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JP2004242015A - Histogram calculation method, histogram calculation circuit, and imaging apparatus - Google Patents

Histogram calculation method, histogram calculation circuit, and imaging apparatus Download PDF

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JP2004242015A
JP2004242015A JP2003028485A JP2003028485A JP2004242015A JP 2004242015 A JP2004242015 A JP 2004242015A JP 2003028485 A JP2003028485 A JP 2003028485A JP 2003028485 A JP2003028485 A JP 2003028485A JP 2004242015 A JP2004242015 A JP 2004242015A
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JP
Japan
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signal
histogram
digital signal
sensitivity
creating
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JP2003028485A
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Japanese (ja)
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Kenkichi Hayashi
健吉 林
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a histogram calculation method for requiring a small computing load with a high histogram detection capability, and provide a histogram calculation circuit and an imaging apparatus employing a signal processing circuit. <P>SOLUTION: The histogram calculation circuit comprises: a first histogram generation means for generating a first histogram representing a signal strength distribution of a first digital signal; and a second generation means for generating a second histogram representing a signal strength distribution of a second digital signal corresponding to the first digital signal. The first and second histograms are generated with different gradation detection accuracy respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号処理方法、信号処理回路及び撮像装置に係り、特に高感度信号と低感度信号を出力可能な撮像素子を搭載したデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置、並びにそれに用いられる信号処理回路及び信号処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置は、内蔵される撮像素子の電荷蓄積容量により決定される固有のダイナミックレンジを有している。この撮像素子のダイナミックレンジは、銀塩フィルムを用いるカメラによって得られる銀塩ネガフィルムのダイナミックレンジよりも狭い。
【0003】
そのため、室内から室外を撮影する等、極めて明るい(高輝度)被写体と相対的に暗い(低輝度)被写体が混在するような場面を撮像する場合には、高輝度被写体もしくは低輝度被写体のいずれか一方が適正レベルとなるように露光時間を制御している。このような制御の下では、低輝度被写体を適正レベルとして設定すると高輝度部分が白とびし、高輝度被写体を適正レベルとして設定すると低輝度部分が黒つぶれしてしまう等、不適切な画像しか得られない場合も想定される。
【0004】
このような問題を解決するために、一つのシーンに対し、互いにダイナミックレンジの異なる高感度信号と低感度信号の2種類の画像信号または映像信号を取得し、2種類の画像信号を最適化して合成処理することにより、広いダイナミックレンジを持つ信号を得る撮像装置が開発されている(特許文献1参照)。
【0005】
ここで、どんなシーンにおいても、一様な最適化処理を行ってしまうと、撮像シーンによってはかえって画質が劣化してしまうことも考えられるため、特許文献1記載のような広いダイナミックレンジを有する信号を合成するにあたっては、シーンに応じて適応的な最適化処理を行うことが望まれる。
【0006】
この適応的な制御を行うためには、被写体のコントラスト(ハイライト)等の情報を基に階調設計する必要がある。一般に、この被写体のコントラスト(ハイライト)情報を得るためには、撮像された画像のヒストグラムを用いることが考えられる(特許文献2参照)。ここでヒストグラムを作成する場合には、検出する画像の分解精度と同等のヒストグラムの階調分解能を設けることが望ましい。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−94999
【特許文献2】
特開2001−8104
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、2種類の画像信号のそれぞれに対して検出画像の分解精度と同等の階調分解能を有するヒストグラムを作成する場合には、1種類の画像信号のみを撮像する装置に比べて、容量が2倍の記憶装置を設ける必要がある。例えば、1信号の検出データが12ビット階調である場合には、1信号に対するヒストグラムの階調分解能も12ビット階調(=4096階調)となり、2信号分では、4096階調の2倍である8192階調分のデータを保存する領域を設ける必要がある。また、ヒストグラムのデータ数が多いと比較判定時の演算量も多くなり、演算回路に多大な負荷がかかってしまう。
【0009】
これを解決するために、ヒストグラムの分解能を落とすことが考えられるが、ヒストグラムの分解能を低下させるとヒストグラムの検出精度が低下してしまい、画像の最適化が適切に行われず、画質の高い画像データが得られないという問題もある。
【0010】
本発明は、上記諸問題を鑑みて為されたものであり、高いヒストグラム検出能力を備えつつも、計算負荷が少ないヒストグラム検出方法、ヒストグラム検出回路、及びその信号処理回路を用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下の方法により達成される。
(1) 第1のデジタル信号の信号強度分布を示す第1のヒストグラムを作成するステップと、
前記第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号の信号強度分布を示す第2のヒストグラムを作成するステップと、を備え、
前記第1のヒストグラムと前記第2のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出方法。
(2)前記第2のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出ステップを備え、
前記第2のヒストグラムは、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて作成されることを特徴とする(1)のヒストグラム検出方法。
(3) 第1のデジタル信号の信号強度分布を示す第1のヒストグラムを作成する第1ヒストグラム作成手段と、前記第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号の信号強度分布を示す第2のヒストグラムを作成する第2ヒストグラム作成手段と、を備え、
前記第1のヒストグラムと前記第2のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出回路。
(4) 前記第2のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第2ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第2のヒストグラムを作成することを特徴とする(3)記載のヒストグラム検出回路。
