JP3039653B2 - Imaging device - Google Patents
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、補色フィルタ等を有する撮像装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an imaging device having a complementary color filter and the like.
[従来の技術] 従来、この種の装置においては、固体撮像素子に例え
ば第2図(a)に示すような色フイルタを装着し、第3
図に示すような信号処理をすることで、最終的に輝度と
2つの色差信号R−Y,B−Yを得るのが普通である。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of apparatus, a color filter as shown in FIG.
Normally, luminance and two color difference signals RY and BY are finally obtained by performing signal processing as shown in the figure.
このような従来の方式の色信号処理においては、ま
ず、水平方向に隣り合っていて、かつ異なる色フイルタ
を装着されている画素からの出力を減算した結果である
色差信号から演算処理が行われるのが普通である。例え
ば、第2図(a)に示す色フイルタ配列をインタレース
走査すれば、各フイールドの奇数列目は、減算器304に
よりC1=(Mg−Gr)という減算結果が得られ、偶数列目
は、C2=(Ye−Cy)という減算結果が得られる。これに
対して、305の色信号処理部では、適当な方法でホワイ
トバランス、γ変換などの色処理演算が行われる。In such conventional color signal processing, first, arithmetic processing is performed from a color difference signal that is a result of subtracting outputs from pixels that are horizontally adjacent and have different color filters attached. Is common. For example, if the color filter array shown in FIG. 2A is interlaced scanned, the subtractor 304 obtains the subtraction result of C 1 = (Mg−Gr) from the odd-numbered column of each field, and the even-numbered column Yields a subtraction result of C 2 = (Ye−Cy). In contrast, the color signal processing unit 305 performs color processing calculations such as white balance and γ conversion by an appropriate method.
次に、これらの線順次化されている色差信号C1/C2に
対し、同時化回路306で1H(水平走査時間)遅延線など
を用いて同時化して、更に、これらを色差マトリクス回
路307に通すことにより色差軸を適当に回転し、最終的
に2つの色差信号R−Y,B−Yを得ている。Next, these line-sequential color difference signals C 1 / C 2 are synchronized by a synchronization circuit 306 using a 1H (horizontal scanning time) delay line and the like. To rotate the chrominance axis appropriately to finally obtain two chrominance signals RY and BY.
しかし、このような方式の色処理方法には、次のよう
な2つの根本的な問題がある。However, such a color processing method has two fundamental problems as follows.
(A)ホワイトバランスがとりにくい。(A) It is difficult to maintain white balance.
三管式カメラやRGB原色(純色)タイプのカメラで
は、Gに対するRとBの比を色温度に応じて変化させる
ことで、ホワイトバランスがとれるのに対し、この種の
装置では、色情報が色差の形で出てくるので、例えば、
色温度に応じて、輝度信号の何割かを色差信号に加減算
することによって白色に対する色差信号を強制的に零に
し、ホワイトバランスをとっている。この方法は、原理
的にも正しくなく、幅広い色温度範囲で、精度良くホワ
イトバランスをとることは極めてむずかしい。In a three-tube camera or RGB primary color (pure color) type camera, white balance can be obtained by changing the ratio of R to B with respect to G according to the color temperature. Since it comes out in the form of color difference, for example,
The color difference signal for white is forcibly set to zero by adding or subtracting some of the luminance signal to or from the color difference signal in accordance with the color temperature, thereby achieving white balance. This method is not correct in principle, and it is extremely difficult to accurately perform white balance in a wide color temperature range.
(B)色差のままγ変換するので色の再現性が良くな
い。(B) Since the γ conversion is performed with the color difference, the color reproducibility is not good.
三管式カメラのRGB原色タイプのカメラでは、NTSC方
式に従って色分離された出力R,G,BにγをかけてGγ,G
γ,Bγを得たのち、2つの色差Rγ−Y,Bγ−Yを得
る。但しY(輝度信号)はY=0.30Rγ+0.59Gγ+0.11
Bγである。In the RGB primary color type camera of a three-tube camera, the output R, G, B color-separated according to the NTSC method is multiplied by γ to G γ , G
gamma, after obtaining a B gamma, obtain two color difference R gamma -Y, a B gamma -Y. However, Y (luminance signal) is Y = 0.30R γ + 0.59G γ +0.11
B γ .
ところが、補色タイプのカメラでは、色信号は、最初
に差をとられてから、γをかけられるので(Mg−Gr)γ
のように差の形のままγをかけられてしまう。従って、
後でどう補正しても正規のNTSCと対応のついた色信号が
得られず、色の再現性はよくない。However, in a complementary color camera, the color signal is first subtracted and then multiplied by γ, so that (Mg−Gr) γ
Γ is applied in the form of the difference as shown. Therefore,
No matter how the correction is made later, the color signal corresponding to the regular NTSC cannot be obtained, and the color reproducibility is not good.
上記の問題点を解決するために例えば、第4図のよう
に2つの色差信号C1,C2とローパスフイルタを通した輝
度信号YL′を用いて、適当な演算によってRGBへ変換
し、この状態でホワイトバランス、γ変換を行い、再び
輝度、色差へ変換する方法が考えられる。In order to solve the above problem, for example, as shown in FIG. 4, using two color difference signals C 1 and C 2 and a luminance signal Y L ′ passed through a low-pass filter, conversion to RGB is performed by an appropriate operation. In this state, a method of performing white balance and γ conversion and converting the data again into luminance and color difference can be considered.
これによれば、R,G,Bの状態でホワイトバランス、γ
変換を行えるので上述した第3図の例のような問題点は
ある程度解決される。According to this, white balance, γ in the state of R, G, B
Since the conversion can be performed, the problems as in the example of FIG. 3 described above can be solved to some extent.
