(57)【要約】【課題】ノイズの発生を抑えつつ輪郭強調を効果的に行い、かつＤＯＧフィルタよりも演算量を減少させて演算時間を短縮する。【解決手段】変形輪郭強調フィルタを用いて画像データに対して輪郭強調を施す。変形輪郭強調フィルタは、例えば（５×５）マトリクスの輪郭強調フィルタの四隅を内側にたたんで得られる。したがって、変形輪郭強調フィルタの四隅の係数は０である。輪郭強調のための演算式における項数が削減されるので、演算時間が短縮される。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを入力する画像入力手段と、
（ｎ×ｎ）マトリクスの輪郭強調フィルタの四隅を内側にたたんで得られる変形輪郭強調フィルタと、
前記変形輪郭強調フィルタを用いて、前記画像データに対して輪郭強調を施す輪郭強調手段とを備えることを特徴とする輪郭強調装置。
【請求項２】
前記変形輪郭強調フィルタがＤＯＧフィルタの四隅を内側にたたんで得られることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項３】
前記変形輪郭強調フィルタがガウス形ラプラシアンフィルタの四隅を内側にたたんで得られることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項４】
前記変形輪郭強調フィルタが、前記輪郭強調フィルタの四隅を内側にたたんで得られた各係数を定数で割ることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【請求項５】
前記変形輪郭強調フィルタが、前記輪郭強調フィルタの四隅に位置する第１の係数が有する値を前記四隅よりも内側に位置する第２の係数に分配することによって得られることを特徴とする請求項１に記載の輪郭強調装置。
【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、画像データに対して輪郭強調を施す輪郭強調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来デジタルカメラにおいて、モニタ装置によって表示される画像に対して輪郭強調を施すために、ラプラシアンフィルタが用いられることがある。ラプラシアンフィルタは、画像データを３画素×３画素のマトリクスに分割し、各マトリクス毎に施される簡単な演算子であるが、画像データに含まれるノイズをも強調してしまう。これに対し、ノイズの発生を抑えつつ輪郭強調を効果的に行なうためのフィルタとして、ＤＯＧ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタが提案されている。ＤＯＧフィルタは２つのガウス関数の差関数であり、例えば５画素×５画素のマトリクスに施される。これらの輪郭強調フィルタは例えば非特許文献１に開示されている。
【０００３】
【非特許文献１】
土屋裕、深田陽司共著、テレビジョン学会参考書シリーズ▲５▼「画像処理」、コロナ社、１９９０年１月２５日、Ｐ．７２−７４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがＤＯＧフィルタは、５画素×５画素のマトリクスに用いる場合には２５個の係数を有し、演算量が多いために処理時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、ノイズの発生を抑えつつ輪郭強調を効果的に行い、かつＤＯＧフィルタよりも演算量が減少する輪郭強調装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る輪郭強調装置は、画像データを入力する画像入力手段と、（ｎ×ｎ）マトリクスの輪郭強調フィルタの四隅を内側にたたんで得られる変形輪郭強調フィルタと、変形輪郭強調フィルタを用いて、画像データに対して輪郭強調を施す輪郭強調手段とを備えることを特徴としている。
【０００７】
変形輪郭強調フィルタは、例えばＤＯＧフィルタの四隅を内側にたたむことによって得られるが、ガウス形ラプラシアンフィルタの四隅を内側にたたんで得られるものであってもよい。さらに変形輪郭強調フィルタにおいて、輪郭強調フィルタの四隅を内側にたたんで得られた各係数を定数で割ってもよい。
【０００８】
好ましくは、変形輪郭強調フィルタは輪郭強調フィルタの四隅に位置する第１の係数が有する値を四隅の内側に位置する第２の係数に分配することによって得られる。
【０００９】
【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輪郭強調装置を備えた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、例えばベイヤー配列に従って、格子状に規則的に配列されたレッド（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。
【００１０】
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、後述する種々の画像処理を施される。
【００１１】
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。
