JP2006270918A - 画像補正方法、撮影装置、画像補正装置およびプログラム並びに記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮影時の撮影条件を用いて少ないパラメーターで短時間に精度のよい歪曲補正を行う。
【解決手段】 歪曲した画像データを画像メモリ１２から読み込み（ステップ１１）、続いて撮影時ズーム位置と撮影距離データを読み込む（ステップ１２、１３）。そして、ＲＯＭ１１に保存している歪曲収差データの中から撮影時ズーム位置と撮影距離に対応する歪曲収差データを読み込み（ステップ１４）、先程読み込んだ歪曲した画像データを補正して（ステップ１５）、歪曲補正された画像を画像圧縮伸張回路１３によって圧縮し（ステップ１６）、メモリカード１４に保存する（ステップ１７）。
【選択図】 図６

Description

本発明は、特にデジタル画像の歪曲収差補正と倍率色収差を行うのに好適な画像補正方法、撮影装置、画像補正装置、および撮影装置として機能させるためのプログラム並びに記録媒体に関する。

近年、従来の銀塩カメラにとって代わり、画像を電子的に処理するデジタルカメラが普及している。これらのデジタルカメラでは、撮影画像を処理・保存する画素数も増え性能も向上している。しかし、デジタルカメラのレンズの収差が十分に補正されているとは言いがたい。とりわけ低価格デジタルカメラのレンズの収差は大きい。歪曲収差は幾何学的な収差であり、特にズームレンズのワイド端の歪曲収差が大きい。
この歪曲収差に対して、従来では、複数枚のレンズを組み合わせてレンズの精度を向上させることでレンズの歪曲収差を小さくするという方法が取られていたが、コストが高くなるという問題があった。
テストチャートを利用して補正する方法も提案された。また、直線や格子状のパターンを撮影して、歪みの量を測定して、歪曲係数を計算して補正を行う方法もある。この方法だと、撮影する前に計測が必要で、ズームレンズの場合は、各ズーム位置での計測が必要となる。またソフトウェア処理でユーザインタフェースを介して、歪曲係数を入力しながら補正する方法も提案されたが、入力が必要であり、少ない係数にしか対応できず、高精度に補正するのは困難である（特許文献１参照）。また、複数の撮影画像から歪曲係数を求める方法も提案されているが、画像の対応点をマッチングさせる必要があり、計算量が多いので処理時間がかかるという問題がある（特許文献２、特許文献３参照）。以上の従来技術は、既に撮影された画像のみから歪みを補正する技術で、撮影された時のレンズや被写体距離等の撮影時の情報を用いない方法である。
一方、撮影時の情報を用いて倍率色収差や歪曲歪みを補正する撮影装置も提案されている（例えば特許文献４）。
特開２０００−３２４３３９公報 特開平９−２５９２６４号公報 特開平９−２９４２２５号公報 特開平６−２９２２０７号公報

しかしながら、歪曲収差補正は多くの計算量があるため処理に時間がかかり、デジタルカメラ等の撮影装置で撮影画像に対してリアルタイム処理をすると、処理が済むまで次のシーンの撮影ができないという問題がある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、撮影時の情報を用いて少ないパラメーターで短時間に精度のよい歪曲補正又は倍率色収差を行うとともに、撮影に際して画像補正処理の待ち時間をなくすことを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の画像補正方法は、光学系を通して撮影された画像データの幾何学的歪みを補正する画像補正方法において、前記画像データを入力する画像入力ステップと、前記画像データの撮影時のズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得ステップと、前記入力した画像データに対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータから、既に用意してある歪曲収差データを参照して、レンズの光学系の歪曲収差により生じた幾何学的歪みを補正する画像補正ステップと、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２は、請求項１記載の画像補正方法において、前記歪曲収差データはレンズの所定のズーム位置及び所定の撮影距離におけるレンズの特性データを用いて計算あるいはレンズの特性を計測して作成したことを特徴とする。
また、請求項３は、請求項１または２記載の画像補正方法において、前記画像補正ステップは、像高と歪曲収差との関係を多項式化し、該多項式の係数による歪曲収差データを用いて歪曲補正し、併せて画素値の補間を行うことを特徴とする。
また、請求項４は、請求項１または２記載の画像補正方法において、前記画像補正ステップは、ＹＣｒＣｂ４２２規格のデータを利用して補正を行うことを特徴とする。
また、請求項５は、請求項１または２記載の画像補正方法において、前記画像補正ステップは、画像の対称性を利用して補正を行うことを特徴とする。
また、請求項６は、請求項１または２記載の画像補正方法において、前記画像補正ステップは、画像中心部の歪曲収差の少ない部分は補正しないで周辺部の画像のみを補正する部分画像補正を行うことを特徴とする。

