WO1996010886A1 - Dispositif de prise de vues - Google Patents

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WO1996010886A1
WO1996010886A1 PCT/JP1995/001990 JP9501990W WO9610886A1 WO 1996010886 A1 WO1996010886 A1 WO 1996010886A1 JP 9501990 W JP9501990 W JP 9501990W WO 9610886 A1 WO9610886 A1 WO 9610886A1
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correction
circuit
gain
signal
image
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PCT/JP1995/001990
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Inventor
Akihiro Tamura
Shigeo Sakaue
Takeshi Hamasaki
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Priority claimed from JP24277494A external-priority patent/JP3298330B2/ja
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Priority to DE69534929T priority Critical patent/DE69534929T2/de
Priority to US08/809,714 priority patent/US6040860A/en
Priority to EP95932941A priority patent/EP0784399B1/en
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    • H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo

Definitions

  • an image forming apparatus capable of obtaining a rich image of a floor network expression in which noise is not conspicuous by performing a fall correction on a blurred image of a main subject having a floor reticulation in backlight photography or the like. It is about.
  • FIG. 23 is a block diagram of a conventional imaging device B shown in the patent.
  • 1 is a lens
  • 2 is an aperture mechanism
  • 3 is an image sensor
  • 4 is a briamb that widens the output of the image sensor 3 to an appropriate size
  • 5 is a sort circuit
  • 6 is an aperture control circuit
  • 7 is gamma.
  • Process circuit composed of a correction circuit, white balance circuit, etc., 8 is an automatic gain control circuit (hereinafter referred to as AGC circuit), 9 is an integration circuit, and 10 is an AGC control circuit that generates a signal that controls the gain of the AGC circuit 8.
  • AGC circuit automatic gain control circuit
  • 9 is an integration circuit
  • 10 is an AGC control circuit that generates a signal that controls the gain of the AGC circuit 8.
  • 11 is an AZD converter that performs AZD conversion of the video signal output of the AGC circuit 8
  • 12 is an area dividing circuit that divides the AZD-converted signal into a plurality of areas
  • 13 is an area dividing circuit that divides the AZD-converted signal into multiple areas.
  • An integrating circuit that calculates an evaluation value corresponding to the brightness of each area 14 is a frequency distribution lonely circuit that counts the signals divided into each area for each brightness to obtain a frequency distribution, and 15 is an integration
  • An interface circuit for input, 16 is a microcomputer
  • 17 is a DZA converter that converts the digital signal output of the microcomputer 16 into an analog signal
  • 18 is a control signal according to the output of the DZA converter 17
  • a control signal generator circuit for generating the signal 19 is output from the control signal generator circuit 18.
  • a gain control circuit for controlling the gain of the video signal by a control signal to be supplied 20 is a signal processing circuit of the camera, and 21 is a signal output terminal.
  • the operation of the conventional imaging device configured as described above will be described below.
  • the light passing through the lens 1 is limited in light quantity by the aperture mechanism 2, converted into an electric signal by the image probe 3, and then amplified by the preamplifier 4.
  • the output of the bridge 4 is integrated by the integration circuit 5, becomes a DC signal corresponding to the output signal level of the preamplifier 4, and is input to the aperture control circuit 6.
  • the aperture control circuit 6 compares the input DC signal level with the reference voltage, and outputs a control signal for operating the aperture mechanism 2 so that the output signal level of the brim 4 becomes constant.
  • the output of the preamplifier 4 passes through a process circuit 7 for performing gamma correction and white balance, and is input to an AGC circuit 8.
  • the AGC circuit 8 integrates the output of the AGC circuit 8 with an integration circuit 9 to obtain a DC signal corresponding to the output level of the AGC circuit 8, and then compares the DC signal with a reference voltage by an AGC control circuit 10 to generate an AGC circuit.
  • the output signal level of the AGC circuit 8 is made constant by a control signal.
  • the output of the AGC circuit 8 is converted into a digital signal by the AZD converter 11 and divided on the screen into a plurality of areas by the area dividing circuit 12, and the integrating circuit 13 outputs the average luminance of the video signal in each area.
  • the distribution is detected as the exposure evaluation value of each area, and the frequency distribution calculation circuit 14 finds the luminance distribution in each area, and the microcomputer 16 correlates the center of the screen with the other areas to obtain the center of the screen.
  • the area that is correlated with the part is the main subject area, and the other areas are the non-main subject areas. Then, backlight or over-directed light is determined based on the ratio between the main subject area and the non-main subject area, and the gain of the video signal is controlled according to the degree.
  • the gain is corrected so that the gain is lower in the part where the luminance level is low than in the part where the luminance level of the video signal is high.
  • the control circuit 19 corrects the transition characteristics of the dark part and outputs a signal with contrast.
  • the signal processing circuit 20 performs various processes, and then outputs a video signal from the signal output terminal 21.
  • the degree of backlight or over-direct light is determined, and the gain of the video signal is controlled according to the degree.
  • the gain is corrected so that the gain is lower in the lower luminance levels than in the higher luminance levels. Therefore, there is a problem that the S / N ratio of a low luminance part of a video signal is greatly deteriorated, although a dark part can be corrected.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems by preventing deterioration of S in a low-brightness part of a video signal, preventing underexposure and underexposure, and providing a floor network over a whole screen from a normally-lit subject to a strongly backlighted subject. It is an object of the present invention to provide an imaging device capable of obtaining an output image with rich expression.
  • an imaging device comprises: an imaging device that outputs a video signal; an AGC circuit that controls the gain of the video signal output from the imaging device; and an output signal level of the AGC circuit that is constant.
  • AGC control means for controlling the AGC circuit, and a gain correction means for varying the gain for each luminance level of the video signal output of the AGC circuit by means of the squeezing correction coefficient.
  • a feature value extraction unit that extracts the feature value of an image from the video signal output of the camera, and a backlight and overlight level are determined from the feature value extracted by the feature value extraction unit, and a correction level of gradation correction is output.
  • image discriminating means for inputting the image data, and means for suppressing the degree of correction of the image discriminating means by the control signal of the AGC control means and determining the IS correction coefficient.
  • the image capturing apparatus of the present invention includes a capturing element that outputs a video signal, and a tone correction element that performs tone correction by changing a gain for each luminance level of a video signal output from the image element using a conversion correction coefficient.
  • S9 correction means a signal processing circuit for performing signal processing such as contour enhancement of a video signal output of the floor weakness correction means, a feature quantity extraction means for extracting a feature quantity of an image from the video signal output of the image element, Image discrimination means for discriminating the degree of back light and over-order light from the feature quantity extracted by the quantity extraction means and outputting a brightness correction coefficient; and a gain of a contour enhancement signal of the signal processing circuit based on the gradation correction coefficient determined by the image discrimination means.
  • a contour signal gain control means for controlling the imaging device fi of the present invention performs image correction by changing the gain for each image signal output luminance level of the image signal output from the image sensor by using an image sensor that outputs a video signal and a silk correction coefficient.
  • Image discrimination means for discriminating the degree of backlight and over-order light from the feature quantity extracted by the feature quantity extraction means and outputting a gradation correction coefficient; and noise of the signal processing circuit based on the gradation correction coefficient determined by the image discrimination means.
  • the imaging device B of the present invention makes the gradation correction coefficient determined by the gradation correction suppression means variable according to the AGC control signal of the AGC control means, and suppresses the gain in the gradation correction means. Since a video signal subjected to gradation correction is output, a gradation-corrected image in which noise is less noticeable than an input image can be obtained.
  • the above-described configuration makes it possible to correct
  • the coefficient ss correction means is controlled by the coefficient to perform the ss correction
  • the contour signal gain control means is controlled by the descending correction coefficient of the image discriminating means so as to reduce the gain of the contour intensity signal in the low luminance portion.
  • the image forming apparatus of the present invention controls the floor correcting means in accordance with the conversion correction coefficient of the image discriminating means to perform floor S3 correction, and performs noise correction in accordance with the floor correcting coefficient of the image discriminating means.
  • the characteristics of the suppression control means it is possible to obtain a tone-corrected image in which noise is less noticeable in the input image.
  • FIG. 1 is a block diagram of an imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an image pickup device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an image of one field of an input video signal according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a luminance histogram extracted by the feature amount extraction circuit 107 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a block diagram of the feature amount extraction circuit 107 in FIG.
  • FIG. 5B is a block diagram of the image discriminating means 108 in FIG.
  • FIG. 6A is a block diagram of the edge division circuit and the AGC control circuit in FIG.
  • FIG. 6B is a graph showing the AGC control signal.
  • FIG. 7 is a block diagram of the K translation correction suppression means 109 in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram of a floor network correction suppression characteristic by the AGC control signal in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a block diagram of the joint correction circuit in FIG.
  • FIG. 9B is a block diagram of a transition correction circuit according to the third and fourth embodiments of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing floor W correction characteristics in the example of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the correction characteristic and the input / output characteristic in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of an imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram of the signal processing circuit in FIG.
  • FIG. 14 is a characteristic diagram of the detail control in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a block diagram of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a block diagram of an imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a block diagram of the signal processing circuit and the noise reduction control circuit in FIG.
  • FIG. 18A and FIG. 18B are input / output characteristic diagrams of the noise reduction control means according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18C is a waveform diagram of a signal according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a modified example of the signal processing circuit and the noise reduction control means according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a block diagram showing another modified example of the signal processing circuit and the noise reduction control unit according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a block diagram showing still another modified example of the signal processing circuit and the noise reduction control means according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a block diagram showing still another modified example of the signal processing circuit and the noise reduction control means according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of an imaging device in a conventional example.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the image apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 1001 is an image sensor
  • 1002 is a process circuit including a gamma correction circuit and a white balance circuit
  • 1003 is an AGC unit
  • 1004 is an AZD converter that converts the video signal output of the AGC unit 1003 into an AZD
  • Reference numeral 1005 denotes an adaptive gradation correction means for performing gradation correction according to the input image
  • 1006 denotes a video signal subjected to the net correction by the adaptive transition correction means 1005 to perform different signal processing according to the gain in the adaptive gradation correction.
  • a signal processing means 1007 is a D / A converter for D / A converting the video signal output of the signal processing means 6.
  • a video signal captured by an image sensor 1001 is processed by a process circuit 1002 such as gamma correction and white balance, and then input to an AGC unit 1003.
  • the video signal output of the AGC means 1003 is converted to a digital signal by the A / D converter 1004.
  • the AGC means 1003 calculates the average value of the entire screen and the average value of the central part of the screen from the output signal of the AZD converter 1004, and adds the respective average values to obtain an integrated value.
  • the obtained integrated value is used as a signal normalized to the output level range of the AGC means 1003, and the output signal level of the AGC means 1003 is controlled to be constant by an AGC control signal generated by comparison with a reference value.
  • the video signal digitally converted to a level of 0 to 255 by the AZD converter 1004 is input to the adaptive gradation correction means 5.
  • the adaptive gradation correction means 1005 determines the correction level of the floor 3 correction characteristic to be corrected according to the input image.
  • the degree of correction is suppressed by the AGC control signal of the AGC unit 1003.
  • the timing of the video signal is adjusted with the correction gain by the delay circuit, multiplied by the correction gain by the multiplier, and the corrected video signal is output.
  • the adaptive gradation correction means 1005 performs different signal processing on the video signal subjected to the floor mesh correction, and the signal processing means 1006 performs different signal processing according to the correction gain of the adaptive gradation correction means 1005.
  • the detail gain of the detail correction circuit is controlled in inverse proportion to the correction gain, or the signal processing for enhancing the noise reduction of the noise reduction circuit is performed in accordance with the correction gain.
  • the analog-converted video signal is output from the D / A converter 1007.
  • the imaging device fi of the present invention includes an imaging device 1001, a process circuit 1002 including a gamma correction circuit and a white balance circuit, an AGC unit 1003, an AG A / D converter 1004 for A / D converting the video signal output of C means 1003, adaptive gradation correction means 1005 for performing gradation correction according to the input video signal, and gradation by adaptive gradation correction means 5
  • a signal processing unit 1006 that performs signal processing of the corrected video signal
  • a DZA converter 1007 that performs DZA conversion of the video signal output of the signal processing unit 1006.
  • the adaptive gradation correction unit 1005 and the signal processing unit 1006 can be linked by a correction gain.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a second embodiment of the present invention.
  • reference numeral 101 denotes an imaging member
  • 102 denotes a gamma correction circuit (e).
  • a process circuit composed of a white balance circuit, etc. 103 is an AGC circuit
  • 104 is an AZD converter that performs AZD conversion of the video signal output of the AGC circuit 103
  • 105 is an integration circuit
  • 106 is an integration circuit.
  • 107 is a feature amount extraction circuit for extracting the feature amount of the video signal
  • 108 is a backlight or over-order light intensity of the input image.
  • the image discriminating means for discriminating, 109 is a gradation correction suppressing means for determining a gradation correction coefficient based on the output of the AGC control means 106 and the output of the image discriminating means 108, and 110 is a gradation correction coefficient.
  • a tone correction circuit that performs a tone correction in accordance with the signal 1 1 1 is a signal processing circuit that performs signal processing on the video signal that has been subjected to the tone correction by the tone correction circuit 110, and 1 1 2 is a signal processing circuit 1 11 This is a D / A converter that performs DZA conversion of the video signal output of 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing an image of one field of an input video signal according to the embodiment of the present invention.
  • reference numeral 201 denotes an effective screen, 320 pixels in the horizontal scanning direction, and 240 pixels in the vertical scanning direction.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a luminance histogram extracted by the extra-trace extraction circuit 107 according to the embodiment of the present invention.
  • a is the luminance histogram
  • b is the number of low-luminance pixels with an M value of 1 or less
  • c is the number of medium-luminance pixels between !! value 1 and M value 2
  • d is the high-luminance pixel with an M value of 2 or more. The number of finds.
  • FIG. 5A is a block diagram of the feature amount extraction circuit 107 shown in FIG.
  • reference numeral 401 denotes a comparator
  • 402 denotes a low-luminance pixel counter circuit
  • 403 denotes a medium-luminance pixel counter circuit
  • 404 denotes a high-luminance image purple counter circuit. is there.
  • FIG. 5B is a block diagram of the image discriminating means 108 shown in FIG.
  • 501 is a quantization table
  • 502 is an output table
  • 503 is a filter circuit.
  • FIG. 6A shows the block diagram of the integrating circuit 105 and the AGC control circuit 106 shown in Figure 2.
  • 105a is a full screen averaging circuit
  • 105b is a screen center weighted averaging circuit
  • 105c is an adder
  • 105d is a normalization circuit, and these constitute an integration circuit.
