(57)【要約】【課題】画質を保持しつつ、偽色の発生を低減させる。【解決手段】注目画素の上下および左右に近接する画素の色差成分を演算する（ステップ２０２）。注目画素の周囲に近接する画素の色差成分が相対的に小さく、かつ注目画素の色差成分が周囲の画素の色差成分よりも比較的突出しているとき（ステップ２０３）、注目画素において、縦相関が横相関よりも強いか否かを判定する（ステップ２０４）。縦相関が強いとき、注目画素の上下に近接する画素の色差成分を用いて偽色低減処理を行う（ステップ２０５）。横相関が強いとき、注目画素の左右に近接する画素の色差成分を用いて偽色低減処理を行う（ステップ２０６）。注目画素の周囲に近接する画素の色差成分が相対的に大きいか、注目画素の色差成分が周囲の画素の色差成分よりも比較的突出していないときは、偽色低減処理を行わない。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の原色の画素が交互に並んで構成される撮像素子から、第１および第２の原色の画素データを読み出す画素データ読出手段と、
第２の原色の各画素に近接する第１の原色の画素の画素データに基づいて、前記各画素における第１の原色の画素データを生成する画素データ生成手段と、
第２の原色の画素のうちの１つの注目画素と、この注目画素に近接した第２の原色の画素とについて、第１および第２の原色の画素データの差である色差成分を演算する色差成分演算手段と、
前記近接した第２の原色の画素における色差成分が所定値よりも小さく、かつ前記注目画素における色差成分が前記近接した第２の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、前記近接した第２の原色の画素における色差成分を用いて、前記注目画素における前記第２の原色の画素データを修正する色修正手段と
を備えることを特徴とする偽色低減装置。
【請求項２】
前記第１の原色がグリーンであり、前記第２の原色がレッドまたはブルーであることを特徴とする請求項１に記載の偽色低減装置。
【請求項３】
前記色修正手段が、前記注目画素の両側に近接した第２の原色の画素における色差成分の絶対値の和が所定値よりも小さく、かつ前記注目画素における色差成分が前記両側に近接した第２の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、前記両側に近接した第２の原色の画素における色差成分を用いて、前記注目画素における前記第２の原色の画素データを修正することを特徴とする請求項１に記載の偽色低減装置。
【請求項４】
前記色修正手段が、前記注目画素における前記第１の原色の画素データから、前記両側に近接した第２の原色の画素における色差成分の平均値を引くことによって、前記注目画素における前記第２の原色の画素データを求めることを特徴とする請求項３に記載の偽色低減装置。
【請求項５】
第１および第２の原色の画素が交互に並ぶ第１の列と、第３および第１の原色の画素が交互に並ぶ第２の列とが交互に並んで構成される撮像素子から、第１、第２および第３の原色の画素データを読み出す画素データ読出手段と、
第２または第３の原色の各画素に近接する第１の原色の画素の画素データに基づいて、前記各画素における第１の原色の画素データを生成する画素データ生成手段と、
第２または第３の原色の画素のうちの１つの注目画素と、この注目画素に近接した第２または第３の原色の画素とについて、第１および第２または第３の原色の画素データの差である色差成分を演算する色差成分生成手段と、
前記近接した第２または第３の原色の画素における色差成分が所定値よりも小さく、かつ前記注目画素における色差成分が前記近接した第２または第３の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、前記近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用いて、前記注目画素における前記第２または第３の原色の画素データを修正する色修正手段と
を備えることを特徴とする偽色低減装置。
【請求項６】
前記第１の原色がグリーンであり、前記第２の原色がレッドであり、前記第３の原色がブルーであることを特徴とする請求項５に記載の偽色低減装置。
【請求項７】
前記色修正手段が、前記注目画素の上下および左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分の絶対値の和が所定値よりも小さく、かつ前記注目画素における色差成分が前記上下および左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、前記上下および左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用いて、前記注目画素における前記第２または第３の原色の画素データを修正することを特徴とする請求項５に記載の偽色低減装置。
【請求項８】
