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JP5861924B2 - Imaging device - Google Patents

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JP5861924B2
JP5861924B2 JP2011284473A JP2011284473A JP5861924B2 JP 5861924 B2 JP5861924 B2 JP 5861924B2 JP 2011284473 A JP2011284473 A JP 2011284473A JP 2011284473 A JP2011284473 A JP 2011284473A JP 5861924 B2 JP5861924 B2 JP 5861924B2
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Description

本発明は、撮像素子を用いてスティル画像等を撮像する、いわゆるデジタルカメラ等に好適な撮像装置における画像処理に係り、特に複数の撮影画像を用いる画像合成機能を具備する撮像装置に関するものである。   The present invention relates to image processing in an imaging apparatus suitable for a so-called digital camera or the like that captures a still image or the like using an imaging element, and more particularly to an imaging apparatus having an image composition function using a plurality of captured images. .

近年、デジタルカメラに特有の撮影技法として、「比較明合成」などと称される合成画像の生成方法を用いた撮影が利用されつつある。
これは、同一の露出条件で且つ同一の構図で、時系列的に連続画像を撮影して、基準画像(合成結果画像)と比較画像とについて対応する同一座標の画素の出力値を比較し、比較画像の方が出力値が高ければ、それに置き換えて画像合成を行うという技法である。この方法によって、例えば、夜景撮影において、背景を適正露出に保ちながら星の光跡を残すというような特徴的な撮影画像を生成することが可能となる。
また、逆に、同一の露出条件で且つ同一の構図で、時系列的に連続画像を撮影して、基準画像(合成結果画像)と比較画像とについて対応する同一座標の画素の出力値を比較し、比較画像の方が出力値が低ければ、それに置き換えて画像合成を行う「比較暗合成」などと称される画像合成も利用されつつある。
既にいくつかのデジタルカメラにおいては、これらの、いわゆる比較明合成および比較暗合成のような、画像合成機能が内蔵されている。
In recent years, photographing using a synthetic image generation method called “comparative bright composition” or the like is being used as a photographing technique peculiar to a digital camera.
This is to take continuous images in time series under the same exposure conditions and the same composition, and compare the output values of the corresponding pixels of the same coordinates for the reference image (composition result image) and the comparison image, This is a technique in which if the output value of the comparative image is higher, it is replaced with that and image synthesis is performed. With this method, for example, in night scene photography, it is possible to generate a characteristic photographed image that leaves a light trail of stars while keeping the background at an appropriate exposure.
Conversely, continuous images are taken in time series under the same exposure conditions and in the same composition, and the output values of corresponding pixels at the same coordinates are compared for the reference image (composition result image) and the comparison image. However, if the output value of the comparative image is lower, image synthesis called “comparative dark synthesis” or the like, which replaces the output value and performs image synthesis, is also being used.
Some digital cameras already have built-in image synthesis functions such as so-called comparative bright synthesis and comparative dark synthesis.

ここで、上述したような、いわゆる比較明合成および比較暗合成等の画像合成機能をデジタルカメラ内で実行することによる主なメリットについて説明する。
まず、従来、いわゆる比較明合成および比較暗合成等の画像合成を行う場合には、素材となる連続画像の撮影を行い、PC(パーソナルコンピュータ)等において画像処理用のソフトウェアを用いて、比較明合成処理を行っていた。このような場合には、撮影時に、その場で合成後のイメージを得ることはできなかったが、この機能をカメラ内に搭載することによって、撮影時に直ちに合成画像を確認することが可能となる。
また、PC等を用いた従来の処理は、主として、いわゆるJPEG画像(一般に、拡張子としてjpgを用いるため、JPG画像と称される場合もある)等の画像データを用いて行われていた。すなわち、PC等を用いた従来の処理においては、素材となる画像データが、ノイズ低減等の基本的な画像処理が施され必要に応じて圧縮された画像データであったため、撮影設定によっては画質として充分でない場合があった。これに対して、カメラ内で処理を行うようにすれば、画像処理が施されていないRAW画像での合成処理が可能であるため、1枚ではノイズとして処理されがちな微小な星を色味と共に残すことができたり、合成処理によるランダムノイズの平均化により通常の画像処理では得られにくい画質向上の効果があったりするなどといったメリットがある。
Here, the main merits by executing the above-described image synthesis functions such as so-called comparative bright synthesis and comparative dark synthesis in the digital camera will be described.
First, in the past, when performing image synthesis such as so-called comparative bright synthesis and comparative dark synthesis, a continuous image as a material is taken and comparatively bright using image processing software on a PC (personal computer) or the like. A synthesis process was performed. In such a case, it was not possible to obtain a combined image on the spot at the time of shooting, but by installing this function in the camera, it becomes possible to immediately check the combined image at the time of shooting. .
Conventional processing using a PC or the like is mainly performed using image data such as a so-called JPEG image (generally referred to as a JPG image because jpg is generally used as an extension). In other words, in conventional processing using a PC or the like, the image data that is the material is image data that has undergone basic image processing such as noise reduction and is compressed as necessary. In some cases, it was not enough. On the other hand, if processing is performed in the camera, it is possible to perform synthesis processing with a RAW image that has not been subjected to image processing. There is an advantage that the image quality can be left as it is, and the effect of improving the image quality, which is difficult to obtain by the normal image processing, is obtained by averaging the random noise by the synthesis processing.

複数画像の合成処理に関する技術は、例えば、特許文献1(特開2011−199786号)等に開示されている。
特許文献1には、電子式手ぶれ補正による画像合成技術が開示されており、画像合成を行う際に、ボケや2重像の発生を抑えながら、可能な限りノイズ低減を行うために、複数画像のノイズ推定値や相関値を用いて合成比率を決定することが示されている。
この特許文献1に示された技術は、複数画像の差分値とノイズ推定値に基づいた閾値を用いて合成比率を決定するものであり、比較明合成や比較暗合成に関するものではない。また、高いISO感度等の高感度での撮影においては、SN比(信号対ノイズ比〜signal-to-noise ratio)等のノイズ特性が劣化するが、そのような場合のノイズと被写体の状態変化との分離について、あるいはノイズ低減等の基本的な画像処理が施されていないRAW画像での画像合成については、考慮されていない。
A technique relating to the composition processing of a plurality of images is disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-199786).
Patent Document 1 discloses an image synthesis technique based on electronic camera shake correction. When performing image synthesis, in order to reduce noise as much as possible while suppressing the occurrence of blurring and double images, multiple images are used. It is shown that the synthesis ratio is determined using the noise estimation value and the correlation value.
The technique disclosed in Patent Document 1 determines a combination ratio using a threshold value based on a difference value between a plurality of images and a noise estimation value, and is not related to comparatively bright combination or comparative dark combination. In addition, in shooting with high sensitivity such as high ISO sensitivity, noise characteristics such as SN ratio (signal-to-noise ratio) deteriorate, but noise and subject state change in such cases No consideration is given to image synthesis with a RAW image that is not subjected to basic image processing such as noise reduction or noise reduction.

