JP2006217418A - 画像処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長秒時やＩＳＯ感度の高いときにもシェーディング補正を行ってノイズによる画像の劣化が大きくなるという問題を解決する。
【解決手段】 撮影時におけるシャッタ速度とＩＳＯ感度を検出する検出回路４は、検出結果をシェーディング補正選択回路５に入力する。検出結果を入力したシェーディング補正選択回路５は、シェーディング補正を行う／行わないを選択する。補正を行うと選択された場合は、シェーディング補正回路８においてシェーディング補正処理が行われ、行わないと選択された場合は、シェーディング補正を行わずに次の処理回路へと送られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮影された画像をシェーディング補正するための画像処理装置及び方法に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子で撮像した静止画像や動画像を、固体メモリ素子を有するメモリカードを記録媒体として記録及び記録媒体から画像を再生する電子カメラ等の画像処理装置では、いわゆる口径食や固体撮像素子の特性などにより、撮像によって得られる画像にシェーディングが生じることがある。口径食とは、例えば図５に示すように、光線が光学系に斜め入射するときに光線の一部がレンズ枠などに遮られて有効光束が減少し、像が暗くなる現象である。

このようなシェーディングの影響を改善するために、予め記憶手段に記憶しておいた各画素ごとのゲインアップ量であるシェーディング補正データと、固体撮像素子を露光した状態で電荷蓄積を行った後に読み出した撮影画像データとを用いて演算処理するというシェーディング補正処理が行われる。これにより、口径食や固体撮像素子の特性などによって発生するシェーディングの影響を改善し、高品位な画像を撮影することができる。

特開２００２−２１８２９８号公報

しかしながら、上記の従来技術においては次のような問題があった。即ち、上記のような従来の電子カメラ等の画像処理装置においては、シェーディング補正データは予め記憶手段に記憶しておき、撮影時にシェーディング補正データを記憶手段から読み出して、シェーディング補正データと撮影画像データとを用いて演算処理を行うことで、シェーディング補正が可能となる。ところが、夜景などの信号レベルの低いシーンを撮影する場合、シャッタ速度が遅くなったりＩＳＯ感度が高くなるなど、撮像素子によって発生するノイズが増加する。このような状態でシェーディング補正を行って輝度のゲインアップを行うと、ノイズが更に増幅されてしまう。従って、従来技術のように露光時間やＩＳＯ感度を考慮に入れず、長秒時の露光やＩＳＯ感度の高い場合にもシェーディング補正を行うとノイズによる画像の劣化が生じるという問題があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、シャッタ速度やＩＳＯ感度等の撮影設定条件によってはシェーディング補正を行うとノイズによる画像の劣化が顕著になる場合があることから、撮影設定条件によってシェーディング補正を行う／行わないを切り替えて、例えば露光時間が短く、またＩＳＯ感度も低いというようなノイズの発生の少ない場合にのみシェーディング補正を行うことにより、シェーディング補正に起因して発生するノイズによる画像の劣化を防止し、信頼性の高い画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

本発明の画像処理装置は、所望の撮影設定条件で被写体を撮影することで得られる撮影画像データを補正する画像処理装置であって、シェーディング補正データを記憶した記憶手段と、前記撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定し、前記シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、前記記憶手段から前記撮影設定条件に対応する前記シェーディング補正データを選択する補正データ選択手段と、前記補正データ選択手段により選択された前記シェーディング補正データを用いて、前記撮影画像データをシェーディング補正する補正手段とを含む。

本発明の画像処理方法は、所望の撮影設定条件で被写体を撮影することで得られる撮影画像データを補正する画像処理方法であって、前記撮影設定条件を検出するステップと、検出された前記撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定するステップと、前記シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、前記撮影設定条件に対応する前記シェーディング補正データを選択するステップと、選択された前記シェーディング補正データを用いて、前記撮影画像データをシェーディング補正するステップとを含む。

本発明の記録媒体は、コンピュータに前記画像処理方法の各ステップを実現させるためのプログラムを記録したものである。

本発明のプログラムは、前記画像処理方法の各ステップを実現させるためのものである。

本発明によれば、例えばシャッタ速度とＩＳＯ感度等の撮影設定条件によってシェーディング補正を行う／行わないを切り替えて、例えば露光時間が短く、またＩＳＯ感度も低いというようなノイズの発生の少ない場合にのみシェーディング補正を行うことにより、シェーディング補正に起因して発生するノイズによる画像の劣化を防止し、信頼性の高い画像処理が実現される。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、電子スチルカメラ等の撮像装置に適用される画像処理装置を例示する。

図１は、本実施形態による画像処理装置を備えた電子スチルカメラ等の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態による画像処理装置では、光線が光学系に斜め入射するときに光線の一部がレンズ枠などに遮られて有効光束が減少し、像が暗くなる口径食に起因するシェーディングの補正を行う。

