JP2006024999A - Pixel interpolation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラ等に用いられる画素補間方法に関する。 The present invention relates to a pixel interpolation method used for a digital camera or the like.
デジタルカメラ等で利用されるCCD撮像素子は、色フィルタを介して受光する光を光電変換して画素データを出力する。この色フィルタには、RGB系フィルタやYMCK系色フィルタなどがある。そして、単板式の色フィルタにおいては、1画素について1色の画素データが出力される。たとえば、RGB系色フィルタであれば、1画素についてR(赤色)成分、または、G(緑色)成分、または、B(青色)成分の画素データが出力される。 A CCD image sensor used in a digital camera or the like photoelectrically converts light received through a color filter and outputs pixel data. Examples of the color filter include an RGB filter and a YMCK color filter. In the single-plate color filter, pixel data of one color is output for one pixel. For example, in the case of an RGB color filter, pixel data of an R (red) component, a G (green) component, or a B (blue) component is output for one pixel.
このため、単板式の色フィルタを備えるCCD撮像素子から出力された画素データについては、各画素について単一色の画像データしか出力されないため、他の色成分の画像データについては補間処理を行うようにしている。そして、この補間処理については様々なアルゴリズムが用いられている。 For this reason, for pixel data output from a CCD image sensor having a single-plate color filter, only single-color image data is output for each pixel. Therefore, interpolation processing is performed for image data of other color components. ing. Various algorithms are used for this interpolation processing.
しかし、補間処理は注目画素の画素データを周囲の画素データから推測する処理であるから、画像の内容次第では誤った補間を行う場合がある。そこで、上下方向のG信号の差分と左右方向のG信号の差分を算出することにより、垂直方向および水平方向の相関度を求め、この相関度に応じた画素補間を行うなど、補間精度を向上させるための技術が存在する。 However, since the interpolation process is a process for estimating the pixel data of the target pixel from the surrounding pixel data, an incorrect interpolation may be performed depending on the content of the image. Therefore, by calculating the difference between the G signal in the vertical direction and the difference in the G signal in the horizontal direction, the degree of correlation in the vertical direction and the horizontal direction is obtained, and pixel interpolation is performed according to this degree of correlation. There is a technology to make it happen.
また、下記特許文献においては、垂直方向に加えて斜め方向の相関度を評価して、画素補間を行う技術が開示されている。 Further, the following patent document discloses a technique for performing pixel interpolation by evaluating a correlation degree in an oblique direction in addition to a vertical direction.
上記の方法では、斜め方向の相関度を評価することで画素の補間精度を向上させているが、垂直、水平方向の相関度を用いた補間方法をそのまま拡張しているだけであるので、誤った補間を行うケースも発生する。 In the above method, the interpolation accuracy of the pixels is improved by evaluating the correlation degree in the oblique direction, but the interpolation method using the correlation degree in the vertical and horizontal directions is simply expanded as it is. In some cases, interpolation is performed.
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、複数の相関度を用いた画素補間技術において、補間精度を向上させる技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a technique for improving interpolation accuracy in a pixel interpolation technique using a plurality of correlation degrees.
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、所定の色空間の画素データを入力する第1工程と、注目画素の周辺画素を用いて、第1の方向における画素の相関度と、前記第1の方向と直交する第2の方向における画素の相関度と、前記第1および第2の方向とは異なる第3の方向における画素の相関度と、前記第3の方向と直交する第4の方向における画素の相関度と、を求める第2工程と、前記第1〜第4の方向における4つの相関度を用いて、前記注目画素の周辺領域の相関度の評価を行う第3工程と、前記第3工程において相関度が高いと評価された方向に関して前記注目画素の画素補間を行う第4工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 includes a first step of inputting pixel data of a predetermined color space, a pixel correlation degree in the first direction using peripheral pixels of the target pixel, The pixel correlation in a second direction orthogonal to the first direction, the pixel correlation in a third direction different from the first and second directions, and a first orthogonal to the third direction. A second step of obtaining the correlation degree of the pixels in the four directions, and a third step of evaluating the correlation degree of the peripheral region of the pixel of interest using the four correlation degrees in the first to fourth directions. And a fourth step of performing pixel interpolation of the pixel of interest with respect to the direction evaluated as having a high degree of correlation in the third step.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の画素補間方法において、前記第3工程は、前記第1の方向と前記第2の方向とを第1の組とし、前記第3の方向と前記第4の方向とを第2の組とした場合に、前記第1の組と前記第2の組のうち相関度の偏りの大きい組を相関度の高い方向の組として選択する工程、を含み、前記第4工程は、前記相関度の偏りの大きい組に含まれる方向に関して画素補間を行う第5工程、を含むことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the pixel interpolation method according to the first aspect, in the third step, the first direction and the second direction are a first set, and the third direction is When the fourth direction is the second set, a step of selecting a set having a large correlation bias among the first set and the second set as a set having a high correlation degree. And the fourth step includes a fifth step of performing pixel interpolation with respect to a direction included in the set having a large correlation degree bias.
請求項3記載の発明は、請求項2に記載の画素補間方法において、前記5工程は、前記相関度の偏りの大きい組に含まれる2つの方向の中で相関度の高い方向のみについて画素補間を行う工程、を含むことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the pixel interpolation method according to the second aspect, in the five steps, pixel interpolation is performed only in a direction having a high degree of correlation among two directions included in the group having a large correlation degree bias. The process of performing is included.
請求項4記載の発明は、請求項2に記載の画素補間方法において、前記5工程は、前記相関度の偏りの大きい組に含まれる2つの方向について、相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う工程、を含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the pixel interpolation method according to the second aspect, in the five steps, weighting is performed in accordance with the ratio of the correlation degree for the two directions included in the group having the large correlation degree bias. And a step of performing pixel interpolation.
請求項5記載の発明は、所定の色空間の画素データを入力する第1工程と、注目画素の周辺画素を用いて、第1の方向における画素の相関度と、前記第1の方向と直交する第2の方向における画素の相関度と、前記第1および第2の方向とは異なる第3の方向における画素の相関度と、前記第3の方向と直交する第4の方向における画素の相関度と、を求める第2工程と、前記第2工程で求められた相関度に基づいて、前記第1〜第4の4つの方向に関して、相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う工程、を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the first step of inputting pixel data in a predetermined color space, and the pixel correlation in the first direction using the peripheral pixels of the target pixel, and the orthogonality to the first direction The pixel correlation in the second direction, the pixel correlation in the third direction different from the first and second directions, and the pixel correlation in the fourth direction orthogonal to the third direction. The pixel interpolation is performed by performing weighting according to the ratio of the correlation degree in the first to fourth directions based on the second step for obtaining the degree and the correlation degree obtained in the second step. Performing the process.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画素補間方法において、前記所定の色空間の画素データは、前記所定の色空間に含まれる各色成分の画素がベイヤ配列されたデータ、を含むことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the pixel interpolation method according to any one of the first to fifth aspects, the pixel data of the predetermined color space includes pixels of each color component included in the predetermined color space. Including arranged data.
請求項7記載の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画素補間方法において、前記第1の方向は垂直方向あるいは水平方向であり、前記第2の方向は垂直方向に対して45度の傾きを持った方向であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the pixel interpolation method according to any one of the first to sixth aspects, the first direction is a vertical direction or a horizontal direction, and the second direction is relative to the vertical direction. It is characterized by a direction having an inclination of 45 degrees.
