JP3825938B2 - 画像処理装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号のノイズを除去するノイズリダクション回路を備えたビデオカメラ等の撮像装置等に用いて好適な画像処理装置、方法及びそれらに用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラには、映像信号からノイズを除去するためのノイズリダクション回路が設けられている。ノイズリダクション回路は、ＤＶカセット（ＳＤフォーマット）の登場などにより、他の様々な映像信号処理回路と共に、デジタル化が進んでいる。このようなデジタル・ノイズリダクション回路は、フィールド・メモリを使用した巡回型が一般的であり、近年メモリが安価になったこともあって、民生用ビデオカメラの普及機に至るまで搭載されるようになった。
【０００３】
図６は従来の巡回型ノイズリダクション回路を示すブロック図である。
図６において、巡回型ノイズリダクション回路は、入力端子５１、加算回路５２、減算回路５３、乗算回路５４、フィールドメモリ５５、リミッタ５６、出力端子５７等で構成される。
【０００４】
次に動作について説明する。
入力端子５１からの信号Ｓｉは、加算回路５２、減算回路５３に供給される。減算回路５３では、信号Ｓｉとフィールドメモリ５５により遅延された信号Ｓｆとが減算され、フィールド間のノイズ信号Ｓｎ１が検出される。信号Ｓｎ１は、リミッタ５６に供給される。この信号Ｓｎ１には動き成分も含まれているため、リミッタ５６で動き成分が除去され信号Ｓｎ２となる。信号Ｓｎ２は、乗算回路５４において外部より与えられる係数Ｋ（以降、巡回係数と称す）を乗算され信号Ｋ・Ｓｎ２となり、加算回路５２に供給される。加算回路５２では、信号Ｓｉと信号Ｋ・Ｓｎ２とを加算することにより、信号Ｓｉからノイズ成分を除去する。この加算回路５２の出力信号Ｓｏは、フィールドメモリ５５に供給されると共に出力端子５７から出力される。
【０００５】
ここで、説明を簡略化するためにＳｎ１＝Ｓｎ２＝Ｓｎとすれば、信号Ｓｎは、
Ｓｎ＝Ｓｆ−Ｓｉ …（１）
であり、信号Ｓｏは、
Ｓｏ＝Ｓｉ＋Ｋ・Ｓｎ
＝Ｓｉ＋Ｋ・（Ｓｆ−Ｓｉ）
＝（１−Ｋ）・Ｓｉ＋Ｋ・Ｓｆ …（２）
となる。
【０００６】
上記式（２）から、よりノイズ成分の少ない信号Ｓｏを得る方法を考えてみると、信号Ｓｉにはノイズ成分が含まれ、信号Ｓｆはノイズ成分が除去された信号Ｓｏの遅延信号であるから、巡回係数Ｋを限りなく“１”に近似させていけばよいことが判る。また、逆に巡回係数Ｋを“０”とした場合には、信号Ｓｉがそのまま信号Ｓｏとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、巡回係数Ｋを“１”に近似させていく程、ノイズの除去には有効的である。その反面、前のフィールドの影響が強くなるため、特に動きのあるようなシーンでは残像が目立つ映像となってしまう。この対策のため、絞り値、電子シャッタ・スピード、ＡＧＣゲインのような露出を制御するパラメータを利用するなどして、十分な照度下での撮影シーンであるか低照度下での撮影シーンであるかを判別し、ノイズ成分の多くなる低照度下での撮影シーンである場合に限り、巡回係数Ｋを大きくする処理を施すなど、極力残像が残らないように工夫をしている。
【０００８】
しかしながら、撮影画像を全面均一色（例えば白）の画像（以降、フェード画と称する）にフェードするフェード・アウトや、その逆のフェード・イン（以降、上記フェード・イン、フェード・アウトの機能を合わせてオート・フェードと称する）の処理を施すフェーダ回路の後方に、ノイズリダクション回路が位置するようなシステム構成の場合、オートフェード時に残像が顕著に現れてしまう。
【０００９】
この問題を、図７を用いて説明する。
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、４色（左から黄、青、緑、赤）のカラーバー・チャート６１を撮影した時の映像信号を示す図である。ここで、フェード・アウト終了時及びフェード・イン開始時の画像の色は白とする。図７（ａ）はオート・フェードがオフの状態、（ｂ）はオート・フェードがオンされフェード・アウトの途中の状態、（ｃ）はフェード・アウトの終了の状態を示す。６２は水平同期信号、６３はバースト信号を示す。
【００１０】
６４、６５はフェーダ回路の入力信号に加算される信号量（以降、フェード・レベルと称する）であり、６４はフェード・アウトの途中のフェード・レベル、６５はフェード・アウト終了時のフェードレベルを示す（この時のレベルを１００パーセントとする。）。
