JP2848904B2 - 電子スチルカメラ - Google Patents

電子スチルカメラ

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JP2848904B2
JP2848904B2 JP2050764A JP5076490A JP2848904B2 JP 2848904 B2 JP2848904 B2 JP 2848904B2 JP 2050764 A JP2050764 A JP 2050764A JP 5076490 A JP5076490 A JP 5076490A JP 2848904 B2 JP2848904 B2 JP 2848904B2
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【発明の詳細な説明】 本発明は、電子スチルカメラの雑音除去に関する。
(従来の技術) 水平方向及び垂直方向の二次元で構成されるテレビジ
ョン画像の雑音除去方法として、アナログフィルタによ
る水平方向のみの雑音除去方法や、一水平走査期間の遅
延素子を使った垂直方向の画像の相関を利用したライン
雑音除去方法等が知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、撮像素子CCDの固定パターン雑音の除
去においては、水平方向(一次元)のみのアナログによ
る雑音除去方法では縦縞のパターンは除去可能である
が、横縞のパターンは除去不可能である。また、ライン
雑音除去方法では非相関の信号のみを除去する方式であ
るので、縦縞の相関のある固定パターン雑音は理論的に
も除去不可能である。また、CCDエリアセンサを用いた
ビデオカメラは被写体が暗い場合(入力光量が少ない)
CCD各画素の暗電流のばらつき等によりそのCCD特有の固
定パタン雑音が現れ画質を悪くする要因の一つであっ
た。この固定パタン雑音のパタンは1つ1つのCCDによ
っても、また、その所定の一つのCCDでも温度等の条件
によっても出現のパタンは異なる。
従来この固定パタン雑音を除去するためにはフレーム
メモリを持ち露出時間を長くして発生電荷を増やし雑音
の影響を少なくして対処していたがこれにはフレームメ
モリが高価でありコストアップになっていた。
また、従来の長時間露光による方式では画像ブレが発
生しスチル画としては不適であった。
そこで本発明は離散コサイン変換(DCT)等の周波数
変換を用いた電子スチルカメラにおいて、撮像素子CCD
の固定パターン雑音の二次元の周期性に着目して、画像
を二次元の周波数変換を行い、当該固定パターン雑音の
周波数を抽出し、そのデータにより画像を同じく周波数
変換したデータから抽出した雑音データを除くことによ
り復元画像中に存在する固定パターン雑音を除去し復元
画質を向上させ、かつ、フメームメモリを用いず、長時
間露光によらず雑音成分のみを除去することを目的とす
る。
(課題を解決しようとする手段) この目的を達成するために本発明は電子スチルカメラ
において、前露光状態において二次元周波数変換された
変換データを抽出する変換データ抽出手段202、206と、
前記抽出手段によって抽出された変換データを記憶する
記憶手段204、207と、前記記憶手段に記憶された雑音成
分の利得を制御する利得制御手段105、125、205と、本
露光状態における画像データから雑音成分を除去する雑
音成分除去手段208とを具備するようにし、さらに、前
記抽出手段202によって抽出された交流成分のデータを
雑音の帯域に制限し、かつ、雑音帯域に制限されたデー
タを平均化したデータを前記記憶手段204に記憶する帯
域制限平均化手段を具備するようにし、また、前記抽出
手段206によって抽出された直流成分のデータを前記記
憶手段207に記憶するようにし、かつ、前記雑音成分除
去手段を減算器208で構成した。
(実施例) 本発明の実施例を第1図を用いて説明する。同図に示
す構成で離散コサイン変換(DCT)等の周波数分解手法
を使った画像データ圧縮装置を持つ電子スチルカメラに
おいて画像素子としてつかっているCCD等103の雑音除去
のための撮影のための露光の前に雑音成分抽出用の事前
露光を行い、その画像を上記離散コサイン変換(DCT)
