画像信号処理装置、ビューファインダ、表示装置、画像信号処理方法、記録媒体及びプログラム
【課題】着目する特定周波数成分を選択的に強調して空間周波数の高い模様を見やすくして、ビューファインダその他の小画面での焦点合わせを容易化する。
【解決手段】帯域通過フィルタを使用して、画像信号から選択的に抽出された特定帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段を用いて、前記パルス幅伸長手段の出力信号と前記画像信号とを合成出力することにより、絵柄のうち特定帯域の部分、特に高周波成分だけ線を太くする。
【解決手段】帯域通過フィルタを使用して、画像信号から選択的に抽出された特定帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段を用いて、前記パルス幅伸長手段の出力信号と前記画像信号とを合成出力することにより、絵柄のうち特定帯域の部分、特に高周波成分だけ線を太くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号の処理装置に関する。また、同技術を適用したビューファインダ及び表示装置に関する。また、同技術を実現する画像信号処理方法及びプログラムに関する。また、同プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、画像には非常に高い画質が求められる。特に、大画面では、撮像時のわずかな焦点のずれが画質に影響する。このため、レンズの焦点合わせが非常に重要になる。
ところが、撮像する画像は、必ずしも焦点合わせの容易な絵柄ばかりではない。例えば、コントラストの低い絵柄は焦点合わせが難しい。焦点がずれてもコントラストの変化を確認しづらいからである。
このため、コントラストの低い絵柄に焦点を合わしたい場合には、コントラスト強調後の撮像信号を用いて焦点合わせが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１３９９５２号公報
【特許文献２】特開平０９−４６５７６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、焦点合わせをする場合には、なるべく模様の細かい部分、すなわち空間周波数の高い模様を見ながら行うのが望ましい。これは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう、焦点がずれた場合の振幅変化が大きいからである。
【０００５】
しかし、ビューファインダその他の小画面において、空間周波数の高い模様を見ることは一般に難しい。このため、結局のところ、空間周波数のあまり高くないところを見て焦点合わせを行わざるを得なかった。なお、空間周波数の高い模様を見易くするため、撮像信号を増幅する手法も考えられる。しかし、この場合には、当該模様部分の映像信号が表示装置のダイナミックレンジで飽和するために、焦点ずれをコントラストの低下として確認できない問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題を考慮してなされたものであり、着目する周波数成分を選択的に強調して空間周波数の高い模様を見やすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明の画像信号処理装置は、画像信号から選択的に抽出された帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段を有することを特徴としている。具体的には、以下のような画像処理技術を提案するものである。
【０００８】
本発明の一形態は、画像信号から選択的に抽出された帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長部である。このパルス幅伸長部を用いれば、絵柄のうち特定帯域の部分だけ線を太くできる。特に、高周波成分を太くするのに用いれば、小さな画面上で高域成分を見易くできる。なお、振幅は一定のまま出力されるので、従来装置のように表示装置のダイナミックレンジを越える心配もない。このパルス幅伸長部を用いれば、例えば、以下の画像処理装置を実現できる。
【０００９】
図３に、本発明の一形態である画像処理装置を示す。この画像処理装置は主に３つの機能部を有する。
機能の一つは、画像信号Ｓ１１から所定の帯域成分Ｓ１２を選択的に抽出するフィルタ１１である。フィルタ１１には既知のものを使用する。なお、フィルタ１１の通過帯域は固定でも良いし、可変でも良い。なお帯域の可変制御は制御信号やスイッチにより行えば良い。また、通過帯域の幅は広くても狭くても良い。勿論、特定の周波数成分に注目する場合には帯域幅を狭くすれば良い。なお、単に高域成分に着目するのであればハイパスフィルタを用いても良い。
【００１０】
また機能の一つは、前述のパルス幅伸長部１２である。すなわち帯域成分Ｓ１２を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長部１２である。他の機能の一つは、パルス幅伸長部１２の出力信号Ｓ１３と、フィルタの入力信号である画像信号Ｓ１１とを合成して出力する合成器１３である。合成器１３には、例えば加算器を用いれば良い。この結果、合成出力Ｓ１４として、特定帯域のみパルス幅が太くなった画像信号が現れる。
【００１１】
なお好適には、パルス幅伸長部１２と合成器１３との間に増幅器を配置し、出力信号Ｓ１３を増幅することが望ましい。増幅器を用いることにより、信号成分の振幅が小さく確認が難しい場合でも画面上での視認性を高めることができる。また、振幅を大きくすることにより、コントラストの低下も視認しやすくなる。
【００１２】
なお、第１の形態又は第２の形態におけるパルス幅伸長部１２は、次の２つの機能部で構成されるものが望ましい。図４にパルス幅伸長部１２の構成例を示す。
機能部の一つは、画像信号Ｓ１１から選択的に抽出された帯域成分Ｓ１２により、搬送波を振幅変調して出力する振幅変調部１２Ａである。この振幅変調により搬送波の周波数を中心として２つの側波帯成分が現れる。なお、搬送波は発振器より与えられる。搬送波の周波数は帯域成分Ｓ１２の帯域幅も考慮して決定する。なお、搬送波の周波数は固定でも良いし、可変でも良い。搬送波の周波数を制御することにより、側波帯成分の出現位置を調整できる。
【００１３】
もう一つの機能部は、振幅変調部１２Ａの出力信号Ｓ１２Ａから下側波帯成分Ｓ１３を抽出するフィルタ１２Ｂである。このフィルタ１２Ｂには既知のものを使用する。例えば、バンドパスフィルタを用いる。これにより、搬送波の周波数に対して下側の側波帯成分のみを抽出できる。なお、ローパスフィルタを使用することもできる。
【００１４】
なお、下側波帯成分には帯域成分Ｓ１２の信号波形がそのまま保存される。すなわち、下側波帯成分の信号波形は、帯域成分Ｓ１２の信号波形と同じになる。一方、周波数帯域は、変調前よりも低域側にシフトされている。このことは、絵柄はそのままで、パルス幅だけが広くなったことを意味する。すなわち、画面上では、細線部分を太く強調して見せることができる。
【００１５】
また、第１の形態又は第２の形態におけるパルス幅伸長部１２には、次の４つの機能部で構成されるもの用いることもできる。図５にパルス幅伸長部１２の構成例を示す。なお、図５には図４との対応部分に同一符号を付して示す。４つの機能部のうち２つは、第３の形態で提案するパルス幅伸長部と同じである。すなわち、振幅変調部１２Ａとフィルタ１２Ｂは同じである。
【００１６】
新たに追加する機能部の一つは、画像信号Ｓ１１から選択的に抽出された帯域成分Ｓ１２をオーバーサンプリングして出力するオーバーサンプリング部１２Ｃである。このオーバーサンプリング部１２Ｃは、帯域成分Ｓ１２をサンプル補間して信号波形をより忠実に再現するために用いられる。因みに、サンプル補間後のサンプル出力Ｓ１２Ｂは、振幅変調部１２Ａに与えられる。なお、オーバーサンプリング時には不要な高調波成分も多数発生する。このため、不要な高調波はローパスフィルタ等を用いて出力前に除去する。
【００１７】
もう一つの機能部は、フィルタ１２Ｂで抽出された下側波帯成分Ｓ１２Ｃをダウンサンプリングして出力するダウンサンプリング部１２Ｄである。このダウンサンプリング部１２Ｄは、フィルタ１２Ｂの出力信号Ｓ１２Ｃを元のサンプルレートに戻すために用いられる。なお、下側波帯成分Ｓ１２Ｃをそのままダウンサンプリングするとエイリアスが生じるので、予め下側波帯成分Ｓ１２Ｃの高域成分を除去しておくのが望ましい。ここでのオーバーサンプリング部１２Ｃやダウンサンプリング部１２Ｄには既知のものを使用する。
この形態のように、オーバーサンプリングの手法を採用すると、帯域成分Ｓ１２の選択範囲を広げることができる。
【００１８】
また、第１の形態又は第２の形態におけるパルス幅伸長部１２には、次の４つの機能部で構成されるものを用いることもできる。図６にパルス幅伸長部１２の構成例を示す。
機能部の一つは、画像信号Ｓ１１から選択的に抽出された帯域成分Ｓ１２の絶対値Ｓ１２Ｄを求めて出力する絶対値部１２Ｅである。この絶対値部１２Ｅは、次の最大値検出部１２Ｆと共に帯域成分Ｓ１２の最大振幅を検出するために用いられる。
なお、より高い精度で最大振幅を抽出するためには、帯域成分Ｓ１２を前述のオーバーサンプリング部１２Ｃでサンプル補間しておくことが望ましい。
【００１９】
また、もう一つの機能部は、前述の通り、最大値検出部１２Ｆである。この最大値検出部１２Ｆは、所定のサンプル期間について絶対値Ｓ１２Ｄの最大値を検出する。ここで、所定のサンプル期間は、帯域成分Ｓ１２を抽出する際に用いたフィルタ１２Ｂのインパルス応答の及ぶ範囲内であることが望ましい。サンプル期間を適切に選択することにより、最大振幅の検出精度を高めることができる。
【００２０】
またもう一つの機能部は、帯域成分Ｓ１２を振幅方向に伸長して出力する増幅部１２Ｇである。この増幅部１２Ｇによる増幅により、信号波形は相似形状の大きな振幅波形に変形される。
残る一つの機能部は、増幅部１２Ｇの出力信号Ｓ１２Ｆにおける振幅の上限を、対応する帯域成分Ｓ１２から検出された最大値Ｓ１２Ｅに制限する振幅制限部１２Ｈである。
【００２１】
この振幅制限部１２Ｈでは、先に検出された最大値Ｓ１２Ｅ以下の信号成分だけが出力される。つまり、前段の増幅部１２Ｈの出力信号Ｓ１２Ｆのうち最大値を超えた部分は全てカットされ、当該期間だけ最大値が出力される。このことは、帯域波形Ｓ１２の元の振幅は保持したまま、パルス幅を拡張しているのと同じである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画像全体の視認性を損なうことなく、着目する周波数成分のみを選択的に強調することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来回路のコントラスト調整機能とその問題点を示す図である。
【図２】空間周波数の高い模様を焦点合わせに用いる理由を示す図である。
【図３】パルス幅の選択的強調技術を適用した画像処理装置の形態例の一つを示す図である。
【図４】パルス幅伸長部の形態例を示す図である。
【図５】パルス幅伸長部の他の形態例を示す図である。
【図６】パルス幅伸長部の他の形態例を示す図である。
【図７】ビューファインダの構成例を示す図である。
【図８】コントラスト強調回路の第１の実施例を示す図である。
【図９】係数発生器の入出力特性を示す図である。
【図１０】入出力特性の具体例を示す図である。
【図１１】フィルタ係数とステップ応答との関係を示す図である。
