專利名稱：：圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種基于從固體攝像元件等獲得的圖像信號，在適當?shù)膭討B(tài)范圍內輸出亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb等)的圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法。尤其涉及通過有效地使用固體攝像元件本來具有的輸出范圍來擴大動態(tài)范圍，同時獲得色調旋轉少的圖像的圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法。
背景技術：
：照相機作為記錄視覺信息的裝置具有悠久的歷史。最近，作為取代使用膠巻和感光板進行拍才聶的卣化4艮照相機，對通過CCD(ChargeCoupledDevice,電荷耦合器件)或CMOS(ComplementaryMental-OxideSemiconductor,互補金屬氧化物半導體)等的固體才聶像元件所捕抓的圖像進行數(shù)碼化的數(shù)碼照相機被廣泛普及。數(shù)碼照相機，存在以下優(yōu)點將被數(shù)字編碼后的圖像存儲在存儲器中，并可通過計算機來進行圖像處理和圖像管理，從而不會出現(xiàn)膠巻壽命這才羊的問題。CCD傳感器通過被排列為2維的各像素(光電二極管)利用光電效應，將光轉換為電荷的結構而構成。在各像素的表面上設置有例如紅(R)、G(綠)、B(藍)三色中任一種的濾色器，并將與通過各濾色器的射入光量相對應的信號電荷存儲在各像素中。而且，從各像素讀出與各色的射入光量相對應的信號電荷，并可從3色的各信號電荷量中再現(xiàn)各像素位置的射入光的顏色。但是，存在以下制約各像素可存儲的信號電荷量具有上限，且無法存儲超過構成像素的光電二極管的飽和電荷量的信號電荷。即，從傳感器元件具有的噪聲電平到傳感器元件可以存儲的電荷的飽和量為止的范圍為動態(tài)范圍。動態(tài)范圍以外部分的圖像，作為曝光過度、或者曝光不足的現(xiàn)象在攝像圖像上被觀察到。人的—見覺可以對應光量的位4丈而感覺亮度，該范圍即、動態(tài)范圍被稱為8位。底片的動態(tài)范圍至少為4位。另一方面，CCD的動態(tài)范圍例如為2.4位左右，略孩i不足。近年來，隨著纟敬細化技術的不斷推進，固體才聶像元件的l象素數(shù)飛越似地增加，分辨率接近卣化4艮照片，j旦是另一方面，隨4象素的尺寸々包和電荷量變小，/人而更加加深了動態(tài)范圍不足的問題。照相才幾具有對光圈和快門速度的光量進行4交正的功能，例如，若光圏關閉一次，則光量變?yōu)橐话?。若射入照相機的光量為均等的一半，則相對于對數(shù)標度，可以僅平行移動0.5該光量。但是，基于照相才幾的光量才交正僅為在動態(tài)范圍中使被拍才聶對象的光量分布平行移動而已，對寬于動態(tài)范圍的光量分布則沒有意義。而且，/>知一種改變快門速度，多重^己錄并合成，乂人而擴大動態(tài)范圍的方法。即，在CCD傳感器上通過電子快門控制，獲得在高速快門處理中回避飽和的圖像、和在低速快門處理中獲得充分電子數(shù)的低亮度部分圖像并加以合成，從而可以確保良好的動態(tài)范圍。但是，由于為了獲得一張圖像，需要進行高速快門處理和低速快門處理兩次拍4聶，所以無法獲得移動物體的適當?shù)撵o態(tài)圖像?；蛘?，由于需要雙重攝像系統(tǒng)，所以裝置結構變得復雜。而且，雖然也考慮在傳感器部中交替地配置感光度感光度高的傳感器和感光度感光度低的傳感器，并合成兩個傳感器的信息，從而確保動態(tài)范圍的方法，但是存在傳感器構造和傳感器輸出的信號處理復雜的問題。例如，7>開了一種信號處理方法(例如，參照專利文獻l):對攝像圖像的亮度分布進行檢波，并將處于逆光、白色丟失(whitecolorloss)、曝光不足狀態(tài)的亮度分布一交正為最佳亮度分布并進行輸出。才艮據(jù)該信號處理方法，當輸出圖像的亮度分布大時，通過B樣條4翁^直方〉去(B-splineinterpolationmethod)等進4亍才交正，以i更亮度分布相一至丈，/人而可以-控制討交正的l命入l命出，并可以獲《尋最佳的圖像。而且，公開了一種自動曝光控制方法(例如，參照專利文獻2):若對輸入的圖像信號所包括的高亮度被拍攝對象信號進行檢測，則對應該高亮度被拍攝對象信號，對用于拍攝動作的曝光量進行控制，同時，根據(jù)曝光量對圖像信號的y校正量進行提高低亮度區(qū)域上的亮度電平這樣的控制，從而例如在逆光狀態(tài)下，也可從高亮度被拍攝對象和低亮度被拍攝對象共存的影像中獲得良好的圖像。而且，也考慮了一種使用y校正來確保圖像信號的動態(tài)范圍的方法。Y校正是指將拍攝圖像輸出到監(jiān)視器等時，將圖像等的顏色數(shù)據(jù)、和實際輸出數(shù)據(jù)時的信號的相對關系進行調整，并為了正確(更為接近自然的顯示)再現(xiàn)灰度(亮度)而進行灰度轉換的處理。監(jiān)一見器中的灰度(亮度)特性相對于來自CCD的輸入信號的電平不是線性，當將輸入信號定為x,將監(jiān)視器的亮度電平定為y時，為y-xY的關系。因此，進行相當于該逆函數(shù)的處理為y校正。y校正曲線是本來冪的函數(shù)，通過改變y系數(shù)從而可以確保動態(tài)范圍。但是，由于y系數(shù)的改變，在從理想的y曲線偏離的部分的攝像圖像上，存在產生彩色平衡被破壞、對比度劣化這樣的不良影響的問題。而且，在基于固體攝像元件的拍攝圖像中，當過度曝光時，存在在高亮度部分，產生通過與本來不同的顏色進行表現(xiàn)的色調旋轉(colorhuerotation)這才羊的問題。例如，當在射入光中，與紅色的射入光量相對應的信號電荷量超過光電二極管的飽和電荷量時，根據(jù)未達到飽和電荷量的綠色及藍色的各信號電荷量和紅色的信號電荷量(飽和電荷量)而再現(xiàn)的顏色變?yōu)榧t色程度不足的顏色。尤其由于人眼對膚色較為敏感，所以當通過過度曝光對膚色進行拍攝時，導致膚色變黃較為引人注目。作為避免該色調旋轉的方法，考慮一種例如，在圖像顏色旋轉(colorrotation)開始的高亮度^^,水卩制色差〗言號電平本身的方法。這一般被稱為"消色差，，技術，當亮度信號電平在某閾值以上時，階段性地進行消色并進行發(fā)白處理。但是，會產生由于顏色丟失而導至丈產生圖^f象發(fā)白(beblownouttowhite)的問題。