しかし、このように、一度水平方向の出力の差の色差
を作ってから、これをもとに、色処理を行う方法では、
フイルタの分光感度にマツチした最適な色処理が行え
ず、色再現性が良くならないという問題があった。However, in this way, once the color difference of the output difference in the horizontal direction is created and the color processing is performed based on this,
There is a problem that optimal color processing matching the spectral sensitivity of the filter cannot be performed and color reproducibility is not improved.
そこで、色再現性を良くするために、以下のような方
法が考えられる。NTSC方式ではその3原色R,G,Bに対す
る理想分光特性が規定されており、これをr(λ),g
(λ),b(λ)とする。一方、第2図(a)のようなセ
ンサを使用した場合のMg,Gr,Cy,Yeの各出力の分光特性
を、各々Mg(λ),Gr(λ),Cy(λ),Ye(λ)とす
る。Therefore, the following method is considered to improve color reproducibility. In the NTSC system, ideal spectral characteristics for the three primary colors R, G, and B are defined, and these are defined as r (λ), g
(Λ) and b (λ). On the other hand, when the sensor as shown in FIG. 2A is used, the spectral characteristics of each output of Mg, Gr, Cy and Ye are respectively expressed as Mg (λ), Gr (λ), Cy (λ) and Ye ( λ).
この時ある関数Fがあって、 とできれば、センサ出力Mg,Gr,Cy,Yeにも同様の関数F
を施せば、NTSCの理想R,G,B信号が得られるはずであ
る。There is a function F at this time, If possible, a similar function F is applied to the sensor outputs Mg, Gr, Cy, and Ye.
, The ideal R, G, B signals of NTSC should be obtained.
現実には、(1)式をすべての波長λで成立させるの
は困難であるので、次のような方法がとられる。Fを、
(3×4)のリニアマトリツクスA=(aij)で近似す
ることを考える。Aによって変換された結果の分光特性
をr′(λ),g′(λ),b′(λ)とする。 In reality, it is difficult to satisfy the expression (1) for all the wavelengths λ, so the following method is used. F,
Consider approximation by (3 × 4) linear matrix A = (a ij ). Spectral characteristics resulting from the conversion by A are r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ).
ここで、誤差関数Eを例えば次のように定義する。 Here, the error function E is defined as follows, for example.
Nは整数で、通常300nm<λ1、λ2、…、λN<800
nmである。 N is an integer, usually 300 nm <λ 1 , λ 2 ,..., Λ N <800
nm.
このE(A)を最小にするようなAを決めれば良い。The E (A) may be determined to A so as to minimize.
(5)は、いわゆる正規方程式で12元連立1次方程式
になるので、これをとければ(aij)が定まり、これを
用いればFの良い近似となる。もちろん、誤差関数Eの
選択の仕方は、これだけではなく、適当な重み付けを波
長λ1やr,g,bの間でつけても良い。このようにして定
まったAを用いて、センサ出力(Mg,Cr,Cy,Ye)を、 のように変換し、このR,G,Bをもとにγ変換、ホワイト
バランスなど必要な色処理を行えば良い、そして、最終
的に というNTSCの規格にあった変換を行うことで所望の輝
度、色差信号を得ることができる。 (5) is a so-called normal equation, which is a 12-element simultaneous linear equation. If this equation is taken, (a ij ) is determined, and a good approximation of F can be obtained by using this. Of course, the error function is the choice of how to E, which not only, wavelength λ 1 and r the appropriate weighting, g, it may be put in between the b. Using the A determined in this way, the sensor output (Mg, Cr, Cy, Ye) And perform the necessary color processing such as gamma conversion and white balance based on these R, G, B, and finally By performing the conversion according to the NTSC standard, a desired luminance and color difference signal can be obtained.
但し、Rγ,Gγ,BγはホワイトバランスのとられたR,
G,Bをおおむねγ=0.45vでγ変換した信号である。Here, R γ , G γ , and B γ are white-balanced R,
This is a signal obtained by performing γ conversion on G and B at approximately γ = 0.45 v.
一方、これに対し、第4図の従来例のように、水平方
向に隣り合った画素間の差から色差信号C1,C2を作り、
これらをもとに色処理する場合を考えてみる。On the other hand, as in the conventional example shown in FIG. 4, color difference signals C 1 and C 2 are generated from the difference between horizontally adjacent pixels.
Let us consider a case where color processing is performed based on these.
2つの色差信号C1,C2は、第2図の色配列の場合、 C1=Mg−Gr C2=Cy−Ye ……(8) である。The two color difference signals C 1 and C 2 in the case of the color arrangement shown in FIG. 2 are as follows: C 1 = Mg−Gr C 2 = Cy−Ye (8)
一方、輝度信号の低域成分YL′は、Mg,Gr,Cy,Ceの適
当な重みづけ平均で形成されるので、 YL′=k1Mg+k2Gr+k3Cy+k4Ye ……(9) と書ける。On the other hand, since the low-frequency component Y L ′ of the luminance signal is formed by an appropriate weighted average of Mg, Gr, Cy, and Ce, Y L ′ = k 1 Mg + k 2 Gr + k 3 Cy + k 4 Ye (9) I can write
この場合、RGB変換部406では(3×3)マトリクスB
によってC1,C2,YL′からR,G,Bへ変換されているとする
と、 となる。式(8),(9),(10)をまとめると、 (11)と(6)を比べて、B M=Aとなるようにいつも
Bを決めることができれば問題ないが、これは、不可能
である。何故ならば最初に水平方向の差をとるという操
作をしているので、この時点で色情報の次元が4から3
へ、すなわち(Mg,Cy,Ye,Gr)から(YL′,C1,C2)へ1
つ下がっているためである。式(6)は、リニアの範囲
で色再現について最適化されているので、式(11)′よ
りも必ず色再現が良い。In this case, the RGB conversion unit 406 uses a (3 × 3) matrix B
Is converted from C 1 , C 2 , Y L ′ to R, G, B by Becomes Summarizing equations (8), (9) and (10), Compare (11) and (6) so that B M = A
There is no problem if B can be determined, but this is not possible. Because the operation of first taking the difference in the horizontal direction is performed, the dimension of the color information is 4 to 3 at this point.