【図１２】コントラスト強調回路の第２の実施例を示す図である。
【図１３】ＦＩＲ型ローパスフィルタの構成例を示す図である。
【図１４】差分値とフィルタ係数の組との関係を示す図である。
【図１５】コントラスト強調回路の第３の実施例を示す図である。
【図１６】コントラスト強調回路の第４の実施例を示す図である。
【図１７】ピーキング回路の構成例を示す図である。
【図１８】パルス幅伸長部の第１の実施例を示す図である。
【図１９】図１８に示すパルス幅伸長部の各部の信号波形を示す図である。
【図２０】パルス幅伸長部の第２の実施例を示す図である。
【図２１】オーバーサンプリングによるサンプリング点の補間を示す図である。
【図２２】図２０に示すパルス幅伸長部の各部の信号波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、本明細書で特に図示又は記載されない特質は、当該技術分野において知られているものから選択されても良い。
以下の説明では、好適な実施の形態をハードウェアとして実現する場合について説明するが、かかるハードウェアと等価なコンピュータプログラムによっても実現できる。
【００２５】
本発明がコンピュータプログラムとして実現される場合、プログラムは、コンピュータ読取り可能な記憶媒体に記憶される。
この記憶媒体には、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスク又はハードディスク）又は磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ又はマシン読取り可能なバーコードのような光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）のような半導体記憶装置の他、コンピュータプログラムを記憶するために使用される他の物理装置又は媒体が含まれる。
【００２６】
また本発明がハードウェアで実現される場合、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような集積回路、又は当該技術分野において公知の他の手段として実現されてもよい。なお、本発明は、ディジタル回路に限らず、アナログ回路としても実現できる。
【００２７】
（ａ）システム適用例
ここでは、本発明をビューファインダに適用する場合について説明する。なお、後述するように、本発明の適用例はビューファインダに限られるものではない。
図７に、ビューファインダのシステム構成例を示す。このビューファインダは、主に５つの回路ブロックで構成される。コントラスト強調回路２０と、ピーキング回路３０と、コントラスト・ブライトネス回路４０と、表示デバイス駆動回路５０と、表示デバイス６０の５つである。
【００２８】
この実施形態におけるコントラスト強調回路２０は、低コントラスト成分を選択的に強調するための回路ブロックである。この回路ブロックは、前述した発明の一つの実施例に相当する。なお、コントラスト強調回路２０には、固体撮像素子その他の撮像装置から撮像信号が入力される。このコントラスト強調回路２０の詳細構成は後述する。
【００２９】
ピーキング回路３０は、焦点合わせに適した高周波成分だけをパルス幅方向に伸長する回路ブロックである。この回路ブロックも、前述した発明の一つの実施例に相当する。なお、ピーキング回路３０には、前段のコントラスト強調回路２０の出力信号が入力される。このピーキング回路３０の詳細構成も後述する。
【００３０】
コントラスト・ブライトネス回路４０は、コントラストとブライトネスを個別に調整するための回路ブロックである。この回路ブロックには既知のものを用いれば良い。従って、ここでのコントラスト調整は、全帯域を対象とした調整である。
表示デバイス駆動回路５０は、表示デバイス６０の駆動ブロックである。因みに、表示デバイス６０には、一般に液晶パネルを使用する。なお一般に、被写体の確認に用いられる接眼部のものをビューファインダと言うが、ここでの表示デバイスはより大型の液晶モニタと呼ばれるものでも良い。また、表示デバイス駆動回路５０と表示デバイス６０とは、これらで一体のユニットを構成し、コントラスト強調回路２０やピーキング回路３０を搭載する撮像ユニットに対して外付けされるものでも良い。
【００３１】
このように、本発明の実施例回路を２つ搭載する図７のビューファインダの場合には、低コントラスト部分へ焦点合わせの容易なだけでなく、高周波部分にも焦点合わせの容易なビューファインダを実現することができる。
なお、図７の場合には、本発明の適用例を説明するため、本発明の実施例回路を２つとも搭載しているが、本発明の実施例回路を１つだけ搭載するシステム構成とすることもできる。
【００３２】
例えば、コントラスト強調回路２０とピーキング回路３０のうち、ピーキング回路３０には既知の回路を用いる構成としても良い。この場合には、低コントラスト部分に焦点合わせの容易なビューファインダを実現できる。
また、選択的な強調機能を有するコントラスト強調回路２０は使用せず、本発明の一つの実施例回路であるピーキング回路３０だけを搭載する構成としても良い。この場合には、高周波部分に焦点合わせの容易なビューファインダを実現できる。
【００３３】
（ｂ）コントラスト強調回路
以下、コントラスト強調回路２０の実施例を説明する。コントラスト強調回路２０には、無限インパルス応答型（以下「ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型」という。）のローパスフィルタを用いるものと、有限インパルス応答型（以下「ＦＩＲ（Finite Impulse Response）型」という。）のローパスフィルタを用いるものとに分類できる。以下、各場合の実施例を説明する。
【００３４】
（ｂ−１）第１の実施例
図８に、コントラスト強調回路２０の第１の実施例を示す。このコントラスト強調回路２０は、ＩＩＲ型のローパスフィルタを用いるものである。このコントラスト強調回路２０は、前述の図４に示す画像処理装置のタイプに属する。
【００３５】
このコントラスト強調回路２０は、６つの機能部から構成されている。画像信号Ｓinのコントラストを検出する機能部（２１Ａ、２１Ｂ）と、検出されたコントラストに応じてフィルタ係数を発生する機能部（２１Ｅ）と、入力された画像信号Ｓinの低域成分を濾波するローパスフィルタ部（２１Ｃ、２１Ｇ、２１Ｉ、２１Ｋ）と、ローパスフィルタ部の出力を画像信号Ｓinから減算する減算部（２１Ｄ、２１Ｆ）と、強調度を調整するのに用いられる増幅部（２１Ｈ）と、選択的に強調された低コントラスト成分を元の画像信号Ｓinに合成する合成部（２１Ｊ）の６つである。
【００３６】
コントラストを検出する機能部（２１Ａ、２１Ｂ）は、フリップフロップ２１Ａと減算器２１Ｂとで構成する。フリップフロップ２１Ａには、画素クロックが入力されている。このフリップフロップ２１Ａにより画像信号Ｓinとして入力された画素データは１画素分遅延される。この実施例では、減算器２１Ｂにおいて、水平方向に隣接する画素の信号レベル差を計算する。
【００３７】
この機能部において、減算器２１Ｂで求められる値の絶対値が小さいほど、コントラストの低い絵柄であると判断される。
なお、更にフリップフロップ等の遅延素子を追加すれば、上下左右の広い範囲についてコントラストの高低を見分けることができる。高い検出精度が要求される場合に好適である。
【００３８】
ローパスフィルタ部（２１Ｃ、２１Ｇ、２１Ｉ、２１Ｋ）は、減算器２１Ｃと、乗算器２１Ｇと、加算器２１Ｉと、フリップフロップ２１Ｋとで構成する。このローパスフィルタ部は、１次のＩＩＲ型ローパスフィルタを構成する。このフィルタ特性は、乗算器２１Ｇに与えられるフィルタ係数によって可変することができる。この実施例の場合、フィルタ係数がゼロのとき、全域通過特性になる。一方、フィルタ係数が１に近づくほど遮断周波数が低くなり、フィルタ係数が１のとき直流まで完全に遮断される。
【００３９】
フィルタ係数を発生する機能部（２１Ｅ）は、係数発生器２１Ｅで構成する。この実施例では、係数発生器２１Ｅとして、ルックアップテーブルを用いる。図９に、ルックアップテーブルで実現する入出力特性の一例を示す。図９の太い実線部分が入出力特性を表す曲線である。出力されるフィルタ係数は、差分値（ここでは入力）の絶対値が小さいほど１に近い値になる。またフィルタ係数は、差分値の絶対値が大きくなるほどゼロに近い値となり、差分値が一定以上大きい範囲では全てゼロに固定されている。
【００４０】
かかる入出力特性を設定すると、ローパスフィルタ部の出力(フリップフロップ２１Ｋの出力)に前述の特性を現すことができる。すなわち、コントラストが高い部分は入力信号が素通しされ、コントラストが低い部分は低周波まで濾波される特性を実現することができる。
なお、入出力特性曲線には、フィルタ係数の可変制御を規定する差分値の設定範囲内で唯一の極値（極大値）を、出力座標軸上に有するｎ次関数曲線（ｎは２以上の自然数）を採用することが望ましい。またこの入出力特性曲線は、差分値の絶対値が同じであれば同じフィルタ値を有する左右対称形であるものが望ましい。
【００４１】
かかる曲線を採用すれば、差分値が小さい範囲に対しては、フィルタ係数の変化量を差分値の変化量に対して小さく抑えることができる。すなわち、差分値が小さいある一定の範囲では、ローパスフィルタの出力をほぼゼロにできる。このことは、減算器２１Ｆから入力画素データがそのまま出力できることを意味する。すなわち低コントラスト成分が抽出されることに通じる。
【００４２】
一方、かかる曲線を採用すれば、差分値がある程度以上大きい範囲に対しては、差分値の変化量に対してフィルタ係数の変化量を非常に大きくし、フィルタ係数を急速にゼロに近づけることができる。すなわち、差分値がある一定以上大きくなると、急速に遮断周波数を大きくさせることができる。このことは、ローパスフィルタに現れる入力画素データが急速に変化することを意味する。すなわち、差分値がある程度大きくなると、入力画素データが減算器２１Ｆで打ち消されるようにできる。
【００４３】
なお、入出力特性は図９に限るものではない。例えば、差分値がゼロのときを頂点とする三角形状に設定しても良い。すなわち、差分値の変化量に応じ、フィルタ係数が一定の割合で変化するように設定することもできる。このように、入出力特性曲線の形状は、適用するシステムや処理対象とする画像に応じて適切なものを設定することができる。
【００４４】
また図９には、差分値がゼロの付近に細い破線を描いている。この破線で示す入出力特性は、雑音成分までもが細かい模様と同時に強調されてしまった結果、画面がかえって見づらくなる場合に有効である。この入出力特性は、雑音か模様か区別がつかないくらいコントラストの非常に低い領域に設定する。この特性を設定した領域では、コントラストが小さいほどフィルタ係数が急激にゼロになる。すなわち、この領域におけるローパスフィルタの特性は全域通過特性となる。このことは、雑音と区別がつかない成分は減算器２１Ｆで打ち消されることを意味する。
【００４５】
図１０に、入出力特性曲線の具体例を示す。この例は、画像信号Ｓinが８ビットで量子化されている場合を表している。この例では、差分値が−１〜＋１の範囲と絶対値が１６以上の範囲でフィルタ係数をゼロに設定している。この設定により、振幅が−１〜＋１の範囲の雑音を積極的に除去している。なお、フィルタ係数をゼロに設定する範囲を調整することにより、除去できる雑音の振幅を自由に制御することができる。
【００４６】
