JP3565723B2

JP3565723B2 - カラー画像処理装置

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Publication number: JP3565723B2
Application number: JP27731998A
Authority: JP
Inventors: 藤夫岡田; 光久中川; 圭一根岸
Original assignee: 富士写真光機株式会社
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP2000115795A; US6618502B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像処理装置に関し、より詳細には、ＣＣＤ撮像素子等の撮像手段を備えた監視カメラ或いは医療用カメラ等におけるカラー画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＣＤ撮像素子等の撮像手段を備えたカラー画像撮影用のカラービデオカメラ（以下単に「カメラ」という）が知られている。このカメラは、今日放送用或いは家庭用だけでなく、監視カメラ，医療用カメラ等としても広く使用されている。
【０００３】
このカメラを使用してカラー画像を撮影する場合、例えば単板式のカメラでは、１個のＣＣＤ撮像素子から色信号（例えばＲ，Ｇ，Ｂの３原色信号）を得るために、２次元に配された画素夫々に色フィルタを重ね、色情報を輝度情報に多重された形で得ることにより、輝度信号と３原色信号（或いはこれに準じた信号）に分離する方式が取られている。色フィルタとしては３〜４種類の色をドット状に配置させた色フィルタアレイが使用されている。
【０００４】
分離された３原色信号は、その後ホワイトバランス（ＷＢ）補正，ブラウン管のγ特性を相殺するためのガンマ（γ）補正や、ニー（ＫＮＥＥ）処理或いはホワイトクリップ（ＷＣ）等の高レベル抑圧処理等が各色信号毎に施され、輝度信号とともにマトリクス処理やエンコード処理を行う出力回路に入力され、所定レベルのＲＧＢ信号やＮＴＳＣ方式等の放送用規格に合致したビデオ信号に変換されて出力される。周知のように、ここでの高レベル抑圧処理は、自然光が有するダイナミックレンジをＴＶ信号規格の限られた信号レベル範囲内に収めるために行われる処理である。図５はこのような方式をとった従来のカメラの信号処理のブロック図である。
【０００５】
高レベル抑圧処理としては、従来は３原色信号夫々について、所定の信号レベル以上のときにその色信号を抑圧するようにしている。そして、この抑圧された３原色信号に基づいて輝度信号を再生することにより、輝度信号の抑圧処理も同時に達成するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで従来の高レベル抑圧処理は、上述のように３原色信号夫々について各色信号毎に抑圧処理を行う方式を採用しているので、各色信号の信号レベルが異なれば、ある色信号は抑圧されても他の色信号は抑圧されないということが生じ、ある色信号が抑圧されると各色の構成比が崩れることになるから、従来の高レベル抑圧処理を施すと、少なからず色相の変化をもたらし色再現性を劣化させるという問題がある（図７参照；詳細は実施の形態において述べる）。例えば、人物を撮影したときに、絞りを開けるにしたがって、肌色が黄色みを呈するようになる、或いは単一色の高彩度画像において絞りを開けるにしたがって他の色を呈するようになるという現象（これらを纏めて「偽色現象」という）である。例えば内視鏡カメラでは、体腔内では起伏が激しい形状となっていることが多く、光照射方向との関係で、暗い領域と明るい領域とが同時に撮像される場合がある。このような撮像条件の場合、ＣＣＤ等のダイナミックレンジを拡大するには限界があるので、暗い領域に露出量を合わせて明るい領域の信号を抑圧する（例えば白飛びさせる）か、明るい領域に露出量を合わせて暗い領域を黒つぶれさせるかの何れかを選択せざるを得ず、どちらかの領域の画質が劣化する。特に暗い領域に露出量を合わせて明るい領域の信号を抑圧すると、体腔内の色情報としては大部分が赤色であるが、ＣＣＤのカラーフィルタの特性上赤の色信号だけでなく例えば緑の色信号も少なからず出力されるため、赤成分を抑圧すると相対的に緑色の比率が高くなり、白飛びを生じない程度のハイライトで高彩度部分の赤色が緑色を呈するようになるという現象として現れる。
【０００７】
この偽色現象を防止するため、撮像信号から分離された輝度信号を参照して、輝度信号が飽和するような高輝度レベルでは色信号を抑圧して、色情報をなくして輝度信号のみとするハイライトクロマサプレス（ＨＬＣＳ）処理を施してビデオ信号を出力することもある。
【０００８】
