JP2001346069A - 映像信号処理装置及び輪郭強調補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入力輝度レベルに応じて輪郭強調補正を適正化
し、解像感を保ちながら低輝度レベルでのノイズを大幅
に低減する。 【解決手段】輪郭強調回路において、入力された輝度信
号のレベルに応じて輪郭信号に対するゲインを調整す
る。ゲイン調整関数は、低輝度ほどゲインを抑えるよう
な関数が適用される。入力輝度信号は比較回路６２で閾
値と比較され、入力輝度レベルが閾値以上であれば、輪
郭強調回路６６からの輪郭信号がそのまま選択回路７０
より出力される。その一方、入力輝度レベルが閾値より
も小さければ調整関数に従って乗算器７２の乗算係数が
調整され、ゲイン調整された輪郭信号が選択回路７０か
ら出力される。閾値は、ＡＥ処理で算出された露出補正
値（Ev) に応じて自動的に設定される。更に、カンマ係
数やガンマゲイン、ホワイトノイズ量を考慮したパラメ
ータを調整関数に付加する態様も好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号処理装置
及び輪郭強調補正装置に係り、特に、撮像素子を介して
取得される映像信号のノイズを低減するとともに高画質
化を達成する画像処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からビデオカメラ等の映像信号処理
装置には、忠実な色再現を行うためのガンマ補正回路
や、画像の輪郭を明瞭にするための輪郭補正回路などが
設けられている。例えば、特開平７−３０７８０号公報
に開示の輪郭補正回路は、入力輝度信号に対して非線形
変換回路の出力をアドレス入力として動作するＲＡＭテ
ーブルの出力を利用して低輝度における輪郭信号の利得
を調整し、ノイズ低減を図っている。

【０００３】特開平７−３０７９４６号公報に示された
カラー撮像装置は、輝度信号レベル及び色信号レベルを
検出し、輝度信号レベルが所定レベルよりも高い場合に
は、デジタル部を使用せずに入力映像信号によって通常
モードで撮像を行い、デジタル処理に起因するＳ／Ｎ劣
化を防止している。また、同装置では、色信号成分が所
定のレベルより小さくなると、色信号に関するデジタル
部の処理を切断し、色信号用のメモリを別の用途に利用
している。

【０００４】特開平９−２３３５７号公報には、入力さ
れた輝度信号の信号レベルを検出し、検出レベルに応じ
て非線形処理部におけるリミット回路のリミット値又は
乗算回路の巡回係数を変更するノイズ低減装置が開示さ
れている。また、特開平１１−１２２６３０号公報に開
示の画像処理装置は、輝度信号のレベルに応じて適用関
数変換器を選択するようになっている。

【０００５】また、特開平１０−１９１１０３号には、
自動露出調整（ＡＥ）に用いる輝度信号を用いて最適な
輪郭強調信号を得る映像信号処理装置が開示されてお
り、特開平６−３０３００号公報に開示の装置では、Ａ
Ｅの情報から撮影シーンの明るさに応じてオートニー回
路の閾値と関数の傾きを変化させて、最適な輪郭強調を
行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮像素
子として用いられるＣＣＤの更なる高画素化、高感度化
に伴い、特に低輝度におけるＣＣＤのノイズが増加した
り、画像ノイズが目立ちやすくなる。また、低輝度にお
いては、ガンマ補正のゲインを強くかけるため、一層ノ
イズが目立ってしまう問題がある。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、解像感を保持しつつ、ノイズの低減を達成でき
る映像信号処理装置及び輪郭強調補正装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る映像信号処理装置は、入力された映像
信号から生成される信号に対して係数を乗算する乗算手
段と、自動露出処理で算出された露出情報及び入力映像
信号の輝度レベルに基づいて前記乗算手段の乗算係数を
決定し、前記信号のゲインを可変する輝度レベル依存ゲ
イン調整手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００９】本発明によれば、自動露出（ＡＥ）処理で
算出される露出情報と入力輝度レベルに依存したゲイン
調整が可能となるため、低輝度域のノイズ低減を達成で
きる。本発明において、前記輝度レベル依存ゲイン調整
手段は、自動露出処理で算出された露出情報に基づい
て、入力輝度レベルに対する乗算係数の関係を規定する
ゲイン調整関数を決定し、当該決定されたゲイン調整関
数に従って入力輝度レベルに応じた乗算係数を提供する
態様がある。

