JPH07336714A - Ｃｃｄカラーカメラにおける色変換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マトリクス演算の高速化を図り、回路規模の
小さいＣＣＤカラーカメラにおける色変換方法を提供す
る。 【構成】 ＣＣＤイメージセンサを用いたカラーカメラ
における色変換方法において、ＣＣＤイメージセンサ出
力に対して、光源の色温度に基づいて、白色補正回路２
３で白色補正を行い、この白色補正の値より基準となる
値を減算回路２４で減算し、次に、マトリクス演算回路
２５で３×３（３行３列）のマトリクス演算を行い、次
に、基準となった値を加算回路２６で加算することによ
り３原色信号Ｒ・Ｇ・Ｂを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤイメージセンサ
を用いたカラーカメラにおける色変換方法に係り、特
に、そのマトリクス演算方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、「画像入力技術ハンドブック６．２章 色分離
回路 Ｐ．２０７ 木内 雄二編 日刊工業新聞社 １
９９２年３月３１日 初版１刷発行」に開示されるもの
があった。この方法は、ＣＣＤイメージセンサの画像出
力をマトリクス演算回路にて演算し、３原色信号Ｒ・Ｇ
・Ｂ（赤・緑・青）を得るものである。

【０００３】例えば、図４に示すように、Ｃｙ・Ｍｇ・
Ｙｅ・Ｇ（シアン・マゼンタ・黄・緑）の色フィルタ配
列を有するＣＣＤイメージセンサの場合、出力信号は、
ｎラインではＣＣＤイメージセンサ画素の１行目と２行
目を混合した信号、すなわち、Ｍｇ＋ＣｙとＧ＋Ｙｅの
点順次信号であり、次の水平期間に出力するｎ＋１ライ
ンでは、３行目と４行目を混合した信号、すなわち、Ｇ
＋ＣｙとＭｇ＋Ｙｅの点順次信号となる。以下、順次こ
れを繰り返した出力信号となる。

【０００４】これらの点順次信号を、マトリクス演算回
路で下記の演算を行うことにより、３原色信号Ｒ・Ｇ・
Ｂを得ることができる。すなわち、以下に示すマトリク
ス演算が行われる。

【０００５】

【数１】

【０００６】ここで、α・γ・βは、０〜１の間で最も
モアレが少なくなるような値に設定される。このように
して、マトリクス演算回路でＲ・Ｇ・Ｂ信号を演算した
後、ホワイトバランス調整（白色補正）を行う。ホワイ
トバランス調整（白色補正）は、白色の被写体を撮像し
た時に白色の映像を得るため、Ｒ・Ｇ・Ｂの信号レベル
を無彩色になるよう規定の比率に調整するものであり、
例えば、図５のように行われる。

【０００７】図５において、ＣＣＤイメージセンサ出力
（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ），（Ｙｅ＋Ｇ），（Ｃ
ｙ＋Ｇ）を、マトリクス演算回路１でマトリクス演算し
て得られた白色補正前の赤・緑・青の３原色信号Ｒｉｊ
・Ｇｉｊ・Ｂｉｊに対して、白色補正回路２により、下
式による演算を行う。 ＤＲｉｊ＝Ｒｉｊ／ＷＲｉｊ×Ｋ ＤＧｉｊ＝Ｇｉｊ／ＷＧｉｊ×Ｋ ＤＢｉｊ＝Ｂｉｊ／ＷＢｉｊ×Ｋ ただし、ＷＲｉｊ，ＷＧｉｊ，ＷＢｉｊは、標準となる
白い被写体を撮像した時のＲ・Ｇ・Ｂの値（補正係数）
であり、予めメモリ３などに格納されている。Ｋは任意
の定数である。

【０００８】このようにして、ＣＣＤイメージセンサの
出力から、補正した３原色信号ＤＲｉｊ，ＤＧｉｊ，Ｄ
Ｂｉｊを得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の色変換方法では下記の問題点があった。 （１）３×４（３行４列）のマトリクス演算に時間がか
かる。 （２）３×４（３行４列）のマトリクス演算の回路規模
が大きい。 （３）ＣＣＤイメージセンサ出力をＡ／Ｄ変換する時、
Ａ／Ｄ変換器により生ずるオフセットの補正（あるいは
黒色補正）が困難である。

【００１０】本発明は、上記問題点を除去し、マトリク
ス演算の高速化を図り、回路規模の小さいＣＣＤカラー
カメラにおける色変換方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ＣＣＤイメージセンサを用いたカラーカ
メラにおける色変換方法において、ＣＣＤイメージセン
サ出力に対して、光源の色温度に基づいて、白色補正を
行い、この白色補正の値より基準となる値を減算し、次
に、３×３（３行３列）のマトリクス演算を行い、次
に、基準となった値を加算することにより、３原色信号
Ｒ・Ｇ・Ｂを得るようにしたものである。

