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JP2018195918A - Signal processing apparatus, signal processing method, and program - Google Patents

Signal processing apparatus, signal processing method, and program Download PDF

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JP2018195918A JP2017096603A JP2017096603A JP2018195918A JP 2018195918 A JP2018195918 A JP 2018195918A JP 2017096603 A JP2017096603 A JP 2017096603A JP 2017096603 A JP2017096603 A JP 2017096603A JP 2018195918 A JP2018195918 A JP 2018195918A
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Abstract

【課題】偽解像を低減し、かつ、解像感の高い画像信号を生成することができる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することを課題とする。【解決手段】信号処理装置は、画像信号の第2の色信号に対応する着目画素に対して、着目画素の周囲の画素における第1の色信号を用いて、第1の色信号を補間する第1の補間手段(301)と、画像信号の第2の色信号に対応する着目画素に対して、着目画素における第2の色信号と色差信号を用いて、第1の色信号を補間する第2の補間手段(302)と、画像信号の複数の方向の色差信号のそれぞれの傾きを基に、第1の補間手段により補間された色信号と第2の補間手段により補間された色信号を合成する第1の合成手段(304)とを有する。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processing device, a signal processing method and a program capable of reducing false resolution and generating an image signal having a high resolution. A signal processing device interpolates a first color signal with respect to a pixel of interest corresponding to a second color signal of an image signal by using a first color signal in pixels surrounding the pixel of interest. The first color signal is interpolated by using the second color signal and the color difference signal in the pixel of interest with respect to the first interpolation means (301) and the pixel of interest corresponding to the second color signal of the image signal. A color signal interpolated by the first interpolation means and a color signal interpolated by the second interpolation means based on the inclinations of the second interpolation means (302) and the color difference signals in the plurality of directions of the image signal. It has a first synthesis means (304) for synthesizing. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、信号処理装置、信号処理方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to a signal processing device, a signal processing method, and a program.

特許文献1では、信号処理装置は、輝度信号の主成分となるG信号の補間を行う際に、縦方向、または横方向の相関を判別し、縦方向の相関がある場合には縦方向にLPF処理を行い、横方向の相関がある場合には横方向にLPF処理を行う。また、その信号処理装置は、縦方向にも横方向にも相関がない場合には2次元のLPF処理を行うことで、縦方向、横方向のエッジがぼけないようにする。しかしながら、特許文献1では、縦または横方向の相関がない場合には2次元のLPF処理を行うため、例えば斜め方向のエッジは、縦方向、横方向のエッジに比べてぼやけてしまう。   In Patent Document 1, the signal processing apparatus discriminates the correlation in the vertical direction or the horizontal direction when interpolating the G signal which is the main component of the luminance signal, and in the vertical direction when there is a correlation in the vertical direction. LPF processing is performed, and when there is a correlation in the horizontal direction, LPF processing is performed in the horizontal direction. In addition, the signal processing apparatus performs two-dimensional LPF processing when there is no correlation in the vertical direction or the horizontal direction, so that the vertical and horizontal edges are not blurred. However, in Patent Document 1, when there is no vertical or horizontal correlation, two-dimensional LPF processing is performed. For example, an edge in a diagonal direction is blurred compared to an edge in a vertical direction and a horizontal direction.

そこで、非特許文献1では、RまたはB画素の位置のG信号の算出方法として、着目画素を含む上、下、左、右方向に、G画素との着目画素と同色の画素との色差信号をそれぞれ算出する。そして、非特許文献1では、各方向の色差信号を合成した色差信号を着目画素に加算することにより、G信号を算出する。このとき、非特許文献1では、各方向の色差信号を、該当する方向の色差信号の傾きに応じて合成することにより、方向に因らず解像感の高い画像を生成する。   Therefore, in Non-Patent Document 1, as a method for calculating the G signal at the position of the R or B pixel, the color difference signal between the pixel of interest and the same color as the pixel of interest in the up, down, left, and right directions including the pixel of interest. Are calculated respectively. In Non-Patent Document 1, a G signal is calculated by adding a color difference signal obtained by synthesizing a color difference signal in each direction to a target pixel. At this time, in Non-Patent Document 1, an image with high resolution is generated regardless of the direction by synthesizing the color difference signals in each direction according to the inclination of the color difference signal in the corresponding direction.

特許第3862506号公報Japanese Patent No. 3862506

“Gradient based threshold free color filter array interpolation”,I. Pekkucuksen,Y. Altunbasak,ICIP 2010“Gradient based threshold free color filter array interpolation”, I. Pekkucuksen, Y. Altunbasak, ICIP 2010

しかしながら、非特許文献1では、水平方向および垂直方向のナイキスト周波数の近傍の帯域では、各方向の色差信号の傾きが小さい値となるため、水平方向か、垂直方向の何れの方向かを精度よく判定できず、偽解像が生じる場合がある。   However, in Non-Patent Document 1, in the bands near the Nyquist frequency in the horizontal direction and the vertical direction, the gradient of the color difference signal in each direction becomes a small value, so it is possible to accurately determine which direction is the horizontal direction or the vertical direction. It may not be possible to determine and false resolution may occur.

本発明の目的は、偽解像を低減し、かつ、解像感の高い画像信号を生成することができる信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a signal processing device, a signal processing method, and a program capable of generating an image signal with reduced false resolution and high resolution.

本発明の信号処理装置は、画像信号の第2の色信号に対応する着目画素に対して、前記着目画素の周囲の画素における第1の色信号を用いて、前記第1の色信号を補間する第1の補間手段と、前記画像信号の前記第2の色信号に対応する着目画素に対して、前記着目画素における前記第2の色信号と色差信号を用いて、前記第1の色信号を補間する第2の補間手段と、前記画像信号の複数の色差信号のそれぞれの傾きを基に、前記第1の補間手段により補間された色信号と前記第2の補間手段により補間された色信号を合成する第1の合成手段とを有する。   The signal processing apparatus according to the present invention interpolates the first color signal by using the first color signal in pixels around the target pixel with respect to the target pixel corresponding to the second color signal of the image signal. The first color signal is obtained by using the second color signal and the color difference signal in the target pixel with respect to the target pixel corresponding to the second color signal of the image signal. And a color signal interpolated by the first interpolation means and a color interpolated by the second interpolation means based on respective inclinations of the plurality of color difference signals of the image signal. First combining means for combining signals.

偽解像を低減し、かつ、解像感の高い画像信号を生成することができる。   It is possible to reduce false resolution and generate an image signal with high resolution.

原色ベイヤ配列の1単位を示す図である。It is a figure which shows 1 unit of a primary color Bayer arrangement | sequence. 信号処理装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a signal processing apparatus. G補間回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a G interpolation circuit. 第1のG補間回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a 1st G interpolation circuit. 第1のG補間回路の処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process of the 1st G interpolation circuit. 第2のG補間回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the 2nd G interpolation circuit. 第2のG補間回路の処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of a process of the 2nd G interpolation circuit. 合成係数算出回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a synthetic | combination coefficient calculation circuit. 係数算出回路の入出力特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the input-output characteristic of a coefficient calculation circuit.

図1は、本発明の実施形態による撮像素子のベイヤ配列の1単位を示す図である。撮像素子は、図1のベイヤ配列の色フィルタを有し、光電変換により、R(赤)信号、G1(緑)信号、G2(緑)信号およびB(青)信号を出力する。撮像素子は、行列状に配置された複数の画素を有し、各画素には、赤(R)、緑(G)および青(B)の3色のうちの一つの色フィルタが設けられる。撮像素子は、例えば、CMOSイメージセンサであり、撮像装置に用いられる。撮像装置は、デジタルカメラ、ビデオカメラの他、スマートフォン、タブレット、工業用カメラ、医療用カメラ等に適用可能である。   FIG. 1 is a diagram showing one unit of a Bayer array of an image sensor according to an embodiment of the present invention. The image sensor has the Bayer array color filter of FIG. 1, and outputs an R (red) signal, a G1 (green) signal, a G2 (green) signal, and a B (blue) signal by photoelectric conversion. The imaging element has a plurality of pixels arranged in a matrix, and each pixel is provided with one color filter of three colors of red (R), green (G), and blue (B). The image sensor is, for example, a CMOS image sensor, and is used in an imaging device. The imaging device can be applied to a smartphone, a tablet, an industrial camera, a medical camera, and the like in addition to a digital camera and a video camera.

