DE10392156T5

DE10392156T5 - Bilderzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10392156T5
Application number: DE10392156T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yao Hamasaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2004-10-28
Also published as: GB2398449A; US20050062861A1; JP4224996B2; GB0407029D0; WO2004012444A1; US7265785B2; GB2398449B; JP2004064192A

Abstract

Bilderzeugungsvorrichtung, die umfasst:
eine Bilderzeugungseinrichtung,
eine Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Verstärkung eines Ausgabesignals aus der Bilderzeugungseinrichtung,
eine Glättungseinrichtung zum Durchführen einer Glättung auf einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung,
eine Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung oder von einem Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Größe der Verstärkung der Verstärkungseinstelleinrichtung,
eine Rauschreduktionseinrichtung zum Durchführen einer rekursiven Rauschreduktion auf einem Ausgabesignal aus der Auswahleinrichtung, und
eine Detail-Verbesserungseinrichtung zum Verbessern einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente eines Ausgabesignals aus der Rauschreduktionseinrichtung,
wobei die Auswahleinrichtung eine Auswahl derart vornimmt, dass das Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Verstärkungseinstelleinrichtung eine Verstärkung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert aufweist, und das Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Verstärkungseinstelleinrichtung eine Verstärkung aufweist, die den vorbestimmten Wert überschreitet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsvorrichtung wie etwa eine digitale Videokamera.
Stand der Technik
In der letzten Zeit wird die Pixelgröße von CCDs verkleinert, weil Videokameras kleiner werden und die CCDs mehr Pixel aufweisen. CCDs mit kleinerer Pixelgröße weisen eine reduzierte Empfindlichkeit und ein niedrigeres Signal/Rauschen-Verhältnis auf. Insbesondere wird es schwierig, die Bildqualität bei niedriger Helligkeit sicherzustellen. Andererseits ist eine Reduktion des Rauschens von wesentlicher Bedeutung für moderne Videokameras.
Im Folgenden wird die Konfiguration einer herkömmlichen Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben. Ein Beispiel für eine herkömmliche Bilderzeugungsvorrichtung ist in 5 gezeigt. 5 zeigt ein Beispiel einer 3CCD-Kamera mit einem CCD 1, das sich aus drei CCDs jeweils für die RGB-Signale zusammensetzt. Drei RGB-Systeme sind von dem CCD 1 bis zu einem γ-Korrekturabschnitt 5 vorhanden. Um die Zeichnung zu vereinfachen, geben die dicken Pfeile RGB-Signale wieder, während die dünnen Pfeile Helligkeitssignale in 5 wiedergeben. Die Ausgabe des CCD 1 wird einer Verstärkungssteuerung und einer Farbtonkorrektur in Übereinstimmung mit bestimmten Bedingungen in einem Verstärkungseinstellabschnitt 2 und dem γ-Korrekturabschnitt 5 unterworfen.
Übrigens haben die durch eine Videokamera aufgenommenen Bilder eine niedrigere Auflösung, wenn Hochfrequenzkomponenten vorhanden sind, die durch die Kennlinie einer Linse, die Anzahl der Pixel des CCD 1 und das Öffnungsverhältnis eines Pixels verschlechtert werden. Die Operationen zum Erhöhen der Auflösung werden also in einer ersten Matrix 7, in einer zweiten Matrix 8, in einem Detail-Extraktionsabschnitt 9 und einem Addierer 10 durchgeführt.
In der ersten Matrix 7 wird ein erstes Helligkeitssignal Y aus einem RGB-Signal mittels der Operation von Formel 1 bestimmt. Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B (Formel l)
In der zweiten Matrix 8 wird ein zweites Helligkeitssignal Y' aus einem RGB-Signal mittels der Operation von Formel 1 oder Formel 2 bestimmt. Y' = 0,25 R + 0,50 G + 0,25 B (Formel 2)
Der Grund, warum Y' zusätzlich zu Y bestimmt wird, besteht darin, dass wenn in der 3CCD-Kamera ein Raumpixel-Verschiebungsverfahren verwendet wird, in dem ein CCD für G um einen halben Pixelabstand gegenüber den CCDs für R und B verschoben wird, eine Schleifenkomponente für G und eine Schleifenkomponente für R und B aufgehoben werden, die in einem Frequenzbereich eine invertierte Phase aufweisen. In diesem Fall werden die Koeffizienten von RGB in der Operation von Formel 2 derart gesetzt, dass der Koeffizient von G gleich 0,5 ist und die Summe der Koeffizienten von R und B gleich 0,5 ist.
In dem Detail-Extraktionsabschnitt 9 wird die zweidimensionale Hochfrequenzkomponente des zweiten Helligkeitssignals extrahiert. Das zweite Helligkeitssignal ist die Ausgabe aus der zweiten Matrix 8. 6 zeigt ein Beispiel des internen Aufbaus des Detail-Extraktionsabschnitts 9. 7 zeigt die Signalwellenform jedes Teils. Die Wellenformen von 7 geben vertikale und horizontale Änderungen an. Die folgenden Erläuterungen nehmen auf 6 und 7 Bezug.
In den Zeilenspeichern 11 und 12 wird ein eingegebenes Videosignal um 1H verzögert (H: horizontale Abtastperiode, die ungefähr 63,5 μs bei NTSC beträgt). Die Ausgabe aus dem Zeilenspeicher 11 wird in den Zeilenspeicher 12 eingegeben. Daraus folgt, das die Ausgaben der Zeilenspeicher 11 und 12 äquivalent zu den um 1H und 2H verzögerten Eingangssignalen sind. In einem vertikalen Hochpassfilter 13 wird eine Hochfrequenzkomponente Hv in der vertikalen Richtung durch die Operation von Formel 3 bestimmt. Hv = (-1 + 2 * H–1 – H–2)/4 Formel 3
H^–1 gibt die Verzögerung von 1H wieder. Entsprechend wird in einem horizontalen Hochpassfilter 14 eine Hochfrequenzkomponente H_H in der horizontalen Richtung durch die Operation von Formel 4 bestimmt. HH = (–1 + 2 * Z–1 – Z–2)/4 Formel 4
Z^–1 gibt eine Verzögerung von einem Pixel in der horizontalen Richtung wieder. Wenn man annimmt, dass die Eingabe zu dem Detail-Extraktionsabschnitt 9 ein in der 7(a) angegebenes Signal ist, weisen der vertikale Hochpassfilter 13 und der horizontale Hochpassfilter 14 Ausgaben auf, bei denen die Hochfrequenzkomponenten wie in 7(b) extrahiert werden. Zu diesem Zeitpunkt enthält das Rauschen in einem Signal allgemein eine große Anzahl von Hochfrequenzkomponenten, sodass das in der Eingabe zu dem Detail-Extraktionsabschnitt 9 enthaltene Rauschen auch mit den Ausgaben aus dem vertikalen Hochpassfilter 13 und dem horizontalen Hochpassfilter 14 gemischt wird.
