JP2010041403A - Device and method for correcting image - Google Patents

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JP2010041403A JP2008202038A JP2008202038A JP2010041403A JP 2010041403 A JP2010041403 A JP 2010041403A JP 2008202038 A JP2008202038 A JP 2008202038A JP 2008202038 A JP2008202038 A JP 2008202038A JP 2010041403 A JP2010041403 A JP 2010041403A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for correcting an image, which compensate a chromatic aberration without using a special-purpose lens. <P>SOLUTION: There are provided a distance calculation part 12 for calculating a distance R between a position of each pixel constituting a photographic image formed in an imaging element 2 through a lens 1 and a center on an optical axis, and a chromatic aberration characteristic calculation part 14 for calculating a chromatic aberration characteristic α of the lens aberration corresponding to the distance R calculated by the distance calculation part 12. The chromatic aberration compensating part 16 compensates the image data of the photographic image with the use of the chromatic aberration characteristic α calculated by the chromatic aberration characteristic calculation part 14. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、レンズ収差の色収差を補償する画像補正装置及び画像補正方法に関するものである。   The present invention relates to an image correction apparatus and an image correction method for compensating for chromatic aberration of lens aberration.

レンズと撮像素子から構成されている撮像装置では、レンズの屈折率が波長によって異なるため、色によって像の大きさと位置に差異が生じる色収差が発生する。
これにより、撮像素子に結像される撮像画像のエッジ部分で、色にじみが発生する状況が生まれる。
従来の撮像装置では、この撮像画像の色収差を補償するために、屈折率が異なる複数枚のレンズを組み合わせることで、色収差の影響を少なくしている。
ただし、複数枚のレンズを組み合わせる場合、レンズの個数や種類が増えてしまうため、コストの増加につながる。
また、デジタルスチルカメラでは小型化が進み、レンズも小型化されていることから、レンズによる色収差の補償が困難になっている。
In an image pickup apparatus including a lens and an image pickup element, since the refractive index of the lens differs depending on the wavelength, chromatic aberration that causes a difference in image size and position depending on the color occurs.
This creates a situation in which color blur occurs at the edge portion of the captured image formed on the image sensor.
In a conventional imaging apparatus, in order to compensate for chromatic aberration of the captured image, the influence of chromatic aberration is reduced by combining a plurality of lenses having different refractive indexes.
However, when combining a plurality of lenses, the number and types of lenses increase, leading to an increase in cost.
In addition, since the digital still camera has been downsized and the lens has also been downsized, it is difficult to compensate for chromatic aberration by the lens.

そこで、複数枚のレンズを組み合わせる代わりに、非球面レンズや異常分散レンズなどの特殊レンズを使用し、その特殊レンズを用いて、色収差を補償している画像補正装置が開発されている(例えば、特許文献1を参照)。   Therefore, instead of combining a plurality of lenses, an image correction apparatus that uses a special lens such as an aspheric lens or an anomalous dispersion lens and compensates for chromatic aberration using the special lens has been developed (for example, (See Patent Document 1).

特開平10−66097号公報(段落番号[0011]から[0017]、図1)JP-A-10-66097 (paragraph numbers [0011] to [0017], FIG. 1)

従来の画像補正装置は以上のように構成されているので、非球面レンズや異常分散レンズなどの特殊レンズを使用すれば、色収差を補償することができるが、特殊レンズを製造するには、高度な設計技術や加工技術が必要であるため、コスト高を招いてしまうなどの課題があった。   Since conventional image correction devices are configured as described above, chromatic aberration can be compensated for by using special lenses such as aspherical lenses and anomalous dispersion lenses. Since a special design technique and processing technique are necessary, there are problems such as high costs.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、特殊レンズを用いることなく、色収差を補償することができる画像補正装置及び画像補正方法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 and an image correction method capable of compensating for chromatic aberration without using a special lens.

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撮像画像を構成する各画素の位置と光軸の中心位置との距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段により算出された距離に対応するレンズ収差の色収差特性を算出する色収差特性算出手段とを設け、画像データ補正手段が色収差特性算出手段により算出された色収差特性を用いて、撮像画像の画像データを補正するようにしたものである。   The image correction apparatus according to the present invention includes a distance calculation unit that calculates a distance between the position of each pixel constituting the captured image formed on the image sensor via the lens and the center position of the optical axis, and a distance calculation unit. Chromatic aberration characteristic calculating means for calculating the chromatic aberration characteristic of the lens aberration corresponding to the calculated distance is provided, and the image data correcting means corrects the image data of the captured image using the chromatic aberration characteristic calculated by the chromatic aberration characteristic calculating means. It is what I did.