而且，作為避免色調旋轉的其他方法，也考慮例如，進行限幅，以便在對RGB信號進行色空間轉換為亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb)、或者進一步色空間轉換為sRGB(standardRGB)之后，色差信號不會旋轉為超過顏色區(qū)域的信號。雖然該方法是被稱為"3D查找表處理的"的常^見方法，<旦是會顯著地增大電3各規(guī)才莫。在這些i見有的色調S走轉回避方法中，存在以下問題產生基于在高亮度部上的灰度不足的發(fā)白的問題、以及無法抑制通過色空間轉換為亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb)之前的Y校正而產生RGB信號限幅的結果的顏色^走轉(colorrotation)。色調旋轉的問題與動態(tài)范圍不足一樣，與像素的飽和電荷量不足相對應。數(shù)碼照相機的分辨率由于像素數(shù)的飛越似的增加而接近囟化銀照片，但是在顏色再現(xiàn)性方面不及鹵化銀照片。因此，在數(shù)碼照相機中，大多設置有用于切換相當于卣化銀照相才幾中的ISO感光度的感光度條件的功能。即，為了拍攝即使通過曝光^&正也無法獲得充分感光度的低光照度被拍攝對象的影像，使用增益增大這樣的提高感光度的技水。通過增益增大，由于對CCD等的輸出信號進行增幅，并相對地提高亮度范圍，所以提高感光度，從而可以拍攝發(fā)暗的地方和低光照度被拍攝對象。以ISO100為標準感光度，并準備將后面的ISO200、ISO400等作為高感光度模式。在此，存在以下問題大多對每次設置數(shù)碼照相機的ISO感光度時的傳感器輸出沒有適當設置信號處理范圍，也沒有有效地活用本來可以使用的固體攝像元件的輸出信號范圍。下面，對這點進行考慮。將ISOIOO、即使用標準增益的通常拍攝中所使用信號振幅的上限i殳置為s，當此時的增益為a時，將IS0200、即增益增大時的使用信號振幅的上限為s/2，且增益為2a。在增益增大后的高感光度模式下，由于將曝光量設置得低于標準曝光，所以直至飽和電荷量為止的富余變大，從而擴大可攝像的被拍攝對象的高亮度側的攝像范圍，并在該CCD等的輸出信號中應該可包括在通常拍攝模式下無法獲得高亮度側的被拍攝對象的信號成分。在從平均的一皮拍攝對象的曝光量直至CCD^L和電平?jīng)]有富余的狀態(tài)下，一4殳將CCD的飽和電平作為標準增益、即ISO100的使用信號4展幅的上限。例如，當對飽和信號量(最大輸出)500mV的CCD傳感器輸出使用10位進行AD轉換時，當為ISO100時，將全部500mV作為1023灰度進行使用(參照圖17)。而且，若為JPEG(JointPictureExpertsGroup,耳關合圖<象專家纟且)，則通過y沖交正，^l尋該1023灰度的RGB圖像信號分配為255灰度。另一方面，當為ISO200時，將該一半的傳感器輸出250mV作為1023灰度(參照圖18)，并當增益增大輸出時，在1023灰度對信號進行限幅，從而只能使用CCD最大輸出、即飽和電荷量的一半。但是，由于將從250mV直至500mV為止的區(qū)域作為CCD傳感器輸出是有效的，所以應該作為高亮度側的攝像范圍加以活用。因此，即使在高感光度模式中，與標準模式相同地通過y校正電路進行灰度轉換時，以標準模式中的攝像范圍界限(在如圖17所示的例子中為1023灰度)為基準，對可以灰度轉換的被拍攝對象的高亮度側的攝像范圍進行限制，從而無法將在高感光度模式下被擴大的高亮度側的攝像范圍的擴大效果反映在圖像上。與此相對，公開了一種關于攝像裝置的技術(例如，參照專利文獻3):通過組合增益增大和灰度轉換特性的變更，即通過進行當高增益時，較高地設置灰度轉換特性的有效最大輸入值這樣的灰度轉換特性的轉換，乂人而可以將通過增益增大而生成的4聶像元件的高亮度側的攝像范圍的擴大效果反映在圖像上，并可擴大被拍攝對象的高亮度側的再現(xiàn)區(qū)域。才艮據(jù)該才聶像裝置，當為ISO200時，將全部500mV作為2047灰度進行使用，并可以才艮據(jù)"寬的D范圍(wideDrange)時y特性"，通過討交正將2048位的RGB圖Y象信號分配為255灰度。該"寬的D范圍時y特性"一皮i殳置為在直至々包和電荷量的75%為止的〗氐亮度測的區(qū)域上與標準y特性為同一特性，且在這以上的高亮度側的區(qū)域上灰度的壓縮程度變高。但是，在專利文獻3等的方法中，不可否認地犧牲了高灰度壓縮程度的高亮度區(qū)域的再現(xiàn)性。尤其在將RGB信號通過色空間轉換為亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb)之前，當通過y校正進行灰度轉換以便匹配規(guī)定的灰度時，無法抑制作為RGB信號限幅產生的結果的顏色旋轉和發(fā)白。在專利文獻3中，雖然還公開了一種關于動態(tài)范圍的改善的方法，^旦是沒有^是及有關在色差信號的々包和電平附近上的色調旋轉的問題。專利文獻1:日本特開2003-179809號7>才艮專禾j文獻2:日本凈爭開2004-23605號乂>才艮專利文獻3:日本凈爭開2002-33956號^>凈艮(圖2,0036#爻)
發(fā)明內容本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提供一種卓越的圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法，其基于從固體攝像元件等獲得的圖像信號，可以在動態(tài)范圍內輸出亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb等)。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種卓越的圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法，其在每次設置lt碼照相才幾的感光度時i殳置適當?shù)男盘柼幚矸秶?，并通過有效地使用固體攝像元件本來具有的輸出范圍來擴大動態(tài)范圍，同時，可以獲得色調旋轉少的圖像。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種圖像信號處理裝置，用于基于被拍攝對象的攝像圖像來輸出規(guī)定的輸出位長的亮度信號及色差信號，上述圖像信號處理裝置包括圖像信號輸入單元，用于輸入已拍攝的一皮拍攝對象的圖像信號；；改大單元，用于對輸入的圖像信號的動態(tài)范圍進行擴張；計算單元，基于對上述動態(tài)范圍進行擴張后的圖像信號來計算RGB信號；RGBy校正卓元，對上述RGB信號進行RGBy校正，作為位擴張大于上述輸出位長的信號進行輸出；轉換單元，基于通過上述RGB討交正單元進^亍位擴張后的RGB信號來計算亮度信號及色差信號；以及非線性校正單元，進行非線性校正，以便上述計算出的亮度信號的輸出電平匹配上述輸出位長。