(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一駒分の画像を表す映像信号を入力する映像信号入力手段，および
上記映像信号入力手段から入力した映像信号のうち上記一駒分の画像の一部の画像を表す映像信号を，シェーディング補正範囲とこのシェーディング補正範囲を除く範囲との境界における一次微分係数が０となる補正曲線にもとづいてシェーディング補正するシェーディング補正手段，
上記映像信号入力手段から入力する映像信号がディジタル画像データであり，上記映像信号入力手段に入力するディジタル画像データをシェーディング補正した後のディジタル画像データを記憶する記憶手段を備え，
上記シェーディング補正手段が，
上記映像信号入力手段から入力したディジタル画像データのうち上記一部の画像を表すディジタル画像データを，上記記憶手段に記憶されているディジタル画像データであって，上記一次微分係数が０となる補正曲線を表すディジタル画像データに置き換えて出力するものである，
シェーディング補正装置。
【請求項２】
上記一駒の画像を表す映像信号を出力する固体電子撮像素子，
上記固体電子撮像素子の受光面上に被写体像を結像する撮像レンズ，ならびに
上記固体電子撮像素子および上記撮像レンズの組み合わせを検出する検出手段をさらに備え，
上記記憶手段が，上記シェーディング補正した後のディジタル画像データを，固体電子撮像素子と撮像レンズとの組み合わせに対応して複数記憶しているものであり，
上記シェーディング補正手段が，
上記記憶手段に記憶されているディジタル画像データのうち，上記一部の画像を表すディジタル画像データを，上記検出手段によって検出された組み合わせに対応するディジタル画像データであって，上記一次微分係数が０となる補正曲線を表すディジタル画像データに置き換えて出力するものである，
請求項１に記載のシェーディング補正装置。
【請求項３】
一駒分の画像を表す映像信号を入力し，
入力した映像信号のうち上記一駒分の画像の一部の画像を表す映像信号を，シェーディング補正範囲とこのシェーディング補正範囲を除く範囲との境界における一次微分係数が０となる補正曲線にもとづいて上記シェーディング補正し，
上記入力する映像信号がディジタル画像データであり，上記入力するディジタル画像データをシェーディング補正した後のディジタル画像データを記憶するものであり，
入力したディジタル画像データのうち上記一部の画像を表すディジタル画像データを，上記記憶されているディジタル画像データであって，上記一次微分係数が０となる補正曲線を表すディジタル画像データに置き換えて出力するものである，
シェーディング補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は，映像信号をシェーディング補正する装置および方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
固体電子撮像素子の特性や撮像レンズのレンズ収差などにより撮像によって得られる画像に濃度むら（シェーディング）が生じることがある。固体電子撮像素子から出力される映像信号にシェーディング補正係数を乗じることによりシェーディング補正が行われる。
【０００３】
しかしながら，シェーディング補正を行うと，その処理時間に比較的時間が必要となる。
【０００４】
【発明の開示】
この発明は，比較的短時間でシェーディング補正を終了させることを目的とする。
【０００５】
この発明によるシェーディング補正装置は，一駒分の画像を表す映像信号を入力する映像信号入力手段，および上記映像信号入力手段から入力した映像信号のうち上記一駒分の画像の一部の画像を表す映像信号を，シェーディング補正するシェーディング補正手段を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この発明は，上記シェーディング補正装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，一駒分の画像を表す映像信号を入力し，入力した映像信号のうち上記一駒分の画像の一部の画像を表す映像信号を，シェーディング補正するものである。
【０００７】
この発明によると，一駒分の画像を表す映像信号（アナログ映像信号，ディジタル画像データを含む）が入力され，一駒分の画像の一部の画像を表す映像信号がシェーディング補正される。一駒分の画像を表す映像信号すべてについてシェーディング補正するのではなく，一駒分の画像の一部の画像を表す映像信号についてシェーディング補正するので，処理時間を短縮できる。
