JP2007036696A - Image correction apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image correction apparatus capable of correcting elliptic shading and half shading. <P>SOLUTION: The image correction apparatus includes: respective pixel count means for calculating coordinate positions of pixels for configuring an image; a coordinate conversion means for magnifying/reducing the calculated positions of the pixels so as to make the length of the major axis equal to the length of the minor axis of an ellipse of an elliptic shading characteristic; an evaluation amount calculation means for calculating a distance of each converted coordinate position from the origin as an evaluation amount for estimating a shading level; a correction coefficient calculation means for calculating a correction coefficient applied to the shading corresponding to each evaluation amount calculated by the evaluation amount calculation means by using a correction coefficient calculation table denoting a plurality of setting values associated with the evaluation amount and a correction coefficient corresponding to the setting values; and an image signal correction means for multiplying the calculated correction coefficient with the image signal to provide an output of the product. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、画像に生じるシェーディングを補正する画像補正装置に関するものである。   The present invention relates to an image correction apparatus that corrects shading generated in an image.

レンズと撮像素子からなる撮像装置においては、周辺光量の低下により、画像の中央部に比べ周辺部が暗くなるシェーディングという現象が知られている。これは、周辺部に行くほど撮像部に入射する光の入射角が大きくなり、単位面積当たりの光量が低下することや、撮像素子にＣＣＤやＣＭＯＳなどを使用した場合、集光効率を上げるために用いられている単位画素当たりのマイクロレンズへの入射角が大きくなることによる、開口部でのケラレが原因である。
このシェーディングを補正するために、一般には、光軸中心からの距離に応じて求めた補正係数を画素値に乗じたり、補正係数からゲインを調整したりなどして、電気的に補正することが行われている。また、シェーディング補正方法の例として、光軸中心からの距離に応じて、ＲＯＭに記憶された補正データを読み出し、ゲイン調整を行い、補正を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、光軸中心からの距離に応じて、近似関数より補正データを算出する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この近似関数は複数の区間に分割され、各区間においてそれぞれ２次関数で表されている。 In an imaging apparatus including a lens and an imaging element, a phenomenon called shading is known in which the peripheral portion becomes darker than the central portion of the image due to a decrease in the amount of peripheral light. This is because the incident angle of light incident on the imaging unit increases as it goes to the peripheral part, and the amount of light per unit area decreases. In addition, when a CCD or CMOS is used as the imaging device, the light collection efficiency is increased. This is due to vignetting at the opening due to an increase in the incident angle to the microlens per unit pixel used in the above.
In order to correct this shading, it is generally possible to electrically correct by multiplying the pixel value by a correction coefficient obtained according to the distance from the center of the optical axis or adjusting the gain from the correction coefficient. Has been done. Further, as an example of the shading correction method, there is a method in which correction data stored in the ROM is read out according to the distance from the center of the optical axis, gain adjustment is performed, and correction is performed (for example, see Patent Document 1). In addition, there is a method of calculating correction data from an approximate function according to the distance from the center of the optical axis (see, for example, Patent Document 2). This approximate function is divided into a plurality of sections, and each section is represented by a quadratic function.

ところで、近年、携帯電話へのカメラの搭載が一般的となった。また、デジタルカメラにおいても、普及価格帯での一眼レフカメラの登場が見られるようになり、小型でスタイリッシュなカメラとの２極化が進んでいる。これらの機器には、高機能化と共に、携帯性の向上という観点から、コンパクト化という要求がある。このような状況におけるカメラにおいては、レンズ特性が、従来の同心円上に周辺光量が低下する場合だけではなく、楕円状に劣化するシェーディング（図２を参照）が見られる。また、高画素化のために、１画素当たりの面積が小さくなるため、撮像サイズの小さい画像を撮像部から出力する際に、撮像回路で垂直画素加算や水平画素加算を行い、感度を向上させる処理が行われている。その画素加算の際に、回路素子のばらつきにより、一様な対象を撮影した際に、画像信号が垂直や水平あるいは傾斜して変化する片シェーディング（図４を参照）が発生する。   By the way, in recent years, it has become common to mount a camera on a mobile phone. In addition, with regard to digital cameras, single-lens reflex cameras with a popular price range have come to be seen, and bipolarization with small and stylish cameras is progressing. These devices are required to be compact from the viewpoint of improving functionality and improving portability. In the camera in such a situation, the shading (see FIG. 2) in which the lens characteristics deteriorate not only in the conventional concentric circle but also in an elliptical shape is seen. In addition, since the area per pixel is reduced due to an increase in the number of pixels, when an image with a small imaging size is output from the imaging unit, vertical pixel addition or horizontal pixel addition is performed in the imaging circuit to improve sensitivity. Processing is in progress. During the pixel addition, due to variations in circuit elements, when a uniform object is photographed, one-side shading (see FIG. 4) in which the image signal changes vertically, horizontally, or tilts occurs.

特開２０００−４１１７９号公報JP 2000-41179 A 特開２００４−２６６７５０号公報JP 2004-266750 A

従来のシェーディングの補正方法は、同心円に周辺光量が低下するシェーディングを仮定した場合の補正であり、携帯電話へ搭載したカメラや小型のデジタルカメラで近年起こっているレンズに起因して楕円状に周辺光量が低下するシェーディング（以下これを楕円シェーディングとする）や撮像回路に起因する片シェーディングに対しては対応できないという問題がある。   The conventional shading correction method is a correction that assumes concentric shading that reduces the amount of peripheral light. There is a problem in that it cannot cope with shading in which the amount of light decreases (hereinafter referred to as elliptical shading) or single shading caused by the imaging circuit.

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、楕円シェーディングや片シェーディングを補正可能にする画像補正装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an image correction apparatus that can correct elliptical shading and one-side shading.

