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JP2008219117A - Image processor and image processing method - Google Patents

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JP2008219117A
JP2008219117A JP2007049878A JP2007049878A JP2008219117A JP 2008219117 A JP2008219117 A JP 2008219117A JP 2007049878 A JP2007049878 A JP 2007049878A JP 2007049878 A JP2007049878 A JP 2007049878A JP 2008219117 A JP2008219117 A JP 2008219117A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gain
image signal
image processing
digital image
correction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007049878A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Sako
靖史 佐光
Tsutomu Okuno
勉 奥野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Acutelogic Corp
Original Assignee
Acutelogic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acutelogic Corp filed Critical Acutelogic Corp
Priority to JP2007049878A priority Critical patent/JP2008219117A/en
Publication of JP2008219117A publication Critical patent/JP2008219117A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately perform correction, thereby allowing a digital image signal relative to the change of a light amount to have prescribed linearity without increasing a storage capacity for storing correction values even if ISO sensitivity and a gain to be set are stepless. <P>SOLUTION: An image processor includes: a digital signal correcting unit 13 for correcting a digital image signal C according to the gain of a variable gain amplifier 8. The digital signal correcting part 13 includes: a look-up table 17 for storing correction values of the digital image signal C by association with the prescribed gain; and an interpolation processing part 16 for generating the correction values of the digital image signal C based on the correction value P<SB>1</SB>on the look-up table 17 and a noncoincidence gain when the gain is the noncoincidence gain which is not coincident with the prescribed gain. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、被写体を撮影して得られた撮影光をデジタル変換して出力する画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、入射光を光電変換してデジタル画像信号を出力する際の補正方法に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for digitally converting and outputting photographing light obtained by photographing a subject, and more particularly to a correction method for photoelectrically converting incident light to output a digital image signal. .

従来、デジタルカメラなどのデジタル式画像処理装置において、複数の光電変換素子が配列されて、入射光を光電変換して電気信号を出力する撮像素子(例えば、CCD:Charge Coupled Devices)と、前記電気信号を増幅する可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器から出力される画像信号をA/D変換してデジタル画像信号を出力するA/D変換器とを備え、入射光の光量に対応付けてデジタル画像信号を出力するように構成されているものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a digital image processing apparatus such as a digital camera, an image sensor (for example, a CCD: Charge Coupled Devices) in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged and photoelectrically converts incident light to output an electric signal, and the electric A variable gain amplifier for amplifying the signal; and an A / D converter for A / D converting the image signal output from the variable gain amplifier to output a digital image signal. Some are configured to output an image signal.

また、この際、予め、入射光の光量に対する光電変換特性やA/D変換特性等を計測し、光量の変化に対するデジタル画像信号が所定の線形性を有するように、デジタル画像信号を補正する補正値を格納した補正テーブルを備えているものがある(例えば、特許文献1、2参照)。   At this time, the photoelectric conversion characteristics and A / D conversion characteristics with respect to the amount of incident light are measured in advance, and the digital image signal is corrected so that the digital image signal with respect to the change in the amount of light has a predetermined linearity. Some have a correction table storing values (for example, see Patent Documents 1 and 2).

また、デジタルカメラのように、ISO感度(利得)に応じて、可変利得増幅器の利得を変化させるものがある。例えば、ISO感度100の場合には、0.1lux・sec.の光量から得られた信号を1倍の増幅信号、ISO感度200の場合には、0.05lux・sec.の光量から得られた信号を2倍の増幅信号、ISO感度400の場合には、0.025lux・sec.の光量から得られた信号を4倍の増幅信号として出力する。
特開2005-205211号公報 特開2006-180500号公報
Some digital cameras change the gain of a variable gain amplifier according to ISO sensitivity (gain). For example, in the case of ISO sensitivity 100, 0.1 lux · sec. In the case where the signal obtained from the light quantity of 1 is an amplified signal of 1 time and ISO sensitivity is 200, 0.05 lux · sec. In the case of a double amplified signal with an ISO sensitivity of 400, the signal obtained from the light quantity of 0.025 lux · sec. The signal obtained from the amount of light is output as an amplified signal of 4 times.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-205211 JP 2006-180500 A

しかしながら、可変利得増幅器の利得に応じて、光量に対する可変利得増幅器からA/D変換器に入力される電気信号の線形性が変化するので、デジタル信号を精度良く補正するために、さらに改善の余地があった。また、複数のISO感度(利得)の夫々毎に、補正値を備えるものとすれば、この補正値を格納するための記憶容量が増大して生産性を損なう虞があり、さらに、利得の設定が無段階に要求される際には、一層、補正値を格納することが困難になり、延いては、線形性を精度良く補正することが困難であった。   However, since the linearity of the electric signal input from the variable gain amplifier to the A / D converter with respect to the amount of light changes according to the gain of the variable gain amplifier, there is room for further improvement in order to accurately correct the digital signal. was there. Further, if a correction value is provided for each of a plurality of ISO sensitivities (gains), there is a risk that the storage capacity for storing the correction value may increase and the productivity may be impaired, and further, the gain setting may be performed. However, it is difficult to store the correction value, and further, it is difficult to accurately correct the linearity.

そこで、本発明は、複数のISO感度や利得の設定に応じて、デジタル画像信号が光量の変化に対して所定の線形性を有するように精度良く補正でき、さらには、設定されるISO感度や利得が無段階であっても、補正値を格納するための記憶容量を増大させることなく補正でき、延いては回路規模を縮小できて生産性の優れた画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。   Therefore, according to the present invention, the digital image signal can be accurately corrected so as to have a predetermined linearity with respect to a change in the amount of light in accordance with a plurality of ISO sensitivities and gain settings. Provided is an image processing apparatus and an image processing method that can correct even if the gain is stepless without increasing the storage capacity for storing the correction value, and thus can reduce the circuit scale and have excellent productivity. For the purpose.

かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、画像処理装置において、複数の光電変換素子が配列されて、入射光を光電変換してアナログ画像信号を出力する撮像素子と、前記アナログ画像信号を増幅する可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器から出力される画像信号をA/D変換してデジタル画像信号を出力するA/D変換器と、前記可変利得増幅器の利得に応じて、前記デジタル画像信号を補正する光電変換特性補正手段と、を備えていることを特徴とする。   The invention according to claim 1, which has been made to achieve such an object, is an image processing device in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, photoelectric conversion of incident light is performed, and an analog image signal is output. A variable gain amplifier for amplifying the analog image signal, an A / D converter for A / D converting the image signal output from the variable gain amplifier and outputting a digital image signal, and a gain of the variable gain amplifier And a photoelectric conversion characteristic correcting means for correcting the digital image signal.

請求項1に記載の画像処理装置によれば、可変利得増幅器の利得に応じて、デジタル画像信号を補正する光電変換特性補正手段を備えているので、複数のISO感度の夫々毎に、光量の変化に対するデジタル画像信号が所定の線形性を有するように精度良く補正でき、光量に応じた階調を精度良く生成できる。   According to the image processing apparatus of the first aspect, since the photoelectric conversion characteristic correcting unit that corrects the digital image signal according to the gain of the variable gain amplifier is provided, the light amount of each of the plurality of ISO sensitivities is determined. The digital image signal with respect to the change can be accurately corrected so as to have a predetermined linearity, and the gradation corresponding to the light amount can be generated with high accuracy.

また、請求項1に記載の画像処理装置は、請求項2に記載の発明のように、前記光電変換特性補正手段が、所定の前記利得に対応付けられて、前記デジタル画像信号の補正値を格納したルックアップテーブルによって構成され、前記利得が前記所定の利得と一致しない不一致利得である際に、前記ルックアップテーブル上の前記補正値と前記不一致利得とに基づいて、前記デジタル画像信号の補正値を生成する補間手段を備えていることにより、可変利得増幅器を介して設定されるISO感度や利得を複数備えていても、補正値を格納するための記憶容量が増大することなく、さらには、設定されるISO感度や利得が無段階であっても、補正値を格納するための記憶容量を増大させることなく補正でき、延いては回路規模を縮小できて生産性の優れた画像処理装置を得ることができる。   According to a first aspect of the present invention, in the image processing apparatus according to the second aspect, the photoelectric conversion characteristic correction unit associates the correction value of the digital image signal with the predetermined gain. The digital image signal is corrected based on the correction value and the mismatch gain on the lookup table when the gain is a mismatch gain that does not match the predetermined gain. Since the interpolation means for generating the value is provided, even if a plurality of ISO sensitivities and gains set via the variable gain amplifier are provided, the storage capacity for storing the correction value does not increase. Even if the ISO sensitivity and gain that are set are stepless, it can be corrected without increasing the storage capacity for storing the correction value, and the circuit scale can be reduced and the productivity can be reduced. Can be obtained.