, Ie from (Mg, Cy, Ye, Gr) to (Y L ′, C 1 , C 2 ) 1
This is because they are falling. Since the expression (6) is optimized for color reproduction in the linear range, the color reproduction is always better than the expression (11) ′.
更に、このリニアマトリクスAの係数〔aij〕は次の
条件を満たさなければならない。例えば、無彩色の被写
体を第2図(a)のフイルターで出力した場合に、各フ
イルターに対応する出力信号Mg(λ),Gr(λ),Cy
(λ),Ye(λ)をマトリクス[aij](i=3,j=4)
で変換すると、変換後のRGB信号は、 R(λ)=a11Mg(λ)+a12Gr(λ)+a13Cy(λ)+a14Ye(λ) G(λ)=a21Mg(λ)+a22Gr(λ)+a23Cy(λ)+a24Ye(λ) B(λ)=a31Mg(λ)+a32Gr(λ)+a33Cy(λ)+a34Ye(λ) ……(12)′ となる。この時、フイルターのMg,Grの位置は被写体の
暗部に、Cy,Yeの位置は被写体の明部に一致しているの
で、どの様な補間フイルターを用いても、 Mg(λ)=αGr(λ)=V1(λ) Cy(λ)=βYe(λ)=V2(λ) ……(13) が成り立つ。このα,βは、被写体の色温度に依存する
パラメータである。Further, the coefficient [a ij ] of the linear matrix A must satisfy the following condition. For example, when an achromatic subject is output by the filters shown in FIG. 2A, output signals Mg (λ), Gr (λ), Cy corresponding to each filter are output.
(Λ) and Ye (λ) are converted into a matrix [a ij ] (i = 3, j = 4)
When converted, the RGB signal after conversion is R (λ) = a 11 Mg (λ) + a 12 Gr (λ) + a 13 Cy (λ) + a 14 Ye (λ) G (λ) = a 21 Mg (λ ) + A 22 Gr (λ) + a 23 Cy (λ) + a 24 Ye (λ) B (λ) = a 31 Mg (λ) + a 32 Gr (λ) + a 33 Cy (λ) + a 34 Ye (λ) (12) '. At this time, the position of Mg, Gr of the filter coincides with the dark part of the subject, and the position of Cy, Ye coincides with the bright part of the subject. Therefore, no matter what interpolation filter is used, Mg (λ) = αGr ( λ) = V 1 (λ) Cy (λ) = βYe (λ) = V 2 (λ) (13) Α and β are parameters depending on the color temperature of the subject.
式(12)′(13)より、 R(λ)=(a11+a12/α)V1(λ)+(a13+a14/β)V2(λ) G(λ)=(a21+a22/α)V1(λ)+(a23+a24/β)V2(λ) B(λ)=(a31+a32/α)V1(λ)+(a33+a34/β)V2(λ) ……(14) この被写体は無彩色であるため、すべてのV1(λ),V2
(λ)について、R(λ)=G(λ)=B(λ)でなけ
れば、垂直方向に偽色が出てしまう。しかも、被写体の
色温度により、α,βが変化し、R(λ),G(λ),B
(λ)が変化してしまうので、従来の様な1個のマトリ
クス変換のみでは、色温度が変わるたびに、偽色が出る
という問題があった。From equation (12) ′ (13), R (λ) = (a 11 + a 12 / α) V 1 (λ) + (a 13 + a 14 / β) V 2 (λ) G (λ) = (a 21 + a 22 / α) V 1 (λ) + (a 23 + a 24 / β) V 2 (λ) B (λ) = (a 31 + a 32 / α) V 1 (λ) + (a 33 + a 34 / β ) V 2 (λ) …… (14) Since this subject is achromatic, all V 1 (λ), V 2
If (λ) is not R (λ) = G (λ) = B (λ), a false color appears in the vertical direction. Moreover, α and β change depending on the color temperature of the subject, and R (λ), G (λ), B
Since (λ) changes, there is a problem that a false color appears every time the color temperature changes with only one matrix conversion as in the related art.
[問題点を解決するための手段] 本願発明の目的は、複数色の色信号から別の色信号を
形成するマトリクス変換手段を設けた場合に、特有の問
題である、マトリクス変換手段において色温度の変化に
よって垂直方向の偽色を発生してしまうという問題を解
決することにある。[Means for Solving the Problems] An object of the present invention is to provide a matrix conversion unit that forms another color signal from color signals of a plurality of colors, which is a particular problem. Is to solve the problem that a false color in the vertical direction is generated due to the change of the color.
そのために本願発明の撮像装置では、撮像素子から得
られる複数色の色信号を所定のマトリクス係数を用いて
マトリクス変換することによって前記複数色とは異なる
色の複数の色信号を形成する色変換マトリクス手段と、 被写体の色温度の変化を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された被写体の色温度変化に応じ
て前記マトリクス係数を補正することによって、前記被
写体の色温度の変化に起因して前記色変換マトリクス手
段において発生する垂直方向の偽色を減少させるように
補正する補正手段と、を有すると共に、前記撮像素子と
前記色変換マトリクス手段の間に2次元ディジタル補間
フィルタを設け、前記撮像素子の出力を同時化してから
前記色変換マトリクス手段に入力することを特徴とす
る。Therefore, in the imaging apparatus of the present invention, a color conversion matrix that forms a plurality of color signals of colors different from the plurality of colors by performing a matrix conversion of the plurality of color signals obtained from the imaging device using a predetermined matrix coefficient. Means for detecting a change in the color temperature of the subject; and correcting the matrix coefficient in accordance with the change in the color temperature of the subject detected by the detection means. Correction means for correcting so as to reduce false colors in the vertical direction generated in the color conversion matrix means, and a two-dimensional digital interpolation filter is provided between the image sensor and the color conversion matrix means. The output of the image sensor is synchronized and then input to the color conversion matrix means.