この発明に係る画像補正装置は、レンズを介して撮像素子に結像された画像を画像信号として取り出し再生した際に発生する画像のシェーディングを補正する画像補正装置において、水平同期信号および垂直同期信号をそれぞれカウントして画像を構成する画素の座標位置を算出するそれぞれの画素カウント手段と、算出された画素の座標位置を、シェーディング特性である楕円の長軸と短軸の長さが等しくなるように拡大、縮小させる座標変換手段と、変換された各座標位置に対する原点からの距離を、シェーディングのレベルを推定するための評価量として算出する評価量算出手段と、評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した補正係数算出テーブルを用いて、評価量算出手段で算出された各評価量の値に対応したシェーディングに対する補正係数を算出する補正係数算出手段と、算出された補正係数を画像信号に乗じて出力する画像信号補正手段とを備えたものである。   An image correction apparatus according to the present invention is an image correction apparatus that corrects shading of an image that occurs when an image formed on an image sensor via a lens is extracted and reproduced as an image signal. Each pixel counting means for calculating the coordinate position of the pixel constituting the image by counting each of the pixel and the calculated coordinate position of the pixel so that the major axis and the minor axis of the ellipse, which are shading characteristics, are equal in length A coordinate conversion means for enlarging or reducing the image, an evaluation amount calculation means for calculating a distance from the origin for each converted coordinate position as an evaluation amount for estimating a shading level, and a plurality of set values relating to the evaluation amount And a correction coefficient calculation table showing the correction coefficients corresponding to these set values, the value of each evaluation quantity calculated by the evaluation quantity calculation means is used. A correction coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for response to shading, in which the calculated correction coefficient and an image signal correction means for multiplying the output to the image signal.

この発明によれば、レンズに起因して楕円状に周辺光量が低下する楕円シェーディング特性が現れる画像信号を補正できる効果がある。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to correct an image signal in which an elliptical shading characteristic in which the peripheral light amount is reduced in an elliptical shape due to the lens appears.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１および実施の形態２による画像補正装置の機能構成を示すブロック図である。図において、画像補正装置は、水平画素カウント部１、垂直画素カウント部２、座標変換部３、評価量算出部４、補正係数算出部５、補正係数算出テーブル６、画像信号補正部７から構成されている。
水平画素カウント部１と垂直画素カウント部２（画素カウント手段）は、水平同期信号および垂直同期信号をそれぞれカウントして画像を構成する画素の座標位置を算出する手段である。座標変換部３は、算出された画素の座標位置を、画像に発生するシェーディング特性の形態に対応した座標に変換する手段である。なお、ここでいうシェーディング特性の形態とは、楕円シェーディングあるいは片シェーディングのことである。評価量算出部４は、変換された各座標に対する原点からの距離を、シェーディングのレベルを推定するための評価量としてそれぞれ算出する手段である。補正係数算出テーブル６は、後述するが、評価量の複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を予め表した格納データである。補正係数算出部５は、補正係数算出テーブル６を用いて、評価量算出部４で算出された各評価量の値に対応した補正係数を算出する手段である。画像信号補正部７は、評価量算出部４で算出された補正係数を画像信号に乗じて出力する手段である。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an image correction apparatus according to Embodiment 1 and Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the image correction apparatus includes a horizontal pixel count unit 1, a vertical pixel count unit 2, a coordinate conversion unit 3, an evaluation amount calculation unit 4, a correction coefficient calculation unit 5, a correction coefficient calculation table 6, and an image signal correction unit 7. Has been.
The horizontal pixel counting section 1 and the vertical pixel counting section 2 (pixel counting means) are means for calculating the coordinate positions of the pixels constituting the image by counting the horizontal synchronizing signal and the vertical synchronizing signal, respectively. The coordinate conversion unit 3 is a means for converting the calculated coordinate position of the pixel into a coordinate corresponding to the form of the shading characteristics generated in the image. Note that the form of the shading characteristic here is elliptical shading or one-side shading. The evaluation amount calculation unit 4 is a means for calculating the distance from the origin for each converted coordinate as an evaluation amount for estimating the level of shading. As will be described later, the correction coefficient calculation table 6 is stored data in which a plurality of set values of evaluation amounts and correction coefficients corresponding to these set values are represented in advance. The correction coefficient calculation unit 5 is means for calculating a correction coefficient corresponding to each evaluation amount value calculated by the evaluation amount calculation unit 4 using the correction coefficient calculation table 6. The image signal correction unit 7 is a unit that multiplies the image signal by the correction coefficient calculated by the evaluation amount calculation unit 4 and outputs the image signal.

次に、シェーディング特性が楕円シェーディングである場合における実施の形態１の補正動作について説明する。
周知のように、撮像装置では、レンズを介して撮像素子に結像された画像を読み取り画像信号を生成するために用いる水平同期信号と垂直同期信号を発生する同期信号発生器（図示せず）を備えている。水平画素カウント部１では、この同期信号発生器で発生した水平同期信号をカウントすることにより、画像を構成する画素の水平座標位置Ｘをそれぞれ算出する。一方、垂直画素カウント部２では、垂直同期信号をカウントすることにより、画像を構成する画素の垂直座標位置Ｙをそれぞれ算出する。
座標変換部３では、まず、算出された各座標位置（Ｘ，Ｙ）を、画像座標の原点がレンズの光軸中心座標（ｘc，ｙc）となるように水平、垂直方向に平行移動させる。この平行移動は、元の画像座標の原点がレンズの光軸中心と近似した位置にある場合には省略してもよい。次に、画像のシェーディング特性が図２に示すような傾いた楕円状とした場合、楕円の長軸方向と短軸方向が、水平、垂直方向と一致するようにθ度回転させる。さらに、楕円の長軸と短軸の長さが等しくなるように、長軸方向をα倍、短軸方向をβ倍に拡大、縮小する。以上の処理をまとめると、変換後の座標（Ｘ’，Ｙ’）は式（１）で表される。

