(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂから、緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差に基づいて、ホワイトバランスをとるための利得Ｒｇ，Ｂｇを算出する第１の演算処理ステップと、輝度補償を行うための制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を算出する第２の演算処理ステップと、算出した制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’により、入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂに対して利得制御を行う利得制御ステップとを有する画像信号処理方法であって、
上記第２の演算処理ステップにおいて、ＲＧＢ混合比をＶ，Ｗ，Ｘとして、上記制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を
Ｒｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｒｇ
Ｇｇ’＝Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ
Ｂｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｂｇ
にて算出することを特徴とする画像信号処理方法。
【請求項２】
入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂが供給される３チャンネルの可変利得増幅手段と、上記入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂからホワイトバランスをとるとともに輝度補償を行うための制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を算出する演算処理手段と、上記演算処理手段により算出された制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’により上記３チャンネルの可変利得増幅手段の利得を制御することを特徴とする画像信号処理回路であって、
上記演算処理手段は、上記入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂから、緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差に基づいて、ホワイトバランスをとるための利得Ｒｇ，Ｂｇを算出し、ＲＧＢ混合比をＶ，Ｗ，Ｘとして、上記制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を
Ｒｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｒｇ
Ｇｇ’＝Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ
Ｂｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｂｇ
にて算出することを特徴とする画像信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３原色信号処理方式のカラー撮像装置におけるホワイトバランス補正とともに輝度補償を行う画像信号処理方法及び画像信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カラー撮像装置においては、白い被写体を白く再現するようにホワイトバランスの調整をしている。ホワイトバランスの調整は、カラー撮像装置の赤信号処理系の利得と青信号処理系との利得を、緑信号を基準として制御して行う。
【０００３】
例えば、図３に示すように、色信号Ｃｒ／Ｃｂと輝度信号Ｙの処理が分離されたカラー撮像装置における画像信号処理回路１００では、図示しない撮像部にて得られる３原色信号ｒ，ｇ，ｂが供給される輝度信号マトリクス回路１１０及び色信号マトリクス回路１２０、上記輝度信号マトリクス回路１１０により上記３原色信号ｒ，ｇ，ｂから生成される輝度信号Ｙが供給される可変利得増幅器１１５、上記色信号マトリクス回路１２０により生成される色信号Ｃｒ／Ｃｂが供給される可変利得増幅器１２５、上記３原色信号ｒ，ｇ，ｂが平均値演算部１３０を介して供給される演算処理部１３５を備え、上記平均値演算部１３０により例えば１フレーム毎に平均化された緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差から上記演算処理部１３５にてホワイトバランス制御信号ＷＢ＿Ｒ／Ｂを求め、上記ホワイトバランス制御信号ＷＢ＿Ｒ／Ｂで上記可変利得増幅器１１５，１２５の利得を制御することによって、ホワイトバランス補正を行っている。
【０００４】
このような構成の色信号Ｃｒ／Ｃｂと輝度信号Ｙの処理が分離されたカラー撮像装置における画像信号処理回路１００では、ホワイトバランス、色温度補正を行う場合は輝度信号経路に何ら影響を与えないので問題ないが回路規模が大きくなる。さらに、色信号復調後の色再現性が原色方式に比べて劣る。
【０００５】
そこで、従来より、図４に示すように、回路規模削減やその他の理由で輝度信号の復調を行う前にホワイトバランス補正を行うようにした３原色信号処理方式のカラー撮像装置における画像信号処理回路２００が広く採用されている。
【０００６】