【００１１】
ここで、フェードレベルは、撮像した画像とフェード画の画像との混合比率を示す値でもあり、
フェードレベル＝０パーセントの時は、
撮像した画像：フェード画の画像＝１：０
フェードレベル＝１００パーセントの時は、
撮像した画像：フェード画の画像＝０：１となる。
【００１２】
図７（ａ）で出力されていた映像信号は、オート・フェードのオンによりフェード・アウトの動作がスタートすると、図７（ｂ）に示すように輝度及び色のゲインを下げると同時にフェード・レベルを上げていく。そして、フェード・アウトを終了した時点では図７（ｃ）に示すように、フェーダ回路で輝度及び色のゲインは０、フェードレベルは１００パーセントにまで達し、画面全体が白画面になるべきにも係わらず、後段のノイズリダクション処理の残像の影響で、ノイズリダクション回路以降の信号では、輝度及び色レベルは０にまで達せず、白画面にカラーバー・チャート６１の４色が薄くついたような映像となってしまう。
【００１３】
この残像の影響は、巡回係数Ｋによっては数秒間にも及ぶ。フェード・インの動作がスタートした時にも、図７（ｃ）と同様な映像信号となる（フェード・インの動作の詳細な説明は省略する）。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決するために成されたもので、フェード・イン／アウト時であってもシステム構成に係わらず良好なノイズリダクション処理を実現することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による画像処理装置においては、入力画像信号を全画面均一な所定の色になるように第１の制御値に基づいてフェードさせるフェード手段と、上記フェード手段の後段に配置され上記フェードされる画像信号のノイズを第２の制御値に基づいて除去するノイズリダクション手段と、上記フェード手段の上記第１の制御値に応じて上記ノイズリダクション手段の上記第２の制御値を変化させる制御手段とを設けている。
【００１６】
また、本発明による画像処理方法においては、入力画像信号を全画面均一な所定の色になるように第１の制御値に基づいてフェードさせた後、上記フェードされる画像信号のノイズを第２の制御値に基づいて除去する場合において、上記第１の制御値に応じて上記第２の制御値を変化させるようにしている。
【００１７】
また、本発明による記憶媒体においては、入力画像信号を全画面均一な所定の色になるように第１の制御値に基づいてフェードさせるフェード処理と、上記フェード処理により得られる画像信号のノイズを第２の制御値に基づいて除去するノイズリダクション処理と、上記第１の制御値に応じて上記第２の制御値を変化させる制御処理とを実行するためのプログラムを記憶している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１は本発明による画像処理装置を適用したビデオカメラ等の撮像装置を示すブロック図である。
図１において、１１は被写体を結像させるレンズ、１２は光量を調節する絞り、１３は入力した光を電気信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子、１４は撮像された信号のサンプル・ホールドを行うサンプル・ホールド部、１５は自動的に利得を制御するＡＧＣ部、１６はＡ／Ｄ変換部、１７は信号を処理して映像信号を生成する映像信号処理部、１８は撮像装置全体を制御するシステム制御部、１９は１フィールド分の画像を記憶するフィールドメモリである。
【００１９】
図２は図１の映像信号処理部１７の詳細な構成を示すブロック図である。
図２において、２１は入力信号を輝度成分と色成分に分離するＹ／Ｃ分離部、２２はアパーチャ補正回路やガンマ補正回路を含み所定の信号処理を施す輝度信号処理部、２６はマトリクス回路、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、色差マトリクス回路を含み所定の信号処理を施す色信号処理部、２３は輝度信号をオート・フェードするフェーダ部、２７は色信号をオート・フェードするフェーダ部、２４は輝度成分のノイズを除去するノイズリダクション部、２８は色成分のノイズを除去するノイズリダクション部、２５、２９はＤ／Ａ変換部、３０は映像信号を生成する映像信号生成部、３１は映像信号処理部１７のデータ入出力部であるインターフェース部である。
【００２０】