【００１０】また、本発明の一態様によれば、前記ゲイ
ン調整関数には、低輝度ほど乗算係数を小さい値とする
線形又は非線形関数が適用され、前記映像信号処理装置
は、入力輝度レベルが閾値よりも小さい場合に当該関数
によって前記信号のゲインを調整して元の信号よりも小
さい信号に変換することにより低輝度域のノイズを抑制
する一方、入力輝度レベルが前記閾値よりも大きい場合
には、前記線形又は非線形関数を用いることなく元の信
号を出力するように構成されていることを特徴としてい
る。この場合、前記閾値は、前記露出情報に応じて自動
的に変更されることが好ましい。

【００１１】本発明の他の態様に係る映像信号処理装置
は、光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像
素子から出力される撮像信号に基づいて自動露出演算を
行うＡＥ処理部と、前記撮像素子から出力される撮像信
号に基づいて輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段
と、前記輪郭信号に対して係数を乗算する乗算手段と、
前記輝度信号の輝度レベルに依存して前記乗算手段の乗
算係数を可変する手段であって、前記ＡＥ処理部で算出
された露出情報に基づいて入力輝度レベルに対する乗算
係数の関係を規定するゲイン調整関数を決定し、当該決
定されたゲイン調整関数に従って入力輝度レベルに応じ
た乗算係数を提供する輝度レベル依存ゲイン調整手段
と、前記乗算手段を介して出力される信号が示す輪郭成
分を前記輝度信号に加算する加算手段と、を備えたこと
を特徴としている。

【００１２】また、この発明の一態様として、前記ゲイ
ン調整関数には、低輝度ほど乗算係数を小さい値とする
線形又は非線形関数が適用され、前記映像信号処理装置
は、輝度信号の輝度レベルを閾値と比較する比較手段
と、前記比較手段による比較の結果、入力輝度レベルが
閾値よりも小さい場合に前記線形又は非線形関数によっ
て前記輪郭信号のゲインを調整して元の輪郭信号よりも
小さい信号に変換された信号を出力させる一方、入力輝
度レベルが前記閾値よりも大きい場合には、前記線形又
は非線形関数を用いることなく元の輪郭信号を出力させ
る出力選択手段と、を備える態様がある。更に、前記露
出情報に応じて前記閾値を自動的に変更する閾値可変手
段を具備していることが好ましい。

【００１３】本発明の映像信号処理装置によれば、ま
ず、入力輝度信号に対して閾値判別を行い、閾値より低
い輝度レベルに対してはゲイン調整関数を適用し、画像
のノイズ低減を図っている。その一方、閾値よりも大き
い輝度レベルに対しては元の信号レベルを出力すること
によって、ノイズ低減と解像度感保持を図っている。閾
値は、撮像素子からの信号取り込み時に行われるＡＥ処
理で計算される露出情報（例えば、露出補正値（Ev））
によって決定する態様がある。

【００１４】通常、ノイズは輝度の暗さに依存して目立
ちやすくなることが知られている。シーン全体が暗い場
合は、露出補正値（Ev）が大きくなるので、これに連動
して閾値を大きい値に自動設定することで、暗い部分で
のノイズを大幅に低減することができる。それに対して
シーン全体が明るい場合は、露出補正値が小さくなるの
で、暗い場合と反対に、閾値を小さい値に自動設定すれ
ばよい。

【００１５】このように、シーンの明るさと入力輝度レ
ベルの両面を考慮してノイズ低減を行うことができるた
め、解像感とノイズ低減の面から画質改善により一層効
果が得られる。

【００１６】また、本発明に係る輪郭強調補正装置は、
入力される輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生
成手段と、前記輪郭信号に対して係数を乗算する乗算手
段と、前記輝度信号の輝度レベルに依存して前記乗算手
段の乗算係数を可変する手段であって、入力輝度レベル
に対する乗算係数の関係を規定するゲイン調整関数に従
って入力輝度レベルに応じた乗算係数を提供する輝度レ
ベル依存ゲイン調整手段と、入力輝度信号の輝度レベル
を閾値と比較する比較手段と、前記比較手段による比較
の結果、入力輝度レベルが前記閾値よりも小さい場合に
前記ゲイン調整関数によって前記輪郭信号のゲインを調
整し、前記乗算手段を介して元の輪郭信号よりも小さい
信号に変換された信号を出力させる一方、入力輝度レベ
ルが前記閾値よりも大きい場合には、前記ゲイン調整関
数を用いることなく元の輪郭信号を出力させる出力選択
手段と、前記出力選択手段から出力された信号が示す輪
郭成分を前記輝度信号に加算する加算手段と、を備えた
ことを特徴としている。

