JP2020068391A - Image processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラに代表される撮像装置に関し、特に、撮像素子から読みだされた複数の撮像信号に対してフリッカ成分を補正するフリッカ補正装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus represented by a digital camera, and particularly to a flicker correction apparatus that corrects a flicker component for a plurality of image pickup signals read from an image pickup element.
近年、撮像素子を用いた装置の多機能化が進み、交流電源の周波数に依存して輝度が変動する蛍光灯下で撮影画像内に発生する周期的な信号レベルの変動(以下、フリッカ)を補正する技術や、瞳分割方式で読みだした視差信号を用いて画像処理する技術が存在する。 In recent years, multifunctionalization of devices using image pickup devices has progressed, and periodical signal level fluctuations (hereinafter referred to as flicker) that occur in a captured image under a fluorescent lamp whose brightness fluctuates depending on the frequency of an AC power source There are a correction technology and an image processing technology using a parallax signal read by a pupil division method.
特許文献1には、画像中の垂直方向のフリッカ成分を検出し、その逆ゲインを乗算することでフリッカ成分の検出と補正を行う技術が開示されている。これにより、撮影画像内に発生するフリッカ成分を除去することができる。 Patent Document 1 discloses a technique of detecting a flicker component in the vertical direction in an image and multiplying it by an inverse gain to detect and correct the flicker component. As a result, the flicker component generated in the captured image can be removed.
また、近年では、撮像素子で得た被写体情報に基づいて、焦点調整を行う撮像装置がある。特許文献2では、撮像素子の画素毎に1つのマイクロレンズと2つのフォトダイオードを備えることにより、それぞれのフォトダイオードは撮像レンズの異なる瞳を通過した光を受光する。この2つのフォトダイオードからの視差信号を比較することで焦点検出が可能となると共に、2つのフォトダイオードからの視差信号を加算することで画像信号を生成することも可能となる。ただし、全領域に対して、2つのフォトダイオードからの視差信号を読み出すと、読み出し時間が大幅に増大してしまう。読み出し時間の増大を抑制するため、焦点検出を行う領域を限定して、それ以外の領域からは、加算した画像信号のみを読み出すことも可能である。 Further, in recent years, there are image pickup apparatuses that perform focus adjustment based on subject information obtained by an image pickup element. In Patent Document 2, one microlens and two photodiodes are provided for each pixel of the image pickup element, so that each photodiode receives light that has passed through different pupils of the image pickup lens. Focus detection can be performed by comparing the parallax signals from the two photodiodes, and an image signal can be generated by adding the parallax signals from the two photodiodes. However, if the parallax signals from the two photodiodes are read in the entire area, the reading time will be significantly increased. In order to suppress an increase in read time, it is possible to limit the area for focus detection and read only the added image signal from the other areas.
焦点調整以外の視差信号を用いた他の技術としては、画素単位の信号(以下、画素信号)の再構成処理を行なうことで、撮影後のフォーカス位置の変更、撮影視点の変更、被写界深度の調節等のリフォーカスと呼ばれる画像処理が代表的である。特許文献2における視差信号の読み出す領域を限定することで、その領域内でのリフォーカスを可能とする。 Other techniques using parallax signals other than focus adjustment include reconstructing a pixel-by-pixel signal (hereinafter, pixel signal) to change the focus position after shooting, change the shooting viewpoint, and change the field of view. Image processing called refocusing such as depth adjustment is typical. By limiting the area from which the parallax signal is read in Patent Document 2, refocusing in that area is possible.
しかしながら、上記の特許文献1に開示された従来技術では、垂直方向に発生するフリッカ成分が連続している場合に、一定領域以上をサンプリングすることでフリッカ検出を行っているが、フリッカの周期に対して領域の割合が閾値以下の場合には検出できない。その為、特許文献2で開示された従来技術のように、1つのマイクロレンズ内で2つのフォトダイオードに発生するフリッカ成分に偏りがある場合には視差信号に対してもフリッカ検出が必要になるが、視差信号の取得領域が閾値以下の場合には検出できない。視差信号にフリッカ成分が残ったままリフォーカスしてしまうと、生成後の画像にフリッカ成分が含まれてしまう。 However, in the conventional technique disclosed in Patent Document 1 described above, when the flicker component generated in the vertical direction is continuous, flicker detection is performed by sampling a certain area or more. On the other hand, if the area ratio is less than the threshold value, it cannot be detected. Therefore, as in the prior art disclosed in Patent Document 2, if the flicker components generated in the two photodiodes within one microlens are biased, flicker detection is also required for the parallax signals. However, it cannot be detected when the parallax signal acquisition area is less than or equal to the threshold value. If refocusing is performed with the flicker component remaining in the parallax signal, the flicker component is included in the generated image.
そこで、本発明は、撮像素子から読みだされた複数の撮像信号に対して、適切にフリッカ補正することが可能な装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of appropriately performing flicker correction on a plurality of image pickup signals read from an image pickup device.
