JP2010021649A - カメラシステム、及びテーブル調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像全体に対するシェーディング補正を適切に行う。
【解決手段】 被写体光を光電変換することで画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得された画像のサイズよりも大きい補正領域を複数の領域に分割し、分割された複数の領域のそれぞれにシェーディング補正時の補正値が割り当てられた補正テーブルと、補正テーブルにおける補正領域と画像との相対位置が予め設定された状態で、画像に対応する領域に割り当てられた補正値を補正テーブルから読み出して、画像に対するシェーディング補正を行うシェーディング補正部と、シェーディング補正部により補正された画像を用いて、該画像の中心部及び画像の周縁部を評価領域とする評価値を評価領域毎に算出する評価値算出部と、評価値算出部により算出された評価領域毎の評価値に基づいて、画像と補正領域との相対位置を調整する位置調整部と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、撮像により得られた画像データに対してシェーディング補正を行うカメラシステムや、該シェーディング補正時に用いる補正テーブルの調整方法に関する。

デジタルカメラ等により取得された画像データに対して実行される画像処理の１つに、シェーディング補正処理が挙げられる。周知のように、シェーディング補正処理は、デジタルカメラに組み込まれる撮像光学系における周辺減光や、撮像素子の感度の不均一性等によって生じる対象画像の本来の輝度と映像信号との間の変換特性の不整合等によって生じる輝度ムラが生じた画像データに対して、画像全体が平均的に一様な明るさとなるように補正する処理である。

このシェーディング補正処理を行う場合、予めカメラ光学系の周辺減光に合わせた変換特性を有する補正テーブルを予め作成しておき、この補正テーブルを用いて取得された画像データに対してシェーディング補正処理を実行することが一般的である。このような補正テーブルを用いた場合、上述した撮像光学系の光軸が、その理想とする位置（以下、理想位置）からずれてカメラ内部に組み込まれていると、シェーディング補正処理が施された画像データにおいては、画像の周縁部において過補正領域や補正不足領域などが発生してしまい、輝度ムラや色ムラなどが発生してしまう原因となる。このため、組み込まれる撮像光学系の光軸が、理想位置からずれて組み込まれている場合には、撮像光学系の光軸と理想位置との位置ずれ量に合わせて補正テーブルの位置をシフトさせる方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００６−１４８２１３号公報

しかしながら、撮像光学系の光軸と理想位置とがずれている場合に、その位置ずれ量分補正テーブルをシフトさせる場合、画像の中心部におけるシェーディング量（光量差、又は輝度差）は、非常に小さいことから、画像内における撮像光学系の光軸の位置と理想位置との位置ずれ量を正確に求めることができないという欠点がある。また、仮に画像内における撮像光学系の光軸の位置と理想位置との位置ずれ量を求めて、補正テーブルをシフトさせることができたとしても、画像の周縁部におけるシェーディング補正が適切に行われない場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するために発明されたものであり、画像全体に対するシェーディング補正を適切に行うことができるようにしたカメラシステム、及び補正テーブルの調整方法を提供することを目的とする。

第１の発明のカメラシステムは、被写体光を光電変換することで画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得された画像のサイズよりも大きい補正領域を複数の領域に分割し、分割された複数の領域のそれぞれにシェーディング補正時の補正値が割り当てられた補正テーブルと、前記補正テーブルにおける前記補正領域と前記画像との相対位置が予め設定された状態で、前記画像に対応する領域に割り当てられた補正値を前記補正テーブルから読み出して、前記画像に対するシェーディング補正を行うシェーディング補正部と、前記シェーディング補正部により補正された画像を用いて、該画像の中心部及び画像の周縁部を評価領域とする評価値を前記評価領域毎に算出する評価値算出部と、前記評価値算出部により算出された前記評価領域毎の前記評価値に基づいて、前記画像と前記補正領域との相対位置を調整する位置調整部と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記評価値算出部は、前記画像の中心部の評価領域の評価値と、前記画像の周縁部の評価領域の評価値とを用いて、前記画像の中心部に対する画像の周縁部のシェーディング量をさらに求め、前記位置調整部は、算出されたシェーディング量が予め設定された範囲から外れる場合に、前記画像と前記補正テーブルの補正領域との相対位置を調整することを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、前記位置調整部による前記画像と前記補正テーブルの補正領域との相対位置の調整は、前記評価値算出部により算出された前記シェーディング量が、前記予め設定された範囲内となるまで繰り返し実行されることを特徴とする。