【００１７】前記ゲイン調整関数において、入力輝度レ
ベルだけをパラメータとする態様に限らず、更に、ガン
マ係数、ガンマゲイン、ホワイトノイズの量などのパラ
メータを加えることにより、一層の改善効果が得られ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る映像信号処理装置及び輪郭強調補正装置の好ましい実
施の形態について説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施形態に係るデジタル
カメラのブロック図である。カメラ１０の撮影レンズ１
２は、１枚又は複数枚のレンズで構成され、単一の焦点
距離（固定焦点）のレンズでもよいし、ズームレンズや
望遠／広角の二焦点切替式レンズの如く焦点距離可変の
ものでもよい。

【００２０】撮影レンズ１２及び絞り装置１４の動力源
となるモータ１６は、モータドライバ１８により駆動さ
れ、モータドライバ１８はＣＰＵ２０によって制御され
る。撮影レンズ１２を通過した光は、絞り装置１４によ
って光量が調節された後、撮像素子としてＣＣＤイメー
ジセンサ（以下、ＣＣＤという。）２２に入射する。な
お、ＣＭＯＳセンサなど、他の方式の撮像素子を用いて
もよい。

【００２１】ＣＣＤ２２の受光面には、感光画素に相当
するフォトセンサが平面的に配列されており、ＣＣＤ２
２の受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサに
よって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。こ
のようにして蓄積された信号電荷は、ＣＣＤ駆動信号発
生部２４から加えられるリードゲートパルスによって垂
直転送路に読み出された後、ＣＣＤ駆動信号発生部２４
から加えられる垂直転送パルスによって水平転送路に転
送され、水平転送パルスによって信号電荷に応じた電圧
信号として順次読み出される。

【００２２】ＣＣＤ２２は、各フォトセンサにおいて蓄
積した信号電荷をシャッターゲートパルスによってドレ
イン部に掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時
間（シャッタースピード）を制御する、いわゆる電子シ
ャッター機能を有している。

【００２３】ＣＣＤ２２から出力された画像信号は、ア
ナログＬＳＩ２６に送られ、ここで、相関二重サンプリ
ング（ＣＤＳ）処理並びにＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に色分
離処理され、各色信号の信号レベルの調整（プリホワイ
トバランス処理）が行われた後、Ａ／Ｄ変換部２８によ
りデジタル信号に変換される。

【００２４】デジタル化された画像データは、カメラオ
ートデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３０に送ら
れる。カメラオートＤＳＰ３０は、バッファメモリ３２
とＡＥ積算ブロック３４を有しており、Ａ／Ｄ変換後の
画像データは、ＣＣＤデータとしてバッファメモリ３２
に格納されるとともに、ＡＥ情報としてＡＥ積算ブロッ
ク３４に入力される。

【００２５】ＡＥ積算ブロック３４にはモータドライバ
１８からＡＦ情報が提供され、ＡＥ積算ブロック３４に
おいてＡＥ情報とＡＦ情報からＡＥ演算が行われる。例
えば、ＡＥ積算ブロック３４は、１画面を複数のエリア
に分割し、各エリア毎にＲ、Ｇ、Ｂ信号の色別の平均積
算値を算出する回路で構成され、その算出結果（ＡＥ積
算情報に相当）は、ＣＰＵ２０のメモリ３６に転送され
る。

【００２６】カメラオートＤＳＰ３０のバッファメモリ
３２に格納されたＣＣＤデータは、ＣＰＵ２０のメモリ
３６に転送される。ＣＰＵ２０は、ＣＣＤデータとＡＥ
積算情報から被写体輝度を測光検出し、露光連動範囲の
測光を行う。以上の測光結果から取得した積算値より、
露出補正値演算部３８において露出補正値（Ev) を決定
する。ここで決定された露出補正値（Ev) は、メモリ３
６を介してＣＣＤ信号処理ＤＳＰ４０内の輝度レベル依
存輪郭強調回路４２に転送される。輝度レベル依存輪郭
強調回路４２では、露出補正値（Ev) に従って輝度レベ
ル依存ゲイン調整関数の閾値が決定される。

【００２７】ＣＰＵ２０のメモリ３６に格納されたＣＣ
Ｄデータは、ＣＣＤ信号処理ＤＳＰ４０内の画像信号変
換回路４４に提供される。画像信号変換回路４４は、受
入したＣＣＤデータをＲＧＢの画像データに変換した
後、更にそのＲＧＢ画像データから輝度信号（Ｙ信号）
及び色差信号（Ｃr,Ｃｂ信号）を生成する。入力される
１２ビットのＣＣＤデータは、オフセットや各色毎のゲ
イン調整などの処理によって１０ビットのデータに変換
された後、ガンマ補正回路によって所望のガンマ特性と
なるように入出力特性が変更され、８ビットのデータに
変換される。