また、請求項2に記載の画像処理装置は、請求項3に記載の発明のように、前記ルックアップテーブルには、補正前の前記デジタル画像信号を表すデータ列として、整数部のビット列と前記利得を表す小数部のビット列が格納され、前記補正値が、前記小数部のビット数分だけ間引きされて格納されていることにより、ルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量を小さくできる。つまり、データ列に利得を表すビット列を加えるとルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量が大きくなるので、利得を表すビット数の分だけ補正値を間引きすることによりルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量を小さくできる。   According to a second aspect of the present invention, as in the third aspect of the present invention, the look-up table includes an integer part bit string and a data string representing the digital image signal before correction, A bit string of a decimal part representing a gain is stored, and the correction value is thinned out and stored by the number of bits of the decimal part, so that the data storage capacity in the lookup table can be reduced. That is, if a bit string representing a gain is added to the data string, the data storage capacity in the lookup table increases, and therefore the data storage capacity in the lookup table can be reduced by thinning out the correction value by the number of bits representing the gain.

また、間引きされた補正値については、ルックアップテーブルに格納されてこの間引きされた補正値に近接する補正値を用い、補間処理を行って求めればよい。   Further, the thinned correction value may be obtained by performing interpolation processing using a correction value stored in the lookup table and close to the thinned correction value.

請求項1乃至請求項3の何れか記載の画像処理装置は、請求項4に記載の発明のように、前記撮像素子に複数の色毎の各色を通過させるカラーフィルタが備えられ、前記光電変換特性補正手段が、前記カラーフィルタを介して通過した色毎に備えられていることにより、カラー色の生成において、各色毎の線形性を良好に得ることができる。つまり、一般に光電変換素子において各色(波長)毎に光電変換特性にズレが生じるので、光電変換特性補正手段を各色毎に備えることが好ましい。   The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein, as in the invention according to claim 4, the image sensor includes a color filter that passes each color of a plurality of colors, and the photoelectric conversion Since the characteristic correction means is provided for each color that has passed through the color filter, it is possible to satisfactorily obtain linearity for each color in color color generation. That is, in general, since a photoelectric conversion characteristic shifts for each color (wavelength) in the photoelectric conversion element, it is preferable to provide a photoelectric conversion characteristic correction unit for each color.

また、請求項1乃至請求項4の何れか記載の画像処理装置は、請求項5に記載の発明のように、前記撮像素子と前記補正手段との間には、該撮像素子から出力される暗電流をオフセットする暗電流オフセット手段が備えられ、前記光電変換特性補正手段が、前記暗電流オフセット手段を介して出力されて黒レベルの信号がゼロである際のデジタル画像信号に対して補正を行うように構成されていることにより、暗電流の影響を受けることなく、光量に応じて精度良くデジタル画像信号を補正できる。   The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 is output from the image sensor between the image sensor and the correction unit, as in the invention according to claim 5. Dark current offset means for offsetting dark current is provided, and the photoelectric conversion characteristic correction means corrects a digital image signal when the black level signal output through the dark current offset means is zero. By being configured to do so, the digital image signal can be accurately corrected according to the amount of light without being affected by dark current.

次に、請求項6に記載の発明は、画像処理方法において、複数の光電変換素子が配列されて、入射光を光電変換してアナログ画像信号を出力する撮像素子と、前記アナログ画像信号を増幅する可変利得増幅器と、前記可変利得増幅器から出力されるアナログ画像信号をA/D変換してデジタル画像信号を出力するA/D変換器と、前記可変利得増幅器の利得に応じて、前記デジタル画像信号を補正する光電変換特性補正手段とを用いたデジタル画像処理方法であって、前記光電変換特性補正手段が、所定の前記利得に対応付けて、前記デジタル画像信号の補正値を格納したルックアップテーブルを用い、前記利得が前記所定の利得と一致しない不一致利得である際に、前記ルックアップテーブル上の前記補正値と前記不一致利得とに基づいて、前記デジタル画像信号の補正値を生成することを特徴とする。   Next, according to a sixth aspect of the present invention, in the image processing method, a plurality of photoelectric conversion elements are arranged, an image pickup element that photoelectrically converts incident light and outputs an analog image signal, and the analog image signal is amplified. A variable gain amplifier, an A / D converter that A / D converts an analog image signal output from the variable gain amplifier and outputs a digital image signal, and the digital image according to a gain of the variable gain amplifier A digital image processing method using a photoelectric conversion characteristic correction unit for correcting a signal, wherein the photoelectric conversion characteristic correction unit stores a correction value of the digital image signal in association with a predetermined gain When the gain is a mismatch gain that does not match the predetermined gain, based on the correction value and the mismatch gain on the lookup table And generating a correction value of the digital image signal.

請求項6に記載の画像処理方法によれば、前記光電変換特性補正手段が、所定の前記利得に対応付けて、前記デジタル画像信号の補正値を格納したルックアップテーブルを用い、前記利得が前記所定の利得と一致しない不一致利得である際に、前記ルックアップテーブル上の前記補正値と前記不一致利得とに基づいて、前記デジタル画像信号の補正値を生成することにより、可変利得増幅器を介して設定される複数のISO感度や利得の夫々毎に、光量の変化に対するデジタル画像信号が所定の線形性を有するように精度良く補正でき、光量に応じた階調を精度良く生成できる。   According to the image processing method of claim 6, the photoelectric conversion characteristic correction unit uses a look-up table storing a correction value of the digital image signal in association with the predetermined gain, and the gain is By generating a correction value of the digital image signal based on the correction value and the mismatch gain on the lookup table when the mismatch gain does not match a predetermined gain, via a variable gain amplifier For each of a plurality of ISO sensitivities and gains to be set, the digital image signal with respect to the change in the light amount can be accurately corrected so as to have a predetermined linearity, and a gradation corresponding to the light amount can be generated with high accuracy.

また、請求項6に記載の画像処理方法によれば、設定されるISO感度(利得)が複数または無段階であっても、補正値を格納するための記憶容量を増大させることなく精度良く補正でき、生産性の優れた画像処理装置を得ることができる。   According to the image processing method of claim 6, even when the set ISO sensitivity (gain) is plural or stepless, the correction is performed accurately without increasing the storage capacity for storing the correction value. And an image processing apparatus with excellent productivity can be obtained.

また、請求項6に記載の画像処理方法は、請求項7に記載の発明のように、前記ルックアップテーブルには、補正前の前記デジタル画像信号を表すデータ列として、整数部のビット列と前記利得を表す小数部のビット列を格納し、前記補正値を前記小数部のビット数分だけ間引きして配列することにより、ルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量を小さくできる。つまり、データ列に利得を表すビット列を備え、利得の変化に応じて補正値を格納すればルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量が大きくなるので、利得を表すビット数の分だけ補正値を間引きすることによりルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量を小さくでき、延いては回路規模を縮小できて生産性を向上できる。   According to a sixth aspect of the present invention, as in the seventh aspect of the present invention, the lookup table includes an integer part bit string and a data string representing the digital image signal before correction, By storing a fractional bit string representing a gain and arranging the correction values by thinning out the number of bits corresponding to the fractional part, the data storage capacity in the lookup table can be reduced. In other words, if a data string is provided with a bit string representing a gain and a correction value is stored according to a change in gain, the data storage capacity in the lookup table increases, so the correction value is thinned out by the number of bits representing the gain. As a result, the data storage capacity in the lookup table can be reduced, and the circuit scale can be reduced, thereby improving productivity.