本發(fā)明關于一種圖像信號處理裝置，其在使用CCD等的固體攝像元件對數(shù)字圖像進行拍攝的攝像裝置中，基于從固體攝像元件獲得的圖像信號，在適當?shù)膭討B(tài)范圍上輸出亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb等)。被稱為數(shù)碼照相機的這種攝像裝置可以進行基于計算機的圖^象處理和圖Y象管理，并進一步具有可以/人月交片的壽命這樣的問題中解放出來的便利性。最近，隨著微細化技術的不斷推進，固體攝像元件的像素數(shù)飛越似地增加，分辨率迫近囟化銀照片，但是由于飽和電荷量的制約，存在動態(tài)范圍不足、和高亮度區(qū)域的色調旋轉這樣嚴重的問題，并且，在顏色再現(xiàn)性方面也不及卣化銀照片。與此相對，本發(fā)明涉及的圖l象信號處理裝置構成為著眼于以下這點，當將數(shù)碼照相機以比最低ISO感光度高的方式來設置ISO感光度時，由于將曝光量設置得比標準曝光低，所以直至飽和電荷量的富余變大，即使在將ISO感光度設置切換為高感光度且增益增大的情況下，不改變^f吏用信號:^展幅的上限地輸入包括由增益增大而產生的固體攝像元件的高亮度側的輸出范圍的動態(tài)范圍寬的的RGB信號，從而有效使用直至飽和電荷量的區(qū)域。具體而言，在最低感光度的ISO100中，將CCD傳感器的飽和電荷量500mV分配為AD轉換輸出的分辨率、即10位(1023灰度)的情況下，即使設置ISO200且增益增大時，將飽和電荷量500mV還是作為設置AD轉換輸出的分辨率、即10位(1023灰度)，對超過250mV的信號進行RGBY校正電平(位長)擴張的基礎上，發(fā)送纟會后面的處理。根據(jù)本發(fā)明涉及的圖像信號處理裝置，對RGBy校正處理的輸出電平(位長)進行擴張之后制作亮度信號和色差信號。通過擴張RGBY校正的位長，可以進4于具有沖妄近理想的y曲線特性的RGBy沖交正。具體而言，通過具有9位的RGBy校正輸出，使用接近//22和sRGBy的特性來制作色差信號。在這種情況下，雖然在對位擴張的RGBY^t出進^亍色差轉換的過程中，對色差信號進行限幅，但是通過從基于Y冪(Y1/22)的9位RGB討交正輸出中制作8位的色差信號，從而由于基于y冪(powery)的高階位(high-orderbit)擴張而難以進行色差矩陣限幅，所以可以在高亮度區(qū)域大幅度地改善色差限幅和色調旋轉。而且，關于亮度信號，為了匹配應該輸出8位長、即255灰度，通過非線形4交正單元進行與前面的RGB討交正相對的A討交正位置對應的非線形處理，乂人而可以確〗呆動態(tài)范圍寬的亮度〗言號。上述RGB討交正單元由于在i殳置4氐感光度時，以與現(xiàn)有4支術相同的位長來輸出RGBy校正，且未使用乂人增益增大中擴張的高階位，線。另一方面，當設置高感光度時，從低亮度到中亮度根據(jù)上述低感光度用RGBY曲線，使設置低感光度時的拍攝圖像與對比度匹酉己。而且，通過在高亮度區(qū)域，使用具有基于y冪的曲線的高感光度用RGBY曲線，輸出位擴張大于上述輸出位長的信號，,人而如上所述，可以實現(xiàn)對高亮度區(qū)域上的大幅度顏色旋轉進^亍抑制和動態(tài)范圍的擴大。而且，上述Ay校正單元例如，在由RGBY曲線中從低亮度到中亮度的形成畫面Y曲線所構成的區(qū)域中，使用設置將Ay校正輸入直接作為AY校正輸出的直線狀。另一方面，以從形成畫面y曲線切換為冪,"曲線的切換點為基準，在這以后的高亮度區(qū)域中，使用由壓縮曲線構成的AY曲線以便匹配255灰度，并進行亮度信號的灰度轉換，從而可以保持高亮度部的灰度不變地確保動態(tài)范圍。在這種情況下，雖然可以在低亮度中亮度區(qū)域設置低感光度時，匹配對比度，但是由于僅在高亮度區(qū)域上進行灰度壓縮，所以在該區(qū)域上，灰度不足且亮度再現(xiàn)性劣化。例如，在包括很多高亮度部分的攝像圖像中，恐怕會出現(xiàn)該影響。因此，上述A討交正部通過任意畫出Ay曲線(非線形4交正曲線)，也可以實現(xiàn)與亮度信號的動態(tài)范圍壓縮的同時改善亮度信號灰度。具體而言，上述圖i象信號處理裝置還包括直方圖沖企波單元，對亮度信號進行直方圖檢波，并確定直方圖集中的亮度區(qū)域；以及Ay曲線生成單元，適當?shù)厣葾y曲線，以便緩和直方圖集中的亮度區(qū)域上的灰度壓縮的程度，上述Ay校正單元根據(jù)從上述Ay曲線生成單元供給的AY曲線來進行亮度信號的灰度轉換。在這種情況下，在高亮度部分直方圖集中這樣的圖像中，通過在高亮度側修正為具有灰度特性的AY曲線，,人而可以改善高亮度的灰度4爭性。另一方面，當進行高感光度用的灰度轉換時，在通常的RGBy表的基礎上，還必須裝配用于AY校正的AY表，從而導致電路規(guī)模增大。因此，也可以為上述A討交正單元相對于RGBy曲線，^吏用Ay曲線進行亮度信號的灰度轉換，其中，上述Ay曲線，在由從低亮度到中亮度的形成畫面Y曲線構成的區(qū)域中，是將Ay校正輸入作為Ay校正直接輸出的直線狀，在從形成畫面y曲線到y(tǒng)"22曲線的切換點為基準以后的高亮度區(qū)域中，是為了匹配255灰度的近似直線。在這種情況下，由于可以不參照Ay表，通過簡單的函凄t計算來進4于亮度信號的灰度轉換，所以可以降低電路規(guī)模。而且，當如本本發(fā)明一樣地將較寬的動態(tài)范圍信號灰度轉換為輸出格式的8位時，存在高亮度側的灰度感不足的問題。與此相對，例如，通過例如孔闌補償，從而可以補償高亮度的分辯特性。具體而言，在本發(fā)明涉及的圖像信號處理裝置中，還包括高通濾波器，從基于上述RGBy校正羊元的RGBy校正前的G信號和y校正前的RGB信號而計算出的亮度信號、或者基于y轉換輸出信號而計算出的亮度信號中的任一個或者兩個中獲得高頻信號；亮度信號電平檢測單元，輸入Ay校正之后或者之前的亮度信號，檢測例如超過上述Ay曲線從直線切換為被灰度壓縮的曲線的變化點的部分，并在變化點以下的部分將增益值i殳置為0,在超過變化點的部分對應于亮度信號電平輸出增益值01。而且，將上述高通濾波器的輸出和來自上述電平^r測單元的增益值相乘并生成高頻補充信號，并與亮度信號相加。由此，可以將高亮度區(qū)域上的邊緣部分重疊于亮度信號，補償高亮度的分辨率特性。通過將本發(fā)明涉及的圖像信號處理裝置安裝于數(shù)碼照相才幾，從而可當每次設置感光度時設置適當?shù)墓腆w攝像元件的輸出信號電平，并可通過有效地^吏用固體才l像元件本來具有的輸出范圍來擴大動態(tài)范圍，同時，可降低飽和電荷量附近的色調旋轉。