参考までに、図１１に、フィルタ係数とステップ応答との関係を示す。図面より、フィルタ係数がゼロのときの応答時間が非常に短いことが分かる。これは入力信号が素通しされるからである。また、フィルタ係数が０．５の場合にも応答時間が短いが、これは素通しされる入力信号が多いためである。そして、図１０の最大値に当たるフィルタ係数が０．９３７５の場合には、応答時間が非常に長くなっている。これは信号がほぼ遮断されるためである。
【００４７】
減算部（２１Ｄ、２１Ｆ）は、フリップフロップ２１Ｄと減算器２１Ｆで構成する。フリップフロップ２１Ｄは遅延合わせ用である。減算器２１Ｆは、フリップフロップ２１Ｄの出力から、ローパスフィルタ部の出力を減算するのに用いられる。減算器２１Ｆの出力には、コントラストの高いところと、前述のように雑音除去のためにフィルタ係数をゼロにしたコントラストの非常に低いところでゼロが現れる。一方、減算器２１Ｆの出力には、前述の範囲を除いて、コントラストが低いほど、対応する信号成分が低周波まで現れる。
【００４８】
増幅部（２１Ｈ）は、乗算器２１Ｈで構成する。乗算器２１Ｈは、減算器２１Ｆの出力に適当な利得Ｓccを乗算する。コントラスト制御用の利得Ｓccは固定でも良い。この実施例では、電子ボリュームによって発生した任意の利得Ｓccを与える。利得Ｓccを調整することにより、抽出された低コントラスト成分だけを任意のコントラストに増幅できる。
【００４９】
合成部（２１Ｊ）は、加算器２１Ｊで構成する。加算器２１Ｊは、選択的に増幅されたコントラスト成分を、原画像（フリップフロップ２１Ｄの出力）に加算して出力する。言うまでもなく、選択的に強調されなかった画像部分は原画像のままである。すなわち、コントラスト比が元々高いところには何も加算されない。従って、従来回路のような白潰れや黒潰れ等の問題は生じない。
【００５０】
以上のように、コントラスト強調回路２０を図８の構成とすれば、コントラストに応じてフィルタ特性が変化するフィルタ（ローパスフィルタと減算器２１Ｆ）によって、雑音成分を含まない低コントラスト成分を抽出することができる。そして、抽出された低コントラスト成分を所望の利得で増幅し、原画像信号に加算することができる。
【００５１】
（ｂ−２）第２の実施例
図１２に、コントラスト強調回路２０の第２の実施例を示す。ここでは、ＦＩＲ型のローパスフィルタを用いるコントラスト強調回路２０について説明する。なお、ＩＩＲ型のローパスフィルタをＦＩＲ型のローパスフィルタに置き換えただけでるため、基本的な構成は第１の実施例と同じである。このため、図１２には、図８と対応する部分に同一符号を付して示している。なお、図にはフリップフロップ２１Ｄが描かれていないが、これはＦＩＲ型ローパスフィルタ２２の遅延段を用いて時間合わせを行うためである。
【００５２】
図１３に、このＦＩＲ型ローパスフィルタ２２の回路構成例を示す。このローパスフィルタ２２は、中央タップに対して左右対称にフィルタ係数を配置するタイプのフィルタである。従って、４８個の遅延器２２Ａに対して、２３個の加算器２２Ｂを配置する構成を採る。各加算器２２Ｂの出力と中央タップの出力のそれぞれには、対応するフィルタ係数を乗算するための２４個の乗算器２２Ｃが配置される。そして、各乗算結果を１個の加算器２２Ｄで加算し、ローパスフィルタ２２の出力とする。
【００５３】
なお、この実施例における係数発生器２１Ｅは、２４個のフィルタ係数を一組として検出されたコントラスト成分に最適なフィルタ係数を出力する。この実施例では、図１４に示すように、フィルタ係数の組を１５種類用意する。図１４は、画像信号Ｓinが８ビットで量子化されている場合を表している。図中、“フィルタ０”で表されるフィルタ係数の組は、図１０でフィルタ係数がゼロになる場合に相当する。この“フィルタ０”では、中央タップの出力のみが加算器２２Ｄへ出力されるようフィルタ係数の組が設定される。この第２の実施例の場合も、雑音を除去する特性をもたせるため、差分の絶対値がゼロと１の場合には“フィルタ０”を割り当てている。
【００５４】
また、“フィルタ１”，“フィルタ２”，“フィルタ３”…“フィルタ１５”で表されるフィルタ係数の組は、通し番号が大きくなる順番に、図１０のフィルタ係数が大きくなるのと同じ関係にある。図１４は、差分の絶対値が２のとき、図１０のフィルタ係数を最大値として差分値が大きくなるほどフィルタ係数を所定の特性曲線に沿って低減させるのと同じ関係を表している。因みに、この実施例の場合も、差分の絶対値が１７以上では“フィルタ０”を割り当てて全域通過特性を与えている。このような設定としても、第１の実施例と同様に動作するコントラスト強調回路２０を実現できる。
【００５５】
（ｂ−３）第３の実施例
図１５に、コントラスト強調回路２０の第３の実施例を示す。このコントラスト強調回路２０は、ＩＩＲ型のローパスフィルタを用いるものである。このコントラスト強調回路２０は、前述の図５に示す画像処理装置のタイプに属する。
【００５６】
この実施例の場合も、基本的な構成は第１の実施例と同じである。このため、図１５には、図８と対応する部分に同一符号を付して示している。第３の実施例が第１の実施例と異なる点は２つである。１つは、ｎ−１倍（ｎは１より大きい実数）の増幅部２３を乗算器２１Ｈの後段に設けた点である。もう一つは、１／ｎ倍の減衰部２４を加算器２１Ｊの後段に設けた点である。
【００５７】
この実施例の場合、コントラスト制御用の利得Ｓccの値にもよるものの、乗算器２３と加算器２１Ｊとによってｎ倍に増幅された原画像の低コントラスト部分は、減衰器２４で１／ｎ倍されるため、ほとんど入力時と同じコントラストのまま出力される。一方、原画像においてコントラストが高かった部分については、減衰器２４によってコントラストが１／ｎ倍に落とされる。このことは、画像全体のコントラストが平均化できることを意味する。従って、高コントラスト部分が含まれるために、見えづらかった原画像の低コントラスト部分も画面上で確認しやすくできる。
【００５８】
なお言うまでもなく、変更するのは原画像の高コントラスト部分だけであり、絵柄（模様）については原画像の情報がそのまま保存される。本実施形態は、監視カメラの信号処理回路に用いる場合や撮像された画像を後処理する場合に有効である。例えば、特殊効果その他の画像編集に用いて好適である。
【００５９】
（ｂ−４）第４の実施例
図１６に、コントラスト強調回路２０の第４の実施例を示す。このコントラスト強調回路２０も、ＩＩＲ型のローパスフィルタを用いるものであり、前述の図４に示す画像処理装置のタイプに属するものである。なお、図１６には、図８との対応部分に同一符号を付して表している。
【００６０】
第４の実施例は、第１の実施例のコントラスト検出機能（２１Ａ、２１Ｂ）を、ローパスフィルタ部の減算器２１Ｃとフリップフロップ２１Ｋによって実現している点を特徴とする。このため、第１の実施例では必要であったフリップフロップ２１Ａと減算器２１Ｂとが不要になり、その分、回路構成が簡略化されている。以下、簡単に動作内容を説明する。
【００６１】
この第４の実施例では、減算器２１Ｃにおいて、現在の出力（フリップフロップ２１Ｄの出力）と現在の入力との差分が算出され、その差分値が係数発生器２１Ｅに与えられる。係数発生器２１Ｅは、図１０に示す入出力特性に従い、検出されたコントラストに応じたフィルタ係数を発生して乗算器２１Ｇに与える。
【００６２】
なお、差分値が大きいほどコントラストが高いものと判断し、差分値が小さいほどコントラストが小さいと判断するのは第１の実施例と同じである。そして、第１の実施例と同様、コントラストが低いほど低周波まで濾波されたローパスフィルタ出力が得られることになる。
【００６３】
ところで、このような構成で得られるコントラスト検出出力（減算器２１Ｃの出力）は、厳密には、実際の入力画像のコントラストと違う部分があるのを避け得ない。
しかしながら、かかる誤差が生じるとしても、第４の実施例の場合には、自動的に誤差がキャンセルされるため、実用上支障は生じない。この自動キャンセル機能は、ＩＩＲ型のローパスフィルタの特性と係数発生器２１Ｅの入出力特性との組み合わせで実現される。
【００６４】
ＩＩＲ型のローパスフィルタでは、誤差成分が入力信号に含まれると、誤差成分が無限に集積されてしまう。このため、大きな値となった誤差分によりローパスフィルタ出力(フリップフロップ２１Ｋの出力)と入力との差が徐々に大きくなってしまう。
しかし、係数発生器２１Ｅは、差分が大きくなるとフィルタ係数を小さくするように作用するため、集積されていた誤差がある程度大きくなると、自動的にリセットされることになる。すなわち、係数発生器２１Ｅは、フィルタ係数をゼロに近づけるため、誤差の循環量が自動的に抑制されることになる。
このように、この実施形態の場合にも、前述の他の実施例と同様の精度を実現できる。
【００６５】
（ｃ）ピーキング回路
以下、ピーキング回路３０の実施例を説明する。図１７は、ピーキング回路３０の実施例である。ピーキング回路３０は、バンドパスフィルタ３１と、パルス幅伸長部３２と、増幅部３３と、合成部３４とで構成される。
【００６６】
バンドパスフィルタ３１は、画像信号から注目する帯域成分を選択的に抽出する機能部である。バンドパスフィルタ３１には、通過帯域が固定のものを用いても良いし、通過帯域を任意に設定できるものを用いても良い。また、通過帯域の異なるバンドパスフィルタ３１を複数用意しても良い。いずれにしても、既知のバンドパスフィルタを用い得る。
【００６７】
なお、焦点合わせに用いること考えると、一般に通過帯域はなるべく高い周波数であることが望ましい。実際には、レンズの特性、撮像装置の信号処理帯域やＳ／Ｎ比等を考慮して、画面上で一番見やすい周波数を選択する。なお、一般には、帯域幅を狭く設定した方が見易くなる。
【００６８】
パルス幅伸長部３２は、バンドパスフィルタ３１で濾波された帯域成分を振幅一定のままパルス幅方向に伸長する機能部である。すなわち、振幅が飽和しないで、パルス幅だけを選択的に太くする。これにより、画面上で高周波成分を確認し易くできる。このパルス幅伸長部３２が、前述した発明の一つの実施例に相当する。詳細な構成は後述する。
【００６９】
増幅部３３は、パルス幅伸長部３２の出力を任意の利得で増幅するための機能部である。利得は、ピークゲイン制御用の利得Ｓpgで設定される。例えば、乗算器で構成する。
合成部３４は、増幅後の画像信号と原画像信号とを合成するための機能部である。合成部３４は、例えば、加算器で構成する。かくして、合成部３４からは、原画像のおおよその絵柄はそのままに、特定の帯域成分だけパルス幅が伸長された（線が太くなった）画像信号が出力される。
【００７０】
以下、このピーキング回路３０の主要な構成であるパルス幅伸長部３２の実施例を説明する。
【００７１】
（ｃ−１）第１の実施例
図１８に、パルス幅伸長部３２の第１の実施例を示す。このパルス幅伸長部３２は、振幅変調の特性を利用する。具体的には、ラジオのスーパーヘテロダイン方式と同様、適当な搬送波を信号波で振幅変調して側帯波を発生し、これを濾波することによって高周波を低周波に変換する。このように、帯域成分を低域側にシフトすることで、パルス幅を広く見せることができる。
【００７２】
パルス幅伸長部３２は、主に４つの機能部から構成される。オーバーサンプリング部（３２Ａ、３２Ｂ）と、振幅変調部（３２Ｃ、３２Ｄ）と、下側帯波抽出部（３２Ｅ）と、ダウンサンプリング部（３２Ｆ）の４つである。
【００７３】
オーバーサンプリング部（３２Ａ、３２Ｂ）は、画像信号Ｓinをオーバーサンプリングして出力する機能部である。このオーバーサンプリング部は、ゼロ挿入部３２Ａと、ローパスフィルタ３２Ｂで構成する。
【００７４】