第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、前記評価値算出部は、前記画像の四隅を該画像の周縁部とした前記評価領域の評価値を算出することを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記評価値算出部は、前記評価領域の評価値から、前記画像の中心部に対する該画像の四隅のシェーディング量をそれぞれ求め、前記位置調整部は、前記画像の中心部に対する該画像の四隅のシェーディング量の左右差及び上下差が予め設定された範囲から外れる場合に、前記画像と前記補正テーブルの補正領域との相対位置を調整することを特徴とする。

第６の発明のテーブル調整方法は、被写体光を光電変換することで画像を取得する画像取得工程と、前記画像取得工程により取得された画像のサイズよりも大きい補正領域を複数の領域に分割し、分割された複数の領域のそれぞれにシェーディング補正時の補正値が割り当てられた補正テーブルにおける前記補正領域と前記画像との相対位置が予め設定された状態で、前記画像に対応する領域に割り当てられた補正値を前記補正テーブルから読み出して、前記画像に対するシェーディング補正を行うシェーディング補正工程と、前記シェーディング補正工程により補正された画像を用いて、該画像の中心部及び画像の周縁部を評価領域とする評価値を前記評価領域毎に算出する評価値算出工程と、前記評価値算出工程により算出された前記評価領域毎の前記評価値に基づいて、前記画像と前記補正領域との相対位置を調整する位置調整工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、画像の周縁部におけるシェーディング量に基づいた評価値に合わせて、補正テーブルにおける画像と補整領域との相対位置を調整することから、画像周縁部における輝度ムラや色ムラの発生を抑止することができ、画像に対して適切なシェーディング補正を施すことが可能となる。

以下、本発明のカメラシステムの一例としてデジタルカメラを例に挙げて説明する。

図１は、本発明を用いたデジタルカメラ１０の電気的構成を示す図である。デジタルカメラ１０は、周知のように、撮像光学系１５を透過した被写体光を撮像素子１６によって光電変換し、光電変換後の電気信号から画像データを取得する。

撮像光学系１５は、撮影レンズ２１と、ズームレンズやフォーカスレンズなどを含むレンズ群２２とを備えている。レンズ群２２に含まれるズームレンズは選択された撮像倍率となるように光軸Ｌに沿って移動する。フォーカスレンズは被写体画像の焦点調節の際に光軸Ｌに沿って微小移動する。このレンズ群２２は、レンズ駆動機構２３によって駆動制御される。

撮像素子１６は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などが用いられる。撮像素子１６は、撮像光学系１５によって取り込まれる被写体光を受光し、受光した光量に応じた信号電荷を蓄積する。その後、撮像素子１６にて蓄積された信号電荷は、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）回路２５に出力される。この撮像素子１６による信号電荷の蓄積、及び蓄積された信号電荷の出力は、ドライバ２７によって駆動制御される。撮像素子１６によって蓄積された信号電荷を、以下では、アナログ画像信号と称して説明する。

このＡＦＥ回路２５は、図示しないＡＧＣ回路やＣＤＳ回路を含んで構成される。ＡＦＥ回路２５は、入力されたアナログ画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去などのアナログ処理を施す。このアナログ処理が施されたアナログ画像信号は、ＤＦＥ回路２６に出力される。

ＤＦＥ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）回路２６は、ＡＦＥ回路２５によってアナログ処理が施されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。変換されたデジタル画像信号は１コマ毎にまとめられ、デジタル画像データ（以下、画像データ）としてバッファメモリ３０に記録される。撮像素子１６における信号電荷の蓄積、ＡＦＥ回路２５による信号電荷に対するアナログ処理、ＤＦＥ回路２６によるデジタル処理により、画像データが取得される。符号２８は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）であり、このＴＧ２８により、ドライバ２７、ＡＦＥ回路２５及びＤＦＥ回路２６の駆動タイミングが制御される。また、符号３２はバスであり、このバス３２を介してデジタルカメラ１０の各部が電気的に接続される。

画像処理部３５は、バッファメモリ３０に記憶された画像データに対して、ベイヤー補間、シェーディング補正、輪郭補償、ガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理を施す。画像処理が施された画像データは、例えばＪＰＥＧ方式などの記憶方式で圧縮するためのフォーマット処理（画像後処理）が施される。このフォーマット処理の後、サムネイル画像データと予め設定された圧縮率によりＪＰＥＧ方式により圧縮された圧縮画像データとを生成する。これらサムネイル画像データや圧縮画像データは、後述する撮影履歴情報をタグ情報として１つの画像ファイルとしてまとめられて、メディアコントローラ４５を介してメモリーカードなどの記憶媒体４６に記録される。なお、符号４８はＬＣＤであり、スルー画像や、取得された画像を表示する他に、例えばデジタルカメラ１０の設定を行う際のメニュー画像などを表示する。このＬＣＤ４８は、表示制御部４９により駆動制御される。