但是，對RGBY校正輸出進行位擴張并對亮度信號進一步進行Ay校正這樣的高感光度用灰度轉換，與通常的灰度轉換相比系統(tǒng)控制負荷變高。因此，當將圖像信號處理裝置安裝于攝像裝置時，也可以還包括選擇輸出單元，其在上述靜態(tài)圖像攝影模式下，輸出通過上述AY校正單元進行灰度轉換后的亮度信號，以便匹配輸出位長，并在上述監(jiān)浮見才莫式下，直接輸出通過上述顏色轉換單元制作的亮度信號。在這種情況下，數(shù)碼照相機在監(jiān)視模式下，不使用Ay校正，輸出的亮度信號被限幅在255灰度并除去了高亮度部分的信息，但是由于未保存圖像，所以即使優(yōu)先降低系統(tǒng)控制負荷也沒有問題。16根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種卓越的圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法，其可以在合適的動態(tài)范圍內將從固體攝像元件等獲得的圖像信號轉換為由動態(tài)范圍亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb等)形成的圖像信號。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種卓越的圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法，其在每次設置數(shù)碼照相才幾的感光度時設置適當?shù)墓腆w攝像元件的llr出信號電平，并通過有效地使用固體攝像元件本來具有的輸出范圍來擴大動態(tài)范圍，同時可以獲得色調旋轉少的圖像。根據(jù)本發(fā)明，由于可以在對RGBY校正處理的輸出電平(位長)進行擴張后制作亮度信號和色差信號，所以對于色差信號而言，由于不存在基于現(xiàn)有技術中的RGBy校正的限幅，所以可以改善動態(tài)范圍和顏色^走4爭。對于顏色力走轉及顏色動態(tài)范圍而言，雖然在對進行位擴張的RGBY輸出進行色差轉換的過程中，對色差信號進行限幅，4旦是通過具有充分的RGBy輸出電平，^人而可以實現(xiàn)大幅度;也抑制顏色旋轉和動態(tài)范圍的擴大。而且，關于亮度信號，進一步進行亮度專用的非線形處理從而使輸出匹配于255灰度，因此可以獲得動態(tài)范圍寬的亮度信號。而且，由于亮度信號的高感光度用灰度轉換與通常的灰度轉換相比，系統(tǒng)控制負荷變高，所以在安裝有本發(fā)明涉及的圖像信號處理的攝影裝置中，僅當拍攝靜態(tài)圖像時使用高感光度用灰度轉換，而當僅進行取景器輸出的監(jiān)4見才莫式時不4吏用該高感光度用灰度轉換，從而可以降低系統(tǒng)控制負荷。本發(fā)明的其他目的、特征及優(yōu)點將通過后面本發(fā)明的實施例和附圖進行的詳細說明來加以明示。圖1是本發(fā)明的一實施例涉及的圖像信號處理裝置的構成的示意圖2是通過Y校正將該1023灰度的RGB圖像信號分配為255灰度，以便適合于作為輸出格式的JPEG的狀態(tài)的示意圖3是當設置為ISO200且增益增大時，將飽和電荷量500mV直接作為AD轉換輸出的分辨率、即10位(1023灰度)，并使用超過250mV的信號的狀態(tài)的示意圖4是本發(fā)明涉及的圖像信號處理裝置用于進行當設置為ISO200、ISO400等時的動作的功能的構成的示意圖5是AGC4的增益增大的輸入輸出例的示意圖6是Y""曲線和形成畫面y曲線的示意圖7是將10位的增益增大輸出作為輸入，并輸出9位的RGBy曲線的構成例的示意圖8是當設置為ISO200時，用于調整亮度信號的輸出位長的A丫校正曲線的構成例的示意圖9是以任意畫出Ay曲線的方式而構成的圖^f象信號處理裝置的構成例的示意圖10是通過跨越整個亮度區(qū)域來進行灰度壓縮，從而實現(xiàn)高亮度區(qū)域上的灰度改善的Ay曲線的構成例的示意圖11是近似直線的Ay曲線的構成例的示意圖；圖12是構成為通過孔闌補償來補償高亮度的分辨特性的圖像信號處理裝置的構成例的示意圖13是電平才企測部16的輸出特性的示意圖14是對亮度信號進行基于孔闌補償?shù)母哳l補償時的高亮度的分辨特性的it明圖15是由RGBy沖交正部9輸出最終255灰度壓縮的特性的示意圖16是僅在拍攝靜態(tài)圖像時，使用高感光度用灰度轉換的圖像信號處理裝置的構成例的示意圖17是當對飽和信號量(最大輸出)500mV的CCD傳感器輸出在IO位進行AD轉換時，當為ISOIOO，將全部500mV作為1023灰度使用直至信號振幅的上限的狀態(tài)的示意圖18是當為ISO200時，將飽和電荷量的一半設置為信號振幅的上限，并爿務傳感器4餘出250mV作為1023灰度并i"吏用輸入4言號的狀態(tài)的示意圖19A是IS0100、ISO200、和ISO400的感光度分別輸出Y亮度信號的總和y特性的示意圖19b是在低頻區(qū)域使用iso100y的曲線、同時在與//22曲線交叉以后的高頻區(qū)域上4吏用y1/22曲線、形成畫面用的ISO200400RGBy曲纟乂的示意圖；以及圖20是當設置為iso400時，用于調整亮度信號的輸出位長的Ay校正曲線的構成例的示意圖。附圖才示i己1CCD傳感器2CDS(CorrelatedDoubleSampling)電^各3AD轉換器4AGC(AutomaticGainControl)5AWB(AutoWhiteBalance)8去馬賽克處理部9RGB討i正部10Y矩陣計算部11C矩陣計算部12Ay一交正部13直方圖枱，波部14Ay表生成部15高通濾波器16電平檢測部具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進4亍詳細i兌明。在圖1中示出了本發(fā)明的一實施例涉及的圖像信號處理裝置的構成。該圖像信號處理裝置基于對從固體攝像元件等獲得的圖像進行信號處理而獲得的RGB圖像信號，輸出亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb等)。在圖1所示的例子中，示出了用于當設置為ISOIOO、即最低ISO感光度時的動作的功能構成。CCD傳感器1使用CCD等的固體攝像元件。其將具有光電轉換效果的各像素二維排列，例如，在受光側配置有G方格RB彩色編石馬+反(GcheckeredRBcolorcodingsingleplate)。在各4象素中存4諸與通過各濾色器的射入光量相對應的信號電荷，可根據(jù)從各像素讀出的3色的各信號電荷量來再現(xiàn)該像素位置上的射入光的顏色。