ベイヤ配列を有する撮像素子は、各画素において、R、G、Bのうちの一つの色信号しか得られないため、各画素において、R、G、Bのすべての色信号を求める場合には、図2の信号処理装置200で補間処理を行う必要がある。例えば、信号処理装置200は、補間対象の色信号以外の色信号レベルをすべて0とし、各画素に2次元のローパスフィルタ(LPF)の処理を行うことにより、補間値を得ることができる。しかしながら、単純に2次元のLPF処理を行うだけでは、補間された後の画像の周波数特性は高周波成分が失われたものとなり、画像がぼやけてしまう。以下、画像のぼやけを低減することができる信号処理装置200を説明する。   Since an image sensor having a Bayer array can obtain only one color signal of R, G, and B in each pixel, when obtaining all the color signals of R, G, and B in each pixel, Interpolation processing needs to be performed by the signal processing device 200 of FIG. For example, the signal processing apparatus 200 can obtain an interpolation value by setting all the color signal levels other than the color signal to be interpolated to 0 and performing a two-dimensional low-pass filter (LPF) process on each pixel. However, by simply performing a two-dimensional LPF process, the frequency characteristics of the interpolated image loses high frequency components, and the image becomes blurred. Hereinafter, the signal processing apparatus 200 that can reduce blurring of an image will be described.

図2は、本発明の実施形態による信号処理装置200の構成例を示すブロック図である。以下、信号処理装置200の信号処理方法を説明する。信号処理装置200は、WB回路(ホワイトバランス回路)201と、G補間回路202と、R補間回路203と、B補間回路204と、APC回路205と、輝度信号生成回路206と、加算器207とを有する。撮像素子は、R信号、G1信号、G2信号およびB信号をアナログからデジタルに変換した画像信号を信号処理装置200に出力する。WB回路201は、撮像素子からデジタルの画像信号を入力し、画像信号のホワイトバランスを補正し、その補正した画像信号を出力する。画像信号は、R信号、G1信号、G2信号およびB信号を含む。R画素は、R信号の画素である。B画素は、B信号の画素である。G画素は、G1信号またはG2信号の画素である。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the signal processing device 200 according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, a signal processing method of the signal processing device 200 will be described. The signal processing device 200 includes a WB circuit (white balance circuit) 201, a G interpolation circuit 202, an R interpolation circuit 203, a B interpolation circuit 204, an APC circuit 205, a luminance signal generation circuit 206, an adder 207, Have The image sensor outputs an image signal obtained by converting the R signal, the G1 signal, the G2 signal, and the B signal from analog to digital to the signal processing device 200. The WB circuit 201 receives a digital image signal from the image sensor, corrects the white balance of the image signal, and outputs the corrected image signal. The image signal includes an R signal, a G1 signal, a G2 signal, and a B signal. The R pixel is an R signal pixel. The B pixel is a B signal pixel. The G pixel is a pixel of the G1 signal or the G2 signal.

G補間回路202は、WB回路201から出力された画像信号を入力し、撮像素子の各画素位置において、R画素とB画素の位置のG信号を補間により算出する。G補間回路202の処理の詳細は後述する。R補間回路203は、WB回路201の出力信号を入力し、撮像素子のG画素とB画素の位置のR信号を補間により算出する。また、B補間回路204は、WB回路201の出力信号を入力し、撮像素子のR画素とG画素の位置のB信号を補間により算出する。例えば、R補間回路203およびB補間回路204は、2次元のLPF処理により補間を行う。   The G interpolation circuit 202 receives the image signal output from the WB circuit 201 and calculates the G signal at the position of the R pixel and the B pixel by interpolation at each pixel position of the image sensor. Details of the processing of the G interpolation circuit 202 will be described later. The R interpolation circuit 203 receives the output signal of the WB circuit 201 and calculates the R signal at the position of the G pixel and the B pixel of the image sensor by interpolation. The B interpolation circuit 204 receives the output signal of the WB circuit 201 and calculates the B signal at the positions of the R pixel and the G pixel of the image sensor by interpolation. For example, the R interpolation circuit 203 and the B interpolation circuit 204 perform interpolation by two-dimensional LPF processing.

APC回路205は、G補間回路202から出力されるG信号のアパーチャ補正信号を生成する。加算器207は、APC回路204から出力されるアパーチャ補正信号と、G補間回路202から出力されるG信号とを加算し、加算結果を出力する。輝度信号生成回路206は、加算器207、R補間回路203、およびB補間回路204からそれぞれ出力されるG信号、R信号、B信号を基に、式(1)により、輝度信号Yを生成する。
Y=0.3R+0.59G+0.11B ・・・(1)
The APC circuit 205 generates an aperture correction signal for the G signal output from the G interpolation circuit 202. The adder 207 adds the aperture correction signal output from the APC circuit 204 and the G signal output from the G interpolation circuit 202, and outputs the addition result. The luminance signal generation circuit 206 generates the luminance signal Y according to Equation (1) based on the G signal, R signal, and B signal output from the adder 207, R interpolation circuit 203, and B interpolation circuit 204, respectively. .
Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B (1)

図3は、G補間回路202の構成例を示すブロック図である。G補間回路202は、第1のG補間回路301と、第2のG補間回路302と、合成係数算出回路303と、合成回路304とを有する。第1のG補間回路301は、画像信号のR画素またはB画素である着目画素におけるG信号を、着目画素の周囲の画素のG信号を用いて補間し、第1のG信号を出力する。第2のG補間回路302は、画像信号のR画素またはB画素である着目画素におけるG信号を、着目画素のRまたはB信号と色差信号を用いて補間し、第2のG信号を出力する。合成回路304は、画像信号の垂直方向および水平方向の色差信号のそれぞれの傾きを基に、第1のG補間回路301により補間された第1のG信号と第2のG補間回路302により補間された第2のG信号を合成する。その詳細は、後述する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the G interpolation circuit 202. The G interpolation circuit 202 includes a first G interpolation circuit 301, a second G interpolation circuit 302, a synthesis coefficient calculation circuit 303, and a synthesis circuit 304. The first G interpolation circuit 301 interpolates the G signal in the target pixel, which is the R pixel or the B pixel of the image signal, using the G signal of the pixels around the target pixel, and outputs the first G signal. The second G interpolation circuit 302 interpolates the G signal in the pixel of interest which is the R pixel or B pixel of the image signal using the R or B signal of the pixel of interest and the color difference signal, and outputs the second G signal. . The synthesis circuit 304 interpolates the first G signal interpolated by the first G interpolation circuit 301 and the second G interpolation circuit 302 based on the respective gradients of the color difference signals in the vertical direction and horizontal direction of the image signal. The synthesized second G signal is synthesized. Details thereof will be described later.

図4は、第1のG補間回路301の構成例を示すブロック図である。第1のG補間回路301は、0挿入回路401と、HV補間回路402と、H補間回路403と、V補間回路404と、減算器405,406と、セレクタ407と、縦横判別回路408と、絶対値化回路409と、乗算器410と、加算器411とを有する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the first G interpolation circuit 301. The first G interpolation circuit 301 includes a 0 insertion circuit 401, an HV interpolation circuit 402, an H interpolation circuit 403, a V interpolation circuit 404, subtracters 405 and 406, a selector 407, a vertical / horizontal discrimination circuit 408, An absolute value circuit 409, a multiplier 410, and an adder 411 are included.

