JPH10322710A - カラー撮像装置及びカラー画像補正方法 - Google Patents

カラー撮像装置及びカラー画像補正方法

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JPH10322710A
JPH10322710A JP9139187A JP13918797A JPH10322710A JP H10322710 A JPH10322710 A JP H10322710A JP 9139187 A JP9139187 A JP 9139187A JP 13918797 A JP13918797 A JP 13918797A JP H10322710 A JPH10322710 A JP H10322710A
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JP
Japan
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color
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Application number
JP9139187A
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English (en)
Inventor
Makoto Sato
佐藤  誠
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高画質の画像を取得することができるカラー
撮像装置及びカラー画像補正方法を提供することであ
る。 【解決手段】 画像を構成する各画素の各色の画像デー
タ(各色の階調を示すデータ)は、係数を適当に選択す
ることにより、数式1で得られる値がほぼ0となる。従
って、各画素について、数式1で得られる値がほぼ0と
ならない画像データの組が得られたときには、その画像
データはノイズを含んでいると考えられ、各画像データ
を数式1で示される値の絶対値ができるだけ小さくなる
ように補正することによりノイズ成分を除去する。 【数1】k1・d1+k2・d2+…+kn・dn n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:予め実験的に求めた補正係数 d1〜dn:各画素位置での各色の画像データ

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、撮像素子等によ
り取得した画像データから、ノイズ成分を除去すること
により高画質の画像を得ることができるカラー撮像装置
及びカラー画像補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のカラー撮像装置は、画質の向上の
ためにノイズ成分の除去を行っている。除去の方法とし
ては、例えば、画像の空間高周波部やエッジ部に現れる
いわゆる偽色部を抜き出し、その偽色部の彩度を減少さ
せる方法が採られてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
ると、偽色部の色が一様に灰色に近づくため、ノイズ成
分除去後の画像の色が実際の色から離れてしまう欠点が
あった。また、偽色部でない部分を偽色とみなしてしま
って色を薄くしてしまう誤作動を防止するため、不感帯
を設ける必要があり、完全にノイズ成分が除去できない
こともあった。さらに、この方法によると、電気的ノイ
ズ等により現れるノイズ成分を除去することができなか
った。
【0004】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、ノイズ成分を適切に除去し、高画質の画像を得るこ
とができるカラー撮像装置及びカラー画像補正方法を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1の観点にかかるカラー撮像装置は、
各画素位置又は隣接する画素位置のn色分の画像データ
を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された
画像データが、数式5で示される値の絶対値をできるだ
け小さくするように、各画素位置の画像データの値を補
正する補正手段と、前記補正手段により補正された画像
データを出力する手段と、を備えることを特徴とする。
【0006】
【数5】k1・d1+k2・d2+…+kn・dn n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 d1〜dn:各画素位置での各色の画像データ
【0007】なお、補正は数式5の値の絶対値が最小値
になる必要はなく、予め定めた基準等に従って、絶対値
がほぼ最小値になったことを判別した時点で補正を終了
してもよい。
【0008】数式5で示される値がほぼ0となるよう
に、画像データd1〜dnを補正してもよい。この場合
も、予め定めた基準等に従って、値がほぼ0になったこ
とを判別した時点で補正を終了してもよい。
【0009】カラー画像をn色の色成分に分解し、各画
素位置での画像データ又は隣接する画素位置での画像デ
ータをd1〜dnとすると、補正係数k1〜knを適当
に選択することにより、数式5で得られる値は、画像に
よらずほぼ0となる。数式5の値がほぼ0とならない場
合には、画像データがノイズを含んでいると考えられ、