前記注目画素の上下に隣接した第１の原色の画素の画素データの差の絶対値である縦相関と、前記注目画素の左右に隣接した第１の原色の画素の画素データの差の絶対値である横相関とを求める相関検出手段を備え、前記色修正手段は、前記縦相関が前記横相関よりも強いとき、前記上下に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用い、前記横相関が前記縦相関よりも強いとき、前記左右に隣接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用いて、前記第２または第３の原色の画素データを修正することを特徴とする請求項７に記載の偽色低減装置。
【請求項９】
前記色修正手段は、前記縦相関のほうが前記横相関よりも強いとき、前記注目画素における前記第１の原色の画素データから、前記上下に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分の平均値を引くことによって、前記横相関のほうが前記縦相関よりも大きいとき、前記注目画素における前記第１の原色の画素データから、前記左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分の平均値を引くことによって、前記注目画素における前記第２または第３の原色の画素データを求めることを特徴とする請求項８に記載の偽色低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばデジタルカメラに設けられ、再生されたカラー画像に生じる偽色の発生を低減させるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来デジタルカメラにおいて、撮像素子の受光面に、例えばベイヤー配列に従って配列されたカラーフィルタが設けられたものが知られている。このような撮像素子の受光面に設けられた各フォトダイオード（各画素）では、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）のいずれかの画素データが生成される。撮像素子から読み出された画素データは補間処理され、これにより、各画素においてＲ、Ｇ、Ｂの画素データが求められる。
【０００３】
ところが、被写体像の一部が、ざらついた壁面のように一様な色の部分に異なる色の粒が点在するような画像であったり、被写体像にノイズが存在したりするような場合、補間処理によって、本来の色成分からかけ離れた色成分の画素データが求められることがある。これは偽色の原因となり、画質が低下してしまう。そこで従来、偽色の発生を抑制するための装置として種々のものが提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「映像情報メディア学会誌（ＰＳ−ＣＣＤにおける相関判別色分離方式）」，第５５巻，第１号，ｐ．１２０−１３２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来の偽色抑制装置によると、例えば日本の国旗（日の丸）のように、一様に赤い領域と一様に白い領域とが隣接するような画像では、その隣接部分における色差のエッジ（色差が大きく変化する部分）が不鮮明になって画質が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、画像が不鮮明になることなく、偽色の発生を低減させることができる偽色低減装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の偽色低減装置は、第１および第２の原色の画素が交互に並んで構成される撮像素子から、第１および第２の原色の画素データを読み出す画素データ読出手段と、第２の原色の各画素に近接する第１の原色の画素の画素データに基づいて、前記各画素における第１の原色の画素データを生成する画素データ生成手段と、第２の原色の画素のうちの１つの注目画素と、この注目画素に近接した第２の原色の画素とについて、第１および第２の原色の画素データの差である色差成分を演算する色差成分生成手段と、前記近接した第２の原色の画素における色差成分が所定値よりも小さく、かつ注目画素における色差成分が前記近接した第２の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、前記近接した第２の原色の画素における色差成分を用いて、注目画素における第２の原色の画素データを修正する色修正手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
例えば、第１の原色はグリーンであり、第２の原色はレッドまたはブルーである。
【０００９】