尚、ノイズリダクション部２４、２８は、図６に示した巡回型ノイズリダクション回路からフィールドメモリ５５を除いた回路と同等であり、図１でフィールドメモリ５５に相当するものはフィールドメモリ１９である。
【００２１】
次に動作について説明する。
レンズ１１より受光した被写体からの光は、絞り１２により光量を調整され、撮像素子１３の撮像素子面上に結像される。ここで、電気信号に変換された後、サンプル・ホールド部１４とＡＧＣ部１５を介してＡ／Ｄ変換部１６でＡ／Ｄ変換され映像信号処理部１７に入力される。
【００２２】
映像信号処理部１７において、入力信号はＹ／Ｃ分離部２１で輝度成分と色成分に分離され、輝度成分は輝度信号は処理部２２へ、色成分は色信号処理部２６へ出力される。輝度信号処理部２２では、水平及び垂直方向にアパーチャ補正、ガンマ補正がなされる。色信号処理部２６では、色成分の信号を３原色に分離し、ホワイトバランス調整、ガンマ補正がなされ、色差信号が形成される。
【００２３】
輝度信号処理部２２、色信号処理部２６の出力は、フェーダ２３、２７でシステム制御部１８により輝度及び色ゲインとフェード・レベルを制御され、オート・フェードがオンの時には、所定の色、例えば白色にフェードされて出力される。次に、ノイズリダクション部２４、２８では、システム制御部１８により巡回係数Ｋを制御され、輝度及び色成分のノイズを除去される。その後、Ｄ／Ａ変換部２５、２９を介した信号は、映像信号生成部３０へ出力され、映像信号が生成される。
【００２４】
システム制御部１８は、外部からのフェード・トリガ信号によりオート・フェードのオン／オフを切り換え、またフェード・モード選択信号によりフェード・イン／アウトを切り換える。また、システム制御部１８は、インターフェース部３１を介して映像信号処理部１７の制御を行う。
【００２５】
次に、フェーダ２３、２７及びノイズリダクション部２４、２８に対するシステム制御部１８の動作について、図３、図４、図５を用いて説明する。
図３は、横軸にゲイン、フェードレベル、縦軸に巡回係数をとり、ゲイン及びフェードレベルと巡回係数の関係をグラフに示している。また図４は、カラーバー・チャート６１を撮影した時のフェード・アウト終了時またはフェード・イン開始時の映像信号を示した図である。尚、図４における６１、６２、６３、６５は図６の同一番号の信号と同一である。
図５はシステム制御部１８のフェーダ２３、２７及びノイズリダクション部２４、２に対する制御動作を示すフローチャートである。
【００２６】
通常撮影時、つまりオート・フェードがオフでフェード・トリガ信号も入力されない時には、ステップＳ７０１（以下、ステップ略）でＳ７０２へ分岐し、Ｓ７０２でＳ７１２に分岐して、フェーダ２３、２７に対してゲイン＝１、フェードレベル＝０パーセントを設定する。次にＳ７１３で、フェード動作は当然のことながらオフとする。Ｓ７１４では、Ｓ７１２で設定されたフェードレベルよりノイズリダクション部２４、２８に対して巡回係数Ｋ＝２５５／２５６を算出する。Ｓ７１５で、Ｓ７１２及びＳ７１４で設定された制御値を出力し、Ｓ７０１に戻り同様の動作を繰り返す。
【００２７】
これにより、フェーダ２３、２７では入力がそのまま出力され、ノイズリダクション部２４、２８では、図６の説明で用いた上記式（２）に相当する信号が出力される。
【００２８】
次に、オート・フェードがオンの時の動作を説明する。
フェード動作のオフからオンへの切り換えは、フェード・トリガ信号の入力により行われる。システム制御部１８は、Ｓ７０１からＳ７０２へ分岐し、Ｓ７０２において、フェード・トリガ信号が入力されたと判別されると、Ｓ７０３に分岐する。Ｓ７０３では、フェード・モード選択信号によりフェード・アウトが選択されている時は、Ｓ７０４に分岐する。
【００２９】
Ｓ７０４では、所定の時間内でゲインを１から０へ、フェードレベルを０パーセントから１００パーセントヘ移行できるように、ゲイン及びフェードレベルを変化させる。Ｓ７０５で、フェードレベルが１００パーセントに到達していないと判断した場合は、Ｓ７０６でフェード動作をオンとし、１００パーセントに到達したと判断した場合は、Ｓ７０７でフェード動作をオフとする。
【００３０】
Ｓ７０６及びＳ７０７からＳ７１４に進み、Ｓ７１４で、Ｓ７０４で設定されたフェードレベルより、図３のグラフの横軸のフェードレベルに対する縦軸の巡回係数を算出する。Ｓ７１５で、Ｓ７０４及びＳ７１４で設定された制御値を出力し、Ｓ７０１に戻る。Ｓ７０５で、フェードレベルが１００パーセントに到達したと判断されるまではフェード動作はオンであるから、Ｓ７０１でＳ７０３に分岐し、以降同様の動作を繰り返す。