來自CCD傳感器1的^f象素信號，在CDS(CorrelatedDoubleSampling,相關復式取樣)電路2中，從CCD傳感器1接收的信號的低噪聲被高精度地抑制，然后，通過AD轉換器3轉換成數(shù)字信號。并且，在通過AGC(AutomaticGainControl:自動增益控制電^各)4進行適當?shù)脑鲆婵刂坪?，通過AWB(AutoWhiteBalance:自動白平4軒)5進^f亍白平4軒增益來再現(xiàn)適當?shù)念伾珷顟B(tài)，并通過去馬賽克(demosaic)處理部8生成RGB圖^象^f言號。在RGBy校正部9中，為了在由監(jiān)視器等輸出攝影圖像時對灰度進行正確i也再現(xiàn)而對RGB信號進行灰度轉換。當對CCD傳感器1的輸出在10位進行AD轉換時，通過y校正對10位(即1023灰度)的RGB圖像信號再分配為8位(即255灰度)。然后，分別在Y矩陣計算部10及C矩陣計算部11中，將RGB圖像信號色空間轉換為亮度信號和色差信號(Y/Cr/Cb),并在編碼器(未圖示)中進行JPEG壓縮后，在記錄介質(未圖示)中保存數(shù)據(jù)。在當前從被拍才聶對象的平均曝光量直至CCD的飽和電平為止沒有富余存在的狀態(tài)下，當為最低ISO感光度時，將CCD的飽和電平作為標準增益，即作為ISO100中的4吏用信號振幅的上限。例如，當為ISO100時，將全部500mV作為1023灰度進行使用(參照圖17)。而且，通過y校正將該1023灰度的RGB圖像信號分配為255灰度，以便適合作為輸出格式的JPEG。在這種情況下，對于飽和電荷量500mV的CCD傳感器，當為ISO100時，不能4吏用超過設置為飽和電荷量的1023灰度的數(shù)據(jù)(參照圖2)。另一方面，在高于最低ISO感光度的ISO感光度設置中，通過將在CCD輸出中所使用的信號量僅減少(縮小)增益部分，從而實現(xiàn)高感光度，并可對在曝光校正中無法獲得充分感光度的低光照度被拍攝對象進行拍攝。由于將曝光量設置得低于標準曝光，所以直至飽和電荷量為止的富余變大，另一方面，在現(xiàn)有技術中，由于僅使用信號振幅的上限降低增益部分，所以從該上限到飽和電荷量為止變?yōu)槲碸吏用的區(qū)i或。例如，當為ISO200時，將該傳感器的一半輸出即250mV設置為1023灰度(參照圖18),并僅使用CCD最大輸出即々包和電荷量的一半。當為ISO200時，不管超過使用信號振幅的上限250mV的信號作為CCD傳感器的輸出是有效的，一般都是在1023灰度限幅并不4吏用1023灰度以上的灰度。與此相對，在本實施例中，即使當改變ISO感光度設置并進行增益增大時，通過不改變〗吏用信號振幅的上限，有效4吏用直至々包和電^"量為止的區(qū)i或，乂人而才廣大^力態(tài)范圍(dynamicrange)。具體而言，如圖3所示，即使當設置為ISO200并進行增益增大時，將飽和電荷量500mV直接設置為AD轉換輸出的分辨率、即10位(1023灰度)，對超過250mV的信號進行RGBy校正電平(位長)擴張并加以輸送，并適當?shù)卦O置非線性處理及這以后的處理，從而可以改善動態(tài)范圍，同時，可以實現(xiàn)降低顏色4^轉，并可獲得更為良好的圖像。在圖4中示出了本發(fā)明涉及的圖像信號處理裝置用于進行當被設置為ISO200時的動作的功能的構成。在G方格RB的彩色編碼板照相機中，對CCD傳感器1的輸出信號進行CDS處理后進行AD轉換而獲得的4fet字信號的部分與如圖1所示的結構相同。在圖5中示出了AGC4的增益增大的輸入輸出例。當i殳置為ISO100時，將來自AD轉換器3的1023灰度的輸入x1(即，通過(through))并在1023灰度輸出。另一方面，當設置為ISO200時，將相當于ISO感光度部分的6dB施加于1023灰度的輸入(參照圖5(A))，然后無需如原來那樣在1023灰度限幅，而在+6dB的2047灰度這樣的較寬范圍上輸出(參照圖5(B))，并直至后面的RGBy校正為止輸出動態(tài)范圍的較寬信號。沖艮據(jù)如圖4所述的構成，可以在乂于RGBy氺交正處理的豐lr出電平(位長)進行擴張后生成亮度信號和色差信號。在這種情況下，對于色差信號而言，由于不存在基于原來的RGBy校正的限幅，所以可以改善動態(tài)范圍和顏色旋轉。而且，對于亮度信號而言，通過為了匹配作為輸出才各式的255灰度而進行非線性處理(在本i兌明書中，被稱為"Ay校正")，從而可以獲得動態(tài)范圍較寬的亮度信號。將在后面^tAy才交正進^S羊細"i兌明。設置為ISO200時與設置為ISO100時的信號處理的主要不同在與以下幾點。(1)對增益控制提升以后的信號電平進行擴張，并將動態(tài)范圍較寬的信號輸送給后續(xù)的信號處理。(2)與RGBy曲線不同，y校正輸出信號的位長更長。(3)對亮度信號進行Ay校正，與信號處理位長不同。對于顏色旋轉及顏色動態(tài)范圍而言，雖然在對被進行位擴張的RGBY輸出進行色差轉換的過程中，對色差信號進行限幅，但是由于具有充分的RGBy輸出電平，從而可以實現(xiàn)大幅度地抑制顏色旋轉和動態(tài)范圍的擴大。在圖5中，舉例如下當為最低ISO感光度100時，將動態(tài)范圍設置為150%,而作為高感光度模式的ISO200時，將動態(tài)范圍擴張為300%的2047灰度。但是，理論上，當為ISO400時，擴張為600%的4095灰度，后面同樣地當為ISO800時，擴張為8191灰度，當為ISO1600時，擴張為16383灰度這樣的情況下，也可以以高感光度來改善動態(tài)范圍。此外，此處所說的動態(tài)范圍100%是指輸入683而l命出255的情況。在RGBy沖乏正部9中，當為ISO200時，對來自自動增益控制電路4的11位(=2047)的RGB圖像信號輸入進行灰度轉換。通常的RGB討t正曲線的輸出為8位，并通過下面的公式來計算亮度信號和色差信號。公式1Y-0.3R+0.59G+0.UB...(1)R-Y=0.7R-0.59G-0.11B…(2)B-Y=-0.3R-0.59G+0.89B...(3)理想的RGBY曲線為/22(y冪)和sRGBy。但是，當將輸出電平匹配84立長時，為了形成實際的畫面而y吏用的y曲線(下面，稱為"形成畫面y，，)大多情況都偏離該rgby曲線。因此，其結果是，實際形成畫面y曲線的特性偏離理想的y曲線，從而產生亮度灰度表現(xiàn)不足、色差信號發(fā)白(blownouttowhite)、以及色調旋轉等副作用。在圖6中示出了在電視機中，理想的f"曲線和形成畫面Y曲線的例子。其中，用虛線表示？