CN1263289C

CN1263289C - 遮光修正方法和装置及数码相机

Info

Publication number: CN1263289C
Application number: CNB2004100078322A
Authority: CN
Inventors: 川上诚; 岩泽高广; 猪熊一行; 津村敬一; 德山克巳; 中嶋俊幸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: US20040174445A1; CN1527590A; US7538806B2; JP4242669B2; JP2004266750A

Abstract

一种遮光修正方法和装置及数码相机，可由简单的结构、相应光学系统特性地圆滑、高精度地实现遮光修正。距离运算部(12)根据象素的水平坐标值(HC)和垂直坐标值(VC)，运算距光轴位置的距离值(RV)。修正数据运算部(13)接受距离值(RV)，参照表示距离值与修正数据的关系的近似函数，运算对该象素的修正数据(CD)。该近似函数分割成多个区间，分别用2次函数来表示各区间。EEPROM(5)存储规定各区间的2次函数的采样点的数据。

Description

遮光修正方法和装置及数码相机

技术领域

本发明涉及一种对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光的技术。

背景技术

所谓透镜遮光如图7(a)所示，是在通过光学透镜拍摄的图像中、中央部亮、周围部暗的现象。该现象如图7(b)所示，因拍摄元件周围部光量低而产生。即，因为周围部光倾斜入射，所以与中央部相比，每单位象素的入射光量少，所以图像变暗。通过透镜遮光，拍摄元件的输出以光轴位置为中心，向周围以同心圆形降低。另外，遮光特性因相机的光圈值、变焦位置、透镜种类等而不同。

图8是表示现有遮光修正装置的结构例的框图。图8的结构中，具备存储用于修正遮光的修正数据的ROM53。地址产生块51a根据水平同步信号HD生成水平方向的地址，生成产生块51b根据垂直同步信号VD生成垂直方向的地址。半径运算块52分别将水平方向和垂直方向的地址平方后相加，运算以光轴位置为中心并通过该地址的圆心圆的半径的平方值。之后，从修正数据存储ROM53中读出对应于半径运算块52的输出值的修正数据。读出的修正数据还由增益控制部54进行增益调整，修正处理块55用增益调整后的修正数据修正元件输出。

另外，作为其它现有例，将图8的结构中的ROM53替换成RAM。

并且，专利文献1中公开了如下结构，即，具备存储遮光修正数据的多个ROM107、108、109，根据从光学透镜101输出的控制信号，由ROM数据切换器110来切换用于修正的ROM数据。

专利文献1：特开2000-41179号公报

但是，现有技术中存在如下问题。

首先，在图8的结构中，将遮光修正用的修正数据存储在ROM中。因此，遮光修正的特性自身被固定，难以实现相应光学系统特性的遮光修正。当然，可通过增益控制来一定程度单独对应，但实际上因为对应于各种制品，所以不充分，缺乏通用性。另外，除多个存储修正数据的ROM外，还必需进行平方运算的半径运算部或进行增益调整的增益控制部，所以电路规模变大。

另外，在将ROM替换成RAM的结构中，因为修正数据的更新容易，所以相应光学系统特性的遮光修正也容易实现。但是，RAM与ROM相比，电路规模大，所以电路规模比图8的结构还大。并且，在启动时，必需向RAM写入修正数据的处理，装置启动花费时间。

另外，专利文献1中通过设置多个ROM来实现相应光学系统特性的遮光修正，但由于设置多个存储多个修正数据的ROM，电路规模进一步增大，成本也变高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题在于可通过小规模的结构、相应光学系统特性圆滑、高精度地实现遮光修正。

为了解决上述课题，本发明在遮光修正中，参照表示距光轴位置的距离值与修正数据的关系的近似函数，求出根据象素的修正数据。另外，作为所述近似函数，在分割成多个区间的结构中使用分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示各区间的函数。

由此，为了求出修正数据，仅通过提供每个区间的采样点的数据即可，所以不必象以前那样设置存储修正数据的ROM或RAM，因此，与以前相比，可减小电路规模。另外，近似函数因为分割成多个区间，所以可高精度近似期望的修正特性，故可实现精细的修正。另外，因为修正特征的变更仅通过更新每个区间的采样点的数据即可，所以可容易实现对应于光学系统特性的修正。并且，若还包含增益控制地设定近似函数，则可省略增益控制部，可进一步削减电路规模。

