JP6652290B2 - Image processing apparatus, image processing method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムに関し、特に、画像に含まれるノイズを低減するために用いて好適なものである。 The present invention relates to an image processing apparatus, image processing method, and a program, it is suitably used to reduce the free Murrell noise in the image.
撮像系から得られる映像信号には、撮像素子に起因するノイズやその周辺の回路素子に起因するノイズ等が重畳される。このような撮像系から得られる映像信号に重畳されるノイズは、固定パターンノイズとランダムノイズの2種類のノイズに大別される。前者は、撮像素子の画素欠陥による画素アンプのばらつき等に起因する。後者は、撮像素子による暗電流やショットノイズ、および、回路素子から発するノイズ等に起因する。 In the video signal obtained from the image pickup system, noise caused by the image pickup element, noise caused by circuit elements around the image pickup element, and the like are superimposed. Noise superimposed on a video signal obtained from such an imaging system is roughly classified into two types of noise: fixed pattern noise and random noise. The former is attributable to variations in pixel amplifiers due to pixel defects in the image sensor. The latter is caused by dark current and shot noise due to the image sensor, noise generated from circuit elements, and the like.
以上のような映像信号に重畳されるノイズを除去または低減する方法としては、一次元のフィルタや二次元のフィルタによる処理等のノイズ除去処理が考えられる。一次元フィルタや二次元のフィルタによる処理としては、着目画素に隣接する画素の画素値によるフィルタ処理がある。尚、以下の説明では「ノイズ除去」を必要に応じて「NR」と称する(NRは、Noise Reductionの略である)。 As a method for removing or reducing noise superimposed on the video signal as described above, a noise removal process such as a process using a one-dimensional filter or a two-dimensional filter can be considered. As a process using a one-dimensional filter or a two-dimensional filter, there is a filter process using a pixel value of a pixel adjacent to a target pixel. In the following description, “noise removal” is referred to as “NR” as necessary (NR is an abbreviation for Noise Reduction).
また、動画の映像信号のNR処理、特に、時間と共に様々に変化するランダムノイズのNR処理として、巡回型のNR処理が用いられる。巡回型のNR処理では、現在の映像信号と過去のフレームの映像信号との差分信号を求め、この差分信号に巡回係数を乗算した信号を現在の映像信号から差し引くことにより、ランダムノイズを除去する。 In addition, cyclic NR processing is used as NR processing of a video signal of a moving image, in particular, NR processing of random noise that changes variously with time. In the cyclic NR process, a difference signal between a current video signal and a video signal of a past frame is obtained, and a signal obtained by multiplying the difference signal by a cyclic coefficient is subtracted from the current video signal to remove random noise. .
この巡回型のNR処理においては、現在の映像信号から差し引くノイズ信号として、前述の差分信号に巡回係数を乗算した信号を用いる。従って、巡回係数を大きい値に設定すれば、NRの効果も大きくなる。一方で、差分信号にはノイズ成分だけではなく、被写体のエッジの動き成分も含まれる。従って、なんら工夫もなく巡回型のNR処理を行うと残像が生じる。そこで、ノイズ成分と動き成分との切り分け、すなわち、動き成分をいかに精度良く検出して、ノイズ成分と動き成分とを良好に判別して、ノイズ成分のみで巡回係数を決定できるかという課題がある。 In this cyclic NR processing, a signal obtained by multiplying the above-described difference signal by a cyclic coefficient is used as a noise signal to be subtracted from the current video signal. Therefore, if the cyclic coefficient is set to a large value, the effect of the NR also increases. On the other hand, the difference signal includes not only the noise component but also the motion component of the edge of the subject. Therefore, when the cyclic NR processing is performed without any contrivance, an afterimage occurs. Therefore, there is a problem of how to accurately separate the noise component and the motion component, that is, how to accurately detect the motion component, determine the noise component and the motion component satisfactorily, and determine the cyclic coefficient only with the noise component. .
そこで、特許文献1には、動き検出回路を設けた巡回型のノイズ低減装置が記載されている。この動き検出回路は、平滑回路と、差分回路と、動静判定回路とを有する。平滑回路は、映像信号の高周波ノイズを低減するための回路である。差分回路は、平滑回路からの出力信号とフレームメモリの出力信号との差分をとるための回路である。動静判定回路は、差分回路の出力信号と予め設定した信号レベル(閾値)とを比較することにより動きを判定するための回路である。この動静判定回路の判定の結果により、巡回係数の値を決めて巡回型NR処理を実施する。 Thus, Patent Document 1 discloses a cyclic noise reduction device provided with a motion detection circuit. This motion detection circuit includes a smoothing circuit, a difference circuit, and a motion determination circuit. The smoothing circuit is a circuit for reducing high frequency noise of a video signal. The difference circuit is a circuit for calculating a difference between an output signal from the smoothing circuit and an output signal from the frame memory. The motion determination circuit is a circuit for determining a motion by comparing an output signal of the difference circuit with a preset signal level (threshold). Based on the result of the determination by the motion determination circuit, the value of the cyclic coefficient is determined, and the cyclic NR process is performed.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、動きの判定のための処理回路が必要であり、この処理回路の追加によるコストアップを招くという問題がある。また、特許文献1に記載の技術では、動きの判定のための閾値についても精度よく設定する必要があるが、どのような被写体(例えば、高速に動く被写体等)に対しても残像のない閾値を設定することは容易ではないという問題もあった。 However, the technique described in Patent Literature 1 requires a processing circuit for judging motion, and has a problem that the cost is increased by adding the processing circuit. Further, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to accurately set a threshold value for determining a motion. However, a threshold value that does not cause an afterimage for any subject (for example, a fast-moving subject). There is also a problem that setting is not easy.
また、特許文献1に記載の技術では、動きの判定用の映像信号として、現フレームとその1フレーム前のフレームによるフレームメモリの出力信号を用いる。これらのフレーム間の差分により動きを判定することから、1フレームの時間中に被写体が動いてしまった場合の動きの検出は不可能であり、高速に動く被写体に対しては未だ残像が生じるという問題がある。 Further, in the technique described in Patent Literature 1, an output signal of a frame memory based on a current frame and a frame immediately before the current frame is used as a motion determination video signal. Since the motion is determined based on the difference between these frames, it is impossible to detect the motion when the subject moves during the time of one frame, and an afterimage still occurs for the fast-moving subject. There's a problem.
また、特許文献1に記載の技術では、フレーム間の差分により動きを判定するので、2フレームの画像取得に少なくとも2フレーム分の処理時間を要することになる。そして、これら2フレームの映像信号を取得した後、減算処理を行って、これら2フレームの映像信号の差分を求めて動きを判定し、動きの判定の結果から巡回係数を導出して現フレームに対しノイズ低減処理を行う。このため、少なくとも4フレーム目からNR処理済の画像が取得できるということになる。これらの処理時間は、画像処理装置のパフォーマンスに影響を及ぼす。このように特許文献1に記載の技術では、処理時間を短くすることが容易ではないという問題がある。 Further, in the technique described in Patent Literature 1, a motion is determined based on a difference between frames. Therefore, it takes at least two frames of processing time to acquire an image of two frames. Then, after obtaining the video signals of these two frames, a subtraction process is performed to determine the motion by calculating the difference between the video signals of these two frames, and a cyclic coefficient is derived from the result of the motion determination to obtain the current frame. On the other hand, noise reduction processing is performed. For this reason, it is possible to obtain an NR-processed image from at least the fourth frame. These processing times affect the performance of the image processing device. Thus, the technique described in Patent Document 1 has a problem that it is not easy to shorten the processing time.
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像された画像に残像が発生することを容易に且つ確実に抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to easily and reliably suppress occurrence of an afterimage in a captured image.
本発明の画像処理装置は、画像の第1の方向ごとに撮像条件の設定が可能な撮像手段により撮像された画像を処理する画像処理装置であって、前記撮像手段により撮像された現在のフレームの画像の第1の画素の画素信号、第2の画素の画素信号、および、前記現在のフレームよりも過去のフレームの画像の前記第1の画素の画素信号を用いて、前記第1の画素のノイズを低減する処理を行う処理手段を有し、前記第1の画素と前記第2の画素は、前記第1の方向と垂直な方向における位置が相互に異なる画素であり、前記第1の画素の画素信号と、前記第2の画素の画素信号は、異なる撮像条件で得られた画素信号であることを特徴とする。 An image processing apparatus according to an aspect of the present invention is an image processing apparatus that processes an image captured by an imaging unit capable of setting an imaging condition for each first direction of an image, the current frame being captured by the imaging unit. Using the pixel signal of the first pixel of the image of FIG. 1, the pixel signal of the second pixel , and the pixel signal of the first pixel of the image of the frame earlier than the current frame , It includes a processing means for performing processing to reduce noise, wherein the first pixel second pixel is located in said first direction and perpendicular direction is different from pixel to each other, the first And the pixel signal of the second pixel is a pixel signal obtained under different imaging conditions.
本発明によれば、撮像された画像に残像が発生することを容易に且つ確実に抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to easily and reliably suppress occurrence of an afterimage in a captured image.
以下、図面を参照しながら、実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、撮像装置の一例としてのデジタルカメラの機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態においては、デジタルカメラ100は、被写体に対し、静止画および動画を撮影することのできる機能を有する。
操作部101は、ユーザがデジタルカメラ100に対して各種のコマンドを入力、設定するためのユーザーインタフェースである。例えば、操作部101は、入力デバイスとして、各種のコマンドを設定する機能を有するメカニカルなスイッチやボタンを有する。また、タッチパネル式の液晶ディスプレイ等の表示デバイスに、これらのスイッチやボタンと同様の機能を有するボタンを形成して表示させることにより操作部101を構成してもよい。操作部101は、例えば、電源のON/OFF、撮影条件の設定・変更・確認、撮影済みの画像の確認等を行う際に使用される。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
First, a first embodiment will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a digital camera as an example of an imaging device. In the present embodiment, the digital camera 100 has a function of capturing a still image and a moving image of a subject.
The operation unit 101 is a user interface for a user to input and set various commands to the digital camera 100. For example, the operation unit 101 has, as an input device, mechanical switches and buttons having a function of setting various commands. Alternatively, the operation unit 101 may be configured by forming buttons having the same functions as those switches and buttons on a display device such as a touch panel type liquid crystal display and displaying the same. The operation unit 101 is used, for example, when turning on / off a power supply, setting / changing / checking shooting conditions, and checking a shot image.
操作部101にはシャッタースイッチも含まれる。シャッタースイッチが半押し状態の場合には第1のシャッタースイッチSW1として機能し、全押し状態の場合には第2のシャッタースイッチSW2として機能していることが、システム制御部102に通知される。 The operation unit 101 also includes a shutter switch. When the shutter switch is half-pressed, it functions as the first shutter switch SW1, and when the shutter switch is fully pressed, it functions as the second shutter switch SW2.
シャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1として機能していることの通知により、システム制御部102に、後述するAF処理やAE処理等を開始することが指示される。一方で、シャッタースイッチが第2のシャッタースイッチSW2として機能していることの通知により、システム制御部102に、一連の撮影処理動作を開始することが指示される。一連の撮影処理動作とは、撮像素子103からの画像信号の読み出し、読み出した画像信号のA/D変換、A/D変換した画像信号の画像処理、画像処理した画像信号の記録フォーマットへの変換、および画像記録部112への画像データの記録等の処理を指す。 By notifying that the shutter switch is functioning as the first shutter switch SW1, the system control unit 102 is instructed to start AF processing, AE processing, and the like, which will be described later. On the other hand, the notification that the shutter switch is functioning as the second shutter switch SW2 instructs the system control unit 102 to start a series of shooting processing operations. A series of photographing processing operations includes reading of an image signal from the image sensor 103, A / D conversion of the read image signal, image processing of the A / D converted image signal, and conversion of the image processed image signal into a recording format. , And processing of recording image data in the image recording unit 112.
システム制御部102は、操作部101からの指示に応じてデジタルカメラ100の各部の動作を制御する。システム制御部102は、CPU、CPUが実行するプログラム等を記憶するROM、およびプログラムの読み込み用の記憶領域やワークエリア用の記憶領域としてのRAM等を有する。システム制御部102は、画像処理部105から出力されるデジタル画像データから被写体の輝度レベルを算出し、撮影モードに応じて、シャッタースピード(露出時間)と、絞りとのうち、少なくとも一方を自動的に決定する自動露出制御(AE)処理を行う。 The system control unit 102 controls the operation of each unit of the digital camera 100 according to an instruction from the operation unit 101. The system control unit 102 includes a CPU, a ROM for storing programs executed by the CPU, a RAM as a storage area for reading programs and a storage area for a work area, and the like. The system control unit 102 calculates the luminance level of the subject from the digital image data output from the image processing unit 105, and automatically determines at least one of the shutter speed (exposure time) and the aperture according to the shooting mode. Is performed, an automatic exposure control (AE) process is performed.
本実施形態のデジタルカメラ100では、露出機構108aが絞りの機能を有する。一方、露出を決める要素の一つであるシャッターは電子シャッターである。予め定められた時間(シャッタースピード(露出時間))で撮像素子103から画像信号が読み出されるように、システム制御部102による制御が実行される。 In the digital camera 100 of the present embodiment, the exposure mechanism 108a has a function of an aperture. On the other hand, the shutter, which is one of the factors that determine the exposure, is an electronic shutter. The control by the system control unit 102 is executed so that the image signal is read from the image sensor 103 at a predetermined time (shutter speed (exposure time)).
システム制御部102からAE処理の結果の通知を受けたメカ駆動部108は、電子シャッターの制御による、絞りとシャッタースピードで露出機構108aを動作させる。このようにすることで、レンズ107aと撮像素子103との間の光路および光量を確保することができる。これにより、AE処理で求まる露出条件による被写体の撮像素子103への露光が可能になる。 Upon receiving the notification of the result of the AE process from the system control unit 102, the mechanical drive unit 108 operates the exposure mechanism 108a with the aperture and shutter speed under the control of the electronic shutter. By doing so, the optical path and the light amount between the lens 107a and the image sensor 103 can be secured. Thus, it becomes possible to expose the subject to the image sensor 103 under the exposure conditions determined by the AE processing.