【０００８】
上記シェーディング補正手段は，たとえば，上記一駒分の画像の中心部分を除く一部の画像を表す映像信号をシェーディング補正するものである。
【０００９】
中心よりも周辺部の方が撮像レンズの収差が大きい。このために，撮像レンズの収差に起因するシェーディングも画像の中心部分よりも周辺部分の方が大きい。画像の中心部分を除く一部の画像を表す映像信号をシェーディング補正しているので，シェーディング補正に要する時間を短縮しつつ，シェーディングが取り除かれた画像を得ることができる。
【００１０】
上記シェーディング補正手段は，上記一駒分の画像の中心または中心線から所定の距離以上離れた範囲の画像を表す映像信号をシェーディング補正するものでもよい。画像の中心と同じ中心をもつ円または矩形の範囲の外側の範囲がシェーディング補正範囲となる。
【００１１】
上記映像入力手段から入力する映像信号がディジタル画像データのときには，上記映像信号入力手段に入力するディジタル画像データをシェーディング補正した後のディジタル画像データを記憶する記憶手段をさらに備える。この場合，上記シェーディング補正手段は，上記映像信号入力手段から入力したディジタル画像データのうち上記一部の画像を表すディジタル画像データを，上記記憶手段に記憶されているディジタル画像データに置き換えて出力するものとなろう。
【００１２】
シェーディング補正後のディジタル画像データが記憶されておりシェーディング補正後の画像データが置き換えられて出力されるので，入力するディジタル画像データにその都度シェーディング補正演算する場合に比べてシェーディング補正に要する時間を短縮できる。
【００１３】
上記一駒の画像を表す映像信号を出力する固体電子撮像素子，上記固体電子撮像素子の受光面上に被写体像を結像する撮像レンズ，ならびに上記固体電子撮像素子および上記撮像レンズの組み合わせを検出する検出手段をさらに備えていてもよい。この場合，上記記憶手段が，上記シェーディング補正した後のディジタル画像データを，固体電子撮像素子と撮像レンズとの組み合わせに対応して複数記憶しているものとなろう。そして，上記シェーディング補正手段は，上記記憶手段に記憶されているディジタル画像データのうち，上記一部の画像を表すディジタル画像データを，上記検出手段によって検出された組み合わせに対応するディジタル画像データに置き換えて出力するものとなろう。
【００１４】
固体電子撮像素子と撮像レンズとの組み合わせに対応したシェーディング補正後の画像データを出力できるようになる。
【００１５】
上記シェーディング補正手段は，上記一駒分の画像のうち，上記シェーディング補正手段によって補正するシェーディング補正範囲とこのシェーディング補正範囲を除く範囲との境界における一次微分係数が０となる補正曲線にもとづいてシェーディング補正するものが好ましい。シェーディング補正した場合に，上記シェーディング補正範囲とシェーディング補正範囲を除く範囲との境界が違和感無く滑らかに切り替わるようになる。
【００１６】
上記シェーディング補正手段は，同一列または同一行の画素を表す映像信号について同一のシェーディング補正値を与えるシェーディング補正曲線を用いて得られるシェーディング補正後の映像信号を，行または列ごと異なる値をもつ調整データを用いて調整するものが好ましい。
【００１７】
行または列ごとに異なる調整データを用いて調整しない場合，同一行または同一列にレベル変化に起因してシェーディング補正後の画像の横または縦にラインが生じてしまうことがある。行または列ごとに異なる調整データを用いて調整しているので，シェーディング補正後の画像にラインが生じてしまうことを未然に防止できる。
【００１８】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。
【００１９】
ディジタル・スチル・カメラは，撮像レンズ１の収差，ＣＣＤ２の特性などに起因するシェーディングを補正する機能を有するものである。このために，ディジタル・スチル・カメラには，補正済輝度データ記憶回路７が含まれている。この補正済輝度データ記憶回路７は，入力データの座標ごとにシェーディング補正された輝度データが入力する輝度データに対応して記憶されている。入力する輝度データのレベルが０から255までとすると，撮像レンズ１およびＣＣＤ２の組み合わせに対応して座標ごとに256種類のシェーディング補正後の輝度データが補正済輝度データ記憶回路７に記憶されていることとなる。
【００２０】
