(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界像を表す生画像データを形成する注目画素の画素データにフィルタ処理を施して処理画素データを出力するフィルタ処理手段、
前記生画像データを形成する注目画素の画素データと前記処理画素データとに重み付け加算を施して輪郭強調データを作成する第１作成手段、
前記生画像データに基づいて輝度データを作成する第２作成手段、
前記第１作成手段によって作成された輪郭強調データを前記第２作成手段によって作成された輝度データに加算する加算手段、
前記注目画素の画素データと前記注目画素の周辺に存在する周辺画素の画素データとに基づいて前記被写界像のうち前記注目画素を含む部分画像の平坦度を検出する検出手段、および
前記部分画像が平坦であるほど前記処理画素データに対する重み付け量が増大するように前記検出手段の検出結果に基づいて前記第１作成手段を制御する制御手段を備える、輪郭強調回路。
【請求項２】
前記フィルタ処理はメディアンフィルタ処理である、請求項１記載の輪郭強調回路。
【請求項３】
前記注目画素はグリーンの色情報を有する画素である、請求項１または２記載の輪郭強調回路。
【請求項４】
前記生画像データは各画素が複数色のいずれか１つの色情報を有する画像データであり、前記周辺画素が有する色情報の色は前記注目画素が有する色情報の色と一致する、請求項１ないし３のいずれかに記載の輪郭強調回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、輪郭強調回路に関し、特にたとえばディジタルカメラに適用され、撮影手段から出力された第１画素信号と当該第１画素信号にフィルタ処理を施して得られた第２画素信号との重み付け加算によって輪郭強調信号を生成する、輪郭強調回路に関する。
【０００２】
【従来技術】
ディジタルカメラにおける画像処理技術の１つに、画像の輪郭部分にメリハリをつけるエッジ強調がある。これは、イメージセンサから出力される画像信号のエッジ（高周波）成分を抽出し、抽出したエッジ成分にアパーチャゲインを付与してアパーチャ信号を生成し、このアパーチャ信号を画像信号に重畳する技術である。かかるエッジ強調において画像信号のエッジ成分を抽出するのに、従来は、当該画像信号に対して直接エッジ抽出処理を施していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来技術では、画像信号に比較的に周波数の高い雑音成分が含まれる場合に、エッジ成分とともに当該雑音成分も抽出されてしまう。その結果、抽出された雑音成分に対してもアパーチャゲインが付与され、ひいてはエッジ成分のみならず当該雑音成分も強調され、画質が劣化する、という問題がある。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、高品質なエッジ強調を実現できる、輪郭強調回路を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に従う輪郭強調回路は、被写界像を表す生画像データを形成する注目画素の画素データにフィルタ処理を施して処理画素データを出力するフィルタ処理手段、生画像データを形成する注目画素の画素データと処理画素データとに重み付け加算を施して輪郭強調データを作成する第１作成手段、生画像データに基づいて輝度データを作成する第２作成手段、第１作成手段によって作成された輪郭強調データを第２作成手段によって作成された輝度データに加算する加算手段、注目画素の画素データと注目画素の周辺に存在する周辺画素の画素データとに基づいて被写界像のうち注目画素を含む部分画像の平坦度を検出する検出手段、および部分画像が平坦であるほど処理画素データに対する重み付け量が増大するように検出手段の検出結果に基づいて第１作成手段を制御する制御手段を備える。
【０００６】
【作用】
フィルタ処理手段は、被写界像を表す生画像データを形成する注目画素の画素データにフィルタ処理を施して処理画素データを出力する。第１作成手段は、生画像データを形成する注目画素の画素データと処理画素データとに重み付け加算を施して、輪郭強調データを作成する。第２作成手段は、生画像データに基づいて輝度データを作成する。第１作成手段によって作成された輪郭強調データは、第２作成手段によって作成された輝度データに加算手段によって加算される。検出手段は、注目画素の画素データと注目画素の周辺に存在する周辺画素の画素データとに基づいて、被写界像のうち注目画素を含む部分画像の平坦度を検出する。制御手段は、部分画像が平坦であるほど処理画素データに対する重み付けが増大するように、検出手段の検出結果に基づいて第１作成手段を制御する。