請求項8記載の発明は、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の画素補間方法において、請求項1あるいは請求項2における第2工程は、前記画素データがRGB色空間の画素データである場合にはG信号について、あるいは、前記画素データが輝度信号を含む所定の色空間の画素データである場合には輝度信号について相関度を求めることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the pixel interpolation method according to any one of the first to seventh aspects, in the second step of the first or second aspect, the pixel data is pixel data in an RGB color space. In some cases, the degree of correlation is obtained for the G signal, or when the pixel data is pixel data in a predetermined color space including the luminance signal.
本発明は、注目画素の周辺領域の画素データを用いて、直角に交わる2方向の複数組の相関度を求め、この相関度を判定基準として補間処理を実行するので、より精度の高い補間処理を実行することが可能である。 Since the present invention obtains a plurality of sets of correlations in two directions intersecting at right angles using pixel data of the peripheral region of the pixel of interest, and executes the interpolation process using these correlations as a criterion, more accurate interpolation process Can be performed.
また、本発明は複数の斜め方向の相関度を考慮することとしているので、今後撮像素子に、8角形、12角形のように斜め方向に画素が配列される形態のものが増加した場合においても有効である。 In addition, since the present invention considers the degree of correlation in a plurality of oblique directions, even in the case where the number of pixels in which the pixels are arranged in an oblique direction, such as octagons and dodecagons, increases in the future. It is valid.
以下、図面を参照しつつ本発明の画素補間方法をデジタルカメラにおいて適用させた場合の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態に係るデジタルカメラ1の機能ブロック図である。デジタルカメラ1は、撮像センサであるCCD2と、A/D変換回路3と、画像処理回路4と、メモリ6と、LCD7とを備えている。画像処理回路4は、本発明の画素補間方法が適用される色補間回路5を備えている。
Hereinafter, an embodiment when the pixel interpolation method of the present invention is applied to a digital camera will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of a digital camera 1 according to the embodiment. The digital camera 1 includes a CCD 2 that is an image sensor, an A /
この実施の形態において、CCD2はRGBベイヤ配列の色フィルタアレイを備えている。したがって、被写体から入射した光は、RGBベイヤ配列の色フィルタによって、RGB各色の光に分解される。そして、RGB各色の光は、CCD2の各画素において光電変換され、電荷情報として蓄積される。CCD2は、蓄積した電荷情報をアナログの画像信号として出力する。このアナログの画像信号は、A/D変換回路3においてデジタル変換され、A/D変換回路3は、RGBベイヤ配列の画像信号をデジタル信号として出力する。A/D変換回路3から出力される画像信号は、図2に示すように、R(赤色)信号とG(緑色)信号が交互に出力される水平ラインと、G(緑色)信号とB(青色)信号が交互に出力される水平ラインとが交互に出力される信号である。
In this embodiment, the CCD 2 includes an RGB Bayer array color filter array. Accordingly, the light incident from the subject is decomposed into light of each RGB color by the color filter of the RGB Bayer array. The RGB light components are photoelectrically converted in each pixel of the CCD 2 and accumulated as charge information. The CCD 2 outputs the accumulated charge information as an analog image signal. The analog image signal is digitally converted by the A /
なお、この実施の形態においては、CCD2から出力される画像信号をRGBベイヤ配列の画像信号としているが、本発明の画素補間方法は、補色系の色フィルタアレイを備えた撮像センサから出力された画像信号など、様々な画像信号に適用可能である。 In this embodiment, the image signal output from the CCD 2 is an RGB Bayer array image signal. However, the pixel interpolation method of the present invention is output from an imaging sensor having a complementary color filter array. The present invention can be applied to various image signals such as image signals.
A/D変換回路3から出力されたベイヤ配列の画像信号は、画像処理回路4に入力され、色補間回路5において色補間処理が施される。この色補間処理において本発明の特徴である画素補間方法が実行される。これにより、1画素がRGB3つの色成分の信号をもつ画像信号へと変換される。そして、その他の補正処理、圧縮処理等が施された後、画像信号は、メモリ6に格納される。あるいは、LCD7に対して出力される。
The Bayer array image signal output from the A /
{実施の形態1}:一般的なRGBベイヤ配列の画素配列に対する処理
本発明の実施の形態1に係る画素補間方法について説明する。実施の形態1においては、CCD2から出力される画素信号は、図2に示すような一般的なRGBベイヤ配列の画素信号である。
{Embodiment 1}: Processing for pixel array of general RGB Bayer array A pixel interpolation method according to Embodiment 1 of the present invention will be described. In the first embodiment, the pixel signal output from the CCD 2 is a pixel signal of a general RGB Bayer array as shown in FIG.
図2において、色成分を表す記号R(赤色),G(緑色),B(青色)に続く2桁の数字は、1桁目が画素配列の行数、2桁目が画素配列の列数を示している。この例では、偶数行のラインは、R→G→R→G・・・というように、RとGが交互に読み出されるラインであり、奇数行のラインは、G→B→G→B・・・というように、GとBの画素が交互に読み出されるラインである。 In FIG. 2, the two-digit numbers following the symbols R (red), G (green), and B (blue) representing the color components are the number of rows in the pixel array in the first digit and the number of columns in the pixel array in the second digit. Is shown. In this example, even-numbered lines are lines in which R and G are alternately read out such as R → G → R → G..., And odd-numbered lines are G → B → G → B. In this manner, the G and B pixels are read out alternately.
図3は、図2で示した画素配列に対して相関度を評価する4つの方向を示している。本実施の形態においては、互いに直交する2方向の組が2組利用される。1組目は、互いに直交する垂直方向と水平方向の組であり、2組目は、互いに直行する斜めA方向と斜めB方向の組である。また、この実施の形態において、斜めA方向は、垂直方向から左45度に傾いた方向であり、斜めB方向は、垂直方向から右45度に傾いた方向である。 FIG. 3 shows four directions for evaluating the degree of correlation for the pixel array shown in FIG. In the present embodiment, two sets in two directions orthogonal to each other are used. The first set is a set in the vertical direction and the horizontal direction orthogonal to each other, and the second set is a set in the diagonal A direction and the diagonal B direction orthogonal to each other. In this embodiment, the diagonal A direction is a direction inclined 45 degrees to the left from the vertical direction, and the diagonal B direction is a direction inclined 45 degrees to the right from the vertical direction.
なお、図2,図4〜図9において、太実線で描かれた円はG信号であり、細実線で描かれた円はR信号であり、破線で描かれた円はB信号を示している。また、各図面においてR00,G01等の表記は、画素を識別する名称として使用しているが、数1式〜数20式において、R00,G01等の表記は、各画素の画素値を示すものとする。 2 and 4-9, the circle drawn with a thick solid line is a G signal, the circle drawn with a thin solid line is an R signal, and the circle drawn with a broken line shows a B signal. Yes. In each drawing, the notation such as R00 and G01 is used as a name for identifying a pixel. In the equations 1 to 20, the notation such as R00 and G01 indicates the pixel value of each pixel. And
<相関値計算方法>
図4(A)〜(D)は、注目画素がG信号(ここではG22)である場合の相関値計算方法について示している。この実施の形態においては、注目画素を中心とした5×5の周辺領域に含まれるG信号を相関値計算の対象領域としているが、周辺領域の範囲は特には限定されるものではない。他にも7×7領域などを利用してもよい。
<Correlation value calculation method>
4A to 4D show a correlation value calculation method when the target pixel is a G signal (here, G22). In this embodiment, the G signal included in the 5 × 5 peripheral area centered on the pixel of interest is used as the correlation value calculation target area, but the range of the peripheral area is not particularly limited. In addition, a 7 × 7 area or the like may be used.