撮像レンズ１によって，被写体像がＣＣＤ２の受光面上に結像する。ＣＣＤ２は受光面上にＲＧＢのカラー・フィルタが形成されているもので，一駒分の被写体像を表すＲＧＢの映像信号が出力される。ＲＧＢの映像信号は，アナログ／ディジタルの変換回路３において，ＲＧＢのディジタル画像データに変換され，ガンマ補正回路４に入力する。ガンマ補正されたＲＧＢディジタル画像データがＹ／Ｃ処理回路５に入力し，輝度データＹと色差データＣ（Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ）が生成される。
【００２１】
生成された輝度データは，切替回路６，補正済輝度データ記憶回路７およびＣＰＵ８に入力する。補正済輝度データ記憶回路７から出力されるシェーディング補正済輝度データも切替回路６に入力する。切替回路６には，ＣＰＵ８から切替制御信号が与えられており，この切替制御信号にもとづいて，Ｙ／Ｃ処理回路５から出力される輝度データまたは補正済輝度データ記憶回路７から出力される輝度データとのいずれかが選択され，出力される。
【００２２】
この実施例においては，一駒分の輝度データのすべてについてシェーディング補正をするのではなく，一駒のうちの一部の範囲に対応する輝度データについてシェーディング補正が行われ，そのほかの範囲に対応する輝度データについてはシェーディング補正は行われない。このために，シェーディング補正する範囲に対応する輝度データがＣＰＵ８に入力すると，補正済輝度データ記憶回路７から出力された輝度データが選択されるように切替回路６が切替制御される。シェーディング補正する範囲以外の範囲に対応する輝度データがＣＰＵ８に入力したときには，Ｙ／Ｃ処理回路５から出力された輝度データが選択されるように切替回路６が切替制御される。
【００２３】
一駒分の画像のうち，シェーディング補正する範囲とシェーディング補正しない範囲とが撮像レンズ１およびＣＣＤ２の組合わせに応じて定められている。シェーディング補正する範囲については，撮像によって得られた輝度データが座標ごとにあらかじめ記憶されているシェーディング補正済の輝度データに置き換えられる。一駒分の画像の輝度データすべてにシェーディング補正するのではなく，画像の一部の輝度データについてシェーディング補正しているので処理時間を短縮できる。また，撮像により得られた輝度データが，座標ごとにあらかじめ記憶されているシェーディング補正済の輝度データに置き換えられるので，その都度シェーディング補正演算が行なわれる場合に比べて処理時間をさらに短縮できる。シェーディング補正についてさらに詳しくは，後述する。
【００２４】
切替回路６から出力された輝度データとＹ／Ｃ処理回路５から出力された色差データＣとが，圧縮回路（図示略）によって圧縮され，メモリ・カード（図示略）等に記録されることとなる。
【００２５】
上述の実施例においては，輝度データについてシェーディング補正を行っているが，色差データについても同様にシェーディング補正するようにしてもよい。
【００２６】
図２（Ａ）は，撮像により得られる一駒の被写体像（の枠）を示している。（Ｂ）は，シェーディング補正された輝度データを得るための換算式に用いられる補正係数を示すグラフ，（Ｃ）は，１ライン分のシェーディング補正前の輝度データ・レベルとシェーディング補正後の輝度データ・レベルとを示すグラフである。
【００２７】
一駒の被写体像の水平方向の画素数をＨ，Ｘ座標（水平方向）の原点０を被写体像の水平方向における中心とする。水平方向において，絶対値で示す｜Ｈ／４｜以上｜Ｈ／２｜以下の範囲（ハッチングで示す）11が上述したようにシェーディング補正する範囲であり，０以下｜Ｈ／４｜未満の範囲12がシェーディング補正が行われない範囲である。水平方向における｜Ｈ／４｜がシェーディング補正する範囲と補正しない範囲との境界となる。すなわち，水平方向における両端部がシェーディング補正が行われる範囲11であり，中央部分がシェーディング補正が行われない範囲12である。
【００２８】
撮像レンズ１の収差は，撮像レンズ１の周辺部で大きく生じる。したがって，被写体像の中心部よりも周辺部ほど大きなシェーディングが生じる。被写体像の両端部をシェーディング補正しているので，効率よくシェーディング補正できることとなる。水平方向における両端部だけでなく，垂直方向における両端部（上下方向の両端部）の画像部分についてもシェーディング補正してもよいのはいうまでもいない。
【００２９】
シェーディング補正は，換算式１にしたがって行われる。
【００３０】
Ｙout＝［１＋ａ×｛（|X|−H/4）／（H/4）｝2］ ×Ｙin＋ｒ・・・換算式１