(5) それぞれ異なる感度を有する第1の受光領域及び第2の受光領域からそれぞれ構成される複数の受光素子を有する撮像素子と、
前記第1の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第1のアナログ信号と、前記第2の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第2のアナログ信号とをそれぞれA/D変換して第1のデジタル信号及び第2のデジタル信号を生成するA/D変換回路と、
前記第1のデジタル信号及び第2のデジタル信号に複数の処理を施し、画像データを生成する信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路は、前記第1のデジタル信号の信号強度分布を示す第1のヒストグラムを作成する第1ヒストグラム作成手段と、前記第2のデジタル信号の信号強度分布を示す第2のヒストグラムを作成する第2ヒストグラム作成手段とを有し、前記第1のヒストグラムと前記第2のヒストグラムをそれぞれ異なる階調検出精度で作成するヒストグラム検出回路を備え、
前記信号処理回路は、前記第1のヒストグラム及び第2のヒストグラムに応じて前記第1のデジタル信号及び前記第2のデジタル信号の最適化及び合成を行うことを特徴とする撮像装置。
(6) 前記ヒストグラム検出回路は、前記第2のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第2ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第2のヒストグラムを作成することを特徴とする(5)記載の撮像装置。
【0012】
上記によれば、ヒストグラムの階調検出精度が第1のヒストグラムと第2のヒストグラムで異なっている。また、第2のヒストグラムの階調検出精度は、第2のデジタル信号の信号特性に応じて決定される。したがって、ヒストグラムの階調分解能を落とす際に、検出信号の特性に応じて、検出するダイナミックレンジを変更することによって、回路構成の簡素化を図り、LSIなどハード化する際のコストアップを抑えつつ、検出精度の向上を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラを詳細に説明する。
【0014】
図1は、本実施形態のデジタルカメラ1を示すブロック図である。デジタルカメラ1は、光学系10と、撮像部20と、A/D撮像処理部30と、駆動制御部40と、信号処理回路50と、画像データ記録部60と、表示部70と、制御部80と、メモリ90と、画像記録再生部100とを備えている。
【0015】
光学系10は、外部からの光が入射する一枚のレンズまたは複数のレンズを組み合わせて構成される単焦点レンズ、ズームレンズ等のレンズ、外部からの光量を制限するしぼり等を備えており、外部からの入射光を後段の撮像部20の撮像素子上に焦点をあわせる収光部材である。光学系10では、駆動制御部40からの駆動信号に従って、被写体とカメラとの距離に応じたピント調節や、ズーム動作による画角の調整等が行われる。
【0016】
撮像部20は、光学系10の後段に配置され、光学系10を介してデジタルカメラ1内に入射した光を入射位置毎に光電変換して電気信号として取り出すものである。本実施形態において、撮像部20は、WハニカムCCDと呼ばれる固体撮像素子21から構成されるものであり、感度の異なる2種類の信号を一度の撮像で取得可能である。
【0017】
図2は、この固体撮像素子21の部分拡大平面図である。固体撮像素子21は、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子であって、半導体基板表面に行方向(矢印Xで示す方向)とこれに直交する列方向(矢印Yで示す方向)に配設された複数の受光素子22(図では一部のみに番号を付してある)、垂直転送部24、水平転送部26、及び出力部28を含む。複数の受光素子22のうち奇数列のものは、偶数列のものに対して隣接する光受光素子間の列方向ピッチの略1/2だけ列方向にずれており、また、奇数行の受光素子は、偶数行の受光素子対して隣接する受光素子間の行方向ピッチの略1/2だけ行方向にずれて配置される。なお、図2では、5行8列の受光素子が示されているが、実際には、さらに多くの受光素子が設けられる。
【0018】
受光素子22は、入射光量に対応した信号電荷を発生し、蓄積するもので、例えばフォトダイオードである。受光素子22の各々は、相対的に広い受光面積を有する主領域mと相対的に狭い受光面積を有する副領域sを有している。主領域m及び副領域sは、それぞれ所定の分光感度の光に対応する信号電荷を発生し、蓄積する。副領域sは、主領域mよりも受光感度が低く、蓄積される信号電荷の量も主領域mと比べて少ない。
【0019】
各受光素子22の上方には、赤(Rで示す。)、緑(Gで示す。)、又は青(Bで示す。)のカラーフィルタ(図示せず)の何れか一つが設けられている。ここで、同一受光素子22内の主領域mと副領域sは、同一のカラーフィルタが設けられている。各受光素子22の受光領域m,sは、それぞれの色の光に対応する信号電荷を発生し、蓄積する。
【0020】
垂直転送部24は、各受光素子22から信号電荷を読み出し、列方向に転送するものであり、受光素子22の列に対応してその側方にそれぞれ設けられる。垂直転送部24は、主領域mの信号電荷と副領域sの信号電荷をそれぞれ独立に列方向に読み出し、水平転送部26に転送する。水平転送部26は、複数の垂直転送部24からの信号電荷が転送され、転送された信号電荷を行方向に転送するものである。出力部400は、水平転送部26から転送された信号電荷量に応じた電圧信号を出力する。以下、複数の主領域mからの複数の電荷信号を基に作られた複数の電圧信号をまとめて高感度信号Hと、そして複数の副領域sからの複数の電荷信号を基に作られた複数の電圧信号を低感度信号Lと呼ぶこととする。高感度信号H及び低感度信号Lは、ともにA/D撮像処理部30に送られる。
【0021】
A/D撮像処理部30は、高感度信号H及び低感度信号Lのバイアス調整、ゲイン調整等の所定のアナログ信号処理を行った後、A/D変換を行い各信号をデジタル化するものである。ここでは、高感度信号H及び低感度信号Lは、それぞれ独立に12ビット階調でデジタル変換され、高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Hがそれぞれ生成される。生成された高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Hは、信号処理部50に送られる。
【0022】
駆動制御部40は、制御部80からの指示に基づき、光学系10のレンズの駆動、撮像部20で生成された電荷信号を転送する転送タイミング信号、及びA/D撮像処理部30の駆動タイミング等を出力し、各部を統括制御する。フォーカス制御及び撮像時の制御は、制御部からの指示に基づき、この駆動制御部40により駆動タイミングが決定され、撮像後に生成された各信号は順次信号処理部50に送られる。
【0023】
信号処理部50は、高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Hの最適化処理を行い、最適化された高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Hを一つに合成して、画像データを生成するものである。信号処理部50は、バス110に接続されており、生成された画像データは、圧縮処理部60またはバス110を介して画像記録再生部100に接続された記録媒体105に記録される。この信号処理部50については、後ほど詳述する。
【0024】
圧縮処理部60は、バスライン110に接続されており、信号処理部50により生成された画像データにTIFF、JPEG等の所定の画像フォーマットに従った圧縮処理を施し、画像データのデータ量を変化させる。データ圧縮を行うかどうかは、ユーザ設定に依存しており、データの圧縮処理を行わない場合には、信号処理部50から直接記録媒体105に画像データが書き込まれるように構成してもよい。
【0025】
表示部70は、バスライン110に接続され、液晶等を素材としたディスプレイを有している。表示部70は、このディスプレイ上に撮像前に取得される被写体画像や撮像終了後の画像データを表示したり、ユーザにデジタルカメラの設定等を表示したりする。
【0026】
制御部80は、高速演算を行うCPUを備え、図示せぬシャッタボタンからの撮像指示に基づき各種演算を行い、デジタルカメラ1の各部の撮像動作全体を撮像動作全体を総括制御する。また撮像時には、オートフォーカス、自動露光制御、オートホワイトバランス等の制御や必要に応じて各処理部の演算補助を行う等特定制御の一部として機能する。
【0027】
メモリ90は、デジタルカメラの諸設定値の保存、及び各部で演算された演算結果等を一時的な記録を行う内蔵記録手段である。デジタルカメラの各部は、必要であればメモリを介してデータの受け渡し等を行う。
【0028】
画像記録再生部100は、スマートメディア、xD−Picture Card等の外部記録媒体105が接続可能とされており、作成された画像データをこの外部記録媒体105に記録し保存する。また、画像記録再生部100は、画像の再生時に外部記録媒体105からデータが読み出して表示部70に出力し、表示部70のディスプレー上に画像を表示可能に構成されている。