この発明によれば、レンズを介して撮像素子に結像された撮像画像を構成する各画素の位置と光軸の中心位置との距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段により算出された距離に対応するレンズ収差の色収差特性を算出する色収差特性算出手段とを設け、画像データ補正手段が色収差特性算出手段により算出された色収差特性を用いて、撮像画像の画像データを補正するように構成したので、特殊レンズを用いることなく、色収差を補償することができる効果がある。   According to this invention, the distance calculation means for calculating the distance between the position of each pixel constituting the captured image formed on the image sensor via the lens and the center position of the optical axis, and the distance calculation means And a chromatic aberration characteristic calculating unit that calculates a chromatic aberration characteristic of the lens aberration corresponding to the distance, and the image data correcting unit corrects the image data of the captured image using the chromatic aberration characteristic calculated by the chromatic aberration characteristic calculating unit. Therefore, there is an effect that chromatic aberration can be compensated without using a special lens.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による画像補正装置を示す構成図である。
図1において、撮像素子2は画像補正装置3の前段に設置されており、レンズ1を介して撮像画像を結像して、その撮像画像の画像データを画像補正装置3に出力するとともに、その撮像画像を構成する画素の特定を可能にするために、水平同期信号及び垂直同期信号を画像補正装置3に出力する。
画像補正装置3は撮像素子2から出力される画像データを補正して、レンズ収差の色収差を補償する装置である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an image correction apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the image pickup device 2 is installed in the front stage of the image correction device 3, forms a picked-up image through the lens 1, outputs image data of the picked-up image to the image correction device 3, and In order to specify the pixels constituting the captured image, a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal are output to the image correction device 3.
The image correction device 3 is a device that corrects image data output from the image sensor 2 and compensates for chromatic aberration of lens aberration.

画像補正装置3の画素カウント部11は撮像素子2から出力される水平同期信号及び垂直同期信号をカウントして、撮像素子2に結像された撮像画像を構成する各画素の位置を示す水平座標Xと垂直座標Yを算出する処理を実施する。以降、各画素の位置を示す座標を(X,Y)で表すものとする。
距離算出部12は画素カウント部11により算出された各画素の位置を示す座標(X,Y)と、撮像画像内における光軸の中心位置を示す座標(Xc,Yc)との距離Rを算出する処理を実施する。
なお、画素カウント部11及び距離算出部12から距離算出手段が構成されている。
The pixel count unit 11 of the image correction device 3 counts the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal output from the image sensor 2 and indicates the position of each pixel constituting the captured image formed on the image sensor 2. A process of calculating X and vertical coordinate Y is performed. Hereinafter, the coordinates indicating the position of each pixel are represented by (X, Y).
The distance calculation unit 12 calculates a distance R between coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel calculated by the pixel count unit 11 and coordinates (Xc, Yc) indicating the center position of the optical axis in the captured image. Perform the process.
The pixel count unit 11 and the distance calculation unit 12 constitute a distance calculation unit.

色収差特性算出テーブル格納部13は距離Rと色収差特性αの対応関係が示されている色収差特性算出テーブルを格納しているメモリである。
色収差特性算出部14は色収差特性算出テーブル格納部13に格納されている色収差特性算出テーブルを参照して、距離算出部12により算出された距離Rに対応するレンズ収差の色収差特性αを特定する処理を実施する。
なお、色収差特性算出テーブル格納部13及び色収差特性算出部14から色収差特性算出手段が構成されている。
The chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 is a memory that stores a chromatic aberration characteristic calculation table in which the correspondence between the distance R and the chromatic aberration characteristic α is shown.
The chromatic aberration characteristic calculation unit 14 refers to the chromatic aberration characteristic calculation table stored in the chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 and specifies the chromatic aberration characteristic α of the lens aberration corresponding to the distance R calculated by the distance calculation unit 12. To implement.
The chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 and the chromatic aberration characteristic calculation unit 14 constitute chromatic aberration characteristic calculation means.

画像バッファ部15は撮像素子2から出力される撮像画像の画像データを一時的に保持するメモリである。
なお、撮像画像の画像データは、各画素の色情報として、R,G,Bの全ての色情報を有しているものとする。即ち、Rawデータ(1画素当りの画像データとして、R,G,Bの色情報のうち、いずれかの単色の情報のみを有しているデータ)を用いて、色補間処理が実施されることによって、R,G,Bの全ての色情報を有する画像データが撮像素子2から得られるものとする。
The image buffer unit 15 is a memory that temporarily holds image data of a captured image output from the image sensor 2.
In addition, the image data of a captured image shall have all the color information of R, G, B as color information of each pixel. That is, color interpolation processing is performed using Raw data (data having only one single color information among R, G, and B color information as image data per pixel). Thus, it is assumed that image data having all color information of R, G, and B is obtained from the image sensor 2.

