画像処理方法およびデジタルカメラ
【課題】デジタルカメラの感度が高く、ノイズが多くなる場合であっても、オプティカルブラック領域の輝度ヒストグラムから適切な黒レベルを算出する画像処理方法およびデジタルカメラの提供。
【解決手段】固体撮像素子の撮像面のうち、オプティカルブラック領域の画素から出力される輝度値を用いて、負の輝度を輝度ゼロにクリップした輝度ヒストグラムを作成する（ステップS100）。ステップS102において、デジタルカメラのISO感度が所定の値以上の高感度に設定されている場合、輝度を大きい順にソートし（ステップS106）、中央値を抽出して（ステップS108）、この中央値を黒レベルとして採用する。
【解決手段】固体撮像素子の撮像面のうち、オプティカルブラック領域の画素から出力される輝度値を用いて、負の輝度を輝度ゼロにクリップした輝度ヒストグラムを作成する（ステップS100）。ステップS102において、デジタルカメラのISO感度が所定の値以上の高感度に設定されている場合、輝度を大きい順にソートし（ステップS106）、中央値を抽出して（ステップS108）、この中央値を黒レベルとして採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒レベル補正を行なう画像処理方法およびデジタルカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電荷結合素子（Charge Coupled Device; CCD）型や金属酸化膜半導体（Metal Oxide Semiconductor; MOS）型など、画素（受光素子）が２次元状に配列されている固体撮像素子の撮像面は、通常、被写界からの光を受光する有効画素領域と、その周囲の光学的に遮光された領域すなわちオプティカルブラック（Optical Black; OB）領域とに分割される。オプティカルブラック領域は、固体撮像素子の構造上、画素は存在するものの光は遮られている部分である。
【０００３】
オプティカルブラック領域は、デジタルカメラにおいて、光のない状態で出力される画素の輝度を把握するために設けられていることが多い。したがって、オプティカルブラック領域の輝度の平均値は、「光がない状態の画素の輝度」という意味で、一般的に「黒レベル」と呼ばれている。
【０００４】
この黒レベルは、たとえば温度特性などの理由から、撮像するたびに値が変動する。一般に、温度が高ければ撮像面全体の画素の輝度が高まるために黒レベルも高くなり、温度が低ければ黒レベルも低くなる。昨今のデジタルカメラでは、こうした黒レベルの変動を吸収すべく、第１工程として、あらかじめオプティカルブラック領域を含む画面全体の信号をある一定のオフセット分だけ浮かせて撮像し、第２工程として、オプティカルブラック領域の平均値を算出して撮影時の黒レベルとし、画面全体の信号から減算する、という手段をとることが多い。このような処理を本文では黒レベル補正と呼ぶ。
【０００５】
特許文献１および特許文献２によれば、オプティカルブラック領域に存在する欠陥画素（キズのある画素など）に対して補正を行うことにより、オプティカルブラック領域の輝度平均として算出される黒レベルを、より正確に取得し、黒レベル補正などの後段の画像処理の精度を高める技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４５０２６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５０１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
デジタルカメラにおいては、ISO（International Organization for Standardization）感度を高く設定するなどの高感度撮影の場合には、画素から出力される輝度のノイズが多くなる。これはオプティカルブラック領域に生じるノイズについても同様であり、輝度が負の値になる画素も増加する。しかし、黒レベルを決定する際、負の輝度を有する明るさは表現できないため、負の値となるオプティカルブラック領域の画素の輝度は、輝度ゼロにクリップされる。つまり、デジタルカメラの感度を高く設定するほど、輝度ゼロにクリップされる画素が増加する。このように輝度ゼロにクリップされた輝度ヒストグラムの平均値をとり、それを黒レベルとすると、本来の平均値より高い値が平均値として算出され、これが黒レベルとされる。その結果、後続の、黒レベル補正をはじめとする画像処理に影響を与える可能性がある。
【０００７】
特許文献１および特許文献２では、オプティカルブラック領域に存在する欠陥画素の補正については言及しているが、上述のように、高感度撮影時において輝度ゼロにクリップされる画素が増大し、その結果、黒レベルの正確な算出ができず、ひいては、後段の画像処理に悪影響を及ぼす点については、特に触れられていない。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み、ISO感度が高い場合にも正確に黒レベルを算出し、黒レベル補正などの後段の画像処理を適切に実行可能な画像処理方法およびデジタルカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による画像処理方法は上述の課題を解決するために、固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、クリップされた輝度ヒストグラムの中央値を黒レベルとする工程と、黒レベルを基準として、画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含む。
【００１０】
あるいは、上述の黒レベルに代えて、クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとしてもよい。
【００１１】
あるいは、上述の黒レベルに代えて、クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとしてもよい。このとき、所定の数は最大の度数とし、これによって、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとしてもよい。
【００１２】
あるいは、上述の黒レベルに代えて、クリップされた輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかけ、ローパスフィルタがかけられたヒストグラムのうち、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、デジタルカメラの感度が高く、ノイズが多くなる場合であっても、正確に黒レベルを算出し、黒レベル補正などの後段の画像処理を適切に実行可能となることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に添付図面を参照して本発明による画像処理方法およびデジタルカメラの実施例を詳細に説明する。図１は本発明の実施例であるデジタルカメラ10のブロック図である。デジタルカメラは撮像部12を含み、これは、電荷結合素子（Charge Coupled Device; CCD）型や相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal Oxide Semiconductor; CMOS）型などの固体撮像装置としてよい。図２は図１に示す撮像部12の撮像面の模式図である。図２に示すように、撮像部12の撮像面には、画素（受光素子）が２次元状に配列されている。画素の配列方式は格子状配列方式でもよいし、ハニカム配列方式でもよい。また、カラーフィルタの配列も、ベイヤ方式その他のあらゆる方式としてよい。図２に示す撮像部12は、その撮像面の上方に位置する有効画素領域14と、下方に位置するオプティカルブラック領域16とを有する。本実施例では有効画素領域とオプティカルブラック領域とが上下の位置関係を有しているが、オプティカルブラック領域は有効画素領域のいずれの側に位置していてもよく、有効画素領域を四方から方位していてもよい。