上記の目的を達するために、本発明に係る画像処理装置は、
第一の撮像信号を入力する第一の入力手段と、
前記第一の撮像信号で撮像された被写体と同一の被写体を、部分的かつ同時に撮影した第二の撮像信号を入力する第二の入力手段と、
前記第一の撮像信号のフリッカ成分を検出可能な第一のフリッカ検出手段と、
前記第二の撮像信号のフリッカ成分を検出可能な第二のフリッカ検出手段と、
前記第一の撮像信号のフリッカ成分から算出される第一のフリッカ補正値を算出可能な第一のフリッカ補正値算出手段と、
前記第二の撮像信号のフリッカ成分から算出される第二のフリッカ補正値を算出可能な第二のフリッカ補正値算出手段と、
前記第二の撮像信号を入力範囲によって、前記第二の撮像信号がフリッカ検出可能かを判定する領域判定手段と、
前記判定に基づいて、前記第一のフリッカ補正値か、前記第二のフリッカ補正値かを選択するフリッカ補正値選択手段と、
前記フリッカ補正値選択手段で選択されたフリッカ補正値で、前記第二の撮像信号に対してフリッカ補正するフリッカ補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the image processing device according to the present invention,
A first input means for inputting a first image pickup signal;
Second input means for inputting a second image pickup signal obtained by partially and simultaneously photographing the same subject as the subject imaged with the first image pickup signal,
First flicker detection means capable of detecting a flicker component of the first image pickup signal,
Second flicker detection means capable of detecting a flicker component of the second image pickup signal,
First flicker correction value calculation means capable of calculating a first flicker correction value calculated from the flicker component of the first image pickup signal;
Second flicker correction value calculation means capable of calculating a second flicker correction value calculated from the flicker component of the second image pickup signal,
An area determination unit that determines whether the second image pickup signal can detect flicker according to the input range of the second image pickup signal;
Flicker correction value selection means for selecting either the first flicker correction value or the second flicker correction value based on the determination,
Flicker correction means for performing flicker correction on the second image pickup signal with the flicker correction value selected by the flicker correction value selection means,
It is characterized by including.
本発明に係る画像処理装置によれば、撮像素子から読みだされた複数の撮像信号に対して、適切にフリッカ補正できる。 According to the image processing apparatus of the present invention, flicker correction can be appropriately performed on a plurality of image pickup signals read from the image pickup device.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
以下、図1を参照して、本発明の実施例による、撮像装置100の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of the image pickup apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
撮像装置100は、撮像光学系101、撮像素子102、A/D変換部103、キャプチャ部104、第一のフリッカ検出部105、第一のフリッカ補正値算出部106、第一のフリッカ補正部107、第二のフリッカ検出部108、第二のフリッカ補正値算出部109、フリッカ補正値決定部110、第二のフリッカ補正部113、外部記録部114、制御部115から構成される。 The image pickup apparatus 100 includes an image pickup optical system 101, an image pickup element 102, an A / D conversion unit 103, a capture unit 104, a first flicker detection unit 105, a first flicker correction value calculation unit 106, and a first flicker correction unit 107. The second flicker detection unit 108, the second flicker correction value calculation unit 109, the flicker correction value determination unit 110, the second flicker correction unit 113, the external recording unit 114, and the control unit 115.
本実施例における撮像装置100の構成について詳細に説明する。 The configuration of the image pickup apparatus 100 according to this embodiment will be described in detail.
実空間の像がフォーカシングレンズを含む撮像光学系101から光学像を電気信号に変換する撮像素子102上に結像される。 An image of the real space is formed on the image pickup element 102 which converts the optical image into an electric signal from the image pickup optical system 101 including the focusing lens.
撮像素子102は、その前面に瞳分割手段としてのマイクロレンズアレイが配置され、各マイクロレンズに対応する単位画素セルの二次元配列を有する撮像素子である。撮像光学系101に含まれるシャッターによって露光量の制御が行われる。撮像光学系101によって結像された光学像を光電変換して撮像し、読み出し制御時において、単位画素中に構成される分割画素PDに蓄積された電荷を順次電圧に変換し、A/D変換部103に出力する。単体画素セル内は、2つに瞳分割された画素(以下、分割画素a、b)で構成されており、分割画素aとbの位相差を見ることにより焦点検出、aとbを加算することにより撮影画像として用いられる。 The image sensor 102 is an image sensor having a two-dimensional array of unit pixel cells corresponding to each microlens, on the front surface of which a microlens array as a pupil dividing unit is arranged. The exposure amount is controlled by the shutter included in the imaging optical system 101. The optical image formed by the image pickup optical system 101 is photoelectrically converted and picked up, and during the read control, the charges accumulated in the divided pixels PD formed in the unit pixel are sequentially converted into a voltage, and the A / D conversion is performed. It is output to the unit 103. The single pixel cell is composed of two pupil-divided pixels (hereinafter, divided pixels a and b). Focus detection is performed by observing the phase difference between the divided pixels a and b, and a and b are added. As a result, it is used as a captured image.
A/D変換部103は、不図示のCDS回路や、ISO感度の増幅に代表されるアナログ信号処理部を介して撮像素子102から出力されたアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換してキャプチャ部104へ出力する。 The A / D conversion unit 103 inputs an analog signal output from the image sensor 102 via a CDS circuit (not shown) or an analog signal processing unit represented by ISO sensitivity amplification, converts the analog signal into a digital signal, and captures the digital signal. It is output to the unit 104.