【０００７】
なお、フィルタ処理として、メディアンフィルタ処理を用いることができる。
【０００８】
また、注目画素は、グリーンの色情報を有する画素とするのが望ましい。
【０００９】
好ましくは、生画像データは各画素が複数色のいずれか１つの色情報を有する画像データであり、周辺画素が有する色情報の色は注目画素が有する色情報の色と一致する。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、被写体の輪郭部分の輪郭強調データは、生画像データを形成する画素データに大きな重み付けをした重み付け加算によって生成されるので、当該輪郭部分により一層のメリハリをつけることができる。一方、被写体のほぼ平坦な部分の輪郭強調データは、生画像データを形成する画素データから雑音成分を低減した処理画素データに大きな重み付けをした重み付け加算によって生成されるので、当該平坦な部分における雑音成分の影響が低減される。したがって、従来よりも高品質なエッジ強調を実現することができる。
【００１１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１２】
【実施例】
図１を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、光学レンズ１２を通して被写体の光学像が入射されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）型のイメージセンサ１４を有している。イメージセンサ１４は、ＴＧ（Timing Generator）１６から供給されるタイミング信号に従って、被写体の光学像を露光するとともに、当該露光によって蓄積された電荷に応じた画像信号を出力する。
【００１３】
イメージセンサ１４から出力された画像信号は、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）／ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路１８に入力され、ここで相関二重サンプリング処理および増幅処理を施された後、Ａ／Ｄ変換回路２０に入力される。Ａ／Ｄ変換回路２０は、入力された画像信号をディジタル信号である画像データに変換し、変換後の画像データを信号処理回路２２に入力する。信号処理回路２２は、入力された画像データに色分離，白バランス調整，ガンマ補正，ＹＵＶ変換などの所定の処理を施した後、当該ＹＵＶ変換によって生成されたＹ（輝度）データ，Ｕ（青色差）データおよびＶ（赤色差）データを図示しないビデオエンコーダおよび圧縮回路に入力する。これによって、最終的に被写体のスルー画像が図示しない液晶モニタの画面に表示されるとともに、圧縮画像ファイルが図示しないメモリカードに記録される。
【００１４】
さらに、この実施例のディジタルカメラ１０は、エッジ強調回路２４を備えている。このエッジ強調回路２４には、Ａ／Ｄ変換回路２０による変換後の画像データが入力され、エッジ強調回路２４は、当該入力された画像データからアパーチャ信号Ａを生成する。生成されたアパーチャ信号Ａは、加算回路２６に入力され、ここで信号処理回路２２から出力されるＹデータに加算（重畳）される。これによって、当該Ｙデータのエッジ成分が強調され、つまりエッジ強調が実現される。
【００１５】
具体的には、図２に示すように、エッジ強調回路２４は、メディアン（中央値）フィルタ３０，重み付け加算回路３２，エッジレベル検出回路３４，係数算出回路３６およびアパーチャ信号生成回路３８を含む。そして、これらのうちのメディアンフィルタ３０，重み付け加算回路３２およびエッジレベル検出回路３４の各々に、Ａ／Ｄ変換回路２０による変換後の画像データが入力される。
【００１６】
なお、Ａ／Ｄ変換回路２０による変換後の画像データは、図３に示すように、それぞれＲ（Red），Ｇ（Green）およびＢ（Blue）のいずれか１つの色成分を有する複数の画素データを含んでいる。これらの画素データの色成分は、イメージセンサ１４の受光面に設けられた図示しない原色フィルタの色要素に対応する。
