(57)【要約】【課題】複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を備えた画像処理装置における画像の縦縞、横縞及び画質の劣化を防止し、良好な画質を得る。【解決手段】複数のチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４毎に映像信号をデジタル化してデジタル映像信号を得るアナログデジタル変換手段４と、複数のチャンネル毎に映像信号のオプティカルブラック期間の信号を抽出して積分するオプティカルブラック積分手段５と、オプティカルブラック積分手段による複数のチャンネル毎のオプティカルブラック期間の信号の積分値から各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を生成する補正値生成手段６、７と、補正値生成手段によって得られた各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を、各チャンネル毎のデジタル映像信号に減算する減算手段８とを備えた画像処理装置。【選択図】　図１
2004129000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を備えた画像処理装置において、
該複数の撮像素子毎または複数のチャンネル毎に映像信号をデジタル化してデジタル映像信号を得るアナログデジタル変換手段と、
該複数の撮像素子毎または複数のチャンネル毎に映像信号のオプティカルブラック期間の信号を抽出して積分するオプティカルブラック積分手段と、
該オプティカルブラック積分手段による前記複数の撮像素子毎または複数のチャンネル毎のオプティカルブラック期間の信号の積分値から前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を生成する補正値生成手段と、
該補正値生成手段によって得られた前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を、前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のデジタル映像信号に減算する減算手段とを設けたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記オプティカルブラック積分手段は、前記複数の撮像素子毎または複数のチャンネルのライン毎に映像信号のオプティカルブラック期間の信号を抽出し、
前記補正値生成手段は、該オプティカルブラック積分手段による前記複数の撮像素子毎または複数のチャンネルのライン毎のオプティカルブラック期間の信号の積分値から前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を生成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置に関し、特に、複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を備えた画像処理装置の画質を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子間の暗時レベルの補正を行うため、個々の画像信号を一定の暗時レベルになるようにフィードバック制御を行う方法が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この方法では、個々の撮像素子毎に暗時レベルが予め設定したレベルになるように制御する。そして、この方法を複数の撮像素子に適用した場合には、全ての暗時レベルを同じレベルになるようにすることにより、ある程度素子間の補正をすることができる。
【０００４】
この方法を複数チャンネルに適用した場合には、図５に示すような構成になる。すなわち、画像データをＡＤ変換（１５）した後、ＯＢ（オプティカルブラック）を抽出して積分（１７）した値を用いて基準となるＯＢ値との比較（１６）を行い、誤差がなくなるようにアナログ信号のリファレンスを与える（１４）ことにより、ＯＢの値が基準値になるように制御する。
【０００５】
この場合のＯＢ値の変動の一例を図６に示す。この方法では、基準レベルになるように各々のチャンネルが独立に制御されているため、各チャンネル間での変動の差が大きい箇所が発生し、その結果として、チャンネル毎の暗時レベルに差が発生する。
【０００６】
また、他の従来技術として、例えば、特許文献２には、２線読み出しＣＣＤのチャンネル間のレベル補正について記載されている。この方法では、暗時レベルの補正について、ＯＢの平均値を各々のチャンネルでクランプするに留まっており、チャンネル間の変動を考慮した補正を行っていない。
【０００７】
さらに、例えば、特許文献３には、フィードバック制御を行わずに、ＯＢ値を補正する例について記載されているが、チャンネル間及びライン間の変動の影響を補正していないため、横縞や縦縞の影響が残る。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１９３７５５号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−２７６９７６号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平１０−１７４００２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の画像処理装置においては、第１の問題点として、複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を用いて画像データの取得を行う際に、素子間またはチャンネル間に生じる暗時レベルの補正を実施すると、素子間またはチャンネル間の暗時レベル変動の差が考慮されていないため、チャンネル間等では縦縞が発生することが挙げられる。