ゼロ挿入部３２Ａは、前段のバンドパスフィルタ３１で濾波された画像信号Ｓinにｎ−１個のゼロを挿入し、ｎ倍オーバーサンプリング結果を得る。なお、ｎは１以上の自然数である。バンドパスフィルタ３１の通過帯域の中心周波数をｆとすると、画像信号Ｓinは、図１９（Ａ）のスペクトラムで表される。
【００７５】
ゼロ挿入部３２Ａでオーバーサンプリングすると、複数の折り返し成分が発生する。図２３（Ｂ）にそのスペクトラムを示す。ここでは、余分な折り返しが生じないように、ローパスフィルタ３２Ｂにて、もともとのサンプリング周波数ｆsの１／２までに帯域制限する。図１９（Ｃ）に、ローパスフィルタ３２Ｂの出力スペクトラムを示す。
【００７６】
振幅変調部（３２Ｃ、３２Ｄ）は、発振器３２Ｃで発生された搬送波をローパスフィルタ３２Ｂの出力で振幅変調する。振幅変調は、乗算器３２Ｄで行う。ここで、搬送波の周波数をＦとして表すと、搬送波の周波数Ｆの両側に中心周波数Ｆ−ｆとＦ＋ｆの２つの側波帯が発生する。図１９（Ｄ）に、そのスペクトラムを示す。
【００７７】
このとき、周波数Ｆ又はＦ＋ｆがｎｆs／２を超えると、ｎｆsからの折り返しが生じ思わぬ妨害が起こる。このため、問題がおきないように倍率ｎを選択する。因みに、ｎ＝１で問題ない場合は、オーバーサンプリング部（３２Ａ、３２Ｂ）とダウンサンプリグ部（３２Ｆ）を省略可能である。
【００７８】
下側帯波抽出部（３２Ｅ）は、周波数Ｆ−ｆを中心とした側波帯だけを取り出すバンドパスフィルタ３２Ｅで構成する。図１９（Ｅ）に、バンドパスフィルタ３２Ｅの出力スペクトラムを示す。なお、ダウンサンプリング部（３２Ｆ）は、バンドパスフィルタ３２Ｅの出力をダウンサンプリングして、もとの標本化周波数に戻す。この結果、画像信号Ｓinの中心周波数ｆがより低域のＦ−ｆに変換される。
【００７９】
以上の通り、搬送波の周波数Ｆを適当に選ぶことにより、焦点合わせに適した周波数ｆ付近を抽出し、表示装置で見やすい周波数Ｆ−ｆ付近に変換することができる。
【００８０】
（ｃ−２）第２の実施例
図２０に、パルス幅伸長部３２の第２の実施例を示す。このパルス幅伸長部３２は、振幅方向に増幅した波形を、増幅前の振幅で制限することによりパルス幅を広げる手法を採用する。
このパルス幅伸長部３２は、４つの機能部から構成される。オーバーサンプリング部（３２Ｇ、３２Ｈ）と、最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）と、増幅部（３２Ｌ）と、振幅制限部（３２Ｍ）の４つである。
【００８１】
オーバーサンプリング部（３２Ｇ、３２Ｈ）は、画像信号Ｓinをオーバーサンプリングして出力する機能部である。このオーバーサンプリング部の構成は、第１の実施例で用いたオーバーサンプリング部と同じである。すなわち、ゼロ挿入部３２Ｇと、ローパスフィルタ３２Ｈとで構成されている。なお、各部の詳細な説明は重複するため省略する。
【００８２】
なお、本実施例においてオーバーサンプリングする理由は、後段の最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）において、正しいピーク値を検出させるためである。その理由を、図２１を用いて説明する。
一般に、ピーキングにはパルス波形として幅の狭いものが使用される。このため、サンプリングデータは、図２１（Ａ）に黒丸で示したように離散的となり、その最大値は真のピーク値よりも小さな値になる。そこで、オーバーサンプリングによりサンプリング点を補間する手法を採用する。
【００８３】
図２１（Ｂ）に示すように、２倍にオーバーサンプリングするだけでも、真のピーク値にかなり近いデータを求めることが可能となる。従って、このオーバーサンプリング後のデータを用いることにより、精度良くピーク値を求めることができる。なお、この実施例では倍率を２倍とするが、より高い倍率を採用することもできる。倍率を高めるほど精度を向上することができる。
【００８４】
オーバーサンプリングされた画像信号Ｓinは、最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）に入力され、そのピーク値が検出される。最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）は、絶対値回路３２Ｉと、遅延器を構成する複数のシフトレジスタ３２Ｊと、最大値回路３２Ｋで構成される。
絶対値回路３２Ｉは、画像信号の絶対値を抽出する回路である。
【００８５】
最大値回路３２Ｋは、シフトレジスタ３２Ｊの段数分のサンプル値の中から最大値を検出する回路である。最大値回路３２Ｋは、検出された最大値をバンドパスフィルタ３１で抽出された画像信号（パルス波）のピーク値として出力する。
ここで、ピーク値の探索範囲を決定するシフトレジスタ３２Ｊの段数は、前段のバンドパスフィルタ３１のインパルス応答の及ぶ範囲内（すなわち、バンドパスフィルタ３１のタップ数分）とする。
以上の２つの機能部により、原画像信号の振幅が検出され、保存される。
【００８６】
増幅部（３２Ｌ）は、画像信号Ｓinを振幅方向（正確には、パルス幅方向にも）増幅する。この増幅部は、乗算器３２Ｌで構成する。乗算器３２Ｌは、パルス幅制御用の利得Ｓpcに応じて画像信号Ｓinを増幅する。図２２（Ａ）は画像信号Ｓinの波形を、図２２（Ｂ）は増幅後の信号波形を示す。なお、利得を大きくするほど、波形整形後のパルス幅を太くできる。増幅後の画像信号は、振幅制限部（３２Ｍ）に出力される。
【００８７】
振幅制限部（３２Ｍ）は、リミッタ回路３２Ｍで構成する。リミッタ回路３２Ｍには、前述の最大値回路３２Ｋより入力パルスのピーク値が入力されている。リミッタ回路３２Ｍは、入力信号の振幅がこのピーク値以下となるように制限する。
これにより、リミッタ３２Ｍからは、図２２（Ｃ）に示すように信号波形の上部を切り取った台形形状のパルス波が出力される。
なお、リミッタ回路３２Ｍの前段には、乗算器３２Lの出力と最大値回路３２Ｋの出力の遅延を合わせるために不図示の遅延回路が配置されている。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、例えば放送用のカメラユニット、映画撮影用のカメラユニット、民生用のカメラユニット、工業用のカメラユニット、監視用のカメラユニットその他の信号処理回路に適用し得る。なお、これらのカメラユニットは、撮像信号を記録媒体への記録ユニットと一体化されていても良い。記録媒体としては、例えば磁気記録媒体（テープ状のもの、ディスク状のものを含む。）、光磁気記録媒体、光ディスク、半導体メモリその他を用い得る。
【００８９】
また本発明は、例えば電子カメラの信号処理回路にも適用し得る。なお、電子カメラ付の各種電子機器にも適用し得る。例えば、電子カメラ付き携帯電話や情報端末にも適用し得る。また、これらの付属ユニットとしても適用し得る。
【００９０】
また本発明は、撮像ユニットから出力された撮像信号に特殊効果その他の画像処理を施す編集装置にも適用し得る。また、かかる編集装置に搭載する回路ボードや回路ユニットにも適用し得る。
【００９１】
また本発明は、コンピュータ上で動作する画像編集ソフトにも適用できる。すなわち、カメラレンズの焦点合わせ用だけでなく、模様や絵柄といった原画像の特徴を残したまま低コントラスト部分を強調するといった用途や、細線を太い線に変換するといった用途にも使用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１、１１…フィルタ、２、１３…合成器、３…増幅器、４…減衰器、１２、３２…パルス幅伸長部、１２Ａ…振幅変調部、１２Ｃ…オーバーサンプリング部、１２Ｄ…ダウンサンプリング部、１２Ｅ…絶対値部、１２Ｆ…最大値検出部、１２Ｇ…増幅部、１２Ｈ…振幅制限部、２０…コントラスト強調回路、２１Ｅ…係数発生器、３０…ピーキング回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号の処理装置に関する。また、同技術を適用したビューファインダ及び表示装置に関する。また、同技術を実現する画像信号処理方法及びプログラムに関する。また、同プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、画像には非常に高い画質が求められる。特に、大画面では、撮像時のわずかな焦点のずれが画質に影響する。このため、レンズの焦点合わせが非常に重要になる。
ところが、撮像する画像は、必ずしも焦点合わせの容易な絵柄ばかりではない。例えば、コントラストの低い絵柄は焦点合わせが難しい。焦点がずれてもコントラストの変化を確認しづらいからである。
このため、コントラストの低い絵柄に焦点を合わしたい場合には、コントラスト強調後の撮像信号を用いて焦点合わせが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１３９９５２号公報
【特許文献２】特開平０９−４６５７６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、焦点合わせをする場合には、なるべく模様の細かい部分、すなわち空間周波数の高い模様を見ながら行うのが望ましい。これは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう、焦点がずれた場合の振幅変化が大きいからである。
【０００５】
しかし、ビューファインダその他の小画面において、空間周波数の高い模様を見ることは一般に難しい。このため、結局のところ、空間周波数のあまり高くないところを見て焦点合わせを行わざるを得なかった。なお、空間周波数の高い模様を見易くするため、撮像信号を増幅する手法も考えられる。しかし、この場合には、当該模様部分の映像信号が表示装置のダイナミックレンジで飽和するために、焦点ずれをコントラストの低下として確認できない問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の問題を考慮してなされたものであり、着目する周波数成分を選択的に強調して空間周波数の高い模様を見やすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明の画像信号処理装置は、画像信号から選択的に抽出された帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段を有することを特徴としている。具体的には、以下のような画像処理技術を提案するものである。
【０００８】
本発明の一形態は、画像信号から選択的に抽出された帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長部である。このパルス幅伸長部を用いれば、絵柄のうち特定帯域の部分だけ線を太くできる。特に、高周波成分を太くするのに用いれば、小さな画面上で高域成分を見易くできる。なお、振幅は一定のまま出力されるので、従来装置のように表示装置のダイナミックレンジを越える心配もない。このパルス幅伸長部を用いれば、例えば、以下の画像処理装置を実現できる。
【０００９】
図３に、本発明の一形態である画像処理装置を示す。この画像処理装置は主に３つの機能部を有する。
機能の一つは、画像信号Ｓ１１から所定の帯域成分Ｓ１２を選択的に抽出するフィルタ１１である。フィルタ１１には既知のものを使用する。なお、フィルタ１１の通過帯域は固定でも良いし、可変でも良い。なお帯域の可変制御は制御信号やスイッチにより行えば良い。また、通過帯域の幅は広くても狭くても良い。勿論、特定の周波数成分に注目する場合には帯域幅を狭くすれば良い。なお、単に高域成分に着目するのであればハイパスフィルタを用いても良い。