Figure 2007036696
楕円の長軸と短軸の長さの倍率α、βは、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて変更される。なお、楕円状シェーディングが傾いていない状態の場合には、回転角θ度は近似的にも０度である。すなわち、回転させる必要がないことになる。また、楕円の長軸方向を垂直方向に、短軸方向を水平方向となるように回転させてもよい。 Next, the correction operation of the first embodiment when the shading characteristic is elliptical shading will be described.
2. Description of the Related Art As is well known, in an imaging apparatus, a synchronization signal generator (not shown) that generates a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal used to generate an image signal by reading an image formed on an image sensor through a lens. It has. The horizontal pixel counting unit 1 calculates the horizontal coordinate position X of each pixel constituting the image by counting the horizontal synchronizing signal generated by the synchronizing signal generator. On the other hand, the vertical pixel counting unit 2 calculates the vertical coordinate position Y of each pixel constituting the image by counting the vertical synchronization signal.
The coordinate conversion unit 3 first translates the calculated coordinate positions (X, Y) in the horizontal and vertical directions so that the origin of the image coordinates is the optical axis center coordinates (x c , y c ) of the lens. Let This translation may be omitted when the origin of the original image coordinates is at a position approximate to the center of the optical axis of the lens. Next, when the shading characteristic of the image is an inclined ellipse as shown in FIG. 2, the image is rotated by θ degrees so that the major axis direction and the minor axis direction of the ellipse coincide with the horizontal and vertical directions. Further, the major axis direction is enlarged and reduced by α times and the minor axis direction is enlarged β times so that the major axis and minor axis of the ellipse become equal. Summarizing the above processing, the coordinate (X ′, Y ′) after conversion is expressed by Expression (1).
Figure 2007036696
 The magnifications α and β of the length of the major axis and the minor axis of the ellipse are changed according to the zoom position, the focus position, and the aperture amount of the lens. When the elliptical shading is not tilted, the rotation angle θ degree is approximately 0 degree. That is, it is not necessary to rotate. The major axis direction of the ellipse may be rotated in the vertical direction and the minor axis direction in the horizontal direction.

評価量算出部４では、式（２）に示すように、変換後の座標位置（Ｘ’，Ｙ’）に対する原点からの距離を、その座標位置におけるシェーディングのレベルを推定するための評価量Ｐａとして算出する。

Figure 2007036696
In the evaluation amount calculation unit 4, as shown in Expression (2), the distance from the origin to the coordinate position (X ′, Y ′) after conversion is used as the evaluation amount Pa for estimating the shading level at the coordinate position. Calculate as
Figure 2007036696

次に、補正係数算出部５では、予め設けられた補正係数算出テーブル６を用いて評価量Ｐａの値に対応した、シェーディングに対する補正係数を算出する。補正係数算出テーブル６には、図３に示すように、基準点間隔Ｔ、テーブル数Ｎとし、テーブル番号ｉ（ｉ＝０，１，…，Ｎ−１）の時の補正係数をｋａiとして、評価量に係る複数の設定値（距離）ｐａとこれらの設定値に対応する補正係数が設定されている。ここで、評価量算出部４で算出された評価量Ｐａが、式（３）を満たす時（ｎは整数≦Ｎ−２）の補正係数Ｋａは、式（４）を用いて線形補間により求められる。
ｎＴ≦Ｐａ＜（ｎ＋１）Ｔ （３）

Figure 2007036696
なお、ここでは評価量Ｐａの両端２点から線形補間により補正係数を算出しているが、両端の４点を通る多項式を算出し、多項式から、評価量Ｐａにおける補正係数を求めてもよい。 Next, the correction coefficient calculation unit 5 calculates a correction coefficient for shading corresponding to the value of the evaluation amount Pa using a correction coefficient calculation table 6 provided in advance. A correction coefficient calculation table 6, as shown in FIG. 3, the reference point interval T, a number of tables N, table number i (i = 0,1, ..., N-1) the correction coefficient when as ka i A plurality of set values (distances) pa related to the evaluation amount and correction coefficients corresponding to these set values are set. Here, the correction coefficient Ka when the evaluation amount Pa calculated by the evaluation amount calculation unit 4 satisfies Equation (3) (n is an integer ≦ N−2) is obtained by linear interpolation using Equation (4). It is done.
nT ≦ Pa <(n + 1) T (3)
Figure 2007036696
 Here, although the correction coefficient is calculated by linear interpolation from two points at both ends of the evaluation amount Pa, a polynomial passing through the four points at both ends may be calculated, and the correction coefficient at the evaluation amount Pa may be obtained from the polynomial.

画像信号補正部７では、補正係数算出部５により得られた補正係数Ｋａを画像信号Ｉに乗算する。補正後の信号Ｏは、式（５）のように表される。このようにして、楕円状に周辺光量が低下するシェーディングは補正される。
Ｏ＝Ｉ×Ｋａ （５） The image signal correction unit 7 multiplies the image signal I by the correction coefficient Ka obtained by the correction coefficient calculation unit 5. The corrected signal O is expressed as Equation (5). In this way, shading that reduces the amount of peripheral light in an elliptical shape is corrected.
O = I × Ka (5)