上述したように、いわゆる比較明合成および比較暗合成等の画像合成機能を、いわゆるデジタルカメラ等の撮像装置に内蔵させることが望ましいと考えられるが、そのようにした場合、ノイズ特性が劣化する高感度での撮影におけるノイズと被写体の状態変化との分離、あるいはRAW画像での画像合成については、適切な対処を施すことが望ましい。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、比較明合成および比較暗合成のような画像合成機能を内蔵して、しかもノイズ分布による合成画像の画質低下を効果的に抑制することを可能とする撮像装置を提供することを目的としている。
As described above, it is considered desirable to incorporate an image synthesis function such as so-called comparative bright synthesis and comparative dark synthesis in an imaging apparatus such as a so-called digital camera. However, in such a case, noise characteristics deteriorate. It is desirable to take appropriate measures for separation of noise and subject state change in sensitivity shooting, or for image synthesis with a RAW image.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and incorporates an image synthesis function such as comparative bright synthesis and comparative dark synthesis, and effectively suppresses deterioration in the quality of the synthesized image due to noise distribution. An object of the present invention is to provide an imaging device that can be used.

本発明に係る撮像装置は、上述した目的を達成するために、
被写体光学像を撮像素子により光電変換して電子的画像データからなる撮影画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた撮影画像に含まれるノイズ成分を推定するノイズ推定手段と、
前記撮像手段により同一条件で且つ同一構図にて得た複数の撮影画像の相互間の符号付き差分値を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段で得られる符号付き差分値について前記ノイズ推定手段によるノイズ成分に基づいて正負で異なる合成比率を決定する合成比率決定手段と、
前記合成比率決定手段により得られた合成比率に基づいて前記複数の撮影画像を加重平均して合成する画像合成手段と
を具備することを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, an imaging apparatus according to the present invention provides
An imaging means for photoelectrically converting a subject optical image by an imaging device to obtain a captured image composed of electronic image data;
Noise estimation means for estimating a noise component included in the captured image obtained by the imaging means;
Image processing means for obtaining a signed differential value between a plurality of captured images obtained under the same conditions and the same composition by the imaging means;
Combining ratio determining means for determining a different combining ratio between positive and negative based on a noise component by the noise estimating means for the signed difference value obtained by the image processing means;
And image synthesizing means for synthesizing the plurality of photographed images by weighted averaging based on the synthesis ratio obtained by the synthesis ratio determining means.

本発明によれば、比較明合成および比較暗合成のような画像合成機能を内蔵して、しかもノイズ分布による合成画像の画質低下を効果的に抑制することを可能とする撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, there is provided an imaging apparatus that incorporates an image composition function such as comparative light composition and comparative dark composition and that can effectively suppress deterioration in image quality of a composite image due to noise distribution. Can do.

すなわち、請求項1に記載の発明に係る撮像装置によれば、
被写体光学像を撮像素子により光電変換して電子的画像データからなる撮影画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた撮影画像に含まれるノイズ成分を推定するノイズ推定手段と、
前記撮像手段により同一条件で且つ同一構図にて得た複数の撮影画像の相互間の符号付き差分値を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段で得られる符号付き差分値について前記ノイズ推定手段によるノイズ成分に基づいて正負で異なる合成比率を決定する合成比率決定手段と、
前記合成比率決定手段により得られた合成比率に基づいて前記複数の撮影画像を加重平均して合成する画像合成手段と
を具備することにより、比較明合成および比較暗合成のような画像合成機能を内蔵し、且つノイズ分布による合成画像の画質低下を効果的に抑制することが可能となる。
That is, according to the imaging device according to the invention of claim 1,
An imaging means for photoelectrically converting a subject optical image by an imaging device to obtain a captured image composed of electronic image data;
Noise estimation means for estimating a noise component included in the captured image obtained by the imaging means;
Image processing means for obtaining a signed differential value between a plurality of captured images obtained under the same conditions and the same composition by the imaging means;
Combining ratio determining means for determining a different combining ratio between positive and negative based on a noise component by the noise estimating means for the signed difference value obtained by the image processing means;
An image compositing function such as comparative bright composition and comparative dark composition by comprising image composition means for combining the plurality of photographed images by weighted averaging based on the composition ratio obtained by the composition ratio determining means. It is possible to effectively suppress deterioration in the image quality of the composite image due to the built-in noise distribution.

本発明による撮像装置の一つの実施の形態に係るデジタルカメラの要部の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the principal part of the digital camera which concerns on one embodiment of the imaging device by this invention. 図1のデジタルカメラにおける基準(合成)画像と比較画像との加重平均を用いた画像合成処理の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of an image composition process using a weighted average of a reference (composite) image and a comparison image in the digital camera of FIG. 1. 図1のデジタルカメラにおける感度別の出力値と出力値の分散との関係を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating a relationship between output values for each sensitivity and dispersion of output values in the digital camera of FIG. 図1のデジタルカメラにおける基準(合成)画像と比較画像との符号付き差分値に対するノイズ推定分布特性および合成比率特性の一例を模式的に示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram schematically illustrating an example of a noise estimation distribution characteristic and a composition ratio characteristic with respect to a signed difference value between a reference (composite) image and a comparison image in the digital camera of FIG. 1. 図1のデジタルカメラにおけるノイズ低減処理前後の出力値と出力値の分散との関係の一例を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an example of a relationship between output values before and after noise reduction processing and dispersion of output values in the digital camera of FIG. 1. 従来のデジタルカメラにおける基準(合成)画像と比較画像との符号付き差分値に対するノイズ分布特性の一例およびその場合の単純な比較明合成処理による問題を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating an example of the noise distribution characteristic with respect to the signed difference value of the reference | standard (synthesis | combination) image and a comparison image in the conventional digital camera, and the problem by the simple comparative bright combination process in that case. 図6の単純な比較明合成による合成枚数と処理結果の出力値の分散との関係の一例を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating an example of the relationship between the number of combined images by the simple comparative light combining of FIG. 6 and the variance of output values of processing results. 本発明の効果を説明するための基準(合成)画像と比較画像との符号付き差分値に対する合成比率の設定の一例を示す特性図である。It is a characteristic view showing an example of setting of a composition ratio with respect to a signed difference value between a reference (composition) image and a comparative image for explaining the effect of the present invention. 図8の合成処理による合成枚数と処理結果の出力値の分散との関係の一例を示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating an example of the relationship between the number of combined images by the combining processing of FIG. 8 and the dispersion of output values of processing results. 比較明合成のための基準(合成)画像と比較画像との符号付き差分値に対する合成比率の設定の一例を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating an example of setting a composition ratio for a signed difference value between a reference (composite) image and a comparative image for comparatively bright composition. 比較暗合成のための基準(合成)画像と比較画像との符号付き差分値に対する合成比率の設定の一例を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating an example of setting a synthesis ratio for a signed difference value between a reference (composite) image and a comparative image for comparative dark synthesis.