しかしながら、ＨＬＣＳ処理は、輝度信号のハイライト部で色信号を抑圧するものであるため、例えば赤色の高彩度画像のように輝度信号レベル自体は低レベルでありながら赤の色信号だけが高レベルで出力されるような場合には、高レベル抑圧処理により赤の色信号のみが抑圧され、ＨＬＣＳ処理はされないということが生じ、赤の色信号のみが抑圧されたことによる偽色現象を防止することができない。
【０００９】
また、撮像出力が飽和してしまうような過大レベルの情報を含む画像の場合、従来の装置では白飛びを起こした画像として出力されるが、内視鏡カメラ等の医療用カメラにおいては、適正な色情報が出力されないと診断性能が著しく劣化するという問題があるので、色情報をなくしてしまうという信号処理は、医療用カメラとしては好ましい処理ではない。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、輝度信号レベルに拘わらず、ハイライト部や高彩度部の偽色現象を改善することができるカラー画像処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるカラー画像処理装置は、被写体を撮像する撮像手段と、撮像手段の出力に基づいて被写体のカラー画像情報を担持する複数の色信号を出力する色信号分離手段と、複数の色信号夫々が所定の信号レベル以上のときに、その色信号を抑圧する第１の信号抑圧手段とを備えたカラー画像処理装置であって、
撮像手段に、比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像とを交互に行わしめる撮像制御手段と、
比較的大きい露出量の撮像時に、第１の信号抑圧手段が複数の色信号の何れかを抑圧することを検知する検知手段と、
比較的小さい露出量の撮像時の各色信号の構成比を算出する構成比算出手段と、
検知手段の前記抑圧が行われること示す出力に応じて、複数の色信号の構成比が算出された構成比と同じになるように、他の色信号を抑圧する第２の信号抑圧手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで「比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像とを交互に行わしめる」とは、両者を毎回交互に撮像を行わしめることだけではなく、比較的大きい露出量の撮像を数回行なわしめることと、比較的小さい露出量の撮像を１回行わしめること（大小の何れを先に行わしめるかは問わない）を繰り返し行わしめるものも含む意味である。
【００１３】
「抑圧することを検知する」検知手段とあるが、この検知手段は、第１の信号抑圧手段により抑圧される前に検知するものであってもよいし、抑圧された後に検知するものであってもよい。
【００１４】
「複数の色信号の構成比が算出された構成比と同じになるように」とは、第２の信号抑圧手段から出力される、第１の信号抑圧手段により抑圧されたものと同色の色信号と他の色信号との構成比が算出された構成比と同じになるように、という意味である。またこの場合、複数の色信号全ての構成比が前記算出された構成比と同じになるように、他の色信号全てについて抑圧を行うものでなくてもよい。すなわち、第１の信号抑圧手段により何れかの色信号が抑圧されることにより、色再現性を劣化させる原因となる色信号のみを前記算出された構成比と同じになるように抑圧するものであればよく、必ずしも他の色信号全ての構成比が同じになるように抑圧するものでなくてもよい。なお、複数の色信号全ての構成比が前記算出された構成比と同じになるようにするのが最も望ましいのは勿論である。
【００１５】
また「構成比と同じ」とあるが、算出された構成比と厳密に同じであるものに限定されるものではない。具体的には、他の色信号を抑圧することにより視覚上色再現性の劣化が改善される程度の構成比であれば十分であり、ここでの「同じ」はこのような場合の構成比も含む意味である。例えば、算出された構成比に基づいて各色信号の差を算出し、その差が維持されるように他の色信号を抑圧することにより視覚上色再現性の劣化を改善することができれば、各色信号の差が維持されるように他の色信号を抑圧するものであってもよい。
【００１６】
本発明によるカラー画像処理装置の撮像制御手段は、比較的長時間の露光を行って比較的大きい露出量の撮像を行わしめ、比較的短時間の露光を行って比較的小さい露出量の撮像を行わしめるものであることが望ましい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によるカラー画像処置装置によれば、従来の装置に備えられている信号抑制手段と同じ機能を有する第１の信号抑圧手段が比較的大きい露出量の撮像時に何れかの色信号を抑圧したときには、比較的小さい露出量の撮像時の各色信号の構成比と同じになるように、第２の信号抑圧手段により他の色信号をも抑圧するようにしたので、偽色現象を完全に防止することができ、色再現性が改善される。