【００１２】
図２はデジタル信号処理回路１５において実行される画像処理の手順を示す図である。デジタル信号処理回路１５に入力された画像データ（生データ）は、ステップＳ１においてホワイトバランス調整される。ステップＳ２ではＧ補間が実行され、ＲとＢ画素に関して、Ｇの画素データが補間により求められる。ステップＳ３ではＲＢ補間が実行され、ＲとＢの画素データが欠落している画素について、ＲとＢの画素データがそれぞれ補間によって求められる。これにより、全ての画素について、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素データが求められる。
【００１３】
ステップＳ４では、ステップＳ３の処理結果として得られた画素データに色補正マトリクスが施され、カラーフィルタの特性によって生じる誤差が除去される。ステップＳ５では色補正マトリクスが施された画素データに対してガンマ補正が施される。ステップＳ６では、ＲＧＢ／ＹＵＶ変換が実行される。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素データが公知の手法によって、輝度データ（Ｙ）と、色差データすなわちＵデータ（＝Ｂ−Ｙ）およびＶデータ（＝Ｒ−Ｙ）とに変換される。
【００１４】
次いでステップＳ７では、後述するように、輝度データに対して輪郭強調が施される。ステップＳ８では、ＹＵＶ／ＲＧＢ変換が実行され、輝度データと色差データがＲ、Ｇ、Ｂの画素データに変換される。このようにして得られたＲＧＢカラー画像データは、上述したように、液晶表示装置１９に出力され、あるいは圧縮処理を施されてＰＣカード１７に記録される。
【００１５】
図３〜図６を参照して、ステップＳ７において用いられる、変形輪郭強調フィルタの構成要素である各重み付け係数の求め方を説明する。変形輪郭強調フィルタはＤＯＧフィルタを変形することによって求められる。
【００１６】
下記（１）式は、ＤＯＧフィルタの構成要素である重み付け係数を求めるための式である。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
（１）式において（ｘ，ｙ）は、（ｎ×ｎ）マトリクスの座標であり（ｎは奇数）、その原点（０，０）はマトリクスの中心である。すなわち、図３の例では原点にある係数は「４８」である。なお、この例では、σ１＝０．４５、σ２＝０．７２としている。
【００１９】
変形輪郭強調フィルタが（５×５）マトリクスである場合、（１）式を用いた結果に１００を掛けて四捨五入すると、図３に示す（７×７）マトリクスの第１の係数群が求められる。
【００２０】
次に、第１の係数群（図３）が丸め込まれ、図４に示す（５×５）マトリクスの第２の係数群が求められる。この丸め込みにおいて、原点の係数は４で割算されて求められる。また原点以外の係数は、その周辺の係数を考慮して決定されており、すなわち、４で割った結果に近くなるようにしつつ、周辺の係数との大小関係のバランスを保つような値であり、かつ全ての係数の和が０になるようにして求められる。例えば、第２の係数群のマトリクスの左隅の係数「−１」は、第１の係数群の左隅に位置する４つの係数０，−１，−１，−２（図３の符号Ｃ１）の平均値である。なお、原点以外の係数の求め方は一義的ではなく、試行錯誤によって決定される。
【００２１】
次に、第２の係数群の（５×５）マトリクスにおいて、四隅のそれぞれに位置する３つの第１の係数（符号Ｃ２）が四隅の内側にたたまれる。すなわち、３つの係数の和−５が菱形枠Ｃ３内の第２の係数に分配されることによって、第２の係数「−２」と「１」がそれぞれ「−３」に変換され、図５に示す第３の係数群が得られる。第３の係数群を構成する全ての係数はそれぞれ３で割算され、図６に示す変形輪郭強調フィルタが求められる。すなわち、第３の係数群と変形輪郭強調フィルタにおいて空白の部分の係数は全て０である。
【００２２】
すなわち変形輪郭強調フィルタを用いた輪郭強調は、下記（２）式の演算によって実行される。
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なお（２）式において、Ｄ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における輪郭強調される前の画素データを指し、Ｄ’（ｘ，ｙ）は輪郭強調された後の画素データを指す。
【００２３】
図７〜図９を参照して、本実施形態による輪郭強調の例を説明する。
輪郭強調される画像データすなわち輝度データ（Ｙ）は、図７に示す例では、左半分の領域においてほとんど全てが１０であり、一部において２０または０である。また、右半分の領域ではほとんど全てが５０であり、一部において５５あるいは４５である。ここで、１０、０、５５、４５の輝度データは、全体的に見て他の輝度データからかけ離れており、誤差成分であると考えられる。
【００２４】
図７における枠Ｃ４内の画像データに対して、図６に示す変形輪郭強調フィルタを用いて輪郭強調を施すと、図８に示す画像データが得られる。図９は図８の画像データを三次元的にグラフ化したものである。
【００２５】
