TW200803532A - Image signal processing device and image signal processing method - Google Patents

Description

200803532 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法有 關，其係依據從固體攝像元件等所獲得之圖像信號，以適 切之動您乾圍輸出亮度信號及色差信號（¥心心等)者。且 特別與如下圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法有關， 其係藉由有效使用固體攝像元件原本具有之輪出範圍而使 動態範圍變廣，並同時獲得色相移轉少之圖像者。 【先前技術】 - 照相機作為記錄視覺性資訊之機構係具有長遠歷史。最 近’數位式照相機已取代使用底片、感光板進行攝影之銀 氯照相機並廣泛普及;數位式照相機係將以CCD= C〇_d Deviee :電荷輕合元件）、CM〇s (c。叫 MetaKOxide Semic〇nduct〇r :互補式金屬氧化層半導體）等 固體攝像元件所捕捉之圖像予以數位化者。藉由數位式照 相機’可將已作數位編碼之圖像記憶於記憶體，進行藉由 電腦之圖像處理及圖像管理，此外，還具有 ： 期限的優點。 ·优用 CCD感測器係藉由呈2次元排列之各像素（光電二極體）利 用光電效果將光轉換為電荷之結構所構成者。在各 表面’譬如設有紅（R)、綠（G)、藍（3)3色中任一之色遽光 片，對應於通過各色遽光片之人射光量的信號電荷係儲 於各像素。接著’從各像素對應於各色之入射光量的作號 電荷係被讀取，從3色之各信號電荷量可將各像素位^ 116903.doc 200803532 2射光之色予以重現。然而，各像素所能儲存之信號電 何量有其上P艮’有無法儲存超過構成像素之光電二極體之 飽牙B 4里之U電荷的限制。亦即，從感測器元件具有 之雜訊位準起到感測器元件可儲存之電荷的飽和量之範圍 係動態範圍。偏離動態範圍之部分之圖像係呈現死白或死 黑之現象，而可在攝像圖像上觀察到。 人之視覺係對應於光量之位數而可感覺明亮度，一般認 為其範圍(亦即，動態範圍)為8位數。負片型底片之動態範 圍至少為4位數。另—古& 另方面’ CCD之動態範圍係譬如為約 2.4位數程度’略嫌不^。近年來，藉由微細化技術之進 展而使m體攝像元件之像素數飛躍性增加 氯=機，相對的，隨著像素尺寸而使飽和電荷量變小， 動恶範圍不足之問題越顯嚴重。 照相機具有光圈及快門速度之光量修正功能，譬如，縮 小二光圈則光量變為-半。如將入射至照相機之光量均分 二_半的話’則對於對數刻度可使其光量以相當於0.5作 :::動然而’ #由照相機之光量修正，係僅將被攝體 U Π佈在，態範圍之中作平行移動而6，對於比動態 &更廣之光量分佈並無意義。 之^者a又快門速度作多重記錄及合成以擴大動態範圍 法已為一般所知。亦即，在CCD感測器上藉由電子 快門控制獲得如下兩圖後*工α 稭由電子 態 Μ像Μ以合成，則可確保良好之動 V、像係：以高速快門處理之避免飽和之 及以低速快門處理之充足電子I⑽ H6903.doc 200803532 、、由於為了獲得—張圖像，必須進行高速快門處理及低 速快門處理之相當於2次的攝影，因而對於移動之物體無 法獲侍適當之靜態圖像。或是，由於須具備雙重攝像系， 故使裝置結構亦變得複雜化。 又：可考慮在感測器部交互配置感度高之感測器及感度 低之感測器’將2個感測器之資訊合成以確保動態範圍之

法，然而，故具有導致感測器結構及感測器輪出之信號 處理複雜化之問題。 口 已有如下信號處理方法被提出（譬如，參考專利文獻 丄)：譬如，將攝像圖像之亮度分布進行檢波，將成為逆 光:死白、死黑之狀態的亮度分佈修正為最佳亮度分佈並 予以輸出。根據此信號處理方法，當輸出圖像之亮度分佈 2大之情形時’以使之—樣化之方式，藉由B_木條插值法 進仃修正，控制γ修正之輸出入，而獲得最佳圖像。 又，已有如下自動曝光控制方法被提出（譬如，參考專 利文獻2广如檢測包含於已輸入之圖像信號之高亮度被攝 體信號，則將對應於此高亮度被攝體信號而使用於攝影動 作之曝光量予以㈣，飼時依據曝光量進行控制，以針 對對圖像信號之γ修正量提高低亮度區域之亮度位準，藉 由此方式，譬如在逆光狀態下可從共存高亮度被攝體及^ 党度被攝體之影像獲得良好之圖像。 又’亦可考慮使用γ修正以確保圖像信號之動態範園的 方法。7修正係指，以監視器等將攝影圖像輸出之際，將 圖像等之色之資料、及其實際被輸出時之信號的相對關係 116903.doc 200803532 予以調節，為了使灰階（亮度）正確（作為更接近自然之顯 示）重現而將灰階作轉換之處理。在監視器上之灰階（亮度） 特性方面’係對來自CCD之輸入信號之位準，對於線性者 呈非線性，如輸入信號為X、監視器之亮度位準為y時，則

