TWI338511B - - Google Patents

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1338511 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於產生紅色、綠色及藍色組成之三原色之攝 像信號之攝像裝置及信號處理方法。 【先前技術】

在數位攝像機中，在以圖像取入被照體之攝像處理系統 之構造中，主要有單板式與三板式。單板式攝像機係包含 1個固體攝像元件，利用此一板之固體攝像元件產生三原 色RGB之色信號。例如，在曰本特開平1〇_〗5〇668號公報 中，記載著在一板之CCD影像感測器上，將分別透過紅 色、綠色及藍色之彩色濾光器排列成方格花紋狀，產生色 信號R、G、B，並產生藉相關處理及内插處理提高解像度 之圖像信號之攝像裝置。在此種提高解像度之圖像信號 中，有產生假色之問題。 另 乃®，二

板式攝像機係包含3個固體攝像元件，分 別被分光鏡分光之紅色光、、綠色光及藍色光入射至此⑽ 固體攝像it件。此等固體攝像元件係分別獨立地產生紅 色、綠色及藍色之色信號。二柘彳强 一板式攝像機與單板式攝像機 相比，可分別獨立地以固體攝像元件感光三原色，故可獲 得高解像度而重現性高之圖|，但因電路規模較大，圖: 處理量亦大，故由固體攝像元件讀出色信號需要更長時 又，在三板式攝像機中，作為出 —W料由各固體攝像元件所 紅色、綠色及藍色之色作號连4固 。唬產生圖像信號之處理，有 119360.doc 畫素對正處理與正方畫素挪移處理。 正方畫素對正處理如gj13A所示，係使由各固體攝像元 件所得之各色信號之畫素之位置在空間上-致之處理。 即，在正方畫素對正處J里中，《光感測器tt出之畫素數與 輸出侧之圖像信號之畫素數相同。故在此處理中，為提高 圖像信號之解像度’有必要以與感光感測器側之畫素數同 樣之倍率加以提高。例如，欲將輸出側之靜止畫之解像度 由3M畫素提高至6M畫素時，感光感測器側之畫素數也必 須同樣由3M畫素提高至6M畫素。 又，正方畫素挪移處理如圖13B所示，係由綠色之色信 號之畫素排列’使紅色、藍色之色信號之畫素排列分別： 水平方向各挪移畫素大小d之一半d/2’獲得藉由内插挪移 後之旦素之色仏號’以提高解像度之攝像信號。在此方法 中，輸出側之攝像信號之畫素數為各固體攝像元件之畫素 數之2倍。換言之’固體攝像元件之晝素數為輸出側:圖 像信號之畫素數之一半。 在此’隨著每"貞之解像度之提高’由固體攝像元件嘈 出色：號之讀出時間會延長。又，在此種色信號之讀出速 度之rj速化上有硬體性能上之極限。因此，欲獲得同樣 之解像度之圖像信號之情形，由於正方畫素挪移處理只要 利用固體攝像元件之畫素數之—+，也可藉内插處理而產 生具有同程度之解像度之圖像信號，故與正方畫素對正處 理相比’即使讀出速度較慢，仍可實現同程度之幀傳輪 率。 119360.doc 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 而，在二板式攝像機中，利用正方畫素挪移處理輸出圖 像信號之情形，在施行内插處理後之圖像會產生假色，故 與正方畫素對正處理之情形㈣，會損及所產生之圖像之 重現性。 本發明係鑑於此種實情而提案者，其技術課題在於提供 以高賴傳輸率產生高晝質之圖像之攝像裝置及圖像信號處 理方法。 [解決問題之技術手段] 為解決如上述之技術課題而提案之本發明之-實施型態 之攝像裝置係對經由開口部人射之光感光，依紅色、綠色 及藍色之各色產生各畫素鄰接且被：維排列之圖像信號之 攝像裝置；包含♦'红色攝像元件，其係對入射光感光而輸 出晝素排列成方格花紋狀之紅色信號；綠色攝像元件，其 係對入射光感光而輸出畫素排列成方格花紋狀之綠色信 號；藍色攝像元件，其係對入射光感光而輸出畫素排列成 方格花紋狀之藍色信號；内插處理機構，其係以該空晝素 之周邊畫素内插排列成方格花紋狀之各畫素間之空書素； 及相關處理機構’其係求出空畫素之周邊畫素之相關關 T紅色攝像兀件、綠色攝像元件及藍色攝像元件係分別 輸出各畫素之位置在空防μ 在工間上—致之紅色信號、綠色信號及 藍色信號；相關處理機㈣依據紅色信號、綠色信號及藍 色信號中至少1種色作號，料Λ Α , °唬對紅色信號、綠色信號及藍色 119360.doc 1338511 化號之各信號求出相關關係；内插處理機構係依據相關關 係，對紅色信號、綠色信號及藍色信號之各信號内插空畫 素之畫素，產生圖像信號。 又，本發明之另一實施型態之信號處理方法係依紅色、 綠色及藍色之各色產生各畫素鄰接且被二維排列之圖像信 號之信號處理方法；利用3個攝像元件，使各晝素之位置 在空間上一致而輸出畫素排列成方格花紋狀之紅色信號、 畫素排列成方格花紋狀之綠色信號及畫素排列《方格二文 狀之藍色信號·’依據紅色信號、綠色信號及藍色信號中至 少1種色信號，對紅色信號、綠色信號及藍色信號之各信 號求出排列成方格花紋狀之各畫素間之空畫素之周邊畫素 之相關關係、；依據相關關係’對紅色信號、綠色信號及藍 色信號之各信號内插空畫素，產生攝像信號。 。本發明由於係依據畫素分別排列成方格花紋狀之紅色信 號、綠色信號、藍色信號中至少】種色信號，在紅色信 號、綠色信號及藍色信號之各信號求出空畫素之周邊畫素 之相關關係’依據相關關係内插空，故可以比由攝像 -件讀出之畫素數更高解像度輸出無假色之色信號，藉以 在：損及重現性之情況下，以高的幢傳輸率產生高解像度 之攝像信號。 本發明之進—步之其他技術課題、本發明所獲得之具體 的優點將可由參照以下圖式所 確之瞭解。 U月之貫施型態中獲得更明 【實施方式】 119360.doc 1338511 以下’ 一面參照圖式，一面詳Λ邙 囬《手細成明貫施本發明之最佳 型態。以下說明之實施型態係'將本發明適用於對經由開口 部入射之光感光而產生各畫素依紅色、綠色及藍色之各色 鄰接而被二維排列之攝像信號之攝像裝置（以下稱數位攝 像機）。