キャプチャ部104は、A/D変換部103から入力された画素データの有効走査期間および種別を判定し、分割画素aとbを加算したデータを画像信号として第一のフリッカ検出部105及び、第一のフリッカ補正部107へ出力する。また、分割画素aを視差信号として第二のフリッカ検出部108及び、第二のフリッカ補正部113へ出力する。 The capture unit 104 determines the effective scanning period and type of the pixel data input from the A / D conversion unit 103, and uses the data obtained by adding the divided pixels a and b as an image signal, the first flicker detection unit 105, and the first flicker detection unit 105. It is output to one flicker correction unit 107. The divided pixel a is output as a parallax signal to the second flicker detection unit 108 and the second flicker correction unit 113.
第一のフリッカ検出部105は、キャプチャ部104から入力された画像信号のフリッカ成分(周波数の振幅・位相)を検出し、第一のフリッカ補正値算出部106及び、領域判定部111へ出力する。 The first flicker detection unit 105 detects a flicker component (amplitude / phase of frequency) of the image signal input from the capture unit 104, and outputs it to the first flicker correction value calculation unit 106 and the area determination unit 111. .
第一のフリッカ補正値算出部106は、第一のフリッカ検出部105で検出されたフリッカ成分の逆数を第一のフリッカ補正値として生成し、第一のフリッカ補正部107及び、フリッカ補正値選択部112へ出力する。 The first flicker correction value calculation unit 106 generates the reciprocal of the flicker component detected by the first flicker detection unit 105 as a first flicker correction value, and selects the first flicker correction unit 107 and the flicker correction value selection. It is output to the unit 112.
第一のフリッカ補正部107は、キャプチャ部104から入力された画像信号と第一のフリッカ補正値算出部106からの第一のフリッカ補正値との減算処理により、フリッカ成分を除去した画像信号を外部記録部114へ出力する。 The first flicker correction unit 107 subtracts the flicker component from the image signal by subtracting the image signal input from the capture unit 104 and the first flicker correction value from the first flicker correction value calculation unit 106. Output to the external recording unit 114.
第二のフリッカ検出部108は、キャプチャ部104から入力された視差信号のフリッカ成分(周波数の振幅・位相)を検出し、第二のフリッカ補正値算出部109へ出力する。 The second flicker detection unit 108 detects the flicker component (amplitude / phase of frequency) of the parallax signal input from the capture unit 104, and outputs it to the second flicker correction value calculation unit 109.
第二のフリッカ補正値算出部109は、第二のフリッカ検出部108で検出されたフリッカ成分の逆数を第二のフリッカ補正値として生成し、フリッカ補正値選択部112へ出力する。 The second flicker correction value calculation unit 109 generates the reciprocal of the flicker component detected by the second flicker detection unit 108 as a second flicker correction value, and outputs it to the flicker correction value selection unit 112.
フリッカ補正値決定部110は、領域判定部111及び、フリッカ補正値選択部112から構成されている。本発明の特徴的な構成であるので、詳細な説明は後述する。 The flicker correction value determination unit 110 includes an area determination unit 111 and a flicker correction value selection unit 112. Since this is a characteristic configuration of the present invention, a detailed description will be given later.
領域判定部111は、撮像素子102からの視差信号の読み出し領域が、第一のフリッカ検出部105からのフリッカの周波数情報から、視差信号のフリッカ検出可能な領域かどうかを判定し、判定結果をフリッカ補正値選択部112へ出力する。 The area determination unit 111 determines whether the area where the parallax signal is read from the image sensor 102 is an area in which the flicker of the parallax signal can be detected based on the flicker frequency information from the first flicker detection unit 105. It is output to the flicker correction value selection unit 112.
フリッカ補正値選択部112は、領域判定部111の判定結果に基づいて、第一のフリッカ補正値又は、第二のフリッカ補正値を選択し、第二のフリッカ補正部113へ出力する。判定結果が、視差信号のフリッカ検出可能であれば、第二のフリッカ補正値算出部109からの第二のフリッカ補正値が選択され、不可能であれば、第一のフリッカ補正値算出部106からの第一のフリッカ補正値が選択される。 The flicker correction value selection unit 112 selects the first flicker correction value or the second flicker correction value based on the determination result of the area determination unit 111, and outputs it to the second flicker correction unit 113. If the determination result indicates that flicker of the parallax signal can be detected, the second flicker correction value from the second flicker correction value calculation unit 109 is selected, and if not, the first flicker correction value calculation unit 106. The first flicker correction value from is selected.
第二のフリッカ補正部113は、キャプチャ部104から入力された視差信号とフリッカ補正値選択部112で選択されたフリッカ補正値との減算処理により、フリッカ成分を除去した視差信号を外部記録部114へ出力する。 The second flicker correction unit 113 subtracts the flicker component from the parallax signal input from the capture unit 104 and the flicker correction value selected by the flicker correction value selection unit 112 to remove the flicker component from the external recording unit 114. Output to.
外部記録部114は、第一のフリッカ補正部107でフリッカ補正された画像信号および、第二のフリッカ補正部113でフリッカ補正された視差信号を外部メモリへ記録する。 The external recording unit 114 records the image signal flicker corrected by the first flicker correction unit 107 and the parallax signal flicker corrected by the second flicker correction unit 113 in an external memory.
