JP2002232903A - 画像補間装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補間処理によって再生画像に生じる色にじみ
を減少させる。 【解決手段】 補間処理により画素信号を得ようとして
いる対象画素の左右および上下に隣接する画素のＧ信号
と対象画素のＧ信号との差を比較する（ステップ３１
０，３１３，３１５）。左側の画素のＧ信号が対象画素
のＧ信号に最も近いとき、左側の画素に関し、Ｒ，Ｇ，
Ｂ信号を用いて、色差信号Ｃｂ，Ｃｒを求める（ステッ
プ３１１）。その色差信号Ｃｂ，Ｃｒと対象画素のＲ信
号とを用いて対象画素のＢ信号ｂを求める（ステップ３
１２）。右側、上側、下側の画素のＧ信号が対象画素の
Ｇ信号に最も近いときは、それぞれ右側、上側、下側の
画素信号を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばデジタルカ
メラにおいて、カラー画像の画質を向上させるために設
けられる画像補間装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来デジタルカメラにおいて、カラー画
像を検出するために、ＣＣＤ等の撮像素子の前面にベイ
ヤー配列のカラーフィルタを設けたものが知られてい
る。このカラーフィルタは、レッド（Ｒ）、グリーン
（Ｇ）およびブルー（Ｂ）の各カラーフィルタ要素を市
松模様に配列して構成され、これらのカラーフィルタ要
素は撮像素子のフォトダイオードにそれぞれ対応してい
る。したがってフォトダイオードにより、各カラーフィ
ルタ要素に対応した色の画素信号が生成され、例えばＲ
のカラーフィルタ要素に対応したフォトダイオードによ
りＲの画素信号が生成される。

【０００３】撮像素子から出力された画素信号をそのま
ま用いるよりも高画質のカラー画像を表示するため、画
素信号に対して補間処理を施すことがある。通常の補間
処理では、フォトダイオードによってＲ信号が得られた
画素に対しては、その周囲に位置する画素のＧ信号の相
加平均をとることによってＧ信号が生成され、また、そ
の周囲に位置する画素のＢ信号の相加平均をとることに
よってＢ信号が生成される。ところが、例えば空間周波
数の高い画像において、補間処理によって求めようとし
ている画素の実際の色とその周囲の画素の実際の色とが
大きく異なることがあり、このような場合、補間処理に
より得られた画素の色信号の値によって、再生画像に色
にじみが生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
補間処理によって再生画像に色にじみが生じることを減
少させることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像補間装
置は、カラーフィルタとパターン設定部とＧ補間処理手
段とＲ／Ｂ補間処理手段とＢ補間処理手段とＲ補間処理
手段を備えている。カラーフィルタは、水平方向にレッ
ド（Ｒ）とグリーン（Ｇ）のカラーフィルタ要素が交互
に並ぶ第１の列と、この第１の列の上下側に隣接し、水
平方向にＧとブルー（Ｂ）のカラーフィルタ要素が交互
に並ぶ第２の列とから構成される。撮像素子は、各カラ
ーフィルタ要素に対応した画素信号であるＲ，Ｇ，Ｂ信
号を生成する。パターン設定手段は、撮像素子によって
生成されたＲ，Ｇ，Ｂ信号から、２×２の画素マトリク
スにおいて左上にＲ信号が位置する第１パターンと、右
上にＧ信号が位置する第２パターンと、左下にＧ信号が
位置する第３パターンと、右下にＢ信号が位置する第４
パターンとにそれぞれ属する画像を抽出する。Ｇ補間処
理手段は、第１および第４パターンに属する画像の各画
素に関し、隣接する画素のＧ信号を利用してＧ信号を求
める。Ｒ／Ｂ補間処理手段は、第２および第３パターン
に属する画像の各画素に関し、隣接する画素のＲおよび
Ｂ信号を利用してＲおよびＢ信号を求める。Ｂ補間処理
手段は、第１パターンに属する画像の各画素に関し、隣
接する画素の中から輝度値が最も近い類似画素を抽出
し、類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｂに基づいて、Ｂ信号
を求める。Ｒ補間処理手段は、第４パターンに属する画
像の各画素に関し、隣接する画素の中から輝度値が最も
近い類似画素を抽出し、類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒ
に基づいて、Ｒ信号を求める。

【０００６】Ｇ補間処理手段において、隣接する画素は
第２および第３パターンに属する画像に含まれる。Ｒ／
Ｂ補間処理手段において、隣接する画素は第１および第
４パターンに属する画像に含まれる。Ｂ補間処理手段お
よびＲ補間処理手段において、隣接する画素は第２およ
び第３パターンに属する画像に含まれる。

【０００７】Ｂ補間処理手段およびＲ補間処理手段は、
好ましくは、隣接する画素におけるＧ信号の値を用い
て、輝度値が最も近い類似画素を抽出する。類似画素の
色合いが補間処理によって求めようとしている画素の色
合いに近いと推定することにより、色にじみが減少す
る。

【０００８】Ｂ補間処理手段は、第１パターンに属する
画像の各画素に関し、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが類似画素の
色差信号Ｃｂ，Ｃｒにそれぞれ等しいと仮定してＢ信号
を求めてもよい。同様にＲ補間処理手段は、第４パター
ンに属する画像の各画素に関し、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが
類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒにそれぞれ等しいと仮定
してＲ信号を求めてもよい。