本實施型態之數位攝像機1如圖1所示，係包含對被照體 攝像而輸出紅色、綠色及藍色之三原色組成之色信號 20R、20G、20Β之攝像處理部100、對攝像處理部1〇〇輸出 之色信號20R、20G、20Β施以特定之信號處理之信號處理 部2〇〇、及控制攝像處理部1〇〇及信號處理部2〇〇之運算處 理部300。

攝像處理部100係三板式之攝像處理系，係由經由未圖 示之開口部聚集來自被照體之光之光學元件】1〇、將光學 元件110所聚集之光分光成為紅色光1〇r、綠色光l〇G及藍 色光10Β之分光鏡120、對分光鏡120所分光之紅色光 10R、綠色光10G及藍色光10Β分別感光而變換成電氣信號 之3個攝像元件130R、130G、130Β、調節攝像元件130R、 1 30G、1 30B所變換之3種電氣信號之增益而輸出被數位化 之色信號20R、20G、20B之A/D變換部140R、140G、 140B、及依照來自運算處理部300之控制信號控制攝像元 件130R、130G、130B之動作之驅動電路150所構成。 信號處理部200係包含：對由攝像處理部1 00輸出之色信 號20R ' 20G、20B施行亮度補正及黑位準補正等之光學補 正之光學補正部2 1 0、對被光學補正之色信號20R、20G、 I19360.doc • 10- 1338511 20B施行内插處理而輸出色信號3〇R、3〇G、3〇B之嵌鑲處 理部220、調節色信號3〇R、3〇G、3〇B之白平衡之白平衡 (WB)調節部230、對被調節白平衡之色信號3〇r、3〇(3、 30B施行γ補正之γ補正部24〇 '對應於被γ補正之色信號 3 0R、3 0G、30Β分別輸出亮度信號υ及色差信號Cr、cbi Y補正部250及C補正部260、變換亮度信號γ及色差信號 Cr、Cb之解像度而輸出依據特定廣播規格之影像信號之解 像度變換處理部270 '及將自嵌鑲處理部220及γ補正部240 分別輸出之色信號30R、30G、30Β積分而檢測各色信號間 之光程差之光程差檢測部280。 運算處理部300係依據光程差檢測部28〇檢測之光程差資 訊，將控制信號供應至攝像處理部1〇〇及信號處理部2〇〇之 各處理部。具體而言，運算處理部3〇〇係依據光程差資 訊’調節由光學元件110穿透分光鏡120之光量，且經由驅 動電路150控制攝像元件130R' 130G、130Β之動作，進一 步控制A/D變換部140R、140G、140Β所調節之信號之增 益。 . 其次，參照圖2，詳細說明有關在攝像處理部1 〇〇之攝像 元件130R、130G、130Β之構成。 攝像元件130R、130G、130Β分別在基板上配設有複數 感光元件。在攝像元件130R、130G、130Β中，各感光元 件對紅色光10R、綠色光10G及藍色光10Β感光而變換成電 氣信號，將變換之電氣信號輸出至A/D變換部H0R、 140G、140Β。在此，構成色信號20R、20G ' 20Β之各晝 119360.doc 1338511 素值係對應於配設在攝像元件13叹、13〇G、i3〇b之基板 上之複數感光元件所輸出之電氣信號。即，色信號贏、 ' 2〇G、20B之畫素值係分別對應於各攝像元件具有之感光 元件之數。 又，相對於將複數感光元件配置成—邊長d構成之正方 格子狀而成之以往之攝像元件，攝像元件13〇R、】3〇G、 nOB如圖2A所示，係配置有—邊長為（2l/2)xd而將感光元 . 件配置成使上述正方格子旋轉45。之二維排列之攝像元 件。故攝像元件BOR、130G、13〇B之各感光元件之間隔 雖與上述以往之攝像元件同樣為d，但相對於上述以往之 攝像元件，每1畫素之感光元件之面積則增至2倍，故感光 特性較高。 又，除了上述圖2A所示之構成以外，攝像元件n〇R、 130G、130B也可如圖2B所示般配置感光元件。具體上， 攝像元件130R、130G、130B係不變更上述正方格子之一 > 邊長d而將感光元件配置成使正方格子旋轉45。