/2'2曲線，用實線表示形成畫面Y曲線。當如圖6所示地進行i殳置時，若相對于信號輸入"1023"(即，將動態(tài)范圍設置為150%)畫出？/22,則輸出并不取到8位的255灰度，而是使用至305灰度。與此相對，考慮中亮度區(qū)域中的對比度間和高亮度區(qū)域中的灰度，設計與"255"輸出相配合的形成畫面Y曲線。其結果是，雖然高亮度灰度可以想辦法僅確保輸入信號電平，但是由于偏離/22，可以觀察色差信號發(fā)白及色調旋轉。為了抑制該副作用，雖然可以考慮一種觀察亮度信號電平而消除顏色的系統(tǒng)，<旦是產生如下問題由于丟失了顏色所以導致呈現(xiàn)圖像發(fā)白。一般若由于y冪曲線偏離，則發(fā)生色調旋轉。因此，在本實施例中，通過將RGBY校正輸出以比最終(本圖像信號處理裝置的輸出時)的輸出位長更長地擴張的方式進行位擴張，從而進4于具有接近理想y曲線的特性的RGBy才交正，以實現(xiàn)去除顏色轉換處理前的色調旋轉的主要因素。具體而言，在RGBy校正部9中，例如，當為ISO200時，通過具有9位的輸出，從而對于色差信號，可以通過接近/"和sRGB丫的特性來制作色差信號。而且，關于亮度信號Y，通過后面的AY校正部12來進行適當?shù)幕叶葔嚎s，從而獲得8位的輸出信號。^妻下來，對RGBy才交正部9所4吏用的RGBy曲線的構成方法進行說明。在圖7中示出了將11位的增益增大輸出作為輸入并輸出9位的RGB討交正曲線的構成例。當為最低ISO感光度100時，設置150%的動態(tài)范圍(1023灰度)，以便當為ISO200時，可以構成為確保300%的動態(tài)范圍(2047灰度)。當將感光度才莫式i殳置為ISO100時，由于信號輸入只到1023,所以相對于1023灰度的y輸入，RGBY校正部9與現(xiàn)有技術同樣地在255灰度進行Y輸出(參照圖7中的點劃線)。在這種情況下，由于未使用從自動增益控制電路4被擴張后的高階位(即，限幅在1023),所以不需要對亮度信號進行勿校正(參照圖1)。與此相對，當將感光度模式設置為ISO200時，如圖5所示，由于在前面的AGC3上通過增益增大來進行位擴張，所以具有ISO100時(假設為150%動態(tài)范圍)的2倍、即300%動態(tài)范圍的4言號變?yōu)橄騌GBy校正部9的y4敘入。RGBy校正部9通過^吏專t出乂人8位進4亍1位擴張后變?yōu)?位這樣的RGBy曲線對該l命入信號進4亍灰度轉換。在圖7中如實線所示，在高亮度區(qū)域，通過例如使用//22作為RGBy曲線，從而降低了色調旋轉，同時確保了動態(tài)范圍。而且，乂人4氐亮度直至高亮度，與ISO100同樣地4吏用形成畫面y曲線，匹配對比度。如圖7所示的^f立擴張后的ISO200用的RGB討交正曲線在llr入信號為100%左右、即形成畫面Y曲線和Y""曲線交叉點，從形成畫面y曲線轉換為Y""曲線。而且，在該高感光度才莫式的RGBy校正中，將具有由2047灰度構成的300。/。的動態(tài)范圍的Y輸入轉換為419灰度的yl敘出。具有如圖7所示的特性的RGB"y表凈皮存儲在例如R()M(ReadOnlyMemory,只讀存^f渚器)中力口以^f呆存。由RGBy校正部9的9位輸出被輸送給后面的Y矩陣計算部lO及C矩陣計算部ll,進ff顏色壽t4奐處理。亮度信號Y作為上面公式(1)的運算結果變?yōu)?位輸出。在后續(xù)的Ay校正部12中，將該9位的亮度信號壓縮為輸出格式的8位。由此，可以最大限度地產生RGBY校正輸出，并可以確保亮度灰度。在圖8中示出了A討交正曲線的構成例。當為ISO100時，如上所述，不進行動態(tài)范圍的擴張。因此，如圖8中的虛線所示，直接將8位的A討交正輸入作為Ay4吏正輸出。即，這種情況下的Ay才交正曲線為直線。另一方面，當為ISO200時，如圖7所示，由于RGB討吏正輸出為419灰度，所以需要對其進行Ay校正并壓縮為輸出格式的8位。如圖8所示的Ay曲線，對于RGBY曲線中從低亮度到中亮度的形成畫面Y曲線所構成的區(qū)i或，將A]4交正llr入直^秦^r出成為直線狀，但是在高亮度區(qū)域被畫為壓縮的曲線，以便收縮在255灰度。由此，可以保持高亮度部的灰度不變地確保動態(tài)范圍。此處所說的高亮度區(qū)域是指在RGBY曲線上，以乂人形成畫面Y曲線向/22曲線切換點(參照圖7)為基準，此基準以后的亮度區(qū)域。具有如圖8所示的特性的Ay表被存儲在例如ROM中加以保存。在此，作為RGBy校正部9的輸出從8位進行1位擴張到9位時的效果的一例，列舉黃色信號處理(黃色為R:G:B=l:1:0)，實際的灰度電平的計算結果總結為下表。RGBy輸入150電平(level)在現(xiàn)有例(8位)和本實施例(9位)中均為相同的電平輸出。但是，隨著輸入電平增大為900、1500、2000，在現(xiàn)有例中，y輸出粘貼(sticks)為(R-Y)=28、(B-Y)=-227，對于色差沒有變化。與此相對，在本實施例中，雖然輸入信號為900,且(B-Y)粘貼為255,但是無需粘貼(R-Y)輸出地呈線性增加，其結果可以抑制色調旋轉。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>使用如圖8所示的勿曲線來進行亮度信號的灰度轉換時，在低亮度中亮度區(qū)i或中，當i殳置為ISOIOO時，可以匹配對比度，同時由于僅進行高亮度區(qū)域的灰度壓縮，所以在該區(qū)域上，高亮度灰度不足。例如，在包括高亮度部分多的攝像圖像中，恐怕會出現(xiàn)該影響。因此，在A討交正部12中，通過^f壬意畫出Ay曲線，也可以實現(xiàn)亮度信號的動態(tài)范圍壓縮的同時改善亮度信號灰度。例如，在高亮度部分集中的圖像中，通過在高亮度側對具有灰度特性的AY曲線進行修正，從而可以改善高亮度的灰度特性。在圖9中示出了以任意畫出Ay曲線的方式構成的圖像信號處理裝置的構成例。直方圖沖全波部13對,人Y矩陣計算部IO輸出的亮度信號Y進行直方圖檢波，并判別直方圖集中的亮度區(qū)域。在Ay曲線生成部14中，適當i也生成Ay曲線，以使^爰和直方圖集中的亮度區(qū)域上的灰度壓縮的程度，并將此作為Ay表提供給Ay校正部12。在圖10中用實線示出了通過直方圖檢波部13及Ay表生成部14制作的、通過跨越整個亮度區(qū)域來進行灰度壓縮，從而實現(xiàn)高亮度區(qū)域上的灰度改善的Ay曲線的構成例。雖然當設置為ISO200時，將具有419灰度的RGB討交正輸出作為Ay輸入，對此進^亍A討交正并壓縮為輸出格式的8位，但是與如圖8所示的Ay曲線不同，對不僅包括高亮度部，還包括低亮度中亮度區(qū)域進行灰度壓縮，并通過平滑的曲線來連4妻中亮度區(qū)域和高亮度區(qū)域。