小値が算出すると、画像処理部１９０は、最大値と最小値との差を算出し、算出した差とある定数Ａとの差分が所定の範囲内に収まるか否かを判定する（Ｓ２５０）。つまり、画像処理部１９０は、最大値と最小値との差が定数Ａとほとんど同一であるか否かを判定する（Ｓ２５０）。
【００３５】
算出した差と定数Ａとの差分が所定の範囲内に収まらないと判定すると、画像処理部１９０は、ヒストグラムの分布が正規分布ではないと判定する（Ｓ２６０）。
【００３６】
一方、算出した差と定数Ａとの差分が所定の範囲内に収まると判定すると、画像処理部１９０は、ヒストグラムの分布が正規分布であると判定する（Ｓ２７０）。
【００３７】
このように本実施の形態にかかるデジタルビデオカメラ１００は、領域内の平均値と最頻値がほぼ同一か否かという条件と、領域内の最大値と最小値との差がある定数Ａとほぼ同一であるか否かという条件とに基づいて、撮像した画像データのヒストグラムが正規分布であるか否かの判定を行う。このように、デジタルビデオカメラ１００は、上記２つの条件を判定するだけで、生成したヒストグラム分布が正規分布か否かを簡単に判定できる。
【００３８】
〔１−２−３．定数Ａの算出方法〕
図３のステップＳ２５０における定数Ａの算出方法について図４，５を用いて説明する。図４は定数Ａを算出するための動作を示すフローチャートである。図５はＣＣＤイメージセンサー１８０のオプティカルブラック領域（ＯＢ領域）を説明するための模式図である。
【００３９】
図３のステップＳ２５０における判定を行うため、定数Ａの算出が開始すると（Ｓ３００）、画像処理部１９０は、撮像された動画像のＯＢ領域のうちのある領域内の画素レベルの最大値と最小値を算出する（Ｓ３１０）。ここでＯＢ領域とは、図４における領域２９０である。ＯＢ領域は、物理的に遮光された領域（映像信号は含まれずノイズのみ含まれている領域とみなすことができる）のことである。ＯＢ領域のヒストグラムにおける画素レベルの最大値と最小値との差分をとることにより、ノイズが示す正規分布の最大値と最小値との差分に近しい値を推測できる。
【００４０】
ＯＢ領域のある領域での最大値と最小値が算出すると、画像処理部１９０は、この算出した最大値と最小値との差を算出する（Ｓ３２０）。ＯＢ領域のある領域での最大値と最小値との差が算出すると、画像処理部１９０は、ＯＢ領域の全領域で最大値と最小値との差を算出したか否かを判定する（Ｓ３３０）。画像処理部１９０は、ＯＢ領域内の全領域で最大値と最小値との差を算出するまでこの処理を繰り返す。
【００４１】
ＯＢ領域のうちの全領域で最大値と最小値との差を算出すると、画像処理部１９０は、算出した全ての差の平均値を算出する（Ｓ３４０）。画像処理部１９０は、全ＯＢ領域での最大値と最小値の差の平均値を定数Ａとして使用する（Ｓ３５０）。
【００４２】
画像処理部１９０は、以上の処理を毎フレーム実施し、その都度定数Ａを決定するものとする。
【００４３】
このように、本実施の形態にかかるデジタルビデオカメラ１００は、ＯＢ領域の画素レベルの最大値と最小値との差分と撮像画像のヒストグラムの画素レベルの最大値と最小値との差分とを比較することにより、その撮像画像がノイズであるか否かを判定することとした。これは、ＯＢ領域には映像信号が含まれていないため、ＯＢ領域の画素レベルの最大値と最小値との差分は、ノイズのみを含む画像の画素レベルの最大値と最小値との差分を示すからである。従って、ＯＢ領域の画素レベルの最大値と最小値との差分と撮像画像のヒストグラムの画素レベルの最大値と最小値との差分とを比較することで、ノイズのみの領域を精度よく抽出できる。
【００４４】
また、本実施の形態にかかるデジタルビデオカメラ１００は、毎フレーム上記処理を行い、定数Ａを変更する。これにより、撮影条件（明るさによるゲイン変動や温度）によりノイズレベルが変動した場合でも毎フレーム定数Ａを精度よく求めることができ、ノイズと映像信号との区別を行うことができる。
〔２．他の実施の形態〕
以上により、本発明の実施の形態として、実施の形態１を説明した。しかし、本発明は、これらには限定されない。そこで、本発明の他の実施の形態を本欄にまとめて説明する。
【００４５】
本実施の形態にかかるデジタルカメラ１００の光学系及び駆動系は、図１に示すものに限定されない。例えば、図１では３群構成の光学系を例示しているが、他の群構成のレンズ構成としてもよい。また、それぞれのレンズは、１つのレンズで構成してもよく、複数のレンズから構成されるレンズ群として構成してもよい。
【００４６】
また、実施の形態１では、撮像手段として、ＣＣＤイメージセンサー１８０を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサーで構成してもよく、ＮＭＯＳイメージセンサーで構成してもよい。
【００４７】
また、実施の形態１では、定数Ａを毎フレーム決定することとした。しかしながら、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、複数フレーム毎に１回定数Ａを決定するような構成であってもよいし、予め定数Ａを固定の値に決定しておくような構成であってもよい。
【００４８】
また、実施の形態１では、撮像した画像データの画素レベルの平均値と、ヒストグラムの最頻値とがほぼ同一か否かという第１の条件と、ヒストグラムの最大値と最小値との差分が定数Ａとほぼ同一か否かという第２の条件とに基づいて、ヒストグラムの形状が正規分布であるか否かを求めることとした。しかしながら、必ずしもこのような構成である必要はない。例えば、他の条件を加えることにより、正規分布の推測精度をより上げるような構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１００    デジタルカメラ
１１０    ズームレンズ
１２０    検出器
１３０    ズームモータ
１４０    ＯＩＳ
１５０    ＯＩＳアクチュエータ
１６０    検出器
１７０    フォーカスレンズ
１８０    ＣＣＤイメージセンサー
１９０    画像処理部
２００    メモリ
２１０    コントローラー
２２０    ジャイロセンサー
２３０    カードスロット
２４０    メモリカード
２５０    操作部材
２６０    ズームレバー
２７０    液晶モニタ
２８０    内部メモリ
【図１】
2011188394.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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