【００１２】また、前記白色補正段階で、必要に応じ
て、Ａ／Ｄ変換のオフセット補正（ゼロレベルの補正）
又は黒色補正を行うようにしたものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、上記したように、マトリクス
演算により３原色信号Ｒ・Ｇ・Ｂを得るのに先立って、
光源の色温度を推定し、ＣＣＤイメージセンサ出力に対
して、前記光源の色温度に基づいて、予め記憶装置に格
納された補正係数により、白色補正を行う。次に、この
白色補正の値より基準となる値を減算し、次に、３×３
（３行３列）のマトリクス演算を行い、次に、基準とな
った値を加算することにより３原色信号Ｒ・Ｇ・Ｂを得
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示すＣ
ＣＤカラーカメラにおけるマトリクス演算方式の概略構
成図、図２は本発明の実施例を示すＣＣＤカラーカメラ
における色差線順次方式の信号処理方式の構成図、図３
は本発明の実施例を示すＣＣＤカラーカメラにおけるマ
トリクス演算フローチャートである。

【００１５】まず、本発明の実施例を示すＣＣＤカラー
カメラにおける色差線順次方式の信号処理方式について
図２を参照しながら説明する。図２に示すように、ＣＣ
Ｄ１１の出力信号は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）
回路１２に入る。この出力信号は、利得調整（ＡＧＣ）
回路１３、プリブランキング（ＰＲＥＢＬＫ）回路１４
を通って、各々の輝度信号処理回路、色度の信号処理回
路に加えられる。

【００１６】輝度信号処理回路に入った信号は、まずト
ラップ（ＴＲＡＰ）回路１５、低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）回路１６を通って多重信号が除去される。色信号処
理回路を通った信号は、数々の処理を行うため、０．５
μｓ程度の遅延時間があり、この補正を行うためにエコ
ライザ（ＥＱ）回路１７が加えられている。次に、クラ
ンプ（ＣＬ）回路１８で輝度信号のセットアップレベル
を決め、ガンマ（γ）補正回路１９でガンマ特性を定め
る。

【００１７】次に、ブランキング・ホワイトクリップ
（Ｂ／ＷＣＬＩＰ）回路２０でブランキング・ホワイト
クリップなどの補正が行われる。この出力信号は、０．
５ＭＨｚまでの低域Ｙ信号の補正を受けた後、加算（Ａ
ＤＤ）回路３５を介して水平、垂直の輪郭補正（ＣＯＮ
Ｔ）回路３６を通ってカラーエンコーダ（ＥＮＣ）３７
に加えられる。

【００１８】また、色信号の処理に関しては、多重信号
はサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２２に加えられる。
各サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２２には、各々の色
フィルタの位相に対応したサンプリングパルスが加えら
れ、各出力には、Ｍｇ，Ｇ，Ｙｅ，Ｃｙの色信号が得ら
れる。これらの４色信号は、まず、白色補正回路（ホワ
イトバランス回路）２３に加えられ、次いで、減算回路
２４、マトリクス演算回路２５、加算回路２６に加えら
れ、白色補正の後、得られた値より基準となる値を減算
し、次に、マトリクス演算を行い、基準となった値を加
算することにより、３原色信号Ｒ・Ｇ・Ｂを得る。

【００１９】次に、クランプ（ＣＬ）回路２７でセット
アップを決め、ガンマ（γ）補正回路２８でガンマ補
正、ブランキング・ホワイトクリップ（Ｂ／ＷＣＬＩ
Ｐ）回路２９でブランキング，ホワイトクリップなどの
補正が行われる。更に、Ｒ・Ｇ・Ｂの３原色信号は次の
マトリクス回路３０に加えられ、低域のＹと２つの色差
信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ信号となる。色差信号は０．５ＭＨ
ｚのＬＰＦ３２を介してカラーエンコーダ（ＥＮＣ）３
７に加えられる。一方、低域のＹ信号はＬＰＦ３２の遅
延時間に相当した遅延（ＤＬＹ）回路３１を介して、高
帯域のＹ信号との減算（ＹＬ−ＹＨ）回路３３に加えら
れる。