【0029】
図3は、信号処理部50における処理の詳細を示すブロック図である。信号処理部50は、ヒストグラム検出部51と、ゲイン調整部53と、階調補正部54と、合成処理部55と、YC処理部56とを備えている。信号処理部50に入力される高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Hの両者は、ヒストグラム検出部51及びゲイン調整部53に送られる。
【0030】
ヒストグラム検出部51は、高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号LをそれぞれR,G,Bの色毎に積算し、色別のヒストグラムや色別の平均積算値を算出する。ヒストグラム検出部51は、高感度信号積算部151と、信号レベル検出部152と、低感度信号積算部153とを有している。
【0031】
ゲイン調整部53は、ホワイトバランス調整等のデジタル信号のゲイン調整を行う乗算回路である。ホワイトバランス調整とは、白い被写体が白として撮像されるように、光源の発色(色温度)に応じてカラーバランスを補正する処理である。一般に、ホワイトバランスを調整しない場合には、色温度の違いにより、蛍光灯の元では得られる画像が緑色っぽく、また白熱電灯の元では得られる画像が赤味を帯びてしまう傾向がある。
【0032】
ゲイン調整部53は、具体的なホワイトバランス調整において、高感度デジタル信号Hについて信号積算部51により得られたR,G,Bの信号の積算値Rsum,Gsum,Bsumを基に、Gsumと他の信号Rsum,Bsumの比Rsum/Gsum、Bsum/Gsumを計算する。そして、求められた比に従って計算された各色毎のゲイン補正係数を信号R,Bの信号にそれぞれ乗算することにより、RGB間の色レベルを調整する。ここでは、高感度デジタル信号Hより得られたゲイン補正係数を、高感度デジタル信号HのR,B信号及び低感度デジタル信号LのR,B信号にかけ合わせ各デジタル信号H,Lのホワイトバランスを調整する。
【0033】
階調補正部54は、ゲイン調整後の高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Lの階調を所定の係数を用いてそれぞれ独立に12bitから8bitに階調補正する。この階調補正には、マトリクス形式の高感度デジタル信号階調補正LUTと低感度デジタル信号階調補正LUTが用いられる。各階調補正用LUTは、高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Lが入力されると、信号の値に応じてデータを出力し、階調変換を行い、階調補正後の高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Lを出力する。これらの階調補正用LUTは、予め制御部80のメモリ領域やメモリ90に保存されたものであってもよいし、またユーザ設定、デジタル信号のヒストグラム等を基に行われる演算により適応的に求められるものであってもよい。
【0034】
合成処理部55は、階調補正後の高感度デジタル信号Hと低感度デジタル信号Lを各R,G,B毎に合成し、R信号,G信号,B信号からなる合成デジタル信号Sを生成する。ここでは、一例として以下のような式を用いて合成が行われる。
【0035】
【数1】

Figure 2004242015
【0036】
ここで、式(1),(2),(3)において、パラメータpは、加算されたデジタル信号全体に対するゲインであり、これによって加算後のデータに対するダイナミックレンジの制御を行う。この値が小さいほど、ダイナミックレンジは広く、逆に大きいほど、ダイナミックレンジは狭くなる。具体的には、コントラストの高いシーン(真夏の晴天など)では0.8に、曇りや日陰では0.86、室内蛍光灯下では0.9といったようにシーンに応じてこの値を変化させてやることにより、8bitの階調値を有効に使用することが可能となる。
【0037】
パラメータthは、高感度デジタル信号Hに対し低感度デジタル信号Lをどの程度混ぜ合わせるかの比率を表すものであり、高感度デジタル信号Hと低感度デジタル信号Lの信号強度に応じて予め決定することができる。実際の合成処理においては、高感度デジタル信号Hと、パラメータth, pと、上記式(2)及び(3)に従い決定されるh_gain及びl_gainを算出し、高感度デジタル信号H及び低感度デジタル信号Lに、それぞれh_gain及びl_gainを乗算して、各信号を加算することにより、合成デジタル信号Sを生成する。一例として、thを固定とし、pをシーンに応じて可変とすることで処理を実行することが可能である。
【0038】
YC処理部56は、所定の同時化処理を行い、合成信号SのR信号、G信号、B信号から輝度信号Yとクロマ信号Cr,Cbとを作成する回路である。また、YC処理部56は、生成した輝度信号Yとクロマ信号Cr,Cbに対し、ノイズ低減等の各処理を施し、非圧縮状態の画像データを生成する。生成された画像データは、圧縮される場合には圧縮処理部60で圧縮された後に、また非圧縮のままの場合には、直接画像記録再生部100に送られ、記録媒体105に記録される。
【0039】
以下、ヒストグラム検出部51について詳述する。
【0040】
高感度信号積算部151は、高感度デジタル信号HをそれぞれR,G,Bの色毎に積算し、色毎のヒストグラム及び累積頻度を作成するものである。ここで、高感度信号積算部151は、12ビット階調の高感度デジタル信号Hを6ビットシフトし、6ビット換算のデータ(64階調)としてヒストグラムを求める。図4は、高感度デジタル信号HのGについて作成されたヒストグラムの例を示す。
【0041】
信号レベル検出部152は、低感度デジタル信号Lの各色R,G,B信号レベルの特性を算出し、後段に設けられた低感度信号積算部153に出力するものである。ここで、信号レベル検出部152が検出する信号レベルの特性とは、信号のレベルの大まかな分布状態、一例として、12ビット階調で表されている各色R,G,Bの信号が、ハイライト側にどの程度信号成分を含んでいるかを検出する。
【0042】
具体的に、信号レベル検出部152は、12ビット階調で表現された各色信号が、(1)階調レベル2048〜4095の成分(12ビット目が1)、(2)階調レベル1024〜2047の成分、(3)階調レベル512〜1023の成分、そして511以下の成分をそれぞれいくつ含むかをカウントする。以下、具体的な算出方法を図5のフローチャートを基に説明する。
【0043】
まず、信号レベル検出部152は、低感度デジタル信号Lを受領すると(ステップS1)、受け取った信号の各色毎の各信号成分の12ビット目が1であるかどうかを確認する(ステップS2)。ステップS2において、12ビット目が1である場合には、その成分は、2048〜4095の内の何れかの大きさを持つ(最大で4095)としてカウントを行い(ステップS3)、0である場合には、11ビット目が1であるかどうかを確認する(ステップS4)。
【0044】
ステップS4において、11ビット目が1である場合には、その成分は、1024〜2047の内の何れかの大きさを持つ(最大で2047)としてカウントを行い(ステップS5)、0である場合には、10ビット目が1であるかどうかを確認する(ステップS6)。
【0045】
ステップS6において、10ビット目が1である場合には、その成分は、512〜1023の内の何れかの大きさを持つ(最大で1023)としてカウントを行い(ステップS7)、0である場合には、その成分は、511以下の何れかの大きさを持つ(最大で511)としてカウントを行う(ステップS8)。1成分についてのカウント終了後、次の成分があるかどうかを確認し、次成分が存在するのであれば、ステップS2に戻り、次成分について同様のカウントを行う(ステップS9)。次成分が無ければ、カウントを終了する。
【0046】
信号レベル検出部152は、カウントが終了すると、各成分毎のカウント数を確認し、信号レベルを決定する(ステップS10、ステップS11)。まず、階調レベル2048〜4095の成分についてのカウント数が予め定められた所定値以上であるかどうかを確認し、所定値以上であれば信号レベル1であるとする。ここで、所定値より小さければ、1024〜2047の成分が予め定められた所定値以上であるかどうかを確認し、所定値以上であれば信号レベル2であるとする。さらにここで、所定値より小さければ、512〜1023の成分が予め定められた所定値以上であるかどうかを確認し、所定値以上であれば信号レベル3であるとし、所定値より小さければ信号レベル4であるとする。
【0047】
低感度信号積算部153は、信号レベル検出部152によって確認された信号レベルを基に、低感度デジタル信号LをそれぞれR,G,Bの色毎に積算し、色毎のヒストグラム及び累積頻度を作成するものである。ここで、信号レベルに応じてとは、12ビット階調の高感度デジタル信号Hをレベルに応じてシフトするビット数を変更することを意味する。
【0048】