【００１５】
有効画素領域14は、被写界からの光を光電変換して被写体の撮像を行なう画素が配列された領域である。一方、オプティカルブラック領域16は、光学的に遮光された領域であり、画素は存在するものの、光電変換は行なわない領域である。このオプティカルブラック領域16の輝度平均値が、一般的に、黒レベルとされる。
【００１６】
図３は図２に示すオプティカルブラック領域から出力される輝度のヒストグラムである。図３(a)はデジタルカメラの感度が相対的に低い場合のヒストグラムであり、図３(b)はデジタルカメラの感度が相対的に高い場合のヒストグラムである。図３(a)に示すように、カメラの感度が低い場合にはノイズが少ないため、分布の分散は小さくなり、輝度ヒストグラムは通常、正の値の正規分布となる。したがって、正規分布の平均値ａを算出すれば、これを黒レベルとして採用してよい。
【００１７】
一方、カメラの感度が高い場合は、オプティカルブラック領域の画素群にノイズが多くなり、図３(b)に示すように、輝度分布の分散が大きくなる。したがって、分布の一部が点線部Ａで示すように負の値となり、それら負の輝度は、符号Ｂにて示すように、輝度ゼロにクリップされる。この場合、黒レベルは本来、クリップされる前の平均値である値ｂとなるべきところ、クリップ後のヒストグラムの平均値は値ｃとなる。つまり、黒レベルとして採用すべき値ｂより浮いた値ｃが平均値として算出され、黒レベルとして採用されてしまう。かかる浮いた平均値ｃを黒レベルとみなして画面全体の信号から減算する黒レベル補正を行なうと、黒レベルとして過大な値を減算することとなるため、画像全体が暗くなるなどの弊害が起きる可能性がある。
【００１８】
図１に戻り、デジタルカメラ10の構成の説明を続行する。カメラ10は信号処理部20を含み、これは、前述の撮像部12から到来する輝度信号を処理して適切に黒レベルを決定するとともに、黒レベル補正などの各種の画像処理を行なう装置である。デジタルカメラ10に含まれる他の要素の説明は後述することとし、まず、この信号処理部12の処理内容について、以下、説明する。
【実施例１】
【００１９】
図４は図１に示す信号処理部の処理例を示すヒストグラムである。図４(a)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のヒストグラムを示し、図４(b)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のヒストグラムを示す。簡単のため、画素の数を20個としているが、実際には数十万個から１千万画素を超える数の画素が存在する。
【００２０】
本実施例における信号処理部20の黒レベル算出の特徴は、輝度ヒストグラムの中央値（メジアン; median）を黒レベルとすることである。かかる方法によれば、カメラ10が高感度に設定されノイズが増大し輝度ヒストグラムの分散が大きくなって輝度ゼロにクリップされる画素が多くなったとしても、単に平均値を黒レベルとして採用する場合に比較して、適切な値を黒レベルとして採用できることが期待される。なお、本発明では、輝度分布は正規分布などの概略左右対称な分布となることを前提としている。
【００２１】
負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のオプティカルブラック領域の画素の輝度は、図４(a)に示すように、-3、-2、-1、-1、0、0、0、1、1、1、1、1、1、2、2、2、3、3、4、5（合計20個）であったとする。この時点での輝度の平均値は、加算平均を計算し、20/20＝1である。一方、負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のオプティカルブラック領域の画素の輝度は、0、0、0、0、0、0、0、1、1、1、1、1、1、2、2、2、3、3、4、5となる。これらクリップ後の20個の輝度の平均値を黒レベルとすれば、27/20＝1.35＞1であり、本来の平均値である1を上回る値が平均値として出力されてしまう。しかし、輝度の中央値（Median; メジアン）をとれば、輝度値1が得られ、これはクリップ前の本来の平均値と一致する。
【実施例２】
【００２２】
図５は図１に示す信号処理部の他の処理例を示すヒストグラムである。図５(a)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のヒストグラムを示し、図５(b)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のヒストグラムを示す。簡単のため、本実施例でも、画素の数を20個としている。負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前後のオプティカルブラック領域の輝度分布は、本実施例でも、第１の実施例について説明した図４と同様であると仮定する。
【００２３】
本実施例における信号処理部20の黒レベル算出の特徴は、クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとすることである。第１の実施例では、中央値を黒レベルとして採用しているが、かかる方法では、中央値が極大値や極小値となるなど、必ずしもクリップ前の分布の平均値になるとは限らず、黒レベルとして不適切な値を採用してしまうこともある。一方、本実施例によれば、輝度分布のちょうど中央に分布している複数の輝度の平均値を黒レベルとするため、クリップ後の分布の平均値を単に黒レベルとして採用する場合や、中央値を採用する第１の実施例と比較しても、より適切な値を黒レベルとして採用できることが期待できる。
【００２４】
図５(b)に示す通り、輝度ゼロにクリップされている画素の度数は、符号Ｄで示すように７個である。一方、これら20個の画素の輝度をソートして輝度の高い順に並べ、最も高い輝度を有する画素から順番に、輝度ゼロの度数と同数の７個の画素の輝度を列挙すると、符号Ｅで示すように、5、4、3、3、2、2、2となる。したがって、輝度ゼロの７個の画素の度数と、輝度の高い順に７個の画素の度数とを分布から除外すれば、残る画素の輝度分布は図５(c)に示すように1、1、1、1、1、1である。これらの平均値は1であり、クリップされる前の輝度分布の平均値である1と一致する。
【００２５】
このように、本実施例では、クリップ後の輝度分布の輝度ゼロの画素の度数Xと、最大輝度を有する画素から順番にX番目の画素までの度数Xとを加えた、合計2X個の画素を、オプティカルブラック領域の画素の輝度分布から除外し、残った画素の輝度平均を黒レベルとする。これにより、平均値の浮かない適切な黒レベルが得られるものと期待される。
【実施例３】
【００２６】