  • 106a is a comparison circuit
  • 106b is an AGC control signal output circuit, and these constitute an AGC control circuit.
  • the comparison circuit 106b outputs a difference ⁇ between the normalization circuit 105d and the reference value.
  • FIG. 6B is an output characteristic diagram of the AGC control signal.
  • FIG. 7 is a block diagram of the floor correction suppression unit 109 shown in FIG.
  • reference numeral 601 denotes a gradation correction suppression characteristic conversion unit
  • 602 denotes an adder.
  • FIG. 8 is a graph showing gray scale correction suppression characteristics by an AGC control signal according to the embodiment of the present invention.
  • a is the suppression start gain
  • b is the maximum suppression gain.
  • FIG. 9A is a block diagram of the gradation correction circuit shown in FIG.
  • 801 is a Y matrix circuit
  • 802 is an L1 gain generation circuit
  • 803 is a 2 gain generation circuit
  • 804 is a luminance average circuit (LPF)
  • 805 is an adder
  • 806 is a weighted average circuit
  • 807 is a delay circuit 808 is a multiplier.
  • FIG. 10 shows the SS correction characteristic in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows the stage correction characteristic and the input / output characteristic in the embodiment of the present invention.
  • a video signal captured by the image sensor 101 is divided into R, G, and B signals, and after processing such as gamma correction and white balance is performed by a process circuit 102, the signal is input to an AGC circuit 103. .
  • the R, G, and B video signal outputs of the AGC circuit 103 are converted to digital signals by an AZD converter 104.
  • the output signal of the A / D converter 104 is a silk correction circuit
  • the luminance signal ⁇ ⁇ is input to 110 and is calculated by the Y matrix circuit 801 shown in FIG. 9A.
  • the whole screen averaging circuit 105a calculates the average value of the entire screen from the luminance signal Y, and at the same time, the screen center weighted averaging circuit 105b calculates the average of the screen center part. Calculate the value and multiply by the weight (for example, twice) to calculate the weighted average.
  • the respective average values are added by an adder 105c, and a normalization circuit 105d outputs the added average value as an integrated value which is a signal normalized to the output level range of the AGC circuit 103.
  • the ratio reduction circuit 106a compares the integrated value with the reference value and outputs a difference signal ⁇ , and the AGC control signal output circuit 106b responds to the difference signal 6 Outputs the AGC control signal shown in B.
  • the AGC control signal controls the output signal level of the AGC circuit 103 to be constant. That is, as shown in the output characteristic of the AGC control signal in FIG.
  • the gain is increased because the integrated value is equal to the reference value.
  • the output signal level of the AGC circuit 103 is controlled to be constant.
  • the AGC circuit is described in, for example, JP-A-4-186074 and JP-A-4-194272, the contents of which are part of the present application.
  • the video signal digitally converted to 0 to 255 by the A / D converter 104 is input to the silk correction circuit 110.
  • the calculated luminance signal Y is input to the edge division circuit 105 and the special feature: ft extraction circuit 107.
  • Fig. 3 shows an image of one field of the input video signal. This image is an example of a subject with a large degree of backlight against a person standing in front of a window.
  • the feature quantity extraction circuit 107 distributes the number of low-luminance pixels, the number of medium ff-degree images, and the number of high-luminance pixels over the entire field of the effective screen, for example, for 320x240 dots of one field image of the effective screen 201 in FIG. Then, a luminance histogram as shown in Fig. 4 bcd is obtained.
  • the image discriminating means 108 determines the degree of correction of the halftone correction characteristic for correcting the input image from the luminance histogram extracted by the feature amount extraction circuit 10 #.
  • the details of the degree of amendment are described in an earlier application filed by the present applicant, US Serial No. 08/20 1,426 (EP Ap 1 n. No. 94 102 684.1), the content of which is incorporated herein by reference. Shall be included.
  • the translation correction suppression means 109 suppresses the degree of correction by the AGC control signal of the AGC control means 106 and determines a correction coefficient.
  • the gradation correction circuit 110 obtains a corrected luminance signal Y 'from the luminance signal Y and the correction coefficient, calculates a correction gain (Y' / Y), and outputs the R, G, and ⁇ signals by the delay circuit 807. The timing with the correction gain is adjusted, the multiplier 808 multiplies the correction gain ( ⁇ ' ⁇ ), and outputs the corrected R ', G'. In this way, by using the correction gain in common for the R, G, and ⁇ signals, an output image with good color balance and high gradation expression over the entire range can be obtained.
  • the video signal subjected to the 3 ⁇ 4 correction is subjected to various kinds of signal processing by a signal processing circuit 111, and then processed by a D / A converter 112. Then, the converted video signal is output.
  • the floor correction circuit 110 performs an operation of changing the input luminance signal Y to a brighter luminance signal Y '.
  • the input luminance signal Y and the output luminance signal Y ′ are equal, and the relationship between the two is 45. If the degree of change is the strongest, the relationship is shown by the curve L1.
  • the lines L1 and L2 there is a stepwise intermediate change characteristic line, typical examples of which are a. B and c.
  • Line Ll and line L2 are expressed by the following equations (3) and (4), respectively.
  • L2 Y ... (4)
  • the line Y 'between the line L1 and the dependent L2 can be obtained by the following equation (2) by a weighted average.
  • Y ' ⁇ L 1-(255-M) + L2 ⁇ / 255... (2)
  • ⁇ is a variable that takes a value from 0 to 255 and is expressed by the following equation (5).
  • Ya is a luminance average value obtained from the average value detection circuit (LPF) 804, and ⁇ is a correction coefficient.
  • the correction coefficient ⁇ before suppression (hereinafter referred to as a correction degree 7) is output from the image discriminating means 108, and the AGC control signal F (which fluctuates in the range of 0 to 12 dB as shown in FIG. 6B) is large. Then, the suppression value S increases, and the correction coefficient ⁇ is suppressed and approaches the line L2. For example, there is a relationship as shown in FIG. 8 between the AGC control signal F and the suppression value S, and is expressed by the following equation (6).
  • the input luminance signal Y is compared by the comparator 401 with the fifl plant 1 and the Bfi value 2.
  • a low luminance count signal is output.
  • a medium luminance count signal is output.
  • a high luminance count signal is output.
  • the counter circuits 402, 403, and 404 count the number of pixels on an effective screen of one field according to the low-brightness count signal, the middle-brightness count signal, and the high-brightness count signal. , The number of medium luminance pixels and the number of high luminance pixels are output.
  • the quantization table 501 contains, as addresses, the number of low-luminance pixels, the number of medium-luminance pixels, and the number of high-luminance pixels supplied from the feature amount extraction circuit 107.
  • the quantization data for the subject and the quantization data for the dark subject are stored.
  • the output table 502 using the quantized data output of the quantization table 501 as an address, a correction degree for a normally-lit subject, a correction degree for a backlit subject, a correction degree for a dark subject, and the like are described. .
  • These correction degrees have been obtained by experience, and are detailed in the earlier application described above.
  • the image discriminating means 108 when the number of low-brightness pixels, the number of medium-brightness pictures, and the number of high-brightness pictures are input to the image discriminating means 108 from the special amount extraction circuit 107, one correction degree is determined for the input image. I do. In this way, by using the image discriminating means 108 with a two-stage table configuration, the size of the table can be reduced. This correction degree is linked to the previous field or previous frame. Filter processing is performed by the filter circuit 503 so as to maintain consistency, and a correction degree is output.
  • the operation of the floor correction suppression means 109 will be described in detail with reference to FIGS.
  • the AGC control signal is input from the AGC control means 106 to the transition correction suppression means 109.
  • the input AGC control signal is converted into a suppression value corresponding to the AGC control signal by a gradation correction suppression characteristic converter 601.
  • the converted suppression value is added by the adder 602 to the correction degree of the image discriminating means 108 to output a correction coefficient.
  • the gradation correction suppression characteristic in FIG. 8 when the AGC control signal is small, the suppression value is small, and as the AGC control signal increases, the suppression value increases. Therefore, by performing the transition correction in conjunction with the AGC so that the suppression of the gradation correction increases as the gain of the AGC increases, it is possible to perform the gradation correction with less noticeable noise.
  • the luminance signal Y is calculated by the Y matrix circuit 801 based on the input RGB signals.
  • the luminance signal Y is supplied to an L1 gain generation circuit 802 and an L2 gain generation circuit 803.
  • the L1 gain generation circuit 802 outputs a first correction gain (L1 / Y) from the input luminance signal Y and L1 corrected by the first correction factor.
  • the second correction gain is output from the L2 gain generation circuit 803.
  • an average value detection circuit (LPF) 804 obtains the average luminance value Ya, and the adder 805 multiplies the average luminance value Ya by the correction coefficient ⁇ by 64, and outputs an M signal.
  • the weighted averaging circuit 806 performs weighted averaging of the first correction gain and the second correction gain by the relational expression (2 ') using the M signal, and outputs a correction gain (Y'ZY).
  • FIG. 10 shows this embodiment.
  • 5 shows the fall correction characteristics at.
  • L1 is the first gradation correction characteristic
  • L2 is the second gradation correction characteristic.
  • the correction coefficient ⁇ is 0, the gradation correction characteristic becomes a from the relational expression of (2 ').
  • the correction coefficient 9> becomes positive
  • the gradation correction characteristic becomes like c.
  • the correction coefficient 4 becomes negative, the gradation correction characteristic becomes like b.
  • the gradation correction characteristic of L2 in Fig. 10 is used for a subject with a sudden light
  • the gradation correction characteristic of a in Fig. 10 is used for a backlighted object
  • the gradation correction characteristic of L1 in Fig. 10 is used for a dark object.
  • FIG. 11 shows gradation correction characteristics and input / output waiting characteristics.
  • the average luminance value Ya obtained by the average value detection circuit 804 is equal to the luminance signal Y of the target pixel, the luminance correction value Ya in FIG.
  • the average luminance value Ya is higher than the luminance signal Y of the pixel of interest, it is the gradation correction characteristic shown in c of FIG.
  • the gradation correction is performed so as to maintain the contrast even when the inclination of the correction gain is small, and an output signal rich in unity expression can be obtained.
  • the imaging device fi of the present invention includes the imaging device 101 And a process circuit consisting of a gamma correction circuit and a white balance circuit
  • AGC control means 106 for generating a signal to be changed, a feature quantity extraction circuit 107 for extracting a feature quantity of a video signal, and an image discriminating means 108 for discriminating the degree of backlight or over-order light of the input image.
  • a tone correction suppression means 109 which determines a correction coefficient based on the output of the 6 control means 106 and the output of the image discriminating means 108, and a tone correction means which performs tone correction according to the halftone correction coefficient.
  • the D / A outputs the video signal output of the signal processing circuit 1 1 1 and the signal processing circuit 1 1 1 which performs signal processing on the video signal whose gradation has been corrected by the correction circuit 1 10 and the gradation correction circuit 1 1 0.
  • the D / A converter 1 1 2 that converts the noise, the noise is noticeable for all subjects from backlight to normally-lit subject by linking the transition correction with the AGC control signal. No, not crushed is floor network can color balance to obtain a rich output image of good floor II expression over the entire region.
  • the gradation correction means of the present invention includes a Y matrix circuit 801, an L1 gain generation circuit 802, an L2 gain generation circuit 803, and a luminance averaging circuit (LPF) 804. , An adder 805, a weighted average circuit 806, a delay circuit 807, and a multiplier 808.
  • the circuit scale can be made very small because it is not necessary to have an extra ROM, etc., that stores such characteristics. Also, by changing the correction coefficient ⁇ , it is possible to generate the floor correction characteristics of a backlight or backlit subject, so that the floor mesh is not destroyed for any subject from a backlight subject to a normal subject, and the color balance is maintained. It is possible to obtain a gradual output image of gradation expression over the entire area.
  • the so-called correction characteristics can be changed systematically, natural gradation You can catch it.
  • the gradation correction characteristic is provided so that the input signal becomes almost the output signal as it is, so that the transition of the high-brightness part is destroyed by the conventional au to knee control or the like. Places can be reproduced beautifully.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the imaging device according to the third embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1101 denotes an image sensor; 1102, a process circuit including a gamma correction circuit and a white balance circuit; 1103, an A / D converter that performs AZD conversion of the video signal output of the process circuit 1102;
  • a feature amount extraction circuit for extracting a feature amount of a signal; 1105, an image discriminating unit for discriminating the degree of backlight or over-order light of the input image; 1106, a DTL gain control unit for determining a DTL gain based on an image discrimination result;
  • 1108 is a signal processing circuit for performing signal processing such as detail correction of a video signal whose tone is captured by the tone correction circuit 1107, and 1109 is a signal.
  • a DZA converter for D / A converting the video signal output of the processing circuit 1108.
  • FIG. 13 is a block diagram of the signal processing circuit 1108 according to the third embodiment of the present invention.
  • 1108 is a signal processing circuit
  • 1201 is a vertical detail circuit
  • 1202 is a horizontal detail circuit
  • 1203 is an adder
  • 1204 is a multiplier
  • 1205 is a delay circuit
  • 1206 is an adder.
  • FIG. 14 is a characteristic diagram of the detail gain corresponding to the luminance signal Y.
  • FIG. 9B is a block diagram of the ffi-baras correction circuit according to the third embodiment of the present invention. In FIG.
  • 802 is an L1 gain generation circuit
  • 803 is an L2 gain generation circuit
  • 804 is a luminance averaging circuit (LPF)
  • 805 is an adder
  • 806 is a weighted average circuit
  • 806 is a delay circuit
  • 807 is a multiplier.
  • the image discriminating unit 1105 determines a correction coefficient of the gradation correction characteristic to correct the input image from the luminance histogram extracted by the characteristic amount extraction circuit 111.
  • the floor transposition correction circuit 1107 obtains the corrected luminance signal Y 'from the luminance signal Y and the correction coefficient, calculates the correction gain (Y'ZY), and converts the input video signal into a delay circuit 807 Adjusts the timing with the correction gain, multiplies the correction gain ( ⁇ '/ ⁇ ) by the multiplier 808, and outputs the gradation-corrected output video signal. Power images can be obtained.
  • the DTL gain control means 1106 performs gain control based on the correction coefficient determined by the image discriminating means 1105 so as to reduce the detail gain in the low-luminance part, and the detail gain corresponding to the luminance signal ⁇ is obtained. Is output.
  • the video signal subjected to the translation correction is input to the signal processing circuit 1108, and the detail correction signal processing is performed with the detail gain determined by the DTL gain control means 1106.
  • the D / A converter 1109 outputs an analog-converted video signal.