以上のように、この実施の形態１によれば、水平同期信号および垂直同期信号から画像を構成する画素の座標位置を算出し、算出された画素の座標位置を、画像座標の原点がレンズの光軸中心となるように水平、垂直方向に平行移動させ、シェーディング特性である楕円の長軸と短軸が水平、垂直方向と一致するように回転させ、かつ楕円の長軸と短軸の長さが等しくなるように拡大、縮小させて変換座標位置を求め、変換された各座標位置に対する原点からの距離を、シェーディングレベルを推定するための評価量としてそれぞれ算出し、次に、評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した補正係数算出テーブルを用いて、上記算出された各評価量の値に対応したシェーディングに対する補正係数を算出し、算出された補正係数を画像信号に乗じるようにしたので、レンズに起因する傾いた楕円状シェーディングに対する画像の補正を行うことができる。また、座標変換部３における倍率は、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて変更すればよく、補正係数算出テーブル６を変更することなく、画像の補正を行うことができる。   As described above, according to the first embodiment, the coordinate position of the pixel constituting the image is calculated from the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal, and the calculated pixel coordinate position is determined based on the origin of the image coordinate. Translated horizontally and vertically so that the optical axis is centered, rotated so that the major and minor axes of the ellipse, which is a shading characteristic, coincide with the horizontal and vertical directions, and the length of the major and minor axes of the ellipse The converted coordinate positions are obtained by enlarging and reducing the same so that the distances are equal, and the distance from the origin to each converted coordinate position is calculated as an evaluation amount for estimating the shading level. Using the correction coefficient calculation table representing the plurality of set values and the correction coefficients corresponding to these set values, the correction coefficient for shading corresponding to the calculated value of each evaluation amount is calculated, and the calculation is performed. Since the correction coefficients and to multiply the image signal, correction of the image can be performed for the inclined elliptical shading caused by the lens. The magnification in the coordinate conversion unit 3 may be changed according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens, and the image can be corrected without changing the correction coefficient calculation table 6.

実施の形態２．
この実施の形態２では、シェーディング特性が図４で示されるような片シェーディングである場合の補正について説明する。図１の構成において、この実施の形態２の座標変換部３は、上記実施の形態１の場合とは、次のように動作が異なっている。
座標変換部３では、水平画素カウント部１と垂直画素カウント部２で算出された各画素の座標位置（Ｘ，Ｙ）を、図４の片シェーディング特性の変化する方向が垂直方向となるようにθ度回転させ、さらに、垂直方向をβ倍に拡大する。この処理は、上記式（１）においてα＝０，ｘc＝０，ｙc＝０とした式（６）で表される。

Figure 2007036696
なお、図４と異なり、片シェーディング特性の変化する方向が垂直または水平方向であった場合には、座標位置（Ｘ，Ｙ）の回転を行う必要はなくなる。 Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, correction when the shading characteristic is one-side shading as shown in FIG. 4 will be described. In the configuration of FIG. 1, the coordinate conversion unit 3 of the second embodiment is different from the first embodiment in the following operation.
In the coordinate conversion unit 3, the coordinate position (X, Y) of each pixel calculated by the horizontal pixel counting unit 1 and the vertical pixel counting unit 2 is set so that the direction in which the one-shading characteristic in FIG. Rotate by θ degrees and further expand the vertical direction by β times. This process is expressed by equation (6) in which α = 0, x c = 0, y c = 0 in the above equation (1).
Figure 2007036696
 Unlike FIG. 4, when the direction in which the one-shading characteristic changes is the vertical or horizontal direction, it is not necessary to rotate the coordinate position (X, Y).

評価量算出部４では、変換後の各座標位置に対する画像座標の水平軸からの距離を、シェーディングのレベルを推定するための評価量として算出する。この処理は、実施の形態１と同じ式（２）を用いて評価量Ｐａを算出することになるから、変換後の座標位置（０，Ｙ’）に対する評価量Ｐａは、Ｐａ＝Ｙ’となる。次に、補正係数算出部５では、この評価量Ｐａに対して、実施の形態１と同様に補正係数算出テーブル６を用いて、式（３）と式（４）から補正係数Ｋａを算出する。画像信号補正部７では、補正係数Ｋａを画像信号Ｉに乗算し、片シェーディングを補正する。
なお、上記例では、座標変換部３は、シェーディング特性の変化する方向が垂直方向となるように座標位置を回転させたが、代わりに水平方向となるように回転させてもよい。その場合、評価量Ｐａは、変換後の各座標位置（Ｘ’，０）に対する画像座標の垂直軸からの距離となる。 The evaluation amount calculation unit 4 calculates the distance from the horizontal axis of the image coordinates for each coordinate position after conversion as an evaluation amount for estimating the shading level. In this process, the evaluation amount Pa is calculated using the same formula (2) as in the first embodiment. Therefore, the evaluation amount Pa for the coordinate position (0, Y ′) after conversion is Pa = Y ′. Become. Next, the correction coefficient calculation unit 5 calculates the correction coefficient Ka for the evaluation amount Pa from the expressions (3) and (4) using the correction coefficient calculation table 6 as in the first embodiment. . The image signal correction unit 7 multiplies the image signal I by the correction coefficient Ka to correct one-side shading.
In the above example, the coordinate conversion unit 3 rotates the coordinate position so that the direction in which the shading characteristic changes becomes the vertical direction, but may instead rotate the coordinate position so as to be in the horizontal direction. In this case, the evaluation amount Pa is a distance from the vertical axis of the image coordinates with respect to each coordinate position (X ′, 0) after conversion.

以上のように、この実施の形態２によれば、画素カウント手段で算出された画素の座標位置を、片シェーディング特性の変化する方向が垂直または水平方向となるように回転させ、かつ当該垂直または水平方向に縮小または拡大することで変換した座標位置を求め、この変換後の座標位置に対する画像座標の水平軸または垂直軸からの距離を、シェーディングのレベルを推定するための評価量として算出し、補正係数算出テーブル６を用いて補正係数を算出しているので、撮像回路に起因する、水平、垂直の片シェーディングばかりでなく、傾いた片シェーディングに対しても画像の補正を行うことができる。また、座標変換部３における倍率βはレンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて変更すればよいので、補正係数算出テーブル６を変更することなく、画像の補正を行うことができる。   As described above, according to the second embodiment, the coordinate position of the pixel calculated by the pixel counting unit is rotated so that the direction in which the one-shading characteristic changes is vertical or horizontal, and the vertical or horizontal Find the coordinate position converted by reducing or enlarging in the horizontal direction, calculate the distance from the horizontal axis or vertical axis of the image coordinate with respect to the coordinate position after this conversion as an evaluation amount for estimating the level of shading, Since the correction coefficient is calculated using the correction coefficient calculation table 6, it is possible to correct an image not only for horizontal and vertical one-side shading caused by the image pickup circuit but also for one-side shading that is inclined. In addition, since the magnification β in the coordinate conversion unit 3 may be changed according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens, the image can be corrected without changing the correction coefficient calculation table 6.