この画像処理部３５は、シェーディング補正部５１、評価値算出部５２、位置調整部５３の機能を有している。これらシェーディング補正部５１、テーブル調整部５２、評価値算出部５３の機能は、デジタルカメラ１０の製造時に用いられる機能であり、出荷されたデジタルカメラに対しては、これらの機能は使用できないようになっている。

シェーディング補正部５１は、ベイヤー補間されることで赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色成分を有する画像データに対して、シェーディング補正を実行する。このシェーディング補正は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分毎に実行される。内蔵メモリ５５にはシェーディング補正を行う際に用いられる補正テーブル（以下、シェーディング補正テーブル）がＲ，Ｇ，Ｂの各色成分毎に記憶されている。なお、図１においては、図の煩雑さを防止するために、色成分毎に設けられるシェーディング補正テーブルを１つのシェーディング補正テーブルにまとめた形態として記載している。シェーディング補正部５１は、これらシェーディング補正テーブル５７を用いて画像データに対するシェーディング補正を施す。

図２（ａ）及び図３に示すように、シェーディング補正テーブル５７は、画像ＰＩのサイズよりも大きい領域（以下、補正領域）６０を分割することで得られる複数のエリア６１_ｉｊ（ｉ＝１，２，・・・ｍ，ｊ＝１，２，・・・ｎ）に対して、補正値αが割り振られている。この補正領域６０の大きさは、例えば後述する位置調整部５３による補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置の調整を可能とする大きさ、つまり、カメラ本体に撮像光学系１５を組み込む際に設定される寸法公差の最大値を満足する大きさからなることが好ましい。この補正領域６０を分割することで得られる複数のエリア６１_ｉｊの大きさは、適宜設定してよいものとする。

図２（ｂ）は、ｙ方向の中心ｙ_ｃにおける断面での補正値の変化を示す図であり、図２（ｃ）は、ｘ方向の中心ｘ_ｃにおける断面での補正値αの変化を示す図である。補正テーブルにおける補正値αは補正領域６０の中心を最小値とし、補正領域６０の周縁部に向けて大きくなるように設定される。つまり、撮像光学系１５の周辺減光を補正することが可能となるように補正値αが設定される。

このシェーディング補正テーブル５７に設けられる複数のエリア６１_ｉｊのうち、シェーディング補正を行う際に用いられるエリアは予め設定されている。つまり、上述した補正領域６０と画像ＰＩとを仮想的に重畳したときに、補正領域６０の中心６０ｃと画像ＰＩの中心Ｉｃとが一致するように補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置が設定されている。

補正領域６０の中心６０ｃと画像ＰＩの中心Ｉｃとが一致するように補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置が設定されたシェーディング補正テーブル５７を用いて、均一輝度面を撮像することで得られる画像ＰＩのシェーディング補正処理を行った場合には、以下の問題点が生じる。

実際のデジタルカメラ１０においては、組み込まれる撮像光学系１５の位置が設計通りとならない場合、つまり、撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃからずれる場合がある。以下、画像においてｘ方向について説明するが、画像のｙ方向に対してもｘ方向と同様であることから、ここでは、ｙ方向についての説明は省略する。

図４（ｂ）の実線に示されるように、撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃに一致するように撮像光学系１５が組み込まれている場合には、取得される画像ＰＩにおける光量は、画像ＰＩの中心Ｉｃを最大の光量値とし、光量値は画像ＰＩの周縁部に向けて放物線状に減少していく。このような画像ＰＩに対して、図４（ａ）で示される補正テーブルを用いてシェーディング補正を行うと、補正後の画像ＰＩ’における光量は略均一となる（図４（ｃ）の実線参照）。

一方、図４（ｂ）の点線で示されるように、撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃに対して−ｘ方向にずれている場合、画像ＰＩの中心Ｉｃからずれた位置において最大の光量値となる。このような画像ＰＩに対して、図４（ａ）に示される補正テーブルを用いてシェーディング補正を行うと、補正後の画像ＰＩ’における光量値は画像ＰＩ’の中心部においては光量が均一とはなるが、その周縁部において、過補正により光量値が高くなる領域や、補正不足により光量値が低くなる領域が生じる。このような過補正や補正不足の領域が発生することで、得られる画像ＰＩ’は輝度ムラや色ムラが生じた画像となる。