【０００９】Ｂ補間処理手段は、第１パターンに属する
画像の各画素に関し、その画素のＲ信号と類似画素の色
差信号Ｃｂ，Ｃｒを用いて、Ｂ信号を求めてもよい。こ
れにより、さらに色にじみを減少させることが可能にな
る。この場合、Ｂ補間処理手段は例えば下記式に従って
Ｂ信号を求める。 Ｃｂ＝-0.169×R(x',y')-0.331×G(x',y')+0.5×B(x',
y') Ｃｒ＝0.5×R(x',y')-0.419×G(x',y')-0.081×B(x',
y') ｂ＝1.293×R(x,y)+2.293×Ｃｂ-1.812×Ｃｒ ただし、R(x',y')， G(x',y')，B(x',y')は類似画素の
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号、R(x,y)は第１パターンに属する画像の
画素のＲ信号、ｂは補間処理手段により求められる第１
パターンに属する画像の画素のＢ信号である。

【００１０】Ｒ補間処理手段は、第４パターンに属する
画像の各画素に関し、その画素のＢ信号と類似画素の色
差信号Ｃｂ，Ｃｒを用いて、Ｒ信号を求めてもよい。こ
の場合、Ｒ補間処理手段は例えば下記式に従ってＲ信号
を求める。 Ｃｂ＝-0.169×R(x',y')-0.331×G(x',y')+0.5×B(x',
y') Ｃｒ＝0.5×R(x',y')-0.419×G(x',y')-0.081×B(x',
y') ｒ＝0.773×B(x,y)-1.773×Ｃｂ+1.401×Ｃｒ ただし、R(x',y')， G(x',y')，B(x',y')は類似画素の
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号、B(x,y)は第４パターンに属する画像の
画素のＢ信号、ｒはＲ補間処理手段により求められる第
４パターンに属する画像の画素のＲ信号である。

【００１１】Ｂ補間処理手段は、隣接する画素における
Ｇ信号およびＲ信号の値を用いて、輝度値が最も近い類
似画素を抽出してもよい。また、Ｒ補間処理手段は、隣
接する画素におけるＧ信号およびＢ信号の値を用いて、
輝度値が最も近い類似画素を抽出してもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態であ
る画像補間装置を備えたデジタルカメラ１０の概略的な
構成を示している。

【００１３】撮影レンズ１１の後方には撮像素子である
ＣＣＤ１２が配設され、ＣＣＤ１２の受光面にはカラー
フィルタ１３が設けられている。すなわち撮影レンズ１
１によって得られた被写体Ｓの光学像がＣＣＤ１２の受
光面に結像され、ＣＣＤ１２のフォトダイオードには、
被写体像を構成するカラーの画素信号が発生する。画素
信号はＣＣＤ１２から読み出され、Ａ／Ｄ変換器１４に
おいてデジタル信号に変換される。そして画素信号はホ
ワイトバランス調整回路１５においてホワイトバランス
調整を施され、画像メモリ１６に格納される。

【００１４】画素信号は画像メモリ１６から読み出さ
れ、パターン設定部１７に入力される。パターン設定部
１７では、後述するように、所定の配列パターンを構成
する画素信号が全画素信号の中から抽出され、第１、第
２、第３および第４パターンに分類される。補間処理部
１８では、パターン設定部１７において抽出された画素
信号がそのパターンに応じた補間処理を施される。補間
処理部１８から出力された、補間後の画素信号はメモリ
カード等の記録媒体Ｄに記録される。なおホワイトバラ
ンス調整回路１５は、Ａ／Ｄ変換器１４の後段ではな
く、補間処理部１８の後段に設けられてもよい。

【００１５】図２はカラーフィルタ１３におけるカラー
フィルタ要素の配列と、パターン設定部１７において抽
出される、各パターンに属する画像の画素信号とを示し
ている。カラーフィルタ１３は、ベイヤー配列に従って
配置されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）およびブルー
（Ｂ）のカラーフィルタ要素から構成される。すなわち
カラーフィルタ１３は、水平方向にＲとＧのカラーフィ
ルタ要素が交互に並ぶ第１の列１３ａと、この第１の列
１３ａの上下側に隣接し、水平方向にＧとＢのカラーフ
ィルタ要素が交互に並ぶ第２の列１３ｂとから構成さ
れ、ＣＣＤ１２では、各カラーフィルタ要素に対応した
画素信号であるＲ，Ｇ，Ｂ信号が生成される。

【００１６】カラーフィルタ１３は、左上にＲ、右上と
左下にＧ、右下にＢのカラーフィルタ要素が配置された
２×２の画素マトリクスＭ１に区画される。パターン設
定部１７では、ＣＣＤ１２によって生成されるＲ，Ｇ，
Ｂ信号から、画素マトリクスＭ１において左上にＲ信号
が位置する第１パターンと、右上にＧ信号が位置する第
２パターンと、左下にＧ信号が位置する第３パターン
と、右下にＢ信号が位置する第４パターンとにそれぞれ
属する画像が抽出される。

【００１７】パターン設定部１７において、第１パター
ンは、Ｃ言語で表わされた論理式（１）に従って、１つ
の画像を構成する全ての画素信号から抽出される。 ！（ｘ％２） ＆＆ ！（ｙ％２） （１） なお論理式（１）において、「ｘ」と「ｙ」は画像の左
隅を原点とする横座標と縦座標をそれぞれ示す。すなわ
ち、左隅のＲ信号の座標は(0,0)その右隣のＧ信号の座
標は(1,0)である。また論理式（１）において、「！」
は論理否定、「％」は剰余、「＆＆」は論理積を示す。
したがって論理式（１）によれば、ｘ座標とｙ座標がと
もに偶数である画素信号（すなわちＲ信号）から成る画
像が抽出される。