また、システム制御部102は、レンズ駆動部107を用いてレンズ光学系107aのフォーカスレンズを駆動させ、画像処理部105が出力するデジタル画像データのコントラストの変化を検出し、これに基づいて自動合焦制御(AF)処理を行う。 Further, the system control unit 102 drives the focus lens of the lens optical system 107a using the lens driving unit 107, detects a change in the contrast of the digital image data output from the image processing unit 105, and automatically adjusts the contrast based on the change. A focus control (AF) process is performed.
また、本実施形態の操作部101には、ズーム機能を実施するためのズームレバー(不図示)も設けられる。これにより、ズームレバーと連動するズームポジションまでレンズ光学系107aのズームレンズの移動を指示する信号がシステム制御部102に通知される。システム制御部102は、この信号に基づいて、レンズ駆動部107を用いて、レンズ光学系107aのズームレンズを所望のズームポジションになるまで移動させる。以上のレンズ光学系107aの制御により、所望のズームポジションとなるレンズ配置による撮影を実現可能にする。 The operation unit 101 of the present embodiment is also provided with a zoom lever (not shown) for performing a zoom function. As a result, a signal instructing the movement of the zoom lens of the lens optical system 107a to the zoom position linked with the zoom lever is notified to the system control unit 102. Based on this signal, the system control unit 102 uses the lens driving unit 107 to move the zoom lens of the lens optical system 107a to a desired zoom position. By controlling the above-described lens optical system 107a, it is possible to realize photographing with a lens arrangement that provides a desired zoom position.
また、システム制御部102は、ISO感度に応じたゲイン調整量をA/D変換部104へ通知する。ISO感度は、ユーザが設定した固定のISO感度であってもよいし、システム制御部102がAE処理の結果に基づいて動的に設定したISO感度であってもよい。ISO感度の設定については、後述する。 Further, the system control unit 102 notifies the A / D conversion unit 104 of the gain adjustment amount according to the ISO sensitivity. The ISO sensitivity may be a fixed ISO sensitivity set by the user or an ISO sensitivity dynamically set by the system control unit 102 based on the result of the AE process. The setting of the ISO sensitivity will be described later.
さらに、システム制御部102は、フラッシュの設定や、AE処理の結果によるシャッタースピード(露出時間)等に応じて、本撮影時のフラッシュ部110の発光操作の要否を決定する。フラッシュの発光を決定した場合、システム制御部102は、EF処理部109にフラッシュの発光の実施を指示する。EF処理部109は、フラッシュの発光の実施の指示をシステム制御部102から受けると、フラッシュ部110を制御し、露出機構108aのシャッターが開くタイミングでフラッシュ部110を発光させる。 Further, the system control unit 102 determines whether or not the light emission operation of the flash unit 110 at the time of the main shooting is necessary according to the flash setting, the shutter speed (exposure time) based on the result of the AE processing, and the like. When the flash emission is determined, the system control unit 102 instructs the EF processing unit 109 to execute the flash emission. When receiving an instruction to execute flash emission from the system control unit 102, the EF processing unit 109 controls the flash unit 110 and causes the flash unit 110 to emit light at the timing when the shutter of the exposure mechanism 108a opens.
本実施形態では、撮像素子103は、光電変換デバイスの一種の積層型CMOSセンサを有する。撮像素子103は、レンズ107aおよび露出機構108aを介して結像する被写体光学像を画素単位のアナログ電気信号(アナログ画像データ)に変換する。
本実施形態では、撮像素子103の水平ラインごとに、撮像条件の一例として、シャッタースピード(露出時間)およびISO感度ゲイン調整量(画素信号に対するゲインの設定)を変えられる積層型CMOSセンサの機能を用いる。このように本実施形態では、水平ラインの方向が第1の方向になる。
In the present embodiment, the image sensor 103 has a stacked CMOS sensor, which is a type of photoelectric conversion device. The image sensor 103 converts the subject optical image formed via the lens 107a and the exposure mechanism 108a into an analog electric signal (analog image data) for each pixel.
In the present embodiment, as an example of an imaging condition, a function of a stacked CMOS sensor that can change a shutter speed (exposure time) and an ISO sensitivity gain adjustment amount (setting of a gain for a pixel signal) for each horizontal line of the image sensor 103 is described. Used. Thus, in the present embodiment, the direction of the horizontal line is the first direction.
このように積層型CMOSセンサでは、相互に隣接するラインで、露出に関わるシャッタースピード(露出時間)とISO感度ゲイン調整量を変えることができる。本実施形態では、積層型CMOSセンサは、シャッタースピード(露出時間)とISO感度ゲイン調整量として、1ラインおきに同一の設定値を設定して撮像することが可能な構成を有する。以上の機能を用いることにより、後述する本実施形態の巡回型のNR処理を実現することができる。 As described above, in the stacked CMOS sensor, the shutter speed (exposure time) related to the exposure and the ISO sensitivity gain adjustment amount can be changed in the lines adjacent to each other. In the present embodiment, the stacked CMOS sensor has a configuration in which the same set value can be set for every other line as the shutter speed (exposure time) and the ISO sensitivity gain adjustment amount, and imaging can be performed. By using the above functions, it is possible to realize a cyclic NR process of the present embodiment described later.
尚、本実施形態では、撮像素子103が積層型のCMOSセンサを有する場合を例に挙げて説明する。しかしながら、撮像素子103は、必ずしも、積層型のCMOSセンサを有するものに限定されない。通常用いられている単層のCCDセンサ、CMOSセンサ等を撮像素子103が有していてもよい。すなわち、撮像素子103のラインごとに、露出時間とISO感度ゲイン調整量を変えられる機能を有するセンサであれば、撮像素子103が有するセンサは、単層のセンサであってもよい。 In the present embodiment, a case where the image sensor 103 includes a stacked CMOS sensor will be described as an example. However, the image sensor 103 is not necessarily limited to a device having a stacked CMOS sensor. The imaging element 103 may include a single-layer CCD sensor, CMOS sensor, or the like that is generally used. That is, as long as the sensor has a function of changing the exposure time and the ISO sensitivity gain adjustment amount for each line of the image sensor 103, the sensor included in the image sensor 103 may be a single-layer sensor.
A/D変換部104は、撮像素子103から出力されたアナログ画像データに対して、相関二重サンプリング、ゲイン調整、およびA/D変換等を行うことにより、デジタル画像データを生成して出力する。ゲイン(増幅率)は、システム制御部102からA/D変換部104に通知されることにより設定される。大きなゲインを設定すれば、信号レベルも大きくなるが、その反面、画像に含まれるノイズ成分も大きくなる。ここでのゲインの設定は、ISO感度の設定に応じて変更される。ゲインの設定の詳細については後述する。 The A / D converter 104 generates and outputs digital image data by performing correlated double sampling, gain adjustment, A / D conversion, and the like on the analog image data output from the image sensor 103. . The gain (amplification rate) is set by being notified from the system control unit 102 to the A / D conversion unit 104. When a large gain is set, the signal level increases, but on the other hand, the noise component included in the image also increases. The gain setting here is changed according to the ISO sensitivity setting. Details of the setting of the gain will be described later.
画像処理部105は、A/D変換部104から出力されたデジタル画像データに対して、画像処理を実行する。画像処理部105は、例えば、ホワイトバランス補正、エッジ強調処理、NR処理、画素補間処理、ガンマ補正処理、および色差信号生成等の画像処理を行い、画像処理済みのデジタル画像データとして、例えばYUV画像データを出力する等の処理を行う。 The image processing unit 105 performs image processing on the digital image data output from the A / D conversion unit 104. The image processing unit 105 performs image processing such as, for example, white balance correction, edge enhancement processing, NR processing, pixel interpolation processing, gamma correction processing, and color difference signal generation. As image-processed digital image data, for example, a YUV image Processing such as outputting data is performed.
EVF表示部106は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置を含み、画像処理部105による画像処理済みのデジタル画像データに対し、不図示のD/A変換処理後の画像を表示する。
フォーマット変換部111は、画像処理部105から出力されたデジタル画像データに対し、例えばDCF(Design rule for Camera File System)に準拠した記録用のデータファイルを生成する。フォーマット変換部111は、データファイル生成の過程で、JPEG形式やMotion JPEG形式への符号化や、ファイルヘッダの生成等を行う。
The EVF display unit 106 includes a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), and displays an image (not shown) that has been subjected to D / A conversion processing on digital image data on which image processing has been performed by the image processing unit 105.
The format conversion unit 111 generates a recording data file based on, for example, DCF (Design rule for Camera File System) for the digital image data output from the image processing unit 105. In the process of generating a data file, the format conversion unit 111 performs encoding into a JPEG format or a Motion JPEG format, generates a file header, and the like.
画像記録部112は、フォーマット変換部111で生成された記録用のデータファイルを、デジタルカメラ100の内蔵メモリや、デジタルカメラ100に装着されているリムーバブルメディア等に記録する。
外部接続部113は、デジタルカメラ100をPC(パーソナルコンピュータ)やプリンタといった外部装置に接続するためのインターフェースである。外部接続部113は、例えば、USB(Universal Serial Bus)やIEEE1394等の一般的な規格に準拠して外部装置との通信を行って画像データ等の授受を行い、各外部機器の機能を活用する。
The image recording unit 112 records the data file for recording generated by the format conversion unit 111 in a built-in memory of the digital camera 100, a removable medium mounted on the digital camera 100, or the like.
The external connection unit 113 is an interface for connecting the digital camera 100 to an external device such as a PC (personal computer) or a printer. The external connection unit 113 communicates with an external device in accordance with general standards such as USB (Universal Serial Bus) and IEEE 1394 to exchange image data and the like, and utilizes the functions of each external device. .
次に、本実施形態のデジタルカメラ100の動作の一例について説明する。
ユーザが操作部101の一つである電源スイッチ(不図示)をONにすると、システム制御部102はこれを検知し、デジタルカメラ100の各構成部に対し、電池やAC入力(不図示)により電源を供給する。
本実施形態のデジタルカメラ100は、電源が供給されるとEVF(Electronic View Finder)による表示動作を開始する。まず、電源が供給されると、露出機構108aに設けられたメカニカルシャッターが開き、撮像素子103が露光される。撮像素子103の各画素で蓄積した電荷を、予め定められたフレームレートで順次読み出し、A/D変換部104にアナログ画像データとして出力する。以上のように本実施形態では、撮像素子103の各画素で蓄積した電荷を、予め定められたフレームレートで順次読み出す、いわゆる電子シャッターを用いて連続して被写体を撮像することにより、EVFによる表示用の画像を取得する。
Next, an example of the operation of the digital camera 100 of the present embodiment will be described.
When the user turns on a power switch (not shown), which is one of the operation units 101, the system control unit 102 detects this and sends a battery or AC input (not shown) to each component of the digital camera 100. Supply power.
When power is supplied, the digital camera 100 according to the present embodiment starts a display operation using an EVF (Electronic View Finder). First, when power is supplied, the mechanical shutter provided in the exposure mechanism 108a opens, and the image sensor 103 is exposed. The charge accumulated in each pixel of the image sensor 103 is sequentially read at a predetermined frame rate and output to the A / D converter 104 as analog image data. As described above, in the present embodiment, the electric charge accumulated in each pixel of the image sensor 103 is sequentially read out at a predetermined frame rate. Get an image for
A/D変換部104は、前述の通り、撮像素子103から出力されたアナログ画像データに対して、相関二重サンプリング、ゲイン調整、およびA/D変換等を行うことにより、デジタル画像データを生成して出力する。ここで、ゲイン調整に関して説明する。
撮像素子103では、露光量によって、アナログ電気信号の出力信号レベルが変化する。明るい被写体では露光量が増加するため、アナログ電気信号の出力信号レベルも大きいものとなる。一方、暗い被写体では露光量が減少するため、アナログ電気信号の出力信号レベルも小さいものとなる。以上のようなレベル変動が生じるアナログ電気信号をA/D変換部104に入力し、A/D変換部104でゲイン調整をせずに出力した場合、出力されたデジタル電気信号もレベル変動が生じる。
As described above, the A / D converter 104 generates digital image data by performing correlated double sampling, gain adjustment, A / D conversion, and the like on the analog image data output from the image sensor 103. And output. Here, the gain adjustment will be described.
In the image sensor 103, the output signal level of the analog electric signal changes depending on the exposure amount. Since the exposure amount increases for a bright subject, the output signal level of the analog electric signal also becomes large. On the other hand, since the exposure amount decreases for a dark subject, the output signal level of the analog electric signal also becomes small. When an analog electric signal having the above-described level fluctuation is input to the A / D converter 104 and output without adjusting the gain in the A / D converter 104, the output digital electric signal also fluctuates in level. .
これに対し、デジタルカメラでは一般的に、被写体の明るさ(アナログ電気信号の出力信号レベル)によらずA/D変換部104からのデジタル電気信号の出力信号レベルを一定に保つようなゲインが、被写体の明るさに応じて設定される。 In contrast, a digital camera generally has a gain that keeps the output signal level of the digital electric signal from the A / D converter 104 constant regardless of the brightness of the subject (output signal level of the analog electric signal). Is set according to the brightness of the subject.
以上のゲインは、撮像条件の一つであるISO感度の設定に応じて変化し、調整される。つまり、被写体の明るい低ISO感度時よりも、被写体の暗い高ISO感度時の方が、A/D変換部104におけるゲインとして高い値を設定する。このため、高ISO感度時の方が低ISO感度時よりも、高いゲインによる増幅効果により、画像に含まれるノイズ成分が多くなる。
前述したように、以上のようなA/D変換部104のゲインの設定に関係するISO感度は、ユーザが設定した固定のISO感度であってもよいし、システム制御部102がAE処理の結果に基づいて動的に設定したISO感度であってもよい。
The above gain changes and is adjusted according to the setting of the ISO sensitivity which is one of the imaging conditions. In other words, a higher value is set as the gain in the A / D converter 104 when the subject is dark and at high ISO sensitivity than when the subject is bright and at low ISO sensitivity. For this reason, the noise component included in the image is larger at the time of the high ISO sensitivity than at the time of the low ISO sensitivity due to the amplification effect by the higher gain.