また、間引きされた補正値については、ルックアップテーブルに格納されてこの間引きされた補正値に近接する補正値を用い、補間処理を行って求めればよい。   Further, the thinned correction value may be obtained by performing interpolation processing using a correction value stored in the lookup table and close to the thinned correction value.

また、請求項6または請求項7に記載の画像処理方法は、請求項8に記載の発明のように、前記撮像素子に複数の色毎の各色を通過させるカラーフィルタが備えられ、前記カラーフィルタを介して通過した色毎に、前記デジタル画像信号を補正することにより、請求項4に記載の発明と同様に、カラー色の生成において、各色毎の線形性を良好に得ることができる。つまり、一般に光電変換素子は、各色(波長)毎に光電変換特性にズレが生じるので、光電変換特性補正手段を各色毎に備えることが好ましい。   Further, in the image processing method according to claim 6 or 7, as in the invention according to claim 8, the image sensor is provided with a color filter that passes each color of a plurality of colors, and the color filter By correcting the digital image signal for each color that has passed through, linearity for each color can be satisfactorily obtained in the generation of color colors, as in the case of the invention described in claim 4. That is, in general, the photoelectric conversion element has a deviation in the photoelectric conversion characteristics for each color (wavelength), and therefore it is preferable to provide a photoelectric conversion characteristic correction unit for each color.

本発明の画像処理装置及び画像処理方法は、所定の利得に対応付けて、デジタル画像信号の補正値を格納したルックアップテーブルを用い、利得が所定の利得と一致しない不一致利得である際に、ルックアップテーブル上の補正値と不一致利得とに基づいて、デジタル画像信号の補正値を生成することにより、複数のISO感度の夫々毎に、光量の変化に対するデジタル画像信号が所定の線形性を有するように精度良く補正でき、光量に応じた階調を精度良く生成できる。   The image processing apparatus and the image processing method of the present invention use a look-up table storing a correction value of a digital image signal in association with a predetermined gain, and when the gain is a mismatch gain that does not match the predetermined gain, By generating a correction value of the digital image signal based on the correction value on the lookup table and the mismatch gain, the digital image signal with respect to the change in light amount has a predetermined linearity for each of a plurality of ISO sensitivities. Thus, it is possible to correct with high accuracy and to generate a gradation according to the amount of light with high accuracy.

また、本発明の画像処理装置及び画像処理方法は、可変利得増幅器で設定される利得が複数または無段階であっても、補正値を格納するための記憶容量を増大させることなく精度良く補正でき、生産性の優れた画像処理装置を得ることができる。   In addition, the image processing apparatus and the image processing method of the present invention can accurately correct without increasing the storage capacity for storing the correction value even if the gain set by the variable gain amplifier is plural or stepless. An image processing apparatus with excellent productivity can be obtained.

また、本発明の画像処理装置及び画像処理方法は、ルックアップテーブルには、補正前の前記デジタル画像信号を表すデータ列として、整数部のビット列と前記利得を表す小数部のビット列が備えられ、補正値を、小数部のビット数分だけ間引きして配列されていることにより、ルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量を小さくでき、延いては、生産性を向上できる。つまり、データ列に利得を表すビット列を備え、利得の変化に応じて補正値を格納すればルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量が大きくなるので、利得を表すビット数の分だけ補正値を間引きすることによりルックアップテーブルにおけるデータ記憶容量を小さくできる。また、間引きされた補正値については、ルックアップテーブルに格納されてこの間引きされた補正値に近接する補正値を用い、補間処理を行って求めればよい。
In the image processing apparatus and the image processing method of the present invention, the look-up table includes a bit string of an integer part and a bit string of a decimal part representing the gain as a data string representing the digital image signal before correction. Since the correction values are arranged by being thinned out by the number of bits of the decimal part, the data storage capacity in the lookup table can be reduced, and thus productivity can be improved. In other words, if a data string is provided with a bit string representing a gain and a correction value is stored according to a change in gain, the data storage capacity in the lookup table increases, so the correction value is thinned out by the number of bits representing the gain. Thus, the data storage capacity in the lookup table can be reduced. Further, the thinned correction value may be obtained by performing interpolation processing using a correction value stored in the lookup table and close to the thinned correction value.

次に、本発明の画像処理装置1及び画像処理方法の一実施例を図面にもとづいて説明する。図1は同実施例の画像処理装置1の構成を表すブロック図、図2は同実施例の画像処理装置1における露出調整の説明図、図3は本実施例におけるデジタル画像信号の補正方法を表す光電変換特性図であって、(a)が補正前の光電変換特性図、(b)が(a)デジタル画像信号のの補正値を表す図、(c)が補正後の光電変換特性図である。   Next, an embodiment of the image processing apparatus 1 and the image processing method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the image processing apparatus 1 of the embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram of exposure adjustment in the image processing apparatus 1 of the embodiment, and FIG. 3 shows a digital image signal correction method in the embodiment. FIG. 2A is a photoelectric conversion characteristic diagram, where FIG. 2A is a photoelectric conversion characteristic diagram before correction, FIG. 2B is a graph illustrating a correction value of a digital image signal, and FIG. 2C is a photoelectric conversion characteristic diagram after correction; It is.

図4は、同実施例におけるルックアップテーブル17の構成を表す図、図5は、撮像素子5から出力された電気信号を増幅した際に発現する光電変換特性を表す図であって、(a)が増幅前の光電変換特性を表す図、(b)が(a)に対して2倍の利得で増幅した際の光電変換特性を表す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the lookup table 17 in the embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating photoelectric conversion characteristics that are expressed when an electric signal output from the image sensor 5 is amplified. ) Is a diagram showing photoelectric conversion characteristics before amplification, and (b) is a diagram showing photoelectric conversion characteristics when amplified with a gain twice that of (a).

図6は、同実施例において、可変利得増幅器8で設定される利得が予めルックアップテーブル17に格納した補正値の利得と一致しない不一致利得である際に、ルックアップテーブル17に格納した補正値Pと不一致利得とに基づいて、補正値Pを生成する手順を表すフローチャート、図7は、図6のフローチャートにおける画素値の補正の手順を表すフローチャート、図8は、補正値Pを取得する際の説明図である。 FIG. 6 shows the correction value stored in the lookup table 17 when the gain set by the variable gain amplifier 8 is a mismatch gain that does not match the gain of the correction value stored in the lookup table 17 in the same embodiment. 7 is a flowchart showing a procedure for generating the correction value P 2 based on P 1 and the mismatch gain, FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for correcting the pixel value in the flowchart of FIG. 6, and FIG. 8 shows the correction value P 2 . It is explanatory drawing at the time of acquisition.

図1に表したように、画像処理装置1は、撮像した撮像信号S(所謂、入射光である)を外部のホストへ通信するデジタルカメラであり、撮像信号Sを光電変換してデジタル画像信号Cとして出力するカメラモジュール10と、デジタル画像信号Cを、を人の視覚に合わせ、所定のフォーマットの画像データDに変換して出力する画像処理装置本体11によって構成されている。   As shown in FIG. 1, the image processing apparatus 1 is a digital camera that communicates an imaged image signal S (so-called incident light) to an external host. The image signal S is photoelectrically converted to a digital image signal. The camera module 10 that outputs as C and the image processing apparatus main body 11 that outputs the digital image signal C after converting the digital image signal C into image data D in a predetermined format in accordance with human vision.

カメラモジュール10は、レンズ3、有害な赤外線及び不要な空間周波数成分などを除去するフィルタ(赤外線除去フィルタや光学フィルタである)4、撮像信号Sを光電変換してRGB色のアナログ画像信号を出力する撮像素子(CCD:Charge Coupled Devices)5、撮像素子5から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号Cに変換して出力するAFE(Analog Front End)6、撮像素子5及びAFE6等を所定の周期で制御するタイミングジェネレータ(TG:Timing Generator)26等によって構成されている。   The camera module 10 is a lens 3, a filter (which is an infrared filter or an optical filter) 4 that removes harmful infrared rays and unnecessary spatial frequency components, etc., and an analog image signal of RGB color by photoelectrically converting the imaging signal S An image pickup device (CCD: Charge Coupled Devices) 5, an analog image signal output from the image pickup device 5, an AFE (Analog Front End) 6 that converts the image signal to a digital image signal C, and outputs the image pickup device 5, the AFE 6, and the like. A timing generator (TG: Timing Generator) 26 that is controlled by a cycle is used.