図4(A)は垂直方向の相関値(Cvertical)を算出する方法を示しており、その計算式は、数1式となる。 FIG. 4A shows a method of calculating the correlation value (Cvertical) in the vertical direction, and the calculation formula is expressed by Formula 1.
つまり、7つのG信号(G11,G31,G02,G22,G42,G13,G33)の画素値を用いて、垂直方向の画素差分絶対値を4組計算し、これらの平均値を相関値(Cvertical)とするのである。そして、相関値(Cvertical)の値が小さいほど垂直方向への相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the seven G signals (G11, G31, G02, G22, G42, G13, G33), four sets of vertical pixel difference absolute values are calculated, and the average value of these is calculated as a correlation value (Cvertical ). The smaller the correlation value (Cvertical), the higher the degree of correlation in the vertical direction.
図4(B)は水平方向の相関値(Chorizontal)を算出する方法を示しており、その計算式は、数2式となる。 FIG. 4B shows a method of calculating the horizontal correlation value (Chorizontal), and the calculation formula thereof is expressed by the following equation (2).
つまり、7つのG信号(G11,G13,G20,G22,G24,G31,G33)の画素値を用いて、水平方向の画素差分絶対値を4組計算し、これらの平均値を相関値(Chorizontal)とするのである。そして、相関値(Chorizontal)の値が小さいほど水平方向への相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of seven G signals (G11, G13, G20, G22, G24, G31, G33), four sets of horizontal pixel difference absolute values are calculated, and the average value of these is calculated as a correlation value (Chorizontal ). The smaller the correlation value (Chorizontal), the higher the degree of correlation in the horizontal direction.
図4(C)は斜めA方向の相関値(CdiagonalA)を算出する方法を示しており、その計算式は、数3式となる。
FIG. 4C shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalA) in the diagonal A direction, and the calculation formula is
つまり、5つのG信号(G00,G11,G22,G33,G44)の画素値を用いて、斜めA方向の画素差分絶対値を4組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalA)とするのである。そして、相関値(CdiagonalA)の値が小さいほど斜めA方向への相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the five G signals (G00, G11, G22, G33, G44), four sets of pixel difference absolute values in the diagonal A direction are calculated, and the average value of these is set as the correlation value (CdiagonalA). It is. The smaller the correlation value (CdiagonalA), the higher the degree of correlation in the diagonal A direction.
図4(D)は斜めB方向の相関値(CdiagonalB)を算出する方法を示しており、その計算式は、数4式となる。 FIG. 4D shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalB) in the oblique B direction, and the calculation formula is Equation 4.
つまり、5つのG信号(G04,G13,G22,G31,G40)の画素値を用いて、斜めB方向の画素差分絶対値を4組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalB)とするのである。そして、相関値(CdiagonalB)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the five G signals (G04, G13, G22, G31, G40), four sets of pixel difference absolute values in the diagonal B direction are calculated, and the average value of these is set as the correlation value (CdiagonalB). It is. The smaller the correlation value (CdiagonalB) is, the higher the degree of correlation is.
図5(A)〜(D)は、注目画素がR信号(ここではR22)である場合の相関値計算方法について示している。この実施の形態においては、注目画素を中心とした5×5の周辺領域に含まれるG信号を相関値計算の対象画素としているが、周辺領域の範囲は特には限定されるものではない。他にも3×3領域や7×7領域を利用してもよい。 FIGS. 5A to 5D show a correlation value calculation method when the target pixel is an R signal (here, R22). In this embodiment, the G signal included in the 5 × 5 peripheral area centered on the target pixel is used as a target pixel for correlation value calculation, but the range of the peripheral area is not particularly limited. In addition, a 3 × 3 region or a 7 × 7 region may be used.
図5(A)は垂直方向の相関値(Cvertical)を算出する方法を示しており、その計算式は、数5式となる。 FIG. 5A shows a method for calculating a correlation value (Cvertical) in the vertical direction.
つまり、8つのG信号(G01,G21,G41,G12,G32,G03,G23,G43)の画素値を用いて、垂直方向の画素差分絶対値を5組計算し、これらの平均値を相関値(Cvertical)とするのである。そして、相関値(Cvertical)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the eight G signals (G01, G21, G41, G12, G32, G03, G23, G43), five sets of absolute pixel difference values in the vertical direction are calculated, and the average value of these is calculated as the correlation value. (Cvertical). The smaller the correlation value (Cvertical) is, the higher the degree of correlation is.
図5(B)は水平方向の相関値(Chorizontal)を算出する方法を示しており、その計算式は、数6式となる。 FIG. 5B shows a method of calculating the horizontal correlation value (Chorizontal), and the calculation formula thereof is expressed by Equation (6).
つまり、8つのG信号(G10,G12,G14,G21,G23,G30,G32,G34)の画素値を用いて、水平方向の画素差分絶対値を5組計算し、これらの平均値を相関値(Chorizontal)とするのである。そして、相関値(Chorizontal)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of eight G signals (G10, G12, G14, G21, G23, G30, G32, G34), five sets of horizontal pixel difference absolute values are calculated, and the average value of these is calculated as a correlation value. (Chorizontal). The smaller the correlation value (Chorizontal), the higher the degree of correlation.
図5(C)は斜めA方向の相関値(CdiagonalA)を算出する方法を示しており、その計算式は、数7式となる。
FIG. 5C shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalA) in the diagonal A direction, and the calculation formula thereof is expressed by
つまり、8つのG信号(G10,G21,G32,G43,G01,G12,G23,G34)の画素値を用いて、斜めA方向の画素差分絶対値を6組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalA)とするのである。そして、相関値(CdiagonalA)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the eight G signals (G10, G21, G32, G43, G01, G12, G23, G34), 6 sets of pixel difference absolute values in the diagonal A direction are calculated, and their average values are correlated. The value (CdiagonalA) is used. The smaller the correlation value (CdiagonalA), the higher the degree of correlation.
図5(D)は斜めB方向の相関値(CdiagonalB)を算出する方法を示しており、その計算式は、数8式となる。 FIG. 5D shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalB) in the oblique B direction, and the calculation formula thereof is expressed by Equation 8.
つまり、8つのG信号(G03,G12,G21,G30,G14,G23,G32,G41)の画素値を用いて、斜めB方向の画素差分絶対値を6組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalB)とするのである。そして、相関値(CdiagonalB)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the eight G signals (G03, G12, G21, G30, G14, G23, G32, G41), six sets of absolute pixel difference values in the diagonal B direction are calculated, and their average values are correlated. The value (CdiagonalB) is used. The smaller the correlation value (CdiagonalB) is, the higher the degree of correlation is.
B信号が注目画素である場合の画素補間方法については、R信号が注目画素である場合と同様である。つまり、図5において、R信号とB信号とを入れ替え、同様に、数5式〜数8式を用いることにより、水平、垂直、斜めA、斜めB方向の相関値を算出し、各方向についての相関度を評価することが可能である。 The pixel interpolation method when the B signal is the target pixel is the same as that when the R signal is the target pixel. That is, in FIG. 5, the R signal and the B signal are interchanged, and similarly, the correlation values in the horizontal, vertical, diagonal A, and diagonal B directions are calculated by using the equations (5) to (8). It is possible to evaluate the degree of correlation.
