(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出手段と、
抽出された前記高域信号から抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧手段と、
前記入力した画素信号の信号レベルそのものに対応する前記抑圧レベルを設定する設定手段と、
前記抑圧手段により抑圧された高域信号を強調する高域強調手段とを有することを特徴とする輪郭補正装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴とする請求項１に記載の輪郭補正装置。
【請求項３】
前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の輪郭補正装置。
【請求項４】
入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出手段と、
抽出された前記高域信号から抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧手段と、
前記入力した画素信号の信号レベルに応じて前記抑圧レベルを設定する設定手段と、
前記抑圧手段により抑圧された高域信号を強調する高域強調手段と、
前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化手段と、を有し、
前記設定手段は、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加した後単調に減少するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴とする輪郭補正装置。
【請求項５】
入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出工程と、
前記入力した画素信号の信号レベルそのものに対応する抑圧レベルを設定する設定工程と、
抽出された前記高域信号から前記設定した抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧工程と、
前記抑圧工程において前記抑圧された高域信号を強調する高域強調工程とを具備することを特徴とする輪郭補正方法。
【請求項６】
前記設定工程では、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴とする請求項５に記載の輪郭補正方法。
【請求項７】
前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化工程を更に具備することを特徴とする請求項５に記載の輪郭補正方法。
【請求項８】
入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出工程と、
前記入力した画素信号の信号レベルに応じて抑圧レベルを設定する設定工程と、
抽出された前記高域信号から前記設定した抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧工程と、
前記抑圧工程において前記抑圧された高域信号を強調する高域強調工程と、
前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化工程と、を有し、
前記設定工程では、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加した後単調に減少するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴とする輪郭補正方法。
【請求項９】
請求項５乃至８に記載の輪郭補正方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等に用いられる輪郭補正装置及び輪郭補正方法及びプログラム及び記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤなどの固体撮像素子から得られる映像信号にはノイズ成分が含まれているため、輪郭強調処理を行うと、ノイズ成分も同時に拡大されＳ／Ｎの悪い画像となってしまう。
【０００３】
従来は、これを回避するため、ベースクリップ処理を行っていた。例えば、入力信号にＢＰＦ（バンドパスフィルター）を適用して中高域信号を得たのち、中高域信号の絶対値信号からある一定の値を減算し負の値になったレベルはノイズレベルとみなし０にクリップしてノイズを除去する。さらに、一定の係数を乗算して高域信号を強調して、再び符号を元に戻した結果を入力信号に加算する。このようにして、ノイズ成分を除去した高域の信号を得ることが可能である。
【０００４】
また、γ補正などの非線形変換を輝度信号に対して行うことにより、相対的に暗い側の高域信号が明るい側に対して強調されるが、これを避けるため、輝度信号に応じて輪郭補正量を変える方法も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固体撮像素子から得られる映像信号に含まれるノイズの量は、固体撮像素子に入力される信号レベルによって変化するため、一律のベースクリップ処理を行うと、ある入力レベルで適当なベースクリップ処理が他の入力レベルに対しては不適当なベースクリップ処理になってしまっていた。
【０００６】
また、輝度信号に応じて輪郭補正量を変えたとしても信号レベルを下げることでノイズを目立ちにくくする効果はあるが、ノイズを取り除く効果はなかった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、入力信号のレベルに応じて異なるノイズレベルに最適なベースクリップ処理を行うことが可能な輪郭補正装置及び方法及びプログラム及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる輪郭補正装置は、入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出手段と、抽出された前記高域信号から抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧手段と、前記入力した画素信号の信号レベルそのものに対応する前記抑圧レベルを設定する設定手段と、前記抑圧手段により抑圧された高域信号を強調する高域強調手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、この発明に係わる輪郭補正装置において、前記設定手段は、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係わる輪郭補正装置において、前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