In den Verstärkungseinstellabschnitten 15-1 und 15-2 werden die Ausgaben aus dem vertikalen Hochpassfilter 13 und dem horizontalen Hochpassfilter 14 jeweils mit einer entsprechenden Verstärkung multipliziert.
Zu diesem Zeitpunkt dienen die Ausgaben aus den Verstärkungseinstellabschnitten 15-1 und 15-2 auch als Signale, die wie in 7(b) gezeigt viel Rauschen enthalten. Deshalb wird ein Coring auf einem derartigen Signal durch Coring-Abschnitte 16-1 und 16-2 durchgeführt, um Rauschen zu entfernen.
In den Coring-Abschnitten 16-1 und 16-2 wird wie in 8 gezeigt ein Teil mit einer Eingangsamplitude gleich oder kleiner als dem Äquivalent th auf 0 in Bezug auf die Ausgaben der Verstärkungseinstellabschnitte 15-1 und 15-2 gesetzt. Die Äquivalenz wird von einer die Äquivalenz überschreitenden Eingabe subtrahiert, wobei dann eine Ausgabe gemacht wird. Dadurch wird Rauschen aus den Ausgabewellenformen der Coring-Abschnitte 16-1 und 16-2 wie in 7(c) gezeigt entfernt.
In einem Addierabschnitt 17 werden die Ausgabesignale der Coring-Abschnitte 16-1 und 16-2 addiert, um eine zweidimensionale Hochfrequenzkomponente zu erhalten.
Wie in 5 gezeigt, werden in dem Addierabschnitt 10 Hochfrequenzkomponenten ergänzt, indem die Ausgabe des Detail-Extraktionsabschnitts 9 zu der Ausgabe der ersten Matrixeinrichtung addiert wird, wobei das Detail wie in 7(d) gezeigt verbessert wird, sodass ein Signal mit einer hohen Auflösung erhalten wird, bei dem jedoch das Signal/Rauschen-Verhältnis etwas verschlechtert ist.
Dann wird in einer dreidimensionalen Rauschreduktionseinrichtung 6 eine Feld-rekursive Rauschreduktion auf der Ausgabe des Addierabschnitts 10 in der Zeitrichtung durchgeführt. Die Feld-rekursive Rauschreduktion wird weiter unten beschrieben. 9 zeigt ein Strukturbeispiel für die dreidimensionale Rauschreduktionseinrichtung. In einem ersten Subtrahierabschnitt 18 wird die Ausgabe eines Speichers 19 von einem Eingabesignal subtrahiert.
Bei dieser Konfiguration wird angenommen, dass der Speicher 19 eine Verzögerung von 1V vorsieht (V: vertikale Abtastperiode, die gleich 1/59,94 s bei NTSC ist), wobei die Ausgabe des ersten Subtrahierabschnitts 18 eine Differenz der Videosignal in zwei aufeinanderfolgenden Feldern aufweist, und so eine Änderung (Bewegung) und ein Rauschen des Videosignals mit der Periode 1V enthalten ist.
In einem nicht-linearen Verarbeitungsabschnitt 20 wird Rauschen aus der Ausgabe des ersten Subtrahierabschnitts 18 extrahiert. Wenn man allgemein annimmt, dass das Rauschen eine kleinere Amplitude aufweist als ein Signal, und wenn die Amplitude eines Eingabesignals einen absoluten Wert aufweist, der kleiner als ein Straßenwert p wie in 10 gezeigt ist, eine Eingabe so ausgegeben wird, wie sie ist, dann wird eine Ausgabeamplitude reduziert, wenn der absolute Wert der Amplitude eines Eingabesignals größer als der Straßenwert p wird. Auf diese Weise kann Rauschen aus dem Eingabesignal extrahiert werden. Wenn außerdem in dem Beispiel von 10 die Amplitude des Eingabesignals einen absoluten Wert gleich oder größer als ein Schwellwert q (|q| > |p|) aufweist, wird die Eingabe nicht ausgegeben.
In einem zweiten Subtrahierabschnitt 21 wird die Ausgabe des nicht-linearen Verarbeitungsabschnitts 20 von dem Eingabesignal subtrahiert. Daraus resultiert, dass die Ausgabe des zweiten Subtrahierabschnitts 21 eine Videosignalausgabe erhält, in der Rauschen reduziert ist.
Im Folgenden wird die Beziehung zwischen dem Straßenwert p des nicht-linearen Verarbeitungsabschnitts 20 und der Rauschamplitude beschrieben. Ein Rauschen mit einer Amplitude gleich oder kleiner als der Straßenwert p geht durch den nicht-linearen Verarbeitungsabschnitt 20 und wird von dem Eingabesignal in dem zweiten Subtrahierabschnitt 21 subtrahiert, sodass das Rauschen beinahe vollständig entfernt werden kann. Andererseits wird ein Rauschen mit einer Amplitude über dem Schwellwert p in dem nicht-linearen Verarbeitungsabschnitt 20 gedämpft. Wenn also eine Subtraktion von dem Eingabesignal in dem zweiten Subtrahierabschnitt 21 durchgeführt wird, kann das Rauschen nicht vollständig entfernt werden, sondern bleibt teilweise oder vollständig erhalten.
