CN101242541A - 图像处理装置及其方法和电子照相机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像处理装置及其方法和电子照相机。该图像处理装置利用滤波器对从具有配置成马赛克状的滤色器的彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，该图像处理装置具有插值处理部(39)，该插值处理部(39)在成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式存在多种模式的情况下，根据所述配置模式的种类选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的空间的重心位置一致。

Description

图像处理装置及其方法和电子照相机
本申请基于在2007年2月9日提交的日本专利申请第2007-030485号并要求优先权，并通过引用而包含了其全部内容。
技术领域
本发明涉及在像素插值处理(同时化处理)方面具有特征的图像处理装置及其方法和电子照相机。
背景技术
在数字照相机等中使用的摄像元件(CCD、CMOS等)一般具有被称为拜尔(bayer)排列的马赛克状的像素配置。
在拜尔排列中，一个像素仅分配一个颜色成分。因此，在图像处理装置中，为了使全部像素具有R、G、B这三个成分，进行“同时化处理(插值处理、去马赛克(Demosaicing)处理)”。
在近年来的摄像元件中，为了应对高灵敏度摄影和高速读出，具有对在各像素中蓄积的多个电荷进行相加后输出的像素相加(像素混合、binning)模式。
这里，根据相加的像素数，针对每个颜色成分假设的重心位置产生偏差，结果，产生颜色偏差和伪色(false color)。
为了校正这种颜色偏差，有日本特开2004-147093号公报等公开的方法。在日本特开2004-147093号公报中，在同时化处理电路的前级设置有校正重心位置偏差的校正电路。
在上述现有的方法中，准备了独立于同时化处理电路的校正电路。因此，相对于现有的电路，电路的变更规模较大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种不用大幅变更现有的插值处理电路的结构，就能够校正因像素相加所产生的重心偏差的图像处理装置及其方法和电子照相机。
在本发明的第一方式中，图像处理装置利用滤波器对从具有配置成马赛克状的滤色器的彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，该图像处理装置具有插值处理部，该插值处理部在成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式存在多种模式的情况下，根据所述配置模式的种类选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的空间的重心位置一致。
在本发明的第二方式中，电子照相机具有：彩色摄像元件，其具有配置成马赛克状的滤色器；以及插值处理部，其利用滤波器对从所述彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，在成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式存在多种模式的情况下，所述插值处理部根据所述配置模式选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的重心位置一致。
在本发明的第三方式中，图像处理方法利用滤波器对从具有配置成马赛克状的滤色器的彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，该图像处理方法包含以下步骤：判定成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式是否存在多种模式的步骤；以及在所述判定结果为配置模式存在多种模式的情况下，根据所述配置模式选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的重心位置一致的步骤。
在本发明的第四方式中，图像处理装置对图像信号实施图像处理，该图像信号是对利用像素相加模式得到的信号进行了数字化而得到的，所述像素相加模式将多个同色像素的像素值的检测结果相加而从具有拜尔排列的摄像元件输出，该图像处理装置具有：系数存储部，其预先存储多组插值滤波系数；颜色配置判断部，其判断所述图像信号内的成为插值处理的对象的图像区域的颜色配置；系数选择部，其根据所述颜色配置判断部所判断出的颜色配置，从所述系数存储部中选择一组插值滤波系数；以及插值处理部，其使用所述系数选择部所选择的所述一组所述插值滤波系数，对成为所述插值处理的对象的图像区域的图像数据实施插值运算，生成由具有各颜色成分的全部颜色成分的像素构成的图像。