本発明においては、後述する評価値算出部５２や位置調整部５３における処理を実行することで、シェーディング補正された画像において過補正や補正不足の領域が発生しない、つまり取得される画像に対して適切なシェーディング補正が行えるように、上述したシェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と取得される画像ＰＩとの相対位置をデジタルカメラ１０の製造時に調整する。なお、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置の調整としては、例えば画像に対するシェーディング補正テーブルの補正領域の位置を移動させることで、上述した相対位置を調整することが挙げられる。

評価値算出部５２は、シェーディング補正部５１により、シェーディング補正された画像ＰＩ’からＲ，Ｇ，Ｂの色成分毎の評価値を求める。図５に示すように、評価値を求める画像ＰＩ’の領域としては、例えば画像ＰＩ’の中心部の領域（図５中Ｈで示す領域）と、画像ＰＩ’の四隅の領域（図５中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す領域）とからなる。以下、これら領域を評価領域と称して説明する。これら評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈは、それぞれ同一のサイズ（同一の画素数）からなり、例えばシェーディング補正テーブル５７における補正領域６０の各エリア６１_ｉｊと同一、又は整数倍の大きさから構成される。つまり、これら評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈの評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈとしては、例えば評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈの各評価領域に含まれる画素の光量値の平均値や輝度値が挙げられる。なお、以下では、評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈとして、各評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈに含まれる画素の光量値の平均値を挙げて説明する。

この評価値算出部５２は、上述した評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈにおける評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈをそれぞれ算出した後、以下の（１）式を用いて各色成分におけるシェーディング量の左右差及び上下差を求める。以下、シェーディング量の左右差をｐ、シェーディング量の上下差をｑとする。

位置調整部５３は、評価値算出部５２により算出されたＲ，Ｇ，Ｂの各色成分のシェーディング量の左右差ｐ、上下差ｑが所定範囲内となるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、シェーディング補正テーブル５７における補正領域６０と、取得された画像との相対位置を調整する。例えば、シェーディング量の左右差ｐの閾値としてｋ１が、上下差ｑの閾値としてｋ２が設定される。これら閾値ｋ１、ｋ２は、予め実験や計算等により得られる統計的な値が挙げられ、これら閾値の値が小さければ小さいほど、シェーディング補正後の画像ＰＩ’における明暗差が小さい、つまり輝度ムラや色ムラが抑えられることになる。

例えばシェーディング量の左右差ｐが−ｋ１＜ｐ＜ｋ１であると判定された場合には、位置調整部５３は、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの位置調整は行わない。一方、シェーディング量の左右差ｐが−ｋ１＜ｐ＜ｋ１でないと判定された場合には、以下の処理となる。まず、シェーディング量の左右差ｐの値が正の値となるか否か（ｐ＞０であるか否か）が判定される。シェーディング量の左右差ｐの値が正の値となる（ｐ＞０となる）場合には、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を画像ＰＩに対して−ｘ方向に移動させる。一方、シェーディング量の左右差ｐの値が負の値となる（ｐ＜０となる）場合には、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を画像ＰＩに対して、ｘ方向に１エリア分移動させる。

同様にして、シェーディング量の上下差ｑが−ｋ２＜ｑ＜ｋ２となる場合には、位置調整部５３は、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの位置調整は行わない。一方、シェーディング量の上下差ｑが−ｋ２＜ｑ＜ｋ２でないと判定された場合には、以下の処理となる。まず、シェーディング量の上下差ｑの値が正の値となるか否か（ｑ＞０であるか否か）が判定される。シェーディング量の上下差ｑの値が正の値となる（ｑ＞０となる）場合には、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を画像ＰＩに対して−ｙ方向に移動させる。一方、シェーディング量の上下差ｑの値が負の値となる（ｑ＜０となる）場合には、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を画像ＰＩに対して、ｙ方向に１エリア分移動させる。

ＣＰＵ７０は、図示しない制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ１０の各部を統括的に制御する。このＣＰＵ７０には、レリーズボタン７１や操作部７２からの操作信号が入力されることから、ＣＰＵ７０は、入力される操作信号に基づいて、デジタルカメラ１０の各部を制御する。例えばレリーズボタン７１が操作された場合には、ＣＰＵ７０にはレリーズボタン７１からの操作信号が入力されるので、ＣＰＵ５０はＡＥ処理、ＡＦ処理、ＡＷＢ処理を行った後、撮像処理を実行する。なお、操作部７２は例えばデジタルカメラ１０の各種設定を行う際に操作される十字ボタン等が挙げられる。