【００２８】こうして、画像信号変換回路４４から出力
されたＹ信号は２系統に分岐され、一方は加算器４６に
直接入力され、他方は輝度レベル依存輪郭強調回路４２
に入力される。

【００２９】輝度レベル依存輪郭強調回路４２は、露出
補正値（Ev) に従って決定した閾値に基づいて、輪郭信
号のゲインを調整し、得られた輪郭強調信号を加算器４
６に出力する。輝度レベル依存輪郭強調回路４２におけ
る処理の詳細については後述する。

【００３０】加算器４６では、画像信号変換回路４４か
ら直接受入した輝度信号（Ｙ信号）に対し、輝度レベル
依存輪郭強調回路４２から加えられた輪郭強調信号を加
算し、その加算信号をＲＧＢ再変換回路４８に供給す
る。

【００３１】ＲＧＢ再変換回路４８は、加算器４６から
受入した輪郭補正後の輝度信号（Ｙ信号）と、画像信号
変換回路４４から出力された色差信号（Ｃ信号）からＲ
ＧＢデータを生成する。ＲＧＢ再変換回路４８において
生成されたデータは、ＣＰＵ２０のメモリ３６に戻さ
れ、必要な処理によって表示用の信号に変換された後、
表示部５０に出力される。表示部５０には、液晶ディス
プレイ、ＣＲＴその他の表示装置が用いられる。

【００３２】図示せぬレリーズボタンの押下に応動して
取得された画像データは、ＹＣ変換その他の必要な処理
を経た後にメモリ３６に格納され、必要に応じて圧縮処
理が行われた後、図示せぬ所定のインターフェースを介
してメモリカード５２その他の記録媒体に格納される。

【００３３】画像データを保存する手段として、例えば
スマートメディア（Solid-State Floppy Disk Card）が
適用される。記録メディアの形態は上記のものに限ら
ず、ＰＣカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、
磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリス
ティックなどでもよく、電子的、磁気的、若しくは光学
的、又はこれらの組み合わせによる方式に従って読み書
き可能な種々の媒体を用いることができる。使用される
媒体に応じた信号処理手段とインターフェースが適用さ
れる。異種、同種の記録メディアを問わず、複数の媒体
を装着可能な構成にしてもよい。また、着脱式の外部メ
モリに代えて、又はこれと併用して、内蔵ハードディス
クなどの内部メモリを用いてもよい。

【００３４】再生モード時には、メモリカード５２から
画像データが読み出され、伸張処理その他の必要な処理
が行われた後、表示部５０に出力される。

【００３５】ＣＰＵ２０は、本カメラシステムの各回路
を統括制御する制御部である。ＣＰＵ２０は、操作部５
４から受入する入力信号に基づき、対応する回路の動作
を制御するとともに、表示部５０における表示の制御も
行う。また、ＣＰＵ２０は、ＡＦ制御及びＡＥ制御等を
行うとともに、ＣＰＵ駆動信号発生部２４を制御してＣ
ＣＤ２２の電荷の蓄積時間を制御する。

【００３６】例えば、自動露出調整（ＡＥ）制御は、１
画面（若しくはその一部の領域）のＣＣＤデータを積算
した積算値（ＡＦ積算情報）に基づいて被写体輝度を測
光検出し、測光結果から得た積算値より露出制御情報
（この場合、露出補正値(Ev)）を求め、この露出補正値
(Ev)に基づいて絞り値とシャッタースピードを決定し、
モータドライバ１８を介して絞り装置１４を駆動すると
ともに、ＣＣＤ２２の電荷蓄積時間を制御する。

【００３７】レリーズボタンの半押し時に上記測光動作
を複数回繰り返して正確な露出補正値(Ev)を求め、レリ
ーズボタンの全押し時に最終的に決定された露出補正値
(Ev)に従って記録用の撮影動作が実行される。

【００３８】操作部５４は、レリーズボタン、モード選
択ダイヤル、上／下／左／右キーなどのユーザの指示を
入力する手段を含むブロックである。操作部５４の構成
は、押しボタン式スイッチ、ダイヤル、レバー式スイッ
チ、スライド式ツマミなどの形態に限らず、表示部５０
の画面上に表示される設定メニューや選択項目からカー
ソル、ポインター、タッチパネル等で所望の項目を選択
する態様もある。操作部５４は、カメラ本体に設けられ
ていてもよいし、操作部５４の一部又は全部をリモコン
送信機としてカメラ本体と分離した構成にしてもよい。