  • the DTL gain control means 1106 has a detail gain characteristic corresponding to the luminance signal Y as shown in FIG. That is, it has such characteristics that the detail gain in the low-brightness part is reduced and the detail gain in the high-brightness part is increased. This is to prevent the SN degradation in the low-brightness part and to correct the detail that was lost by the gamma correction in the high-brightness part.
  • the floor SW correction circuit 1107 performs the floor correction by increasing the gain of the low luminance part as compared with the high luminance part, so that the SZN of the low luminance part deteriorates.
  • the S / N deterioration of the low-luminance part can be made inconspicuous. For example, when the value is 0-2, the detail gain G in the low-brightness part is taken as a reference, and the edge part in a dark place and the like are strengthened accordingly.
  • FIG. 13 is a block diagram of the signal processing circuit.
  • a video signal when a video signal is input, it is input to a vertical detail circuit 1201 that performs high-pass filtering in the vertical direction and a vertical detail circuit 1222 that performs high-pass filtering in the horizontal direction. Then, the vertical detail signal and the horizontal detail signal are calculated. Next, the vertical detail signal and the horizontal detail signal are added by the adder 123 to obtain a detail signal. The detail signal is multiplied by the DTL gain by the multiplier 124 to multiply the level of the detail signal. Adjust. After ft, the input video signal is adjusted in timing by the delay circuit 125, added to the detail signal and added by the adder 125, and the detail-corrected video signal is output. Therefore, by reducing the detail gain of the low-brightness part in conjunction with the correction coefficient determined by the image determination unit 1105, it is possible to make the S / N deterioration of the low-brightness part less noticeable.
  • the image pickup apparatus of the present invention includes an image pickup device 111, a process circuit 1102 including a gamma correction circuit and a white balance circuit, and the like.
  • feature value extraction circuit 110 4 for extracting feature values of video signal and backlight and over-order light intensity of input image Image determining means 1 105 for determining the DTL gain based on the image determination result
  • DTL gain control means 1106 for determining the DTL gain
  • a gradation correction circuit 1 10 for performing the weak correction according to the floor correction coefficient.
  • a signal processing circuit 1108 that performs signal processing such as detail correction of the video signal whose gradation has been corrected by the gradation correction circuit 1107, and a video signal output of the signal processing circuit 1108.
  • the D / A converter 1 1 .0 9 converts D to A from D to A, and a correction gain is generated by the correction coefficient. Since it may not have several different gradation correction property Ki ⁇ to keep extra R OM or the like, can also circuit scale very small. In addition, by changing the correction coefficient, it is possible to generate the IS correction characteristics of the normal and backlight subjects, so that any subjects from the backlight subject to the normal subject are not destroyed, and the color balance is good over the whole area. Thus, an output image rich in gradation expression can be obtained.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the imaging device ffi in the fourth embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1401 denotes an image sensor; 1402, a process circuit including a gamma correction circuit and a white balance circuit; 1403, an AGC circuit; 1404, an A / D that converts the video signal output of the AGC circuit 1403 to AZD A converter
  • 1405 is an integration circuit
  • 1406 is an AGC control means for generating a signal for controlling the gain of the AGC circuit 1403
  • 1407 is a feature amount extraction circuit for extracting a characteristic of a video signal
  • 1408 is backlight of an input image
  • Image discriminating means for discriminating the degree of over-order light
  • 1409 is a correction correction means for determining a correction coefficient based on the output of the AGC control means 1406 and the output of the image discriminating means 1408, and 1410 is determined by the gradation correction suppressing means 1409.
  • DTL gain control means for controlling the DTL gain using the corrected correction coefficient
  • 1411 is a gradation correction circuit for performing gradation correction according to the correction coefficient
  • 1412 is a video signal subjected to silk correction by the gradation correction circuit 1411.
  • 1413 is a signal processing circuit that performs signal processing for A video signal output of the road 1 12 is a D / A converter for converting D A.
  • the image signal captured by the image sensor 1401 is processed by a process circuit 1402 such as gamma correction and white balance, and then input to an AGC circuit 1403.
  • the video signal output of the AGC circuit 1403 is converted into a digital signal by the AZD converter 1404.
  • the output signal of the AZD converter 1404 is input to the integration circuit 1405.
  • Edge The circuit 1405 has the same configuration as that shown in FIG. 6A, and the full-screen averaging circuit 105a calculates the average value of the entire screen from the output signal of the A / D converter 1404, and simultaneously weights the center of the screen.
  • the averaging circuit 105b calculates the average value of the center part of the screen, and further multiplies the weight (for example, twice) to calculate the weighted average value.
  • the respective average values are added by an adder 105c, and the normalization circuit 105d outputs the added average value as an integrated value which is a signal normalized to the output level range of the AGC circuit 1403.
  • the AGC control means 1406 also has the same configuration as that shown in FIG. 6A, and the comparison circuit 106a compares the yield value with the reference value, and the AGC control signal output circuit 106b generates the AGC control signal.
  • the signal is controlled so that the output signal level of the AGC circuit 1403 becomes constant. That is, as shown in the output characteristics of the AGC control signal in FIG. 6B, when the integrated value is smaller than the reference value, the AGC control signal is output so that the gain becomes large in order to make the edge value equal to the reference value. .
  • the output signal level of the AGC circuit 1403 is controlled to be constant.
  • the video signal digitally converted to 0 to 255 by the A / D converter 1404 is input to an integration circuit 1405, a characteristic amount extraction circuit 1407, and a gradation correction circuit 1411.
  • the image discriminating means 1408 determines the degree of correction of the transition correction characteristic for correcting the input image from the luminance histogram extracted by the feature amount extraction circuit 1407.
  • the gradation correction suppressing means 1409 determines the correction coefficient by suppressing the degree of correction by the AGC control signal of the AGC control means 1406.
  • the gradation correction circuit 1411 obtains the corrected luminance signal Y ′ from the luminance signal Y and the correction coefficient, calculates the correction gain (Y′ZY), and calculates the timing of the input video signal with the correction gain by the delay circuit 807.
  • the multiplier 80 By multiplying by the correction gain (Y '/ Y) in step 8 and outputting an output video signal that has been excavated, it is possible to obtain a beautiful output image in a net-like expression over the entire area where noise is not noticeable. In this way, the AGC and the SS correction are linked together! ⁇ By performing the correction, it is possible to perform the correction in which the noise in the low-brightness area is inconspicuous.
  • the DTL gain control means 1410 performs gain control so as to reduce the detail gain in the low-luminance part by using the correction coefficient 4 determined by the translation correction suppression means 1409, and outputs the detail gain corresponding to the luminance signal ⁇ . I do.
  • the video signal that has been subjected to the floor correction is input to a signal processing circuit 1412, and the DTL gain control unit 1410 performs signal processing for detail correction with the detail gain determined.
  • the DZA converter 1413 outputs an analog-converted video signal.
  • the imaging device of the present invention includes an imaging device 1401, a process circuit 1402 including a gamma correction circuit and a white balance circuit, an AGC circuit 1403, and an AGC circuit.
  • An octave converter 1404 for converting the video signal output of the circuit 1403 to octave, an aliquoting circuit 1405, an AGC control means 1406 for generating a signal for controlling the gain of the AGC circuit 1403, and a very small amount of the video signal.
  • An image discriminating means 1408 for discriminating the degree of backlight or over-order light of the input image, and a step for determining a correction coefficient based on the output of the AGC control means 1406 and the output of the image discriminating means 1408.
  • the signal of the video signal corrected by the gradation correction circuit 1411 Signal processing circuit 141 for performing processing 2 and a D / A converter 1 4 1 3 for D / A conversion of the video signal output of the signal processing circuit 1 4 1 2 Since it is not necessary to have an extra ROM, etc., that takes note of the correctability of the first floor, the circuit scale can be very small. In addition, by changing the capture coefficient, it is possible to generate halftone correction characteristics for backlit and backlit subjects.
  • a richly expressed output image can be obtained.
  • the noise correction can be performed with less noticeable noise.
  • the gradation correction characteristic is used so that the input signal becomes almost the same as the output signal, so that the gradation of the high-brightness part is broken by the conventional Otney control or the like. Can be reproduced anyway.
  • gradation correction by adaptively changing the gradation correction characteristics in pixel units based on the average luminance value Ya, gradation correction is performed so that the contrast is maintained even when the inclination of the correction gain is small.
  • a rich output signal can be obtained.
  • the luminance signals Y, R, G, and B signals are used as the input video signals.
  • a luminance signal, a color difference signal, a combo signal, and a luminance signal are used instead of the luminance signals Y, R, G, and B signals.
  • a similar effect can be obtained by using a signal obtained by combining a color signal with a signal as an input video signal.
  • the floor correction means multiplies each of the input video signals by the correction IN to perform the silk correction.
  • the correction value instead of the correction gain (Y'ZY), the correction value ( ⁇ The same effect can be obtained by adding '- ⁇ ) to each of the input video signals.
  • the input video signal is converted into an 8-bit analog-digital signal.
  • the number of quantization bits may be another value, and the number of processing bits of the correction gain generation circuit or the like can be planted in accordance with the number of quantization bits.
  • the feature i extraction circuit outputs the number of images at three luminance levels.
  • the I value of each level may be different, or the number of levels may not be three. .
  • the special pixel amount extraction circuit counts the number of screens for an effective screen having one horizontal pixel number of 320 pixels and 240 lines, but the number of pixels to be counted may be different or the number of pixels may be different. Any number of signal bits may be used as long as the characteristics of the input image are known.
  • the correction coefficient determination circuit determines the input image using the luminance histogram as a characteristic amount.
  • luminance histogram instead of the luminance histogram, other characteristic amounts, for example, histograms of R, G, and B signal deviations are used.
  • one of the effective screens of the histogram or image data is divided into blocks, and the maximum value, average value, minimum value, etc. of the luminance signal, RGB signal, color difference signal of each block are characterized, and the image is classified into a class.
  • the method is not limited to this method as long as the feature quantity can be divided.
  • the correction coefficient determination circuit may be a method using a neural network, a method using fuzzy control, a method using template matching, or any other method that can determine gradation correction characteristics by determining an image.
  • the method is not limited to this.
  • the imaging device of the present invention includes a storage element, an AGC circuit, an AGC control means for generating a signal for controlling the gain of the AGC circuit, and a characteristic amount extraction circuit for extracting a characteristic amount of a video signal.
  • Image discrimination means for discriminating the degree of back light or over-order light of the input image
  • silk correction correction means for determining the iris correction coefficient based on the output of the AGC control means and the output of the image discrimination means
  • gradation correction suppression means for suppresse.
  • the AGC control signal accelerates the floor correction and the correction coefficient controls the detail gain in the low-brightness area, floor correction with less noticeable noise can be performed.
  • the gradation correction characteristic is used so that the input signal becomes almost the same as the output signal. it can.
  • the gradation correction is performed so that the contrast is maintained even if the inclination of the correction gain is small. It is possible to obtain an output signal rich in the expression of the atmosphere.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1601 denotes an image sensor
  • 1602 denotes a process circuit formed by a gamma correction circuit / white balance circuit, etc.
  • 1603 denotes a video signal output of the process circuit 1602.
  • a / D converter for AZD conversion 160 is a special i extraction circuit for extracting the characteristic amount of the video signal
  • 1605 is for judging the degree of backlight or over-order light of the input image to determine the correction coefficient.
  • Image discriminating means to output 1 6 06 is a noise reduction control means for controlling the noise suppression characteristic by the image discrimination result
  • 1607 is a spiral correction circuit for performing a floor correction in accordance with a floor correction coefficient
  • 1608 is a correction correction by a 28 correction circuit 1607.
  • 1609 is a D / A converter for performing DZA conversion of the video signal output of the signal processing circuit 1608.
  • the operations of the * image element 1601, the process circuit 1602, the AZD converter 1603, the special function: ft extraction means 1604, the image discrimination means 1605, and the gradation correction circuit 1607 are the same as those of the third embodiment.
  • the operation of the process circuit 1102, the AZD converter: I103, the feature amount extracting means 1104, the image discriminating means 1105, and the operation of the gradation correction circuit 1107 are completely the same.
  • the image discriminating means 1605 determines the degree of backlight or over-directed light and outputs a correction coefficient, and the floor IS correction circuit 1607 generates a gradation according to the correction coefficient. Perform a capture.
  • the noise reduction control unit 1606 outputs a noise suppression characteristic setting signal so as to increase the noise suppression characteristic of the signal processing circuit 1608.
  • the signal processing circuit 1608 performs signal processing with low noise according to this characteristic. In this way, by linking the floor correction and the noise reduction, it is possible to perform the floor HI correction in which the noise is inconspicuous.
  • the D / A converter 1609 outputs an analog-converted video signal.
  • FIG. 17 is a block diagram of the signal processing circuit 1608 and the noise reduction control means 1606 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • 1701 is a delay means
  • 1702 is a nonlinear processing means
  • 1703 is a nonlinear characteristic setting means
  • 1704 and 1705 are subtracters
  • 1706 is a video signal input terminal
  • Reference numeral 7 denotes a video signal output terminal
  • reference numeral 1708 denotes an input terminal of the image discriminating means 1605 for the correction coefficient.
  • the delay unit 1701 delays the video signal Y 1 ((a) in FIG. 18C) input from the video signal input terminal 1706 by one line and outputs a signal Y 2 ((b) in FIG. 18C).
  • the subtractor 1704 outputs a difference signal x ((c) in FIG. 18C) between the current video signal Y1 and the video signal Y2 one line before.
  • the non-linear characteristic setting means 1703 sets the input / output characteristics of the non-linear processing means 1702 according to the value of the silk correction coefficient inputted from the terminal 1708.
  • the nonlinear processing means 1702 processes the difference signal X from the subtractor 1704 according to the input / output characteristics set by the noise reduction control means 1703, and outputs a signal y ((d) in FIG. 18C).
  • the subtractor 1705 outputs a difference Y3 ((e) in FIG. 18C) between the video signal Y1 from the video signal input terminal 1706 and the signal y.
  • FIG. 188 is a graph showing the input / output characteristics of the nonlinear processing means 1702.
  • the horizontal axis is the input signal X of the nonlinear processing means 1702
  • the vertical axis is the output signal y of the nonlinear processing means 1 ⁇ 02. is there.
  • the input / output characteristics of the nonlinear processing means 1702 are as shown in (7).
  • the characteristic of Expression (6) is set by the noise reduction control unit 1703.
  • the noise reduction control means 1703 determines the use of according to, for example, (8) according to the value of the floor correction coefficient.
  • the method of changing the characteristics of the noise low-frequency range with the compensation coefficient ⁇ is not revised to the one shown in Fig. 18A, but other methods such as changing the slope shown in Fig. 18B are also possible. It is.