また、請求項７は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像補正方法において、前記撮影条件取得ステップは、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを前記入力した画像データから読み出して取得することを特徴とする。
また、請求項８は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像補正方法において、前記撮影条件取得ステップは、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを光学制御系から取得することを特徴とする。
また、請求項９の撮影装置は、光学的に画像を入力し、デジタル画像として記録する撮影装置において、撮影した画像を入力する画像入力手段と、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得手段と、歪曲収差データを記憶する歪曲収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データと前記歪曲収差データとを用いて、レンズの光学系の歪曲収差により生じた幾何学的な歪みを補正する画像補正手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項１０は、請求項９記載の撮影装置において、前記歪曲収差データはレンズの所定のズーム位置及び所定の撮影距離におけるレンズの特性データを用いて計算あるいはレンズの特性を計測して作成したことを特徴とする。
また、請求項１１は、請求項９または１０記載の撮影装置において、前記画像補正手段は、像高と歪曲収差との関係を多項式化し、該多項式の係数による歪曲収差データを用いて歪曲補正し、併せて画素値の補間を行うことを特徴とする。
また、請求項１２は、請求項９または１０記載の撮影装置において、前記画像補正手段は、ＹＣｒＣｂ４２２規格のデータを利用して補正を行うことを特徴とする。
また、請求項１３は、請求項９または１０記載の撮影装置において、前記画像補正手段は、画像の対称性を利用して補正を行うことを特徴とする。

また、請求項１４は、請求項９または１０記載の撮影装置において、前記画像補正手段は、画像中心部の歪曲収差の少ない部分は補正しないで周辺部の画像のみを補正する部分画像補正を行うことを特徴とする。
また、請求項１５は、請求項９乃至請求項１４の何れか一項に記載の撮影装置において、前記撮影条件取得手段は、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データを前記入力した画像から読み出して取得することを特徴とする。
また、請求項１６は、請求項９乃至請求項１４の何れか一項に記載の撮影装置において、前記撮影条件取得手段は、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを光学制御系から取得することを特徴とする。
また、請求項１７の画像補正装置は、撮影装置で撮影した撮影画像の歪曲補正を行う画像補正装置において、撮影画像を撮影時の撮影条件と共に入力する画像入力手段と、歪曲収差データを記憶する歪曲収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時の撮影条件と前記歪曲収差データとを用いて、レンズの光学系の歪曲収差により生じた幾何学的な歪みを補正する補正手段と、補正した画像を出力する画像出力手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項１８は、請求項１７記載の画像補正装置において、前記撮影時の撮影条件は、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータであることを特徴とする。
また、請求項１９は、請求項１７または１８記載の画像補正装置において、前記歪曲収差データはレンズの所定のズーム位置及び所定の撮影距離におけるレンズの特性データを用いて計算あるいはレンズの特性を計測して作成したことを特徴とする。
また、請求項２０は、請求項１７乃至請求項１９の何れか一項に記載の画像補正装置において、前記補正手段は、像高と歪曲収差との関係を多項式化し、該多項式の係数による歪曲収差データを用いて歪曲補正し、併せて画素値の補間を行うことを特徴とする。
また、請求項２１の画像補正方法は、光学系を通して撮影された画像データの倍率色収差を補正する画像補正方法において、前記画像データを入力する画像入力ステップと、前記画像データの撮影時のズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得ステップと、前記入力した画像データに対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータから、既に用意してある倍率色収差データを参照して倍率色収差を補正する画像補正ステップと、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２２の撮影装置は、光学的に画像を入力し、デジタル画像として記録する撮影装置において、撮影した画像を入力する画像入力手段と、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得手段と、倍率収差データを記憶する倍率収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データと前記倍率収差データとを用いて、レンズの光学系の倍率収差を補正する画像補正手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２３の画像補正装置は、撮影装置で撮影した撮影画像の倍率色収差を行う画像補正装置において、撮影画像を撮影時の撮影条件と共に入力する画像入力手段と、倍率色収差データを記憶する倍率色収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時の撮影条件と前記倍率色収差データとを用いて、レンズの光学系の倍率色収差を補正する補正手段と、補正した画像を出力する画像出力手段と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２４は、コンピュータを、請求項９乃至１６又は請求項２２のいずれか一項に記載の撮影装置として機能させるためのプログラムである。
また、請求項２５は、コンピュータを、請求項１７乃至２０又は請求項２３のいずれか一項に記載の画像補正装置として機能させるためのプログラムである。
また、請求項２６は、請求項２４または請求項２５記載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である。