【００３９】ストロボ制御ユニット５６は、ＣＰＵ２０
から加えられる指令に基づいて、図示せぬコンデンサの
充電制御や発光部（例えば、キセノン管）への放電（発
光）タイミングを制御するとともに、ストロボ調光セン
サの検出結果に基づいて発光停止の制御を行う。本カメ
ラ１０は、操作部５４からの所定の操作に応じて、低輝
度時にストロボを自動的に発光させる「自動発光モー
ド」、赤目現象防止のために事前発光を行う「赤目軽減
モード」、被写体輝度にかかわらずストロボ発光させる
「強制発光モード」、又はストロボ発光を禁止させる
「発光禁止モード」に設定可能である。ＣＰＵ２０は、
ユーザが選択したストロボモードに応じて、ストロボ制
御ユニット５６にコマンドを与える。

【００４０】図２は、輪郭強調処理に用いられる輝度レ
ベル依存ゲイン調整回路の構成例を示すブロック図であ
る。この回路は、入力輝度信号が３系統に分岐され、そ
れぞれ、比較回路６２、調整関数ブロック６４、及び輪
郭強調回路６６に入力される。比較回路６２及び調整関
数ブロック６４には、輝度レベルの比較基準となる閾値
（設定値）の信号６８が供給されており、入力された輝
度信号は、比較回路６２で閾値と比較される。閾値は、
露出補正値（Ev) に応じて自動的に選択される（図３参
照）。

【００４１】比較回路６２における比較結果は選択回路
７０に加えられ、比較結果に応じて選択回路７０の出力
が切り替えられる。調整関数ブロック６４は、輪郭強調
回路６６の出力信号（輪郭信号）に対する調整値を決定
するブロックである。調整関数ブロック６４には、比較
回路６２と同様に輝度レベルの比較基準となる閾値の信
号６８が供給されており、入力された輝度信号に応じた
調整値が計算され、その調整値は乗算器７２に供給され
る。

【００４２】輪郭強調回路６６は、入力輝度信号から輪
郭成分を抽出する回路ブロックである。輪郭強調回路６
６で得られた輪郭信号は、乗算器７２に与えられるとと
もに、直接に選択回路７０へと供給される。乗算器７２
は、輪郭強調回路６６から得た輪郭信号に対し、調整関
数ブロック６４で算出された調整値を乗算し、その乗算
結果を選択回路７０へと与える。

【００４３】選択回路７０は、輪郭強調回路６６から直
接供給される輪郭信号、若しくは乗算器７２を介して入
力される調整後の輪郭信号の何れかを選択的に出力す
る。すなわち、入力輝度信号が比較回路６２で閾値と比
較され、その比較の結果、入力輝度信号が閾値を超える
場合には、輪郭強調回路６６の直接的な出力信号（元の
輪郭信号）がそのまま選択回路７０から出力される。他
方、入力輝度信号が閾値よりも小さい場合には、乗算器
７２を経た調整後の輪郭信号が選択回路７０から出力さ
れる。

【００４４】選択回路７０の出力信号に対して、乗算器
７４によって所定の設定値を乗算し、得られた信号を最
終的な出力輪郭強調信号とする。

【００４５】次に、上記の如く構成された輪郭強調回路
を具備したカメラの動作について説明する。図３は、図
２で説明した輝度レベル依存ゲイン調整関数の例を示す
グラフ図である。既述の通り、本例のカメラ１０は、ノ
イズ低減を図るため、入力された輝度信号のレベルに応
じて輪郭信号に対するゲインを調整する。特に、低輝度
レベルにおけるノイズ低減を達成するように、低輝度ほ
どゲインが０％に近くなるような調整関数が適用され
る。

