(57)【要約】【課題】画像の拡大を行った場合でも画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる映像信号処理装置を提供する。【解決手段】映像信号処理装置１は、被写体を撮像する撮像手段１１と、前記撮像手段１１にて撮像された画像を拡大する拡大率を決定する画像拡大率決定手段１７と、前記画像拡大率決定手段１７にて決定された拡大率で前記撮像手段１１にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段１４と、前記画像拡大手段１４にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段１８と、前記画像拡大率決定手段１７にて決定される拡大率が高くなるに従って前記カメラ信号処理手段１８における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段１９と、を具備している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段にて撮像された画像を拡大する拡大率を決定する画像拡大率決定手段と、
前記画像拡大率決定手段にて決定された拡大率で前記撮像手段にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段と、
前記画像拡大手段にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段と、
前記画像拡大率決定手段にて決定される拡大率が高くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段と、を具備することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子に光を集めるレンズと、
前記撮像素子にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段と、
前記画像拡大手段にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段と、
前記カメラ信号処理手段にて生成された輪郭補正後の輝度信号に基づいてフォーカス制御の基準とする焦点評価値を算出し、算出した焦点評価値に基づいて前記レンズの位置を制御してフォーカスを調整するフォーカス調整手段と、
前記フォーカス調整手段にて算出された焦点評価値と前記レンズの明るさを示すＦ値と前記撮像素子のサイズとに基づいて前記被写体までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段にて算出される前記被写体までの距離が遠くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段と、を具備することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項３】
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子に光を集めるレンズと、
前記撮像素子にて撮像された画像を拡大する拡大率を決定する画像拡大率決定手段と、
前記画像拡大率決定手段にて決定された拡大率で前記撮像素子にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段と、
前記画像拡大手段にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段と、
前記カメラ信号処理手段にて生成された輪郭補正後の輝度信号に基づいてフォーカス制御の基準とする焦点評価値を算出し、算出した焦点評価値に基づいて前記レンズの位置を制御してフォーカスを調整するフォーカス調整手段と、
前記フォーカス調整手段にて算出された焦点評価値と前記レンズの明るさを示すＦ値と前記撮像素子のサイズとに基づいて前記被写体までの距離を算出する距離算出手段と、
前記画像拡大率決定手段にて決定される拡大率が高くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整し、かつ前記距離算出手段にて算出される前記被写体までの距離が遠くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段と、を具備することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の映像信号処理装置を具備し、前記映像信号処理装置からの映像信号を元に、所定の画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
撮像後に拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成する映像信号処理方法であって、画像の拡大率が高くなるに従って輪郭補正量を大きくする映像信号処理方法。
【請求項６】
撮像後に拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成する映像信号処理方法であって、被写体までの距離が遠くなるに従って輪郭補正量を大きくすることを特徴とする映像信号処理方法。
【請求項７】
撮像後に拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成する映像信号処理方法であって、画像の拡大率が高くなるに従って輪郭補正量を大きくし、かつ被写体までの距離が遠くなるに従って輪郭補正量を大きくすることを特徴とする映像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラなどの撮像装置に用いて好適な映像信号処理装置及び映像信号処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラなどの撮像装置に用いられている映像信号処理装置には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子にて撮像された画像を画像処理によって電気的に拡大する電子ズーム機能を装備しているものがある。電子ズーム機能におけるフォーカス（焦点）制御は、画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにレンズ位置を制御して焦点調整を行う方式が主流である。鮮鋭度の評価値としては、一般的にある帯域のバンドパスフィルタにより抽出した映像信号の高周波成分のレベル（焦点電圧）が用いられている。これは通常の被写体を撮像した場合、図４に示すように、焦点が合ってくるに従って高周波成分のレベルは大きくなり、そのレベルが最大になる点を合焦位置としている。
