亮度信号生成设备、亮度信号生成方法和摄像设备技术

本发明专利技术涉及一种亮度信号生成设备、亮度信号生成方法和摄像设备。根据从图像传感器读取的图像信号生成针对红色或蓝色被摄体抑制了对角方向分量的空间混叠的出现的亮度信号。Ｖ－ＬＰＦ和Ｈ－ＬＰＦ生成限制了空间频率带宽的第一亮度信号。此外，限制空间频率带宽以低于前述Ｖ－ＬＰＦ和Ｈ－ＬＰＦ的Ｖ－ＬＰＦ和Ｈ－ＬＰＦ生成限制了带宽的第二亮度信号。第一ＧＲ加权相加电路通过以如下方式对第一亮度信号和第二亮度信号进行加权相加来生成关注像素的最终亮度信号：随着关注像素的红色或蓝色的强度增加，第二亮度信号的比增大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及亮度信号生成设备、亮度信号生成方法和摄像 设备。本专利技术特别涉及从由使用原色拜尔模式型颜色滤波器阵 列的图像传感器获得的信号生成亮度信号的设备、该设备的方 法以及使用该设备和方法的摄像设备。
技术介绍
由于利用C C D图像传感器或C M O S图像传感器等能够检测 光量的图像传感器来生成彩色图像，因此通常使用使光通过颜 色滤波器阵列然后使该光入射到图像传感器上的结构。存在根据所使用的颜色、分配至像素的颜色的模式等而不 同的各种类型的颜色滤波器阵列，并且原色(红色、绿色和蓝色) 或补色(青色、品红色和黄色)是广泛使用的颜色类型，并且将 拜尔模式(Bayer pattern)广泛用作颜色才莫式。图20是示出实现用于仅从绿色(G)信号生成亮度信号(OG 信号)的OutOfGreen方法的亮度信号生成电路的示例结构的图， 其中该OutOfGreen方法是用于利用原色拜尔模式型颜色滤波器 阵列来生成亮度信号的各种传统方法的其中之一。R表示红色， G1和G2表示绿色，并且B表示蓝色。首先，将0插入电路2201应用于通过对来自图像传感器的输 出(2204)进行数字化所获得的RAW(原始)信号2200,从而将除G 像素以外的像素的值设置为O (2205)。接着，应用限制垂直方向 上的带宽的低通滤波器(V-LPF)电路2202和限制水平方向上的 带宽的低通滤波器(H-LPF)电路2203,以获得亮度信号。在下文， 将使用OutOfGreen方法所获得的亮度信号称为OG信号。用于利用原色拜尔模式型颜色滤波器阵列来生成亮度信号的传统方法的另 一 例子是将全部RGB像素的信号作为亮度信号 (S WY信号)等同处理的S WY方法。图21是示出实现SWY方法的亮度信号生成电路的示例结 构的图。如与图20比專交显而易见，SWY方法是在不使用OutOfGreen 方法中的0插入电路2201的情况下获得亮度信号的方法。在下 文，将使用SWY方法所获得的亮度信号称为SWY信号。图22是示出OG信号和SWY信号的可分辨的空间频率特性 的图。x轴表示被摄体在水平(H)方向上的频率空间，y轴表示在垂 直(V)方向上的频率空间，并且随着离原点的距离增加，空间频 率增大。在OG信号的情况下，仅从G信号获得亮度信号，因此 在水平和垂直方向上的分辨率极限等于图像传感器的奈奎斯特(Nyquist)频率(在轴上，兀/2)。然而，由于在对角方向上存在没 有像素的线，因此对角方向上的极限分辨率频率低于水平和垂 直方向上的极限分辨率频率，结果，菱形的空间频率区域2400 是可分辨的空间频率。另一方面，在SWY信号的情况下，使用全部的像素获得信 号，因此当被摄体是非彩色时，如图22所示的正方形区域2401 是可分辨的空间频率。然而，在红色#1摄体的示例情况下，不 从除R像素以外的像素输出亮度信号，因此当与非彩色被摄体 相比较时，仅在相当于水平和垂直方向上的范围的一半的空间 频率范围2402中可以进行分辨。日本特开2003-348609提出了利用SWY信号来替代图22中 OG信号的对角区域2403的方法。