【００２０】そこで、本発明の要部の構成について説明
する。図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサを用い
たカラーカメラ装置において、白色補正回路（ホワイト
バランス回路）２３、減算回路２４、マトリクス演算回
路２５、加算回路２６からなる色変換手段を設けるよう
にしている。 （１）そこで、ＣＣＤイメージセンサの光源１０（図２
参照）の色温度は、光源の色温度推定器４１で推定され
て、演算及び制御を行うＣＰＵ４２に取り込まれる。Ｃ
ＰＵ４２は白色補正（ホワイトバランス）回路２３に接
続されるとともに、メモリ（記憶装置）４３を有する。
ここで、光源の色温度推定器４１は、例えば、光起電力
効果型光センサ、光導電効果型光センサ、光電子放出効
果形光センサ等の光センサと、その出力に基づいて、光
温度に変換する変換部を有する。また、必要ならば、下
記の演算を行うことにより、Ａ／Ｄ変換時に生ずるオフ
セットの補正（あるいは黒色補正）が可能である。

【００２１】そして、図１に示すように、ＣＣＤイメー
ジセンサの画素出力（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ），
（Ｙｅ＋Ｇ），（Ｃｙ＋Ｇ）に対して、まず、ホワイト
バランスの補正（白色補正）が行われる。すなわち、Ｃ
ＣＤイメージセンサの画素出力（Ｍｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ
＋Ｃｙ），（Ｙｅ＋Ｇ），（Ｃｙ＋Ｇ）に対して、白色
補正（ホワイトバランス）回路２３において、下記の演
算を行う。

【００２２】 Ｄ１ｉｊ＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）／Ｗ１ｉｊ×Ｋ１ Ｄ２ｉｊ＝（Ｍｇ＋Ｃｙ）／Ｗ２ｉｊ×Ｋ２ Ｄ３ｉｊ＝（Ｙｅ＋Ｇ）／Ｗ３ｉｊ×Ｋ３ Ｄ４ｉｊ＝（Ｃｙ＋Ｇ）／Ｗ４ｉｊ×Ｋ４ ここで、Ｗ１ｉｊ，Ｗ２ｉｊ，Ｗ３ｉｊ，Ｗ４ｉｊは、
標準となる白い被写体を撮像した時のＣＣＤイメージセ
ンサ出力値（補正係数）であり、予めメモリ４３等に格
納されている。Ｋは任意の定数である。ホワイトバラン
スの補正（白色補正）では、白熱灯・ハロゲンランプ・
蛍光灯・太陽光等の照明条件を識別するため、ＣＣＤイ
メージセンサの出力より得られる色信号の比率等によ
り、光源の色温度（照明条件）を推測・設定する必要が
ある。

【００２３】図１において、メモリ（メモリＡ，メモリ
Ｂ…，メモリＮ）４３には、何組かの補正係数（Ｗ_A ，
Ｗ_B …，Ｗ_N ）が予め格納されており、推定された光源
の色温度に対応する補正係数の組を選択して使用する。
また、格納された補正係数（色温度）に対して適当な組
がない場合（中間と推定される場合）には、補間法、重
み付け法等により対応することができる。

【００２４】例えば、Ｗ_A とＷ_B の間の色温度と推定さ
れる場合の補正係数Ｗは、Ｗ＝（Ｗ_A ＋Ｗ_B ）／２ある
いはＷ＝（ｍＷ_A ＋ｎＷ_B ）／ｍ＋ｎとして与えられ
る。（ただし、ｍ及びｎは適当な重みである） また、必要な場合には、下記の演算を行うことにより、
Ａ／Ｄ変換時に生ずるオフセットの補正（あるいは黒色
補正）が可能である。

【００２５】 Ｄ１ｉｊ＝（Ｍｇ＋Ｙｅ−ＤＡ１）／Ｗ１ｉｊ×Ｋ１ Ｄ２ｉｊ＝（Ｍｇ＋Ｃｙ−ＤＡ２）／Ｗ２ｉｊ×Ｋ２ Ｄ３ｉｊ＝（Ｙｅ＋Ｇ−ＤＡ３）／Ｗ３ｉｊ×Ｋ３ Ｄ４ｉｊ＝（Ｃｙ＋Ｇ−ＤＡ４）／Ｗ４ｉｊ×Ｋ４ ただし、ＤＡ１〜ＤＡ４は、Ａ／Ｄ変換時のオフセット
値（ゼロレベルの値）、あるいは黒色補正値（黒い被写
体を撮像した時のＣＣＤイメージセンサの出力値）であ
る。