数式5の値の絶対値をできるだけ小さくするように、或
いは、数式5の値がほぼ0になるように、画像データを
補正することにより、画像データに含まれるノイズを除
去することができる。従って、この発明では、補正前の
画像データに含まれていたノイズ成分を除去し、高画質
の画像を得ることができる。
【0010】前記入力手段は、被写体の像を撮像して前
記画像データを生成する撮像手段を備え、前記補正手段
は、予め複数色の光を前記撮像手段に照射して得た画像
データに基づいて求めた前記補正係数k1〜knを記憶
する係数情報記憶手段を備えてもよい。
【0011】前記補正手段は、入力手段により入力され
た画像データを、数式6で表される値の絶対値がなるべ
く小さくなるように、各画像データの値を補正してもよ
い。
【0012】
【数6】(d1’−d1)2+(d2’−d2)2+…+
(dn’−dn)2+w(k1・d1’+k2・d2’
+…+kn・dn’)2 n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 w:重み正定数 d1〜dn:補正前の各画素位置での各色の画像データ d1’〜dn’:補正後の各画素位置での各色の画像デ
ータ
【0013】なお、補正は数式6の値の絶対値が最小値
になる必要はなく、予め定めた基準等に従って、絶対値
がほぼ最小値になったことを判別した時点で補正を終了
してもよい。
【0014】数式6で示される値がほぼ0となるよう
に、画像データd1〜dnを補正してもよい。この場合
も、予め定めた基準件等に従って、値がほぼ0になった
ことを判別した時点で補正を終了してもよい。
【0015】この発明によれば、画像データの補正に、
数式5に代えて数式6を使用する。数式6を使用する
と、数式5を使用する場合と比較して、各画像データの
補正量を抑え、さらに、補正の重みを考慮した補正処理
が可能となる。
【0016】前記入力手段は、n色分の画像データがマ
トリクス状に配置されて形成された画像データを入力
し、前記補正手段は、前記入力手段により入力された画
像データが、数式6をできるだけ小さくするように、各
画素位置の画像データの値を補正してもよい。
【0017】前記補正手段は、予め複数色の光を前記撮
像手段に照射して得た画像データに基づいて求めた前記
補正係数k1〜kn及び前記重み正定数wを記憶する係
数情報記憶手段とをさらに備えてもよい。
【0018】前記撮像手段は、マトリクス状に配置され
た複数の受光素子と、各受光素子の受光面上にマトリク
ス状に配置されたn色のカラーフィルタとをさらに備え
てもよい。
【0019】この発明によれば、マトリクス状に配置さ
れた複数の受光素子と各受光素子の受光面上にマトリク
ス状に配置されたn色のカラーフィルタが備えられてい
る撮像手段で、各画素の各色の画像データを入力する。
【0020】前記カラーフィルタは、例えば白、緑、水
色、黄色の4色のフィルタ片からなる。
【0021】この発明によれば、マトリクス状に配置さ
れた複数の受光素子と各受光素子の受光面上にマトリク
ス状に配置された例えば白、緑、水色、黄色の4色のフ
ィルタ片からなるカラーフィルタが備えられている撮像
手段で、各画素の各色の画像データを入力する。
【0022】前記入力手段は、各画素位置でのn色分の
画像データを各受光素子で得られた画像データから補間
により求める補間手段をさらに備えてもよい。
【0023】この発明によれば、受光素子で得られた各
画素から補間手段で、同じ画素位置のn色の画像データ
を入力することができる。
【0024】この発明の第2の観点にかかるカラー画像
補正方法は、各画素位置での各色の画像データを入力
し、数式5又は数式6で表される値の絶対値をできるだ
け小さくするように、入力した画像データの値を補正
し、補正した画像データを出力することを特徴とする。
【0025】この発明によれば、この入力された各画素
での各色の画像データが数式5又は数式6で表される値
がほぼ0になるように、補正することにより、ノイズ成
分を除去し、高画質の画像を取得することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態にかかるカラーカメラ撮像装置及びカラー
画像補正方法を説明する。まず、この実施の形態で行う
画像データの補正について説明する。画像を構成する各
画素の各色の画像データ(又は隣接する複数の画素の各
色の画像データ)をd1〜dnとすると、補正係数k1
〜knを適当に選択することにより、数式7で得られる
値は、ほぼ0となる。この関係は、入射光の分光強度分
布によらず、成立する。
【0027】
【数7】k1・d1+k2・d2+…+kn・dn n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 d1〜dn:同一画素位置での各色の画像データ
【0028】従って、各画素について、数式7の値がほ
ぼ0とならない画像データの組が得られたときには、そ
の画像データはノイズを含んでいると考えられ、各画像
データを、数式7で表される絶対値ができるだけ小さく
なるように又は数式7で表される値がほぼ0となるよう
に補正することによりノイズ成分を除去することができ
る。そこで、この実施の形態では、種々の分光強度分布
の光を用いて実験的に補正係数k1〜knを予め求めて
おき、実際に撮像された画像の画像データを数式7がで
きるだけ小さくなるように補正することにより、画像デ