【００４６】図３に示すように、輝度信号レベルの閾値
TH1,TH2,TH3,TH4 が設定されており（ただし、TH1 ＜TH
2 ＜TH3 ＜TH4 ）、ＣＣＤ信号取り込み時に行われるＡ
Ｅ処理で計算される露出補正値（Ev) に応じて閾値（T
H) を自動的に変更する。例えば、露出補正値Ev1,Ev2,E
v3 （ただし、Ev1 ＜Ev2 ＜Ev3 ）を切替点として設定
しておき、計算された露出補正値（Ev) が、Ev1 未満
（〜Ev1 ）の範囲にあるときは、閾値としてTH1 が選択
され、計算された露出補正値（Ev) が、Ev1 以上Ev2 未
満（Ev1 〜Ev2 ）の範囲にあるときは、閾値としてTH2
が選択され、計算された露出補正値（Ev) が、Ev2 以上
Ev3 未満（Ev2 〜Ev3 ）の範囲にあるときは、閾値とし
てTH3 が選択され、計算された露出補正値（Ev) が、Ev
3 以上（Ev3〜）の範囲にあるときは、閾値としてTH4
が選択されるように、自動設定条件を定めておく。

【００４７】ＡＥによる露出補正値（Ev) は、被写体輝
度が小さい（暗い）場合は大きく、逆に、被写体輝度が
大きい（明るい）場合では小さくなることから、露出補
正値（Ev) の大きさに応じて輝度レベル依存ゲイン処理
の閾値（TH) を自動設定することで、ノイズ低減を効果
的に達成できる。図３では閾値が４段階に変更される例
を示したが、本発明の実施に際してはこの態様に限ら
ず、２以上何段階に変更されてもよい。

【００４８】上記のように露出補正値（Ev) に従って閾
値（TH) が設定され、入力輝度信号の輝度レベルが当該
閾値よりも小さい時に調整関数による調整処理が動作す
る。そして、輝度レベルが「０」のときにゲイン「０」
とし、輝度レベルが「１」以上閾値（TH）未満のとき
は、調整関数によりゲインを１００％よりも小さい範囲
で調整する。その一方、輝度レベルが閾値（TH）以上の
ときは、調整処理を動作させず、元の輪郭成分が１００
％出力される。

【００４９】その後、図２で説明したように、乗算器７
４において適宜のゲイン乗算を行い、最終的な輪郭強調
信号が出力され、これが図１で説明した加算器４６にお
いて元の輝度信号に加算される。こうして、低輝度にお
いてゲインが抑制されることから、解像感を保ちながら
大幅にノイズを低減することができる。

【００５０】次に、本実施の形態の変形例を説明する。
図４は、ゲイン調整関数の他の態様を示すグラフ図であ
る。図４に示したように、輝度レベルが極めて低い範囲
「０」〜「WNTH」までの間は、ゲインをかけないものと
する（ゲイン＝０とする）。これは、輝度信号の全帯域
に周波数エネルギーの等しいランダムノイズ（ホワイト
ノイズ）が含まれていることに鑑み、ホワイトノイズと
区別できない程度の輝度信号に対してゲインを与え、ホ
ワイトノイズ成分が増幅されてしまうと、それに伴って
低輝度レベルのデータにおいてノイズが目立つと考えら
れるため、このようなノイズを回避するためである。ホ
ワイトノイズの大きさに応じて閾値「WNTH」を自動的に
可変する構成とし、ホワイトノイズ量が大きいほど閾値
「WNTH」を大きく設定する態様が好ましい。

【００５１】輝度レベルが閾値「WNTH」以上の輝度信号
に対しては、図３で説明した例と同様に、輝度信号のレ
ベルに応じて輪郭信号に対するゲインを調整する。特
に、低輝度レベルにおけるノイズが低減するような調整
関数（図４参照）を作成する。

【００５２】処理前の輪郭強調成分をedge(in)、処理後
の輪郭強調成分をedge(out) 、輝度レベルをＹ、輝度閾
値をTH、輪郭補正ゲインをGAIN、ガンマ補正因子をGMK
とするとき、edge(out) は輝度レベルY に応じて次式で
表される。

【００５３】

【数１】edge(out) ＝０ …（１） ただし、０≦Y ＜WNTH

【００５４】

【数２】 edge(out) ＝edge（in) ×[GAIN ×( (Y-WNTH)ⁿ ／（TH-WNTH)ⁿ ) ] ×GMK ＝edge（in) ×GAIN×CNT ×GMK …（２） ただし、WNTH≦Y ＜TH

【００５５】

【数３】edge(out) ＝edge（in) …（３） ただし、TH≦Y ノイズ低減を調整するには、式（２）に示した関数CNT
のべき乗数n （n は「０」を除く正の実数) と、閾値TH
を適切な値に可変する。例えば、ノイズ低減を重視した
い場合には、べき乗数n と閾値THを大きい値とする。逆
に、ノイズ低減をさほど重視しない場合には、べき乗数
n と閾値THを小さい値とする。