本発明によれば、デジタルカメラ等で撮影した歪みを含んだ画像に対して、短時間に精度のよい歪曲補正を行うことが可能となる。
また、画像データと撮影時のズーム位置等の撮影条件が一緒に取得できるので、画像を格納後の任意の時期に歪曲補正を行うことが可能となる。
さらに、歪曲収差データを少ないパラメーターで多項式近似を行い、かつ周囲の画素値を用いて画素値の補間を行うので、歪曲収差データのための記憶領域の節約となり、補正結果も滑らかで自然な画像となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態では、歪曲収差の補正方法の例を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、カメラレンズの歪曲収差により生じた画像の歪みの例を示す図である。カメラレンズを用いて撮影するとき、結像面に画像中心からの距離によらず拡大倍率が一定であるときは歪が生じない。しかし、レンズの歪曲収差が存在すると図１に示すような幾何学的歪が生じる。歪曲収差はディストーションとも呼ぶ。図１（ａ）は歪のないときの結像である。これに対して、画像の中央部に較べて周辺部での拡大倍率が小さい場合、すなわち画像の中心からの距離が増加するにつれて拡大倍率が減少する場合、図１（ｃ）に示すように正方形の図形には樽型歪が発生する。逆に中央部より周辺部の拡大倍率が大きい場合は、図１（ｂ）に示すように糸巻型歪が発生する。歪曲収差はレンズの焦点距離や撮影距離などにより決まり、ズームレンズ系では、ズームの位置と撮影距離（被写体までの距離）によって変化する。
図２はカメラレンズの歪曲収差を説明する図である。同図に示すように長方形の被写体の１頂点が結像するとき、理想的な結像位置はＡとなる。一方、歪曲収差が生じたときの位置をＢとすると、Ａ０の長さ（Ｙ軸に平行ではなく、斜めの長さ）をＹで表し最大像高とし、Ｂ０を実結像の像高ｙとすると、歪曲収差は次の式（１）で定量的に表せる。すなわち、
Ｄ＝（（ｙ−Ｙ）／Ｙ）＊１００ （％）・・・（１）
歪曲収差の量はズームレンズのズーム位置および撮影距離に関係する。