図６は図１に示す信号処理部の他の処理例を示すヒストグラムである。図６(a)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のヒストグラムを示し、図６(b)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のヒストグラムを示す。簡単のため、本実施例でも、画素の数を20個としている。
【００２７】
本実施例における信号処理部20の黒レベル算出の特徴は、クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとすることである。
【００２８】
負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のオプティカルブラック領域の輝度ヒストグラムが図６(a)に示すものであると仮定すると、輝度２がクリップ前のヒストグラムの平均値であるから、これを黒レベルとみなすことに妥当性があるといえる。そこで、クリップ後のオプティカルブラック領域の輝度ヒストグラムを示す図６(b)において、本実施例では、符号Ｆで示す、所定の閾値４以上の度数を有する、ゼロ輝度以外の輝度を有する画素の平均値を黒レベルとする。
【００２９】
図６(a)によれば、クリップ前の画素の輝度は、-2、-1、-1、0、0、0、1、1、1、1、2、2、2、2、2、3、3、3、3、4、4、4、5、5、6である。この分布の平均値は2であり、図６(b)に示すように、負の輝度が輝度ゼロにクリップされると、0、0、0、0、0、0、1、1、1、1、2、2、2、2、2、3、3、3、3、4、4、4、5、5、6という分布になる。このうち、度数が４以上の正の輝度を有する画素の輝度は、輝度1、2および3の３種類である。これら輝度1、2、3の度数の平均値を算出すれば、2であり、クリップ前の平均値と一致する。
【００３０】
なお、閾値となる度数は自由に設定してよい。また、閾値を、最大の度数としてもよい。その場合、最大の度数を有する画素の輝度がそのまま黒レベルとなる。これは図６(b)に示す例では、最大度数５を有する輝度2をそのまま黒レベルとして採用することに相当する。
【００３１】
図７は本実施例の他のバリエーションを示すヒストグラムである。本実施例では、最大の度数を閾値とし、その度数を有する輝度をそのまま黒レベルとする場合、極大値を黒レベルとしてしまうおそれがある。これは、図７(a)に符号Ｇで示す輝度を、本来、黒レベルとして採用すべきところ、符号Ｈで示す極大値を黒レベルとして採用してしまうことに相当する。そこで、図７(b)に示すように、輝度ヒストグラムにローパスフィルタ（Low Pass Filter）をかけて高周波成分を除去し、符号Ｉで示すような滑らかな分布を作成するとよい。これにより、上述のように極大値を誤って黒レベルとして採用してしまうことが回避できる。
【００３２】
なお、本実施例のように輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかければ、第１の実施例のように、中央値を黒レベルとする場合にあっても、極大値に陥った値を誤って黒レベルとすることを回避できる場合がある。
【００３３】
次に、図１に戻り、第１ないし第３の実施例を実行するデジタルカメラの他の要素について簡単に説明する。デジタルカメラ10は光学系30を有し、これは、被写界から光を取り込む部位である。光学系30は、図示を省略するものの、レンズ、絞りおよびシャッタを有し、AE/AF（Auto Exposure/Auto Focus）駆動機能を有する。AE/AF駆動機能によって、露出制御およびピント調整を行なう。
【００３４】
光学系30から撮像部12に取り込まれ、光電変換されることによって生成された画像信号は、撮像部12に接続された前処理部32へ出力される。前処理部32は、その詳細の図示は省略するものの、画像信号に対して相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling; CDS）、自動利得制御（Automatic Gain Control; AGC）アナログ−デジタル変換（Analog-to-Digital Conversion）等の前処理を行なう装置である。
【００３５】
デジタルカメラ10はバッファメモリ34を含み、これは、前処理部32に接続されていて、前処理部32にてデジタル化された画像信号を一時的に保存する記録装置である。揮発性の記録装置としてよく、光記録装置や磁気記録装置等の記録媒体としてよい。バッファメモリ34は、データバス58に対して、記録したデジタル画像信号を出力可能である。
【００３６】
信号処理部20は、既に第１ないし第３の実施例について説明した黒レベルを決定する機能に加えて、オプティカルブラック領域を含む画面全体の信号をある一定のオフセット分だけ浮かせて撮像し、次に、決定した黒レベルを画面全体の輝度信号から減算する黒レベル補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等を行なう装置である。
【００３７】
図８は信号処理部20にて行なわれる処理の一例を示す機能ブロック図である。信号処理部20では、入力画像信号に対して、まず、上述の黒レベル補正40を行なう。これは、黒レベルオフセット補正における黒レベルを適切に選択し、黒レベル補正を行なうことを目的としているからである。しかし、黒レベル補正は、後段の工程で行なってもよい。ホワイトバランス補正42は、光源の色温度変化に追従して適切な白色を再現し、色再現性を正常に保つための色補正処理である。線形マトリクス処理44は、線形マトリクスにより、Ｒ（Red）Ｇ（Green）Ｂ（Blue）信号を輝度・色差信号に変換する処理である。ガンマ補正46は、画像の色のデータと、それが実際に出力される際の信号の相対関係を調節して、より自然に近い表示を得るための補正操作である。同時化処理48は、いずれかのカラーフィルタが割り当てられた各画素に、ＲＧＢの三原色を補間する処理である。輪郭補正50は、被写体の輪郭を明瞭に再現する補正処理である。
【００３８】
再び図１に戻り、カメラ10の他の要素の説明を続行する。モニタ52は液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display; LCD）などの表示装置であり、信号処理部20にて各種処理を受けた画像を出力する。またカメラ10はストレージ54を含み、これは、信号処理部20にて処理されたデジタル画像データを記録する記録装置である。ストレージ54は、ストレージインターフェース回路56を介してデータバス58に接続されている記憶装置であり、信号処理部20にて画像処理を施された画像信号を最終的に保存する装置である。システム制御部60は、カメラ10全体を制御するプロセッサであり、これに接続されるタイミング信号発生器62を制御して、タイミングパルスを発生させ、これを撮像部駆動用のドライバに与えて撮像部を駆動する。またシステム制御部60は、前処理部32にも制御信号を直接またはタイミング信号発生器62を介して間接に与え、前処理部32の各種処理を制御する。
【００３９】
カメラ10はさらに操作部66を含み、これは撮像用のシャッタレリーズボタンその他の操作ボタンを有し、操作信号をシステム制御部60に与えて、カメラ10を操作する部位である。とりわけ、本実施例では、操作部66はカメラ10のISO感度を設定する機能を有し、設定したISO感度に応じてシステム制御部60は撮像部12による撮像を実行させる。この設定されたISO感度は、データバス58を通じて信号処理部20にも与えられ、信号処理部20による黒レベル決定にも影響を及ぼす。
【００４０】