上記のように、撮像素子から得られる複数色の色信号
を所定のマトリクス係数を用いてマトリクス変換するこ
とによって前記複数色とは異なる色の複数の色信号を形
成する色変換マトリクス手段と、被写体の色温度の変化
を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された被写体の色温度変化に応じ
て前記マトリクス係数を補正することによって、前記被
写体の色温度の変化に起因して前記色変換マトリクス手
段において発生する垂直方向の偽色を減少させるように
補正する補正手段と、を設けると共に、撮像素子と前記
色変換マトリクス手段の間に2次元ディジタル補間フィ
ルタを設け、前記撮像素子の出力を同時化してから前記
色変換マトリクス手段に入力するようにしたことによ
り、回路構成を簡略化できると共に、このような複数色
の色信号をマトリクス変換する色変換マトリクス手段特
有の問題である、色温度の変化に伴う垂直方向の偽色の
発生を効果的に防ぐことができる。As described above, a color conversion matrix unit that forms a plurality of color signals of a color different from the plurality of colors by performing a matrix conversion of the plurality of color signals obtained from the imaging device using a predetermined matrix coefficient, Detecting means for detecting a change in the color temperature of the subject; and correcting the matrix coefficient in accordance with the change in the color temperature of the subject detected by the detecting means, thereby changing the color conversion due to the change in the color temperature of the subject. Correction means for correcting so as to reduce the false color in the vertical direction generated in the matrix means, and a two-dimensional digital interpolation filter is provided between the image sensor and the color conversion matrix means, and the output of the image sensor is provided. Since the signals are input to the color conversion matrix means after synchronization, the circuit configuration can be simplified, and It is possible to effectively prevent the generation of a false color in the vertical direction due to a change in color temperature, which is a problem peculiar to a color conversion matrix unit that converts a color signal of a color into a matrix.
[実施例] 以下本発明に基づき説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described based on the present invention.
(第1実施例) 第1図は、本発明を第2図(a)のような色フイルタ
を装着したCCDをインタレース走査する場合の実施例を
示す。(First Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention performs interlaced scanning of a CCD equipped with a color filter as shown in FIG. 2 (a).
このケースでは、Mg,Gr,Cy,Yeの4つの色信号が同時
化されていなければならない。なぜなら、これら4つの
情報を演算によって、R,G,Bの色信号へ変換するからで
ある。In this case, the four color signals of Mg, Gr, Cy, and Ye must be synchronized. This is because these four pieces of information are converted into R, G, B color signals by calculation.
MOS型センサのように、4線同時読み出しが可能な構
造であれば、このことは問題なく実行できるが、CCDの
ようにこれがあ出来ないセンサにおいては、まず各々の
色信号を2次元的に補間して同時化する必要がある。This can be done without any problem if the structure allows simultaneous reading of four lines, such as a MOS type sensor. However, in a sensor such as a CCD that cannot do this, first, each color signal is two-dimensionally converted. It is necessary to interpolate and synchronize.
例えば、第2図(a)のようなセンサ出力の場合、Mg
に注目すると、そのサンプリングの位置は、第2図
(b)に○印で示した所になる。その他の×印の所は、
他の色情報はあるが、Mgの色情報がないので、○印のつ
いたデータ(A〜Hなど)の適当な重みづけで補間す
る。これが2次元補間フイルタによる同時化である。こ
れは、各色に対して行われる。For example, in the case of a sensor output as shown in FIG.
Note that the sampling position is indicated by a circle in FIG. 2 (b). Other crosses are
Although there is other color information, but there is no Mg color information, interpolation is performed with appropriate weighting of data with A marks (A to H, etc.). This is the synchronization by the two-dimensional interpolation filter. This is done for each color.
以上を念頭において、以下第1図を使用して説明す
る。With the above in mind, a description will be given below with reference to FIG.
CCDセンサ101には、第2図(a)のような4種のカラ
ーフイルタが配置されている。センサ101からインタレ
ース走査で読み出された画像信号は、119のAGCにより調
整された後、A/D変換器102で読出しクロツクに同期した
タイミングでA/D変換される。後で行う色処理のため
に、このA/D変換器102は、リニヤな特性が良く、量子化
誤差の点から考えて、8bit以上で行うのが望ましい。The CCD sensor 101 is provided with four types of color filters as shown in FIG. The image signal read from the sensor 101 by interlaced scanning is adjusted by the AGC 119 and then A / D converted by the A / D converter 102 at a timing synchronized with the read clock. For color processing to be performed later, the A / D converter 102 has good linear characteristics, and is preferably performed with 8 bits or more from the viewpoint of quantization error.
輝度信号は、116のハイパスフイルタで高域成分が検
出され、後述するような方法で得られる輝度の低域成分
YLと加算器117で加算され、D/A変換器118でD/A変換さ
れ、出力される。The luminance signal has a high-frequency component detected by a 116 high-pass filter, and a low-frequency component of luminance obtained by a method described later.
Y L is added to the adder 117, D / A converted by the D / A converter 118, and output.
一方、A/D変換器102の出力は、4つの補間フイルタ10
6,107,108,109に入力される。これら4つの補間フイル
タは、例えば第5図に示すように構成されており、これ
らの出力は各々同時化された色信号Mg,Cy,Ye,Grとな
る。ここで、第5図に示す補間フイルタの動作について
説明する。On the other hand, the output of the A / D converter 102 has four interpolation filters 10
6, 107, 108 and 109 are input. These four interpolation filters are configured, for example, as shown in FIG. 5, and their outputs are synchronized color signals Mg, Cy, Ye, and Gr, respectively. Here, the operation of the interpolation filter shown in FIG. 5 will be described.