【００１０】
また機能の一つは、前述のパルス幅伸長部１２である。すなわち帯域成分Ｓ１２を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長部１２である。他の機能の一つは、パルス幅伸長部１２の出力信号Ｓ１３と、フィルタの入力信号である画像信号Ｓ１１とを合成して出力する合成器１３である。合成器１３には、例えば加算器を用いれば良い。この結果、合成出力Ｓ１４として、特定帯域のみパルス幅が太くなった画像信号が現れる。
【００１１】
なお好適には、パルス幅伸長部１２と合成器１３との間に増幅器を配置し、出力信号Ｓ１３を増幅することが望ましい。増幅器を用いることにより、信号成分の振幅が小さく確認が難しい場合でも画面上での視認性を高めることができる。また、振幅を大きくすることにより、コントラストの低下も視認しやすくなる。
【００１２】
なお、第１の形態又は第２の形態におけるパルス幅伸長部１２は、次の２つの機能部で構成されるものが望ましい。図４にパルス幅伸長部１２の構成例を示す。
機能部の一つは、画像信号Ｓ１１から選択的に抽出された帯域成分Ｓ１２により、搬送波を振幅変調して出力する振幅変調部１２Ａである。この振幅変調により搬送波の周波数を中心として２つの側波帯成分が現れる。なお、搬送波は発振器より与えられる。搬送波の周波数は帯域成分Ｓ１２の帯域幅も考慮して決定する。なお、搬送波の周波数は固定でも良いし、可変でも良い。搬送波の周波数を制御することにより、側波帯成分の出現位置を調整できる。
【００１３】
もう一つの機能部は、振幅変調部１２Ａの出力信号Ｓ１２Ａから下側波帯成分Ｓ１３を抽出するフィルタ１２Ｂである。このフィルタ１２Ｂには既知のものを使用する。例えば、バンドパスフィルタを用いる。これにより、搬送波の周波数に対して下側の側波帯成分のみを抽出できる。なお、ローパスフィルタを使用することもできる。
【００１４】
なお、下側波帯成分には帯域成分Ｓ１２の信号波形がそのまま保存される。すなわち、下側波帯成分の信号波形は、帯域成分Ｓ１２の信号波形と同じになる。一方、周波数帯域は、変調前よりも低域側にシフトされている。このことは、絵柄はそのままで、パルス幅だけが広くなったことを意味する。すなわち、画面上では、細線部分を太く強調して見せることができる。
【００１５】
また、第１の形態又は第２の形態におけるパルス幅伸長部１２には、次の４つの機能部で構成されるもの用いることもできる。図５にパルス幅伸長部１２の構成例を示す。なお、図５には図４との対応部分に同一符号を付して示す。４つの機能部のうち２つは、第３の形態で提案するパルス幅伸長部と同じである。すなわち、振幅変調部１２Ａとフィルタ１２Ｂは同じである。
【００１６】
新たに追加する機能部の一つは、画像信号Ｓ１１から選択的に抽出された帯域成分Ｓ１２をオーバーサンプリングして出力するオーバーサンプリング部１２Ｃである。このオーバーサンプリング部１２Ｃは、帯域成分Ｓ１２をサンプル補間して信号波形をより忠実に再現するために用いられる。因みに、サンプル補間後のサンプル出力Ｓ１２Ｂは、振幅変調部１２Ａに与えられる。なお、オーバーサンプリング時には不要な高調波成分も多数発生する。このため、不要な高調波はローパスフィルタ等を用いて出力前に除去する。
【００１７】
もう一つの機能部は、フィルタ１２Ｂで抽出された下側波帯成分Ｓ１２Ｃをダウンサンプリングして出力するダウンサンプリング部１２Ｄである。このダウンサンプリング部１２Ｄは、フィルタ１２Ｂの出力信号Ｓ１２Ｃを元のサンプルレートに戻すために用いられる。なお、下側波帯成分Ｓ１２Ｃをそのままダウンサンプリングするとエイリアスが生じるので、予め下側波帯成分Ｓ１２Ｃの高域成分を除去しておくのが望ましい。ここでのオーバーサンプリング部１２Ｃやダウンサンプリング部１２Ｄには既知のものを使用する。
この形態のように、オーバーサンプリングの手法を採用すると、帯域成分Ｓ１２の選択範囲を広げることができる。
【００１８】
また、第１の形態又は第２の形態におけるパルス幅伸長部１２には、次の４つの機能部で構成されるものを用いることもできる。図６にパルス幅伸長部１２の構成例を示す。
機能部の一つは、画像信号Ｓ１１から選択的に抽出された帯域成分Ｓ１２の絶対値Ｓ１２Ｄを求めて出力する絶対値部１２Ｅである。この絶対値部１２Ｅは、次の最大値検出部１２Ｆと共に帯域成分Ｓ１２の最大振幅を検出するために用いられる。
なお、より高い精度で最大振幅を抽出するためには、帯域成分Ｓ１２を前述のオーバーサンプリング部１２Ｃでサンプル補間しておくことが望ましい。
【００１９】
また、もう一つの機能部は、前述の通り、最大値検出部１２Ｆである。この最大値検出部１２Ｆは、所定のサンプル期間について絶対値Ｓ１２Ｄの最大値を検出する。ここで、所定のサンプル期間は、帯域成分Ｓ１２を抽出する際に用いたフィルタ１２Ｂのインパルス応答の及ぶ範囲内であることが望ましい。サンプル期間を適切に選択することにより、最大振幅の検出精度を高めることができる。
【００２０】
またもう一つの機能部は、帯域成分Ｓ１２を振幅方向に伸長して出力する増幅部１２Ｇである。この増幅部１２Ｇによる増幅により、信号波形は相似形状の大きな振幅波形に変形される。
残る一つの機能部は、増幅部１２Ｇの出力信号Ｓ１２Ｆにおける振幅の上限を、対応する帯域成分Ｓ１２から検出された最大値Ｓ１２Ｅに制限する振幅制限部１２Ｈである。
【００２１】
この振幅制限部１２Ｈでは、先に検出された最大値Ｓ１２Ｅ以下の信号成分だけが出力される。つまり、前段の増幅部１２Ｈの出力信号Ｓ１２Ｆのうち最大値を超えた部分は全てカットされ、当該期間だけ最大値が出力される。このことは、帯域波形Ｓ１２の元の振幅は保持したまま、パルス幅を拡張しているのと同じである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画像全体の視認性を損なうことなく、着目する周波数成分のみを選択的に強調することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来回路のコントラスト調整機能とその問題点を示す図である。
【図２】空間周波数の高い模様を焦点合わせに用いる理由を示す図である。
【図３】パルス幅の選択的強調技術を適用した画像処理装置の形態例の一つを示す図である。
【図４】パルス幅伸長部の形態例を示す図である。
【図５】パルス幅伸長部の他の形態例を示す図である。
【図６】パルス幅伸長部の他の形態例を示す図である。
【図７】ビューファインダの構成例を示す図である。
【図８】コントラスト強調回路の第１の実施例を示す図である。
【図９】係数発生器の入出力特性を示す図である。
【図１０】入出力特性の具体例を示す図である。
【図１１】フィルタ係数とステップ応答との関係を示す図である。
【図１２】コントラスト強調回路の第２の実施例を示す図である。
【図１３】ＦＩＲ型ローパスフィルタの構成例を示す図である。
【図１４】差分値とフィルタ係数の組との関係を示す図である。
【図１５】コントラスト強調回路の第３の実施例を示す図である。
【図１６】コントラスト強調回路の第４の実施例を示す図である。
【図１７】ピーキング回路の構成例を示す図である。
【図１８】パルス幅伸長部の第１の実施例を示す図である。
【図１９】図１８に示すパルス幅伸長部の各部の信号波形を示す図である。
【図２０】パルス幅伸長部の第２の実施例を示す図である。
【図２１】オーバーサンプリングによるサンプリング点の補間を示す図である。
【図２２】図２０に示すパルス幅伸長部の各部の信号波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、本明細書で特に図示又は記載されない特質は、当該技術分野において知られているものから選択されても良い。
以下の説明では、好適な実施の形態をハードウェアとして実現する場合について説明するが、かかるハードウェアと等価なコンピュータプログラムによっても実現できる。
【００２５】
本発明がコンピュータプログラムとして実現される場合、プログラムは、コンピュータ読取り可能な記憶媒体に記憶される。
この記憶媒体には、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスク又はハードディスク）又は磁気テープのような磁気記憶媒体、光ディスク、光テープ又はマシン読取り可能なバーコードのような光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はリードオンリメモリ（ＲＯＭ）のような半導体記憶装置の他、コンピュータプログラムを記憶するために使用される他の物理装置又は媒体が含まれる。
【００２６】
また本発明がハードウェアで実現される場合、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような集積回路、又は当該技術分野において公知の他の手段として実現されてもよい。なお、本発明は、ディジタル回路に限らず、アナログ回路としても実現できる。
【００２７】
（ａ）システム適用例
ここでは、本発明をビューファインダに適用する場合について説明する。なお、後述するように、本発明の適用例はビューファインダに限られるものではない。
図７に、ビューファインダのシステム構成例を示す。このビューファインダは、主に５つの回路ブロックで構成される。コントラスト強調回路２０と、ピーキング回路３０と、コントラスト・ブライトネス回路４０と、表示デバイス駆動回路５０と、表示デバイス６０の５つである。
【００２８】
この実施形態におけるコントラスト強調回路２０は、低コントラスト成分を選択的に強調するための回路ブロックである。この回路ブロックは、前述した発明の一つの実施例に相当する。なお、コントラスト強調回路２０には、固体撮像素子その他の撮像装置から撮像信号が入力される。このコントラスト強調回路２０の詳細構成は後述する。
【００２９】
ピーキング回路３０は、焦点合わせに適した高周波成分だけをパルス幅方向に伸長する回路ブロックである。この回路ブロックも、前述した発明の一つの実施例に相当する。なお、ピーキング回路３０には、前段のコントラスト強調回路２０の出力信号が入力される。このピーキング回路３０の詳細構成も後述する。
【００３０】
コントラスト・ブライトネス回路４０は、コントラストとブライトネスを個別に調整するための回路ブロックである。この回路ブロックには既知のものを用いれば良い。従って、ここでのコントラスト調整は、全帯域を対象とした調整である。
表示デバイス駆動回路５０は、表示デバイス６０の駆動ブロックである。因みに、表示デバイス６０には、一般に液晶パネルを使用する。なお一般に、被写体の確認に用いられる接眼部のものをビューファインダと言うが、ここでの表示デバイスはより大型の液晶モニタと呼ばれるものでも良い。また、表示デバイス駆動回路５０と表示デバイス６０とは、これらで一体のユニットを構成し、コントラスト強調回路２０やピーキング回路３０を搭載する撮像ユニットに対して外付けされるものでも良い。
【００３１】
このように、本発明の実施例回路を２つ搭載する図７のビューファインダの場合には、低コントラスト部分へ焦点合わせの容易なだけでなく、高周波部分にも焦点合わせの容易なビューファインダを実現することができる。
なお、図７の場合には、本発明の適用例を説明するため、本発明の実施例回路を２つとも搭載しているが、本発明の実施例回路を１つだけ搭載するシステム構成とすることもできる。
【００３２】