等の周波数分解手法を使った処理111、112、113を行
い、周波数分解されたデータを抽出する装置126と、そ
のデータを雑音除去用の帯域に制限するフィルタと、そ
れを前画面に渡り平均化する装置127と、その平均化さ
れたデータを保持するメモリ装置128とを持ち雑音成分
をメモリ装置128に保持し撮影のための露光の時にその
被写体の露出のレベル及びプロセス回路105内のAGCのデ
ータによりメモリ装置128に保持された雑音成分のデー
タのゲインを制御するゲイン制御装置129を持ち画像デ
ータから雑音成分のデータを減算してCCDの雑音を除去
する構成とした。
メモリーカード119に記録する場合; レンズ101から入った被写体に応ずる光は絞り102で適
量の光量に絞られ撮像素子CCD103に受光されて電気信号
に変換される。絞り102及びCD103のシャッター速度は露
出センサ126からの信号に応ずる自動露出機構125の出力
によって制御され適性露光の状態が決定される。このCC
D103の出力に含まれるリセット雑音は相関二重サンプリ
ング(CDS:Correlated Double Sampling)回路104で除
かれる。この回路では、CCD出力信号のフィードスルー
レベルが一画素周期ごとに一定電位にクランプされた
後、信号レベルがサンプルホールド回路によって取り出
される。この動作に従えばフィードスルーレベルと信号
レベルの電位差とが有効信号電圧として取り出されるこ
ととなり、両レベルに重畳されたリセット雑音は殆ど除
去される。リセット雑音とは浮遊拡散層をリセットトラ
ンジスタによって一定電位に充電する時に生ずる熱雑音
である。リセットトランジスタのオフするタイミングの
雑音電圧によって浮遊拡散層がリセットごとに異なる電
位にセットすることに起因している。この雑音はフィー
ドスルーレベルと信号レベルの両方にリセットごとに同
じ両だけ重畳される。
相関二重サンプリング回路の出力信号はカメラプロセ
ス回路105にはいり輝度信号Yと色差信号R−Y、B−
Y、とになって出力される。この輝度信号YはA/Dコン
バータ106で規定のサンプリング周波数でデジタルデー
タに変換される。録再切換スイッチ121は記録画(a)
に接続状態となっている。圧縮プロセスである離散コサ
イン変換(DCT)は8画素×8画素等の二次元のブロッ
ク単位の画像データとして処理されるため、一次元の画
像をブロック単位に変換する必要がある。ここの変換制
御では8ラインのラインバッファ108、109二組が持っ
て、スチッチ107、110で交互に切換えて直列データで書
き込みブロック単位で読み出す。
次に、8画素×8画素等のブロックは二次元離散コサ
イン変換を行う。まず、一次元離散コサイン変換回路11
1により、一次元の離散コサイン変換を実行し、その出
力データを一時、ランダムメモリ(RAM)112に格納す
る。次に、さきに格納されたデータを読み出し、さら
に、一次元離散コサイン変換回路113により一次元離散
コサイン変換を実行し全体で二次元離散コサイン変換を
行う。次に二次元のデータを一次元のデータに配列する
ためにランダムメモリ(RAM)115によりいわゆるジグザ
グ走査を行う。
次にジグザグ走査されたランタムメモリ(RAM)115の
出力は規格で定まった量子化データをもつ量子化テーブ
ル120を参照して量子化回路114を量子化される。当該出
力を当該量子化データで割ることによって量子化され
る。当該量子化出力はハフマンコード化されるが、離散
コサイン変換の直流成分は差分パルスコード変調した後
に、離散コサイン変換の交流成分はジグザグ走査を行っ
た後に、それぞれ規格で定まったルックアップテーブル
116に従って、ハフマンコーディング回路117でコード化
される。この出力データ(直列データ)は一時バッファ
メモリ(RAM)118に記憶され、メモリカード119に書き
込まれる。ここで記録する終了する。
メモリカードのデータをビデオ信号として再生する場
合; 録再スイッチ121を再生側に切換える。メモリカード1
19のデータをバッファーRAM118に記憶しハフマンエンコ
ードされたこのデータはハフマンコーディング回路117
でルックアップテーブル116に従ってハフマンデコード