図９から理解されるように、変形輪郭強調フィルタの作用により、図７における左半分の領域と右半分の領域の境界部分すなわちエッジが強調されている（符号Ｃ５）。また、輪郭強調後の画像データは輪郭強調される前の輝度データに含まれていた誤差成分の影響をほとんど受けておらず、ノイズの発生が抑えられている。
【００２６】
以上のように本実施形態の変形輪郭強調フィルタは、図６に示すように（５×５）マトリクスの四隅の係数が内側にたたまれて０に変更されている。したがって本実施形態によれば、ノイズの発生を抑えつつ輪郭強調を効果的に行なうことができ、また輪郭強調を行なうための式（２）の項数は、従来の輪郭強調の式よりも少なく、演算時間も短縮される。
【００２７】
なお本実施形態ではＤＯＧフィルタに基づいて生成されるが、ガウス形ラプラシアンフィルタを用いてもよい。
【００２８】
また変形輪郭強調フィルタは（５×５）マトリクスに限定されず、（７×７）マトリクスであってもよい。
【００２９】
図１０は静止画像の画像データを記録する画像記録処理ルーチンのフローチャートである。図１０と図１を参照して画像記録処理ルーチンを説明する。
【００３０】
ステップ１０１では、画像データ（生データ）がデジタル信号処理回路１５に入力され、ステップ１０２では、欠陥画素すなわち欠落した画素データが補間処理によって補正される。欠陥画素が補正された画像データは、ステップ１０３においてホワイトバランス調整される。ステップ１０４では、Ｇ補間とＲＢ補間が実行され、これにより、全ての画素について、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素データが求められる。ステップ１０５では、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素データに色補正マトリクスが施され、ステップ１０６ではガンマ補正が施される。ステップ１０７では、ＲＧＢ／ＹＵＶ変換が実行され、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素データが輝度データと色差データとに変換される。
【００３１】
ステップ１０８では、輪郭強調を通常モードと簡易モードのいずれにより実行するかが判定される。通常モードは従来公知の輪郭強調フィルタを用いるモードであり、簡易モードは本実施形態における変形輪郭強調フィルタ（例えば図６に示すフィルタ）を用いるモードである。通常モードが選択されている場合、ステップ１０９へ進み、通常の係数を使用した例えばＤＯＧフィルタが選択される。
簡易モードが選択されている場合、ステップ１１０へ進み、変形輪郭強調フィルタが選択される。
【００３２】
ステップ１１１では、ステップ１０９または１１０において選択されたフィルタを用いて輪郭強調が実行される。ステップ１１２では、輪郭強調された画像データに対して圧縮処理が施され、ＰＣカード等の記録媒体に記録される。
【００３３】
通常モードと簡易モードはユーザにより選択され、その選択操作は、例えばデジタルカメラの表示装置に示されたメニュー画面を見ながら、スイッチを操作して行なうことができる。
【００３４】
このように通常モードと簡易モードを選択できるようにすると、次のような効果が得られる。すなわち輪郭強調に関し、通常モードでは、処理速度は遅くなるが、得られた画像の線は滑らかになり、画質は相対的に高い。これに対して簡易モードでは、処理速度は速いが、得られた画像において線にギザギザが生じ、画質は相対的に低い。一方、記録媒体への記録に要する時間は、通常モードでは長いが、簡易モードでは短い。したがって、連写撮影を行なう場合には、簡易モードが効果的であり、記録動作の時間に関係なく、より高精細な画像を記録する場合には、通常モードが好ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノイズの発生を抑えつつ輪郭強調を効果的に行い、かつＤＯＧフィルタよりも演算量が減少して演算時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である輪郭強調装置を備えた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】デジタル信号処理回路において実行される画像処理の手順を示す図である。
【図３】第１の係数群を示す図である。
【図４】第２の係数群を示す図である。
【図５】第３の係数群を示す図である。
【図６】変形輪郭強調フィルタを示す図である。
【図７】輪郭強調される画像データの一例を示す図である。
【図８】輪郭強調された画像データを示す図である。
【図９】図８の画像データを三次元的にグラフ化して示す図である。
【図１０】画像データを記録する画像記録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】
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【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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【図１０】
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