ここで，Ｙoutは，シェーディング補正後の輝度データ（上述したように０から255までのレベルをもつ），ａは，所定の係数，Ｘは，シェーディング補正すべき輝度データに対応する画素のＸ座標の位置，Ｙinは，Ｙ／Ｃ生成回路５により生成された輝度データ（上述したように０から255までのレベルをもつ），ｒは，-0.5〜+0.5の乱数である。
【００３１】
換算式１における［１＋ａ×｛（|X|−H/4）／（H/4）｝2］が上述した（Ｂ）に示す補正係数である。この補正係数は，｜Ｘ｜＝Ｈ／４の境界において一次微分係数が０となるものである。したがって，シェーディング補正しないときの輝度データからシェーディング補正した輝度データに連続的に滑らかにつながることとなる。シェーディング補正された輝度データを用いて被写体像を表示したときに，境界部分に違和感を生じるのを未然に防止することができるようになる。
【００３２】
また，換算式１においては，入力輝度データＹinに乱数ｒを加算している。したがって，同一列の画素であってもシェーディング補正後の輝度レベルが変わることとなる。同一列の画素が揃って輝度レベルが変化してしまうとその列に線を引いたように見えてしまうことがあるが，乱数ｒを加算しているので，同一列の画素が揃って輝度レベルが変化してしまうことを未然に防止できる。
【００３３】
換算式１を用いて，輝度データについてシェーディング補正することにより，（Ｃ）に示すように，被写体像の水平方向における両端部の輝度レベルが向上することとなる。しかも上述のように，シェーディング補正後の画像は，シェーディング補正した範囲とシェーディング補正しない範囲との境界が目立たないようになる。
【００３４】
また，上述の実施例においては，連続するｎ個のＸ座標について換算式１を用いるようにしてもよい。補正済輝度データ記憶回路７に記憶するデータ量が１／ｎとなる。
【００３５】
また，上述の実施例においては，被写体像の水平方向の両端部においてシェーディング補正しているが，図２（Ａ）に破線の円13で示すように破線の円13の外側をシェーディング補正する範囲とし，破線の円13の内側をシェーディング補正しない範囲としてもよい。この場合には，上述した換算式１の代わりに次の換算式２が用いらられることとなろう。
【００３６】
Ｙout＝［１＋ａ×｛（|R|−D/4）／（D/4）｝2］ ×Ｙin＋ｒ・・・換算式２
換算式２において，Ｒは被写体像の中心と同じ中心をもつ破線で示す円の半径，Ｄは被写体像の対角線の長さである。
【００３７】
図３は，他の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。この図において図１に示すものと同一物には同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図３に示すディジタル・スチル・カメラにおいては，撮像レンズ１およびＣＣＤ２に対応した補正済輝度データを記憶する補正済輝度データ記憶回路７が設けられているが，図３に示す補正済輝度データ記憶回路23には，ディジタル・スチル・カメラに設けられている撮像レンズ１およびＣＣＤの組み合わせに対応して補正済輝度データだけでなく，撮像レンズとＣＣＤの様々な組み合わせに応じた多数種類の補正済輝度データまたは，補正済輝度データを生成するための計算式と係数が記憶されている。
【００３９】
ディジタル・スチル・カメラには，撮像レンズ１の種類を検出する検出回路21およびＣＣＤ２の種類を検出する検出回路22が含まれている。それぞれの検出結果を示す信号は，ＣＰＵ24に入力する。ＣＰＵ24から補正済輝度データ記憶回路23に選択信号が与えられ，入力した検出信号によって特定される撮像レンズ１およびＣＣＤ２に対応する補正済輝度データが補正済輝度データ記憶回路23から読み出されることとなる。撮影レンズおよびＣＣＤの組合せに応じた計算式と係数を記憶している場合には，検出結果に応じて計算式により補正済輝度データを生成する。Ｙ／Ｃ処理回路５から出力される輝度データと補正済輝度データ記憶回路23から出力される輝度データとがシェーディング補正範囲に応じて切り換えられて切替回路６から出力されるのは上述した実施例と同様である。
【００４０】
図４は，補正済輝度データ記憶回路23に補正済輝度データを記憶させる処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
白色拡散板など輝度がほぼ一定の基準被写体が用意され，撮像レンズを用いてその基準被写体の像がＣＣＤの受光面上結像するようにして基準被写体が撮影される（ステップ31）。
【００４２】