図２に示すような像高Ｙを分割して、光線追跡などの手法で離散的な高さでの歪曲収差値を計算することができる。歪曲収差はズーム位置と撮影距離に関係するので、それぞれ離散的なズーム位置、撮影距離ごとに歪曲収差値を計算する。図３は計算した歪曲収差曲線の例を示す図である。このように計算したすべてのズーム位置と撮影距離での歪曲収差Ｄを保存しておき、画像を撮影するとき撮影時のカメラパラメータとして入力し、カメラの本体から直接ズーム位置データと撮影距離のデータを読み込む、もしくは撮影した画像データから撮影時のズーム位置と撮影距離を読み出す。そして、ズーム位置と撮影距離に対応する歪曲収差値Ｄを読み出して、得られた歪曲収差値Ｄを用いて画像補正を行うことができる。
図３に示すように歪曲収差曲線は非線形なので、データとデータとの間の点は補間処理をする必要がある。補間処理は多項式近似で行う。ここで、歪曲収差曲線を多項式で近似し、レンズのデータを用いて歪曲係数を求める。
Ｄ＝Ａ０＋Ａ１×Ｙ¹＋Ａ２×Ｙ²＋…＋Ａｎ×Ｙⁿ・・・（２）
式（２）に示すように歪曲差Ｄを多項式係数Ａ０，Ａ１，…，Ａｎで表すと、歪曲係数Ｄを用いて任意像高での歪曲収差が計算できる。
歪曲を補正するとき式（１）と式（２）とを用いて、歪曲収差のない画像の座標に対応する歪曲収差がある画像の座標位置を計算する。しかし、座標位置は必ずしも整数の位置に対応するとは限らないので、整数でない場合は画素の線形補間が必要となる。図４は線形補間の方法を説明する図である。式（３）から式（５）を用いて線形補間を行う。
ｘ＝ｘ₀（１＋Ａ０＋Ａ１×Ｙ¹＋Ａ２×Ｙ²＋…＋Ａｎ×Ｙⁿ）・・・（３）
ｙ＝ｙ₀（１＋Ａ０＋Ａ１×Ｙ¹＋Ａ２×Ｙ²＋…＋Ａｎ×Ｙⁿ）・・・（４）
（ｘ₀，ｙ₀）は補正後の画像座標であり、（ｘ，ｙ）は補正前の画像座標である。つまり、欲しい点（ｘ₀，ｙ₀）を右辺に代入して、点（ｘ，ｙ）が求まる。この点の画素を（ｘ₀，ｙ₀）へ移動しても良いが、画像位置は小数になる場合があるので、補正前後の画素を１対１にそのまま対応すると画像にギザギザが発生してしまう。それを防ぐため、線形補間処理を行う。式（５）を用いて、画像座標（ｘ，ｙ）での輝度値を近傍の４画素を用いて計算する。そうすると画像が滑らかにスキュー補正される。カラー画像の場合は、各色の輝度値について同様に行う。
ｆ（ｘ，ｙ）＝（ｆ（ｉ，ｊ）＊（１−ｄｘ）＋ｆ（ｉ＋１，ｊ）＊ｄｘ）＊（１−ｄｙ）＋（ｆ（ｉ，ｊ＋１）＊（１−ｄｘ）＋ｆ（ｉ＋１，ｊ＋１）＊ｄｘ）＊ｄｙ
・・・（５）

［第２の実施形態］
次に、上で説明した歪曲収差の補正方法を撮影装置等に組み込んで実施する場合の例を説明する。本実施形態はカメラ本体で歪曲補正処理を行う場合の例である。
図５は、本発明の実施形態を示す撮影装置の要部ブロック構成図である。被写体から出た光は、撮影光学系１を通してＣＣＤ３に入射される。撮影光学系１は、視野の広さ（ズーム）や被写体までの距離（いわゆるピント）を調整するため、モータドライバ６によって被写体方向へ前後に駆動制御されるようになっている。また、撮影光学系１とＣＣＤ３との間には、メカニカルシャッタ２が配置されており、このメカニカルシャッタ２によりＣＣＤ３への入射光の量（絞り）と入射時間を制御することが出来る。メカニカルシャッタ２もまたモータドライバ６により駆動制御される。ＣＰＵ９とモータドライバ６は、撮影光学系１およびメカニカルシャッタ２を制御する光学制御系の主要要素になっている。
ＣＣＤ３は、撮像面に結像された光学像を電気信号に変換して、アナログの画像データとして出力する。ＣＣＤ３から出力された画像データは、ＣＤＳ回路４によりノイズ成分を除去され、Ａ／Ｄ変換器５によりデジタル値に変換された後、画像処理回路８に入力される。
画像処理回路８は、画像データ等を一時格納する画像メモリ１２を用いて、ＹＵＶ変換処理や、種々の画像処理手段として働き、ホワイトバランス制御処理、コントラスト補正処理、エッジ強調処理、色変換処理などの各種画像処理を行う。なお、上記ホワイトバランス処理は画像データの色の濃さを、コントラスト補正処理は画像データのコントラストを、エッジ強調処理は画像データのシャープネスを、色変換処理は画像データの色合いを調整する画像処理である。また、画像処理回路８は、信号処理や画像処理が施された画像データを液晶ディスプレイ１６（以下、「ＬＣＤ１６」と略記する）に表示させる。そして、上記信号処理や画像処理が施された画像データは、画像圧縮伸張回路１３を介して、メモリカード１４に記録される。画像圧縮伸張回路１３は、画像処理回路８から出力される画像データを、圧縮してメモリカード１４に出力すると共に、メモリカード１４から読み出した画像データを伸張して画像処理回路８に渡す回路である。