撮像素子5は、複数の光電変換素子がマトリックス状に配置され、これらの光電変換素子毎に撮像信号Sを光電変換してアナログ画像信号を出力するように構成されている。また撮像素子5は、複数の光電変換素子の夫々に、R(赤)G(緑)B(青)3色のBayer配列からなる原色のカラーフィルタが設けられており、各色のカラーフィルタ部を通過した光量をアナログ画像信号に変換して出力する。そして、光電変換素子に対応付けられたアナログ画像信号(画素データ)が、撮像素子5からAFE6に出力される。   The imaging element 5 is configured such that a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, and the imaging signal S is photoelectrically converted for each photoelectric conversion element to output an analog image signal. The image pickup device 5 is provided with a primary color filter composed of a Bayer array of R (red), G (green), and B (blue) in each of the plurality of photoelectric conversion elements. The amount of light that has passed is converted into an analog image signal and output. Then, an analog image signal (pixel data) associated with the photoelectric conversion element is output from the imaging element 5 to the AFE 6.

AFE6は、撮像素子5を介して出力されたアナログ画像信号に対してノイズを除去する相関二重サンプリング回路(CDS:Corelated Double Sampling)7、相関二重サンプリング回路7で相関二重サンプリングされたアナログ画像信号を増幅する可変利得増幅器(AGC:Automatic Gain Control)8、可変利得増幅器8から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号Cに変換するA/D変換器9等によって構成され、デジタル画像信号Cを画像処理装置本体11に出力する。   The AFE 6 is a correlated double sampling circuit (CDS: Correlated Double Sampling) 7 that removes noise from an analog image signal output via the image sensor 5, and an analog that has been correlated double sampled by the correlated double sampling circuit 7. A digital gain signal (AGC) 8 that amplifies an image signal, an A / D converter 9 that converts an analog image signal output from the variable gain amplifier 8 into a digital image signal C, and the like. C is output to the image processing apparatus main body 11.

この際、カメラモジュール10は、撮像素子5、相関二重サンプリング回路7、可変利得増幅器8、A/D変換器9等に代えて、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを用いて構成してもよい。   At this time, the camera module 10 may be configured by using a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor instead of the imaging device 5, the correlated double sampling circuit 7, the variable gain amplifier 8, the A / D converter 9, and the like. Good.

次に、画像処理装置本体11は、A/D変換器9から出力されたデジタル画像信号Cから、撮像素子5に発現する暗電流を減算する暗電流減算器(所謂、本発明における暗電流オフセット手段である)12、暗電流減算器12を介して入力されたデジタル画像信号Pを、撮像信号Sの光量変化に対応付けて所定の線形性を有するようにデジタル画像信号Pに補正するデジタル信号補正部(所謂、本発明における光電変換特性補正手段である)13、デジタル画像信号Pを所定の色合いを有する画像データDに変換する画像処理部14、CPU(Central Processing Unit)24、ROM(Red Only Memory)25等によって構成され、CPU24がROM25に格納された制御用プログラムに従って、当該画像処理装置1の各処理を制御する。 Next, the image processing apparatus main body 11 includes a dark current subtracter (so-called dark current offset in the present invention) that subtracts the dark current that appears in the image sensor 5 from the digital image signal C output from the A / D converter 9. a means) 12 corrects the digital image signal P 0 which is input through the dark current subtractor 12, to a digital image signal P 2 so as to have a predetermined linearity in association with the light amount change of the image signal S digital signal correction unit (so-called, is a photoelectric conversion characteristic correcting means in the present invention) 13, an image processing unit 14, CPU (Central processing unit) 24 for converting a digital image signal P 2 to the image data D having a predetermined hue, A ROM (Red Only Memory) 25 and the like, and the CPU 24 follows a control program stored in the ROM 25. Each process of the image processing apparatus 1 is controlled.

暗電流減算器12は、撮像素子5における複数の光電変換素子の夫々毎に、予め計測された暗電流の調整結果値にもとづいて、暗電流分のオフセットをおこなう。詳しくは、予め、光量を撮像素子5に入射させないタイミングで、A/D変換器9から出力するデジタル画像信号CをROM25に記憶させ、この記憶値を暗電流のオフセット値としている。   The dark current subtracter 12 offsets the dark current for each of the plurality of photoelectric conversion elements in the image sensor 5 based on the dark current adjustment result value measured in advance. Specifically, the digital image signal C output from the A / D converter 9 is stored in the ROM 25 in advance at a timing at which the amount of light is not incident on the image sensor 5, and this stored value is used as the dark current offset value.

画像処理部14は、露出量を設定する露出調整部19、デジタル画像信号Pの白色を調整するホワイトバランス(AWB)調整部20、デジタル画像信号Pを所定の色合いに合わせる色再現部21、デジタル画像信号Pに含まれるノイズや偽色の抑制や画像の輪郭補正等を行う画質補正部22、画像データDが表示される表示器の色表示特性に対応付けて、デジタル画像信号Pの階調変換を行うγ変換部23等によって構成されている。 The image processing unit 14, the exposure adjustment unit 19 for setting an exposure amount, a digital image signal a white balance (AWB) adjustment portion 20 for white adjustment of P 2, the color reproducing unit 21 to adjust the digital image signal P 2 to a predetermined color tone The digital image signal P is correlated with the color display characteristics of the display on which the image data D is displayed, and the image quality correction unit 22 for suppressing noise and false colors contained in the digital image signal P 2 and correcting the contour of the image. And a gamma conversion unit 23 that performs 2 gradation conversion.

露出調整部19は、オペレータの操作にもとづいて、露出感度、絞り、シャッター等の露出条件を設定するとともに、可変利得増幅器8の利得(ゲイン)を設定する。   The exposure adjustment unit 19 sets exposure conditions such as exposure sensitivity, aperture, and shutter based on the operator's operation, and sets the gain of the variable gain amplifier 8.

詳しくは、図2(a)(b)に表したように、撮像素子5から出力される信号の飽和出力(所定の光量を受けて、時間の経過にとなって飽和に至った際の、撮像素子5から出力される出力電圧)に対し、A/D変換器9においてデジタル変換する際のデータ処理のビット数にあわせ、可変利得増幅器8における利得(ゲイン)のMin.Gが、G=20×Log10(Vadc/Vccd)の算術式によって設定される。 Specifically, as shown in FIGS. 2A and 2B, a saturation output of a signal output from the image sensor 5 (when a predetermined amount of light is received and saturation occurs over time, In accordance with the number of bits of data processing when the A / D converter 9 performs digital conversion on the output voltage output from the image pickup device 5), the Min. G is set by an arithmetic expression of G = 20 × Log 10 (Vadc / Vccd).

また、Min.の利得(ゲイン)Gを用いた際のISO感度Iが、I=120×A/(Lsat×T)の算術式によって求められ、このISO感度Iに対応付けて、露出感度SVのMin.Sが、S=Log(ISO/3.125)の算術式によって求められる。なお、Lsatが撮像素子5の出力が飽和時の際の露出量、AがFナンバー、Tがシャッタースピードである。 Also, Min. ISO sensitivity I at the time of using the gain (gain) G is obtained by an arithmetic expression of I = 120 × A 2 / (Lsat × T), and the Min. Of exposure sensitivity SV is associated with the ISO sensitivity I. S is obtained by an arithmetic expression of S = Log 2 (ISO / 3.125). Lsat is the exposure amount when the output of the image sensor 5 is saturated, A is the F number, and T is the shutter speed.

つまり、画像処理装置1において、可変利得増幅器8で設定される利得が、ISO感度に応じて設定される。そして、オペレータによって選択されたISO感度やシャッタースピード、絞り等に基づいて、CPU24が露出調整部26と協働して、可変利得増幅器8等の利得(ゲイン)を制御する。   That is, in the image processing apparatus 1, the gain set by the variable gain amplifier 8 is set according to the ISO sensitivity. Based on the ISO sensitivity, shutter speed, aperture, etc. selected by the operator, the CPU 24 cooperates with the exposure adjustment unit 26 to control the gain of the variable gain amplifier 8 and the like.

