JP2004289265A - 撮像装置及び画像信号の輪郭強調度合い制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】輪郭強調回路15の輪郭信号生成回路151Aは、入力される画像信号S1(原信号)を基に輪郭信号S2を生成して乗算器151Bに出力する。この乗算器151Bは、輪郭信号生成回路151Aからの輪郭信号S2にアパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153にセットされたアパーチャコントロールゲインデータを乗算することで、輪郭信号S2の振幅レベルを電子ズーム倍率に応じて該振幅レベルが減少されるように調整する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、輪郭強調機能及び電子ズーム機能を有する撮像装置及び画像信号の輪郭強調度合いを電子ビーム倍率に連動して自動的に制御できるようにした画像の輪郭強調度合い制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディジタルカメラや医療用カメラなどに用いられる撮像装置には、撮影画像の鮮明度を高めるため画像信号の輪郭を強調する輪郭強調機能、及び撮影画像の一部を切り出してディジタル処理により拡大する電子ズーム機能が付加されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−278592号公報
【0004】
このような撮像装置における輪郭強調手段は、図6(A)に示すような原信号を基にして図6(B)に示すような輪郭信号を生成し、この輪郭信号を原信号に加えることにより、図6(C)に示すような輪郭強調の付加された輪郭補正信号を出力する。このため、画像82の周囲に位置するエッジ部分には、図8(A)に示すように、輪郭強調信号84が施された画像が生成される。これにより、画像全体の鮮明度を高めるようにしている。
また、電子ズーム手段は、撮影画像の一部、例えば、図7(A)に示すように4画素の画像を切り出し、この画像をディジタル処理により一定の倍率(例えば、2倍)で上下左右に拡大する。これにより、図7(B)に示すように拡大された画像を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の撮像装置では、輪郭強調手段で図7に示すように輪郭強調した後の画像信号を電子ズーム手段により、例えば2倍に拡大処理した場合、図8(B)に示すように、画像86の部分が上下左右に2倍に拡大されるとともに、輪郭強調信号88も画像と同一の倍率に拡大されてしまう。このように輪郭強調信号が2倍に拡大されると、画像の鮮明度を高めるための輪郭が必要以上に拡大されてしまうため、希望する出力画像に対して幅広で不自然な輪郭を持った拡大画像となってしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、輪郭強調した後の画像信号をズーム処理しても、該画像信号に付加される輪郭信号の拡大を抑制して自然な輪郭を持った拡大画像を得ることができる撮像装置及び画像信号の輪郭強調度合い制御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】
上記の目的を達成するために本発明は、画像信号に基づいて輪郭信号を生成するとともに該輪郭信号を前記画像信号に加えることにより輪郭強調された輪郭補正信号を得る輪郭強調手段と、前記輪郭強調手段により輪郭強調された輪郭補正信号をディジタル処理により変倍する電子ズーム手段とを有する撮像装置であって、前記電子ズーム倍率が増大するに従い前記輪郭強調手段で生成される輪郭信号の振幅レベルを電子ズーム倍率の増大方向と逆の減少する方向に変更制御して前記輪郭補正信号の輪郭強調度合いを抑制する輪郭強調度合い制御手段を備えることを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、画像信号に基づいて生成された輪郭信号を前記画像信号に加えることにより画像信号の輪郭を強調し、前記輪郭強調された画像信号をディジタル処理により変倍する電子ズーム機能を有する画像信号の輪郭強調度合い制御方法であって、前記電子ズーム倍率が増大するに従い前記輪郭信号の振幅レベルを電子ズーム倍率の増大方向と逆の減少する方向に変更制御して前記輪郭補正信号の輪郭強調度合いを抑制することを特徴とする。
【0009】
本発明の撮像装置及び画像信号の輪郭強調度合い制御方法では、画像信号の電子ズーム倍率が増大するにしたがい輪郭信号の振幅レベルが電子ズーム倍率の増大方向と逆の減少する方向に変更制御され、これにより、輪郭補正信号の輪郭強調度合いが自動的に抑制される。
よって、本発明によれば、輪郭強調した後の画像信号をズーム処理しても、該画像信号に付加される輪郭信号の拡大を抑制して自然な輪郭を持った拡大画像を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による撮像装置および画像信号の輪郭強調度合い制御方法の実施の形態について説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付加されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限定されないものとする。