記録した画像信号及び、視差信号をPC等で画像処理することで、撮影後のフォーカス位置の変更、撮影視点の変更、被写界深度の調節等のリフォーカス処理をおこなうこと想定している。 It is assumed that the recorded image signal and the parallax signal are subjected to image processing by a PC or the like to perform refocus processing such as changing the focus position after shooting, changing the shooting viewpoint, and adjusting the depth of field.
制御部115は、撮像装置100の全体の制御を行う。 The control unit 115 controls the entire imaging device 100.
以上、本発明における撮像装置100の構成について説明した。 The configuration of the image pickup apparatus 100 according to the present invention has been described above.
ここから図2を用いて、撮像素子102の単位画素の構成と、出力信号の読み出し方法について説明する。単位画素に1つのマイクロレンズと2つのPDを備えた、本実施例と同様な構成である撮像素子の視差信号の読み出し方法については、特許文献2で詳しく説明されているので、ここでは簡単に述べる。 From here, the configuration of the unit pixel of the image sensor 102 and the method of reading the output signal will be described with reference to FIG. A method of reading a parallax signal of an image pickup device having one microlens and two PDs in a unit pixel and having the same configuration as that of the present embodiment has been described in detail in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2004-242242, and therefore will be briefly described here. Describe.
前述した分割画素a、bのPD201a、201bに入射した光信号が光電変換され、露光量に応じた電荷が蓄積される。転送ゲート202a、202bのゲートに印加する信号txa、txbをそれぞれHighレベルにすると、PD201a、201bに蓄積されている電荷がフローティングディフュージョン(以下、FD)部203に転送される。FD部203は、FDアンプ204のゲートに接続されており、PD201a、PD201bから転送されてきた電荷量がFDアンプ204によって電圧量に変換される。画素選択スイッチ206のゲートに印加する信号selをHighレベルとすることで、FDアンプ204によって電圧に変換された画素信号が単位画素の出力voutに出力される。 The optical signals incident on the PDs 201a and 201b of the divided pixels a and b described above are photoelectrically converted, and charges corresponding to the exposure amount are accumulated. When the signals txa and txb applied to the gates of the transfer gates 202a and 202b are respectively set to High level, the charges accumulated in the PDs 201a and 201b are transferred to the floating diffusion (hereinafter, FD) unit 203. The FD unit 203 is connected to the gate of the FD amplifier 204, and the charge amount transferred from the PDs 201a and 201b is converted into a voltage amount by the FD amplifier 204. By setting the signal sel applied to the gate of the pixel selection switch 206 to High level, the pixel signal converted into a voltage by the FD amplifier 204 is output to the output vout of the unit pixel.
画素信号の読み出し前には、FD部203をリセットするため、FDリセットスイッチ205のゲートに印加する信号resをHighレベルとする。また、電荷の蓄積を開始する際には、PD201a、201bの電荷をリセットするため、信号resと信号txa、txbとを同時にHighレベルとする。これにより、転送ゲート202a、202b及びFDリセットスイッチ205の両方がON状態となり、FD部203経由でPD201a、PD201bがリセットされる。 Before reading the pixel signal, the signal res applied to the gate of the FD reset switch 205 is set to a high level in order to reset the FD unit 203. Further, when the charge accumulation is started, the signal res and the signals txa and txb are simultaneously set to the high level in order to reset the charges of the PDs 201a and 201b. As a result, both the transfer gates 202a and 202b and the FD reset switch 205 are turned on, and the PDs 201a and 201b are reset via the FD unit 203.
視差信号を不要とする領域を読み出す際は、信号txa、txbを同時にHighレベルとすることで、PD201aとPD201bに蓄積されていた電荷が合成されてFD部203に転送され、分割画素a、bの合成信号が出力される。 When reading out a region where the parallax signal is unnecessary, the signals txa and txb are simultaneously set to the high level, and the charges accumulated in the PDs 201a and PD201b are combined and transferred to the FD unit 203 to be divided pixels a and b. The composite signal of is output.
一方、視差信号を必要とする領域を読み出す際は、まず信号txaをHighレベル、信号txbをLowレベルのままにすることで、PD201aに蓄積されていた電荷のみFD部203に転送され、分割画素aの画素信号が出力される。次に信号txbもHighレベルにすることで、PD202bに蓄積されていた電荷がFD部203でPD201aに蓄積されていた電荷と合成され、分割画素a、bの合成信号が出力される。 On the other hand, when reading out a region requiring a parallax signal, first, by keeping the signal txa at the high level and the signal txb at the low level, only the charges accumulated in the PD 201a are transferred to the FD unit 203, and the divided pixels are divided. The pixel signal of a is output. Next, the signal txb is also set to the high level, so that the charges accumulated in the PD 202b are combined with the charges accumulated in the PD 201a in the FD unit 203, and the combined signal of the divided pixels a and b is output.
本実施例では、視差信号の取得領域を限定することで、リフォーカス可能な領域に限定したリフォーカス手段を想定している。特許文献2のように、撮像素子から読み出した視差信号を用いて焦点検出の対象に指定された領域に対して、オートフォーカスを代表とする焦点検出技術に関して適応してもよい。 In the present embodiment, the refocusing unit is assumed to be limited to the refocusable region by limiting the parallax signal acquisition region. As in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242, a focus detection technique represented by autofocus may be applied to a region designated as a target of focus detection using a parallax signal read from an image sensor.