【００１８】同様に、第２パターン、第３パターンおよ
び第４パターンは、論理式（２）、（３）および（４）
に従って抽出される。 （ｘ％２） ＆＆ ！（ｙ％２） （２） ！（ｘ％２） ＆＆ （ｙ％２） （３） （ｘ％２） ＆＆ （ｙ％２） （４）

【００１９】図３〜図９を参照して補間処理部１８にお
ける処理を説明する。図３は、画像メモリ１６に格納さ
れた、１つの画像を構成する画素の座標と色を示してい
る。補間処理部１８では、後述するように、Ｇ補間処理
ルーチン（図４）と、Ｒ／Ｂ補間処理ルーチン（図５）
と、Ｂ補間処理ルーチンと（図７、８）、Ｒ補間処理ル
ーチン（図９）とが実行される。これらの補間処理ルー
チンにおいて、補間によって画素データを求めようとし
ている対象画素の座標は(x,y)である。

【００２０】図４はＧ補間処理ルーチンのフローチャー
トである。Ｇ補間処理ルーチンでは、第１および第４パ
ターンに属する画像に関する補間処理が行われる。

【００２１】ステップ１０１では、対象画素の左側に隣
接する画素のＧ信号であるG(x-1,y)と右側に隣接する画
素のＧ信号であるG(x+1,y)との差の絶対値が、対象画素
の上側に隣接する画素のＧ信号であるG(x,y-1)と下側に
隣接する画素のＧ信号であるG(x,y+1)との差の絶対値よ
りも小さいか否かが判定される。対象画素の座標が(2,
2)である場合（すなわち第１パターンの画像）を例にと
って説明すると、対象画素はR(2,2)であり、ステップ１
０１では|G(1,2)-G(3,2)|が|G(2,1)-G(2,3)|よりも小さ
いか否かが判定される。

【００２２】なお対象画素が第１パターンに属する画像
に含まれるとき、すなわちＲ信号であるとき、その左右
に隣接する画素は第２パターンに属する画像に含まれ、
またその上下に隣接する画素は第３パターンに含まれ
る。一方、対象画素が第４パターンに属する画像に含ま
れるとき、すなわちＢ信号であるとき、その左右に隣接
する画素は第３パターンに属する画像に含まれ、またそ
の上下に隣接する画素は第２パターンに含まれる。

【００２３】ステップ１０１において、対象画素の左右
に隣接する画素信号の差の絶対値の方が上下に隣接する
画素信号の差の絶対値よりも小さいと判定されたとき、
ステップ１０２が実行され、左右に隣接する画素信号で
あるG(x-1,y)とG(x+1,y)の相加平均が、対象画素のＧ信
号ｇとして求められる。これに対して、対象画素の左右
に隣接する画素信号の差の絶対値が上下に隣接する画素
信号の差の絶対値よりも小さくないと判定されたとき、
ステップ１０３において、上下に隣接する画素信号であ
るG(x,y-1)とG(x,y+1)の相加平均が、対象画素のＧ信号
ｇとして求められる。ステップ１０２または１０３の実
行により、Ｇ補間処理ルーチンは終了する。

【００２４】このようにＧ補間処理ルーチンでは、第１
および第４パターンに属する画像の各画素に関し、左右
および上下に隣接する４つのＧ信号において、差の小さ
い方の組の２つのＧ信号の平均値が対象画素のＧ信号と
して求められる。第１および第４パターンに属する画像
の全ての画素に対してＧ補間処理ルーチンが実行される
と、１つの画像を構成する全画素におけるＧ信号が求め
られたことになる。

【００２５】図５はＲ／Ｂ補間処理ルーチンのフローチ
ャートである。Ｒ／Ｂ補間処理ルーチンでは、第２およ
び第３パターンに属する画像に関する補間処理が行われ
る。

【００２６】ステップ２０１では対象画素が第２パター
ンに属する画像に含まれるか否かが判定される。対象画
素が第２パターンに属する画像に含まれるとき、すなわ
ち対象画素が画素マトリクスＭ１（図２）の右上のＧ信
号であるとき、ステップ２０２が実行される。これに対
して対象画素が第２パターンに含まれないとき、すなわ
ち第３パターンに含まれ、画素マトリクスＭ１（図２）
の左下のＧ信号であるとき、ステップ２０３が実行され
る。

【００２７】ステップ２０２では、対象画素の左右に隣
接する画素信号（第１パターンの画像）であるR(x-1,y)
とR(x+1,y)の相加平均が対象画素のＲ信号ｒとして求め
られる。また対象画素の上下に隣接する画素信号（第４
パターンの画像）であるB(x,y-1)とB(x,y+1)の相加平均
が対象画素のＢ信号ｂとして求められる。

【００２８】ステップ２０３では、対象画素の上下に隣
接する画素信号（第１パターンの画像）であるR(x,y-1)
とR(x,y+1)の相加平均が対象画素のＲ信号ｒとして求め
られる。また対象画素の左右に隣接する画素信号（第４
パターンの画像）であるB(x-1,y)とB(x+1,y)の相加平均
が対象画素のＢ信号ｂとして求められる。