As described above, the ISO sensitivity related to the setting of the gain of the A / D conversion unit 104 as described above may be a fixed ISO sensitivity set by the user, or the system control unit 102 may set the result of the AE processing. ISO sensitivity may be dynamically set based on the ISO sensitivity.
前述したように画像処理部105は、A/D変換部104から出力されたデジタル画像データに対して、画像処理を行い、画像処理済みのデジタル画像データとして、例えばYUV画像データを出力する。画像処理には、例えば、ホワイトバランス補正、エッジ強調処理、NR処理、画素補間処理、ガンマ補正処理、および色差信号生成含まれる。 As described above, the image processing unit 105 performs image processing on the digital image data output from the A / D conversion unit 104, and outputs, for example, YUV image data as image-processed digital image data. The image processing includes, for example, white balance correction, edge enhancement processing, NR processing, pixel interpolation processing, gamma correction processing, and color difference signal generation.
また、EVF表示部106は、画像処理部105から出力されるデジタル画像データを用いて、不図示のD/A変換処理を行った画像を逐次表示する。
システム制御部102は、操作部101から、シャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1として機能していることの通知(半押しの通知)を受けない限り、前述のEVFによる表示処理の実行を繰り返す。
Further, the EVF display unit 106 sequentially displays the images that have been subjected to the D / A conversion processing (not shown) using the digital image data output from the image processing unit 105.
The system control unit 102 repeats the above-described execution of the display processing by the EVF unless the notification that the shutter switch is functioning as the first shutter switch SW1 (the half-press notification) is received from the operation unit 101.
システム制御部102は、操作部101から、シャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1として機能していることの通知を受けると、その時点で最新の撮像画像を用いて、AF処理およびAE処理を行い、合焦位置および露出条件を決定する。これと同時にシステム制御部102は、フラッシュ部110の発光の要否も決定する(EF処理を行う)。フラッシュ部110を発光するか否かは、操作部101を用いて予め設定しても、AE処理の結果を受けて設定しても、デジタルカメラ100の周囲の暗さを検知し自動的に判定して設定してもよい。 Upon receiving a notification from the operation unit 101 that the shutter switch is functioning as the first shutter switch SW1, the system control unit 102 performs the AF process and the AE process using the latest captured image at that time. , The focus position and the exposure condition are determined. At the same time, the system control unit 102 also determines whether or not the flash unit 110 needs to emit light (performs EF processing). Whether or not the flash unit 110 emits light is determined automatically by detecting the darkness around the digital camera 100, regardless of whether it is set in advance using the operation unit 101 or set in response to the result of the AE process. May be set.
その後、システム制御部102は、シャッタースイッチが第2のシャッタースイッチSW2として機能していることの通知(全押しの通知)を受け取るまで、撮影動作をすることなく待機し続ける。シャッタースイッチが第2のシャッタースイッチSW2として機能していることの通知を受ける前にシャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1として機能していることの通知が途絶えると、システム制御部102はEVFによる表示処理を再開させる。 After that, the system control unit 102 continues to wait without performing a shooting operation until receiving a notification (a full-press notification) that the shutter switch is functioning as the second shutter switch SW2. If the notification that the shutter switch is functioning as the first shutter switch SW1 is interrupted before the notification that the shutter switch is functioning as the second shutter switch SW2 is interrupted, the system control unit 102 displays the image using the EVF. Resume processing.
シャッタースイッチが第2のシャッタースイッチSW2として機能していることの通知を受けるとシステム制御部102は、フラッシュ部110を発光させる場合にはEF処理部109を制御し、フラッシュ部110にプリ発光を行わせる。そして、システム制御部102は、プリ発光の結果に基づいて、本発光量の算出やEF枠の重み付け等の処理を行う。そして、システム制御部102は、算出した本発光量でフラッシュ部110を発光するようにEF処理部109に指示して、本撮影処理に移行する。また、フラッシュ部110を発光させない場合、システム制御部102は、前述の調光制御を行わずに本撮影処理に移行する。 Upon receiving notification that the shutter switch is functioning as the second shutter switch SW2, the system control unit 102 controls the EF processing unit 109 when the flash unit 110 emits light, and causes the flash unit 110 to perform pre-emission. Let it do. Then, the system control unit 102 performs processing such as calculation of the main light emission amount and weighting of the EF frame based on the result of the pre-light emission. Then, the system control unit 102 instructs the EF processing unit 109 to emit light from the flash unit 110 at the calculated main light emission amount, and shifts to the main photographing processing. When the flash unit 110 does not emit light, the system control unit 102 shifts to the main photographing process without performing the above-described light control.
シャッタースイッチが第2のシャッタースイッチSW2として機能していることの通知を受けてからの本撮影処理では、前述のAF処理、AE処理、場合によってはEF処理を経た撮像条件で、撮像素子103上に被写体光学像を露光し結像させる。その後、撮像素子103からの画素単位のアナログ電気信号を、A/D変換部104でデジタル画像データに変換して、このデジタル画像データを用いて、画像処理部105で画像処理を行う。そして、この画像処理済みのデジタル画像データを、フォーマット変換部111によって記録用のデータファイル形式に変換し、画像記録部112により記録媒体に記録する。 In the main photographing process after receiving the notification that the shutter switch is functioning as the second shutter switch SW2, on the image sensor 103 under the above-described AF process, AE process, and in some cases, EF process. To expose and form an object optical image. After that, the analog electric signal in pixel units from the image sensor 103 is converted into digital image data by the A / D converter 104, and image processing is performed by the image processor 105 using the digital image data. Then, the digital image data that has been subjected to the image processing is converted into a data file format for recording by the format conversion unit 111, and is recorded on the recording medium by the image recording unit 112.
以上は、静止画撮影の際のデジタルカメラ100の動作の一例であり、操作部101において、不図示のセレクタースイッチで静止画撮影モードを選択した場合の動作になる。これに対し、セレクタースイッチを動画撮影モードに設定した場合には、主として、シャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1、第2のシャッタースイッチSW2として機能しているときの動作が、静止画撮影モードと異なる。以下に、動画撮影の際のデジタルカメラ100の動作の一例を説明する。 The above is an example of the operation of the digital camera 100 at the time of shooting a still image. The operation is performed when the still image shooting mode is selected on the operation unit 101 with a selector switch (not shown). On the other hand, when the selector switch is set to the moving image shooting mode, the operation mainly when the shutter switch functions as the first shutter switch SW1 and the second shutter switch SW2 is the still image shooting mode. different. Hereinafter, an example of the operation of the digital camera 100 when shooting a moving image will be described.
動画撮影モードにおいて、シャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1として機能していることの通知を受けると、システム制御部102は、静止画撮影モードの場合と同様に、AF処理およびAE処理は行われるが、通常、EF処理は行わない。また、動画撮影モード中は、AF処理およびAE処理は、ある一定間隔で行われ、EVFによる表示に関しては、動画撮影モードを切り替えない限り、所定のフレームレートで画像を更新して表示し続ける。 Upon receiving the notification that the shutter switch is functioning as the first shutter switch SW1 in the moving image shooting mode, the system control unit 102 performs the AF process and the AE process as in the still image shooting mode. However, EF processing is not normally performed. Further, during the moving image shooting mode, the AF process and the AE process are performed at certain intervals, and as for the display by the EVF, the image is continuously updated and displayed at a predetermined frame rate unless the moving image shooting mode is switched.
動画撮影モードにおいて、シャッタースイッチが第2のシャッタースイッチSW2として機能していることの通知を受けると、本撮影処理が実行される。この本撮影処理のうち、AF処理およびEVF処理は、シャッタースイッチが第1のシャッタースイッチSW1として機能しているときと同様である。一方、AE処理および画像処理部105におけるNR処理として、後述の動画用のAE処理・NR処理を実行する。つまり、静止画撮影モードである場合と動画撮影モードで場合とで、AE処理およびNR処理の方法が異なる。 In the moving image shooting mode, when the notification that the shutter switch is functioning as the second shutter switch SW2 is received, the main shooting process is executed. Among the main photographing processes, the AF process and the EVF process are the same as when the shutter switch functions as the first shutter switch SW1. On the other hand, AE processing and NR processing for a moving image, which will be described later, are executed as the AE processing and the NR processing in the image processing unit 105. That is, the method of the AE processing and the method of the NR processing are different between the case of the still image shooting mode and the case of the moving image shooting mode.
また、フォーマット変換部111は、画像処理が行われたデジタル画像データを、記録用のデータファイルの形式として、動画用の形式(例えば、Motion JPEG形式)に変換して、画像記録部112により記録媒体に記録する。 Further, the format conversion unit 111 converts the digital image data subjected to the image processing into a moving image format (for example, a Motion JPEG format) as a recording data file format, and records the data by the image recording unit 112. Record on the medium.
以上が、本実施形態のデジタルカメラ100の構成と動作の一例である。以下に、本実施形態における画像処理方法、特に、動画撮影時で用いるNR処理の一例について説明する。
図2は、画像処理部105におけるNR処理部200の構成の一例を示すブロック図である。
The above is an example of the configuration and operation of the digital camera 100 of the present embodiment. Hereinafter, an example of the image processing method according to the present embodiment, particularly, an example of the NR processing used when capturing a moving image will be described.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the NR processing unit 200 in the image processing unit 105.
処理対象の現在のフレーム(以下「現フレーム」と称する)の映像信号Cur_in1から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1を減算器201により減算して、差分信号を求める。本実施形態では、このようにして第1の差分信号を導出する第1の差分信号導出処理が実行される。この差分信号に巡回係数Kを乗算器202で乗算した値をノイズ成分とし、このノイズ成分を現フレームCur_in1の映像信号から減算器205で差し引くことによりノイズ除去を実現する。本実施形態では、このようにして第4の差分信号を導出する第4の差分信号導出処理が実行される。 A subtractor 201 subtracts the video signal Mem_in1 of a previous frame from the current frame (hereinafter, referred to as a “current frame”) of the current frame to be processed to obtain a difference signal. In the present embodiment, the first difference signal deriving process for deriving the first difference signal in this manner is executed. A value obtained by multiplying the difference signal by the cyclic coefficient K by the multiplier 202 is used as a noise component, and the noise component is subtracted by the subtractor 205 from the video signal of the current frame Cur_in1, thereby realizing noise removal. In the present embodiment, the fourth difference signal deriving process for deriving the fourth difference signal in this manner is performed.
しかし、現フレームの映像信号Cur_in1と、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1との差分信号には、ノイズ成分以外に、被写体が動くことによる信号レベルの変動も含まれ得る。したがって、前述した処理では、この信号レベルの変動による差分をノイズと誤認識し、不必要なNR処理を実施することとなる。その結果、画像に残像が含まれる等の弊害が表れる。 However, the difference signal between the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous and previous frames may include a change in signal level due to movement of the subject, in addition to the noise component. Therefore, in the above-described processing, the difference due to the fluctuation of the signal level is erroneously recognized as noise, and unnecessary NR processing is performed. As a result, adverse effects such as an afterimage being included in the image appear.
そこで、現フレームの映像信号Cur_in1およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1を出力する第1の画素に垂直方向で隣接する第2の画素から出力される信号を用いる。具体的に本実施形態では、第2の画素から出力される、現フレームの映像信号Cur_in2およびそれ以前の過去のフレームの映像信号出力Mem_in2を用いる。過去のフレームの映像信号Mem_in2によるフレーム画像は、例えば、現フレームの1フレーム前のフレーム画像である。本実施形態では、このようにすることにより、前述した弊害を回避する。以下に、その詳細を説明する。 Therefore, a signal output from a second pixel vertically adjacent to the first pixel that outputs the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous and previous frames is used. Specifically, in the present embodiment, the video signal Cur_in2 of the current frame and the video signal output Mem_in2 of the previous frame before that output from the second pixel are used. The frame image of the past frame by the video signal Mem_in2 is, for example, a frame image one frame before the current frame. In the present embodiment, by doing so, the above-described adverse effects are avoided. The details will be described below.
図2において、現フレームの映像信号Cur_in1およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1は、所定の水平ライン上の同一の1画素(第1の画素)からの出力である。また、現フレームの映像信号Cur_in2およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in2は、前記第1の画素に垂直方向で隣接する同一の1画素(第2の画素)からの出力である。 In FIG. 2, the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous and previous frames are outputs from the same one pixel (first pixel) on a predetermined horizontal line. The video signal Cur_in2 of the current frame and the video signal Mem_in2 of the previous frame before the current frame are outputs from the same one pixel (second pixel) vertically adjacent to the first pixel.
図3は、垂直ライン上の画素の配列の一例を模式的に示す図である。
本実施形態では、図3(a)に示す1つのR画素、1つのB画素、および2つのG画素から成る合計4つの画素を前述の1画素の単位とする。ここで、R画素は赤色フィルタを配した画素であり、B画素は青色フィルタを配した画素、G画素は緑色フィルタを配した画素である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of an array of pixels on a vertical line.
In the present embodiment, a total of four pixels including one R pixel, one B pixel, and two G pixels shown in FIG. Here, the R pixel is a pixel provided with a red filter, the B pixel is a pixel provided with a blue filter, and the G pixel is a pixel provided with a green filter.