本发明的其他优点将在随后的说明中进行阐述，其中一部分根据该说明将变得显而易见，或者可以通过本发明的实践而获知。本发明的优点可以借助于下文中具体指出的手段和组合来实现并获得。
附图说明
包含于说明书中并构成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施方式，并与以上给出的一般说明和以下给出的实施方式的详细说明一起用于对本发明的原理进行阐述。
图1是本发明的实施方式的电子照相机的结构图。
图2A是示出图1所示的摄像元件13的原色拜尔排列的图。
图2B是用于说明9像素相加模式中的9像素相加的图。
图3是用于说明9像素相加后的假设重心位置的图。
图4A是示出图1所示的摄像元件13的原色拜尔排列的图。
图4B是用于说明4像素相加模式中的4像素相加的图。
图5是用于说明4像素相加后的假设重心位置的图。
图6A和图6B是用于说明图1所示的图像处理电路进行的同时化处理的图。
图7A、图7B、图7C1、图7C2、图7C3、图7C4是用于说明图1所示的图像处理电路进行的全部像素模式中的同时化处理的图。
图8A、图8B、图8C、图8D是用于说明4像素相加模式中的图像数据的图。
图9A1、图9A2、图9A3、图9A4、图9B1、图9B2、图9B3、图9B4是用于说明利用现有方法对4像素相加模式中的图像数据进行插值处理的情况的图。
图10是图1所示的图像处理电路的功能框图。
图11A、图11B、图11C、图11D、图11E、图11F、图11G、图11H是用于说明图10所示的图像处理电路的同时化处理的图。
图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图12F、图12G、图12H是用于说明图10所示的图像处理电路的同时化处理中所使用的相加用滤波系数组的图。
图13是用于说明图10所示的图像处理电路的同时化处理的流程图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式的电子照相机。图1是本发明的实施方式的电子照相机1的结构图。
如图1所示，电子照相机1例如具有：光学***11、摄像元件13、模拟数字变换器(Analog Digital Converter.ADC)15、图像处理电路17、联合图像专家组(Joint Photographic Experts Group：JPEG)编码/解码器19、视频编码器21、存储卡23、动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory：DRAM)25、中央处理单元(Central Processing Unit：CPU)27、监视器29以及总线6。
ADC 15、图像处理电路17、JPEG编码/解码器19、视频编码器21、存储卡23、DRAM 25以及CPU 27通过总线6电连接。
光学***11包含摄影镜头。光学***11形成被摄体的光学像。
摄像元件13具有多个像素。摄像元件11利用多个像素接收与光学***11形成的光学像对应的光，通过光电变换将所接收的光变换为图像信号。
ADC 15将摄像元件13生成的模拟图像信号变换为数字信号(图像数据)。该图像数据临时存储在DRAM 25中。
图像处理电路17例如对从DRAM 25读出的图像数据实施白平衡调节和同时化处理等处理，将其结果再次写入DRAM 25中。图像处理电路17在同时化处理中，针对从DRAM 25读出的图像数据的各颜色成分，通过插值生成全部像素位置的像素值。图像处理电路17在后面详细叙述。
JPEG编码/解码器19在图像记录时，对从DRAM 25读出的同时化处理后的图像数据进行编码，将编码后的图像数据写入例如存储卡23中。并且，JPEG编码/解码器19在图像再现时，对从存储卡23读出的编码图像数据进行解码，写入DRAM 25中。
视频编码器21对从DRAM 25读出的图像数据实施显示处理，生成模拟图像信号。然后，视频编码器21使与所生成的模拟图像信号对应的图像显示在监视器29上。
CPU 27对电子照相机1的动作进行总体控制。
下面，说明电子照相机1的整体动作的概要。