然而，由于当被摄体是彩色时 SWY信号的分辨率极限频率下降，因此仅在对角区域2403与非彩色被摄体有关时，才利用SWY信号来替换OG信号。之后，利用所生成的亮度信号检测边缘增强分量，并将该边缘增强分 量与亮度信号相加，从而生成最终亮度信号。日本特开2003-196649提出了以下方法在生成亮度信号时 依赖于被摄体的角度而不同地使用多个预先设置的插值滤波 器，然后对该亮度信号进行边缘增强，从而生成最终亮度信号。j]:匕夕卜，与曰本净争开2003-348609类4以，曰本专利3699873才是 出了根据被摄体的色相和色度对OG信号和SWY信号进行加权 相加的方法。具体地，SWY信号用于低色度被摄体，SWY信号 用于高色度被摄体中的Mg(品红色)和G(绿色)被摄体，并且OG 信号用于其它彩色被摄体。之后，利用MIX信号计算出边缘增 强分量，并将该边缘增强分量与单独生成的亮度信号相加，由 此生成最终亮度信号。此外，在日本特开2008-72377中公开的方法中，利用OG信 号生成第一高频信号，并且利用使用角度自适应型SWY方法从 所有颜色的像素的信号生成的亮度信号生成第二高频信号，其 中该角度自适应型SWY方法不仅限制水平和垂直方向上的带 宽而且限制对角方向上的带宽。然后，根据信号的空间频率对 第 一 高频信号和第二高频信号进行加权相加，以生成第三高频 信号，并且将OG信号和第三高频信号相加，从而生成最终亮度 信号。然而，当将在日本特开2003-348609中公开的技术应用于使 用原色拜尔模式型颜色滤波器阵列所获得的信号时，存在以下 不利影响当使用由图21所示的亮度信号生成电路生成的SWY 信号时，在45度和135度方向附近生成了伪分辨率信号(空间混 叠(spatial aliasing))。认为该影响归因于以下事实在图21所示 的电路中，仅在H方向和V方向上限制带宽，因此在45度和135度对角方向上没有充分限制带宽。此外，由于OG信号用于彩色被摄体，因此对于彩色被摄体，对角方向上的分辨率没有提高。此外，当使用已利用SWY信号 替换了 OG信号的一部分(对角区域2403)的亮度信号来生成边 缘增强信号时，存在OG信号和SWY信号之间的切换的部分被 增强，并且易于出现不自然的紋理。此外，在日本特开2003-196649中公开的技术中，必须预先 设置并保持与被摄体角度相对应的多个插值滤波器。当将色空 间设置为例如NTSC-RGB时，必须准备维持亮度4言号构成比 R:G:B = 3:6:1的插值滤波器。这导致了滤波器的系数被限制、 并且不能够进行对于被摄体的角度最佳的滤波处理的问题。与 日本特开2003-348609类似，由于在将使用多个插值方法计算出 的亮度信号混合之后进行边缘增强，因此使用不同的方法所计 算出的亮度信号之间的细微切换被增强。在日本专利3699873中公开的技术中，仅在Mg和G被摄体 的情况下，代替OG信号而使用SWY信号，因此在除Mg和G被 摄体以外的彩色被摄体的分辨率方面没有提高。此外，与在曰 本特开2003-348609和曰本特开2003-196649中公开的技术类 似，由于在已对使用多个技术计算出的亮度信号进行了加权相 加之后进行边缘增强，因此存在方法之间的切换的部分被增强。在日本特开2008-72377中，抑制红色被摄体的图像质量劣 化，因此检测红色区域，并且利用从该区域的OG信号生成的第 一高频信号生成最终亮度信号。由于该原因，存在红色被摄体 变得模糊(特别地，难以与红色区分开的金黄色头发变得模糊) 的现象、以及不能够消除红色对角线的空间混叠等的问题。根据颜色滤波器阵列的光谱分布特性，对于蓝色被摄体出 现了相同的问题。
技术实现思路