色修正手段は例えば、注目画素の両側に近接した第２の原色の画素における色差成分の絶対値の和が所定値よりも小さく、かつ注目画素における色差成分が両側に近接した第２の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、両側に近接した第２の原色の画素における色差成分を用いて、注目画素における第２の原色の画素データを修正する。色修正手段は、注目画素における第１の原色の画素データから、両側に近接した第２の原色の画素における色差成分の平均値を引くことによって、注目画素における第２の原色の画素データを求めてもよい。
【００１０】
第１および第２の原色の画素が交互に並ぶ第１の列と、第３および第１の原色の画素が交互に並ぶ第２の列とが交互に並んで構成される撮像素子から、第１、第２および第３の原色の画素データを読み出す画素データ読出手段と、第２または第３の原色の各画素に近接する第１の原色の画素の画素データに基づいて、前記各画素における第１の原色の画素データを生成する画素データ生成手段と、第２または第３の原色の画素のうちの１つの注目画素と、この注目画素に近接した第２または第３の原色の画素とについて、第１および第２または第３の原色の画素データの差である色差成分を演算する色差成分生成手段と、前記近接した第２または第３の原色の画素における色差成分が所定値よりも小さく、かつ注目画素における色差成分が前記近接した第２または第３の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、前記近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用いて、注目画素における第２または第３の原色の画素データを修正する色修正手段とを備えることを特徴としている。
【００１１】
例えば、第１の原色はグリーンであり、第２の原色はレッドであり、第３の原色はブルーである。
【００１２】
色修正手段は例えば、注目画素の上下および左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分の絶対値の和が所定値よりも小さく、かつ注目画素における色差成分が上下および左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分よりも突出しているとき、上下および左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用いて、注目画素における第２または第３の原色の画素データを修正する。
【００１３】
偽色低減装置は、注目画素の上下に隣接した第１の原色の画素の画素データの差の絶対値である縦相関と、注目画素の左右に隣接した第１の原色の画素の画素データの差の絶対値である横相関とを求める相関検出手段を備えてもよい。この場合、色修正手段は、縦相関が横相関よりも強いとき、上下に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用い、横相関が縦相関よりも強いとき、左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分を用いて、第２または第３の原色の画素データを修正する。また、この場合、修正手段は、縦相関が横相関よりも強いとき、注目画素における第１の原色の画素データから、上下に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分の平均値を引くことによって、横相関が縦相関よりも強いとき、注目画素における第１の原色の画素データから、左右に近接した第２または第３の原色の画素における色差成分の平均値を引くことによって、注目画素における第２または第３の原色の画素データを求める。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるデジタルカメラの電気的および光学的な構成を概略的に示すブロック図である。このデジタルカメラは単一の撮像素子（ＣＣＤ）１０を備えている。撮像素子１０の受光面にはベイヤー配列に従って配列されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー（Ｂ）のカラーフィルタが設けられている。撮影レンズ１１の光軸上には、赤外カットフィルタ１２と光学ローパスフィルタ１３と撮像素子１０がこの順に配設されている。したがって撮影レンズ１１を通過した光線は、赤外線とノイズ成分を除去されて撮像素子１０に入射し、撮像素子１０ではアナログの電気信号である画像信号が発生する。
【００１５】
この画像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）とＡＤ変換器（ＡＤＣ）を備えたアナログ信号処理回路１４において、ノイズ成分を除去されるとともにデジタルの画像データに変換される。デジタルの画像データは、デジタル信号処理回路１５において補間処理を施されるとともに、偽色低減処理を施される。これらの処理については後述する。
【００１６】