CPU 27对图1所示的电子照相机1的各部进行控制。例如，CPU 27进行摄像元件13的动作控制、由摄像元件13得到的图像信号的读出控制、ADC 15、图像处理电路17、JPEG编码/解码器19、视频编码器21的动作控制等。
在图1中，通过光学***11形成的光学像被由CCD等构成的摄像元件13的各像素受光。摄像元件13将由各像素受光的光学像变换为模拟图像信号。在CPU 27的控制下，在规定的时机读出在摄像元件13中得到的图像信号，并输入到ADC 15中。ADC 15将所输入的模拟图像信号变换为作为数字图像信号的图像数据。由ADC 15得到的图像数据经由总线6存储在DRAM 25中。
在记录图像时，通过图像处理电路17读出存储在DRAM 25中的图像数据。图像处理电路17首先对所读出的图像数据进行同时化。即，图像处理电路17进行插值，以使图像数据的各像素分别具有RGB三个颜色的像素值。然后，图像处理电路17对同时化后的图像数据进行白平衡调节。接着，图像处理电路17将RGB图像数据变换为亮度/色差数据(以下称为YC数据)。将RGB图像数据变换为YC数据后，图像处理电路17对Y数据进行灰度校正处理，对C数据(Cb、Cr)进行颜色校正处理。另外，灰度校正处理和颜色校正处理也可以在RGB数据的状态下进行。然后，为了削减图像数据的数据尺寸，图像处理电路17变换(下采样)YC数据的各图像成分的采样频率之比(以下称为采样比)。关于此时的采样比，在记录静态图像的情况下，例如使用Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2。在记录动态图像时，采样比使用Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶0。一般，人类的眼睛对亮度的变化很敏感，但是，对色差的变化比较迟钝。因此，即使减少色差信息进行采样，在再现图像等时，也不会使人类的眼睛感觉那么不自然。
在图像处理电路17中进行了处理的图像数据被输入到JPEG编码/解码器19。JPEG编码/解码器19利用离散余弦变换(Discrete CosineTransformation：DCT)等方法对所输入的图像数据进行编码。在JPEG编码/解码器19中被编码的图像数据临时存储在DRAM 25中。然后，作为附加了规定的头信息的JPEG文件记录在存储卡23中。
并且，在对摄像元件13中得到的图像进行浏览画面显示时，图像处理电路17将YC数据的尺寸调节(通常为缩小)为与监视器29的规格等对应的规定尺寸。然后，图像处理电路17变换(下采样)YC数据的各图像成分的采样比。该YC数据被存储在DRAM 25中。视频编码器21以帧单位读出在DRAM 25中存储的YC数据，根据所读出的YC数据，在监视器29上显示图像。
进而，在再现记录在存储卡23中的JPEG图像数据时，JPEG编码/解码器19读出记录在存储卡23中的JPEG图像数据，通过逆DCT变换等方法对所读出的JPEG图像数据进行解码。然后，图像处理电路17将解码得到的YC数据缩小为显示用的规定尺寸。该YC数据临时存储在DRAM 25中。视频编码器21以帧单位读出存储在DRAM 25中的YC数据，根据所读出的YC数据，在监视器29上显示图像。
下面，详细说明摄像元件13。
[摄像元件13]
摄像元件13是具有原色拜尔排列的像素的摄像元件。摄像元件13例如在配置成马赛克状的多个像素中接收与光学像对应的光。摄像元件13具有读出全部像素的信号的全部像素模式和像素相加模式。在本实施方式中，作为摄像元件13执行的像素相加模式，例示了9像素相加模式和4像素相加模式。
在全部像素模式中，摄像元件13将蓄积在水平像素的各像素中的电荷传送到垂直传送寄存器中后，将蓄积在各垂直传送寄存器中的电荷依次传送到水平传送寄存器中。进而，摄像元件13依次对水平传送寄存器提供传送脉冲，将与水平像素的电荷对应的模拟图像信号输出到ADC15。这样，逐行地进行模拟图像信号的输出。
在像素相加模式中，摄像元件13以在水平方向和垂直方向进行同色像素的电荷的相加(混合)的方式来传送电荷。在原色拜尔排列中，每隔一个像素配置同色的滤色器。因此，摄像元件13在每隔一个像素的时机以将各像素的电荷相加的方式进行电荷传送。然后，摄像元件13将与相加后的电荷对应的模拟图像信号输出到ADC 15。
<9像素相加>
图2A是示出图1所示的摄像元件13的原色拜尔排列的图。图2B是用于说明9像素相加模式的图。图3是用于说明9像素相加后的假设重心位置的图。