次に、シェーディング補正テーブル５７の調整を行う際の処理の流れを図６のフローチャートに基づいて説明する。この図６のフローチャートに示す処理は、デジタルカメラ１０の製造時に行われる処理であり、また、これら処理はＲ，Ｇ，Ｂの色成分毎に実行される。

ステップＳ１０１は、閾値ｋ１、ｋ２を設定する処理である。この閾値ｋ１、ｋ２の値は、ユーザによる操作部７２の操作、或いはデジタルカメラ１０に接続されるＰＣ等を操作することで設定される。

ステップＳ１０２は、撮像を行う処理である。このステップＳ１０２の処理においては、均一輝度面を被写体とした撮像を実行する。このステップＳ１０２の処理を実行することで、画像データが取得される。なお、このステップＳ１０２において取得された画像データが、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色成分がベイヤー配列されたフィルタを有する撮像素子１６により得られた画像データである場合には、画像処理部２５は、画像データに対してベイヤー補間処理を施し、各画素においてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分を有する画像データを生成する。

ステップＳ１０３は、シェーディング補正を実行する処理である。このステップＳ１０３の処理はシェーディング補正部５１にて実行される。

ステップＳ１０４は、評価値を算出する処理である。このステップＳ１０４の処理は、評価値算出部５２にて実行される。評価値算出部５２は、シェーディング補正された画像ＰＩ’の評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈにおける評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈを求める。求めた各評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈにおける評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈは内蔵メモリ５５に記録される。

ステップＳ１０５は、シェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑを初期化する処理である。このステップＳ１０５の処理も評価値算出部５２にて実行される。このステップＳ１０５の処理は、シェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑが内蔵メモリ５５に記憶されているか否かに関係なく実行される。

ステップＳ１０６は、シェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑを求める処理である。このステップＳ１０６の処理は、評価値算出部５２にて実行される。評価値算出部５２は、上述した（１）式に、評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈを代入することで、シェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑを求める。なお、（１）式においては、ａ／ｈ、ｂ／ｈ、ｃ／ｈ、ｄ／ｈは、それぞれ画像ＰＩ’の中心部に対する画像ＰＩ’の四隅のシェーディング量であることから、予めシェーディング量を求めた後に、シェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑを求めることも可能である。このステップＳ１０６の処理により算出されたシェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑは、内蔵メモリ５５に記録される。

ステップＳ１０７は、シェーディング量の左右差ｐの値が、ステップＳ１０１にて設定した閾値ｋ１を用いた範囲内となるか否かを判定するステップである。このステップＳ１０７の処理は位置調整部５３にて実行される。

以下、シェーディング補正テーブル５７における補正値αが、補正領域６０の中心を最小値１とし、補正領域６０の周縁部に向けて放物線状に高くなるように、補正領域６０の各エリア６１_ｉｊに割り振られている場合について説明する。

例えば撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃと一致する場合には、図４（ｂ）の実線に示されるように、取得される光量値は、ｘ方向の中心Ｉｃを最大値とし、周縁部に向けて低下する放物線状で示される。このような画像ＰＩに対してシェーディング補正を行うと、例えば図４（ｃ）の実線に示されるように、シェーディング補正が施された画像ＰＩ’の光量値は、略一定となる。このような場合には、シェーディング量の左右差ｐの値は小さく、位置調整部５３は、−ｋ１＜ｐ＜ｋ１を満足すると判定する。このような場合には、ステップＳ１０７の判定がＹｅｓとなることから、ステップＳ１１５に進む。

一方、図４（ｂ）の点線に示されるように、撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃから左方、又は右方にずれている場合には、光量値は画像ＰＩの中心ｘｃで最大値をとらない。このような画像に対してシェーディング補正を行うと、図４（ｃ）の点線で示されるように、画像ＰＩ’の周縁部において過補正となる領域や、補正不足となる領域が発生する。撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃに対してｘ方向にずれている場合には、シェーディング補正を行うことで、画像の周縁部において、過補正となる領域や、補正不足となる領域が発生することから、シェーディング量の左右差ｐの値は、−ｋ１＜ｐ＜ｋ１を満足しない。この場合には、ステップＳ１０７の判定がＮｏとなることから、ステップＳ１０８に進む。

上述したステップＳ１０７の判定でＮｏとなる場合、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０７において、シェーディング量の左右差ｐが−ｋ１＜ｐ＜ｋ１を満足していないことから、ステップＳ１０８の処理においてはシェーディング量の左右差ｐが正の値、つまりｐ＞０であるか否かが判定される。シェーディング量の左右差ｐがｐ＞０を満足している場合には、ステップＳ１０９に進む。一方、シェーディング量の左右差ｐがｐ＞０を満足しない場合には、ステップＳ１１０に進む。なお、このステップＳ１０７の処理も位置調整部５３にて実行される。

