JP2003009165A - 画像信号処理方法および撮像装置 - Google Patents

画像信号処理方法および撮像装置

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JP2003009165A
JP2003009165A JP2001187418A JP2001187418A JP2003009165A JP 2003009165 A JP2003009165 A JP 2003009165A JP 2001187418 A JP2001187418 A JP 2001187418A JP 2001187418 A JP2001187418 A JP 2001187418A JP 2003009165 A JP2003009165 A JP 2003009165A
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Kojiro Yoneda
耕二郎 米田
Takahiro Iwazawa
高広 岩澤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の白黒の腕時計型撮像装置よりも出力画
像が見やすく、低消費電力化できる画像信号処理方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 補間処理後のLPF処理部7Aにおいて
水平方向にのみLPF処理し、階調変換処理に誤差拡散
処理部10Aを用い、水平方向のみに誤差拡散を行う。
この構成によると、LPF処理と誤差拡散処理において
垂直方向への処理を削減することで、水平・垂直両方向
の処理を行った場合とほぼ同等の画質を、より小規模な
回路にて実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイメージセンサによ
る被写体撮像で得られた映像信号を、デジタル信号処理
し出力する際の画像信号処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、利用者が腕時計のように手首に装
着して携行することができる小型の撮像装置(リストカ
メラ)が開発されている。
【0003】この腕時計型撮像装置の画像信号処理方法
は、図10(a)に示すように処理されている。撮像し
た像を白黒イメージセンサ1で8ビット程度の静止画に
変換し、これを信号処理部2で信号処理した後の8ビッ
ト程度の静止画、動画の出力画像を、8ビット程度の白
黒液晶パネル3に表示している。
【0004】なお、このブロック図では白黒イメージセ
ンサ3の出力は既にA/D変換器(図示せず)によって
デジタル変換されている。図10(b)に示すように信
号処理部2は、黒レベルを固定し利得を制御するOBク
ランプ・AGC部2aと、画像データの特性を補正する
ガンマ処理部2bと、輪郭部分を強調するアパーチャ処
理部2cとで構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような腕時計型撮
像装置では、比較的大きなサイズの電池を使用できない
腕時計型ということもあり、低消費電力化のためにカラ
ー表示よりも低消費電力を実現できる白黒表示であるの
が現状である。
【0006】しかし、出力画像が白黒であるため、被写
体によっては出力画像が見にくくなる問題がある。そこ
で本発明は、従来の白黒の腕時計型撮像装置よりも出力
画像が見やすく、できるだけ低消費電力化できる画像信
号処理方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
画像信号処理方法は、カラーイメージセンサから読み出
された映像信号をデジタル変換し、これを補間処理して
各画素ごとに色成分を補間して出力情報とするに際し、
補間後のデータに対し水平方向低域通過処理ならびに垂
直方向低域通過処理を実施して前記補間時に発生したノ
イズを出力情報から低減することを特徴とする。
【0008】本発明の請求項2記載の画像信号処理方法
は、カラーイメージセンサから読み出された映像信号を
デジタル変換し、これを補間処理して各画素ごとに色成
分を補間して出力情報とするに際し、補間後のデータに
対し水平方向低域通過処理ならびに垂直方向低域通過処
理を実施して前記補間時に発生したノイズを低減し、前
記水平方向低域通過処理ならびに垂直方向低域通過処理
した信号の水平方向誤差拡散処理ならびに垂直方向誤差
拡散処理して出力情報の階調を入力情報に比べて低階調
に変換して出力することを特徴とする。
【0009】本発明の請求項3記載の画像信号処理方法
は、カラーイメージセンサから読み出された映像信号を
デジタル変換し、これを補間処理して各画素ごとに色成
分を補間して出力情報とするに際し、補間後のデータに
対し垂直方向低域通過処理を実施せずに水平方向低域通
過処理を実施して前記補間時に発生したノイズを低減
し、前記水平方向低域通過処理した信号に垂直方向誤差
拡散処理を実施せずに水平方向誤差拡散処理を実施して
出力情報の階調を入力情報に比べて低階調に変換して出
力することを特徴とする。
【0010】本発明の請求項4記載の撮像装置は、カラ