【００２９】ステップ２０２または２０３の実行により
Ｒ／Ｂ補間処理ルーチンは終了する。このようにＲ／Ｂ
補間処理ルーチンでは、第２および第３パターンに属す
る画像の各画素に関し、左右および上下に隣接する画素
信号を補間することにより、対象画素のＲおよびＢ信号
が求められる。Ｇ補間処理ルーチン（図４）が完了し、
かつ第２および第３パターンに属する画像の全ての画素
に対してＲ／Ｂ補間処理ルーチンが実行されると、図６
から理解されるように、１つの画像を構成する全画素に
おけるＧ信号が求められ、また第２および第３パターン
に属する画像の各画素に関してＲ信号ｒとＢ信号ｂが求
められたことになる。すなわち第１パターンに属する画
像に関しては、Ｂ信号がまだ求められておらず、また第
４パターンに属する画像に関しては、Ｒ信号がまだ求め
られていない。

【００３０】図７および図８は、第１パターンに属する
画像の各画素に関してＢ信号を求めるＢ補間処理ルーチ
ンのフローチャートである。

【００３１】ステップ３０１では、対象画素の左側に隣
接する画素のＧ信号であるG(x-1,y)と対象画素のＧ信号
であるG(x,y)との差の絶対値が、対象画素の右側に隣接
する画素のＧ信号であるG(x+1,y)と対象画素のＧ信号で
あるG(x,y)との差の絶対値よりも小さいか否かが判定さ
れる。換言すれば、対象画素の左右に隣接するいずれの
画素のＧ信号が対象画素のＧ信号に近い値を有するか否
かが判定される。左側の画素のＧ信号が対象画素のＧ信
号により近いとき、ステップ３０２において、パラメー
タｐが−１に定められる。これに対し、右側の画素のＧ
信号が対象画素のＧ信号により近い、あるいは等しいと
き、ステップ３０３において、パラメータｐが１に定め
られる。

【００３２】ステップ３０４では、対象画素の上側に隣
接する画素のＧ信号であるG(x,y-1)と対象画素のＧ信号
であるG(x,y)との差の絶対値が、対象画素の下側に隣接
する画素のＧ信号であるG(x,y+1)と対象画素のＧ信号で
あるG(x,y)との差の絶対値よりも小さいか否かが判定さ
れる。すなわち対象画素の上下に隣接するいずれの画素
のＧ信号が対象画素のＧ信号に近い値を有するか否かが
判定される。上側のＧ信号が対象画素のＧ信号により近
いとき、ステップ３０５において、パラメータｑが−１
に定められる。これに対し、下側のＧ信号が対象画素の
Ｇ信号により近い、あるいは等しいとき、ステップ３０
６において、パラメータｑが１に定められる。

【００３３】ステップ３０７では、対象画素の左右のい
ずれかに隣接する画素と、上下のいずれかに隣接する画
素と、対象画素とに関し、Ｇ信号の大きさが比較され
る。対象画素の左側の画素のＧ信号が右側の画素のＧ信
号よりも対象画素のＧ信号に近く、かつ対象画素の上側
の画素のＧ信号が下側の画素のＧ信号よりも対象画素の
Ｇ信号に近いとき、パラメータｐ，ｑはともに−１であ
り、G(x-1,y)とG(x,y)との差の絶対値が、G(x,y-1)とG
(x,y)との差の絶対値よりも小さいか否かが判定され
る。左側のＧ信号が対象画素のＧ信号により近いとき、
ステップ３０８において、パラメータｓがｐすなわち−
１に定められる。これに対し、上側のＧ信号が対象画素
のＧ信号により近い、あるいは等しいとき、ステップ３
０９においてパラメータｓが２×ｑすなわち−２に定め
られる。

【００３４】パラメータｐ，ｑがともに１であるとき、
パラメータｐ，ｑがそれぞれ−１，１であるとき、パラ
メータｐ，ｑがそれぞれ１，−１であるときも同様にし
てステップ３０７、３０８または３０９が実行される。
このようにしてＢ補間処理ルーチンでは、対象画素のＧ
信号に関し、第２および第３パターンに属する画像に含
まれる、隣接する画素のＧ信号の値が検討され、左側に
隣接する画素のＧ信号が最も近ければパラメータｓは−
１に、右側に隣接する画素のＧ信号が最も近ければパラ
メータｓは１に、上側に隣接する画素のＧ信号が最も近
ければパラメータｓは−２に、下側に隣接する画素のＧ
信号が最も近ければパラメータｓは２に、それぞれ定め
られる。

【００３５】この明細書では、４つの隣接する画素にお
いて、対象画素のＧ信号に最も近いＧ信号を有する画素
を類似画素と呼ぶ。類似画素は、輝度値が対象画素の輝
度値に最も近いものが好ましいが、対象画素の輝度値が
未知であるため、Ｇ信号を用いて輝度値を判定し、類似
画素を抽出している。

【００３６】ステップ３１０ではパラメータｓが−１で
あるか否か、すなわち類似画素が対象画素の左側に隣接
する画素であるか否かが判定される。パラメータｓが−
１であるとき、ステップ３１１が実行され、類似画素の
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号であるR(x-1,y),G(x-1,y),B(x-1,y)を用
いて、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが求められる。