図5は、第1のG補間回路301の処理の流れを示すフローチャートである。ステップS500では、0挿入回路401は、入力された画像信号のうちのR画素とB画素の信号レベルを0にする。次に、ステップS501では、HV補間回路402は、0挿入回路401が出力する画像信号に対して、水平方向および垂直方向に補間処理を行うことにより、G信号を算出する。このとき、HV補間回路402は、水平方向および垂直方向の補間処理には、例えば(1,2,1)/2の係数のフィルタを用いる。HV補間回路402は、上記のフィルタを用いて補間処理を行うことにより、水平方向および垂直方向のナイキスト周波数の偽解像を抑制したG信号を生成することができる。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing flow of the first G interpolation circuit 301. In step S500, the 0 insertion circuit 401 sets the signal levels of the R pixel and the B pixel in the input image signal to 0. Next, in step S501, the HV interpolation circuit 402 calculates a G signal by performing interpolation processing in the horizontal direction and the vertical direction on the image signal output from the 0 insertion circuit 401. At this time, the HV interpolation circuit 402 uses, for example, a filter having a coefficient of (1, 2, 1) / 2 for the interpolation processing in the horizontal direction and the vertical direction. The HV interpolation circuit 402 can generate a G signal in which false resolution of the Nyquist frequency in the horizontal direction and the vertical direction is suppressed by performing interpolation processing using the above-described filter.

次に、ステップS502では、縦横判別回路408は、補間対象の画素信号が垂直方向に相関が大きいかあるいは水平方向の相関が大きいか、つまり、画像が縦縞模様であるかあるいは横縞模様であるかを判別する。具体的には、縦横判別回路408は、着目画素を中心とした水平方向の画素の信号レベルの差と、着目画素を中心とした垂直方向の画素の信号レベルの差との差分から縦縞か横縞かを判別する縦横判別信号を生成する。例えば、着目画素のY座標およびX座標を(i,j)としたとき、縦横判別回路408は、着目画素がR画素の場合の縦横判別信号diffHVi,jを式(2)により算出する。
diffHVi,j=diffHi,j−diffVi,j
diffHi,j=|Gi,j-1−Gi,j+1|+|2×Ri,j−Ri,j-2−Ri,j+2
diffVi,j=|Gi-1,j−Gi+1,j|+|2×Ri,j−Ri-2,j−Ri+2,j
・・・(2)
Next, in step S502, the vertical / horizontal discrimination circuit 408 determines whether the pixel signal to be interpolated has a large correlation in the vertical direction or a large correlation in the horizontal direction, that is, whether the image has a vertical stripe pattern or a horizontal stripe pattern. Is determined. Specifically, the vertical / horizontal discrimination circuit 408 determines whether the vertical stripe or horizontal stripe is based on the difference between the signal level difference of the pixel in the horizontal direction centered on the pixel of interest and the signal level difference of the pixel in the vertical direction centered on the pixel of interest. A vertical / horizontal discrimination signal for discriminating between these is generated. For example, when the Y coordinate and the X coordinate of the pixel of interest are (i, j), the vertical / horizontal discrimination circuit 408 calculates the vertical / horizontal discrimination signal diffHV i, j when the pixel of interest is an R pixel according to equation (2).
diffHV i, j = diffH i, j −diffV i, j
diffH i, j = | G i, j-1 −G i, j + 1 | + | 2 × R i, j −R i, j−2 −R i, j + 2 |
diffV i, j = | G i−1, j −G i + 1, j | + | 2 × R i, j −R i−2, j −R i + 2, j |
... (2)

ここで、縦横判別信号diffHVは、水平方向の画素のレベル差diffHから垂直方向の画素のレベル差diffVを引いたものである。つまり、縦横判別信号diffHVが負の場合は画像が横縞模様であり、縦横判別信号diffHVが正の場合は画像が縦縞模様であることを表す。また、縦横判別回路408は、上記の縦横判別信号diffHVをある閾値でクリップし、さらに正規化することで、縦横判別信号diffHVの値の範囲を−1.0から1.0までの範囲にする。なお、縦横判別信号diffHVを算出する式は、上記の式(1)に限定されるものではなく、例えば、隣接する画素の差分信号から算出してもよい。   Here, the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is obtained by subtracting the level difference diffV of the pixels in the vertical direction from the level difference diffH of the pixels in the horizontal direction. That is, when the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is negative, the image has a horizontal stripe pattern, and when the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is positive, the image has a vertical stripe pattern. Further, the vertical / horizontal discrimination circuit 408 clips the vertical / horizontal discrimination signal diffHV with a certain threshold value, and further normalizes it, thereby setting the range of the vertical / horizontal discrimination signal diffHV to a range from −1.0 to 1.0. . The formula for calculating the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is not limited to the above formula (1), and may be calculated from, for example, a difference signal between adjacent pixels.

縦横判別回路408は、上記の様に隣接する画素の差分信号を基に縦横判別信号diffHVを生成することにより、水平方向および垂直方向のナイキスト周波数まで縦縞模様および横縞模様を判別することができる。ただし、有彩色被写体のように、R、G、B画素にレベル差がある場合には、色によるレベル差を縦縞または横縞と誤判別してしまうため、白黒被写体に限定する必要がある。   The vertical / horizontal discrimination circuit 408 can discriminate vertical stripes and horizontal stripes up to the Nyquist frequency in the horizontal direction and vertical direction by generating the vertical / horizontal discrimination signal diffHV based on the difference signal between adjacent pixels as described above. However, when there is a level difference between R, G, and B pixels as in a chromatic color subject, the level difference due to color is erroneously discriminated as a vertical stripe or a horizontal stripe, so it is necessary to limit it to a monochrome subject.

縦横判別回路408は、縦横判別信号diffHVが負の場合、つまり画像が横縞模様である場合にはステップS503に処理を進め、縦横判別信号diffHVが正の場合、つまり画像が縦縞模様である場合にはステップS504に処理を進める。   The vertical / horizontal discrimination circuit 408 proceeds to step S503 if the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is negative, that is, if the image is a horizontal stripe pattern, and if the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is positive, that is, if the image is a vertical stripe pattern. Advances the process to step S504.

ステップS503では、まず、H補間回路403は、0挿入回路401が出力する画像信号に対して、水平方向に補間処理を行う。このとき、H補間回路403は、水平方向の補間処理には、例えば(1,4,6,4,1)/8の係数のフィルタを用いる。次に、減算器405は、H補間回路403の出力信号から、HV補間回路402の出力信号を減算する。セレクタ407は、減算器405の出力信号を選択する。その後、第1のG補間回路301は、ステップS505に処理を進める。   In step S503, first, the H interpolation circuit 403 performs an interpolation process in the horizontal direction on the image signal output from the 0 insertion circuit 401. At this time, the H interpolation circuit 403 uses a filter with a coefficient of (1, 4, 6, 4, 1) / 8, for example, for the horizontal interpolation process. Next, the subtracter 405 subtracts the output signal of the HV interpolation circuit 402 from the output signal of the H interpolation circuit 403. The selector 407 selects the output signal from the subtracter 405. Thereafter, the first G interpolation circuit 301 advances the process to step S505.

ステップS504では、まず、V補間回路404は、0挿入回路401が出力する画像信号に対して、垂直方向に補間処理を行う。このとき、V補間回路404は、垂直方向の補間処理には、例えば(1,4,6,4,1)/8の係数のフィルタを用いる。次に、減算器406は、V補間回路404の出力信号から、HV補間回路402の出力信号を減算する。セレクタ407は、減算器406の出力信号を選択する。その後、第1のG補間回路301は、ステップS505に処理を進める。   In step S504, first, the V interpolation circuit 404 performs interpolation processing in the vertical direction on the image signal output from the 0 insertion circuit 401. At this time, the V interpolation circuit 404 uses, for example, a filter with a coefficient of (1, 4, 6, 4, 1) / 8 for the interpolation process in the vertical direction. Next, the subtracter 406 subtracts the output signal of the HV interpolation circuit 402 from the output signal of the V interpolation circuit 404. The selector 407 selects the output signal of the subtracter 406. Thereafter, the first G interpolation circuit 301 advances the process to step S505.