在原色拜尔排列中，每隔一个像素配置与同色的滤色器对应的像素。在9像素相加模式中，摄像元件13对位于在水平和垂直方向上每相隔一个像素的位置上的同色的9像素的电荷进行相加，生成模拟图像信号。如图3所示，该9像素相加后的各颜色成分的假设重心位置为图2B所示的各9像素×9像素的中心像素位置。如图3所示，在9像素相加模式中，各颜色成分的假设重心位置与图2A所示的拜尔排列的各颜色成分的配置相同。这样，在9像素相加模式中，不产生重心偏差。即，不需要校正各颜色成分的重心偏差。
<4像素相加>
图4A是示出图1所示的摄像元件13的原色拜尔排列的图。图4B是用于说明4像素相加模式的图。图5是用于说明4像素相加后的假设重心位置的图。
在4像素相加模式中，摄像元件13对位于在水平和垂直方向上每相隔一个像素的位置上的同色的4像素的电荷进行相加，生成模拟图像信号。如图5所示，该4像素相加后的各颜色成分的假设重心位置为图4B所示的各4像素×4像素的中心像素位置。如图5所示，在4像素相加模式中，各颜色成分的假设重心位置与图2A所示的拜尔排列的各颜色成分的配置不同。这样，在4像素相加模式中，产生重心偏差。即，需要校正各颜色成分的重心偏差。
[图像处理电路17]
图像处理电路17对从DRAM 25读出的图像数据进行同时化(插值)处理。同时化处理是如下的处理：如图6B所示，根据图6A所示的拜尔排列的图像数据，通过插值，生成对于一个像素位置具有R、G、B三个成分的数据的图像数据。
在摄像元件13以全部像素模式工作的情况下，从DRAM 25读出的图像数据的各颜色成分与图7A所示的位置相对应。图像处理电路17使用图7B所示的对各像素位置分配的滤波系数进行插值处理。由此，如图7C1、图7C2、图7C3、图7C4所示，在各块的中心位置进行各颜色成分的数据的插值。对于G像素，进行Gr和Gb两种数据的插值。如图6B所示，图像处理电路17将针对各颜色成分生成的插值数据写入DRAM 25中，以便分配给全部像素位置。
在图7B中，各颜色成分的滤波系数为“1、3、3、9”。这是因为，针对各颜色成分在插值处理中所使用的像素的位置和插值位置之间的距离在纵横上都为1∶3。但是，在实际计算插值处理中所使用的像素的位置和插值位置之间的距离时，必须进行平方根的计算。该计算很复杂，所以在本实施方式中，取代实际计算距离，而利用插值处理中所使用的像素的纵向距离和横向距离之积作为滤波系数。
在全部像素模式中，图像处理电路17对各颜色成分进行下述式(1-1)～(1-4)的插值运算。由此，生成块的中心位置的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。即，进行距离越近权重越大的二维加权平均运算。在本实施方式中，Rx、Grx、Gbx、Bx(x为整数)分别表示被分配了R、Gr、Gb、B的像素的像素值。
Rout＝(1*R1+3*R2+3*R3+9*R4)/16…(1-1)
Grout＝(3*Gr1+1*Gr2+9*Gr3+3*Gr4)/16…(1-2)
Gbout＝(3*Gb1+9*Gb2+1*Gb3+3*Gb4)/16…(1-3)
Bout＝(9*B1+3*B2+3*B3+1*B4)/16…(1-4)
对G像素的输出Gout使用Grout和Gbout的平均。
并且，在摄像元件13于4像素相加模式下工作的情况下，从DRAM25读出的图像数据的各颜色成分与图8C所示的像素位置相对应。当图像处理电路17使用图8B所示的各像素位置的滤波系数对图像数据进行插值时，各颜色成分的数据的插值位置如图8D所示。即，插值位置针对每个颜色成分而不同。由此，产生每个颜色成分的重心偏差。
作为参考，在对图8C所示的4像素相加模式下的颜色配置模式应用图9B1所示的滤波系数的情况下，能够在块的中心位置对全部颜色成分的数据进行插值。但是，从摄像元件13输入的图像数据的块数据具有图9A1～9A4的4种模式。因此，在进行与图9A2～9A4的模式对应的块的插值处理的情况下，如果使用与图9A1的情况相同的滤波系数，则各颜色成分的数据的插值位置如图9B2～9B4所示。在图9B2～9B4中，各颜色成分的数据的插值位置从块的中心位置偏离。
为了解决该问题，图像处理电路17进行如下所示的处理。由此，即使同时化处理的对象的块为图9A1～9A4中的任一种颜色配置模式，都能够在块的中心位置对各颜色成分的数据进行插值。
下面，对在4像素相加模式中图像处理电路17进行的同时化处理进行说明。
图10是图1所示的图像处理电路17的功能框图。如图10所示，图像处理电路17例如具有：分块部31、开头颜色判别部33、系数存储器35、滤波系数选择部37以及同时化处理部39。另外，分块部31、开头颜色判别部33、滤波系数选择部37以及同时化处理部39的功能的一部分或全部可以利用专用的电子电路来实现，也可以通过在处理电路中执行程序来实现。