上述したＣＣＤ３、ＣＤＳ回路４及びＡ／Ｄ変換器５は、タイミング信号を発生するタイミング信号発生器７を介してＣＰＵ９によって処理のタイミングが制御されている。さらに、画像処理回路８、画像圧縮伸張回路１３、メモリカード１４等も上記ＣＰＵ９によって制御されている。
ＣＰＵ９は、読み出し専用メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１１に格納されているプログラムに従って各種演算処理を行う。この時、ＣＰＵ９は、各種の処理過程で各種データを一時記憶するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）１０などを利用してプログラムを実行する。また、ＣＰＵ９、ＲＡＭ１０、ＲＯＭ１１等はバスライン１７によって相互接続されている。
なお、前述の画像メモリ１２もメモリカード１４も一種のＲＡＭではあるが、撮影装置本体の電源を切っても記憶が保存されるフラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成する。さらに、画像メモリ１２はメモリカード１４内に割り当ててもよい。
操作部１５は、撮影の開始（いわゆるシャッター）の指示、撮影装置の電源のオン／オフやストロボ発光のオン／オフ、撮影画像の解像度など各種撮影時の選択等を行うもので、本発明の歪曲収差補正を撮影直後にリアルタイムで行うか、あるいはズーム位置や撮影距離等の撮影条件を画像データと共に一旦格納した後に行うかの選択も行えるようになっている。

図６は歪曲補正処理の流れを示すフローチャートである。歪曲収差補正処理を行うとき、ＣＰＵ９はＲＯＭ１１に格納してある歪曲補正プログラムを実行する。歪曲補正プログラムは、まず、歪曲した画像データを画像メモリ１２から読み込み（ステップ１１）、続いて画像データから撮影時ズーム位置と撮影距離データを読み込む（ステップ１２、１３）。このズーム位置と撮影距離データは、ＣＰＵ９によって光学制御系（例えばモータドライバ６）に指示した撮影時のズーム位置と撮影距離であり、画像データと共に画像メモリ１２に記録されている。そして、ＲＯＭ１１に保存している歪曲収差データの中から撮影時ズーム位置と撮影距離に対応する歪曲収差データを読み出し（ステップ１４）、先程読み込んだ歪曲した画像データを補正して（ステップ１５）、補正された画像を画像圧縮伸張回路１３によって圧縮し（ステップ１６）、メモリカード１４に保存する（ステップ１７）。以上の動作は、画像データと撮影条件とを一旦画像メモリ１２に格納した後に行う補正処理であるが、画像を直接ＣＣＤ３をはじめとする光学処理系から入力し（ステップ１１）、ズーム位置および撮影距離のデータを光学制御系から直接入力して（ステップ１２、１３）、同様の画像補正を行ってもよい。
またステップ１５において、画像補正処理を行う際に、横軸方向の画素データを間引きしたＹＣｒＣｂ４２２規格のデータを利用して計算量を削減したり、画像の対称性を利用して共通部分の座標計算を削減したり、或いは画像中心部の歪曲収差の少ない部分は補正しないで周辺部の画像のみを補正する部分画像補正を行うと、画像補正処理をより高速化することができる。