デジタル信号処理回路１５において処理された画像データはメモリ１６に格納される。画像データはメモリ１６から読み出され、圧縮処理を施されて、ＰＣカード１７に静止画像として記録される。静止画像の画像データは、ＬＣＤ表示回路１８において所定の処理を施され、液晶表示装置（ＬＣＤ）１９においてカラー画像として表示される。また、デジタル信号処理回路１５から出力された画像データはＬＣＤ表示回路１８に直接入力され、液晶表示装置１９ではモニタ画像が動画として表示される。
【００１７】
図２は本デジタルカメラによって実行される画像記録ルーチンのフローチャートである。画像記録ルーチンの実行に先立って、測光および測距動作が実行されており、絞りの大きさと露光時間（撮像素子１０の電荷蓄積時間）が決定されている。
【００１８】
ステップ１０１では、レリーズスイッチ（図示せず）がオン状態に定められたか否かが検出される。レリーズスイッチがオン状態に定められると、ステップ１０２において、撮像素子１０が露光され、電荷蓄積が開始される。所定の露光時間が経過することによって、ステップ１０３において電荷蓄積の終了が判定されると、ステップ１０４において読出動作が開始され、撮像素子１０から画素データが読み出される。そしてステップ１０５では、画素データがデジタル信号処理回路１５に取り込まれる。
【００１９】
前述したように、撮像素子１０の受光面に設けられたカラーフィルタはＲ、Ｇ、Ｂのフィルタ要素から成り、その配列はベイヤー配列となっている。すなわち撮像素子１０は、図３に示すように、ＧおよびＲの画素が交互に並ぶ第１の列Ｌ１と、ＢおよびＧの画素が交互に並ぶ第２の列Ｌ２とが交互に並んで構成される。すなわちステップ１０４、１０５では、Ｇ、ＲおよびＢの画素データが読み出され、デジタル信号処理回路１５に取り込まれる。
【００２０】
ステップ１０６では、ＲおよびＢの全ての画素におけるＧの画素データが補間によって生成される。この補間としては種々の方法が可能であり、例えば、補間の対象となっている画素の上下および左右に隣接する４つの画素におけるＧの画素データの相加平均が用いられる。すなわち、図３において、Ｂ１１の画素におけるＧ１１の画素データはＧ１０、Ｇ１２、Ｇ０１、Ｇ２１の画素データの相加平均である。
【００２１】
ステップ１０７では、ＲおよびＢの全ての画素について、後述する偽色低減処理が実行される。ステップ１０８では、ＲおよびＢの全ての画素について、ＢおよびＲの画素データが、周囲の画素データを用いて、補間により求められる。例えばＢ１１の画素におけるＲ１１の画素データは、Ｒ００、Ｒ０２、Ｒ２０、Ｒ２２の画素データの相加平均である。
【００２２】
ステップ１０９では、上述した各処理によって求められた、全ての画素におけるＲ、Ｇ、Ｂの画素データがメモリ１６に格納され、画像記録ルーチンは終了する。
【００２３】
図４は画像記録ルーチンのステップ１０７において実行されるＲの画素における偽色低減処理ルーチンのフローチャートである。なお、ステップ１０７の偽色低減処理はＢの画素についても実行されるが、全く同様の処理であるので、ここではＲの画素における処理について説明し、Ｂの画素における偽色低減処理は説明を省略する。
【００２４】
ステップ２０１では、Ｒの画素のうちの１つが注目画素として設定される。１つの画像における画素データの配置が、図３に示すように定められている場合を想定する。初めてステップ２０１が実行されるとき、注目画素としてＲ００が設定される。その次にステップ２０１が実行されるときはＲ０２が設定され、以後、図３の右方向に、Ｒ０４、Ｒ０６・・・Ｒ２０の順に設定される。その後は２段下の列へ移り、Ｒ２２、Ｒ２４・・・の順に設定される。以下、Ｒ２２が注目画素として設定されている場合を例にとって説明する。
【００２５】
ステップ２０２では、注目画素Ｒ２２と、注目画素Ｒ２２の上下および左右に近接するＲの画素とについて、色差成分、すなわちＲと補間処理により生成されたＧの画素データの差分である（Ｇ０２−Ｒ０２）、（Ｇ２０−Ｒ２０）、（Ｇ２２−Ｒ２２）、（Ｇ２４−Ｒ２４）、（Ｇ４２−Ｒ４２）が演算される。以下の説明では、これらの色差成分をそれぞれ（Ｇ−Ｒ）０２、（Ｇ−Ｒ）２０、（Ｇ−Ｒ）２２、（Ｇ−Ｒ）２４、（Ｇ−Ｒ）４２と記す。
【００２６】
ステップ２０３では、注目画素Ｒ２２の周囲、すなわち上下および左右に近接するＲの画素の色差成分（すなわちＲの彩度）が相対的に小さく、かつ注目画素Ｒ２２の色差成分が周囲のＲの画素の色差成分よりも比較的突出しているか否かが判定される。前者の条件は下記の（１）式が用いられ、後者の条件は下記の（２）式が用いられる。
【００２７】
【数１】
2004159134.tif 000003
【数２】
2004159134.tif 000004
【００２８】
（１）式のＡ１と（２）式のＡ２はそれぞれ既定値であり、例えば実験的あるいは経験的に求められる。（２）式において、右辺のＧ２２／Ａ２は注目画素Ｒ２２における輝度値に対応している。（１）式と（２）式が共に満たされるときはステップ２０４へ進んで注目画素Ｒ２２について偽色低減処理が実行される。これに対して、（１）式と（２）式が同時に満たされないときはステップ２０７へ進み、偽色低減処理は実行されない。換言すれば、注目画素Ｒ２２の周囲に位置する４つのＲの画素の彩度が高いとき、または注目画素Ｒ２２の彩度が周囲の４つの画素の彩度に近いとき、偽色低減処理は行われない。