ホワイトバランス調整部20は、白い色が白く視られるように、デジタル画像信号Cを補正する。つまり、ホワイトバランス調整部20は、無彩色の被写体を撮像した際に、R=G=Bになるように、RGBの信号レベルを補正する。   The white balance adjustment unit 20 corrects the digital image signal C so that the white color is viewed as white. That is, the white balance adjustment unit 20 corrects the RGB signal levels so that R = G = B when an achromatic subject is imaged.

色再現部21は、1画素ごとのRGB3色の成分を決定し、画像データを生成する。すなわち、上述したように、撮像素子5が、画素に対応付けてR(赤)G(緑)B(青)3色のBayer配列からなるカラーフィルタを備え、各画素から出力する信号が各色のフィルタを通過した1色分の情報しかもたないので、色再現部21において、各画素の信号を補間演算することによって、1画素ごとのRGB3色の成分を決定し、画像データを生成する。この際、予めカラーフィルタの分光特性を測定し、その測定結果と、補間する画素の周辺の画素信号に対応付けて、補間する画素毎に3色の色成分を生成する色補間テーブルが、ROM25に記憶されている。   The color reproduction unit 21 determines RGB three-color components for each pixel and generates image data. That is, as described above, the image sensor 5 includes a color filter composed of a Bayer array of three colors R (red), G (green), and B (blue) in association with pixels, and a signal output from each pixel corresponds to each color. Since there is only information for one color that has passed through the filter, the color reproduction unit 21 determines the RGB three-color components for each pixel by interpolating the signal of each pixel, and generates image data. At this time, the spectral characteristics of the color filter are measured in advance, and a color interpolation table for generating three color components for each pixel to be interpolated in association with the measurement result and pixel signals around the pixel to be interpolated is a ROM 25. Is remembered.

また、色再現部21は、被写体に照射されている光源に応じて、ホワイトバランスを行った画像データに対して、予めROM25に記憶されている係数を掛け算して補正し、最適な色合いを有する画像データを生成する。   Further, the color reproduction unit 21 corrects the image data subjected to white balance by multiplying the coefficient stored in advance in the ROM 25 according to the light source irradiated to the subject, and has an optimum color tone. Generate image data.

画質補正部22は、ROM25に記憶されたレンズ収差の補正値に基づいて、画質補正を行う。詳しくは、レンズ収差は、歪曲収差と色収差が結像面における像高と収差との関数として求められ、この収差特性値を各画素に対してもとめ、この収差を打ち消す補正値がROM25に記憶されている。   The image quality correction unit 22 performs image quality correction based on the lens aberration correction value stored in the ROM 25. Specifically, the lens aberration is obtained as a function of the image height and the aberration at the image plane where the distortion aberration and the chromatic aberration are obtained. The aberration characteristic value is obtained for each pixel, and a correction value for canceling this aberration is stored in the ROM 25. ing.

さらに、画質補正部22は、各画素に含まれるノイズの低減や偽色の低減、画像の輪郭強調などの補正等を行う。   Further, the image quality correction unit 22 performs correction such as noise reduction, false color reduction, and image edge enhancement included in each pixel.

γ変換部23は、画質補正部22から出力されたデジタル画像信号を、画像データDが表示される表示器の色表示特性に対応付けて、γ変換を行う。この際、γ変換係数が、予めROM25に記憶されている。   The γ conversion unit 23 performs γ conversion by associating the digital image signal output from the image quality correction unit 22 with the color display characteristics of the display on which the image data D is displayed. At this time, the γ conversion coefficient is stored in the ROM 25 in advance.

次に、デジタル信号補正部13は、カメラモジュール10及び暗電流減算器12を介して入力された画像データP毎に、ルックアップテーブル(補正テーブル)17に格納された補正値Pを取得する補正値取得部15、所定の利得に対応付けられて、デジタル画像信号Pの補正値Pを格納したルックアップテーブル17、可変利得増幅器9で設定された利得が所定の利得と一致しない不一致利得である際に、ルックアップテーブル17上の補正値Pと不一致利得とに基づいて、デジタル画像信号Pの補正値Pを生成する補間処理部16等によって構成されている。 Next, the digital signal correction unit 13 acquires the correction value P 1 stored in the lookup table (correction table) 17 for each image data P 0 input via the camera module 10 and the dark current subtracter 12. The correction value acquisition unit 15 to perform, the look-up table 17 storing the correction value P 1 of the digital image signal P 0 in association with the predetermined gain, and the gain set by the variable gain amplifier 9 do not match the predetermined gain In the case of the mismatch gain, the interpolation processing unit 16 and the like that generate the correction value P 2 of the digital image signal P 0 based on the correction value P 1 and the mismatch gain on the lookup table 17 are configured.

そして、デジタル信号補正部13は、図3に表したように、補正前のデジタル画像信号の光電変換特性(a)に対して、補正値(b)を求めて補正し、所定の線形性を有する光電変換特性(c)を得る。   Then, as shown in FIG. 3, the digital signal correction unit 13 obtains a correction value (b) and corrects the photoelectric conversion characteristic (a) of the digital image signal before correction to obtain a predetermined linearity. The photoelectric conversion characteristic (c) is obtained.

図4に表したように、ルックアップテーブル17には、補正前の画素値(デジタル画像信号P)を表すデータ列として、12ビットからなる整数部のビット列と可変利得増幅器8の利得を表す小数部のビット列が備えられ、補正前のデジタル画像信号Pに応じた補正値(Data[0]〜Data[4095])が格納されている。また、データ列における小数ビット数を設定する小数ビット数設定部18が、デジタル信号補正部13に備えられ、小数ビット数設定部18から、補正値取得部15及び補間処理部16に、小数部のビット数SBを表す信号が入力される。 As shown in FIG. 4, the look-up table 17 represents a 12-bit integer part bit string and the gain of the variable gain amplifier 8 as a data string representing a pixel value (digital image signal P 0 ) before correction. A decimal bit string is provided, and correction values (Data [0] to Data [4095]) corresponding to the digital image signal P 0 before correction are stored. Further, a fractional bit number setting unit 18 for setting the number of fractional bits in the data string is provided in the digital signal correction unit 13, and a decimal part is supplied from the fractional bit number setting unit 18 to the correction value acquisition unit 15 and the interpolation processing unit 16. A signal representing the number of bits SB is input.

ルックアップテーブル17は、各データが2進数で表され、可変利得増幅器8で設定される利得が所定値である際の補正値Pが所定の利得に対応付けられて格納されている。 Look-up table 17, the data is represented by binary numbers, the gain set by the variable gain amplifier 8 is corrected value P 1 at the time is a predetermined value are stored in association with the predetermined gain.

また、本実施例の画像処理装置1は、ISO感度を100、200、400、800、1600の夫々に切り換えでき、ルックアップテーブル17では、ISO感度100を所定の利得とし、夫々のISO感度を表す小数ビット数が格納され、小数ビット数が、ISO感度が100の際に0ビット、ISO感度が200の際に1ビット、ISO感度400の際に2ビット、ISO感度が800の際に3ビット、ISO感度が1600の際に4ビットで表される。また、本実施例では、ISO感度100から1600まで切り換えるために、小数ビット数が4ビットで構成されている。   Further, the image processing apparatus 1 according to the present embodiment can switch the ISO sensitivity to 100, 200, 400, 800, 1600, and the lookup table 17 sets the ISO sensitivity 100 as a predetermined gain, and sets each ISO sensitivity. The decimal bit number to be expressed is stored, and the decimal bit number is 0 bit when the ISO sensitivity is 100, 1 bit when the ISO sensitivity is 200, 2 bits when the ISO sensitivity is 400, and 3 when the ISO sensitivity is 800. When the bit and ISO sensitivity is 1600, it is represented by 4 bits. In this embodiment, in order to switch from ISO sensitivity 100 to 1600, the number of decimal bits is 4 bits.