［第３の実施形態］
本実施形態は、上記図６において説明した歪曲補正処理を撮影装置とは独立した別の画像補正装置で実施する例である。なお、歪曲補正処理を専用の画像補正装置で実施しても、あるいは汎用のパーソナルコンピュータを用いて撮影画像処理プログラムの中の歪み補正機能として実施してもよい。
図７は本発明の画像補正装置の実施形態を示すハードウエア構成図である。画像補正装置は各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）２３を備えており、このＣＰＵ２３には、ＢＩＯＳなどを記憶した読出し専用メモリであるＲＯＭ２１と、各種データを書換え可能に記憶してＣＰＵ２３の作業エリアとして機能するＲＡＭ２０とがバス２９で接続されている。さらにバス２９には、制御プログラムが記憶されたＨＤＤ（Hard Disk Drive）２４と、ＣＤ−ＲＯＭ２６を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ２５と、ＬＡＮ（Local Area Network）、プリンタ等との通信を司る通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２などが接続されている。
ＣＤ−ＲＯＭ２６は、この発明のプログラムを記録する記録媒体であり、本発明の所定の機能を実現するプログラムが記録されている。ＣＰＵ２３は、ＣＤ−ＲＯＭ２６に記録されているプログラムをＣＤ−ＲＯＭドライブ２５で読み取り、ＨＤＤ２４にインストールする。これにより、後述するような各種の処理を行うことが可能な状態となる。
なお、記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭのみならず、ＤＶＤなどの各種の光ディスク、各種光磁気ディスク、フロッピー（登録商標）ディスクなどの各種磁気ディスク、半導体メモリ等、各種方式のメディアを用いることができる。また、インターネットなどのネットワークからプログラムをダウンロードし、ＨＤＤ２４にインストールするようにしてもよい。この場合、送信側のサーバでプログラムを記憶している記憶装置も、この発明の記録媒体である。なお、プログラムは、所定のＯＳ（Operating System）上で動作するものであってもよく、その場合に後述の各種処理の一部の実行をＯＳに肩代わりさせるものであってもよいし、ワープロソフトなどのアプリケーションソフトやＯＳなどを構成する一群のプログラムファイルの一部として含まれているものであってもよい。

本発明の画像補正装置は、他の撮影装置により撮影された画像データをメモリカード２８あるいはＣＤ−ＲＯＭ２６から入力するか、もしくは通信インタフェース２２を通して、ネットワークから入力する。画像データの形式として、例えばＥｘｉｆ（登録商標）の形式を使用すれば、画像データの中に付属情報として、撮影装置のメーカ、機番、撮影時の撮影距離、ズーム位置などのデータを一緒に記録することができる。
画像補正装置は、画像補正プログラムをＲＡＭ２０にロードし、あるいはＲＯＭ２１に格納済みの画像補正プログラムを実行して、入力した画像データから付属情報を読み出し、それによってＨＤＤ２４に記録されている撮影装置に対応する歪曲収差データを検索する。そして、画像データから得られた撮影時の撮影条件によって、対応する歪曲収差データを特定して、この特定した歪曲収差データを用いて画像補正処理を行うことができる。
なお、本実施形態での処理の流れは、図６とほぼ同一であるが、画像の読み込みについては、外部から付属情報付の画像データを入力する点、ＨＤＤ２４あるいはＲＯＭ２１に撮影装置に対応した歪曲収差データを格納している点で異なる。従って、撮影装置とは無関係に画像の歪曲補正が行える。なお、歪曲補正の結果は、ＨＤＤ２４に出力して保管しても、あるいは図示しない表示装置に出力して可視化してもよい。