色収差補償部16は色収差特性算出部14により特定された色収差特性αを用いて、画像バッファ部15に保持されている撮像画像の画像データを補正して、レンズ収差の色収差を補償する処理を実施する。なお、色収差補償部16は画像データ補正手段を構成している。
図2はこの発明の実施の形態1による画像補正装置の処理内容を示すフローチャートである。
The chromatic aberration compensation unit 16 corrects the image data of the captured image held in the image buffer unit 15 using the chromatic aberration characteristic α specified by the chromatic aberration characteristic calculation unit 14 and performs processing for compensating for chromatic aberration of lens aberration. To do. The chromatic aberration compensator 16 constitutes image data correction means.
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the image correction apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

次に動作について説明する。
撮像素子2は、レンズ1を介して撮像画像を結像すると、その撮像画像の画像データを画像補正装置3に出力するとともに、水平同期信号及び垂直同期信号を画像補正装置3に出力する。
Next, the operation will be described.
When the image pickup device 2 forms a picked-up image via the lens 1, the image pickup device 2 outputs image data of the picked-up image to the image correction device 3 and outputs a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal to the image correction device 3.

画像補正装置3の画素カウント部11は、撮像素子2から水平同期信号及び垂直同期信号を受けると、その水平同期信号及び垂直同期信号をカウントすることにより、撮像素子2に結像された撮像画像を構成する各画素の位置を示す座標を(X,Y)を算出する(ステップST1)。   When the pixel count unit 11 of the image correction device 3 receives the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal from the image sensor 2, the pixel count unit 11 counts the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal to thereby form a captured image formed on the image sensor 2. (X, Y) is calculated as the coordinates indicating the position of each pixel that constitutes (step ST1).

距離算出部12は、画素カウント部11が各画素の位置を示す座標(X,Y)を算出すると、下記の式(1)に示すように、各画素の位置を示す座標(X,Y)と、撮像画像内における光軸の中心位置を示す座標(Xc,Yc)との距離Rを算出する(ステップST2)。

Figure 2010041403
When the pixel count unit 11 calculates the coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel, the distance calculation unit 12 indicates the coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel as shown in the following equation (1). And a distance R between the coordinates (Xc, Yc) indicating the center position of the optical axis in the captured image is calculated (step ST2).
Figure 2010041403

ここで、色収差特性算出テーブル格納部13は、距離Rと色収差特性αの対応関係が示されている色収差特性算出テーブルを格納している。
色収差特性算出テーブルは、光軸の中心位置から、色収差がない理想的な結像位置までの距離Rと、実際の結像位置までの距離rとを用いて表される色収差特性α(以下の式(2で表される色収差特性α)を離散的に保持している。

Figure 2010041403
Here, the chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 stores a chromatic aberration characteristic calculation table in which the correspondence between the distance R and the chromatic aberration characteristic α is shown.
The chromatic aberration characteristic calculation table is a chromatic aberration characteristic α (referred to below) expressed by using a distance R from the center position of the optical axis to an ideal imaging position without chromatic aberration and a distance r to the actual imaging position. The equation (chromatic aberration characteristic α expressed by 2) is held discretely.
Figure 2010041403

色収差特性算出部14は、距離算出部12が距離Rを算出すると、色収差特性算出テーブル格納部13に格納されている色収差特性算出テーブルを参照して、距離算出部12により算出された距離Rに対応するレンズ収差の色収差特性αを特定する(ステップST3)。   When the distance calculation unit 12 calculates the distance R, the chromatic aberration characteristic calculation unit 14 refers to the chromatic aberration characteristic calculation table stored in the chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 and sets the distance R calculated by the distance calculation unit 12. The corresponding chromatic aberration characteristic α of the lens aberration is specified (step ST3).

ただし、色収差特性算出テーブル格納部13に格納されている色収差特性算出テーブルは、距離Rに対して、色収差特性αを離散的に保持しているため、距離算出部12により算出された距離Rと一致する距離が色収差特性算出テーブルに記録されていない場合、下記の式(3)に示すように、距離算出部12により算出された距離Rに近い2点のRn,Rn+1にそれぞれ対応するαn,αn+1を用いて、距離Rに対応する色収差特性αを算出する。

Figure 2010041403
However, since the chromatic aberration characteristic calculation table stored in the chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 holds the chromatic aberration characteristic α discretely with respect to the distance R, the distance R calculated by the distance calculation unit 12 and When the matching distance is not recorded in the chromatic aberration characteristic calculation table, two points R n and R n + 1 that are close to the distance R calculated by the distance calculation unit 12 are respectively shown in the following equation (3). A chromatic aberration characteristic α corresponding to the distance R is calculated using corresponding α n and α n + 1 .
Figure 2010041403

画像バッファ部15は、撮像素子2から出力される撮像画像の画像データを一時的に保持している。
色収差補償部16は、色収差特性算出部14が色収差特性αを特定すると、その色収差特性αを用いて、画像バッファ部15に保持されている撮像画像の画像データを補正して、レンズ収差の色収差を補償する(ステップST4)。
The image buffer unit 15 temporarily holds image data of a captured image output from the image sensor 2.
When the chromatic aberration characteristic calculation unit 14 specifies the chromatic aberration characteristic α, the chromatic aberration compensation unit 16 corrects the image data of the captured image held in the image buffer unit 15 using the chromatic aberration characteristic α, and the chromatic aberration of lens aberration. Is compensated (step ST4).