另一方面，當進行高感光度用的灰度轉換時，在通常的RGBy表的基礎上，還必須裝配由Ay校正部12所使用的Ay表，從而導致電路規(guī)模增大。因此，當將如圖8所示的Ay曲線替換為通過圖11的實線所表示的近似、直線特性時，在A討交正部12中，由于可以不參照Ay表，通過簡單的函lt計算來進行亮度信號的灰度轉換，所以可以降低電路規(guī)模。而且，當像本實施例一樣地將較寬的動態(tài)范圍信號灰度轉換為輸出格式的8位時，雖然高亮度側的灰度感不足，但是通過例如孔闌補償，^v而可以補償高亮度的分辯特性。在圖12中示出了這種情況下的圖像信號處理裝置的構成例。RGBy校正前的G信號、或者來自通過Y矩陣部10制作的RGB圖像信號的亮度信號Y中的一個或者兩個輸入到高通濾波器(HPF)15，從而獲得高頻信號。HPF15例如由-1、2-1、3TAP濾波器等構成。電平檢測部16輸入Ay校正后的亮度信號Y，并檢測超過Ay曲線從直線切換為灰度壓縮的曲線的變化點的部分，在變化點以下的部分將增益值定為0，在超過變化點的部分，輸出與亮度信號電平相對應的增益值0-1。電平檢測部16的輸出特性如圖13所示。而且，對HPF15的輸出和來自電平;f企測部16的增益值進行相乘后生成高頻補償信號，并將該信號與Ay校正部12輸出的灰度轉換后的亮度信號Y進行相加，從而獲得最終的亮度信號Y。由此，可以將高亮度區(qū)域的邊緣部分(edgeportion)重疊于亮度信號，并可補償高亮度的分辯特性。例如，當高亮度區(qū)域的邊緣如圖14(A)所示時，則生成如圖14(B)所示的高頻補償信號，并當將他們相加后，如圖14(C)所示，變?yōu)樵谶吘壊糠职}沖成分的亮度信號，即使進行灰度壓縮也容易殘留邊緣。此外，在圖12中，雖然將校正部12的輸出與高頻補償信號相加，但是即使將該高頻補償信號與A^交正前的亮度信號相加，也可以獲得同樣的效果。在圖15中示出了將基于RGBy校正部9的位擴張的y校正特性(參照圖7)、與通過A討交正部12對亮度信號取到輸出才各式的8位的方式進行Ay校正的AY校正特性(參照圖8)進行綜合的、ISO100時的1023灰度的y輸入、以及相對于ISO200時的2047灰度的y輸入的最終的255灰度壓縮輸出的特性。在圖15中，通過虛線表示設置ISO100時的Y曲線。而且，通過點劃線來表示在i殳置ISO200時基于RGBy校正部9的討命出。如上所述，在RGBy曲線上，以從形成畫面y曲線向y"22曲線切換點為基準，將這以后的高亮度區(qū)域作為AY壓縮區(qū)域。而且，在該區(qū)域中，進行基于AY校正的灰度轉換，其結果是，可以獲得通過實線所示的最終的255灰度壓縮輸出的特性。關于亮度信號Y,對9位的RGBy校正輸出，以上面的公式(l)為基礎來進行計算，并適用上述Ay校正將其壓縮為輸出格式的8位。另一方面，關于色差信號，對9位的RGB^交正輸出，以上面的公式(2)~(3)為基礎來進行計算，并將該計算結果限幅為8位后作為色差信號加以輸出。在相只十于現(xiàn)有4支術的8位y^r入進^亍8位y豐命出的RGBy才交正中，形成畫面Y曲線從y冪偏離(參照圖6)，并存在由于RGBy曲線、色差矩陣中的限幅而產生色調i走轉和發(fā)白這樣的問題。與此相對，在本實施例涉及的圖^f象信號處理中，通過才艮據(jù)Y冪(Y1/22)的9位的RGBy才交正輸出來制作8位的色差信號，從而由于通過基于y冪的高階位擴張而難以進4亍色差矩陣限幅，所以可以在高亮度區(qū)域大幅度地改善色差限幅和色調旋轉。通過將如上所述的圖i象信號處理裝置安裝于數(shù)碼照相4幾，從而可當每次設置感光度時設置適當?shù)墓腆w^t聶像元件的輸出信號電平，并可通過有效地使用固體攝4象元件本來具有的輸出范圍來擴大動態(tài)范圍，同時可降低飽和電荷量附近的色調旋轉。但是，對RGBy校正輸出進行位擴張并對亮度信號進一步進行Ay校正這樣的高感光度用灰度轉換與通常的灰度轉換相比，系統(tǒng)控制負載變高。因此，通過僅當拍攝靜態(tài)圖像時適用高感光度用灰度轉換，而當僅進行取景器輸出的實時監(jiān)視(圖像確認)時不適用該高感光度用灰度轉換，從而也可以降低系統(tǒng)控制負荷。在圖16中示出了在這種情況下的圖像信號處理裝置的功能構成。如圖16所示，在亮度信號Y的輸出端，安裝有用于對Y矩陣計算部10的輸出、或者Ay校正部12的輸出進行擇一選擇的選擇單元，在監(jiān)視模式下，選擇輸出前者，當拍攝靜態(tài)圖像時，選擇輸出后者。在監(jiān)視才莫式下，不適用Ay校正，輸出的亮度信號一皮限幅在255灰度并除去了高亮度部分的信息，但是由于未保存圖像，所以即使優(yōu)先降低系統(tǒng)控制負荷也沒有問題。產業(yè)上的可利用性上面，參照指定實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明。但是，本領域技術人員應該明白在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內可以對該實施例進4于各種變形、應用。雖然在本i兌明書中，通過NTSC(NationalTelevisionSystemCommittee,國家電視系統(tǒng)委員會)等的電視信號而取一般的y22為例，對Y校正進行說明，但是本發(fā)明的主旨并不僅限于此。通過將本發(fā)明應用于例如，sRGB和AdobeRGB等其他的才各式，乂人而可以發(fā)揮同樣的效果。而且，雖然在本說明書中，列舉在作為數(shù)碼相機的高感光度才莫式的ISO200時將動態(tài)范圍擴張為200%的2047灰度的例子，但是也可以在進一步^是高ISO感光度時改變y曲線，并擴大動態(tài)范圍。理論上，可以在ISO400時400%的4095灰度、以后同4羊i也在ISO800時8191灰度、當為ISO1600時16383灰度這樣的方式來改善只是增益部分的動態(tài)范圍。但是，確保AGC提升以后的信號電平，同時需要準備更大的RGBy表。在圖19A中示出了各個ISOIOO、ISO200、ISO400的感光度的Y亮度信號輸出總和y特性。當在最4氐ISO感光度100時J殳置150%的動態(tài)范圍，則當為ISO400時，通過增益增大來進行位擴張。因此，具有ISO100時4倍(600%)的動態(tài)范圍的信號變?yōu)镽GBy才交正的輸入。對該輸入信號適用輸出為8位、即從255灰度變?yōu)閿U張位長的575灰度的RGBy曲線。而且，通過在高亮度部適用y"22，降低色調旋轉，并確保動態(tài)范圍。