【０００３】
また、焦点評価値取り込み範囲を単に画面の中央付近に固定するだけでなく、電子ズーム時には電子ズームの領域に連動して焦点評価値取り込み範囲を調整することにより、電子ズーム時でも適切なフォーカス制御を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−４６５７１号公報（第４頁、第５頁、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の映像信号処理装置においては、電子ズームに追従してフォーカスが適切に調整されるものの電子ズームにより画像の輪郭（エッジ）部分も拡大されるので、画像の輪郭部分の鮮鋭度が損なわれてしまうという問題がある。この問題は特にズーム倍率が大きくなるほど顕著になる。また、遠くに存在する被写体ほど画像の輪郭部分の鮮鋭度が低下する傾向にあるという問題もある。
【０００６】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、電子ズーム後の画像であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる映像信号処理装置及び映像信号処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の映像信号処理装置は、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段にて撮像された画像を拡大する拡大率を決定する画像拡大率決定手段と、前記画像拡大率決定手段にて決定された拡大率で前記撮像手段にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段と、前記画像拡大手段にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段と、前記画像拡大率決定手段にて決定される拡大率が高くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、画像の拡大率に応じてカメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインを調整するので、画像の拡大を行った場合でも画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明の映像信号処理装置は、被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子に光を集めるレンズと、前記撮像素子にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段と、前記画像拡大手段にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段と、前記カメラ信号処理手段にて生成された輪郭補正後の輝度信号に基づいてフォーカス制御の基準とする焦点評価値を算出し、算出した焦点評価値に基づいて前記レンズの位置を制御してフォーカスを調整するフォーカス調整手段と、前記フォーカス調整手段にて算出された焦点評価値と前記レンズの明るさを示すＦ値と前記撮像素子のサイズとに基づいて前記被写体までの距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段にて算出される前記被写体までの距離が遠くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、被写体までの距離を算出し、当該距離に応じてカメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインを調整するので、遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明の映像信号処理装置は、被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子に光を集めるレンズと、前記撮像素子にて撮像された画像を拡大する拡大率を決定する画像拡大率決定手段と、前記画像拡大率決定手段にて決定された拡大率で前記撮像素子にて撮像された画像を拡大する画像拡大手段と、前記画像拡大手段にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成するカメラ信号処理手段と、前記カメラ信号処理手段にて生成された輪郭補正後の輝度信号に基づいてフォーカス制御の基準とする焦点評価値を算出し、算出した焦点評価値に基づいて前記レンズの位置を制御してフォーカスを調整するフォーカス調整手段と、前記フォーカス調整手段にて算出された焦点評価値と前記レンズの明るさを示すＦ値とび前記撮像素子のサイズとに基づいて前記被写体までの距離を算出する距離算出手段と、前記画像拡大率決定手段にて決定される拡大率が高くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整し、かつ前記距離算出手段にて算出される前記被写体までの距離が遠くなるに従って前記カメラ信号処理手段における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する輪郭補正ゲイン調整手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、画像の拡大率と被写体までの距離に応じて輪郭補正ゲインを調整するので、画像の拡大を行った場合や遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００１３】
請求項４に係る発明の画像処理装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明の映像信号処理装置を具備し、前記映像信号処理装置からの映像信号を元に、所定の画像処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、画像の拡大を行った場合、あるいは遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保つことができ精度の高い画像処理ができる。