また、これまで説明では歪曲収差補正方法について説明したが、同様にして倍率色収差補正を行うことも可能である。倍率色収差は光の波長によってカメラレンズ拡大倍率は異なるため起きるものである。
この場合、ＲＧＢ画像のＧ信号を基準にしてＲ信号とＢ信号は、倍率色収差により生じた位置ずれを色倍率データとして利用する。色倍率収差データは、撮影距離、ズーム位置に依存する。これらデータを用いて倍率色収差補正実験を行った。その結果、図８（ａ）に示すように撮影画像が図８（ｂ）に示すようになり色倍率収差を補正できることが分かった。
即ち、画像データを入力する画像入力ステップと、画像データの撮影時のズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得ステップと、入力した画像データに対して、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータから既に用意してある倍率色収差データを参照して倍率色収差を補正する画像補正ステップとを備えたことで色倍率収差を補正できる画像補正方法を実現することが可能である。
また撮影した画像を入力する画像入力手段と、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得手段と、倍率収差データを記憶する倍率収差データ記憶手段と、入力した画像に対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データと前記倍率収差データとを用いてレンズの光学系の倍率収差を補正する画像補正手段とを備えたことで色倍率収差を補正できる撮影装置を実現することも可能である。
また撮影画像を撮影時の撮影条件と共に入力する画像入力手段と、倍率色収差データを記憶する倍率色収差データ記憶手段と、入力した画像に対して、撮影時の撮影条件と倍率色収差データとを用いて、レンズの光学系の倍率色収差を補正する補正手段と、補正した画像を出力する画像出力手段とを備えたことで色倍率収差を補正できる画像補正装置を実現することも可能である。

（ａ）〜（ｃ）はカメラレンズの歪曲収差により生じた画像の歪みの例を示す図。 カメラレンズの歪曲収差を説明する図。 計算した歪曲収差曲線の例を示す図。 線形補間の方法を説明する図。 本発明の実施形態を示す撮影装置の要部ブロック構成図。 歪曲補正処理の流れを示すフローチャート。 本発明の画像補正装置の実施形態を示すハードウエア構成図。 （ａ）は倍率色収差補正前の撮影画像を示した図、（ｂ）は倍率色収差補正後の撮影画像を示した図。

符号の説明

１ 撮影光学系、２ メカニカルシャッタ、３ ＣＣＤ、４ ＣＤＳ回路、５ Ａ／Ｄ変換器、６ モータドライバ、７ タイミング信号発生器、８ 画像処理回路、９、２３ ＣＰＵ、１０、２０ ＲＡＭ、１１、２１ ＲＯＭ、１２ 画像メモリ、１３ 画像圧縮伸張回路、１４、２８ メモリカード、１５ 操作部、１６ 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、１７ バスライン、２２ 通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２４ ＨＤＤ、２５ ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２６ ＣＤ−ＲＯＭ、２９ バス

Claims (26)