例えば、コントラスト強調回路２０とピーキング回路３０のうち、ピーキング回路３０には既知の回路を用いる構成としても良い。この場合には、低コントラスト部分に焦点合わせの容易なビューファインダを実現できる。
また、選択的な強調機能を有するコントラスト強調回路２０は使用せず、本発明の一つの実施例回路であるピーキング回路３０だけを搭載する構成としても良い。この場合には、高周波部分に焦点合わせの容易なビューファインダを実現できる。
【００３３】
（ｂ）コントラスト強調回路
以下、コントラスト強調回路２０の実施例を説明する。コントラスト強調回路２０には、無限インパルス応答型（以下「ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型」という。）のローパスフィルタを用いるものと、有限インパルス応答型（以下「ＦＩＲ（Finite Impulse Response）型」という。）のローパスフィルタを用いるものとに分類できる。以下、各場合の実施例を説明する。
【００３４】
（ｂ−１）第１の実施例
図８に、コントラスト強調回路２０の第１の実施例を示す。このコントラスト強調回路２０は、ＩＩＲ型のローパスフィルタを用いるものである。このコントラスト強調回路２０は、前述の図４に示す画像処理装置のタイプに属する。
【００３５】
このコントラスト強調回路２０は、６つの機能部から構成されている。画像信号Ｓinのコントラストを検出する機能部（２１Ａ、２１Ｂ）と、検出されたコントラストに応じてフィルタ係数を発生する機能部（２１Ｅ）と、入力された画像信号Ｓinの低域成分を濾波するローパスフィルタ部（２１Ｃ、２１Ｇ、２１Ｉ、２１Ｋ）と、ローパスフィルタ部の出力を画像信号Ｓinから減算する減算部（２１Ｄ、２１Ｆ）と、強調度を調整するのに用いられる増幅部（２１Ｈ）と、選択的に強調された低コントラスト成分を元の画像信号Ｓinに合成する合成部（２１Ｊ）の６つである。
【００３６】
コントラストを検出する機能部（２１Ａ、２１Ｂ）は、フリップフロップ２１Ａと減算器２１Ｂとで構成する。フリップフロップ２１Ａには、画素クロックが入力されている。このフリップフロップ２１Ａにより画像信号Ｓinとして入力された画素データは１画素分遅延される。この実施例では、減算器２１Ｂにおいて、水平方向に隣接する画素の信号レベル差を計算する。
【００３７】
この機能部において、減算器２１Ｂで求められる値の絶対値が小さいほど、コントラストの低い絵柄であると判断される。
なお、更にフリップフロップ等の遅延素子を追加すれば、上下左右の広い範囲についてコントラストの高低を見分けることができる。高い検出精度が要求される場合に好適である。
【００３８】
ローパスフィルタ部（２１Ｃ、２１Ｇ、２１Ｉ、２１Ｋ）は、減算器２１Ｃと、乗算器２１Ｇと、加算器２１Ｉと、フリップフロップ２１Ｋとで構成する。このローパスフィルタ部は、１次のＩＩＲ型ローパスフィルタを構成する。このフィルタ特性は、乗算器２１Ｇに与えられるフィルタ係数によって可変することができる。この実施例の場合、フィルタ係数がゼロのとき、全域通過特性になる。一方、フィルタ係数が１に近づくほど遮断周波数が低くなり、フィルタ係数が１のとき直流まで完全に遮断される。
【００３９】
フィルタ係数を発生する機能部（２１Ｅ）は、係数発生器２１Ｅで構成する。この実施例では、係数発生器２１Ｅとして、ルックアップテーブルを用いる。図９に、ルックアップテーブルで実現する入出力特性の一例を示す。図９の太い実線部分が入出力特性を表す曲線である。出力されるフィルタ係数は、差分値（ここでは入力）の絶対値が小さいほど１に近い値になる。またフィルタ係数は、差分値の絶対値が大きくなるほどゼロに近い値となり、差分値が一定以上大きい範囲では全てゼロに固定されている。
【００４０】
かかる入出力特性を設定すると、ローパスフィルタ部の出力(フリップフロップ２１Ｋの出力)に前述の特性を現すことができる。すなわち、コントラストが高い部分は入力信号が素通しされ、コントラストが低い部分は低周波まで濾波される特性を実現することができる。
なお、入出力特性曲線には、フィルタ係数の可変制御を規定する差分値の設定範囲内で唯一の極値（極大値）を、出力座標軸上に有するｎ次関数曲線（ｎは２以上の自然数）を採用することが望ましい。またこの入出力特性曲線は、差分値の絶対値が同じであれば同じフィルタ値を有する左右対称形であるものが望ましい。
【００４１】
かかる曲線を採用すれば、差分値が小さい範囲に対しては、フィルタ係数の変化量を差分値の変化量に対して小さく抑えることができる。すなわち、差分値が小さいある一定の範囲では、ローパスフィルタの出力をほぼゼロにできる。このことは、減算器２１Ｆから入力画素データがそのまま出力できることを意味する。すなわち低コントラスト成分が抽出されることに通じる。
【００４２】
一方、かかる曲線を採用すれば、差分値がある程度以上大きい範囲に対しては、差分値の変化量に対してフィルタ係数の変化量を非常に大きくし、フィルタ係数を急速にゼロに近づけることができる。すなわち、差分値がある一定以上大きくなると、急速に遮断周波数を大きくさせることができる。このことは、ローパスフィルタに現れる入力画素データが急速に変化することを意味する。すなわち、差分値がある程度大きくなると、入力画素データが減算器２１Ｆで打ち消されるようにできる。
【００４３】
なお、入出力特性は図９に限るものではない。例えば、差分値がゼロのときを頂点とする三角形状に設定しても良い。すなわち、差分値の変化量に応じ、フィルタ係数が一定の割合で変化するように設定することもできる。このように、入出力特性曲線の形状は、適用するシステムや処理対象とする画像に応じて適切なものを設定することができる。
【００４４】
また図９には、差分値がゼロの付近に細い破線を描いている。この破線で示す入出力特性は、雑音成分までもが細かい模様と同時に強調されてしまった結果、画面がかえって見づらくなる場合に有効である。この入出力特性は、雑音か模様か区別がつかないくらいコントラストの非常に低い領域に設定する。この特性を設定した領域では、コントラストが小さいほどフィルタ係数が急激にゼロになる。すなわち、この領域におけるローパスフィルタの特性は全域通過特性となる。このことは、雑音と区別がつかない成分は減算器２１Ｆで打ち消されることを意味する。
【００４５】
図１０に、入出力特性曲線の具体例を示す。この例は、画像信号Ｓinが８ビットで量子化されている場合を表している。この例では、差分値が−１〜＋１の範囲と絶対値が１６以上の範囲でフィルタ係数をゼロに設定している。この設定により、振幅が−１〜＋１の範囲の雑音を積極的に除去している。なお、フィルタ係数をゼロに設定する範囲を調整することにより、除去できる雑音の振幅を自由に制御することができる。
【００４６】
参考までに、図１１に、フィルタ係数とステップ応答との関係を示す。図面より、フィルタ係数がゼロのときの応答時間が非常に短いことが分かる。これは入力信号が素通しされるからである。また、フィルタ係数が０．５の場合にも応答時間が短いが、これは素通しされる入力信号が多いためである。そして、図１０の最大値に当たるフィルタ係数が０．９３７５の場合には、応答時間が非常に長くなっている。これは信号がほぼ遮断されるためである。
【００４７】
減算部（２１Ｄ、２１Ｆ）は、フリップフロップ２１Ｄと減算器２１Ｆで構成する。フリップフロップ２１Ｄは遅延合わせ用である。減算器２１Ｆは、フリップフロップ２１Ｄの出力から、ローパスフィルタ部の出力を減算するのに用いられる。減算器２１Ｆの出力には、コントラストの高いところと、前述のように雑音除去のためにフィルタ係数をゼロにしたコントラストの非常に低いところでゼロが現れる。一方、減算器２１Ｆの出力には、前述の範囲を除いて、コントラストが低いほど、対応する信号成分が低周波まで現れる。
【００４８】
増幅部（２１Ｈ）は、乗算器２１Ｈで構成する。乗算器２１Ｈは、減算器２１Ｆの出力に適当な利得Ｓccを乗算する。コントラスト制御用の利得Ｓccは固定でも良い。この実施例では、電子ボリュームによって発生した任意の利得Ｓccを与える。利得Ｓccを調整することにより、抽出された低コントラスト成分だけを任意のコントラストに増幅できる。
【００４９】
合成部（２１Ｊ）は、加算器２１Ｊで構成する。加算器２１Ｊは、選択的に増幅されたコントラスト成分を、原画像（フリップフロップ２１Ｄの出力）に加算して出力する。言うまでもなく、選択的に強調されなかった画像部分は原画像のままである。すなわち、コントラスト比が元々高いところには何も加算されない。従って、従来回路のような白潰れや黒潰れ等の問題は生じない。
【００５０】
以上のように、コントラスト強調回路２０を図８の構成とすれば、コントラストに応じてフィルタ特性が変化するフィルタ（ローパスフィルタと減算器２１Ｆ）によって、雑音成分を含まない低コントラスト成分を抽出することができる。そして、抽出された低コントラスト成分を所望の利得で増幅し、原画像信号に加算することができる。
【００５１】
（ｂ−２）第２の実施例
図１２に、コントラスト強調回路２０の第２の実施例を示す。ここでは、ＦＩＲ型のローパスフィルタを用いるコントラスト強調回路２０について説明する。なお、ＩＩＲ型のローパスフィルタをＦＩＲ型のローパスフィルタに置き換えただけでるため、基本的な構成は第１の実施例と同じである。このため、図１２には、図８と対応する部分に同一符号を付して示している。なお、図にはフリップフロップ２１Ｄが描かれていないが、これはＦＩＲ型ローパスフィルタ２２の遅延段を用いて時間合わせを行うためである。
【００５２】
図１３に、このＦＩＲ型ローパスフィルタ２２の回路構成例を示す。このローパスフィルタ２２は、中央タップに対して左右対称にフィルタ係数を配置するタイプのフィルタである。従って、４８個の遅延器２２Ａに対して、２３個の加算器２２Ｂを配置する構成を採る。各加算器２２Ｂの出力と中央タップの出力のそれぞれには、対応するフィルタ係数を乗算するための２４個の乗算器２２Ｃが配置される。そして、各乗算結果を１個の加算器２２Ｄで加算し、ローパスフィルタ２２の出力とする。
【００５３】
なお、この実施例における係数発生器２１Ｅは、２４個のフィルタ係数を一組として検出されたコントラスト成分に最適なフィルタ係数を出力する。この実施例では、図１４に示すように、フィルタ係数の組を１５種類用意する。図１４は、画像信号Ｓinが８ビットで量子化されている場合を表している。図中、“フィルタ０”で表されるフィルタ係数の組は、図１０でフィルタ係数がゼロになる場合に相当する。この“フィルタ０”では、中央タップの出力のみが加算器２２Ｄへ出力されるようフィルタ係数の組が設定される。この第２の実施例の場合も、雑音を除去する特性をもたせるため、差分の絶対値がゼロと１の場合には“フィルタ０”を割り当てている。
【００５４】
また、“フィルタ１”，“フィルタ２”，“フィルタ３”…“フィルタ１５”で表されるフィルタ係数の組は、通し番号が大きくなる順番に、図１０のフィルタ係数が大きくなるのと同じ関係にある。図１４は、差分の絶対値が２のとき、図１０のフィルタ係数を最大値として差分値が大きくなるほどフィルタ係数を所定の特性曲線に沿って低減させるのと同じ関係を表している。因みに、この実施例の場合も、差分の絶対値が１７以上では“フィルタ０”を割り当てて全域通過特性を与えている。このような設定としても、第１の実施例と同様に動作するコントラスト強調回路２０を実現できる。
【００５５】
（ｂ−３）第３の実施例
図１５に、コントラスト強調回路２０の第３の実施例を示す。このコントラスト強調回路２０は、ＩＩＲ型のローパスフィルタを用いるものである。このコントラスト強調回路２０は、前述の図５に示す画像処理装置のタイプに属する。