以下、色収差補償部16による画像データの補正処理を具体的に説明する。
例えば、座標(X,Y)の位置にある画素の像は、図3に示すように、座標が(Xc,Yc)である光軸の中心位置からの距離がαRの位置に結像される。
その結像位置の座標(X’,Y’)は、下記の式(4)で表される。
X’=α(X−Xc)+Xc
Y’=α(Y−Yc)+Yc
(4)
Hereinafter, the image data correction processing by the chromatic aberration compensator 16 will be specifically described.
For example, as shown in FIG. 3, an image of a pixel at the position of coordinates (X, Y) is imaged at a position where the distance from the center position of the optical axis whose coordinates are (Xc, Yc) is αR. .
The coordinates (X ′, Y ′) of the imaging position are expressed by the following formula (4).
X ′ = α (X−Xc) + Xc
Y ′ = α (Y−Yc) + Yc
(4)

撮像画像の画像データは離散的に分布しているため、結像位置の近傍の4点の画像データを用いて、結像位置の画像データI(X’,Y’)を算出し、結像位置の画像データI(X’,Y’)を補正後の画像データとして出力する。
ここで、近傍4点の画像データがI(Xn,Yn),I(Xn+1,Yn),I(Xn,Yn+1),I(Xn+1,Yn+1)であるとすると、結像位置の画像データI(X’,Y’)は、距離の重み付けを用いて、以下の式(5)で表される。
s=X’−Xn
t=Y’−Yn
I(X’,Y’)
=(1−t){(1−s)I(Xn,Yn)+sI(Xn+1,Yn)}
+t{(1−s)I(Xn,Yn+1)+sI(Xn+1,Yn+1)}
(5)
Since the image data of the captured image is distributed discretely, the image data I (X ′, Y ′) of the imaging position is calculated using the image data of the four points in the vicinity of the imaging position, and the imaging is performed. The position image data I (X ′, Y ′) is output as corrected image data.
Here, the image data of four neighboring points I (X n, Y n) , I (X n + 1, Y n), I (X n, Y n + 1), I (X n + 1, Y n +1 ), the image data I (X ′, Y ′) at the imaging position is expressed by the following formula (5) using distance weighting.
s = X′−X n
t = Y′−Y n
I (X ', Y')
= (1-t) {( 1-s) I (X n, Y n) + sI (X n + 1, Y n)}
+ T {(1-s) I ( Xn , Yn + 1 ) + sI ( Xn + 1 , Yn + 1 )}
(5)

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、レンズ1を介して撮像素子2に結像された撮像画像を構成する各画素の位置と光軸の中心位置との距離Rを算出する距離算出部12と、距離算出部12により算出された距離Rに対応するレンズ収差の色収差特性αを算出する色収差特性算出部14とを設け、色収差補償部16が色収差特性算出部14により算出された色収差特性αを用いて、撮像画像の画像データを補正するように構成したので、特殊レンズを用いることなく、色収差を補償することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the first embodiment, the distance R between the position of each pixel constituting the captured image formed on the image sensor 2 via the lens 1 and the center position of the optical axis is calculated. And a chromatic aberration characteristic calculator 14 for calculating a chromatic aberration characteristic α of the lens aberration corresponding to the distance R calculated by the distance calculator 12, and the chromatic aberration compensator 16 is calculated by the chromatic aberration characteristic calculator 14. Since the image data of the captured image is corrected using the chromatic aberration characteristic α, the chromatic aberration can be compensated without using a special lens.

また、この実施の形態1によれば、距離と色収差特性の対応関係が示されている色収差特性算出テーブルを参照して、距離算出部12により算出された距離Rに対応するレンズ収差の色収差特性αを特定するように構成したので、複雑な計算を実施することなく、レンズ収差の色収差特性αを特定することができる効果を奏する。   Further, according to the first embodiment, the chromatic aberration characteristic of the lens aberration corresponding to the distance R calculated by the distance calculation unit 12 with reference to the chromatic aberration characteristic calculation table showing the correspondence between the distance and the chromatic aberration characteristic. Since α is specified, there is an effect that the chromatic aberration characteristic α of the lens aberration can be specified without performing complicated calculation.