以上のように構成された本発明の実施例であるデジタルカメラの動作について、以下、説明する。図９は本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。図１に示す操作部66の操作により、システム制御部60に対しては、あらかじめISO感度が伝達されている。そして操作部66のシャッタレリーズボタンを押すことにより撮像が実行されると、被写界からの光を光学系30から与えられた撮像部12は、光電変換により画像信号を生成し、これを前処理部32へ送る。前処理部32で各種処理を受けデジタル化された画像信号は、バッファメモリ34を経てデータバス58に出力され、信号処理部20に入力される。第１の実施例を採用する場合、信号処理部20では、まず、ステップS100に示すように、入力されたデジタル画像信号のうち、オプティカルブラック領域16の輝度ヒストグラムを作成する。ヒストグラムが例えば図４(a)に示すものになる場合、このステップS100の時点で、負の輝度はゼロ輝度にクリップされ、図４(b)に示すヒストグラムに変更される。
【００４１】
次に信号処理部20はシステム制御部60から、あらかじめ設定されたISO感度を知り、ステップS102に示すように、ISO感度が所定の値より小さい低感度に設定されている場合は、ステップS104に進んで、クリップされた輝度ヒストグラムの平均値を算出し、これを黒レベルとして採用して、図８に示す黒レベル補正その他の後続の処理を行なう。この場合は、感度が低いため、ノイズが少なく、輝度ヒストグラムの分散も小さく、負の輝度が輝度ゼロにクリップされるケースも少ないと考えられるからである。
【００４２】
一方、ステップS102において、ISO感度が所定の値以上の高感度に設定されていた場合は、ステップS106に進み、輝度を大きい順にソートする。次にステップS108において中央値を抽出し、これを黒レベルとして採用する。この場合は、デジタルカメラ10が高感度に設定されているため、ノイズが多く発生し、輝度ゼロにクリップされる画素が多いと考えられるためである。
【００４３】
図10は本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。ステップS200、S202およびS204は、図９におけるステップS100、S102およびS104と同様であるため、説明を省略する。ISO感度が所定の値以上である場合、ステップS206では、輝度ヒストグラムから輝度ゼロのX個の度数を除外する。すなわち、負の輝度が輝度ゼロにクリップされた輝度ヒストグラムが図５(b)に示すものであった場合、同図の符号Ｄで示す度数を、ヒストグラムから除外する。そして次のステップS208において輝度を大きい順にソートし、さらに次のステップS210において、ソートされた輝度の大きい順に、輝度ゼロの度数と同数の、X個の度数を除外する。すなわち、図５(b)のヒストグラムから符号Ｅで示す度数を除外する。そしてステップS204において、残ったヒストグラム、すなわち図５(c)に示すヒストグラムの輝度平均値を算出し、これを黒レベルとして採用する。
【００４４】
図11は本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。ステップS300、S302およびS304は、図９におけるステップS100、S102およびS104と同様であるため、説明を省略する。ISO感度が所定の値以上である場合、ステップS306では、所定の度数以上または最大度数の輝度以外の度数を、ヒストグラムから除外する。これは、例えば、負の輝度が輝度ゼロにクリップされた輝度ヒストグラムが図６(b)に示すものであった場合、所定の度数４以上の度数を有する符合Ｆで示す部分以外の部分をヒストグラムから除外することを意味する。あるいは、最大の度数５を有する輝度以外の度数をヒストグラムから除外する。このようにして度数が除外されたヒストグラムにおいて、ステップS304に示すように輝度の平均値を算出し、それを黒レベルとして採用する。なお、ステップS306において、最大の度数の輝度以外のものを除外した場合は、最大の度数５を有する正の輝度２がそのまま黒レベルとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例であるデジタルカメラのブロック図である。
【図２】図１に示す撮像部の撮像面の模式図である。
【図３】図２に示すオプティカルブラック領域から出力される輝度のヒストグラムであり、(a)はデジタルカメラの感度が相対的に低い場合、(b)はデジタルカメラの感度が相対的に高い場合のヒストグラムである。
【図４】図１に示す信号処理部の処理例であって本発明の第１の実施例を示すヒストグラムである。
【図５】図１に示す信号処理部の処理例であって本発明の第２の実施例を示すヒストグラムである。
【図６】図１に示す信号処理部の処理例であって本発明の第３の実施例を示すヒストグラムである。
【図７】図６において説明した第３の実施例の他のバリエーションを示すヒストグラムである。
【図８】図１に示す信号処理部にて行なわれる処理の一例を示す機能ブロック図である。
【図９】図４に示す第１の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図５に示す第２の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図６に示す第３の実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
10 デジタルカメラ
12 撮像部
14 有効画素領域
16 オプティカルブラック領域
20 信号処理部
60 システム制御部
66 操作部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒レベル補正を行なう画像処理方法およびデジタルカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電荷結合素子（Charge Coupled Device; CCD）型や金属酸化膜半導体（Metal Oxide Semiconductor; MOS）型など、画素（受光素子）が２次元状に配列されている固体撮像素子の撮像面は、通常、被写界からの光を受光する有効画素領域と、その周囲の光学的に遮光された領域すなわちオプティカルブラック（Optical Black; OB）領域とに分割される。オプティカルブラック領域は、固体撮像素子の構造上、画素は存在するものの光は遮られている部分である。
【０００３】
オプティカルブラック領域は、デジタルカメラにおいて、光のない状態で出力される画素の輝度を把握するために設けられていることが多い。したがって、オプティカルブラック領域の輝度の平均値は、「光がない状態の画素の輝度」という意味で、一般的に「黒レベル」と呼ばれている。
【０００４】
この黒レベルは、たとえば温度特性などの理由から、撮像するたびに値が変動する。一般に、温度が高ければ撮像面全体の画素の輝度が高まるために黒レベルも高くなり、温度が低ければ黒レベルも低くなる。昨今のデジタルカメラでは、こうした黒レベルの変動を吸収すべく、第１工程として、あらかじめオプティカルブラック領域を含む画面全体の信号をある一定のオフセット分だけ浮かせて撮像し、第２工程として、オプティカルブラック領域の平均値を算出して撮影時の黒レベルとし、画面全体の信号から減算する、という手段をとることが多い。このような処理を本文では黒レベル補正と呼ぶ。
【０００５】