ータに含まれているノイズ成分を除去する。
【0029】次に、上記の補正を用いた電子カメラ装置
の実施の形態を図1〜図7を参照して説明する。
【0030】この電子カメラ装置は、図1に示すよう
に、シャッターボタン1と、制御回路2と、撮像レンズ
3と、カラーフィルタ4と、撮像素子5と、メモリ6
と、画像表示回路7とより構成される。
【0031】シャッターボタン1は押ボタン等から構成
され、押操作により、一連の撮像動作の開始を指示する
トリガ信号を発生する。撮像レンズ3は、ガラス、プラ
スチック等の透明な材質から構成されており、撮像レン
ズ3を通過した光は、撮像素子5の受光面上に結像す
る。
【0032】カラーフィルタ4は、撮像素子5の前方
(撮像面上)に配置され、セルロース、ゼラチン等から
なるカラーフィルタ片から構成される。カラーフィルタ
片は白(Wh)、緑(G)、水色(Cy)及び黄色(Y
e)のうちいずれか1色の光を中心とした通過帯域特性
を有し、図2に示すようにマトリクス状に配列されてい
る。隣接するカラーフィルタ片の間はブラックマスクに
より遮光されている。
【0033】撮像素子5は、CCD等からなり、図2に
示すように開口部を持つ受光素子(光電変換素子)が、
マトリクス状に配列された構成を有し、制御回路2から
の指示に応答して、各受光素子への入射光量に対応する
信号をディジタル画像データとして出力する。
【0034】メモリ6は、RAM等から構成され、撮像
素子5の出力する画像データと、制御回路2で処理され
た画像データと、後述する行列式の係数とを記憶する。
【0035】制御回路2は、MPU(マイクロプロセッ
サユニット)等から構成され、(1)シャッターボタン
1の押操作に応答して、撮像素子5による撮像を制御
し、(2)撮像により得られた画像データを、光量と比
例するように補正するγ補正を行い、(3)γ補正後の
画像データを各画素位置でのカラーフィルタ4の各色に
対応する画像データに変換する補間処理を行い、(4)
補間後の画像データからノイズ成分を除去する補正処理
を行い、(5)補正後の画像データを出力(表示、保
存、印刷)用に、R(赤)、G(緑)、B(青)各色の
輝度データに変換する加工処理を行い、(6)加工処理
後の画像データを表示回路7に表示する表示処理を実行
する。
【0036】次に、この実施の形態の電子カメラ装置が
行う画像データの補正について説明する。この実施の形
態の電子カメラ装置の撮像素子5は、図2に示すよう
に、カラーフィルタ4が白(Wh)、緑(G)、水色
(Cy)及び黄色(Ye)の構成となっているため、数
式7は、数式8で表される。
【0037】
【数8】a・Wh+b・G+c・Cy+d・Ye Wh〜Ye:白、緑、水色、黄色の各フィルタ片を通過
後の光を受けて撮像素子5の受光部が出力する画像デー
タ a,b,c,d:補正係数
【0038】カラーフィルタ4を通過した光は、各フィ
ルタ片(白(Wh)、緑(G)、水色(Cy)、黄色
(Ye))の色を中心とした帯域の光となる。この各フ
ィルタ片の色を中心とした帯域の光が撮像素子5に入射
することにより、撮像素子5が出力する画像データをW
h〜Yeと表すと、補正係数a,b,c,dを適当に選
択することにより数式8で得られる値は、ほぼ0とな
る。
【0039】この補正係数a,b,c,dは、カラーフ
ィルタ4と、撮像素子5との組合せにより変化するため
実験的に選択する。実験的に補正係数a,b,c,dを
選択するため、例えば図5に示すような周波数帯域の異
なる複数色の光を、撮像素子5に照射し、任意の隣接す
る画像データWh〜Yeを測定する。測定した画像デー
タWh〜Yeから、補正係数a,b,c,dを例えば、
a=1,b=0.935,c=−1.044,d=−
0.915と選択したときに、図5に示すように数式8
の値がほぼ0となる。
【0040】数式8は、同じ画素位置での、4色分の画
像データWh〜Yeの関係にも使用することができる。
しかし、図2に示すように、4色のカラーフィルタ片が
マトリクス状に配置されたカラーフィルタ4を使用して
いるので、撮像素子5の各画素位置では、図3に示すよ
うに、1色分の画像データWh〜Yeしか得られない。
そのため、各画素位置で得られない、画像データWh〜
Yeを補間処理を用いて求める。求めた画像データをW
h’i,j〜Ye’i,jとし図4に示す。
【0041】このようにして求めた画像データWh’
i,j〜Ye’i,jを、数式8で表される値ができるだけ小
さくなるように、換言すると、ほぼ0となるように、補
正することにより、ノイズ成分等を除去することができ
る。
【0042】なお、補正は数式8の値の絶対値が必ずし
も最小値或いは0になる必要はなく、予め定めた基準等
に従って、絶対値がほぼ最小値又は値がほぼ0になった
ことを判別した時点で補正を終了してもよい。
【0043】また、画像データの補正に数式8を使用し
ても良いが、数式8をそのまま使用することにより、補
正が過大となり各画素位置での各色のバランスが乱れる
場合も考えられるため、画像データの補正が最小限の値
とすることができる数式9を使用する。数式9において
も、評価数Pi,jの絶対値なるべく小さくなるように又
はほぼ0となるように、補正前の画像データWh’i,j
〜Ye’i,jから補正後の画像データWh”i,j〜Ye”
i,jを求める。評価数Pi,jを0に近づけることで、補正
前の画像データWh’i,j〜Ye’i,jと補正後の画像デ
ータWh”i,j〜Ye”i,jとの偏差を小さくすることが