ステップＳ１０９の処理は、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と補正する画像ＰＩとの相対位置を調整する処理である。このステップＳ１０９の処理も位置調整部５３にて実行される。詳細には、ステップＳ１０９の処理は、ステップＳ１０８の処理でシェーディング量の左右差ｐがｐ＞０を満足していると判定された場合に実行される。つまりシェーディング補正された画像ＰＩ’においては、画像ＰＩ’の左側周縁部におけるシェーディング量が画像ＰＩ’の右側周縁部におけるシェーディング量よりも大きい、つまり、画像ＰＩの中心Ｉｃに対して撮影光学系１５の光軸Ｌが右方にずれていることから、このステップＳ１０９の処理においては、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を１エリア分−ｘ方向に移動させて、該補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置を調整する。このステップＳ１０９の処理が終了すると、ステップＳ１０３に戻る。

ステップＳ１１０は、ステップＳ１０９の処理と同様に、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と補正する画像ＰＩとの相対位置を調整する処理である。詳細には、ステップＳ１１０の処理は、ステップＳ１０８の処理でシェーディング量の左右差ｐがｐ＞０を満足していないと判定された場合に実行される。つまりシェーディング補正された画像ＰＩ’においては、画像ＰＩ’の左側周縁部におけるシェーディング量が画像ＰＩ’右側周縁部におけるシェーディング量よりも小さい、つまり、画像ＰＩの中心Ｉｃに対して撮像光学系１５の光軸Ｌが左方にずれていることから、このステップＳ１１０の処理においては、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を１エリア分ｘ方向に移動させて、該補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置を調整する。このステップＳ１１０の処理が終了すると、ステップＳ１０３に戻る。

上述したように、ステップＳ１０７の処理で、シェーディング量の左右差ｐの値が、−ｋ１＜ｐ＜ｋ１を満足する場合には、ステップＳ１０７の判定でＹｅｓとなり、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５は、シェーディング量の上下差ｑの値が、ステップＳ１０１にて設定した閾値ｋ２を用いた範囲内となるか否かを判定するステップである。このステップＳ１１５の判定も位置調整部５３にて実行される。撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃに略一致する場合、シェーディング補正を行うことで略一定の光量の画像ＰＩ’となることから、シェーディング量の上下差ｑの値は、−ｋ２＜ｑ＜ｋ２を満足すると判定される。このような場合には、ステップＳ１１５の判定がＹｅｓとなることから、このようなシェーディング補正テーブル５７の位置調整が終了する。

一方、撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心から上方、又は下方にずれている場合には、シェーディング補正を行うことで画像の上端部や下端部において、過補正となる領域や補正不足となる領域が発生することから、シェーディング量の上下差ｑの値は、−ｋ２＜ｑ＜ｋ２を満足しなくなる。−ｋ２＜ｑ＜ｋ２を満足しないと判定された場合には、ステップＳ１１５の判定がＮｏとなることから、ステップＳ１１６に進む。

上述したステップＳ１１５の判定でＮｏとなる場合、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１５において、シェーディング量の上下差ｑが−ｋ２＜ｑ＜ｋ２を満足していないことから、ステップＳ１１６の処理においてはシェーディング量の上下差ｑが正の値、つまりｑ＞０であるか否かが判定される。シェーディング量の上下差ｑがｑ＞０を満足している場合には、ステップＳ１１７に進む。一方、シェーディング量の上下差ｑがｑ＞０を満足しない場合には、ステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１７の処理は、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置を調整する処理である。詳細には、ステップＳ１１７の処理は、ステップＳ１１６の処理でシェーディング量の上下差ｑがｑ＞０を満足していると判定された場合に実行される。つまりシェーディング補正された画像ＰＩ’においては、画像ＰＩ’の上端部におけるシェーディング量が画像ＰＩ’の下端部におけるシェーディング量よりも大きい、つまり、取得される画像ＰＩの中心Ｉｃに対して撮像光学系１５の光軸Ｌが上方にずれていることから、このステップＳ１１７の処理においては、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を１エリア分−ｙ方向に移動させて、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置を調整する。このステップＳ１１７の処理が終了すると、ステップＳ１０３に戻る。