【００１２】
また、第２に、従来技術では、暗時レベルの補正において、補正値をフィードバックすることにより補正を行うと、微小信号を扱うアナログ回路において外乱を与えることはＳ／Ｎの悪化に繋がり、最終的には画質の劣化に繋がるという問題がある。
【００１３】
さらに、第３の問題点として、従来技術では、ライン間の暗時レベルの変動によって生じるライン毎のオフセットの差により、横縞が発生することがある。
【００１４】
そこで、本発明は、従来の画像処理装置における問題点に鑑みてなされたものであって、複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を備えた画像処理装置において、画像の縦縞、横縞及び画質の劣化を防止し、良好な画質を得ることのできる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を備えた画像処理装置において、該複数の撮像素子毎または複数のチャンネル毎に映像信号をデジタル化してデジタル映像信号を得るアナログデジタル変換手段と、該複数の撮像素子毎または複数のチャンネル毎に映像信号のオプティカルブラック期間の信号を抽出して積分するオプティカルブラック積分手段と、該オプティカルブラック積分手段による前記複数の撮像素子毎または複数のチャンネル毎のオプティカルブラック期間の信号の積分値から前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を生成する補正値生成手段と、該補正値生成手段によって得られた前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を、前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のデジタル映像信号に減算する減算手段とを設けたことを特徴とする。
【００１６】
そして、請求項１記載の発明によれば、複数の撮像素子または複数の出力チャンネル間の暗時レベル変動差を補正値に使用するため、画像の縦縞の発生を抑え画質の向上を図ることができる。
【００１７】
また、従来存在したフィードバック回路をなくすことにより、微小信号を取り扱うアナログ回路において外乱によるＳ／Ｎの悪化を防止することが可能となり、画質の劣化を防ぐことができる。フィードバック回路等の外付け回路が不要となり、補正処理をすべてデジタルにて行うためのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）等を使用することにより、回路規模を小さくし、装置の小型化、低消費電力化が可能となる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記オプティカルブラック積分手段は、前記複数の撮像素子毎または複数のチャンネルのライン毎に映像信号のオプティカルブラック期間の信号を抽出し、前記補正値生成手段は、該オプティカルブラック積分手段による前記複数の撮像素子毎または複数のチャンネルのライン毎のオプティカルブラック期間の信号の積分値から前記各撮像素子毎または各チャンネル毎のオプティカルブラック補正値を生成することを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、同一チャンネルにおいてライン毎の暗時レベル変動差を抑えることが可能となり、画像の横縞の発生を抑え、画質をさらに向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる画像処理装置の一実施の形態の構成ブロック図を示し、この画像処理装置は、大別して、２つの撮像素子としてのＣＣＤ１，１’と、ＣＣＤ１，１’からのＣＣＤ信号を直流電圧に変換するＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路２と、直流電圧に変換されたＣＣＤ信号を増幅するＡＭＰ（増幅器）３と、増幅されたＣＣＤ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器４と、ＯＢ積分値を求めるＯＢ積分部５と、チャンネル間変動補正部６と、補正値生成部７と、減算器８とで構成される。
【００２２】
ＣＣＤ１，１’は、各々奇数（ＯＤＤ）画素出力、偶数（ＥＶＥＮ）画素出力の２つの出力で合計４チャンネルの出力を画像信号として出力する。
【００２３】
ＯＢ積分部５は、図２に示すように、１ライン分のＯＢ値を積分する積分回路５１と、積分回路５１による積分値と前ラインまでの積分値との差を計算する差分演算部５２と、加算部５３と、前ラインまでの積分値の重み付けを行う積算部５４と、平均化部５５とを備える。
【００２４】
チャンネル間変動補正部６は、図３に示すように、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４のオフセット値の変動量を加算する加算器６５と、チャンネル間変動の平均化及び重み付けを行う演算部６６を備える。
【００２５】
次に、上記構成を有する画像処理装置の動作について図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００２６】