次に、図3を用いて第一のフリッカ検出部105及び、第二のフリッカ検出部108の構成例からフリッカ検出方法について説明をする。フリッカ検出における詳細な構成については、特許文献1で詳しく説明されているので、ここでは簡単に述べる。 Next, a flicker detection method will be described from a configuration example of the first flicker detection unit 105 and the second flicker detection unit 108 with reference to FIG. The detailed configuration of the flicker detection is described in detail in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-187, so it will be briefly described here.
図3において、ブロック分割部301は、フリッカ成分の検出を行う領域(以下、フリッカ検出枠)を、1画面分の画像信号に対して水平方向および垂直方向に設定する。ここでは、水平方向にMブロック、垂直方向にNブロックのフリッカ検出枠を設定するものとする。加算平均部302は、ブロック分割部301が設定したフリッカ検出枠の各々について、画素の輝度レベルの平均値を算出する。また、引算器303、乗算器304、加算器305及び、メモリ306は、以下に示す演算を行うことで、いわゆる巡回型ローパスフィルタ307を形成している。 In FIG. 3, the block division unit 301 sets an area for detecting a flicker component (hereinafter, flicker detection frame) in a horizontal direction and a vertical direction with respect to an image signal for one screen. Here, flicker detection frames of M blocks in the horizontal direction and N blocks in the vertical direction are set. The averaging unit 302 calculates the average value of the luminance levels of the pixels for each of the flicker detection frames set by the block dividing unit 301. Further, the subtractor 303, the multiplier 304, the adder 305, and the memory 306 form a so-called cyclic low-pass filter 307 by performing the following calculation.
ここで、aveは加算平均部302の出力を示し、moutはメモリ306からの出力を示す。memは加算器305からの出力を示し、メモリ306に新しく記憶される値を示す。また、kは巡回型ローパスフィルタ307のフィルタ係数である。 Here, ave indicates the output of the averaging unit 302, and mout indicates the output from the memory 306. mem indicates the output from the adder 305, and indicates the value newly stored in the memory 306. Also, k is a filter coefficient of the cyclic low-pass filter 307.
除算器308は、加算平均部302の出力と、メモリ306からの出力を除算することによって、フリッカ検出枠ごとのフリッカ成分を算出して出力する。フリッカ成分の周波数領域への変換方法としては、本実施例では、フリッカ検出枠ごとにサンプリングしたデータを離散フーリエ変換を用いて周波数領域に変換している。 The divider 308 calculates and outputs a flicker component for each flicker detection frame by dividing the output of the averaging unit 302 and the output from the memory 306. As a method of converting the flicker component into the frequency domain, in the present embodiment, the data sampled for each flicker detection frame is converted into the frequency domain using the discrete Fourier transform.
ここで、本発明において、第二のフリッカ検出部108で、フリッカ検出可能な場合について、図4を示して説明をする。図4は、説明を単純化するために撮像素子102から視差信号のみを読み出している領域とそれ以外のところで、1ラインの読み出し時間を同じにしている。 Here, in the present invention, a case in which the second flicker detection unit 108 can detect flicker will be described with reference to FIG. In FIG. 4, in order to simplify the description, the read time of one line is the same in the area where only the parallax signal is read from the image sensor 102 and in other areas.
図4(a)は、撮影画像に主被写体401及び、被写体402について示している。 FIG. 4A shows the main subject 401 and the subject 402 in the captured image.
図4(b)は、撮像素子102をある蓄積時間で読み出した場合の画像信号の様子を示したものである。交流電源の周波数に依存して輝度が変動する蛍光灯下で発生するフリッカが、垂直方向に明暗の形であらわれていることを示している。 FIG. 4B shows a state of the image signal when the image sensor 102 is read out in a certain accumulation time. It is shown that the flicker generated under a fluorescent lamp whose brightness fluctuates depending on the frequency of the AC power source appears in the form of light and dark in the vertical direction.
図4(c)は、図4(b)と同様に撮像素子102をある蓄積時間で読み出した場合の視差信号の様子を示したものである。撮影画像に対する視差信号の読み出し領域Saとしている。この領域Saでは、画像内でのリフォーカス可能な領域としており、被写体402に対してリフォーカスできる。 FIG. 4C shows a state of the parallax signal when the image sensor 102 is read out at a certain storage time as in FIG. 4B. The read area Sa of the parallax signal for the captured image is used. This area Sa is a refocusable area in the image, and the subject 402 can be refocused.
図4(d)は、各垂直ラインにおけるフリッカについて示している。水平座標は、視差信号に対するフリッカの信号レベルについて示している。また、垂直座標は、撮影画像に対する視差信号の読み出し垂直ラインを示している。画像信号及び、視差信号は、それぞれ対応する垂直ラインに同レベルのフリッカが分布している。 FIG. 4D shows flicker on each vertical line. The horizontal coordinate indicates the flicker signal level for the parallax signal. Further, the vertical coordinate indicates a read vertical line of the parallax signal for the captured image. In the image signal and the parallax signal, flicker of the same level is distributed on the corresponding vertical lines.