特許文献１および特許文献２によれば、オプティカルブラック領域に存在する欠陥画素（キズのある画素など）に対して補正を行うことにより、オプティカルブラック領域の輝度平均として算出される黒レベルを、より正確に取得し、黒レベル補正などの後段の画像処理の精度を高める技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４５０２６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５０１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
デジタルカメラにおいては、ISO（International Organization for Standardization）感度を高く設定するなどの高感度撮影の場合には、画素から出力される輝度のノイズが多くなる。これはオプティカルブラック領域に生じるノイズについても同様であり、輝度が負の値になる画素も増加する。しかし、黒レベルを決定する際、負の輝度を有する明るさは表現できないため、負の値となるオプティカルブラック領域の画素の輝度は、輝度ゼロにクリップされる。つまり、デジタルカメラの感度を高く設定するほど、輝度ゼロにクリップされる画素が増加する。このように輝度ゼロにクリップされた輝度ヒストグラムの平均値をとり、それを黒レベルとすると、本来の平均値より高い値が平均値として算出され、これが黒レベルとされる。その結果、後続の、黒レベル補正をはじめとする画像処理に影響を与える可能性がある。
【０００７】
特許文献１および特許文献２では、オプティカルブラック領域に存在する欠陥画素の補正については言及しているが、上述のように、高感度撮影時において輝度ゼロにクリップされる画素が増大し、その結果、黒レベルの正確な算出ができず、ひいては、後段の画像処理に悪影響を及ぼす点については、特に触れられていない。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み、ISO感度が高い場合にも正確に黒レベルを算出し、黒レベル補正などの後段の画像処理を適切に実行可能な画像処理方法およびデジタルカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による画像処理方法は上述の課題を解決するために、固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、クリップされた輝度ヒストグラムの中央値を黒レベルとする工程と、黒レベルを基準として、画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含む。
【００１０】
あるいは、上述の黒レベルに代えて、クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとしてもよい。
【００１１】
あるいは、上述の黒レベルに代えて、クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとしてもよい。このとき、所定の数は最大の度数とし、これによって、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとしてもよい。
【００１２】
あるいは、上述の黒レベルに代えて、クリップされた輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかけ、ローパスフィルタがかけられたヒストグラムのうち、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、デジタルカメラの感度が高く、ノイズが多くなる場合であっても、正確に黒レベルを算出し、黒レベル補正などの後段の画像処理を適切に実行可能となることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に添付図面を参照して本発明による画像処理方法およびデジタルカメラの実施例を詳細に説明する。図１は本発明の実施例であるデジタルカメラ10のブロック図である。デジタルカメラは撮像部12を含み、これは、電荷結合素子（Charge Coupled Device; CCD）型や相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal Oxide Semiconductor; CMOS）型などの固体撮像装置としてよい。図２は図１に示す撮像部12の撮像面の模式図である。図２に示すように、撮像部12の撮像面には、画素（受光素子）が２次元状に配列されている。画素の配列方式は格子状配列方式でもよいし、ハニカム配列方式でもよい。また、カラーフィルタの配列も、ベイヤ方式その他のあらゆる方式としてよい。図２に示す撮像部12は、その撮像面の上方に位置する有効画素領域14と、下方に位置するオプティカルブラック領域16とを有する。本実施例では有効画素領域とオプティカルブラック領域とが上下の位置関係を有しているが、オプティカルブラック領域は有効画素領域のいずれの側に位置していてもよく、有効画素領域を四方から方位していてもよい。
【００１５】
有効画素領域14は、被写界からの光を光電変換して被写体の撮像を行なう画素が配列された領域である。一方、オプティカルブラック領域16は、光学的に遮光された領域であり、画素は存在するものの、光電変換は行なわない領域である。このオプティカルブラック領域16の輝度平均値が、一般的に、黒レベルとされる。
【００１６】
図３は図２に示すオプティカルブラック領域から出力される輝度のヒストグラムである。図３(a)はデジタルカメラの感度が相対的に低い場合のヒストグラムであり、図３(b)はデジタルカメラの感度が相対的に高い場合のヒストグラムである。図３(a)に示すように、カメラの感度が低い場合にはノイズが少ないため、分布の分散は小さくなり、輝度ヒストグラムは通常、正の値の正規分布となる。したがって、正規分布の平均値ａを算出すれば、これを黒レベルとして採用してよい。
【００１７】
一方、カメラの感度が高い場合は、オプティカルブラック領域の画素群にノイズが多くなり、図３(b)に示すように、輝度分布の分散が大きくなる。したがって、分布の一部が点線部Ａで示すように負の値となり、それら負の輝度は、符号Ｂにて示すように、輝度ゼロにクリップされる。この場合、黒レベルは本来、クリップされる前の平均値である値ｂとなるべきところ、クリップ後のヒストグラムの平均値は値ｃとなる。つまり、黒レベルとして採用すべき値ｂより浮いた値ｃが平均値として算出され、黒レベルとして採用されてしまう。かかる浮いた平均値ｃを黒レベルとみなして画面全体の信号から減算する黒レベル補正を行なうと、黒レベルとして過大な値を減算することとなるため、画像全体が暗くなるなどの弊害が起きる可能性がある。
【００１８】
図１に戻り、デジタルカメラ10の構成の説明を続行する。カメラ10は信号処理部20を含み、これは、前述の撮像部12から到来する輝度信号を処理して適切に黒レベルを決定するとともに、黒レベル補正などの各種の画像処理を行なう装置である。デジタルカメラ10に含まれる他の要素の説明は後述することとし、まず、この信号処理部12の処理内容について、以下、説明する。
【実施例１】
【００１９】