【0011】
図1は、本発明の実施の形態による撮像装置の全体構成を示すブロック図、図2は図1におけるDSP(ディジタル信号処理装置)及びマイクロコンピュータ部分の内部構成の概要を示す機能ブロック図、図3は本実施の形態における輪郭強調回路のブロック図、図4は本実施の形態における電子ズーム倍率とアパーチャコントロールゲインとの関係を示すグラフである。
【0012】
本実施の形態による撮像装置10は、固体撮像素子12、CDS/AGC回路13、A/D変換器14、DSP15、D/A変換器16、タイミングジェネレータ(TG)17並びにマイクロコンピュータ18等を含んで構成されている。
固体撮像素子12は、例えばCCD構造を有し、半導体基板上にマトリクス状に配列した光センサにより被写体からの光を、マイクロコンピュータ18で制御される電子アイリス19及びレンズ20を通して検出し、この光センサで生成された信号電荷を垂直電荷転送レジスタや水平電荷転送レジスタにより転送した上で被写体の画像信号を出力するように構成されている。
また、固体撮像素子12はタイミングジェネレータ(TG)17から供給されるクロック信号、垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて動作し、そして、例えばインターレース方式により1フレーム分の画像信号を偶数フィールドと奇数フィールドとに分けて出力できるように構成されている。
【0013】
CDS/AGC回路13は、固体撮像素子12からの画像信号に対し、CDS(相関二重サンプリング)を行って画像信号に含まれるリセット雑音などの固定パターンノイズを除去するとともに、AGC(自動利得制御)により信号レベルを安定化する。
A/D変換器14は、CDS/AGC回路13からの出力信号をディジタル信号に変換し、このディジタル化された画像信号はDSP15に取り込まれ、図示省略の画像メモリに格納される。
DSP15は、画像信号の輪郭を強調して画像全体の鮮明度を向上させる輪郭強調機能、及びこの輪郭強調後の画像の一部を切り出してディジタル処理により拡大する電子ズーム機能等を備えている。
【0014】
D/A変換器16は、DSP15から出力される画像信号をアナログ信号に変換し、映像信号として出力する。
マイクロコンピュータ18は、CPU、ROM及びRAMを含み、CPUがROMに格納されたプログラムデータに基づき、適宜RAMを使用して動作することで各種の機能を果たす。
【0015】
次に、図2の構成について説明する。
この図2において、DSP15は、画像信号の輪郭を強調して画像全体の鮮明度を向上させる輪郭強調回路(請求項に記載した輪郭強調手段に相当する)151と、この輪郭強調回路151で輪郭強調した後の画像の一部を切り出してディジタル処理により拡大及び画素補間を行う電子ズーム回路(請求項に記載した電子ズーム手段に相当する)152と、アパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153及び電子ズーム倍率制御レジスタ154を含んで構成されている。
また、マイクロコンピュータ18は、アパーチャコントロールゲイン生成手段181及びズーム倍率設定手段182を含んで構成され、これらは、CPUがROMに格納されたアパーチャコントロールゲイン生成用のプログラムデータ及びズーム倍率設定用のプログラムデータに基づき、適宜RAMを使用して動作することにより実現される。
【0016】
前記アパーチャコントロールゲイン生成手段181は、画像信号の電子ズーム倍率に応じて、輪郭強調回路151で画像信号に基づき生成された輪郭信号の振幅レベルを該振幅レベルが電子ズーム倍率の増大に従い減少するように変更するものであり、ズーム倍率設定手段182は、輪郭強調回路151で輪郭強調された後の画像信号の電子ズーム倍率を設定するものである。
また、前記アパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153は、アパーチャコントロールゲイン生成手段181で生成されたアパーチャコントロールゲインデータを一時記憶するとともに該アパーチャコントロールゲインデータを基に輪郭強調回路151で生成される輪郭信号の振幅レベルを電子ズーム倍率の増大に従い減少するように変更制御する。
また、電子ズーム倍率制御レジスタ154は、ズーム倍率設定手段で設定された電子ズーム倍率データを一時記憶するとともに該電子ズーム倍率データを応じて電子ズーム回路152を制御する。
【0017】
なお、アパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153及びアパーチャコントロールゲイン生成手段181は、請求項に記載した輪郭強調度合い制御手段を構成する。
【0018】
次に、図3に示す輪郭強調回路151の構成について説明する。
この図3において、輪郭強調回路151は、入力される画像信号S1(原信号)に基づいて輪郭信号S2を生成する輪郭信号生成回路151Aと、この輪郭信号生成回路151Aから出力される輪郭信号S2にアパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153にセットされたアパーチャコントロールゲインデータを乗算して電子ズーム倍率に応じた振幅レベルの輪郭信号S31〜S3nを出力する乗算器151Bと、画像信号S1(原信号)に振幅レベルの調整された輪郭信号S31〜S3nを加えて輪郭補正信号S41〜S4nを出力する加算器151Cとを含んで構成されている。