図4(e)は、視差信号が第二のフリッカ検出部108において、フリッカ検出可能な領域の閾値T及び、フリッカ検出結果について示している。閾値Tは、第一のフリッカ検出部105からの画像信号のフリッカの周波数によって決められる。例えば、画像信号のフリッカ周波数が正弦波かつ50Hzである場合には、フリッカ検出可能なサンプル数は最低でも正弦波の第一象限分の垂直ライン数が必要になる。 FIG. 4E shows the threshold value T of the area where the parallax signal can be detected by the second flicker detection unit 108 and the flicker detection result. The threshold value T is determined by the flicker frequency of the image signal from the first flicker detection unit 105. For example, when the flicker frequency of the image signal is a sine wave and 50 Hz, the number of flicker-detectable samples requires at least the number of vertical lines in the first quadrant of the sine wave.
垂直1ラインの読み出し時間をYsとすると、 If the reading time of one vertical line is Ys,
が閾値Tが第二のフリッカ検出部108でフリッカ補正可能な領域となる。本実施例では、一例として上記の計算式を挙げたが、これに限らず、制御部115に基づいてフリッカ成分の閾値Tを決めてもよい。この場合は、領域判定部111内に不図示のレジスタに固定値として閾値Tを制御部115に基づいて設定してもよい。図4(e)では、領域Sa≧閾値Tになっている為、第二のフリッカ検出部108で必要な垂直ライン数を満たしておりフリッカ検出を行うことができる。 Indicates that the threshold value T is the area where the second flicker detection unit 108 can correct flicker. In the present embodiment, the above calculation formula is given as an example, but the present invention is not limited to this, and the threshold value T of the flicker component may be determined based on the control unit 115. In this case, the threshold value T may be set as a fixed value in a register (not shown) in the area determination unit 111 based on the control unit 115. In FIG. 4E, since the region Sa ≧ the threshold value T, the second flicker detection unit 108 satisfies the required number of vertical lines and flicker detection can be performed.
次に、図5を用いて第二のフリッカ検出部108で、フリッカ検出不可能な場合について説明する。 Next, a case where the second flicker detection unit 108 cannot detect flicker will be described with reference to FIG.
図5(a)、図5(b)、図5(d)は、それぞれ図4(a)、図4(b)、図4(d)と同様である。 5 (a), 5 (b), and 5 (d) are similar to FIGS. 4 (a), 4 (b), and 4 (d), respectively.
図5(c)は、図5(b)と同様に撮像素子102をある蓄積時間で読み出した場合の視差信号の様子を示したものである。撮影画像に対する視差信号の読み出し領域を領域Sbとしている。この領域Sbでは、画像内でのリフォーカス可能な領域外としており、被写体402に対してリフォーカスできない。 FIG. 5C shows a state of the parallax signal when the image sensor 102 is read out at a certain storage time as in FIG. 5B. An area Sb is a reading area of the parallax signal for the captured image. This area Sb is outside the refocusable area in the image, and cannot refocus the subject 402.
図5(e)は、図4(e)と同様に、視差信号が第二のフリッカ検出部108において、フリッカ検出可能な領域の閾値T及び、フリッカ検出結果について示している。領域Sb<閾値Tになっている為、第二のフリッカ検出部108で必要な垂直ライン数を満たせず、フリッカの周波数とは異なる周波数が誤検出されてしまいフリッカ検出を行うことができない。 Similar to FIG. 4E, FIG. 5E illustrates the threshold value T of the area where the parallax signal can be detected by the second flicker detection unit 108 and the flicker detection result. Since the region Sb <threshold T, the number of vertical lines required by the second flicker detection unit 108 is not satisfied, and a frequency different from the flicker frequency is erroneously detected, and flicker detection cannot be performed.
ここで、フリッカ補正値決定部110の動作について、図6のタイミングチャートを用いて説明する。 Here, the operation of the flicker correction value determination unit 110 will be described with reference to the timing chart of FIG.
図6は、垂直同期信号、フリッカ補正値選択部112の入力信号1及び2、領域判定部111の制御部115からの入力、領域判定部111の出力信号、フリッカ補正値選択部112の出力信号について示している。横方向は、時間について示しており、垂直同期信号の2V分のタイミングチャートを示している。 FIG. 6 shows a vertical synchronization signal, input signals 1 and 2 of the flicker correction value selection unit 112, inputs from the control unit 115 of the area determination unit 111, output signals of the area determination unit 111, and output signals of the flicker correction value selection unit 112. Is shown. The horizontal direction shows time, and shows a timing chart of 2V of the vertical synchronizing signal.
フリッカ補正値選択部112の入力信号1として、第一のフリッカ補正値算出部106からの第一のフリッカ補正値を示している。また、入力信号2として、第二のフリッカ補正値算出部109からの第二のフリッカ補正値を示している。 As the input signal 1 of the flicker correction value selection unit 112, the first flicker correction value from the first flicker correction value calculation unit 106 is shown. Also, as the input signal 2, the second flicker correction value from the second flicker correction value calculation unit 109 is shown.
領域判定部111の制御部115からの入力信号として、撮像素子102から読み出される視差信号の垂直ライン数が入力されていることを示している。1V目は領域Sa、2V目は領域Sbの視差信号の垂直ライン数が入力されていることを示している。 It is shown that the number of vertical lines of the parallax signal read from the image sensor 102 is input as an input signal from the control unit 115 of the area determination unit 111. The first line indicates that the number of vertical lines of the parallax signals in the region Sa and the second line that is in the region Sb are input.