【００３７】色差信号Ｃｂ，Ｃｒはそれぞれ（５）式お
よび（６）式に従って演算される。 Ｃｂ＝-0.169×R(x-1,y)-0.331×G(x-1,y)+0.5×B(x-1,y) （５） Ｃｒ＝0.5×R(x-1,y)-0.419×G(x-1,y)-0.081×B(x-1,y) （６） （５）式と（６）式は従来公知である。

【００３８】ステップ３１２では、対象画素のＢ信号ｂ
が（７）式に従って演算され、Ｂ補間処理ルーチンは終
了する。 ｂ＝1.293×R(x,y)+2.293×Ｃｂ-1.812×Ｃｒ （７） （７）式において、R(x,y)は対象画素のＲ信号である。

【００３９】このように本実施形態では、対象画素の色
差信号Ｃｂ、Ｃｒは類似画素の色差信号Ｃｂ、Ｃｒにそ
れぞれ等しいと仮定して対象画素のＢ信号を求めてい
る。

【００４０】ステップ３１０においてパラメータｓが−
１ではないと判定されたとき、ステップ３１３へ進み、
パラメータｓが１であるか否かが判定され、類似画素が
対象画素の右側に隣接する画素であるか否かが判定され
る。パラメータｓが１であるとき、ステップ３１４が実
行され、類似画素のＲ，Ｇ，Ｂ信号を用いて、色差信号
Ｃｂ、Ｃｒが求められる。

【００４１】色差信号Ｃｂ、Ｃｒはそれぞれ（５ａ）式
および（６ａ）式に従って演算される。 Ｃｂ＝-0.169×R(x+1,y)-0.331×G(x+1,y)+0.5×B(x+1,y) （５ａ） Ｃｒ＝0.5×R(x+1,y)-0.419×G(x+1,y)-0.081×B(x+1,y) （６ａ）

【００４２】次いでステップ３１２が実行され、対象画
素のＢ信号が（７）式に従って演算され、Ｂ補間処理ル
ーチンは終了する。

【００４３】ステップ３１３においてパラメータｓが１
ではないと判定されたとき、ステップ３１５へ進み、パ
ラメータｓが−２であるか否かが判定され、類似画素が
対象画素の上側に隣接する画素であるか否かが判定され
る。パラメータｓが−２であるとき、ステップ３１６が
実行され、類似画素のＲ，Ｇ，Ｂ信号を用いて色差信号
Ｃｂ、Ｃｒが求められる。

【００４４】色差信号Ｃｂ、Ｃｒはそれぞれ（５ｂ）式
および（６ｂ）式に従って演算される。 Ｃｂ＝-0.169×R(x,y-1)-0.331×G(x,y-1)+0.5×B(x,y-1) （５ｂ） Ｃｒ＝0.5×R(x,y-1)-0.419×G(x,y-1)-0.081×B(x,y-1) （６ｂ）

【００４５】次いで、ステップ３１１、３１４の場合と
同様に、ステップ３１２が実行され、対象画素のＢ信号
が（７）式に従って演算され、Ｂ補間処理ルーチンは終
了する。

【００４６】ステップ３１５においてパラメータｓが−
２ではないと判定されたとき、パラメータｓは２であ
る、すなわち類似画素が対象画素の下側に隣接する画素
であると見做され、ステップ３１７において、類似画素
のＲ，Ｇ，Ｂ信号を用いて色差信号Ｃｂ、Ｃｒが求めら
れる。

【００４７】色差信号Ｃｂ，Ｃｒはそれぞれ（５ｃ）式
および（６ｃ）式に従って演算される。 Ｃｂ＝-0.169×R(x,y+1)-0.331×G(x,y+1)+0.5×B(x,y+1) （５ｃ） Ｃｒ＝0.5×R(x,y+1)-0.419×G(x,y+1)-0.081×B(x,y+1) （６ｃ）

【００４８】次いで、ステップ３１１、３１４、３１６
の場合と同様に、ステップ３１２が実行され、対象画素
のＢ信号が（７）式に従って演算され、Ｂ補間処理ルー
チンは終了する。

【００４９】Ｂ補間処理ルーチンは、第１パターンに属
する画像の全ての画素に関して実行される。Ｇ補間処理
ルーチン（図４）、Ｒ／Ｂ補間処理ルーチン（図５）お
よびＢ補間処理ルーチン（図７及び図８）が完了した時
点において、第１、第２および第３パターンに属する画
像に関して、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が求められており、第４パ
ターンに属する画像におけるＲ信号はまだ決定されてい
ない。

【００５０】第４パターンの画像のＲ信号は、Ｒ補間処
理ルーチンにより求められる。図９はＲ補間処理ルーチ
ンのフローチャートの後半部分を示している。なおＲ補
間処理ルーチンの前半部分は図７に示すＢ補間処理ルー
チンと同じであるので、図示を省略する。

【００５１】ステップ４１０、４１１、４１３〜４１７
の処理内容はステップ３１０、３１１、３１３〜３１７
（図８）と同じである。

【００５２】ステップ４１２では、対象画素のＲ信号ｒ
が（８）式に従って演算される。 ｒ＝0.773×B(x,y)-1.773×Ｃｂ+1.401×Ｃｒ （８）

【００５３】Ｒ補間処理ルーチンは、第４パターンに属
する画像の全ての画素に関して実行される。

【００５４】このようにＲ補間処理ルーチンでは、Ｂ補
間処理ルーチンと同様に、対象画素の色差信号Ｃｂ，Ｃ
ｒは類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒに等しいと仮定して
対象画素のＲ信号を求めている。