Die Ausgabe des zweiten Subtrahierabschnitts 21 wird gleichzeitig auch in einen Feldspeicher 19 eingegeben und verwendet, um eine Operation für ein Eingabesignal nach 1V durchzuführen. Die Ausgabe der dreidimensionalen Rauschreduktionseinrichtung 6 dient als Ausgabe eines Kamera-Helligkeitssignals.
Die herkömmliche Bilderzeugungsvorrichtung reduziert das Rauschen in der oben beschriebenen Weise.
Eine derart konfigurierte Bilderzeugungsvorrichtung weist jedoch das folgende Problem auf: wenn die Detailverstärkung des Detail-Extraktionsabschnitts 9 erhöht wird oder das Äquivalent th der Coring-Abschnitte 16-1 und 162 reduziert wird, um die Auflösung zu erhöhen, wird die Rauschamplitude in der Ausgabe des Addierabschnitts 10 erhöht, wodurch das Signal/Rauschen-Verhältnis verschlechtert wird.
Wenn dagegen die Verschlechterung des Signal/Rauschen-Verhältnisses durch die dreidimensionale Rauschreduktionseinrichtung 6 korrigiert wird, muss das Äquivalent p des nichtlinearen Verarbeitungsabschnitts 20 erhöht werden. Wenn das Äquivalent p erhöht wird, ist auch eine Änderung eines Signals in der Ausgabe des nichtlinearen Verarbeitungsabschnitts 20 enthalten. Auf diese Weise veranlasst die Ausgabe des zweiten Subtrahierabschnitts 21 eine schwerwiegende Verschlechterung eines Nachbilds. Wenn weiterhin das Äquivalent th der Coring-Abschnitte 16-1 und 16-2 erhöht wird, verschwindet das Detail mit einer kleinen Amplitude, was ein vollständig verschwommenes Bild zur Folge hat, obwohl das Signal/Rauschen-Verhältnis verbessert ist.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und eine Bilderzeugungsvorrichtung zu anzugeben, die das Signal/Rauschen-Verhältnis kaum verschlechtert und gleichzeitig eine hohe Auflösung aufrechterhält.
Eine erste Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung, die umfasst:
eine Bilderzeugungseinrichtung,
eine Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Verstärkung eines Ausgabesignals aus der Bilderzeugungseinrichtung,
eine Glättungseinrichtung zum Durchführen einer Glättung auf einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung,
eine Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung oder von einem Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Größe der Verstärkung der Verstärkungseinstelleinrichtung,
eine Rauschreduktionseinrichtung zum Durchführen einer rekursiven Rauschreduktion auf einem Ausgabesignal aus der Auswahleinrichtung, und
eine Detail-Verbesserungseinrichtung zum Verbessern einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente eines Ausgabesignals aus der Rauschreduktionseinrichtung,
wobei die Auswahleinrichtung eine Auswahl derart vornimmt, dass das Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Verstärkungseinstelleinrichtung eine Verstärkung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert aufweist, und das Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Verstärkungseinstelleinrichtung eine Verstärkung aufweist, die den vorbestimmten Wert überschreitet.
Weiterhin ist eine zweite Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung, die umfasst:
eine Bilderzeugungseinrichtung,
eine Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Verstärkung eines Ausgabesignals der Bilderzeugungseinrichtung,
eine Glättungseinrichtung zum Durchführen einer Glättung auf einem Ausgabesignal der Verstärkungseinstelleinrichtung,
eine Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung oder von einem Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Helligkeit der Umgebung, in der ein Bild durch die Bilderzeugungseinrichtung aufgenommen wird,
eine Rauschreduktionseinrichtung zum Durchführen einer rekursiven Rauschreduktion auf einem Ausgabesignal aus der Auswahleinrichtung, und
einer Detail-Verbesserungseinrichtung zum Verbessern einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente eines Ausgabesignals aus der Rauschreduktionseinrichtung,
wobei die Auswahleinrichtung eine Auswahl derart vornimmt, dass das Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Umgebung eine hohe Helligkeit aufweist, und das Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Umgebung eine niedrige Helligkeit aufweist.
Eine dritte Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der ersten Erfindung, wobei die Bilderzeugungseinrichtung drei Bilderfassungseinrichtungen umfasst, und
die Detail-Verbesserungseinrichtung eine erste und eine zweite Matrixeinrichtung jeweils zum Durchführen einer Matrixverarbeitung mit einem unterschiedlichen Parameter auf dem Ausgabesignal der Rauschreduktionseinrichtung umfasst,
wobei die Bilderzeugungsvorrichtung weiterhin eine Detail-Extraktionseinrichtung zum Extrahieren der zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente von einem Ausgabesignal aus der zweiten Matrixeinrichtung, und
eine Addiereinrichtung zum Addieren eines Ausgabesignals aus der ersten Matrixeinrichtung und eines Ausgabesignals aus der Detail-Extraktionseinrichtung umfasst.
Weiterhin ist eine vierte Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der ersten oder zweiten Erfindung, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung eine einfache Bilderfassungseinrichtung umfasst, und
die Detailerfassungseinurichtung eine dritte Matrixeinrichtung zum Durchführen einer Matrixverarbeitung auf dem Ausgabesignal der Rauschreduktionseinrichtung umfasst, und
wobei die vierte Erfindung weiterhin eine Detail-Extraktionseinrichtung zum Extrahieren einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente aus dem Ausgabesignal aus der dritten Matrixeinrichtung umfasst.
Eine fünfte Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der zweiten Erfindung, wobei die Glättungseinrichtung ein Tiefpassfilter ist.
Eine sechste Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der dritten Erfindung, wobei die Glättungseinrichtung ein Medianfilter ist.
Eine siebte Erfindung ist eine Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vierten Erfindung, wobei die rekursive Rauschreduktionseinrichtung eine dreidimensionale Rauschreduktionseinrichtung ist.