【００３１】
これにより、フェードレベルが１００パーセントに近づくにつれて残像現象が低減され、フェードレベルが１００パーセントに到達した時には、巡回係数Ｋは０となり、ノイズリダクション部２４、２８では入力信号がそのまま出力され、フェーダ部２３、２７のみならずノイズリダクション部２４、２８以降の信号でも、図４で示す映像信号のように、輝度及び色のゲインは０となり、画面全体が均一な白画面になる。
【００３２】
一方、Ｓ７０３で、フェード・モード選択信号によりフェード・インが選択されている場合は、Ｓ７０８に分岐する。Ｓ７０８では、所定の時間内でゲインを０から１へ、フェードレベルを１００パーセントから０パーセントヘ移行できるようにゲイン及びフェードレベルを変化させる。Ｓ７０９で、フェードレベルが０パーセントに到達していないと判断した場合は、Ｓ７１０で、フェード動作をオンとし、０パーセントに到達したと判断した場合は、Ｓ７１１でフェード動作をオフとする。
【００３３】
Ｓ７１０及びＳ７１１からＳ７１４に進み、Ｓ７０８で設定されたフェードレベルより、図３のグラフの横軸のフェードレベルに対する縦軸の巡回係数を算出する。Ｓ７１５で、Ｓ７０８及びＳ７１４で設定された制御値を出力し、Ｓ７０１に戻る。Ｓ７０９で、フェードレベルが０パーセントに到達したと判断されるまではフェード動作はオンであるから、Ｓ７０１でＳ７０３へ分岐し、以降同様の動作を繰り返す。
これにより、フェード・インのスタート時の白画面も、図４に示す映像信号のように画面全体が均一な白画面になる。
【００３４】
尚、本実施の形態は、フェードレベルの０パーセントから１００パーセントヘの変化に対して巡回係数Ｋが０に近似するような値に変化すれば、図３で示したフェードレベルに対する各巡回係数Ｋの値を限定するものではない。
【００３５】
同様に、説明を簡略化するためノイズリダクション部２４、２８に供給する巡回係数Ｋを同じにしたが、異なる値でもよく、各々の巡回係数Ｋの値を限定するものでもない。
【００３６】
同様に、本実施の形態では、通常撮影（オート・フェードがオフ）時は十分照度下のみならず低照度下においても巡回係数Ｋは固定の値であったが、従来例として説明したように照度に応じて巡回係数Ｋを可変させてもよく、通常撮影時の巡回係数Ｋの値を限定するものでもない。
【００３７】
また、本実施の形態は、撮像装置に適用した場合について説明したが、記録装置が一体となったカメラ一体型ＶＴＲに適用しても同様の効果が得られる。
また、本発明は記録装置側にフェーダ回路とノイズリダクション回路が存在する場合でも適用可能である。
【００３８】
次に本発明の他の実施の形態としての記憶媒体について説明する。
図１の構成によるシステムは、ハード的に構成してもよく、また、ＣＰＵやメモリ等からなるコンピュータシステムに構成してもよい。コンピュータシステムに構成する場合、上記メモリは本発明による記憶媒体を構成する。この記憶媒体には、前述した実施の形態で説明した処理を実行するためのプログラムが記憶される。
【００３９】
また、この記憶媒体としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気記録媒体等を用いてよく、これらをＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、磁気カード、磁気テープ、不揮発性メモリカード等に構成して用いてよい。
【００４０】
従って、この記憶媒体を上記実施の形態によるシステム以外の他のシステムあるいは装置で用い、そのシステムあるいはコンピュータがこの記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００４１】
また、コンピュータ上で稼働しているＯＳ等が処理の一部又は全部を行う場合、あるいは記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された拡張機能ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づいて、上記拡張機能ボードや拡張機能ユニットに備わるＣＰＵ等が処理の一部又は全部を行う場合にも、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、小型化や低価格化などの様々な制約によって、フェーダ手段の後段にノイズリダクション手段が位置するようなシステム構成となってしまった場合でも、フェード手段の入力画像に対する全画面均一な任意の色の画像の混合比率等の第１の制御値に応じて、ノイズリダクション手段の巡回係数等の第２の制御値を変化させるようにしたことにより、ノイズリダクション処理の影響を受けることなくフェード・イン／アウト時の映像を常に良好な状態に維持することができる。