センサ101からの出力は、インタレース走査されてい
るものとすると、A/D変換器102の出力は、1Hごとに(Mg
/Gr)のライン、(Cy/Ye)のラインの出力と切り換わ
る。従って、例えばMgの補間フイルタならば(Mg/Gr)
のラインを走査している間、スイツチ501はA/Dの出力
を、次の1Hでは零を選択するようにすると、スイツチ50
1の出力には(Mg/Gr)ラインのデータと1H分の零が1Hご
とに交互に出力される。Assuming that the output from the sensor 101 is interlaced, the output of the A / D converter 102 is (Mg
The output is switched between the (Gr) line and the (Cy / Ye) line. Therefore, for example, if the interpolation filter is Mg (Mg / Gr)
When the switch 501 selects the output of the A / D during the scanning of the line and selects zero in the next 1H, the switch 50
In the output of 1, the data of the (Mg / Gr) line and zero for 1H are alternately output every 1H.
1Hメモリ502,503、係数倍器504,505,506及び加算器50
7は、垂直方向の補間フイルタを形成している。例え
ば、504,506の係数は1/2、505の係数は1に設定する
と、507の出力には(Mg/Gr)のラインのデータと前後の
(Mg/Gr)ラインの平均値が1Hごとに出力され、垂直方
向に補間される。1H memory 502,503, coefficient multiplier 504,505,506 and adder 50
7 forms a vertical interpolation filter. For example, if the coefficients of 504 and 506 are set to 1/2 and the coefficient of 505 is set to 1, the output of 507 outputs the data of the (Mg / Gr) line and the average value of the preceding and following (Mg / Gr) lines every 1H. And interpolated vertically.
次に加算器507の出力は、スイツチ508へ入力される。
スイツチ508の入力は、画素ごとの読み出しクロツクφ
に同期して、Mg信号、Gr信号が交互に現われているの
で、Mg信号の時は、507の出力を、Gr信号の時は零を選
択して出力する。これはデイレイ509〜514、係数器515
〜521、加算器521からなる水平補間フイルタに入力さ
れ、水平方向に補間される。係数器515〜521の係数は、
例えば各々(1/8,2/8,3/8,1/2,3/8,2/8,1/8)のように
全部の和が2になるようにするのが良い。Next, the output of the adder 507 is input to the switch 508.
The input of the switch 508 is a readout clock φ for each pixel.
Since the Mg signal and the Gr signal appear alternately in synchronism with, the output of 507 is selected and output for the Mg signal and zero for the Gr signal. This is Daylay 509-514, Coefficient 515
521 and an adder 521 are input to a horizontal interpolation filter and interpolated in the horizontal direction. The coefficients of the coefficient units 515 to 521 are
For example, it is preferable to make the sum of all two as (1/8, 2/8, 3/8, 1/2, 3/8, 2/8, 1/8).
以上、Mg用の補間フイルタ106について説明したが、
スイツチ508の選択を逆にすれば、Gr用の補間フイルタ1
09が、又、スイツチ501の選択を逆にすれば、スイツチ5
08の位相に応じて各々Cy,Ye用の補間フイルタ107,108が
構成できる。In the above, the interpolation filter 106 for Mg has been described.
If the selection of the switch 508 is reversed, the interpolation filter 1 for Gr can be used.
If 09 reverses the selection of switch 501 again, switch 5
Interpolation filters 107 and 108 for Cy and Ye can be configured according to the phase of 08, respectively.
また、上述の説明では、1Hメモリを2本用い(1/2,1,
1/2)の補間フイルタを構成したが、1HメモリをN本用
い、(N+1)タツプの垂直方向のFIR型デジタルフイ
ルタにしても良い。こうすると、垂直方向の色の帯域が
好ましい。このような構成は、アナログ処理では難し
く、デイジタル処理による構成が望ましい。In the above description, two 1H memories are used (1/2, 1,
Although the (1/2) interpolation filter is constructed, N (1 + 1) tap FIR digital filters of (N + 1) taps may be used. In this case, the vertical color band is preferable. Such a configuration is difficult with analog processing, and a configuration based on digital processing is desirable.
以上の説明では、106〜109の4つの補間フイルタを個
別に構成した場合を示したが、第6図のようにまとめて
構成すれば、1Hメモリやデイレイ、加算器、係数器の共
通化ができるので、回路規模の大幅な縮小が可能であ
る。In the above description, the case where the four interpolation filters 106 to 109 are individually configured is shown. However, if they are configured together as shown in FIG. 6, the 1H memory, the delay, the adder, and the coefficient unit can be shared. As a result, the circuit scale can be significantly reduced.
即ち第6図においてA/D変換器102の出力を第5図に示
したものと同様な1Hメモリ502,503、係数器504,505,506
からなる垂直補間フイルタに入力する。加算器601の出
力は、1Hごとに前後ラインの平均値が表われる。今、50
5の出力が(Mg/Gr)ラインであったとすると、加算器60
1の出力は、前後の(Cy/Ye)ラインの平均値が表われ
る。次のラインでは、505の出力は(Cy/Ye)ラインとな
るので、F1,F2には、1H毎に、(Mg/Gr)と(Cy/Ye)ラ
インの補間された信号が交互に表われる。従って、スイ
ツチ602で1H毎に、F1とF2を選択することにより、垂直
方向に同時化されて補間信号(Mg/Gr),(Cy/Ye)をと
り出すことができる。That is, the outputs of the A / D converter 102 in FIG. 6 are the same as those shown in FIG. 5 in 1H memories 502 and 503 and coefficient units 504, 505 and 506.