図１に示すように、ＣＣＤ１，１’から出力されたＣＣＤ信号は、ＣＤＳ回路２により直流電圧に変換され、ＡＭＰ３によってＡＤ変換器４のダイナミックレンジ入力に対応したゲインが掛けられ、ＡＤ変換器４にてデジタル値へ変換される。そして、変換された画像データのうち、ラインの先頭（または最後）にあるＯＢ値をＯＢ積分部５に出力する。
【００２７】
ＯＢ積分部５において、図２に示すように、受信したＯＢデータについて、積分回路５１にてライン毎の積分を行う。次に、積分した値（ｓ（ｎ））と前ラインまでの積分値（Ｓ（ｎ−１））の値の差を差分演算部５２にて求め、その値をチャンネル間変動補正部６に出力する。
【００２８】
一方、積算部５４において、前ラインまでのＯＢ積分値に対して、ラインの重み付け係数（ａ）から１を引いた値（ａ−１）を掛け、加算部５３において、その値と現ラインのＯＢ積分値とを加算した後、平均化部５５でラインの重み付け係数（ａ）で割ることにより、現在のＯＢ積分値を算出し、補正値生成部７に出力する。この動作は、ライン間のＯＢ積分値に関してスパイク的な変動が発生した場合等の影響を抑制するため、現ラインの重み付け係数（ａ）の値により、ライン間変動を抑制した現在のＯＢ積分値を算出するものである。重み付け係数（ａ）は、小さい程、現ラインの積分値の重みが大きくなり、逆に大きい程、現ラインの重みが小さくなる。係数（ａ）の値は、ラインに存在するＯＢの数により決定することでライン間の変動の影響を少なくすることができ、横縞の発生を押さえることができる。
【００２９】
次に、図３に示すように、各チャンネルのＯＢ積分部５からチャンネル毎の変動値（Δ（Ｃ＊））を受け取ったチャンネル間変動補正部６は、加算器６５によって、チャンネル毎の変動値の絶対値を加算し、演算部６６において、その値を平均化し、その係数に対してさらにチャンネル間変動の重みとして係数（ｘ）で割り、その値に変動を抑制するために変動に対して逆になる極性を与えた値をチャンネル間変動補正値として、図１の補正値生成部７に出力する。この補正値は、チャンネル間変動に対して変動が小さくなる方向に加算することにより、チャンネル間変動が大きい場合に、その変動を抑制する効果があり、チャンネル間の変動差を抑えることができる。チャンネル間変動補正部６にてチャンネルの変動差を少なくするように補正することにより、画像の縦縞の発生を抑えることができる。
【００３０】
次に、図４に示すように、補正値生成部７において、ＯＢ積分部５からの自チャンネルの補正値と、チャンネル間変動補正部６からのチャンネル間の補正値を加算した値をＯＢ補正値として生成し、減算器８に出力する。これによって、各チャンネルで独立して変動していたＯＢ積分値に、チャンネル間及びライン間の変動を係数として加えることで、ＯＢ積分値の急激な変動を抑えるとともに、他チャンネルとの変動差をなくすことができる。
【００３１】
図１の減算器８では、画像信号から補正値生成部７から受け取ったＯＢ補正値を引いた値を画像データとして出力する。これにより、画像データは、チャンネル間における暗時レベルの差がない状態で出力される。
【００３２】
尚、地球観測衛星等多数のＣＣＤを用いて撮影する機器を構成して画像データを地上にダウンリンクする際には、必ず非可逆圧縮を実施するが、非可逆圧縮を用いる場合には、圧縮前の画質の向上は必要不可欠な状況となっている。このような状況下において、上述した本発明にかかる画像処理装置を用いることにより、取得した画像をリアルタイム処理で圧縮処理まで行う方式において、圧縮前の画質の劣化をなくすことが可能となる。また、従来必要であったフィードバック回路等を不要とすることにより、回路構成自体を簡素化することができ、装置の小型化、低消費電力化を図ることができる。また、非可逆圧縮を伴わないシステムについても、本発明を適用することができることはもちろんである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の撮像素子または複数の出力チャンネルを有する撮像素子を備えた画像処理装置における画像の縦縞、横縞及び画質の劣化を防止し、良好な画質を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる画像処理装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の画像処理装置のＯＢ積分部の動作説明図である。
【図３】図１の画像処理装置のチャンネル間変動補正部の動作説明図である。
【図４】図１の画像処理装置の補正値生成部の動作説明図である。
【図５】従来の画像処理装置の一例を示すブロック図である。
【図６】図５の画像処理装置による補正のチャンネル間の変動の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　　　　ＣＣＤ
２　　　　　　ＣＤＳ回路
３　　　　　　ＡＭＰ
４　　　　　　Ａ／Ｄ変換器
５　　　　　　ＯＢ積分部
６　　　　　　チャンネル間変動補正部
７　　　　　　補正値生成部
８　　　　　　減算器
５１　　　　積分回路
５２　　　　差分演算部
５３　　　　加算部
５４　　　　積算部
５５　　　　平均化部
６１　　　　ＣＨ１のオフセット値の変動量
６２　　　　ＣＨ２のオフセット値の変動量
６３　　　　ＣＨ３のオフセット値の変動量
６４　　　　ＣＨ４のオフセット値の変動量
６５　　　　加算器
６６　　　　演算部
【図１】
2004129000.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004129000.tif 000006
【図５】
2004129000.tif 000007
【図６】
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