之二維排列 之攝像元件。此種攝像元件13011' 130G、13汕與上述以 往之攝像元件相比之情形’感光元件之面積相同故感光 特性並無變化，但因各感光元件之間隔為（2l/2)xd/2，故在 水平及垂直方向之解像度分別成為倍。 又，如圖2A及圖2B所示，配置感光元件之攝像元件 13〇R、130G、130B雙方被讀出之資料數均只有以往之攝 像元件之一半。因此，攝像同樣幀傳輸率之圖像時，與以 往之攝像元件相比，攝像元件13〇R、u〇G、13〇b在每— 119360.doc -12- 1338511 定時間由感光元件讀出之資料量只有一半。 又’攝像元件130R、130G、130B並不限定於上述正方 格子’也可使例如菱形或正方形等之正多角形之格子狀旋 轉45°而使感光元件二維排列。 又，攝像元件130R、130G、130B之構造只要屬於可輸 出晝素排列成方格花紋狀之色信號20R、20G、20B，任何 方式均無妨’並不限定於CCD方式或CMOS方式之哪一方 式。 其次’說明攝像處理部1 〇〇由紅色光1 OR、綠色光1 0G及 藍色光10B產生色信號20R、20G、20B，信號處理部200由 色信號20R、20G、20B產生色信號30R、30G、30B之處理 過程。 首先，分光鏡所分光之紅色光10R、綠色光l〇G及藍色 光10B分別被圖3A所示之攝像元件130R、130G、130B分 別具有之感光元件感光，並被變換成電氣信號。被變換成 電氣信號之紅色光10R、綠色光10G及藍色光1 〇B分別藉 A/D變換部140R、140G、140B產生圖3B所示之色信號 20R、20G、20B。 在此’如上所述’與以往之攝像元件相比，攝像元件 130R、130G、130B在每一定時間之感光元件之數只有一 半，故色信號20R' 20G ' 20B變成各畫素排列成方格花紋 狀之k號。故在畫素排列成方格花紋狀之色信號20R、 20G、20B中’畫素不存在於各畫素間之區域。在嵌鑲處 理部220中，將此種空畫素由其周邊畫素之資訊内插而產 13 119360-doc j 1338511 生圖3C所示之色信號30R、30G、30B。 其次’將本實施型態之空晝素之内插方法揭示於以下， 接著’揭不實現該内插方法之嵌鎳處理部22〇之構成與動 作。 首先作為空畫素之内插方法’如圖4所示，使用以空 畫素C〇為中心之周邊畫素C丨、C2.....Cn，而施行空畫素 c0之内插。在此，假設各畫素之晝素值為p(Ck)(k=i、 2.....n)時’空畫素Co可依式（1)設定晝素值。 P(C〇) = C1(f)xp(c1)+C2(f>P(C2)+-+Cn(f)xP(m(i) 在此，式（1)中之C】（f)，C2(f)，…，Cn(f)分別係對周邊 晝素之加權函數。此等加權函數可任意決定，以下，作為 依據式（1)所示之内插處理算出空畫素之畫素值之具體例， 說明内插例1及内插例2。 在内插例1中，揭示水平内插處理與垂直内插處理作為 一維内插。在水平内插處理中，如圖5A所示，此内插處理 係設定對應於鄰接排列於與空畫素Cg相同之水平線上之畫 素 c丨h、C2h、C3h、c4h之加權係數 Clh⑴、c2h(f)、c3h(f)、 C4h (f) ’並將對應於其他畫素之加權係數設定為0之式（2)所 示之内插處理。 p(C〇) = Clh(f)xP(Clh) + C2h(f)xP(C2h)+C3h(f)xP(C3h)+C4h(f) xP(C4h)…式（2) 又，垂直内插處理如圖5B所示，此内插處理係設定對應 於鄰接排列於與空畫素Cq相同之垂直線上之畫素Civ、 C2v、c3v、c4v之加權係數Civ⑴、c2、(f)、c3v⑴、c以f)， D9360.doc -14- 1338511 並將對應於其他畫素之加權係數設定為〇之式（3 )所示之内 插處理。 P(C〇) = Clv(f)xP(Clv) + C2v(f)xP(C2v) + C3v(f)xP(C3v) + C4v(f)