具有y=xY之關係。因此，進行相當於此之反函數之處理即 為γ修正。γ修正曲線原本為乘冪之函數，藉由變更γ係 數，則可確保動態範圍。然而，在因γ係數之變更而位於 偏離理想γ曲線之部分的攝像圖像方面，係具有產生色平 衡崩潰之對比劣化之影響的問題。 又，在藉由固體攝像元件之攝影圖像方面有如下問題： 當過度曝光時，在高亮度部分產生以與原來不同之色顯示 之色相移轉。譬如，如入射光中對應於紅色之入射光量之 信號電荷量超過光電：極體之飽和電荷量的情形，則從未 達飽和電荷量之綠色及藍色之各信號電荷量與紅色之信號 電荷量（飽和電荷量）所重現之色，係呈現紅色不足之色。 特別是，由於人眼對肌膚顏色敏感，因此，當以過度曝光 拍攝肌膚顏色時’則肌膚顏色之黃化會變得明顯。 就避免此-色相移轉之方法而言，譬如，可考慮在圖像 色移轉開始之高亮度部將色差信號位準本身予以抑壓之方 法。此係一般被稱「岛消^ 色肩除J之技術，當亮度信號位準在 某一臨限值以上時，則將色作階段㈣除，施予轉白處 理然而，由於色脫落，所以引起看起來如同圖像死白般 之問題。 又，就避免此一 色相移轉之其他方法而言 譬如，亦可 116903.doc 200803532 考慮將RGB信號作色空間轉換為亮度信號及色差信號 (Y/Cr/Cb)或甚至 sRGB (standsrdRGB :樣準 rGB)後，進行 限幅，以使色差“號不移轉至超過色域之信號。此係被稱 為「3D對照表處理」之慣見手法，然而電路規模卻會變得 很大。 在此類先前色相移轉之避免方法上有如下.問題：在高亮 度部之因灰階不足而產生死白；及藉由在進行色空間轉換 為亮度信號及色差信號（Y/Cr/Cb)前之γ修正，而無法將產 生RGB信號限幅之結果的色移轉予以抑制等。 與動態範圍不足相同’色相移轉之問題係伴隨於像素之 飽寿％荷里之不足。數位式照相機係藉由像素數之飛躍性 增多而使解析度直逼銀氣照片，但在色重現性之點上不及 銀氯照片。 再者’在數位式照相機中設有如下功能者頗多，該功能 係將剛好相當於銀氯照相機上之IS◦感度之感度條件予以 刀換者#即’為了進行即使藉由曝光修正仍無法獲得充 =感度之，照度被攝體之攝像而應用之增益提昇的感度提 ^技術。藉由增益提昇’係將CCD等之輸出信號放大，使 Μ乾圍作相對變寬，藉由此方式提高感纟，而使暗處、 低照度被攝體之攝影變為可能。以IS0100為標準感度，其 後就增感模式而言，係備有IS0200、則彻等。 ' 在此，_各數位式照相機之IS〇感度設定之感測器輸 出’未將信號處理範圍作適當設定之情形很多，使原本可 使用之固體攝像元件之輸出信號位準未能有效活用，此為 116903.doc -10- 200803532 一項問題。以下’針對此點作探討。 假設使用ISO丨00(亦即標準增益）之通常攝影時之使用信 號振幅之上限為s，將此時之增益設為a，則使用° IS0200(亦即增益提昇）時之使用信號振幅之上限為Μ，增 益為2a。在已作增益提昇之增感模式下，由於將曝光量設 定得比標準曝光低’因此至飽和電荷量為止之餘裕變大， 擴大可攝像之被攝體之高亮度側的攝像範圍，在該等 之輸出信號，應該可包含在通常攝影模式無法獲得之高亮 度側的被攝體的信號成分。 從平均之被攝體之曝光量至CCDi飽和位準為止並無餘 裕，此乃現狀；因此，一般而言，係將CCD之飽和位準設 定為標準增益（亦即ISO 100)之使用信號振幅的上限。譬 如’假設對飽和信號量（最大輸出）5〇〇 mV之CCD感測器輸 出，以10位元進行AD轉換，則在ISO100上把5〇〇 mV作為 1〇23灰階全部使用（參考圖ι7)。此外，如為JpEG (J〇ini Picture Experts Group :聯合影像專家小組）的話，則將此 1 023灰階之RGB圖像信號藉由γ修正而分配為25 5灰階。另 一方面，在ISQ200上，則將其一半之25〇 mV之感測器輸 出作為1023灰階（參考圖】8)，在增益提昇輸出時以1〇23灰 階將信號進行限幅，所以變成僅使用€：(：：1)最大輸出（亦即 飽和電荷量）之一半。 然而’從250 mV至500 mV至區域係作為CCD感測器輸 出為有效’因此應作為高亮度側之攝像範圍予以活用。然 而，如與標準模式相同，在增感模式上亦藉由γ修正電路 116903 Aoc • 11 - 200803532 而進行灰階轉#，則以標準模式上之攝像範圍界限（在圖 17所不例中為1023灰階）為基準，可作灰階 之高亮度側之攝像範圍受到限制，而無法使在增感模式上 被擴大之高亮度側之攝像範圍之擴大效果反映於圖像上。

、相對於此有如下攝像裝置被提出（譬如，參考專利文 獻3):藉由將增益提昇與'灰階轉換特性之變更一起實行， 亦即，猎由在高增益時進行將灰階轉換特性之有效最大輸 :值設定得較高之灰階轉換特性的轉換，而使藉由增益提 幵而產生之攝像元件之高亮度側之攝像範圍的擴大效果反 映於圖像Ji，而可擴大被攝體之高亮度側的重現域。 根據此攝像裝置，在IS〇2〇〇上係將5〇〇 mv作為^叼灰 P白而王4使用。可遵照「廣D範圍時7特性」，將位元 之RGB圖像信號，藉由γ修正而分配為255灰階。此「廣〇 範圍時博性」係作如下設定··在至飽和電荷量之抓^止 之低亮度側之區域，係與標準7特性為同特性；在其以上 之南亮度側之區域，則灰階之壓縮程度變高。 然而，在依據專利文獻3等之方法方面，係犧牲在提高 灰Ρ白之[細私度之南党度域上的重現性，此點無可否認。 尤其在將RGB信號作色空間轉換為亮度信號及色差信號 (Y/Cr/Cb)則，如藉由γ修正以收入於規定之灰階之方式進 打灰階轉換’則無法抑制產生rgb信號限幅之結果的色移 轉及死色。在同文獻中，雖揭示了與動態範圍之改善有關 之方法’但在色差信號之飽和位準附近之色相移轉之 並未言及。 、 116903.doc -12- 200803532 [專利文獻1 ] 曰本特開2003-179809號公報 [專利文獻2 ] 曰本特開2004-23605號公報 • [專利文獻3] • 日本特開2002-33956號公報（圖2，段落〇〇36) 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 本發明之目的為，提供-種優良之目像錢處理裝置及 圖像信號處理方法，其係依據從固體攝像元件等所獲得之 W像信號’在動態範圍輸出亮度信號及色差錢 /c.b 等）者。 本發明之進-步之目的為，提供_種優良之圖像信號處 理裝置及圖像信號處理方法，其係對數位式照相機之各感 度設定，進行設定適當之信號處理範圍，藉由有效使用固 • 體攝像元件原本具有之輸出範圍而使動態範圍變廣，並同 時獲得色相移轉少之圖像者。 [解決問題之技術手段] • 本發明係有鑑於上述待解決問題而研發者，本發明之圖 - 像“就處理裝置的特徵為：其係依據被攝體之攝像圖像而

輸出特定之輸出位元長度之亮度信號及色差信號者；且包 含·圖像信號輸入機構，其係輸入對被攝體進行攝像後之 圖像k號者；放大機構，其係擴張所輸入之圖像信號之動 您、1&圍者；依據該動態範圍經擴張之圖像信號而算出RGB H6903.doc ‘13- 200803532 “號之機構；RGBy修正擒播 甘 RPR & γ #構’其係對該RGB信號進行 RGBY修正，並作為相較 ^ ^ ^ v 出位70長度、經施予位元 tfK張之栺號而輸出者；轉換

Rrn ^ 得換機構，其係依據藉由前述 RGBy修正機構而經施予 1凡擴張之RGB信號，算出亮度 信號及色差作泸者·月非地& & 者，及非線性修正機構，其係進行非線性 4正’以使該算出之亮唐 .^ L #u之輸出位準收入至前述輸出 位7〇長度者。