しかし、垂直ライン上の画素の配列は、これに限定されるものではない。例えば、図3(b)に示すように、1つのR画素および1つのG画素、もしくは、1つのB画素および1つのG画素を、前述の1画素の単位として扱ってもよい。ただし、この場合、センサ(撮像素子103)の受光感度は、一般的に波長依存性を有することから、以下のことに注意を要する。すなわち、R画素を含む前述の1画素の単位におけるゲインと、B画素を含む前述の1画素の単位におけるゲインを、R画素とB画素の違いによる前述の波長依存性を考慮して設定することが必要となる。 However, the arrangement of the pixels on the vertical line is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3B, one R pixel and one G pixel, or one B pixel and one G pixel may be treated as a unit of one pixel described above. However, in this case, since the light receiving sensitivity of the sensor (image sensor 103) generally has wavelength dependence, the following points need to be noted. That is, the gain in the unit of one pixel including the R pixel and the gain in the unit of one pixel including the B pixel are set in consideration of the wavelength dependency due to the difference between the R pixel and the B pixel. Is required.
以上のような1画素単位による、第1の画素と第2の画素は、垂直方向においてお互いに隣接する水平ライン上の画素である。そして、積層型のCMOSセンサの機能により、第1の画素と第2の画素とで、シャッタースピード(露出時間)およびISO感度ゲイン調整量を変えることができる。
第1の画素に対する露出時間およびゲインを、それぞれEt1、G1とし、第2の画素に対する露出時間およびゲインを、それぞれEt2、G2とすると、本実施形態では、以下の(1)式および(2)式の関係を有する。
Et1<Et2≦(動画1フレームの生成に要する時間) ・・・(1)
G1>G2 ・・・(2)
The first pixel and the second pixel in a unit of one pixel as described above are pixels on a horizontal line adjacent to each other in the vertical direction. The shutter speed (exposure time) and the ISO sensitivity gain adjustment amount can be changed between the first pixel and the second pixel by the function of the stacked CMOS sensor.
Assuming that the exposure time and gain for the first pixel are Et1 and G1, respectively, and that the exposure time and gain for the second pixel are Et2 and G2, respectively, in this embodiment, the following equations (1) and (2) It has the relationship of the formula.
Et1 <Et2 ≦ (time required to generate one frame of moving image) (1)
G1> G2 (2)
この露出時間Et1、Et2およびゲインG1、G2は、動画撮影時のシステム制御部102によるAE処理により、デジタルカメラ100内のROMもしくはRAMから読み出されて設定される。
また、前述の露出時間Et1、Et2およびゲインG1、G2は、第1の画素および第2の画素が同一の光量Y(=Y0)の光を受光した時に、以下の(3)式の関係となるように決められる。
Et1×G1×Y0=Et2×G2×Y0 ・・・(3)
The exposure times Et1 and Et2 and the gains G1 and G2 are read out from the ROM or RAM in the digital camera 100 and set by the AE process performed by the system control unit 102 at the time of capturing a moving image.
The above-described exposure times Et1 and Et2 and gains G1 and G2 are determined by the following equation (3) when the first pixel and the second pixel receive the same amount of light Y (= Y0). It is decided to be.
Et1 × G1 × Y0 = Et2 × G2 × Y0 (3)
従って、被写体からの反射光の受光量が第1の画素と第2の画素とで同一であれば、動画1フレームの生成に要する時間でサンプリングした場合、第1の画素および第2の画素の出力としては同一レベルとして読み出される。
図4、図5は、現フレームの映像信号Cur_in1と、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1との間で、被写体画像のエッジ部が動いた場合の、それらの映像信号Cur_in1、Mem_in1と差分信号の一例を概念的に示す図である。図4は、第1の画素から出力される映像信号を示し、図5は、第2の画素から出力される映像信号を示す。
Therefore, if the amount of reflected light received from the subject is the same for the first pixel and the second pixel, when sampling is performed in the time required to generate one frame of the moving image, the first pixel and the second pixel The output is read as the same level.
FIGS. 4 and 5 show a difference between the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Cur_in1 and Mem_in1 when the edge of the subject image moves between the video signal Mem_in1 of the previous frame and the previous frame. It is a figure which shows an example of a signal notionally. FIG. 4 shows a video signal output from the first pixel, and FIG. 5 shows a video signal output from the second pixel.
図4に示すように、現フレームの映像信号Cur_in1と、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1との間で、被写体画像のエッジ部401、402が動いたとする。これにより、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1と、第1の画素のそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1との間で、出力信号403、404にレベル変動が生じたとする。この場合、両映像信号Cur_in1、Mem_in1の差分信号Δ1が得られる。 As shown in FIG. 4, it is assumed that the edge portions 401 and 402 of the subject image have moved between the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous frame before that. As a result, it is assumed that a level change has occurred in the output signals 403 and 404 between the video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel and the video signal Mem_in1 of the previous frame of the first pixel before that. In this case, a difference signal Δ1 between the two video signals Cur_in1 and Mem_in1 is obtained.
ここで、詳細は後述するが、現フレームの映像信号Cur_in1に重畳されたノイズ成分を抽出するために、現フレームの映像信号Mem_in1として、できるだけノイズ405a、405bを除去した映像信号を用いる方が好ましい。
一方で、第1の画素に垂直方向で隣接する第2の画素の現フレームの映像信号Cur_in2と、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in2との間でも、被写体画像のエッジ部501、502が動くと、出力信号503、504にレベル変動が生じる。この場合、両映像信号Cur_in2、Mem_in2の差分信号Δ2が得られる。
Here, although details will be described later, in order to extract a noise component superimposed on the video signal Cur_in1 of the current frame, it is preferable to use a video signal from which the noises 405a and 405b have been removed as much as possible as the video signal Mem_in1 of the current frame. .
On the other hand, even between the video signal Cur_in2 of the current frame of the second pixel vertically adjacent to the first pixel and the video signal Mem_in2 of the previous frame before that, the edge portions 501 and 502 of the subject image are also generated. The movement causes a level change in the output signals 503 and 504. In this case, a difference signal Δ2 between the two video signals Cur_in2 and Mem_in2 is obtained.
図4および図5を比較すると明らかなように、差分信号Δ1、Δ2の違いは、ISO感度ゲインの設定の差によるノイズ量の差である。一方、被写体画像のエッジ部401、402、501、502の動きによる出力信号403、404、503、504のレベル変動については同一の信号となる。 4 and 5, the difference between the difference signals Δ1 and Δ2 is a difference in the amount of noise due to a difference in the setting of the ISO sensitivity gain. On the other hand, the level variation of the output signals 403, 404, 503, 504 due to the movement of the edge portions 401, 402, 501, 502 of the subject image becomes the same signal.
従って、この差分信号Δ1、Δ2との差分を求めると、被写体画像のエッジ部401、402、501、502の動きによる出力信号403、404、503、504のレベル変動はお互いにキャンセルされる。よって、ISO感度ゲインの設定差に対応したノイズ成分のみの差分が差分出力信号Δ12として抽出される。 Therefore, when the difference between the difference signals Δ1 and Δ2 is obtained, the level fluctuations of the output signals 403, 404, 503 and 504 due to the movement of the edge portions 401, 402, 501 and 502 of the subject image are canceled out. Therefore, the difference of only the noise component corresponding to the setting difference of the ISO sensitivity gain is extracted as the difference output signal Δ12.
そこで、本実施形態では、図1に示すように、第1の画素について、現フレームの映像信号Cur_in1から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1を減算器201により減算して、差分信号Δ1を求める。また、第2の画素について、現フレームの映像信号Cur_in2から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in2を減算器203により減算することにより、差分信号Δ2を求める。本実施形態では、このようにして第2の差分信号を導出する第2の差分信号導出処理が実行される。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the subtractor 201 subtracts the video signal Mem_in1 of the previous frame from the video signal Cur_in1 of the current frame with respect to the first pixel, thereby obtaining a difference signal Δ1 Ask for. In addition, for the second pixel, the subtractor 203 subtracts the video signal Mem_in2 of the previous frame from the video signal Cur_in2 of the current frame to obtain a difference signal Δ2. In the present embodiment, the second difference signal deriving process for deriving the second difference signal in this manner is executed.
そして、差分信号Δ1から差分信号Δ2を減算器204により減算することにより、差分信号Δ12を求める。本実施形態では、このようにして第3の差分信号を導出する第3の差分信号導出処理が実行される。この差分信号Δ12に巡回係数Kを乗算器202で乗算する。本実施形態では、このようにして第4の信号導出処理が実行される。差分信号Δ12に巡回係数Kを乗算した値を、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1から減算器205により減算し、NR処理部200の出力信号とする。このようにすることにより、被写体が動くことによる出力信号のレベル変動の影響を受けることなく、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1に存在するノイズ成分のみを確実に除去することができる。 Then, a difference signal Δ12 is obtained by subtracting the difference signal Δ2 from the difference signal Δ1 by the subtractor 204. In the present embodiment, the third difference signal deriving process for deriving the third difference signal in this manner is executed. The difference signal Δ12 is multiplied by a cyclic coefficient K by a multiplier 202. In the present embodiment, the fourth signal derivation process is executed in this manner. A value obtained by multiplying the difference signal Δ12 by the cyclic coefficient K is subtracted from the video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel by the subtractor 205 to obtain an output signal of the NR processing unit 200. By doing so, it is possible to reliably remove only the noise component present in the video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel without being affected by the level change of the output signal due to the movement of the subject.
以上のようにしてノイズが除去された、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1を、次フレーム以降の過去のフレームの映像信号Mem_in1として用いる。以上のようにすることにより、動き検出回路を増設することなく、残像が低減され、且つ、ノイズが確実に低減された動画を取得することができる。
尚、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1と同様に、第2の画素の第2の画素の現フレームの映像信号Cur_in2に関しても、次フレーム以降の過去のフレームの映像信号Mem_in2として用いる。
The video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel from which noise has been removed as described above is used as the video signal Mem_in1 of the past frame after the next frame. As described above, it is possible to obtain a moving image in which afterimages are reduced and noise is reliably reduced without adding a motion detection circuit.
Note that, similarly to the video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel, the video signal Cur_in2 of the current frame of the second pixel of the second pixel is also used as the video signal Mem_in2 of the past frame after the next frame.
また、以上の巡回型のNR処理において、1フレーム目(最初のフレーム)の動画撮影のときには、通常、過去のフレームの映像信号Mem_in1が存在しない。そこで、過去のフレームの映像信号Mem_in1を予め用意する必要がある。 In addition, in the above-described cyclic NR processing, when a moving image of the first frame (first frame) is captured, the video signal Mem_in1 of the past frame does not normally exist. Therefore, it is necessary to prepare the video signal Mem_in1 of the past frame in advance.
一方で、過去のフレームの映像信号Mem_in1として、なるべくノイズが除去された映像信号を用いることで画質の向上が図られるので好ましい。そこで、過去のフレームの映像信号Mem_in1として、例えば、以下のような映像信号を用いることができる。
現フレームの映像信号Cur_in1の直前のフレームの映像信号または現フレームの映像信号Cur_in1に対し、別のNR処理を実施した映像信号を、過去のフレームの映像信号Mem_in1として用いることができる。
前記別のNR処理として、例えば、静止画用に設けられた、着目画素の周辺画素の画素値を用いて着目画素に対してフィルタ処理を行うことができる。また、現フレームの映像信号Cur_in1よりもゲインが低くなるように、低いISO感度を設定し、ノイズ量の少ない映像信号Cur_in2を過去のフレームの映像信号Mem_in1に用いてもよい。
On the other hand, it is preferable to use a video signal from which noise has been removed as much as possible as the video signal Mem_in1 of the past frame because the image quality can be improved. Therefore, for example, the following video signal can be used as the video signal Mem_in1 of the past frame.
The video signal of the frame immediately before the video signal Cur_in1 of the current frame or the video signal obtained by performing another NR process on the video signal Cur_in1 of the current frame can be used as the video signal Mem_in1 of the past frame.
As another NR process, for example, a filter process can be performed on a target pixel using pixel values of peripheral pixels of the target pixel provided for a still image. Alternatively, a low ISO sensitivity may be set so that the gain is lower than that of the video signal Cur_in1 of the current frame, and the video signal Cur_in2 having a small amount of noise may be used as the video signal Mem_in1 of the past frame.
以上のように本実施形態では、第1の画素と第2の画素について、現フレームの映像信号Cur_in1、Cur_in2から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1、Mem_in2によるフレーム画像を減算し差分信号Δ1、Δ2を求める。そして、差分信号Δ1から差分信号Δ2を減算して差分信号Δ12を求め、この差分信号Δ12に巡回係数Kを乗算し、これを、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1から減算する。従って、動き検出回路を増設しなくても、ノイズ成分と動き成分とを正確に分別することができ、被写体画像のエッジが保たれた状態でNR処理を実行することができる。よって、ノイズを抑制することと、残像の発生を抑制することを低コストで実現することができる。 As described above, in the present embodiment, for the first pixel and the second pixel, the frame images based on the video signals Mem_in1 and Mem_in2 of the previous and previous frames are subtracted from the video signals Cur_in1 and Cur_in2 of the current frame to obtain a difference signal. Find Δ1 and Δ2. Then, the difference signal Δ2 is subtracted from the difference signal Δ1 to obtain the difference signal Δ12, and the difference signal Δ12 is multiplied by the cyclic coefficient K, and this is subtracted from the video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel. Therefore, the noise component and the motion component can be accurately separated without adding a motion detection circuit, and the NR process can be performed with the edge of the subject image maintained. Therefore, it is possible to suppress noise and suppress the occurrence of an afterimage at low cost.
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、第1の画素に対し垂直方向の一の方向で隣接する第2の画素の映像信号を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、第1の画素に対し垂直方向の一の方向で隣接する第2の画素の映像信号および他の方向で隣接する第3の画素の映像信号の何れかを用いるのかを選択する。このように本実施形態と第1の実施形態は、第3の画素の映像信号を用いることによる構成および処理が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図5に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the video signal of the second pixel adjacent to the first pixel in one vertical direction has been described as an example. On the other hand, in the present embodiment, one of the video signal of the second pixel adjacent to the first pixel in one direction in the vertical direction and the video signal of the third pixel adjacent to the first pixel in the other direction is used. Choose As described above, the present embodiment and the first embodiment mainly differ in the configuration and processing by using the video signal of the third pixel. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図6は、画像処理部105におけるNR処理部600の構成の一例を示すブロック図である。
図2と図6とを比較すると明らかなように、本実施形態のNR処理部600は、第1の実施形態のNR処理部200に対し、減算器601、602と比較器603を追加した構成を有する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the NR processing unit 600 in the image processing unit 105.