ステップS505では、まず、絶対値化回路409は、縦横判別回路408から出力された縦横判別信号diffHVを絶対値化した信号を出力する。次に、乗算器410は、セレクタ407が選択した信号と絶対値回路409が出力した信号とを乗算する。   In step S505, first, the absolute value conversion circuit 409 outputs a signal obtained by converting the vertical / horizontal discrimination signal diffHV output from the vertical / horizontal discrimination circuit 408 into an absolute value. Next, the multiplier 410 multiplies the signal selected by the selector 407 and the signal output from the absolute value circuit 409.

次に、ステップS506では、加算器411は、HV補間回路402の出力信号と乗算器410の出力信号とを加算し、第1のG信号を出力する。   Next, in step S506, the adder 411 adds the output signal of the HV interpolation circuit 402 and the output signal of the multiplier 410, and outputs a first G signal.

上記の結果、縦横判別回路408が、水平方向または垂直方向のナイキスト周波数付近の周波数帯域において、縦縞または横縞を判別しにくい場合、つまり、縦横判別信号diffHVが小さい場合には、乗算器410の出力値が小さくなる。その結果、加算器411の出力信号におけるHV補間回路402の出力信号の割合が高くなることで、第1のG補間回路301は、水平方向および垂直方向のナイキスト周波数の偽解像が抑制されたG信号を出力することができる。   As a result, when the vertical / horizontal discrimination circuit 408 is difficult to discriminate vertical stripes or horizontal stripes in the frequency band near the Nyquist frequency in the horizontal direction or vertical direction, that is, when the vertical / horizontal discrimination signal diffHV is small, the output of the multiplier 410 The value becomes smaller. As a result, since the ratio of the output signal of the HV interpolation circuit 402 to the output signal of the adder 411 is increased, the first G interpolation circuit 301 is suppressed from false resolution of the Nyquist frequency in the horizontal direction and the vertical direction. The G signal can be output.

また、縦横判別回路408は、隣接する画素の差分信号を基に縦横判別信号diffHVを生成する。これにより、第1のG補間回路301は、水平方向および垂直方向のナイキスト周波数まで縦縞横縞の判別が可能な場合には、ナイキスト周波数付近の周波数帯域についても縦縞または横縞の方向に応じて補間処理を行うことができる。   The vertical / horizontal discrimination circuit 408 generates the vertical / horizontal discrimination signal diffHV based on the difference signal between adjacent pixels. As a result, the first G interpolation circuit 301 can interpolate the frequency band near the Nyquist frequency according to the direction of the vertical stripe or the horizontal stripe when the vertical stripe horizontal stripe can be discriminated up to the Nyquist frequency in the horizontal direction and the vertical direction. It can be performed.

図6は、第2のG補間回路302の構成例を示すブロックである。第2のG補間回路302は、G画素V補間回路601と、G画素H補間回路602と、R,B画素V補間回路603と、R,B画素H補間回路604と、V色差算出回路605と、H色差算出回路606とを有する。さらに、第2のG補間回路302は、V色差傾き算出回路607と、H色差傾き算出回路608と、Nフィルタ回路609と、Sフィルタ回路610と、Wフィルタ回路611と、Eフィルタ回路612とを有する。さらに、第2のG補間回路302は、N重み算出回路613と、S重み算出回路614と、W重み算出回路615と、E重み算出回路616と、合成回路617と、加算器618とを有する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the second G interpolation circuit 302. The second G interpolation circuit 302 includes a G pixel V interpolation circuit 601, a G pixel H interpolation circuit 602, an R and B pixel V interpolation circuit 603, an R and B pixel H interpolation circuit 604, and a V color difference calculation circuit 605. And an H color difference calculation circuit 606. Further, the second G interpolation circuit 302 includes a V color difference inclination calculation circuit 607, an H color difference inclination calculation circuit 608, an N filter circuit 609, an S filter circuit 610, a W filter circuit 611, and an E filter circuit 612. Have Further, the second G interpolation circuit 302 includes an N weight calculation circuit 613, an S weight calculation circuit 614, a W weight calculation circuit 615, an E weight calculation circuit 616, a synthesis circuit 617, and an adder 618. .

図7は、第2のG補間回路302の処理の流れを示すフローチャートである。ステップS701では、G画素V補間回路601は、入力画像信号に対して、垂直方向に補間処理を行うことにより、G信号を生成する。具体的には、G画素V補間回路601は、着目画素がG画素の場合には、G画素の信号をそのままG信号として出力し、着目画素がR画素またはB画素の場合には、垂直方向に補間処理を行うことにより、G信号を生成する。例えば、画像における着目画素のX座標およびY座標を(j,i)としたとき、G画素V補間回路601は、着目画素がR画素の場合、G信号Gvi,jを式(3)により生成する。
Gvi,j=(Gi-1,j+Gi+1,j)/2+(2×Ri,j−Ri-2,j−Ri+2,j)/4
・・・(3)
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing of the second G interpolation circuit 302. In step S701, the G pixel V interpolation circuit 601 generates a G signal by performing an interpolation process in the vertical direction on the input image signal. Specifically, the G pixel V interpolation circuit 601 outputs the G pixel signal as it is as the G signal when the target pixel is the G pixel, and the vertical direction when the target pixel is the R pixel or the B pixel. A G signal is generated by performing an interpolation process. For example, when the X coordinate and the Y coordinate of the pixel of interest in the image are (j, i), the G pixel V interpolation circuit 601 determines that the G signal Gv i, j is expressed by Equation (3) when the pixel of interest is an R pixel. Generate.
Gv i, j = (G i−1, j + G i + 1, j ) / 2 + (2 × R i, j −R i−2, j −R i + 2, j ) / 4
... (3)

なお、G画素V補間回路601は、着目画素がB画素の場合も、上記と同様の方法で、G信号を生成する。   Note that the G pixel V interpolation circuit 601 generates a G signal by the same method as described above even when the target pixel is a B pixel.

次に、ステップS702では、G画素H補間回路602は、入力画像信号に対して、水平方向に補間処理を行うことにより、G信号を生成する。具体的には、G画素H補間回路602は、着目画素がG画素の場合には、G画素の信号をそのままG信号として出力し、着目画素がR画素またはB画素の場合には、水平方向に補間処理を行うことにより、G信号を生成する。例えば、G画素H補間回路602は、着目画素がR画素の場合、G信号Ghi,jを式(4)により生成する。
Ghi,j=(Gi,j-1+Gi,j+1)/2+(2×Ri,j−Ri,j-2−Ri,j+2)/4
・・・(4)
In step S702, the G pixel H interpolation circuit 602 generates a G signal by performing an interpolation process on the input image signal in the horizontal direction. Specifically, the G pixel H interpolation circuit 602 outputs the G pixel signal as it is as a G signal when the target pixel is a G pixel, and in the horizontal direction when the target pixel is an R pixel or a B pixel. A G signal is generated by performing an interpolation process. For example, when the pixel of interest is an R pixel, the G pixel H interpolation circuit 602 generates a G signal Gh i, j using Expression (4).
Gh i, j = (G i, j-1 + G i, j + 1 ) / 2 + (2 × R i, j −R i, j−2 −R i, j + 2 ) / 4
... (4)

なお、G画素H補間回路602は、着目画素がB画素の場合も、上記と同様の方法で、G信号を生成する。   Note that the G pixel H interpolation circuit 602 generates a G signal by the same method as described above even when the target pixel is a B pixel.