図6は、信号レベルと、ヒストグラム作成時の階調分割の関係を示す図である。低感度信号積算部153では、信号レベル1の場合には、12ビット階調の信号を6ビットシフトし、信号成分を積算することにより、12ビットのダイナミックレンジ幅分を64階調で表現する。一方、信号レベル2の場合には、12ビット階調の信号を5ビットシフトしかつ12ビット目を無視して、信号成分を積算することにより、11ビットのダイナミックレンジ幅分を64階調で表現する。同様に、信号レベル3の場合には、12ビット階調の信号を4ビットシフトし、12ビット目及び11ビット目を無視することにより、信号成分を積算し、10ビットのダイナミックレンジ幅分を64階調で表現する。最後に、信号レベル4の場合には、12ビット階調の信号を3ビットシフトし、10〜12ビット目を無視して信号成分を積算することにより、9ビットのダイナミックレンジ幅分を64階調で表現する。
【0049】
なお、以上の説明では、低感度信号の信号レベルが、2047以上であるかどうか(信号レベル1かどうか)についても確認を行ったが、低感度信号の信号レベルが信号レベル1に実効的な数値を持たない場合には、信号レベル1であるかどうかの判断を省略し、低感度信号が信号レベル2〜4の何れに属するかを判定した後に、ヒストグラムを作成するように構成してもよい。一般に、WハニカムCCDの場合には、低感度信号の信号レベルは、対応する高感度信号の信号レベルの1/4程度であるため、信号レベル1についての確認は不要である。
【0050】
また、以上の説明では、各信号レベルに該当する成分の数が所定値以上であるかどうかで、ヒストグラム作成範囲を変更したが、特にこれに限られることはなく、一度12ビット階調の信号を6ビットシフトして、ヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムから最適な信号レベルを判断し、ヒストグラムを再作成するように構成してもよい。
【0051】
なお、ヒストグラム検出部51によって検出された、高感度信号H及び低感度信号Lの各ヒストグラムは、ゲイン調整部53,階調補正部54,合成処理部55等におけるゲイン、補正係数、h_gain及びl_gain等を決定するのに用いられる。
【0052】
以上、本実施形態によれば、低感度信号Lについては、その信号特性に応じてヒストグラムが作成される。一般に低感度信号Lは、高感度信号Hに比べてダイナミックレンジ幅が狭く、12ビット目、11ビット目等に実効的な信号が含まれないような場合も多々考えられる。したがって、信号の特性に応じて、検出するダイナミックレンジを変更することによって、12ビットのダイナミックレンジ幅よりも狭いダイナミックレンジ幅について64階調で表現することにより、12ビットのダイナミックレンジ幅をそのまま64階調表現していた場合と比べて、低感度信号の信号特性をよりよく表現するヒストグラムを作成することが可能である。
【0053】
また、本実施形態によれば、検出するダイナミックレンジを変更することにより検出精度の向上を図るため、特別な回路の構成や記憶装置の追加を必要としない。したがって、LSIなどハードかする際のコストアップを抑えつつ、検出精度の向上を図ることができる。
【0054】
なお、本実施形態においてはWハニカムCCDと呼ばれる撮像素子を備えた撮像装置として説明を行ったが、これに限らず、高感度信号及び低感度信号を取得可能な各種撮像装置に上記信号処理回路を適用しても構わない。
【0055】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒストグラムの階調分解能を落とす際に、検出信号の特性に応じて、検出するダイナミックレンジを変更することによって、回路構成の簡素化を図り、LSIなどハード化する際のコストアップを抑えつつ、ヒストグラムの検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のデジタルカメラを示すブロック図である。
【図2】固体撮像素子の部分拡大平面図である。
【図3】信号処理部における処理の詳細を示すブロック図である。
【図4】高感度デジタル信号HのGについて作成されたヒストグラムの例を示す。
【図5】ヒストグラム算出処理を示すフローチャートである。
【図6】信号レベルと、ヒストグラム作成時の階調分割の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 デジタルカメラ
10 光学系
20 撮像部
21 固体撮像素子
22 受光素子
24 垂直転送路
26 水平転送路
28 出力部
30 A/D撮像処理部
40 駆動制御部
50 信号処理部
51 ヒストグラム検出部
52 最適化合成処理回路
53 ゲイン調整部
54 階調補正部
55 合成処理部
56 YC処理部
60 圧縮処理部
70 表示部
80 制御部
90 メモリ
100 画像記録再生部
105 記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal processing method, a signal processing circuit, and an imaging device, and more particularly, to an imaging device such as a digital camera or a digital video camera equipped with an imaging device capable of outputting a high-sensitivity signal and a low-sensitivity signal, and a signal used therefor The present invention relates to a processing circuit and a signal processing method.
[0002]
[Prior art]
In general, an image pickup apparatus such as a digital camera or a digital video camera has a specific dynamic range determined by a charge storage capacity of a built-in image pickup device. The dynamic range of this image sensor is narrower than the dynamic range of a silver salt negative film obtained by a camera using a silver salt film.
[0003]
Therefore, when shooting a scene in which a very bright (high brightness) subject and a relatively dark (low brightness) subject are mixed, such as when shooting indoors or outdoors, either a high brightness subject or a low brightness subject The exposure time is controlled so that one is at an appropriate level. Under such control, if the low-brightness subject is set to the proper level, the high-brightness part will be overexposed, and if the high-brightness subject is set to the proper level, the low-brightness part will be blacked out. The case where it cannot be obtained is also assumed.
[0004]
In order to solve such problems, two types of image signals or video signals of high sensitivity signals and low sensitivity signals having different dynamic ranges are acquired for one scene, and the two types of image signals are optimized. An imaging apparatus that obtains a signal having a wide dynamic range by performing synthesis processing has been developed (see Patent Document 1).
[0005]
Here, if uniform optimization processing is performed in any scene, the image quality may be deteriorated depending on the imaging scene. Therefore, a signal having a wide dynamic range as described in Patent Document 1 is used. It is desirable to perform adaptive optimization processing according to the scene.