As is clear from a comparison between FIG. 2 and FIG. 6, the NR processing unit 600 of the present embodiment has a configuration in which subtracters 601 and 602 and a comparator 603 are added to the NR processing unit 200 of the first embodiment. Having.
図6において、現フレームの映像信号Cur_in1およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1は、所定の水平ライン上の同一の1画素(第1の画素)からの出力である。また、現フレームの映像信号Cur_in2およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in2は、前記第1の画素に垂直方向の一の方向で隣接する同一の1画素(第2の画素)からの出力である。これらは、第1の実施形態と同じである。 In FIG. 6, the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous frame before the current frame are output from the same one pixel (first pixel) on a predetermined horizontal line. The video signal Cur_in2 of the current frame and the video signal Mem_in2 of the previous frame before the current frame are output from the same pixel (second pixel) adjacent to the first pixel in one vertical direction. is there. These are the same as in the first embodiment.
現フレームの映像信号Cur_in3およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in3は、前記第1の画素に垂直方向の他の方向(第2の画素と反対側)で隣接する同一の1画素(第3の画素)からの出力である。 The video signal Cur_in3 of the current frame and the video signal Mem_in3 of the previous frame before that are the same pixel (third pixel) adjacent to the first pixel in the other vertical direction (opposite to the second pixel). Of the pixel).
現フレームの映像信号Cur_in2とCur_in3は、積層型のCMOSセンサの機能により、同一のシャッタースピード(露出時間)および同一のISO感度ゲイン調整量で得られる映像信号である。すなわち、第1の画素に対する露出時間およびゲインとして、それぞれ、(1)式、(2)式に示すEt1、G1が設定される。一方、第2の画素および第3の画素に対する露出時間およびゲインとして、いずれも、(1)式、(2)式に示すEt2、G2が設定される。 The video signals Cur_in2 and Cur_in3 of the current frame are video signals obtained with the same shutter speed (exposure time) and the same ISO sensitivity gain adjustment amount by the function of the stacked CMOS sensor. That is, Et1 and G1 shown in Expressions (1) and (2) are set as the exposure time and the gain for the first pixel, respectively. On the other hand, Et2 and G2 shown in the equations (1) and (2) are set as the exposure time and the gain for the second pixel and the third pixel, respectively.
以上のような設定の下で、NR処理部600では、以下の処理が行われる。
まず、第1の画素について、現フレームの映像信号Cur_in1から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1を減算器201により減算して、差分信号Δ1を求める。また、第2の画素について、現フレームの映像信号Cur_in2から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in2を減算器203により減算して、差分信号Δ2を求める。
そして、差分信号Δ1から差分信号Δ2を減算器204により減算して、差分信号Δ12を求める。
以上のことは第1の実施形態と同じである。
Under the above settings, the NR processing section 600 performs the following processing.
First, with respect to the first pixel, the subtractor 201 subtracts the video signal Mem_in1 of the previous frame from the current frame video signal Cur_in1 to obtain a difference signal Δ1. Further, for the second pixel, the subtractor 203 subtracts the video signal Mem_in2 of the previous and previous frames from the video signal Cur_in2 of the current frame to obtain a difference signal Δ2.
Then, the difference signal Δ2 is subtracted from the difference signal Δ1 by the subtractor 204 to obtain a difference signal Δ12.
The above is the same as in the first embodiment.
本実施形態では、さらに、第3の画素について、現フレームの映像信号Cur_in3から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in3を減算器601により減算して、差分信号Δ3を求める。本実施形態では、このようにして第5の差分信号を導出する第5の差分信号導出処理が実行される。そして、差分信号Δ1から差分信号Δ3を減算器602により減算して、差分信号Δ13を求める。本実施形態では、このようにして第6の差分信号を導出する第6の差分信号導出処理が実行される。 In the present embodiment, the subtracter 601 further subtracts the previous frame video signal Mem_in3 from the current frame video signal Cur_in3 from the video signal Cur_in3 of the third pixel to obtain a difference signal Δ3. In the present embodiment, the fifth difference signal deriving process for deriving the fifth difference signal in this manner is executed. Then, the difference signal Δ3 is subtracted from the difference signal Δ1 by the subtractor 602 to obtain a difference signal Δ13. In the present embodiment, the sixth difference signal deriving process for deriving the sixth difference signal in this way is executed.
第1の画素、第2の画素、および第3の画素における被写体からの反射光の受光量が同一である場合、差分信号Δ12、Δ13(の絶対値)は略同じである(|Δ12|≒|Δ13|)。この場合。いずれの差分信号Δ12、Δ13を巡回係数Kに乗算しても、適切なNR処理を実施することができる。 When the first pixel, the second pixel, and the third pixel receive the same amount of light reflected from the subject, the difference signals Δ12 and Δ13 (the absolute values thereof) are substantially the same (| Δ12 | ≒). | Δ13 |). in this case. Even if any of the difference signals Δ12 and Δ13 is multiplied by the cyclic coefficient K, appropriate NR processing can be performed.
しかし、図7に示すように、第2の画素の現フレームの映像信号Cur_in2においてのみ、被写体からの反射光の受光量が異なる場合には、差分信号Δ12(の絶対値)は差分信号Δ13(の絶対値)を上回る(|Δ12|>|Δ13|)。例えば、第1の画素と第2の画素との境界に、被写体画像のエッジ701がある場合に、このようなことが起こり得る。尚、図7では、垂直ライン上の5つの画素を示す(1つの矩形が1つの画素を示す)。 However, as shown in FIG. 7, when only the video signal Cur_in2 of the current frame of the second pixel has a different amount of light reflected from the subject, the difference signal Δ12 (the absolute value thereof) becomes the difference signal Δ13 ( Absolute value) (| Δ12 |> | Δ13 |). For example, such a case may occur when the edge 701 of the subject image is at the boundary between the first pixel and the second pixel. FIG. 7 shows five pixels on a vertical line (one rectangle indicates one pixel).
このとき、第1の画素において、現フレームの映像信号Cur_in1と、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1とに変化はない(すなわち、被写体画像のエッジがない)場合がある。この場合に、第1の実施形態のように、差分信号Δ12を巡回係数Kに乗算して巡回型のNR処理を実行すると、NR処理が過剰になる。その結果、適切なNR処理が実行されないことになる。 At this time, in the first pixel, there is a case where there is no change between the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous frame before that (that is, there is no edge of the subject image). In this case, when the cyclic coefficient K is multiplied by the difference signal Δ12 and the cyclic NR processing is performed as in the first embodiment, the NR processing becomes excessive. As a result, appropriate NR processing is not performed.
そこで、本実施形態では、比較器603は、差分信号Δ12、Δ13の出力レベルを比較し、差分信号Δ12、Δ13の出力レベルの小さい方を選択して乗算器202に出力する。本実施形態では、このようにして、第1の選択処理が実行される。そして、第1の実施形態で説明したように、乗算器202は、比較器603から出力された差分信号Δ12またはΔ13に巡回係数Kを乗算して減算器205に出力する。減算器205は、第1の画素の現フレームの映像信号Cur_in1から、乗算器202により出力された信号を減算し、NR処理部600の出力とする。
以上のようにすることにより、第1の実施形態で説明した効果に加え、前述の被写体画像のエッジ部等における不適切なNR処理の実行による解像感の劣化等の画質の低下を防ぐことができ、より的確なNR処理を実施することができる。
Therefore, in the present embodiment, the comparator 603 compares the output levels of the difference signals Δ12 and Δ13, selects the smaller one of the output levels of the difference signals Δ12 and Δ13, and outputs the smaller one to the multiplier 202. In the present embodiment, the first selection processing is executed in this way. Then, as described in the first embodiment, the multiplier 202 multiplies the difference signal Δ12 or Δ13 output from the comparator 603 by the cyclic coefficient K and outputs the result to the subtractor 205. The subtracter 205 subtracts the signal output by the multiplier 202 from the video signal Cur_in1 of the current frame of the first pixel, and sets the result as the output of the NR processing unit 600.
As described above, in addition to the effects described in the first embodiment, it is possible to prevent the deterioration of the image quality such as the deterioration of the resolution due to the execution of the inappropriate NR processing at the edge portion of the subject image or the like. NR processing can be performed more accurately.
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態を説明する。第1、第2の実施形態では、第1の画素と、第2、第3の画素のそれぞれについて、現フレームの映像信号からそれ以前の過去のフレームの映像信号を減算した差分信号Δ1、Δ2、Δ3を導出した。そして、第1の画素についての差分信号Δ1から、第2、第3の画像についての差分信号Δ2、Δ3を減算することにより、第1の画像のノイズと動きとを分別する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the first and second embodiments, for each of the first pixel, the second pixel, and the third pixel, difference signals Δ1 and Δ2 obtained by subtracting the video signal of the previous frame from the video signal of the current frame. , Δ3 were derived. Then, by subtracting the difference signals Δ2 and Δ3 for the second and third images from the difference signal Δ1 for the first pixel, noise and motion of the first image are distinguished.
これに対し、本実施形態では、第1の画素の現フレームの映像信号から、第2の画素の現フレームの映像信号を減算した差分画像の信号レベルから被写体画像の動きを検出し、その結果に応じて巡回係数Kを変更(設定)する。第1の画素の現フレームの映像信号から、第1の画素のそれ以前の過去のフレームの映像信号を減算した差分信号に、巡回係数Kを乗算した値を第1の画素の値とし、当該第1の画素の値とその周辺の画素とを用いてフィルタ処理を行う。 On the other hand, in the present embodiment, the motion of the subject image is detected from the signal level of the difference image obtained by subtracting the video signal of the current frame of the second pixel from the video signal of the current frame of the first pixel. Is changed (set) according to. A value obtained by multiplying the difference signal obtained by subtracting the video signal of the previous frame of the first pixel from the video signal of the current frame of the first pixel by the cyclic coefficient K as the value of the first pixel, Filter processing is performed using the value of the first pixel and pixels around the first pixel.
このように本実施形態と第1の実施形態とは、NR処理の一部が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1、第2の実施形態と同一の部分については、図1〜図7に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。 As described above, the present embodiment and the first embodiment mainly differ in part of the NR processing. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those shown in FIGS.
図8は、画像処理部105におけるNR処理部800の構成の一例を示すブロック図である。
NR処理部800は、第1のNR処理部810と第2のNR処理部820とを有する。第1のNR処理部810は、NR処理部800に入力した映像信号に対し第1のNR処理(巡回型のNR処理)を行う。第2のNR処理部820は、第1のNR処理が行われた映像信号を用いて第2のNR処理を行う。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the NR processing unit 800 in the image processing unit 105.
The NR processing section 800 includes a first NR processing section 810 and a second NR processing section 820. First NR processing section 810 performs first NR processing (cyclic NR processing) on the video signal input to NR processing section 800. The second NR processing unit 820 performs the second NR processing using the video signal on which the first NR processing has been performed.
処理対象の現フレームの映像信号Cur_in1から、それ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1を減算器201により減算して、差分信号を求める。この差分信号に巡回係数Kを乗算器812で乗算した値をノイズ成分とし、このノイズ成分を現フレームCur_in1の映像信号から減算器205で差し引くことによりノイズ除去を実現する。このとき、動き検出処理による被写体画像の動きの有無の判定結果を用いて巡回係数Kを導出する。 The subtractor 201 subtracts the video signal Mem_in1 of the previous and previous frames from the video signal Cur_in1 of the current frame to be processed to obtain a difference signal. The value obtained by multiplying the difference signal by the cyclic coefficient K by the multiplier 812 is set as a noise component, and the noise component is subtracted by the subtractor 205 from the video signal of the current frame Cur_in1 to realize noise removal. At this time, the cyclic coefficient K is derived using the result of the determination as to whether or not the subject image has moved by the motion detection processing.
第1、第2の実施形態と同様に、本実施形態でも、撮像素子103に積層型のCMOSセンサを用いる。前述したように積層型のCMOSセンサは、水平ラインごとに、シャッタースピード(露出時間))およびISO感度ゲイン調整量を変えられる機能を有する。
図8において、現フレームの映像信号Cur_in1およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1は、所定の水平ライン上の同一の1画素(第1の画素)からの出力である。現フレームの映像信号Cur_in2は、前記第1の画素に垂直方向で隣接する画素(第2の画素)からの出力である。
As in the first and second embodiments, also in this embodiment, a stacked CMOS sensor is used for the image sensor 103. As described above, the stacked CMOS sensor has a function of changing the shutter speed (exposure time) and the ISO sensitivity gain adjustment amount for each horizontal line.
In FIG. 8, the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous frame before the current frame are output from the same one pixel (first pixel) on a predetermined horizontal line. The video signal Cur_in2 of the current frame is an output from a pixel (second pixel) vertically adjacent to the first pixel.
垂直ライン上の画素の配列の一例は、第1の実施形態で説明した通りである。本実施形態でも第1の実施形態と同様に、図3(a)に示した1つのR画素、1つのB画素、および2つのG画素から成る合計4つの画素を前述の1画素の単位とする。尚、垂直ライン上の画素の配列が図3(a)に示すものに限定されないことは第1の実施形態で説明した通りである(例えば図3(b)を参照)。 An example of the arrangement of the pixels on the vertical line is as described in the first embodiment. In the present embodiment, as in the first embodiment, a total of four pixels including one R pixel, one B pixel, and two G pixels shown in FIG. I do. Note that the arrangement of the pixels on the vertical line is not limited to that shown in FIG. 3A, as described in the first embodiment (for example, see FIG. 3B).
