JP4335728B2 - Image processing apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子にて生成される撮像信号を処理する画像処理装置に係り、たとえば、それぞれ感度が異なる撮像信号を処理して広ダイナミックレンジの処理画像データを生成する画像処理装置および方法に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus that processes an imaging signal generated by an imaging device, and relates to, for example, an image processing apparatus and method that process imaging signals having different sensitivities to generate processed image data with a wide dynamic range. Is.
近年、CCD固体撮像素子やCMOS型撮像素子を搭載したディジタルカメラが普及している。このようなディジタルカメラでは、撮像素子の出力信号をディジタル信号に変換して、撮像素子の各画素にて生成された画素信号をディジタル画像信号として処理することにより、所望の画像信号を半導体メモリ等の情報記録媒体に記録することができる。 In recent years, digital cameras equipped with a CCD solid-state image sensor or a CMOS type image sensor have become widespread. In such a digital camera, the output signal of the image sensor is converted into a digital signal, and the pixel signal generated at each pixel of the image sensor is processed as a digital image signal, whereby a desired image signal is converted into a semiconductor memory or the like. Can be recorded on the information recording medium.
固体撮像素子の受光部には、フォトダイオードが垂直および水平走査方向にそれぞれ複数配列されて光電変換を行う画素をそれぞれ形成している。最近、撮像素子の受光面積の小型化と、画素数の増大とにより、画素密度が高まるとともに画素面積が小さくなってきている。このため撮像素子のダイナミックレンジが比較的狭く、所望の階調が再現可能なようにダイナミックレンジを拡大したり、露出を変更したりすることが行われている。 In the light receiving portion of the solid-state imaging device, a plurality of photodiodes are arranged in the vertical and horizontal scanning directions to form pixels that perform photoelectric conversion. Recently, due to the reduction in the light receiving area of the image sensor and the increase in the number of pixels, the pixel density has increased and the pixel area has decreased. For this reason, the dynamic range of the image sensor is relatively narrow, and the dynamic range is expanded or the exposure is changed so that a desired gradation can be reproduced.
たとえば特許文献1は、露光条件の異なる2枚の画像を合成するテレビジョンカメラ装置を開示している。また、特許文献2には、撮影時に露光量を変えながら複数コマを連写するブラケット撮影を行う電子スチルカメラが開示されている。
しかしながら、カメラの撮影者が撮影する被写界について、ディジタルカメラで撮影した結果をモニタ表示しておおよその写り具合を確認することができるが、たとえば、液晶表示パネルにモニタ表示される画像で撮影状態を確認する際、撮影画像がベストであるのか、またはそうではないのかをその詳細を判別することが困難であるという問題があった。つまり被写体のダイナミックレンジがどの程度あるのかを操作者が判断することは困難である。 However, with regard to the field of view taken by the photographer of the camera, it is possible to check the approximate image by displaying the result of the photographing with the digital camera on the monitor, but for example, photographing with the image displayed on the monitor on the liquid crystal display panel When checking the state, there is a problem that it is difficult to determine the details of whether the photographed image is the best or not. That is, it is difficult for the operator to determine how much the dynamic range of the subject is.
また、ブラケッティング撮影により、露出値を変更しながら複数コマの撮像画像を得る場合には、同一タイミングにて被写体を撮影することができないので、動いているような物体では同一画像を得ることができない。また、ブラケッティング撮影では、ハイライト部分をも含めてよりよく再現するように撮影することができず、ハイライト部分の階調性を再現するためには、他のアンダー部分に対して黒つぶれ状態となるような露出を与える必要があり、この場合、全体として暗い画像となってしまうおそれがある。 Also, when capturing images of multiple frames while changing the exposure value by bracketing shooting, the subject cannot be shot at the same timing, so the same image can be obtained with moving objects. Can not. Also, with bracketing shooting, it is not possible to shoot for better reproduction including the highlight part. To reproduce the gradation of the highlight part, It is necessary to give an exposure that gives a state, and in this case, there is a possibility that the entire image becomes dark.
また、ハイライト領域再現が「やわらかい」か「硬い」かのいずれかが選ばれるかは好みによって異なるので、その自由度を上げたいという要求がある。さらに、より広ダイナミックレンジ化処理を行う場合であっても、ダイナミックレンジが少ない被写界の撮影シーンで、必要以上に広ダイナミックレンジ化を行うと画像を全体的に暗くしてしまうという問題が発生する。したがって、撮影時において撮影者が必要なダイナミックレンジを適切に判断することが困難であるという問題があった。 In addition, since whether to reproduce the highlight area as “soft” or “hard” depends on the preference, there is a demand to increase the degree of freedom. In addition, even when performing a wider dynamic range process, if the dynamic range is increased more than necessary in a shooting scene in the scene with a small dynamic range, the image will be darkened as a whole. appear. Therefore, there is a problem that it is difficult for the photographer to appropriately determine the necessary dynamic range at the time of photographing.
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、低感度の撮像信号と高感度の撮像信号とを広ダイナミックレンジ処理して、ダイナミックレンジの異なる複数の広ダイナミックレンジ画像を生成する画像処理装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the disadvantages of the prior art, and an image processing apparatus that generates a plurality of wide dynamic range images having different dynamic ranges by performing wide dynamic range processing on low-sensitivity imaging signals and high-sensitivity imaging signals. And to provide a method.
本発明は上述の課題を解決するために、被写界を撮像する撮像手段に配設される高感度画素からの第1の撮像信号と低感度画素からの第2の撮像信号とを処理する画像処理装置において、この装置は、同一露光による第1および第2の撮像信号を前処理し、第1および第2の撮像信号をディジタル値に変換し、前処理および変換後の第1の画像データおよび第2の画像データを出力する前処理手段と、前処理手段にて処理された第1および第2の画像データをそれぞれ階調変換する複数の変換特性をそれぞれ有する第1および第2の階調変換手段と、第1および第2の階調変換手段の階調変換出力を合成する演算手段と、階調変換手段における階調変換特性を自動的に選択して、複数のダイナミックレンジの複数コマの合成処理画像データを生成させる自動階調処理手段とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention processes a first imaging signal from a high-sensitivity pixel and a second imaging signal from a low-sensitivity pixel that are disposed in an imaging unit that images an object scene. In the image processing apparatus, the apparatus pre-processes the first and second imaging signals by the same exposure, converts the first and second imaging signals into digital values, and performs the pre-processing and the converted first image. Preprocessing means for outputting data and second image data, and first and second having a plurality of conversion characteristics for gradation-converting the first and second image data processed by the preprocessing means, respectively. Gradation conversion means, calculation means for combining the gradation conversion outputs of the first and second gradation conversion means, and gradation conversion characteristics in the gradation conversion means are automatically selected, and a plurality of dynamic ranges can be selected. Composite image data of multiple frames Characterized in that it comprises an automatic gradation processing means for made.
この場合、この装置は、被写界の最大ダイナミックレンジを検出する検出手段を含み、自動階調処理手段は、検出手段による検出結果に基づいて、階調変換特性を選択するとよく、また、検出手段は、前処理されて生成される第2の画像データに基づいて最大ダイナミックレンジを検出するとよく、さらに自動階調処理手段は、最大ダイナミックレンジに応じて複数のダイナミックレンジの複数コマの合成処理画像データを生成させる処理を制限するとよい。 In this case, the apparatus includes detection means for detecting the maximum dynamic range of the object scene, and the automatic gradation processing means may select the gradation conversion characteristics based on the detection result by the detection means, and the detection The means may detect the maximum dynamic range based on the second image data generated by pre-processing, and the automatic gradation processing means may synthesize a plurality of frames of a plurality of dynamic ranges according to the maximum dynamic range. The processing for generating image data may be limited.