Weiterhin ist eine achte Erfindung ein Bilderzeugungsverfahren, das folgende Schritte umfasst:
einen Bilderzeugungsschritt,
einen Verstärkungseinstellschritt zum Einstellen der Verstärkung des Ausgabesignals aus dem Bilderzeugungsschritt,
einen Glättungsschritt zum Durchführen einer Glättung auf dem Ausgabesignal aus dem Verstärkungseinstellschritt,
einen Auswahlschritt zum Auswählen und Ausgeben von entweder dem Ausgabesignal aus dem Verstärkungseinstellschritt oder dem Ausgabesignal aus dem Glättungsschritt in Übereinstimmung mit der Größe der Verstärkung des Verstärkungseinstellschritts,
einen Rauschreduktionsschritt zum Durchführen einer rekursiven Rauschreduktion auf dem Ausgabesignal des Auswahlschritts, und
einen Detailverbesserungsschritt zum Verbessern von zweidimensionalen Hochfrequenzkomponenten des Ausgabesignals des Rauschreduktionsschritts,
wobei der Auswahlschritt eine Auswahl derart durchführt, dass das Ausgabesignal des Verstärkungseinstellschritts als Eingabe zu dem Rauschreduktionsschritt genommen wird, wenn der Verstärkungseinstellschritt eine Verstärkung gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert aufweist, und wobei das Ausgabesignal des Glättungsschritts als Eingabe zu dem Rauschreduktionsschritt genommen wird, wenn der Verstärkungseinstellschritt eine Verstärkung über dem vorbestimmten Wert aufweist.
Eine neunte Erfindung ist ein Bilderzeugungsverfahren, das folgende Schritte umfasst:
einen Bilderzeugungsschritt,
einen Verstärkungseinstellschritt zum Einstellen der Verstärkung des Ausgabesignals aus dem Bilderzeugungsschritt,
einen Glättungsschritt zum Durchführen einer Glättung auf dem Ausgabesignal aus dem Verstärkungseinstellschritt,
einen Auswahlschritt zum Auswählen und Ausgeben von entweder dem Ausgabesignal aus dem Verstärkungseinstellschritt oder dem Ausgabesignal aus dem Glättungsschritt in Übereinstimmung mit der Helligkeit der Umgebung, in der ein Bild durch die Bilderzeugungseinrichtung aufgenommen wird,
einen Rauschreduktionsschritt zum Durchführen einer rekursiven Rauschreduktion auf dem Ausgabesignal des Auswahlschritts, und
einen Detailverbesserungsschritt zum Verbessern von zweidimensionalen Hochfrequenzkomponenten des Ausgabesignals des Rauschreduktionsschritts,
wobei der Auswahlschritt eine Auswahl derart durchführt, dass das Ausgabesignal des Verstärkungseinstellschritts als Eingabe zu dem Rauschreduktionsschritt genommen wird, wenn die Umgebung eine hohe Helligkeit aufweist, und wobei das Ausgabesignal des Glättungsschritts als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Umgebung eine niedrige Helligkeit aufweist.
Eine zehnte Erfindung ist ein Programm, das einen Computer veranlasst, als Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Verstärkung des Ausgabesignals der Bilderzeugungseinrichtung und als Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder dem Ausgabesignal der Verstärkungseinstelleinrichtung oder dem Ausgabesignal der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Größe der Verstärkung der Verstärkungseinstelleinrichtung in der Bilderzeugungsvorrichtung der ersten Erfindung zu dienen.
Weiterhin ist eine elfte Erfindung ein Programm, das einen Computer veranlasst, als Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Verstärkung des Ausgabesignals der Bilderzeugungseinrichtung und als Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder dem Ausgabesignal der Verstärkungseinstelleinrichtung oder dem Ausgabesignal der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Helligkeit der Umgebung, in der ein Bild durch die Bilderzeugungseinrichtung aufgenommen wird, in der Bilderzeugungsvorrichtung der ersten Erfindung zu dienen.
Eine zwölfte Erfindung ist ein Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen des Programms der sechsten Erfindung, wobei das Aufzeichnungsmedium durch einen Computer gelesen werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist ein Kennliniendiagramm, das die Frequenzkennlinien eines Tiefpassfilters, einer Detail-Extraktionseinrichtung und des Gesamtsystems gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, das die durch die Detail-Extraktionseinrichtung in der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführten Operationen erläutert. 4 ist ein Kennliniendiagramm, das die AGC-Verstärkungssteuerungskennlinie der Auswahleinrichtung und die Detailverstärkung gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das ein Strukturbeispiel einer herkömmlichen Bildvorrichtung zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Detail-Extraktionseinrichtung zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, das die Operationen in der Detail-Extraktionseinrichtung in der herkömmlichen Bilderzeugungsvorrichtung zeigt.
8 ist ein Kennliniendiagramm, das die Operation der Coring-Einrichtung erläutert.
9 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer rekursiven Rauschreduktionsschaltung zeigt.
10 ist ein Kennliniendiagramm, das die Ein/Ausgabekennlinie einer nicht-linearen Schaltung in der rekursiven Rauschreduktionsschaltung zeigt.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Strukturbeispiel gemäß der Ausführungsform der Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 zeigt ein Beispiel einer 3CCD-Kamera. Drei RGB-Systeme sind von einem CCD 1, der durch drei CCDs gebildet wird, bis zu einer dreidimensionalen Rauchreduktionseinrichtung 6 vorhanden. Um die Zeichnung zu vereinfachen, geben die dicken Pfeile RGB-Signale wieder, während die dünnen Pfeile in 1 Helligkeitssignale wiedergeben.