【００５６】ガンマ補正因子GMK は、ガンマ補正におけ
るガンマ係数やガンマゲインの大きさに応じて決定され
る係数である。ガンマ補正処理では、低輝度側の信号を
持ち上げている（増幅している）ので、ガンマ補正カー
ブの大きさによっても、調整関数を変更することが好ま
しい。すなわち、ガンマ係数やガンマゲインが大きいほ
ど調整関数を小さくする。

【００５７】図４では、式（２）で示したように、WNTH
≦Y ＜THの範囲の輝度レベルY に対し、ゲインの調整を
行う調整関数として、べき乗の関数（ｆ（x)＝Ｘⁿ ）が
適用されているが、関数の種類はこれに限定されない。
入力輝度レベルの値が低くなるに従ってゲインを連続的
に小さくすることが可能な関数を適用することができ
る。

【００５８】上記説明では、ゲイン調整関数を上記式
（１）〜（３）のような演算式で定義し、入力輝度信号
から計算によって調整値を求めているが、演算式で表さ
れるゲイン調整関数と同等の変換関係をルックアップテ
ーブルのようなテーブルで実現することも可能である。
ただし、上記実施形態のように、入力輝度信号から計算
によって調整値を求める態様の場合、従来のＲＡＭテー
ブルを省略することが可能になる。

【００５９】また、本発明の他の実施形態として、１画
面分の画像データから信号レベルに対する撮像信号の積
算値の分布を示すヒストグラムを作成し、ヒストグラム
が示す分布に基づいて撮影シーンを判別して、その判別
に応じて調整関数を変更する態様も可能である。

【００６０】上述した実施の形態では、本発明を静止画
記録のデジタルカメラに適用した例を述べたが、本発明
の適用範囲はこれに限らず、動画を記録するデジタルカ
メラやビデオカメラ等についても同様に適用することが
可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る映像信
号処理装置によれば、ＡＥ処理で算出された露出情報を
用いてシーンの明るさに応じた自動閾値設定を行い、入
力輝度レベルに依存したゲイン調整を行うことで、低輝
度でのノイズ低減を達成できる。本発明を輪郭強調補正
回路に適用することで、低輝度域のノイズ低減と解像感
の保持を両立させることができる。

【００６２】また、特開平７−３０７８０号公報に開示
されている技術では、ゲイン調整を行うパラメータの決
定においてＲＡＭテーブルを利用しているが、本発明で
はゲイン調整関数を利用する入力輝度信号の計算によっ
て調整値を得ることができるので、ＲＡＭテーブルに相
当するメモリを削減することが可能である。更に、ガン
マ係数やガンマゲイン、ホワイトノイズ量などによるパ
ラメータを組み合わせることにより、一層効果的にノイ
ズを低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラのブロ
ック図