ステップＳ１１８は、ステップＳ１１７の処理と同様に、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置を調整する処理である。詳細には、ステップＳ１１８の処理は、ステップＳ１１６の処理でシェーディング量の上下差ｑがｑ＞０を満足していないと判定された場合に実行される。つまりシェーディング補正された画像においては、画像ＰＩ’の上端部におけるシェーディング量が画像ＰＩ’の下端部におけるシェーディング量よりも小さい、つまり、画像ＰＩの中心Ｉｃに対して撮像光学系１５の光軸Ｌが下方にずれていることから、このステップＳ１１８の処理においては、シェーディング補正テーブル５７の補正領域６０を１エリア分ｙ方向に移動させて、該補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置を調整する。このステップＳ１１０の処理が終了すると、ステップＳ１０３に戻る。

ステップＳ１０９、ステップＳ１１０、ステップＳ１１７及びステップＳ１１８の処理が終了すると、ステップＳ１０３に戻り、再度シェーディング補正が実行される。この場合、補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置が調整されたシェーディング補正テーブル５７を用いたシェーディング補正が実行される。この場合も、再度、ステップＳ１０５〜ステップＳ１０７の処理が実行され、ステップＳ１０７の処理においてシェーディング量の左右差ｐの値が−ｋ１＜ｐ＜ｋ１を満足し、かつ、ステップＳ１１５の処理においてシェーディング量の上下差ｑの値が−ｋ２＜ｑ＜ｋ２を満足するまで、これら処理が繰り返される。これら処理を実行することで、撮像光学系１５の光軸Ｌが画像ＰＩの中心Ｉｃに一致しないように撮像光学系１５がデジタルカメラ１０に組み込まれている場合であっても、シェーディング補正デテーブル５７の補正領域６０と画像ＰＩとの相対位置の調整を容易に行うことができる。このような補正テーブルの調整を行うことで、ユーザが撮像することで取得される画像に対して適切なシーディング補正を施すことができ、結果的に色ムラや輝度ムラを抑制した画像を取得することができる。

本実施形態では、ベイヤー補間された後のＲ，Ｇ，Ｂの各色成分を有する画像データを用いたシェーディング補正について説明しているが、これに限定する必要はなく、例えば画像処理が施される前の画像データ（例えばＲＡＷ画像データ）に対するシェーディング補正を行うことも可能である。この場合、評価値として、各評価領域に対応する画素の輝度値や、ホワイトバランス評価値を用いればよい。

本実施形態では、カメラシステムとしてデジタルカメラを例に取り上げているが、これに限定する必要はなく、デジタルカメラと、該デジタルカメラに接続される画像処理装置とからなるカメラシステムであってもよい。この場合、デジタルカメラによってＲＡＷ画像データを取得し、この取得されたＲＡＷ画像データを画像処理装置に出力する。画像処理装置では、入力されるＲＡＷ画像データを用いて、シェーディング補正を行う際のシェーディング補正テーブルと、補正する画像との相対位置を調整すればよい。また、この場合、画像処理装置においてシェーディング補正テーブルの調整を行った後、調整されたシェーディング補正テーブルをデジタルカメラの内蔵メモリに記憶させておけばよい。

本実施形態では、シェーディング量の左右差ｐ及び上下差ｑを算出し、これら値が閾値の範囲内となるように、シェーディング補正テーブルの補正領域と画像との相対位置を調整しているが、これに限定される必要はなく、例えば評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｈの各評価値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｈが予め設定された閾値の範囲内となるようにシェーディング補正テーブルの補正領域と画像との相対位置を調整する、又は、評価領域Ｘに対する評価領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各シェーディング量が予め設定された閾値の範囲内となるようにシェーディング補正テーブルの補正領域と画像との相対位置を調整することも可能である。

本実施形態においては、デジタルカメラの製造時に、シェーディング補正を行う際のシェーディング補正テーブルと補正する画像との相対位置を調整する場合について説明しているが、これに限定される必要はなく、例えば撮影の前段階の処理として、ユーザに操作によって均一輝度面を撮影したときに、シェーディング補正を行う際のシェーディング補正テーブルの補正領域と画像との相対位置の調整を行えるようにしてもよい。