In 1 gibt das Bezugszeichen 1 den CCD an, der ein Beispiel für die Bilderzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Die Bilderzeugungseinrichtung wandelt ein einfallendes optisches Signal eines Gegenstands zu einem elektrischen Signal um und gibt das Signal aus. Das Bezugszeichen 2 gibt einen Verstärkungseinstellabschnitt an, der ein Beispiel für die Verstärkungseinstelleinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Die Verstärkungseinstellungseinrichtung führt eine Verstärkungseinstellung auf einem Ausgabesignal aus dem CCD 1 durch. Das Bezugszeichen 3 gibt einen Tiefpassfilter an, der ein Beispiel für die Glättungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Die Glättungseinrichtung führt eine Glättung auf einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstellungseinrichtung 2 durch. Das Bezugszeichen 4 gibt einen Auswahlabschnitt an, der ein Ausgabesignal aus dem Verstärkungseinstellabschnitt 2 oder dem Tiefpassfilter 3 auswählt und ausgibt. Das Bezugszeichen 4a gibt einen Steuerabschnitt an, der den Auswahlabschnitt 4 auf der Basis der Größe einer durch den Verstärkungseinstellabschnitt 2 eingestellten Verstärkung steuert. Weiterhin bilden der Auswahlabschnitt 4 und der Steuerabschnitt 4a die Auswahleinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Das Bezugszeichen 5 gibt einen γ-Korrekturabschnitt an, der eine γ-Korrektur wie etwa eine Farbtonkorrektur auf dem Ausgabesignal aus dem Auswahlabschnitt 4 durchführt. Das Bezugszeichen 6 gibt eine dreidimensionale Rauschreduktionsschaltung an, die ein Beispiel für die Feldrekursive Rauschreduktionseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Die rekursive Rauschreduktionseinrichtung führt eine Feld-rekursive Rauschreduktion auf dem Ausgabesignal aus dem γ-Korrekturabschnitt 5 durch. Weiterhin wird in der vorliegenden Erfindung das Ausgabesignal aus dem γ-Korrekturabschnitt 4 einer Rauschreduktion in der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 unterworfen. Es ist nicht immer erforderlich, den γ-Korrekturabschnitt 5 zwischen dem Auswahlabschnitt 4 und der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 vorzusehen. Der γ-Korrekturabschnitt 5 kann auch weggelassen werden, wobei das Ausgabesignal des Auswahlabschnitts 4 in die dreidimensionale Rauchreduktionsschaltung 6 eingegeben wird.
Die Bezugszeichen 7 und 8 geben eine erste und eine zweite Matrixschaltung (nachfolgend als erste und zweite Matrix bezeichnet) an, die Beispiele für die erste und die zweite Matrixeinrichtung der vorliegenden Erfindung sind. Die erste und die zweite Matrixeinrichtung führen eine Matrixverarbeitung auf dem Ausgabesignal aus der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 durch. Das Bezugszeichen 9 gibt einen Detail-Extraktionsabschnitt an, der ein Beispiel der Detail-Extraktionseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Die Detail-Extraktionseinrichtung extrahiert eine zweidimensionale Hochfrequenzkomponente aus dem Ausgabesignal aus der zweiten Matrix 8. Das Bezugszeichen 10 gibt einen Addierabschnitt an, der ein Beispiel für die Addiereinrichtung der vorliegenden Erfindung ist. Die Addiereinrichtung addiert das Ausgabesignal aus der ersten Matrix 7 und das Ausgabesignal aus dem Detail-Extraktionsabschnitt 9. Das Ausgabesignal aus dem Addierabschnitt 10 dient als Ausgabesignal der Vorrichtung. Weiterhin bilden die erste Matrix 7, die zweite Matrix 8, der Detail-Extraktionsabschnitt 9 und der Addierabschnitt 10 die Detail-Verbesserungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Im Folgenden werden die Operationen der derart konfigurierten Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei wird auch eine Ausführungsform eines Bilderzeugungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Ein aus dem CCD 1 ausgegebenes RGB-Signal wird einer Signalpegeleinstellung in dem Verstärkungseinstellungsabschnitt 2 in Übereinstimmung mit einer Bedingung unterworfen. In dem Tiefpassfilter 3 wird eine eindimensionale oder zweidimensionale Tiefpassfilter-Verarbeitung durchgeführt.
Die Tiefpassfilter-Verarbeitung wird im Folgenden beschrieben. Der einfacheren Darstellung halber wird ein horizontales Tiefpassfilter als Beispiel beschrieben. Wenn ein Tiefpassfilter mit einer Übertragungsfunktion von Formel 5 verwendet wird, weist das Tiefpassfilter die in 2(a) gezeigte Frequenzkennlinie auf. LPF = (1 + Z–1)/2 Formel 5
In der Formel 5 gibt Z^–1 eine Verzögerung von einem Pixel in der horizontalen Richtung wieder. In 2 gibt fs eine Abtastfrequenz in der horizontalen oder vertikalen Richtung wieder. Wie aus 2(a) deutlich wird, werden in der Frequenzkennlinie des Tiefpassfilters 3 die Hochfrequenzkomponenten stark gedämpft. Deshalb werden die Hochfrequenzkomponenten eines Signals und Rauschen mit einer großen Anzahl von Hochfrequenzkomponenten stark gedämpft. Andererseits gehen mittlere und niedrige Frequenzkomponenten in dem Signal und Rauschen mit einer großen Anzahl von mittleren und niedrigen Frequenzkomponenten ohne Dämpfung durch das Tiefpassfilter 3 hindurch. Das Rauschen aller Frequenzkomponenten in dem Signal wird durch das Rauschen der Hochfrequenzkomponenten gedämpft, um das Signal/Rauschen-Verhältnis zu verbessern. Wenn das Rauschen ein willkürliches Rauschen ist, beträgt die Verbesserung in dem Signal/Rauschen-Verhältnis ungefähr 3 dB. Das vertikale Tiefpassfilter ist dem horizontalen Tiefpassfilter vollständig ähnlich, wobei jedoch ein Pixel in Formel 5 um ein Pixel in der vertikalen Richtung verzögert ist.
In dem Auswahlabschnitt 4 wird entweder das Ausgabesignal des Verstärkungseinstellabschnitts 2 oder das Ausgabesignal des Tiefpassfilters 3 ausgewählt und ausgegeben. Die Ausgabe aus dem Auswahlabschnitt 4 wird einer Farbtonkorrektur in dem γ-Korrekturabschnitt 5 unterworfen und in die dreidimensionale Rauschreduktionsschaltung 6 eingegeben.
In der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 wird eine Feld-rekursive Rauschreduktion auf dem Ausgabesignal aus dem γ-Korrekturabschnitt 5 durchgeführt. Die interne Operation der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 ist vollständig identisch mit derjenigen aus dem Stand der Technik von 9 und 10, sodass hier auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird. Im Folgenden wird der durch das Tiefpassfilter 3 auf die vorausgehende Stufe in der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 ausgeübte Einfluss erläutert.