次に、ステップS703では、R,B画素V補間回路603は、入力画像信号に対して、垂直方向に補間処理を行うことにより、R信号またはB信号を生成する。具体的には、R,B画素V補間回路603は、着目画素がR画素またはB画素の場合には、R画素またはB画素の信号をそのままR信号またはB信号として出力する。R,B画素V補間回路603は、着目画素がG画素の場合に、着目画素の垂直方向がR画素の場合には、垂直方向に補間処理を行うことでR信号を生成し、同様に、着目画素の垂直方向がB画素の場合には、垂直方向に補間処理を行うことでB信号を生成する。例えば、着目画素がG画素で、着目画素の垂直方向がR画素の場合、R,B画素V補間回路603は、R信号Rvi,jを式(5)により生成する。
Rvi,j=(Ri-1,j+Ri+1,j)/2+(2×Gi,j−Gi-2,j−Gi+2,j)/4
・・・(5)
In step S703, the R and B pixel V interpolation circuit 603 generates an R signal or a B signal by performing interpolation processing on the input image signal in the vertical direction. Specifically, when the target pixel is an R pixel or a B pixel, the R and B pixel V interpolation circuit 603 outputs the signal of the R pixel or the B pixel as it is as an R signal or a B signal. When the target pixel is a G pixel and the vertical direction of the target pixel is an R pixel, the R and B pixel V interpolation circuit 603 generates an R signal by performing interpolation processing in the vertical direction. When the vertical direction of the pixel of interest is a B pixel, a B signal is generated by performing interpolation processing in the vertical direction. For example, when the target pixel is a G pixel and the vertical direction of the target pixel is an R pixel, the R and B pixel V interpolation circuit 603 generates an R signal Rv i, j by Expression (5).
Rv i, j = (R i−1, j + R i + 1, j ) / 2 + (2 × G i, j −G i−2, j −G i + 2, j ) / 4
... (5)

なお、R,B画素V補間回路603は、着目画素の垂直方向がB画素の場合、上記と同様の方法で、B信号を生成する。   The R and B pixel V interpolation circuit 603 generates a B signal by the same method as described above when the vertical direction of the target pixel is a B pixel.

次に、ステップS704では、R,B画素H補間回路604は、入力画像信号に対して、水平方向に補間処理を行うことにより、R信号またはB信号を生成する。具体的には、R,B画素H補間回路604は、着目画素がR画素またはB画素の場合には、R画素またはB画素の信号をそのままR信号またはB信号として出力する。R,B画素H補間回路604は、着目画素がG画素の場合に、着目画素の水平方向がR画素の場合には、水平方向に補間処理を行うことでR信号を生成し、同様に、着目画素の水平方向がB画素の場合には、水平方向に補間処理を行うことでB信号を生成する。例えば、着目画素がG画素で、着目画素の水平方向がR画素の場合、R,B画素H補間回路604は、R信号Rhi,jを式(6)により生成する。
Rhi,j=(Ri,j-1+Ri,j+1)/2+(2×Gi,j−Gi,j-2−Gi,j+2)/4
・・・(6)
In step S704, the R and B pixel H interpolation circuit 604 generates an R signal or a B signal by performing an interpolation process on the input image signal in the horizontal direction. Specifically, when the target pixel is an R pixel or a B pixel, the R and B pixel H interpolation circuit 604 outputs an R pixel or B pixel signal as it is as an R signal or a B signal. When the target pixel is a G pixel and the horizontal direction of the target pixel is an R pixel, the R and B pixel H interpolation circuit 604 generates an R signal by performing an interpolation process in the horizontal direction. When the horizontal direction of the target pixel is a B pixel, a B signal is generated by performing interpolation processing in the horizontal direction. For example, when the target pixel is a G pixel and the horizontal direction of the target pixel is an R pixel, the R and B pixel H interpolation circuit 604 generates an R signal Rh i, j using Expression (6).
Rh i, j = (R i, j-1 + R i, j + 1 ) / 2 + (2 × G i, j −G i, j−2 −G i, j + 2 ) / 4
... (6)

なお、R,B画素H補間回路604は、着目画素の垂直方向がB画素の場合、上記と同様の方法で、B信号を生成する。また、ステップS701〜S704の補間方法として、式(3)〜(6)の方法をとったが、これに限定されず、例えば同色画素を各方向に線形補間してもよい。   Note that the R and B pixel H interpolation circuit 604 generates a B signal by the same method as described above when the vertical direction of the target pixel is a B pixel. Moreover, although the method of Formula (3)-(6) was taken as the interpolation method of step S701-S704, it is not limited to this, For example, you may linearly interpolate the same color pixel to each direction.

次に、ステップS705では、V色差算出回路605は、G画素V補間回路601が出力したG信号から、R,B画素V補間回路603が出力したR信号またはB信号を減算し、垂直方向の色差信号を生成する。例えば、着目画素(j,i)において、G画素V補間回路601が出力した信号がG信号Gvi,jであり、R,B画素V補間回路603が出力した信号がR信号Rvi,jである。その場合、V色差算出回路605は、垂直方向の色差信号Diff_vを式(7)により生成する。
Diff_vi,j=Gvi,j−Rvi,j ・・・(7)
Next, in step S705, the V color difference calculation circuit 605 subtracts the R signal or B signal output from the R and B pixel V interpolation circuit 603 from the G signal output from the G pixel V interpolation circuit 601 to obtain the vertical direction. A color difference signal is generated. For example, in the pixel of interest (j, i), the signal output from the G pixel V interpolation circuit 601 is the G signal Gv i, j , and the signal output from the R, B pixel V interpolation circuit 603 is the R signal Rv i, j. It is. In that case, the V color difference calculation circuit 605 generates the color difference signal Diff_v in the vertical direction by Expression (7).
Diff_v i, j = Gv i, j −Rv i, j (7)

なお、V色差算出回路605は、R,B画素V補間回路603から出力される信号がB信号の場合も、上記と同様の方法で、色差信号を生成する。   Note that the V color difference calculation circuit 605 generates a color difference signal in the same manner as described above even when the signal output from the R and B pixel V interpolation circuit 603 is a B signal.

次に、ステップS706では、H色差算出回路606は、G画素H補間回路602が出力したG信号から、R,B画素H補間回路604が出力したR信号またはB信号を減算し、水平方向の色差信号を生成する。例えば、着目画素(j,i)において、G画素H補間回路602が出力した信号がG信号Ghi,jであり、R,B画素H補間回路604が出力した信号がR信号Rvi,jである。その場合、H色差算出回路606は、水平方向の色差信号Diff_hを式(8)により生成する。
Diff_hi,j=Ghi,j−Rhi,j ・・・(8)
Next, in step S706, the H color difference calculation circuit 606 subtracts the R signal or the B signal output from the R and B pixel H interpolation circuit 604 from the G signal output from the G pixel H interpolation circuit 602, and performs horizontal processing. A color difference signal is generated. For example, in the pixel of interest (j, i), the signal output from the G pixel H interpolation circuit 602 is the G signal Gh i, j , and the signal output from the R, B pixel H interpolation circuit 604 is the R signal Rv i, j. It is. In this case, the H color difference calculation circuit 606 generates a horizontal color difference signal Diff_h by Expression (8).
Diff_h i, j = Gh i, j -Rh i, j ··· (8)

なお、H色差算出回路606は、R,B画素H補間回路604から出力される信号がB信号の場合も、上記と同様の方法で、色差信号を生成する。   The H color difference calculation circuit 606 generates a color difference signal by the same method as described above even when the signal output from the R and B pixel H interpolation circuit 604 is a B signal.

次に、ステップS707では、V色差傾き算出回路607は、V色差算出回路605から出力された色差信号を基に、垂直方向の色差の傾きを算出する。具体的には、着目画素(j,i)において、V色差傾き算出回路607は、V色差算出回路605から出力された色差信号Diff_vを基に、垂直方向の色差の傾き信号Grad_vを式(9)により算出する。
Grad_vi,j=|Diff_vi-1,j−Diff_vi+1,j| ・・・(9)
In step S707, the V color difference inclination calculation circuit 607 calculates the inclination of the color difference in the vertical direction based on the color difference signal output from the V color difference calculation circuit 605. Specifically, in the pixel of interest (j, i), the V color difference inclination calculation circuit 607 generates a vertical color difference inclination signal Grad_v based on the color difference signal Diff_v output from the V color difference calculation circuit 605 using the equation (9). ).
Grad_v i, j = | Diff_v i−1, j −Diff_v i + 1, j | (9)

なお、傾き信号Grad_vを算出する式は、上記の式(9)に限定されない。V色差傾き算出回路607は、例えば、着目画素と上下の隣接画素のそれぞれの差分に基づいて、傾き信号Grad_vを算出しても良い。V色差傾き算出回路607は、算出した垂直方向の色差の傾き信号Grad_vを、N重み算出回路613、S重み算出回路614および合成係数算出回路303にそれぞれ出力する。   Note that the equation for calculating the inclination signal Grad_v is not limited to the above equation (9). For example, the V color difference inclination calculation circuit 607 may calculate the inclination signal Grad_v based on the respective differences between the target pixel and the upper and lower adjacent pixels. The V color difference inclination calculation circuit 607 outputs the calculated vertical color difference inclination signal Grad_v to the N weight calculation circuit 613, the S weight calculation circuit 614, and the synthesis coefficient calculation circuit 303, respectively.