【００５６】
この実施例の場合も、基本的な構成は第１の実施例と同じである。このため、図１５には、図８と対応する部分に同一符号を付して示している。第３の実施例が第１の実施例と異なる点は２つである。１つは、ｎ−１倍（ｎは１より大きい実数）の増幅部２３を乗算器２１Ｈの後段に設けた点である。もう一つは、１／ｎ倍の減衰部２４を加算器２１Ｊの後段に設けた点である。
【００５７】
この実施例の場合、コントラスト制御用の利得Ｓccの値にもよるものの、乗算器２３と加算器２１Ｊとによってｎ倍に増幅された原画像の低コントラスト部分は、減衰器２４で１／ｎ倍されるため、ほとんど入力時と同じコントラストのまま出力される。一方、原画像においてコントラストが高かった部分については、減衰器２４によってコントラストが１／ｎ倍に落とされる。このことは、画像全体のコントラストが平均化できることを意味する。従って、高コントラスト部分が含まれるために、見えづらかった原画像の低コントラスト部分も画面上で確認しやすくできる。
【００５８】
なお言うまでもなく、変更するのは原画像の高コントラスト部分だけであり、絵柄（模様）については原画像の情報がそのまま保存される。本実施形態は、監視カメラの信号処理回路に用いる場合や撮像された画像を後処理する場合に有効である。例えば、特殊効果その他の画像編集に用いて好適である。
【００５９】
（ｂ−４）第４の実施例
図１６に、コントラスト強調回路２０の第４の実施例を示す。このコントラスト強調回路２０も、ＩＩＲ型のローパスフィルタを用いるものであり、前述の図４に示す画像処理装置のタイプに属するものである。なお、図１６には、図８との対応部分に同一符号を付して表している。
【００６０】
第４の実施例は、第１の実施例のコントラスト検出機能（２１Ａ、２１Ｂ）を、ローパスフィルタ部の減算器２１Ｃとフリップフロップ２１Ｋによって実現している点を特徴とする。このため、第１の実施例では必要であったフリップフロップ２１Ａと減算器２１Ｂとが不要になり、その分、回路構成が簡略化されている。以下、簡単に動作内容を説明する。
【００６１】
この第４の実施例では、減算器２１Ｃにおいて、現在の出力（フリップフロップ２１Ｄの出力）と現在の入力との差分が算出され、その差分値が係数発生器２１Ｅに与えられる。係数発生器２１Ｅは、図１０に示す入出力特性に従い、検出されたコントラストに応じたフィルタ係数を発生して乗算器２１Ｇに与える。
【００６２】
なお、差分値が大きいほどコントラストが高いものと判断し、差分値が小さいほどコントラストが小さいと判断するのは第１の実施例と同じである。そして、第１の実施例と同様、コントラストが低いほど低周波まで濾波されたローパスフィルタ出力が得られることになる。
【００６３】
ところで、このような構成で得られるコントラスト検出出力（減算器２１Ｃの出力）は、厳密には、実際の入力画像のコントラストと違う部分があるのを避け得ない。
しかしながら、かかる誤差が生じるとしても、第４の実施例の場合には、自動的に誤差がキャンセルされるため、実用上支障は生じない。この自動キャンセル機能は、ＩＩＲ型のローパスフィルタの特性と係数発生器２１Ｅの入出力特性との組み合わせで実現される。
【００６４】
ＩＩＲ型のローパスフィルタでは、誤差成分が入力信号に含まれると、誤差成分が無限に集積されてしまう。このため、大きな値となった誤差分によりローパスフィルタ出力(フリップフロップ２１Ｋの出力)と入力との差が徐々に大きくなってしまう。
しかし、係数発生器２１Ｅは、差分が大きくなるとフィルタ係数を小さくするように作用するため、集積されていた誤差がある程度大きくなると、自動的にリセットされることになる。すなわち、係数発生器２１Ｅは、フィルタ係数をゼロに近づけるため、誤差の循環量が自動的に抑制されることになる。
このように、この実施形態の場合にも、前述の他の実施例と同様の精度を実現できる。
【００６５】
（ｃ）ピーキング回路
以下、ピーキング回路３０の実施例を説明する。図１７は、ピーキング回路３０の実施例である。ピーキング回路３０は、バンドパスフィルタ３１と、パルス幅伸長部３２と、増幅部３３と、合成部３４とで構成される。
【００６６】
バンドパスフィルタ３１は、画像信号から注目する帯域成分を選択的に抽出する機能部である。バンドパスフィルタ３１には、通過帯域が固定のものを用いても良いし、通過帯域を任意に設定できるものを用いても良い。また、通過帯域の異なるバンドパスフィルタ３１を複数用意しても良い。いずれにしても、既知のバンドパスフィルタを用い得る。
【００６７】
なお、焦点合わせに用いること考えると、一般に通過帯域はなるべく高い周波数であることが望ましい。実際には、レンズの特性、撮像装置の信号処理帯域やＳ／Ｎ比等を考慮して、画面上で一番見やすい周波数を選択する。なお、一般には、帯域幅を狭く設定した方が見易くなる。
【００６８】
パルス幅伸長部３２は、バンドパスフィルタ３１で濾波された帯域成分を振幅一定のままパルス幅方向に伸長する機能部である。すなわち、振幅が飽和しないで、パルス幅だけを選択的に太くする。これにより、画面上で高周波成分を確認し易くできる。このパルス幅伸長部３２が、前述した発明の一つの実施例に相当する。詳細な構成は後述する。
【００６９】
増幅部３３は、パルス幅伸長部３２の出力を任意の利得で増幅するための機能部である。利得は、ピークゲイン制御用の利得Ｓpgで設定される。例えば、乗算器で構成する。
合成部３４は、増幅後の画像信号と原画像信号とを合成するための機能部である。合成部３４は、例えば、加算器で構成する。かくして、合成部３４からは、原画像のおおよその絵柄はそのままに、特定の帯域成分だけパルス幅が伸長された（線が太くなった）画像信号が出力される。
【００７０】
以下、このピーキング回路３０の主要な構成であるパルス幅伸長部３２の実施例を説明する。
【００７１】
（ｃ−１）第１の実施例
図１８に、パルス幅伸長部３２の第１の実施例を示す。このパルス幅伸長部３２は、振幅変調の特性を利用する。具体的には、ラジオのスーパーヘテロダイン方式と同様、適当な搬送波を信号波で振幅変調して側帯波を発生し、これを濾波することによって高周波を低周波に変換する。このように、帯域成分を低域側にシフトすることで、パルス幅を広く見せることができる。
【００７２】
パルス幅伸長部３２は、主に４つの機能部から構成される。オーバーサンプリング部（３２Ａ、３２Ｂ）と、振幅変調部（３２Ｃ、３２Ｄ）と、下側帯波抽出部（３２Ｅ）と、ダウンサンプリング部（３２Ｆ）の４つである。
【００７３】
オーバーサンプリング部（３２Ａ、３２Ｂ）は、画像信号Ｓinをオーバーサンプリングして出力する機能部である。このオーバーサンプリング部は、ゼロ挿入部３２Ａと、ローパスフィルタ３２Ｂで構成する。
【００７４】
ゼロ挿入部３２Ａは、前段のバンドパスフィルタ３１で濾波された画像信号Ｓinにｎ−１個のゼロを挿入し、ｎ倍オーバーサンプリング結果を得る。なお、ｎは１以上の自然数である。バンドパスフィルタ３１の通過帯域の中心周波数をｆとすると、画像信号Ｓinは、図１９（Ａ）のスペクトラムで表される。
【００７５】
ゼロ挿入部３２Ａでオーバーサンプリングすると、複数の折り返し成分が発生する。図２３（Ｂ）にそのスペクトラムを示す。ここでは、余分な折り返しが生じないように、ローパスフィルタ３２Ｂにて、もともとのサンプリング周波数ｆsの１／２までに帯域制限する。図１９（Ｃ）に、ローパスフィルタ３２Ｂの出力スペクトラムを示す。
【００７６】
振幅変調部（３２Ｃ、３２Ｄ）は、発振器３２Ｃで発生された搬送波をローパスフィルタ３２Ｂの出力で振幅変調する。振幅変調は、乗算器３２Ｄで行う。ここで、搬送波の周波数をＦとして表すと、搬送波の周波数Ｆの両側に中心周波数Ｆ−ｆとＦ＋ｆの２つの側波帯が発生する。図１９（Ｄ）に、そのスペクトラムを示す。
【００７７】
このとき、周波数Ｆ又はＦ＋ｆがｎｆs／２を超えると、ｎｆsからの折り返しが生じ思わぬ妨害が起こる。このため、問題がおきないように倍率ｎを選択する。因みに、ｎ＝１で問題ない場合は、オーバーサンプリング部（３２Ａ、３２Ｂ）とダウンサンプリグ部（３２Ｆ）を省略可能である。
【００７８】
下側帯波抽出部（３２Ｅ）は、周波数Ｆ−ｆを中心とした側波帯だけを取り出すバンドパスフィルタ３２Ｅで構成する。図１９（Ｅ）に、バンドパスフィルタ３２Ｅの出力スペクトラムを示す。なお、ダウンサンプリング部（３２Ｆ）は、バンドパスフィルタ３２Ｅの出力をダウンサンプリングして、もとの標本化周波数に戻す。この結果、画像信号Ｓinの中心周波数ｆがより低域のＦ−ｆに変換される。
【００７９】
以上の通り、搬送波の周波数Ｆを適当に選ぶことにより、焦点合わせに適した周波数ｆ付近を抽出し、表示装置で見やすい周波数Ｆ−ｆ付近に変換することができる。
【００８０】
（ｃ−２）第２の実施例
図２０に、パルス幅伸長部３２の第２の実施例を示す。このパルス幅伸長部３２は、振幅方向に増幅した波形を、増幅前の振幅で制限することによりパルス幅を広げる手法を採用する。
このパルス幅伸長部３２は、４つの機能部から構成される。オーバーサンプリング部（３２Ｇ、３２Ｈ）と、最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）と、増幅部（３２Ｌ）と、振幅制限部（３２Ｍ）の４つである。
【００８１】
オーバーサンプリング部（３２Ｇ、３２Ｈ）は、画像信号Ｓinをオーバーサンプリングして出力する機能部である。このオーバーサンプリング部の構成は、第１の実施例で用いたオーバーサンプリング部と同じである。すなわち、ゼロ挿入部３２Ｇと、ローパスフィルタ３２Ｈとで構成されている。なお、各部の詳細な説明は重複するため省略する。
【００８２】
なお、本実施例においてオーバーサンプリングする理由は、後段の最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）において、正しいピーク値を検出させるためである。その理由を、図２１を用いて説明する。
一般に、ピーキングにはパルス波形として幅の狭いものが使用される。このため、サンプリングデータは、図２１（Ａ）に黒丸で示したように離散的となり、その最大値は真のピーク値よりも小さな値になる。そこで、オーバーサンプリングによりサンプリング点を補間する手法を採用する。
【００８３】
図２１（Ｂ）に示すように、２倍にオーバーサンプリングするだけでも、真のピーク値にかなり近いデータを求めることが可能となる。従って、このオーバーサンプリング後のデータを用いることにより、精度良くピーク値を求めることができる。なお、この実施例では倍率を２倍とするが、より高い倍率を採用することもできる。倍率を高めるほど精度を向上することができる。
【００８４】
オーバーサンプリングされた画像信号Ｓinは、最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）に入力され、そのピーク値が検出される。最大振幅検出部（３２Ｉ、３２Ｊ、３２Ｋ）は、絶対値回路３２Ｉと、遅延器を構成する複数のシフトレジスタ３２Ｊと、最大値回路３２Ｋで構成される。
絶対値回路３２Ｉは、画像信号の絶対値を抽出する回路である。
【００８５】
最大値回路３２Ｋは、シフトレジスタ３２Ｊの段数分のサンプル値の中から最大値を検出する回路である。最大値回路３２Ｋは、検出された最大値をバンドパスフィルタ３１で抽出された画像信号（パルス波）のピーク値として出力する。
ここで、ピーク値の探索範囲を決定するシフトレジスタ３２Ｊの段数は、前段のバンドパスフィルタ３１のインパルス応答の及ぶ範囲内（すなわち、バンドパスフィルタ３１のタップ数分）とする。