Wie oben beschrieben weisen bei dem Ausgabesignal aus dem Tiefpassfilter 3 die Hochfrequenzkomponenten des Signals und das Rauschen mit einer großen Anzahl von Hochfrequenzkomponenten beide eine niedrige Amplitude auf. Wenn ein Bild bei einer niedrigen Helligkeit aufgenommen wird, weist ein Signal mit hohen Frequenzkomponenten eine niedrigere Amplitude auf als ein Signal mit anderen Frequenzkomponenten. Deshalb ist bei der Eingabe zu einem nicht-linearen Verarbeitungsabschnitt 20 in der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 die Rauschamplitude niedrig im Vergleich zu der Amplitude aller Frequenzkomponenten eines eingegebenen Signals.
Deshalb geht ein ursprünglich aufgrund einer Amplitude über dem Schwellwert p verbliebenes Rauschen durch das Tiefpassfilter 3 hindurch, sodass das Rauschen eine Amplitude des Schwellwerts p oder niedriger aufweist und das Rauschen vollständig entfernt werden kann. Folglich wird der Effekt der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung weiter erhöht.
Dann wird in der ersten Matrix 7 ein erstes Helligkeitssignal Y aus RGB durch die Operation von Formel 1 bestimmt. Entsprechend wird in der zweiten Matrix 8 ein zweites Helligkeitssignal Y' aus RGB durch die Operation von Formel 2 bestimmt. Der Grund, warum Y' zusätzlich zu Y bestimmt wird, besteht darin, dass die Schleife wie im Stand der Technik aufgehoben wird, wenn ein Raumpixel-Verschiebungsverfahren verwendet wird.
Der Detail-Extraktionsabschnitt 9 extrahiert zweidimensionale Hochfrequenzkomponenten aus der Ausgabe aus der zweiten Matrix 8 in Übereinstimmung mit den Operationen von Formel 3 und Formel 4. 2(b) zeigt die Frequenzkennlinien. In 2(b) gibt fs eine horizontale oder eine vertikale Abtastfrequenz wieder. Die interne Konfiguration und Operation des Detail-Extraktionsabschnitts 9 sind vollständig identisch mit denjenigen des Standes der Technik von 6 und 7, sodass hier auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird. Der Zustand des internen Signals ist jedoch vollständig verschieden. Mit Bezug auf 3 und 6 wird im Folgenden die Beziehung zwischen einem Signal/Rauschen-Verhältnis eines Eingabesignals und der Detail-Extraktion beschrieben.
3 zeigt die Wellenformen von Signalen in dem Detail-Extraktionsabschnitt 9. Wie oben beschrieben, wird in den Coring-Abschnitten 16-1 und 16-2 in dem Detail-Extraktionsabschnitt 9 das Rauschen in den Hochfrequenzkomponenten entfernt, wobei aber Rauschen mit einer Amplitude, die um einen absoluten Wert höher als der Schwellwert th ist, verbleibt. Wenn jedoch das Rauschen mit Hochfrequenzkomponenten in dem Tiefpassfilter 3 der vorausgehenden Stufe entfernt wird und das Signal/Rauschen-Verhältnis in der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 verbessert wird, um das Rauschen aller Frequenzkomponenten wie in 3(a) gezeigt zu reduzieren, wird der Pegel des Rauschens in einem Eingabesignal niedriger als derjenige von
7(a). Deshalb kann wie in 3(b) gezeigt der Coring-Schwellwert th kleiner als in dem Beispiel von 7(b) gesetzt werden. Weiterhin kann die Detailverstärkung der Verstärkungseinstellabschnitte 15-1 und 15-2 höher gesetzt werden. Wie in 3(d) gezeigt, kann das Detail verbessert werden, wobei das Signal/Rauschen-Verhältnis kaum verschlechtert wird.
Im Folgenden wird die Kompensation für eine Auflösung beschrieben, die durch den Durchgang durch das Tiefpassfilter 3 verschlechtert wird. Wie oben beschrieben weist das LPF 3 eine in 2(a) gezeigte Frequenzkennlinie auf. Der Detail-Extraktionsabschnitt 9 weist eine in 2(b) gezeigte Frequenzkennlinie auf. Weiterhin weist das System der vorliegenden Ausführungsform eine in 2(c) gezeigte Gesamtfrequenzkennlinie auf. Übrigens wird die Kennlinie der 2(c) erhalten, wenn die Kennlinie der Verstärkungseinstellabschnitte 15-1 und 15-2 zu einem Zeitpunkt gesetzt wird. Aus 2(c) geht hervor, dass die durch das Tiefpassfilter 3 (2(a)) verschlechterte Frequenzkennlinie durch eine Detailverbesserung weitgehend wiederhergestellt wird, wodurch die Auflösung des Bildes erhöht wird.
Mit Bezug auf 4 wird im Folgenden ein Steuerverfahren für eine tatsächliche Bilderzeugungsbedingung unter Verwendung der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben. 4 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der AGC-Verstärkung des Verstärkungseinstellabschnitts 2 und der Detailverstärkung der Verstärkungseinstellabschnitte 15-1 und 15-2 in dem Detail-Extraktionsabschnitt 9 zeigt. Wenn wie in
4 gezeigt der Verstärkungseinstellabschnitt 2 eine AGC-Verstärkung von 0 bis 3 dB (hohe Helligkeit) aufweist, weist ein Signal ursprünglich ein hohes Signal/Rauschen-Verhältnis auf. Der Steuerabschnitt 4a steuert also den Auswahlabschnitt 4, um das Ausgabesignal des Verstärkungseinstellabschnitts 2 zu wählen. Wenn dagegen die AGC-Verstärkung des Verstärkungseinstellabschnitts 2 über 3 dB geht (niedrige Helligkeit), weist das Signal ein niedriges Signal/Rauschen-Verhältnis auf. Der Steuerabschnitt 4a steuert den Auswahlabschnitt 4, um das Ausgabesignal des Tiefpassfilters 3 auszuwählen. Um gleichzeitig die verschlechterte Frequenzkennlinie zu kompensieren, wird eine Steuerung durchgeführt, um die Verstärkungen der Verstärkungseinstellabschnitte 15-1 und 15-2 in dem Detail-Extraktionsabschnitt 9 zu erhöhen. Dadurch wird wie in 4 gezeigt die Detailverstärkung erhöht, wenn die AGC-Verstärkung bei 3 dB liegt, um die Bildqualität zu kompensieren, die aufgrund der verschlechterten Frequenzkennlinie vermindert ist. Wenn die AGC-Verstärkung weiterhin über 3 dB ist, wird auch der Rauschpegel erhöht. Indem also die Verstärkung reduziert wird, kann eine Erhöhung des Rauschpegels mit der AGC-Verstärkung verhindert werden. Weiterhin steuert bei der oben genannte Erläuterung der Steuerabschnitt 4a die Auswahl in Übereinstimmung mit der AGC-Verstärkung des Verstärkungseinstellabschnitts 2. Der Steuerabschnitt 4a kann von dem CCD 1 eine Helligkeit der Bilderzeugungsumgebung in einer tatsächlichen Bilderzeugungsbedingung erfassen, wobei die Auswahl in Übereinstimmung mit der Beleuchtung gesteuert werden kann.