また、補正値Pは、小数部のビット数に応じて、間引きされて格納される。つまり、ISO感度が200の際には、小数部のビット数が1となり、その際に補正値が2/1に間引きされて格納されている。 The correction value P 1, depending on the number of bits of the fractional part is stored is thinned. That is, when the ISO sensitivity is 200, the number of bits in the decimal part is 1, and at this time, the correction value is thinned out by 2/1 and stored.

そして、デジタル信号補正部13は、可変利得増幅器8の利得に応じて、光量に対してデジタル画像信号Pの線形性が変化するので、不一致利得の際に、補間処理部16を介して補正値Pを生成する。つまり、図5(a)に表した所定の利得(ISOが100)における光電変換特性が、2倍の利得(ISOが200)に設定されると、図5(b)に表したように変化する。そこで、補間処理部16では、可変利得増幅器8で設定される利得(ゲイン)が不一致利得の際に、ルックアップテーブル17に格納された補正値Pと不一致利得に基づいて、補正値Pを生成する。 Since the linearity of the digital image signal P 0 changes with respect to the amount of light according to the gain of the variable gain amplifier 8, the digital signal correction unit 13 performs correction via the interpolation processing unit 16 when there is a mismatch gain. to generate a value P 2. That is, when the photoelectric conversion characteristic at the predetermined gain (ISO is 100) shown in FIG. 5A is set to a double gain (ISO is 200), it changes as shown in FIG. 5B. To do. Therefore, when the gain (gain) set by the variable gain amplifier 8 is a mismatch gain, the interpolation processing unit 16 corrects the correction value P 2 based on the correction value P 1 stored in the lookup table 17 and the mismatch gain. Is generated.

また、前述したように撮像素子5からはRGB3色の画像信号が出力されるので、図4に表したルックアップテーブル17が、RGBの各色毎に備えられている。   Further, as described above, since the image sensor 5 outputs RGB three-color image signals, the lookup table 17 shown in FIG. 4 is provided for each of the RGB colors.

次に、図6及び図7、図8を用いて、デジタル画像信号Pを補正して補正値Pを生成する手順を説明する。この手順は、CPU24がROM25に格納されたプログラムにもとづいて、各機能部に指令信号を与えて実行する。また、図6及び図7におけるSはステップを表している。 Next, a procedure for correcting the digital image signal P 0 and generating the correction value P 2 will be described with reference to FIGS. 6, 7, and 8. This procedure is executed by giving a command signal to each functional unit based on a program stored in the ROM 25 by the CPU 24. Moreover, S in FIG.6 and FIG.7 represents the step.

まず、この手順は、オペレータによって画像処理装置1に起動信号が入力された際にスタートする。   First, this procedure starts when an activation signal is input to the image processing apparatus 1 by the operator.

次に、S110に移りAFE6を介してデジタル信号補正部13に入力されたデジタル画像信号Pの画素のアドレスを取得し、その後、S120に移る。アドレスはBayer配列の各画素に対応付けられており、入力された画素の位置情報とともにRGBいずれかの色情報を備えている。 Next, to obtain the address of a pixel of the digital image signal P 0 which is input to the digital signal correction unit 13 via the AFE6 moved to S110, then it proceeds to S120. The address is associated with each pixel in the Bayer array, and includes any color information of RGB together with the position information of the input pixel.

次いで、S120に移り、RGBの各色に対応付けられたルックアップテーブル17を取得し、その後、S130に移る。ルックアップテーブル17は、RGBの各色毎に備えられている。   Next, the process proceeds to S120, the lookup table 17 associated with each color of RGB is acquired, and then the process proceeds to S130. The lookup table 17 is provided for each color of RGB.

次いで、S130に移り、可変利得増幅器8で設定された利得(ゲイン)を取得してS140に移る。次いで、S140において、デジタル画像信号P(画素値)を取得し、その後、S150に移る。 Next, the process proceeds to S130, the gain set by the variable gain amplifier 8 is acquired, and the process proceeds to S140. Next, in S140, the digital image signal P 0 (pixel value) is acquired, and then the process proceeds to S150.

次いで、S150において、S130で取得した(利得)とS140で取得したデジタル画像信号P(画素値)に基づいて、デジタル画像信号Pの補正値Pを生成する。 Then, in S150, based on the acquired in S130 the digital image signals P 1 (pixel value) obtained in (gain) and S140, and generates a correction value P 2 of the digital image signal P 0.

S150のデジタル画像信号Pの補正は、図7の手順によって行われる。まず、S151において、ルックアップテーブル17上の指標値(Index)を、Index=rounddown(P*1/Gain)−1の演算式を用いて算出する。この演算式におけるGainが、ルックアップテーブルの補正値に対応付けられた所定の利得(ゲイン)に対し、可変利得増幅器8で設定された利得の増倍数であって、Indexは、入力画素値Pに対して利得の増倍数分だけ縮倍して求められる。 Correction of the digital image signal P 0 of S150 is performed by the procedure of FIG. First, in S151, an index value (Index) on the lookup table 17 is calculated using an arithmetic expression of Index = rounddown (P * 1 / Gain) -1. Gain in this equation is a multiplication factor of the gain set by the variable gain amplifier 8 with respect to a predetermined gain (gain) associated with the correction value of the lookup table, and Index is the input pixel value P It is obtained by reducing the gain by 0 by the multiplication factor of the gain.

次いで、S152に移り、Index及びをルックアップテーブル17の小数ビット数SBを用いて、ルックアップテーブル17における4つ補正値、D0、D1、D2、D3、D4を取得する。この際、D0を、(Index+0)*2(−SB)、D1を、(Index+1)*2(−SB)、D2を、(Index+2)*2(−SB)、D3を、(Index+3)*2(−SB)、によって求める。(Index+1)が、ルックアップテーブル17におけるIndexの次に格納された補正値を表し、(Index+2)が、(Index+1)の次に格納された補正値を表し、(Index+3)が、(Index+2)の次に格納された補正値を表している。 Next, the process proceeds to S152, and the four correction values D0, D1, D2, D3, and D4 in the lookup table 17 are obtained using the Index and the decimal bit number SB of the lookup table 17. At this time, D0 is (Index + 0) * 2 (-SB) , D1 is (Index + 1) * 2 (-SB) , D2 is (Index + 2) * 2 (-SB) , D3 is (Index + 3) * 2 (-SB) (Index + 1) represents the correction value stored next to Index in the lookup table 17, (Index + 2) represents the correction value stored next to (Index + 1), and (Index + 3) represents (Index + 2). Next, the stored correction value is represented.

次いで、S153において、入力されたデジタル画像信号Pの補正値P算出のための補間係数fx0、fx1、fx2、fx3等を算出する。その際、まず、A=(P*1/Gain)の演算式を用いて係数AとAを超えない最大の整数[A]を求めて、Aから[A]を減算して差分dxを算出する。 Then, in S153, the interpolation coefficients for the correction value P 2 is calculated in the digital image signal P 0 inputted fx0, fx1, calculates the fx2, fx3 like. At that time, first, a coefficient A and a maximum integer [A] not exceeding A are obtained using an arithmetic expression of A = (P 0 * 1 / Gain), and [A] is subtracted from A to obtain a difference dx. calculate.

次いで、算出されたdxを用いて、fx0=4−8*(1+dx)+5*(1+dx)−(1+dx)、fx1=1−2*(0+dx)+(0+dx)、fx2=1−2*(1―dx)+(1―dx)、fx3=4−8*(2―dx)+5*(2−dx)−(2―dx)、の演算式を用いて補間係数fx0〜fx3を求める。 Then, using the calculated dx, fx0 = 4-8 * (1 + dx) + 5 * (1 + dx) 2 − (1 + dx) 3 , fx1 = 1−2 * (0 + dx) 2 + (0 + dx) 3 , fx2 = 1 -2 * (1-dx) 2 + (1-dx) 3, fx3 = 4-8 * (2-dx) + 5 * (2-dx) 2 - (2-dx) 3, using a calculation formula Interpolation coefficients fx0 to fx3 are obtained.

次いで、S154に移り、デジタル画像信号Pの補正値Pを、P=round(((fx0*D0)+(fx1*D1)+(fx2*D2)+(fx3*D3))*Gain)の演算式を用いて算出する。 Then, the flow proceeds to S154, the correction value P 2 of the digital image signals P 0, P 2 = round ( ((fx0 * D0) + (fx1 * D1) + (fx2 * D2) + (fx3 * D3)) * Gain ).