To the vertical interpolation filter consisting of The output of the adder 601 shows the average value of the preceding and succeeding lines every 1H. Now, 50
If the output of 5 is a (Mg / Gr) line, the adder 60
The output of 1 indicates the average value of the (Cy / Ye) line before and after. In the next line, the output of 505 is a (Cy / Ye) line, so the interpolated signals of the (Mg / Gr) and (Cy / Ye) lines are displayed alternately in F1 and F2 every 1H. Will be Therefore, by selecting F1 and F2 for each 1H by the switch 602, the interpolation signals (Mg / Gr) and (Cy / Ye) can be taken out in synchronization in the vertical direction.
各々の(Mg/Gr)又は(Cy/Ye)ラインの信号は、第5
図と同様なデイレイ509〜514及び係数器515〜521からな
る水平補間フイルタに入力される。加算器603,604,606,
607は、2タツプごとの出力を加算するようにしている
ので、例えば603と604の出力には、1クロツクφごと
に、MgとGrの補間された出力が交互に表われる。従っ
て、605のスイツチでφごとに603と604の出力を切り換
えれば、2次元的に補間されたMg及びGr信号を得ること
ができる。Cy,Yeについても同様である。The signal of each (Mg / Gr) or (Cy / Ye) line is
It is input to a horizontal interpolation filter composed of delays 509 to 514 and coefficient units 515 to 521 similar to those shown in FIG. Adders 603,604,606,
Since 607 adds the output of every two taps, the interpolated output of Mg and Gr alternately appears in the output of 603 and 604, for example, every clock φ. Therefore, if the outputs of 603 and 604 are switched every φ by the switch of 605, two-dimensionally interpolated Mg and Gr signals can be obtained. The same applies to Cy and Ye.
又、第1図において、同期化されたMg,Cy,Ye,Grの信
号が得られたならば、後のすべての演算処理は、画素ご
との読出しクロツクの数回に1回行えばよい。なぜな
ら、一般に、カラー信号の帯域は狭いからである。従っ
て、補間フイルタの後に、間引き処理を行って、後の演
算処理を比較的低速で行うようにしてもよい。こうする
と、消費電力の大幅な節約ができる。In FIG. 1, if the synchronized signals of Mg, Cy, Ye, and Gr are obtained, all the subsequent arithmetic processing may be performed once every several times of the read clock for each pixel. This is because the color signal band is generally narrow. Therefore, a thinning-out process may be performed after the interpolation filter, and the subsequent arithmetic processing may be performed at a relatively low speed. In this case, the power consumption can be significantly reduced.
次にRGB変換部110〜110−6について説明する。 Next, the RGB conversion units 110 to 110-6 will be described.
前述したように、まずMg,Gr,Cy,Ye各々の分光特性Mg
(λ),Gr(λ),Cy(λ),Ye(λ)を380nmから780nm
まで10nm間隔で測定し、Mg(λi),Gr(λi),Cy(λ
i),Ye(λi)(i=1,……,41)を得た。As described above, first, each of the spectral characteristics Mg, Gr, Cy, and Ye
(Λ), Gr (λ), Cy (λ), Ye (λ) from 380 nm to 780 nm
Up to Mg (λi), Gr (λi), Cy (λ
i), Ye (λi) (i = 1,..., 41) were obtained.
次に、NTSCのRGBの理想分光特性r(λi),g(λ
i),b(λi)を、例えば、“色彩化学ハンドブツク東
京大学出版会(1981)”より読みとり、(5)式によ
り、等しい重みをつけた正規方程式をとく。Next, NTSC RGB ideal spectral characteristics r (λi), g (λ
i) and b (λi) are read from, for example, “Handbook of Color Chemistry, The University of Tokyo Press (1981)”, and a normal equation with the same weight given by equation (5) is obtained.
この時、式(14)において偽色を防止する目的で、R
(λ)=G(λ)=B(λ)を満たすため、同時に次の
2つの条件も満たすよにする。即ち、 a11+a12/α=a21+a22/α=a31+a32/α a13+a14/β=a23+a24/β=a33+a34/β ……(15) ここで、α,βは被写体の色温度によって変化するの
で、あらかじめ2000゜K,3000゜K,4000゜K,5000゜K,6000
゜K,7000゜Kの各色温度における無彩色被写体のα,β
を測定しておく。At this time, in order to prevent a false color in the expression (14), R
In order to satisfy (λ) = G (λ) = B (λ), the following two conditions are simultaneously satisfied. That, a 11 + a 12 / α = a 21 + a 22 / α = a 31 + a 32 / α a 13 + a 14 / β = a 23 + a 24 / β = a 33 + a 34 / β ...... (15) where Since α and β change depending on the color temperature of the subject, 2000K, 3000K, 4000K, 5000K, 6000
Α, β of achromatic subject at each color temperature of ゜ K, 7000 ゜ K
Is measured.
今Gr(λ)の出力をα倍、Ye(λ)の出力をβ倍した
ものを各々Gr′(λ),Ye′(λ)として式(6)の代
わりに によって変換する事を考える。その場合(15)は a11+a12=a21+a22=a31+a32 a13+a14=a23+a24=a33+a34 ……(17) と書き換えられる。したがって、式(4)は と書ける。但し、Gr′(λ)はGr(λ)のα倍、 Ye′(λ)はye(λ)のβ倍である。Now, the output of Gr (λ) multiplied by α and the output of Ye (λ) multiplied by β are Gr ′ (λ) and Ye ′ (λ), respectively, instead of equation (6). Consider converting by In that case (15) is rewritten with a 11 + a 12 = a 21 + a 22 = a 31 + a 32 a 13 + a 14 = a 23 + a 24 = a 33 + a 34 ...... (17). Therefore, equation (4) becomes I can write However, Gr '(λ) is α times Gr (λ), and Ye' (λ) is β times ye (λ).