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る撮像装置を詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る撮像装置を説明する前に、本発明の実施の形態において用いられる画像処理の原理について説明する。
まず、画像合成技術のうちの比較明合成および比較暗合成について説明する。
比較明合成とは、例えば、典型的には同一露出条件で且つ同一構図で時系列的に連続して撮影されるなどした、複数枚のデジタル画像における同じ座標の画素、あるいは同じ領域の複数画素、の出力を、それぞれ比較して、出力値(輝度)が高いもので置き換える手法による画像合成である。このようにすることにより、在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いたフィルムカメラでは撮影することが容易ではなかった星の光跡を残すような画像を比較的簡易に生成することができるなど、特徴のある撮影が可能となる。また、比較暗合成とは、例えば複数枚のデジタル画像における同じ座標の画素、あるいは同じ領域の複数画素、の出力を、それぞれ比較して、出力値(輝度)が低いもので置き換える手法による画像合成である。
Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, an imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Before describing an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, the principle of image processing used in the embodiment of the present invention will be described.
First, comparative bright combination and comparative dark combination in the image combining technique will be described.
The comparatively bright combination is, for example, a pixel having the same coordinates or a plurality of pixels in the same region in a plurality of digital images, which are typically photographed continuously in time series under the same exposure condition and in the same composition. The images are combined by a method in which the outputs are compared with each other and replaced with one having a high output value (luminance). By doing so, it is possible to generate an image that leaves a light trail of a star that was not easy to shoot with a conventional film camera using a so-called silver salt film. Characteristic shooting is possible. Also, comparative dark synthesis is, for example, image synthesis based on a method that compares the outputs of pixels with the same coordinates or multiple pixels in the same region in a plurality of digital images and replaces them with one having a low output value (luminance). It is.

従来、上述したような比較明合成および比較暗合成は、一般的に、基本的な画像処理および圧縮済みのJPEG画像をPCのソフトウェアを用いて処理することが多かったが、最近では、デジタルカメラ内で一貫した処理を行う機能を搭載した製品が発表され始めている。
上述のように、デジタルカメラに比較明合成および比較暗合成等の画像合成機能を内蔵して、デジタルカメラ内で比較明合成および比較暗合成等の画像合成を行えるようにするメリットとしては、撮影時に直ちにその場で画像合成後の画像を見ることができる操作性の点でのメリットがある。さらに、それ以外にも、イメージセンサから出力されたRAW画像(RAWデータの画像:生データ、すなわちイメージセンサから出力されノイズ低減、データ圧縮等の処理が施されていない生のデータ、の画像)をそのまま用いて合成処理ができるので、暗い星や色味の薄い星等もきちんと残すことができるという画質の点でのメリットも重要である。
その一方では、RAW画像を用いて比較明合成および比較暗合成等の画像合成を行う上での技術的な課題も存在する。RAW画像は、JPEG画像とは異なり必要最低限の画像処理しか行われておらず、少なからずノイズ成分が含まれていることが多い。したがって、例えば、従来と同じように単純に出力値を比較して置き換えていくだけの比較明合成による画像合成処理を行った場合、ノイズ成分の影響を受けて、全体的に画像の出力レベルが上がってしまったり、出力にオフセットが付くことによって色調がマゼンタがかってしまったりするという不具合に繋がってしまう。
Conventionally, the comparative light composition and the comparative dark composition as described above are generally performed with basic image processing and compressed JPEG images by using PC software. Products with a function that performs consistent processing within the company have begun to be announced.
As described above, the advantage of having a digital camera with built-in image composition functions such as comparative light composition and comparative dark composition to enable image composition such as comparative light composition and comparative dark composition within the digital camera is There is a merit in terms of operability in that it is possible to immediately see the image after image synthesis on the spot. In addition to this, a RAW image output from the image sensor (RAW data image: raw data, that is, an image of raw data output from the image sensor and not subjected to processing such as noise reduction or data compression). Since it is possible to perform composition processing using the image as it is, a merit in terms of image quality that dark stars, light-colored stars, etc. can be properly left is also important.
On the other hand, there is also a technical problem in performing image composition such as comparatively bright composition and comparative dark composition using a RAW image. Unlike a JPEG image, a RAW image undergoes only the minimum necessary image processing, and often includes a noise component. Therefore, for example, when image synthesis processing is performed by comparatively bright synthesis, in which output values are simply compared and replaced as in the past, the output level of the image rises overall due to the influence of noise components. If the output is offset or the output is offset, the color tone may become magenta.

そこで、予めノイズ成分の分布に関する推定データを保持しておき、基準画像と比較画像の差分値を計算して、ノイズ分布の推定データから算出される閾値曲線を用いて比較明合成および比較暗合成が可能かどうかの判定を行うようにすれば、上述した不具合を抑制することができる。この場合、あまりにノイズ成分が多く、適切な合成判定を行うことができないと判断されれば、該当画素だけについての判断はせず、周辺画素の情報を含めた合成判定に切り替えることで対応する。
要するに、RAW画像の比較明合成および比較暗合成等の合成処理は、JPEG画像の場合とは異なり、ノイズ成分を考慮した合成判定が必要であり、このような処理を追加することによって、より好ましい合成画像を得ることが可能となる。
上述した原理に基づく本発明の撮像装置の一つの実施の形態に係るデジタルカメラについて、図面を参照して以下に詳細に説明する。
本発明の撮像装置の一つの実施の形態に係るデジタルカメラの要部の構成を図1に示している。図1は、撮像装置であるデジタルカメラの主として電子的な制御に係るシステム構成を示すブロック図である。
Therefore, estimation data related to the noise component distribution is stored in advance, the difference value between the reference image and the comparison image is calculated, and the comparatively bright synthesis and the comparative dark synthesis are performed using the threshold curve calculated from the noise distribution estimation data. If it is determined whether or not this is possible, the above-described problems can be suppressed. In this case, if it is determined that there are too many noise components and appropriate combination determination cannot be performed, it is possible to switch to combination determination including information on peripheral pixels without determining only the corresponding pixel.
In short, synthesis processing such as comparatively bright synthesis and comparative dark synthesis of RAW images requires synthesis determination in consideration of noise components, unlike the case of JPEG images, and is more preferable by adding such processing. A composite image can be obtained.
A digital camera according to an embodiment of the imaging apparatus of the present invention based on the above-described principle will be described in detail below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the main part of a digital camera according to an embodiment of the imaging apparatus of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration mainly related to electronic control of a digital camera as an imaging apparatus.