できる。
【0044】
【数9】Pi,j=(Wh”i,j−Wh’i,j2+(G”
i,j−G’i,j2+(Cy”i,j−Cy’i,j2+(Y
e”i,j−Ye’i,j2+w・(a・Wh”i,j+b・
G”i, j+c・Cy”i,j+d・Ye”i,j2 Wh’i,j〜Ye’i,j:補正前の白、緑、水色、黄色の
画像データ Wh”i,j〜Ye”i,j:補正後の白、緑、水色、黄色の
画像データ Pi,j:評価数 w:重み正定数 a,b,c,d:補正係数
【0045】数式9の評価数Pi,jの絶対値をなるべく
小さくするためにWh’i,j〜Ye’i,jとWh”i,j
Ye”i,jとの関係に着目すると、補正後の画像データ
Wh”i ,j〜Ye”i,jは、補正前の画像データWh’
i,j〜Ye’i,jを基数とした行列式で表すことができ
る。この行列式を用いれば、補正前の画像データWh’
i,j〜Ye’i,jから、補正後の画像データWh”i,j
Ye”i,jを直接求めることができる。以下にその手順
の例を示す。まず、数式10に示すように、数式9をW
h”i,j〜Ye”i,jでそれぞれ偏微分する。
【0046】
【数10】 ∂Pi,j/∂Wh”i,j=2・(Wh”i,j−Wh’i,j
+2・w・a・(a・Wh”i,j+b・G”i,j+c・C
y”i,j+d・Ye”i,j) ∂Pi,j/∂G”i,j=2・(G”i,j−G’i,j)+2・
w・b・(aWh”i,j+b・G”i,j+c・Cy”i,j
+d・Ye”i,j) ∂Pi,j/∂Cy”i,j=2・(Cy”i,j−Cy’i,j
+2・w・c・(a・Wh”i,j+b・G”i,j+c・C
y”i,j+d・Ye”i,j) ∂Pi,j/∂Ye”i,j=2・(Ye”i,j−Ye’i,j
+2・w・d・(a・Wh”i,j+b・G”i,j+c・C
y”i,j+d・Ye”i,j
【0047】次に、数式10を、数式11に示すよう
に、Wh”i,j〜Ye”i,jを変数とした4元連立方程式
とする。
【0048】
【数11】 2・(Wh”i,j−Wh’i,j)+2・w・a・(a・W
h”i,j+b・G”i,j+c・Cy”i,j+d・Y
e”i,j)=0 2・(G”i,j−G’i,j)+2・w・b・(a・Wh”
i,j+b・G”i,j+c・Cy”i,j+d・Ye”i,j)=
0 2・(Cy”i,j−Cy’i,j)+2・w・c・(a・W
h”i,j+b・G”i,j+c・Cy”i,j+d・Y
e”i,j)=0 2・(Ye”i,j−Ye’i,j)+2・w・d・(a・W
h”i,j+b・G”i,j+c・Cy”i,j+d・Y
e”i,j)=0
【0049】次に、数式11を整理し、数式12に示す
ような行列式とする。
【0050】
【数12】
【0051】数式12は、補正係数a,b,c,dを、
例えば前述の図5から求めたa=1,b=0.935,
c=−1.044,d=−0.915とし、重み正定数
を例えば、w=5.0と選択すると、数式13で表すこ
とができる。
【0052】
【数13】 Wh’i,j〜Ye’i,j:補正前画像データ Wh”i,j〜Ye”i,j:補正後画像データ
【0053】すなわち、画像データWh’i,j〜Ye’
i,jを基に、数式13により補正後の画像データWh”
i,j〜Ye”i,jを直接求めることができる。なお、数式
13の行列式の係数は、メモリ6に予め格納しておく。
【0054】次に、電子カメラ装置の撮像動作を、図6
のフローチャートを参照して説明する。シャッターボタ
ン1が押されると、シャッターボタン1は制御回路2に
撮像開始を指示するトリガ信号を与える。トリガ信号に
応答して、制御回路2は、撮像素子5を制御して露光さ
せ、画像データを出力させる。撮像素子5の出力する画
像データはスミア成分や暗電流値を含むため、数式14
で示すようにこれらを除去する。
【0055】
【数14】 D’Wh=DWh−DD−DS D’G=DG−DD−DS D’Cy=DCy−DD−DS D’Ye=DYe−DD−DSWh〜DYe:除去前の白、緑、水色、黄色の画像データ D’Wh〜D’Ye:除去後の白、緑、水色、黄色の画像デ
ータ DD:暗電流による成分 DS:スミア成分
【0056】撮像素子5の受光素子は、図7(a)で示
すようなγ特性を有するため、出力する画像データの値
は、受光素子の画素に入射した光量に比例しない。その
ため、数式15で示すように、撮像素子5の示すγ特性
を関数として予め求め、その逆関数γ-1(x)に画像デ
ータを代入して、γ特性をキャンセルするγ補正を行う
(ステップS1)。
【数15】 D’Wh=γWh -1(DWh) D’G=γG -1(DG) D’Cy=γCy -1(DCy) D’Ye=γYe -1(DYe) DWh〜DYe:γ補正前の白、緑、水色、黄色の画像デー
タ D’Wh〜D’Ye:γ補正後の白、緑、水色、黄色の画像
データ γ-1:受光素子の示すγ特性関数の逆関数
【0057】スミア成分や暗電流値の除去とγ補正によ
り、図7(b)に示すように、受光素子の出力する画像
データの値は、受光素子の画素に入射した光量に比例す
る。
【0058】撮像素子5の各画素位置では、図2及び図
3に示すように、1色分の画像データWh〜Yeしか存
在しない。そのため、制御回路2は、γ補正後の画像デ
ータから、図4に示すように、各画素位置での4色分の
画像データとなるWh’〜Ye’を、数式16と数式1
7を用いた補間処理により求める(ステップS2)。な
お補間処理は、(空間的)ローパスフィルタも兼ねてお