以上のような1画素単位による、第1の画素と第2の画素は、垂直方向においてお互いに隣接する水平ライン上の画素である。積層型のCMOSセンサの機能により、第1の画素と第2の画素とで、シャッタースピード(露出時間)およびISO感度ゲイン調整量をそれぞれ変えることができる。
第1の画素に対する露出時間およびゲインを、それぞれEt1、G1とし、第2の画素に対する露出時間およびゲインを、それぞれEt2、G2とすると、本実施形態では、以下の(4)式および(5)式の関係を有する。
(動画1フレームの生成に要する時間)≧Et1>Et2 ・・・(5)
G1<G2 ・・・(6)
The first pixel and the second pixel in a unit of one pixel as described above are pixels on a horizontal line adjacent to each other in the vertical direction. With the function of the stacked CMOS sensor, the shutter speed (exposure time) and the ISO sensitivity gain adjustment amount can be changed between the first pixel and the second pixel.
Assuming that the exposure time and the gain for the first pixel are Et1 and G1, respectively, and the exposure time and the gain for the second pixel are Et2 and G2, respectively, in this embodiment, the following equations (4) and (5) It has the relationship of the formula.
(Time required to generate one frame of moving image) ≧ Et1> Et2 (5)
G1 <G2 (6)
この露出時間Et1、Et2およびゲインG1、G2は、動画撮影時のシステム制御部102によるAE処理により、デジタルカメラ100内のROMもしくはRAMから読み出されて設定される。
また、前述の露出時間Et1、Et2およびゲインG1、G2は、第1の画素および第2の画素が同一の光量Y(=Y0)の光を受光した時に、以下の(7)式の関係となるように決められる。
Et1×G1×Y0=Et2×G2×Y0 ・・・(7)
尚、(7)式は、第1の実施形態で示した(3)式と同じである。
The exposure times Et1 and Et2 and the gains G1 and G2 are read out from the ROM or RAM in the digital camera 100 and set by the AE process performed by the system control unit 102 at the time of capturing a moving image.
The above-described exposure times Et1 and Et2 and gains G1 and G2 are defined by the following equation (7) when the first pixel and the second pixel receive the same amount of light Y (= Y0). It is decided to be.
Et1 × G1 × Y0 = Et2 × G2 × Y0 (7)
The expression (7) is the same as the expression (3) shown in the first embodiment.
従って、被写体が静止している場合、第1の画素901および第2の画素902における被写体からの反射光の受光量Yは同じ量(Y=Y')である。よって、以下の(8)式、(9)式より、(10)式の関係を有する。すなわち、図9に示す領域904、905の面積は同一になる。
Cur_in1=Et1×G1×Y' ・・・(8)
Cur_in2=Et2×G2×Y' ・・・(9)
∴ |Cur_in1−Cur_in2|=0 ・・・(10)
図9において、被写体が静止している場合、第1の画素901と第2の画素902は、被写体画像のエッジを跨いでおらず、被写体画像内の画素となる。
Therefore, when the subject is stationary, the amount of received light Y of the reflected light from the subject at the first pixel 901 and the second pixel 902 is the same (Y = Y ′). Therefore, from the following equations (8) and (9), there is a relationship of equation (10). That is, the areas of the regions 904 and 905 shown in FIG.
Cur_in1 = Et1 × G1 × Y ′ (8)
Cur_in2 = Et2 × G2 × Y ′ (9)
|| Cur_in1−Cur_in2 | = 0 (10)
In FIG. 9, when the subject is stationary, the first pixel 901 and the second pixel 902 do not straddle the edge of the subject image and are pixels in the subject image.
一方、被写体が動いている場合は、露出時間およびゲインに差異があることから、第1の画素901および第2の画素902における被写体からの反射光の受光量は異なり、以下の(11)式の関係を示す。すなわち、図9に示す領域906の面積は領域907の面積を上回り、これらの面積は異なる。
|Cur_in1−Cur_in2|>0 ・・・(11)
図9において、被写体が動いている場合、第1の画素901は、被写体画像のエッジを跨いでおらず、被写体画像内の画素となる。一方、第2の画素902は、被写体画像のエッジを含む画素となる。
尚、図9において、xは、水平方向の座標(位置)を示す。
On the other hand, when the subject is moving, since the exposure time and the gain are different, the amounts of light received from the subject at the first pixel 901 and the second pixel 902 are different, and the following equation (11) is used. Shows the relationship. That is, the area of the region 906 shown in FIG. 9 exceeds the area of the region 907, and these areas are different.
| Cur_in1−Cur_in2 |> 0 (11)
In FIG. 9, when the subject is moving, the first pixel 901 does not straddle the edge of the subject image and is a pixel in the subject image. On the other hand, the second pixel 902 is a pixel including the edge of the subject image.
In FIG. 9, x indicates the horizontal coordinate (position).
以上のことにから、本実施形態では、シャッタースピード(露出時間)およびISO感度ゲイン調整量(ゲイン)の異なる、垂直方向で相互に隣接する画素からの映像信号の差(=|Cur_in1−Cur_in2|)を検出する。このようにすることにより、被写体が静止状態か、それとも動いている状態かを判定することができる。 From the above, in the present embodiment, the difference (= | Cur_in1−Cur_in2 |) between video signals from vertically adjacent pixels having different shutter speeds (exposure times) and ISO sensitivity gain adjustment amounts (gains). ) Is detected. In this way, it can be determined whether the subject is stationary or moving.
また、実際には、現フレームの第1の画素の映像信号Cur_in1と、現フレームの第2の画素の映像信号Cur_in2には、ノイズ成分が重畳される。従って、ノイズ成分の不確定要素を考慮して、以下の(12)式、(13)式により、被写体の動きの有無を判定する。(12)式、(13)式においてΔLはノイズ成分である。
|Cur_in1−Cur_in2|≦ΔLのとき→被写体は静止している状態 ・・・(12)
|Cur_in1−Cur_in2|>ΔLのとき→被写体は動いている状態 ・・・(13)
Actually, a noise component is superimposed on the video signal Cur_in1 of the first pixel of the current frame and the video signal Cur_in2 of the second pixel of the current frame. Therefore, in consideration of the uncertain element of the noise component, the presence or absence of the movement of the subject is determined by the following equations (12) and (13). In the expressions (12) and (13), ΔL is a noise component.
When | Cur_in1−Cur_in2 | ≦ ΔL → state in which the subject is stationary (12)
When | Cur_in1−Cur_in2 |> ΔL → The subject is moving (13)
ノイズ成分ΔLは、第1の画素および第2の画素のゲイン(ISO感度の設定)および被写体の明るさに依存するものである。このようなノイズ成分ΔLは、動画撮影時のシステム制御部102によるAE処理により、デジタルカメラ100内のROMもしくはRAMから読み出されて設定される。 The noise component ΔL depends on the gain (setting of ISO sensitivity) of the first pixel and the second pixel and the brightness of the subject. Such a noise component ΔL is read out from the ROM or RAM in the digital camera 100 and set by the AE processing by the system control unit 102 at the time of capturing a moving image.
以上の動き検出処理による動きの有無の判定結果を用いて巡回係数Kを導出し、第1のNR処理(巡回型のNR処理)に用いる。具体的には、被写体が静止している状態であると判定した場合には、巡回係数Kを0(ゼロ)以上の相対的に大きい値に設定にしてNRの効果を強める。一方、被写体が動いている状態であると判定した場合には、巡回係数Kを0(ゼロ)以上の相対的に小さい値に設定にしてNRの効果を弱める。これにより、動いている画像領域に対しては、巡回型のNR処理の巡回係数Kが十分に小さいために、残像の発生を抑制することができる。一方、静止している画像領域に対しては、巡回型のNR処理の巡回係数Kを大きく設定して、十分にNRの効果を得ることができ、巡回型のNR処理を的確に実行することができる。 The cyclic coefficient K is derived using the determination result of the presence or absence of the motion by the above-described motion detection processing, and is used for the first NR processing (cyclic NR processing). Specifically, when it is determined that the subject is in a stationary state, the NR effect is strengthened by setting the cyclic coefficient K to a relatively large value of 0 (zero) or more. On the other hand, when it is determined that the subject is moving, the NR effect is weakened by setting the cyclic coefficient K to a relatively small value of 0 (zero) or more. As a result, for a moving image area, the cyclic coefficient K of the cyclic NR processing is sufficiently small, so that occurrence of an afterimage can be suppressed. On the other hand, for a still image region, it is possible to sufficiently set the recursive coefficient K of the recursive NR process to obtain a sufficient NR effect, and to accurately execute the recursive NR process. Can be.
以上の機能を実現するために本実施形態では、現フレームの第1の画素の映像信号Cur_in1から、現フレームの第2の画素の映像信号Cur_in2を減算器811で減算する。本実施形態では、このようにして第7の差分信号を導出する第7の差分信号導出処理が実行される。乗算器812は、その値の絶対値(|Cur_in1−Cur_in2|)と所定の値ΔLとの大小関係に応じて被写体の動きの有無を判定し、その判定の結果に基づいて巡回係数Kを設定する。本実施形態では、このようにして画像における被写体の動きを検出する検出処理と、設定処理が実行される。 In the present embodiment, in order to realize the above function, the subtractor 811 subtracts the video signal Cur_in2 of the second pixel of the current frame from the video signal Cur_in1 of the first pixel of the current frame. In the present embodiment, the seventh difference signal deriving process for deriving the seventh difference signal in this way is executed. The multiplier 812 determines the presence or absence of a motion of the subject in accordance with the magnitude relationship between the absolute value (| Cur_in1−Cur_in2 |) of the value and the predetermined value ΔL, and sets the cyclic coefficient K based on the determination result. I do. In the present embodiment, the detection processing for detecting the movement of the subject in the image and the setting processing are thus performed.
現フレームの第1の画素の映像信号Cur_in1から、それ以前の過去のフレームの第1の画素の映像信号Mem_in1を減算器201により減算した差分信号に巡回係数Kを乗算器812で乗算する。本実施形態では、このようにして、第8の差分信号を導出する第8の差分信号導出処理と第2の信号導出処理が実行される。そして、減算器205は、この差分信号に巡回係数Kを乗算した信号を、現フレームの第1の画素の映像信号Cur_in1から減算し、第1のNR処理部810の出力とする。本実施形態では、このようにして第9の差分信号を導出する第9の差分信号導出処理が実現される。 A multiplier 812 multiplies a difference signal obtained by subtracting the video signal Mem_in1 of the first pixel of the previous frame from the previous frame by the subtractor 201 from the video signal Cur_in1 of the first pixel of the current frame. In the present embodiment, the eighth difference signal deriving process for deriving the eighth difference signal and the second signal deriving process are thus performed. Then, the subtractor 205 subtracts a signal obtained by multiplying the difference signal by the cyclic coefficient K from the video signal Cur_in1 of the first pixel of the current frame, and outputs the result as the output of the first NR processing unit 810. In the present embodiment, the ninth difference signal deriving process for deriving the ninth difference signal is thus realized.
次に、前述の第1のNR処理が行われた後の映像信号を用いて、さらにNR処理を行う第2のNR処理の一例を説明する。第2のNR処理は、例えば、処理対称の注目画素の画素値と、その周辺画素の画素値とを用いてフィルタ処理を行う。ここで用いるフィルタとしては、例えば、平滑化フィルタ、ガウシアンフィルタ、またはメディアンフィルタ等が挙げられる。 Next, an example of the second NR process in which the NR process is further performed by using the video signal after the first NR process is performed will be described. In the second NR process, for example, a filter process is performed using the pixel value of the target pixel to be processed and the pixel values of the peripheral pixels. Examples of the filter used here include a smoothing filter, a Gaussian filter, a median filter, and the like.
本実施形態では、第2のNR処理においても、前述の動き検出処理による被写体の動きの有無の判定結果を用いて、静止している状態の画像領域と動いている状態の画像領域とで第2のNR処理のパラメータを変える。この第2のNR処理のパラメータは、NRの効果の強弱を調節できるものであり、第1のNR処理のパラメータも含めて、詳細は後述する。 In the present embodiment, also in the second NR processing, the image area in the stationary state and the image area in the moving state are determined using the determination result of the presence or absence of the movement of the subject by the above-described motion detection processing. The parameters of the NR process 2 are changed. The parameters of the second NR process can adjust the strength of the NR effect, and will be described later in detail, including the parameters of the first NR process.
NR回路821は、被写体が静止している状態であると判定した場合には、NRの効果が相対的に弱いパラメータを設定にして第2のNR処理を行う。一方、被写体が動いている状態であると判定した場合、NR回路821は、NRの効果が相対的に強いパラメータを設定して第2のNR処理を行う。これにより、前述の第1のNR処理時に、動いている状態であると判定された画像領域、すなわち、第1のNR処理ではノイズの除去が不十分の画像領域に対しても、ノイズを的確に除去することができる。尚、被写体が静止している状態であるか否かは、例えば、(12)式および(13)式により判定される。
第2のNR処理としては、例えば、着目画素の周辺画素の画素値を用いて着目画素に対してフィルタ処理が挙げられる。
If the NR circuit 821 determines that the subject is in a stationary state, the NR circuit 821 performs a second NR process by setting a parameter with a relatively weak NR effect. On the other hand, when it is determined that the subject is in a moving state, the NR circuit 821 performs a second NR process by setting a parameter with a relatively strong NR effect. Accordingly, noise is accurately detected even in an image region determined to be in a moving state during the first NR process, that is, an image region in which noise is not sufficiently removed in the first NR process. Can be removed. Note that whether or not the subject is in a stationary state is determined by, for example, Expressions (12) and (13).
As the second NR process, for example, a filtering process is performed on the target pixel using the pixel values of the peripheral pixels of the target pixel.
次に、第1のNR処理および第2のNR処理について、特に、それぞれのNR処理のパラメータの設定に関して説明する。
本実施形態では、前述した2種類のNR処理(第1のNR処理および第2のNR処理)を実行する。従って、NR処理の設定パラメータとして、第1のNR処理用のパラメータと第2のNR処理用のパラメータの大きく2種類のパラメータを有する。これらのパラメータは、例えば、デジタルカメラ100内のROMもしくはRAMに格納される。
Next, the first NR process and the second NR process will be described, in particular, the setting of parameters for each NR process.