这里，同时化处理部39是插值处理部的一例。滤波系数选择部37是滤波系数选择部的一例。开头颜色判别部33是颜色配置判断部的一例。
分块部31从DRAM 25读出由摄像元件13生成的图像数据(原色拜尔数据)。然后，分块部31将所读出的图像数据分块为N×N的块数据，输出到同时化处理部39。另外，在本实施方式中，例示出N＝4的情况。
开头颜色判别部33被从摄像元件13输入H触发(水平同步)信号HT和V触发(垂直同步)信号VT。然后，开头颜色判别部33根据这些输入信号，来判别输入到分块部31的块数据的开头的颜色成分。然后，开头颜色判别部33将表示判别结果的开头颜色判定数据TC输出到滤波系数选择部37。
在本实施方式中，块数据的颜色配置模式例如具有图11A、图11B、图11C、图11D分别所示的4种颜色配置模式P1～P4。在4种颜色配置模式P1～P4中，块内的各颜色成分的重心位置模式相互不同。这里，颜色配置模式P1、P2、P3、P4的块数据的开头颜色分别为R、Gr、Gb、B。开头颜色判别部33将表示是颜色成分R、Gr、Gb、B中的哪一个的开头颜色判定数据TC输出到滤波系数选择部37。
系数存储器35存储在全部像素模式中使用的全部像素用滤波系数组FCX。并且，系数存储器35存储分别与在4像素相加模式中使用的4种颜色配置模式P1、P2、P3、P4对应的相加用滤波系数组FC1、FC2、FC3、FC4。相加用滤波系数组FC1、FC2、FC3、FC4是与4像素相加模式对应的滤波系数组。如图11E、图11F、图11G、图11H和图12E、图12F、图12G、图12H所示，在各滤波系数组之间滤波系数互不相同。这是因为，根据针对各颜色成分在插值处理中所使用的各像素的位置和插值位置之间的距离，来决定滤波系数。因此，如果颜色配置模式不同，则构成与其对应的滤波系数组的滤波系数也不同。
在同时化处理对象的块数据具有图7A所示的颜色配置模式的情况下，全部像素用滤波系数组FCX由预先规定成在块的中心位置对全部的颜色成分进行插值的滤波系数构成。该滤波系数如图7B所示。
在同时化处理对象的块数据具有颜色配置模式P1的情况下，相加用滤波系数组FC1由预先规定成在块的中心位置对全部的颜色成分进行插值的滤波系数构成。该滤波系数如图11E或图12E所示。
在同时化处理对象的块数据具有颜色配置模式P2的情况下，相加用滤波系数组FC2由预先规定成在块的中心位置对全部的颜色成分进行插值的滤波系数构成。该滤波系数如图11F或图12F所示。
在同时化处理对象的块数据具有颜色配置模式P3的情况下，相加用滤波系数组FC3由预先规定成在块的中心位置对全部的颜色成分进行插值的滤波系数构成。该滤波系数如图11G或图12G所示。
在同时化处理对象的块数据具有颜色配置模式P4的情况下，相加用滤波系数组FC4由预先规定成在块的中心位置对全部的颜色成分进行插值的滤波系数构成。该滤波系数如图11H或图12H所示。
滤波系数选择部37根据来自摄像元件13的模式指定数据MOD和来自开头颜色判别部33的开头颜色判定数据TC，选择存储在系数存储器35中的全部像素用滤波系数组FCX和相加用滤波系数组FC1～FC4中的一个，输出到同时化处理部39。具体而言，在模式指定数据MOD表示全部像素模式的情况下，滤波系数选择部37选择全部像素用滤波系数组FCX，输出到同时化处理部39。并且，在模式指定数据MOD表示4像素相加模式、且开头颜色判定数据TC表示R的情况下，滤波系数选择部37选择相加用滤波系数组FC1，输出到同时化处理部39。在模式指定数据MOD表示4像素相加模式、且开头颜色判定数据TC表示Gr的情况下，滤波系数选择部37选择相加用滤波系数组FC2，输出到同时化处理部39。在模式指定数据MOD表示4像素相加模式、且开头颜色判定数据TC表示Gb的情况下，滤波系数选择部37选择相加用滤波系数组FC3，输出到同时化处理部39。在模式指定数据MOD表示4像素相加模式、且开头颜色判定数据TC表示B的情况下，滤波系数选择部37选择相加用滤波系数组FC4，输出到同时化处理部39。
同时化处理部39在全部像素模式中，针对从分块部31输入的块数据，使用从滤波系数选择部37输入的全部像素用滤波系数组FCX，进行上述式(1-1)～(1-4)所示的插值运算。由此，同时化处理部39针对各颜色成分生成块的中心位置的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。