この画像信号処理回路２００は、図示しない撮像部にて得られる３原色信号ｒ，ｇ，ｂが３チャンネルの可変利得増幅器２０１，２０２，２０３を介して供給されるＹＣマトリクス回路２１０、上記３原色信号ｒ，ｇ，ｂが平均値演算部２２０を介して供給される演算処理部２２５を備え、上記平均値演算部２２０により例えば１フレーム毎に平均化された緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差から上記演算処理部２２５にてホワイトバランス制御信号Ｒｇ，Ｂｇを求め、上記ホワイトバランス制御信号Ｒｇ，Ｂｇで上記可変利得増幅器２０１，２０３の利得を制御することによって、ホワイトバランス補正を行い、ホワイトバランス補正された３原色信号ｒ’，ｇ’，ｂ’から上記ＹＣマトリクス回路２１０により輝度信号Ｙと色信号Ｃｒ／Ｃｂを生成している。なお、緑信号ｇチャンネルの可変利得増幅器２０２の利得Ｇｇは、０ｄＢに固定されているのが通常である。
【０００７】
この画像信号処理回路２００において、上記演算処理部２２５では、図５のフローチャートに示す手順に従って、ホワイトバランス制御信号Ｒｇ，Ｂｇを生成する。
【０００８】
すなわち、先ず、最初の処理ステップＳ１１において、３原色信号ｒ，ｇ，ｂのレベルデータを取得する。
【０００９】
次の処理ステップＳ１２では、光源を判断し、ホワイトバランス処理を決定する。
【００１０】
次の処理ステップＳ１３では、緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差に基づいて、ホワイトバランスをとるための利得Ｒｇ，Ｂｇを算出する。
【００１１】
そして、次の処理ステップＳ１４では、ホワイトバランス制御信号Ｒｇ，Ｂｇを出力する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如き構成の３原色信号処理方式のカラー撮像装置における画像信号処理回路２００では、輝度信号処理系と色信号処理系が独立していないので撮影データの色温度変化に対しホワイトバランス制御を行うことにより、その後に復調される輝度信号レベルを変動させてしまうという問題点がある。
【００１３】
すなわち、入力信号をｒ，ｇ，ｂとすると一般的に輝度Ｙは、次の式（１）にて示される。
【００１４】
【数１】
0003925138.tif 000002
【００１５】
ここで、Ｖ，Ｗ，ＸはＲＧＢ混合比である。
【００１６】
例えばＩＴＵ−Ｒ６０１の規格にならうならＶ，Ｗ，Ｘはそれぞれ、０．２９９、０．５８７、０．１１４であり、輝度復調式はよく知られる次の式（２）で表される。
【００１７】
Ｙ＝０．２９９ｒ＋０．５８７ｇ＋０．１１４ｂ                （２）
これに対し、従来のホワイトバランス補正は赤信号ｒチャンネルの可変利得増幅器２０１の利得Ｒｇと青信号ｂチャンネルの可変利得増幅器２０３の利得Ｂｇにて補正するのが一般的であり、緑信号ｇチャンネルの可変利得増幅器２０２を実装している場合でも利得Ｇｇは１、すなわち０ｄＢ固定で使用している。
【００１８】
このため、上述した復調輝度は厳密には２値ゲインを加味した下記の式（３）で表される。
【００１９】
Ｙ’＝０．２９９ｒ×Ｒｇ＋０．５８７ｇ＋０．１１４ｂ×Ｂｇ  （３）
これはすなわち、色温度変動やそれに伴うホワイトバランス補正制御を行うことにより本来の輝度レベルＹに誤差を生じ、Ｙ’となってしまうことを表している。
【００２０】
この変動は小さなものではあるが近年のデジタルカメラ制御の高性能化、ＤＰＥの高画質化に伴い無視できないものとなってきている。
【００２１】
また、この輝度補償を行うためのハードウェア追加を行うことも回路規模の点から見て現実的ではない。
【００２２】
そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点に鑑み、３原色信号処理方式のカラー撮像装置におけるホワイトバランス補正とともに輝度補償を簡単なシステムで実現することができるようにした画像信号処理方法及び画像信号処理回路を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂから、緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差に基づいて、ホワイトバランスをとるための利得Ｒｇ，Ｂｇを算出する第１の演算処理ステップと、輝度補償を行うための制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を算出する第２の演算処理ステップと、算出した制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’により、入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂに対して利得制御を行う利得制御ステップとを有する画像信号処理方法であって、上記第２の演算処理ステップにおいて、ＲＧＢ混合比をＶ，Ｗ，Ｘとして、上記制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を
Ｒｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｒｇ
Ｇｇ’＝Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ
Ｂｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｂｇ
にて算出することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂが供給される３チャンネルの可変利得増幅手段と、上記入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂからホワイトバランスをとるとともに輝度補償を行うための制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を算出する演算処理手段と、上記演算処理手段により算出された制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’により上記３チャンネルの可変利得増幅手段の利得を制御することを特徴とする画像信号処理回路であって、上記演算処理手段は、上記入力３原色信号ｒ，ｇ，ｂから、緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差に基づいて、ホワイトバランスをとるための利得Ｒｇ，Ｂｇを算出し、ＲＧＢ混合比をＶ，Ｗ，Ｘとして、上記制御利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を
Ｒｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｒｇ
Ｇｇ’＝Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ
Ｂｇ’＝（Ｖ／Ｒｇ＋Ｗ＋Ｘ／Ｂｇ）・Ｂｇ
にて算出することを特徴とする。
【００２６】
【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。
【００２７】
本発明は、例えば図１に示すような構成の３原色信号処理方式のカラー撮像装置における画像信号処理回路１０に適用される。
【００２８】
この画像信号処理回路１０は、図示しない撮像部にて得られる３原色信号ｒ，ｇ，ｂが３チャンネルの可変利得増幅器１１，１２，１３を介して供給されるＹＣマトリクス回路２０、上記３原色信号ｒ，ｇ，ｂが平均値演算部３０を介して供給される演算処理部３５を備え、上記平均値演算部３０により利得制御信号Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を生成し、上記利得制御信号Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’で上記可変利得増幅器１１，１２，１３の利得を制御することによって、ホワイトバランス補正及び輝度信号補正を行い、その補正された３原色信号ｒ’，ｇ’，ｂ’から上記ＹＣマトリクス回路２０により輝度信号Ｙと色信号Ｃｒ／Ｃｂを生成する。
【００２９】
ここで、この画像信号処理回路１０に入力される３原色信号の信号レベルをｒ，ｇ，ｂとし、ＲＧＢ混合比率をＶ，Ｗ，Ｘとすると、輝度値Ｙは、次の式（４）にて表される。
【００３０】
【数２】
0003925138.tif 000003
【００３１】
そして、２値制御でのホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ，Ｂｇ，Ｇｇは、次の式（５），（６），（７）にて表される。
【００３２】
Ｒｇ＝ｇ／ｒ                                        （５）
Ｂｇ＝ｇ／ｂ                                        （６）
Ｇｇ＝１（０ｄＢ）                                        （７）
これにより補正された３原色信号の信号レベルｒ’，ｇ’，ｂ’は、次の式（８），（９），（１０）にて表される。
【００３３】
ｒ’＝ｒ×Ｒｇ                                        （８）
ｇ’＝ｇ×Ｇｇ＝ｇ                                        （９）
ｂ’＝ｂ×Ｂｇ                                      （１０）
ここでのｒ’，ｇ’，ｂ’はホワイトバランスがとれているので
ｒ’＝ｂ’＝ｇ’＝ｇ                              （１１）
である。
【００３４】
したがって、２値制御での仮想輝度レベルＹ’は
0003925138.tif 000004
となる。
【００３５】
それに対し、３値制御での本来の輝度レベルＹをｇとＲｇ，Ｂｇについて解くと
0003925138.tif 000005
となる。
【００３６】
ここで、輝度レベルの変動を制御するための輝度ゲインＹｇは
Ｙｇ＝Ｙ／Ｙ’                                      （１４）
と表される。したがって上記式（１３）及び式（１４）から
0003925138.tif 000006
である。
【００３７】
この結果から３値制御を行うためのホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ’，Ｂｇ’，Ｇｇ’は、次の式（１６）乃至式（１８）又は式（１９）にて表すことができる。
【００３８】
【数３】
0003925138.tif 000007
【００３９】
そこで、この画像信号処理回路１０では、上述の式（２）にて示される輝度信号Ｙと上述の式（３）にて示される輝度信号Ｙ’との誤差を演算にて間接的に求め、上述の式（１６）乃至式（１８）又は式（１９）で示す各チャンネルの利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’で補正を行い、本来の輝度レベルであるＹを補償する。
【００４０】