In the present embodiment, the above-described two types of NR processing (first NR processing and second NR processing) are executed. Therefore, as setting parameters for the NR process, there are roughly two types of parameters, a parameter for the first NR process and a parameter for the second NR process. These parameters are stored, for example, in the ROM or RAM in the digital camera 100.
この2種類のパラメータはISO感度毎に設定値が異なり、さらに、前述の動きの有無の判定結果によっても(少なくとも被写体が静止している状態であるか否かで)異なる。 図10は、NR処理のパラメータの一例を示す図である。
図10において、縦軸のNRは、NRの効果の度合いを示す。このNRが+方向(図の矢印の方向)の値であるほどNRの効果の高いパラメータであることを表す。また、横軸は、第1の画素のISO感度を示す。このISO感度が+方向(図の矢印の方向)の値であるほどISO感度として大きな感度が設定されていることを表す。
These two types of parameters have different set values for each ISO sensitivity, and also differ depending on the result of the above-described determination of the presence / absence of motion (at least whether or not the subject is in a stationary state). FIG. 10 is a diagram illustrating an example of parameters of the NR process.
In FIG. 10, NR on the vertical axis indicates the degree of the effect of NR. The greater the value of this NR in the + direction (the direction of the arrow in the figure), the higher the effect of the NR. The horizontal axis indicates the ISO sensitivity of the first pixel. The greater the ISO sensitivity is in the + direction (the direction of the arrow in the figure), the greater the sensitivity is set as the ISO sensitivity.
ここで、前述のNRの効果の評価方法の一例を説明する。
ノイズ評価用の動画を撮影し、NR処理直前のデジタル画像データを用いて、第1のNR処理のみを行った場合の画像データと、第2のNR処理のみを行った場合の画像データとを取得する。これらの2種類の画像データに基づいて、それぞれのNR処理におけるノイズの評価を行う。このノイズの評価値の大小により、2種類のNR処理におけるNRの効果の大小関係が求まる。
Here, an example of a method for evaluating the above-described NR effect will be described.
A moving image for noise evaluation is photographed, and image data obtained by performing only the first NR processing and image data obtained by performing only the second NR processing using digital image data immediately before the NR processing. get. Based on these two types of image data, the noise in each NR process is evaluated. The magnitude relationship between the NR effects in the two types of NR processing is determined based on the magnitude of the noise evaluation value.
本実施形態では、例えば、ノイズ計測用の所定の輝度で各位置の輝度が一様な面のチャートを用意し、このチャートを撮影した動画をノイズ評価用の動画とする。このチャートは静止しており、取得される動画には、静止している状態のチャートが映し出されることになる。本実施形態では、このチャートにおける所定の輝度に対する輝度の変動分を計測して数値化を行ったものをノイズの評価値として評価に用いた。この場合、輝度の変動分の数値が小さいものほど、ノイズの評価としては良好でありNRの効果が高いことを示す。 In the present embodiment, for example, a chart of a plane having a predetermined luminance for noise measurement and uniform luminance at each position is prepared, and a moving image obtained by shooting this chart is set as a moving image for noise evaluation. This chart is stationary, and the acquired moving image shows the chart in a stationary state. In the present embodiment, a value obtained by measuring a change in luminance with respect to a predetermined luminance in this chart and performing numerical conversion is used as an evaluation value of noise. In this case, the smaller the numerical value of the luminance variation, the better the noise evaluation and the higher the NR effect.
また、第1のNR処理における巡回型のNR処理によるノイズの評価値は、フレーム数の増加と共に飽和する傾向にある。従って、ノイズの評価を行う画像データとして、第1のNR処理によるノイズの評価値が十分飽和したフレームの画像データを用いるのが好ましい。本実施形態では、60フレーム目の画像データをノイズ評価用の画像データとして用いた。 Further, the evaluation value of the noise due to the cyclic NR processing in the first NR processing tends to be saturated as the number of frames increases. Therefore, it is preferable to use image data of a frame in which the evaluation value of the noise by the first NR process is sufficiently saturated as the image data for which the noise is evaluated. In the present embodiment, the image data of the 60th frame is used as image data for noise evaluation.
以上のようなNRの効果の評価により、NR処理のパラメータの関係として、図10に示すグラフ1001、1002、1003、1004が得られる。グラフ1001は、第1のNR処理におけるNRの効果が相対的に高い設定のパラメータを示し、グラフ1002は、第1のNR処理におけるNRの効果が相対的に低い設定のパラメータを示す。また、グラフ1003は、第2のNR処理におけるNRの効果が相対的に高い設定のパラメータを示し、グラフ1004は、第2のNR処理におけるNRの効果が相対的に低い設定のパラメータを示す。 By the evaluation of the NR effect as described above, graphs 1001, 1002, 1003, and 1004 shown in FIG. 10 are obtained as the relationship between the parameters of the NR processing. A graph 1001 shows parameters with a relatively high NR effect in the first NR process, and a graph 1002 shows parameters with a relatively low NR effect in the first NR process. Further, a graph 1003 shows parameters of a setting where the effect of NR in the second NR processing is relatively high, and a graph 1004 shows parameters of a setting where the effect of NR in the second NR processing is relatively low.
以上のパラメータの関係を示す2つのNR処理を実施することにより、動画として、第1の画素の露出時間Et1であるにも関わらず、露出時間Et1よりも短い時間(Et2≦T≦Et1)の被写体の動きを検出することができ、NR処理に反映させられる。すなわち、露出時間Et1が動画1フレームの生成に要する時間である場合、フレームレートよりも速い被写体の動きに対しても、その動きを検出することができ、NR処理を的確に実行することができる。 By performing the two NR processes indicating the relationship between the above parameters, a moving image having a time shorter than the exposure time Et1 (Et2 ≦ T ≦ Et1) despite being the exposure time Et1 of the first pixel as a moving image. The movement of the subject can be detected and reflected in the NR processing. That is, when the exposure time Et1 is the time required to generate one frame of the moving image, the movement can be detected even for the movement of the subject faster than the frame rate, and the NR process can be executed accurately. .
従って、従来のフレーム間差分の動き検出を行う場合よりも、被写体の動きを高速に検出することができる。よって、残像が発生することを抑制し、ノイズ特性の良好な動画を取得することができる。 Therefore, the motion of the subject can be detected at a higher speed than in the conventional case where the motion detection of the difference between frames is performed. Therefore, occurrence of an afterimage can be suppressed, and a moving image with good noise characteristics can be obtained.
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態を説明する。
本実施形態では、第1のNR処理における第1の画素、第2の画素の露出時間Et1、Et2およびゲインを、それぞれ以下の(14)式、(15)式のようにする。
Et1<Et2<(動画1フレームの生成に要する時間) ・・・(14)
G1>G2 ・・・(15)
これ以外については、第3の実施形態と同じである。
以上の設定によるNR処理を実施することにより、動画1フレームの生成に要する時間を下回る時間Et2で、動きの有無の検出に用いる第1の画素および第2の画素の出力を得ることがきる。
本実施形態では、動きの有無の検出に用いる第1の画素および第2の画素の出力を取得してから、フレームレートで設定される次のフレームのタイミングまでの時間で、動きの有無の判定と、動きの有無の判定に基づく巡回型のNR処理を実行できる。
このため、現フレームに対するNR処理に対し、現フレームによる動きの有無の判定結果に基づいたNR処理のパラメータを設定することができる。よって、即効的に、且つ、高精度に、パフォーマンスよくNR処理を実現することができる。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
In the present embodiment, the exposure times Et1, Et2 and the gain of the first pixel and the second pixel in the first NR process are set as the following equations (14) and (15), respectively.
Et1 <Et2 <(time required to generate one frame of moving image) (14)
G1> G2 (15)
Except for this, the third embodiment is the same as the third embodiment.
By performing the NR processing with the above settings, the output of the first pixel and the second pixel used for detecting the presence or absence of motion can be obtained in a time Et2 shorter than the time required for generating one frame of the moving image.
In the present embodiment, the determination of the presence / absence of motion is made based on the time from the acquisition of the output of the first pixel and the second pixel used for detection of the presence / absence of motion to the timing of the next frame set at the frame rate. Then, it is possible to execute a cyclic NR process based on the determination of the presence or absence of a motion.
For this reason, in the NR processing for the current frame, it is possible to set the parameters of the NR processing based on the determination result of the presence or absence of the motion by the current frame. Therefore, NR processing can be realized quickly, with high accuracy, and with good performance.
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態を説明する。第3、第4の実施形態では、第1の画素に対し垂直方向の一の方向で隣接する第2の画素の映像信号を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、第1の画素に対し垂直方向の一の方向で隣接する第2の画素の映像信号および他の方向で隣接する第3の画素の映像信号の何れかを用いるのかを選択する。このように本実施形態と第3、4の実施形態は、第3の画素の映像信号を用いることによる構成および処理が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1〜第4の実施形態と同一の部分については、図1〜図10に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. In the third and fourth embodiments, the video signal of the second pixel adjacent to the first pixel in one vertical direction has been described as an example. On the other hand, in the present embodiment, one of the video signal of the second pixel adjacent to the first pixel in one direction in the vertical direction and the video signal of the third pixel adjacent to the first pixel in the other direction is used. Choose As described above, the present embodiment is different from the third and fourth embodiments mainly in the configuration and processing by using the video signal of the third pixel. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図11は、画像処理部105におけるNR処理部1110の構成の一例を示すブロック図である。
図8と図11とを比較すると明らかなように、本実施形態のNR処理部1100は、第3、第4の実施形態のNR処理部800に対し、第1のNR処理部1110において、減算器1111と比較器1112とを追加した構成を有する。
図11において、現フレームの映像信号Cur_in1およびそれ以前の過去のフレームの映像信号Mem_in1は、所定の水平ライン上の同一の1画素(第1の画素)からの出力である。また、現フレームの映像信号Cur_in2は、前記第1の画素に垂直方向の一の方向で隣接する1画素(第2の画素)からの出力である。これらは、第3、第4の実施形態と同じである。
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a configuration of the NR processing unit 1110 in the image processing unit 105.
As is clear from a comparison between FIG. 8 and FIG. 11, the NR processing unit 1100 of the present embodiment is different from the NR processing units 800 of the third and fourth embodiments in that the first NR processing unit 1110 performs subtraction. It has a configuration in which a device 1111 and a comparator 1112 are added.
In FIG. 11, the video signal Cur_in1 of the current frame and the video signal Mem_in1 of the previous and previous frames are output from the same one pixel (first pixel) on a predetermined horizontal line. The video signal Cur_in2 of the current frame is an output from one pixel (second pixel) adjacent to the first pixel in one vertical direction. These are the same as the third and fourth embodiments.
現フレームの映像信号Cur_in3は、前記第1の画素に垂直方向の他の方向(第2の画素と反対側)で隣接する1画素(第3の画素)からの出力である。
現フレームの映像信号Cur_in2とCur_in3は、積層型のCMOSセンサの機能により、同一のシャッタースピード(露出時間)および同一のISO感度ゲイン調整量で得られる映像信号である。すなわち、第1の画素に対する露出時間およびゲインとして、それぞれ、(5)式、(6)式または(14)式、(15)式に示すEt1、G1が設定される。一方、第2の画素および第3の画素に対する露出時間およびゲインとして、いずれも、(5)式、(6)式または(14)式、(15)式に示すEt2、G2が設定される。
The video signal Cur_in3 of the current frame is an output from one pixel (third pixel) adjacent to the first pixel in the other direction in the vertical direction (opposite to the second pixel).
The video signals Cur_in2 and Cur_in3 of the current frame are video signals obtained with the same shutter speed (exposure time) and the same ISO sensitivity gain adjustment amount by the function of the stacked CMOS sensor. That is, Et1 and G1 shown in Expression (5), Expression (6), Expression (14), and Expression (15) are set as the exposure time and the gain for the first pixel, respectively. On the other hand, as the exposure time and the gain for the second pixel and the third pixel, Et2 and G2 shown in the equations (5), (6) or (14) and (15) are set.
以上のような設定の下で、NR処理部1100では、以下の処理が行われる。
現フレームの第1の画素の映像信号Cur_in1から、現フレームの第2の画素の映像信号Cur_in2を減算器811により減算して、現フレームの第1、第2の画素の映像信号の差分信号を導出する。また、現フレームの第1の画素の映像信号Cur_in1から、現フレームの第3の画素の映像信号Cur_in3を減算器1111により減算して、現フレームの第1、第3の画素の映像信号の差分信号を導出する。本実施形態では、このようにして第10の差分信号を導出する第10の差分信号導出処理が実現される。
Under the above settings, the NR processing unit 1100 performs the following processing.
The video signal Cur_in2 of the second pixel of the current frame is subtracted from the video signal Cur_in1 of the first pixel of the current frame by the subtractor 811 to obtain a difference signal between the video signals of the first and second pixels of the current frame. Derive. Further, the subtractor 1111 subtracts the video signal Cur_in3 of the third pixel of the current frame from the video signal Cur_in1 of the first pixel of the current frame to obtain the difference between the video signals of the first and third pixels of the current frame. Derive the signal. In the present embodiment, the tenth difference signal deriving process for deriving the tenth difference signal is thus realized.
比較器1112は、現フレームの第1、第2の画素の映像信号の差分信号の絶対値|Δ12|=|Cur_in1−Cur_in2|を導出する。また、比較器1112は、現フレームの第1、第3の画素の映像信号の差分信号の絶対値|Δ13|=|Cur_in1−Cur_in3|を導出する。
第1〜第3の画素における被写体からの反射光の受光量が同一であれば、|Δ12|≒|Δ13|であり、いずれの差分を用いても、動きの検出結果は同じであり、どちらの検出結果を用いて動きの有無を判定しても適切なNR処理を実行できる。
The comparator 1112 derives the absolute value | Δ12 | = | Cur_in1−Cur_in2 | of the difference signal between the video signals of the first and second pixels of the current frame. The comparator 1112 derives the absolute value | Δ13 | = | Cur_in1−Cur_in3 | of the difference signal between the video signals of the first and third pixels of the current frame.