実施の形態３．
この実施の形態３では、実施の形態２と同様に、シェーディング特性が図４で示されるような片シェーディングを補正する場合について説明する。
図５はこの発明の実施の形態３による画像補正装置の機能構成を示すブロック図である。図において、画像補正装置は、水平画素カウント部１、垂直画素カウント部２、評価量算出部４１、補正係数算出部５１、補正係数算出テーブル８、画像信号補正部７から構成されている。
この実施の形態３の評価量算出部４１は、水平画素カウント部１と垂直画素カウント部２（画素カウント手段）で算出された画素の座標位置の片シェーディング特性の方向を表す方向ベクトル量を、シェーディングのレベルを推定する評価量として算出する手段である。補正係数算出テーブル８は、上記実施の形態１の補正係数算出テーブル６とは異なり、後述するように、シェーディングの方向ベクトル量に係る補正係数について設定している。したがって、評価量を算出する評価量算出部４１は、上記実施の形態１の評価量算出部４の場合とは、次のように動作が異なっている。 Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, as in the second embodiment, a case will be described in which the shading characteristics are corrected for one-side shading as shown in FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of an image correction apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the image correction apparatus includes a horizontal pixel count unit 1, a vertical pixel count unit 2, an evaluation amount calculation unit 41, a correction coefficient calculation unit 51, a correction coefficient calculation table 8, and an image signal correction unit 7.
The evaluation amount calculation unit 41 according to the third embodiment calculates a direction vector amount representing the direction of the one-shading characteristic at the coordinate position of the pixel calculated by the horizontal pixel counting unit 1 and the vertical pixel counting unit 2 (pixel counting means). It is a means for calculating as an evaluation amount for estimating the level of shading. Unlike the correction coefficient calculation table 6 of the first embodiment, the correction coefficient calculation table 8 is set with respect to the correction coefficient related to the direction vector amount of shading, as will be described later. Therefore, the operation of the evaluation amount calculation unit 41 that calculates the evaluation amount is different from that of the evaluation amount calculation unit 4 of the first embodiment as follows.

評価量算出部４１では、図４におけるシェーディング特性の変化する方向のベクトルを（ｕ，ｖ）とし、オフセット量Ｃとして、式（７）の線形和で示すように、水平画素カウント部１と垂直画素カウント部２で算出された各画素の座標位置（Ｘ，Ｙ）のシェーディングの方向ベクトル量を、その座標位置におけるシェーディングレベルを推定する評価量Ｐｂとして算出する。
Ｐｂ＝ｕＸ＋ｖＹ＋Ｃ （７）
なお、この場合の方向ベクトル（ｕ，ｖ）は、シェーディング特性の発生状態に合わせて、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて大きさが変更される。 In the evaluation amount calculation unit 41, the vector in the direction in which the shading characteristic changes in FIG. 4 is (u, v), and the offset amount C is perpendicular to the horizontal pixel count unit 1 as shown by the linear sum of Expression (7). The direction vector amount of shading at the coordinate position (X, Y) of each pixel calculated by the pixel counting unit 2 is calculated as an evaluation amount Pb for estimating the shading level at the coordinate position.
Pb = uX + vY + C (7)
In this case, the size of the direction vector (u, v) is changed according to the zoom position, the focus position, and the aperture amount of the lens according to the state of occurrence of the shading characteristics.

一方、補正係数算出テーブル８には、図６のように、基準点間隔Ｓ、テーブル数Ｍ、テーブル番号ｉの時の補正係数をｋｂiとして、評価量の複数の設定値（方向ベクトル量）ｐｂとこれらの設定値に対応する補正係数ｋｂが設定されている。
補正係数算出部５１では、補正係数算出テーブル８を用いて、評価量算出部４１で算出された評価量Ｐｂの値に対応したシェーディングの補正係数Ｋｂを算出する。具体的には、評価量Ｐｂが、式（８）を満たす時（ｍは整数で、≦Ｍ−２）、補正係数Ｋｂは、式（９）を用いて、線形補間により求められる。
ｍＳ≦Ｐｂ＜（ｍ＋１）Ｓ （８）

Figure 2007036696
なお、ここでは評価量Ｐｂの両端２点から線形補間により補正係数を算出しているが、両端の４点を通る多項式を算出し、多項式から、評価量Ｐｂにおける補正係数を求めてもよい。 On the other hand, in the correction coefficient calculation table 8, as shown in FIG. 6, a plurality of set values (direction vector quantities) of evaluation amounts are set with the correction coefficient at the reference point interval S, the number of tables M, and the table number i as kb i The correction coefficient kb corresponding to pb and these set values is set.
The correction coefficient calculation unit 51 uses the correction coefficient calculation table 8 to calculate a shading correction coefficient Kb corresponding to the value of the evaluation amount Pb calculated by the evaluation amount calculation unit 41. Specifically, when the evaluation amount Pb satisfies Expression (8) (m is an integer, ≦ M−2), the correction coefficient Kb is obtained by linear interpolation using Expression (9).
mS ≦ Pb <(m + 1) S (8)
Figure 2007036696
 Although the correction coefficient is calculated by linear interpolation from two points at both ends of the evaluation amount Pb here, a polynomial passing through the four points at both ends may be calculated, and the correction coefficient for the evaluation amount Pb may be obtained from the polynomial.