【００２６】（２）次に、これらの補正を行った後、減
算回路２４において、基準となるある値Ｅ（例えば、白
レベルやＣＣＤからの出力値の一つであるＤ４等）との
差を計算する。 Δ１ｉｊ＝Ｄ１ｉｊ−Ｅｉｊ Δ２ｉｊ＝Ｄ２ｉｊ−Ｅｉｊ Δ３ｉｊ＝Ｄ３ｉｊ−Ｅｉｊ あるいは、 Δ１ｉｊ＝Ｄ１ｉｊ−Ｄ４ｉｊ Δ２ｉｊ＝Ｄ２ｉｊ−Ｄ４ｉｊ Δ３ｉｊ＝Ｄ３ｉｊ−Ｄ４ｉｊ （３）次に、減算回路２４から得られる値を用いてマト
リクス演算回路２５により３×３（３行３列）の下記の
計算を行う。

【００２７】

【数２】

【００２８】ここで、Ａ１１〜Ａ３３は３原色信号を得
るための変換マトリクス係数であり、マトリクス演算回
路内のメモリ等に予め格納されている。 （４）さらに、加算回路２６において下記の加算を行う
ことにより３原色信号を得ることができる。 ＤＲｉｊ＝Ｒｉｊ＋Ｋ１×Ｅｉｊ ＤＧｉｊ＝Ｇｉｊ＋Ｋ２×Ｅｉｊ ＤＢｉｊ＝Ｂｉｊ＋Ｋ３×Ｅｉｊ あるいは、 ＤＲｉｊ＝Ｒｉｊ＋Ｋ１×Ｄ４ｉｊ ＤＧｉｊ＝Ｇｉｊ＋Ｋ２×Ｄ４ｉｊ ＤＢｉｊ＝Ｂｉｊ＋Ｋ３×Ｄ４ｉｊ ここで、Ｋ１・Ｋ２・Ｋ３は係数である。

【００２９】以上、説明したように、白色補正などを行
った後、３×３（３行３列）のマトリクスを用いて演算
することにより、３原色信号を得ることができる。そこ
で、本発明のＣＣＤカラーカメラにおける色変換方法に
ついてまとめると、図３に示すようになる。 （１）まず、ＣＣＤイメージセンサの出力に対して、光
源の色温度に基づいて白色補正を行う（ステップＳ
１）。また、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換のオフセット補
正（ゼロレベルの補正）又は黒色補正を行う。

【００３０】（２）次に、白色補正後の値より、基準と
なる値を減算する（ステップＳ２）。 （３）次に、３×３（３行３列）のマトリクス演算を行
う（ステップＳ３）。 （４）次に、マトリクス演算後の値より基準となる値を
加算し、３原色信号Ｒ・Ｇ・Ｂの出力を行う（ステップ
Ｓ４）。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果が得られる。 （１）白色補正後、基準値からの差を用いて、３×３
（３行３列）のマトリクスにより演算を行うため、回路
の簡略化を図ることができる。 （２）３×３（３行３列）のマトリクス演算となるた
め、演算の処理速度が早くなる。

【００３３】（３）基準値との差をＡ／Ｄ変換するた
め、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ（ビット数）を
有効に使える（分解能が高くなる）。 （４）ＣＣＤイメージセンサ出力をＡ／Ｄ変換する時、
Ａ／Ｄ変換器により生ずるオフセットの補正（あるいは
黒色補正）が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すＣＣＤカラーカメラにお
けるマトリクス演算方式の概略構成図である。

【図２】本発明の実施例を示すＣＣＤカラーカメラにお
ける色差線順次方式の信号処理方式の構成図である。

【図３】本発明の実施例を示すＣＣＤカラーカメラにお
けるマトリクス演算フローチャートである。

【図４】従来のＣＣＤイメージセンサの画像出力の説明
図である。

【図５】従来のＣＣＤカラーカメラにおけるホワイトバ
ランス補正方式の概略構成図である。

【符号の説明】

２３ 白色補正（ホワイトバランス）回路 ２４ 減算回路 ２５ マトリクス演算回路 ２６ 加算回路 ４１ 光源の色温度推定器 ４２ ＣＰＵ ４３ メモリ（記憶装置）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤイメージセンサを用いたカラーカ
   メラにおける色変換方法において、（ａ）ＣＣＤイメー
   ジセンサ出力に対して、光源の色温度に基づいて白色補
   正を行い、（ｂ）該白色補正の値より基準となる値を減
   算し、（ｃ）次に、３×３（３行３列）のマトリクス演
   算を行い、（ｄ）次に、基準となった値を加算すること
   により３原色信号Ｒ・Ｇ・Ｂを得るＣＣＤカラーカメラ
   における色変換方法。
2. 【請求項２】 前記白色補正段階で、必要に応じてＡ／
   Ｄ変換のオフセット補正（ゼロレベルの補正）又は黒色
   補正を行う請求項１記載のＣＣＤカラーカメラにおける
   色変換方法。