次に、ステップS708では、H色差傾き算出回路608は、H色差算出回路606から出力された色差信号を基に、水平方向の色差の傾きを算出する。具体的には、着目画素(j,i)において、H色差傾き算出回路608は、H色差算出回路606から出力された色差信号Diff_hを基に、水平方向の色差の傾き信号Grad_hを式(10)により算出する。
Grad_hi,j=|Diff_hi,j-1−Diff_hi,j+1| ・・・(10)
Next, in step S708, the H color difference inclination calculation circuit 608 calculates the color difference inclination in the horizontal direction based on the color difference signal output from the H color difference calculation circuit 606. Specifically, in the pixel of interest (j, i), the H color difference inclination calculation circuit 608 generates a horizontal color difference inclination signal Grad_h based on the color difference signal Diff_h output from the H color difference calculation circuit 606 using the equation (10). ).
Grad_h i, j = | Diff_h i, j−1 −Diff_h i, j + 1 | (10)

なお、傾き信号Grad_hを算出する式は、上記の式(10)に限定されない。H色差傾き算出回路608は、例えば、着目画素と左右の隣接画素のそれぞれの差分に基づいて、傾き信号Grad_hを算出しても良い。H色差傾き算出回路608は、算出した水平方向の色差の傾き信号Grad_hを、W重み算出回路615、E重み算出回路616および合成係数算出回路303にそれぞれ出力する。   Note that the equation for calculating the inclination signal Grad_h is not limited to the above equation (10). For example, the H color difference inclination calculation circuit 608 may calculate the inclination signal Grad_h based on the respective differences between the target pixel and the left and right adjacent pixels. The H color difference inclination calculation circuit 608 outputs the calculated horizontal color difference inclination signal Grad_h to the W weight calculation circuit 615, the E weight calculation circuit 616, and the synthesis coefficient calculation circuit 303, respectively.

次に、ステップS709では、Nフィルタ回路609は、V色差算出回路605から出力された色差信号に対して、上方向のフィルタ処理を行う。具体的には、Nフィルタ回路609は、V色差算出回路605から出力された色差信号Diff_vを用いて、着目画素(j,i)における上方向のフィルタ処理の結果Diff_nを式(11)により算出する。   In step S709, the N filter circuit 609 performs an upward filter process on the color difference signal output from the V color difference calculation circuit 605. Specifically, the N filter circuit 609 uses the color difference signal Diff_v output from the V color difference calculation circuit 605 to calculate the result Diff_n of the upward filter processing on the pixel of interest (j, i) using Expression (11). To do.

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS710では、Sフィルタ回路610は、V色差算出回路605から出力された色差信号に対して、下方向のフィルタ処理を行う。具体的には、Sフィルタ回路610は、V色差算出回路605から出力された色差信号Diff_vを用いて、着目画素(j,i)における下方向のフィルタ処理の結果Diff_sを式(12)により算出する。   In step S710, the S filter circuit 610 performs a downward filter process on the color difference signal output from the V color difference calculation circuit 605. Specifically, the S filter circuit 610 uses the color difference signal Diff_v output from the V color difference calculation circuit 605 to calculate the result Diff_s of the downward filter processing on the pixel of interest (j, i) using Expression (12). To do.

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS711では、Wフィルタ回路611は、H色差算出回路606から出力された色差信号に対して、左方向のフィルタ処理を行う。具体的には、Wフィルタ回路611は、H色差算出回路606から出力された色差信号Diff_hを用いて、着目画素(j,i)における左方向のフィルタ処理の結果Diff_wを式(13)により算出する。   In step S711, the W filter circuit 611 performs leftward filter processing on the color difference signal output from the H color difference calculation circuit 606. Specifically, the W filter circuit 611 uses the color difference signal Diff_h output from the H color difference calculation circuit 606 to calculate the left-direction filter processing result Diff_w of the pixel of interest (j, i) using Expression (13). To do.

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS712では、Eフィルタ回路612は、H色差算出回路606から出力された色差信号に対して、右方向のフィルタ処理を行う。具体的には、Eフィルタ回路612は、H色差算出回路606から出力された色差信号Diff_hを用いて、着目画素(j,i)における右方向のフィルタ処理の結果DIFF_eを式(14)により算出する。   In step S712, the E filter circuit 612 performs rightward filter processing on the color difference signal output from the H color difference calculation circuit 606. Specifically, the E filter circuit 612 uses the color difference signal Diff_h output from the H color difference calculation circuit 606 to calculate the right-direction filter processing result DIFF_e of the pixel of interest (j, i) using Expression (14). To do.

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS713では、N重み算出回路613は、V色差傾き算出回路607から出力された垂直方向の色差の傾き信号Grad_vを用いて、上方向の重みWnを式(15)により算出する。   In step S 713, the N weight calculation circuit 613 uses the vertical color difference inclination signal Grad_v output from the V color difference inclination calculation circuit 607 to calculate the upward weight Wn using Expression (15).

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS714では、S重み算出回路614は、V色差傾き算出回路607から出力された垂直方向の色差の傾き信号Grad_vを用いて、下方向の重みWsを式(16)により算出する。   In step S714, the S weight calculation circuit 614 uses the vertical color difference inclination signal Grad_v output from the V color difference inclination calculation circuit 607 to calculate the downward weight Ws using Expression (16).

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS715では、W重み算出回路615は、H色差傾き算出回路608から出力された水平方向の色差の傾き信号Grad_hを用いて、左方向の重みWwを式(17)により算出する。   In step S715, the W weight calculation circuit 615 uses the horizontal color difference inclination signal Grad_h output from the H color difference inclination calculation circuit 608 to calculate the left weight Ww by Expression (17).

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS716では、E重み算出回路616は、H色差傾き算出回路608から出力された水平方向の色差の傾き信号Grad_hを用いて、右方向の重みWeを式(18)により算出する。   In step S716, the E weight calculation circuit 616 uses the horizontal color difference gradient signal Grad_h output from the H color difference gradient calculation circuit 608 to calculate the right weight We using Equation (18).

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS717では、合成回路617は、重みWn、Ws、WwおよびWeを基に、色差信号Diff_n、Diff_s、Diff_wおよびDiff_eを合成し、色差信号Diff_mixを式(19)により算出する。   In step S717, the combining circuit 617 combines the color difference signals Diff_n, Diff_s, Diff_w, and Diff_e based on the weights Wn, Ws, Ww, and We, and calculates the color difference signal Diff_mix by Expression (19).

Figure 2018195918
Figure 2018195918

ステップS718では、加算器618は、WB回路201が出力した画像信号に対して、着目画素がR画素またはB画素の場合には、着目画素に対応する合成回路617で合成された色差信号Diff_mixを加算し、第2のG信号を出力する。加算回路618の出力信号は、第2のG補間回路302の出力信号である。上記の結果、第2のG補間回路302は、R画素またはB画素の画素位置に対して、方向に因らず解像感の高いG信号を算出することができる。   In step S718, when the target pixel is an R pixel or a B pixel with respect to the image signal output from the WB circuit 201, the adder 618 outputs the color difference signal Diff_mix synthesized by the synthesis circuit 617 corresponding to the target pixel. Add and output the second G signal. The output signal of the adder circuit 618 is the output signal of the second G interpolation circuit 302. As a result, the second G interpolation circuit 302 can calculate a high-resolution G signal with respect to the pixel position of the R pixel or the B pixel regardless of the direction.