図1に示すデジタルカメラは、光学系1、アナログフロントエンド部2、信号処理部3、SDRAM(シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ)4、液晶表示部(LCD)5、メモリカード6、ROM(リードオンリメモリ)7、操作部8およびドライバ9を具備している。
光学系1は、レンズ群11、絞り12、シャッタ13および撮像素子14を備えている。アナログフロントエンド部2は、タイミングジェネレータ21、CDS回路22、AGC回路23およびA/D変換回路24を備えている。そして、信号処理部3は、制御部(CPU)31、撮像素子インタフェース(撮像素子I/F)32、メモリコントローラ33、YUV変換部34、リサイズ処理部35、表示出力制御部36、データ圧縮部37およびメディアインタフェース(メディアI/F)38を備えている。
光学系1は、レンズ群11、絞り12、シャッタ13および撮像素子14から構成されている。絞り12、シャッタ13および撮像素子14の部分には、減光用のND(中間濃度)フィルタ等を内蔵していても良い。撮像素子14は、CCD(電荷結合素子)イメージセンサであっても、CMOS(相補型金属酸化物半導体)イメージセンサであっても良いが、撮像素子14がCMOSイメージセンサである場合には、後段にあるアナログフロントエンド部2が実質的にCMOSイメージセンサに内蔵されることが多く、外部回路としては不要となる。
A digital camera shown in FIG. 1 includes an optical system 1, an analog front end unit 2, a signal processing unit 3, an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) 4, a liquid crystal display unit (LCD) 5, a memory card 6, a ROM (Read Only). A memory) 7, an operation unit 8, and a driver 9.
The optical system 1 includes a lens group 11, a diaphragm 12, a shutter 13, and an image sensor 14. The analog front end unit 2 includes a timing generator 21, a CDS circuit 22, an AGC circuit 23, and an A / D conversion circuit 24. The signal processing unit 3 includes a control unit (CPU) 31, an image sensor interface (image sensor I / F) 32, a memory controller 33, a YUV conversion unit 34, a resize processing unit 35, a display output control unit 36, and a data compression unit. 37 and a media interface (media I / F) 38.
The optical system 1 includes a lens group 11, a diaphragm 12, a shutter 13, and an image sensor 14. An ND (intermediate density) filter for dimming or the like may be incorporated in the aperture 12, shutter 13, and image sensor 14 portions. The image sensor 14 may be a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. However, when the image sensor 14 is a CMOS image sensor, the latter stage is used. In many cases, the analog front end unit 2 is substantially built in the CMOS image sensor, and is unnecessary as an external circuit.

アナログフロントエンド部2は、タイミングジェネレータ21、CDS(相関2重サンプリング)回路22、AGC(自動利得制御)回路23およびA/D(アナログ−デジタル)変換回路24から構成される。CDS回路22は、相関2重サンプリングによりCCDイメージセンサ等の撮像素子出力信号のノイズを除去し、AGC回路23は、必要に応じて信号を増幅し、A/D変換回路24は、文字通りアナログ撮像信号をデジタル画像データに変換し、そしてタイミングジェネレータ21は、撮像素子14およびアナログフロントエンド部2内の各部の駆動タイミング信号を生成する。
信号処理部3は、CPU31、撮像素子I/F32、メモリコントローラ33、YUV変換部34、リサイズ処理部35、表示出力制御部36、データ圧縮部37およびメディアI/F38等から構成されている。CPU31は、撮像素子I/F32、メモリコントローラ33、YUV変換部34、リサイズ処理部35、表示出力制御部36、データ圧縮部37およびメディアI/F38等に接続されて、相互に情報を授受するとともにこれらを制御する。メモリコントローラ33は、SDRAM4に接続され、表示出力制御部36は、LCD5に接続され、メディアI/F38は、メモリカード6に接続される。CPU31は、動作プログラム等を格納するROM7に接続されるとともに、押しボタンスイッチ等からなり操作情報を入力するための操作部8に接続されている。さらにCPU31は、光学系1のレンズ群11、絞り12およびシャッタ13等を駆動するためのドライバ9を制御する。
The analog front end unit 2 includes a timing generator 21, a CDS (correlated double sampling) circuit 22, an AGC (automatic gain control) circuit 23, and an A / D (analog-digital) conversion circuit 24. The CDS circuit 22 removes noise from the output signal of an image sensor such as a CCD image sensor by correlated double sampling, the AGC circuit 23 amplifies the signal as necessary, and the A / D conversion circuit 24 literally performs analog imaging. The signal is converted into digital image data, and the timing generator 21 generates a drive timing signal for each part in the image sensor 14 and the analog front end unit 2.
The signal processing unit 3 includes a CPU 31, an image sensor I / F 32, a memory controller 33, a YUV conversion unit 34, a resize processing unit 35, a display output control unit 36, a data compression unit 37, a media I / F 38, and the like. The CPU 31 is connected to the image sensor I / F 32, the memory controller 33, the YUV conversion unit 34, the resize processing unit 35, the display output control unit 36, the data compression unit 37, the media I / F 38, and the like, and exchanges information with each other. And control them. The memory controller 33 is connected to the SDRAM 4, the display output control unit 36 is connected to the LCD 5, and the media I / F 38 is connected to the memory card 6. The CPU 31 is connected to a ROM 7 that stores an operation program and the like, and is connected to an operation unit 8 that includes a push button switch and the like for inputting operation information. Further, the CPU 31 controls the driver 9 for driving the lens group 11, the diaphragm 12, the shutter 13 and the like of the optical system 1.

次に、上述のように構成された本発明の一つの実施の形態に係るデジタルカメラにおける本発明の特徴となる動作について具体的に説明する。ここで説明している実施の形態は、それに限定されることはなく、当業者が容易に想到できる範囲内において、種々に修正または変形して実施することができる。
図2に示すフローチャートは、上述したデジタルカメラにおける比較明合成または比較暗合成等の画像合成処理の流れを示している。図2のフローチャートは、画像合成処理の一例を示しており、この画像合成処理は、図1における信号処理部3のCPU31によって実行される。
本発明に係る画像合成処理の特徴は、例えば、時系列で連続撮影された複数のRAW画像を用いて比較明合成および比較暗合成等の画像合成を行うにあたり、対応する画素の出力値を比較する上で、ノイズ成分の分布を考慮し、必要に応じてノイズ処理を行った上で置き換え判定を行うものである。この実施の形態において、具体的には、ノイズ分布に応じた合成比率とする重み付けを施した加重平均による画像合成を行う。
Next, an operation that characterizes the present invention in the digital camera according to one embodiment of the present invention configured as described above will be specifically described. Embodiment described here is not limited to it, It can implement with various corrections or deformation | transformation in the range which can be easily conceived by those skilled in the art.
The flowchart shown in FIG. 2 shows the flow of image composition processing such as comparative light composition or comparative dark composition in the digital camera described above. The flowchart in FIG. 2 shows an example of the image composition process, and this image composition process is executed by the CPU 31 of the signal processing unit 3 in FIG.
The feature of the image composition processing according to the present invention is that, for example, when performing image composition such as comparatively bright composition and comparative dark composition using a plurality of RAW images continuously taken in time series, the output values of corresponding pixels are compared. In consideration of the distribution of the noise component, the replacement determination is performed after performing the noise processing as necessary. In this embodiment, specifically, image synthesis is performed using a weighted average weighted with a synthesis ratio according to the noise distribution.