領域判定部111の出力信号として、撮像素子102から読み出される視差信号の垂直ライン数が閾値T以上か否かによる判定結果を出力していることを示している。判定結果が閾値T以上なら信号レベルをHigh、閾値T未満なら信号レベルをLowとして出力していることを示している。 As the output signal of the area determination unit 111, it is indicated that the determination result based on whether or not the number of vertical lines of the parallax signal read from the image sensor 102 is equal to or larger than the threshold value T is output. If the determination result is greater than or equal to the threshold T, the signal level is High, and if less than the threshold T, the signal level is Low.
フリッカ補正値選択部112の出力信号として、フリッカ補正値選択部112は、領域判定部111からの信号に基づいて、入力される信号レベルがHighなら第二のフリッカ補正値が選択されていることを示している。また、信号レベルがLowなら第一のフリッカ補正値が選択されていることを示している。 As the output signal of the flicker correction value selection unit 112, the flicker correction value selection unit 112 selects the second flicker correction value based on the signal from the area determination unit 111 if the input signal level is High. Is shown. If the signal level is Low, it means that the first flicker correction value is selected.
図6は、撮像素子102から視差信号が読み出されない期間を無効期間、読み出される期間を有効期間を示しており、1V目は、領域Saが閾値T以上であるため、有効期間内で視差信号が第二のフリッカ補正値でフリッカ補正される。また、2V目では、領域Sbが閾値T未満であるため、有効期間内で視差信号が第一のフリッカ補正値でフリッカ補正される。これにより、第二のフリッカ補正部113に入力される適切なフリッカ補正値を撮像素子102から読み出される視差信号の垂直ライン数に応じてフリッカ補正値決定部110で決定することができる。 FIG. 6 shows a period in which the parallax signal is not read from the image sensor 102 as an invalid period and a period in which the parallax signal is read as a valid period. At the 1V, since the region Sa is equal to or larger than the threshold value T, the parallax signal is within the valid period. Is flicker corrected with the second flicker correction value. Further, at the 2V, since the area Sb is less than the threshold value T, the parallax signal is flicker corrected with the first flicker correction value within the effective period. Accordingly, the appropriate flicker correction value input to the second flicker correction unit 113 can be determined by the flicker correction value determination unit 110 according to the number of vertical lines of the parallax signals read from the image sensor 102.
図7は、制御部115の制御に基づき、撮像装置100の視差信号のフリッカ補正の処理フローを示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of flicker correction of a parallax signal of the image pickup apparatus 100 under the control of the control unit 115.
S700で、キャプチャ部104からの画像信号及び、視差信号を基に、第一のフリッカ検出部105及び、第二のフリッカ検出部108でフリッカ検出がおこなわれる。 In step S700, flicker detection is performed by the first flicker detection unit 105 and the second flicker detection unit 108 based on the image signal and the parallax signal from the capture unit 104.
S701で、検出したフリッカ成分から第一のフリッカ補正値算出部106及び、第二のフリッカ補正値算出部109でフリッカ補正値が算出される。それぞれ検出されたフリッカ成分の逆数がフリッカ補正値として算出される。 In step S701, the flicker correction value is calculated by the first flicker correction value calculation unit 106 and the second flicker correction value calculation unit 109 from the detected flicker component. The reciprocal of each detected flicker component is calculated as a flicker correction value.
S702で、視差信号の読み出される垂直ライン数を視差信号の領域として、領域が画像信号から検出されたフリッカの周波数に応じた閾値T以上か否かを領域判定部111で領域判定される。 In step S <b> 702, with the number of vertical lines from which the parallax signal is read as the parallax signal region, the region determination unit 111 determines whether or not the region is equal to or greater than a threshold T corresponding to the frequency of flicker detected from the image signal.
S703で、領域が閾値T以上である場合(S703YES)は、S704へ遷移する。領域が閾値T未満である場合(S703NO)は、S705へ遷移する。 If the area is equal to or larger than the threshold value T in S703 (YES in S703), the process proceeds to S704. When the area is less than the threshold value T (NO in S703), the process proceeds to S705.
S704に遷移された場合は、S704で、フリッカ補正値選択部112の入力信号として第二のフリッカ補正値が選択され、S706へ遷移する。 When the process proceeds to S704, the second flicker correction value is selected as the input signal of the flicker correction value selection unit 112 in S704, and the process proceeds to S706.
また、S705に遷移された場合は、S705で、フリッカ補正値選択部112の入力信号として第一のフリッカ補正値が選択され、S706へ遷移する。
S706で、フリッカ補正値選択部112で選択されたフリッカ補正値で、視差信号のフリッカ補正処理がおこなわれ、処理フローを終える。
Further, when the process proceeds to S705, the first flicker correction value is selected as the input signal of the flicker correction value selection unit 112 in S705, and the process proceeds to S706.
In step S706, the flicker correction value selected by the flicker correction value selection unit 112 is used to perform the flicker correction processing of the parallax signal, and the processing flow ends.