この撮像装置は、撮像手段１１と、画像処理装置１２とを備えて構成されている。
撮像手段１１は、被写体の画像を結像する撮像レンズ系１と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子２とを備えて構成されている。被写体（図示せず）からの映像光は、撮像レンズ系１を通じて撮像素子２の撮像面に照射され、映像信号が取り出される。

画像処理装置１２は、Ａ／Ｄ変換回路３と、撮影時における撮影設定条件を検出する検出回路４と、シェーディング補正データを選択するシェーディング補正データ選択回路５と、シェーディング補正データを記憶したシェーディング補正データ記憶手段６と、シェーディング補正データ記憶手段６により選択されたシェーディング補正データを用いて、シェーディング補正するシェーディング補正回路７と、シェーディング補正された画像を処理する画像処理回路８とを備えて構成されている。ここで、撮影設定条件としては、主にシャッタ速度とＩＳＯ感度とを用いる。

Ａ／Ｄ変換回路３は、撮像素子２からのアナログ映像信号をディジタル映像信号、例えば１２ビットのディジタル映像信号に変換する。
シェーディング補正データ選択回路５は、検出回路４により検出された撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定し、シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、シェーディング補正データ記憶手段６から撮影設定条件に対応するシェーディング補正データを選択する。

シェーディングの度合いは、撮像手段１１における各ズーム位置、絞り及びフォーカス位置などの各条件によって変わるものである。そのため、シェーディング補正データ記憶手段６に、撮像レンズ系１の撮影設定条件ごとのシェーディング補正データが記憶されている。

シェーディング補正データは、撮像手段１１における各ズーム位置、絞り及びフォーカス位置におけるレンズ設計値が既知であるため、これらを用いて求めることができるが、製造上の誤差等を考慮して、より正確にシェーディング補正値データを求めるために以下に示すような方法を用いてもよい。

図２は、シェーディング補正データ記憶手段６にシェーディング補正データを記憶させる処理手順を示すフローチャートである。
先ず、白色拡散板など輝度がほぼ一定の基準被写体を用意し、撮像レンズ系１を用いてその基準被写体の像が撮像素子の受光面上に結像するようにして基準被写体を撮影する（ステップＳ１１）。

ここで、一定輝度の基準被写体を撮影したことから、輝度データが低下している場合には、それがシェーディングに起因するものと考えられる。そこで、この輝度データの低下分を考慮して、シェーディング補正データを決定する（ステップＳ１２）。

そして、このようにして決定されたシェーディング補正データを、撮像レンズ系１によって決定される撮影設定条件に対応して、シェーディング補正データ記憶手段６に記憶する（ステップＳ１３）。

続いて、撮影設定条件を変えて、上述したステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が繰り返される。このようにして、撮影設定条件に対応したシェーディング補正データがシェーディング補正データ記憶手段６に記憶されることにより、電子スチルカメラ等の画像処理装置の撮影設定条件に対応したシェーディング補正データを選択できるようになる。

以下、上記のように構成された画像処理装置１２を用いて、映像信号をシェーディング補正する画像処理方法について説明する。
図３は、シェーディング補正の処理手順を示すフローチャートである。

先ず、検出回路４は、撮影時の撮影設定条件として、シャッタ速度及びＩＳＯ感度を検出する（ステップＳ１）。

続いて、シェーディング補正選択回路５は、検出されたシャッタ速度が１秒以上であるか否かを判断する。シャッタ速度が１秒以下である場合にはシェーディング補正を行い、シャッタ速度が１秒よりも遅い場合にはシェーディング補正を行わないと決定する。更に、シェーディング補正選択回路５は、検出されたＩＳＯ感度が８００以上であるか否かを判断する。ＩＳＯ感度が８００以下である場合にはシェーディング補正を行い、ＩＳＯ感度が８００よりも大きい場合にはシェーディング補正を行わないと決定する（ステップＳ２）。

即ち、ステップＳ２では、シャッタ速度が１秒以下であり、且つＩＳＯ感度が８００以下である場合にのみシェーディング補正が行われ、シャッタ速度が１秒以上またはＩＳＯ感度が８００以上であればシェーディング補正は行われない。
なおここでは、シャッタ速度及びＩＳＯ感度判定の閾値を、仮に１秒及びＩＳＯ８００としたが、撮像素子２のノイズの発生量に応じて変えてもよい。

続いて、シェーディング補正を行わないと決定された場合には補正を行わず、そのままステップＳ４へ進む。

シェーディング補正を行うと決定された場合には、シェーディング補正データ記憶手段６に記憶されているシェーディング補正データの中から、検出された撮像レンズ系１の撮影設定条件に対応するシェーディング補正データが選択される。シェーディング補正回路７は、選択されたシェーディング補正データを用いて映像信号をシェーディング補正する（ステップＳ３）。

続いて、画像処理回路８は、シェーディング補正回路７により補正処理が行われた映像信号、及び補正処理が行われなかった映像信号を画像処理する（ステップＳ４）画像処理としては、信号処理、圧縮処理等が行われる。その後、画像処理された映像信号は、メモリカードに記録されたり、モニタ、プリンタ等の出力装置に供給される。