考虑到传统技术的以上问题而作出了本专利技术。本专利技术的第 一方面提供了 一种对于红色和蓝色被摄体能够抑制在对角方向 分量中出现空间混叠的亮度信号生成设备和亮度信号生成方法。根据本专利技术的一个方面，提供了 一种亮度信号生成设备， 其根据从包括原色拜尔模式型颜色滤波器阵列的图像传感器读 取的图像信号生成各像素的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亮度信号生成设备，其根据从包括原色拜尔模式型颜色滤波器阵列的图像传感器读取的图像信号生成各像素的亮度信号，所述亮度信号生成设备包括：　第一信号生成部件，用于根据通过限制所述图像信号的空间频率带宽所生成的第一图像信号，生成第一信号； 　第二信号生成部件，用于根据通过将所述图像信号的空间频率带宽限制为低于所述第一图像信号的带宽所生成的第二图像信号，生成第二信号；　计算部件，用于根据从所述图像传感器读取的所述图像信号计算关注像素的颜色强度指标，其中所述颜色强度指 标表示所述关注像素的预定颜色的强度；以及　第一相加部件，用于使用第三信号来生成所述关注像素的输出亮度信号，其中所述第三信号是通过以如下方式将所述第一信号和所述第二信号相加所生成的：基于所述颜色强度指标，随着所述关注像素的所述预定颜色的 强度增加，所述第二信号的权重增大。

【技术特征摘要】
JP 2008-8-6 2008-2034441.一种亮度信号生成设备，其根据从包括原色拜尔模式型颜色滤波器阵列的图像传感器读取的图像信号生成各像素的亮度信号，所述亮度信号生成设备包括第一信号生成部件，用于根据通过限制所述图像信号的空间频率带宽所生成的第一图像信号，生成第一信号；第二信号生成部件，用于根据通过将所述图像信号的空间频率带宽限制为低于所述第一图像信号的带宽所生成的第二图像信号，生成第二信号；计算部件，用于根据从所述图像传感器读取的所述图像信号计算关注像素的颜色强度指标，其中所述颜色强度指标表示所述关注像素的预定颜色的强度；以及第一相加部件，用于使用第三信号来生成所述关注像素的输出亮度信号，其中所述第三信号是通过以如下方式将所述第一信号和所述第二信号相加所生成的基于所述颜色强度指标，随着所述关注像素的所述预定颜色的强度增加，所述第二信号的权重增大。2. 根据权利要求l所述的亮度信号生成设备，其特征在于， 所述预定颜色是红色或蓝色，并且随着所述关注像素的红色或 蓝色的强度增加，所述第二信号的权重增大。3. 根据权利要求2所述的亮度信号生成设备，其特征在于， 还包括第 一低通滤波器，用于限制所述图像信号的空间频率带宽；以及第二低通滤波器，用于将所述图像信号的空间频率带宽限 制为低于所述第一低通滤波器的带宽，其中所述第一信号是根据由所述第一低通滤波器输出的所述第 一图像信号所生成的第一亮度信号，以及所述第二信号是根据由所述第二低通滤波器输出的所述第 二图像信号所生成的第二亮度信号。4. 根据权利要求3所述的亮度信号生成设备，其特征在于， 还包括第一高频信号生成部件，用于根据由所述第一低通滤波器 输出的所述第一图像信号，生成第一高频信号；第二高频信号生成部件，用于根据由所述第二低通滤波器 输出的所述第二图像信号，生成第二高频信号；第二相加部件，用于通过以如下方式将所述第一高频信号和所述第二高频信号相加来生成第三高频信号基于所述颜色 强度指标，随着所述关注像素的红色或蓝色的强度增加，所述 第二高频信号的权重增大；以及第三相加部件，用于通过将所述输出亮度信号和所述第三 高频信号相加来生成所述关注像素的边缘增强亮度信号。5. 根据权利要求3所述的亮度信号生成设备，其特征在于， 所述第 一 低通滤波器将所述图像信号的空间频率限制为低于或等于所述图像传感器的奈奎斯特频率，以及所述第二低通滤波器将...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田荣一郎，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]