図４は図１に示す信号処理部の処理例を示すヒストグラムである。図４(a)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のヒストグラムを示し、図４(b)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のヒストグラムを示す。簡単のため、画素の数を20個としているが、実際には数十万個から１千万画素を超える数の画素が存在する。
【００２０】
本実施例における信号処理部20の黒レベル算出の特徴は、輝度ヒストグラムの中央値（メジアン; median）を黒レベルとすることである。かかる方法によれば、カメラ10が高感度に設定されノイズが増大し輝度ヒストグラムの分散が大きくなって輝度ゼロにクリップされる画素が多くなったとしても、単に平均値を黒レベルとして採用する場合に比較して、適切な値を黒レベルとして採用できることが期待される。なお、本発明では、輝度分布は正規分布などの概略左右対称な分布となることを前提としている。
【００２１】
負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のオプティカルブラック領域の画素の輝度は、図４(a)に示すように、-3、-2、-1、-1、0、0、0、1、1、1、1、1、1、2、2、2、3、3、4、5（合計20個）であったとする。この時点での輝度の平均値は、加算平均を計算し、20/20＝1である。一方、負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のオプティカルブラック領域の画素の輝度は、0、0、0、0、0、0、0、1、1、1、1、1、1、2、2、2、3、3、4、5となる。これらクリップ後の20個の輝度の平均値を黒レベルとすれば、27/20＝1.35＞1であり、本来の平均値である1を上回る値が平均値として出力されてしまう。しかし、輝度の中央値（Median; メジアン）をとれば、輝度値1が得られ、これはクリップ前の本来の平均値と一致する。
【実施例２】
【００２２】
図５は図１に示す信号処理部の他の処理例を示すヒストグラムである。図５(a)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のヒストグラムを示し、図５(b)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のヒストグラムを示す。簡単のため、本実施例でも、画素の数を20個としている。負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前後のオプティカルブラック領域の輝度分布は、本実施例でも、第１の実施例について説明した図４と同様であると仮定する。
【００２３】
本実施例における信号処理部20の黒レベル算出の特徴は、クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとすることである。第１の実施例では、中央値を黒レベルとして採用しているが、かかる方法では、中央値が極大値や極小値となるなど、必ずしもクリップ前の分布の平均値になるとは限らず、黒レベルとして不適切な値を採用してしまうこともある。一方、本実施例によれば、輝度分布のちょうど中央に分布している複数の輝度の平均値を黒レベルとするため、クリップ後の分布の平均値を単に黒レベルとして採用する場合や、中央値を採用する第１の実施例と比較しても、より適切な値を黒レベルとして採用できることが期待できる。
【００２４】
図５(b)に示す通り、輝度ゼロにクリップされている画素の度数は、符号Ｄで示すように７個である。一方、これら20個の画素の輝度をソートして輝度の高い順に並べ、最も高い輝度を有する画素から順番に、輝度ゼロの度数と同数の７個の画素の輝度を列挙すると、符号Ｅで示すように、5、4、3、3、2、2、2となる。したがって、輝度ゼロの７個の画素の度数と、輝度の高い順に７個の画素の度数とを分布から除外すれば、残る画素の輝度分布は図５(c)に示すように1、1、1、1、1、1である。これらの平均値は1であり、クリップされる前の輝度分布の平均値である1と一致する。
【００２５】
このように、本実施例では、クリップ後の輝度分布の輝度ゼロの画素の度数Xと、最大輝度を有する画素から順番にX番目の画素までの度数Xとを加えた、合計2X個の画素を、オプティカルブラック領域の画素の輝度分布から除外し、残った画素の輝度平均を黒レベルとする。これにより、平均値の浮かない適切な黒レベルが得られるものと期待される。
【実施例３】
【００２６】
図６は図１に示す信号処理部の他の処理例を示すヒストグラムである。図６(a)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のヒストグラムを示し、図６(b)は負の輝度が輝度ゼロにクリップされた後のヒストグラムを示す。簡単のため、本実施例でも、画素の数を20個としている。
【００２７】
本実施例における信号処理部20の黒レベル算出の特徴は、クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとすることである。
【００２８】
負の輝度が輝度ゼロにクリップされる前のオプティカルブラック領域の輝度ヒストグラムが図６(a)に示すものであると仮定すると、輝度２がクリップ前のヒストグラムの平均値であるから、これを黒レベルとみなすことに妥当性があるといえる。そこで、クリップ後のオプティカルブラック領域の輝度ヒストグラムを示す図６(b)において、本実施例では、符号Ｆで示す、所定の閾値４以上の度数を有する、ゼロ輝度以外の輝度を有する画素の平均値を黒レベルとする。
【００２９】
図６(a)によれば、クリップ前の画素の輝度は、-2、-1、-1、0、0、0、1、1、1、1、2、2、2、2、2、3、3、3、3、4、4、4、5、5、6である。この分布の平均値は2であり、図６(b)に示すように、負の輝度が輝度ゼロにクリップされると、0、0、0、0、0、0、1、1、1、1、2、2、2、2、2、3、3、3、3、4、4、4、5、5、6という分布になる。このうち、度数が４以上の正の輝度を有する画素の輝度は、輝度1、2および3の３種類である。これら輝度1、2、3の度数の平均値を算出すれば、2であり、クリップ前の平均値と一致する。
【００３０】
なお、閾値となる度数は自由に設定してよい。また、閾値を、最大の度数としてもよい。その場合、最大の度数を有する画素の輝度がそのまま黒レベルとなる。これは図６(b)に示す例では、最大度数５を有する輝度2をそのまま黒レベルとして採用することに相当する。
【００３１】
図７は本実施例の他のバリエーションを示すヒストグラムである。本実施例では、最大の度数を閾値とし、その度数を有する輝度をそのまま黒レベルとする場合、極大値を黒レベルとしてしまうおそれがある。これは、図７(a)に符号Ｇで示す輝度を、本来、黒レベルとして採用すべきところ、符号Ｈで示す極大値を黒レベルとして採用してしまうことに相当する。そこで、図７(b)に示すように、輝度ヒストグラムにローパスフィルタ（Low Pass Filter）をかけて高周波成分を除去し、符号Ｉで示すような滑らかな分布を作成するとよい。これにより、上述のように極大値を誤って黒レベルとして採用してしまうことが回避できる。
【００３２】
なお、本実施例のように輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかければ、第１の実施例のように、中央値を黒レベルとする場合にあっても、極大値に陥った値を誤って黒レベルとすることを回避できる場合がある。
【００３３】