并且，同时化处理部39在4像素相加模式中，针对从分块部31输入的块数据，使用从滤波系数选择部37输入的相加用滤波系数组FC1～FC4中的一个，进行插值运算。由此，同时化处理部39针对各颜色成分生成块的中心位置的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。具体而言，同时化处理部39针对图11A或图12A所示的颜色配置模式P1的块数据，使用图11E或图12E所示的相加用滤波系数组FC1，对各颜色成分进行下述式(2-1)～(2-4)的插值运算。由此，同时化处理部39生成块中心的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。
Rout＝(9*R1+15*R2+15*R3+25*R4)/64…(2-1)
Grout＝(15*Gr1+9*Gr2+25*Gr3+15*Gr4)/64…(2-2)
Gbout＝(15*Gb1+25*Gb2+9*Gb3+15*Gb4)/64…(2-3)
Bout＝(25*B1+15*B2+15*B3+9*B4)/64…(2-4)
并且，同时化处理部39针对图11B或图12B所示的颜色配置模式P2的块数据，使用图11F或图12F所示的相加用滤波系数组FC2，对各颜色成分进行下述式(3-1)～(3-4)的插值运算。由此，同时化处理部39生成块中心的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。
Rout＝(21*R1+3*R2+35*R3+5*R4)/64…(3-1)
Grout＝(3*Gr1+21*Gr2+5*Gr3+35*Gr4)/64…(3-2)
Gbout＝(35*Gb1+5*Gb2+21*Gb3+3*Gb4)/64…(3-3)
Bout＝(5*B1+35*B2+3*B3+21*B4)/64…(3-4)
并且，同时化处理部39针对图11C或图12C所示的颜色配置模式P3的块数据，使用图11G或图12G所示的相加用滤波系数组FC3，对各颜色成分进行下述式(4-1)～(4-4)的插值运算。由此，同时化处理部39生成块中心的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。
Rout＝(21*R1+35*R2+3*R3+5*R4)/64…(4-1)
Grout＝(35*Gr1+21*Gr2+5*Gr3+3*Gr4)/64…(4-2)
Gbout＝(3*Gb1+5*Gb2+21*Gb3+35*Gb4)/64…(4-3)
Bout＝(5*B1+3*B2+35*B3+21*B4)/64…(4-4)
并且，同时化处理部39针对图11D或图12D所示的颜色配置模式P4的块数据，使用图11H或图12H所示的相加用滤波系数组FC4，对各颜色成分进行下述式(5-1)～(5-4)的插值运算。由此，生成块中心的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。
Rout＝(49*R1+7*R2+7*R3+1*R4)/64…(5-1)
Grout＝(7*Gr1+49*Gr2+1*Gr3+7*Gr4)/64…(5-2)
Gbout＝(7*Gb1+1*Gb2+49*Gb3+7*Gb4)/64…(5-3)
Bout＝(1*B1+7*B2+7*B3+49*B4)/64…(4-4)
同时化处理部39生成Grout和Gbout的平均值作为G的输出Gout。然后，同时化处理部39将针对每个块数据生成的插值数据Rout、Gout、Bout写入DRAM 25中。由此，针对R、G、B的全部成分，将全部像素位置的像素值写入DRAM 25中。
下面，对图1所示的图像处理电路17的同时化处理的动作例进行说明。图13是用于说明图1所示的图像处理电路17的同时化处理的动作例的流程图。
步骤S1：
分块部31将从DRAM 25读出的图像数据(原色拜尔数据)分块为4×4的块的块数据。然后，将块数据输出到同时化处理部39。
步骤S2：
图像处理电路17判定从摄像元件13输入的模式指定数据MOD是否表示全部像素模式。在模式指定数据MOD表示全部像素模式的情况下，处理进入步骤S3。在模式指定数据MOD表示4像素相加模式的情况下，处理进入步骤S5。
步骤S3：
同时化处理部39使用从滤波系数选择部37输入的全部像素用滤波系数组FCX，对从分块部31输入的块数据进行插值运算。由此，同时化处理部39针对各颜色成分生成块的中心位置的插值数据Rout、Grout、Gbout、Bout。另外，同时化处理部39生成Grout和Gbout的平均值作为G的输出Gout。
步骤S4：
接着，同时化处理部39将在步骤S3中生成的插值数据Rout、Gout、Bout作为4×4的块的全部像素位置的像素数据写入DRAM 25中。由此，针对R、G、B的全部成分，将全部像素位置的像素值写入DRAM 25中。