また、この装置は、撮像手段を含む撮像装置であるとよく、さらに合成処理画像データを記録する記録手段を含むとよい。また、この装置は、撮像手段を制御する制御手段を含み、制御手段は、被写界を段階露出にて撮像させる露光量ブラケット撮影モードを有するとよく、さらに制御手段は、露光量ブラケット撮影モードにて生成される複数コマの第1および第2の撮像信号から第1および第2の画像データをそれぞれの撮影コマについて生成させるとよい。 The apparatus may be an imaging apparatus including an imaging unit, and may further include a recording unit that records the composite processed image data. The apparatus may include a control unit that controls the imaging unit, and the control unit may have an exposure bracket shooting mode for capturing an image of the object scene in a stepwise exposure, and the control unit may further include an exposure bracket shooting mode. The first and second image data may be generated for each photographing frame from the first and second imaging signals of the plurality of frames generated in step S2.
また、本発明は上述の課題を解決するために、被写界を撮像する撮像手段に配設される高感度画素からの第1の撮像信号と低感度画素からの第2の撮像信号とを処理する画像処理方法において、この方法は、同一露光による第1および第2の撮像信号を前処理し、第1および第2の撮像信号をディジタル値に変換し、前処理および変換後の第1の画像データおよび第2の画像データを出力する前処理工程と、前処理工程にて処理された第1および第2の画像データを複数の変換特性にてそれぞれ階調変換する第1および第2の階調変換工程と、第1および第2の階調変換工程にてそれぞれ階調変換した値を合成する演算工程と、階調変換工程にて処理する階調変換特性を自動的に選択して、複数のダイナミックレンジの複数コマの合成処理画像データを生成させる自動階調処理工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a first imaging signal from a high-sensitivity pixel and a second imaging signal from a low-sensitivity pixel disposed in an imaging unit that images the object scene. In the image processing method to be processed, this method pre-processes the first and second imaging signals by the same exposure, converts the first and second imaging signals into digital values, and performs the pre-processing and the converted first first. A preprocessing step for outputting the image data and the second image data, and first and second for converting the gradation of the first and second image data processed in the preprocessing step with a plurality of conversion characteristics, respectively. Automatically select the gradation conversion process, the calculation process for synthesizing the values converted in the first and second gradation conversion processes, and the gradation conversion characteristic to be processed in the gradation conversion process. Multiple frames of multiple dynamic ranges Characterized in that it comprises an automatic gradation processing step of generating the data.
この場合、この方法は、被写界の最大ダイナミックレンジを検出する検出工程を含み、自動階調処理工程は、検出工程による検出結果に基づいて、階調変換特性を選択するとよく、また、検出工程は、前処理されて生成される第2の画像データに基づいて最大ダイナミックレンジを検出するとよく、さらに自動階調処理工程は、最大ダイナミックレンジに応じて複数のダイナミックレンジの複数コマの合成処理画像データを生成させる処理を制限するとよい。 In this case, this method includes a detection step of detecting the maximum dynamic range of the object scene, and the automatic gradation processing step may select the gradation conversion characteristic based on the detection result of the detection step, and the detection. The process may detect the maximum dynamic range based on the second image data generated by pre-processing, and the automatic gradation processing process may be a combination process of a plurality of frames of a plurality of dynamic ranges according to the maximum dynamic range. The processing for generating image data may be limited.
また、この方法は、合成処理画像データを記録する記録工程を含むとよく、また、撮像手段を制御する制御工程を含み、被写界を段階露出にて撮像させる露光量ブラケット撮影モードにて被写界を撮像するとよく、この場合、制御工程は、露光量ブラケット撮影モードにて生成される複数コマの第1および第2の撮像信号から第1および第2の画像データをそれぞれの撮影コマについて生成させるとよい。 In addition, this method may include a recording step of recording the composite processed image data, and also includes a control step of controlling the imaging means, and the exposure is performed in an exposure amount bracket shooting mode in which the object scene is captured at a stepwise exposure. The scene may be imaged. In this case, the control process takes the first and second image data from the first and second imaging signals of the plurality of frames generated in the exposure amount bracket shooting mode for each shooting frame. It should be generated.
本発明によれば、撮像素子に配設された低感度の副画素と高感度の主画素とから得られるそれぞれの撮像信号を用いて広ダイナミックレンジ処理する際に、変換特性の異なる階調変換テーブルにて処理し合成することにより、ダイナミックレンジが異なる複数の広ダイナミックレンジ画像を自動的に生成して、その処理画像データを出力し、情報記録媒体等に記録することができる。 According to the present invention, when performing wide dynamic range processing using respective imaging signals obtained from low-sensitivity sub-pixels and high-sensitivity main pixels arranged in the imaging device, gradation conversion having different conversion characteristics is performed. By processing and synthesizing with a table, a plurality of wide dynamic range images having different dynamic ranges can be automatically generated, and the processed image data can be output and recorded on an information recording medium or the like.
また、たとえばブロック積算値等の測光結果からブロック最大値等の被写界のダイナミックレンジを計測して、そのダイナミックレンジまでの階調を再現可能な段階までの広ダイナミックレンジ化処理を自動的に行い、さらにその段階を超える広ダイナミックレンジ化処理を行わないように自動的に制限することができるので、撮影シーンに応じた適切な処理が行われて処理負荷を軽減するとともに、記録枚数が無用に増大することを防止することができる。 In addition, for example, the dynamic range of the object scene such as the block maximum value is measured from the photometric result such as the block integrated value, and the wide dynamic range processing up to the stage where the gradation up to the dynamic range can be reproduced is automatically performed. It is possible to automatically limit the wide dynamic range processing beyond that level, so appropriate processing according to the shooting scene is performed to reduce the processing load and the number of recorded sheets is unnecessary Can be prevented.
さらに、このような適切な範囲にて自動的に広ダイナミックレンジ処理化処理された複数の高品質処理画像から、ユーザが好まれる画像を選択して最終画像として使用することができる。また、露出補正を伴う段階撮影を併用して、複数の広ダイナミックレンジ処理を行うことができ、この場合さらに、ユーザの好みの画像を選択する幅が広がり、たとえばハイライト階調再現について好みの画像を選択する自由度を拡大することができる。 Furthermore, an image preferred by the user can be selected from a plurality of high quality processed images that have been automatically processed with a wide dynamic range within such an appropriate range, and can be used as a final image. In addition, it is possible to perform a plurality of wide dynamic range processes by using stepwise photography with exposure correction. In this case, the range of selection of a user's favorite image is widened. The degree of freedom for selecting an image can be expanded.