(復調)され、この復調出力は量子化回路114で量子化
テーブル120データをかけ算をすることで逆量子化されR
AM115に格納される。このRAM115で一次元データを二次
元データに配列しなおし一次元離散コサイン変換(DC
T)回路111、113、RAM112により逆離散コサイン変換(D
CT)を行い画像データに復元する。次にラインのライン
バッファ108、109により8画素×8画素の画像データを
一走査線単位のデータに変換し、D/Aコンバータ122によ
りアナログ信号として出力しエンコーダー123でNTSCの
コンポジットビデオ信号にエンコードしビデオ出力端子
124から出力する。
次に上述のカメラにおいて本発明の要部について説明
する。一次元離散コサイン変換回路113と量子化回路114
との間に雑音除去切換スイッチ201を付設する。この切
換スイッチ201の機能は、記録時にはe端子とf端子間
に接続された減算器208を介して一次元離散コサイン変
換回路223側と量子化回路114側が接続され、再生時には
端子cとdが接続されることによって一次元離散コサイ
ン変換回路113側と量子化回路114側が直結されるように
動作する。カメラプロセス回路105及び自動露出機構の
出力信号は利得制御回路205を介して減算器208に入力さ
れる。この減算器208は雑音成分を除去する機能を有す
る。
一次元離散コサイン変換回路113の記録時における出
力側であって、雑音除去切換スイッチ201の入力側に全
体として二次元離散コサイン変換を実行した後の交流成
分を抽出する交流成分抽出回路202を接続し、その出力
に平均化フィルタ回路203に接続する。平均化フィルタ
回路203の出力はその出力を記憶するためのメモリ204に
接続され、このメモリを介して利得制御回路205に接続
される。
このように構成したデジタルスチルビデオカメラにお
いて、雑音が除去される動作について第1図のブロック
図と第3図のフローチャートとを用いて説明する。
本露光に先だって前露光を行う。
まず、記録状態にカメラを設定する。録再切換スイッ
チ121の状態はa側接続となり、切換スイッチ201の状態
はe側及びf側接続となるように設定する。
次に、絞り102、を完全に閉じて(ステップ1)、第
1シャッターをレリーズする(ステップ2)。入射光が
ないこの状態でCCD103に露光する(ステップ3)。
CCD103の出力信号のうち輝度信号は前述の説明の経路
に処理されて、全体として二次元離散コサイン変換され
(ステップ4)、そのデータは切換スイッチ201のe端
子に現われる。e端子に現われたデータの交流成分は交
流成分抽出回路202によって抽出され、この出力データ
から雑音除去に有効な交流成分だけが平均化フィルタ回
路203の帯域制限フィルタによってフィルタされ(ステ
ップ5)、当該雑音除去有効交流成分を同回路203の平
均化回路によって離散コサイン交換を実行したブロック
で平均化してこの平均データをメモリ204に記憶する。
(ステップ6)。
離散コサイン変換(DCT)の交流成分では抽出できな
い低域に属する雑音成分は切換スイッチ201のe端子に
現われる二次元離散コサイン変換データの直流成分を直
流成分抽出回路206によって抽出し、その抽出雑音デー
タをメモリ207に記憶する。この場合、雑音データとし
ての直流成分は前露光であるこの段階における全ての直
流成分を記憶しておき、本露光での減算データに備え
る。
次に本露光を行なう。レンズ101を通った光は露出セ
ンサ126の出力信号に応答する自動露出機構125の制御に
より絞り102が決められ(ステップ7、)、かつ、CCD10
3のシャッター速度が決められ、本露光が実行される
(ステップ8、)。以後の信号処理は前露光の場合の処
理と同様に実行され二次元離散コサイン変換(ステップ
9)の出力データが切換スイツチ201のe端子に現われ
る。e端子に現われたデータは除去しようとする雑音成
分が含まれている。除去しようとする雑音成分はメモリ
204から読みだされ、利得制御回路205によって雑音成分
のレベルが変換されて、その変換出力が減算器205に供
給される。ここでe端子に現われた出力データは雑音成
分が除去(減算)される(ステップ10)。固定パターン
