JP7182907B2 - カメラの画像データ処理方法およびカメラ - Google Patents
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Description
(1)上記画像処理工程はカメラが画像を記憶する前に実行され、ユーザが記憶された画像をディスプレイ上でいつでも見られるようにする。捕捉した画像やビデオが直ちに見られることに対し多くの要望があるため、ほとんどの民生用カメラのアプリケーションはRAW画像データをそれが記憶される前に処理するようにしている。
(2)上記の画像処理工程のいくつかは後処理に回しても良い。このアプローチは業務用カメラのアプリケーションではより一般的である。両方のオプションにはそれぞれの長所と短所がある。
例えばフィルタが全く存在しないノーカラーフィルタリング、中立密度フィルタ、透明の光透過性フィルタエレメント;
所定カラーに無関係のパスバンドを有するフィルタリング(例えばハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、広帯域バンドパスフィルタ等)。
捕捉されたRAW画像データをデモザイシングしてカラーフィルタアレイの複数の色に対応する複数のカラー画像を生成し;
第1解像度を有する輝度画像を生成し;
第1解像度よりも低い第2解像度を有するカラーフィルタアレイのカラーのそれぞれに対応する少なくとも1つのクロミナンス画像を生成することを含む。
CB(i,j)及びCR(i,j)は所定のピクセル位置(i,j)の青の差分値、赤の差分値を表し;
R(i,j),B(i,j)はピクセル位置(i,j)の赤、緑、青画像のピクセル値を表し;
Y(i,j)はピクセル位置(i,j)の輝度値を表わす。
カラーフィルタアレイの各カラーに対応するカラー画像を生成し、カラー画像の各ピクセルに対しモザイシング処理された、捕捉されたRAW画像データの前記ピクセルの周辺の複数のピクセルに基づいてエッジ及びライン検出の少なくとも一つを実行し、及び前記エッジ又はライン検出に基づいて、所定のピクセル周辺のピクセルのサブセットを選択することによりピクセル値を決定することを含み、前記ピクセルのサブセットは該サブセット内ピクセルの加重平均を算出する前記ピクセルと同じカラーである。
受光した光をRAW画像データに変更するように構成された画像捕捉システムと;
前述の方法に従ってRAW画像データを処理するように構成された画像処理システムを含む。
デモザイシングは単一の、マルチカラーの、モザイク状のRAW画像データ102からCFAカラー毎にそれぞれの画像106R,106G,106Bを生成する。理解されるように、それぞれの最終のカラー画像106R,106G,106Bは最初に捕捉されたものよりそれぞれのカラーに対しより多くのピクセルを含み、従って各カラー画像に欠けているピクセル値を推定するための補間が必要になる。図4はデモザイシング処理された単一のカラー画像106R,106G,106Bのフォーマットを示している。それぞれがNxMピクセルの解像度を有する。
(a)決定すべきピクセル値の周囲のピクセルに基づいてエッジ及び/又は細線を検出し、及び/又は
(b) エッジ/細線情報を使って補間のために周辺ピクセルから寄与の選択または重み付けを行う。
ピクセルは中心ピクセルから等距離であり;
ピクセルは中心ピクセルから正反対であり;
ピクセルは5x5ウィンドウの中で中心ピクセルの回りの異なる角度に在り;
ピクセルは対応のエッジ/ライン検出器を有するか又は2つのエッジ/ライン検出器の組合せによって決定される。
輝度画像は複数のデモザイシング処理されたカラー画像のそれぞれの同一のピクセル位置に対応する複数のピクセル値を組合わせることにより生成される。好ましい形態は、ピクセル値を組み合わせるステップがピクセル位置毎に複数のピクセル値を重み付けすることを含む。従来のベイヤーRGBカラーフィルタアレイが使用される場合、位置(i,j)における輝度値Yは次式で算出される:
クロミナンス画像を生成するステップ112は1つのカラープレーンのピクセルと前記ピクセルにおける対応する輝度値間の差分値を算出することを含む。これは好ましくはカラーピクセル値とCFAの所定カラーのピクセルに対応するピクセルにおける輝度画像値との間の差分値の算出を含んでも良い。この場合、青ピクセルが捕捉されるピクセルに対しクロミナンス画像ピクセルが生成され青チャネルのクロミナンス画像を生成する。従って青のクロミナンス画像はCFAの青ピクセルに対応するピクセル値のみを含み、このことは赤のクロミナンス画像に対してもあてはまる。従って、クロミナンス画像は輝度画像よりも低い解像度となる。RGBベイヤーフィルタの例では、クロミナンス画像は輝度画像の四分の一のピクセル数を有する。この例では、CFAがX=3のカラータイプの場合、X-1のクロミナンス画像が生成される。一般的にこれで十分である。しかし、コンセプトは、捕捉された光のスペクトル成分の追加的又はより正確な表現を許容するX>3まで拡張可能である。そのような場合、システムはX-1のクロミナンス画像を記憶して最大量の利用可能なカラー情報を維持する。3カラーフィルタに加えて白/透明フィルタがCFAに含まれる場合、X=4に繋がり、そのシーンにおいて1つのカラーが主に輝度情報を担う場合はX-2のクロミナンス画像を生成することができる。例えば、これはR、G、B成分に重み付けを行って第1輝度画像Yを生成することにより達成でき、白/透明フィルタによってそのまま捕捉される第2輝度画像Y2に匹敵する。これら2つの輝度表現がその後エンコード用の単一輝度画像に組み合わされる。