次に、上述した方法により求めた4方向の相関値から4方向の相関度を評価し、画素の補間を行う3つの方法について説明する。 Next, three methods for evaluating the correlation degree in the four directions from the correlation values in the four directions obtained by the above-described method and performing pixel interpolation will be described.
<第1の画素補間方法>
まず、第1の画素補間方法について説明する。第1の方法では、垂直方向、水平方向、斜めA方向、斜めB方向のうち、垂直方向と水平方向とからなる組を第1の組とし、斜めA方向と斜めB方向とからなる組を第2の組として、相関度の評価を行い、相関度の偏りの大きい組を選択する。
<First pixel interpolation method>
First, the first pixel interpolation method will be described. In the first method, among the vertical direction, the horizontal direction, the oblique A direction, and the oblique B direction, a pair composed of the vertical direction and the horizontal direction is defined as a first pair, and a pair composed of the oblique A direction and the oblique B direction. As the second group, the degree of correlation is evaluated, and a group having a large correlation degree bias is selected.
つまり、第1の組において垂直方向の相関値(Cvertical)と水平方向の相関値(Chorizontal)の差分絶対値|Cvertical−Chorizontal|を算出し、第2の組においては斜めA方向の相関値(CdiagonalA)と斜めB方向の相関値(CdiagonalB)の差分絶対値|CdiagonalA−CdiagonalB|を算出する。そして、2つの差分絶対値の大小を評価し、差分絶対値の大きい組を相関度の偏りの大きい組として選択するのである。 That is, the absolute difference value | Cvertical−Chorizontal | of the correlation value in the vertical direction (Cvertical) and the correlation value in the horizontal direction (Chorizontal) is calculated in the first group, and the correlation value in the diagonal A direction ( The absolute difference value | CdiagonalA−CdiagonalB | of the correlation value (CdiagonalB) in the diagonal B direction is calculated. Then, the magnitudes of the two absolute differences are evaluated, and the group having the large difference absolute value is selected as the group having the large correlation degree bias.
たとえば、相関値(Cvertical)=20、相関値(Chorizontal)=10、斜めA方向の相関値(CdiagonalA)=10、斜めB方向の相関値(CdiagonalB)=5である場合であれば、|20−10|>|10−5|となり、相関度の偏りが大きい第1の組が選択される。 For example, if correlation value (Cvertical) = 20, correlation value (Chorizontal) = 10, correlation value in diagonal A direction (CdiagonalA) = 10, correlation value in diagonal B direction (CdiagonalB) = 5, | 20 −10 |> | 10−5 |, and the first set having a large correlation degree bias is selected.
相関度の偏りの大きい組が決定すると、次に、相関度の偏りの大きい組の中で、相関度の大きい方向が選択される。上で示した例であれば、第1の組が選択されているが、その中で、垂直方向の相関値(Cvertical)=20、水平方向の相関値(Chorizontal)=10であるので、相関度の大きい方向、つまり、相関値の小さい水平方向が選択されるのである。 When a group having a large correlation degree is determined, a direction having a large correlation degree is then selected from the group having a large correlation degree bias. In the example shown above, the first set is selected. Among them, the correlation value in the vertical direction (Cvertical) = 20 and the correlation value in the horizontal direction (Chorizontal) = 10. A direction with a higher degree, that is, a horizontal direction with a lower correlation value is selected.
このようにして、相関度の偏りが大きい組が選択され、さらに、相関度の偏りの大きい組の中で、相関度の大きい方向が選択されると、この相関度の大きい方向について画素補間を行うのである。具体的には、図4で示したように、G信号が注目画素の場合であれば、この注目画素についてR信号あるいはB信号を、選択された方向の同色画素を用いて画素補間するのである。図5で示したように、R信号が注目画素の場合であれば、この注目画素についてG信号あるいはB信号を、選択された方向の同色画素を用いて画素補間するのである。同様に、注目画素がBの場合であれば、この注目画素についてG信号あるいはR信号を、選択された方向の同色画素を用いて画素補間するのである。 In this way, a group with a large correlation degree bias is selected, and further, when a direction with a large correlation degree is selected from a group with a large correlation degree bias, pixel interpolation is performed for the direction with the large correlation degree. Do it. Specifically, as shown in FIG. 4, if the G signal is a target pixel, the R signal or the B signal is subjected to pixel interpolation using the same color pixel in the selected direction for this target pixel. . As shown in FIG. 5, if the R signal is the target pixel, the G signal or the B signal is subjected to pixel interpolation using the same color pixel in the selected direction for the target pixel. Similarly, if the target pixel is B, the G signal or the R signal is subjected to pixel interpolation using the same color pixel in the selected direction for this target pixel.
また、補間したい方向のラインに補間対象となる色成分の画素が存在する場合には、平均値を算出することやリニア補間を行うで、画素補間処理を実行することができる。しかし、画素配列によっては、補間したい方向のラインに補間対象となる色成分の画素が存在しない場合がある。このような場合には、補間したい方向のラインに直角な方向の変化率(ラプラシアン)から補間対象となる画素の画素値を推測するなどの方法をとればよい。ただし、本発明における上記の相関度の評価が考慮されていれば、特に、補間方法については限定されるものではない。 Further, when there are pixels of color components to be interpolated in the line in the direction to be interpolated, the pixel interpolation process can be executed by calculating an average value or performing linear interpolation. However, depending on the pixel arrangement, there may be no color component pixel to be interpolated in the line in the direction of interpolation. In such a case, a method of estimating a pixel value of a pixel to be interpolated from a change rate (Laplacian) in a direction perpendicular to a line in a direction to be interpolated may be taken. However, the interpolation method is not particularly limited as long as the evaluation of the correlation degree in the present invention is taken into consideration.
上述した例、つまり、相関値(Cvertical)=20、相関値(Chorizontal)=10、斜めA方向の相関値(CdiagonalA)=10、斜めB方向の相関値(CdiagonalB)=5の場合であれば、第1の組が選択され、さらに、水平方向が選択されるので、G信号が注目画素である場合には、水平方向のR信号を用いて注目画素のR信号を画素補間し、水平方向のB信号(水平ライン上にB信号はないので、上記で示したように、垂直方向の変化率を考慮して推測されたB信号)を用いて注目画素のB信号を画素補間するのである。同様に、R信号が注目画素である場合には、水平方向のB信号(水平ライン上にB信号はないので、上記で示したように、垂直方向の変化率を考慮して推測されたB信号)を用いて注目画素のB信号を画素補間し、水平方向のG信号を用いて注目画素のG信号を画素補間し、B信号が注目画素である場合には、水平方向のR信号(水平ライン上にR信号はないので、上記で示したように、垂直方向の変化率を考慮して推測されたR信号)を用いて注目画素のR信号を画素補間し、水平方向のG信号を用いて注目画素のG信号を画素補間するのである。 In the above example, that is, when the correlation value (Cvertical) = 20, the correlation value (Chorizontal) = 10, the correlation value in the diagonal A direction (CdiagonalA) = 10, and the correlation value in the diagonal B direction (CdiagonalB) = 5 Since the first set is selected and the horizontal direction is selected, when the G signal is the target pixel, the R signal of the target pixel is interpolated using the horizontal R signal, and the horizontal direction is selected. The B signal of the target pixel is pixel-interpolated using the B signal (there is no B signal on the horizontal line, and as shown above, the B signal estimated in consideration of the rate of change in the vertical direction). . Similarly, when the R signal is the target pixel, the B signal in the horizontal direction (there is no B signal on the horizontal line. Signal) is used to interpolate the B signal of the target pixel, and the horizontal G signal is used to interpolate the G signal of the target pixel. If the B signal is the target pixel, the horizontal R signal ( Since there is no R signal on the horizontal line, as shown above, the R signal of the pixel of interest is interpolated using the R signal estimated in consideration of the rate of change in the vertical direction, and the horizontal G signal Is used to interpolate the G signal of the pixel of interest.