xp(c4v)…式(3) V 在此，施行垂直方向内插處理之情形，一般係向水平方 向掃描而配置色信號20R、20G、20B之各畫素值，故需要 記憶垂直方向之晝素值之緩衝器。對此，施行水平方向内

插處理之情形，不需要此種緩衝器，故與垂直方向内插處 理相比’可縮小電路規模而加以設計。 接著，參照圖6說明内插例2作為有關二维内插之具體 例。在内插例2中’作為二維内插，如圖6所示，依據水平 方向及垂直方向分別鄰接之4個畫素之各畫素值，内插空 晝素C。，具體上’導出以上述之式⑴中之加權係數。⑴ 全部設定為1/n之式（4)。 …式（4)

另外， 為了依據鄰接之4個畫素之各畫素值施行内插 將式（4)中之η設定為4而導出式（5)。 P(c0)=(p(Cl)+P(c2)+P(C3)+p(C4))/4 …式（5) 如式（5)所示，可藉由將鱗接之4晝素乘以同—係数，利 用將空畫素在上下左右膝技 Γ五石膦接之4畫素之畫素値平均化之畫 素値内插空畫素C〇。 在此，如式(5)所示’將分別鄰接於水平方向及垂直方 向之4個晝素之各畫素值平均而内插空畫素之情形在空 畫素之周邊有端緣時，該端緣會有發生模糊之情形。因 1 J9360.doc 匕為防止端緣發生模糊，极七 關n 生㈣帛好求出在鄰接之畫素間之相 糸，而依據此相關關係決定加 示，依據各書辛C1、c、c ^力權函數。故如式⑹所 c 2 3 C4之相關值設定各加權係數 1 ) c2(f)、c3(f)、c4(f)。 p(C2)+C3(f)xp(c3)+C4(f)xp(c4))/4 p(C〇)=C1(f)x(p(c])+c2(f) …式（6) 與内插例2同樣地僅在水平方向及垂直方向中之—方施 :上述之内插例1所示之-維内拖處理而内插空晝素之情 也有端緣模糊而晝質之劣化之情形。故參照圖7詳細 、月考慮此種晝兔之劣化而施行内插處理之具體例。 對空畫素P(x，y)，由分別鄰接於水平方向及垂直方向之2 個畫素之畫素值施行内插處理（步驟si)。具體上，對二維 排列之任意座標(x，y)之空畫素’如内插例1所示，算出分 別鄰接於水平方向(x方向)及垂直方向(y方向)之“固畫素之 畫素值之平均值。即，如式⑺及式W所示，分別算出水 平内插畫素值GHkw及垂直内插畫素值Gv(x,力。 GH(x，y)=(P(x-l y)+p(x+1，y))/2 …式（7) GVu’y^Ax’y-D+PdrM))/^ ...式（8) 又，在所算出之GH及GV中，為降低雜訊之影響，施行 中濾波器處理（步驟S2)。 其次，為判斷在空畫素之周邊是否有晝素值之端緣存 在，施行帶通濾波器處理。在本具體例中，使用檢測 l/4[fs]之端緣之帶通濾波器。此帶通濾波器如圖8所示， 可使頻率為l/4[fs]附近之頻率成分通過，並使DC及】/2[叫 M9360.doc 1338511 附近之頻率成分衰減。 又，不限定於使用使l/4[fs]附近之頻率成分通過之帶通 濾波器，也可依目的而使用使1/2[卬及1/8[fs]之頻率成分 通過之帶通濾波器。 對空晝素Ρ(χ〇〇，在水平方向及垂直方向之各方向之帶通 濾波器之增益HBPFh’w、VBPF(x，y〕分別如式（9)及式（1〇)所 示0