  • the input / output characteristics of the non-linear processing means 1702 follow Fig. 18A and the characteristics change according to (8).
  • the noise reduction characteristics For an image with a large gain in 1607, by enhancing the noise reduction characteristics, it is possible to perform a floor network correction with less noticeable noise.
  • the delay means 1701 is a line memory that delays the input signal Y1 by one line.
  • the delay means 1701 may be a flip-flop that delays the input signal Y1 by one or more clocks.
  • a field memory that delays more than the field may be used.
  • the signal processing circuit 1608 of the present embodiment is a feed-forward type noise reduction circuit in which the extending means 1701 delays the input signal Y1, but a feedback type in which the delay means 1701 delays the output signal Y3.
  • the configuration may be as follows.
  • FIG. 19 is a block diagram of a signal processing circuit 1608 composed of a feedback type noise reduction circuit using a configuration outline of the signal processing circuit 1608 of this embodiment (shown in FIG. 17) and a noise reduction control unit 1606. According to the configuration of FIG. 19, a greater noise reduction effect can be obtained by using the delay means having the same delay time as compared with the feedforward type configuration.
  • FIG. 20 shows a block diagram of a signal processing circuit 1608 composed of a noise reduction circuit configured by connecting the noise reduction circuit of FIG. 19 and the noise reduction circuit of FIG. 17 in series, and the noise reduction control means 1606.
  • FIG. 19 the line memory 2 2 4 1, the vertical non-linear processing means 2 2 4 2, the vertical non-linear characteristic setting means 2 2 4 3, and the storage units 2 2 4 7 and 2 2 4 8
  • This is a circuit that removes vertical components of screen noise by using a line memory 2221 that delays one line to the delay S2101 of the signal processing circuit shown in FIG.
  • the flip-flop 2 2 4 4, the horizontal non-formation processing means 2 2 4 5, the horizontal non-linear characteristic setting means 2 2 4 6, and the subtractors 2 2 4 9 and 2 2 50 are shown in FIG. 17
  • the signal processing circuit 1608 of the present embodiment is a noise reduction circuit using a difference signal between the output signal Y2 of the delay means 1701 and the input signal Y1, but Y2 and Y A noise reduction circuit using a signal obtained by dividing the difference signal from 1 into bands may be used.
  • FIG. 21 is a block diagram of the signal processing circuit 1606 and the noise reduction control means 1606. In FIG.
  • 2 3 2 1 is delay means
  • 2 3 2 2 is band division means
  • 2 3 2 3 is first nonlinear processing means
  • 2 3 2 4 is second nonlinear processing means
  • 2 3 2 5 Is the first noise reduction control means
  • 2 3 2 6 is the second noise reduction control means
  • 2 3 2 7 is an adder
  • 2 3 2 8 and 2 3 2 9 are a subtractor
  • 2 3 3 0 is a video Signal input terminal
  • 2 3 3 1 is video signal output terminal
  • 2 3 3 1 is video signal output terminal
  • the 32 is an input terminal for the floor correction coefficient.
  • the delay means 2 3 2 1 delays the input video signal Y 1 by one line and outputs the signal Y 2.
  • the subtractor 2 3 2 8 subtracts the S signal Y 2 from the input signal Y 1 and outputs a difference signal X. ⁇ divider means 2 3 2 2 to separate the differential signal X to the low frequency component X 1 and the high frequency component X 2 You.
  • the first non-linear processing means 2 3 2 3 and the second non-linear processing means 2 3 2 4 perform different non-linear processing (having different input / output characteristics having different 0 in FIG. 18) on X and x 2 respectively. And output y 2 .
  • the first noise reduction control means 2 325 determines the sensitivity of the input / output characteristics of the first nonlinear processing means 233 according to the value of the 3 ⁇ 43 ⁇ 43 correction coefficient.
  • the second noise reduction control means 2332 determines 0 in the input / output characteristics of the second nonlinear processing means 2324 according to the level of the input signal Y1.
  • the adder 2 327 adds the y and y 2 output from the non-linear processing means 2 233 and 2 324 and outputs a signal y.
  • the subtractor 2 3 2 9 subtracts the signal y from the input signal Y 1 and outputs a signal Y 3.
  • the signal processing circuit 1608 and the noise reduction control circuit 1606 of the present embodiment are configured by a feedback type noise reduction circuit using a region division as shown in FIG. Is also good. According to the configuration shown in FIG. 22, a greater noise reduction effect can be obtained by using the transport means having the same travel time as compared with the feedforward type configuration.

Description

明 細 書
撮像装置
技 WT分野
本発明は逆光撮影等で主被写体が階網性のな t、ぼやけた画像になったも のを降 ¾補正を行いノィズが目立たない階網表現の豊かな画像を得ること ができる撖像装置に関するものである。
背最技術
近年、 多くの逆光補正手段を搭載した撮像装置が開発されている。 従来 の摄像装置としては、 例えば特開平 4一 3 4 0 8 7 5号公報撮像装置に示 されている。 以下に、 従来の ¾像装 について锐明する。 図 2 3は同特 許に示されている従来の撮像装 Bのブロック図である。 図 2 3において、 1はレンズ、 2は絞り機構、 3は撮像素子、 4は撮像素子 3の出力を適当 な大きさまで增幅するブリアンブ、 5は種分回路、 6は絞り制御回路、 7 はガンマ補正回路、 ホワイトバランス回路等で構成されるプロセス回路、 8は自動利得制御回路 （以下 A G C回路という） 、 9は積分回路、 1 0は A G C回路 8の利得を制御する信号を発生する A G C制御回路、 1 1は A G C回路 8の映像信号出力を AZD変換する AZD変換器、 1 2は AZD 変換された信号を複数の領域に分割する領域分割回路、 1 3は各領域に分 割された信号から各領域の明るさに対応した評価値を演算する積算回路、 1 4は各領域に分割された信号を明るさ別に計数することにより、 度数分 布を求める度数分布浪寞回路、 1 5は積算回路 1 3の出力及び度数分布演 算回路 1 4の出力をマイコンに入力するためのィンターフェイス回路、 1 6はマイコン、 1 7はマイコン 1 6のデジタル信号出力をアナログ信号に 変换する DZA変換器、 1 8は DZA変換器 1 7の出力に応じ、 制御信号 を発生させる制御信号発生回路、 1 9は制御信号発生回路 1 8より出力さ れる制御信号により、 映像信号の利得を制御する利得制御回路、 2 0は力 メラの信号処理回路、 2 1は信号出力端子である。
以上のように構成された従来の撮像装置について、 以下その動作につい て説明する。 レンズ 1を通った光は、 絞り機構 2で光量を制限され摄像索 子 3で電気信号に変換された後、 プリアンプ 4で増幅される。 このブリア ンプ 4の出力は、 積分回路 5で積分され、 プリアンプ 4の出力信号レベル に対応した直流信号となり絞り制御回路 6に入力される。 絞り制御回路 6 では、 入力された直流信号レベルと基準電圧とを比較し、 ブリアンブ 4の 出力信号レベルが一定となるように絞り機構 2を動作させるような制御信 号を出力する。
—方、 プリアンプ 4の出力はガンマ捕正ゃホワイ トバランスを行うプロ セス回路 7を通り、 A G C回路 8に入力される。 この A G C回路 8は、 A G C回路 8の出力を積分回路 9で積分し、 A G C回路 8の出力レベルに対 応した直流信号とした後、 A G C制御回路 1 0で基準電圧と比較し発生さ れる A G C制御信号により、 A G C回路 8の出力信号レベルを一定にする。
A G C回路 8の出力は、 AZD変換器 1 1によりデジタル信号に変換さ れ、 領域分割回路 1 2により複数の領域に画面上を分割し、積算回路 1 3 がそれぞれの領域における映像信号の平均輝度分布を各領域の露出評価値 として検出するとともに、 度数分布浪算回路 1 4が各領域内の輝度分布を 求め、 マイコン 1 6が画面中央部とその他の領域との相関をとり、 画面中 央部と相関がある領域を主要被写体領域とし、 それ以外の領域を非主要被 写体領域とする。 そして、 主要被写体領域と非主要被写体領域との比によ り逆光、 過順光を判別し、 その程度に応じ映像信号の利得を制御する。 映 像信号の利得を制御する時に、 映像信号の輝度レベルが高い部分に比べ、 輝度レベルが低い部分の利得が高くなるように補正する。 このように利得 制御回路 19から暗い部分の階翻特性が補正されコントラス卜のついた信 号が出力され、 信号処理回路 20により種々の処理をした後、 信号出力端 子 21より映像信号が出力される。
しかしながら上記の従来例においては、 逆光、 過順光度合を判別し、 そ の程度に応じ映像信号の利得を制御する。 映像信号の利得を制御する時に、 映像信号の輝度レベルが高い部分に比べ、 輝度レベルが低い部分の利得が 高くなるように補正している。 従って、 暗い部分の階绸捕正はできるが映 像信号の低輝度部の S /Nが大きく劣化するという問題点がある。
更に本願出願人による先の出願 （U. S. Se r i a l No. 08/2 01.426, 出願日 1994年 2月 24日 ： EP App l n. No. 9 4 102 684.1, 出願日 1994年 2月 23日） には、 低辉度部の S/N改善を目的とした階調補正回路を有する撮像装置が開示されている が、 Sノ N改善が充分ではない問通点がある。
発明の開示