画像信号補正部７では、補正係数算出部５１により得られた補正係数Ｋｂを画像信号Ｉに乗算する。補正後の信号Ｏは、式（１０）のように表される。このようにして、片シェーディングは補正される。
Ｏ＝Ｉ×Ｋｂ （１０） The image signal correction unit 7 multiplies the image signal I by the correction coefficient Kb obtained by the correction coefficient calculation unit 51. The corrected signal O is expressed as shown in Equation (10). In this way, the one-side shading is corrected.
O = I × Kb (10)

以上のように、この実施の形態３によれば、水平同期信号および垂直同期信号をそれぞれカウントして画像を構成する画素の座標位置を算出し、算出された画素の座標位置の片シェーディング特性の方向を表す方向ベクトル量を、シェーディングのレベルを推定する評価量Ｐｂとして算出し、この評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した補正係数算出テーブルを用い、上記算出された各評価量Ｐｂの値に対応したシェーディングに対する、補正係数Ｋｂを算出し、算出された補正係数Ｋｂを画像信号Ｉに乗じるようにしたので、片シェーディング特性を示す場合の画像の補正を行うことができる。また、評価量算出部４１における方向ベクトル（ｕ，ｖ）は、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて大きさを変更することにより得られるので、補正係数算出テーブル８を変更することなく画像の補正を行うことができる。   As described above, according to the third embodiment, the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal are counted to calculate the coordinate position of the pixel constituting the image, and the one-shading characteristic of the calculated pixel coordinate position is calculated. A direction vector amount representing a direction is calculated as an evaluation amount Pb for estimating a shading level, and a correction coefficient calculation table representing a plurality of setting values related to the evaluation amount and correction coefficients corresponding to these setting values is used. Since the correction coefficient Kb for the shading corresponding to the calculated value of each evaluation amount Pb is calculated and the calculated correction coefficient Kb is multiplied by the image signal I, the image correction when the one-shading characteristic is shown. It can be performed. Further, since the direction vector (u, v) in the evaluation amount calculation unit 41 is obtained by changing the size according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens, the correction coefficient calculation table 8 is changed. The image can be corrected without any problem.

実施の形態４．
この実施の形態４では、シェーディング特性として楕円状のシェーディングと片シェーディングが同時に含まれる場合のシェーディングの補正について説明する。
図７はこの発明の実施の形態４による画像補正装置の機能構成を示すブロック図である。図において、画像補正装置は、水平画素カウント部１、垂直画素カウント部２、座標変換部３、評価量算出部４２、補正係数算出部５２、補正係数算出テーブル６、補正係数算出テーブル（第２の補正係数算出テーブル）８、画像信号補正部７から構成されている。
この実施の形態４の評価量算出部４２は、上記実施の形態１の評価量算出部４と実施の形態３の評価量算出部４１の両方の機能を備えている。また、補正係数算出部５２は、上記実施の形態１の補正係数算出部５と実施の形態３の補正係数算出部５１の両方の機能を備えている。また、楕円状のシェーディング用の補正係数を配置した実施の形態１の補正係数算出テーブル６と片シェーディング用の補正係数を配置した実施の形態３の補正係数算出テーブル８の両テーブルを備えている。 Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, a description will be given of shading correction in the case where elliptical shading and one-side shading are simultaneously included as shading characteristics.
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of an image correction apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the image correction apparatus includes a horizontal pixel count unit 1, a vertical pixel count unit 2, a coordinate conversion unit 3, an evaluation amount calculation unit 42, a correction coefficient calculation unit 52, a correction coefficient calculation table 6, and a correction coefficient calculation table (second Correction coefficient calculation table) 8 and an image signal correction unit 7.
The evaluation amount calculation unit 42 according to the fourth embodiment has both functions of the evaluation amount calculation unit 4 according to the first embodiment and the evaluation amount calculation unit 41 according to the third embodiment. Further, the correction coefficient calculation unit 52 has both functions of the correction coefficient calculation unit 5 of the first embodiment and the correction coefficient calculation unit 51 of the third embodiment. Further, both of the correction coefficient calculation table 6 of the first embodiment in which the elliptical shading correction coefficient is arranged and the correction coefficient calculation table 8 of the third embodiment in which the one-shading correction coefficient is arranged are provided. .

評価量算出部４２では、実施の形態１で説明した座標変換部３の動作により得られた変換後の座標（Ｘ’，Ｙ’）に基づいて評価量Ｐａを算出し、また、水平画素カウント部１と垂直画素カウント部２で算出された座標（Ｘ，Ｙ）と方向ベクトル（ｕ，ｖ）に基づいて評価量Ｐｂを算出する。
補正係数算出部５２では、算出された評価量Ｐａ，Ｐｂの値に応じてそれぞれの補正係数Ｋａ，Ｋｂを算出する。評価量Ｐａから補正係数Ｋａを求める方法は、実施の形態１と同様であり、他方の評価量Ｐｂから補正係数Ｋｂを求める方法は実施の形態３と同様であるので、詳細については省略する。
画像信号補正部７では、補正係数算出部５２により得られた補正係数Ｋａ，Ｋｂを画像信号Ｉに乗算する。補整後の信号Ｏは、式（１１）のように表される。このようにして、同時に含まれる楕円状のシェーディングと片シェーディングについて補正することができる。
Ｏ＝Ｉ×Ｋａ×Ｋｂ （１１） The evaluation amount calculation unit 42 calculates the evaluation amount Pa based on the converted coordinates (X ′, Y ′) obtained by the operation of the coordinate conversion unit 3 described in the first embodiment, and also calculates the horizontal pixel count. The evaluation amount Pb is calculated based on the coordinates (X, Y) and the direction vector (u, v) calculated by the unit 1 and the vertical pixel count unit 2.
The correction coefficient calculation unit 52 calculates the correction coefficients Ka and Kb according to the calculated evaluation values Pa and Pb. The method for obtaining the correction coefficient Ka from the evaluation amount Pa is the same as in the first embodiment, and the method for obtaining the correction coefficient Kb from the other evaluation amount Pb is the same as that in the third embodiment, and therefore the details are omitted.
The image signal correction unit 7 multiplies the image signal I by the correction coefficients Ka and Kb obtained by the correction coefficient calculation unit 52. The corrected signal O is expressed as shown in Equation (11). In this way, it is possible to correct the elliptical shading and the one-side shading included at the same time.
O = I × Ka × Kb (11)