次に添付図面を参照して本発明による画像処理装置および方法の実施例を詳細に説明する。 Next, embodiments of an image processing apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図2を参照すると、本発明による画像処理装置および方法をディジタルカメラに適用した実施例が示されている。図示するようにディジタルカメラ20は、撮像部22にて撮像される被写界の画像信号をアナログ・フロントエンド回路(AFE) 24と信号処理部26と圧縮符号化部28とにて処理し、記録装置30に装填される情報記録媒体にその処理データを記録する撮像装置であり、また、撮像画像を表示部32にモニタ表示可能な撮像装置である。
Referring to FIG. 2, there is shown an embodiment in which the image processing apparatus and method according to the present invention are applied to a digital camera. As shown in the figure, the
撮像部22は、不図示の撮像レンズ、絞り、メカニカルシャッタおよびこれらを駆動する駆動回路と、撮像レンズを介して結像される光学像を光電変換する固体撮像素子とを含む撮像ユニットであり、被写界の光学像を固体撮像素子の撮像面に結像させて所定時間露光することにより結像画像に応じたカラー撮像信号を出力する。
The
固体撮像素子は、たとえば図3に示す撮像素子300のように、有効画素によるイメージング領域310が、水平走査方向に1416画素配置され垂直走査方向に2128画素配置された2次元イメージセンサであり、本実施例では各垂直電荷転送路VCCDおよび水平電荷転送路が電荷結像素子(CCD)にて形成されたCCD型固体撮像素子を使用している。なお撮像素子300はCMOS型イメージセンサにて構成してもよい。これらイメージング領域310の周辺には、感光領域を遮光して光学的黒レベルの信号生成を行うオプチカルブラック(OB)部がイメージング領域310の周囲上下左右に所定幅で配置されているがその図示を省略する。
The solid-state image sensor is a two-dimensional image sensor in which an
撮像素子300の撮像面に配置される光電変換部の画素を構成するフォトダイオード周辺の構成を図4に部分的に示すと、図示するように、フォトダイオードPDは、たとえば8角形の多角形に形成されて、その上面に斜めおよび水平方向に屈曲して形成した遮光部材310およびその下層の分離領域等により、フォトダイオードPDの感光領域を相対的に受光面積の大きい主画素PDLと相対的に受光面積が小さい副画素PDSとに分割した二重感光領域構成である。主画素PDLは、副画素PDSに較べてその面積比に応じて信号電荷生成量が多く受光感度が高くなるため画素PDLは同一光量を受光する場合、画素PDSに較べて速く飽和する。この様子を図5に示す。
FIG. 4 partially shows a configuration around a photodiode that constitutes a pixel of the photoelectric conversion unit arranged on the imaging surface of the
同図では一例として主画素PDLと副画素PDSとの面積比が4:1の場合の入力輝度に対する撮像素子出力を示すグラフであり、主画素出力500は、100%輝度レベルにて飽和し、副画素出力510は400%輝度レベルまで飽和しない状態が示されて感度比が16対1となっている。副画素出力510のうち100%ないし400%輝度レベルの値を主画素出力500に合成すると特性520に示されるように、ハイライト部分の階調再現が可能なようにダイナミックレンジを拡大させることができる。
In the figure, as an example, it is a graph showing the image sensor output with respect to the input luminance when the area ratio of the main pixel PDL and the sub-pixel PDS is 4: 1. The
図4に戻ってこれら画素PDLおよび画素PDSにて生成される信号電荷は、それぞれ隣接する垂直電荷転送路VCCDの一領域に対する読出しパルスに応じて、それぞれ対応する垂直電荷転送路VCCDの領域に画素PDLおよび画素PDSにて生成される信号電荷を独立してシフトさせて読み出すことができる。また、これら画素PDLおよび画素PDSにて生成される信号電荷をともに垂直電荷転送路VCCDに読み出して混合して一組の組画素として転送することもできる。 Returning to FIG. 4, the signal charges generated in the pixels PDL and PDS are respectively transferred to the corresponding vertical charge transfer path VCCD in response to a read pulse for one area of the adjacent vertical charge transfer path VCCD. Signal charges generated in the PDL and the pixel PDS can be independently shifted and read out. It is also possible to read out the signal charges generated in the pixels PDL and PDS to the vertical charge transfer path VCCD, mix them, and transfer them as a set of pixels.
各フォトダイオードPDは、水平および垂直走査方向にそれぞれ1/2画素間隔分ずつずらして平面配置されており、各垂直電転送路VCCDは各フォトダイオードPD間をジグザグ状に縫うように配設されている。各VCCDの各領域には不図示の転送電極が接続されて、印加される電位に応じたポテンシャル井戸を形成するとともに、ポテンシャル井戸の位置を変化させる垂直転送パルスが供給されることにより、フォトダイオードPDからシフトされた信号電荷を水平電荷転送路(不図示)方向に転送する。 Each photodiode PD is arranged in a plane with a ½ pixel interval shifted in the horizontal and vertical scanning directions, and each vertical power transfer path VCCD is arranged to sew between each photodiode PD in a zigzag manner. ing. A transfer electrode (not shown) is connected to each region of each VCCD to form a potential well corresponding to the applied potential, and a vertical transfer pulse that changes the position of the potential well is supplied, thereby providing a photodiode. The signal charge shifted from the PD is transferred in the direction of a horizontal charge transfer path (not shown).
なお、これらフォトダイオードPDの上面には、たとえばRGB原色色フィルタまたは補色型色フィルタと、光を各主画素PDLおよび副画素PDSに集光させるためのマイクロレンズとが、たとえば各フォトダイオードPD単位で積層配置されているがそれらの図示を省略している。信号電荷は垂直電荷転送路(VCCD)を垂直転送しさらに水平転送パルスによって水平電荷転送路を水平転送する。水平転送した信号電荷は水平電荷転送路の終端に接続された不図示の出力アンプにて検出されて、出力アンプは信号電荷量に応じた電気信号を各画素の画素値を表す画素信号として撮像部22から出力する。
In addition, on the upper surface of these photodiodes PD, for example, RGB primary color filters or complementary color filters, and microlenses for condensing light on each main pixel PDL and subpixel PDS, for example, each photodiode PD unit Are not shown in the drawing. The signal charge is vertically transferred through the vertical charge transfer path (VCCD) and further horizontally transferred through the horizontal charge transfer path by a horizontal transfer pulse. The horizontally transferred signal charge is detected by an output amplifier (not shown) connected to the end of the horizontal charge transfer path, and the output amplifier picks up an electric signal corresponding to the signal charge amount as a pixel signal representing the pixel value of each pixel. Output from
図2に戻って、撮像部22の撮像素子300、撮像レンズ、絞りおよびメカニカルシャッタは、タイミング信号生成回路(TG) 40から供給されるレリーズ信号(S1,S2)および電子シャッタ制御信号(ES)およびメカニカルシャッタ開閉信号等のタイミング信号、転送パルス等の駆動パルスおよび各種制御信号等に応じたタイミングにて駆動される。
Returning to FIG. 2, the