【００１８】
また、比較的小さい露出量の撮像時の各色信号の構成比を参照するようにしたので、比較的大きい露出量の撮像を行うと飽和してしまうような過大レベルの情報を含む画像であっても、比較的小さい露出量の撮像を行うことにより、飽和していない色信号に基づいてその構成比を精度よく算出することができるようになり、色再現性の改善のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００１９】
さらに広範囲に亘って偽色現象を改善することができるので、ＨＬＣＳ処理が不要となり、適正な色情報を常に出力することができるから、内視鏡カメラ等の医療用カメラに好適な装置にすることができる。
【００２０】
さらにまた、露光時間を変えることにより露出量の制御を行うようにすれば、ＣＣＤを駆動する駆動パルスを制御するいわゆるシャッタスピード制御により露出量を変えることができるので、比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像とを極めて簡単に交互に行わしめることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態によるカラー画像処理装置の構成を示すブロック図である。このカラー画像処理装置は、例えば電子内視鏡カメラ等に適用するのに好適なものである。
【００２２】
図１に示すカラー画像処理装置は、被写体を撮像するＣＣＤ撮像素子等を有してなる撮像手段１０と、撮像手段１０に、比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像とを交互に行わしめる撮像制御手段２３と、撮像手段１０からの撮像出力Ｓに基づいて被写体のカラー画像情報を担持する各色信号Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０を出力する色信号分離手段１３と、各色信号Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０に対してＷＢ補正やγ補正を施すプロセス回路１４と、プロセス回路１４の各出力信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１夫々が所定の信号レベル以上のときに、当該色信号を抑圧する第１の信号抑圧手段１５と、比較的大きい露出量の撮像時に、第１の信号抑圧手段１５が色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の何れかを抑圧することを検知する検知手段２０と、比較的小さい露出量の撮像時の各色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の構成比を算出する構成比算出手段２１と、検知手段の抑圧が行われること示す信号Ｘに応じて、各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の構成比が算出された構成比と同じになるように、信号抑圧手段１５から出力された他の色信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の抑圧を行う第２の信号抑圧手段２２と、輝度信号Ｙおよび各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３が入力され所定の出力信号（ビデオ出力信号、ＲＧＢ出力信号等）を出力する出力回路１６とを備えている。この装置は、図６に示した従来のカラー画像処理装置に対して、検知手段２０，構成比算出手段２１，第２の信号抑圧手段２２および撮像制御手段２３がさらに備えられている点が異なる。なお、第２の信号抑圧手段２２が行う抑圧処理を以下「補正抑制処理」という。
【００２３】
撮像制御手段２３は、ＣＣＤを駆動する駆動パルスＤＰを制御するシャッタスピード制御により、比較的長時間の露光を行って比較的大きい露出量の撮像を行わしめ、比較的短時間の露光を行って比較的小さい露出量の撮像を行わしめるものである。この撮像制御手段２３から、比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像との何れを行っているかを示す信号ＥＸが、構成比算出手段２１および各検知手段２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂに入力される。
【００２４】
このようにシャッタスピード制御により、比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像とを行うことが可能なＣＣＤとしては、例えば「Ｈｙｐｅｒ−ＤＣＣＤ（画像電子学会誌第２５巻第４号（１９９６）Ｐ３９７〜Ｐ４０５）」が好適である。なお、撮像制御手段２３としては、本例のようにシャッタスピード制御に限定されるものではなく、例えば絞りを制御するものとしてもよいのは勿論である。