以上のように、この実施の形態４によれば、光学系に起因する楕円状シェーディングと撮像回路に起因する片シェーディングをそれぞれ補正する２つの補正係数算出テーブル６，８を持つことにより、楕円状シェーディングと片シェーディングの現れた画像に対して、同時に補正を行うことができる。また、座標変換部３における倍率はレンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて変更すればよく、したがって、補正係数算出テーブル６を変更することなく画像の補正を行うことができる。さらに、評価量算出部４２における方向ベクトル（ｕ，ｖ）は、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて大きさを変更すればよく、補正係数算出テーブル８を変更することなく画像の補正を行うことができる。   As described above, according to the fourth embodiment, by having the two correction coefficient calculation tables 6 and 8 for correcting the elliptical shading caused by the optical system and the one-side shading caused by the imaging circuit, the elliptical shape is obtained. Correction can be performed simultaneously on an image in which shading and single shading appear. In addition, the magnification in the coordinate conversion unit 3 may be changed according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens, so that the image can be corrected without changing the correction coefficient calculation table 6. Furthermore, the size of the direction vector (u, v) in the evaluation amount calculation unit 42 may be changed according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens, and the image without changing the correction coefficient calculation table 8. Correction can be performed.

この発明の実施の形態１および実施の形態２による画像補正装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the image correction apparatus by Embodiment 1 and Embodiment 2 of this invention. 楕円シェーディング特性を持つ画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image which has an ellipse shading characteristic. この発明の実施の形態１に係る補正係数算出テーブルの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the correction coefficient calculation table which concerns on Embodiment 1 of this invention. 片シェーディングを持つ画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image with one-side shading. この発明の実施の形態３による画像補正装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the image correction apparatus by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３に係る補正係数算出テーブルの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the correction coefficient calculation table which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態４による画像補正装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the image correction apparatus by Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 水平画素カウント部（画素カウント手段）、２ 垂直画素カウント部（画素カウント手段）、３ 座標変換部、４，４１、４２ 評価量算出部、５，５１，５２ 補正係数算出部、６，８ 補正係数算出テーブル、７ 画像信号補正部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Horizontal pixel count part (pixel count means), 2 Vertical pixel count part (pixel count means), 3 Coordinate conversion part, 4, 41, 42 Evaluation amount calculation part, 5, 51, 52 Correction coefficient calculation part, 6, 8 Correction coefficient calculation table, 7 image signal correction unit.

Claims (8)