り、各画素位置での4色分の画像データWh’〜Ye’
の画質を高めることができる。
【0059】
【数16】 Wh’i,j=(Whi-2,j-2+Whi-2,j+Whi-2,j+2
Whi,j-2+Whi,j+Whi,j+2+Whi+2,j-2+Wh
i+2,j+Whi+2,j+2)/9 (Whi,jが存在する場合) G’i,j=(Gi-2,j-2+Gi-2,j+Gi-2,j+2+Gi,j-2
+Gi,j+Gi,j+2+Gi +2,j-2+Gi+2,j+Gi+2,j+2
/9 (Gi,jが存在する場合) Cy’i,j=(Cyi-2,j-2+Cyi-2,j+Cyi-2,j+2
Cyi,j-2+Cyi,j+Cyi,j+2+Cyi+2,j-2+Cy
i+2,j+Cyi+2,j+2)/9 (Cyi,jが存在する場合) Ye’i,j=(Yei-2,j-2+Yei-2,j+Yei-2,j+2
Yei,j-2+Yei,j+Yei,j+2+Yei+2,j-2+Ye
i+2,j+Yei+2,j+2)/9 (Yei,jが存在する場合) Whi,j〜Yei,j:白、緑、水色、黄色の補間前画像デ
ータ Wh’i,j〜Ye’i,j:白、緑、水色、黄色の補間後画
像データ
【0060】
【数17】 Wh’i,j=(Whi-1,j-1+Whi-1,j+1+Whi+1,j+1
+Whi+1,j+1)/4 (Whi,jが存在しない場合) G’i,j=(Gi-1,j-1+Gi-1,j+1+Gi+1,j+1+G
i+1,j+1)/4 (Gi,jが存在しない場合) Cy’i,j=(Cyi-1,j-1+Cyi-1,j+1+Cyi+1,j+1
+Cyi+1,j+1)/4 (Cyi,jが存在しない場合) Ye’i,j=(Yei-1,j-1+Yei-1,j+1+Yei+1,j+1
+Yei+1,j+1)/4 (Yei,jが存在しない場合) Whi,j〜Yei,j:白、緑、水色、黄色の補間前画像デ
ータ Wh’i,j〜Ye’i,j:白、緑、水色、黄色の補間後画
像データ
【0061】例えば、制御回路2が、図4に示す画像デ
ータWh’2,2を求める場合には、図3に示すように画
像データWh2,2が存在するので、数式16をあては
め、Wh2 ,2と隣接する8つの画像データWh4,0,Wh
2,0,Wh0,0,Wh4,2,Wh0,2,Wh4,4,Wh2,4
Wh0,4から、平均的な画像データWh’2,2を求める。
また、図4に示す画像データWh’1,1を求める場合に
は、図3に示すように画像データWh1,1が存在しない
ため、数式17をあてはめ、Ye1,1と隣接する4つの
画像データWh2,0,Wh0,0,Wh2,2,Wh0,2から、
平均的な画像データWh’1, 1を求める。同様にして全
ての画素位置の補正後の補間データを求める。求められ
た画像データの数は、元の画像データの数の4倍とな
る。制御回路2は、求めた画像データをメモリ6に格納
する。
【0062】補間処理後、制御回路2は、個数が4倍と
なった画像データと、予めメモリ6に格納されている行
列式の係数を用いて、数式13による補正処理を行い、
補正後の画像データ求める(ステップS3)。
【0063】例えば、制御回路2が、メモリ6に格納さ
れている補間処理後の画像データWh’0,0〜Ye’0,0
を基に、メモリ6に格納されている予め実験的に求めた
行列式の係数を使用して、補正処理を行い、補正後の画
像データWh”0,0〜Ye”0 ,0を求める。同様にして、
制御回路2は、全ての画素位置の補正後の画像データを
求める。補正処理により、画像データが数式13に基づ
き補正され、数式8の関係をも実質的に満たす。従っ
て、画像データからノイズ成分が除去された高画質の画
像を取得することができる。制御回路2は、ノイズ成分
が除去された画像データをメモリ6に格納する。
【0064】補正処理後、制御回路2は、ノイズ成分を
除去した画像データを、出力(表示、印刷)用として使
用できるように、例えば数式18を用いてR(赤)、G
(緑)、B(青)各色の輝度データに変換する加工処理
を行う(ステップS4)。
【0065】
【数18】 R〜G:R(赤)、G(緑)、B(青)の輝度 a11〜a34:変換係数 Wh〜Ye:白、緑、水色、黄色の画像データ
【0066】加工処理により、得られたRGB輝度デー
タを基に制御回路2は、画像表示回路7に画像データを
表示する(ステップS5)。
【0067】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、画像データを数式8をできるだけ小さくするよう
に補正しているので、ノイズ成分が除去された高画質の
画像を得ることができる。
【0068】以上の実施の形態の電子カメラ装置では、
数式16、数式17を用いた補間処理を行っているが、
その際数式16、数式17で用いる周辺の画素を増加さ
せてもよいし、また別途係数を加えてもよい。
【0069】上記実施の形態では、各画素位置での複数
色分の画像データWh’〜Ye’を取得したが、他の手
法を用いて各画素位置での各色成分の画像データを取得
してもよい。
【0070】例えば、図8に示すような光路スイッチを
カラーフィルタ4の前方(撮像面上)に配置し、各画素
位置での4色分の画像データWh〜Ye全てを取得して
もよい。この光路スイッチは、偏光板8と第1の液晶板
9と第1の屈折板10と第2の液晶板11と第2の屈折
板12とから構成される。
【0071】偏光板8は、入射光を直線偏光に変化させ
るものである。第1の液晶板9と第2の液晶板11は、