撮影の前段階の処理として、シェーディング補正を行う際のシェーディング補正テーブルの補正領域と画像との相対位置の調整を行う他の実施形態としては、例えば撮影時のズーム倍率に合わせて、シェーディング補正テーブルの補正領域と補正対象となる画像との相対位置の調整を行うことが挙げられる。この場合、ズームレンズの位置を検出する検出手段をデジタルカメラ内部に設け、このズームレンズの位置を検出する。この検出結果と、シェーディング補正テーブルの補正領域と補正対象となる画像との相対位置とを対応付けて記憶させておけば、撮影時のズームレンズの位置（ズーム倍率）に応じた、シェーディング補正を行うことが可能となる。なお、この場合、予め、ズームレンズの位置（又はズーム倍率）と補正領域と補正対象となる画像との相対位置とが設定されたシェーディング補正テーブルを、ズームレンズの位置（ズーム倍率）に合わせて複数記憶させておき、シェーディング補正時には、ズームレンズの位置に応じたシェーディング補正テーブルを読み出せばよい。また、この場合、カメラ本体に対してレンズ鏡筒が着脱可能な、所謂一眼レフタイプのデジタルカメラの場合には、装着時にカメラ本体と電気的に接続されるメモリをレンズ鏡筒に内蔵させておき、このメモリにズームレンズの位置に応じたシェーディング補正テーブルを記憶させておけばよい。

デジタルカメラの構成を示す機能ブロック図である。 シェーディング補正テーブルの概要を示す図である。 シェーディング補正テーブルの概要を示す図である。 シェーディング補正テーブルにおける補正値の一例と、取得される画像の考光量値の分布状態と、シェーディング補正後の考慮うちの分布状態とを示す図である。 画像の評価領域を示す図である。 テーブル調整を行う処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、３５…画像処理部、５１…シェーディング補正部、５２…評価値算出部、５３…位置調整部、５７…シェーディング補正テーブル、６０…補正領域、

Claims (6)

1. 被写体光を光電変換することで画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部により取得された画像のサイズよりも大きい補正領域を複数の領域に分割し、分割された複数の領域のそれぞれにシェーディング補正時の補正値が割り当てられた補正テーブルと、
   前記補正テーブルにおける前記補正領域と前記画像との相対位置が予め設定された状態で、前記画像に対応する領域に割り当てられた補正値を前記補正テーブルから読み出して、前記画像に対するシェーディング補正を行うシェーディング補正部と、
   前記シェーディング補正部により補正された画像を用いて、該画像の中心部及び画像の周縁部を評価領域とする評価値を前記評価領域毎に算出する評価値算出部と、
   前記評価値算出部により算出された前記評価領域毎の前記評価値に基づいて、前記画像と前記補正領域との相対位置を調整する位置調整部と、
   を備えたことを特徴とするカメラシステム。
2. 請求項１記載のカメラシステムにおいて、
   前記評価値算出部は、前記画像の中心部の評価領域の評価値と、前記画像の周縁部の評価領域の評価値とを用いて、前記画像の中心部に対する画像の周縁部のシェーディング量をさらに求め、
   前記位置調整部は、算出されたシェーディング量が予め設定された範囲から外れる場合に、前記画像と前記補正テーブルの補正領域との相対位置を調整することを特徴とするカメラシステム。
3. 請求項２記載のカメラシステムにおいて、
   前記位置調整部による前記画像と前記補正テーブルの補正領域との相対位置の調整は、前記評価値算出部により算出された前記シェーディング量が、前記予め設定された範囲内となるまで繰り返し実行されることを特徴とするカメラシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のカメラシステムにおいて、
   前記評価値算出部は、前記画像の四隅を該画像の周縁部とした前記評価領域の評価値を算出することを特徴とするカメラシステム。
5. 請求項４記載のカメラシステムにおいて、
   前記評価値算出部は、前記評価領域の評価値から、前記画像の中心部に対する該画像の四隅のシェーディング量をそれぞれ求め、
   前記位置調整部は、前記画像の中心部に対する該画像の四隅のシェーディング量の左右差及び上下差が予め設定された範囲から外れる場合に、前記画像と前記補正テーブルの補正領域との相対位置を調整することを特徴とするカメラシステム。
6. 被写体光を光電変換することで画像を取得する画像取得工程と、
   前記画像取得工程により取得された画像のサイズよりも大きい補正領域を複数の領域に分割し、分割された複数の領域のそれぞれにシェーディング補正時の補正値が割り当てられた補正テーブルにおける前記補正領域と前記画像との相対位置が予め設定された状態で、前記画像に対応する領域に割り当てられた補正値を前記補正テーブルから読み出して、前記画像に対するシェーディング補正を行うシェーディング補正工程と、
   前記シェーディング補正工程により補正された画像を用いて、該画像の中心部及び画像の周縁部を評価領域とする評価値を前記評価領域毎に算出する評価値算出工程と、
   前記評価値算出工程により算出された前記評価領域毎の前記評価値に基づいて、前記画像と前記補正領域との相対位置を調整する位置調整工程と、
   を備えたことを特徴とするテーブル調整方法。

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