また、E′(A)=E(A)+l1(a11+a12−a21−a22) +l2(a11+a12−a31−a32) +l3(a13+a14−a23−a24) +l4(a13+a14−a33−a34) ……(19) を考えるとE(A)が最小値をとるならば式(17)より
E′(A)=E(A)となり、最小値をとることにな
る。E ′ ( A ) = E ( A ) + l 1 (a 11 + a 12 −a 21 −a 22 ) + l 2 (a 11 + a 12 −a 31 −a 32 ) + l 3 (a 13 + a 14 −a 23) −a 24 ) + l 4 (a 13 + a 14 −a 33 −a 34 )... (19) If E ( A ) takes the minimum value, E ′ ( A ) = E ( A ) and takes the minimum value.
これを式(5)と同様、正規方程式として解くと、
[aij]はl1〜l4の関数となる。 Solving this as a normal equation, as in equation (5), gives
[A ij ] is a function of l 1 to l 4 .
求めるべき係数は、(17)の条件を満たすので、l1,l
2,l3,l4を設定したときの評価関数F(l)を次のよう
に定義する。Since the coefficient to be found satisfies the condition of (17), l 1 , l
2, l 3, the evaluation function at the time of setting the l 4 F a (l) is defined as follows.
但し、l=(l1,l2,l3,l4)である。 Here, l = (l 1 , l 2 , l 3 , l 4 ).
今l1,l2,l3,l4をある初期l10,l20,l30,l40に設定し
て、設定値各々のパラメータを、△l1,△l2,△l3,△l4
だけ少しずつ動かして、種々のl1,l2,l3,l4に対する[a
ij]を式(20)について解いて求め、この[aij]を用
いて式(21)によりF(l)を求める。Now, set l 1 , l 2 , l 3 , l 4 to some initial l 10 , l 20 , l 30 , l 40, and set the parameters of the set values to △ l 1 , △ l 2 , △ l 3 , △ l 4
A for each of the various l 1 , l 2 , l 3 , l 4
ij ] is obtained by solving equation (20), and F ( l ) is obtained from equation (21) using this [a ij ].
このF(l)を最小にするl=(l1,l2,l3,l4)の組
を求めるとこれに対応する[aij]が求める係数とな
る。したがって、[aij]は式(16)がα、βによって
異なるので色温度ごとに最適値が異なる。従って、複数
のRGB変換部110−1〜110−6を設け色温度ごとの異な
るマトリクス演算を行う。When a set of l = (l 1 , l 2 , l 3 , l 4 ) that minimizes this F ( l ) is obtained, [a ij ] corresponding thereto is a coefficient to be obtained. Therefore, [a ij ] has a different optimum value for each color temperature because equation (16) differs depending on α and β. Therefore, a plurality of RGB conversion units 110-1 to 110-6 are provided to perform different matrix calculations for each color temperature.
色温度によるRGB変換マトリクスの切り換えは外光か
ら判断して手動スイツチの切換えで行っても良いが、本
実施例では色温度検出器120で外光の分光特性から、赤
色光成分と青色光成分の比率により判断して、これによ
りスイツチSWを自動的に切り換える。Switching of the RGB conversion matrix depending on the color temperature may be performed by switching a manual switch based on judgment from external light, but in this embodiment, the color temperature detector 120 determines the red light component and the blue light component from the spectral characteristics of the external light. And the switch is automatically switched.
色再現はマトリクス係数を近似して固定乗算器を用い
ても良いが、本実施例では2000゜K,3000゜K,4000゜K,50
00゜K,6000゜K,7000゜Kの夫々に適したR,G,B変換用のテ
ーブルを用いる。なお、色温度はより細かいステツプ毎
にその変換マトリクスを求めれば、より完璧な信号処理
が可能である。For color reproduction, a fixed multiplier may be used by approximating the matrix coefficient, but in this embodiment, 2000 K, 3000 K, 4000 K, 50 K
R, G, B conversion tables suitable for 00 ゜ K, 6000 ゜ K, and 7000 ゜ K are used. If the conversion matrix is obtained for each finer step of the color temperature, more perfect signal processing is possible.
このようにして変換され形成されたR,G,B信号はホワ
イトバランス回路111において前記色温度検出器120によ
り再び相互の比率がコントロールされ、更にγ変換回路
112でγ変換された後、色差マトリクス回路113で低域輝
度信号YLと、色差信号R−Y,B−Yを形成する。低域輝
度信号YLは加算器117で導かれ、前述の如く輝度信号を
形成する。The R, G, and B signals converted and formed in this manner are controlled again by the color temperature detector 120 in the white balance circuit 111, and the γ conversion circuit
After being converted γ in 112, to form a low-frequency luminance signal Y L by the color difference matrix circuit 113, the color difference signals R-Y, the B-Y. Low frequency luminance signal Y L is guided by an adder 117 to form a luminance signal as described above.
又、色差信号R−Y,B−Yは、夫々D/A変換器114,115
を介してアナログ信号になる。The color difference signals RY and BY are respectively supplied to D / A converters 114 and 115.
To become an analog signal.