【００２５】
図２は信号抑圧手段１５，検知手段２０，構成比算出手段２１および信号抑圧手段２２を詳細に示したブロック図である。信号抑圧手段１５，検知手段２０および信号抑圧手段２２は、各色信号毎に夫々の機能を成す部分を有している。図中の各色毎の構成部分には対応する色信号の符号を付して示す。
【００２６】
構成比算出手段２１により算出された構成比を表す信号Ｚが各色用の信号抑圧手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ夫々に入力される。
【００２７】
信号抑圧手段１５Ｒが色信号Ｒ１を抑圧することを検知する検知手段２０Ｒは、色信号Ｒ１が抑圧されること示す信号ＸＲを色信号Ｒ１以外の色信号を抑圧する信号抑圧手段、すなわち色信号Ｇ２を抑圧する信号抑圧手段２２Ｇと色信号Ｂ２を抑圧する信号抑圧手段２２Ｂとに入力する。同様に信号抑圧手段１５Ｇが色信号Ｇ１を抑圧することを検知する検知手段２０Ｇは、色信号Ｇ１が抑圧されること示す信号ＸＧを、色信号Ｒ２を抑圧する信号抑圧手段２２Ｒと色信号Ｂ２を抑圧する信号抑圧手段２２Ｂとに入力し、信号抑圧手段１５Ｂが色信号Ｂ１を抑圧することを検知する検知手段２０Ｂは、色信号Ｂ１が抑圧されること示す信号ＸＢを、色信号Ｒ２を抑圧する信号抑圧手段２２Ｒと色信号Ｇ２を抑圧する信号抑圧手段２２Ｇとに入力する。
【００２８】
本装置を電子内視鏡カメラに適用する場合には、撮像手段１０は電子内視鏡の先端部に配置される。なお図示しないが、撮像手段１０には撮像信号Ｓを抽出する相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回路，撮像信号Ｓをデジタル化するＡ／Ｄ変換回路が接続されている。
【００２９】
色信号分離手段１３は撮像信号Ｓを輝度信号Ｙと色信号Ｃに分離するＹ／Ｃ分離回路１１と、分離された色信号Ｃをさらに３つの原色信号Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０に分離する色分離回路１２から成る。Ｙ／Ｃ分離回路１１には、不図示のＡ／Ｄ変換回路によりデジタル化された撮像信号Ｓが入力される。なお、ここでは色分離回路１２が３つの原色信号Ｒ０，Ｇ０，Ｂ０に分離するものについて示しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち被写体のカラー画像情報を担持する複数の色信号に分離するものである限り、どのような出力号に分離するものであってもよく、例えば「２Ｒ−Ｇ」と「２Ｂ−Ｇ」といういわゆる色差信号に分離するものであってもよい。
【００３０】
出力回路１６はＲＧＢマトリクス処理やビデオ信号形成処理を行うものである。輝度信号Ｙおよび各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３が不図示のＤ／Ａ変換器に入力された後、この出力回路１６に入力される。出力回路１６から出力されたビデオ信号Ｖ_ＯＵＴや色信号出力Ｒ_ＯＵＴ，Ｇ_ＯＵＴ，Ｂ_ＯＵＴは不図示のＴＶモニタ等に入力され、モニタ上に可視画像として表示される。
【００３１】
以下上記構成のカラー画像処理装置の作用について説明する。
【００３２】
最初に図６に示す従来のカラー画像処理装置における抑圧処理（本例ではニー処理とＷＣ処理）について簡単に説明する。
【００３３】
図７は従来のカラー画像処理装置においてγ補正された各信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１（纏めてＩＮと記す）、抑圧処理が施された出力信号Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２（纏めてＯＵＴと記す）との関係を表す抑圧特性カーブを示したものである。これは、本発明による装置における第１の信号抑圧手段１５の抑圧特性を示すものでもある。
【００３４】
図７から明らかなように、入力レベルがＩＮ１まではγカーブそのものに従って出力され、入力レベルがＩＮ１〜ＩＮ２の範囲では、ニーポイントをＬ１とするニー処理を施して出力信号の抑圧を行い、入力レベルがＩＮ２以上ではＷＣ処理を施してクリップレベルＬ２で一定となるようにしている。なお、露出量が過大のときにはγ補正された各信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１も飽和するので、図中ＩＮ３以降のレベルがＬ３一定となっており、このＬ３に対してクリップレベルＬ２で一定となるように抑圧処理が施される。
【００３５】