本發明係與圖像信號處理梦 处在置有關，其係在使用CCD等 固體攝像元件將數位式圖像·子 口彳冢于以攝像之攝像裝置上，依據 從固體攝像元件所獲得之圖 _ 爆彳°說在適切之動態範圍輸 出亮度信號及色差信號（Y/Cr/Cb等）者。 被稱為數位式照相機之此一種類的攝像裝置，可進行藉 由電腦之圖像處理及圖像管理，此外，還具有從底片之使 用期限問題解放的便利性。最近'’藉由微細化技術之進展 而使固體攝像元件之像辛教#躍批秘上 ^ , 刀 豕系敫氚跟性增加，解析度直逼銀氯 、片。而由於飽和電荷量之限制，而產生動態範圍不 足、高亮度域之色相移轉的嚴重問題，因而在色重現性之 點上不如銀氯照片。 、十對於此與本赉明有關之圖像信號處理裝置係著眼於 如下m將數位式照相機作高於最低ls〇感度之高助 感度設定時，由㈣曝光量設定得比標準曝光為低，因此 至飽和電荷量為止之餘裕變A;因而構成為：即使在將 ISO感度設定切換為高感度而作增益提昇之情形時，亦未 改k使用仏5虎振幅之上限，而輸入動態範圍寬廣之RGB信 116903.doc -14- 200803532 號’有效使用.至飽和電荷量為止之區域；而該動態範圍係 包含藉由增益提昇而產生之固體攝像元件之高亮度侧之輸 出範圍者。 具體而言，在最低感度IS01〇〇上將CCD感測器之飽和電 荷量500 mV分配為AD轉換輸出之解析度1〇位元（1〇23灰 階）之情形時，則即使在設定為，IS〇2〇〇作增.益提昇之情 形’亦將飽和電荷量500 mV維持為AD轉換輸出之解析度 10位元（1023灰階），在將感測器輸出超過25〇 mV之信號作 RGBy修正位準（位元長度）擴張後，將之傳送至後段之處 理。 根據與本發明有關之圖像信號處理裝置，係在擴張 RGB7修正處理之輸出位準（位元長度）後產生亮度信號與色 差信號。藉由擴張RGBY修正輸出之位元長度，而可進行 具有接近理想γ曲線之特性的修正。具體而言，藉由 使RGBy修正輸出具有9位元，在色差信號中以接近γ1/2.2、 sRGBy之特性產生色差信號。 此一情形，在將已作位元擴張之11(}”輸出作色差轉換 之過程中，雖對色差信號施加限幅，但藉由從丫乘幂（丫Μ』) 之9位元的RGBy修正輸出產生8位元之色差信號，而使以 跨於γ乘冪之上位位元擴張難以施加色差矩陣限幅，因而 可在高亮度區域大幅度改善色差限幅及色相移轉。 在關於亮度信號方面，為了收入於應輸出之8位元長度 (亦即255錢），非線性修正機構係料被定位為對前段: RGBy修正之Δγ修正的非線性處理，藉由此方式，可確保 116903.doc 200803532 動態範圍寬廣之亮度信號。 在A述RGBy修正機構方面，在低感度設定時脱^修正 係以與先前㈣之位元長度輸出，由於不使用從增益提昇 所擴張之上位位元’所以將實施配合前述輸出位元長度之 輸出的低感度用RGBy曲線予以應用。另一方面，在高感 度設定時’從低亮度至中亮度為止係遵照前述低感度用 RGBT曲線，藉由此方式，可將對比形成為與低感度設定 時之攝像圖像-致。又，在高亮度域，係應用具有遵^ 乘冪之曲線的高感度ffiRGBy曲線，而輸出比前述輸出位 兀長度更作位7C擴張之信號，藉由此方式，如上述般，可 貝現在局免度域之大幅度色移轉抑制及動態範圍擴大。 又，前述Δγ修正機構對於RGBy曲線，在從低亮度至中 亮度之以作圖γ曲線所構成之區域方面，係設定為將^修 正輸入照樣作為Δγ修正輸出的直線狀。另一方面，以從作 圖γ曲線往γ1/2·2曲線轉換之部位為基準，使用包含如下曲 線之Δγ曲線，進行亮度信號之灰階轉換，藉由此方式，在 保有高亮度部之灰階的狀態下可確保動態範圍；而該曲線 係以使在該部位以後之高亮度域收入255灰階之方式作壓 縮者。 此一情形’在低亮度〜中亮度域方面，雖可將對比形成 為與低感度設定時一致，然而，由於僅在高亮度域進行灰 階壓縮，因此在此區域灰階呈現不足，導致亮度重現性劣 化。譬如，在含有較多高亮度部分之攝像圖像上，有顯現 其影響之疑慮。 116903.doc -16 - 200803532 因此，前述Δγ修正機構亦可藉由將Δγ曲線（非線性修正 曲線）任意拉出，而同時達成亮度信號之動態範圍壓縮及 亮度信號灰階之改善。具體而言，更包含：分佈直方圖檢 波機構，其係將亮度信號作分佈直方圖檢波，判別分佈直 方圖集中之亮度域者；及Δγ曲線產生機構，其係適應地產 生Δγ曲線，以便緩和分佈直方圖集中之亮度域中的灰階壓 縮程度者；前述Δγ修正機構係遵照由前述々曲線產生機構 所供應之Δγ曲線而進行亮度信號之灰階轉換。此一情形， 在分佈直方圖集中於高亮度部分之圖像方面，藉由修正為 在高亮度側具有灰階特性之Λγ曲線而可改善高亮度之灰階 特性。 另一方面，在進行高亮度用之灰階轉換之情形時，除通 常之RGBy表之外，還必須具備使用於Δγ修正之~表才 行，而導致電路規模的增大。因此，前述Δγ修正機，構在 RGBy曲線上從低亮度至中亮度之以作圖線所構成之區 域方面，係設定為將Δγ修正輸入照樣作為々修正輸出之直 線狀，同時以從作圖γ曲線往曲線轉換之部位為基 準，在以後之高亮度域，以收入255灰階之方式使用近似 直線之Δγ曲線，進行亮度信號之灰階轉換亦可。此一情 形，由於無需參考Δγ表，而可藉由簡單之函數計算進行亮 度4號之灰階轉換，因此可減小電路規模。 又，如本發明般，將寬廣動態範圍信號作灰階轉換為輸 出袼式之8位兀，則有在高亮度侧之灰階感呈現不足之問 題。針對於此，譬如可藉由進行口徑補償，而補足高亮度 116903.doc -17- 200803532 之解析特性。

4Γ言’與本發明有關之圖像信號處理裝置更包含： 器，其係從藉由前述RGB7修正機構修正R 域传號者^^异出之亮度信號中任一個或兩者獲得高 ^號位準檢測機構，其係輸入在Αγ修正 灰冗度仏#ϋΥ ’譬如檢測超出Λγ曲線從直線切換為 …目之曲線的變化點之部分，在變化點以下之部分， ==值設為0’在超出變化點之部分，則輸出對應於亮 準之增益值Μ者；此外，藉由將前述高通遽波 -2出及來自前述位準檢測部機構之增益值進行乘算而 域補償信號，並加算於在Δγ修正後灿修正前之亮 」§號。藉由此方式’可將高亮度域上之邊緣部分重疊於 党度信號，而補償在高亮度之解析度特性。 猎由安裝與本發明有關之圖像信號處理裝置於數位式照 2在各感度设定，進行設定適當之固體攝像元件之輸 位準’而可有效使用固體攝像元件原本具有之輸出 狄 藉由此方式，在擴大動態範圍的同時，可減少在飽 和電荷量附近之色相移轉。 '、'而尚感度用灰階轉換相較於通常之灰階轉換，系統 J負荷、又间，前述高感度用灰階轉換係將修正輸 出進仃位元擴張、針對亮度信號更施加~修正者。因此， 於圖像信號處理裝置安裝於攝像裝置之情形時，更包含如 下k擇輪出機構：在前述靜態圖像攝影模式下，係將藉由 116903.doc 18· 200803532 =正機：以收入於前述輸出位元長度之方式而作灰階轉 換後之免度信號予以輸出，在前述監視模式下，係將夢由 前述色轉《構所產生之亮度信料以聽輪丨 s 此種情形：數位式照相機在監控模式下，：不應用△谱 正’輸出之党度信號係以255灰階進行限幅，高亮度部分