<第2の画素補間方法>
次に、第2の画素補間方法について説明する。上述した第1の画素補間方法と同様に、この第2の方法においても、第1の組および第2の組のうち相関度の偏りの大きい組が選択され。そして、第2の方法では、この選択された相関度の大きい組に含まれる2方向の相関度を利用する。具体的には、選択された相関度の大きい組に含まれる2方向について、相関度に応じた比率で重み付けを行い、2方向の画素変化を考慮した画素補間を行うのである。
<Second pixel interpolation method>
Next, the second pixel interpolation method will be described. Similarly to the first pixel interpolation method described above, also in the second method, a group having a large correlation degree bias is selected from the first group and the second group. In the second method, the correlation degree in two directions included in the selected group having a large correlation degree is used. Specifically, the two directions included in the selected group having a high degree of correlation are weighted at a ratio according to the degree of correlation, and pixel interpolation is performed in consideration of pixel changes in the two directions.
上記の例であれば、選択された相関度の偏りの大きい第1の組において、相関値(Cvertical)=20、相関値(Chorizontal)=10であり、相関値の比は2/3:1/3となるので、相関度の比は、1/3:2/3となる。ここで、注目画素について垂直方向において画素補間を行った画素値をP1、水平方向に画素補間を行った画素値をP2とすると、相関度の比率に応じて重み付けをした「P1×1/3+P2×2/3」の値を注目画素の画素値とするのである。これにより、垂直、水平2方向の相関度を考慮した精度の高い補間処理を実行することが可能である。 In the above example, in the selected first group with a large degree of correlation, correlation value (Cvertical) = 20, correlation value (Chorizontal) = 10, and the ratio of correlation values is 2/3: 1. Therefore, the correlation ratio is 1/3: 2/3. Here, assuming that the pixel value obtained by performing pixel interpolation in the vertical direction for the target pixel is P1, and the pixel value obtained by performing pixel interpolation in the horizontal direction is P2, “P1 × 1/3 + P2” weighted according to the correlation ratio The value “× 2/3” is set as the pixel value of the target pixel. Thereby, it is possible to execute an interpolation process with high accuracy in consideration of the degree of correlation in two vertical and horizontal directions.
一般的には、選択された相関度の偏りの大きい組に含まれる2つの方向X,Yの相関値をCX,CY(CX,CYの算出方法は、数1式〜数8式で示した方法と同様。)とし、X,Y方向において画素補間を行った画素値をPX,PYとすると、2つの方向X,Yに対する相関度の比は、数9式のようになる。 In general, the correlation values of the two directions X and Y included in the selected group with a large correlation degree are represented by CX and CY (the calculation method of CX and CY is expressed by Formula 1 to Formula 8. (Similar to the method)), and the pixel values obtained by performing pixel interpolation in the X and Y directions are PX and PY, the ratio of the correlation degree between the two directions X and Y is expressed by Equation (9).
従って、2つの方向X,Yの相関度の比率に応じて重み付けされた画素補間値は、数10式で表される。 Therefore, the pixel interpolation value weighted according to the ratio of the correlation degree between the two directions X and Y is expressed by the following equation (10).
また、上記の例では、相関度の比をそのまま重み付け係数として利用し、相関度に応じて単純比例配分するようにしたが、図10(a),(b)に示すような関数を用いて重み付け係数を算出するようにしてもよい。図中、横軸は相関度の比率(単純比例配分を行う場合の重み付け係数に対応する。)、縦軸は各関数によって決定される重み付け係数の値を示している。 In the above example, the correlation ratio is used as a weighting coefficient as it is, and the simple proportional distribution is performed according to the correlation. However, the functions shown in FIGS. 10A and 10B are used. A weighting coefficient may be calculated. In the figure, the horizontal axis indicates the ratio of the degree of correlation (corresponding to the weighting coefficient when performing simple proportional distribution), and the vertical axis indicates the value of the weighting coefficient determined by each function.
図に示すように、この重み付け係数を求める関数は、単純なリニア関数ではなく、相関度の比率の領域によって、その傾きが異なるように設定されている。つまり、相関度の比率によって異なる関数を適用させるようにしている。図10に示した各領域における関数の傾きは一例であるが、このように、各領域における関数を自由に設定できるようにしている。 As shown in the figure, the function for obtaining the weighting coefficient is not a simple linear function, but is set so that the inclination thereof varies depending on the correlation ratio region. That is, different functions are applied depending on the correlation ratio. The gradient of the function in each area shown in FIG. 10 is an example, but the function in each area can be freely set in this way.
図10で示したような関数を用いる場合、ルックアップテーブル(LUT)として関数の値を予めROMに格納するようにしてもよいし、関数の計算式をソフトウェア処理として実行するようにしてもよい。 When the function as shown in FIG. 10 is used, the function value may be stored in the ROM in advance as a look-up table (LUT), or the calculation formula of the function may be executed as software processing. .
<第3の画素補間方法>
次に、第3の画素補間方法について説明する。この方法は、上記の方法で求められた4つの方向の相関度に応じて、4つの全ての方向について相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う方法である。
<Third pixel interpolation method>
Next, the third pixel interpolation method will be described. This method is a method in which pixel interpolation is performed by performing weighting according to the ratio of the correlation degree in all four directions in accordance with the correlation degree in the four directions obtained by the above method.
上記の例であれば、相関値(Cvertical)=20、相関値(Chorizontal)=10、相関値(CdiagonalA)=10、相関値(CdiagonalB)=5であり、相関値の比率は20/45:10/45:10/45:5/45となるので、相関度の比率は、25/45:35/45:35/45:40/45となる。この相関度比の算出方法は一例であり、他の例については後述する。 In the above example, correlation value (Cvertical) = 20, correlation value (Chorizontal) = 10, correlation value (CdiagonalA) = 10, correlation value (CdiagonalB) = 5, and the ratio of correlation values is 20/45: Since 10/45: 10/45: 5/45, the correlation ratio is 25/45: 35/45: 35/45: 40/45. This correlation ratio calculation method is an example, and other examples will be described later.
そして、注目画素について垂直方向において画素補間を行った画素値をP1、水平方向に画素補間を行った画素値をP2、斜めA方向に画素補間を行った画素値をP3、斜めB方向に画素補間を行った画素値をP4とすると、相関度の比率に応じて重み付けされた画素値「P1×25/45+P2×35/45+P3×35/45+P4×40/45」を注目画素の画素値とするのである。これにより、垂直、水平、斜めA、斜めBの4方向の相関度を考慮した精度の高い補間処理を実行することが可能である。 Then, the pixel value obtained by performing the pixel interpolation in the vertical direction for the target pixel is P1, the pixel value obtained by performing the pixel interpolation in the horizontal direction is P2, the pixel value obtained by performing the pixel interpolation in the oblique A direction is P3, and the pixel value in the oblique B direction Assuming that the interpolated pixel value is P4, the pixel value “P1 × 25/45 + P2 × 35/45 + P3 × 35/45 + P4 × 40/45” weighted according to the correlation ratio is set as the pixel value of the target pixel. It is. Thereby, it is possible to execute highly accurate interpolation processing in consideration of the correlation degree in the four directions of vertical, horizontal, diagonal A, and diagonal B.