図８は肌色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図である。図中ａ，ｂにおけるＲ１，Ｇ１，Ｂ１はプロセス回路１４から出力される各色の信号レベル、Ｗ１はそれから演算される輝度信号レベルを示し、また図中ｃにおけるＲ２，Ｇ２，Ｂ２は抑圧手段１５から出力される各色の信号レベル、Ｗ２はそれから演算される輝度信号レベルを示す。
【００３６】
先ず肌色の被写体を適正な露出レベルで撮像したときのＲ，Ｇ，Ｂ各色の信号レベルが図７のａであるとする。露出レベルを大きくして撮像すると、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色信号はその構成比を保持したままレベルが大きくなり、図７のｂで示す状態になる。これに抑圧処理を施すと、ニーポイントＬ１を越えた部分に対して抑圧処理が加わるので図７のｃで示す状態となり、Ｇ信号およびＢ信号のレベルは変わらずＲ信号のみのレベルが下がる。この結果、輝度信号レベルを抑圧する目的は達せられるが、Ｒの構成比がＧ，Ｂに対して下がり、肌色が黄色に変色するという偽色現象を生じ、色再現性を劣化させる。
【００３７】
図１に示す本発明の実施の形態によるカラー画像処理装置は、このような偽色現象を改善することを目的とするものである。以下、図１に示す本発明によるカラー画像処理装置の作用について説明する。
【００３８】
図３は本発明によるカラー画像処理装置において、肌色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図である。図中ａ，ｂにおけるＲ１，Ｇ１，Ｂ１はプロセス回路１４から出力される各色の信号レベル、Ｗ１はそれから演算される輝度信号レベルを示し、また図中ｃにおける点線部分の各信号レベルＲ２，Ｇ２，Ｂ２は抑圧手段１５から出力される各色の信号レベル、Ｗ２はそれから演算される輝度信号レベルを示し、図中ｃにおけるＲ３，Ｇ３，Ｂ３は抑圧手段２２から出力される各色の信号レベル、Ｗ３はそれから演算される輝度信号レベルを示し、これらは何れも比較的大きい露出量の撮像時におけるものである。なお、Ｒ２のように点線部分の信号レベルが図中ｃにおいて表されていないのは、信号レベルがＲ２＝Ｒ３であるからである。
【００３９】
一方図中ｂにおけるＲ４，Ｇ４，Ｂ４は、比較的小さい露出量の撮像時におけるプロセス回路１４から出力される各色の信号レベル、Ｗ４はそれから演算される輝度信号レベルを示す。
【００４０】
先ず撮像制御手段２３がシャッタスピードを比較的長くして（例えば１／１００秒）、比較的大きい露出量の撮像を行う。このときに肌色の被写体を適正な露出レベルで撮像したときのＲ，Ｇ，Ｂ各色の信号レベルが図３のａであるとする。次に露出レベルを大きくして撮像する（例えば１／６０秒）。但しこのときの露出量は、各色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１が飽和しない程度、すなわち各色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の出力レベルがＬ３以下となるようにする。このときＲ，Ｇ，Ｂ各色信号はその構成比を保持したままレベルが大きくなり、図３のｂで示す状態になる。これに信号抑圧手段１５により抑圧処理を施すと、ニーポイントＬ１を越えた部分に対して抑圧処理が加わるので図３のｃにおける点線で示す状態となり、Ｇ信号およびＢ信号のレベルは変わらずＲ信号のみのレベルが下がる。この状態は、従来のカラー画像処理装置における図８に示した状態と同じである。
【００４１】
次いで撮像制御手段２３がシャッタスピードを比較的短くして（例えば１／１０００秒）、比較的小さい露出量の撮像を行う。このとき構成比算出手段２１が、信号抑圧手段１５により抑圧処理が施される前の各色信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の構成比（Ｒ４：Ｇ４：Ｂ４）を算出して、算出した構成比を表す信号Ｚを各信号抑圧手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入力する。
【００４２】
検知手段２０ＲはＲ１信号が抑圧されること、検知手段２０ＧはＧ１信号が抑圧されること、検知手段２０ＢはＢ１信号が抑圧されることを夫々検知するため、各色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を夫々監視している。本例においては、信号抑圧手段１５ＲがＲ１信号を抑圧するので、検知手段２０ＲからＲ１信号が抑圧されること示す信号ＸＲが信号抑圧手段２２Ｇ，２２Ｂに入力される。一方Ｇ１信号が抑圧されること示す信号ＸＧ、Ｂ１信号が抑圧されること示す信号ＸＢは何れも出力されない。
【００４３】