【００２９】
ステップ２０４では、注目画素Ｒ２２において、縦相関が横相関よりも強いか否かが判定される。縦相関とは、注目画素Ｒ２２の周囲において、上下方向における輝度値の変化が相対的に小さいことをいい、横相関とは、注目画素Ｒ２２の周囲において、左右方向における輝度値の変化が相対的に小さいことをいう。例えば画面の右半分が一様に白く、左半分が一様に赤い画像を考えると、白と赤の領域の境界線の近傍では、縦相関が強く、横相関は弱い。ステップ２０４では、（３）式が成立するか否かが判定される。（３）式が成立するとき、縦相関が横相関よりも強いと見做されてステップ２０５が実行され、（３）式が成立しないとき、横相関が縦相関よりも強いと見做されてステップ２０６が実行される。
【００３０】
｜Ｇ１２−Ｇ３２｜＜｜Ｇ２１−Ｇ２３｜                                                    ・・・（３）
【００３１】
ステップ２０５では、注目画素Ｒ２２の上下に近接するＲの画素の色差成分が用いられ、（４）式に従って偽色低減処理された画素データＲ’２２が求められる。
Ｒ’２２＝Ｇ２２−（（Ｇ−Ｒ）０２＋（Ｇ−Ｒ）４２）／２                                ・・・（４）
なお図２のステップ１０６では、Ｇ２２の画素データはＧ１２、Ｇ２１、Ｇ２３、Ｇ３２の画素データの相加平均として求められるが、ステップ２０５では、縦相関が強いので、上下に近接するＧ１２、Ｇ３２の画素データの相加平均、
Ｇ２２＝（Ｇ１２＋Ｇ３２）／２
により求められる。
【００３２】
ステップ２０６では、注目画素Ｒ２２の左右に近接するＲの画素の色差成分が用いられ、（５）式に従って偽色低減処理された画素データＲ’２２が求められる。
Ｒ’２２＝Ｇ２２−（（Ｇ−Ｒ）２０＋（Ｇ−Ｒ）２４）／２                              ・・・（５）
なおステップ２０６では横相関が強いので、Ｇ２２の画素データは、左右に近接するＧ１２、Ｇ３２の画素データの相加平均
Ｇ２２＝（Ｇ２１＋Ｇ２３）／２
により求められる。
【００３３】
ステップ２０５または２０６において偽色低減処理が実行された後、またステップ２０３において、偽色低減処理を実行しないと判定されたとき、ステップ２０７が実行され、全てのＲの画素について偽色低減処理ルーチンが実行されたか否かが判定される。全てのＲの画素について偽色低減処理ルーチンの実行が完了していれば、このルーチンは終了し、まだ実行が完了していなければ、ステップ２０１へ戻り、次のＲの画素が設定されて、ステップ２０２以下が実行される。
【００３４】
Ｂの画素についても図４の偽色低減処理ルーチンと全く同様にして偽色低減処理が行われる。
【００３５】
以上のように本実施形態では、注目画素の周囲の画素の色差成分が相対的に小さく、かつ注目画素の色差成分が周囲の画素の色差成分よりも比較的突出している場合、縦相関が強ければ上下に近接する画素の色差成分を用いて、また横相関が強ければ左右に近接する画素の色差成分を用いて、注目画素の画素データを修正している。したがって注目画素の画素データは、その色差成分が相関の強い周囲の画素の色差成分に近づくように修正され、この結果、色差の変化を保持しつつ、すなわち画質を保持しつつ、偽色の発生が抑えられる。
【００３６】
なお本実施形態は、偽色発生低減処理を２次元画像に対して行うものであり、上下および左右に近接した画素の色差成分を用いているが、偽色低減処理を１次元に行うこともできる。この場合、偽色低減処理では、注目画素の両側（上下または左右）に近接した画素における色差成分を用いて、注目画素の画素データを修正すればよい。すなわち（１）式、（２）式を、上下または左右に近接する画素のみを考慮するように変更し、また図４のステップ２０４を省略してステップ２０５およびステップ２０６の一方を実行するようにすればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画質を保持しつつ、偽色の発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施形態であるデジタルカメラの電気的および光学的な構成を示すブロック図である。
【図２】画像記録ルーチンのフローチャートである。
【図３】１つの画像を構成するＲ、Ｇ、Ｂの画素データの配置を示す図である。
【図４】Ｒの画素における偽色低減処理ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  撮像素子
【図１】
2004159134.tif 000005
【図２】
2004159134.tif 000006
【図３】
2004159134.tif 000007
【図４】
2004159134.tif 000008