【００１５】
請求項５に係る発明の映像信号処理方法は、撮像後に拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成する映像信号処理方法であって、画像の拡大率が高くなるに従って輪郭補正量を大きくすることを特徴とする。
【００１６】
この方法によれば、画像の拡大率に応じて輪郭補正量を調整するので、画像の拡大を行った場合でも画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明の映像信号処理方法は、撮像後に拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成する映像信号処理方法であって、被写体までの距離が遠くなるに従って輪郭補正量を大きくすることを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、被写体までの距離を算出し、当該距離に応じて輪郭補正量を調整するので、遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００１９】
請求項７に係る発明の映像信号処理方法は、撮像後に拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正を含むカメラ信号処理を行い輝度信号と色差信号とを生成する映像信号処理方法であって、画像の拡大率が高くなるに従って輪郭補正量を大きくし、かつ被写体までの距離が遠くなるに従って輪郭補正量を大きくすることを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、画像の拡大率と被写体までの距離に応じて輪郭補正量を調整するので、画像の拡大を行った場合や遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態の映像信号処理装置１は、集光用のレンズ１０と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を含む撮像部（撮像手段）１１と、前処理部１２と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１３と、電子ズーム部（画像拡大手段）１４と、メモリ部１５と、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）評価値制御部（フォーカス調整手段）１６と、マイコン（マイクロコンピュータ）（画像拡大率決定手段）１７と、カメラプロセス部（カメラ信号処理手段）１８と、輪郭補正ゲイン調整部（輪郭補正ゲイン調整手段）１９とを具備する。
【００２３】
撮像部１１は、レンズ１０を通して入射した光を電気信号に変換してアナログ映像信号として出力する。前処理部１２は、撮像部１１から出力されるアナログ映像信号を処理するものであり、アナログ映像信号のリセットノイズを除去するＣＤＳ回路（図示略）と、ノイズ成分が除去されたアナログ映像信号が一定の信号レベルを保持するように振幅調整を行うＡＧＣ回路（図示略）と、振幅調整されたアナログ映像信号に対してディジタル変換するためにクランプするクランプ回路（図示略）とを備えている。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器１３は、前処理部１２の出力をディジタル信号に変換する。電子ズーム部１４は、ディジタル変換後の映像信号に電子ズーム処理を行う。すなわち、撮像部１１にて撮像された画像を画像処理することによって電気的に拡大する。この場合、電子ズーム倍率に応じた大きさに拡大する。メモリ部１５は、Ａ／Ｄ変換器１３でディジタル変換されたディジタル映像信号を蓄積する。ＡＦ評価値制御部１６は、カメラプロセス部１８で生成された輪郭補正後の輝度信号に基づいてフォーカス制御の基準とする焦点評価値を算出し、レンズ１０の位置を制御してフォーカスを調整する。カメラプロセス部１８は、電子ズーム部１４を通して得られた映像信号に対して、輪郭補正、ガンマ補正、輝度信号処理及び色差信号処理等のカメラ信号処理を行い、最終的な輝度信号（Ｙｏｕｔ）と色差信号（Ｃｏｕｔ）を生成する。
【００２５】
マイコン１７は、図示せぬＣＰＵ、このＣＰＵを制御するためのプログラムを記憶したプログラムメモリ、ＣＰＵの動作に使用されるワークメモリを有して構成され、電子ズーム部１４、メモリ部１５、ＡＦ評価値制御部１６、カメラプロセス部１８及び輪郭補正ゲイン調整部１９それぞれを制御する。マイコン１７は、電子ズーム処理を行う場合、電子ズーム部１４の電子ズーム倍率を設定するとともに、電子ズーム倍率に応じたズーム倍率情報を輪郭補正ゲイン調整部１９に入力する。輪郭補正ゲイン調整部１９は、マイコン１７より入力されたズーム倍率情報を基にカメラプロセス部１８における輪郭補正処理における輪郭補正ゲインを調整する。ここで、電子ズーム倍率が高いほど輪郭補正ゲインを大きくするように調整する。例えば、電子ズームで画像を２倍に拡大する場合、電子ズームしない場合に比べて輪郭補正ゲインが２倍になるように調整する。
【００２６】
このような構成の映像信号処理装置１において、電子ズーム処理を行う場合、マイコン１７は、電子ズーム部１４に画像の拡大とその拡大率を含む指示を与える。電子ズーム部１４は、マイコン１７から画像拡大の指示があると、Ａ／Ｄ変換器１３からのディジタル映像信号に対して電子ズーム処理を行う。また、マイコン１７は、同時に輪郭補正ゲイン調整部１９に対してズーム倍率情報（電子ズーム部１４に与えた拡大率を示す情報）を与える。
【００２７】
輪郭補正ゲイン調整部１９は、マイコン１７より入力されるズーム倍率情報を基にカメラプロセス部１８での輪郭補正ゲインを調整する。すなわち、電子ズーム部１４におけるズーム倍率が大きければ、カメラプロセス部１８の輪郭補正ゲインが高くなるように調整し、電子ズーム部１４におけるズーム倍率が小さければ、同ゲインが低くなるように調整する。この調整により、カメラプロセス部１８の輪郭補正処理における輪郭補正量が適切に保たれ、結果的にカメラプロセス部１８から画像の輪郭部分の鮮鋭度が良好に保たれた映像信号が出力される。
【００２８】