另外，也可代替距光轴位置的距离值，根据以光轴位置为基准的坐标值，分别参照近似曲线来求出水平方向和垂直方向的修正数据。由此，可省略求出距离值的平方计算，所以可进一步削减电路规模。

具体而言，第1发明作为对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光的方法，具备如下步骤：对所述图像数据的象素求出根据距光轴位置的距离的距离值；根据求出的距离值，参照表示距离值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的近似函数，求出根据所述象素的修正数据；和由求出的修正数据来修正所述象素的象素值，所述近似函数在分割成多个区间的结构中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示各区间。

另外，在所述第1发明中，最好所述近似函数在接近光轴位置的范围内将区间设定得相对宽，在远离光轴位置的范围内设定得相对窄。

另外，第2发明作为对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光的方法，具备如下步骤：对所述图像数据的象素分别求出以光轴位置为基准的水平坐标值和垂直坐标值；根据求出的水平坐标值，使用表示水平坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第1近似函数，求出根据所述象素的水平方向的修正数据；根据求出的垂直坐标值，使用表示垂直坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第2近似函数，求出根据所述象素的垂直方向的修正数据；将求出的水平方向和垂直方向的修正数据相加；和由相加后的修正数据来修正所述象素的象素值，所述第1和第2近似函数分别在分割成多个区间的结构中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示各区间。

另外，在所述第2发明中，最好所述第1和第2近似函数在接近光轴位置的范围内将区间设定得相对宽，在远离光轴位置的范围内设定得相对窄。

另外，第3发明作为对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光的装置，具备距离运算部，对所述图像数据的象素求出根据距光轴位置的距离的距离值；修正数据运算部，根据所述距离运算部求出的距离值，参照表示距离值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的近似函数，求出根据所述象素的修正数据；和修正部，用由所述修正数据运算部求出的修正数据来修正所述象素的象素值，所述近似函数在分割成多个区间的结构中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示各区间，所述修正数据运算部接受根据所述距离值所属区间的采样点的数据，根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据。

另外，第4发明作为对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光的装置，具备第1和第2坐标运算部，对所述图像数据的象素分别求出以光轴位置为基准的水平坐标值和垂直坐标值；第1修正数据运算部，根据所述第1坐标运算部求出的水平坐标值，使用表示水平坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第1近似函数，求出根据所述象素的水平方向的修正数据；第2修正数据运算部，根据所述第2坐标运算部求出的垂直坐标值，使用表示垂直坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第2近似函数，求出根据所述象素的垂直方向的修正数据；加法部，将由所述第1和第2修正数据运算部分别求出的水平方向和垂直方向的修正数据相加；和修正部，用由所述加法部相加后的修正数据来修正所述象素的象素值，所述第1和第2近似函数分别在分割成多个区间的结构中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示各区间，所述第1和第2修正数据运算部接受根据所述水平坐标值和垂直坐标值所属区间的采样点的数据，根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据。

并且，第5发明是一种数码相机，具备对相机拍摄的图像数据进行透镜遮光修正的遮光修正装置；和存储采样点的数据的可改写存储器。其中，该遮光修正装置可以具有所述第3发明的特征，即：具备：距离运算部，对所述图像数据的象素求出与距光轴位置的距离相关的距离值；修正数据运算部，根据所述距离运算部求出的距离值，参照表示距离值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的近似函数，求出与所述象素相关的修正数据；和修正部，用由所述修正数据运算部求出的修正数据来修正所述象素的象素值。所述近似函数，由被分割成多个的区间构成，在各区间中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示。所述修正数据运算部，接受与所述距离值所属区间相关的采样点的数据，并根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据。

另外，第5发明中的遮光修正装置可以具有所述第4发明的特征，即：具备：第1和第2坐标运算部，对所述图像数据的象素分别求出以光轴位置为基准的水平坐标值和垂直坐标值；第1修正数据运算部，根据所述第1坐标运算部求出的水平坐标值，使用表示水平坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第1近似函数，求出与所述象素相关的水平方向的修正数据；第2修正数据运算部，根据所述第2坐标运算部求出的垂直坐标值，使用表示垂直坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第2近似函数，求出与所述象素相关的垂直方向的修正数据；加法部，将由所述第1和第2修正数据运算部分别求出的水平方向和垂直方向的修正数据相加；和修正部，用由所述加法部相加后的修正数据来修正所述象素的象素值。所述第1和第2近似函数，由被分别分割成多个的区间构成，在各区间中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示。所述第1和第2修正数据运算部，接受与所述水平坐标值和垂直坐标值所属区间相关的采样点的数据，并根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据。