ーイメージセンサと、前記カラーイメージセンサから読
み出された映像信号のデジタル信号を補間処理して各画
素ごとに色成分を補間する補間処理部と、前記補間後の
データに対しLPFをかけるLPF処理部と、前記補間
処理後のデータをよりビット数の小さいデータに階調変
換処理する階調変換処理部とを具備し、前記LPF処理
部は水平方向にのみにLPF処理し、前記階調変換処理
部は水平方向のみに誤差拡散処理するよう構成したこと
を特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の画像信号処理方法
を具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
【0012】(実施の形態1)図1と図2は本発明の画
像信号処理方法を実現する腕時計型撮像装置を示す。カ
ラーイメージセンサ4とカラー液晶パネル5を採用した
(実施の形態1)の撮像装置は、カラーイメージセンサ
4はRGB各色の出力が8ビット程度であり、カラー液
晶パネル5の入力は前記8ビットの3倍の24ビットで
ある。
【0013】カラーイメージセンサ4は、図2(a)に
示すように横方向に176個、縦方向に144個の画素
数のC−MOS光電変換部4aと、光電変換部4aの各
画素に一対一で対応して光電変換部4aよりも入射光P
hの側に配設され特定の繰り返しパターンでRGB各色
のフィルタエレメントが格子状に配列されたカラーフィ
ルタ4bとで構成されている。なお、カラーイメージセ
ンサ4の出力は既にA/D変換器(図示せず)によって
デジタル変換されている。
【0014】カラーイメージセンサ4の出力は補間処理
部6によって、光電変換部4aの各画素の8ビット出力
を補間処理してRGB各色8ビットの合計24ビットに
変換する。具体的には、R色のフィルタエレメントを通
過した光を検出する注目画素の場合を例に挙げて説明す
ると、この注目画素の8ビットの出力に対して、注目画
素の8ビットの出力と、この注目画素の周囲の画素の出
力からG色8ビットとB色8ビットの二つの出力を補間
して作り出して、RGB各色8ビットの合計24ビット
に変換する。
【0015】水平・垂直LPF処理部7では、補間後の
信号を繰り返し読み込んでいる1HRAM8から読み出
せる1H遅延補間信号D1と、補間後の最新の1H分の
信号D2などに基づいて、補間後の信号の水平方向低域
通過処理ならびに垂直方向低域通過処理を実施する。
【0016】ここで“1H”は水平方向の走査時間で、
カラーイメージセンサ4の横一列の176個の画素を順
に走査して読み出しに要する時間である。水平方向低域
通過処理を具体的に説明する。
【0017】横方向に隣接する画素の出力値の移動平均
を結果として出力するもので、図2(b)に示す最新の
注目画素の出力値をT11、水平方向に隣接する1つ前の
画素の出力値をT10とすると、(T10+T11)/2を出
力し、次のタイミングの最新の画素の出力値をT12とす
ると、(T11+T12)/2を出力するように平均処理し
た値を出力する。
【0018】垂直方向低域通過処理を具体的に説明する
と、垂直方向に隣接する画素の出力値の移動平均を出力
とするもので、最新の注目画素の出力値をT11、垂直方
向に隣接する1H前の画素の出力値をT01とすると、
(T01+T11)/2を出力し、次のタイミングの最新の
画素の出力値がT12、1H前の画素の出力値をT02とす
ると、(T02+T12)/2を出力するように平均処理し
た値を出力する。
【0019】このLPF処理部7の出力の24ビットの
信号は信号処理部9を介して階調がが24ビットのカラ
ー液晶パネル5に表示される。信号処理部9は、カラー
信号処理を行うように構成されており、具体的には、図
3に示すようにホワイトバランス処理部9aと、ガンマ
処理部9bと、RGB成分をYUV成分に変換するYU
V変換部9cと、Y成分に対して輪郭強調補正するアパ
ーチャー処理部9dと、UV成分を入力として色相調整
するマトリクス処理部9eと、YUV成分をRGB成分
に変換するRGB変換部9fとで構成されている。
【0020】このように構成したため、カラー表示する
ために補間処理部6を設けたが、LPF処理部7で水平
方向低域通過処理ならびに垂直方向低域通過処理を実施
することによって、補間処理部6による補間によるノイ
ズノイズを除去できる。見やすいカラー画像を提供でき
る。
【0021】(実施の形態2)図4〜図6は本発明の画
像信号処理方法を実現する(実施の形態2)の腕時計型
撮像装置を示す。
【0022】(実施の形態1)の撮像装置では、信号処
理部9の24ビットの出力信号がそのまま24ビットの
カラー液晶パネル5に表示されていたが、この(実施の
形態2)では、信号処理部9の出力とカラー液晶パネル
5Aの間に水平・垂直誤差拡散処理部10が介装されて
いる点だけが、(実施の形態2)の撮像装置とは異なっ
ている。
【0023】(実施の形態1)ではカラー表示すること
によって白黒表示の従来例に比べて表示が見やすくなる
が、情報量がカラー成分RGB各8ビット、つまり3倍
の24ビットとなり、階調数の多い、つまり消費電力の