以上の述べた実施例によれば、フリッカ補正値決定部110の構成をとることで撮像素子から読みだされた複数の撮像信号に対して、適切にフリッカ補正できる。 According to the above-described embodiment, the configuration of the flicker correction value determination unit 110 allows appropriate flicker correction for a plurality of image pickup signals read from the image pickup device.
尚、実施例では、画像信号、視差信号の2種類の撮像信号について説明しているが、これに限らず、更に複数種類存在する撮像信号のフリッカ補正に適応してもよい。例えば、単位画素に1つのマイクロレンズと田の字状に配置された4つのフォトダイオードを備え、4種類の視差信号を用いた画像処理技術において、それぞれの視差信号に対して本発明のフリッカ補正を適応してもよい。 In the embodiment, two types of image pickup signals, that is, an image signal and a parallax signal are described, but the present invention is not limited to this and may be applied to flicker correction of plural types of image pickup signals. For example, in an image processing technique using four types of parallax signals, each unit pixel having one microlens and four photodiodes arranged in a square shape, the flicker correction of the present invention is applied to each parallax signal. May be adapted.
尚、実施例では、画像信号と視差信号で指定されたラインとで読み出しにかかる時間を同タイミングにしているがこれに限らず、異なるタイミングでもよい。この場合においては、第一のフリッカ補正値に対して読み出し時間にかかる位相差分だけフリッカ補正値決定部110ずらしたフリッカ補正値で、視差信号をフリッカ補正してもよい。 In the embodiment, the reading time is set to the same timing for the image signal and the line designated by the parallax signal, but the timing is not limited to this and may be different timings. In this case, the parallax signal may be flicker-corrected with the flicker correction value obtained by shifting the first flicker correction value by the phase difference required for the reading time.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.
100 撮像装置、101 撮像光学系、102 撮像素子、103 A/D変換部、
104 キャプチャ部、105 第一のフリッカ検出部、
106 第一のフリッカ補正値算出部、107 第一のフリッカ補正部、
108 第二のフリッカ検出部、109 第二のフリッカ補正値算出部、
110 フリッカ補正値決定部、111 領域判定部、
112 フリッカ補正値選択部、113 第二のフリッカ補正部、
114 外部記録部、115 制御部
100 image pickup apparatus, 101 image pickup optical system, 102 image pickup element, 103 A / D converter,
104 capture unit, 105 first flicker detection unit,
106 first flicker correction value calculation unit, 107 first flicker correction unit,
108 second flicker detection unit, 109 second flicker correction value calculation unit,
110 flicker correction value determination unit, 111 region determination unit,
112 flicker correction value selection unit, 113 second flicker correction unit,
114 external recording unit, 115 control unit
Claims (3)
前記第一の撮像信号で撮像された被写体と同一の被写体を、部分的かつ同時に撮影した第二の撮像信号を入力する第二の入力手段と、
前記第一の撮像信号のフリッカ成分を検出可能な第一のフリッカ検出手段と、
前記第二の撮像信号のフリッカ成分を検出可能な第二のフリッカ検出手段と、
前記第一の撮像信号のフリッカ成分から算出される第一のフリッカ補正値を算出可能な第一のフリッカ補正値算出手段と、
前記第二の撮像信号のフリッカ成分から算出される第二のフリッカ補正値を算出可能な第二のフリッカ補正値算出手段と、
前記第二の撮像信号を入力範囲によって、前記第二の撮像信号がフリッカ検出可能かを判定する領域判定手段と、
前記判定に基づいて、前記第一のフリッカ補正値か、前記第二のフリッカ補正値かを選択するフリッカ補正値選択手段と、
前記フリッカ補正値選択手段で選択されたフリッカ補正値で、前記第二の撮像信号に対してフリッカ補正するフリッカ補正手段と、
を備えることを特徴とする。
前記判定に基づいて、前記第一のフリッカ補正値か、前記第二のフリッカ補正値かを選択するフリッカ補正値選択手段と、
前記フリッカ補正値選択手段で選択されたフリッカ補正値で、前記第二の撮像信号に対してフリッカ補正する、フリッカ補正手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 A first input means for inputting a first image pickup signal;
Second input means for inputting a second image pickup signal obtained by partially and simultaneously photographing the same subject as the subject imaged with the first image pickup signal,
First flicker detection means capable of detecting a flicker component of the first image pickup signal,
Second flicker detection means capable of detecting a flicker component of the second image pickup signal,
First flicker correction value calculation means capable of calculating a first flicker correction value calculated from the flicker component of the first image pickup signal;
Second flicker correction value calculation means capable of calculating a second flicker correction value calculated from the flicker component of the second image pickup signal,
An area determination unit that determines whether the second image pickup signal can detect flicker according to the input range of the second image pickup signal;
Flicker correction value selection means for selecting either the first flicker correction value or the second flicker correction value based on the determination,
Flicker correction means for performing flicker correction on the second image pickup signal with the flicker correction value selected by the flicker correction value selection means,
It is characterized by including.
Flicker correction value selection means for selecting either the first flicker correction value or the second flicker correction value based on the determination,
A flicker correction unit that performs flicker correction on the second image pickup signal with the flicker correction value selected by the flicker correction value selection unit;
An image processing apparatus comprising:
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| JP2023059696A (en) * | 2021-10-15 | 2023-04-27 | キヤノン株式会社 | Imaging device and its control method |
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