附图说明

图1是表示根据本发明一实施形态的数码相机的结构框图。

图2是表示根据本发明实施形态1的遮光装置的结构框图。

图3是说明图2的遮光装置的动作的图，(a)是表示图像数据中光轴位置与坐标值的关系的图，(b)是表示坐标运算部的输入、内部波形和输出的波形图。

图4是表示用于遮光修正的函数的一例的曲线。

图5是表示根据本发明实施形态2的遮光修正装置的结构框图。

图6是表示图像数据与第1和第2近似函数的关系的图。

图7是说明透镜遮光的图。

图8是表示现有遮光修正装置的结构例的框图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施形态。

(实施形态1)

图1是表示根据本发明的数码相机的系统结构一例的框图。图1所示数码相机1具备透镜2、拍摄元件(图象传感器)3、具有遮光修正块10、10A的DSP(DigitalSignal Processor)4、和存储遮光修正用参数的EEPROM(Electrically Erasableand Programmable ROM)5。

DSP4具备生成同步信号的SSG(Sync Signal Generator)41、接受同步信号并向拍摄元件3提供驱动脉冲的TG(Timing Generator)42、根据进行遮光修正的拍摄元件3的输出来生成亮度信号(Y)和颜色信号(C)的YC生成部43、和压缩从YC生成部43输出的亮度、颜色信号的JPEG部44。YC生成部43的输出信号例如显示于液晶监视器中，JPEG部44的输出信号例如记录在存储器卡等记录媒体中。另外，CPU45根据存储在EEPROM5中的参数来控制遮光修正块10、10A的修正处理。

图2是表示作为根据本实施形态的遮光修正装置的遮光修正块10的内部结构框图。图2的遮光修正块10接受从SSG41输出的水平同步信号HD和垂直同步信号VD，修正拍摄元件3的象素值PV，作为修正后象素值CPV输出。

参照图3来说明图2的遮光修正块10的动作。首先，第1和第2坐标运算部11a、11b分别接受水平同步信号HD和垂直同步信号VD，运算象素的水平坐标值HC和垂直坐标值VC。这里求出的坐标值HC、VC如图3(a)所示，是图像数据中以透镜2的光轴位置为基准的相对坐标值。即，如图3(b)所示，第1坐标运算部11a接受水平同步信号HD后，在内部生成锯齿波，根据该锯齿波，生成相对坐标值HC。第2坐标运算部11b也同样动作。

距离运算部12根据水平坐标值HC和垂直坐标值VC，运算根据距光轴位置的距离的距离值RV。这里，将分别平方坐标值HC、VC后相加的值、即相当于图3(a)中距离r的平方的值作为距离值RV输出。

修正数据运算部13接受距离值RV，运算对该象素的修正数据CD。这里的运算如后所述。修正数据运算部13例如由逻辑电路和寄存器构成。另外，修正部14将修正数据CD乘以象素值PV后，生成修正后象素值CPV。

下面，详细说明修正数据运算部13的处理。修正数据运算部13参照表示距离值与修正透镜遮光用修正数据的关系的近似函数，根据所提供的距离值RV，求出修正数据CD。

图4是表示求出修正数据的近似函数的一例的曲线。在本实施形态中，x轴是距离值RV，y轴是修正数据CD。图4的函数在分割成多个区间(这里为4个区间I1-I4)的结构中分别用3个采样点所规定的2次函数来表示各区间I1-I4。

例如，在区间I1(x0≤x≤x2)中，根据3个采样点(x0，y0)(x1，y1)(x2，y2)，由下式规定2次函数。

y＝y1+(y2-y0)(x-x1)/2N1

+(y0+y2-2y1)(x-x1)²/2N1²……(1)

其中，N1＝x1-x0＝x2-x1

同样，在区间I2(x2≤x≤x4)中，根据3个采样点(x2，y2)(x3，y3)(x4，y4)，由下式规定2次函数。

y＝y3+(y4-y2)(x-x3)/2N2

+(y2+y4-2y3)(x-x3)²/2N2²……(2)