HBPF(x’y)-(-p(x_2，y)+2P(x，y)-p(x+2，y))/4 …式（9) VBPF(x，y)-(-P(x，y_2)+2P(x,y)-P(x，y+2))/4-..s(i〇) 一在此，式⑺中之P(x，y)為空晝素。又，以、)為基準平 仃移動2畫素份之、Ρ(χm也由於各畫素排列成方格 花紋狀，因此，同樣為空晝素。故在施行式（8)所示之帶通 濾波器處理之前，需要藉内插處理求得、 P(x + 2，y) 0 在本實施例中，利用上述之式（8)，將ρ(χ_^、p(”厂 P(x + 2,y)設定為垂直内插畫素值GV(x.2y)、Gv 、 ’ （x，y)、 〇\^(>:+2，>〇(步驟83)。又，式（7)之|> 〇 (x，y·2) (χ，>〇、P(x，y+2)也需 要同樣之内插處理，分別設定為GH(Xm)、 GH(x，y+2)。 接者’將算出之内插畫素值代人式（9)及式（1G)，分別求 出 HBPF(x，y)、VBPF(x，y)(步驟 S4)。⑹此，hbpf(”）及 VBPF^分別在垂直方向及水平方向檢測出ι/_]之頻率 成分之端緣。 故存在於座標（X，y)之空書素 之端緣之方向如式（1 1 )所 119360.doc 1338511 示’可利用HBPF(x,y)及VBPF(x，y)之比率表示成相關值 CORR(x,y)(步驟 S5)。 CORR(x，y)=HBPF(x,y)/(HBPF(x，y)+VBPF(x，y)…式（⑴ CORR(x，y)表示垂直方向之相關值，該值之變化區域為〇 至1。即’ CORR(x y)之值大時，由於HBPF(x，y)之值大於 VBPF(x，y)，故端緣在垂直方向之可能性較高。端緣在垂直 方向之情形’空畫素之周邊畫素在垂直方向具有相關性。

另一方面，CORR(x y)之值小時，空畫素之周邊畫素在水平 方向具有相關性。 而’在本實施例中，如式（12)所示，依據相關值 CORRim，由水平内插畫素值GH(x y)及垂直内插畫素值 GV(x,y}算出座標（x，y)之F〇之畫素值p(c〇)(步驟S6)。 P(x，y)=CORR(x,y)xGV(x，y)+(l-CORR(x y))xG H(x y).··式（12) 例如’ CORR^ w之值大時’與Gv(x y)相比，可增大乘以 〇Η(χ，η之加權係數而内插空晝素。另一方面，c〇RR(x,y)之