レンズを介して撮像素子に結像された画像を画像信号として取り出し再生した際に発生する画像のシェーディングを補正する画像補正装置において、
水平同期信号および垂直同期信号をそれぞれカウントして画像を構成する画素の座標位置を算出するそれぞれの画素カウント手段と、
算出された画素の座標位置を、シェーディング特性である楕円の長軸と短軸の長さが等しくなるように拡大、縮小させる座標変換手段と、
変換された各座標位置に対する原点からの距離を、シェーディングのレベルを推定するための評価量として算出する評価量算出手段と、
前記評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した補正係数算出テーブルを用いて、前記評価量算出手段で算出された各評価量の値に対応したシェーディングに対する補正係数を算出する補正係数算出手段と、
算出された補正係数を画像信号に乗じて出力する画像信号補正手段とを備えたことを特徴とする画像補正装置。 In an image correction apparatus that corrects shading of an image that occurs when an image formed on an image sensor through a lens is extracted and reproduced as an image signal,
Respective pixel counting means for calculating the coordinate position of the pixels constituting the image by counting the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal,
Coordinate conversion means for enlarging and reducing the calculated coordinate position of the pixel so that the major axis and the minor axis of the ellipse, which are shading characteristics, are equal,
An evaluation amount calculating means for calculating the distance from the origin for each converted coordinate position as an evaluation amount for estimating the level of shading;
Correction for shading corresponding to each evaluation amount value calculated by the evaluation amount calculating means using a correction coefficient calculation table representing a plurality of setting values related to the evaluation amount and correction coefficients corresponding to these setting values Correction coefficient calculating means for calculating a coefficient;
An image correction apparatus comprising: an image signal correction unit that multiplies an image signal by the calculated correction coefficient and outputs the image signal. 座標変換手段は、シェーディング特性が傾斜した楕円シェーディングである場合には、楕円の長軸と短軸の長さを拡大、縮小を行う前に、算出された画素の座標位置を、当該楕円の長軸と短軸が水平、垂直方向と一致するように回転させることを特徴とする請求項１記載の画像補正装置。   If the shading characteristic is elliptical shading, the coordinate conversion means converts the calculated pixel coordinate position to the length of the ellipse before enlarging or reducing the length of the major and minor axes of the ellipse. 2. The image correction apparatus according to claim 1, wherein the axis and the minor axis are rotated so as to coincide with the horizontal and vertical directions. 座標変換手段は、画素カウント手段で算出された画素の座標位置を、回転および拡大、縮小する前に、画像座標の原点がレンズの光軸中心となるように水平、垂直方向に平行移動させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像補正装置。   The coordinate conversion means translates the coordinate position of the pixel calculated by the pixel count means in the horizontal and vertical directions so that the origin of the image coordinates is the center of the optical axis of the lens before rotating, enlarging, or reducing. The image correction apparatus according to claim 1, wherein: 画像のシェーディング特性が楕円シェーディングと片シェーディングである場合において、
評価量算出手段は、楕円シェーディングのレベルを推定する評価量の算出に加え、画素カウント手段で算出された画素の座標位置の片シェーディング特性の方向を表す方向ベクトル量を、片シェーディングのレベルを推定するための第２の評価量として算出し、
補正係数算出手段は、楕円シェーディングに対する補正係数の算出に加え、第２の評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した第２の補正係数算出テーブルを用いて、前記評価量算出手段で算出された各第２の評価量の値に対応した片シェーディングに対する補正係数を算出し、
画像信号補正手段は、算出された楕円および片シェーディングに対する補正係数の両方を画像信号に乗じることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像補正装置。 When the shading characteristics of the image are elliptical shading and single shading,
In addition to calculating the evaluation amount for estimating the level of ellipse shading, the evaluation amount calculation means estimates the direction vector amount indicating the direction of the one-shading characteristic at the pixel coordinate position calculated by the pixel counting means, and estimates the one-shading level. Calculated as a second evaluation amount for
The correction coefficient calculation means uses a second correction coefficient calculation table representing a plurality of setting values related to the second evaluation amount and correction coefficients corresponding to these setting values in addition to calculation of the correction coefficient for the elliptical shading. , Calculating a correction coefficient for one-side shading corresponding to the value of each second evaluation amount calculated by the evaluation amount calculation means,
The image correction apparatus according to claim 1, wherein the image signal correction unit multiplies the image signal by both the calculated ellipse and correction coefficients for one-side shading. レンズを介して撮像素子に結像された画像を画像信号として取り出し再生し
た際に発生する画像のシェーディングを補正する画像補正装置において、
水平同期信号および垂直同期信号をそれぞれカウントして画像を構成する画素の座標位置を算出するそれぞれの画素カウント手段と、
画像のシェーディング特性が傾斜した片シェーディング特性の場合には、算出された画素の座標位置を、片シェーディングの変化する方向が垂直または水平方向となるように回転させ、かつ垂直または水平方向に縮小または拡大する座標変換手段と、
片シェーディングの変化する方向が垂直または水平方向に置かれた各座標位置に対する画像座標の水平軸または垂直軸からの距離を、シェーディングのレベルを推定するための評価量として算出する評価量算出手段と、
前記評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した補正係数算出テーブルを用いて、前記評価量算出手段で算出された各評価量の値に対応した補正係数を算出する補正係数算出手段と、
算出された補正係数を画像信号に乗じて出力する画像信号補正手段とを備えたことを特徴とする画像補正装置。 In an image correction apparatus that corrects shading of an image that occurs when an image formed on an image sensor through a lens is extracted and reproduced as an image signal,
Respective pixel counting means for calculating the coordinate position of the pixels constituting the image by counting the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal,
When the shading characteristic of the image is a slanted one-shading characteristic, the calculated coordinate position of the pixel is rotated so that the changing direction of the one-side shading is vertical or horizontal, and is reduced or reduced in the vertical or horizontal direction. A coordinate transformation means for enlarging;
An evaluation amount calculating means for calculating a distance from the horizontal axis or the vertical axis of the image coordinates with respect to each coordinate position in which the direction of change of one-shading is set in the vertical or horizontal direction as an evaluation amount for estimating the shading level; ,
Using a correction coefficient calculation table representing a plurality of setting values related to the evaluation amount and correction coefficients corresponding to these setting values, a correction coefficient corresponding to the value of each evaluation amount calculated by the evaluation amount calculating means is obtained. Correction coefficient calculation means for calculating,
An image correction apparatus comprising: an image signal correction unit that multiplies an image signal by the calculated correction coefficient and outputs the image signal. 座標変換手段は、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて、拡大、縮小の倍率を変更することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像補正装置。   6. The image correction according to claim 1, wherein the coordinate conversion unit changes a magnification of enlargement or reduction in accordance with a zoom position, a focus position, and a diaphragm amount of the lens. apparatus. レンズを介して撮像素子に結像された画像を画像信号として取り出し再生し
た際に発生する画像のシェーディングを補正する画像補正装置において、
水平同期信号および垂直同期信号をそれぞれカウントして画像を構成する画素の座標位置を算出するそれぞれの画素カウント手段と、
算出された画素の座標位置の片シェーディング特性の方向を表す方向ベクトル量を、シェーディングのレベルを推定する評価量として算出する評価量算出手段と、
前記評価量に係る複数の設定値とこれらの設定値に対応する補正係数を表した補正係数算出テーブルを用い、前記評価量算出手段で算出された各評価量の値に対応した補正係数を算出する補正係数算出手段と、
算出された補正係数を画像信号に乗じて出力する画像信号補正手段とを備えたことを特徴とする画像補正装置。 In an image correction apparatus that corrects shading of an image that occurs when an image formed on an image sensor through a lens is extracted and reproduced as an image signal,
Respective pixel counting means for calculating the coordinate position of the pixels constituting the image by counting the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal,
An evaluation amount calculating means for calculating a direction vector amount representing the direction of the one-shading characteristic of the calculated pixel coordinate position as an evaluation amount for estimating the shading level;
Using a correction coefficient calculation table representing a plurality of setting values related to the evaluation amount and correction coefficients corresponding to these setting values, a correction coefficient corresponding to the value of each evaluation amount calculated by the evaluation amount calculating means is calculated. Correction coefficient calculation means for
An image correction apparatus comprising: an image signal correction unit that multiplies an image signal by the calculated correction coefficient and outputs the image signal. 評価量算出部手段は、方向ベクトルの大きさを、レンズのズーム位置、フォーカス位置、絞り量に応じて変更することを特徴とする請求項４または請求項７記載の画像補正装置。   8. The image correction apparatus according to claim 4, wherein the evaluation amount calculation unit changes the size of the direction vector according to a zoom position, a focus position, and an aperture amount of the lens.
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