つまり、本実施例では、S151で不一致利得の際の画素値Pを所定の利得におけるIndexに縮倍して求め、次いで、S152、S153を介して、所定の利得テーブルにおける画素値の補正値を算出するための補間係数を算出し、次いで、S154で所定の利得における補正値を三次補間によって算出し、その後、不一致利得から所定の利得に縮倍した分だけ三次補間によって算出した補正値を増倍し、画素値Pを求めている。 That is, in this embodiment, the pixel value P 0 at the time of mismatch gain is obtained by scaling down to an index at a predetermined gain in S151, and then the correction value of the pixel value in the predetermined gain table is obtained through S152 and S153. Then, in S154, a correction value at a predetermined gain is calculated by cubic interpolation, and thereafter, the correction value calculated by the cubic interpolation by the amount reduced from the mismatch gain to the predetermined gain is calculated. increasing multiplied seeking pixel value P 2.

次いで、図6のフローチャートのS160に移り、次のデジタル画像信号Pの入力があるか否かを判定し、次の入力が無い(No)の場合には、本処理を終了し、次の入力がある(Yes)の場合には、S110に移り、S160で次の入力が無い(No)となるまで、S110からS160を繰り返す。 Then, move to S160 of the flowchart of FIG. 6, it is judged whether there is input of the next digital image signals P 0, when the next input is not (No), the process is terminated, the next If there is an input (Yes), the process proceeds to S110, and S110 to S160 are repeated until there is no next input (No) in S160.

以上のように、実施例に記載の画像処理装置1によれば、可変利得増幅器8の利得に応じて、デジタル画像信号Cを補正するデジタル信号補正部13を備え、デジタル信号補正部13を介して、光量の変化に対するデジタル画像信号が複数のISO感度の夫々毎に所定の線形性を有するように精度良く補正でき、光量に応じてデジタル画像信号の階調を精度良く生成できる。   As described above, according to the image processing apparatus 1 described in the embodiment, the digital signal correction unit 13 that corrects the digital image signal C according to the gain of the variable gain amplifier 8 is provided. Thus, the digital image signal corresponding to the change in the light amount can be accurately corrected so as to have a predetermined linearity for each of a plurality of ISO sensitivities, and the gradation of the digital image signal can be accurately generated according to the light amount.

また、実施例に記載の画像処理装置1によれば、デジタル信号補正部13が、所定の利得(ISOが100)に対応付けられて、デジタル画像信号Pの補正値Pを格納したルックアップテーブル17によって構成され、利得が所定の利得と一致しない不一致利得である際に、ルックアップテーブル17の補正値Pと不一致利得とに基づいて、デジタル画像信号画素値Pの補正値Pを生成する補間処理部16を備えていることにより、可変利得増幅器8を介して設定されるISO感度や利得を複数備えていても、補正値Pを格納するための記憶容量が増大することなく、さらには、設定されるISO感度や利得が無段階であっても、補正値Pを格納するための記憶容量を増大させることなくデジタル画像信号画素値Pを補正でき、延いては回路規模を縮小できて生産性を向上できる。 Further, according to the image processing apparatus 1 described in the embodiment, the digital signal correction unit 13 stores a correction value P 1 of the digital image signal P 0 in association with a predetermined gain (ISO is 100). A correction value P of the digital image signal pixel value P 0 based on the correction value P 1 and the mismatch gain of the lookup table 17 when the gain is a mismatch gain that is configured by the up table 17 and the gain does not match the predetermined gain. 2 is generated, the storage capacity for storing the correction value P 1 is increased even if a plurality of ISO sensitivities and gains set via the variable gain amplifier 8 are provided. it no further, even the ISO sensitivity and the gain set is a stepless, digital image signal pixel values P 0 without increasing the storage capacity for storing the correction value P 1 Positive can, by extension may improve productivity to shrink the circuit size.

また、実施例に記載の画像処理装置1によれば、ルックアップテーブル17には、補正前のデジタル画像信号Pを表すデータ列として、整数部のビット列と利得を表す小数部のビット列が備えられ、補正値Pが、小数部のビット数分だけ間引きされて配列されることにより、ルックアップテーブル17におけるデータ記憶容量を小さくできる。つまり、データ列に利得を表すビット列を加えるとルックアップテーブル17におけるデータ記憶容量が大きくなるので、利得を表すビット数の分だけ補正値Pを間引きして格納することによりルックアップテーブル17の記憶容量を小さくできる。 Further, according to the image processing apparatus 1 described in the embodiment, the look-up table 17 includes an integer part bit string and a decimal part bit string representing gain as data strings representing the digital image signal P 0 before correction. is, the correction value P 1 is, by being arranged are thinned by the number of bits of the decimal part, it is possible to reduce the data storage capacity of the look-up table 17. That is, since the addition of the bit string representing the gain data string data storage capacity in the look-up table 17 is large, the look-up table 17 by storing in only decimating the correction value P 1 min of the number of bits representing the gain The storage capacity can be reduced.

また、実施例に記載の画像処理装置1によれば、撮像素子5にRGBの各色毎に通過させるカラーフィルタが備えられ、デジタル信号補正部13が、カラーフィルタを介して通過した色毎に備えられていることにより、カラー色の生成において、各色毎の線形性を良好に得ることができる。   Further, according to the image processing apparatus 1 described in the embodiment, the image sensor 5 is provided with a color filter that passes for each color of RGB, and the digital signal correction unit 13 is provided for each color that has passed through the color filter. Thus, the linearity of each color can be favorably obtained in the generation of the color color.

また、実施例に記載の画像処理装置1は、撮像素子5とデジタル信号補正部13との間に、撮像素子5から出力される暗電流をオフセットする暗電流減算器12が備えられ、デジタル信号補正部13が、暗電流減算器12を介して出力されて黒レベルの信号がゼロである際のデジタル画像信号Cに対して補正を行うように構成とされていることにより、暗電流の影響を受けることなく、光量に応じて精度良くデジタル画像信号Cを補正できる。   In addition, the image processing apparatus 1 described in the embodiment includes a dark current subtracter 12 that offsets the dark current output from the image sensor 5 between the image sensor 5 and the digital signal correction unit 13, so that the digital signal Since the correction unit 13 is configured to perform correction on the digital image signal C output when the black level signal output from the dark current subtractor 12 is zero, the influence of the dark current is obtained. The digital image signal C can be corrected with high accuracy according to the amount of light.

また、本発明の画像処理装置1は、可変利得増幅器8で設定される利得が複数または無段階であっても、補正値Pを格納するための記憶容量を増大させることなく精度良く補正でき、生産性を向上できる。 The image processing apparatus 1 of the present invention, also the gain set by the variable gain amplifier 8 is a multiple or steplessly, be accurately corrected without increasing the storage capacity for storing the correction value P 1 , Improve productivity.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、種各の態様を取ることができる。例えば、本発明は、本実施例のS151〜S154に表したように補正値Pを三次補間によって算出したが、三次補間に限定されるものではない。また、本発明は、所定の利得がISO感度に限定されるものでなく、可変利得増幅器8で設定される所定の利得であればよい。さらに、本発明は、撮像素子5から出力される画素信号が、RGBのBayer配列の原色カラーフィルタを介して出力されるもの限定されるものでなく、補色カラーフィルタを介して出力されるものであってもよい。 As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, It can take various aspects. For example, the present invention is the correction value P 2 as shown in S151~S154 of this example was calculated by cubic interpolation, is not limited to cubic interpolation. In the present invention, the predetermined gain is not limited to the ISO sensitivity, but may be a predetermined gain set by the variable gain amplifier 8. Further, the present invention is not limited to the case where the pixel signal output from the image sensor 5 is output via the primary color filter of the RGB Bayer array, but is output via the complementary color filter. There may be.