基準被写体を撮影したのであるから得られる輝度データによって表される輝度はほぼ一定の筈である。輝度データが低下等しているとシェーディングに起因するものと考えられ，その低下分を考慮して，輝度データがほぼ一定と許容されるように係数ａを決定し，換算式１にしたがって補正済輝度データが生成される（ステップ32）。
【００４３】
生成された輝度データが，使用した撮像レンズの種類およびＣＣＤの種類に対応して補正済輝度データ記憶回路23に記憶される（ステップ33）。
【００４４】
撮像レンズとＣＣＤの組み合わせが変えられて，上述したステップ31から33の処理が繰り返される。
【００４５】
このようにして，撮像レンズとＣＣＤとの多数の組み合わせに対応した補正済輝度データが補正済輝度データ記憶回路23に記憶されていることにより，ディジタル・スチル・カメラに設けられている撮像レンズ１とＣＣＤ２との組み合わせに対応した補正済輝度データを選択できるようになる。
【００４６】
図５は，シェーディング補正の処理手順を示すフローチャートである。
【００４７】
上述したように検出回路21および22によってディジタル・スチル・カメラに設けられている撮像レンズ１とＣＣＤ２との組み合わせが検出される（ステップ41）。
【００４８】
補正済輝度データ記憶回路23に記憶されている補正済輝度データの中から，検出された撮像レンズ１とＣＣＤ２との組み合わせに対応する補正済輝度データが選択される（ステップ23）。
【００４９】
選択された補正済輝度データが，シェーディング補正範囲に相当する輝度データに置き換えられるように切替回路６が切替制御される（ステップ43）。
【００５０】
撮像レンズ１などが取り替え可能であっても取り替えられた撮像レンズ１に対応した補正済輝度データを用いてシェーディング補正することができる。
【００５１】
撮像レンズとＣＣＤとの組み合わせに応じたレベルとなる補正済輝度データを選択できるようにするだけでなく，シェーディング補正範囲をその組み合わせに応じて変えるようにしてもよいのはいうまでもない。上述した換算式１または換算式２においてＨ／４またはＤ／４の分母を変えることによりシェーディング補正の範囲を変えることができる。
【００５２】
図６は，さらに他の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。この図において図１に示すものと同一物には，同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
上述した実施例においては輝度データについてシェーディング補正しているが，図６に示すものはＲＧＢのディジタル画像データのそれぞれにシェーディング補正するものである。
【００５４】
補正済画像データには，ＲＧＢのそれぞれについて補正済の画像データが記憶されている。
【００５５】
アナログ／ディジタル変換回路３から出力されたＲＧＢのディジタル画像データは，切替回路51および補正済画像データ記憶回路52に入力する。補正範囲に対応するＲＧＢディジタル画像データが補正済画像データ記憶回路52に入力すると，補正済画像データ記憶回路52に記憶されている補正済のＲＧＢディジタル画像データが切替回路51から出力されるように，ＣＰＵ53によって切替回路51が切替制御される。
【００５６】
このように輝度データだけでなく，ＲＧＢ画像データなど色画像データについてシェーディング補正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は，撮像によって得られる被写体像，（Ｂ）は，補正係数を示すグラフ，（Ｃ）は，補正前の輝度データ・レベルおよび補正後の輝度データ・レベルを示すグラフである。
【図３】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】補正済輝度データ記憶処理手順を示すフローチャートである。
【図５】シェーディング補正処理手順を示すフローチャートである。
【図６】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  撮像レンズ
２  ＣＣＤ
６  切替回路
７，23，52  補正済輝度データ記憶回路
８，24，53  ＣＰＵ
11  補正範囲
21，22  検出回路
【図１】
0004465135.tif 000002
【図２】
0004465135.tif 000003
【図３】
0004465135.tif 000004
【図４】
0004465135.tif 000005
【図５】
0004465135.tif 000006
【図６】
0004465135.tif 000007