Wie oben beschrieben, wird in der Ausführungsform das Tiefpassfilter 3 vor der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 angeordnet und wird der Detailextraktionsabschnitt 9 hinter der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung 6 angeordnet, sodass der Effekt der Rauschreduktion in der dreidimensionalen Rauschreduktionsschaltung weiter erhöht wird und ein in den Detail-Extraktionsabschnitt 9 eingegebenes Signal im Signal/Rauschen-Verhältnis erhöht wird. Die Verschlechterung des Signal/Rauschen-Verhältnisses kann also im Detail minimiert werden, um eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem hohen Signal/Rauschen-Verhältnis vorzusehen, wobei gleichzeitig eine hohe Auflösung auch bei schlechten Bedingungen wie etwa einer niedrigen Helligkeit aufrechterhalten wird. Weiterhin kann auch bei einer niedrigen Helligkeit das Signal/Rauschen-Verhältnis verbessert werden, ohne dass dabei die Frequenzkennlinie des Signals verschlechtert wird.
Weiterhin wird die Verarbeitung der Rauschreduzierungseinrichtung als eine Feld-rekursive Verarbeitung beschrieben, wobei auf ein Signal Bezug genommen wird, bevor 1V und eine Arithmetik durchgeführt werden. Die Verarbeitung kann aber auch als eine Linien-rekursive Verarbeitung beschrieben werden, wobei auf ein Signal Bezug genommen wird, bevor 1H und eine Arithmetik durchgeführt werden, oder als eine Rahmen-rekursive Verarbeitung, wobei auf ein Signal Bezug genommen wird, bevor 2V und eine Arithmetik durchgeführt werden.
Die Linien-rekursive Verarbeitung ist dadurch gekennzeichnet, dass obwohl das vertikale Detail verschlechtert ist, im Prinzip kein Nachbild verschlechtert wird und nur eine Speicherkapazität von 1H erforderlich ist. Obwohl dem Fall der Rahmen-rekursiven Verarbeitung ein Nachbild beträchtlich in Bezug auf die Bewegung eines Gegenstandes verschlechtert ist, und die Speicherkapazität verdoppelt wird, wird das vertikale Detail nicht auf einem statischen Teil verschlechtert.
Weiterhin werden der einfacheren Erläuterung halber die Übertragungsfunktionen des Detail-Extraktionsabschnitts 9 und der Tiefpassfilter 3 durch Formel 3 bis Formel 5 ausgedrückt. Die Übertragungsfunktionen sind nicht eigens begrenzt.
Während weiterhin das Tiefpassfilter 3 als Glättungseinrichtung verwendet wird, kann auch ein Medianfilter verwendet werden. Es kann ein beliebiges Filter verwendet werden, solange die Hochfrequenzkomponenten des Signals unterdrückt werden.
Außerdem wird die Operation der zweiten Matrixeinrichtung durch Formel 2 ausgedrückt. Die Operation kann aber auch durch Formel 1 ausgedrückt werden.
Weiterhin wird oben beschrieben, dass der Auswahlabschnitt 4 ab dem Zeitpunkt gesteuert wird, zu dem die AGC-Verstärkung bei 3 dB ist. Die AGC-Verstärkung ist jedoch nicht auf 3 dB beschränkt, und die Steuerung kann bei einem beliebigen Wert durchgeführt werden.
Weiterhin ist in den vorstehenden Erläuterungen beschrieben, dass die Bilderzeugungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine 3CCD-Kamera mit drei Bilderfassungseinrichtungen für R, G und B ist. Es kann aber auch eine 1CCD-Kamera verwendet werden, in der ein CCD 1 nur eine einzige Bilderfassungseinrichtung aufweist. Diese Konfiguration ist in 11 gezeigt. Wie in 11 gezeigt, umfasst das Strukturbeispiel eine dritte Matrixschaltung, die ein Beispiel für die dritte Matrixeinrichtung ist, und einen Detail-Extraktionsabschnitt 22 zum Extrahieren einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente aus dem Ausgabesignal der Matrixschaltung. Ein Medianfilter 23 wird anstelle des Tiefpassfilters 3 verwendet. Die anderen Konfigurationen sind denjenigen von 1 ähnlich.
Weiterhin ist das Programm der vorliegenden Erfindung ein Programm, das einen Computer veranlasst, die Funktionen von einigen Einrichtungen der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Es kann auch ein Programm verwendet werden, das synchron zu dem Computer ausgeführt wird.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung ein Medium, das Programme enthält, die einen Computer zur Ausführung aller oder einiger Funktionen von einigen Einrichtungen der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst. Es kann auch ein anderes Medium verwendet werden, das durch einen Computer gelesen werden kann, wobei das gelesene Programm die Ausführung der Funktionen synchron zu dem Computer veranlasst.
Weiterhin geben "einige Einrichtungen" der vorliegenden Erfindung einige aus einer Vielzahl von Einrichtungen oder einige Funktionen von einer Einrichtung an.
Weiterhin ist im Umfang der vorliegenden Erfindung auch ein Aufzeichnungsmedium enthalten, das die Programme der vorliegenden Erfindung aufzeichnet und durch einen Computer gelesen werden kann.