図2は、この実施の形態における画像合成処理の流れを示しており、主として比較明合成を例にとって説明する。
この場合、前提として、連続撮影される画像は、絞り、露光時間およびISO感度等の露出設定が同一、つまり同一の露出設定で、且つ当該デジタルカメラを三脚等に固定して同一の構図によって時系列で複数の画像が撮影がされるものとする。但し、この撮影画像の構図内に動被写体があるかどうかは問わない。
まず、処理が開始されると、基準画像となる1枚目のRAW画像を取得する(ステップS101)。
次に、予めROM7等に格納された露出設定に応じた当該デジタルカメラにおけるノイズ分布データを読み出し、合成比率を決定する合成比率曲線を生成する(ステップS102前半)。
ここで、このステップS102の前半における合成比率曲線について詳しく説明する。画像データに含まれるノイズ量は、色々な要素によって決定されるが、最も影響を与える要素として、例えばISO感度のような、撮像系における感度が挙げられる。例えば、図3には、デジタルカメラにおけるISO100〜ISO3200の範囲での、輝度出力値と出力の分散の関係の例を示している。
FIG. 2 shows the flow of image composition processing in this embodiment, and will be described mainly using comparatively bright composition as an example.
In this case, as a premise, images continuously shot have the same exposure settings such as aperture, exposure time, and ISO sensitivity, that is, the same exposure settings, and the digital camera is fixed to a tripod or the like with the same composition. It is assumed that a plurality of images are taken in series. However, it does not matter whether there is a moving subject in the composition of the captured image.
First, when processing is started, a first RAW image as a reference image is acquired (step S101).
Next, noise distribution data in the digital camera corresponding to the exposure setting stored in advance in the ROM 7 or the like is read, and a synthesis ratio curve for determining a synthesis ratio is generated (first half of step S102).
Here, the composition ratio curve in the first half of step S102 will be described in detail. The amount of noise included in the image data is determined by various factors, and the most influential factor is the sensitivity in the imaging system, such as ISO sensitivity. For example, FIG. 3 shows an example of the relationship between the luminance output value and the output dispersion in the range of ISO 100 to ISO 3200 in the digital camera.

図3に示すように、同じISO感度においては、輝度出力値と出力の分散に相関関係があり、同じ輝度出力値においては、ISO感度と出力の分散に相関関係がある。このようなデータを予めデジタルカメラ内の、例えばROM7等に保持しておき、撮影時のISO感度の設定値に応じて、ノイズ分布の推定データとして算出する。
次に、読み出されたノイズ分布データから、合成比率を決定する合成比率曲線を生成する(ステップS102後半)。例えば、ISO100の輝度出力値=256に対する分散はσ2=13である。同一の被写体としてみなす輝度出力値の範囲をどこまで取るかは、分散に対して2σ、3σおよび4σのいずれにするかという考え方で決めれば良い。
このようにして決定される値から、例えば図4に示すように、ISO100のY=256に対する重み付け合成比率を決定する合成判定閾値を生成する。
図4において、横軸は符号付き差分値であり、
(符号付き差分値)=(比較画像)−(基準画像)
によって求められる。また、図4における縦軸は合成比率であり、比較画像の合成比率を示す。
As shown in FIG. 3, at the same ISO sensitivity, there is a correlation between the luminance output value and the output variance, and at the same luminance output value, there is a correlation between the ISO sensitivity and the output variance. Such data is stored in advance in, for example, the ROM 7 in the digital camera, and is calculated as noise distribution estimation data according to the ISO sensitivity setting value at the time of shooting.
Next, a synthesis ratio curve for determining a synthesis ratio is generated from the read noise distribution data (second half of step S102). For example, the variance for ISO 100 luminance output value = 256 is σ2 = 13. The range of the luminance output value that is regarded as the same subject may be determined based on the idea of 2σ, 3σ, or 4σ with respect to the variance.
From the values determined in this way, for example, as shown in FIG. 4, a synthesis determination threshold value for determining a weighted synthesis ratio for Y = 256 of ISO 100 is generated.
In FIG. 4, the horizontal axis is a signed difference value,
(Signed difference value) = (Comparison image) − (Reference image)
Sought by. In addition, the vertical axis in FIG.

図4から、符号付き差分値が3σ≒±10.8となる領域は同一の被写体であると判定して、1:1の割合で等分に重み付けして加重平均を取る。また、+4σ=+14.4以上の領域は明らかに被写体が高輝度に変化したと判定され、比較画像の割合を100%として加重平均を取る。すなわち、基準画像を比較画像に置き換えることになり、これが比較明処理に相当する。また、−4σ=−14.4以下の領域は、被写体が低輝度に変化したと判定されるが、比較明処理においては意味をなさないため、比較画像の割合を0%、つまり基準画像のまま出力する。
図4の例では、合成比率を決定する合成比率曲線を4点での折れ線近似としたが、ルックアップテーブル等を用いて、より滑らかに変化する曲線としてもよい。但し、
[ISO感度]×[輝度出力値]
に対して、それぞれ合成比率曲線を設定することになるので、メモリ内にテーブルとして保持しておくよりは、簡易な計算で算出できるような曲線とすることが望ましい。
From FIG. 4, it is determined that the region where the signed difference value is 3σ≈ ± 10.8 is the same subject, and is weighted equally at a ratio of 1: 1 to obtain a weighted average. In addition, it is determined that the area of + 4σ = + 14.4 or more is clearly changed to a high luminance, and the weighted average is taken with the ratio of the comparison image as 100%. That is, the reference image is replaced with a comparative image, which corresponds to comparatively bright processing. In the region where −4σ = −14.4 or less, it is determined that the subject has changed to low luminance. However, since it does not make sense in the comparatively bright process, the ratio of the comparative image is 0%, that is, the reference image. Output as is.
In the example of FIG. 4, the composite ratio curve for determining the composite ratio is approximated by a broken line at four points, but may be a curve that changes more smoothly using a lookup table or the like. However,
[ISO sensitivity] x [Luminance output value]
On the other hand, since a composite ratio curve is set for each, it is desirable to use a curve that can be calculated by simple calculation rather than being stored as a table in the memory.