【００５５】以上のように本実施形態では、特にＢ補間
処理ルーチン（図７および図８）とＲ補間処理ルーチン
（図９）において、対象画素に関して、その左右および
上下に位置する画素から輝度値が最も近いものを類似画
素として抽出し、補間処理を行っている。この補間処理
において、２つの画素における輝度値が近いほど色の相
関が強いため、対象画素の色差信号を類似画素の色差信
号とすることにより、実際の色により近い画素信号を得
ることができる。したがって本実施形態によれば、再生
画像における色にじみを減少させることができる。

【００５６】図１０および図１１を参照して第２実施形
態を説明する。図１０は、第１パターンに属する画像の
各画素に関してＢ信号を求めるＢ補間処理ルーチンの前
半部分を示し、図１１は、第４パターンに属する画像の
各画素に関してＲ信号を求めるＲ補間処理ルーチンの前
半部分を示している。その他の構成は第１実施形態と同
じであるので省略する。

【００５７】ステップ５０１では、対象画素の左側およ
び右側に隣接する画素と対象画素における輝度値の比較
として、不等式（９）が成立するか否かが判定される。 ｜0.587×(G(x-1,y)-G(x,y))+0.299×(R(x-1,y)-R(x,y))|＜ ｜0.587×(G(x+1,y)-G(x,y))+0.299×(R(x+1,y)-R(x,y))| （９） 不等式（９）が真であるとき、すなわち左側の画素の輝
度値が対象画素の輝度値の値により近いとき、ステップ
５０２において、パラメータｐが−１に定められる。こ
れに対し、不等式（９）が偽であるとき、すなわち右側
の画素の輝度値が対象画素の輝度値により近い、あるい
は等しいとき、ステップ５０３において、パラメータｐ
が１に定められる。

【００５８】ステップ５０４では、対象画素の上側およ
び下側に隣接する画素と対象画素における輝度値の比較
として、不等式（１０）が成立するか否かが判定され
る。 ｜0.587×(G(x,y-1)-G(x,y))+0.299×(R(x,y-1)-R(x,y))|＜ ｜0.587×(G(x,y+1)-G(x,y))+0.299×(R(x,y+1)-R(x,y))| （１０） 不等式（１０）が真であるとき、すなわち上側の画素の
輝度値が対象画素の輝度値の値により近いとき、ステッ
プ５０５において、パラメータｑが−１に定められる。
これに対し、不等式（１０）が偽であるとき、すなわち
下側の画素の輝度値が対象画素の輝度値により近い、あ
るいは等しいとき、ステップ５０６において、パラメー
タｑが１に定められる。

【００５９】ステップ５０７では、対象画素の左右のい
ずれかに隣接する画素と、上下のいずれかに隣接する画
素と、対象画素とに関し、不等式（１１）に従って輝度
値が比較される。 ｜0.587×(G(x+p,y)-G(x,y))+0.299((R(x+p,y)-R(x,y))|＜ ｜0.587×(G(x,y+q)-G(x,y))+0.299((R(x,y+q)-R(x,y))| （１１） パラメータｐ，ｑがともに−１であり、かつ不等式（１
１）が真であるとき、左側の画素の輝度値が対象画素の
輝度値に最も近く、この場合ステップ５０８においてパ
ラメータｓがｐすなわち−１に定められる。これに対
し、不等式（１１）が偽であるとき、すなわち上側の画
素の輝度値が対象画素の輝度値により近い、あるいは等
しいとき、ステップ５０９においてパラメータｓが２×
ｑすなわち−２に定められる。

【００６０】パラメータｐ，ｑがともに１であるとき、
パラメータｐ，ｑがそれぞれ−１，１であるとき、パラ
メータｐ，ｑがそれぞれ１，−１であるときも同様にし
てステップ５０７、５０８または５０９が実行される。
このようにしてＢ補間処理ルーチンでは、対象画素のＧ
信号およびＲ信号と、第２および第３パターンに属する
画像に含まれる、隣接する画素のＧ信号およびＲ信号と
を用いて輝度値が検討され、左側に隣接する画素の輝度
値が最も近ければパラメータｓは−１に、右側に隣接す
る画素の輝度値が最も近ければパラメータｓは１に、上
側に隣接する画素の輝度値が最も近ければパラメータｓ
は−２に、下側に隣接する画素の輝度値が最も近ければ
パラメータｓは２に、それぞれ定められる。

【００６１】このようにして、対象画素の輝度値に最も
近い輝度値を有する類似画素が抽出された後、図８に示
されるフローチャートと同じ処理によって、類似画素の
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を用いて、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが求めら
れ、対象画素のＢ信号が求められる。

【００６２】Ｒ補間処理ルーチン（図１１）では、第４
パターンの画像のＲ信号が求められる。ステップ６０１
では、対象画素の左側および右側に隣接する画素と対象
画素における輝度値の比較として、不等式（１２）が成
立するか否かが判定される。 ｜0.587×(G(x-1,y)-G(x,y))+0.144×(B(x-1,y)-B(x,y))|＜ ｜0.587×(G(x+1,y)-G(x,y))+0.144×(B(x+1,y)-B(x,y))| （１２） 不等式（１２）が真であるときは、ステップ６０２にお
いてパラメータｐが−１に定められ、不等式（１２）が
偽であるときは、ステップ６０３においてパラメータｐ
が１に定められる。