值小時，與GHhw相比，可增大乘以Gv(x,y)之加權係數而 内插空畫素。 在此，在式（12)中，處於與以内插例2所示之式（6)之加 權係數CKf)及a⑴作為，以加權係數C2⑴及 c4(f)作為（l-CORR(x，y))而施行内插處理 依據如以上之内插方法，絲處理部22。大::行3種處 理。即，嵌鎮處理部22〇首先對空畫素在水平方向及垂直 方向施行求出插4素值叫一仍㈣之内插處理、求出 空畫素之周邊之相關值CORR(x，y)之相關處理、及依據相關 119360.doc 18 1338511 值C〇RR(x,y)，纟插晝素值GH(x y)、Gv(x y)内插空畫素之含 成内插處理。 又，在上述内插處理中，雖著眼於座標（χ，幻之空畫素而 ' 揭示其内插處理，但假設此係就二維排列之所有空晝素所 . 進行之處理。如此，可由畫素排列成方格花紋狀而有複數 空畫素存在之色信號產生内插空畫素之色信號。 . 在此’為了依據上述内插處理，由色信號20R、20G、 • 2〇Β异出色信號30R、30G、30Β，嵌鑲處理部220係利用如 圖9所示之處理區塊所構成。 即’嵌鑲處理部220係包含内插處理部22 1R、22 1G、 221Β、RGB合成處理部222、相關處理部223R、223G、 223B、及合成内插處理部224R、224G、224B。 内插處理部22 1R係對色信號20R之空畫素，施行式（7)及 式（8)所示之内插處理，分別輸出水平内插畫素值GHr與垂 直内插畫素值GVR。同樣地’内插處理部221G分別輸出水 # 平内插畫素值GHg與垂直内插畫素值GVG，内插處理部 22 1B分別輸出水平内插畫素值ghb與垂直内插畫素值 GVB。 RGB合成處理部222係由色信號20R ' 20G、20B輸出如 式（13)〜式（15)所示之合成信號sR、Sg、Sb。又，此合成信 號SR ' SG、SB分別被輸入至相關處理部223R、223G、 223B。 SR^UR + bjUG + C^UB···式（13) SG=a2uR+b2uG + c2uB …式（14) 119360.doc -19- 1338511 SB = a3uR+b3uG + c3uB …式（15) 在此’式（丨3)〜式（15)所示之uR，uG ’ uB分別為色信號 、 20R、20G、20B。 - 相關處理部223尺係對合成信號SR之空晝素，以式（9)及 式（10)所示之帶通濾波器施行相關處理，依據式（n)算出 ' 相關值C0RRR。同樣地，相關處理部223G及相關處理部 ， 223B分別算出相關值c〇RRG及相關值c〇RRB。 φ 合成内插處理部224R係將内插處理部22 1R輸出之水平 内插晝素值GHR與垂直内插畫素值GVr、及相關處理部 223R輸出之相關值c〇RRr代入式（12)而内插空畫素，輸出 色L號3 0R、30G、30B。同樣地，合成内插處理部2240、 224B分別藉式（12)輸出色信號30G、30B。 如此，嵌鑲處理部220係對畫素排列成方格花紋狀之色 信號20R、20G、20B施以上述之内插處理及相關處理，輸 出内插空畫素之色信號30R、30G、30B。 • 具備嵌鑲處理部22〇之數位攝像機1係以比攝像處理部 1〇〇所輸出之色信號20R、20G、20B之晝素數更高解像度 輸出無假色之色信號30R、30G、30B。又，將輸出侧之^ 像信號之解像度之情形，與以往之攝像元件相比，攝像處 理部100之攝像元件130R、1;30G、13〇B在每—定時間由感 光元件讀出之資料量只有一半。目此，本實施型態之數二 攝像機1不會加快由上述感光元件讀出資料之速度，可藉 嵌鑲處理部220之内插處理產生高解像度之圖像。 尤其，為了以高幀傳輸率輸出同一解像度之圖像有必 U9360.doc • 20- 1338511 =在母-定時間由感光元件讀出之資料量。但為了加 太之讀出速度’卻有硬體上之限制。對於此種限制， 本貫施型態之數位攝像機1可不必増加攝像元件之書素 數，而以高解像度產生重現性高之圖像。也就是說，本實 施型態之數位攝像機i與以往具有三板式攝像元件之數位 攝像機相&，可不加速攝像元件之感光元件之讀出迷度而 以局幀傳輸率輸出高畫質之圖像。