化手段を更に具備することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係わる輪郭補正装置は、入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出手段と、抽出された前記高域信号から抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧手段と、前記入力した画素信号の信号レベルに応じて前記抑圧レベルを設定する設定手段と、前記抑圧手段により抑圧された高域信号を強調する高域強調手段と、前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化手段と、を有し、前記設定手段は、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加した後単調に減少するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係わる輪郭補正方法は、入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出工程と、前記入力した画素信号の信号レベルそのものに対応する抑圧レベルを設定する設定工程と、抽出された前記高域信号から前記設定した抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧工程と、前記抑圧工程において前記抑圧された高域信号を強調する高域強調工程とを具備することを特徴としている。
【００１３】
また、この発明に係わる輪郭補正方法において、前記設定工程では、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴としている。
【００１４】
また、この発明に係わる輪郭補正方法において、前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化工程を更に具備することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明に係わる輪郭補正方法は、入力した画素信号から所定周波数以上の高域信号を抽出する高域抽出工程と、前記入力した画素信号の信号レベルに応じて抑圧レベルを設定する設定工程と、抽出された前記高域信号から前記設定した抑圧レベル以下の信号成分を抑圧する抑圧工程と、前記抑圧工程において前記抑圧された高域信号を強調する高域強調工程と、前記入力した画素信号を予め非線形変換しておく非線形化工程と、を有し、前記設定工程では、前記入力した画素信号の信号レベルの増加に伴って単調に増加した後単調に減少するように、前記抑圧レベルを設定することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係わるプログラムは、上記の輪郭補正方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明に係わる記憶媒体は、上記のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の輪郭補正回路の第１の実施形態を利用する撮像装置の概略図である。レンズ１８を通過した光をＣＣＤ１９において受光し、ＣＣＤからの出力信号をＡ／Ｄ変換器２０においてデジタル信号にした後、ＷＢ回路６においてホワイトバランスをとり、色信号作成回路２１において色差信号Ｕ,Ｖを作成し、また、輝度信号作成回路において輝度信号Ｙを作成することで、カラー画像を得ることが可能である。
【００２０】
輝度信号作成回路について図２を参照して説明する。
【００２１】
輝度信号は、ＷＢ(ホワイトバランス）回路６によりホワイトバランスがとられたのち、Ｒ補間回路７、Ｂ補間回路８、Ｇ補間回路９において、それぞれ、レッド、ブルー、グリーンについて画素毎に色補間される。
【００２２】
この色補間について、グリーン信号を例に説明する。ここでは、図３のような配列のＣＣＤを想定する。まず、ＣＣＤのグリーン画素以外の画素位置について０を挿入する。次に、水平および垂直方向にそれぞれＬＰＦ（ローパスフィルター）をかける。例えば、Ｂ２２の位置における補間後のグリーン信号をＧ'２２とすると、
Ｇ'２２ = (Ｇ１２+Ｇ２１+Ｇ２３+Ｇ３２)/４
また、Ｇ２３の位置における補間後のグリーン信号をＧ'２３とすると、
Ｇ'２３ = (Ｇ１２ + Ｇ１４ + ４×Ｇ２３ + Ｇ３２ + Ｇ３４)/８
のようになる。他の画素位置に関しても同様に行えば、グリーン信号に関して補間された信号を得ることができる。Ｒ補間やＢ補間に関しても同様にして、ぞれぞれ、レッド信号およびブルー信号を得ることが可能である。
【００２３】
次に、輪郭補正回路１０によって、後述するようにグリーン信号の輪郭補正が行われ、乗算器１１によりレッド、ブルー、グリーン信号それぞれに一定の係数を乗算し、加算器１２でそれぞれを加算する。さらに、γ変換回路１３においてγ変換を行うことで輝度信号を得ることが可能である。
【００２４】
以上のような撮像装置において、本実施形態の輪郭補正回路は利用される。以上の説明は撮像装置の一例を示しただけであり、輪郭補正回路の利用形態を限定するものではない。
【００２５】
次に輪郭補正回路１０について詳しく説明する。図４は第１の実施形態の輪郭補正回路１０の構成を示すブロック図である。
【００２６】
ＢＰＦ回路１は入力信号（Ｇ信号）にＢＰＦ（バンドパスフィルター）を適用し所定周波数以上の中高域信号を得る回路である。ＢＣ（ベースクリップ）回路２はある一定の振幅レベル（ベースクリップレベル）以下の信号（ノイズ）を上記中高域信号から抑圧する回路である。ベースクリップレベルについては、ＢＣレベル設定回路５により設定される。乗算器３はノイズ成分が抑圧された中高域信号に一定の係数を乗算する回路である。これらの回路により、ノイズ成分が抑圧された中高域信号が強調され、加算器４において、入力信号に加算されることによって、ノイズ成分が抑圧された出力信号（Ｇ信号）を得ることが可能である。
【００２７】
ＢＣ回路２およびＢＣレベル設定回路５について、さらに詳しく説明する。ＢＣ回路２においては、図５に示したように、絶対値化回路１４において中高域信号の絶対値化を行い、この絶対値化された信号からある量を加算器１２において減算するが、その際、減算量に関してはＢＣレベル設定回路５において設定された量を用いる。次に符号化回路１５において、中高域信号は、減算によって負となったレベル（ベースクリップレベル）を０とし、その他の領域を元の符号に戻される。このようにして、ベースクリップ処理が行われる。
【００２８】