撮像部22の出力はアナログ・フロントエンド回路(AFE) 24に接続され、AEF 24は、撮像部22の出力を相関二重サンプリングする相関二重サンプル回路(CDS)と、増幅回路と、アナログ/ディジタル(AD)変換回路とを含むアナログ信号処理回路である。本実施例におけるAD変換回路は、入力信号をたとえば14ビットディジタル信号に変換して出力する。AFE 24は、撮像信号をディジタルに変換して生成したディジタル画像信号を信号処理部26に出力する。AFE 24は、TG 40から供給される画素クロック等のタイミング信号によって各画素値を処理する。
The output of the
タイミング信号生成回路(TG) 40は、制御回路(CPU) 50から与えられる制御信号に応じてこれらタイミング信号を生成する。また、タイミング制御回路40による露出期間中に制御回路50からスピードライト52に発光制御信号が出力されると、TG 40は、スピードライト52を発光させるタイミングを制御する信号を出力し、制御回路50からの指示に応じて閃光時間のタイミングを調節して照射時間を制御することができる。
The timing signal generation circuit (TG) 40 generates these timing signals in accordance with control signals given from the control circuit (CPU) 50. In addition, when a light emission control signal is output from the
AFE 24の出力に接続された信号処理回路26は、入力されるディジタル画素信号を演算処理して撮像のための各種情報を生成し、また、入力される画素信号から所望の画像信号を作成する画像形成処理部である。信号処理回路26は、バス60に接続されるメモリ(DRAM) 54に画像信号を格納させるとともに一旦格納したデータに対して、主画素PDLおよび副画素PDSの各データを順次処理をして、これら主画素PDLおよび副画素PDSからの画像データを合成することにより、広ダイナミックレンジの画像データを生成する処理機能を有している。メモリ54は、主画素PDLによる1フレームの画像データと副画素PDSによる画像データとの少なくとも2フレーム分記憶する記憶領域を有している。なおメモリ54の記憶容量は、たとえば露出量ブラケット撮影(段階露出)を行う際の撮影間隔に応じてさらに複数フレーム分の画像データを格納する記憶領域を有するとよい。また、メモリ54の記憶容量は、後述するダイナミックレンジ・ブラケット処理モードによって生成される処理画像のフレーム数に応じて、処理後の複数コマの画像データを一旦蓄積記しておく記憶領域を含むとよい。
The
信号処理回路26は、バス60を介して制御回路50の制御を受けて各種処理を行い、これら信号処理回路26および制御回路50の機能等により、ダイナミックレンジ幅を所定量変更して処理した複数コマの処理画像を自動的に生成するダイナミックレンジ・ブラケット処理モードを有している。このダイナミックレンジ・ブラケット処理モードは、操作者によってモード設定されると有効に機能するように予め機能選択することができる。この信号処理回路26の詳細構成については後述する。
The
バス60には、さらに圧縮符号化部28と記録装置30と表示部32とが接続されている。圧縮符号化処理部30は、信号処理回路26にて処理された画像データを情報記録媒体に記録したり、外部へ伝送したりするための情報量抑圧を行う処理部であり、撮影した静止画および動画像に応じた圧縮符号化処理を施す。圧縮符号化した符号化データはたとえば記録装置30に送られて、半導体メモリや光ディスク等の情報記録媒体に記録される。また信号処理回路26にて表示用のデータを作成した場合や、圧縮符号化部28にて符号化データが復号されて表示用データが作成された場合、それら表示データが表示部32に供給されると表示部32は入力した表示データに応じた画像および映像を液晶表示パネル等の表示装置に表示する。
A
バス60に接続された制御回路(CPU) 50は、撮像記録およびモニタ再生等を制御するコンピュータ回路およびその周辺回路であり、各部を制御するファームウェアによって作動し、操作部70にて操作および設定される操作情報に応じて各部を制御する制御信号を各機能部に供給する。
A control circuit (CPU) 50 connected to the
信号処理回路26の詳細構成図を図1に示す。図示するように信号処理回路26は、主画素PDLにて生成されて入力される主画素データ(high)のうち、オプチカルブラック(OB)部分を処理して黒基準を算出するともにOB部分のデータを削除して出力するOB処理部100と、各画素値を演算して分光特性を補正するリニアマトリックス処理部102と、各色成分の分光感度を補正するとともにホワイトバランス(WB)を調節する演算処理を行うWBゲイン処理部104とを含み、これらは主画素PDLからの主画素データ(high)に対する前処理を行う前処理回路106を構成している。
A detailed configuration diagram of the
さらに信号処理回路26は、副画素PDSにて生成されて入力される副画素データ(low)のうち、オプチカルブラック(OB)部分を処理して黒基準レベルを算出するともにOB部分のデータを削除するOB処理部108と、各画素値をマトリックス演算するリニアマトリックス処理部110と、ホワイトバランス(WB)を整える演算処理を行うWBゲイン処理部112とを含み、これらは副画素PDSからの副画素データ(low)に対する前処理を行う前処理回路114を構成している。リニアマトリックス処理部110は、三原色R,G,B画素データおよび輝度データYHを生成し得られた画像データにマトリクス処理を施し、処理後の画像データY,Cr,Cbを生成する。リニアマトリックス処理部110の出力は、WBゲイン処理部112とともに積算ブロック回路116に接続されている。
Further, the
積算ブロック回路116は、リニアマトリックス処理部110にて生成される画像データYに基づいて、イメージング領域310に設定した測光エリア内の各ブロックの平均輝度および最大値等を検出する演算回路である。詳しくは図3に示したようにイメージング領域310の中央部に水平方向に16ブロックおよび垂直方向に16×16ブロックに分割した16×16分割積算エリア320を設定し、これら256ブロックの輝度レベルをそれぞれブロック毎に積算した値の平均値をブロック積算値として算出し、このブロック積算値が最大であるブロック最大値Gmaxを検出する。また積算ブロック回路116は、算出したブロック積算値を制御回路50に出力して撮影の際の露出量(EV)を制御回路50に決定させるTTL測光機能を有している。積算ブロック回路116は検出したブロック最大値Gmaxを自動階調処理回路118に出力する。
The integration block circuit 116 is an arithmetic circuit that detects the average luminance and the maximum value of each block in the photometry area set in the
自動階調処理回路118は、積算ブロック回路116から供給されるブロック最大値Gmaxに基づいて、ダイナミックレンジ(以下、”Dレンジ”と略記する場合がある)がそれぞれ異なる複数のDレンジ処理画像を生成させるダイナミックレンジ・ブラケット処理を行う際に、処理するダイナミックレンジを順次決定し、決定したダイナミックレンジに対応する階調変換特性の合成テーブルを自動的に選択する自動階調処理機能を有する。自動階調処理回路118は、撮像画像を合成処理する際のダイナミックレンジを決定し、階調変換特性を選択することにより、ダイナミックレンジが異なる複数画像の合成画像データを作成させる機能を有する。本実施例における自動階調処理回路118は、ダイナミックレンジをたとえば6段階に分割し、これら複数段階に応じた階調変換特性を選択する。具体的には、後述するγ補正回路122とルックアップテーブル130に格納された変換テーブルとを各ダイナミックレンジに応じて順次選択する。 Based on the block maximum value Gmax supplied from the integration block circuit 116, the automatic gradation processing circuit 118 generates a plurality of D range processed images having different dynamic ranges (hereinafter, sometimes abbreviated as “D range”). When performing dynamic range bracket processing to be generated, an automatic gradation processing function for sequentially determining a dynamic range to be processed and automatically selecting a synthesis table of gradation conversion characteristics corresponding to the determined dynamic range is provided. The automatic gradation processing circuit 118 has a function of generating a composite image data of a plurality of images having different dynamic ranges by determining a dynamic range when combining captured images and selecting a gradation conversion characteristic. The automatic gradation processing circuit 118 in this embodiment divides the dynamic range into, for example, six stages, and selects gradation conversion characteristics corresponding to these plural stages. Specifically, a γ correction circuit 122 (to be described later) and a conversion table stored in the lookup table 130 are sequentially selected according to each dynamic range.