在嵌鑲處理部220中’如上所述，雖由色信號纖、 綱、20B輸出如式（13)〜式〇5)所示之合成信號％、％、

Sb’但具體上’需要決定係數a，，，c之各值。以下，說 明將套用此等具體的係、數之嵌鑲處理部220之構成作為具 體例1及具體例2。 作為具體例1，圖1〇所示之嵌鑲處理部42〇係將上述rgb 合成處理部之各係數中，將〜、、、以分別設定於丨，又將 d、a2、C2、a3、b3分別設定於〇。即，作為具體例^斤 示之嵌鑲處理部420可省略RGB合成處理部之處理區塊而 加以表示，將色信號2〇R、2〇G、2〇B分別獨立地施行内插 處理及相關處理。 接著，作為具體例2，在圖n所示之嵌鑲處理部52〇中， 係將RGB合成處理部522之各係數表示作為a|=a2=a3 = a， b】”# ’ Cl = c2 = C3 = c。即，具體例2之嵌鑲處理部52〇 之相關處理部523僅有1個。在此，RGB合成處理部522係 產生式（1 6)所示之合成信號s而將合成信號s供應至相關處 理部522。 119360.doc -21 - S=auR+buG+CUB …式（16) 相關處理部523係求出合成信號S之各内插對象畫素之相 ’值C〇RR ’而供應至合成内插處理部524R、524G、 。而，在合成内插處理部524R、524G、524B中，分 別輪出依據同-相關值CqRR内插内插對象畫素之色信號 3〇R、30G、30B。 ’ 在=，作為式（16)之具體的係數值，使用由三原色信號 產生冗度#號之比率a=〇.3、b=〇6、c=〇」、及三原色中以 綠色k號為基準之比率a=〇、b=1、c = 〇。 接著，由電路規模、雜質耐性、及畫素之3方面，就上 述構成上相異之具體例】及具體例2之嵌鑲處理部420' 進行比較。 首先，由電路規模比較具體例丨及具體例2。如上所述， 相對於具體例1之嵌鑲處理部420具有3個相關處理部 423R、4UG、4UB，具體例2之嵌鑲處理部52〇具有1個相 關處理部523。在此，i個相關處理部之處理量比對應於ι 種色信號之内插處理部之處理量多得非常多，故具體例2 之嵌鎮處理部別與具體例丨㈣，可纟幅縮小施行相關處 理之電路規模。 其次，由雜質耐性比較具體例丨及具體例2。本實施型態 之數位攝像機1分別獨立地利用3個攝像元件、 HOG、130B之感光^件將紅色光1GR、綠色光_及藍色 光10B變換成電氣信號。因此，攝像元件η⑽、me、 130B會互相獨立地產生雜訊。例>，受到攝像之際發生之 119360.doc -22- 1338511 雜訊之影響，如圖1 2所示，相對於同一座標上之畫素，在 攝像元件130R、130G會產生縱方向之端緣，且在攝像元 件1 3 0B會產生橫方向之端緣。 在此種情形下，利用具體例1之嵌鑲處理部22〇對色信號 20R、20G、20B分別獨立地施行相關處理時，相對於在色 信號20R及色信號20G中，依據橫方向之相關關係内插空 畫素，在色信號20B中，依據縱方向之相關關係内插空畫 素’故會產生假色。 另一方面，具體例2之嵌鑲處理部22〇係利用同一合成信 號S内插色信號20R、20G、20B，故不會由因各色信號而 異之方向内插空晝素，故不會產生假色。也就是說，在攝 像兀件130R ' 130G、130B發生如上述圖12所示之雜訊之 凊形，具體例2比具體例1更能抑制雜訊之影響引起之畫質 上之劣化。 另外，由畫質方面比較具體例1及具體例2 ^例如在攝像 兀件130R、130G、130B之同一座標上之畫素中，假設端 緣僅存在於紅色光1 OR。此情形，具體例〗之嵌鑲處理部 420對色信號2〇R、20G、20B分別獨立地施行相關處理， 故僅算出對應於紅色光10R之端緣之相關值c〇RRr，而由 此相關值CORRr内插色信號2〇r之空畫素。 另一方面’在具體例2之嵌鑲處理部52〇中，合成信號8 之合成比率為a=0.3、b = 〇 6、c = 〇〗之情形，受到僅存在於 紅色光1〇R之端緣之影響，色信號20G ' 20B也會受到内 插。又，在具體例2之嵌鑲處理部520中，合成信號S之合 J19360.doc -23- 1338511 成比率為a=0、b=l、c=〇之情形，考慮僅存在於紅色光i〇r 之端緣’色信號20R之空畫素不會受到内插。 * 如此’在具體例1之嵌鑲處理部420中，也考慮在三原色 - 中僅存在於單色光之端緣，而分別輸出色信號30R、 30G、30B。因此，在具體例1之嵌鑲處理部420中，既無 ，上述雜訊之影響，且比具體例2更能輸出高晝質之色信號 30R、30G、30B。 φ 如以上所述，在本實施型態之數位攝像機1中，可以高 巾貞傳輸率而不損及重現性地產生高畫質之攝像信號。 又，本發明並不限定上述實施型態，在不脫離本發明之 要旨之範圍内，當然可執行種種之變更。 【圖式簡單說明】 圖1係表示數位攝像機之全體構成之區塊圖。 圖2A及圖2B係表示攝像元件之構造之圖。 圖3 A、圖3 B及圖3 C係表示所攝像之紅色光、綠色光及 φ 藍色光之變換處理之區塊圖。 圖4係表示將晝素值内插於空畫素之内插處理之圖。 圖5A係表示對空畫素之水平内插處理之圖，圖5B係表 示垂直内插處理之圖。 圖6係表示對空畫素施以二維4畫素加權内插處理之模式 圖。 圖7係表示依據相關關係内插空畫素之内插處理之圖。 圖8係表示通過1/4[fs]附近之頻率成分之通帶濾波器之 特性之圖。 119360.doc •24- 1338511 圖9係表示嵌鑲處理部之構成之區塊圖。 圖10係表示具體例1之嵌鑲處理部之構成之區塊圖。 圖11係表示具體例2之嵌鑲處理部之構成之區塊圖。 圖I2係表示施加至各攝像元件之同一座標上之各畫素之 雜訊之性質之圖。 步驟之圖。