之資訊脫落，但由於並不作圖像保存之故，以系統控制負 荷之減輕為優先亦無特殊問題。”、 【實施方式】 [發明之效果] 根據本發明，可提供《種優良之151德%占 傾Ί良良之圖像化諕處理裝置及圖 像信號處理方法，其係可將從固體攝像元件等所獲得之圖 像信號，以適切之動態範圍轉換為包含輸出亮度信號及色 差信號（Y/CiVCb等）之圖像信號者。 又，本發明提供一種優良之圖像信號處理裝置及圖像信 號處理方法，其係對數位式照相機之各感度設定，進行設 定適當之固體攝像元件之輸出信號位準，藉由有效使用固 體攝像元件原本具有之輸出範圍而使動態範圍變廣，並同 時可減少在飽和電荷量附近之色相移轉者。 根據本發明，由於在擴張RGBy修正處理之輸出位準（位 元長度）後產生亮度信號及色差信號，因此，在關於色差 信號方面，藉由使藉由先前之RGBy修正的限幅消失，而 改善動態範圍及色移轉。在色移轉及色動態範圍方面，雖 將已作位元擴張之RGBy輸出在色差轉換之過程中對色差 信號施加限幅，但藉由具有充分之RGBy輸出位準，而可 116903.doc -19- 200803532 實現大幅度之色移轉抑制及動態範圍擴大。又，關於亮度 ①面藉由進-步施予亮度專用之非線性處理而收入 於應輸出之255灰階，而可獲得動態範圍寬廣之亮度信 又’相較於通f之灰階轉換，亮度信號之高感度用灰階 轉換之系統控制負荷俜鐵古 , _ W貝仃係又同，因此，在安裝有本發明相關 之圖像化號處理的攝影梦 一、攝〜衣置上僅在靜態圖像攝影時適用 高感度用灰階轉換，在僅進行觀景窗輸出之監視模式時並 不適用，藉此可減少系統控制負荷。 再者’本發明之其他目的、特徵、優點係藉由根據後述 本發明之實施型態、„之更詳細說明’可更清楚理解。 以下’參考圖 針對本發明之實施型態作說明。 ❸係顯示與本發明之—實施型態有關之圖像信號處理 衣置之、。冑$裝置係依據將從固體攝像元件等所獲得之 圖像作信號處理後所獲得之RGB圖像信號，而輸出亮度作 :及色差信號(Y/Cr/Cb等)者。在圖示之例中，係顯：：： 貫施設定為ISO 100(亦即最低IS〇感度）之情形的動 能性結構。 感測器1係利用CCD等固體攝像元件。具有光電轉換效 果之各像素係作2次元排列’在受光側係譬如配設著G市松 RB色塗布單板。對應於通過各色滤光片之入射光量之俨 號=係館存於各像素，從自各像素所讀出之3色各信號 電荷量，可重現在該像素位置上之入射光之色。 化 來自感測器1之像素信號，係在CDS (c〇rrelated d〇副e 116903.doc -20. 200803532