以上の２つの機能部により、原画像信号の振幅が検出され、保存される。
【００８６】
増幅部（３２Ｌ）は、画像信号Ｓinを振幅方向（正確には、パルス幅方向にも）増幅する。この増幅部は、乗算器３２Ｌで構成する。乗算器３２Ｌは、パルス幅制御用の利得Ｓpcに応じて画像信号Ｓinを増幅する。図２２（Ａ）は画像信号Ｓinの波形を、図２２（Ｂ）は増幅後の信号波形を示す。なお、利得を大きくするほど、波形整形後のパルス幅を太くできる。増幅後の画像信号は、振幅制限部（３２Ｍ）に出力される。
【００８７】
振幅制限部（３２Ｍ）は、リミッタ回路３２Ｍで構成する。リミッタ回路３２Ｍには、前述の最大値回路３２Ｋより入力パルスのピーク値が入力されている。リミッタ回路３２Ｍは、入力信号の振幅がこのピーク値以下となるように制限する。
これにより、リミッタ３２Ｍからは、図２２（Ｃ）に示すように信号波形の上部を切り取った台形形状のパルス波が出力される。
なお、リミッタ回路３２Ｍの前段には、乗算器３２Lの出力と最大値回路３２Ｋの出力の遅延を合わせるために不図示の遅延回路が配置されている。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、例えば放送用のカメラユニット、映画撮影用のカメラユニット、民生用のカメラユニット、工業用のカメラユニット、監視用のカメラユニットその他の信号処理回路に適用し得る。なお、これらのカメラユニットは、撮像信号を記録媒体への記録ユニットと一体化されていても良い。記録媒体としては、例えば磁気記録媒体（テープ状のもの、ディスク状のものを含む。）、光磁気記録媒体、光ディスク、半導体メモリその他を用い得る。
【００８９】
また本発明は、例えば電子カメラの信号処理回路にも適用し得る。なお、電子カメラ付の各種電子機器にも適用し得る。例えば、電子カメラ付き携帯電話や情報端末にも適用し得る。また、これらの付属ユニットとしても適用し得る。
【００９０】
また本発明は、撮像ユニットから出力された撮像信号に特殊効果その他の画像処理を施す編集装置にも適用し得る。また、かかる編集装置に搭載する回路ボードや回路ユニットにも適用し得る。
【００９１】
また本発明は、コンピュータ上で動作する画像編集ソフトにも適用できる。すなわち、カメラレンズの焦点合わせ用だけでなく、模様や絵柄といった原画像の特徴を残したまま低コントラスト部分を強調するといった用途や、細線を太い線に変換するといった用途にも使用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１、１１…フィルタ、２、１３…合成器、３…増幅器、４…減衰器、１２、３２…パルス幅伸長部、１２Ａ…振幅変調部、１２Ｃ…オーバーサンプリング部、１２Ｄ…ダウンサンプリング部、１２Ｅ…絶対値部、１２Ｆ…最大値検出部、１２Ｇ…増幅部、１２Ｈ…振幅制限部、２０…コントラスト強調回路、２１Ｅ…係数発生器、３０…ピーキング回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号から選択的に抽出された帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出するフィルタと、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段と、
前記パルス幅伸長手段の出力信号と、前記画像信号とを合成して出力する合成手段と
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
前記パルス幅伸長手段は、
画像信号から選択的に抽出された帯域成分により、搬送波を振幅変調して出力する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段の出力信号から下側波帯成分を抽出するフィルタと
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
前記パルス幅伸長手段は、
画像信号から選択的に抽出された帯域成分をオーバーサンプリングして出力するオーバーサンプリング手段と、
前記オーバーサンプリング手段の出力信号により、搬送波を振幅変調して出力する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段の出力信号から下側波帯成分を抽出して出力するフィルタと、
抽出された下側波帯成分をダウンサンプリングして出力するダウンサンプリング手段と
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
前記パルス幅伸長手段は、
画像信号から選択的に抽出された帯域成分の絶対値を求めて出力する絶対値手段と、
所定のサンプル期間について前記絶対値の最大値を検出する最大値検出手段と、
前記帯域成分を増幅して出力する増幅手段と、
前記増幅手段の出力信号における振幅の上限を、対応する帯域成分から検出された最大値に制限する振幅制限手段と
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置の出力信号を表示する表示手段と
を有することを特徴とするビューファインダ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置の出力信号に基づいて表示手段を駆動し、表示手段に画像を表示させる表示制御手段と
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出するステップと、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するステップと、
パルス幅方向に伸張された帯域成分と、前記画像信号とを合成して出力するステップと
を有することを特徴とする画像信号処理方法。
【請求項９】
コンピュータに、
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出する機能と、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長する機能と、
パルス幅方向に伸張された帯域成分と、前記画像信号とを合成して出力する機能と
を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
コンピュータに、
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出する機能と、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長する機能と、
パルス幅方向に伸張された帯域成分と、前記画像信号とを合成して出力する機能と
を実行させるためのプログラム。
【請求項１】
画像信号から選択的に抽出された帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出するフィルタと、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するパルス幅伸長手段と、
前記パルス幅伸長手段の出力信号と、前記画像信号とを合成して出力する合成手段と
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
前記パルス幅伸長手段は、
画像信号から選択的に抽出された帯域成分により、搬送波を振幅変調して出力する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段の出力信号から下側波帯成分を抽出するフィルタと
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
前記パルス幅伸長手段は、
画像信号から選択的に抽出された帯域成分をオーバーサンプリングして出力するオーバーサンプリング手段と、
前記オーバーサンプリング手段の出力信号により、搬送波を振幅変調して出力する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段の出力信号から下側波帯成分を抽出して出力するフィルタと、
抽出された下側波帯成分をダウンサンプリングして出力するダウンサンプリング手段と
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置において、
前記パルス幅伸長手段は、
画像信号から選択的に抽出された帯域成分の絶対値を求めて出力する絶対値手段と、
所定のサンプル期間について前記絶対値の最大値を検出する最大値検出手段と、
前記帯域成分を増幅して出力する増幅手段と、
前記増幅手段の出力信号における振幅の上限を、対応する帯域成分から検出された最大値に制限する振幅制限手段と
を有することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置の出力信号を表示する表示手段と
を有することを特徴とするビューファインダ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置の出力信号に基づいて表示手段を駆動し、表示手段に画像を表示させる表示制御手段と
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出するステップと、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長するステップと、
パルス幅方向に伸張された帯域成分と、前記画像信号とを合成して出力するステップと
を有することを特徴とする画像信号処理方法。
【請求項９】
コンピュータに、
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出する機能と、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長する機能と、
パルス幅方向に伸張された帯域成分と、前記画像信号とを合成して出力する機能と
を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
コンピュータに、
画像信号から所定の帯域成分を選択的に抽出する機能と、
前記帯域成分を、その振幅は一定のままパルス幅方向に伸長する機能と、
パルス幅方向に伸張された帯域成分と、前記画像信号とを合成して出力する機能と
を実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００９−１８９０３１（Ｐ２００９−１８９０３１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７９９６４（Ｐ２００９−７９９６４）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【分割の表示】特願２００３−３０１２０４（Ｐ２００３−３０１２０４）の分割
【原出願日】平成１５年８月２６日（２００３．８．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【分割の表示】特願２００３−３０１２０４（Ｐ２００３−３０１２０４）の分割
【原出願日】平成１５年８月２６日（２００３．８．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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