一般的には、X,Y,Z,Ω方向における相関度をCX,CY,CZ,CΩ(CX,CY,CZ,CΩの算出方法は、数1式〜数8式で示した方法と同様。)とし、X,Y,Z,Ω方向において画素補間を行った画素値をPX,PY,PZ,PΩとすると、4つの方向X,Y,Z,Ωに対する相関度の比は、数11式のようになる。 In general, the calculation method of CX, CY, CZ, CΩ (CX, CY, CZ, CΩ) in the X, Y, Z, Ω direction is the same as the method shown in Equation 1 to Equation 8. )), And the pixel values subjected to pixel interpolation in the X, Y, Z, and Ω directions are PX, PY, PZ, and PΩ, the ratio of the correlation degree with respect to the four directions X, Y, Z, and Ω is It becomes like the formula.
従って、4つの方向X,Y,Z,Ωの相関度の比率に応じて重み付けされた画素補間値は、数12式で表される。 Therefore, the pixel interpolation value weighted according to the ratio of the correlation degree in the four directions X, Y, Z, and Ω is expressed by the following equation (12).
また、重み付け係数を算出する方法として、この第3の方法においても、図10に示すような関数を用いることが可能である。 As a method for calculating the weighting coefficient, a function as shown in FIG. 10 can be used also in the third method.
また、別の相関度比率の求め方として、相関値の逆比を用いるようにしてもよい。つまり、相関値(Cvertical)=20、相関値(Chorizontal)=10、相関値(CdiagonalA)=10、相関値(CdiagonalB)=5であり、相関値の比率は20:10:10:5であるので、相関度の比率をこれらの逆比、1/20:1/10:1/10:1/5すなわち1/9:2/9:2/9:4/9とする方法である。 Further, as another method of obtaining the correlation ratio, an inverse ratio of correlation values may be used. That is, correlation value (Cvertical) = 20, correlation value (Chorizontal) = 10, correlation value (CdiagonalA) = 10, correlation value (CdiagonalB) = 5, and the ratio of correlation values is 20: 10: 10: 5. Therefore, the ratio of the correlation degree is the inverse ratio of these, 1/20: 1/10: 1/10: 1/5, that is, 1/9: 2/9: 2/9: 4/9.
あるいは、また別の相関度比率の求め方として、相関度乖離率を考慮するようにしてもよい。つまり、それぞれの組における相関度の比が、10/30:20/30と5/15:10/15であり、それぞれの組についての相関度乖離率が、|20−10|:|10−5|すなわち2/3:1/3であるので、各組の相関度の比率に相関度乖離率を乗じることにより、相関度の比率を10/30×2/3:20/30×2/3:5/15×1/3:10/15×1/3、すなわち、2/9:4/9:1/9:2/9とするのである。また、この方法において、相関係数、相関乖離率それぞれについて図10に示す非線形な特性を適用することもできる。 Or you may make it consider a correlation degree deviation rate as another method of calculating | requiring a correlation degree ratio. That is, the ratio of the correlation degree in each group is 10/30: 20/30 and 5/15: 10/15, and the correlation degree deviation rate for each group is | 20-10 |: | 10- 5 | That is, 2/3: 1/3. Therefore, by multiplying the correlation ratio of each group by the correlation divergence ratio, the correlation ratio is 10/30 × 2/3: 20/30 × 2 / 3: 5/15 × 1/3: 10/15 × 1/3, that is, 2/9: 4/9: 1/9: 2/9. In this method, the nonlinear characteristic shown in FIG. 10 can be applied to each of the correlation coefficient and the correlation deviation rate.
{実施の形態2}:RGBベイヤ配列を45度回転させた画素配列に対する処理
本発明の実施の形態2に係る画素補間方法について説明する。実施の形態2におけるCCD2は、図6に示すような画素配列となっている。つまり、図2で示した一般的なRGBベイヤ配列を45度回転させた画素配列となっている。たとえば、このような画素配列のCCDとしてハニカムCCDが知られている。
{Embodiment 2}: Processing for a pixel array obtained by rotating an RGB Bayer array by 45 degrees A pixel interpolation method according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The CCD 2 in the second embodiment has a pixel array as shown in FIG. In other words, the pixel array is obtained by rotating the general RGB Bayer array shown in FIG. 2 by 45 degrees. For example, a honeycomb CCD is known as a CCD having such a pixel arrangement.
そして、このようなCCD2から出力される画素信号は、図7に示すような配列の画素信号である。この例では、偶数行(偶数ライン)は、R→B→R→B・・・とR(赤色)とB(青色)が交互に読み出され、奇数行(奇数ライン)はG→G→G→G・・・のようにG(緑色)の画素が連続的に読み出される。このように出力信号の配列が実施の形態1とは異なるため、実施の形態1で説明した方法とは異なる方法を用いる。 The pixel signals output from the CCD 2 are pixel signals arranged as shown in FIG. In this example, R → B → R → B..., R (red) and B (blue) are alternately read for even rows (even lines), and G → G → for odd rows (odd lines). G (green) pixels are continuously read out as G → G. Thus, since the arrangement of the output signals is different from that in the first embodiment, a method different from the method described in the first embodiment is used.
この実施の形態においても図3で示したように、互いに直交する相関方向の組が2組利用される。 Also in this embodiment, as shown in FIG. 3, two sets of correlation directions orthogonal to each other are used.
<相関値計算方法>
図8(A)〜(D)は、注目画素がG信号(ここではG22)である場合の相関値計算方法について示している。この実施の形態においては、注目画素を中心とした3×3の周辺領域に含まれるG信号を相関値計算の対象画素としているが、周辺領域の範囲は特には限定されるものではない。他にも5×5領域や7×7領域のG信号を利用してもよい。
<Correlation value calculation method>
FIGS. 8A to 8D show a correlation value calculation method when the pixel of interest is a G signal (here, G22). In this embodiment, the G signal included in the 3 × 3 peripheral region centered on the pixel of interest is used as a target pixel for correlation value calculation, but the range of the peripheral region is not particularly limited. In addition, a G signal in a 5 × 5 region or a 7 × 7 region may be used.
図8(A)は垂直方向の相関値(Cvertical)を算出する方法を示しており、その計算式は、数13式となる。 FIG. 8A shows a method of calculating the correlation value (Cvertical) in the vertical direction, and the calculation formula thereof is expressed by Equation 13.
つまり、3つのG信号(G02,G22,G42)の画素値を用いて、垂直方向の画素差分絶対値を2組計算し、これらの平均値を相関値(Cvertical)とするのである。そして、相関値(Cvertical)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the three G signals (G02, G22, G42), two sets of pixel difference absolute values in the vertical direction are calculated, and the average value thereof is used as the correlation value (Cvertical). The smaller the correlation value (Cvertical) is, the higher the degree of correlation is.
図8(B)は水平方向の相関値(Chorizontal)を算出する方法を示しており、その計算式は、数14式となる。 FIG. 8B shows a method of calculating the horizontal correlation value (Chorizontal), and the calculation formula thereof is expressed by Equation (14).
つまり、3つのG信号(G32,G22,G23)の画素値を用いて、水平方向の画素差分絶対値を2組計算し、これらの平均値を相関値(Chorizontal)とするのである。そして、相関値(Chorizontal)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the three G signals (G32, G22, G23), two sets of pixel difference absolute values in the horizontal direction are calculated, and the average value of these is used as the correlation value (Chorizontal). The smaller the correlation value (Chorizontal), the higher the degree of correlation.