[0006]
In order to perform this adaptive control, it is necessary to design the gradation based on information such as the contrast (highlight) of the subject. In general, in order to obtain the contrast (highlight) information of the subject, it is conceivable to use a histogram of the captured image (see Patent Document 2). When creating a histogram here, it is desirable to provide a gradation resolution of the histogram equivalent to the resolution of the image to be detected.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-94999 A
[Patent Document 2]
JP2001-8104
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a histogram having a gradation resolution equivalent to the resolution of the detected image is created for each of the two types of image signals, the capacity is 2 compared to an apparatus that captures only one type of image signal. It is necessary to provide a double storage device. For example, when the detection data of one signal has 12-bit gradation, the gradation resolution of the histogram for one signal is also 12-bit gradation (= 4096 gradation), and for two signals, it is twice the 4096 gradation. It is necessary to provide an area for storing data for 8192 gradations. In addition, when the number of data in the histogram is large, the amount of calculation at the time of comparison determination increases, and a heavy load is applied to the arithmetic circuit.
[0009]
In order to solve this, it is conceivable to reduce the resolution of the histogram. However, if the resolution of the histogram is lowered, the detection accuracy of the histogram is lowered, image optimization is not performed properly, and high-quality image data There is also a problem that cannot be obtained.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a histogram detection method, a histogram detection circuit, and an image pickup apparatus using the signal processing circuit with a low calculation load while having a high histogram detection capability. The purpose is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is achieved by the following method.
(1) creating a first histogram showing a signal intensity distribution of the first digital signal;
Creating a second histogram showing a signal intensity distribution of a second digital signal corresponding to the first digital signal,
The histogram calculation method, wherein the first histogram and the second histogram are created with different gradation detection accuracy.
(2) a signal characteristic detection step of detecting a signal characteristic of the second digital signal;
The histogram detection method according to (1), wherein the second histogram is created in accordance with the signal characteristic detected by the signal characteristic detection unit.
(3) First histogram creating means for creating a first histogram showing the signal intensity distribution of the first digital signal, and a second showing the signal intensity distribution of the second digital signal corresponding to the first digital signal. Second histogram creating means for creating a histogram of
The histogram calculation circuit, wherein the first histogram and the second histogram are created with different gradation detection accuracy.
(4) comprising signal characteristic detecting means for detecting the signal characteristic of the second digital signal;
The histogram detection circuit according to (3), wherein the second histogram creation means creates the second histogram according to the signal characteristic detected by the signal characteristic detection unit.
(5) an imaging device having a plurality of light receiving elements each composed of a first light receiving region and a second light receiving region each having different sensitivities;
A first analog signal composed of a plurality of output signals output from each of the first light receiving elements, and a second analog signal composed of a plurality of output signals output from each of the second light receiving elements. An A / D conversion circuit for A / D converting each analog signal to generate a first digital signal and a second digital signal;
A signal processing circuit that performs a plurality of processes on the first digital signal and the second digital signal to generate image data;
The signal processing circuit creates a first histogram creating means for creating a first histogram showing a signal intensity distribution of the first digital signal, and a second histogram showing a signal intensity distribution of the second digital signal. A histogram detection circuit for generating the first histogram and the second histogram with different gradation detection accuracy, respectively.
The image processing apparatus, wherein the signal processing circuit optimizes and synthesizes the first digital signal and the second digital signal according to the first histogram and the second histogram.
(6) The histogram detection circuit includes signal characteristic detection means for detecting a signal characteristic of the second digital signal,
The imaging apparatus according to (5), wherein the second histogram creating unit creates the second histogram according to the signal characteristic detected by the signal characteristic detection unit.
[0012]
According to the above, the gradation detection accuracy of the histogram is different between the first histogram and the second histogram. The gradation detection accuracy of the second histogram is determined according to the signal characteristics of the second digital signal. Therefore, when reducing the gradation resolution of the histogram, the dynamic range to be detected is changed according to the characteristics of the detection signal, thereby simplifying the circuit configuration and suppressing an increase in the cost of hardware such as an LSI. The detection accuracy can be improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram showing a digital camera 1 of the present embodiment. The digital camera 1 includes an optical system 10, an imaging unit 20, an A / D imaging processing unit 30, a drive control unit 40, a signal processing circuit 50, an image data recording unit 60, a display unit 70, and a control unit. 80, a memory 90, and an image recording / reproducing unit 100.
[0015]
The optical system 10 includes a single focus lens configured by combining a single lens or a plurality of lenses to which light from the outside is incident, a lens such as a zoom lens, an aperture for limiting the amount of light from the outside, and the like. It is a light collecting member that focuses incident light from the outside onto the image pickup device of the image pickup unit 20 at the subsequent stage. In the optical system 10, in accordance with the drive signal from the drive control unit 40, focus adjustment according to the distance between the subject and the camera, adjustment of the angle of view by zoom operation, and the like are performed.
[0016]
The imaging unit 20 is arranged at the subsequent stage of the optical system 10 and photoelectrically converts light incident in the digital camera 1 via the optical system 10 for each incident position and extracts it as an electrical signal. In the present embodiment, the imaging unit 20 includes a solid-state imaging device 21 called a W honeycomb CCD, and can acquire two types of signals having different sensitivities by one imaging.
[0017]
FIG. 2 is a partially enlarged plan view of the solid-state image sensor 21. The solid-state imaging device 21 is a so-called honeycomb-structured solid-state imaging device, and is disposed on the surface of a semiconductor substrate in a row direction (direction indicated by an arrow X) and a column direction (direction indicated by an arrow Y) perpendicular thereto. Light receiving element 22 (only a part is numbered in the figure), a vertical transfer unit 24, a horizontal transfer unit 26, and an output unit 28. Among the plurality of light receiving elements 22, the odd-numbered ones are shifted in the column direction by about ½ of the column direction pitch between the adjacent light receiving elements with respect to the even-numbered ones. Are arranged so as to be shifted in the row direction by about ½ of the row direction pitch between the light receiving elements adjacent to the light receiving elements in the even-numbered rows. In FIG. 2, the light receiving elements of 5 rows and 8 columns are shown, but actually, more light receiving elements are provided.
[0018]
The light receiving element 22 generates and accumulates signal charges corresponding to the amount of incident light, and is, for example, a photodiode. Each of the light receiving elements 22 has a main region m having a relatively large light receiving area and a sub region s having a relatively small light receiving area. The main region m and the sub region s generate and accumulate signal charges corresponding to light having a predetermined spectral sensitivity. The sub-region s has a light receiving sensitivity lower than that of the main region m, and the amount of accumulated signal charges is smaller than that of the main region m.
[0019]
Above each light receiving element 22, any one of red (indicated by R), green (indicated by G), or blue (indicated by B) color filter (not shown) is provided. . Here, the main region m and the sub region s in the same light receiving element 22 are provided with the same color filter. The light receiving regions m and s of each light receiving element 22 generate and accumulate signal charges corresponding to the light of each color.