図8は、図3の合成係数算出回路303の構成例を示すブロック図である。合成係数算出回路303は、最大値選択回路801と、係数算出回路802とを有する。最大値選択回路801は、第2のG補間回路302から垂直方向の色差の傾き信号Grad_vと水平方向の色差の傾き信号Grad_hを入力し、各画素毎に傾き信号Grad_vとGrad_hのうちの何れか大きい方を選択し、最大値maxとして出力する。   FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the synthesis coefficient calculation circuit 303 in FIG. The composite coefficient calculation circuit 303 includes a maximum value selection circuit 801 and a coefficient calculation circuit 802. The maximum value selection circuit 801 receives the gradient signal Grad_v in the vertical color difference and the gradient signal Grad_h in the horizontal direction from the second G interpolation circuit 302, and either one of the gradient signals Grad_v and Grad_h for each pixel. The larger one is selected and output as the maximum value max.

係数算出回路802は、最大値選択回路801から最大値maxを入力し、第1のG補間回路301から出力される第1のG信号と、第2のG補間回路302から出力される第2のG信号を合成する際の合成係数αを算出する。具体的には、まず、係数算出回路802は、最大値maxを所定の閾値と比較し、最大値maxが所定の閾値より小さいか否かを判定する。そして、係数算出回路802は、最大値maxが所定の閾値より小さい場合には、第1のG補間回路301から出力されるG信号を出力するように合成係数αを算出する。最大値maxが所定の閾値より小さい場合は、水平および垂直方向の色差の傾きGrad_vおよびGrad_hが何れも小さく、色差の傾きに基づいて方向を判断できない領域を意味する。   The coefficient calculation circuit 802 receives the maximum value max from the maximum value selection circuit 801, the first G signal output from the first G interpolation circuit 301, and the second value output from the second G interpolation circuit 302. A synthesis coefficient α for synthesizing the G signals is calculated. Specifically, first, the coefficient calculation circuit 802 compares the maximum value max with a predetermined threshold value, and determines whether or not the maximum value max is smaller than the predetermined threshold value. When the maximum value max is smaller than the predetermined threshold, the coefficient calculation circuit 802 calculates the synthesis coefficient α so as to output the G signal output from the first G interpolation circuit 301. When the maximum value max is smaller than a predetermined threshold, it means an area where the horizontal and vertical color difference gradients Grad_v and Grad_h are both small and the direction cannot be determined based on the color difference gradient.

図9は、係数算出回路802の入出力特性の一例を示す図であり、最大値maxから合成係数αへの変換テーブルの一例を示す。係数算出回路802は、最大値選択回路801から出力される最大値maxを基に、第1のG補間回路301と第2のG補間回路302から出力されるG信号を合成する合成係数αを算出する。図9において、横軸は最大値maxを示し、縦軸は合成係数αを示す。係数算出回路802は、最大値maxが所定の閾値Th1より小さく、色差の傾きに基づいて方向を判断できないと判定する場合には、合成係数αを1.0にする。また、係数算出回路802は、最大値maxが所定の閾値Th2より大きく、色差の傾きに基づいて方向を判断できると判定する場合には、合成係数αを0.0にする。また、係数算出回路802は、最大値maxが閾値Th1と閾値Th2との間の場合には、最大値maxに応じて線形的に0.0から1.0の間をとる合成係数αを出力する。係数算出回路802から出力される合成係数αは、合成係数算出回路303の出力として、合成回路304へ出力される。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of input / output characteristics of the coefficient calculation circuit 802, and illustrates an example of a conversion table from the maximum value max to the composite coefficient α. The coefficient calculation circuit 802 generates a synthesis coefficient α for synthesizing the G signals output from the first G interpolation circuit 301 and the second G interpolation circuit 302 based on the maximum value max output from the maximum value selection circuit 801. calculate. In FIG. 9, the horizontal axis represents the maximum value max, and the vertical axis represents the synthesis coefficient α. The coefficient calculation circuit 802 sets the synthesis coefficient α to 1.0 when determining that the maximum value max is smaller than the predetermined threshold Th1 and the direction cannot be determined based on the gradient of the color difference. If the coefficient calculation circuit 802 determines that the maximum value max is greater than the predetermined threshold Th2 and the direction can be determined based on the gradient of the color difference, the coefficient calculation circuit 802 sets the combination coefficient α to 0.0. In addition, when the maximum value max is between the threshold value Th1 and the threshold value Th2, the coefficient calculation circuit 802 outputs a composite coefficient α that linearly ranges between 0.0 and 1.0 according to the maximum value max. To do. The synthesis coefficient α output from the coefficient calculation circuit 802 is output to the synthesis circuit 304 as the output of the synthesis coefficient calculation circuit 303.

次に、図3の合成回路304について説明する。合成回路304は、合成係数算出回路303からの合成係数αに基づいて、第1のG補間回路301からの第1のG信号と第2のG補間回路302からの第2のG信号を合成し、最終的なG信号を出力する。合成回路304から出力されるG信号は、G補間回路202の出力信号である。合成回路304は、画像における着目画素のX座標およびY座標を(j,i)としたとき、最終的なG信号G_sigi,jを出力する。具体的には、合成回路304は、着目画素における第1のG信号G1_sigi,j、第2のG信号G2_sigi,j、合成係数αi,jを用いて、最終的なG信号G_sigi,jを式(20)により算出する。
G_sigi,j=α×G1_sigi,j+(1.0−α)×G2_sigi,j
・・・(20)
Next, the synthesis circuit 304 in FIG. 3 will be described. The synthesis circuit 304 synthesizes the first G signal from the first G interpolation circuit 301 and the second G signal from the second G interpolation circuit 302 based on the synthesis coefficient α from the synthesis coefficient calculation circuit 303. The final G signal is output. The G signal output from the synthesis circuit 304 is an output signal of the G interpolation circuit 202. The synthesis circuit 304 outputs the final G signal G_sig i, j when the X coordinate and Y coordinate of the pixel of interest in the image are (j, i). Specifically, the synthesis circuit 304 uses the first G signal G1_sig i, j , the second G signal G2_sig i, j , and the synthesis coefficient α i, j in the pixel of interest to generate a final G signal G_sig i. , j is calculated by equation (20).
G_sig i, j = α × G1_sig i, j + (1.0−α) × G2_sig i, j
... (20)

合成回路304は、合成係数αが0.0である場合、つまり、色差の傾きに基づいて方向を判断できる場合には、方向に因らず解像感の高い画像を生成できる第2のG信号G2_sigを最終的なG信号G_sigとして出力する。また、合成回路304は、合成係数αが1.0である場合、つまり、色差の傾きに基づいて方向を判断できない場合には、水平方向または垂直方向のナイキスト周波数の偽解像が抑制された第1のG信号G1_sigを最終的なG信号G_sigとして出力する。第1のG信号G1_sigは、例えば水平方向または垂直方向のナイキスト周波数のような周波数帯域で、水平方向または垂直方向のナイキスト周波数の偽解像が抑制された信号である。   When the synthesis coefficient α is 0.0, that is, when the direction can be determined based on the gradient of the color difference, the synthesis circuit 304 generates the second G that can generate a high-resolution image regardless of the direction. The signal G2_sig is output as the final G signal G_sig. Further, when the synthesis coefficient α is 1.0, that is, when the direction cannot be determined based on the gradient of the color difference, the pseudo resolution of the Nyquist frequency in the horizontal direction or the vertical direction is suppressed. The first G signal G1_sig is output as the final G signal G_sig. The first G signal G1_sig is a signal in which false resolution of the Nyquist frequency in the horizontal direction or the vertical direction is suppressed in a frequency band such as the Nyquist frequency in the horizontal direction or the vertical direction.