なお、この実施の形態1では、距離算出部12が、各画素の位置を示す座標(X,Y)と、光軸の中心位置を示す座標(Xc,Yc)との距離Rを算出するものについて示したが、レンズ1のズーム位置、フォーカス位置及び絞り量に応じて、各画素の位置と光軸の中心位置との距離Rを補正するようにしてもよい。   In the first embodiment, the distance calculation unit 12 calculates the distance R between the coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel and the coordinates (Xc, Yc) indicating the center position of the optical axis. However, the distance R between the position of each pixel and the center position of the optical axis may be corrected according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens 1.

即ち、距離算出部12が、例えば、レンズ1のズーム位置とフォーカス位置に対応する絞り量を記録しているテーブルを保持している場合、そのテーブルを参照して、レンズ1のズーム位置とフォーカス位置に対応する絞り量を特定する。ここでは、レンズ1のズーム位置をa,フォーカス位置をb、絞り量をcとする。
そして、距離算出部12は、例えば、下記の式(6)に示すような変換式(式(6)は1次多項式であるが、N次多項式(Nは2次以上)であってもよい)に、レンズ1のズーム位置a、フォーカス位置b及び絞り量cを代入することで、式(1)で算出した距離Rを補正する。R’は補正後の距離Rである。
R’=aR+bR+cR (6)
That is, for example, when the distance calculation unit 12 holds a table that records the aperture amount corresponding to the zoom position and the focus position of the lens 1, the zoom position and focus of the lens 1 are referred to with reference to the table. The aperture amount corresponding to the position is specified. Here, the zoom position of the lens 1 is a, the focus position is b, and the aperture amount is c.
The distance calculation unit 12 is, for example, a conversion equation as shown in the following equation (6) (the equation (6) is a first order polynomial, but may be an Nth order polynomial (N is a second or higher order)). ) Is substituted for the zoom position a, the focus position b, and the aperture amount c of the lens 1, thereby correcting the distance R calculated by the equation (1). R ′ is the corrected distance R.
R ′ = aR + bR + cR (6)

実施の形態2.
上記実施の形態1では、色収差補償部16が、各画素の色情報として、R,G,Bの全ての色情報を有している画像データを補正するものについて示したが、撮像素子2から出力されて、画像バッファ部15に保持されている画像データがRawデータである場合、そのRawデータを補正するようにしてもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the chromatic aberration compensator 16 corrects image data having all the R, G, and B color information as the color information of each pixel. When the image data output and held in the image buffer unit 15 is Raw data, the Raw data may be corrected.

具体的には、以下の通りである。
Rawデータは、R,G,Bそれぞれの画素と同色の画素が一画素おきに並んでいるデータである。
このため、Rawデータを補正する場合、近傍4点を使用する際に、同色画素を選択する必要が生じる。
よって、(X,Y)座標に位置する画素の色と、(Xn,Yn)座標に位置する参照画素の色とが一致している必要がある。
Specifically, it is as follows.
Raw data is data in which pixels of the same color as the R, G, and B pixels are arranged every other pixel.
For this reason, when correcting Raw data, it is necessary to select pixels of the same color when using four neighboring points.
Therefore, the color of the pixel located at the (X, Y) coordinate and the color of the reference pixel located at the (X n , Y n ) coordinate need to match.

そこで、この実施の形態2では、色収差補償部16は、水平座標XとXnの奇偶が一致する場合、参照画素の水平座標としてXnを選択し、水平座標XとXnの奇偶が一致しない場合、参照画素の水平座標としてXn−1を選択する。
また、色収差補償部16は、垂直座標YとYnの奇偶が一致する場合、参照画素の垂直座標としてYnを選択し、垂直座標YとYnの奇偶が一致しない場合、参照画素の垂直座標としてYn−1を選択する。
Accordingly, in the second embodiment, the chromatic aberration compensation unit 16, if the odd-even the horizontal coordinate X and X n match, select the X n as the horizontal coordinate of the reference pixels, the odd-even the horizontal coordinate X and X n match If not, X n −1 is selected as the horizontal coordinate of the reference pixel.
Further, the chromatic aberration compensation unit 16, if the odd-even the vertical coordinate Y and Y n match, select Y n as the vertical coordinate of the reference pixel, if the parity of the vertical coordinate Y and Y n do not match, the vertical reference pixel Select Y n −1 as coordinates.