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、 映像信号の低輝度部の S が劣化することなく、 黑つぶれや白つぶれを防止し、 順光被写体から 強い逆光被写体まで画面全域にわたって階網表現の豊かな出力画像を得る ことができる撮像装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明の »像装置は、 映像信号を出力する撮 像素子と、 ¾像素子からの映像信号出力の利得を制御する A G C回路と、 AGC回路の出力信号レベルが一定になるように制御する A G C制御手段 と、 瞎鑼補正係数により AGC回路の映像信号出力の輝度レベル毎に、 利 得を可変することで階 19捕正を行う ¾綢補正手段と、 AG C回路の映像信 号出力から画像の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、 特徼量抽出手段が 抽出した特徴量から逆光及び過顒光度合を判別し階調補正の補正度合を出 力する画像判別手段と、 A G C制御手段の制御信号により画像判別手段の 補正度合を抑圧し階 IS補正係数を決定する階諷補正抑圧手段とを備えたも のである。
また、 本発明の搔像装置は、 映像信号を出力する攝像素子と、 階翻補正 係数により摄像素子からの映像信号出力の輝度レベル毎に、 利得を可変す ることで階調補正を行う階 S9捕正手段と、 階弱補正手段の映像信号出力の 輪郭強調等の信号処理を行う信号処理回路と、 摄像素子の映像信号出力か ら画像の特徴量を抽出する特徵量抽出手段と、 特徵量抽出手段が抽出した 特徴量から逆光及び過順光度合を判別し陏調補正係数を出力する画像判別 手段と、 画像判別手段が決定した階調補正係数により信号処理回路の輪郭 強調信号の利得を制御する輪郭信号利得制御手段とを備えたものである。 また、 本発明の撖像装 fiは、 映像信号を出力する撮像索子と、 階綢補正 係数により撮像素子からの映像信号出力の輝度レベル毎に、 利得を可変す ることで階讕補正を行う階調補正手段と、 階調補正手段の映像信号出力の 輪郭強調等の信号処理を行う信号処理回路と、 撮像素子の映像信号出力か ら画像の特擞 Sを抽出する特徼量抽出手段と、 特徴量抽出手段が抽出した 特徴量から逆光及び過順光度合を判別し階調補正係数を出力する画像判別 手段と、 画像判別手段が決定した階調補正係数により信号処理回路のノィ ズ抑圧の特性を制御するノイズ低減制御手段とを備えたものである。 本発明の撖像装 Bは上記した構成により、 A G C制御手段の A G C制御 信号に応じて、 階翻補正抑圧手段が決定した階調補正係数を可変とし、 階 調補正手段における利得を抑圧して階調補正を行った映像信号を出力する ようにしたもので、 入力画像に対してノィズが目立たない階調補正画像を 得ることができる。
また本発明の撮像装置は上記した構成により、 画像判別手段の階调補正 係数により陪 ss補正手段を制御し階 ss補正を行い、 また画像判別手段の降 親補正係数により輪郭信号利得制御手段が低輝度部の輪郭強调信号の利得 を小さくするように制御するようにしたもので、 入力画像に対してノイズ が目立たない階 IS補正画像を得ることができる。
また本発明の摄像装置は上記した構成により、 画像判別手段の階翻補正 係数に応じて階调補正手段を制御して階 S3捕正を行い、 画像判別手段の階 绸補正係数に応じてノィズ抑圧制御手段の特性を制御するようにしたもの で、 入力画像に対してノイズが目立たない階調補正画像を得ることができ る。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の笫 1の実施例における摄像装置のブロック図である。 図 2は、 本発明の第 2の実施例における撮像装匱のブロック図である。 図 3は、 本発明の実施例における入力映像信号の 1フィールドの画像を示 した図である。
図 4は、 本発明の実施例における特徴量抽出回路 1 0 7が抽出した輝度ヒ ストグラムの例を示す図である。
図 5 Aは、 図 2における特徴量抽出回路 1 0 7のプロック図である。
図 5 Bは、 図 2における画像判別手段 1 0 8のブロック図である。
図 6 Aは、 図 2における稜分回路及び A G C制御回路のプロック図である。 図 6 Bは、 A G C制御信号を示すグラフである。
図 7は、 本発明の実施例における K翻補正抑圧手段 1 0 9のブロック図で ある。
図 8は、 本発明の実施例における A G C制御信号による階網補正抑圧特性 図である。
図 9 Aは、 図 2における陪鑤補正回路のブロック図である。 図 9 Bは、 本発明の第 3、 4の実施例における階翻補正回路のブロック図 である。
図 1 0は、 本発明の実施例における階 W補正特性を示したグラフである。 図 1 1は、 本発明の実施例における階 ¾補正特性と入出力特性を示したグ ラフである。
図 1 2は、 本発明の第 3の実施例にかかる »像装置のブロック図である。 図 1 3は、 図 1 2における信号処理回路のブロック図である。
図 1 4は、 本発明の第 3の実施例におけるディテール制御の特性図である。 図 1 5は、 本発明の第 4の実施例にかかる撮像装置のプロック図である。 図 1 6は、 本発明の第 5の実施例にかかる撮像装置のブロック図である。 図 1 7は、 図 1 6における信号処理回路およびノイズ低減制御回路のブロッ ク図である。
図 1 8 A、 図 1 8 Bは、 本発明の第 5の実施例におけるノイズ低減制御手 段の入出力特性図である。
図 1 8 Cは、 本発明の第 5の実施例における信号の波形図である。
図 1 9は、 本発明の第 5の実施例における信号処理回路およびノイズ低減 制御手段の変形例を示すプロック図である。
図 2 0は、 本発明の第 5の実施例における信号処理回路およびノイズ低減 制御手段の別の変形例を示すプロック図である。
図 2 1は、 本発明の第 5の実施例における信号処理回路およびノイズ低減 制御手段のさらに別の変形例を示すプロック図である。
図 2 2は、 本発明の第 5の実施例における信号処理回路およびノイズ低減 制御手段の更に別の変形例を示すプロック図である。
図 2 3は、 従来例における撮像装 の構成を示すプロック図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施例について、 図面を参照しながら说明する。
第 1実施例
図 1は本発明の第 1の実施例における掾像装置の構成を示すプロック図 である。 図 1において、 1001は撮像素子、 1002はガンマ補正回路 ゃホワイトバランス回路等で構成されるプロセス回路、 1003は AGC 手段、 1004は AG C手段 1003の映像信号出力を AZD変換する A ZD変換器、 1005は入力画像に応じて階調補正を行う適応階调補正手 段、 1006は適応階翻補正手段 1005で階網補正された映像信号を適 応階調補正における利得に応じて異なる信号処理を行う信号処理手段、 1 007は信号処理手段 6の映像信号出力を D/ A変換する D/ A変換器で あ。
以上のように構成された本発明の第 1の実施例の撮像装置について、 以 下その動作を説明する。 図 1において、 まず、撮像素子 1001で撮像さ れた映像信号はプロセス回路 1002でガンマ補正ゃホワイ トバランス等 の処理をした後、 AGC手段 1003に入力される。 AGC手段 1003 の映像信号出力は A/D変換器 1004でデジタル信号に変換される。 A GC手段 1003では AZD変換器 1004の出力信号から画面全体の平 均値と画面中央部分の平均値を求め、 それぞれの平均値を加算して積分値 を求める。 求めた積分値を AG C手段 1003の出力レベル範囲に正規化 した信号とし、 基準値と比較し発生される AG C制御信号によって AG C 手段 1003の出力信号レベルが一定になるように制御する。
一方、 AZD変換器 1004で 0〜255のレベルにデジタル変換され た映像信号は適応階調補正手段 5に入力される。 まず、 適応階調補正手段 1005では、 入力画像に応じて桷正すべき階 3補正特性の補正度合を決 定する。 次に AGC手段 1003の AGC制御信号によって補正度合を抑 圧して補正ゲインを決定する。 映像信号をディレイ回路で補正ゲインとの タイミングを合わせ、 乗算器で補正ゲインと乗算し、 階绸補正された映像 信号を出力する。 次に、 適応階調補正手段 1005が階網補正を行った映 像信号を、 信号処理手段 1006が適応階調補正手段 1005の補正ゲイ ンに応じて異なる信号処理を行う。 例えば、 ディテール補正回路のディテ ールゲインを補正ゲインに反比例した制御を行つたり、 あるいは補正ゲイ ンに応じてノイズ低減回路のノイズ低減を強める信号処理を行ったりする。 最後に、 D/A変換器 1007からアナログ変換された映像信号を出力す る。
以上のように本実施例によれば、 本発明の撮像装 fiは、 撮像素子 100 1と、 ガンマ補正回路ゃホワイトバランス回路等で構成されるプロセス回 路 1002と、 A GC手段 1003と、 AG C手段 1003の映像信号出 力を A/D変換する A/D変換器 1004と、 入力映像信号に応じて階調 補正を行う適応階調補正手段 1005と、 適応階調補正手段 5で階調補正 された映像信号の信号処理を行う信号処理手段 1006と、 信号処理手段 1006の映像信号出力を DZA変換する DZA変換器 1007という構 成で、 A G C制御信号によって AGC手段 1003と適応階調補正手段 1 005を連動させることができ、 また、 補正ゲインで適応階調補正手段 1 005と信号処理手段 1006を連動させることができる。 これによつて、 逆光から順光被写体まであらゆる被写体に対してノィズが目立たない、 階 ISがつぶされない、 K調の全域にわたって階 19表現の豊かな出力画像を得 ることができる。
第 2実施例
図 2は本発明の第 2の実施例における撮像装置の構成を示すプロック図 である。 図 2において、 101は撮像衆子、 102はガンマ補正回路ゃホ ワイトバランス回路等で構成されるプロセス回路、 1 0 3は A G C回路、 1 0 4は A G C回路 1 0 3の映像信号出力を AZD変換する AZD変換器、 1 0 5は積分回路、 1 0 6は A G C回路 1 0 3の利得を制御する信号を発 生する A G C制御手段、 1 0 7は映像信号の特徴量を抽出する特徴量抽出 回路、 1 0 8は入力画像の逆光、過順光度合を判別する画像判別手段、 1 0 9は A G C制御手段 1 0 6の出力と画像判別手段 1 0 8の出力により階 調補正係数を決定する階調補正抑圧手段、 1 1 0は階調補正係数に応じて 陪調補正を行う階調捕正回路、 1 1 1は階調補正回路 1 1 0で階調補正さ れた映像信号の信号処理を行う信号処理回路、 1 1 2は信号処理回路 1 1 1の映像信号出力を DZA変換する D/A変換器である。
図 3は本発明の実施例における入力映像信号の 1フィールドの画像を示 した図である。 図 3において、 2 0 1は有効画面、 水平走査方向は 3 2 0 画素、 垂直走査方向は 2 4 0画素である。
図 4は本発明の実施例における特微量抽出回路 1 0 7が抽出した輝度ヒ ストグラムの例を示す図。 図 4において、 aは輝度ヒストグラム、 bは M 値 1以下の低輝度画素数、 cは «!値1と M値 2との間にある中輝度画素数、 dは M値 2以上の高輝度画索数である。
図 5 Aは図 2に示す特徴量抽出回路 1 0 7のブロック図である。 図 5 A において、 4 0 1は比皎器、 4 0 2は低輝度画素数のカウンタ回路、 4 0 3は中輝度画素数のカウンタ回路、 4 0 4は高輝度画紫数のカウンタ回路 である。
図 5 Bは図 2に示す画像判別手段 1 0 8のブロック図である。 図 5 Bに おいて、 5 0 1は量子化テ一ブル、 5 0 2は出力テーブル、 5 0 3はフィ ルタ回路である。
図 6 Aは図 2に示す積分回路 1 0 5及び A G C制御回路 1 0 6のブロッ ク図である。 図 6 Aにおいて、 105 aは全画面平均回路、 105 bは画 面中央重み付き平均回路、 105 cは加算器、 105 dは正規化回路であ り、 これらは積分回路を構成する。 更に、 図 6Aにおいて、 106 aは比 較回路、 106bは AG C制御信号出力回路であり、 これらは AG C制御 回路を構成する。 比較回路 106 bは、 正規化回路 105 dと基準値との 差 ΔΕを出力する。
図 6 Bは A G C制御信号の出力特性図である。
図 7は図 2に示す階绸補正抑圧手段 109のブロック図である。 図 7に おいて、 601は階調補正抑圧特性変換手段、 602は加算器である。 図 8は本発明の実施例における A G C制御信号による階調補正抑圧特性 図である。 図 8において、 aは抑圧スタート利得、 bは抑圧最大利得であ る。
図 9 Aは図 2に示す階調補正回路のプロック図である。 図 9 Aにおいて、 801は Yマトリックス回路、 802は L 1ゲイン発生回路、 803は 2ゲイン発生回路、 804は輝度平均回路 （LPF)、 805は加算器、 806は加重平均回路、 807はディレイ回路、 808は乗算器である。 図 10は本発明の実施例における階 SS補正特性を示したものである。 図 11は本発明の実施例における階绸補正特性と入出力特性を示したも のである。
以上のように構成された本発明の第 2の実施例の撮像装置について、 以 下その動作を説明する。 図 2において、 まず、撮像素子 101で撮像され た映像信号は R、 G、 B信号に分けられ、 プロセス回路 102でガンマ補 正ゃホワイトバランス等の処理をした後、 AGC回路 103に入力される。
AGC回路 103の R、 G、 Bの映像信号出力は AZD変換器 104でデ ジタル信号に変換される。 A/D変換器 104の出力信号は階綢補正回路 110に入力され、 図 9Aに示す Yマトリックス回路 801により輝度信 号 Υを算出する。 次に図 6 Αに示す積分回路 105において、 この輝度信 号 Yから全画面平均回路 105 aが画面全体の平均値を算出し、 同時に画 面中央重み付き平均回路 105 bが画面中央部分の平均値を算出し、 更に 重み （例えば 2倍） を乗算し重み付き平均値を算出する。 それぞれの平均 値を加算器 105 cで加算し、 正規化回路 105 dがこの加算した平均値 を AGC回路 103の出力レベル範囲に正規化した信号である積分値とし て出力する。 次に AGC制御手段 106において、 比絞回路 106 aがこ の積分値と基準値とを比較しその差信号 ΔΕを出力し、 A GC制御信号出 力回路 106 bが差信号 ΔΕに対し、 図 6 Bに示す AG C制御信号を出力 する。 この AGC制御信号により、 AGC回路 103の出力信号レベルが 一定になるように制御される。 即ち、 図 6 Cの AG C制御信号の出力特性 に示すように、 穢分値が基準値より小さいとき、 すなわち ΔΕ>0のとき は、 積分値を基準値と等しくするため利得が大きくなるように A G C制御 信号を出力する。 このように AGC回路 103の出力信号レベルが一定に なるように制御される。 AGC回路については、 例えば特開平 4一 860 74号， 特開平 4一 94272号に説明されており、 その内容は本願の一 部をなすものとする。
一方、 A/D変換器 104で 0〜255にデジタル変換された映像信号 は階綢補正回路 110に入力される。
まず、 0〜255のデジタルデータに変換された R、 G、 B信号が入力 映像信号として階調補正回路 110に入力される。 これらの色データは R = G = B= 255のとき白を示し、 その値が大きいほど明るいことを示し ている。 この R, G, B信号から Yマトリックス回路 801が輝度信号 Y を算出する。 入力映像信号の輝度を Yとすると、 例えば、 Y=0.30R + 0.59G+0.1 IB … （1)