[0020]
The vertical transfer unit 24 reads signal charges from the respective light receiving elements 22 and transfers them in the column direction. The vertical transfer units 24 are provided on the side of the light receiving elements 22 corresponding to the columns. The vertical transfer unit 24 reads the signal charges in the main region m and the signal charges in the sub region s independently in the column direction and transfers them to the horizontal transfer unit 26. The horizontal transfer unit 26 transfers the signal charges from the plurality of vertical transfer units 24 and transfers the transferred signal charges in the row direction. The output unit 400 outputs a voltage signal corresponding to the signal charge amount transferred from the horizontal transfer unit 26. Hereinafter, a plurality of voltage signals generated based on a plurality of charge signals from a plurality of main regions m are collectively generated based on a high sensitivity signal H and a plurality of charge signals from a plurality of subregions s. The plurality of voltage signals are referred to as low sensitivity signals L. Both the high sensitivity signal H and the low sensitivity signal L are sent to the A / D imaging processing unit 30.
[0021]
The A / D imaging processing unit 30 performs predetermined analog signal processing such as bias adjustment and gain adjustment of the high sensitivity signal H and the low sensitivity signal L, and then performs A / D conversion to digitize each signal. is there. Here, high-sensitivity signal H and the low-sensitivity signal L is converted into a digital signal by the independently 12-bit gradation, high-sensitivity digital signal H a and the low-sensitivity digital signal H b is generated. High-sensitivity digital signal H a and the low-sensitivity digital signal H b generated is sent to the signal processing unit 50.
[0022]
The drive control unit 40 drives the lens of the optical system 10, the transfer timing signal for transferring the charge signal generated by the imaging unit 20, and the driving timing of the A / D imaging processing unit 30 based on an instruction from the control unit 80. Etc. to control each part. The focus control and the control at the time of imaging are determined by the drive control unit 40 based on an instruction from the control unit, and each signal generated after the imaging is sequentially sent to the signal processing unit 50.
[0023]
The signal processing unit 50 performs an optimization process of a high-sensitivity digital signal H a and the low-sensitivity digital signal H b, synthesized by the one optimized sensitivity digital signal H a and the low-sensitivity digital signal H b Image data is generated. The signal processing unit 50 is connected to the bus 110, and the generated image data is recorded on the recording medium 105 connected to the image recording / playback unit 100 via the compression processing unit 60 or the bus 110. The signal processing unit 50 will be described in detail later.
[0024]
The compression processing unit 60 is connected to the bus line 110 and performs compression processing according to a predetermined image format such as TIFF or JPEG on the image data generated by the signal processing unit 50 to change the data amount of the image data. Let Whether or not to perform data compression depends on user settings. When data compression processing is not performed, image data may be directly written from the signal processing unit 50 to the recording medium 105.
[0025]
The display unit 70 is connected to the bus line 110 and has a display made of liquid crystal or the like. The display unit 70 displays on the display a subject image acquired before imaging and image data after imaging, and displays settings of the digital camera and the like to the user.
[0026]
The control unit 80 includes a CPU that performs high-speed calculation, performs various calculations based on an imaging instruction from a shutter button (not shown), and performs overall control of the entire imaging operation of the entire imaging operation of each unit of the digital camera 1. Further, at the time of imaging, it functions as a part of specific control such as control of auto focus, automatic exposure control, auto white balance, etc. and calculation assistance of each processing unit as necessary.
[0027]
The memory 90 is a built-in recording unit that stores various setting values of the digital camera and temporarily records the calculation results calculated by each unit. Each part of the digital camera exchanges data through a memory if necessary.
[0028]
The image recording / playback unit 100 can be connected to an external recording medium 105 such as smart media or xD-Picture Card, and records and saves the created image data in the external recording medium 105. The image recording / playback unit 100 is configured to be able to display data on the display of the display unit 70 by reading data from the external recording medium 105 and outputting the data to the display unit 70 during playback of the image.
[0029]
FIG. 3 is a block diagram showing details of processing in the signal processing unit 50. The signal processing unit 50 includes a histogram detection unit 51, a gain adjustment unit 53, a gradation correction unit 54, a synthesis processing unit 55, and a YC processing unit 56. Both high-sensitivity digital signal H a and the low-sensitivity digital signal H b inputted to the signal processing unit 50 is sent to the histogram detection unit 51 and the gain adjusting unit 53.
[0030]
Histogram detector 51, respectively a high-sensitivity digital signal H a and low-sensitivity digital signal L a by multiplying R, G, for each color of B, and calculates the Color histogram and Color of average integration value. The histogram detection unit 51 includes a high sensitivity signal integration unit 151, a signal level detection unit 152, and a low sensitivity signal integration unit 153.
[0031]
The gain adjustment unit 53 is a multiplication circuit that performs gain adjustment of a digital signal such as white balance adjustment. The white balance adjustment is a process of correcting the color balance according to the color (color temperature) of the light source so that a white subject is imaged as white. In general, when the white balance is not adjusted, due to the difference in color temperature, an image obtained under a fluorescent lamp tends to be greenish, and an image obtained under an incandescent lamp tends to be reddish.
[0032]
Gain adjusting unit 53, in particular white balance adjustment, R obtained by the signal integration unit 51 for the high-sensitivity digital signal H a, G, the integrated value R sum of B signal, G sum, B sum based on , G sum and other signals R sum , B sum R sum / G sum , B sum / G sum are calculated. Then, the color level between RGB is adjusted by multiplying the signals R and B by the gain correction coefficient for each color calculated according to the obtained ratio. Here, the gain correction coefficients obtained from the high-sensitivity digital signal H a, the high-sensitivity digital signal H a R, B signals and low-sensitivity digital signal L a of R, each digital signal H a fit over the B signal, L to adjust the white balance of a.
[0033]
Tone correction unit 54, gradation correction 8bit from 12bit independently using a predetermined coefficient the gradation of the high-sensitivity digital signal after the gain adjustment H a and low-sensitivity digital signal L a. For this gradation correction, a high sensitivity digital signal gradation correction LUT and a low sensitivity digital signal gradation correction LUT in a matrix format are used. LUT for gradation correction, the high-sensitivity digital signal H a and low-sensitivity digital signal L a is input, and outputs the data according to the value of the signal, performs tone conversion, high sensitivity after tone correction The digital signal Hb and the low sensitivity digital signal Lb are output. These gradation correction LUTs may be stored in advance in the memory area of the control unit 80 or the memory 90, or may be adaptively determined by calculations performed based on user settings, digital signal histograms, and the like. It may be required.
[0034]
Synthesis processing unit 55, a high-sensitivity digital signal H b and the low-sensitivity digital signal L b of the gradation-corrected synthesized for each R, G, B, R signal, G signal, consisting of B signal composite digital signal S Is generated. Here, as an example, the synthesis is performed using the following equation.