対向面にストライプ状の電極が形成され、且つ90°シ
フトした方向に配向処理が施された一対の透明基板と、
配向処理に従って90°のツイスト角を有して透明基板
の間に封入されたTN(Twisted Nematic)液晶とから
構成されている。第1の液晶板9の光入射側の透明基板
の配向処理の方向は、偏光板8の透過軸に平行に設定さ
れ、第2の液晶板11の光入射側の透明基板の配向処理
の方向は偏光板8の透過軸に垂直に設定される。第1の
屈折板10と第2の屈折板12は、例えば、水晶板、カ
ルサイト等の複屈折性結晶から構成され、常光(結晶光
軸を含む平面に垂直な振動方向の光)と異常光とにより
異なった屈折率を有する。第1の屈折板10と第2の屈
折板12は、屈折率と厚さを調整し、入射光が常光の場
合には直進し、異常光の場合には、撮像素子5の1画素
ピッチ分シフトするように設定される。第1の屈折板1
0の光軸は、その水平方向成分が偏光板8の透過軸に垂
直となる方向に設定され、第2の屈折板12の光軸は、
その水平方向成分が偏光板8の透過軸に平行となる方向
に設定される。
【0072】以下、上記光路スイッチを用いた各画素位
置での4色分の画像データWh〜Yeの取得を、図9及
び図10を参照して説明する。制御回路2は、第1の液
晶板9と第2の液晶板11に印加する電圧を制御して入
射光を、(1)そのまま直進させ、(2)撮像素子5の
1画素ピッチ分、図2の行方向にシフトさせ、(3)撮
像素子5の1画素ピッチ分、図2の列方向にシフトさ
せ、(4)撮像素子5の1画素ピッチ分、図2の行方向
と列方向にシフトさせる。
【0073】例えば、図10に示すように、本来カラー
フィルタ4の位置Wh0,0のみに入射される光を、ま
ず、第1のタイミングで、第1の液晶板9と第2の液晶
板11に電圧が印加されていない状態とし(図9(a−
1))、カラーフィルタ4の位置Wh0,0で受けて画像
データを得る。
【0074】次に、第2のタイミングで、第1の液晶板
9に電圧が印加されていない状態とし、第2の液晶板1
1に電圧が印加されている状態とし(図9(a−
2))、カラーフィルタ4の位置G0,1(行方向)に光
路をシフトさせて画像データを得る。
【0075】次に、第3のタイミングで、第1の液晶板
9と第2の液晶板11を電圧が印加されている状態とし
(図9(b−1))、カラーフィルタ4の位置Cy1,0
(列方向)に光路をシフトさせて画像データを得る。
【0076】最後に、第4のタイミングで、第1の液晶
板9を電圧が印加されている状態とし、第2の液晶板1
1を電圧が印加されていない状態とし(図9(b−
2))、カラーフィルタ4の位置Ye1,1(行方向と列
方向)に光路をシフトさせて画像データを得る。このよ
うにして得た画像データは、それぞれWh0,0,G0,0
Cy0,0,Ye0,0の画像データとすることができる。他
の画素位置でも同様とすることで、各画素位置での4色
分の画像データWh〜Ye全てを取得することができ
る。
【0077】また光路スイッチは、第1の液晶板9と第
2の液晶板11に印加する電圧を制御して入射光をシフ
トさせていたが、カラーフィルタ4と撮像素子5を相対
移動させ入射光をシフトさせてもよい。
【0078】また、以上の実施の形態では、電子カメラ
装置について説明したが、撮像装置は、ビデオカメラ装
置、ファクシミリ装置、スキャナー装置、コピー装置で
もよい。
【0079】さらに、数式9を使用するのではなく、数
式8から補正後の画像データを直接計算してもよい。
【0080】また、カラーフィルタの色(画像を構成す
る色成分)はWh(白)、G(緑)、Cy(水色)、Y
e(黄色)に限定されず、任意に変更可能である。例え
ば、カラーフィルタとして、Y(イエロー)、M(マジ
ェンダ)、C(シアン),やR(赤)、G(緑)、B
(青)の組み合わせを使用してもよい。
【0081】さらに、回転式のカラーフィルタ等を用い
て、Y(イエロー)のカラーフィルタを撮像素子5の前
面に配置して、Y(イエロー)の画像データを得て、M
(マジェンダ)のカラーフィルタを配置してM(マジェ
ンダ)の画像データを得て、さらに、C(シアン)のカ
ラーフィルタを配置して、C(シアン)の画像データを
取得するなど、画像データを取得するための手法も任意
である。
【0082】また、画像データを取得するための撮像装
置と得られた画像データを補正するための制御回路(補
正回路)が一体に構成されている必要はなく、他の場所
で撮像されて媒体に格納された画像データを、撮像装置
とは別体の補正回路で補正してノイズを除去してもよ
い。
【0083】また、同一画素位置の各色の画像データを
数式8又は数式9を用いて補正する例を中心に説明した
が、隣接する異なった色の画素の画像データが数式8又
は数式9をできるだけ小さくするように補正してもよ
い。例えば、図3に示すような画像データのW
2i,2j、G2i,2j+1、Cy2i+1,2j、Ye
2i+1,2j+1(i、jは0又は自然数)の組み合わせ毎に
補正処理を行っても良い。さらに、隣接する画素の画像
データ同士で補正を行った後、隣接する複数の組の間で
調整を行っても良い。
【0084】さらに、数式7の補正係数k1〜knや、
数式8の補正係数a〜dを選択する方法は任意である。
例えば、前述のように、分光強度分布の異なる複数色の
光を撮像素子5に実際に照射して、得られた画像データ
(暗電流やスミア成分を除去し、γ補正を行った後の画
像データでもよい)から選択してもよい。