【００１７】
すなわち、図３は、各画素データの色成分をイメージセンサ１４の各画素（受光素子）の並びに対応させて概念的に表現したものであり、或る垂直列に注目すると、当該垂直列にはＲ成分の画素データとＧ成分の画素データとが交互に並んでいる。そして、当該垂直列と隣り合う別の垂直列には、Ｇ成分の画素データとＢ成分の画素データとが交互に並んでいる。さらに、図３に太線の枠５０で示すように任意の縦２行×横２列の４つの画素に注目すると、当該枠５０の一方の対角線上にはＧ成分の画素データが並んでおり、他方の対角線上にはＲ成分の画素データとＢ成分の画素データとが並んでいる。
【００１８】
図２に戻って、メディアンフィルタ３０は、かかる画像データに含まれる複数の画素データのうちＧ成分の画素データに対して３×３のフィルタ処理を施す。すなわち、メディアンフィルタ３０は、図４に示すように、任意のＧ画素（Ｇの色要素が割り当てられた画素）を注目画素Ｇ０とし、この注目画素Ｇ０および当該注目画素Ｇ０を囲む４つのＧ画素Ｇ１〜Ｇ４の各画素データの中央値、つまり上（または下）から３番目に大きい画素データを特定する。そして、特定した画素データを、注目画素Ｇ０の画素データとして設定する。このフィルタ処理は、イメージセンサ１４の端縁に存在するＧ画素以外の全てのＧ画素の画素データについて施される。なお、イメージセンサ１４の端縁に存在するＧ画素の画素データについては、そのままのデータが維持される。
【００１９】
このメディアンフィルタ３０によるフィルタ処理によって、画像データ（Ｇ成分の画素データ）に含まれる雑音成分が低減される。このフィルタ処理後の画像データＧｍは、重み付け加算回路３２に入力される。
【００２０】
重み付け加算回路３２は、メディアンフィルタ３０から入力されるフィルタ処理後の画像データＧｍと、Ａ／Ｄ変換回路２０から入力される画像データ、いわゆる生画像データとに対して、次の数１で示される重み付け加算を施す。
【００２１】
【数１】
Ｇａ＝Ｇｍ・ｋ＋Ｇ・（１−ｋ）
ここで、Ｇｍは、フィルタ処理後のＧ成分の画素データであり、Ｇは、生画像データに含まれるＧ成分の画素データである。そして、ｋは、重み付け係数である。この重み付け係数ｋは、次の手順によって求められる。
【００２２】
まず、エッジレベル検出回路３４が、Ａ／Ｄ変換回路２０から入力される生画像データのうちＧ成分の画素データに対して数２で示される演算を施す。
【００２３】
【数２】
0003863808.tif 000002
ここで、Ｇ０は、図４における注目画素Ｇ０の画素データであり、Ｇ１〜Ｇ４は、それぞれ注目画素Ｇ０を囲む４つの周辺画素Ｇ１〜Ｇ４の画素データである。
【００２４】
この数２から判るように、エッジレベル検出回路３４は、注目画素Ｇ０の画素データと各周辺画素Ｇ１〜Ｇ４の画素データとの差を２で割った値の総和の絶対値を求める。ここで、たとえば注目画素Ｇ０の位置に被写体の輪郭部分が存在するとすると、当該エッジレベル検出回路３４による演算結果Ｅは比較的に大きな値となる。一方、注目画素Ｇ０および各周辺画素Ｇ１〜Ｇ４が被写体のほぼ平坦な部分に位置する場合には、演算結果Ｅは比較的に小さい値となり、極端にはＥ＝０となる。つまり、エッジレベル検出回路３４は、被写体のエッジの程度、換言すれば被写体の平坦さを検出する。
【００２５】
このエッジレベル検出回路３４による検出結果、つまりエッジの程度を表すデータＥは、係数算出回路３６に入力される。係数算出回路３６は、入力されたデータＥに基づいて上述の重み付け係数ｋを算出する。この重み付け係数ｋの算出式は、次の数３で表される。
【００２６】
【数３】
ｋ＝α                        ；Ｅ≦Ｔｈ
ｋ＝α−（Ｅ−Ｔｈ）・β      ；Ｅ＞Ｔｈ
ここで、α，βおよびＴｈは、それぞれ一定の値である。
【００２７】
この数３で示されるデータＥと重み付け係数ｋとの関係をグラフで表すと、図５のようになる。すなわち、データＥの値が或る閾値Ｔｈ以下であるとき、重み付け係数ｋは一定の値αとなる。一方、データＥの値が閾値Ｔｈを超える範囲では、重み付け係数ｋはαよりも小さく、かつデータＥの値が大きいほど、つまり被写体のエッジの程度が大きいほど小さくなる。
【００２８】