【００６３】ステップ６０４では、対象画素の上側およ
び下側に隣接する画素と対象画素における輝度値の比較
として、不等式（１３）が成立するか否かが判定され
る。 ｜0.587×(G(x,y-1)-G(x,y))+0.144×(B(x,y-1)-B(x,y))|＜ ｜0.587×(G(x,y+1)-G(x,y))+0.144×(B(x,y+1)-B(x,y))| （１３） 不等式（１３）が真であるときは、ステップ６０５にお
いてパラメータｑが−１に定められ、不等式（１３）が
偽であるときは、ステップ６０６においてパラメータｑ
が１に定められる。

【００６４】ステップ６０７では、対象画素の左右のい
ずれかに隣接する画素と、上下のいずれかに隣接する画
素と、対象画素とに関し、不等式（１４）に従って輝度
値が比較される。 ｜0.587×(G(x+p,y)-G(x,y))+0.144×(B(x+p,y)-B(x,y))|＜ ｜0.587×(G(x,y+q)-G(x,y))+0.144×(B(x,y+q)-B(x,y))| （１４） パラメータｐ，ｑがともに−１であり、かつ不等式（１
４）が真であるとき、左側の画素の輝度値が対象画素の
輝度値に最も近く、この場合ステップ６０８においてパ
ラメータｓがｐすなわち−１に定められる。これに対
し、不等式（１４）が偽であるとき、すなわち上側の画
素の輝度値が対象画素の輝度値により近い、あるいは等
しいとき、ステップ６０９においてパラメータｓが２×
ｑすなわち−２に定められる。

【００６５】パラメータｐ，ｑがともに１であるとき、
パラメータｐ，ｑがそれぞれ−１，１であるとき、パラ
メータｐ，ｑがそれぞれ１，−１であるときも同様にし
てステップ６０７、６０８または６０９が実行される。
このようにしてＲ補間処理ルーチンでは、対象画素のＧ
信号およびＢ信号と、第２および第３パターンに属する
画像に含まれる、隣接する画素のＧ信号およびＢ信号と
を用いて輝度値が検討され、左側に隣接する画素の輝度
値が最も近ければパラメータｓは−１に、右側に隣接す
る画素の輝度値が最も近ければパラメータｓは１に、上
側に隣接する画素の輝度値が最も近ければパラメータｓ
は−２に、下側に隣接する画素の輝度値が最も近ければ
パラメータｓは２に、それぞれ定められる。

【００６６】このようにして、対象画素の輝度値に最も
近い輝度値を有する類似画素が抽出された後、図９に示
されるフローチャートと同じ処理によって、類似画素の
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を用いて、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが求めら
れ、対象画素のＲ信号が求められる。

【００６７】以上のように本実施形態では、Ｂ補間処理
ルーチン（図１０）とＲ補間処理ルーチン（図１１）に
おいて、輝度値としてＧ信号およびＲ信号あるいはＢ信
号を用いているので、色差信号をより正確に検討するこ
とができる。したがって、再生画像における色にじみ
を、第１実施形態よりも減少させることができる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、補間処理
によって再生画像に生じる色にじみを減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である画像補間装置を備
えたデジタルカメラの概略的な構成を示すブロック図で
ある。

【図２】カラーフィルタにおけるカラーフィルタ要素の
配列と、パターン設定部において抽出される各パターン
に属する画像の画素信号とを示す図である。

【図３】１つの画像を構成する画素の座標と色を示す図
である。

【図４】Ｇ補間処理ルーチンのフローチャートである。

【図５】Ｒ／Ｂ補間処理ルーチンのフローチャートであ
る。

【図６】Ｇ補間処理ルーチンとＲ／Ｂ補間処理ルーチン
が実行されたことによって求められた画素信号を示す図
である。

【図７】Ｂ補間処理ルーチンのフローチャートの前半部
分である。

【図８】Ｂ補間処理ルーチンのフローチャートの後半部
分である。

【図９】Ｒ補間処理ルーチンのフローチャートの後半部
分である。

【図１０】第２実施形態におけるＢ補間処理ルーチンの
フローチャートの前半部分である。

【図１１】第２実施形態におけるＲ補間処理ルーチンの
フローチャートの前半部分である。

【符号の説明】

１２ 撮像素子 １３ カラーフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/67 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ａ Ｆターム(参考） 5C065 AA01 BB30 CC02 CC03 CC09 DD02 DD17 EE05 EE06 GG13 GG18 GG21 GG22 GG23 GG32 5C066 AA01 CA09 DD07 EC01 EE04 GA01 GA02 GA05 HA03 KF05 KM02 KM05 5C072 AA01 BA19 DA09 DA21 EA08 FA08 QA10 5C079 HB01 HB04 JA13 JA22 LA17 LA28 MA11 NA02 PA00