(1)の閣係式で求めることができ、 やはり 0〜255の値になる。 算出 された輝度信号 Yは稜分回路 105と特微: ft抽出回路 107に入力される。 図 3は入力映像信号の 1フィールドの画像を示しているが、 この画像は 窓の前に人物が立っている逆光の度合いが大きい被写体の例である。 特徴 量抽出回路 107が、 有効画面の 1フィールド全域にわたり、 例えば図 3 の有効画面 201の 1フィールド画像 320x 240ドッ トについて、 低 輝度画素数、 中 ff度画索数、 高輝度画素数の分布を求めると、 図 4 b c d に示すような輝度ヒストグラムが得られる。 この輝度ヒストグラム （図 4 bed)を見るとビークが低輝度と高輝度の 2箇所にできており、 逆光の 被写体であることが推測することができる。 このようにして画像判別手段 108が特徴量抽出回路 10 Ίが抽出した輝度ヒストグラムから入力画像 を補正すべき陪網補正特性の補正度合を決定する。 補正度合の詳細につい ては、 本願出願人による先の出願 U. S. Se r i a l No. 08/20 1, 426 (EP Ap 1 n. No. 94 102 684.1) に説明さ れており、 その内容は本願に含まれるものとする。 次に階翻補正抑圧手段 109が A G C制御手段 106の A G C制御信号によつて補正度合を抑圧 して補正係数を決定する。 次に階調補正回路 110が輝度信号 Yと補正係 数から、 補正後の輝度信号 Y' を求め、 補正ゲイン （Y'/Y) を算出し、 R, G, Β信号をディレイ回路 807で補正ゲインとのタイミングを合わ せ、乗算器 808で補正ゲイン （Υ'ΖΥ) と乗算し、 階绸補正された R', G'. Β·信号を出力する。 このように、 補正ゲインを R， G, Β信号に共 通に用いることにより、 色バランスがよく全域にわたつて階調表現の登か な出力画像を得ることができる。 最後に、 ¾調捕正を行った映像信号は信 号処理回路 111により種々の信号処理をした後、 D/A変換器 112か らアナ口グ変换された映像信号が出力される。
即ち、階雜補正回路 110では、 入力輝度信号 Yをより明るい輝度信号 Y' に変更する動作が行われる。 図 10に示すように、 変更がない場合は、 入 力輝度僭号 Yと出力輝度信号 Y' が等しく、 両者の閟係は傾きが 45。 の 直線 L 2で示される一方、変更の程度が最も強い場合は、 同関係は曲線 L 1で示される。 線 L1と L2との間には、 段階的な中間の変更特性線があ り、 その代表例として a. b, cが示されている。
線 Ll、 線 L 2はそれぞれ次式 （3) , (4)で表される。
Ll = l/2552-(Y-255)3+255 … (3)
L2 = Y … (4) 線 L1と據 L2との間の線 Y' は加重平均により次式 （2)で求めること ができる。
Y' = {L 1 - (255-M)+L2 · }/255 …（2) ここで Μは 0から 255の値を取る変数で次式 （5) で表される。
=Ya + 64 · Φ …（5) ここで Y aは、 平均値検出回路 （LPF) 804から得られる輝度平均値 であり、 øは補正係数である。 いま輝度平均値 Y aが 127であるとした 場合、 0 = 2、 0 = 0、 ø =— 2のそれぞれについて Y' を求めてみる。
0 = 2の場合、
M = 127 + 64 x2 = 255
Υ' = {L 1 - (255-255 )+L2 - 2551/255 = L2 =0の場合、
M =127 + 0 = 127
Υ' =L1 · 128/255 + L2 · 127/255
^1/2L1 + 1/2L2 ø =— 2の場合、
M -127 - 128^0
Y'={L1 · 255)/255 = Ll
となる。
即ち、 0 = 2の場合は、 図 10の線 L2を表わし、 ø =— 2の場合は線 L1を表わし、 0-0の埸合は線 aを表わす。 同様に ø =— 1の場合は図 10の線 bを表わし、 0 =1の場合は線 cを表わす。
本発明においては、 画像判別手段 108から抑圧前の補正係数 ø (以下、 補正度合 7という） が出力され、 AGC制御信号 F (図 6 Bに示すように 0〜12dB範囲で変動する） が大きくなるにつれて抑圧値 Sが大きくな り、 補正係数^が抑圧され線 L 2に近付くようになる。 AGC制御信号 F と抑圧値 Sとの間には例えば図 8に示すような関係があり、 次式 （6) で 表される。
0 ^F< 1 dBのとき
S = 0 … (6)
1 dB≤F 6 dBのとき
S = (F-1) · 4/5
6 dB<Fのとき
S = 4
又、 補正係数 ø、 補正度合 7、 抑圧値 Sの間には次の関係がある。
= r + S
従って、 AGC制御信号 Fが 1 dB以下の時は、 S = 0であるので、 補正 度合 はそのまま補正係数 Φとして使用される一方、 A G C制御信号 Fが 6 dB以上の時は、 S = 4であるので、 0= 7 + 4となる。 ここで補正度 合 7がー 2 (即ち、 線 L1に対応） の時は、 — 2 + 4 = 2となり、 補 正係数 øは + 2 (即ち、 線 L 2採用） に抑圧される。 補正度合ァがー 1の ときも、 ø =— 1 + 4 = 3となるが øは 2以上取り得ないので、 補正係数 øは十 2にクリッブされて抑圧される。
図 5 Aを用いて特徼量抽出回路 1 0 7の動作を詳細鋭明する。 入力され た輝度信号 Yは比較器 4 0 1で fifl植 1と Bfi値 2と比皎される。 輝度信号 Y が SB値 1より小さいとき、 低輝度カウント信号を出力する。 輝度信号 Yが W値 1と IW値 2の間のとき、 中輝度カウント信号を出力する。 輝度信号 Y が閣値 2より大きいとき高輝度カウント信号を出力する。 この低輝度カウ ント信号、 中輝度カウン卜信号、 高輝度カウント信号に従ってカウンタ回 路 4 0 2、 4 0 3、 4 0 4が 1フィールドの有効画面について画素数を力 ゥントし、 低輝度画素数、 中輝度画素数、 高輝度画素数をそれぞれ出力す る。
図 5 Bを用いて画像判別手段 1 0 8の動作を詳細鋭明する。 量子化テー ブル 5 0 1には、 特徴量抽出回路 1 0 7から供給される低輝度画衆数、 中 輝度画素数、 高輝度画素数をァドレスとして暱光被写体に対する量子化デ 一夕、 逆光被写体に対する量子化データ、 暗い被写体に対する量子化デー 夕が記憶されている。 出力テーブル 5 0 2には、量子化テーブル 5 0 1の 量子化データ出力をアドレスとして、 順光被写体に対する捕正度合、 逆光 被写体に対する補正度合、 暗い被写体に対する捕正度合等が記使されてい る。 これらの補正度合は経験により得られたものであり、 上述した先の出 願に詳しく鋭明されている。 よって特徽量抽出回路 1 0 7から低輝度画素 数、 中輝度画紫数、 高輝度画索数が画像判別手段 1 0 8に入力されると、 入力画像に対して 1つの補正度合が決定する。 このように画像判別手段 1 0 8を 2段のテーブル構成にすることによってテーブルの規模を小さくす ることができる。 この補正度合を前フィールドもしくは前フレームとの連 統性を保てるようにフィルタ回路 503でフィルタ処理を行い補正度合を 出力する。
図 7と図 8を用いて階调補正抑圧手段 109の動作を詳細説明する。 A G C制御手段 106から AGC制御信号が階翻補正抑圧手段 109に入力 される。 まず、 入力された AG C制御信号は、 階調補正抑圧特性変換 60 1で AG C制御信号に対応する抑圧値に変換される。 変換された抑圧値は 加算器 602で画像判別手段 108の補正度合に加算され補正係数を出力 する。 図 8の階調補正抑圧特性に示してあるように、 AGC制御信号が小 さいときは抑圧値も小さく、 A G C制御信号が大きくなるに従つて抑圧値 も大きくなるような特性になっている。 従って、 AGCの利得が高くなる と階調補正の抑圧も大きくなるように、 AG Cと連動させた階翻補正を行 うことによってノイズが目立たない階調補正を行うことができる。
以下、 図 9 Aを用いて階調補正回路 110の動作を詳細に説明する。 ま ず、 入力された RGB信号によって Yマトリックス回路 801で輝度信号 Yが算出される。 輝度信号 Yは L 1ゲイン発生回路 802と L 2ゲイン発 生回路 803に供耠される。 L1ゲイン発生回路 802では、 入力輝度信 号 Yと第 1の階绸補正特性で補正された L 1から第 1補正ゲイン （ L 1 / Y) を出力する。 同様に L 2ゲイン発生回路 803からは第 2補正ゲイン
(L2/Y) を出力する。 一方、 輝度信号 Yは平均値検出回路 （LPF) 804で輝度平均値 Y aを求め、加算器 805で輝度平均値 Y aと補正係 数 øに 64をかけて加算し、 M信号を出力する。 最後に、 加重平均回路 8 06が第 1補正ゲインと第 2補正ゲインを M信号を用いた （2') の関係 式によって加重平均し、 補正ゲイン （Y'ZY) を出力する。
(V/Y)={(L 1/Y) · (25 δ-Μ) + (L2/Y) ·Μ}/255
… （2') 本実施例においては第 1補正ゲイン （L1ZY)を （3')式で、 第 2 補正ゲイン （L2/Y)を （4')式で実施した。
(L1/Y)={1/255J '(Υ - 255) 8 +255}/Y … （3') (L2/Y)=Y/Y ··· (4') 図 10は本実施例における降调補正特性を示したものである。 L1は第 1の階 ¾補正特性、 L 2は第 2の階調補正特性である。 例えば補正係数 ø が 0のとき階調補正特性は （2')の関係式から aになる。 同様に補正係 数 9>が正になると、 階調補正特性は cのようになる。 同様に補正係数 4が 負になると、 階調補正特性は bのようになる。 このように補正係数 øを変 化させることにより、 簡単に階鼸補正特性を連铳的に変化させることがで きる。 階綢捕正特性は補正係数を変化させていくと、 低輝度部と中輝度部 の補正ゲインが徐々に大きくなり、 最後に全体の補正ゲインが大きくなる。 よって頓光被写体に対しては図 10の L 2の階调補正特性で、 逆光被写体 に対しては図 10の aの階調補正特性で、 暗い被写体に対しては図 10の L 1の階調補正特性で階謂補正することで、 あらゆる被写体に対して階調 表現整かな階翻補正を行うことができる。
図 11は階調補正特性と入出力待性を示したものである。 平均値検出回 路 804で求めた輝度平均値 Y aが注目画衆の輝度信号 Yと等しいときは 図 11の aの階調補正特性で、 輝度平均値 Y aが注目画素の輝度信号 Yよ り低いときは図 11の bの階綢補正特性で、輝度平均値 Yaが注目画素の 輝度信号 Yより高いときは図 11の cの階調補正特性で、 画衆単位で適応 的に階親補正特性を変化させて階調補正することによって、 補正ゲインの 傾きが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、 陪绸表現豊 かな出力信号を得ることができる。
以上のように本実施例によれば、 本発明の撮像装 fiは、 撮像素子 101 と、 ガンマ補正回路ゃホワイトバランス回路等で構成されるプロセス回路
1 0 2と、 A G C回路 1 0 3と、 A G C回路 1 0 3の映像信号出力を AZ D変換する AZD変換器 1 0 4と、 積分回路 1 0 5と、 A G C回路 1 0 3 の利得を制御する信号を発生する A G C制御手段 1 0 6と、 映像信号の特 徴量を抽出する特徵量抽出回路 1 0 7と、 入力画像の逆光、 過順光度合を 判別する画像判別手段 1 0 8と、 6〇制铒手段1 0 6の出力と画像判別 手段 1 0 8の出力により補正係数を決定する階調補正抑圧手段 1 0 9と、 ¾網補正係数に応じて階調補正を行う陏篛補正回路 1 1 0と、 階翻補正回 路 1 1 0で階調補正された映像信号の信号処理を行う信号処理回路 1 1 1 と、 信号処理回路 1 1 1の映像信号出力を D/A変換する D/A変換器 1 1 2という構成で、 A G C制御信号によって階翻補正を連動させることで、 逆光から順光被写体まであらゆる被写体に対してノイズが目立たない、 階 網がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階 II表現の豊かな出 力画像を得ることができる。
また、 本発明の階調補正手段は、 Yマトリックス回路 8 0 1と、 L 1ゲ イン発生回路 8 0 2と、 L 2ゲイン発生回路 8 0 3と、 輝度平均回路 （L P F ) 8 0 4と、 加算器 8 0 5と、加重平均回路 8 0 6と、 ディレイ回路 8 0 7と、 乗算器 8 0 8という構成で、 捕正係数によって補正ゲインを発 生するようにすることによって、 何種類かの階諷捕正特性を記憶しておく 余分な R OM等を持たなくて良いので、 回路規模も非常に小さくすること ができる。 また、 補正係数 øを変えることによって、 暱光、 逆光被写体の 階瑪補正特性を生成することができるので、 逆光被写体から順光被写体ま であらゆる被写体に対して階網がつぶされない、 色バランスがよく全域に わたって階調表現の臺かな出力画像を得ることができる。 また、 階謂補正 特性を ¾統的に変化させることができるので、 動画に対しても自然な階調 捕正をすることができる。 また、 入力信号が大きいときは入力信号がほぼ そのまま出力信号になるように階调補正特性をすることによって、 従来ォ 一トニー （au t o kne e)制御等で高輝度部の階翻がつぶれていた ところをきれいに再現することができる。
第 3実施例
図 12は本発明の第 3の実施例における撮像装 ffiの構成を示すプロック 図である。 図 12において、 1101は撮像素子、 1102はガンマ補正 回路ゃホワイトバランス回路等で構成されるプロセス回路、 1103はブ ロセス回路 1102の映像信号出力を AZD変換する A/D変換器、 11 04は映像信号の特徴量を抽出する特徴量抽出回路、 1105は入力画像 の逆光、 過順光度合を判別する画像判別手段、 1106は画像判別結果に より DTLゲインを決定する DTLゲイン制御手段、 1107は階調補正 係数に応じて階調補正を行う階謂補正回路、 1108は階調楠正回路 11 07で階調捕正された映像信号のディテール補正等の信号処理を行う信号 処理回路、 1109は信号処理回路 1108の映像信号出力を D/A変換 する DZA変換器である。
図 13は本発明の第 3の実施例における信号処理回路 1108のプロッ ク図である。 図 13において、 1108は信号処理回路、 1201は垂直 ディテール回路、 1202は水平ディテール回路、 1203は加算器、 1 204は乗算器、 1205はディレイ回路、 1206は加算器である。 図 14は輝度信号 Yに対応するディテールゲインの特性図である。 図 9 Bは本発明の第 3の実施例における ffi瑰補正回路のプロック図であ る。 図 9 Bにおいて、 802は L1ゲイン発生回路、 803は L 2ゲイン 発生回路、 804は輝度平均回路 （LPF)、 805は加算器、 806は 加重平均回路、 807はディレイ回路、 808は乗算器である。 以上のように構成された本発明の第 3の実施例の a像装 Bについて、 以 下その動作を説明する。 図 1 2において、 まず、 »像素子 1 1 0 1で摄像 された映像信号はプロセス回路 1 1 0 2でガンマ補正ゃホワイトバランス 等の処理をした後、 プロセス回路 1 1 0 2の映像信号出力は A/D変換器 1 1 0 3でデジタル信号に変換される。 A/D変換器 1 1 0 3で 0〜2 5 5にデジタル変換された映像信号は特微量抽出手 ¾ 1 1 0 4と階调補正回 路 1 1 0 7に入力される。