【0019】
次に、このように構成された撮像装置10の動作について説明する。
固体撮像素子12をタイミングジェネレータ(TG)17からのクロック信号、垂直同期信号及び水平同期信号に基づいて動作させることにより、この固体撮像素子12から出力される画像信号はCDS/AGC回路13に供給され、その画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去し、かつAGC(自動利得制御)により信号レベルを安定化する。
その後、CDS/AGC回路13からの出力信号はA/D変換器14でディジタル信号に変換され、このディジタル化された画像信号はDSP15に取り込まれる。
【0020】
DSP15に取り込まれた画像信号S1は、画像全体の鮮明度が高められるように、その輪郭を輪郭強調回路15により強調する。すなわち、輪郭強調回路15の輪郭信号生成回路151Aでは、入力される画像信号S1(原信号)を基に輪郭信号S2を生成して乗算器151Bに出力する。この乗算器151Bでは、輪郭信号生成回路151Aからの輪郭信号S2にアパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153にセットされたアパーチャコントロールゲインデータを乗算することで、輪郭信号S2の振幅レベルを電子ズーム倍率に応じて調整する。これにより、乗算器151Bから図3に示すように振幅レベルの調整された振幅レベルの異なる輪郭信号S31〜S3nが出力される。そして、次の加算器151Cでは、画像信号S1(原信号)に振幅レベルの調整された輪郭信号S31〜S3nを加えることにより、図3に示すように振幅レベルの異なる輪郭信号が付加された輪郭補正信号S41〜S4nが出力される。この時、輪郭補正信号S41は電子ズーム倍率が最大(×4以上)の場合に対応し、また輪郭補正信号S4nは電子ズーム倍率が最小(×2以下)の場合に対応している。
【0021】
ここで、輪郭信号S2の振幅レベルを調整するためのアパーチャコントロールゲインは、ズーム倍率設定手段182で電子ズーム倍率が設定された段階で自動的に設定される。すなわち、ズーム倍率設定手段182で電子ズーム倍率が設定されると、アパーチャコントロールゲイン生成手段181では、ズーム倍率設定手段182で設定された電子ズーム倍率値に基づいてアパーチャコントロールゲイン値がROMに格納したゲイン生成用のプログラムデータとこれを実行するCPUとの演算手段により算出され、このアパーチャコントロールゲイン値はアパーチャコントロールゲイン制御レジスタ153にセットされる。
【0022】
この場合、アパーチャコントロールゲイン値と電子ズーム倍率値とは、図4のグラフ41に示すような一次関数の関係となる。このグラフ41から明らかなごとく、電子ズーム倍率値が×1、×2、×3、×4のように増大するに従い、アパーチャコントロールゲイン値は電子ズーム倍率値の増大方向と逆に減少する。
したがって、輪郭強調した後の画像信号がズーム処理されることにより、この画像信号に付加される輪郭信号が拡大されても、この輪郭信号が図8(B)に示す従来の拡大画像のように拡大されることがなく、図5に示すように画像52の周囲を囲む輪郭強調用の輪郭信号54を構成する画素は1〜2画素程度に収まる。その結果、全体画像は自然な輪郭を持ったぎらつきのない拡大画像を得ることができる。
【0023】
なお、上記実施の形態では、画像信号の電子ズーム倍率に対するアパーチャコントロールゲインは、図4のグラフ41に示すような一次関数的に変化する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、図4の1点鎖線に示すグラフ42のような指数関数的に変化する関係にあってもよい。
また、画像信号の電子ズーム倍率に対するアパーチャコントロールゲイン特性は、図4の破線に示すグラフ43のように、その傾斜角度をグラフ41の場合よりも小さくしてもよい。
また、上記実施の形態では、アパーチャコントロールゲイン生成手段181をROMに格納したゲイン生成用のプログラムデータとこれを実行するCPUとで構成される演算手段で構成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、アパーチャコントロールゲイン生成手段181を、画像信号の各電子ズーム倍率データと、この各電子ズーム倍率データに対応して予め設定したアパーチャコントロールゲインデータとを検索テーブルとして構成し、この検索テーブルを検索することにより電子ズーム倍率データに応じたアパーチャコントロールゲインデータを出力できるように構成することも可能である。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の撮像装置及び画像信号の輪郭強調度合い制御方法によれば、画像信号の電子ズーム倍率が増大するにしたがい輪郭信号の振幅レベルが電子ズーム倍率の増大方向と逆の減少する方向に変更制御され、これにより、輪郭補正信号に付加された輪郭信号の輪郭強調度合いが自動的に抑制されるから、輪郭強調した後の画像信号がズーム処理されることにより、この画像信号に付加される輪郭信号が拡大されても、この輪郭信号が従来の拡大画像のように拡大されることがなく、画像の周囲を囲む輪郭強調用の輪郭信号の構成画素を1〜2画素程度に収めることが可能になる。