このように、本実施の形態の映像信号処理装置１によれば、電子ズーム部１４は、マイコン１７で決定されたズーム倍率で撮像部１１にて撮像された画像を電気的に拡大し、カメラプロセス部１８は、電子ズーム部１４にて拡大された画像の映像信号に対して輪郭補正、ガンマ補正、輝度信号処理及び色差信号処理を含むカメラ信号処理を行って輝度信号と色差信号を生成し、輪郭補正ゲイン調整部１９は、マイコン１７で決定されるズーム倍率が高くなるに従ってカメラプロセス部１８における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整する。
【００２９】
従って、電子ズームにより画像の輪郭部分の鮮鋭度が損なわれるような場合であっても、画像の輪郭部分の鮮鋭度を適切に保つことができる。また、焦点評価値を算出するＡＦ評価値制御部１６は、電子ズームされた画像であっても画像の輪郭部分の鮮鋭度が適切に保たれた画像を基準に評価値を算出できるので、カメラプロセス部１８から良好な映像信号（輝度信号（Ｙｏｕｔ）、色差信号（Ｃｏｕｔ））が生成される。
【００３０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の映像信号処理装置２は、図１に示した実施の形態１の映像信号処理装置１と同様の構成に加えて、距離算出部（距離算出手段）２０を備えている。なお、実施の形態１の映像信号処理装置１と共通する部分については、同じ名称で同じ番号を付けている。
【００３１】
図２において、距離算出部２０は、ＡＦ評価値算出部１６で算出される焦点評価値、レンズ１０の明るさを示すＦ値及び撮像部１１の撮像素子サイズ等を基準に被写体までの距離を算出する。例えば、撮像素子のサイズが１／３インチでレンズ１０のＦ値が０．７６であれば焦点距離は４０ｍｍ、このときフォーカスの合う被写体までの距離は５ｍというように予め、距離算出部２０では撮像素子のサイズ情報、焦点距離からフォーカスが合う被写体までの距離情報を保持しておく。これにより焦点評価値がピークなら被写体までの距離は５ｍと算出できる。
【００３２】
マイコン１７は、被写体までの距離情報を基に電子ズームの倍率による輪郭補正ゲインの制御のみならず、被写体までの距離に追従し、被写体までの距離が遠いときには輪郭補正ゲインが大きくなるように輪郭補正ゲイン調整部１９を制御する。これにより、鮮鋭度が低下する傾向にある遠方の画像に対しても距離に追従して適切に輪郭補正量の制御が行えるので、画像の輪郭部分の鮮鋭度を適切に保つことができる。この結果、カメラプロセス部１８から良好な映像信号（輝度信号（Ｙｏｕｔ）、色差信号（Ｃｏｕｔ））が生成される。
【００３３】
このように、本実施の形態の映像信号処理装置２によれば、距離算出部２０が、ＡＦ評価値制御部１６で算出された焦点評価値、レンズ１０の明るさを示すＦ値及び撮像部１１の撮像素子のサイズを基準に被写体までの距離を算出し、算出された被写体までの距離の情報が距離算出部２０からマイコン１７に与えられ、輪郭補正ゲイン調整部１９は、ズーム倍率によるカメラプロセス部１８における輪郭補正ゲインの調整のみならず、被写体までの距離が遠くなるに従ってカメラプロセス部１８における輪郭補正ゲインが大きくなるように調整するので、画像の拡大を行った場合や遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００３４】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施の形態の画像処理装置３は、上述した実施の形態２の映像信号処理装置２と、画像処理部２１とを備えて構成される。なお、実施の形態２の映像信号処理装置２と共通する部分については、同じ名称で同じ番号を付けている。
【００３５】
図３において、画像処理部２１は、映像信号処理装置２からの映像信号を元に所定の画像処理を行うものであり、被写体が遠方にある場合や電子ズームされた画像であっても適切にフォーカスが調整され画像の輪郭部分の鮮鋭度も適切に保たれた画像を基に画像処理が行えるため、物体の識別などを行うような画像処理を行うような場合であっても、誤認識の少ない精度の高い画像処理を行うことができる。
【００３６】
このように、本実施の形態の画像処理装置３によれば、実施の形態２の映像信号処理装置２を具備しているので、画像の拡大を行った場合、あるいは遠方の被写体を撮影するような場合であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保つことができ精度の高い画像処理ができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像の拡大率に応じて輪郭補正ゲインを調整するので、画像の拡大を行った場合でも画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００３８】
また、本発明によれば、被写体までの距離を算出し、当該距離に応じて輪郭補正ゲインを調整するので、遠方に存在するような被写体であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【００３９】
更に、本発明によれば、画像の拡大率と被写体までの距離に応じて輪郭補正ゲインを調整するので、画像の拡大を行った場合や遠方に存在するような被写体であっても画像の輪郭部分を鮮鋭に保った良好な映像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】フォーカスレンズ位置と焦点評価値の関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２  映像信号処理装置
３  画像処理装置
１０  レンズ
１１  撮像部
１２  前処理部
１３  Ａ／Ｄ変換器
１４  電子ズーム部
１５  メモリ部
１６  ＡＦ評価値制御部
１７  マイコン
１８  カメラプロセス部
１９  輪郭補正ゲイン調整部
２０  距離算出部
２１  画像処理部
【図１】
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【図２】
2005020061.tif 000004
【図３】
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【図４】
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