大きいカラー液晶パネルを使用しなければならず、低消
費電力化が望ましい。
【0024】これに対してこの(実施の形態2)では、
水平・垂直誤差拡散処理部10を設けて少ないビット数
に階調変換して低階調のカラー液晶パネルに表示させる
ように構成されている。
【0025】ここでは、信号処理部9の24ビットの出
力画像を12ビットに階調変換し、カラー液晶パネルと
しては24ビットよりも階調数の少ない12ビットのカ
ラー液晶パネル5Aが使用されている。
【0026】水平・垂直誤差拡散処理部10は、図5に
も示すように、信号処理部9で処理後の信号を繰り返し
読み込んでいる1HRAM11から読み出せる1H遅延
信号D11と、1HRAM11で遅延された信号を繰り
返し読み込んでいる1HRAM12から読み出せる2H
遅延信号D12と、信号処理部9で処理後の最新の1H
分の信号D10とから、量子化処理部10aで12ビッ
トに変換し、さらに量子化誤差拡散処理部10bで水平
方向と垂直方向に量子化誤差拡散処理して階調変換して
いる。
【0027】水平方向の量子化誤差拡散処理と垂直方向
の量子化誤差拡散処理を図6に基づいて具体的に説明す
る。図6において、水平走査方向をx軸方向、垂直走査
方向をy軸方向とし、量子化誤差拡散処理前の注目画素
の画像データ:A(th,tv)、量子化誤差拡散処理後の注目
画素の出力画像データ:Ao(th,tv)とする。
【0028】この間の関係を一般式で表すと次のように
なる。画素値A(x,y)を量子化する関数をQ(A(x,y))と
し、量子化誤差を求める関数をQE(A(x,y))とすると、注
目画素がA(th,tv)の時の誤差拡散出力データAo(th,tv)
は下記の式で表される。
【0029】Ao(th,tv)=Q[A(th,tv)+1/4×QE(A(th-2,
tv))+3/4×QE(A(th-1,tv))+1/4×QE(A(th,tv-2))+3
/4×QE(A(th,tv-1))} なお、この誤差拡散出力式において、注目画素がA(th,t
v)に移った時点で、すでに周辺画素の係数×量子化誤差
が足しこまれており、その足しこまれた値に対して量子
化を行い、その値を出力値Ao(th,tv)としている。
【0030】これにより、注目画素における拡散処理が
終了する。この処理を注目画素をずらしながら全ての画
素値について行うことで、階調変換処理を行っている。
上記のように、従来の誤差拡散法は量子化誤差をできる
だけ目立たなくするためと、拡散パターンによる不具合
を解消するために、多くの水平・垂直方向画素へ拡散さ
せている。
【0031】(実施の形態3)図7は本発明の画像信号
処理方法を実現する(実施の形態3)の腕時計型撮像装
置を示す。
【0032】(実施の形態2)の撮像装置では、信号処
理部9の前段で水平・垂直LPF処理部7によって水平
LPF処理と垂直LPF処理とを実行し、信号処理部9
の後段で水平・垂直誤差拡散処理部10によって水平誤
差拡散処理と垂直誤差拡散処理とを実行したが、この
(実施の形態3)では、信号処理部9の前段に水平LP
F処理部7Aを設けて、ここでは垂直LPF処理を実行
せずに水平LPF処理だけを実行し、信号処理部9の後
段に、補間処理後のデータをよりビット数の小さいデー
タに階調変換処理する階調変換処理部としての水平誤差
拡散処理部10Aを設けて、ここでは垂直誤差拡散処理
を実行せずに水平誤差拡散処理だけを実行するように構
成した点が異なっている。
【0033】水平方向のみへの拡散を行う誤差拡散処理
を考えた場合、元信号が垂直方向に同一の信号となって
いれば拡散パターンが垂直方向で変化せず、縦すじノイ
ズとなるため画質に悪影響を及ぼす(図8)が、加えて
垂直方向のLPF処理を実施しなかった場合には、元信
号の垂直方向にはノイズが残ることになり(図9)、そ
のノイズにより拡散パターンが垂直方向で常に変化する
ことになる。
【0034】結果として図8の状態が起こることがな
く、画質が損なわれるということがなくなる。つまり、
垂直方向のLPF処理を実施しないことで生じてしまう
横すじノイズと、垂直方向への誤差拡散処理を実施しな
いことで生じてしまう縦すじノイズの両方を発生させる
ことで、各々による不具合を解消することになる。
【0035】そのためLPF処理と誤差拡散処理におけ
る垂直方向への処理を共に実行しないように構成したこ
の(実施の形態3)の腕時計型撮像装置では、水平・垂
直処理した(実施の形態2)の腕時計型撮像装置の画像
と比べてほぼ同等の画質を得ることが出来る。
【0036】また、このようにLPF処理と誤差拡散処
理における垂直方向への処理を共に実行しないので、
(実施の形態2)では必要であった1HRAM8,1
1,12を必要とせず、構成ならびに処理時間を短縮で
き、消費電力の低減を実現できる。特に、動画処理が必
要な腕時計型撮像装置において、垂直方向への処理も行
った画像と比べてほぼ同等の画質の低階調画像を得るこ
とができ、回路規模も大幅に削減できる。その結果、表
示階調の低いカラー液晶パネルにも良好な低階調画像と
して表示することができる。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明の画像信号処理方法