CB(i,j)、CR(i,j)は所定ピクセル位置(i,j)の青差分値と赤差分値を表し;
R(i,j)、B(i,j)はピクセル位置(i,j)の赤、緑、青カラー画像のピクセル値を表し;
Y(i,j)はピクセル位置(i,j)の輝度値を表す。
輝度画像の生成110及びクロミナンス画像の生成114R、114B後にこれらの画像は伝送されて記憶される。これは圧縮、フォーマッティング、あるいは使用及び記憶のためのデータエンコーディングを含んでも良い。例えば、結果として生じる輝度画像110及びクロミナンス画像114R、114Bを圧縮することができる。圧縮は適切な圧縮技術(例えば離散コサイン変換(例えばJPEG)やウェーブレット変換(例えばJPEG2000)に基づく技術を含む)を使って実行され得る。選択された圧縮方法は輝度画像100及びクロミナンス画像114R、114Bを完全に分離して処理できる。しかしながら、それらは一般的な方法で処理すべきである。特に、それらをJPEG圧縮、JPEG2000等の色空間変換を従来から含む周知の技術を使用の一部として使って圧縮することが効果的である。
Y=(R+2G+B)/4
図3の例ではCB(i,j)、CR(i,j)がそれぞれ(B-Y)/kB、(R-Y)/kRとして算出されるが、本例ではクロミナンス画像Cb、Crがそれぞれ(B-G)/kB、(R-G)/kRを表す。即ち、クロミナンス画像は輝度画像に対し差分がないが、緑値に対して差分がある。
Claims (14)
- カメラの画像データ処理方法であって、前記カメラはカラーフィルタアレイを備えた画像センサを含み、画像センサはフォトサイトのアレイを含み、各フォトサイトはカラーフィルタアレイの複数のカラーのそれぞれにおいて受光し、対応するフォトサイトで捕捉された光の強度を示すピクセル値を出力するように構成され;該方法は:
画像センサで生成されるRAW画像データをデモザイシングしてカラーフィルタアレイの各カラーに対応するカラー画像を生成することであり、各カラー画像の各ピクセル値は、前記RAW画像データ内のピクセルのサブセットから重み付け補間により計算されること;
前記カラー画像から第1解像度を有する輝度画像を生成すること;及び
前記カラー画像から前記第1解像度よりも低い第2解像度を有する少なくとも2つのクロミナンス画像を生成することであり、青のクロミナンス画像は、前記カラーフィルタアレイの青のピクセルに対応するピクセル値を含み、赤のクロミナンス画像は、前記カラーフィルタアレイの赤のピクセルに対応するピクセル値を含むこと;
を含む方法。 - kRおよびkBは、CB(i,j)およびCR(i,j)のデータ範囲の精度を最大化し、前記輝度画像および少なくとも2つの前記クロミナンス画像が、前記画像センサで生成される前記RAW画像データのカラーレンジ全てを表している、請求項4に記載の方法。
- 所定のカラーのカラー画像を生成することは:
カラー画像の各ピクセルに対し、別のピクセル周辺の複数のピクセルに基づいてエッジ及びライン検出の少なくとも一つを実行し、前記エッジ又はライン検出に基づいてピクセル値を決定することを含む、請求項1~5のいずれかに記載の方法。 - 所定のピクセルのピクセル値を決定することは、そこからそのピクセル値を決定する前記ピクセルのサブセットを選択することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記サブセットのピクセルの重み付けは重み付けされるサブセット内のピクセル又はピクセルのサブセットに適用が可能なノイズレベルに基づいて決定される、請求項1~7のいずれかに記載の方法。
- 捕捉されたRAW画像データがNxMピクセルの解像度を有する;及び/又は
輝度画像がNxMピクセルの解像度を有する、請求項1~8のいずれかに記載の方法。 - 少なくとも1つの前記輝度画像、1以上のクロミナンス画像を圧縮することをさらに含む、請求項1~9のいずれかに記載の方法。
- 前記輝度画像及び2つのクロミナンス画像が共通の圧縮アルゴリズムを使って一緒に圧縮される、請求項10に記載の方法。
- RAW画像データのカラーレンジが前記輝度画像及び1以上のクロミナンス画像の一方又は両方に維持される、請求項1~11のいずれかに記載の方法。
- 前記輝度画像及び2つのクロミナンス画像がYCbCr420フォーマットにフォーマット化されている、請求項1~12のいずれかに記載の方法。
- 請求項1~13のいずれかに記載された方法を実行するように構成された画像処理システムを含むカメラ。
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