Samplmg :相關雙重取樣）電路2，將接受自CCD感測器 信號之低雜音抑壓為高精度後，藉由AD轉換器3轉換為數 位化信號。再者，藉由 AGC (Aut〇matic Gaill Conir〇1 :自 動增益控制電路）4施加適當之增益控制後，藉由awb (Auto White Balance :自動白平衡）5施加白平衡增益，重 現適當之色狀態，藉由去馬賽克處理部8而產生rgb圖像 信號。 在RGBy修正部9係進行灰階轉換，其目的為，將rqb信 號以監視器等輸出攝影圖像之際可正確重現灰階。在對 CCD感測态1之輸出以〗〇位元進行AD轉換之情形，係將1 〇 位元（亦即1023灰階）之RGB圖像信號藉由γ修正而分配為8 位元（亦即255灰階）。 其後’分別在Υ矩陣計算部丨〇及c矩陣計算部11，將 RGB圖像信號進行色空間轉換為亮度信號及色差信號 (Y/Cr/Cb等），在編碼器（未圖示）作JpEG壓縮，進行資料保 存於記錄媒體（未圖示）。 從平均之被攝體之曝光量至CCD之飽和位準為止並無餘 裕，此乃現狀；因此，在最低IS()感度上係將CcD之飽和 位準設定為標準增益（亦即ISO100)之使用信號振幅的上 限。譬如，在IS〇1〇〇上把5〇〇 mV作為1〇23灰階全部使用 (參考圖17)。接著，將此1023灰階之RGB圖像信號，以適 合於輸出格式（JPEG)之方式，藉由γ修正而分配為255灰 Ρ白 此心形’對於飽和電荷量500 mV之CCD感測器，在 isoioo上並無法使用超過設定為飽和電荷量之ι〇23灰階的 116903.doc -21 - 200803532 資料（參考圖2)。 另一方面，在比最低ISO感度更高之IS0感度設定方面， 藉由把在CCD輸出上所使用之信號量以相當於增益提昇分 變少（縮減）’而實現高感度，使得以曝光修正無法獲得充 足感度之低照度被攝體之攝影變為可能。由於將曝光量設 定得比標準曝光量為低，因此至飽和電荷量之餘裕變大； 相對的，先前由於以相當於增益提昇分降低使用信號振幅 之上限，因而從此上限至飽和電荷量為止係未使用之區 域。譬如，在IS0200上，將其一半之感測器輸出25〇 mV 作為1023灰階（參考圖i 8)，僅使用ccD最大輸出（亦即飽和 電荷量）之一半。在IS0200上，即使超過使用信號振幅之 上限250 mV的信號作為CCD感測器輸出仍為有效，但一般 係以1023灰階進行限幅，並不使用其以上之灰階。 相對於此，在本實施型態中，即使改變IS〇感度設定而 作增益提昇之情形，亦不改變使用信號振幅之上限，藉由 有效使用至飽和電荷量為止的區域，而將動態範圍予以擴 大。具體而言，如圖3所示般，即使設定為Is〇2〇〇而作增 益提昇之情形，係使飽和電荷量500 mV維持ad轉換輸出 之解析度10位元（1023灰階）之狀態，將超過250 mv之信號 進行RGBY修正位準（位元長度）擴張並將之傳送，藉由適當 設定非線性處理及其後之處理，而實現改善動態範圍並同 時減少色移轉，故可獲得更良好之圖像。 圖4係顯示將與本發明有關之圖像信號處理裝置設定為 ISO200之情形時用於實·施動作之功能性結構之圖。在〇市 116903.doc -22- 200803532 松RB色塗布單板照相機中，在將CCD感測器i之輸出信號 作CDS處理後，作AD轉換而獲得數位化信號之部分，係與 圖1所示之結構相同。 圖5係顯示AGC4之增益放大器之輸出入例。在IS〇1〇〇之 叹疋上’係將來自AD轉換器3之1023灰階之輸入X 1 (亦 即，貫通），以1023灰階進行輸出。另一方面，設定為 IS0200之情形，係在對1〇23灰階之輸入（參考圖5(a))施加 相當於iso感度提昇分之6 dB後，並非如先前般以1〇23灰 階進行限幅，而以+6 dB分之2〇47灰階之寬廣範圍輸出（參 考圖5(B))，至後段正為止傳送動態範圍寬廣之 信號。 如根據圖4所示之結構，在擴張修正處理之輸出位 準（位元長度）後，可產生亮度信號及色差信號。此一情 形’色差信號由於藉由先前之RGBy修正之限幅消失，因 而改善動態範圍及色移轉。又，關於亮度信號方面，為了 收入於輸出格式255灰階，藉由施予非線性處理（在本發明 專利況明書中亦稱為「Δγ修正）），而可獲得動態範圍寬廣 之冗度信號。關於Δγ修正，將在後面詳述。 相較於isoioo設定時，IS〇2〇〇設定時之信號處理的主要 不同點係如下之點。 (1) 擴張增盃控制放大器以後之信號位準，可傳送動態苑 圍I廣之k號至信號處理之後段。 (2) Κ<3Βγ曲線之特性不同，γ修正輸出信號之位元長度較 長0 U6903.doc -23- 200803532 (3 )對亮度信號施予Δγ修正，信號處理位元長度不同。 在關於色移轉及色動態範圍方面，將已作位元擴張之 RGBY輸出，在色差轉換之過程中，雖對色差信號施加限 幅’但藉由具有充足之RGBj輸出位準，而可實現大幅度 之色移轉抑壓及及動態範圍擴大。 圖5所舉之例係：相對於在最低IS〇感度1〇〇，ι5〇%之動 態範圍設定，作為增感模式在ISO200而將動態範圍擴張為 300%之2047灰階。然而，在理論上，在IS〇4⑽為6〇〇0/〇之 4095灰階，以此類推，以在ls〇8〇〇為8191灰階、在 IS91600為16383灰階之模樣，可在高感度上改善動態範 圍。再者，此處所提及之動態範圍1〇〇%係指，對輸入683 而有輸出255之情形。 在RGBY修正部9方面，IS0200之情形係進行來自增益放 大器4之11位元（=2047)之RGB圖像信號輸入之灰階轉換。 通常之RGB Y修正曲線之輸出係8位元，接著，遵照下式進 行算出亮度信號及色差信號。 [數1] RGB7曲線係以γ1/2.2 (γ乘冪）、sRGBy為理想。然而，基 於使輸出位準與8位元長度一致之理由，使用於實際之形 成晝面的γ曲線（以下，亦稱「作圖γ」）偏離理想之情形頗 多。然而，就實際之作圖γ曲線之特性偏離理想之丫曲線的 結果而言，係產生亮度灰階顯示不足、色差信號死白、色 相移轉等之副作用。 圖ό係例示在電視等上被視為理想之γ1/2.2曲線、作圖丫曲 116903.doc -24- 200803532 :::中’以虛線表示’2’2曲線、以實線表示作圖γ曲 :。：圖示之設定的情形’如針對信號輸入”023"(亦 ::作為動態範圍15。%)拉出严.2,則輸出係無法收入於8 古=55灰階’而使用至305灰階。相對於此，考慮在中 ，：，，二Γ比間、在高亮度域之灰階，而設計出配合 5輸出之作圖γ曲線。其結果為，.高亮度灰階總算以相 *於輸入信號位準分可獲得確保，但由於偏離丫1/22之故， :以可察覺色差信號死白、色相移轉。為了抑塵此副作 ’雖已研發從亮度信號位準來看將色消除之系統，但由 ，落，而會引起圖像看起來如同死白之問題。一般而 口，如γ曲線偏離乘冪，則產生色相移轉。 因此，在本實施型態中，藉由將咖樣正輸出比在最 終段（本圖像信號處理裝置之輸出時）之輸出位元長度更作 位擴張’而進行具有接近理想γ曲線之特性之R吻修 正’將在色轉換處理前之色相移轉之要因予以取除。具體 而言，在騰丫修正部9,譬如IS〇2〇〇之情形，藉由使輸出 具有9位元，而可在色差信號中以接近γ1/22、之特 性產生色差信號。又，在關於亮度信號γ方面，係藉由後 段之Δγ修正部12適度作灰階壓縮，而獲得8位元之輸出信 號。 接著’針對RGBY修正部9所使用之汉吻曲線之構成方 法作說明。 _圖7係顯示將⑴立元之增益提昇輸出作為輸入而輸出9位 兀之RGBy曲線之結構例。其係構成為，就最低·感度 116903.doc -25- 200803532 100上150%動態範圍（1023灰階）設定而言，在Is〇2〇〇上係 確保動態範圍300% (2047灰階）。 ’、 感度模式設定為18〇1〇〇之情形時，由於信號輸入僅至 1023，因此，對1023灰階之γ輸入，RGB^修正部9係以與 先前相同之255灰階進行7輪出（參考圖7中之一點短劃線/。、 此一情形，由於不使用從增益放大器4擴張之上位位元（亦 即，以1023進行限幅）’所以對亮度信號之Λγ修正（參考圖 1)為不必要。 相對於此，在感度模式設定為iso200之情形時，如圖5 所不般，由於藉由在前段之AGC3增益提昇而已作位元擴 張，因此，具有ISO 100時（假定為15〇%動態範圍）之2倍， 亦即300%之動態範圍的信號係成為往RGBt修正部9之丫輸 入。針對此輸入信號，RGBy修正部9係以RGB 丫曲線施加 灰階轉換，而該RGBT曲線係輸出為從8位元變成已作^立 兀擴張之9位元者。如圖7中之實線所示般，在高亮度區域 方面，譬如藉由使用γΐ/2·2作為RGBy曲線，而減少色相移 轉，同時並確保動態範圍。又，在低亮度至中亮度為止方 面，係使用與ISO100相同之作圖γ曲線，而使對比形成一 致。 圖7所不已作位元擴張之IS0200用之RGBy修正曲線，在 輸入h唬位準100%前後，亦即，在作圖γ曲線與广2 2交叉 之部位，係從作圖γ曲線轉換為γ1/2·2曲線。此外，在此高 感度模式之rgby修正方面，係將具有包含2〇47灰階之 3 〇〇°/°動態範圍之T輸入轉換為4 19灰階之γ輸出。具有如圖7 116903.doc -26- 200803532 所示般特性之尺仙丫表係譬如儲存於R〇M (Read 〇niy Memory :唯讀記憶體）而保持。 RGBy修正部9之9位元輸出係被傳送至後段之丫矩陣計算 部H)及C矩陣計算部U，進行色轉換處理。亮度信號丫係 作為上式（1)之運异結果而成為9位元輸出。在接著之~修 正部12上，係將此9位元之亮度信號壓縮為輪出格式之8位 元。藉由此方式，將RGBy修正輸出作最大限度活用，而