また、自動階調処理回路118は、異なるダイナミックレンジの処理画像の作成コマ数を積算ブロック回路116から供給されるブロック最大値Gmaxに基づいて自動的に制限する機能を有する。具体的には、自動階調処理回路118は、被写界のダイナミックレンジが主画素PDLによる高感度側の画像で表現できるダイナミックレンジの何倍であるかを、撮影シーンの状態、たとえばブロック最大値Gmaxに基づいて判断し、ダイナミックレンジ・ブラケットモードが設定されると、そのブロック最大値Gmaxを含むダイナミックレンジまでの処理を行い、そのダイナミックレンジを超える段階のダイナミックレンジ画像の生成処理を自動的に行わないように制御する。 Further, the automatic gradation processing circuit 118 has a function of automatically limiting the number of frames created with processed images having different dynamic ranges based on the block maximum value Gmax supplied from the integration block circuit 116. Specifically, the automatic gradation processing circuit 118 determines how many times the dynamic range of the object scene can be expressed by the image on the high sensitivity side of the main pixel PDL, for example, the state of the shooting scene, for example, the block maximum Judgment is made based on the value Gmax, and when dynamic range bracket mode is set, processing up to the dynamic range including the block maximum value Gmax is performed, and dynamic range image generation processing exceeding the dynamic range is automatically performed. Control not to do.
この被写界のダイナミックレンジの算出処理を説明すると、自動階調処理回路118は、図5に示したように主画素PDLの最大値が14[bit]で表され、副画素PDSの飽和レベルが主画素の1/4になるので、副画素PDSの値は"0〜4095"の12[bit]で表され、この最大値"4095"をダイナミックレンジ400%とする算出式(1)により被写界のダイナミックレンジDxを決定する。 The calculation process of the dynamic range of the object scene will be described. The automatic gradation processing circuit 118 indicates that the maximum value of the main pixel PDL is represented by 14 [bit] and the saturation level of the sub-pixel PDS as shown in FIG. Is 1/4 of the main pixel, so the value of the sub-pixel PDS is represented by 12 [bit] of "0 to 4095", and the maximum value "4095" is set to a dynamic range of 400% according to the calculation formula (1) Determine the dynamic range Dx of the object scene.
Dx=ブロック最大値Gmax ×400[%] / (4095) [%] ・・・(1)
なお、自動階調処理回路118は、たとえば自動露出時において制御回路50から制御される実際の露出量および露出補正量等を考慮して、処理するダイナミックレンジの幅を制限してもよい。
Dx = block maximum value Gmax x 400 [%] / (4095) [%] (1)
Note that the automatic gradation processing circuit 118 may limit the width of the dynamic range to be processed in consideration of, for example, the actual exposure amount and exposure correction amount controlled by the
図1に戻って、WBゲイン処理部104,112の出力は前処理回路106,114の出力を構成し、それぞれγ補正回路120,122に接続されている。γ補正回路120,122はそれぞれ14ビットデータの主画素データ(high)および最大12ビットデータの副画素データ(low)のガンマ(γ)を補正する回路であり、一方のγ補正回路120は、画像信号の出力形態等の処理目的に応じた階調にそれぞれ補正してたとえば8ビットにて表される主画素データ(high)を出力する。他方のγ補正回路122は、副画素データ(low)を補正する複数の変換テーブルを備え、自動階調処理回路118から供給される選択信号により選択される変換特性の変換テーブルを用いて副画素データ(low)を階調変換する点でγ補正回路120と異なり、変換後の副画素データ(low)を出力する。主画素PDLを処理するγ補正回路120の出力はルックアップテーブル(LUT) 130に接続されている。
Returning to FIG. 1, the outputs of the WB
ルックアップテーブル(LUT) 130は、主画素PDLからの主画素画像データ(high)に対し、ゲインを調節する複数段階のダイナミックレンジ・パラメータに応じた階調特性があらかじめそれぞれ設定されたゲインテーブル(h_gain) 132を含む階調変換回路である。さらにルックアップテーブル(LUT) 130は、副画素PDSからの副画素画像データ(low)に対し、ゲインを調節する複数段階のダイナミックレンジ・パラメータに応じた階調特性があらかじめそれぞれ設定されたゲインテーブル(l_gain) 134を含む。これらゲインテーブル(h_gain) 132とゲインテーブル(l_gain) 134とには、それぞれ、6段階のダイナミックレンジに対応する複数の変換テーブルが格納されて、それぞれの変換テーブルは、入力データを8ビットデータに変換して出力する。 The look-up table (LUT) 130 is a gain table in which gradation characteristics corresponding to a plurality of dynamic range parameters for adjusting the gain are respectively set in advance for the main pixel image data (high) from the main pixel PDL. h_gain) is a gradation conversion circuit including 132. Furthermore, the look-up table (LUT) 130 is a gain table in which gradation characteristics corresponding to a plurality of dynamic range parameters for adjusting gain are set in advance for sub-pixel image data (low) from the sub-pixel PDS. (l_gain) 134 is included. Each of the gain table (h_gain) 132 and the gain table (l_gain) 134 stores a plurality of conversion tables corresponding to six stages of dynamic ranges. Each conversion table converts input data into 8-bit data. Convert and output.
ゲインテーブル(h_gain) 132の出力と、このテーブル変換前の値、つまりγ補正回路120の出力とが入力データを乗算する乗算器140に接続されている。また、ゲインテーブル(l_gain) 134の出力と、副画素PDSから生成されて処理されたγ補正回路122の出力とが入力データを乗算する乗算器142に接続されている。さらに乗算器140,142の各出力は、入力データを加算演算する加算器144に接続されて、加算器144の出力がリミッタ回路146に接続されている。リミッタ回路146は、加算器144の出力データをたとえば8ビット幅のデータに制限する回路であり、値"256"以上のデータが入力した場合に値"255"の固定値を出力する。リミッタ回路146の出力は信号処理部26の出力を形成し、バスインタフェースを介してバス60に接続される。このように、ゲインテーブル(h_gain) 132は、γ補正回路120の出力に接続されて、主画素PDLの値を階調変換する際の重みを決定するテーブル値が設定されている。また、ゲインテーブル(l_gain) 134は、γ補正回路122の出力に接続されて、副画素PDSの値を階調変換する際の重みを決定するテーブル値が設定されている。
The output of the gain table (h_gain) 132 and the value before the table conversion, that is, the output of the
ここで、ルックアップテーブル(LUT) 130に格納された階調変換テーブルと広ダイナミックレンジ合成処理とについて説明する。この広ダイナミックレンジ合成処理の合成式を示すと、リミッタ回路146に出力される合成後の値"data"は、次式(2)により導かれる。
Here, the gradation conversion table stored in the lookup table (LUT) 130 and the wide dynamic range synthesis process will be described. When a synthesis formula for the wide dynamic range synthesis processing is shown, the synthesized value “data” output to the
"data"=(high+MIN(high/th,1)×low)×MAX(1-lg(high/th),p) ・・・(2)
=MAX(1-lg(high/th),p)×high+(MAX(1-lg(high/th),p)×MIN(high/th,1))×low ・・・(3)
ここで、
h_gain=MAX(1-lg(high/th),p) ・・・(4)
l_gain=MAX(1-lg(high/th),p)×MIN(high/th,1))=h_gain×wl ・・・(5)
とすると、
data=h_gain×high+l_gain×low ・・・(6)
である。
“data” = (high + MIN (high / th, 1) × low) × MAX (1-lg (high / th), p) (2)
= MAX (1-lg (high / th), p) × high + (MAX (1-lg (high / th), p) × MIN (high / th, 1)) × low (3)
here,
h_gain = MAX (1-lg (high / th), p) (4)
l_gain = MAX (1-lg (high / th), p) × MIN (high / th, 1)) = h_gain × wl (5)
Then,
data = h_gain × high + l_gain × low (6)
It is.