【0085】また、実際に撮像により画像を取得した際
に、必要に応じて、得られた画像データの多くが数式8
又数式9を満たす、係数を選択してもよい。また、係数
を論理的に選択してもよい。
【0086】以上の実施の形態では、同じ位置の4色の
カラーフィルターに対する画像データを元の画像データ
と同じ数算出したが、これより少なく、例えば、縦横、
共に半分づつで1/4(つまり1色のカラーフィルター
に対する元の画素データの数と同じ)だけデジタルロー
パスフィルタなどの計算手法を用い算出してもよい。本
発明は、主に色(差)データに影響することとなる。色
(差)データ対する人間の目の解像度は、輝度データ
(白黒データ)に対する解像度よりも落ちるため、実質
的な影響をあまり与えない。
【0087】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかるカラー撮像装置
の具体的構成の一例を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態にかかるカラーフィルタ
4の配列と撮像素子5の配列を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態にかかるカラーフィルタ
4の配列を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態にかかる各画素位置での
4色分の画像データWh〜Yeの配列を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態にかかる撮像素子5上の
カラーフィルタ4に複数色の光を照射したときに、撮像
素子5の出力する画像データの値を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態にかかる電子カメラ装置
の動作の一例を示すフローチャートである。
【図7】この発明の実施の形態にかかる撮像素子5での
光量と画像データの関係を示す図である。
【図8】光路スイッチの構成例を示す図である。
【図9】光路スイッチの光路を示す図である。
【図10】光路スイッチにより撮像素子5上のカラーフ
ィルタ4に照射される入射光を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1・・・シャッターボタン、2・・・制御回路、3・・
・撮像レンズ、4・・・カラーフィルタ、5・・・撮像
素子、6・・・メモリ、7・・・画像表示回路、8・・
・偏光板、9・・・第1の液晶板、10・・・第1の屈
折板、11・・・第2の液晶板、12・・・第2の屈折

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各画素位置でのn色分の画像データを入力
    する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、数式1に
    示される値の絶対値をできるだけ小さくするように、各
    画素位置の画像データの値を補正する補正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。 【数1】k1・d1+k2・d2+…+kn・dn n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 d1〜dn:各画素位置での各色の画像データ
  2. 【請求項2】各画素位置でのn色分の画像データを入力
    する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、数式2を
    満たすように、各画素位置の画像データの値を補正する
    補正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。 【数2】k1・d1+k2・d2+…+kn・dn≒0 n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 d1〜dn:各画素位置での各色の画像データ
  3. 【請求項3】n色分の画像データがマトリクス状に配置
    されて形成された画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、前記数式
    1に示される値の絶対値をできるだけ小さくするよう
    に、各隣接する画素位置の画像データの値を補正する補
    正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。
  4. 【請求項4】n色分の画像データがマトリクス状に配置
    されて形成された画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、前記数式
    2を満たすように、各隣接する画素位置の画像データの
    値を補正する補正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。
  5. 【請求項5】前記入力手段は、被写体の像を撮像して前
    記画像データを生成する撮像手段を備え、 前記補正手段は、予め複数色の光を前記撮像手段に照射
    して得た画像データに基づいて求めた前記補正係数k1
    〜knを記憶する係数情報記憶手段を備える、 ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載