Ｇ１信号が抑圧されること示す信号ＸＧ、Ｂ１信号が抑圧されること示す信号ＸＢの何れも入力されない信号抑圧手段２２Ｒは、入力されたＲ２信号をそのまま出力する（出力信号Ｒ３）。一方Ｒ１信号が抑圧されること示す信号ＸＲが入力された各信号抑圧手段２２Ｇ，２２Ｂは、信号抑圧手段１５による抑圧処理前の色信号の構成比を表す信号Ｚに基づいて、信号抑圧手段２２の出力である各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の構成比が算出された構成比と同じになるように、各色信号Ｇ２，Ｂ２に対して補正抑圧処理を施す。これにより、各色信号レベルは図３のｃにおける点線で示す状態から、同図中の実線で示す補正抑制処理後の状態となる。
【００４４】
この結果、輝度信号レベルに拘わらず、最終的に出力される各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の構成比が比較的小さい露出量の撮像時における色信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の構成比と同じになるので、従来の装置のように肌色が黄色に変色するという偽色現象を生じることがなく、抑圧処理を施しても色再現性を劣化させることがない。また偽色現象を生じないから、従来の装置のようなＨＬＣＳ処理が不要となり装置を簡易化できる。さらに、信号抑圧手段１５により抑圧される色信号（本例ではＲ信号）に対しては伸長も圧縮も行わずそのまま出力し、抑圧処理前の色信号の構成比が維持されるように他の色信号（本例ではＧ信号およびＢ信号）のみに対して補正抑圧処理を施すので、後段の出力回路に入力される信号レベルが従来の装置の場合よりも大きくなるということがなく、出力回路のダイナミックレンジに問題を生じることもない。さらにまた、輝度信号レベルを参照する必要もないから、適切な輝度信号レベルを算出するという複雑な処理を必要としないので、簡易な構成で装置を実現することができる。
【００４５】
なお、図３のｃから明らかなように、輝度信号レベルがＷ２からＷ３へと若干下がるが、輝度信号の抑圧処理も同時に達成されていることには変わりがない。
【００４６】
次に露出レベルを大きくして撮像する場合において、何れかの色信号が飽和する程度の過大露出、すなわち何れかの色信号の出力レベルがＬ３で飽和する場合について説明する。
【００４７】
図４は赤色信号Ｒ１の出力レベルがＬ３で飽和する場合について示したものである。図中各符号は図３に示したものと同様である。なお、図中ｂにおけるＲ１’は、Ｌ３で飽和しなかったと仮定した場合の出力レベルを示す。
【００４８】
先ず上述と同様に撮像制御手段２３がシャッタスピードを比較的長くして（例えば１／１００秒）、比較的大きい露出量の撮像を行う。このときに肌色の被写体を適正な露出レベルで撮像したときのＲ，Ｇ，Ｂ各色の信号レベルは図３のａで示すものと同じである（図４のａ参照）。
【００４９】
次いで赤色信号Ｒ１が飽和する程度の過大露出の状態で撮像する。このときＧ，Ｂ各色信号はその構成比を保持したままレベルが大きくなるが、赤色信号はＲ１’の如くその構成比を保持することができずＬ３で飽和するので、図４のｂの実線で示す状態になる。
【００５０】
これに信号抑圧手段１５により抑圧処理を施すと、ニーポイントＬ１を越えた部分に対して抑圧処理が加わるので図４のｃにおける点線で示す状態となり、Ｇ信号およびＢ信号のレベルは変わらずＲ信号のみのレベルが下がる。この状態は、上述の図３に示した状態と似ているが、信号抑圧手段１５による抑圧処理前において既にＲの構成比がＧ，Ｂに対して下がっているので、このままでは偽色現象が激しくなる虞れが強い。
【００５１】
図１に示す本発明の実施の形態によるカラー画像処理装置は、このように何れかの色信号が飽和する程度の過大露出の場合においても、偽色現象を良好に改善することが可能である。以下この作用について説明する。
【００５２】
上述同様に撮像制御手段２３がシャッタスピードを比較的短くして、比較的小さい露出量の撮像を行う。このとき構成比算出手段２１が、信号抑圧手段１５により抑圧処理が施される前の各色信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の構成比（Ｒ４：Ｇ４：Ｂ４）を算出して、算出した構成比を表す信号Ｚを各信号抑圧手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入力する。比較的小さい露出量の撮像を行っているので、各色信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４は何れも飽和することがなく、各色の構成比を精度よく算出することができる。
【００５３】