步骤S5：
开头颜色判别部33对从摄像元件13输入的H触发(水平同步)信号HT和V触发(垂直同步)信号VT进行计数，根据该计数结果，来判别由分块部31进行了分块的各块数据的开头颜色成分。然后，开头颜色判别部33将表示判别结果的开头颜色判定数据TC输出到滤波系数选择部37。
步骤S6：
滤波系数选择部37根据来自摄像元件13的模式指定数据MOD和来自开头颜色判别部33的开头颜色判定数据TC，选择存储在系数存储器35中的相加用滤波系数组FC1～FC4中的一个，输出到同时化处理部39。
步骤S7：
同时化处理部39使用由滤波系数选择部37选择的相加用滤波系数组，对从分块部31输入的块数据进行插值运算。由此，同时化处理部39针对各颜色成分生成块的中心位置的插值数据Rout、Gout、Bout。
步骤S8：
接着，同时化处理部39将在步骤S7中生成的插值数据Rout、Gout、Bout作为4×4的块的全部像素位置的像素数据写入DRAM 25中。
同时化处理部39针对全部的块数据进行上述的步骤S1～步骤S8的处理。
下面，说明图1所示的电子照相机1的整体动作。
[摄像时]
与由光学***11形成的被摄体的光学像对应的光被摄像元件13的各像素受光。
摄像元件13以所述全部像素模式或4像素相加模式进行工作。然后，摄像元件13对各像素中蓄积的电荷进行光电变换，生成模拟图像信号。然后，摄像元件13将图像信号输出到ADC 15。接着，ADC 15将摄像元件13生成的模拟图像信号变换为数字信号(图像数据)，写入DRAM 25中。
接着，图像处理电路17对从DRAM 25读出的图像数据实施使用图13说明的同时化处理等处理。然后，图像处理电路17将处理后的结果再次写入DRAM 25中。在同时化处理中，针对从DRAM 25读出的图像数据的各颜色成分，通过插值生成全部像素位置的像素值。
接着，JPEG编码/解码器19从DRAM 25中读出由图像处理电路17进行了处理的图像数据并进行编码，将经编码的图像数据写入例如存储卡23中。
[再现时]
从存储卡23将再现对象的经编码的图像数据读出到DRAM 25。
JPEG编码/解码器19对从DRAM 25读出的经编码的图像数据进行解码，输出到视频编码器21。视频编码器21对从JPEG编码/解码器19输入的图像数据实施再现处理，生成再现图像信号。然后，视频编码器21根据再现图像信号，使图像显示在监视器29上。
如以上说明的那样，在本实施方式中，在通过4像素相加模式生成了图像数据的情况下，选择基于同时化处理对象的数据块的颜色配置模式的固有相加用滤波系数组FC1～FC4，用于同时化处理。由此，即使在来自摄像元件13的图像数据中存在每个颜色成分的假设重心位置的偏差时，也能够进行考虑了重心位置偏差的同时化处理。因此，不设置特别的校正电路，就能够在块的中心位置对各颜色成分的插值数据进行插值。
本发明不限于上述实施方式。即，在本发明的技术范围或其等同的范围内，本领域技术人员可以对上述实施方式的结构要素进行各种变更、组合、部分组合以及代替。例如，在上述实施方式中，例示了在同时化处理部39中对在摄像元件13中以4像素相加模式生成的图像数据进行处理的情况。除此之外，在摄像元件13中，还可以以在多个颜色成分之间产生重心偏差的任意的相加模式来生成图像数据。在该情况下，同时化处理部39选择性地使用滤波系数组对该图像数据进行插值，由此，在块内的同一插值位置对全部颜色成分进行插值。
并且，在上述实施方式中，例示了在块的中心位置进行插值的情况，但是，如果在多个颜色成分之间在同一插值位置进行插值，则可以在块的中心位置以外的位置进行插值。
并且，在上述实施方式中，例示了摄像元件13在像素相加模式中在水平方向和垂直方向两个方向对同色像素的电荷进行相加的情况，但是，也可以仅在水平方向和垂直方向中的任一个方向上对同色像素的电荷进行相加。
并且，在上述实施方式中，例示了摄像元件13的像素配置为4×4的情况，但是，该像素配置例如也可以为任意的N×M(N、M为3以上的整数)。
进而，构成摄像元件13的多个像素不限于正方格子排列，也利用排列成蜂窝(honey-comb)构造。
并且，在上述实施方式中，例示了对各像素固定地分配颜色成分的情况，但是，也可以采用在摄像时随机决定对各像素的颜色成分的分配模式的方法。该情况下，根据随机决定的颜色成分的分配模式，对同色像素的电荷进行相加，生成模拟信号，在图像处理电路17中，动态地生成与该分配模式对应的滤波系数来进行插值处理。

Claims (12)