【００４３】
特に、上記混合比率を高くするに従って上記巡回係数を０に近似させ、また混合比率を低くするに従って巡回係数を１に近似させることによって、フェード・イン開始時及びフェード・アウト終了時において、画面に所望の色以外の色が薄く付いてしまうようなことをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像処理装置を用いた撮像装置を示すブロック図である。
【図２】図１の映像信号処理部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】ゲイン及びフェードレベルと巡回係数との関係を示すグラフである。
【図４】フェード・アウト終了時の映像信号を示す波形図である。
【図５】図１のシステム制御部の動作を説明するフローチャートである。
【図６】従来の巡回型ノイズリダクション回路を示すブロック図である。
【図７】従来のオート・フェード時のノイズリダクションの影響を説明する波形図である。
【符号の説明】
１３ 撮像素子
１４ サンプル・ホールド部
１２ ＡＧＣ部
１５ Ａ／Ｄ変換部
１６ 映像信号処理部
１８ システム制御部
１９ フィールドメモリ
５１ 入力端子
５２ 加算回路
５３ 減算回路
５４ 乗算回路
５７ 出力端子
Ｋ 巡回係数

Claims (9)

1. 入力画像信号を全画面均一な所定の色になるように第１の制御値に基づいてフェードさせるフェード手段と、
   上記フェード手段の後段に配置され上記フェードされる画像信号のノイズを第２の制御値に基づいて除去するノイズリダクション手段と、
   上記フェード手段の上記第１の制御値に応じて上記ノイズリダクション手段の上記第２の制御値を変化させる制御手段とを設けたことを特徴とする画像処理装置。
2. 上記第１の制御値とは、上記入力画像信号と上記全画面均一な所定の色の画像信号との混合比率を設定する値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 上記ノイズリダクション手段は、遅延回路、加算回路、乗算回路で構成された巡回型ノイズリダクション回路であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 上記第２の制御値とは、上記乗算回路の乗算係数を設定する値であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 上記ノイズリダクション手段は、遅延回路、加算回路、乗算回路で構成された巡回型ノイズリダクション回路であり、上記第２の制御値とは、上記乗算回路の乗算係数を設定する値であり、上記制御手段は、上記混合比率を高くするに従って上記乗算係数を０に近似させていくことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
6. 上記ノイズリダクション手段は、遅延回路、加算回路、乗算回路で構成された巡回型ノイズリダクション回路であり、上記第２の制御値とは、上記乗算回路の乗算係数を設定する値であり、上記制御手段は、上記混合比率を低くするに従って上記乗算係数を１に近似させていくことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
7. 上記入力画像信号は、撮像手段で撮像された信号であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
8. 入力画像信号を全画面均一な所定の色になるように第１の制御値に基づいてフェードさせた後、上記フェードされる画像信号のノイズを第２の制御値に基づいて除去する場合において、
   上記第１の制御値に応じて上記第２の制御値を変化させることを特徴とする画像処理方法。
9. 入力画像信号を全画面均一な所定の色になるように第１の制御値に基づいてフェードさせるフェード処理と、
   上記フェード処理により得られる画像信号のノイズを第２の制御値に基づいて除去するノイズリダクション処理と、
   上記第１の制御値に応じて上記第２の制御値を変化させる制御処理とを実行するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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