特徵量抽出手段 1 1 0 4と画像判別手段 1 1 0 5の動作は第 2の実施例 と全く同様になる。 すなわち、 画像判別手段 1 1 0 5が特徴量抽出回路 1 1 0 4が抽出した輝度ヒストグラムから入力画像を補正すべき階調補正特 性の補正係数を決定する。 次に階翻捕正回路 1 1 0 7が輝度信号 Yと補正 係数から、 補正後の輝度信号 Y' を求め、 補正ゲイン （Y' ZY) を算出 し、 入力映像信号をディレイ回路 8 0 7で補正ゲインとのタイミングを合 わせ、 乗算器 8 0 8で補正ゲイン （Υ' /Υ) と乗算し、 階調補正された 出力映像信号を出力することによって全域にわたって階调表現の豊かな出 力画像を得ることができる。 一方、 画像判別手段 1 1 0 5が決定した補正 係数により、 D T Lゲイン制御手段 1 1 0 6が低輝度部のディテールゲイ ンを小さくするようにゲイン制御を行い、 輝度信号 Υに対応するディテー ルゲインを出力する。 次に、 階翻補正を行った映像信号は信号処理回路 1 1 0 8に入力され、 D T Lゲイン制御手段 1 1 0 6が決定したディテール ゲインでディテール補正の信号処理を行う。 このように階網補正とディテ ール補正を連動させることで、 低輝度部のノィズが目立たない階網補正を 行うことができる。 最後に、 D/A変換器 1 1 0 9からアナログ変換され た映像信号が出力される。
i 3と K1 1 4を用いて、 D T Lゲイン制御手段 1 1 0 6と信号処理回 路 1 1 0 8の動作を詳細に説明する。 D T Lゲイン制御手段 1 1 0 6は図 1 4に示すような輝度信号 Yに対応するディテールゲインの特性を持って いる。 即ち、 低輝度部のディテールゲインを低くし、 高輝度部のディテー ルゲインを高くするような特性をもっている。 これは、 低輝度部の S N 劣化を防ぐためと、 高輝度部のガンマ補正でつぶれたディテールを補正す るためである。 本発明の実施例における階 SW補正回路 1 1 0 7は高輝度部 に比べ低輝度部の利得を高くすることによつて階绸補正を行つているので、 低輝度部の S ZNが劣化してしまう。 よって画像判別手段 1 1 0 5が決定 した補正係数に連動させて、 低輝度部のディテールゲインを小さくするこ とにより、 低輝度部の S /N劣化が目立たないようにすることができる。 例えば 0 - 2のときは、 低輝度部のディテールゲイン Gの基準をとり、 暗 いところのエッジ部等もそれなりに強 ¾される。 0 = 0になれば、 逆光の 画像であり、 暗い部分と明るい部分を含むので、 暗いところの階翻を上げ るよう階翻補正回路 1 1 0で階調補正されるが、 それではノイズも強 ¾さ れるので、 ここでは逆に輝度の低い暗い部分のディテールゲイン Gを落と し、 エッジ強调を抑圧し、 ノイズが強調されないようにする。 ø =— 2と なれば、 全体的に暗い画像であるので、 輝度の低い暗い部分のディテール ゲイン Gをより一層落とし、 強餳はほとんどされないようにする。
図 1 3は信号処理回路のブロック図である。 まず、 映像信号が入力され ると、 垂直方向の高域通 ¾フィルタ処理を行う垂直ディテール回路 1 2 0 1と水平方向の高域通過フィルタ処理を行う垂直ディテール回路 1 2 0 2 にそれぞれ入力され、垂直ディテール信号と水平ディテール信号が算出さ れる。 次に加算器 1 2 0 3によって垂直ディテール信号と水平ディテール 信号を加算することで、 ディテール信号が求まる。 このディテール信号を 乗算器 1 2 0 4で D T Lゲインと乗算することでディテールのレベルの调 整を行う。 ft後に、 入力映像信号をディレイ回路 1 2 0 5でタイミングを あわせ、 ディテール信号と加算器 1 2 0 6で加算することでディテール補 正された映像信号が出力される。 よって画像判別手段 1 1 0 5が決定した 補正係数に連動させて、 低輝度部のディテールゲインを小さくすることに より、 低輝度部の S/N劣化が目立たないようにすることができる。
以上のように本実施例によれば、 本発明の撮像装置は、 撮像素子 1 1 0 1と、 ガンマ補正回路ゃホワイトバランス回路等で構成されるプロセス回 路 1 1 0 2と、 プロセス回路 1 1 0 2の映像信号出力を Aノ D変換する A ZD変換器 1 1 0 3と、 映像信号の特徴量を抽出する特徴量抽出回路 1 1 0 4と、 入力画像の逆光、 過順光度合を判別する画像判別手段 1 1 0 5と、 画像判別結果により D T Lゲインを決定する D T Lゲイン制御手段 1 1 0 6と、 階 補正係数に応じて階弱補正を行う階調捕正回路 1 1 0 7と、 階 調補正回路 1 1 0 7で階調捅正された映像信号のディテール補正等の信号 処理を行う信号処理回路 1 1 0 8と、 信号処理回路 1 1 0 8の映像信号出 力を Dノ A変換する D/A変換器 1 1 .0 9という構成で、 補正係数によつ て補正ゲインを発生するようにすることによって、 何種類かの階調補正性 を記慷しておく余分な R OM等を持たなくて良いので、 回路規模も非常に 小さくすることができる。 また、補正係数を変えることによって、 順光、 逆光被写体の階 IS補正特性を生成することができるので、 逆光被写体から 順光被写体まであらゆる被写体に対して階翻がつぶされない、 色バランス がよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 ま た、 補正係数によって低輝度部のディテールゲインを制御しているので、 ノイズが目 1たない階調補正が行える。 また、 入力信号が大きいときは入 力信号がほぼそのまま出力信号になるように階 II補正特性をすることによつ て 従来ォートニー制御等で高輝度郎の階 ISがつぶれていたところをきれ いに再現することができる。 さらに、輝度平均値 Y aによって画素単位で «応的に階親補正特性を変化させて港湖補正することによって、 補正ゲイ ンの傾きが小さくてもコントラストを保つように階 31補正を行 t、、 階躕表 現豊かな出力信号を得ることができる。
第 4実施例
図 15は本発明の第 4の実施例における摄像装 ffiの構成を示すプロック 図である。 図 15において、 1401は撮像素子、 1402はガンマ補正 回路ゃホワイ トバランス回路等で構成されるプロセス回路、 1403は A GC回路、 1404は AGC回路 1403の映像信号出力を AZD変換す る A/D変換器、 1405は積分回路、 1406は AGC回路 1403の 利得を制御する信号を発生する AG C制御手段、 1407は映像信号の特 徼置を抽出する特徴量抽出回路、 1408は入力画像の逆光、 過順光度合 を判別する画像判別手段、 1409は AG C制御手段 1406の出力と画 像判別手段 1408の出力により補正係数を決定する階 ¾補正抑圧手段、 1410は階調補正抑圧手段 1409が決定した補正係数により D T Lゲ ィンを制御する DTLゲイン制御手段、 1411は捕正係数に応じて階調 補正を行う階調補正回路、 1412は階調補正回路 1411で階綢補正さ れた映像信号の信号処理を行う信号処理回路、 1413は信号処理回路 1 12の映像信号出力を D A変換する D/A変換器である。
以上のように構成された本発明の第 4の実施例の攝像装置について、 以 下その動作を説明する。 図 15において、 まず、 撮像素子 1401で摄像 された映豢信号はプロセス回路 1402でガンマ補正ゃホワイ トバランス 等の処理をした後、 AGC回路 1403に入力される。 AGC回路 140 3の映像信号出力は AZD変換器 1404でデジタル信号に変換される。
AZD変換器 1404の出力信号は積分回路 1405に入力される。 稜分 回路 1405は、 図 6 Aに示されたものと同じ構成を有し、 A/D変換器 1404の出力信号から全画面平均回路 105 aが画面全体の平均値を算 出し、 同時に画面中央重み付き平均回路 105 bが画面中央部分の平均値 を算出し、 更に重み （例えば 2倍） を乗算し重み付き平均値を算出する。 それぞれの平均値を加算器 105 cで加算し、 正規化回路 105 dがこの 加算した平均値を A G C回路 1403の出力レベル範囲に正規化した信号 である積分値として出力する。 AGC制御手段 1406も図 6 Aに示され たものと同じ構成を有し、 比較回路 106 aがこの穣分値と基準値とを比 較し、 AGC制御信号出力回路 106bで発生される AGC制御信号によ り、 AGC回路 1403の出力信号レベルが一定になるように制御する。 即ち、 図 6 Bの AG C制御信号の出力特性に示すように、 積分値が基準値 より小さいときは、 稜分値を基準値と等しくするため利得が大きくなるよ うに AGC制御信号を出力する。 このように AGC回路 1403の出力信 号レベルが一定になるように制御される。
一方、 A/D変換器 1404で 0〜255にデジタル変換された映像信 号は積分回路 1405と特徵量抽出回路 1407と階调補正回路 1411 に入力される。
特撖量抽出手段 1407と画像判別手段 1408の »作は第 1と第 3の 実施例と全く同様になる。 即ち、 画像判別手段 1408が特徴量抽出回路 1407が抽出した輝度ヒストグラムから入力画像を補正すべき階翻補正 特性の補正度合を決定する。 次に階調補正抑圧手段 1409が AG C制御 手段 1406の AG C制御信号によって補正度合を抑圧して補正係数を決 定する。 次に階調補正回路 1411が輝度信号 Yと補正係数から、 補正後 の輝度信号 Y' を求め、 補正ゲイン （Y'ZY) を算出し、 入力映像信号 をディレイ回路 807で補正ゲインとのタイミングを合わせ、 乗算器 80 8で補正ゲイン （Y'/Y) と乗算し、 階掘補正された出力映像信号を出 力するによって、 ノイズが目立たない全域にわたって ¾網表現の畫かな出 力画像を得ることができる。 このように AGCと階 SS補正を連動して! ¾讕 補正を行うことにより低輝度部のノィズが目立たない階 ¾補正を行うこと ができる。 一方、 階翻補正抑圧手段 1409が決定した補正係数 4により、 DTLゲイン制御手段 1410が低輝度部のディテールゲインを小さくす るようにゲイン制御を行い、 輝度信号 Υに対応するディテールゲインを出 力する。 次に、 階 補正を行った映像信号は信号処理回路 1412に入力 され、 DTLゲイン制御手段 1410が決定したディテールゲインでディ テ一ル補正の信号処理を行う。 このように階綢補正とディテール捕正を連 動させることで、 低輝度部のノィズが目立たない階 S8補正を行うことがで きる。 最後に、 DZA変換器 1413からアナログ変換された映像信号が 出力される。
以上のように本実施例によれば、 本発明の撮像装置は、 撮像素子 140 1と、 ガンマ補正回路ゃホワイ トバランス回路等で構成されるプロセス回 路 1402と、 AGC回路 1403と、 AG C回路 1403の映像信号出 カを八 0変換する八 0変換器1404と、 稍分回路 1405と、 AG C回路 1403の利得を制御する信号を発生する AG C制御手段 1406 と、 映像信号の特微量を抽出する特徴量抽出回路 1407と、 入力画像の 逆光、 過順光度合を判別する画像判別手段 1408と、 AG C制御手段 1 406の出力と画像判别手段 1408の出力により補正係数を決定する階 楠正抑圧手段 1409と、 降 IS補正抑圧手段 1409が決定した補正係 数により DTLゲインを制御する DTLゲイン制御手段 1410と、 階鬨 補正係数に応じて陏網補正を行う階網補正回路 1411と、 階調補正回路 1411で階 ¾補正された映像信号の信号処理を行う信号処理回路 141 2と、 信号処理回路 1 4 1 2の映像信兮出力を D/ A変換する D/ A変換 器 1 4 1 3という構成で、 補正係数によって補正ゲインを発生するように することによって、 何種類かの階 I»補正性を記使しておく余分な R OM等 を持たなくて良いので、 回路規模も非常に小さくすることができる。 また、 捕正係数を変えることによって、 頋光、 逆光被写体の ¾網補正特性を生成 することができるので、 逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に 対して階调がつぶされない、 全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を 得ることができる。 また、 A G C制御信号によって階調補正を連動させ、 さらに補正係数によって低輝度部のディテールゲインを制御しているので、 ノイズが目立たない階諷補正が行える。 また、 入力信号が大きいときは入 力信号がほぼそのまま出力信号になるように階調補正特性をすることによつ て、 従来ォートニー制御等で高輝度部の階調がつぶれていたところをきれ いに再現することができる。 さらに、 輝度平均値 Y aによって画素単位で 適応的に階調捕正特性を変化させて階调捕正することによって、 補正ゲイ ンの傾きが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、 階調表 現豊かな出力信号を得ることができる。
尚、 本実施例において、 入力映像信号に輝度信号 Yや R、 G、 B信号を 用いたが、 輝度信号 Yや R、 G、 B信号の代わりに輝度信号、 色差信号や コンボジッ ト信号や輝度信号に色信号を合成した信号を入力映像信号に用 いても同様の効果を得ることができる。
尚、 本実施例において、 階钃補正手段は入力映像信号のそれぞれに捕正 インを乗算して、 階綢補正を行ったが、 捕正ゲイン （Y' ZY) の代わ りに補正値 （Υ'— Υ) を入力映像信号のそれぞれに加算するようにして も、 同様の効果を得ることができる。
尚、 本実施例において、 入力映像信号を 8ビッ卜にアナログ-デジタル 変換して説明したが、 量子化ビット数は別の値でも良いし、 補正ゲイン生 成回路等の処理ビット数も量子化ビット数に合わせて植成できる。
尚、 本実施例において、 特徵 i抽出回路は、 3つの輝度レベルの画索数 を出力したが、 各レベルの «I値は異なる値にしても良いし、 レベル数も 3 でなくても良い。
尚、 本実施例において、 特徼量抽出回路は 1水平画素数 3 2 0画素、 2 4 0ラインの有効画面について画紊数をカウントしたが、 数える画素数が 異なっても良いし、 画素数を表わす信号ビット数も入力画像の特徵がわか れば何ビットでもかまわない。
尚、 本実施例において、 補正係数決定回路は輝度ヒストグラムを特繳量 として入力画像の判别を行つたが、 輝度ヒストグラムの代わりに他の特徴 量、 例えば R、 G、 B信号のよれそれのヒストグラムまたはどれか一つの ヒストグラムや画像データの有効画面をブロック分割して各プロックの輝 度信号、 R G B信号、 色差信号の最大値、 平均値、 最小値等を特徴貴とし たもので、 画像をクラス分けできるような特徴量であれば、 この方法に限 るものではない。
尚、 本実施例において、 補正係数決定回路はニューラルネットワークを 用いる方法ゃフアジィ制御を用いる方法やテンプレートマッチングを用い る方法など、 画像を判別して階調補正特性を決定できる方法であれば一つ の方法に限るものではない。
以上のように本発明の »像装置は、 撖豢素子と、 A G C回路と、 A G C 回路の利得を制御する信号を発生する A G C制御手段と、 映像信号の特微 量を抽出する特徵量抽出回路と、 入力画像の逆光、 過順光度合を判別する 画像判別手段と、 A G C制御手段の出力と画像判別手段の出力により階翊 補正係数を決定する陏綢補正抑圧手段と、 階調補正抑圧手段が決定した階 SSI補正係数により D T Lゲインを制御する D T Lゲイン制御手段と、 階弱 補正係数に応じて階 SS補正を行う階 IS楠正回路と、 階 19補正回路で階鐸補 正された映像信号の信号処理を行う信号処理回路という構成で、 補正係数 によつて補正ゲインを発生するようにすることによって、 何種類かの賠糲 補正性を記慷しておく余分な ROM等を持たなくて良いので、 回路規樓も 非常に小さくすることができる。 また、 補正係数を変えることによって、 順光、 逆光被写体の階調補正特性を生成することができるので、 逆光被写 体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階網がつぶされない、 全域 にわたつて階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 また、 A G C 制御信号によって階網補正を速動させ、 さらに補正係数によって低輝度部 のディテールゲインを制御しているので、 ノイズが目立たない階调補正が 行える。 また、 入力信号が大きいときは入力信号がほぼそのまま出力信号 になるように階 ¾補正特性をすることによって、 従来ォートニー制御等で 高輝度部の階 ¾がつぶれていたところをきれいに再現することができる。 更に、 輝度平均値 Y aによって画素単位で適応的に階調補正特性を変化さ せて階調補正することによって、 補正ゲインの傾きが小さくてもコントラ ストを保つように階调補正を行い、 階諷表現豊かな出力信号を得ることが できる。