Weiterhin kann eine Ausführungsform des Programms gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden, das durch einen Computer gelesen werden kann und synchron zu dem Computer ausgeführt werden kann.
Weiterhin kann eine andere Ausführungsform des Programms gemäß der vorliegenden Erfindung über ein durch den Computer gelesenes Übertragungsmedium übertragen werden und synchron zu dem Computer ausgeführt werden.
Weiterhin kann die Datenstruktur der vorliegenden Erfindung eine Datenbank, ein Datenformat, eine Datentabelle, eine Datenliste und ein Datentyp sein.
Weiterhin kann das Aufzeichnungsmedium ein ROM sein. Das Übertragungsmedium kann ein Übertragungsmechanismus wie etwa das Internet, Licht, eine Funkwelle oder eine Schallwelle sein.
Weiterhin ist der Computer der vorliegenden Erfindung nicht auf eine einfache Hardware wie etwa eine CPU beschränkt, sondern kann auch eine Firmware, ein Betriebssystem und Peripheriegeräte umfassen.
Wie oben beschrieben, kann die Konfiguration der vorliegenden Erfindung durch Software und Hardware realisiert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung einem Bilderzeugungsvorrichtung mit einem hohen Signal/Rauschen-Verhältnis erreichen, wobei auch unter schlechten Bedingungen wie etwa einer niedrigen Helligkeit eine hohe Auflösung aufrechterhalten werden kann.

1: CCD
2: Verstärkungssteuerabschnitt
3: Tiefpassfilter
4: Auswahlabschnitt
4a: Steuerabschnitt
6: dreidimensionaler Rauschreduktionsschaltunq
7: erste Matrix
8: zweite Matrix
9: Detail-Extraktionsabschnitt
10: Addierabschnitt

Zusammenfassung
Bilderfassungsvorrichtung, die eine hohen Auflösung und eine geringe Verschlechterung des Signal/Rauschen-Verhältnisses auch bei einer Bilderfassung bei niedriger Helligkeit aufweist. Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst einen CCD einen Verstärkungseinstellabschnitt zum Einstellen der Verstärkung eines Ausgabesignals aus dem CCD , einen Tiefpassfilter zum Glätten des Ausgabesignals aus dem Verstärkungseinstellabschnitt, einen Steuerabschnitt und einen Auswahlabschnitt zum Auswählen und Ausgeben des Ausgabesignals aus der Verstärkungseinstelleinrichtung oder des Ausgabesignals aus der Glättungseinrichtung, eine dreidimensionale Rauschreduktionsschaltung die das Ausgabesignal aus dem Auswahlabschnitt einer fortschreitenden Rauschreduktionsverarbeitung unterwirft, eine erste Matrix , eine zweite Matrix einen Detail-Extraktionsabschnitt und einen Addierer zum Hervorheben einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente. Der Steuerabschnitt und der Auswahlabschnitt führen die zuvor genannte Auswahl derart durch, dass das Ausgabesignal des Verstärkungseinstellabschnitts in die dreidimensionale Rauschreduktionsschaltung eingegeben wird, wenn die Verstärkung des Verstärkungseinstellabschnitts gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und dass das Ausgabesignal des Tiefpassfilters in die dreidimensionale Rauschreduktionsschaltung eingegeben wird, wenn die Verstärkung des Verstärkungseinstellabschnitts den vorbestimmten Wert überschreitet.

Claims

Bilderzeugungsvorrichtung, die umfasst: eine Bilderzeugungseinrichtung, eine Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen der Verstärkung eines Ausgabesignals aus der Bilderzeugungseinrichtung, eine Glättungseinrichtung zum Durchführen einer Glättung auf einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung, eine Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder einem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung oder von einem Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Größe der Verstärkung der Verstärkungseinstelleinrichtung, eine Rauschreduktionseinrichtung zum Durchführen einer rekursiven Rauschreduktion auf einem Ausgabesignal aus der Auswahleinrichtung, und eine Detail-Verbesserungseinrichtung zum Verbessern einer zweidimensionalen Hochfrequenzkomponente eines Ausgabesignals aus der Rauschreduktionseinrichtung, wobei die Auswahleinrichtung eine Auswahl derart vornimmt, dass das Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Verstärkungseinstelleinrichtung eine Verstärkung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert aufweist, und das Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung als Eingabe zu der Rauschreduktionseinrichtung genommen wird, wenn die Verstärkungseinstelleinrichtung eine Verstärkung aufweist, die den vorbestimmten Wert überschreitet.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bilderzeugungseinrichtung drei Bilderfassungseinrichtungen umfasst, und die Detail-Verbesserungseinrichtung eine erste und eine zweite Matrixeinrichtung zum Durchführen von jeweils einer Matrixverarbeitung mit einem unterschiedlichen Parameter auf dem Ausgabesignal der Rauschreduktionseinrichtung umfasst, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung weiterhin umfasst: eine Detail-Extraktionseinrichtung zum Extrahieren der zweidimensionalen Frequenzkomponente aus einem Ausgabesignal aus der zweiten Matrixeinrichtung, und eine Addiereinrichtung zum Addieren eines Ausgabesignals aus der ersten Matrixeinrichtung und eines Ausgabesignals aus der Detail-Extraktionseinrichtung.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Glättungseinrichtung ein Tiefpassfilter ist.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Glättungseinrichtung ein Medianfilter ist.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die rekursive Rauschreduktionseinrichtung eine dreidimensionale Rauschreduktionsschaltung ist.
Programm, das einen Computer veranlasst, dass dieser als Verstärkungseinstelleinrichtung zum Einstellen einer Verstärkung des Ausgabesignals aus der Bilderzeugungseinrichtung sowie als Auswahleinrichtung zum Auswählen und Ausgeben von entweder dem Ausgabesignal aus der Verstärkungseinstelleinrichtung oder dem Ausgabesignal aus der Glättungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Größe der Verstärkung der Verstärkungseinstelleinrichtung in der Bilderzeugungsvorrichtung von Anspruch 1 dient.
Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen des Programms von Anspruch 6, wobei das Aufzeichnungsmedium durch einen Computer gelesen werden kann.