而且，從^f氐亮度到高亮度，與ISOIOO同樣地-使用形成畫面Y曲線，匹配對比度。在圖19B中示出了在低頻適用ISO100Y曲線，同時在與y"22曲線相交叉以后的高頻4吏用Y"2'2曲線的、形成畫面用的ISO200400RGBy曲線。而且，雖然該RGBy校正輸出，以上面公式(1)為基礎來計算亮度信號，但是由于當為ISO400時RGBy校正輸出為575灰度，所以需要對此進4亍A討交正并壓縮為#T出才各式的8位。如圖20所示，-這種情況下的Arf交正曲線相只于于在RGBy曲線一皮畫為以下這種曲線在/人j氐亮度到中亮度為止的形成畫面y曲線而構成的區(qū)i或中，是將A討交正輸入直4妄輸出的直線狀，在以從形成畫面y曲線向V72'2曲線的切換點為基準且該基準以后的高亮度區(qū)域上，是進行壓縮以便取到255灰度的曲線。由此，可以保持高亮度部的灰度不變來確保動態(tài)范圍。綜上所述，雖然在例示的實施例中對本發(fā)明進行了說明，但是本i兌明書所記載的內容并不〗叉限于此。應該參照本發(fā)明所要保護的范圍來判斷本發(fā)明的主旨。權利要求1.一種圖像信號處理裝置，用于基于被拍攝對象的攝像圖像輸出規(guī)定的輸出位長的亮度信號及色差信號，所述圖像信號處理裝置包括圖像信號輸入單元，用于輸入已拍攝的被拍攝對象的圖像信號；放大單元，用于對輸入的圖像信號的動態(tài)范圍進行擴張；計算單元，基于對所述動態(tài)范圍進行擴張后的圖像信號來計算RGB信號；RGBγ校正單元，對所述RGB信號進行RGBγ校正，并作為位擴張大于所述輸出位長的信號進行輸出；轉換單元，基于通過所述RGBγ校正單元進行位擴張后的RGB信號，計算亮度信號及色差信號；以及非線性校正單元，進行非線性校正，以便所述計算出的亮度信號的輸出電平匹配所述輸出位長。2.根據(jù)權利要求1所述的圖像信號處理裝置，其特征在于，所述圖像輸入單元還包括感光度設置單元，輸入通過固體攝像元件拍攝的圖像信號，并設置所述輸入的圖像信號的感光度，其中，擴張了動態(tài)范圍的圖l象信號包括由所述感光度設置單元設置高感光度時的增益增大而產生的高亮度側的輸出范圍。3.根據(jù)權利要求1所述的圖像信號處理裝置，其特征在于，所述RGB討交正單元，在由所述感光度設置單元設置低感光度時，使用進行匹配于所述車敘出位長的輸出的4氐感光度用RGBy曲線，在由所述感光度設置單元設置高感光度時，使用高感光度用RGBY曲線，輸出位擴張大于所述輸出位長的信號，其中，所述高感光度用RGBy曲線在從低亮度到中亮度基于所述低感光度用RGBy曲線，同時在高亮度區(qū)域具有基于Y冪的曲線。4.根據(jù)權利要求3所述的圖像信號處理裝置，其特征在于，所述非線性4交正單元，相對于RGBy曲線，4吏用非線性才交正曲線進行亮度信號的灰度轉換，其中，所述非線性校正曲線，在由從低亮度到中亮度的形成畫面Y曲線構成的區(qū)域中，是將向所述非線性才交正單元的輸入直接作為所述非線性校正單元的輸出的直線狀，在從形成畫面y曲線到冪y曲線的切換點以后的高亮度區(qū)域中，是為了匹配255灰度的壓縮曲線。5.根據(jù)權利要求3所述的圖像信號處理裝置，其特征在于還包括..直方圖檢波單元，對亮度信號進行直方圖檢波，并確定直方圖集中的亮度區(qū)域；以及非線性才交正曲線生成單元，適當;l也生成非線性才交正曲線，以便緩和直方圖集中的亮度區(qū)域上的灰度壓縮的程度，其中，所述非線性4交正單元4艮據(jù)乂人所述非線性校正曲線生成單元供給的非線性校正曲線進行亮度信號的灰度轉換。6.根據(jù)權利要求3所述的圖像信號處理裝置，其特征在于，所述非線性校正單元，相對于RGBy曲線，使用非線性校正曲線進行亮度信號的灰度轉換，其中，所述非線性校正曲線，在由從低亮度到中亮度的形成畫面Y曲線構成的區(qū)域中，是將向所述非線性校正單元的輸入直接作為所述非線性4交正單元的輸出的直線狀，在,人形成畫面y曲線到Y冪曲線的切換點以后的高亮度區(qū)域中，是為了匹配255灰度的近似直線。7.根據(jù)權利要求4所述的圖像信號處理裝置，其特征在于還包括高通濾波器，從基于所述RGB討交正單元的RGBy校正前的G信號和討交正前的RGB信號而計算出的亮^f復信號、或者基于y轉換輸出信號而計算出的亮度信號中的任一個或者兩個中獲得高頻信號；亮度信號電平4全測單元，輸入非線性一交正之后或者之前的亮度4言號，;險測超過所述非線性4交正曲線乂人直線切:換為^皮灰度壓縮的曲線的變化點的部分，并在變化點以下的部分將增益值設置為0，在超過變化點的部分對應于亮度信號電平輸出增益值01;以及高亮度分辨率特性補償單元，將所述高通濾波器的輸出和來自所述電平一企測單元的增益^f直相乘并生成高頻補償^言號，并將所述高頻補償信號與亮度信號相加。8.根據(jù)權利要求1所述的圖像信號處理裝置，其特征在于還包括選擇輸出單元，用于安裝于具有靜態(tài)圖像拍攝模式和圖像確認用的監(jiān)視模式的攝像裝置，所述選擇輸出單元，在所述靜態(tài)圖像拍攝模式下，輸出通過所述非線性校正單元進行灰度轉換后的亮度信號，以便匹配輸出位長，并在所述監(jiān)視模式下，直接輸出通過所述轉換單元生成的亮度信號。9.一種圖像信號處理方法，用于基于被拍攝對象的攝像圖像來輸出規(guī)定的輸出位長的亮度信號及色差信號，所述圖像信號處理方法包纟舌以下步-驟信號輸入步驟，用于輸入已拍攝的被拍攝對象的圖像；;故大步驟，用于對輸入的圖像信號的動態(tài)范圍進行擴張；計算步驟，基于對所述動態(tài)范圍進行擴張后的圖像信號來計算RGB信號；RGBy校正步驟，對所述RGB信號進行RGBy校正，并作為位擴張大于所述輸出位長的信號進行輸出；轉換步驟，基于通過在所述RGBY校正步驟中進行位擴張后的RGB信號來計算亮度信號及色差信號；以及非線性4交正步驟，進行非線性4交正，以Y更所述計算出的亮度信號的輸出電平匹配所述輸出位長。全文摘要本發(fā)明提供了一種圖像信號處理裝置及圖像信號處理方法。其通過有效地使用固體攝像元件本來具有的輸出范圍來擴大動態(tài)范圍，同時獲得色調旋轉少的圖像。利用在高感光度模式下通過較低地設置曝光量，所以直至飽和電荷量為止的富余變大這一點，從而獲得包括高亮度側的被拍攝對象的信號成分的動態(tài)范圍寬的RGB信號。首先，通過進行接近γ冪的γ校正，色空間轉換為亮度信號和色差信號，并對亮度信號進行非線形壓縮處理，以便匹配規(guī)定的灰度，對色差信號進行基于伽馬冪的降低顏色旋轉和色差矩陣限幅。文檔編號H04N5/243GK101322416SQ20078000050公開日2008年12月10日申請日期2007年3月6日優(yōu)先權日2006年3月20日發(fā)明者出口達也,若木透,馬場麻貴子申請人:索尼株式會社