其中，N2＝x3-x2＝x4-x3

这样，通过分割成多个区间后表示生成修正数据的近似函数，可高精度近似期望的修正特性，所以可进行相应光学系统特性的精细的遮光修正。另外，图4的函数在x值小的范围、换言之、在接近光轴位置的范围内将区间设定得相对大，x的值越大，换言之，距光轴位置越远，则区间的幅度设定得越小。因为透镜造成的遮光越朝向周围越显著呈现，所以通过这样在接近光轴位置的范围内将区间设定得相对宽，在远离光轴位置的范围内设定得相对窄，可进行更精细的遮光修正。

这里，将规定2次函数用的各采样点的数据事先存储在作为可改写存储器的EEPROM5中。CPU45根据距离值RV，特定该距离值RV所属的区间，从EEPROM5中读出特定区间的采样点的数据，提供给修正数据运算部13。修正数据运算部13将提供的采样点数据暂时存储在其内部寄存器中，执行式(1)(2)的运算，求出修正数据CD。

如上所述，根据本实施形态，仅通过提供规定近似函数的采样点的数据就可进行修正数据的运算。因此，即使不象以前那样设置存储修正数据的ROM或RAM，也可进行相应光学系统特性的精细的遮光修正。因此，与以前相比，可使电路规模非常小。另外，通过将采样点的坐标存储在EEPROM等可改写的存储器中，可容易对应于不同的光学系统特性。并且，因为可包含增益控制地设定近似函数，所以可节省现有结构中的增益控制部，进一步削减电路规模。

(实施形态2)

图5是表示作为根据本发明实施形态2的遮光修正装置的遮光修正块10A的内部结构框图。图5中，向与图2相同的结构要素附加与图2相同的符号。

在实施形态1中，根据距光轴位置的距离来运算修正数据。相反，在本实施形态中，根据以光轴位置为基准的水平坐标值HC和垂直坐标值VC，分别求出水平方向的修正数据HCD和垂直方向的修正数据VCD，将这些修正数据HCD、VCD相加后，求出修正数据CD。

即，在图5的结构中，第1修正数据运算部15a参照表示水平坐标值与修正透镜遮光的修正数据的关系的第1近似函数，根据提供的水平坐标值HC，求出水平方向的修正数据HCD。另外，第2修正数据运算部15b参照表示垂直坐标值与修正透镜遮光的修正数据的关系的第2近似函数，根据提供的垂直坐标值VC，求出垂直方向的修正数据VCD。另外，加法器16将水平方向的修正数据HCD与垂直方向的修正数据VCD相加，将加法结果作为修正数据CD输出。

图6是表示图像数据与第1和第2近似函数的关系的图。第1和第2近似函数都如图4所示分割成多个区间后构成，使用由分别用3个采样点规定的2次函数来表示各区间的函数。其中，第1近似函数的情况下，x轴为水平坐标值HC，y轴为垂直方向的修正数据HCD，第2近似函数的情况下，x轴为水平坐标值VC，y轴为垂直方向的修正数据VCD。规定第1和第近似函数的各采样点的数据与实施形态1一样，事先存储在EEPROM5中。

将本实施形态与实施形态1相比，因为不必进行平方运算的距离运算部12，所以进一步减小电路规模。另外，尽管应准备的采样点数大致是实施形态1的2倍，但因为各数据量小，所以不成问题。

这里，对第1和第2近似函数的设定进行补充说明。

如本实施形态所述，若分别对水平方向和垂直方向求出修正数据，则可对以光轴位置为中心的水平方向和垂直方向进行理想的遮光修正。但是，对与光轴位置倾斜的方向未必是理想的修正。

即，在透镜遮光中，象素值从光轴位置向周围同心圆形地均匀下降。因此，第1和第2近似函数是仅2次项的2次函数是理想的。相反，在包含1次或0次项的情况下，倾斜方向的修正特性不同同心圆形。

因此，为了实现水平方向和垂直方向上理想的遮光修正，期望在设定第1和第2近似函数后，修正采样点的数据，使1次或0次项的系数接近0。由此，可也包含倾斜方向地实现理想的遮光修正。