次に、図１に戻り、第１ないし第３の実施例を実行するデジタルカメラの他の要素について簡単に説明する。デジタルカメラ10は光学系30を有し、これは、被写界から光を取り込む部位である。光学系30は、図示を省略するものの、レンズ、絞りおよびシャッタを有し、AE/AF（Auto Exposure/Auto Focus）駆動機能を有する。AE/AF駆動機能によって、露出制御およびピント調整を行なう。
【００３４】
光学系30から撮像部12に取り込まれ、光電変換されることによって生成された画像信号は、撮像部12に接続された前処理部32へ出力される。前処理部32は、その詳細の図示は省略するものの、画像信号に対して相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling; CDS）、自動利得制御（Automatic Gain Control; AGC）アナログ−デジタル変換（Analog-to-Digital Conversion）等の前処理を行なう装置である。
【００３５】
デジタルカメラ10はバッファメモリ34を含み、これは、前処理部32に接続されていて、前処理部32にてデジタル化された画像信号を一時的に保存する記録装置である。揮発性の記録装置としてよく、光記録装置や磁気記録装置等の記録媒体としてよい。バッファメモリ34は、データバス58に対して、記録したデジタル画像信号を出力可能である。
【００３６】
信号処理部20は、既に第１ないし第３の実施例について説明した黒レベルを決定する機能に加えて、オプティカルブラック領域を含む画面全体の信号をある一定のオフセット分だけ浮かせて撮像し、次に、決定した黒レベルを画面全体の輝度信号から減算する黒レベル補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等を行なう装置である。
【００３７】
図８は信号処理部20にて行なわれる処理の一例を示す機能ブロック図である。信号処理部20では、入力画像信号に対して、まず、上述の黒レベル補正40を行なう。これは、黒レベルオフセット補正における黒レベルを適切に選択し、黒レベル補正を行なうことを目的としているからである。しかし、黒レベル補正は、後段の工程で行なってもよい。ホワイトバランス補正42は、光源の色温度変化に追従して適切な白色を再現し、色再現性を正常に保つための色補正処理である。線形マトリクス処理44は、線形マトリクスにより、Ｒ（Red）Ｇ（Green）Ｂ（Blue）信号を輝度・色差信号に変換する処理である。ガンマ補正46は、画像の色のデータと、それが実際に出力される際の信号の相対関係を調節して、より自然に近い表示を得るための補正操作である。同時化処理48は、いずれかのカラーフィルタが割り当てられた各画素に、ＲＧＢの三原色を補間する処理である。輪郭補正50は、被写体の輪郭を明瞭に再現する補正処理である。
【００３８】
再び図１に戻り、カメラ10の他の要素の説明を続行する。モニタ52は液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display; LCD）などの表示装置であり、信号処理部20にて各種処理を受けた画像を出力する。またカメラ10はストレージ54を含み、これは、信号処理部20にて処理されたデジタル画像データを記録する記録装置である。ストレージ54は、ストレージインターフェース回路56を介してデータバス58に接続されている記憶装置であり、信号処理部20にて画像処理を施された画像信号を最終的に保存する装置である。システム制御部60は、カメラ10全体を制御するプロセッサであり、これに接続されるタイミング信号発生器62を制御して、タイミングパルスを発生させ、これを撮像部駆動用のドライバに与えて撮像部を駆動する。またシステム制御部60は、前処理部32にも制御信号を直接またはタイミング信号発生器62を介して間接に与え、前処理部32の各種処理を制御する。
【００３９】
カメラ10はさらに操作部66を含み、これは撮像用のシャッタレリーズボタンその他の操作ボタンを有し、操作信号をシステム制御部60に与えて、カメラ10を操作する部位である。とりわけ、本実施例では、操作部66はカメラ10のISO感度を設定する機能を有し、設定したISO感度に応じてシステム制御部60は撮像部12による撮像を実行させる。この設定されたISO感度は、データバス58を通じて信号処理部20にも与えられ、信号処理部20による黒レベル決定にも影響を及ぼす。
【００４０】
以上のように構成された本発明の実施例であるデジタルカメラの動作について、以下、説明する。図９は本発明の第１の実施例の動作を示すフローチャートである。図１に示す操作部66の操作により、システム制御部60に対しては、あらかじめISO感度が伝達されている。そして操作部66のシャッタレリーズボタンを押すことにより撮像が実行されると、被写界からの光を光学系30から与えられた撮像部12は、光電変換により画像信号を生成し、これを前処理部32へ送る。前処理部32で各種処理を受けデジタル化された画像信号は、バッファメモリ34を経てデータバス58に出力され、信号処理部20に入力される。第１の実施例を採用する場合、信号処理部20では、まず、ステップS100に示すように、入力されたデジタル画像信号のうち、オプティカルブラック領域16の輝度ヒストグラムを作成する。ヒストグラムが例えば図４(a)に示すものになる場合、このステップS100の時点で、負の輝度はゼロ輝度にクリップされ、図４(b)に示すヒストグラムに変更される。
【００４１】
次に信号処理部20はシステム制御部60から、あらかじめ設定されたISO感度を知り、ステップS102に示すように、ISO感度が所定の値より小さい低感度に設定されている場合は、ステップS104に進んで、クリップされた輝度ヒストグラムの平均値を算出し、これを黒レベルとして採用して、図８に示す黒レベル補正その他の後続の処理を行なう。この場合は、感度が低いため、ノイズが少なく、輝度ヒストグラムの分散も小さく、負の輝度が輝度ゼロにクリップされるケースも少ないと考えられるからである。
【００４２】
一方、ステップS102において、ISO感度が所定の値以上の高感度に設定されていた場合は、ステップS106に進み、輝度を大きい順にソートする。次にステップS108において中央値を抽出し、これを黒レベルとして採用する。この場合は、デジタルカメラ10が高感度に設定されているため、ノイズが多く発生し、輝度ゼロにクリップされる画素が多いと考えられるためである。
【００４３】
図10は本発明の第２の実施例の動作を示すフローチャートである。ステップS200、S202およびS204は、図９におけるステップS100、S102およびS104と同様であるため、説明を省略する。ISO感度が所定の値以上である場合、ステップS206では、輝度ヒストグラムから輝度ゼロのX個の度数を除外する。すなわち、負の輝度が輝度ゼロにクリップされた輝度ヒストグラムが図５(b)に示すものであった場合、同図の符号Ｄで示す度数を、ヒストグラムから除外する。そして次のステップS208において輝度を大きい順にソートし、さらに次のステップS210において、ソートされた輝度の大きい順に、輝度ゼロの度数と同数の、X個の度数を除外する。すなわち、図５(b)のヒストグラムから符号Ｅで示す度数を除外する。そしてステップS204において、残ったヒストグラム、すなわち図５(c)に示すヒストグラムの輝度平均値を算出し、これを黒レベルとして採用する。
【００４４】