可確保亮度灰階。 圖8係顯示Λγ修正曲線之結構例。在Is〇i〇〇方面，如上 述般並不實施動態範圍之擴張。因此，如圖8中之虛線所 示般，將8位元之Δγ修正輸入以原狀進行匆修正輸出。亦 即，此一情形之Δγ修正曲線為直線。 另一方面，在IS0200方面，如圖7所示般，由於細丫修 正輸出為419灰階，因此，有必要將之施加Δγ修正，並壓 縮為輸出格式之8位元。圖8所示Λγ曲線係:描繪出如下曲 線：在RGB7曲線上從低亮度至中亮度為止之以作圖丫曲線 所構成之區域方面，係設定為將Δγ修正輸人以原狀輸出的 直線狀，但在高亮度域方面，則讀出進行壓縮以收入於 Μ5灰階。藉由此方式，可在保持高亮度部之灰階的狀態 下並確保動態範圍。在此所提及之高亮度域係指，在 ㈣γ曲線上，以從作圖7曲線往严曲線轉換之部位為基 準（參考圖7)，其後之亮度區域。具有如圖8所示般特性二 △γ表係譬如儲存於ROM而保持。 在此，作為刪修正部9之輸出從8位元成&位元擴張 116903.doc -27 - 200803532 後之9位元之情形的效果之—例，在此 理(黃色為反―。)為例，實際之灰階位準 以,γ輸入150位準在先前例(8位元)及 本貫施型恶（9位元）上择成主* 係成為相同位準輸出。然而，隨著輸 入位準900、1500、2〇〇〇 μ 呔者物 2_逐步變大，在先前例方面 係緊貼於（R々)==28、（Β· _2 差之 &至之變化消失。相對 於此’在本實施型態方面’在輸人信號為觸，（

貼於⑸’但阶)輸出並未緊貼^線性方式增加，就結 果而言，係可抑制色相移轉。 [表1] 主在使用如圖8所示Λγ曲線，進行亮度信號之灰階轉換之 丨月形在低売度〜中亮度域方面，可把對比形成為與 I則0G設定時-致H由於僅在高亮度域進行灰階塵 縮，因此在此區域高亮度灰階呈現不足。譬如，在含有較 多高亮度部分之攝影圖像上，有顯現其影響之疑慮。 因此，在Δγ修正部12方面，亦可藉由將Δγ曲線任意拉 同Τ達成7C度“號之動態範圍壓縮及亮度信號灰階 之改α亦可。4如，如為高亮度部分集中之圖像，藉由修 正為在间免度側具有灰階特性之Δγ曲線，則可改善高亮度 側之灰階特性。 圖9係顯不構成為將Δγ曲線任意拉出之圖像信號處理裝 置之結構例。分佈直方圖檢波部13係將Υ矩陣計算部10所 輸出之免度信號Υ進行分佈直方圖檢波，以判別分佈直方 圖集中之亮度域。在Λγ曲線產生部14方面，，係以適應方 116903.doc -28- 200803532 式產生Λγ曲線，以緩和分佈直方圖集中之亮度域中的灰 縮程度’並將之作為Δγ表而供應至Δγ修正部⑴ 圖1 〇係將藉由分佈直方圖檢波部! 3及△ γ表產生部i 4所產 生之Δγ曲線之結構例以實線顯示；該曲線係遍及亮度 域全體進行灰階壓縮而達成在高亮度域之灰階改善者。在 IS0200設定時，係將具有419灰階之驗丫修正輪出作為 △γ輸入，施加Δγ修正於其上並壓縮為輸出袼式之8位元， 但與圖8所不Δγ曲線不同，非僅高亮度部，連低亮度〜中 亮度域亦作灰階壓縮，且以平滑之曲線將中亮度域及高亮 度域連結。 另一方面，在進行高感度用之灰階轉換之情形時，除通 常之RGBY表之外，還必須具備在々修正部12所使用之勿 表才打，因而導致電路規模變大。因此，如將圖8所示之 △γ曲線置換為圖11中實線所示之近似直線特性，則在~修 正邛I2方面，由於無需參考^表，而可藉由簡單之函數計 异進行亮度信號之灰階轉換，因此可減小電路規模。 又如本貝^型悲般，將寬廣動態範圍信號作灰階轉換 為輸出格式之8位元，則高亮度側之灰階感呈現不足，但 譬如可藉由進行口徑補償’而補足高亮度之解析特性。圖 12係顯示此一情形之圖像信號處理裝置之結構例。 將RGBy修正前之G信號、或藉由γ矩陣部1〇所產生之來 自RGB圖像信號之亮度信號γ中任一個或兩方輸入高通濾 波益（HPF) 15，而獲得高域信號。HPF15係譬如以」、u 3TAP濾波器等構成。 116903.doc •29- 200803532 位準檢.測部16係輸入修正後之亮度信號γ，將超出Μ 曲線從直線切換為作灰階壓縮之曲線的變化點之部分予以 檢測’在變化點以下之部分，將增益值設為〇,在超出變 化點之部分，則輸出依據亮度信號位準之增益值〇〜〗。位 準檢測部16之輸出特性係如圖13所示。 此外，將HPF15之輸出及來自位準檢測部16之增益值進