雑音レベルは被写体の明るさに応じて異なって現われる
ことから、除去すべき雑音成分のレベル利得制御回路20
5の利得を自動露出機構125とカメラプロセス回路105と
からの信号で制御することによって変換される。
所望の雑音が除去されたデータは量子化回路114の入
力信号となり(雑音切換スイッチ201f端子に現われる信
号)、圧縮され(ステップ11)た後、記録媒体119に記
録される(ステップ12)。
直流成分で代表される雑音はメモリ207からその成分
を読みだして利得制御回路205に印加することによっ
て、前述と同様に減算器208において除去することがで
きる。
記録媒体119に記録されたデータを再生する場合には
切換スイッチ201の状態は減算器208との接続状態から遮
断状態にし、c、d両端子で直結して、かつ、録再切換
スイッチ121はb端子側に接続される。この状態で前述
のように記録媒体119から出発して逆工程の処理を経る
ことによりビデオ出力端子124から固定パターン雑音の
ないビデオ信号が得られる。
第4図に雑音が除去される画像の状態を示す。
(a)、(d)は入射光のない前露光状態のCCDの雑音
を示したものである。(b)、(e)は本露光状態で撮
影した出力画像である。(b)、(e)の出力画像に本
発明の雑音除去を行なった画像が(c)、(f)であ
る。(a)、(d)に相当する雑音成分が除去された画
像である。
次に第2図を用いて他の実施例を説明する。なお、第
1図の実施例と共通する構成は同じ図番を持って示す。
他の実施例では第1図の実施例の構成に加えて、離散コ
サイン変換データの交流成分からでは抽出することがで
きないCCDの固定パターン雑音を抽出するについて、二
次元離散コサイン変換された直流成分を抽出する抽出す
る手段206とその抽出データを記憶するメモリ207とを設
け、この抽出データを雑音成分として減算器208に出力
する構成とした。
(発明の効果) カメラの撮影の際のCCDの固定パターン雑音が及ぼす
画像への弊害を除去することができ、画質の向上が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は本
発明の他の実施例を示すブロック図、第3図は本発明の
処理手順を示すフローチャート図、第4図は雑音除去の
状態を示す画面の状態図である。 201……切換スイッチ、202……交流成分抽出回路、203
……平均化フィルタ回路、204、207……メモリ、205…
…利得制御回路、206……直流成分抽出回路、208……減
算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 5/14 - 5/217 H04N 5/30 - 5/335

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前露光状態において二次元周波数変換され
    た変換データを抽出する変換データ抽出手段(202)、
    (206)と、前記抽出手段によって抽出された変換デー
    タを記憶する記憶手段(204)、(207)と、前記記憶手
    段に記憶された雑音成分の利得を制御する利得制御手段
    (105)、(125)、(205)と、本露光状態における画
    像データから雑音成分を除去する雑音成分除去手段(20
    8)とを具備する電子スチルカメラ。
  2. 【請求項2】前記抽出手段(202)によって抽出された
    交流成分のデータを雑音の帯域に制限し、かつ、雑音帯
    域に制限されたデータを平均化したデータを前記(20
    4)に記憶する帯域制限平均か手段とを具備することを
    特徴とする請求項1記載のる電子スチルカメラ。
  3. 【請求項3】前記抽出手段(206)によって抽出された
    直流成分のデータを前記記憶手段(207)に記憶するこ
    とを特徴とする請求項2記載の電子スチルカメラ。
  4. 【請求項4】前記雑音成分除去手段を減算器(208)で
    構成したことを特徴とする請求項2又は3記載の電子ス
    チルカメラ。
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