(第2実施例) 第1図のRGB変換とホワイトバランスを共通化させて
もよい。即ち、第1図においては、ホワイトバランス回
路111でRGB信号をRGBからxR,G,yBという形に変換するこ
とでホワイトバランスをとっているが、これをRGB変換
部110−1〜110−6の乗算器を可変乗数倍器として色温
度検出器120の出力に応じて係数を可変制御する。具体
的には第1実施例で求めたマトリクスAの代わりに 尚、この係数x,yは色温度2000゜K〜7000゜Kを32段階
に分けて、それに応じて決定する。より精度の良い色再
現を行うには、色温度の段階数を増やすことで可能とな
る。Second Embodiment The RGB conversion and the white balance in FIG. 1 may be shared. That is, in FIG. 1, the white balance is obtained by converting the RGB signal from RGB to xR, G, yB in the white balance circuit 111, which is converted to the RGB conversion units 110-1 to 110-6. Are variable multipliers, and the coefficients are variably controlled in accordance with the output of the color temperature detector 120. Specifically, instead of the matrix A obtained in the first embodiment, The coefficients x and y are determined according to the color temperature of 2000 K to 7000 K divided into 32 steps. More accurate color reproduction can be achieved by increasing the number of color temperature steps.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、撮像素子から
得られる複数色の色信号を所定のマトリクス係数を用い
てマトリクス変換することによって前記複数色とは異な
る色の複数の色信号を形成する色変換マトリクス手段
と、被写体の色温度の変化を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された被写体の色温度変化に応じ
て前記マトリクス係数を補正することによって、前記被
写体の色温度の変化に起因して前記色変換マトリクス手
段において発生する垂直方向の偽色を減少させるように
補正する補正手段と、を設けると共に、撮像素子と前記
色変換マトリクス手段の間に2次元ディジタル補間フィ
ルタを設け、前記撮像素子の出力を同時化してから前記
色変換マトリクス手段に入力するように構成したことに
より、回路構成を簡略化できると共に、このような複数
色の色信号をマトリクス変換する色変換マトリクス手段
特有の問題である、色温度の変化に伴う垂直方向の偽色
の発生を効果的に防ぐことができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of color signals different from the plurality of colors are obtained by performing a matrix conversion on a plurality of color signals obtained from the image sensor using a predetermined matrix coefficient. Color conversion matrix means for forming a color signal; detection means for detecting a change in the color temperature of the object; and correcting the matrix coefficient in accordance with the change in the color temperature of the object detected by the detection means. Correction means for correcting so as to reduce false colors in the vertical direction generated in the color conversion matrix means due to the change in color temperature of the color conversion matrix means. By providing a digital interpolation filter and synchronizing the output of the imaging device and then inputting it to the color conversion matrix means, In addition to simplifying the configuration, it is possible to effectively prevent the generation of a false color in the vertical direction due to a change in color temperature, which is a problem peculiar to the color conversion matrix unit that converts the color signals of a plurality of colors into a matrix. .
第1図は本発明の第1実施例のブロツク図、 第2図(a),(b)は色フイルタの配列を示す図、 第3図は従来例のブロツク図、 第4図は別の従来例のブロツク図、 第5図は補間フイルタの構成例のブロツク図、 第6図は補間フイルタの他の実施例のブロツク図であ
る。 101……センサ 106〜109……補間フイルタ 110−1〜110−6……2000゜K〜7000゜Kの各色温度にお
けるRGB変換器 120……色温度検出器FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b) are diagrams showing an arrangement of color filters, FIG. 3 is a block diagram of a conventional example, and FIG. FIG. 5 is a block diagram of a configuration example of an interpolation filter, and FIG. 6 is a block diagram of another embodiment of the interpolation filter. 101: Sensor 106 to 109: Interpolation filter 110-1 to 110-6: RGB converter at each color temperature of 2000 to 7000K 120: Color temperature detector
フロントページの続き (72)発明者 白石 昭彦 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭63−105591(JP,A) 特開 平2−107091(JP,A) 特開 昭63−158990(JP,A) 特開 昭61−150489(JP,A) 特開 昭49−131536(JP,A) 実開 昭61−57783(JP,U)Continuation of the front page (72) Inventor Akihiko Shiraishi 770 Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Tamagawa Works of Canon Inc. (56) References JP-A-63-105591 (JP, A) JP-A-2-107091 (JP) JP-A-63-158990 (JP, A) JP-A-61-150489 (JP, A) JP-A-49-131536 (JP, A)
Claims (2)
定のマトリクス係数を用いてマトリクス変換することに
よって前記複数色とは異なる色の複数の色信号を形成す
る色変換マトリクス手段と、 被写体の色温度の変化を検出する検出手段と、 該検出手段により検出された被写体の色温度変化に応じ
て前記マトリクス係数を補正することによって、前記被
写体の色温度の変化に起因して前記色変換マトリクス手
段において発生する垂直方向の偽色を減少させるように
補正する補正手段と、を有すると共に、前記撮像素子と
前記色変換マトリクス手段の間に2次元ディジタル補間
フィルタを設け、前記撮像素子の出力を同時化してから
前記色変換マトリクス手段に入力することを特徴とする
撮像装置。1. A color conversion matrix means for forming a plurality of color signals of a color different from the plurality of colors by subjecting a plurality of color signals obtained from an image pickup device to matrix conversion using a predetermined matrix coefficient. Detecting means for detecting a change in the color temperature of the subject; and correcting the matrix coefficient in accordance with the change in the color temperature of the subject detected by the detecting means, thereby changing the color conversion due to the change in the color temperature of the subject. Correction means for correcting so as to reduce the false color in the vertical direction generated in the matrix means, and a two-dimensional digital interpolation filter is provided between the image sensor and the color conversion matrix means, and an output of the image sensor is provided. An image pickup apparatus wherein the image data is input to the color conversion matrix means after synchronizing the image data.
(λ),g(λ),b(λ)をN色の色フイルターの分光特
性f1(λ)…fN(λ)の線形結合で表わされることを特
徴とする請求項(1)記載の撮像装置。2. The method according to claim 1, wherein the matrix coefficient is a reference spectral characteristic r.
The method according to claim 1, wherein (λ), g (λ), and b (λ) are represented by a linear combination of spectral characteristics f 1 (λ)... F N (λ) of N color filters. Imaging device.
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