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平方向にレッド（Ｒ）とグリーン
   （Ｇ）のカラーフィルタ要素が交互に並ぶ第１の列と、
   この第１の列の上下側に隣接し、水平方向にＧとブルー
   （Ｂ）のカラーフィルタ要素が交互に並ぶ第２の列とか
   ら構成されるカラーフィルタと、 前記各カラーフィルタ要素に対応した画素信号である
   Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を生成する撮像素子と、 前記撮像素子によって生成されたＲ，Ｇ，Ｂ信号から、
   ２×２の画素マトリクスにおいて左上にＲ信号が位置す
   る第１パターンと、右上にＧ信号が位置する第２パター
   ンと、左下にＧ信号が位置する第３パターンと、右下に
   Ｂ信号が位置する第４パターンとにそれぞれ属する画像
   を抽出するパターン設定手段と、 前記第１および第４パターンに属する画像の各画素に関
   し、隣接する画素のＧ信号を利用してＧ信号を求めるＧ
   補間処理手段と、 前記第２および第３パターンに属する画像の各画素に関
   し、隣接する画素のＲおよびＢ信号を利用してＲおよび
   Ｂ信号を求めるＲ／Ｂ補間処理手段と、 前記第１パターンに属する画像の各画素に関し、隣接す
   る画素の中から輝度値が最も近い類似画素を抽出し、前
   記類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒに基づいて、Ｂ信号を
   求めるＢ補間処理手段と、 前記第４パターンに属する画像の各画素に関し、隣接す
   る画素の中から輝度値が最も近い類似画素を抽出し、前
   記類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒに基づいて、Ｒ信号を
   求めるＲ補間処理手段とを備えることを特徴とする画像
   補間装置。
2. 【請求項２】 前記Ｇ補間処理手段において、前記隣接
   する画素が前記第２および第３パターンに属する画像に
   含まれることを特徴とする請求項１に記載の画像補間装
   置。
3. 【請求項３】 前記Ｒ／Ｂ補間処理手段において、前記
   隣接する画素が前記第１および第４パターンに属する画
   像に含まれることを特徴とする請求項１に記載の画像補
   間装置。
4. 【請求項４】 前記Ｂ補間処理手段および前記Ｒ補間処
   理手段において、前記隣接する画素が前記第２および第
   ３パターンに属する画像に含まれることを特徴とする請
   求項１に記載の画像補間装置。
5. 【請求項５】 前記Ｂ補間処理手段およびＲ補間処理手
   段が、前記隣接する画素におけるＧ信号の値を用いて、
   前記輝度値が最も近い類似画素を抽出することを特徴と
   する請求項１に記載の画像補間装置。
6. 【請求項６】 前記Ｂ補間処理手段が、前記第１パター
   ンに属する画像の各画素に関し、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが
   前記類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒにそれぞれ等しいと
   仮定して前記Ｂ信号を求めることを特徴とする請求項１
   に記載の画像補間装置。
7. 【請求項７】 前記Ｒ補間処理手段が、前記第４パター
   ンに属する画像の各画素に関し、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが
   前記類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒにそれぞれ等しいと
   仮定して前記Ｒ信号を求めることを特徴とする請求項１
   に記載の画像補間装置。
8. 【請求項８】 前記Ｂ補間処理手段が、前記第１パター
   ンに属する画像の各画素に関し、その画素のＲ信号と前
   記類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを用いて、前記Ｂ信号
   を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像補間装
   置。
9. 【請求項９】 前記Ｂ補間処理手段が、下記式に従って
   前記Ｂ信号を求めることを特徴とする請求項８に記載の
   画像補間装置。 Ｃｂ＝-0.169×R(x',y')-0.331×G(x',y')+0.5×B(x',
   y') Ｃｒ＝0.5×R(x',y')-0.419×G(x',y')-0.081×B(x',
   y') ｂ＝1.293×R(x,y)+2.293×Ｃｂ-1.812×Ｃｒ ただし、R(x',y')， G(x',y')，B(x',y')は前記類似画
   素のＲ，Ｇ，Ｂ信号、R(x,y)は第１パターンに属する画
   像の画素のＲ信号、ｂは前記Ｂ補間処理手段により求め
   られる前記第１パターンに属する画像の画素のＢ信号で
   ある。
10. 【請求項１０】 前記Ｒ補間処理手段が、前記第４パタ
    ーンに属する画像の各画素に関し、その画素のＢ信号と
    前記類似画素の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを用いて、前記Ｒ信
    号を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像補間
    装置。
11. 【請求項１１】 前記Ｒ補間処理手段が、下記式に従っ
    て前記Ｒ信号を求めることを特徴とする請求項１０に記
    載の画像補間装置。 Ｃｂ＝-0.169×R(x',y')-0.331×G(x',y')+0.5×B(x',
    y') Ｃｒ＝0.5×R(x',y')-0.419×G(x',y')-0.081×B(x',
    y') ｒ＝0.773×B(x,y)-1.773×Ｃｂ+1.401×Ｃｒ ただし、R(x',y')， G(x',y')，B(x',y')は前記類似画
    素のＲ，Ｇ，Ｂ信号、B(x,y)は第４パターンに属する画
    像の画素のＢ信号、ｒは前記Ｒ補間処理手段により求め
    られる前記第４パターンに属する画像の画素のＲ信号で
    ある。
12. 【請求項１２】 前記Ｂ補間処理手段が、前記隣接する
    画素におけるＧ信号およびＲ信号の値を用いて、前記輝
    度値が最も近い類似画素を抽出することを特徴とする請
    求項１に記載の画像補間装置。
13. 【請求項１３】 前記Ｒ補間処理手段が、前記隣接する
    画素におけるＧ信号およびＢ信号の値を用いて、前記輝
    度値が最も近い類似画素を抽出することを特徴とする請
    求項１に記載の画像補間装置。