[0035]
[Expression 1]
Figure 2004242015
[0036]
Here, in Expressions (1), (2), and (3), the parameter p is a gain for the entire added digital signal, and thereby controls the dynamic range for the added data. The smaller the value, the wider the dynamic range, and vice versa. Specifically, this value is changed according to the scene, such as 0.8 for high-contrast scenes (midsummer sunny weather, etc.), 0.86 for cloudy or shaded, 0.9 for indoor fluorescent lights, etc. By doing so, it is possible to effectively use the 8-bit gradation value.
[0037]
Parameter th is representative of the high-sensitivity digital signal H b to one of the ratios extent mix the low-sensitivity digital signal L b, according to the signal strength of the high-sensitivity digital signal H b and the low-sensitivity digital signal L b Can be determined in advance. In actual synthesis processing, the high-sensitivity digital signal Hb , the parameters th and p, and h_gain and l_gain determined according to the above equations (2) and (3) are calculated, and the high-sensitivity digital signal Hb and low-sensitivity are calculated. into a digital signal L b, respectively multiplied by h_gain and L_gain, by adding the respective signals to generate a composite digital signal S. As an example, it is possible to execute processing by fixing th and changing p according to the scene.
[0038]
The YC processing unit 56 is a circuit that performs a predetermined synchronization process and creates a luminance signal Y and chroma signals Cr and Cb from the R signal, G signal, and B signal of the synthesized signal S. In addition, the YC processing unit 56 performs various processes such as noise reduction on the generated luminance signal Y and chroma signals Cr and Cb to generate uncompressed image data. The generated image data is compressed by the compression processing unit 60 when compressed, or directly sent to the image recording / reproducing unit 100 and recorded on the recording medium 105 when not compressed. .
[0039]
Hereinafter, the histogram detection unit 51 will be described in detail.
[0040]
High-sensitivity signal integration section 151 is for the high-sensitivity digital signal H a integrating R, G, for each color of B, respectively, to create a histogram and the cumulative frequency of each color. Here, the high sensitivity signal accumulator 151, 12 a high-sensitivity digital signal H a bit gradation shifted by 6 bits, a histogram as data of 6 bit conversion (64 gradations). Figure 4 shows an example of a histogram created for G sensitive digital signal H a.
[0041]
Signal level detecting unit 152 is for calculating the color R of the low-sensitivity digital signal L a, G, the characteristics of the B signal level, and outputs the low-sensitivity signal integration section 153 provided on the subsequent stage. Here, the characteristic of the signal level detected by the signal level detection unit 152 is a rough distribution state of the signal level, for example, signals of each color R, G, B represented by 12-bit gradation are high. It detects how much signal components are included on the write side.
[0042]
Specifically, the signal level detection unit 152 indicates that each color signal expressed in 12-bit gradation is (1) a component of gradation levels 2048 to 4095 (the 12th bit is 1), and (2) gradation level 1024 to The number of components including 2047, (3) components of gradation levels 512 to 1023, and 511 or less are counted. Hereinafter, a specific calculation method will be described based on the flowchart of FIG.
[0043]
First, the signal level detector 152, upon receiving the low-sensitivity digital signal L a (step S1), 12 bit of the signal components of each color of the received signal to determine whether it is 1 (step S2) . If the 12th bit is 1 in step S2, the component is counted as having any size from 2048 to 4095 (maximum 4095) (step S3). Is checked whether the 11th bit is 1 (step S4).
[0044]
If the 11th bit is 1 in step S4, the component is counted as having any one of 1024 to 2047 (maximum 2047) (step S5) and is 0. Is checked whether the 10th bit is 1 (step S6).
[0045]
In step S6, when the 10th bit is 1, the component is counted as having any one of 512 to 1023 (maximum 1023) (step S7), and when it is 0 The component is counted as having any size of 511 or less (maximum 511) (step S8). After the counting for one component is completed, it is confirmed whether or not there is a next component. If there is a next component, the process returns to step S2 and the same counting is performed for the next component (step S9). If there is no next component, the counting ends.
[0046]
When the count ends, the signal level detection unit 152 checks the count number for each component and determines the signal level (steps S10 and S11). First, it is confirmed whether or not the count number for the components of the gradation levels 2048 to 4095 is equal to or greater than a predetermined value, and if it is equal to or greater than the predetermined value, it is assumed that the signal level is 1. Here, if it is smaller than the predetermined value, it is confirmed whether or not the components of 1024 to 2047 are not less than a predetermined value, and if it is not less than the predetermined value, it is assumed that the signal level is 2. Further, if it is smaller than the predetermined value, it is checked whether or not the components 512 to 1023 are equal to or higher than a predetermined value. If it is equal to or higher than the predetermined value, the signal level 3 is assumed. Assume that it is level 4.
[0047]
Low-sensitivity signal integration section 153, based on the signal level checked by the signal level detector 152, a low-sensitivity digital signal L a by multiplying R, G, for each color of B, respectively, histograms and cumulative frequency for each color Is to create. Here, according to the signal level, means changing the number of bits to be shifted in accordance with high-sensitivity digital signal H a 12-bit gradation level.
[0048]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the signal level and the gradation division at the time of creating the histogram. In the case of the signal level 1, the low-sensitivity signal integrating unit 153 shifts the 12-bit gradation signal by 6 bits and integrates the signal component to express the 12-bit dynamic range width with 64 gradations. . On the other hand, in the case of signal level 2, the 12-bit gradation signal is shifted by 5 bits and the 12th bit is ignored, and the signal components are integrated, so that the 11-bit dynamic range width can be reduced to 64 gradations. Express. Similarly, in the case of the signal level 3, the signal component is integrated by shifting the 12-bit gradation signal by 4 bits and ignoring the 12th and 11th bits, and the 10-bit dynamic range width is obtained. Expressed in 64 gradations. Finally, in the case of the signal level 4, the 12-bit gradation signal is shifted by 3 bits, and the signal components are integrated ignoring the 10th to 12th bits, so that the 9-bit dynamic range width is increased to the 64th floor. Express in key.
[0049]
In the above description, whether or not the signal level of the low-sensitivity signal is 2047 or more (whether or not the signal level is 1) is also confirmed. However, the signal level of the low-sensitivity signal is effective for the signal level 1. In the case of not having a numerical value, the determination of whether or not the signal level is 1 may be omitted, and the histogram may be created after determining which of the signal levels 2 to 4 the low sensitivity signal belongs to. Good. In general, in the case of the W honeycomb CCD, the signal level of the low sensitivity signal is about ¼ of the signal level of the corresponding high sensitivity signal, and therefore confirmation of the signal level 1 is unnecessary.
[0050]
In the above description, the histogram creation range is changed depending on whether or not the number of components corresponding to each signal level is greater than or equal to a predetermined value. However, the present invention is not limited to this. May be shifted by 6 bits to create a histogram, determine an optimum signal level from the created histogram, and recreate the histogram.
[0051]
Incidentally, detected by the histogram detector 51, the histogram of the high-sensitivity signal H a and low-sensitivity signals L a, the gain adjustment section 53, the gradation correction section 54, a gain in the synthesis processing section 55 or the like, the correction coefficient, H_gain And l_gain etc. are used.