即ち、色収差補償部16は、水平座標XとXnの奇偶が一致し、かつ、垂直座標YとYnの奇偶が一致する場合、近傍4点の画像データとして、I(Xn,Yn),I(Xn+2,Yn),I(Xn,Yn+2),I(Xn+2,Yn+2)を選択し、下記の式(7)に示すように、結像位置の画像データI(X’,Y’)を補正する。
s=X’−Xn
t=Y’−Yn
I(X’,Y’)
={(2−t){(2−s)I(Xn,Yn)+sI(Xn+2,Yn)}
+t{(2−s)I(Xn,Yn+2)+sI(Xn+2,Yn+2)}}/4
(7)
That is, the chromatic aberration compensator 16 determines that I (X n , Y n) as the image data of four neighboring points when the odd and even numbers of the horizontal coordinates X and X n match and the odd and even numbers of the vertical coordinates Y and Y n match. ), I (X n + 2 , Y n ), I (X n , Y n + 2 ), I (X n + 2 , Y n + 2 ), and as shown in the following formula (7) The image data I (X ′, Y ′) at the imaging position is corrected.
s = X′−X n
t = Y′−Y n
I (X ', Y')
= {(2-t) { (2-s) I (X n, Y n) + sI (X n + 2, Y n)}
+ T {(2-s) I ( Xn , Yn + 2 ) + sI ( Xn + 2 , Yn + 2 )}} / 4
(7)

式(7)は、水平座標XとXnの奇偶が一致している場合を示しているが、水平座標XとXnの奇偶が一致していない場合、式(7)における“Xn”を“Xn−1”として、結像位置の画像データI(X’,Y’)を補正する。
また、式(7)は、垂直座標YとYnの奇偶が一致している場合を示しているが、垂直座標YとYnの奇偶が一致していない場合、式(7)における“Yn”を“Yn−1”として、結像位置の画像データI(X’,Y’)を補正する。
Expression (7) shows a case where the odd and even numbers of the horizontal coordinates X and X n match. However, when the odd and even numbers of the horizontal coordinates X and X n do not match, “X n ” in Expression (7) Is “X n −1”, and the image data I (X ′, Y ′) at the imaging position is corrected.
Further, Expression (7) shows a case where the odd-even numbers of the vertical coordinates Y and Y n match, but when the odd-even numbers of the vertical coordinates Y and Y n do not match, “Y” in Expression (7) The image data I (X ′, Y ′) at the imaging position is corrected with “ n ” being “Y n −1”.

以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、画像バッファ部15に保持されている画像データがRawデータである場合でも、上記実施の形態1と同様に、特殊レンズを用いることなく、色収差を補償することができる効果を奏する。   As is apparent from the above, according to the second embodiment, even when the image data held in the image buffer unit 15 is Raw data, as in the first embodiment, a special lens is not used. The chromatic aberration can be compensated.

実施の形態3.
上記実施の形態1,2では、色収差特性が対称の特性であるものに適用するものについて示したが、この実施の形態3では、色収差特性が非対称の特性であるものにも適用できるようにしている。
具体的には、以下の通りである。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the chromatic aberration characteristic is applied to a symmetrical characteristic. However, in the third embodiment, the chromatic aberration characteristic is asymmetrical so that it can be applied. Yes.
Specifically, it is as follows.

図4は同心楕円形に分布している色収差特性(非対称の色収差特性)を示す説明図である。
距離算出部12は、画素カウント部11が各画素の位置を示す座標(X,Y)を算出すると、各画素の位置を示す座標(X,Y)と、撮像画像内における光軸の中心位置を示す座標(Xc,Yc)との距離Rを算出するが、この実施の形態3では、下記の式(8)に示すように、距離Rを算出するに際して、光軸の中心位置を示す座標(Xc,Yc)を原点として、各画素の位置をθ回転する処理と、P倍・Q倍の拡大縮小処理とを行うことにより、各画素の位置を示す座標(X,Y)を座標(Xd,Yd)に変換する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing chromatic aberration characteristics (asymmetric chromatic aberration characteristics) distributed concentrically.
When the pixel counting unit 11 calculates the coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel, the distance calculation unit 12 calculates the coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel and the center position of the optical axis in the captured image. In this Embodiment 3, as shown in the following equation (8), when calculating the distance R, coordinates indicating the center position of the optical axis are calculated. By performing a process of rotating the position of each pixel by θ with (Xc, Yc) as the origin and an enlargement / reduction process of P times and Q times, coordinates (X, Y) indicating the position of each pixel are represented by coordinates ( Xd, Yd).

Figure 2010041403
Figure 2010041403

なお、距離算出部12は、P倍・Q倍の拡大縮小処理を行う際、A方向の正方向及び負方向で、Pの設定値を変更するようにする。
また、B方向の正方向及び負方向で、Qの設定値を変更するようにする。
P,Qの設定値を変更することで、適用可能な色収差特性(非対称の色収差特性)を変更することができる。
The distance calculation unit 12 changes the set value of P in the positive direction and the negative direction in the A direction when performing the P / Q magnification process.
Also, the set value of Q is changed in the positive direction and the negative direction in the B direction.
By changing the set values of P and Q, applicable chromatic aberration characteristics (asymmetric chromatic aberration characteristics) can be changed.