式(6)で示されるように、主画素データ(high)とゲインテーブル(h_gain) 132とを乗算器140にて乗算した演算結果と、副画素データ(low)とゲインテーブル(l_gain) 134とを乗算器142にて乗算した演算結果とを加算器144にて加算した演算結果がリミッタ回路146に出力される。
As shown in Equation (6), the operation result obtained by multiplying the main pixel data (high) and the gain table (h_gain) 132 by the
LUT 130のゲインテーブル(h_gain) 132は、たとえば図6に示すような入出力特性600を有し、実施例ではパラメータ"th","p","lg"に応じて設定された複数種類(6パターン)の変換テーブルを備えている。また、ゲインテーブル(l_gain) 134は、図6に示した入出力特性にたとえば図7に示す入出力特性700が乗算されるものであり、実施例ではパラメータ"th","p","lg"に応じて設定された複数種類(6パターン)の変換テーブルを備えている。
The gain table (h_gain) 132 of the
自動階調処理回路118は、図8に示すように、複数段階(a)〜(f)の処理パターンにダイナミックレンジ処理を切り替えるために、たとえば400[%]までのダイナミックレンジを各段階のダイナミックレンジ閾値D12、D23、D34、D54、D56およびD56以上の6段階毎に処理範囲を分割し、これら範囲毎に対応する副画素γテーブル(BLUT 0〜5)と合成テーブル(MIXLUT 0〜5)とを対応関係表800に基づいてそれぞれ選択する。自動階調処理回路118は、副画素γテーブル(BLUT:0〜5)のいずれかを処理段階毎に順次選択する選択信号をγ補正回路122に出力し、また合成テーブル(MIXLUT:0〜5)のいずれかを処理段階毎に順次選択する選択信号をルックアップテーブル(LUT) 130に出力する。この選択信号は、たとえば副画素γテーブル(BLUT 0〜5)および合成テーブル(MIXLUT 0〜5)のそれぞれのアドレスを直接指定するテーブル番号等のアドレス情報でよい。なお、自動階調処理回路118は、ブロック最大値Gmaxを含む段階までの広ダイナミックレンジ化の合成処理を実行させて、それを超える段階のダイナミックレンジ処理を行わないように制限することができる。
As shown in FIG. 8, the automatic gradation processing circuit 118 changes the dynamic range up to 400 [%], for example, in order to switch the dynamic range processing to the processing patterns of a plurality of steps (a) to (f). The processing range is divided into 6 stages of range thresholds D12, D23, D34, D54, D56 and D56 or more, and the sub-pixel γ table (BLUT 0-5) and synthesis table (MIXLUT 0-5) corresponding to each range. Are selected based on the correspondence table 800. The automatic gradation processing circuit 118 outputs a selection signal for sequentially selecting one of the sub-pixel γ tables (BLUT: 0 to 5) for each processing stage to the
図2に戻って制御回路(CPU) 50は、操作部70にて操作および設定される操作情報に応じて各部を制御するシステム制御部であり、マイクロコンピュータ回路とそのファームウェアおよびデータを記憶する記憶素子やコンピュータ周辺回路等を含む。
Returning to FIG. 2, the control circuit (CPU) 50 is a system control unit that controls each unit according to operation information operated and set by the
制御回路50は、操作部70にて検出されるレリーズ操作のシャッタレリーズ半押し(S1)を認識すると、被写界を予備撮影させて測光および測距して撮影制御情報を取得し、これら撮影制御情報に基づいて露出値とフォーカス位置とを制御するとともに、撮像映像を表示部32にモニタ表示させる制御を行う。
When the
制御回路50はさらに、シャッタレリーズ全押し(S2)を認識すると、被写界をたとえば撮影制御情報に基づいて本撮影させる。制御回路50は、操作部70から露光量ブラケット撮影モードが指示されると、決定した露出値とその露出値をプラス補正および(または)マイナス補正した露出値とにて段階露出撮影する露光量ブラケット撮影を制御する。露光量ブラケット撮影モードでは、たとえば、補正量が-1/3EV,0EV,+1/3EV,+2/3EV,+1EV,...等の段階露出による連続撮影を行う。
Further, when recognizing the shutter release full press (S2), the
さらに制御回路50は、操作部70からダイナミックレンジ・ブラケット処理モードが指示されると、撮影画像データに対する広ダイナミックレンジ合成処理を、複数の異なるダイナミックレンジ画像を得られるように信号処理部26を制御する機能を有する。本実施例では、露光量ブラケット撮影時において、さらにダイナミックレンジ・ブラケット処理モードが設定されている状態にて、プラス補正側で撮影する際に複数の広ダイナミックレンジ処理画像を生成することができ、この場合、マイナス補正側での撮影時と、無補正(±0EV)撮影時には、広ダイナミックレンジ処理画像を生成する処理を1コマなどに制限することができる。
Further, when the dynamic range / bracket processing mode is instructed from the
以上のような構成で、本実施例におけるディジタルカメラ20の動作を図9を参照して説明すると、同図にはディジタルカメラ20の基本的な撮像シーケンスが示されている。まず、シャッタレリーズ半押し後の期間S1では、メカニカルシャッタが解放されるとともに、モニタ画像撮影のための撮像制御がその撮像信号に基づいて行われて露出量および焦点調節が自動調節されるとともに、その撮像画像が間引き処理されてたとえば毎秒15〜30フレームの動画像が表示部32にモニタ表示される。
With reference to FIG. 9, the operation of the
そこでシャッタレリーズ全押しが検出されると期間S2において、電子シャッタパルスESが撮像部22の撮像素子300に与えられる。撮像素子300は不要電荷の高速掃き出しの後、電子シャッタパルスESに応じたタイミングにて掃き出しを停止するとともに、メカニカルシャッタは引き続き解放されている。撮像素子300では受光量に応じた信号電荷の生成が行われ、メカニカルシャッタが閉成して露光時間が終了すると主画素PDLにて生成された信号電荷を主画素PDLに対するフィールドシフトパルスFS1に応動して垂直および水平電荷転送路に読み出して転送し、信号電荷に応じた画素信号を出力する。これら主画素PDLからの画素信号はAFE 24および信号処理部26にて処理されてメモリ54に格納される。
Therefore, when the shutter release full-press is detected, the electronic shutter pulse ES is given to the
次いで副画素PDSに対するフィールドシフトパルスFS2がTG 40から撮像素子300に供給されると、副画素PDSにて生成された信号電荷が垂直および水平電荷転送路に読み出されて、信号電荷に応じた画素信号が出力される。これら副画素PDSからの画素信号はAFE 24および信号処理部26にて処理されてメモリ54に格納される。この副画素取り込みが行われるとともに、信号処理部26では、既に主画素取り込みによってメモリ54に格納した主画素信号に対し自動ホワイトバランス調整、画素欠陥補正、OB処理、リニアマトリックス補正およびホワイトバランスゲイン処理等の前処理が施される。
Next, when the field shift pulse FS2 for the sub-pixel PDS is supplied from the
副画素取り込みが完了すると、メモリ54に格納されている副画素信号について信号処理部26にて前処理が施された後、これら前処理後の主画素PDLおよび副画素PDSの各画像データを階調合成して広ダイナミックレンジ化する自動階調処理が施され、処理後の広ダイナミックレンジ化された合成画像データは信号処理部26からたとえば圧縮符号化処理部28に出力されて圧縮符号化され、記録装置30にて情報記録媒体にその符号化データが記録され、こうして一連の撮像シーケンスが終了する。
When the sub-pixel capture is completed, the sub-pixel signal stored in the
ここで、ダイナミックレンジ・ブラケット撮影モードと、露光量ブラケット撮影モードとが設定された場合のディジタルカメラ20の動作を図10を参照して説明すると、まずステップS1000にて操作部70への操作情報によって、Dレンジ・ブラケット撮影モードと露光量ブラケット撮影モードとが指示されると各モードがオン状態に設定される。次いでS1010にてレリーズスイッチS1のオン操作が検出されると、ステップS1020に進んで予備撮影動作状態に移行する。この動作は図9に示したS1期間と同様に、メカニカルシャッタが解放されて動画像撮影が開始されて、その動画像信号から自動露出および自動焦点調節のための撮像制御情報が生成されるとともに撮像した動画像がモニタ表示される。
Here, the operation of the
次にS1030にてレリーズスイッチS2のオン操作が検出されると、ステップS1040に進んで本撮像が行われる。この場合、露光量ブラケット撮影モードが設定されているので、露出補正段階に応じた露出量は複数段階のうちのいずれかが選択される。 Next, when an on operation of the release switch S2 is detected in S1030, the process proceeds to step S1040 and main imaging is performed. In this case, since the exposure bracket shooting mode is set, the exposure amount corresponding to the exposure correction step is selected from among a plurality of steps.