同実施例の画像処理装置の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the image processing apparatus of the Example. 同実施例における、画像処理装置の露出調整の説明図である。It is explanatory drawing of exposure adjustment of the image processing apparatus in the Example. 同実施例における、デジタル画像信号の補正方法を表す光電変換特性図であって、(a)が補正前の光電変換特性図、(b)が(a)の画素値の補正値を表す図、(c)が補正後の光電変換特性図である。FIG. 3 is a photoelectric conversion characteristic diagram showing a digital image signal correction method in the embodiment, where (a) is a photoelectric conversion characteristic diagram before correction, and (b) is a correction value of a pixel value in (a). (C) is a photoelectric conversion characteristic diagram after correction. 同実施例における、ルックアップテーブルの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the look-up table in the Example. 同実施例における、撮像素子から出力された電気信号を増幅した際に発現する光電変換特性を表す図であって、(a)が増幅前の光電変換特性を表す図、(b)が(a)に対して2倍の利得で増幅した際の光電変換特性を表す図である。In the same Example, it is a figure showing the photoelectric conversion characteristic which appears when the electric signal output from the image pick-up element is amplified, Comprising: (a) is a figure showing the photoelectric conversion characteristic before amplification, (b) is (a) It is a figure showing the photoelectric conversion characteristic at the time of amplifying with a gain of 2 times with respect to. ルックアップテーブル上の補正値と不一致利得とに基づいて、補正値を生成する手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure which produces | generates a correction value based on the correction value and mismatch gain on a lookup table. 図6のフローチャートにおける画素値の補正の手順を表すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating a procedure for correcting a pixel value in the flowchart of FIG. 6. 図8は、補正値を取得する際の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for obtaining a correction value.

符号の説明Explanation of symbols

1…画像処理装置、3…レンズ、4…フィルタ、5…撮像素子、6…AFE(Analog Front End)、7…相関二重サンプリング回路、8…可変利得増幅器(AGC:Automatic Gain Control)、9…A/D変換器、10…カメラモジュール、11…画像処理装置本体、12…暗電流減算器、13…デジタル信号補正部、14…画像処理部、15…補正値取得部、16…補間処理部、17…補正テーブル(ルックアップテーブル)、18…小数ビット数設定部、19…露出調整部、20…ホワイトバランス調整部、21…色再現部、22…画質補正部、23…γ変換部、24…CPU、25…ROM、26…タイミングジェネレータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image processing apparatus, 3 ... Lens, 4 ... Filter, 5 ... Image pick-up device, 6 ... AFE (Analog Front End), 7 ... Correlated double sampling circuit, 8 ... Variable gain amplifier (AGC: Automatic Gain Control), 9 A / D converter, 10 Camera module, 11 Image processing device main body, 12 Dark current subtractor, 13 Digital signal correction unit, 14 Image processing unit, 15 Correction value acquisition unit, 16 Interpolation process , 17 ... Correction table (lookup table), 18 ... Decimal bit number setting unit, 19 ... Exposure adjustment unit, 20 ... White balance adjustment unit, 21 ... Color reproduction unit, 22 ... Image quality correction unit, 23 ... γ conversion unit , 24 ... CPU, 25 ... ROM, 26 ... timing generator.

Claims (8)

複数の光電変換素子が配列されて、入射光を光電変換してアナログ画像信号を出力する撮像素子と、
前記アナログ画像信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力されるアナログ画像信号をA/D変換してデジタル画像信号を出力するA/D変換器と、
前記可変利得増幅器の利得に応じて、前記デジタル画像信号を補正する光電変換特性補正手段と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
An image sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged and photoelectrically converts incident light to output an analog image signal;
A variable gain amplifier for amplifying the analog image signal;
An A / D converter for A / D converting an analog image signal output from the variable gain amplifier to output a digital image signal;
Photoelectric conversion characteristic correction means for correcting the digital image signal according to the gain of the variable gain amplifier;
An image processing apparatus comprising:
前記光電変換特性補正手段が、
所定の前記利得に対応付けられて、前記デジタル画像信号の補正値を格納したルックアップテーブルによって構成され、
前記利得が前記所定の利得と一致しない不一致利得である際に、前記ルックアップテーブル上の前記補正値と前記不一致利得とに基づいて、前記デジタル画像信号の補正値を生成する補間手段を備えている、
ことを特徴とする画像処理装置。
The photoelectric conversion characteristic correcting means is
It is constituted by a look-up table that stores the correction value of the digital image signal in association with the predetermined gain.
Interpolation means for generating a correction value for the digital image signal based on the correction value and the mismatch gain on the lookup table when the gain is a mismatch gain that does not match the predetermined gain. Yes,
An image processing apparatus.
前記ルックアップテーブルには、
補正前の前記デジタル画像信号を表すデータ列として、整数部のビット列と前記利得を表す小数部のビット列が格納され、
前記補正値が、前記小数部のビット数分だけ間引きされて格納されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。
The lookup table includes
As a data string representing the digital image signal before correction, a bit string of an integer part and a bit string of a decimal part representing the gain are stored,
The correction value is stored by being thinned by the number of bits of the decimal part,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is an image processing apparatus.
前記撮像素子に複数の色毎の各色を通過させるカラーフィルタが備えられ、前記光電変換特性補正手段が、前記カラーフィルタを介して通過した色毎に備えられている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか記載の画像処理装置。
The image sensor is provided with a color filter that passes each color of a plurality of colors, and the photoelectric conversion characteristic correction means is provided for each color that has passed through the color filter.
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is an image processing apparatus.
前記撮像素子と前記補正手段との間には、該撮像素子から出力される暗電流をオフセットする暗電流オフセット手段が備えられ、
前記光電変換特性補正手段が、前記暗電流オフセット手段を介して出力されて黒レベルの信号がゼロである際のデジタル画像信号に対して補正を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか記載の画像処理装置。
Between the image sensor and the correction unit, a dark current offset unit for offsetting a dark current output from the image sensor is provided,
The photoelectric conversion characteristic correction unit is configured to perform correction on a digital image signal that is output through the dark current offset unit and a black level signal is zero.
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is an image processing apparatus.
複数の光電変換素子が配列されて、入射光を光電変換してアナログ画像信号を出力する撮像素子と、
前記アナログ画像信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記可変利得増幅器から出力されるアナログ画像信号をA/D変換してデジタル画像信号を出力するA/D変換器と、
前記可変利得増幅器の利得に応じて、前記デジタル画像信号を補正する光電変換特性補正手段と、
を用いたデジタル画像処理方法であって、
前記光電変換特性補正手段が、
所定の前記利得に対応付けて、前記デジタル画像信号の補正値を格納したルックアップテーブルを用い、
前記利得が前記所定の利得と一致しない不一致利得である際に、前記ルックアップテーブル上の前記補正値と前記不一致利得とに基づいて、前記デジタル画像信号の補正値を生成することを特徴とする画像処理方法。
An image sensor in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged and photoelectrically converts incident light to output an analog image signal;
A variable gain amplifier for amplifying the analog image signal;
An A / D converter for A / D converting an analog image signal output from the variable gain amplifier to output a digital image signal;
Photoelectric conversion characteristic correction means for correcting the digital image signal according to the gain of the variable gain amplifier;
A digital image processing method using
The photoelectric conversion characteristic correcting means is
Using a lookup table storing correction values of the digital image signal in association with the predetermined gain,
When the gain is a mismatch gain that does not match the predetermined gain, a correction value of the digital image signal is generated based on the correction value and the mismatch gain on the lookup table. Image processing method.
前記ルックアップテーブルには、
補正前の前記デジタル画像信号を表すデータ列として、整数部のビット列と前記利得を表す小数部のビット列を格納し、
前記補正値を前記小数部のビット数分だけ間引きして格納する、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。
The lookup table includes
As a data string representing the digital image signal before correction, a bit string of an integer part and a bit string of a decimal part representing the gain are stored,
The correction value is thinned out by the number of bits of the decimal part and stored.
The image processing method according to claim 6.
前記撮像素子に複数の色毎の各色を通過させるカラーフィルタを用い、前記カラーフィルタを介して通過した色毎に、前記デジタル画像信号を補正する、
ことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の画像処理方法。
Using a color filter that allows each color of each of the plurality of colors to pass through the imaging device, and correcting the digital image signal for each color that has passed through the color filter;
The image processing method according to claim 6 or 7, wherein:
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