【図２】輪郭強調処理に用いられる輝度レベル依存ゲイ
ン調整回路の構成例を示すブロック図

【図３】図２で説明した輝度レベル依存ゲイン調整関数
の例を示すグラフ図

【図４】ゲイン調整関数の他の態様を示すグラフ図

【符号の説明】 １０…カメラ、２０…ＣＰＵ（ＡＥ処理部、閾値可変手
段）、２２…ＣＣＤ（撮像素子）、３４…ＡＥ積算ブロ
ック（ＡＥ処理部）、３８…露出補正値演算部（ＡＥ処
理部）、４４…画像信号変換回路（輝度信号生成手
段）、４６…加算器（加算手段）、６２…比較回路（比
較手段）、６４…調整関数ブロック（ゲイン調整手
段）、６６…輪郭強調回路（輪郭信号生成手段）、７０
…選択回路（出力選択手段）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された映像信号から生成される信号
   に対して係数を乗算する乗算手段と、 自動露出処理で算出された露出情報及び入力映像信号の
   輝度レベルに基づいて前記乗算手段の乗算係数を決定
   し、前記信号のゲインを可変する輝度レベル依存ゲイン
   調整手段と、 を備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記輝度レベル依存ゲイン調整手段は、
   自動露出処理で算出された露出情報に基づいて、入力輝
   度レベルに対する乗算係数の関係を規定するゲイン調整
   関数を決定し、当該決定されたゲイン調整関数に従って
   入力輝度レベルに応じた乗算係数を提供することを特徴
   とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の映像信号処理装置にお
   いて、前記ゲイン調整関数には、低輝度ほど乗算係数を
   小さい値とする線形又は非線形関数が適用され、前記映
   像信号処理装置は、入力輝度レベルが閾値よりも小さい
   場合に当該関数によって前記信号のゲインを調整して元
   の信号よりも小さい信号に変換することにより低輝度域
   のノイズを抑制する一方、入力輝度レベルが前記閾値よ
   りも大きい場合には、前記線形又は非線形関数を用いる
   ことなく元の信号を出力するように構成されていること
   を特徴とする映像信号処理装置。
4. 【請求項４】 前記閾値は、前記露出情報に応じて自動
   的に変更されることを特徴とする請求項３に記載の映像
   信号処理装置。
5. 【請求項５】 光学像を電気信号に変換する撮像素子
   と、 前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて自動露
   出演算を行うＡＥ処理部と、 前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて輝度信
   号を生成する輝度信号生成手段と、 前記輝度信号から輪郭信号を生成する輪郭信号生成手段
   と、 前記輪郭信号に対して係数を乗算する乗算手段と、 前記輝度信号の輝度レベルに依存して前記乗算手段の乗
   算係数を可変する手段であって、前記ＡＥ処理部で算出
   された露出情報に基づいて、入力輝度レベルに対する乗
   算係数の関係を規定するゲイン調整関数を決定し、当該
   決定されたゲイン調整関数に従って入力輝度レベルに応
   じた乗算係数を提供する輝度レベル依存ゲイン調整手段
   と、 前記乗算手段を介して出力される信号が示す輪郭成分を
   前記輝度信号に加算する加算手段と、 を備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の映像信号処理装置にお
   いて、前記ゲイン調整関数には、低輝度ほど乗算係数を
   小さい値とする線形又は非線形関数が適用され、 前記映像信号処理装置は、輝度信号の輝度レベルを閾値
   と比較する比較手段と、 前記比較手段による比較の結果、入力輝度レベルが閾値
   よりも小さい場合に前記線形又は非線形関数によって前
   記輪郭信号のゲインを調整して元の輪郭信号よりも小さ
   い信号に変換された信号を出力させる一方、入力輝度レ
   ベルが前記閾値よりも大きい場合には前記線形又は非線
   形関数を用いることなく元の輪郭信号を出力させる出力
   選択手段と、 を備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
7. 【請求項７】 前記露出情報に応じて前記閾値を自動的
   に変更する閾値可変手段を具備していることを特徴とす
   る請求項６に記載の映像信号処理装置。
8. 【請求項８】 入力される輝度信号から輪郭信号を生成
   する輪郭信号生成手段と、 前記輪郭信号に対して係数を乗算する乗算手段と、 前記輝度信号の輝度レベルに依存して前記乗算手段の乗
   算係数を可変する手段であって、入力輝度レベルに対す
   る乗算係数の関係を規定するゲイン調整関数に従って入
   力輝度レベルに応じた乗算係数を提供する輝度レベル依
   存ゲイン調整手段と、 入力輝度信号の輝度レベルを閾値と比較する比較手段
   と、 前記比較手段による比較の結果、入力輝度レベルが前記
   閾値よりも小さい場合に前記ゲイン調整関数によって前
   記輪郭信号のゲインを調整し、前記乗算手段を介して元
   の輪郭信号よりも小さい信号に変換された信号を出力さ
   せる一方、入力輝度レベルが前記閾値よりも大きい場合
   には前記ゲイン調整関数を用いることなく元の輪郭信号
   を出力させる出力選択手段と、 前記出力選択手段から出力された信号が示す輪郭成分を
   前記輝度信号に加算する加算手段と、 を備えたことを特徴とする輪郭強調補正装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の輪郭強調補正装置にお
   いて、前記ゲイン調整関数は、ガンマ係数、ガンマゲイ
   ン、ホワイトノイズ量のうち、少なくとも一つのパラメ
   ータに依存する関数であることを特徴とする輪郭強調補
   正装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の輪郭強調補正装置に
    おいて、前記ゲイン調整関数は、ホワイトノイズの大き
    さに応じて定められる所定の輝度レベルよりも小さい信
    号に対してゲインを「０」とすることを特徴とする輪郭
    強調補正装置。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載の輪郭強調補正装置に
    おいて、前記ゲイン調整関数には、低輝度ほど乗算係数
    を小さい値とする線形又は非線形関数が適用されること
    を特徴とする輪郭強調補正装置。
12. 【請求項１２】 請求項８に記載の輪郭強調補正装置に
    おいて、ガンマ係数及びガンマゲインのうち少なくとも
    一つのパラメータの値が大きくなるにつれて前記ゲイン
    調整関数を小さくすることが可能であることを特徴とす
    る輪郭強調補正装置。