距離算出部12は、各画素の位置を示す座標(X,Y)を座標(Xd,Yd)に変換すると、下記の式(9)に示すように、変換後の座標(Xd,Yd)から距離Rを算出する。

Figure 2010041403
When the coordinate (X, Y) indicating the position of each pixel is converted into the coordinate (Xd, Yd), the distance calculation unit 12 uses the converted coordinate (Xd, Yd) as shown in the following equation (9). The distance R is calculated.
Figure 2010041403

以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、距離Rを算出するに際して、光軸の中心位置を示す座標(Xc,Yc)を原点として、各画素の位置をθ回転する処理と、P倍・Q倍の拡大縮小処理とを行うように構成したので、色収差特性が非対称な場合でも、色収差を補償することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the third embodiment, when calculating the distance R, the process of rotating the position of each pixel by θ with the coordinates (Xc, Yc) indicating the center position of the optical axis as the origin, and Since the P / Q magnification enlargement / reduction processing is performed, the chromatic aberration can be compensated even when the chromatic aberration characteristic is asymmetrical.

実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4による画像補正装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
色収差特性算出部17は距離算出部12により算出された距離Rを近似式に代入して、レンズ収差の色収差特性αを算出する処理を実施する。
なお、色収差特性算出部17は色収差特性算出手段を構成している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing an image correction apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG.
The chromatic aberration characteristic calculation unit 17 substitutes the distance R calculated by the distance calculation unit 12 into the approximate expression, and performs processing for calculating the chromatic aberration characteristic α of the lens aberration.
The chromatic aberration characteristic calculation unit 17 constitutes chromatic aberration characteristic calculation means.

上記実施の形態1では、色収差特性算出部14が色収差特性算出テーブル格納部13に格納されている色収差特性算出テーブルを参照して、距離算出部12により算出された距離Rに対応するレンズ収差の色収差特性αを特定するものについて示したが、色収差特性算出部17が距離算出部12により算出された距離Rを近似式に代入して、レンズ収差の色収差特性αを算出するようにしてもよい。   In the first embodiment, the chromatic aberration characteristic calculation unit 14 refers to the chromatic aberration characteristic calculation table stored in the chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13, and the lens aberration corresponding to the distance R calculated by the distance calculation unit 12. Although the chromatic aberration characteristic α is specified, the chromatic aberration characteristic calculation unit 17 may substitute the distance R calculated by the distance calculation unit 12 into the approximate expression to calculate the chromatic aberration characteristic α of the lens aberration. .

即ち、色収差特性算出部17は、距離算出部12が距離Rを算出すると、下記の式(10)に示すような近似式(式(10)は、近似式が2次多項式である例を示しているが、3次以上の多項式を用いてもよい)に、距離Rを代入して、レンズ収差の色収差特性αを算出する。
α=fR2+gR+h (10)
ただし、f,g,hは多項式の係数である。
That is, the chromatic aberration characteristic calculation unit 17 shows an example in which the approximate expression is a quadratic polynomial as shown in the following expression (10) when the distance calculation unit 12 calculates the distance R. However, a chromatic aberration characteristic α of the lens aberration is calculated by substituting the distance R into a polynomial of a third or higher order.
α = fR 2 + gR + h (10)
However, f, g, and h are polynomial coefficients.

以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、色収差特性算出部17が距離算出部12により算出された距離Rを近似式に代入して、レンズ収差の色収差特性αを算出するように構成したので、色収差特性算出テーブルを格納する色収差特性算出テーブル格納部13が不要になり、メモリ量を削減することができる効果を奏する。
また、レンズ1のズーム位置、フォーカス位置及び絞り量に応じて、近似式の係数f,g,hを変更することで、色収差補正を行うことができる。
As apparent from the above, according to the fourth embodiment, the chromatic aberration characteristic calculation unit 17 substitutes the distance R calculated by the distance calculation unit 12 into the approximate expression to calculate the chromatic aberration characteristic α of the lens aberration. Thus, the chromatic aberration characteristic calculation table storage unit 13 for storing the chromatic aberration characteristic calculation table becomes unnecessary, and the memory amount can be reduced.
Further, chromatic aberration correction can be performed by changing the coefficients f, g, and h of the approximate expression according to the zoom position, focus position, and aperture amount of the lens 1.