また、補正誤差値は上述の（１）式で表すような輝度復調を行うことなく、既知の２値ホワイトバランス補正値Ｒｇ，Ｂｇを用いた演算を行うことで求める。
【００４１】
その補正は、従来の赤信号ｒチャンネル及び青信号ｂチャンネルの利得Ｒｇ，Ｂｇを用いた２値によるホワイトバランス補正だけでなく、緑信号ｇチャンネルの利得Ｇｇを含めた３値にてホワイトバランス補正を行う。
【００４２】
しかも、ホワイトバランス補正回路を流用することにより、専用の輝度補正増幅器を必要とせず、回路規模の増大をすることなく画像信号処理を行う。
【００４３】
補正のための輝度ゲインＹｇは次の式（２０）で表されるがＹｇをホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ，Ｂｇ，Ｇｇに割り振ることで輝度専用増幅を使用せず、ホワイトバランス補正用の可変利得増幅器１１，１２，１３で代用する。
【００４４】
Ｙｇ  ＝  Ｙ‘／Ｙ                                          （２０）
撮影出力すなわち３原色信号ｒ，ｇ，ｂから得られる２値のホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ，Ｂｇから誤差補正後の３値のホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ’，Ｂｇ’，Ｇｇ’は、上述の式（１６）乃至式（１８）又は式（１９）に従って算出する。
【００４５】
すなわち、この画像信号処理回路１０において、上記演算処理部３５は、図２のフローチャートに示す手順に従って、上記可変利得増幅器１１，１２，１３の利得制御信号Ｒｇ’，Ｂｇ’，Ｇｇ’を生成する。
【００４６】
先ず、最初の処理ステップＳ１において、３原色信号ｒ，ｇ，ｂのレベルデータを取得する。
【００４７】
次の処理ステップＳ２では、光源を判断し、ホワイトバランス処理を決定する。
【００４８】
次の処理ステップＳ３では、緑信号ｇに対する赤信号ｒ及び青信号ｂの信号レベル差に基づいて、ホワイトバランスをとるための利得Ｒｇ，Ｂｇを算出する。
【００４９】
次の処理ステップＳ４では、輝度復調方式を選択し混合比率（Ｖ，Ｗ，Ｘ）の値を設定する。
【００５０】
次の処理ステップＳ５では、輝度補償を行うための利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を上述の式（１６）乃至式（１８）又は式（１９）に従って演算する。
【００５１】
そして、次の処理ステップＳ６では、利得制御信号Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を出力する。
【００５２】
このような構成の画像信号処理回路１０では、色温度変化に対して生ずる輝度変動をソフトウェア演算にてホワイトバランス補正用の可変利得増幅器１１，１２，１３を用いて補償することができる。また、撮影画像の色温度の変化やホワイトバランス補正、信号処理にて生ずる輝度変動誤差を開ループ制御にて補正することができる。さらに、ホワイトバランス補正データを用いたソフト演算にて行うことができ、輝度信号復調回路を必要とせず、簡単なシステム構成で実現できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮影画像の色温度変化、ホワイトバランス補正により生ずる輝度変動誤差を演算にて求め、補正することができる。また、専用の輝度信号復調回路や輝度補正用増幅器を必要とせず、従来と同じシステム構成で実現できる。また、従来用いている２値のホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ，Ｂｇから２次演算を行い３値のホワイトバランス補正用の利得Ｒｇ’，Ｇｇ’，Ｂｇ’を求めるので従来のシステムの利用が可能で実装が容易である。また、予め考え得る信号規格の輝度復調式の係数（Ｖ，Ｘ，Ｗ）を切り変えることで他の輝度復調式（ＩＴＵ−Ｒ７０９等）に対応することができる。また、ホワイトバランス補正回路を併用することにより専用の輝度補正用増幅器を必要とせず、回路規模の増大をすることなく行える。さらに、輝度信号処理が独立していない３原色信号処理方式のカラー撮像装置で輝度変動誤差の補償を行うことができる。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像信号処理回路の構成図である。
【図２】上記画像信号処理回路における演算処理部の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来の色信号Ｃｒ／Ｃｂと輝度信号Ｙの処理が分離されたカラー撮像装置における画像信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の３原色信号処理方式のカラー撮像装置における画像信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した画像信号処理回路における演算処理部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  画像信号処理回路、１１，１２，１３  可変利得増幅器、２０  ＹＣマトリクス回路、３０  平均値演算部、３５  演算処理部
【図１】
0003925138.tif 000008
【図２】
0003925138.tif 000009
【図３】
0003925138.tif 000010
【図４】
0003925138.tif 000011
【図５】
0003925138.tif 000012