1.一种图像处理装置，该图像处理装置利用滤波器对从具有配置成马赛克状的滤色器的彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，该图像处理装置具有插值处理部，该插值处理部在成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式存在多种模式的情况下，根据所述配置模式的种类选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的空间的重心位置一致。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，
所述插值处理部选择与成为所述插值处理的对象的图像区域中的所述配置模式的种类对应的插值滤波系数，使用所述所选择的插值滤波系数，对成为该插值处理的对象的图像区域的图像数据实施插值运算。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，该图像处理装置还具有：
滤波系数选择部，其根据成为所述插值处理的对象的图像区域中的所述配置模式的种类，从多组插值滤波系数中选择一组插值滤波系数，
其中，所述插值处理部使用所述滤波系数选择部所选择的所述一组插值滤波系数，对成为所述插值处理的对象的图像区域的图像数据实施插值运算。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置，该图像处理装置还具有：
颜色配置判断部，其根据成为所述插值处理的对象的图像区域内的所述颜色成分信号的配置，判断所述配置模式的种类，
其中，所述滤波系数选择部根据所述颜色配置判断部判断出的所述配置模式的种类，从所述多组插值滤波系数中选择所述一组插值滤波系数。
5.根据权利要求4所述的图像处理装置，
所述颜色配置判断部根据成为所述插值处理的对象的图像区域内的开头的像素所对应的颜色，判断所述颜色成分的配置。
6.根据权利要求1所述的图像处理装置，
所述图像信号是针对以拜尔排列配置的多个像素的受光结果，对利用将多个同色像素相加后输出的像素相加模式得到的信号进行了数字化的信号。
7.根据权利要求1所述的图像处理装置，
成为所述插值处理的对象的图像区域由根据N×N像素的受光结果而生成的像素值构成。
8.根据权利要求2所述的图像处理装置，
根据针对各颜色成分在插值处理中所使用的各像素的位置和插值位置之间的距离的函数，来决定所述插值滤波系数。
9.根据权利要求3所述的图像处理装置，
成为所述插值处理的对象的图像区域为4×4像素，所述多组插值滤波系数包含基于9∶15∶15∶25、3∶21∶5∶35的比率、以及1∶7∶7∶49的比率的插值滤波系数。
10.一种电子照相机，该电子照相机具有：
彩色摄像元件，其具有配置成马赛克状的滤色器；以及
插值处理部，其利用滤波器对从所述彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，
其中，在成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式存在多种模式的情况下，所述插值处理部根据所述配置模式选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的重心位置一致。
11.一种图像处理方法，该图像处理方法利用滤波器对从具有配置成马赛克状的滤色器的彩色摄像元件输出的图像信号进行插值处理，而得到彩色图像数据，该图像处理方法包含以下步骤：
判定成为所述插值处理的对象的图像区域中的各颜色成分信号的空间的重心位置的配置模式是否存在多种模式的步骤；以及
在所述判定结果为配置模式存在多种模式的情况下，根据所述配置模式选择性地变更所述插值处理，以便在所述多种配置模式的任一种配置模式中，各颜色成分信号的插值处理后的重心位置一致的步骤。
12.一种图像处理装置，该图像处理装置对图像信号实施图像处理，该图像信号是对利用像素相加模式得到的信号进行了数字化而得到的，所述像素相加模式将多个同色像素的像素值的检测结果相加而从具有拜尔排列的摄像元件输出，该图像处理装置具有：
系数存储部，其预先存储多组插值滤波系数；
颜色配置判断部，其判断所述图像信号内的成为插值处理的对象的图像区域的颜色配置；
系数选择部，其根据所述颜色配置判断部所判断出的颜色配置，从所述系数存储部中选择一组插值滤波系数；以及
插值处理部，其使用所述系数选择部所选择的所述一组所述插值滤波系数，对成为所述插值处理的对象的图像区域的图像数据实施插值运算，生成由具有各颜色成分的全部颜色成分的像素构成的图像。
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