行乘算，而產生高域補償信號，並將之加算於^修正部U 所輸出之灰階轉換後之亮度信號Υ，而獲得最終之亮度信 號Υ。藉由此方式，可將高亮度域上之邊緣部分重疊於亮 度信號，而補償高亮度之解析度特性。譬如，假設高亮度 域上之邊緣為圖14(A)，則產生圖14(Β)所示般之高域補償 信號，並將之進行加算，則如圖14(c)所示般成為在邊緣 部含有脈衝成分之亮度信號，即使作灰階壓縮，邊緣亦變 得容易保留。 又’在圖12方面，對Δγ修正部12之輸出係加算高域補償 信號，但即使加算於Α修正前之亮度信號，亦可獲得同樣 之效果。 圖15係顯示對ISO 1〇〇之1023灰階之γ輸入、及Is〇2〇〇之 2047灰階之γ輪入之最終之255灰階壓縮輸出特性，而其係 統合如下兩者而成者··藉由RGBY修正部9之位元擴張後之 γ修正特性（參考圖7)、藉由Δγ修正部12以將亮度信號收入 於輸出袼式的8位元之方式進行Δγ修正的Αγ修正特性（來考 圖8) 〇 在同圖中，ISO 100設定時之γ曲線係以虛線顯示。又， 116903.doc -30- 200803532 S0200 σ又疋日守之藉由了修正部&之γ輸出係以一點短劃 線顯示。如前述般，在RGBy曲線上，以從作圖丫曲線往 1/2 2 γ曲線轉換之部位為基準，其後之高亮度域係~壓縮區 域此外’就於該當區域中進行藉由Δγ修正之灰僧轉換的 ^ 結果而言，可獲得以實線顯示之最終255灰階壓縮輸出之 ^ 特性。 在關於亮度信號Υ方面，係從9位元之RGBy修正輸出， φ 以上式（1)為基礎進行算出，並應用上述之Δγ修正而壓縮 為輸出袼式之8位元。 另一方面，在關於色差信號方面，係從9位元之rGBy修 正輸出，以上式（2)〜(3)為基礎進行算出，並將該計算結果 限幅為8位元，作為色差信號輸出。 相對於先前之8位元γ輸入，在輸出8位元修正 方面，藉由作圖γ曲線偏離γ乘冪（參考圖6)及尺<3_曲線、 色差矩陣上之限幅，而具有產生色相移轉、死色之問題。 _ 相對於此，在與本實施型態有關之圖像信號處理裝置方 面，係從藉由γ乘冪（γι/2.2)之9位元之反(}”修正輸出而產生 8位元之色差信號，藉由此方式，由於以跨於丫乘冪之上位 ， 位元擴張變得難以施加色差矩陣限幅，故可在高亮度區域 . 大幅改善色差限幅、色相移轉之問題。 藉由將上述圖像信號處理裝安裝於數位照相機，針對各 度設定進行設定適當之固體攝像元件的輸出信號位準， 精由有效使用固體攝像元件原本具有之輸出範圍而可使動 態範圍變廣，並可同時減少在飽和電荷量附近之色相移 116903.doc •31· 200803532 轉。 一而，兩感度用灰階轉換相較於通常之灰階轉換，系統 d負荷係、交咼，而高感度用灰階轉換係將RGBy修正輸 出作位元擴張’針對亮度信號更施加Δγ修正者。因此，僅 在靜態圖像攝影時應用高感度用灰階轉換，在僅作觀景窗 輸出之即時監視（圖像確認）時並不應用之，藉由此方式， 以減少系統控制負荷亦可。 圖Μ係顯示此一情形之圖像信號處理裝置之功能性結 構。如圖示般，在亮度信號γ之輸出端上，包含將？矩陣 計算部10之輪出或Δγ修正部12之輸出作擇_式選擇的選擇 機構，在監視模式係將前者，在靜態圖像攝影時係將後者 作4擇輸出。在監視模式下，並不應用△博正，輸出之亮 度信號以255灰階被限幅，高亮度部分之資訊脫落，但由 於並不作圖像歸之故，如㈣統㈣貞狀餘為優先 亦無特殊問題。 [產業上之可利用性] 以上，參考特定之實施型態，針對本發明作了詳細說 明。然而，只要在不超出本發明要旨的範圍内，本業者可 使用該實施型態之修正或代用，此乃不言自明之理。 在本發明專利說明書中，係以NTSC (Nad〇nai

Television System Committee:國家電視系統委員會）等之 電視信號’用一般之γ2.2為例針對7修正作說明，然而本發 明之要旨並不限定於此。藉由應用本發明於譬如s咖、 AdobeRGB等其他格式上，亦可發揮同樣的效果。 II6903.doc 200803532 又，在本發明專利說明書中，就數位式照相機之高感度 模式而言，係以在IS0200將動態範圍擴張為200%之2047 灰階為例，再者，每當提高ISO感度則變更γ曲線，而可將 動態範圍變寬。就理論而言，在IS0400為400%之4095灰 階，以此類推，在IS0800為8 191灰階、在ISO 1600為16383 灰階之模樣，可以相當於增益提昇之分改善動態範圍。然 而，在確保AGC放大器以後之信號位準的同時，有必要準 備更大之rgb7表。 圖19A係顯示IS0100、IS0200、IS0400之感度別Y亮度 信號輸出綜合γ特性。如在最低ISO感度100設定150%之動 態範圍，則在IS0400上藉由增益提昇而作位元擴張。基於 此因，具有IS0100時之4倍（600%)動態範圍的信號係成為 RGBy修正之輸入。針對此輸入信號，施加τ RGBy曲線，而 其係從輸出為8位元（亦即255灰階）位元長度被擴張成為575 灰階者。此外，藉由在高亮度部使用γ1/2·2，而減少色相移 轉，並確保動態範圍。又，在低亮度至中亮度為止方面， 係使用與ISO 100相同之作圖γ曲線，而使對比形成一致。 圖19Β係顯示在低域使用ΜΟΙΟΟγ曲線的同時，在與γ1/2·2曲 線交叉以後之高域方面，係使用γ1/2·2曲線之作圖用之 IS0200400RGBy曲線。 此外，從此RGB γ修正輸出，以上式（1)為基礎而算出亮 度信號，但由於在ISO400方面RGBy修正輸出為575灰階， 因而有必要對之施加Δγ修正，並壓縮為輸出格式之8位 元。如圖20所示般，此一情形之Δγ修正曲線係描繪出如下 116903.doc -33- 200803532 曲線：在RGBy曲線上從低亮度 从 〒冗度為止之以作圖γ曲 線所構成之區域方面，係設定 疋為將△ Υ修正輸入以原狀輸出 的直線狀，以從作圖γ曲線往γ1/2.2曲線轉換之部位為基 :、在以後之高亮度域以收入於255灰階之方式進行： 縮。It由此方式，可在俾拉含古命 *保持”度部之夜階的狀態下並確 保動態範圍。 總之，以上係以例示之型態揭示本發明，但不應將本發 明專利說明書所記載之内容作限定式解釋，為了判斷本發 明之要旨，則應參考申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示與本發明之一實施型態有關之圖像信號處理 裝置之結構之圖。 圖2係顯示將JPEG此1023灰階之RGB圖像信號，以適合 於輸出格式n>EG之方式，藉由γ修正而分配為255灰階之 模樣之圖。 圖3係顯示在設定為18〇2〇〇作增益提昇之情形，使飽和 電荷量500 mV維持AD轉換輸出之解析度1〇位元（^^灰 階）之狀態下，使用超過250 mV之信號之模樣之圖。 圖4係顯示與本發明有關之圖像信號處理裝置設定為 IS0200、IS0400等之情形時，用於實施動作之功能性結 構之圖。 圖5(A)、5(B)係顯示AGC4之增益放大器之輪出入例之 圖。 圖6係顯示γ1/2·2曲線及作圖γ曲線之圖。 116903.doc -34- 200803532 圖7係顯示將1 〇位元之增益提昇輪出 元之RGBy曲線之結構例之圖。 作為輪 入而輪出9位 壳度信號之輪出位元 出之圖像信號處理裝 圖8係顯示IS 02 00設定時用於調整 長度的Δγ修正曲線之結構例之圖。 圖9係顯示構成為將曲線任意拉 置之結構例之圖。