図8(C)は斜めA方向の相関値(CdiagonalA)を算出する方法を示しており、その計算式は、数15式となる。 FIG. 8C shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalA) in the diagonal A direction, and the calculation formula is Expression 15.
つまり、3つのG信号(G01,G22,G43)の画素値を用いて、斜めA方向の画素差分絶対値を2組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalA)とするのである。そして、相関値(CdiagonalA)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the three G signals (G01, G22, G43), two sets of pixel difference absolute values in the diagonal A direction are calculated, and the average value of these is set as the correlation value (CdiagonalA). The smaller the correlation value (CdiagonalA), the higher the degree of correlation.
図8(D)は斜めB方向の相関値(CdiagonalB)を算出する方法を示しており、その計算式は、数16式となる。 FIG. 8D shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalB) in the diagonal B direction, and the calculation formula is expressed by Equation 16.
つまり、3つのG信号(G03,G22,G41)の画素値を用いて、斜めB方向の画素差分絶対値を2組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalB)とするのである。そして、相関値(CdiagonalB)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the three G signals (G03, G22, G41), two sets of pixel difference absolute values in the oblique B direction are calculated, and the average value of these is set as the correlation value (CdiagonalB). The smaller the correlation value (CdiagonalB) is, the higher the degree of correlation is.
図9(A)〜(D)は、注目画素がB信号(ここではB22)である場合の相関値計算方法について示している。この実施の形態においては、注目画素を中心とした2×4の周辺領域のG信号を相関値計算の対象画素としているが、周辺領域の範囲は特には限定されるものではない。 FIGS. 9A to 9D show a correlation value calculation method when the pixel of interest is a B signal (here, B22). In this embodiment, the G signal in the 2 × 4 peripheral area centered on the target pixel is used as the target pixel for correlation value calculation, but the range of the peripheral area is not particularly limited.
図9(A)は垂直方向の相関値(Cvertical)を算出する方法を示しており、その計算式は、数17式となる。 FIG. 9A shows a method of calculating the correlation value (Cvertical) in the vertical direction, and the calculation formula is Expression 17.
つまり、8つのG信号(G10,G11,G12,G13,G30,G31,G32,G33)の画素値を用いて、垂直方向の画素差分絶対値を4組計算し、これらの平均値を相関値(Cvertical)とするのである。そして、相関値(Cvertical)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the eight G signals (G10, G11, G12, G13, G30, G31, G32, G33), four sets of absolute pixel difference values in the vertical direction are calculated, and the average value of these is calculated as the correlation value. (Cvertical). The smaller the correlation value (Cvertical) is, the higher the degree of correlation is.
図9(B)は水平方向の相関値(Chorizontal)を算出する方法を示しており、その計算式は、数18式となる。 FIG. 9B shows a method of calculating the horizontal correlation value (Chorizontal), and the calculation formula thereof is expressed by Equation 18.
つまり、8つのG信号(G10,G11,G12,G13,G30,G31,G32,G33)の画素値を用いて、水平方向の画素差分絶対値を6組計算し、これらの平均値を相関値(Chorizontal)とするのである。そして、相関値(Chorizontal)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the eight G signals (G10, G11, G12, G13, G30, G31, G32, G33), six sets of pixel difference absolute values in the horizontal direction are calculated, and the average value of these is calculated as the correlation value. (Chorizontal). The smaller the correlation value (Chorizontal), the higher the degree of correlation.
図9(C)は斜めA方向の相関値(CdiagonalA)を算出する方法を示しており、その計算式は、数19式となる。 FIG. 9C shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalA) in the diagonal A direction, and the calculation formula thereof is Expression 19.
つまり、6つのG信号(G10,G11,G12,G31,G32,G33)の画素値を用いて、斜めA方向の画素差分絶対値を3組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalA)とするのである。そして、相関値(CdiagonalA)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the six G signals (G10, G11, G12, G31, G32, G33), three sets of absolute pixel difference values in the diagonal A direction are calculated, and the average value of these is calculated as the correlation value (CdiagonalA). It is. The smaller the correlation value (CdiagonalA), the higher the degree of correlation.
図9(D)は斜めB方向の相関値(CdiagonalB)を算出する方法を示しており、その計算式は、数20式となる。 FIG. 9D shows a method of calculating the correlation value (CdiagonalB) in the diagonal B direction, and the calculation formula thereof is expressed by Equation 20.
つまり、6つのG信号(G11,G12,G13,G30,G31,G32)の画素値を用いて、斜めB方向の画素差分絶対値を3組計算し、これらの平均値を相関値(CdiagonalB)とするのである。そして、相関値(CdiagonalB)の値が小さいほど相関度が高いことを示している。 That is, using the pixel values of the six G signals (G11, G12, G13, G30, G31, G32), three sets of pixel difference absolute values in the diagonal B direction are calculated, and the average value of these is calculated as the correlation value (CdiagonalB). It is. The smaller the correlation value (CdiagonalB) is, the higher the degree of correlation is.
R信号が注目画素である場合の画素補間方法については、B信号が注目画素である場合と同様である。つまり、図9において、B信号とR信号とを入れ替え、同様に数17式〜数20式を用いることにより、水平、垂直、斜めA、斜めB方向の相関値を算出することが可能である。 The pixel interpolation method when the R signal is the target pixel is the same as that when the B signal is the target pixel. That is, in FIG. 9, the correlation values in the horizontal, vertical, diagonal A, and diagonal B directions can be calculated by exchanging the B signal and the R signal and using Equation 17 to Equation 20 in the same manner. .
以上の方法により、水平、垂直、斜めA、斜めB方向について4つの相関値(Cvertical,Chorizontal,CdiagonalA,CdiagonalB)が算出されると、第1の実施の形態で説明した3つの画素補間方法と同様の方法により、画素補間を行うことが可能である。つまり、第1の方法は、相関度の偏りの大きい組を選択し、さらに、相関度の偏りの大きい組の中で相関度の高い方向を選択する。そして、当該方向について画素補間を行う方法である。第2の方法は、相関度の偏りの大きい組を選択し、相関度の偏りの大きい組に含まれる2つの方向について、相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う方法である。また、第3の方法は、4つの方向について、相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う方法である。 When the four correlation values (Cvertical, Chorizontal, Cdiagonal A, Cdiagonal B) are calculated in the horizontal, vertical, diagonal A, and diagonal B directions by the above method, the three pixel interpolation methods described in the first embodiment Pixel interpolation can be performed by a similar method. That is, in the first method, a group having a large correlation degree bias is selected, and a direction having a high correlation degree is selected from a group having a large correlation degree bias. Then, the pixel interpolation is performed in the direction. The second method is a method in which a pair having a large correlation degree bias is selected, and pixel interpolation is performed by weighting the two directions included in the pair having a large correlation degree bias according to the correlation degree ratio. . Further, the third method is a method of performing pixel interpolation by performing weighting according to the correlation degree ratio in four directions.
{変形例}
上記実施の形態においては、斜めA方向および斜めB方向は、それぞれ垂直方向から45度の傾きをもつ組を選択したが、これは一例である。斜めA方向と斜めB方向が互い直交する関係を持っていれば、垂直方向に対する傾きとして他の角度を選択するようにしてもよい。
{Modification}
In the above embodiment, the diagonal A direction and the diagonal B direction are each selected as a group having an inclination of 45 degrees from the vertical direction, but this is an example. As long as the diagonal A direction and the diagonal B direction are orthogonal to each other, another angle may be selected as the inclination with respect to the vertical direction.