    のカラー撮像装置。
  6. 【請求項6】各画素位置でのn色分の画像データを入力
    する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、数式3に
    示される値をできるだけ小さくするように、各画素位置
    の画像データの値を補正する補正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。 【数3】(d1’−d1)2+(d2’−d2)2+…+
    (dn’−dn)2+w(k1・d1’+k2・d2’
    +…+kn・dn’)2 n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 w:重み正定数 d1〜dn:補正前の各画素位置での各色の画像データ d1’〜dn’:補正後の各画素位置での各色の画像デ
    ータ
  7. 【請求項7】各画素位置でのn色分の画像データを入力
    する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、数式4を
    満たすように、各画素位置の画像データの値を補正する
    補正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。 【数4】(d1’−d1)2+(d2’−d2)2+…+
    (dn’−dn)2+w(k1・d1’+k2・d2’
    +…+kn・dn’)2≒0 n:画像を構成する色成分の数 k1〜kn:補正係数 w:重み正定数 d1〜dn:補正前の各画素位置での各色の画像データ d1’〜dn’:補正後の各画素位置での各色の画像デ
    ータ
  8. 【請求項8】n色分の画像データがマトリクス状に配置
    されて形成された画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、前記数式
    3に示される値の絶対値をできるだけ小さくするよう
    に、各隣接する画素位置の画像データの値を補正する補
    正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。
  9. 【請求項9】n色分の画像データがマトリクス状に配置
    されて形成された画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像データが、前記数式
    4を満たすように、各隣接する画素位置の画像データの
    値を補正する補正手段と、 前記補正手段により補正された画像データを出力する手
    段と、 を備えることを特徴とするカラー撮像装置。
  10. 【請求項10】前記入力手段は、被写体の像を撮像して
    前記画像データを生成する撮像手段を備え、 前記補正手段は、予め複数色の光を前記撮像手段に照射
    して得た画像データに基づいて求めた前記補正係数k1
    〜kn及び前記重み正定数wを記憶する係数情報記憶手
    段を備える、 ことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載
    のカラー撮像装置。
  11. 【請求項11】前記撮像手段は、マトリクス状に配置さ
    れた複数の受光素子と、各受光素子の受光面上にマトリ
    クス状に配置されたn色のカラーフィルタと、を備え、 前記入力手段は、各画素位置でのn色分の画像データを
    各受光素子で得られた画像データから補間法を用いて求
    める補間手段と、 をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至10のい
    ずれか1項に記載のカラー撮像装置。
  12. 【請求項12】前記カラーフィルタは、白、緑、水色、
    黄色の4色であることを特徴とする請求項11に記載の
    カラー撮像装置。
  13. 【請求項13】各画素位置又は隣接する画素位置での各
    色の画像データを入力し、 前記数式1又は3に示される値の絶対値をできるだけ小
    さくするように、入力した画像データの値を補正し、 補正した画像データを出力することを特徴とするカラー
    画像補正方法。
  14. 【請求項14】各画素位置又は隣接する画素位置での各
    色の画像データを入力し、 前記数式2又は4を満たすように、入力した画像データ
    の値を補正し、 補正した画像データを出力することを特徴とするカラー
    画像補正方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011521591A (ja) * 2008-05-22 2011-07-21 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. カメラセンサの補正

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KR100703105B1 (ko) * 1999-04-30 2007-04-05 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 컬러 이미지 데이터 보정 방법
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