[0052]
As described above, according to the present embodiment, for the low-sensitivity signal L a, the histogram is created in response to the signal characteristics. Generally low-sensitivity signal L a has a narrow dynamic range width as compared with the high-sensitivity signal H a, 12 bit, contemplated many cases that do not contain an effective signal to the 11 bit or the like. Therefore, by changing the dynamic range to be detected in accordance with the characteristics of the signal, the dynamic range width narrower than the 12-bit dynamic range width is expressed in 64 gradations, so that the 12-bit dynamic range width is directly 64. It is possible to create a histogram that better expresses the signal characteristics of the low-sensitivity signal as compared to the case where gradation is expressed.
[0053]
In addition, according to the present embodiment, since the detection accuracy is improved by changing the dynamic range to be detected, no special circuit configuration or storage device is required. Therefore, it is possible to improve detection accuracy while suppressing an increase in cost when hardware such as LSI is used.
[0054]
Although the present embodiment has been described as an image pickup apparatus including an image pickup device called a W honeycomb CCD, the present invention is not limited thereto, and the signal processing circuit described above can be applied to various image pickup apparatuses capable of acquiring a high sensitivity signal and a low sensitivity signal. May be applied.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, when reducing the gradation resolution of a histogram, the dynamic range to be detected is changed according to the characteristics of the detection signal, thereby simplifying the circuit configuration and reducing the cost of hardware such as an LSI. It is possible to improve the detection accuracy of the histogram while suppressing the increase.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a digital camera according to an embodiment.
FIG. 2 is a partially enlarged plan view of a solid-state image sensor.
FIG. 3 is a block diagram showing details of processing in a signal processing unit.
Figure 4 shows an example of a histogram created for G sensitive digital signal H a.
FIG. 5 is a flowchart showing a histogram calculation process.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a signal level and gradation division when creating a histogram.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Digital camera 10 Optical system 20 Image pick-up part 21 Solid-state image pick-up element 22 Light receiving element 24 Vertical transfer path 26 Horizontal transfer path 28 Output part 30 A / D image pick-up process part 40 Drive control part 50 Signal process part 51 Histogram detection part 52 Optimization synthesis | combination Processing circuit 53 Gain adjustment unit 54 Gradation correction unit 55 Composition processing unit 56 YC processing unit 60 Compression processing unit 70 Display unit 80 Control unit 90 Memory 100 Image recording / reproducing unit 105 Recording medium

Claims (6)

第1のデジタル信号の信号強度分布を示す第1のヒストグラムを作成するステップと、
前記第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号の信号強度分布を示す第2のヒストグラムを作成するステップと、を備え、
前記第1のヒストグラムと前記第2のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出方法。
Creating a first histogram showing a signal intensity distribution of the first digital signal;
Creating a second histogram showing a signal intensity distribution of a second digital signal corresponding to the first digital signal;
The histogram calculation method, wherein the first histogram and the second histogram are created with different gradation detection accuracy.
前記第2のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出ステップを備え、
前記第2のヒストグラムは、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて作成されることを特徴とする請求項1記載のヒストグラム検出方法。
A signal characteristic detection step of detecting a signal characteristic of the second digital signal;
The histogram detection method according to claim 1, wherein the second histogram is created according to the signal characteristic detected by the signal characteristic detection unit.
第1のデジタル信号の信号強度分布を示す第1のヒストグラムを作成する第1ヒストグラム作成手段と、前記第1のデジタル信号に対応する第2のデジタル信号の信号強度分布を示す第2のヒストグラムを作成する第2ヒストグラム作成手段と、を備え、
前記第1のヒストグラムと前記第2のヒストグラムは、それぞれ異なる階調検出精度で作成されることを特徴とするヒストグラム算出回路。
First histogram creating means for creating a first histogram showing the signal intensity distribution of the first digital signal, and a second histogram showing the signal intensity distribution of the second digital signal corresponding to the first digital signal Second histogram creating means for creating,
The histogram calculation circuit, wherein the first histogram and the second histogram are created with different gradation detection accuracy.
前記第2のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第2ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第2のヒストグラムを作成することを特徴とする請求項3記載のヒストグラム検出回路。
Comprising signal characteristic detecting means for detecting a signal characteristic of the second digital signal;
4. The histogram detection circuit according to claim 3, wherein the second histogram creation means creates the second histogram according to the signal characteristic detected by the signal characteristic detection unit.
それぞれ異なる感度を有する第1の受光領域及び第2の受光領域からそれぞれ構成される複数の受光素子を有する撮像素子と、
前記第1の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第1のアナログ信号と、前記第2の受光素子の各々から出力される複数の出力信号から構成される第2のアナログ信号とをそれぞれA/D変換して第1のデジタル信号及び第2のデジタル信号を生成するA/D変換回路と、
前記第1のデジタル信号及び第2のデジタル信号に複数の処理を施し、画像データを生成する信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路は、前記第1のデジタル信号の信号強度分布を示す第1のヒストグラムを作成する第1ヒストグラム作成手段と、前記第2のデジタル信号の信号強度分布を示す第2のヒストグラムを作成する第2ヒストグラム作成手段とを有し、前記第1のヒストグラムと前記第2のヒストグラムをそれぞれ異なる階調検出精度で作成するヒストグラム検出回路を備え、
前記信号処理回路は、前記第1のヒストグラム及び第2のヒストグラムに応じて前記第1のデジタル信号及び前記第2のデジタル信号の最適化及び合成を行うことを特徴とする撮像装置。
An imaging device having a plurality of light receiving elements each composed of a first light receiving region and a second light receiving region each having a different sensitivity;
A first analog signal composed of a plurality of output signals output from each of the first light receiving elements, and a second analog signal composed of a plurality of output signals output from each of the second light receiving elements. An A / D conversion circuit for A / D converting each analog signal to generate a first digital signal and a second digital signal;
A signal processing circuit that performs a plurality of processes on the first digital signal and the second digital signal to generate image data;
The signal processing circuit creates a first histogram creating means for creating a first histogram showing a signal intensity distribution of the first digital signal, and a second histogram showing a signal intensity distribution of the second digital signal. A histogram detection circuit for generating the first histogram and the second histogram with different gradation detection accuracy, respectively.
The image processing apparatus, wherein the signal processing circuit optimizes and synthesizes the first digital signal and the second digital signal according to the first histogram and the second histogram.
前記ヒストグラム検出回路は、前記第2のデジタル信号の信号特性を検出する信号特性検出手段を備え、
前記第2ヒストグラム作成手段は、前記信号特性検出部により検出された前記信号特性に応じて前記第2のヒストグラムを作成することを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
The histogram detection circuit includes signal characteristic detection means for detecting a signal characteristic of the second digital signal,
The imaging apparatus according to claim 5, wherein the second histogram creating unit creates the second histogram according to the signal characteristic detected by the signal characteristic detection unit.
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