1. 光学系を通して撮影された画像データの幾何学的歪みを補正する画像補正方法において、前記画像データを入力する画像入力ステップと、前記画像データの撮影時のズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得ステップと、前記入力した画像データに対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータから、既に用意してある歪曲収差データを参照して、レンズの光学系の歪曲収差により生じた幾何学的歪みを補正する画像補正ステップと、を備えたことを特徴とする画像補正方法。
2. 前記歪曲収差データはレンズの所定のズーム位置及び所定の撮影距離におけるレンズの特性データを用いて計算あるいはレンズの特性を計測して作成したことを特徴とする請求項１記載の画像補正方法。
3. 前記画像補正ステップは、像高と歪曲収差との関係を多項式化し、該多項式の係数による歪曲収差データを用いて歪曲補正し、併せて画素値の補間を行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像補正方法。
4. 前記画像補正ステップは、ＹＣｒＣｂ４２２規格のデータを利用して補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像補正方法。
5. 前記画像補正ステップは、画像の対称性を利用して補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像補正方法。
6. 前記画像補正ステップは、画像中心部の歪曲収差の少ない部分は補正しないで周辺部の画像のみを補正する部分画像補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像補正方法。
7. 前記撮影条件取得ステップは、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを前記入力した画像データから読み出して取得することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像補正方法。
8. 前記撮影条件取得ステップは、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを光学制御系から取得することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像補正方法。
9. 光学的に画像を入力し、デジタル画像として記録する撮影装置において、撮影した画像を入力する画像入力手段と、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得手段と、歪曲収差データを記憶する歪曲収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データと前記歪曲収差データとを用いて、レンズの光学系の歪曲収差により生じた幾何学的な歪みを補正する画像補正手段と、を備えたことを特徴とする撮影装置。
10. 前記歪曲収差データはレンズの所定のズーム位置及び所定の撮影距離におけるレンズの特性データを用いて計算あるいはレンズの特性を計測して作成したことを特徴とする請求項９記載の撮影装置。
11. 前記画像補正手段は、像高と歪曲収差との関係を多項式化し、該多項式の係数による歪曲収差データを用いて歪曲補正し、併せて画素値の補間を行うことを特徴とする請求項９または１０記載の撮影装置。
12. 前記画像補正手段は、ＹＣｒＣｂ４２２規格のデータを利用して補正を行うことを特徴とする請求項９または１０記載の撮影装置。
13. 前記画像補正手段は、画像の対称性を利用して補正を行うことを特徴とする請求項９または１０記載の撮影装置。
14. 前記画像補正手段は、画像中心部の歪曲収差の少ない部分は補正しないで周辺部の画像のみを補正する部分画像補正を行うことを特徴とする請求項９または１０記載の撮影装置。
15. 前記撮影条件取得手段は、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データを前記入力した画像から読み出して取得することを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れか一項に記載の撮影装置。
16. 前記撮影条件取得手段は、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを光学制御系から取得することを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れか一項に記載の撮影装置。
17. 撮影装置で撮影した撮影画像の歪曲補正を行う画像補正装置において、撮影画像を撮影時の撮影条件と共に入力する画像入力手段と、歪曲収差データを記憶する歪曲収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時の撮影条件と前記歪曲収差データとを用いて、レンズの光学系の歪曲収差により生じた幾何学的な歪みを補正する補正手段と、補正した画像を出力する画像出力手段と、を備えたことを特徴とする画像補正装置。
18. 前記撮影時の撮影条件は、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータであることを特徴とする請求項１７記載の画像補正装置。
19. 前記歪曲収差データはレンズの所定のズーム位置及び所定の撮影距離におけるレンズの特性データを用いて計算あるいはレンズの特性を計測して作成したことを特徴とする請求項１７または１８記載の画像補正装置。
20. 前記補正手段は、像高と歪曲収差との関係を多項式化し、該多項式の係数による歪曲収差データを用いて歪曲補正し、併せて画素値の補間を行うことを特徴とする請求項１７乃至請求項１９の何れか一項に記載の画像補正装置。
21. 光学系を通して撮影された画像データの倍率色収差を補正する画像補正方法において、前記画像データを入力する画像入力ステップと、前記画像データの撮影時のズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得ステップと、前記入力した画像データに対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータから、既に用意してある倍率色収差データを参照して倍率色収差を補正する画像補正ステップと、を備えたことを特徴とする画像補正方法。
22. 光学的に画像を入力し、デジタル画像として記録する撮影装置において、撮影した画像を入力する画像入力手段と、撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離のデータを取得する撮影条件取得手段と、倍率収差データを記憶する倍率収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時のレンズのズーム位置及び撮影距離データと前記倍率収差データとを用いて、レンズの光学系の倍率収差を補正する画像補正手段と、を備えたことを特徴とする撮影装置。
23. 撮影装置で撮影した撮影画像の倍率色収差を行う画像補正装置において、撮影画像を撮影時の撮影条件と共に入力する画像入力手段と、倍率色収差データを記憶する倍率色収差データ記憶手段と、前記入力した画像に対して、前記撮影時の撮影条件と前記倍率色収差データとを用いて、レンズの光学系の倍率色収差を補正する補正手段と、補正した画像を出力する画像出力手段と、を備えたことを特徴とする画像補正装置。
24. コンピュータを、請求項９乃至１６又は請求項２２のいずれか一項に記載の撮影装置として機能させるためのプログラム。
25. コンピュータを、請求項１７乃至２０又は請求項２３のいずれか一項に記載の画像補正装置として機能させるためのプログラム。
26. 請求項２４または請求項２５記載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。
    

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