上述のように合成比率曲線を準備しておいて、比較画像を取得する(ステップS103)。さらに、必要に応じて基準画像/比較画像に対してノイズ処理を行う(ステップS104)。このステップS104のノイズ処理については、後に詳述する。   A composite ratio curve is prepared as described above, and a comparative image is acquired (step S103). Further, noise processing is performed on the reference image / comparison image as necessary (step S104). The noise processing in step S104 will be described in detail later.

次に、基準画像と比較画像の差分画像を生成する(ステップS105)。差分値は、この場合、必ず符号付きとして、画素毎に求めて、画素毎の符号付き差分値からなる差分画像とするものとする。
求められた差分値を先ほど生成した合成閾値を示す合成比率曲線に当てはめて、合成比率を画素毎に求める(ステップS106)。
このステップS106の処理によって全ての画素に対して、置き換えを行うもの、加重平均を取るもの、そして何も行わないものへの分類が行われることとなる。
最後に、求められた合成比率に応じて、画素毎に加重平均演算を行った加重平均画像を生成する(ステップS107)。
そして、次の撮影画像があるか否かが判定される(ステップS108)。
ステップS108で次の撮影画像があると判定されれば、ステップS103に戻り、再度比較画像の取得を行い、ステップS108で次の撮影画像がないと判定されれば加重平均画像を最終出力結果として処理を終了する。
ここで、上述したステップS104のノイズ処理に関してさらに説明を補足する。
Next, a difference image between the reference image and the comparison image is generated (step S105). In this case, the difference value is always signed, and is obtained for each pixel, and is assumed to be a difference image including the signed difference value for each pixel.
The obtained difference value is applied to the composition ratio curve indicating the composition threshold generated earlier, and the composition ratio is obtained for each pixel (step S106).
Through the processing in step S106, all pixels are classified into those that are to be replaced, those that take a weighted average, and those that do nothing.
Finally, a weighted average image obtained by performing a weighted average calculation for each pixel is generated according to the obtained composition ratio (step S107).
Then, it is determined whether there is a next photographed image (step S108).
If it is determined in step S108 that there is a next captured image, the process returns to step S103, and a comparative image is acquired again. If it is determined in step S108 that there is no next captured image, the weighted average image is used as the final output result. The process ends.
Here, a further explanation will be supplemented regarding the noise processing in step S104 described above.

例えば、高ISO感度の場合、出力の分散が大きくなりすぎるために合成判定の精度が低下して、そのままでは意図した通りの適切な比較明合成を行うことができなくなることが予想される。そのため、ある程度以上の高ISO感度領域では、ステップS105の差分画像生成処理の前に基準画像/比較画像に対してノイズリダクションによるノイズ処理を行い、ノイズ成分を低減して出力の分散を小さくしておくことが効果的である。このときのノイズリダクションに用いるアルゴリズムは、任意に選定して良いが、可能であれば単純な平滑化フィルタを用いるよりはエッジ保存型フィルタを用いるものが望ましい。
図5に、フィルタによるノイズ処理を行う前と後での出力の分散を比較した例を示している。図5においては、例えば、最も出力が低く暗い箇所では、分散σ2が42から28へと改善し、そして最も出力が高く明るい箇所では分散σ2が144から115へと改善している。したがって、差分画像生成の前にステップS104において必要に応じてノイズ処理を行うことによって、実質的にノイズによる分布の広がりを小さくすることができるので、合成判定の精度を向上させることが可能となる。
For example, in the case of high ISO sensitivity, the dispersion of output becomes too large, so that the accuracy of synthesis determination is lowered, and it is expected that appropriate comparative bright synthesis cannot be performed as it is. Therefore, in a high ISO sensitivity region of a certain level or more, noise processing by noise reduction is performed on the reference image / comparison image before the difference image generation processing in step S105 to reduce noise components and reduce output dispersion. It is effective to keep. The algorithm used for noise reduction at this time may be arbitrarily selected, but if possible, it is preferable to use an edge preserving filter rather than a simple smoothing filter.
FIG. 5 shows an example of comparison of output variances before and after noise processing by a filter. In FIG. 5, for example, the dispersion σ2 is improved from 42 to 28 in the dark part where the output is the lowest and the dispersion σ2 is improved from 144 to 115 in the bright part where the output is the highest. Therefore, by performing noise processing as necessary in step S104 before generating the difference image, the spread of the distribution due to noise can be substantially reduced, so that the accuracy of the composite determination can be improved. .

また、上述のようにノイズ処理を行う場合、画像合成に供される画像と、ノイズ処理および差分画像の生成に供される画像とは、異なっていても良い。すなわち、例えば、基準画像Aと比較画像Bに対してそれぞれフィルタ等によるノイズ処理を施した画像A′とB′について画素毎の比較による差分画像Cを生成して、それによって得られる画素毎の合成比率に基づいて、(画像A′とBではなく)基準画像Aと比較画像Bを合成すると、ノイズ処理による画質への影響のない高画質の画像合成結果が得られる。
また、合成比率曲線を生成するステップS102において、理想的には、設定されたISO感度等の撮影感度(センサゲイン)だけではなく、各色成分のゲインの相対比に関連するホワイトバランスや周辺光量補正等のために与えられるゲイン等の撮像系のゲインについても考慮することが望ましい。
なお、ここで、本発明を適用せずにRAW画像を用いた単純な比較明合成を行った場合に生ずる不具合について説明する。
比較明合成は、複数画像の同一座標の画素の出力を比較して、より高輝度のもので置き換えていくという処理であり、比較暗合成は、その逆で、複数画像の同一座標の画素の出力を比較して、より低輝度のもので置き換えていくという処理である。一般的に、RAW画像は、必要最低限の画像処理しか施されていないため、ショットノイズおよびランダムノイズ等の影響を受けて、同じ撮影条件の設定で同じ被写体を撮影しても出力は必ずしも同じにはならない。このため、単純な比較明合成を行うと、ノイズの分布の最大値に向かって漸近していくという現象が起きる。
In addition, when noise processing is performed as described above, an image used for image synthesis may be different from an image used for noise processing and difference image generation. In other words, for example, a difference image C is generated by comparing each pixel for images A ′ and B ′ obtained by performing noise processing with a filter or the like on the reference image A and the comparison image B, and for each pixel obtained thereby. When the reference image A and the comparative image B (not the images A ′ and B) are synthesized based on the synthesis ratio, a high-quality image synthesis result that does not affect the image quality due to noise processing is obtained.
In step S102 for generating the composite ratio curve, ideally, not only the set imaging sensitivity (sensor gain) such as ISO sensitivity, but also white balance and peripheral light amount correction related to the relative ratio of the gain of each color component. It is desirable to consider the gain of the imaging system such as the gain given for the reason.
Here, a problem that occurs when simple comparative bright combination using a RAW image is performed without applying the present invention will be described.
Comparative bright synthesis is a process of comparing the output of pixels with the same coordinates in a plurality of images and replacing them with one having a higher luminance. In contrast, comparative dark synthesis is the process of comparing pixels with the same coordinates in a plurality of images. This is a process of comparing the outputs and replacing them with ones with lower brightness. In general, a RAW image has undergone only the minimum necessary image processing. Therefore, the output is not necessarily the same even if the same subject is shot under the same shooting condition setting under the influence of shot noise and random noise. It will not be. For this reason, when a simple comparative bright combination is performed, a phenomenon occurs that the noise gradually approaches the maximum value of the noise distribution.