If the amount of light received from the subject in the first to third pixels is the same, | Δ12 | ≒ | Δ13 |, and the motion detection result is the same regardless of which difference is used. NR processing can be executed even if the presence or absence of motion is determined using the detection result of.
しかし、図7に示したように、第2の画素の現フレームの映像信号Cur_in2においてのみ、被写体からの反射光の受光量が異なる場合には、差分信号Δ12(の絶対値)は差分信号Δ13(の絶対値)を上回る(|Δ12|>|Δ13|)。例えば、第1の画素と第2の画素との境界に、被写体画像のエッジ701がある場合に、このようなことが起こり得る。 However, as shown in FIG. 7, when only the video signal Cur_in2 of the current frame of the second pixel has a different amount of light received from the subject, the difference signal Δ12 (the absolute value thereof) becomes the difference signal Δ13. (Absolute value) (| Δ12 |> | Δ13 |). For example, such a case may occur when the edge 701 of the subject image is at the boundary between the first pixel and the second pixel.
そして、第1の画素と第2の画素における被写体からの反射光の差が大きく、差分信号Δ12>ΔLであるような画像の場合、例え被写体が静止している状態であったとしても、差分信号Δ12による動きの有無の判定結果は、「動きがある状態」とされる。その結果、適切なNR処理が実行されないことになる。 Then, in the case of an image in which the difference between the reflected light from the subject in the first pixel and the second pixel is large and the difference signal Δ12> ΔL, even if the subject is stationary, the difference The determination result of the presence / absence of the movement based on the signal Δ12 is “a state where there is a movement”. As a result, appropriate NR processing is not performed.
そこで、本実施形態では、比較器1112は、差分出力Δ12、Δ13の出力レベルを比較し、差分信号Δ12、Δ13の出力レベルの小さい方を選択して、乗算器812とNR回路821に出力する。本実施形態では、このようにして第2の選択処理が実行される。そして、第3の実施形態で説明したように、乗算器812は、比較器1112から出力された差分信号Δ12またはΔ13を用いて、被写体が静止している状態であるか、それとも動いている状態であるかを判定する。 Therefore, in the present embodiment, the comparator 1112 compares the output levels of the difference outputs Δ12 and Δ13, selects the smaller one of the output levels of the difference signals Δ12 and Δ13, and outputs the smaller one to the multiplier 812 and the NR circuit 821. . In the present embodiment, the second selection processing is executed in this way. Then, as described in the third embodiment, the multiplier 812 uses the difference signal Δ12 or Δ13 output from the comparator 1112 to indicate whether the subject is stationary or moving. Is determined.
尚、差分信号Δ13が選択された場合には、(12)式、(13)式において、「Cur_in2」は「Cur_in3」になる。また、NR回路821においても、比較器1112から出力された差分信号Δ12またはΔ13を用いて、被写体が静止している状態であるか、それとも動いている状態であるかを判定し、その判定の結果に応じてパラメータを設定する。本実施形態では、このようにして画像における被写体の動きを検出する検出処理が実行される。 When the difference signal Δ13 is selected, “Cur_in2” becomes “Cur_in3” in the expressions (12) and (13). The NR circuit 821 also determines whether the subject is stationary or moving using the difference signal Δ12 or Δ13 output from the comparator 1112, and determines whether the subject is stationary or moving. Set the parameters according to the result. In the present embodiment, the detection processing for detecting the movement of the subject in the image is performed in this manner.
以上のようにすることにより、第3、第4の実施形態で説明した効果に加え、前述の被写体画像のエッジ部等における不適切な動きの判定結果によるNR処理の実行によって、残像の発生等による画質の低下を防ぐことができる。よって、より的確なNR処理を実行することができる。 As described above, in addition to the effects described in the third and fourth embodiments, the occurrence of an afterimage or the like is performed by executing the NR processing based on the determination result of the inappropriate motion at the edge portion or the like of the subject image. Image quality can be prevented from deteriorating. Therefore, more accurate NR processing can be performed.
尚、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that each of the above-described embodiments is merely an example of a concrete example for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.
(その他の実施例)
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。
(Other Examples)
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, first, software (computer program) that realizes the functions of the above embodiments is supplied to a system or an apparatus via a network or various storage media. Then, a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads and executes the computer program.
100:デジタルカメラ、105:画像処理部、200・600・800・1100:NR処理部 100: Digital camera, 105: Image processing unit, 200/600/800/1100: NR processing unit
Claims (16)
前記撮像手段により撮像された現在のフレームの画像の第1の画素の画素信号、第2の画素の画素信号、および、前記現在のフレームよりも過去のフレームの画像の前記第1の画素の画素信号を用いて、前記第1の画素のノイズを低減する処理を行う処理手段を有し、
前記第1の画素と前記第2の画素は、前記第1の方向と垂直な方向における位置が相互に異なる画素であり、
前記第1の画素の画素信号と、前記第2の画素の画素信号は、異なる撮像条件で得られた画素信号であることを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus that processes an image captured by an imaging unit capable of setting an imaging condition for each first direction of an image,
The pixel signal of the first pixel and the pixel signal of the second pixel of the image of the current frame imaged by the imaging unit, and the pixel of the first pixel of the image of the frame earlier than the current frame using a signal having a processing means for performing processing to reduce noise of the first pixel,
The first pixel and the second pixel are pixels whose positions in a direction perpendicular to the first direction are different from each other,
The image processing device according to claim 1, wherein the pixel signal of the first pixel and the pixel signal of the second pixel are pixel signals obtained under different imaging conditions.
前記現在のフレームの画像の前記第2の画素の画素信号と、前記過去のフレームの画像の前記第2の画素の画素信号との差分信号である第2の差分信号を導出する第2の差分信号導出手段と、
前記第1の差分信号と前記第2の差分信号との差分信号である第3の差分信号を導出する第3の差分信号導出手段と、
前記第3の差分信号と係数とに基づいて、前記第1の画素の画像信号を補正するための信号を導出する第1の信号導出手段と、
前記現在のフレームの画像の第1の画素の画素信号と、前記第1の信号導出手段により導出された前記信号との差分信号である第4の差分信号を導出する第4の差分信号導出手段と、を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。 The processing unit is configured to calculate a difference between a pixel signal of a first pixel of an image of a current frame captured by the imaging unit and a pixel signal of the first pixel of an image of a frame earlier than the current frame. First differential signal deriving means for deriving a first differential signal that is a signal;
A second difference that derives a second difference signal that is a difference signal between a pixel signal of the second pixel of the image of the current frame and a pixel signal of the second pixel of the image of the past frame. Signal deriving means;
Third difference signal deriving means for deriving a third difference signal that is a difference signal between the first difference signal and the second difference signal;
The third, based on the difference signal and the engaging speed of the first signal derivation means for deriving a signal for correcting the image signal of the first pixel,
Fourth difference signal deriving means for deriving a fourth difference signal that is a difference signal between a pixel signal of a first pixel of the image of the current frame and the signal derived by the first signal deriving means When the image processing apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a.
前記第1の差分信号と前記第5の差分信号との差分信号である第6の差分信号を導出する第6の差分信号導出手段と、
前記第4の差分信号と前記第6の差分信号のレベルに応じて、前記第4の差分信号と前記第6の差分信号の何れか1つを選択する第1の選択手段と、を更に有し、
前記第1の信号導出手段は、前記第1の選択手段により選択された前記第4の差分信号または前記第6の差分信号と前記係数とに基づいて、前記第1の画素の画像信号との差分をとる信号を導出することを特徴とする請求項3〜5の何れか1項に記載の画像処理装置。 The processing unit is a pixel signal of an image of the current frame, the pixel signal of a third pixel having a position in a direction perpendicular to the first direction different from the first pixel and the second pixel. And a fifth difference signal deriving unit that derives a fifth difference signal that is a difference signal from a pixel signal of the third pixel of the image of the past frame,
Sixth difference signal deriving means for deriving a sixth difference signal that is a difference signal between the first difference signal and the fifth difference signal;
There is further provided first selection means for selecting any one of the fourth difference signal and the sixth difference signal according to the levels of the fourth difference signal and the sixth difference signal. And
Said first signal deriving means, based on said said first selected by the selecting means and the fourth difference signal or said sixth differential signal of the coefficients of the image signal of the first pixel The image processing apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein a signal that takes a difference is derived.
前記第7の差分信号のレベルに基づいて、前記画像における被写体の動きを検出する検出手段と、を更に有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The processing means derives a seventh difference signal which is a difference signal between a pixel signal of a first pixel of the image of the current frame and a pixel signal of the second pixel of the image of the current frame. Seventh difference signal deriving means;
2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: detecting means for detecting a motion of a subject in the image based on a level of the seventh difference signal.
前記現在のフレームの画像の第1の画素の画素信号と、前記現在のフレームよりも過去のフレームの画像の前記第1の画素との差分信号である第8の差分信号を導出する第8の差分信号導出手段と、
前記第8の差分信号と前記設定手段により設定された係数とに基づいて、前記第1の画素の画像信号との差分をとる信号を導出する第2の信号導出手段と、
前記現在のフレームの画像の第1の画素の画素信号と、前記第2の信号導出手段により導出された前記信号との差分信号である第9の差分信号を導出する第9の差分信号導出手段と、を更に有することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。 It said processing means includes setting means for setting the engagement speed based on the detection result by the detection means,
Deriving an eighth difference signal that is a difference signal between a pixel signal of a first pixel of the image of the current frame and the first pixel of an image of a frame earlier than the current frame. Difference signal deriving means,
On the basis of the engagement speed and set by the eighth differential signal and said setting means, and the second signal derivation means for deriving a signal having a difference between the image signal of the first pixel,
Ninth difference signal deriving means for deriving a ninth difference signal which is a difference signal between a pixel signal of a first pixel of the image of the current frame and the signal derived by the second signal deriving means The image processing apparatus according to claim 8, further comprising:
前記フィルタ処理手段は、前記画像における被写体が静止している場合よりも、前記画像における被写体が動いている場合の方が、よりノイズが低減されるように前記フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。 A filter processing unit configured to filter the ninth difference signal derived by the ninth difference signal deriving unit by using the pixel values of peripheral pixels of the pixel of interest by the detection unit. Have more,
The filter processing means performs the filter processing such that noise is reduced more when the subject in the image is moving than when the subject in the image is stationary. The image processing device according to claim 9.
前記検出手段は、前記第7の差分信号のレベルの絶対値が所定の値よりも小さければ前記被写体は静止していると判定し、そうでなければ前記被写体は動いていると判定することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。 The product of the exposure time and the gain for the pixel signal of the first pixel is the same as the product of the exposure time and the gain for the pixel signal of the second pixel,
The detecting means determines that the subject is stationary if the absolute value of the level of the seventh difference signal is smaller than a predetermined value, and otherwise determines that the subject is moving. The image processing apparatus according to claim 11, wherein:
前記第7の差分信号と前記第10の差分信号のレベルに応じて、前記第7の差分信号と前記第10の差分信号の何れか1つを選択する第2の選択手段と、を更に有し、
前記検出手段は、前記第2の選択手段により選択された前記第7の差分信号または前記第10の差分信号のレベルに基づいて、前記画像における被写体の動きを検出することを特徴とする請求項8〜12の何れか1項に記載の画像処理装置。 The processing means includes a pixel signal of a first pixel of the image of the current frame and a pixel signal of an image of the current frame, wherein a position in a direction perpendicular to the first direction is the first signal. A tenth difference signal deriving unit that derives a tenth difference signal that is a difference signal between a pixel and a pixel signal of a third pixel different from the second pixel;
A second selection unit that selects any one of the seventh difference signal and the tenth difference signal according to the levels of the seventh difference signal and the tenth difference signal. And
The apparatus according to claim 1, wherein the detecting unit detects a movement of the subject in the image based on a level of the seventh differential signal or the tenth differential signal selected by the second selecting unit. The image processing device according to any one of claims 8 to 12.
前記検出手段は、前記第2の選択手段により選択された前記第7の差分信号または前記第10の差分信号のレベルの絶対値が所定の値よりも小さければ前記被写体は静止していると判定し、そうでなければ前記被写体は動いていると判定することを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。 The product of the exposure time and the gain of the pixel signal of the first pixel is the product of the exposure time and the gain of the pixel signal of the second pixel, and the exposure time and the gain of the pixel signal of the third pixel. Is the same as any of
The detecting means determines that the subject is stationary if the absolute value of the level of the seventh differential signal or the tenth differential signal selected by the second selecting means is smaller than a predetermined value. 14. The image processing apparatus according to claim 13, wherein otherwise, it is determined that the subject is moving.
前記撮像手段により撮像された現在のフレームの画像の第1の画素の画素信号、第2の画素の画素信号、および、前記現在のフレームよりも過去のフレームの画像の前記第1の画素の画素信号を用いて、前記第1の画素のノイズを低減する処理を行う処理工程を有し、
前記第1の画素と前記第2の画素は、前記第1の方向と垂直な方向における位置が相互に異なる画素であり、
前記第1の画素の画素信号と、前記第2の画素の画素信号は、異なる撮像条件で得られた画素信号であることを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for processing an image captured by an imaging unit capable of setting an imaging condition for each first direction of an image,
The pixel signal of the first pixel and the pixel signal of the second pixel of the image of the current frame imaged by the imaging unit, and the pixel of the first pixel of the image of the frame earlier than the current frame using a signal, includes a processing step of performing processing for reducing the noise of the first pixel,
The first pixel and the second pixel are pixels whose positions in a direction perpendicular to the first direction are different from each other,
An image processing method, wherein the pixel signal of the first pixel and the pixel signal of the second pixel are pixel signals obtained under different imaging conditions.
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