このようにして算出された重み付け係数ｋは、重み付け加算回路３２に与えられる。重み付け加算回路３２は、与えられた重み付け係数ｋを用いて上述した数１の重み付け加算を行う。この数１によれば、重み付け係数ｋが大きいほど、つまりエッジの程度が小さいほど、メディアンフィルタ３０によるフィルタ処理後の画像データ（Ｇｍ）に対する重み付けの比率が大きくなる。一方、重み付け係数ｋが小さいほど、つまりエッジの程度が大きいほど、生画像データ（Ｇ）に対する重み付けの比率が大きくなる。この重み付け加算回路３２による重み付け加算後のデータＧａは、アパーチャ信号生成回路３８に入力される。
【００２９】
アパーチャ信号生成回路３８は、入力されたデータＧａのエッジ成分を抽出し、抽出したエッジ成分にアパーチャゲインを付与することでアパーチャ信号Ａを生成する。このアパーチャ信号生成回路３８による一連の処理は、公知の技術によって実現される。生成されたアパーチャ信号Ａは、上述したように加算回路２６において信号処理回路２２から出力されるＹデータに重畳され、これによって当該Ｙデータのエッジ成分が強調される。
【００３０】
以上の説明から判るように、この実施例では、生画像データ（Ｇ）とメディアンフィルタ３０によるフィルタ処理後の画像データ（Ｇｍ）との重み付け加算結果Ｇａに基づいてアパーチャ信号Ａが生成される。そして、被写体の輪郭部分に重畳されるアパーチャ信号Ａについては、生画像データ（Ｇ）に対する重み付け比率を大きくした重み付け加算結果Ｇａに基づいて生成されるので、当該輪郭部分により一層のメリハリをつけることができる。一方、被写体のほぼ平坦な部分に重畳されるアパーチャ信号Ａについては、フィルタ処理後の画像データ（Ｇｍ）に対する重み付け比率を大きくした重み付け加算結果Ｇａに基づいて生成されるので、当該平坦な部分における雑音成分の影響を低減することができる。つまり、高品質なエッジ強調を実現できる。
【００３１】
なお、この実施例においては、ディジタルカメラ１０にこの発明を適用する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ビデオカメラやビデオスイッチャなどの画像信号を取り扱う各種装置に、この発明を適用してもよい。
【００３２】
また、Ｇ成分の画像データに基づいてアパーチャ信号Ａを生成したが、Ｒ成分またはＢ成分の画像データに基づいて当該アパーチャ信号Ａを生成してもよい。ただし、エッジ強調効果に最も大きな影響を与える輝度成分は、Ｇ成分の画像データに最も多く含まれるので、かかるＧ成分の画像データに基づいてアパーチャ信号Ａを生成することによって、最も大きなエッジ強調効果を得ることができる。
【００３３】
さらに、メディアンフィルタ３０に代えて、たとえば最大値フィルタ，最小値フィルタ，平均値フィルタ，スティープフィルタなどの他の非線形フィルタを用いてもよい。また、非線形フィルタに限らず、線形フィルタを用いてもよい。
【００３４】
そして、エッジレベル検出回路３４において、上述した数２に基づいてエッジの程度Ｅを算出するようにしたが、これ以外の演算式によって当該エッジの程度Ｅを算出してもよい。また、このエッジの程度Ｅと重み付け係数Ｅとの関係は、図５（数３）に示す関係に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるエッジ強調回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図１の実施例における画像データに含まれる画素データの色成分を概念的に示す図解図である。
【図４】図２のエッジ強調回路内における画像信号の処理内容を説明するための図解図である。
【図５】図１の実施例におけるエッジの程度と重み付け係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ディジタルカメラ
２２…信号処理回路
２４…エッジ強調回路
２６…加算回路
３０…メディアンフィルタ
３２…重み付け加算回路
３４…エッジレベル検出回路
３６…係数算出回路
３８…アパーチャ信号生成回路
【図１】
0003863808.tif 000003
【図２】
0003863808.tif 000004
【図３】
0003863808.tif 000005
【図４】
0003863808.tif 000006
【図５】
0003863808.tif 000007