另外，近似函数中，规定各区间的2次函数用的采样点个数也可不是3。但是，为了规定2次函数，采样点为3个就足够了。

另外，上述各实施形态中，示出硬件构成遮光修正块的实例，但本发明不限于此，例如全部或部分功能也可由软件来实现。即，只是要可实现如下遮光修正方法的结构，即对图像数据的象素求出根据距光轴位置的距离的距离值、或以光轴位置为基准的坐标值，根据求出的距离值或坐标值，上述近似函数，求出修正数据，通过求出的修正数据，修正象素的象素值，那么可以是任何结构。

如上所述，根据本发明，为了求出修正数据，只要提供近似函数在每个区间的采样点的数据即可，所以与以前相比可减小电路规膜，同时修正特性的变更变容易，故可实现对应于光学系统特性的修正。

Claims

1、一种遮光修正方法，对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光，其特征在于：具备：

对所述图像数据的象素，求出与距光轴位置的距离有关的距离值的步骤；

根据求出的距离值，参照表示距离值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的近似函数，求出与所述象素相关的修正数据的步骤；和

由求出的修正数据来修正所述象素的象素值的步骤，

所述近似函数，由被分割成多个的区间构成，在各区间中分别由用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示。

2、根据权利要求1所述的遮光修正方法，其特征在于：

所述近似函数，在接近光轴位置的范围内将区间设定得相对宽，在远离光轴位置的范围内设定得相对窄。

3、一种遮光修正方法，对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光，其特征在于：具备：

对所述图像数据的象素，分别求出以光轴位置为基准的水平坐标值和垂直坐标值的步骤；

根据求出的水平坐标值，使用表示水平坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第1近似函数，求出与所述象素相关的水平方向的修正数据的步骤；

根据求出的垂直坐标值，使用表示垂直坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第2近似函数，求出与所述象素相关的垂直方向的修正数据的步骤；

将求出的水平方向和垂直方向的修正数据相加的步骤；和

由相加后的修正数据来修正所述象素的象素值的步骤，

所述第1和第2近似函数，分别由被分割成多个的区间构成，在各区间中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示。

4、根据权利要求3所述的遮光修正方法，其特征在于：

所述第1和第2近似函数，在接近光轴位置的范围内将区间设定得相对宽，在远离光轴位置的范围内设定得相对窄。

5、一种遮光修正装置，对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光，其特征在于：具备：

距离运算部，对所述图像数据的象素求出与距光轴位置的距离相关的距离值；

修正数据运算部，根据所述距离运算部求出的距离值，参照表示距离值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的近似函数，求出与所述象素相关的修正数据；和

修正部，用由所述修正数据运算部求出的修正数据来修正所述象素的象素值，

所述近似函数，由被分割成多个的区间构成，在各区间中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示，

所述修正数据运算部，接受与所述距离值所属区间相关的采样点的数据，并根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据。

6、一种遮光修正装置，对相机拍摄的图像数据修正透镜遮光，其特征在于：具备：

第1和第2坐标运算部，对所述图像数据的象素分别求出以光轴位置为基准的水平坐标值和垂直坐标值；

第1修正数据运算部，根据所述第1坐标运算部求出的水平坐标值，使用表示水平坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第1近似函数，求出与所述象素相关的水平方向的修正数据；

第2修正数据运算部，根据所述第2坐标运算部求出的垂直坐标值，使用表示垂直坐标值与修正透镜遮光用的修正数据的关系的第2近似函数，求出与所述象素相关的垂直方向的修正数据；

加法部，将由所述第1和第2修正数据运算部分别求出的水平方向和垂直方向的修正数据相加；和

修正部，用由所述加法部相加后的修正数据来修正所述象素的象素值，

所述第1和第2近似函数，由被分别分割成多个的区间构成，在各区间中分别用规定数量的采样点所规定的2次函数来表示，

所述第1和第2修正数据运算部，接受与所述水平坐标值和垂直坐标值所属区间相关的采样点的数据，并根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据。

7、一种数码相机，具备：

对相机拍摄的图像数据进行透镜遮光修正的遮光修正装置；和

可改写存储器，

其中，所述遮光修正装置，具备：

所述修正数据运算部，接受与所述距离值所属区间相关的采样点的数据，并根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据，

所述存储器中存放所述采样点的数据。

8、一种数码相机，具备：

可改写存储器，

其中，所述遮光修正装置，具备：

所述第1和第2修正数据运算部，接受与所述水平坐标值和垂直坐标值所属区间相关的采样点的数据，并根据由该采样点规定的2次函数，求出修正数据，

所述存储器中存放所述采样点的数据。