信号抑圧手段２２は、その出力である各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の構成比が算出された構成比と同じになるように、各色信号Ｇ２，Ｂ２に対して補正抑圧処理を施す。これにより、各色信号レベルは図４のｃにおける点線で示す状態から、同図中の実線で示す補正抑制処理後の状態となる。
【００５４】
この結果、輝度信号レベルに拘わらず、しかも過大露出により何れかの色信号が飽和する場合においても、最終的に出力される各色信号Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の構成比が、比較的小さい露出量の撮像を行った飽和していないときの色信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の構成比と同じになるので、本例においても偽色現象が生じない。
【００５５】
偽色現象を改善するために補正抑制処理を行うに際して、信号抑圧手段１５により抑圧処理が施される前の各色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の構成比を算出し、この算出結果に基づいて補正抑制処理を行うことも考えられるが、上述のように過大露出の状態では何れかの色信号が飽和するため適切な構成比を算出することはできない。一方本発明によれば過大露出の状態でも、適切な構成比を算出することが可能となり、色再現性の改善のダイナミックレンジを拡大することができるので、本発明が果たす効果は極めて大きい。
【００５６】
また広範囲に亘って偽色現象を改善することができるので、ＨＬＣＳ処理が全く不要となり、適正な色情報を過大露出の状態でも出力することができるから、内視鏡カメラ等の医療用カメラに好適な装置にすることができる。
【００５７】
上記説明は、各色信号の構成比が維持されるように他の色信号全てを抑圧するものについて説明したが、本発明は必ずしも他の色信号全てを抑圧するものに限定されるものではない。例えば、偽色現象により視覚上の色再現性を損なう原因となる色信号のみを抑圧してもよい。具体的には図５に示す如くである。
【００５８】
図５は本発明によるカラー画像処理装置において、体腔内など高彩度の赤色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図である。図中各符号は図３に示したものと同様である。
【００５９】
先ずこの被写体を適正な露出レベルで撮像したときのＲ，Ｇ，Ｂ各色の信号レベルが図５のａであるとする。赤色単一の被写体であっても、ＣＣＤ撮像素子の色フィルタの特性上、大レベルのＲ信号のみでなく、低レベルではあるがＧ信号やＢ信号も出力される。露出レベルを大きくして撮像すると、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色信号はその構成比を保持したままレベルが大きくなり、図５のｂで示す状態になる。これに信号抑圧手段１５により抑圧処理を施すと、ニーポイントＬ１を越えた部分に対して抑圧処理が加わるので図５のｃにおける点線で示す状態となり、Ｇ信号およびＢ信号のレベルは変わらずＲ信号のみのレベルが下がる。
【００６０】
次いで上述のように撮像制御手段２３がシャッタスピードを比較的短くして、比較的小さい露出量の撮像を行う。このとき構成比算出手段２１が、信号抑圧手段１５により抑圧処理が施される前の各色信号Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の構成比（Ｒ４：Ｇ４：Ｂ４）を算出して、算出した構成比を表す信号Ｚを各信号抑圧手段２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入力する。
【００６１】
上述のように、検知手段２０ＲからＲ１信号が抑圧されること示す信号ＸＲが信号抑圧手段２２Ｇ，２２Ｂに入力される。一方Ｇ１信号が抑圧されること示す信号ＸＧ、Ｂ１信号が抑圧されること示す信号ＸＢは何れも出力されない。したがって、信号抑圧手段２２Ｒは入力されたＲ２信号をそのまま出力する。
【００６２】
ここで、Ｇ２信号とＢ２信号とを較べた場合、Ｂ２信号のレベルが極めて低く、また元来青色は視覚感度が低いので偽色現象を生じさせる原因としては影響が小さい。
【００６３】
そこで信号抑圧手段２２ＧにもＲ１信号が抑圧されること示す信号ＸＲが入力されているが、ここではＢ２信号に対しては上述のような補正抑圧処理は行わず、色信号Ｒ３とＧ３との構成比が算出されたＲ１とＧ１との構成比と同じになるように、色信号Ｇ２に対してのみ補正抑圧処理を施す。これにより、各色信号レベルは図５のｃにおける点線で示す状態から、同図中の実線で示す補正抑制処理後の状態となる。
【００６４】