この発明の実施の形態1による画像補正装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the image correction apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による画像補正装置の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the image correction apparatus by Embodiment 1 of this invention. 座標(X,Y)の位置にある画素の像が結像される位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the position where the image of the pixel in the position of a coordinate (X, Y) is formed. 同心楕円形に分布している色収差特性(非対称の色収差特性)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the chromatic aberration characteristic (asymmetrical chromatic aberration characteristic) distributed to concentric ellipse. この発明の実施の形態4による画像補正装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the image correction apparatus by Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズ、2 撮像素子、3 画像補正装置、11 画素カウント部(距離算出手段)、12 距離算出部(距離算出手段)、13 色収差特性算出テーブル格納部(色収差特性算出手段)、14 色収差特性算出部(色収差特性算出手段)、15 画像バッファ部、16 色収差補償部(画像データ補正手段)、17 色収差特性算出部(色収差特性算出手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens, 2 Image pick-up element, 3 Image correction apparatus, 11 Pixel count part (distance calculation means), 12 Distance calculation part (distance calculation means), 13 Chromatic aberration characteristic calculation table storage part (chromatic aberration characteristic calculation means), 14 Chromatic aberration characteristic calculation Section (chromatic aberration characteristic calculating means), 15 image buffer section, 16 chromatic aberration compensating section (image data correcting means), 17 chromatic aberration characteristic calculating section (chromatic aberration characteristic calculating means).

Claims (6)

レンズを介して撮像素子に結像された撮像画像を構成する各画素の位置と光軸の中心位置との距離を算出する距離算出手段と、上記距離算出手段により算出された距離に対応するレンズ収差の色収差特性を算出する色収差特性算出手段と、上記色収差特性算出手段により算出された色収差特性を用いて、上記撮像画像の画像データを補正する画像データ補正手段とを備えた画像補正装置。   Distance calculating means for calculating the distance between the position of each pixel constituting the picked-up image formed on the image pickup device via the lens and the center position of the optical axis, and a lens corresponding to the distance calculated by the distance calculating means An image correction apparatus comprising: chromatic aberration characteristic calculation means for calculating chromatic aberration characteristics of aberration; and image data correction means for correcting image data of the captured image using the chromatic aberration characteristics calculated by the chromatic aberration characteristic calculation means. 距離算出手段は、レンズのズーム位置、フォーカス位置及び絞り量に応じて、各画素の位置と光軸の中心位置との距離を補正することを特徴とする請求項1記載の画像補正装置。   2. The image correction apparatus according to claim 1, wherein the distance calculation unit corrects the distance between the position of each pixel and the center position of the optical axis in accordance with the zoom position, the focus position, and the aperture amount of the lens. 距離算出手段は、各画素の位置と光軸の中心位置との距離を算出するに際して、光軸の中心位置に対して、各画素の位置の回転と拡大縮小を行うことを特徴とする請求項1記載の画像補正装置。   The distance calculation means, when calculating the distance between the position of each pixel and the center position of the optical axis, rotates and scales the position of each pixel with respect to the center position of the optical axis. The image correction apparatus according to 1. 色収差特性算出手段は、距離と色収差特性の対応関係が示されている色収差特性算出テーブルを参照して、距離算出手段により算出された距離に対応するレンズ収差の色収差特性を特定す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。   The chromatic aberration characteristic calculating means specifies a chromatic aberration characteristic of a lens aberration corresponding to the distance calculated by the distance calculating means with reference to a chromatic aberration characteristic calculation table showing a correspondence relationship between the distance and the chromatic aberration characteristic. The image correction apparatus according to any one of claims 1 to 3. 色収差特性算出手段は、距離算出手段により算出された距離を近似式に代入して、レンズ収差の色収差特性を算出す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。   4. The chromatic aberration characteristic calculating unit calculates a chromatic aberration characteristic of lens aberration by substituting the distance calculated by the distance calculating unit into an approximate expression. 5. Image correction device. 距離算出手段がレンズを介して撮像素子に結像された撮像画像を構成する各画素の位置と光軸の中心位置との距離を算出する距離算出ステップと、色収差特性算出手段が上記距離算出手段により算出された距離に対応するレンズ収差の色収差特性を算出する色収差特性算出ステップと、画像データ補正手段が上記色収差特性算出手段により算出された色収差特性を用いて、上記撮像画像の画像データを補正する画像データ補正ステップとを備えた画像補正方法。   A distance calculating step in which the distance calculating means calculates a distance between the position of each pixel constituting the captured image formed on the image sensor through the lens and the center position of the optical axis; and a chromatic aberration characteristic calculating means is the distance calculating means The chromatic aberration characteristic calculating step for calculating the chromatic aberration characteristic of the lens aberration corresponding to the distance calculated by the above, and the image data correcting unit corrects the image data of the captured image using the chromatic aberration characteristic calculated by the chromatic aberration characteristic calculating unit. An image correction method comprising: an image data correction step.
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