図11は本発明の第３の実施例の動作を示すフローチャートである。ステップS300、S302およびS304は、図９におけるステップS100、S102およびS104と同様であるため、説明を省略する。ISO感度が所定の値以上である場合、ステップS306では、所定の度数以上または最大度数の輝度以外の度数を、ヒストグラムから除外する。これは、例えば、負の輝度が輝度ゼロにクリップされた輝度ヒストグラムが図６(b)に示すものであった場合、所定の度数４以上の度数を有する符合Ｆで示す部分以外の部分をヒストグラムから除外することを意味する。あるいは、最大の度数５を有する輝度以外の度数をヒストグラムから除外する。このようにして度数が除外されたヒストグラムにおいて、ステップS304に示すように輝度の平均値を算出し、それを黒レベルとして採用する。なお、ステップS306において、最大の度数の輝度以外のものを除外した場合は、最大の度数５を有する正の輝度２がそのまま黒レベルとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例であるデジタルカメラのブロック図である。
【図２】図１に示す撮像部の撮像面の模式図である。
【図３】図２に示すオプティカルブラック領域から出力される輝度のヒストグラムであり、(a)はデジタルカメラの感度が相対的に低い場合、(b)はデジタルカメラの感度が相対的に高い場合のヒストグラムである。
【図４】図１に示す信号処理部の処理例であって本発明の第１の実施例を示すヒストグラムである。
【図５】図１に示す信号処理部の処理例であって本発明の第２の実施例を示すヒストグラムである。
【図６】図１に示す信号処理部の処理例であって本発明の第３の実施例を示すヒストグラムである。
【図７】図６において説明した第３の実施例の他のバリエーションを示すヒストグラムである。
【図８】図１に示す信号処理部にて行なわれる処理の一例を示す機能ブロック図である。
【図９】図４に示す第１の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図５に示す第２の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図６に示す第３の実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
10 デジタルカメラ
12 撮像部
14 有効画素領域
16 オプティカルブラック領域
20 信号処理部
60 システム制御部
66 操作部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムの中央値を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記所定の数は最大の度数とし、これによって、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとすることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかける工程と、
該ローパスフィルタがかけられたヒストグラムのうち、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムの中央値を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項７】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項８】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項９】
請求項８に記載のデジタルカメラにおいて、前記所定の数は最大の度数であり、これによって、最大の度数を有する正の輝度が黒レベルとなることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１０】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかける手段と、
該ローパスフィルタがかけられたヒストグラムのうち、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムの中央値を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記所定の数は最大の度数とし、これによって、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとすることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する工程と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする工程と、
該クリップされた輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかける工程と、
該ローパスフィルタがかけられたヒストグラムのうち、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとする工程と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう工程とを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムの中央値を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項７】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムから、輝度ゼロの度数と、輝度の高い順に輝度ゼロの度数分の度数とを除いた、残りのヒストグラムの平均値を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項８】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムのうち、所定の数以上の度数を有する正の輝度のみのヒストグラムの平均値を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項９】
請求項８に記載のデジタルカメラにおいて、前記所定の数は最大の度数であり、これによって、最大の度数を有する正の輝度が黒レベルとなることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１０】
固体撮像装置と、
該固体撮像装置の撮像面のうちオプティカルブラック領域の画素の輝度ヒストグラムを作成する手段と、
該作成された輝度ヒストグラムのうち負の輝度を輝度ゼロにクリップする手段と、
該クリップされた輝度ヒストグラムにローパスフィルタをかける手段と、
該ローパスフィルタがかけられたヒストグラムのうち、最大の度数を有する正の輝度を黒レベルとする手段と、
該黒レベルを基準として、前記画素から生成される画像の黒レベル補正を行なう手段とを含むことを特徴とするデジタルカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２９５２６０（Ｐ２００７−２９５２６０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２０６７９（Ｐ２００６−１２０６７９）
【出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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