圖13A及圖13B係表示以往之r盾A + ；* j. 肛I一原色之各色信號之產生 【主要元件符號說明】 1 數位攝像機 10R 紅色光 10G 綠色光 10B 藍色光 20R、20G、20B、30R、 色信號 30G、30B 100 攝像處理部 110 光學元件 120 分光鏡 130R、130G、130B 攝像元件 140R、140G、140B A/D變換部 150 驅動電路 200 信號處理部 210 光學補正部 220 ' 420 、 520 嵌鑲處理部 221R、221G、221B、 内插處理部 119360.doc •25· 1338511

421R、421G、421B、 521R、521G、521B 222 ' 522 223R、223G、223B、 423R ' 423G、423B、 224R、224G、224B、 424R、424G、424B ' 524R、524G、524B 230 240 250 260 270 280 300

Cr、Cb C〇 GH GV

HBPF ' VBPF Y RGB合成處理部 相關處理部 523 合成内插處理部 白平衡（WB)調節部 γ補正部 Υ補正部 C補正部 解像度變換處理部 光程差檢測部 運算處理部 色差信號 空畫素 水平内插畫素值 垂直内插晝素值 帶通濾波器之增益 亮度信號 119360.doc -26-

Claims (1)

1338511 第096119016號專利申請案 ---- 中文申請專利範圍替換本(99年1〇月） ί]8 曰修正本I 十、申請專利範圍： 1- • —種攝像裝置，以寺徵在於其係對經由^ 口部人射之光 、 《光’產生各像素依第1色、第2色及第3色之各色鄰接 且二維排列之圖像信號者；該攝像裝置包含： 第1攝像元件，其係對上述入射光感光而輸出像素排 列成方格花紋狀之上述第1色信號； 第2攝像元件，其係對上述入射光感光而輸出像素排 列成方格花紋狀之上述第2色信號； ^ 第3攝像元件，其係對上述八射光感光而輸出像素排 列成方格花紋狀之上述第3色信號； 相關處理機構，其係將上述第1色信號、上述第2色信 號及上述第3色信號進行合成，求出合成後之色信號中 空像素之周邊像素之相關關係，·及 内插處理機構，其係就上述ρ色信號、上述第2色信 號及上述第3色信號之各個，將排列成方格花紋狀之各 <象素間之空像素根據上述相關關係以該空像素之周邊像 素進行内插。 2·如請求項！之攝像裝置，纟中上述第旧像元件、上述第 2攝像元件及上述第3攝像元件係分別輸出各像素之位置 空間上-致之上述第i色信號、上述第2色信號及上述第 3色信號。 3.如請求们之攝像裝置，叾中上述第旧像元件、上述第 2攝像元件及上述第3攝像元件係分別在使正方格子旋轉 45。之二維排列上配置感光元件者。 119360-991018.doc f55«511 4.如請求項3之攝像裝4，其中上述第！色係紅色；上述第 2色係綠色；上述第3色係藍色。 5· 一種信號處理方法，其特徵在於其係產生各像素依第j 色、第2色及第3色之各色鄰接且二維排列之圖像信號； 且該信號處理方法 藉由第1攝像元件，輸出像素排列成方格花紋狀之上 述第1色信號； 藉由第2攝像元件，輸出像素排列成方格花紋狀之上 述第2色信號； 藉由第3攝像元件，輸出像素排列成方格花紋狀之上 述第3色信號； 將上述第1色信號、上述第2色信號及上述第3色信號 進行合成，求出合成後之色信號中空像素之周邊像素之 相關關係； 根據上述相關關係，就上述第1色信號、上述第2色广 號及上述第3色信號之各個，將上述空像素進行内插而 產生上述攝像信號。 119360-991018.doc