この本撮像動作は図9に示したS2期間と同様に、メカニカルシャッタが継続して解放された状態にて電子シャッタパルスESに応じた露出タイミングにて一コマの露光が開始されて、次の段階露出撮影の際の電子シャッタ動作(電荷掃き出し動作)またはメカニカルシャッタの閉成により露光が完了する。ステップS1040では、図9に示した期間S2と同様に、主画素PDLおよび副画素PDSのそれぞれにて生成された信号電荷に応じた画素信号が信号処理部26にてそれぞれ前処理されてメモリ54に格納される。信号処理部26は、これらメモリ54に取り込まれた画素信号を処理し、さらに、被写体に応じた範囲の広ダイナミックレンジ化の処理を行う。詳しくは、ステップS1050では、信号処理部26の前処理回路114にて副画素入力データがマトリクス処理を施されて画像データY,Cr,Cbに変換され、ステップS1050にて輝度信号を表す画像データYが積算ブロック回路116に入力される。
In the main imaging operation, as in the S2 period shown in FIG. 9, one frame of exposure is started at the exposure timing corresponding to the electronic shutter pulse ES while the mechanical shutter is continuously released. The exposure is completed by the electronic shutter operation (charge sweeping operation) or the closing of the mechanical shutter at the stage exposure shooting. In step S1040, similarly to the period S2 shown in FIG. 9, the pixel signal corresponding to the signal charge generated in each of the main pixel PDL and the sub-pixel PDS is preprocessed by the
ステップS1050では、イメージング領域310における256ブロックの輝度レベルをそれぞれブロック毎に積算し、それらの中で値が最大であるブロック最大値Gmaxが検出される(ステップS1060)。なお、本実施例では副画素PDSから生成した画像データYからブロック最大値Gmaxを算出したがこれに限らず、たとえば主画素PDLの生成信号電荷と副画素PDSの生成信号電荷とをそれぞれ垂直電荷転送路VCCDに混合して撮像素子300から読み出して前処理した画像信号データから各ブロックの積算値およびブロック最大値Gmaxを求めるようにしてもよい。
In step S1050, the luminance levels of 256 blocks in the
自動階調処理回路118は、そのブロック最大値Gmaxに基づいて上式(1)を演算して被写界のダイナミックレンジDxを認識し、たとえばDレンジ100[%]から、ダイナミックレンジDxを含む最小限度のDレンジxx[%]までの範囲のダイナミックレンジを選択する。これらDレンジは、本実施例ではたとえば図8および図11に示すようにダイナミックレンジ閾値"D12未満"、"D23"、"D34"、"D45"、および"D56以上"毎に6段階(a)〜(f)にそれぞれ分割されて、自動階調処理回路118は、たとえば、認識したダイナミックレンジDxが200[%]であった場合には、段階(a),(b),(c)および(d)に対応する変換テーブルを順次選択する。 The automatic gradation processing circuit 118 calculates the above equation (1) based on the block maximum value Gmax to recognize the dynamic range Dx of the object scene, and includes the dynamic range Dx from the D range 100 [%], for example. Select a dynamic range in the range up to the minimum D range xx [%]. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 8 and FIG. 11, these D ranges have six stages (a) for each of the dynamic range threshold values “less than D12”, “D23”, “D34”, “D45”, and “D56 or higher”. ) To (f), the automatic gradation processing circuit 118, for example, if the recognized dynamic range Dx is 200 [%], the steps (a), (b), (c) And the conversion table corresponding to (d) is selected sequentially.
本ルーチンでは、まず段階(a) の範囲に対応する副画素γテーブルBLUT0と合成テーブルMIXLT0とが選択される。これらテーブルを選択する選択信号は、それぞれγ補正回路122およびLUT 130に供給されて、各回路は、選択されたテーブルを使用して入力画像データを階調変換する。テーブル変換された画像データは、乗算器140,142および加算器144にて合成演算されて、リミッタ回路146を介して出力される。信号処理部26の出力データは、たとえば圧縮符号化部28にて符号化された後、その処理画像データは記録装置30に供給されて情報記録媒体に記録される(S1090)。
In this routine, first, the sub-pixel γ table BLUT0 and the synthesis table MIXLT0 corresponding to the range of the step (a) are selected. Selection signals for selecting these tables are supplied to the
次にステップS1100に進むと、次のDレンジ処理の有無が確認されて、処理有り(Yes)の場合には、ステップS1080に戻って次の範囲の段階(b)に対応する副画素γテーブル(BLUT1)と合成テーブル(MIXLT1)とが選択されて以降の処理が続行される。逆にステップS1100にて次の段階のDレンジ処理が無い(No)と判断した場合にはステップS1110に進む。 Next, when proceeding to step S1100, the presence / absence of the next D range process is confirmed. If the process is present (Yes), the process returns to step S1080 and the subpixel γ table corresponding to the stage (b) of the next range. (BLUT1) and the synthesis table (MIXLT1) are selected, and the subsequent processing is continued. Conversely, if it is determined in step S1100 that there is no D range processing at the next stage (No), the process proceeds to step S1110.
たとえば、ダイナミックレンジDxが200[%]であった場合には、図11に示す範囲までの段階(d)に対応する副画素γテーブル(BLUT3)と合成テーブル(MIXLUT3)とによる広ダイナミックレンジ処理が行われる。ステップS1110に進むと、次の段階露出による撮影が有るか否かが判定されて、撮影有り(Yes)と判断した場合には、ステップS1040に戻って、露出量ブラケット撮影に応じた段階露出による本撮像が一コマ分行われて以降の処理が継続される。設定された補正範囲の段階露出撮影が終了し、さらにそれぞれの撮影において、設定されたDレンジ・ブラケット処理が完了し、処理画像データがたとえば情報記録媒体に記録完了すると、本ディジタルカメラ20は撮影待機状態に復帰する。
For example, when the dynamic range Dx is 200 [%], wide dynamic range processing using the sub-pixel γ table (BLUT3) and synthesis table (MIXLUT3) corresponding to the stage (d) up to the range shown in FIG. Is done. Proceeding to step S1110, it is determined whether or not there is shooting with the next stage exposure, and if it is determined that there is shooting (Yes), the process returns to step S1040 and the step exposure according to the exposure amount bracket shooting is performed. Processing after the main imaging is performed for one frame is continued. When the stepwise exposure shooting of the set correction range is completed and the set D range bracket processing is completed in each shooting, and the processed image data is recorded on, for example, an information recording medium, the
ここで図12を参照すると、ダイナミックレンジ処理が100%、130%、230%および400%である場合の合成階調変換特性を示している。なお、同図において、ダイナミックレンジ処理が130%および300%場合の階調変換特性は図の煩雑化を避けるためその図示を省略している。図示するように、被写体輝度に応じた最終信号処理画像の出力レベル(0〜255レベル)において、ダイナミックレンジ処理100%の場合を特性1200にて示し、130%の場合を特性1210にて示し、230%の場合を特性1220にて示し、400%の場合を特性1230にて示している。 Referring now to FIG. 12, the combined gradation conversion characteristics when the dynamic range processing is 100%, 130%, 230% and 400% are shown. In the figure, the gradation conversion characteristics when the dynamic range processing is 130% and 300% are omitted to avoid complication of the drawing. As shown in the figure, in the output level (0 to 255 level) of the final signal processing image according to the subject luminance, the dynamic range processing 100% is indicated by the characteristic 1200, the 130% case is indicated by the characteristic 1210, The case of 230% is indicated by characteristic 1220, and the case of 400% is indicated by characteristic 1230.