その結果、全体画像は自然な輪郭を持ったぎらつきのない拡大画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】図1におけるDSP(ディジタル信号処理装置)及びマイクロコンピュータ部分の内部構成の概要を示す機能ブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態における輪郭強調回路のブロック図である。
【図4】本発明の実施の形態における電子ズーム倍率とアパーチャコントロールゲインとの関係を示すグラフである。
【図5】本発明の実施の形態における拡大画像の説明図である。
【図6】画像信号の輪郭強調の原理を示す波形説明図である。
【図7】画像信号の電子ズームの状態を示す説明図である。
【図8】従来における画像信号の輪郭強調及び輪郭強調された画像を拡大した場合の説明図である。
【符号の説明】
10……撮像装置、12……固体撮像素子、13……CDS/AGC回路、14……A/D変換器、15……DSP、18……マイクロコンピュータ、151……輪郭強調回路、152……電子ズーム回路、153……アパーチャコントロールゲイン制御レジスタ、154……電子ズーム倍率制御レジスタ、151A……輪郭信号生成回路、181……アパーチャコントロールゲイン生成手段、182……ズーム倍率設定手段。
Claims (8)
- 画像信号に基づいて輪郭信号を生成するとともに該輪郭信号を前記画像信号に加えることにより輪郭強調された輪郭補正信号を得る輪郭強調手段と、前記輪郭強調手段により輪郭強調された輪郭補正信号をディジタル処理により変倍する電子ズーム手段とを有する撮像装置であって、
前記電子ズーム倍率が増大するに従い前記輪郭強調手段で生成される輪郭信号の振幅レベルを電子ズーム倍率の増大方向と逆の減少する方向に変更制御して前記輪郭補正信号の輪郭強調度合いを抑制する輪郭強調度合い制御手段を備える、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記輪郭強調手段は、前記輪郭信号を生成する輪郭信号生成回路を備え、前記輪郭強調度合い制御手段は、前記画像信号の電子ズーム倍率に応じて前記輪郭信号の振幅レベルを変更するアパーチャコントロールゲイン生成手段と、前記アパーチャコントロールゲイン生成手段で生成されたアパーチャコントロールゲインデータを一時記憶するとともに該アパーチャコントロールゲインデータを基に前記輪郭信号生成回路で生成される輪郭信号の振幅レベルを制御するアパーチャコントロールゲイン制御レジスタとを備えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記アパーチャコントロールゲイン生成手段は、前記画像信号の電子ズーム倍率に応じてアパーチャコントロールゲインを算出する演算手段から構成されていることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
- 前記アパーチャコントロールゲイン生成手段は、前記画像信号の各電子ズーム倍率データと、この各電子ズーム倍率データに対応して予め設定したアパーチャコントロールゲインデータとを検索テーブルとして構成し、この検索テーブルを検索することにより前記電子ズーム倍率データに応じたアパーチャコントロールゲインデータを出力できるように構成したことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
- 前記アパーチャコントロールゲインは電子ズーム倍率に対して一次関数的に変化する関係もしくは指数関数的に変化する関係にあることを特徴とする請求項3または4記載の撮像装置。
- 前記画像信号の電子ズーム倍率を設定するズーム倍率設定手段と、前記ズーム倍率設定手段で設定された電子ズーム倍率データを一時記憶するとともに該電子ズーム倍率データを基に前記電子ズーム手段を制御する電子ズーム倍率制御レジスタとを備えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 画像信号に基づいて生成された輪郭信号を前記画像信号に加えることにより画像信号の輪郭を強調し、前記輪郭が強調された輪郭補正信号をディジタル処理により変倍する電子ズーム機能を有する画像信号の輪郭強調度合い制御方法であって、
前記電子ズーム倍率が増大するに従い前記輪郭信号の振幅レベルを電子ズーム倍率の増大方向と逆の減少する方向に変更制御して前記輪郭補正信号の輪郭強調度合いを抑制する、
ことを特徴とする画像信号の輪郭強調度合い制御方法。 - 前記画像信号の電子ズーム倍率に応じて前記輪郭信号の振幅レベルを変更するアパーチャコントロールゲインを生成し、前記アパーチャコントロールゲインデータを基に前記輪郭信号の振幅レベルを制御することを特徴とする請求項7記載の画像信号の輪郭強調度合い制御方法。
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