第 5実施例
図 1 6は本発明の第 5の実施例における撮像装置の構成を示すブロック 図である。 図 1 6において、 1 6 0 1は撮像素子、 1 6 0 2はガンマ補正 回路ゃホワイトバランス回路等で *成されるプロセス回路、 1 6 0 3はブ ロセス回路 1 6 0 2の映像信号出力を AZD変換する A/D変換器、 1 6 0 は映像信号の特徼量を抽出する特徵 i抽出回路、 1 6 0 5は入力画像 の逆光、 過順光度合を判別し階 ¾補正係数を出力する画像判別手段、 1 6 06は画像判別桔果によりノィズ抑圧特性を制御するノィズ低減制御手段、 1607は階钃捕正係数に応じて階網補正を行う瞎调補正回路、 1608 は睹 28補正回路 1607で階翻補正された映像信号に対してノイズ低減等 の信号処理を行う信号処理回路、 1609は信号処理回路 1608の映像 信号出力を DZA変換する D/A変換器である。
以上のように構成された本発明の第 5の実施例の撮像装 について、 以 下その動作を説明する。 図 16において、 *像素子 1601、 プロセス回 路 1602、 AZD変換器 1603、 特徼: ft抽出手段 1604、 画像判別 手段 1605、 および階調補正回路 1607の動作は第 3の実施例の撮像 素子 1101、 プロセス回路 1102、 AZD変換器: I 103、 特徴量抽 出手段 1104と画像判別手段 1105、 および階調補正回路 1107の 動作の実施例と全く同様である。 即ち、 撮像素子 1601で撮像された画 像に対して、 画像判別手段 1605が逆光、 過順光度合を判定して補正係 数を出力し、 階 IS補正回路 1607が補正係数に応じて階調捕正を行う。 画像判別手段 1605が出力する補正係数が小さい場合には、 ノイズ低減 制御手段 1606は、 信号処理回路 1608のノイズ抑圧特性を大きくす るように、 ノイズ抑圧特性の設定信号を出力する。 この特性に従って信号 処理回路 1608がノイズ低弒の信号処理を行う。 このように階 ί«補正と ノィズ低減を連動させることで、 ノィズが目立たない階 HI補正を行うこと ができる。 最後に、 D/A変換器 1609からアナログ変換された映像信 号が出力される。
図 17は本発明の第 5の実施例における信号処理回路 1608およびノ ィズ低滅制御手段 1606のブロック図である。 図 17において、 170 1は遅延手段、 1702は非線形処理手段、 1703は非線形特性設定手 段、 1704, 1705は減算器、 1706は映像信号入力端子、 170 7は映像信号出力端子、 1708は画像判別手段 1605から階 ¾捕正係 数の入力端子である。 遅延手段 1701は、映像信号入力端子 1706か ら入力された映像信号 Y 1 (図 18 Cの（ a ))を 1ライン遅延して信号 Y 2 (図 18 Cの（b))を出力する。 減算器 1704は、現在の映像信号 Y1と、 1ライン前の映像信号 Y 2との差分信号 x(図 18 Cの（c))を出力する。 非線形特性設定手段 1703は、 端子 1708から入力された階綢補正係 数の値に応じて、 非線形処理手段 1702の入出力特性を設定する。 非線 形処理手段 1702は、 ノイズ低減制御手段 1703によって設定された 入出力特性に従って、 減算器 1704からの差分信号 Xを処理して、 信号 y (図 18Cの（d))を出力する。 減算器 1705は、 映像信号入力端子 1 706からの映像信号 Y1と信号 yとの差分 Y 3 (図 18 Cの（e))を出力 する。
図18八は、 非線形処理手段 1702の入出力特性を表わすグラフで、 図 18Aにおいて、横軸は非線形処理手段 1702の入力信号 Xであり、 縱軸は非線形処理手段 1 Ί 02の出力信号 yである。 図 18 Aに示すよう に、 非線形処理手段 1702の入出力特性は、 （7) のようになる。
Xく一 の時は、 y = -0 ··· (7)
一 0≤x<0の時は、 y = x
x≥0の時は、 y = 0
式 （6) の特性は、 ノイズ低減制御手段 1703によって設定される。 ノイズ低減制御手段 1703は、 階網補正係数の値によって例えば （8) に従って の使を決める。
階綢補正係数 øく 0の時は、 0 - 0！ - (8)
階調補正係数 0≥0の時は、 θ-θι θなぐ
即ち、 図 18 Αに示されるように階調補正係数が負の時は、 ノイズ低減の 特性を強め、 階调補正係数が正の時はノイズ低減の特性を弱める。
ノィズ低域の特性を賠调補正係数 ^によつて変える方法は、 図 18 Aに 示されたものに改定されるものではなく、 他の方法、 例えば図 18Bに示 す傾きを変える方法も可能である。
以上のように、 本実施例によれば、 非線形処理手段 1702の入出力特 性が図 18 Aに従い、 その特性が （8) に従って変化するため、 陛綢捕正 係数が負で陪调補正回路 1607における利得が大きい画像に対しては、 ノィズ低減の特性を強めることにより、 ノィズが目立たない階網補正が行 える。
また、 本実施例において、 遅延手段 1701は入力信号 Y1を 1ライン 遅延するラインメモリとしたが、 遅延手段 1701は入力信号 Y 1を 1ク ロック以上遅延するフリッブフロッブとしてもよいし、 入力信号を 1フィ ールド以上遅延するフィ一ルドメモリとしてもよい。
また、 本実施例の信号処理回路 1608は、 運延手段 1701が入力信 号 Y 1を遅延するフイードフォヮ一ド型ノィズ低滅回路としたが、 遅延手 段 1701が出力信号 Y3を遅延するフィードバック型の構成としてもよ い。 図 19に本実施例の信号処理回路 1608の構成要索 （図 17に明示） を用いたフィードバック型ノイズ低減回路から成る信号処理回路 1608 およびノイズ低減制御手段 1606のブロック図を示す。 図 19の構成に よれば、 フィードフォワード型の構成と比べて、 同じ遅延時間の遅延手段 を用いて、 より大きなノイズ低滅の効果を得ることができる。
また、 本実施例のノイズ低滅回路を直列に接統することによって、 更に 効率的にノイズを低減することもできる。 図 20は、 図 19のノイズ低減 回路と図 17のノィズ低滅回路とを直列接統して構成したノィズ低弒回路 から成る信号処理回路 1608およびノィズ低減制御手段 1606のブロッ ク図である。 図 1 9において、 ラインメモリ 2 2 4 1、 垂直方向の非線形 処理手段 2 2 4 2、 垂直方向の非線形特性設定手段 2 2 4 3、 および滅庫 器 2 2 4 7， 2 2 4 8は、 図 1 9に示した信号処理回路の遅延手 S 2 1 0 1に 1ライン遅延するラインメモリ 2 2 4 1を用いることにより、 画面の ノイズの垂直方向の成分を除去する回路である。 一方、 フリップフロップ 2 2 4 4、 水平方向の非練形処理手段 2 2 4 5、 水平方向の非線形特性設 定手段 2 2 4 6、 および減算器 2 2 4 9 , 2 2 5 0は、 図 1 7に示した信 号処理回路の遅延手段 1 7 0 1に 1クロック遅延するフリップフロッブ 2
2 4 4を用いることにより、 画面のノイズの水平方向の成分を除去する回 路である。 このように、 垂直方向のノイズ低減回路と、 水平方向のノイズ 低減回路とを直列に接統することにより、 ノィズ低減の効果を高めること ができる。
また、 本実施例の信号処理回路 1 6 0 8は、 遅延手段 1 7 0 1の出力信 号 Y 2と入力信号 Y 1との差分信号を用いたノィズ低減回路としたが、 Y 2と Y 1との差分信号を帯域分割した信号を用いたノィズ低減回路として もよい。 図 2 1は、 信号処理回路 1 6 0 8およびノイズ低減制御手段 1 6 0 6のブロック図である。 図 2 1において、 2 3 2 1は遅延手段、 2 3 2 2は帯域分割手段、 2 3 2 3は第 1の非線形処理手段、 2 3 2 4は第 2の 非線形処理手段、 2 3 2 5は第 1のノイズ低減制御手段、 2 3 2 6は第 2 のノイズ低減制御手段、 2 3 2 7は加算器、 2 3 2 8および 2 3 2 9は減 算器、 2 3 3 0は映像信号入力端子、 2 3 3 1は映像信号出力端子、 2 3
3 2は階绸補正係数の入力端子である。 遅延手段 2 3 2 1は、 入力映像信 号 Y 1を 1ライン遅延させて、 信号 Y 2を出力する。 滅算器 2 3 2 8は、 入力信号 Y 1から S延信号 Y 2を引いて、差分信号 Xを出力する。 带域分 割手段 2 3 2 2は、差分信号 Xを低周波成分 X 1と高周波成分 X 2に分離す る。 第 1の非線形処理手段 2 3 2 3と第 2の非線形処理手段 2 3 2 4は、 それぞれ X ,および x 2に異なる非線形処理 （図 1 8において異なる 0を持 つ入出力特性を持つ） を施して、 および y 2を出力する。 第 1のノイズ 低滅制御手段 2 3 2 5は、 ¾¾3補正係数の値に応じて、 第 1の非線形処理 手段 2 3 2 3の入出力特性における 0の敏を決める。 同棣に、 第 2のノィ ズ低減制御手段 2 3 2 6は、 入力信号 Y 1のレベルに応じて第 2の非線形 処理手段 2 3 2 4の入出力特性における 0を決める。 加算器 2 3 2 7は、 非線形処理手段 2 3 2 3および 2 3 2 4が出力する および y 2を加算し て、 信号 yを出力する。 滅算器 2 3 2 9は、 入力信号 Y 1から信号 yを引 いて、 信号 Y 3を出力する。 このような動作により、 差分信号 Xの高周波 成分と低周波成分とで異なるノイズ低弒効果を持たせることができる。 例 えば、 第 2の非線形処理手段 2 3 2 4の入出力特性における 0を、 第 1の 非線形処理手段 2 3 2 3における 0よりも大きくすると、 差分の低周波成 分に対してよりも差分の高周波成分に対するノィズ低減の効果を大きくす ることができる。 また、 本実施例の信号処理回路 1 6 0 8およびノイズ低 滅制御回路 1 6 0 6を、 図 2 2に示すような、 带域分割を用いたフィード バック型ノイズ低弒回路で構成してもよい。 図 2 2の棣成によれば、 フィ ードフォワード型の «成と比べて、 同じ運延時間の運延手段を用いて、 よ り大きなノィズ低減の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲
1. 映像信号を出力する摄像素子と、
前記撮像素子からの映像信号出力の利得を制御する A G C手段と、 前記 A G C手段の映像信号出力に応じて前記映像信号出力の輝度レベル 毎に、 利得を可変することで階網捕正を行う適応階調補正手段と、 前記適応階網補正における利得に応じて異なる信号処理を行う信号処理 手段とを備え、
前記信号処理手段から階調補正を行った映像信号を出力することを特徴 とする撮像装度。
2. 映像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子からの映像信号出力の利得を制御する A G C回路と、 前記 A G C回路の出力信号レベルが一定になるように制御する A G C制 御手段と、
階調補正係数により前記 A G C回路の映像信号出力の輝度レベル毎に、 利得を可変することで階調補正を行う階調補正手段と、
前記 A G C回路の映像信号出力から画像の特徴量を抽出する特徴量抽出 手段と、
前記特徴 S抽出手段が抽出した特微量から逆光及び過順光度合を判別し 階調補正の補正度合を出力する画像判別手段と、
前記 A G C制御手段の制御信号出力により前記画像判別手段の補正度合 を抑圧し階調補正係数を決定する階調補正抑圧手段とを備え、
前記階網補正抑圧手段の階 SS補正係数に応じて前記階綢楠正手段で掛け る利得を制御し、 階調捕正を行つた映像信号を出力するようにしたことを 特徵とする摄像装置。
3. 映像信号を出力する摄像素子と、 階 iS補正係数により前記撮像素子からの映像信号出力の輝度レベル毎に、 利得を可変することで階 us補正を行う降翻補正手段と、
前記階翻補正手段の映像信号出力に対して輪郭強 19等の信号処理を行う 信号処理回路と、
前記撮像素子の映像信号出力から画像の特徼量を抽出する特徴量抽出手 段と、
前記特微量抽出手段が抽出した特徴量から逆光及び過順光度合を判別し 階網補正係数を出力する画像判別手段と、
前記画像判別手段が決定した階調捕正係数により前記信号処理回路の輪 郭強調信号の利得を制御する輪郭信号利得制御手段とを備え、
前記画像判別手段の階調補正係数に応じて前記階網補正手段における利 得を制御して階翻補正を行い、 前記画像判別手段の陪瑪補正係数に応じて 前記輪郭信号利得制御手段が輪郭強调信号の利得を制御することを特徴と する攝像装 B。
4. 映像信号を出力する撮像素子と、
前記摄像素子からの映像信号出力の利得を制御する A G C回路と、 前記 A G C回路の出力信号レベルが一定になるように制御する A G C制 御手段と、
階調補正係数により前記 A G C回路の映像信号出力の輝度レベル毎に、 利得を可変することで階瑪補正を行う港親補正手段と、
前記階調補正手段からの映像信号出力の輪郭強親等の信号処理を行う信 号処理回路と、
前記 A G C回路の映像信号出力から画像の特徴量を抽出する特徴 Jt抽出 手段と、
前記特微量抽出手段が抽出した特徵量から逆光及び通順光度合を判別し 陴》補正の補正度合を出力する画像判別手段と、
前記 A G C制御手段の制御信号により前記画像判別手段の補正度合を抑 圧し階 ¾補正係数を決定する階》補正抑圧手段と、
前記階網補正抑圧手段が決定した階綢補正係数により前記信号処理回路 の輪郭強餳信号の利得を制御する輪郭信号利得制御手段とを備え、
前記階翻補正抑圧手段の階調補正係数に応じて前記階頃補正手段におけ る利得を制御して陏调補正を行い、 前記階! Θ補正抑圧手段の階調補正係数 に応じて前記輪郭信号利得制御手段が輳郭強 ¾信号の利得を制御すること を特徴とする撮像装置。
5 . 前記階調捕正手段は前記映像信号の高輝度部に比べ低輝度部の利得が 高くなるように階 補正を行うようにしたことを特徴とする請求項 2、 3 または 4に記載の撮像装置。
6 . 前記特徴 S抽出手段が抽出する特徴量を前記映像信号の 1フィールド の輝度分布にしたことを特微とする請求項 2、 3または 4に記載の摄像装 置。
7 . 映像信号を出力する》像素子と、
階調補正係数により前記摄像素子からの映像信号出力の輝度レベル毎に、 利得を可変することで階調補正を行う階 ¾補正手段と、
前記隋 ¾補正手段の映像信号出力に対してノィズ低滅等の信号処理を行 う信号処理回路と、
前記撮像素子の映像信号出力から画像の特徴量を抽出する特徵量抽出手 段と、
前記特微量抽出手段が抽出した特微量から逆光及び過順光度合を判別し 階调補正係数を出力する画像判別手段と、
前記画像判別手段が決定した ¾調補正係数により前記信号処理回路のノ ィズ抑圧の特性を制御するノィズ低滅制御手段とを備え、
前記画像判別手段の階調補正係数に応じて前記階 ¾補正手段における利 得を制御して階翻補正を行い、 前記画像判別手段の階翻補正係数に応じて 前記ノィズ低減制御手段がノィズ抑圧の特性を制御することを特徴とする 撮像装置。
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