なお、たとえば被写界輝度のダイナミックレンジが350%であることがブロック最大値Gmaxにより検出された場合には、図11から段階(f)までの処理を行うことを決定し、段階(a)から段階(f)までの100〜400%の広ダイナミックレンジ処理画像を一つの露出について6段階分処理画像を作成して記録することができる。 For example, when the block maximum value Gmax detects that the dynamic range of the field luminance is 350%, it is determined that the processing from FIG. 11 to step (f) is performed, and step (a) A wide dynamic range processed image of 100 to 400% from step (f) to step (f) can be created and recorded for six exposures for one exposure.
本実施例では、段階露出の露光量ブラケット撮影のそれぞれのコマごとに、特性1200〜特性1230にて示されるように、ブロック最大値Gmaxに応じて制限した範囲内の複数の広ダイナミックレンジ処理がなされた複数画像を合成処理して作成し、情報記録媒体に記録している。これは、たとえば、測光により得られる適正露出値よりもオーバー露出方向にプラス補正して撮影する場合などに、高輝度圧縮をかける合成処理を行うことができるので、ハイライト領域の階調を再現可能な合成画像データを記録保存することができる。なお、ブロック最大値が100%以下の場合では、各段階露出においてそれぞれ1つのダイナミックレンジ処理を行って処理画像を記録するとよい。また、処理範囲を制限しているので、たとえばブロック最大値が低い100%以下のダイナミックレンジの画像データについて、たとえば400%の広ダイナミックレンジ化処理を行うことが制限されるので過剰な処理を防止するとともに、情報記録媒体の記録領域を圧迫することを防止することができる。
In this embodiment, for each frame of the exposure bracket shooting of the step exposure, as shown by the
20 ディジタルカメラ
22 撮像部
26 信号処理部
50 制御回路(CPU)
54 メモリ(DRAM)
106,114 前処理回路
116 積算ブロック回路
118 自動階調処理回路
120,122 γ補正回路
130 ルックアップテーブル(LUT)
132 ゲインテーブル(h_gain)
134 ゲインテーブル(l_gain)
140,142 乗算器
144 加算器
146 リミッタ回路
20 Digital camera
22 Imaging unit
26 Signal processor
50 Control circuit (CPU)
54 Memory (DRAM)
106,114 Pre-processing circuit
116 Integration block circuit
118 Automatic gradation processing circuit
120,122 γ correction circuit
130 Look-up table (LUT)
132 Gain table (h_gain)
134 Gain table (l_gain)
140,142 multiplier
144 Adder
146 Limiter circuit
Claims (15)
同一露光による第1および第2の撮像信号を前処理し、該第1および第2の撮像信号をディジタル値に変換し、前記前処理および変換後の第1の画像データおよび第2の画像データを出力する前処理手段と、
該前処理手段にて処理された前記第1および第2の画像データをそれぞれ階調変換する複数の変換特性をそれぞれ有する第1および第2の階調変換手段と、
該第1および第2の階調変換手段の階調変換出力を合成する演算手段と、
ダイナミックレンジの処理範囲を所定の閾値ごとに分割し、前記階調変換手段における階調変換特性を分割した前記処理範囲ごとに自動的に選択して、複数のダイナミックレンジの複数コマの合成処理画像データを生成させる自動階調処理手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。 A second imaging signal obtained in the first image pickup signal and the low-sensitivity obtained with high sensitivity which is disposed in the signal indicating the object scene image thus obtained imaging means for imaging an object scene In the image processing apparatus for processing
First and second imaging signals by the same exposure are preprocessed, the first and second imaging signals are converted into digital values, and the preprocessed and converted first image data and second image data Preprocessing means for outputting
First and second gradation conversion means each having a plurality of conversion characteristics for gradation conversion of the first and second image data processed by the preprocessing means;
Arithmetic means for combining the gradation conversion outputs of the first and second gradation conversion means;
The processing range of the dynamic range is divided into predetermined threshold values, and the gradation conversion characteristics in the gradation converting means are automatically selected for each of the divided processing ranges, and a composite processed image of a plurality of frames in a plurality of dynamic ranges An image processing apparatus comprising: automatic gradation processing means for generating data.
前記自動階調処理手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記階調変換特性を選択することを特徴とする画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, wherein the apparatus includes detection means for detecting a maximum dynamic range of the object scene,
The image processing apparatus, wherein the automatic gradation processing means selects the gradation conversion characteristics based on a detection result by the detection means.
同一露光による第1および第2の撮像信号を前処理し、該第1および第2の撮像信号をディジタル値に変換し、前記前処理および変換後の第1の画像データおよび第2の画像データを出力する前処理工程と、
該前処理工程にて処理された前記第1および第2の画像データを複数の変換特性にてそれぞれ階調変換する第1および第2の階調変換工程と、
該第1および第2の階調変換工程にてそれぞれ階調変換した値を合成する演算工程と、
ダイナミックレンジの処理範囲を所定の閾値ごとに分割し、前記階調変換工程にて処理する階調変換特性を分割した前記処理範囲ごとに自動的に選択して、複数のダイナミックレンジの複数コマの合成処理画像データを生成させる自動階調処理工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。 A second imaging signal obtained in the first image pickup signal and the low-sensitivity obtained with high sensitivity which is disposed in the signal indicating the object scene image thus obtained imaging means for imaging an object scene In an image processing method for processing
First and second imaging signals by the same exposure are preprocessed, the first and second imaging signals are converted into digital values, and the preprocessed and converted first image data and second image data A preprocessing step for outputting,
First and second gradation conversion steps for gradation-converting the first and second image data processed in the preprocessing step with a plurality of conversion characteristics, respectively;
A calculation step of synthesizing the values obtained by gradation conversion in the first and second gradation conversion steps;
The processing range of the dynamic range is divided into predetermined threshold values, and the gradation conversion characteristics processed in the gradation conversion step are automatically selected for each of the divided processing ranges, and a plurality of frames in a plurality of dynamic ranges are selected. And an automatic gradation processing step of generating composite processed image data.
前記自動階調処理工程は、前記検出工程による検出結果に基づいて、前記階調変換特性を選択することを特徴とする画像処理方法。 The image processing method according to claim 9, wherein the method includes a detecting step of detecting a maximum dynamic range of the object scene,
In the automatic gradation processing step, the gradation conversion characteristic is selected based on a detection result in the detection step.
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