このことを、図6を参照して説明する。例えば、ノイズ分布のモデルとして、σ=5の正規分布を仮定する。
ある画素の出力が、ノイズの影響を受けてこの分布の中で撮影の度に変動するとした場合、単純な比較明合成処理を行うと、ノイズ分布の最大値に向かって漸近する一方であることが分かる。これに対して、例えば、ノイズ分布の最大値を閾値としてそれ以上では比較明合成を行い、それ以下では何もしないという処理にすることによって、ノイズ分布の最大値に向かって漸近するという問題を改善することができる(比較暗合成処理の場合はその逆である)。
次に、実際に、標準光源にほぼ相当するD65光源のもとで、マクベスチャート(Macbeth Chart)の撮影を行った画像について、単純な比較明合成を施した場合の処理結果を図7に示す。
図7は、マクベスチャートの最暗部である黒パッチ部分における、ある1画素の出力値(◆)と、それに単純な比較明合成を施した結果(■)と、黒パッチ部分の200×200[px(ピクセル)]の平均(▲)とを、20枚の連続撮影画像について、それぞれ比較したものである。図7によれば、単純な比較明合成を行うとノイズ分布の最大値に向かって漸近していく様子がわかる。その結果、本来あるべき出力(200×200[px]の平均)から、およそ40[LSB]近いオフセットが付いてしまうことになる。この問題は、被写体の輝度にかかわらずに生ずるので、画像として全体的に浮く感じになり、また、オフセットが付いた状態でホワイトバランス(WB)処理が施されることにより、画像がマゼンタがかってしまう。
This will be described with reference to FIG. For example, a normal distribution of σ 2 = 5 is assumed as a noise distribution model.
If the output of a pixel is affected by noise and fluctuates every time it is photographed in this distribution, a simple comparative light synthesis process will gradually approach the maximum value of the noise distribution. I understand. On the other hand, for example, a process of performing comparatively bright synthesis at a value higher than the maximum value of the noise distribution and nothing is performed at a lower value, thereby asymptotically approaching the maximum value of the noise distribution. It can be improved (in the case of comparative dark synthesis processing, the opposite is true).
Next, FIG. 7 shows a processing result when a simple comparative bright combination is performed on an image obtained by photographing a Macbeth Chart under a D65 light source that is substantially equivalent to a standard light source. .
FIG. 7 shows an output value (♦) of a certain pixel in the black patch portion which is the darkest portion of the Macbeth chart, a result obtained by performing a simple comparison light synthesis (■), and 200 × 200 [ px (pixel)] average (平均) is compared for each of the 20 consecutive shot images. According to FIG. 7, it can be seen that a simple comparative bright combination is asymptotic toward the maximum value of the noise distribution. As a result, an offset of approximately 40 [LSB] is added to the output that should be originally (average of 200 × 200 [px]). This problem occurs regardless of the brightness of the subject, so that it feels as a whole as an image, and white balance (WB) processing is performed with an offset, so that the image becomes magenta. End up.

これを避けるためには、単純な比較明合成を行うのではなく、基準画像(合成画像)の注目画素にどの程度ノイズ成分が含まれ得るかという推定データを用いて、合成判定処理を行うことが必要となる。さらに、置き換えをするか否かだけの判断ではなく、同じ被写体と判定される場合には、加重平均による合成を行うことにより、同時にノイズ低減の効果も期待できる。
例えば、この場合、黒パッチ200×200[px]の分散はσ=42である。したがって、例えば図8に示すように、2σ=84以内の差分であれば、等分に重み付けして加重平均をとり、それ以上の差分ならば高輝度の場合は置き換え(つまり比較明合成)、低輝度の場合は何もしないという処理を適用すれば、図9に示すように、分布の最大値に漸近することなく、平均値付近で変動するような振る舞いをさせることができる。
この場合の閾値の決め方については、例えばノイズ分布(σ)の定数倍を用いればよいが、小さく取りすぎると、最大値へと漸近する傾向が強くなり、大きく取りすぎると比較明合成(比較暗合成)としての効果が薄れる場合があるので適宜調整する必要がある。
In order to avoid this, instead of performing a simple comparative bright combination, a combination determination process is performed using estimation data indicating how much noise components can be included in the target pixel of the reference image (the combined image). Is required. Further, when it is determined that the subject is the same instead of just determining whether or not the replacement is to be performed, the effect of noise reduction can be expected at the same time by performing synthesis by weighted average.
For example, in this case, the dispersion of the black patch 200 × 200 [px] is σ = 42. Therefore, for example, as shown in FIG. 8, if the difference is within 2σ = 84, the weighted average is weighted equally, and if the difference is more than that, the high luminance is replaced (that is, comparatively bright combination). By applying a process of doing nothing in the case of low luminance, as shown in FIG. 9, it is possible to make a behavior that fluctuates in the vicinity of the average value without asymptotically approaching the maximum value of the distribution.
In this case, for example, a constant multiple of the noise distribution (σ) may be used. However, if it is too small, the tendency to asymptotically approach the maximum value becomes strong. Since the effect of (combination) may be reduced, it is necessary to adjust appropriately.

閾値曲線の決め方として、特許文献1(特開2011−199786号)の場合には、当該文献の図13に関連して、横軸に差分絶対値、縦軸に合成比率を取ったものが記載されているが、このような形態では、比較明合成処理(比較暗合成処理)には対応できないため、横軸は符号付き差分値とする必要がある。例えば、図10のようにすれば比較明合成となるし、図11のようにすれば比較暗合成として機能する閾値曲線となる。
上述した本発明に係る撮像装置は、このような考察に基づいてなされたものであり、比較明合成および比較暗合成のような画像合成機能を内蔵して、しかもノイズ分布による合成画像の画質低下を効果的に抑制することが可能となる。
As a method of determining the threshold curve, in the case of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-199786), the horizontal axis indicates the difference absolute value and the vertical axis indicates the composition ratio in relation to FIG. However, in such a form, the horizontal axis needs to be a signed difference value because it cannot cope with comparatively bright combination processing (comparative dark combination processing). For example, if it is made into FIG. 10, it will become comparatively bright composition, and if it is made to FIG. 11, it will become a threshold curve which functions as comparative dark composition.
The above-described imaging apparatus according to the present invention has been made based on such considerations, and has a built-in image synthesis function such as comparative bright synthesis and comparative dark synthesis, and further reduces the quality of the synthesized image due to noise distribution. Can be effectively suppressed.