圖10係顯示遍及亮度域全體作灰階壓縮而一一 域之灰階改善的Δγ曲線之結構例之圖。 圖1 1係近似直線之Δγ曲線之結構例之圖。 圖12係顯示構成為藉由口徑補償 獨足回壳度之解析特 性之圖像信號處理裝置之結構例之圖。 圖13係顯示位準檢測部16之輸出特性之圖。 、圖广(AHCH系針對亮度信號進行藉由口徑補償之高域 補仏之情形的高亮度之解析特性的說明圖。 圖1 5係顯示藉由RGBy修正部9之最终之255灰階壓縮輸 出特性之圖。 圖16係顯不僅在靜態圖像攝影時應用高感度用灰階轉換 之圖像信號處理裝置之結構例之圖。 圖係顯示對飽和信號量（最大輸出）5〇〇 mV2CCD感測 裔輸出’以1〇位元進行ad轉換之情形，在][8〇1〇〇將5〇〇 mV 乍為023灰p白至彳a號振幅上限為止全部使用之模樣之圖。 圖1 8係顯示在IS0200將飽和電荷量之一半設定為信號振 幅之上限，將感測器輸出250 mV作為1023灰階而使用輸 入信號之模樣之圖。 116903.doc -35- 200803532 圖19A係顯示ISOIOO、IS0200、IS0400之感度別Y亮度 信號輸出綜合γ特性之圖。 圖19Β係顯示在低域使用IS01007曲線的同時，在與γ1/2_2 曲線交叉以後之高域方面，係使用γ1/2·2曲線之作圖用之 IS0200400RGBy 曲線之圖。 圖20係顯示ISO400設定時用於調整亮度信號之輸出位元 長度之Δγ修正曲線之結構例之圖。 【主要元件符號說明】 1 CCD感測器 2 CDS(Correlated Double Sampling :相關雙 重取樣)電路 3 AD轉換器 4 AGC(Automatic Gain Control :自動增益控 制電路） 5 AWB(Auto White Balance :自動白平衡） 8 去馬賽克處理部 9 RGBy修正部 10 Y矩陣計算部 11 C矩陣計算部 12 Δγ修正部 13 分佈直方圖檢波部 14 Δγ表產生部 15 高通濾波器 16 位準檢測部 116903.doc -36-

Claims (1)

1. 200803532 十、申請專利範圍： 1· 一種圖像信號處理裝置，其特徵為： 其係依據被攝體之攝像圖像而輸出特定之輪出位元長 度之亮度信號及色差信號者；且包含： 輸入對被攝體攝像後之圖像 圖像信號輸入機構，其係 信號者； 放大機構’其係擴張所輸人之圖像信號之動態範圍 者； 依據該動態範圍經擴張之圖像信 機構； 说而鼻出RGB信號 之 Κ(3Βγ修正機構，其係對該RGB信號進行RGBy修正， 亚作為相較丽述輸出位元長度、經施予位元擴張之信號 而輸出者； 轉換機構，其係依據藉由前述ΚΧΪΒγ修正機構施予過位 凡擴張之RGB信號，算出亮度信號及色差信號者；及 非線性修正機構，其係進行非線性修正，以使該算出 之壳度信號的輸出位準收入至前述輸出位元長度者。 2·如請求項1之圖像信號處理裝置，其中 前述圖像輪入機構更包含感度設定機構，其係輸入由 固體攝像元件所拍攝之圖像信號，並設定該輪入之圖像 信號之感度者； 經擴張動態範圍之圖像信號係包含藉由以前述感度設 定機構設定高感度時之增益提昇而產生之高亮度側之輸 出範圍。 116903.doc 200803532 3·如請求項1之圖像信號處理裝置，其中 前述RGBy修正機構係 二在以前述感度設定機構設定低感度時，適用實施配合 月(J述輸出位TL長度之輸出的低感度用曲線； +在以前述感度設定機構設定高感度時，從低亮度至中 7G度遵刚錢感度用RGBt曲線，並且在高亮度域適用 具有遵照γ乘冪之曲線的高感度用RGB^曲線，而輸出相 較前述輪出位元長度、施予過位元擴張之信號。 4·如請求項3之圖像信號處理裝置，其中 前述非線性修正機構對於RGBy曲線，在從低亮度至中 焭度之以作圖γ曲線所構成之區域，係使為將對前述非 線性修正機構之輸入原樣作為前述非線性修正機構之輸 出的直線狀；在從作圖γ曲線轉換至了乘冪曲線之部位以 後的高亮度域，係使用非線性修正曲線進行亮度信號之 灰階轉換，該非線性修正曲線係包含以使收入至255灰 階之方式進行壓縮之曲線。 5.如晴求項3之圖像信號處理裝置，其中更包含： 分佈直方圖（histogram)檢波機構，其係將亮度信號作 分佈直方圖檢波’判別分佈直方圖集中之亮度域者；及 非線性修正曲線產生機構，其係適應地產生非線性修 正曲線’以緩和分佈直方圖集中之亮度域中的灰階壓縮 程度者； 前述非線性修正機構係遵照由前述非線性修正曲線產 生機構所供應之非線性修正曲線而進行亮度信號之灰階 116903.doc 200803532 轉換。 6 ·如’求項3之圖像信號處理裝置，其中 w述非線性修正機構在RG]Bir曲線上於從低亮度至中亮 度之以作圖γ曲線所構成之區域，係使為將對前述非線 性修正機構之輪入原樣作為前述非線性修正機構之輸出 的直線狀’並且在從作圖γ曲線轉換至γ乘冪曲線之部位 以後的南亮度域，係以使收入至255灰階之方式使用近 似直線之非線性修正曲線進行亮度信號之灰階轉換。 7·如凊求項4之圖像信號處理裝置，其中更包含： 同通渡波器’其係從依據藉由前述RGBy修正機構實行 RGBY修正前之〇信號、實行γ修正前之RGB信號所算出 之壳度信號、或從γ轉換輸出信號所算出之亮度信號中 任一者或兩者，獲得高域信號； 亮度信號位準檢測機構，其係輸入非線性修正後或前 之冗度尨唬Υ，檢測超出前述非線性修正曲線從直線切 換至灰階壓縮曲線之變化點的部分，在變化點以下之部 分:使增益值為0,在超出變化點之部分，則輸出對應 於梵度信號位準之增益值〇〜1者，·及 Ν冗度解析度特性補償機構，其係將前述高通濾波器 之輸出及來自前述位準檢測部機構之增益值作乘算而產 生鬲域補償信號，並加算於亮度信號者。 8·如請求項1之圖像信號處理裝置，其係安裝於具有靜態 圖像攝影模式及圖像確認用監視模式之攝像裝置而使 用； 116903.doc 200803532 、進'而包含選擇輸出機構，其係在前述靜態圖像攝影模 式下輸出以藉由前述非線性修正機構收入至前述輸出位 2長度之方式而經灰階轉換後之亮度信號，在前述監視 杈式下直接輸出藉由前述轉換機構所產生之亮度信號。 9· -種圖像信號處理方法，其特徵為: ^ 其係依據被攝體之攝像靠而輸出特定之輸出位元長 度之焭度信號及色差信號者；且包含： • 圖像信號輸入步驟，其係輸入對被攝體進行攝像後之 圖像信號，· 放大v驟，其係擴張所輸入之圖像信號之動態範圍； 據忒動悲範圍經擴張之圖像信號而算出信號之 步驟； 、RGBl^正步驟，其係對該RGB信號進行rgBy修正， 並作為相較前述輸出位元長度、經施予位元擴張之信號 予以輸出； _ #換步驟’其係依據在前述RGBy修正步驟中經施予元 擴張之RGB信號，算出亮度信號及色差信號；及 非線欧修正步驟，其係進行非線性修正，以使該算出 ~ 之亮度信號的輸出位準收人至前述輸出位元長度。 116903.doc