この結果、最終的に出力される色信号Ｒ３とＧ３との構成比が、比較的小さい露出量の撮像時の色信号Ｒ４とＧ４との構成比と同じになるので、従来の装置のように赤色が緑色に変色するという偽色現象を生じることがなく、Ｇ信号のみに対して補正抑制処理を施しても色再現性を劣化させることがない。
【００６５】
なお本例においても赤の色信号が飽和する程度の過大露出の場合においても、偽色現象を良好に改善することが可能であるのは勿論である。
【００６６】
上記説明は、比較的小さい露出量の撮像時の各色信号の構成比が厳密に維持されるように他の色信号を抑圧するものについて説明したが、本発明は必ずしも各色信号の構成比が厳密に維持されるように他の色信号を抑圧するものに限定されるものではない。すなわち、他の色信号を抑圧することにより視覚上色再現性の劣化が改善される程度の構成比であれば十分であり、ここでの「同じ」はこのような場合の構成比も含む。これは、色信号の構成比が厳密に同じでなくても、何れかの色信号が抑圧されたときに他の色信号が少なからず抑圧されると、その分だけ偽色現象が少なくなるので、本発明の目的である色再現性の改善が達成するからである。例えば、比較的小さい露出量の撮像時の各色信号の構成比に基づいて各色信号の差を算出し、その差が維持されるように他の色信号を抑圧する方法や、構成比や差に拘わらず常に一定レベル抑圧する方法等を採ることもできる。また上記説明は、検知手段２０は信号抑圧手段１５による抑圧処理前の色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を監視して、信号抑圧手段１５が色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の何れかを抑圧することを検知するものについて説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、信号抑圧手段１５が色信号Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の何れかを抑圧することを検知することができるものである限り、どのような構成を採るものであってもよい。具体的には、信号抑圧手段１５による抑圧処理後の色信号（例えばＲ２，Ｇ２，Ｂ２）を監視することにより前記検知を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるカラー画像処理装置のブロック図
【図２】上記装置の信号抑圧手段，検知手段，構成比算出手段および信号抑圧手段を詳細に示したブロック図
【図３】上記装置において、肌色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図
【図４】上記装置において、肌色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図（過大露出の場合）
【図５】上記装置において、高彩度の赤色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図
【図６】従来のカラー画像処理装置のブロック図
【図７】従来のカラー画像処理装置における抑圧処理の特性（本発明による装置における第１の信号抑圧手段の抑圧特性でもある）を示す図
【図８】従来のカラー画像処理装置において、肌色の被写体を撮像したときの抑圧処理の流れを示した図
【符号の説明】
１０撮像手段
１１Ｙ／Ｃ分離回路
１２色分離回路
１３色信号分離手段
１４プロセス回路
１５第１の信号抑圧手段
１６出力回路
２０検知手段
２１構成比算出手段
２２第２の信号抑圧手段
２３撮像制御手段

Claims

被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の出力に基づいて前記被写体のカラー画像情報を担持する複数の色信号を出力する色信号分離手段と、前記複数の色信号夫々が所定の信号レベル以上のときに、当該色信号を抑圧する第１の信号抑圧手段とを備えたカラー画像処理装置において、
前記撮像手段に、比較的大きい露出量の撮像と比較的小さい露出量の撮像とを交互に行わしめる撮像制御手段と、
前記比較的大きい露出量の撮像時に、前記第１の信号抑圧手段が前記複数の色信号の何れかを抑圧することを検知する検知手段と、
前記比較的小さい露出量の撮像時の各色信号の構成比を算出する構成比算出手段と、
前記検知手段の前記抑圧が行われることを示す出力に応じて、前記複数の色信号の構成比が前記算出された構成比と同じになるように、前記他の色信号を抑圧する第２の信号抑圧手段とを備えたことを特徴とするカラー画像処理装置。
前記撮像制御手段が、比較的長時間の露光を行って前記比較的大きい露出量の撮像を行わしめ、比較的短時間の露光を行って前記比較的小さい露出量の撮像を行わしめるものであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像処理装置。