ＢＣレベル設定回路におけるベースクリップレベルの設定に関しては、入力信号レベルに対するノイズ量を元に決定すればよい。例えば、入力信号レベルをk とし、ＣＣＤのダークノイズのレベルをｂ、光ショットノイズのレベルをｆ(k)、とすると、入力信号レベルに対するノイズ量ｎ(k)は、
ｎ(k) = ｆ(k) + ｂ
と表せる。ｎ(k)は例えば図６のようになる。この場合、設定されるベースクリップレベルはノイズレベルｎ(k)に比例した量となる。入力信号レベルとベースクリップ量（レベル）の関係を図示すると図７のようになる。
【００２９】
ＢＣレベル設定回路は、例えば、メモリ上に上記入力信号対ベースクリップ量をテーブル化しておき、図８のようにテーブルを参照するように構成してもよいし、あるいは、入力信号対ベースクリップ量の関係を関数化し、演算で求めるよう構成してもよい。
【００３０】
以上の回路を用いることで、ノイズが好適に抑圧された輪郭補正画像を得ることが可能である。
【００３１】
なお、ここではベースクリップ量（レベル）を入力信号そのものを用いて決定するようにしたが、入力信号にローパスフィルターをかけたものを用いて決定してもよいし、輝度信号を別途作成してからそれを用いてもよい。
【００３２】
次に、図１２は、本実施形態の輪郭補正回路の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、ステップＳ１では、入力信号にＢＰＦ（バンドパスフィルター）を適用し所定周波数以上の中高域信号を抽出する。
【００３４】
ステップＳ２では、ＢＣレベル設定回路５が入力信号レベルとテーブル等とに基づいて、入力信号から減算する減算量を設定する。
【００３５】
ステップＳ３では、ステップＳ１で抽出された中高域信号を絶対値化し、その値からステップＳ２で設定された減算量を減算する。そして、この減算によって負になったレベルをベースクリップレベルとして０に設定する。その後その他の領域の信号を符号を絶対値化前に戻す。これによりノイズ成分が抑圧された中高域信号が得られる。
【００３６】
ステップＳ４では、ステップＳ３で得られた中高域信号に一定の係数を乗算し、この中高域信号を強調する。
【００３７】
そして、ステップＳ５では、ステップＳ４で強調された中高域信号を入力信号に加算する。
【００３８】
以上の動作により、ノイズが好適に抑圧された輪郭補正画像を得ることができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４０】
図９は本発明の第２の実施形態の輪郭補正回路を利用する撮像装置の一部を示すブロック図である。図２に示した第１の実施形態における撮像装置とはγ変換回路の位置が異なっているだけである。
【００４１】
本実施形態においては、γ変換回路の配置を変えたことにより、入力信号レベルに対するベースクリップの設定量（設定レベル）が第１の実施形態とは異なる。
【００４２】
本実施形態では、ホワイトバランスがとられた信号に対してすぐにγ変換回路を適用するが、このγ変換回路はモニタの出力特性を打ち消すために行うものであるため、暗い側の信号を持ち上げ明るい側の信号を寝かせる特性をもつ。そのため、ノイズ量は暗い側で増加し、明るい側で減少することになる。
【００４３】
また、もともとのＣＣＤから発生するノイズ量は図７に示したように入力信号レベルに対して単調に増加する特性を持つため、γ変換後のノイズ量は、図１０のように、一度ノイズ量が増加した後、再び減少することになる。
【００４４】
したがって、本実施形態においては入力信号レベルとベースクリップ量（レベル）の関係は図１１のように入力信号レベルの増加とともに単調に増加した後、再び単調に減少するように設定するのが効果的である。
【００４５】
以上説明したように、上記の第１及び第２の実施形態に従えば、信号レベルによってノイズレベルが変化するような場合でも、そのノイズレベルに対して最適なベースクリップ処理を行うことが可能な輪郭補正装置を実現することができる。
【００４６】
【他の実施形態】
また、各実施形態の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４７】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４８】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図１２に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力信号のレベルに応じて異なるノイズレベルに最適なベースクリップ処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の輪郭補正回路の第１の実施形態を利用する撮像装置の一部の概略図である。
【図２】図１の輝度処理部分を詳しく示した図である。
【図３】ＣＣＤのカラーフィルター配列を示す図である。
【図４】第１の実施形態の輪郭補正回路の概略を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態におけるベースクリップ回路の構成を示すブロック図である。
【図６】入力信号レベルとノイズ量の関係の一例を示す図である。
【図７】入力信号レベルとベースクリップ量の関係の一例を示す図である。
【図８】第１の実施形態におけるＢＣレベル設定回路の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の輪郭補正回路が利用された撮像装置の一部のブロック図である。
【図１０】入力信号レベルとγ変換後のノイズ量の関係の一例を示す図である。
【図１１】入力信号レベルとベースクリップ量の関係の一例を示す図である。
【図１２】輪郭補正回路の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ＢＰＦ回路
２  ＢＣ回路
３  強調回路
４  加算器
５  ＢＣレベル設定回路
６  ＷＢ回路
７  Ｒ補間回路
８  Ｂ補間回路
９  Ｇ補間回路
１０  輪郭補正回路
１１  乗算器
１２  加算器
１３  γ変換回路
１４  絶対値化回路
１５  符号化回路
１６  制御回路
１７  テーブル
１８  レンズ
１９  ＣＣＤ
２０  Ａ／Ｄ変換機
２１  色信号作成回路
２２  輝度信号作成回路
【図１】
0004332317.tif 000002
【図２】
0004332317.tif 000003
【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】
0004332317.tif 000008
【図８】
0004332317.tif 000009
【図９】
0004332317.tif 000010
【図１０】
0004332317.tif 000011
【図１１】
0004332317.tif 000012
【図１２】
0004332317.tif 000013