によれば、従来の白黒の腕時計型撮像装置よりも出力画
像が見やすく、できるだけ低消費電力化できるものであ
る。
【0038】特に、LPFと誤差拡散の垂直方向への処
理を削減した場合には、垂直方向への処理も行った画像
と比べてほぼ同等の画質の低階調画像を得ることがで
き、回路規模も大幅に削減でき、表示階調の低いカラー
液晶パネルにも良好な低階調画像として表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像信号処理方法を実現する(実施の
形態1)のカラーリストカメラの構成図
【図2】同実施の形態のカラーイメージセンサとLPF
処理の説明図
【図3】同実施の形態の信号処理部の構成図
【図4】本発明の画像信号処理方法を実現する(実施の
形態2)のカラーリストカメラの構成図
【図5】同実施の形態の水平・垂直誤差拡散処理部の構
成図
【図6】同実施の形態の水平・垂直誤差拡散処理部の説
明図
【図7】本発明の画像信号処理方法を実現する(実施の
形態8)のカラーリストカメラの構成図
【図8】同実施の形態の水平誤差拡散処理の説明図
【図9】同実施の形態の水平LPF処理の説明図
【図10】従来の白黒リストカメラの構成図
【符号の説明】
4 カラーイメージセンサ 5 カラー液晶パネル 4a C−MOS光電変換部 Ph 入射光 4b カラーフィルタ 6 補間処理部 7 水平・垂直LPF処理部 8,11,12 1HRAM D1 1H遅延補間信号 D2 補間後の最新の1H分の信号 9 信号処理部 9a ホワイトバランス処理部 9b ガンマ処理部 9c YUV変換部 9d アパーチャー処理部 9e マトリクス処理部 9f RGB変換部 10 水平・垂直誤差拡散処理部 5A 12ビットのカラー液晶パネル D11 1H遅延信号 D12 2H遅延信号 D10 最新の1H分の信号 10a 量子化処理部 10b 量子化誤差拡散処理部 7A 水平LPF処理部 10A 水平誤差拡散処理部(階調変換処理部)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C021 PA34 PA58 PA78 PA82 PA83 RA11 RB05 SA21 XA34 XB07 XB17 YA01 YC09 5C065 AA01 BB12 BB22 CC02 CC03 CC09 DD15 GG06 GG07 GG13 GG18 GG29 GG30 5C066 AA01 AA03 AA18 CA07 DD07 EA04 EA11 EC01 EC12 EE01 GA05 HA04 KA12 KE19 KF05 KM02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カラーイメージセンサから読み出された映
    像信号をデジタル変換し、 これを補間処理して各画素ごとに色成分を補間して出力
    情報とするに際し、 補間後のデータに対し水平方向低域通過処理ならびに垂
    直方向低域通過処理を実施して前記補間時に発生したノ
    イズを出力情報から低減する画像信号処理方法。
  2. 【請求項2】カラーイメージセンサから読み出された映
    像信号をデジタル変換し、 これを補間処理して各画素ごとに色成分を補間して出力
    情報とするに際し、 補間後のデータに対し水平方向低域通過処理ならびに垂
    直方向低域通過処理を実施して前記補間時に発生したノ
    イズを低減し、 前記水平方向低域通過処理ならびに垂直方向低域通過処
    理した信号の水平方向誤差拡散処理ならびに垂直方向誤
    差拡散処理して出力情報の階調を入力情報に比べて低階
    調に変換して出力する画像信号処理方法。
  3. 【請求項3】カラーイメージセンサから読み出された映
    像信号をデジタル変換し、 これを補間処理して各画素ごとに色成分を補間して出力
    情報とするに際し、 補間後のデータに対し垂直方向低域通過処理を実施せず
    に水平方向低域通過処理を実施して前記補間時に発生し
    たノイズを低減し、 前記水平方向低域通過処理した信号に垂直方向誤差拡散
    処理を実施せずに水平方向誤差拡散処理を実施して出力
    情報の階調を入力情報に比べて低階調に変換して出力す
    る画像信号処理方法。
  4. 【請求項4】カラーイメージセンサと、 前記カラーイメージセンサから読み出された映像信号の
    デジタル信号を補間処理して各画素ごとに色成分を補間
    する補間処理部と、 前記補間後のデータに対しLPFをかけるLPF処理部
    と、 前記補間処理後のデータをよりビット数の小さいデータ
    に階調変換処理する階調変換処理部とを具備し、 前記LPF処理部は水平方向にのみにLPF処理し、前
    記階調変換処理部は水平方向のみに誤差拡散処理するよ
    う構成した撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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