(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

301 第1のG補間回路、302 第2のG補間回路、304 合成回路 301 1st G interpolation circuit, 302 2nd G interpolation circuit, 304 composition circuit

Claims (10)

画像信号の第2の色信号に対応する着目画素に対して、前記着目画素の周囲の画素における第1の色信号を用いて、前記第1の色信号を補間する第1の補間手段と、
前記画像信号の前記第2の色信号に対応する着目画素に対して、前記着目画素における前記第2の色信号と色差信号を用いて、前記第1の色信号を補間する第2の補間手段と、
前記画像信号の複数の方向の色差信号のそれぞれの傾きを基に、前記第1の補間手段により補間された色信号と前記第2の補間手段により補間された色信号を合成する第1の合成手段と
を有することを特徴とする信号処理装置。
First interpolation means for interpolating the first color signal with respect to the target pixel corresponding to the second color signal of the image signal by using the first color signal in pixels around the target pixel;
Second interpolation means for interpolating the first color signal with respect to the target pixel corresponding to the second color signal of the image signal by using the second color signal and the color difference signal in the target pixel. When,
A first synthesis for synthesizing the color signal interpolated by the first interpolation means and the color signal interpolated by the second interpolation means based on respective inclinations of the color difference signals in a plurality of directions of the image signal. And a signal processing apparatus.
前記第2の補間手段は、
前記画像信号に対して第1の方向にそれぞれの色信号を補間する第3の補間手段と、
前記画像信号に対して第2の方向にそれぞれの色信号を補間する第4の補間手段と、
前記第3の補間手段により補間された画像信号の前記第1の方向の色差信号を算出する第1の色差算出手段と、
前記第4の補間手段により補間された画像信号の前記第2の方向の色差信号を算出する第2の色差算出手段と、
前記第1の色差算出手段により算出された前記第1の方向の色差信号の傾きを算出する第1の傾き算出手段と、
前記第2の色差算出手段により算出された前記第2の方向の色差信号の傾きを算出する第2の傾き算出手段と、
前記第1の傾き算出手段により算出された前記第1の方向の色差信号の傾きと前記第2の傾き算出手段により算出された前記第2の方向の色差信号の傾きを基に、前記第1の色差算出手段により算出された前記第1の方向の色差信号に基づく信号と前記第2の色差算出手段により算出された前記第2の方向の色差信号に基づく信号を合成する第2の合成手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。
The second interpolation means includes
Third interpolation means for interpolating each color signal in a first direction with respect to the image signal;
Fourth interpolation means for interpolating each color signal in a second direction with respect to the image signal;
First color difference calculation means for calculating a color difference signal in the first direction of the image signal interpolated by the third interpolation means;
Second color difference calculation means for calculating a color difference signal in the second direction of the image signal interpolated by the fourth interpolation means;
First inclination calculating means for calculating an inclination of the color difference signal in the first direction calculated by the first color difference calculating means;
Second inclination calculating means for calculating an inclination of the color difference signal in the second direction calculated by the second color difference calculating means;
Based on the inclination of the color difference signal in the first direction calculated by the first inclination calculation means and the inclination of the color difference signal in the second direction calculated by the second inclination calculation means, the first Second combining means for combining a signal based on the color difference signal in the first direction calculated by the color difference calculating means and a signal based on the color difference signal in the second direction calculated by the second color difference calculating means. The signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記第2の補間手段は、前記第2の合成手段により合成された信号のうち前記着目画素に対応する信号と、前記着目画素における前記第2の色信号を加算する第1の加算手段を有することを特徴とする請求項2に記載の信号処理装置。   The second interpolation means includes first addition means for adding a signal corresponding to the pixel of interest out of the signals synthesized by the second synthesis means and the second color signal in the pixel of interest. The signal processing apparatus according to claim 2. 前記第1の合成手段は、前記第1の傾き算出手段により算出された前記第1の方向の色差信号の傾きと前記第2の傾き算出手段により算出された前記第2の方向の色差信号の傾きを基に、前記第1の補間手段により補間された前記第1の色信号と前記第2の補間手段により補間された前記第1の色信号を合成することを特徴とする請求項3に記載の信号処理装置。   The first synthesizing unit is configured to calculate the gradient of the color difference signal in the first direction calculated by the first gradient calculation unit and the color difference signal in the second direction calculated by the second gradient calculation unit. 4. The first color signal interpolated by the first interpolation means and the first color signal interpolated by the second interpolation means are synthesized based on an inclination. The signal processing apparatus as described. 前記第2の補間手段は、
前記第1の色差算出手段により算出された前記第1の方向の色差信号に対して、前記第1の方向のフィルタ処理を行う第1のフィルタ手段と、
前記第2の色差算出手段により算出された前記第2の方向の色差信号に対して、前記第2の方向のフィルタ処理を行う第2のフィルタ手段とを有し、
前記第2の合成手段は、前記第1のフィルタ手段によりフィルタ処理された色差信号と前記第2のフィルタ手段によりフィルタ処理された色差信号を合成することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の信号処理装置。
The second interpolation means includes
First filter means for performing filter processing in the first direction on the color difference signal in the first direction calculated by the first color difference calculation means;
Second filter means for performing filter processing in the second direction on the color difference signal in the second direction calculated by the second color difference calculation means;
5. The method according to claim 2, wherein the second synthesizing unit synthesizes the color difference signal filtered by the first filter unit and the color difference signal filtered by the second filter unit. The signal processing device according to claim 1.
前記第1の合成手段は、前記第1の方向の色差信号の傾きと前記第2の方向の色差信号の傾きのうちの大きい方の傾きが第1の閾値より小さい場合には、前記第1の補間手段により補間された色信号を出力し、前記第1の方向の色差信号の傾きと前記第2の方向の色差信号の傾きのうちの大きい方の傾きが第2の閾値より大きい場合には、前記第2の補間手段により補間された色信号を出力することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の信号処理装置。   The first synthesizing unit may determine the first combination when the larger one of the inclination of the color difference signal in the first direction and the inclination of the color difference signal in the second direction is smaller than a first threshold. When the color signal interpolated by the interpolation means is output and the larger one of the gradient of the color difference signal in the first direction and the gradient of the color difference signal in the second direction is larger than the second threshold value. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the color signal interpolated by the second interpolation means is output. 前記第1の補間手段は、
前記画像信号に対して前記第1の方向および第2の方向に補間を行う第5の補間手段と、
前記画像信号に対して前記第1の方向に補間を行う第6の補間手段と、
前記画像信号に対して前記第2の方向に補間を行う第7の補間手段とを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号処理装置。
The first interpolation means includes
Fifth interpolation means for interpolating the image signal in the first direction and the second direction;
Sixth interpolation means for performing interpolation in the first direction on the image signal;
The signal processing apparatus according to claim 1, further comprising: a seventh interpolation unit that performs interpolation on the image signal in the second direction.
前記第1の方向は垂直方向であり、前記第2の方向は水平方向であることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の信号処理装置。   The signal processing apparatus according to claim 2, wherein the first direction is a vertical direction, and the second direction is a horizontal direction. 第1の補間手段により、画像信号の第2の色信号に対応する着目画素に対して、前記着目画素の周囲の画素における第1の色信号を用いて、前記第1の色信号を補間する第1の補間ステップと、
第2の補間手段により、前記画像信号の前記第2の色信号に対応する着目画素に対して、前記着目画素における前記第2の色信号と色差信号を用いて、前記第1の色信号を補間する第2の補間ステップと、
第1の合成手段により、前記画像信号の複数の色差信号のそれぞれの傾きを基に、前記第1の補間ステップで補間された色信号と前記第2の補間ステップで補間された色信号を合成する第1の合成ステップと
を有することを特徴とする信号処理方法。
The first interpolation means interpolates the first color signal with respect to the pixel of interest corresponding to the second color signal of the image signal by using the first color signal in the pixels around the pixel of interest. A first interpolation step;
Using the second color signal and the color difference signal in the target pixel, the first color signal is obtained by the second interpolation unit with respect to the target pixel corresponding to the second color signal of the image signal. A second interpolation step to interpolate;
The first synthesizing unit synthesizes the color signal interpolated in the first interpolation step and the color signal interpolated in the second interpolation step based on the slopes of the plurality of color difference signals of the image signal. And a first synthesizing step.
コンピュータを、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each means of the signal processing apparatus of any one of Claims 1 thru | or 8.
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