1 光学系
2 アナログフロントエンド部
3 信号処理部
4 SDRAM(シンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ)
5 液晶表示部(LCD)
6 メモリカード
7 ROM(リードオンリメモリ)
8 操作部
9 ドライバ
11 レンズ群
12 絞り
13 シャッタ
14 撮像素子
21 タイミングジェネレータ
22 CDS回路
23 AGC回路
24 A/D変換回路
31 制御部(CPU)
32 撮像素子インタフェース(撮像素子I/F)
33 メモリコントローラ
34 YUV変換部
35 リサイズ処理部
36 表示出力制御部
37 データ圧縮部
38 メディアインタフェース(メディアI/F)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system 2 Analog front end part 3 Signal processing part 4 SDRAM (Synchronous dynamic random access memory)
5 Liquid crystal display (LCD)
6 Memory card 7 ROM (Read only memory)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 Operation part 9 Driver 11 Lens group 12 Aperture 13 Shutter 14 Image pick-up element 21 Timing generator 22 CDS circuit 23 AGC circuit 24 A / D conversion circuit 31 Control part (CPU)
32 Image sensor interface (Imaging device I / F)
33 Memory Controller 34 YUV Conversion Unit 35 Resize Processing Unit 36 Display Output Control Unit 37 Data Compression Unit 38 Media Interface (Media I / F)

特開2011−199786号公報JP 2011-199786 A

Claims (10)

被写体光学像を撮像素子により光電変換して電子的画像データからなる撮影画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた撮影画像に含まれるノイズ成分を推定するノイズ推定手段と、
前記撮像手段により同一条件で且つ同一構図にて得た複数の撮影画像の相互間の符号付き差分値を求める画像処理手段と、
前記画像処理手段で得られる符号付き差分値について前記ノイズ推定手段によるノイズ成分に基づいて正負で異なる合成比率を決定する合成比率決定手段と、
前記合成比率決定手段により得られた合成比率に基づいて前記複数の撮影画像を加重平均して合成する画像合成手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
An imaging means for photoelectrically converting a subject optical image by an imaging device to obtain a captured image composed of electronic image data;
Noise estimation means for estimating a noise component included in the captured image obtained by the imaging means;
Image processing means for obtaining a signed differential value between a plurality of captured images obtained under the same conditions and the same composition by the imaging means;
Combining ratio determining means for determining a different combining ratio between positive and negative based on a noise component by the noise estimating means for the signed difference value obtained by the image processing means;
An image pickup apparatus comprising: an image composition unit configured to perform weighted averaging of the plurality of photographed images based on the composition ratio obtained by the composition ratio determination unit.
前記画像処理手段は、前記符号付き差分値を求める前に前記複数の撮影画像のノイズ減処理を行う手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Wherein the image processing means, the imaging apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a means for performing a noise low reduction process of the plurality of captured images prior to obtaining the signed difference value. 前記画像処理手段は、前記撮像手段により同一条件で且つ同一構図にて得た複数の撮影画像の対応する画素毎に、符号付き差分値の算出を行う手段を含み、且つ前記画像合成手段は、前記複数の撮影画像の対応する画素毎に、加重平均による合成を行う手段を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。   The image processing means includes means for calculating a signed difference value for each corresponding pixel of a plurality of photographed images obtained under the same condition and the same composition by the imaging means, and the image synthesizing means includes: The imaging apparatus according to claim 1, further comprising means for performing synthesis by weighted average for each corresponding pixel of the plurality of captured images. 前記ノイズ推定手段は、設定された撮影感度、ホワイトバランスおよび周辺光量の補正量の少なくともいずれかに応じてノイズ成分の分布を算出する手段を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。   The noise estimation means includes means for calculating a noise component distribution according to at least one of a set photographing sensitivity, white balance, and peripheral light amount correction amount. The imaging device according to any one of the above. 前記合成比率決定手段は、前記ノイズ推定手段によりノイズ成分が多く分布すると推定される前記符号付き差分値が少ない領域においては、ほぼ等分に重み付けする合成比率に決定し、前記符号付き差分値が高輝度に対応する正側に大きい領域においては、高輝度を優先して重み付けする合成比率に決定する手段を含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。   The synthesis ratio determining means determines a synthesis ratio that is approximately equally weighted in an area where the signed difference value is estimated to be distributed with a large amount of noise components by the noise estimation means, and the signed difference value is The imaging according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for determining a composite ratio that gives priority to weighting high luminance in a region on the positive side corresponding to high luminance. apparatus. 前記合成比率決定手段は、前記ノイズ推定手段によりノイズ成分が多く分布すると推定される前記符号付き差分値が少ない領域においては、ほぼ等分に重み付けする合成比率に決定し、前記符号付き差分値が低輝度に対応する負側に大きい領域においては、低輝度を優先して重み付けする合成比率に決定する手段を含むことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。   The synthesis ratio determining means determines a synthesis ratio that is approximately equally weighted in an area where the signed difference value is estimated to be distributed with a large amount of noise components by the noise estimation means, and the signed difference value is The imaging according to any one of claims 1 to 5, further comprising means for determining a composite ratio that gives priority to weighting of low luminance in a negative large region corresponding to low luminance. apparatus. 前記合成比率決定手段は、前記撮像手段の前記撮像素子の色毎に各独立に合成比率を決定する手段を含むことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置。   The imaging according to any one of claims 1 to 6, wherein the synthesis ratio determining means includes means for independently determining a synthesis ratio for each color of the imaging device of the imaging means. apparatus. 前記画像合成手段は、前記画像処理手段にて符号付き差分値の算出に供される前記ノイズ低減処理を施した結果の複数の画像とは異なり、且つ当該複数の画像に対応する複数の撮影画像を、加重平均による合成に供する手段を含むことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The image synthesizing unit is different from a plurality of images as a result of performing the noise reduction process used for calculating a signed difference value in the image processing unit, and a plurality of captured images corresponding to the plurality of images The imaging apparatus according to claim 2, further comprising: a unit that uses a weighted average for synthesis. 前記画像合成手段は、前記画像処理手段にて前記ノイズ低減処理を施していない複数の撮影画像を、加重平均による画像合成に供する手段を含むことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。   9. The imaging apparatus according to claim 8, wherein the image synthesizing unit includes a unit for subjecting a plurality of photographed images not subjected to the noise reduction processing by the image processing unit to image synthesis based on a weighted average. 前記画像処理手段および前記画像合成手段における処理対象となる前記複数の撮影画像は、前記撮像手段により同一条件で且つ同一構図にて、時系列的に得た画像であることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の撮像装置。   The plurality of photographed images to be processed by the image processing means and the image composition means are images obtained in time series under the same conditions and the same composition by the imaging means. The imaging device according to any one of claims 1 to 9.
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