また、上記実施の形態においては、G信号について相関値を算出するようにしたが、入力する画素データが、たとえば、輝度信号を含むデータである場合には、輝度信号を用いて相関値を求めるようにすることが好ましい。ただし、本発明の画素補間方法において相関値を求める画素成分は、G信号や輝度信号に限定されるものではなく、他の色を用いて相関値を求めるようにしてもよい。 In the above embodiment, the correlation value is calculated for the G signal. However, when the input pixel data is data including a luminance signal, for example, the correlation value is obtained using the luminance signal. It is preferable to do so. However, the pixel component for which the correlation value is obtained in the pixel interpolation method of the present invention is not limited to the G signal and the luminance signal, and the correlation value may be obtained using other colors.
また、相関値を評価する際に、閾値との評価を行うようにしてもよい。上述の如く、本実施の形態においては、垂直、水平、斜めA、斜めB方向について相関値を算出した。そして、それぞれの相関値を所定の閾値と比較評価するのである。そして、たとえば、4つの方向において画素補間を行う上記第3の画素補間方法において、閾値を下回る相関値を有する方向のみ(つまり、相関度の高い方向のみ)について画素補間を行うようにしてもよい。また、いずれの方向についても相関値が閾値を上回る場合(つまり、いずれの方向についても相関度が高くない場合)には、メディアン補間あるいは平均値補間のどちらを使うかを選択するなど、状況に応じて補間方法を切り替えるようにしてもよい。 Further, when evaluating the correlation value, evaluation with a threshold value may be performed. As described above, in this embodiment, correlation values are calculated in the vertical, horizontal, diagonal A, and diagonal B directions. Then, each correlation value is compared and evaluated with a predetermined threshold value. For example, in the third pixel interpolation method in which pixel interpolation is performed in four directions, pixel interpolation may be performed only in a direction having a correlation value lower than the threshold (that is, only in a direction having a high degree of correlation). . Also, if the correlation value is above the threshold value in any direction (that is, if the degree of correlation is not high in any direction), select whether to use median interpolation or average value interpolation. The interpolation method may be switched accordingly.
4 画像処理回路
5 色補間回路
4
Claims (8)
注目画素の周辺画素を用いて、第1の方向における画素の相関度と、前記第1の方向と直交する第2の方向における画素の相関度と、前記第1および第2の方向とは異なる第3の方向における画素の相関度と、前記第3の方向と直交する第4の方向における画素の相関度と、を求める第2工程と、
前記第1〜第4の方向における4つの相関度を用いて、前記注目画素の周辺領域の相関度の評価を行う第3工程と、
前記第3工程において相関度が高いと評価された方向に関して前記注目画素の画素補間を行う第4工程と、
を備えることを特徴とする画素補間方法。 A first step of inputting pixel data of a predetermined color space;
Using the peripheral pixels of the pixel of interest, the pixel correlation in the first direction, the pixel correlation in the second direction orthogonal to the first direction, and the first and second directions are different A second step of determining a correlation degree of pixels in a third direction and a correlation degree of pixels in a fourth direction orthogonal to the third direction;
A third step of evaluating the degree of correlation of the peripheral region of the pixel of interest using the four degrees of correlation in the first to fourth directions;
A fourth step of performing pixel interpolation of the pixel of interest with respect to a direction in which the degree of correlation is evaluated to be high in the third step;
A pixel interpolation method comprising:
前記第3工程は、
前記第1の方向と前記第2の方向とを第1の組とし、前記第3の方向と前記第4の方向とを第2の組とした場合に、前記第1の組と前記第2の組のうち相関度の偏りの大きい組を相関度の高い方向の組として選択する工程、
を含み、
前記第4工程は、
前記相関度の偏りの大きい組に含まれる方向に関して画素補間を行う第5工程、
を含むことを特徴とする画素補間方法。 The pixel interpolation method according to claim 1,
The third step includes
When the first direction and the second direction are a first set, and the third direction and the fourth direction are a second set, the first set and the second direction Selecting a group with a large correlation degree bias as a group in a direction with a high degree of correlation,
Including
The fourth step includes
A fifth step of performing pixel interpolation with respect to a direction included in the group having a large correlation degree bias;
A pixel interpolation method comprising:
前記5工程は、
前記相関度の偏りの大きい組に含まれる2つの方向の中で相関度の高い方向のみについて画素補間を行う工程、
を含むことを特徴とする画素補間方法。 The pixel interpolation method according to claim 2,
The five steps are:
A step of performing pixel interpolation only in a direction having a high degree of correlation among two directions included in a set having a large correlation degree,
A pixel interpolation method comprising:
前記5工程は、
前記相関度の偏りの大きい組に含まれる2つの方向について、相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う工程、
を含むことを特徴とする画素補間方法。 The pixel interpolation method according to claim 2,
The five steps are:
A step of performing pixel interpolation by performing weighting according to a correlation degree ratio for two directions included in a set with a large correlation degree bias;
A pixel interpolation method comprising:
注目画素の周辺画素を用いて、第1の方向における画素の相関度と、前記第1の方向と直交する第2の方向における画素の相関度と、前記第1および第2の方向とは異なる第3の方向における画素の相関度と、前記第3の方向と直交する第4の方向における画素の相関度と、を求める第2工程と、
前記第2工程で求められた相関度に基づいて、前記第1〜第4の4つの方向に関して、相関度の比率に応じた重み付けを行って画素補間を行う工程、
を備えることを特徴とする画素補間方法。 A first step of inputting pixel data of a predetermined color space;
Using the peripheral pixels of the pixel of interest, the pixel correlation in the first direction, the pixel correlation in the second direction orthogonal to the first direction, and the first and second directions are different A second step of determining a correlation degree of pixels in a third direction and a correlation degree of pixels in a fourth direction orthogonal to the third direction;
A step of performing pixel interpolation by performing weighting according to a ratio of the correlation degree with respect to the first to fourth directions based on the correlation degree obtained in the second step;
A pixel interpolation method comprising:
前記所定の色空間の画素データは、
前記所定の色空間に含まれる各色成分の画素がベイヤ配列されたデータ、
を含むことを特徴とする画素補間方法。 The pixel interpolation method according to any one of claims 1 to 5,
The pixel data of the predetermined color space is
Data in which pixels of each color component included in the predetermined color space are arranged in a Bayer array,
A pixel interpolation method comprising:
前記第1の方向は垂直方向あるいは水平方向であり、前記第2の方向は垂直方向に対して45度の傾きを持った方向であることを特徴とする画素補間方法。 The pixel interpolation method according to any one of claims 1 to 6,
The pixel interpolation method, wherein the first direction is a vertical direction or a horizontal direction, and the second direction is a direction having an inclination of 45 degrees with respect to the vertical direction.
請求項1あるいは請求項2における第2工程は、前記画素データがRGB色空間の画素データである場合にはG信号について、あるいは、前記画素データが輝度信号を含む所定の色空間の画素データである場合には輝度信号について相関度を求めることを特徴とする画素補間方法。
The pixel interpolation method according to any one of claims 1 to 7,
The second step in claim 1 or claim 2 is for the G signal when the pixel data is pixel data in the RGB color space, or the pixel data in a predetermined color space including a luminance signal. In some cases, a pixel interpolation method is characterized in that a correlation is obtained for a luminance signal.
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