なお、図２，図３のフローチャート等におけるプログラムコード等は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明の実施形態に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、上記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体（光ファイバ等の有線回線や無線回線等）を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全てあるいは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明の実施形態に含まれる。

例えば、図４は、一般的なパーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図４において、１２００はコンピュータＰＣである。ＰＣ１２００は、ＣＰＵ１２０１を備え、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶された、あるいはフレキシブルディスクドライブ（ＦＤ）１２１２より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行し、システムバス１２０４に接続される各デバイスを総括的に制御する。

上記ＰＣ１２００のＣＰＵ１２０１、ＲＯＭ１２０２またはハードディスク（ＨＤ）１２１１に記憶されたプログラムにより、本の実施形態の手段１〜５等の各手段の機能や、ステップ１〜５等の手順が実現される。

１２０３はＲＡＭで、ＣＰＵ１２０１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。１２０５はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）で、キーボード（ＫＢ）１２０９や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。

１２０６はＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）で、ＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）１２１０の表示を制御する。１２０７はディスクコントローラ（ＤＫＣ）で、ブートプログラム（起動プログラム：パソコンのハードやソフトの実行（動作）を開始するプログラム）、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク（ＨＤ）１２１１、及びフレキシブルディスク（ＦＤ）１２１２とのアクセスを制御する。

１２０８はネットワークインタフエースカード（ＮＩＣ）で、ＬＡＮ１２２０を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、あるいは他のＰＣと双方向のデータのやり取りを行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、例えばシャッタ速度とＩＳＯ感度等の撮影設定条件によってシェーディング補正を行う／行わないを切り替えて、例えば露光時間が短く、またＩＳＯ感度も低いというようなノイズの発生の少ない場合にのみシェーディング補正を行うことにより、シェーディング補正に起因して発生するノイズによる画像の劣化を防止し、信頼性の高い画像処理が実現される。

本実施形態による電子スチルカメラの構成の一部を示すブロック図である。 シェーディング補正データの記憶処理手順を示すフローチャートである。 シェーディング補正の選択手順を示すフローチャートである。 パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。 斜入射光線に対する口径食を表す模式図である。

符号の説明

１ 撮像レンズ系
２ 撮像素子
３ Ａ／Ｄ変換回路
４ 検出回路
５ シェーディング補正選択回路
６ シェーディング補正データ記憶手段
７ シェーディング補正回路
８ 画像処理回路

Claims (10)

1. 所望の撮影設定条件で被写体を撮影することで得られる撮影画像データを補正する画像処理装置であって、
   シェーディング補正データを記憶した記憶手段と、
   前記撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定し、前記シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、前記記憶手段から前記撮影設定条件に対応する前記シェーディング補正データを選択する補正データ選択手段と、
   前記補正データ選択手段により選択された前記シェーディング補正データを用いて、前記撮影画像データをシェーディング補正する補正手段と
   を含むことを特徴とする画像処理装置。
2. 撮影時における前記撮影設定条件を検出する検出手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記前記撮影設定条件がシャッタ速度又はＩＳＯ感度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記記憶手段に記憶されている前記シェーディング補正データは、ズーム位置、絞り及びフォーカス位置のうちから選ばれた少なくとも１つの条件に対応して作成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 所望の撮影設定条件で被写体を撮影することで得られる撮影画像データを補正する画像処理方法であって、
   前記撮影設定条件を検出するステップと、
   検出された前記撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定するステップと、
   前記シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、前記撮影設定条件に対応する前記シェーディング補正データを選択するステップと、
   選択された前記シェーディング補正データを用いて、前記撮影画像データをシェーディング補正するステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
6. 前記前記撮影設定条件がシャッタ速度又はＩＳＯ感度であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 各々の前記撮影設定条件に対応した前記シェーディング補正データを、予め作成して記憶しておくことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像処理方法。
8. 前記記憶手段に記憶されている前記シェーディング補正データを、ズーム位置、絞り及びフォーカス位置のうちから選ばれた少なくとも１つの条件に対応して、予め作成して記憶しておくことを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
9. コンピュータに、
   所望の撮影設定条件で被写体を撮影することで得られる撮影画像データを補正する画像処理方法であって、
   前記撮影設定条件を検出するステップと、
   検出された前記撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定するステップと、
   前記シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、前記撮影設定条件に対応する前記シェーディング補正データを選択するステップと、
   選択された前記シェーディング補正データを用いて、前記撮影画像データをシェーディング補正するステップとを含む画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. コンピュータに、
    所望の撮影設定条件で被写体を撮影することで得られる撮影画像データを補正する画像処理方法であって、
    前記撮影設定条件を検出するステップと、
    検出された前記撮影設定条件に応じてシェーディング補正を行うか否かを決定するステップと、
    前記シェーディング補正を行うと決定された場合のみに、前記撮影設定条件に対応する前記シェーディング補正データを選択するステップと、
    選択された前記シェーディング補正データを用いて、前記撮影画像データをシェーディング補正するステップとを含む画像処理方法を実行させるためのプログラム。

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