JP2010045588A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像データから少なくとも一部の画像信号を抽出する画像信号抽出部と、抽出された画像信号を検出対象とし、画像信号の輝度値に基づいて、検出対象から画像データによる画像内のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、画像内の基準位置からの距離に応じて、画像信号内に含まれる少なくとも2つの色成分について相関を算出し、色ずれ量を検出する色ずれ量検出部とを有する。
【選択図】図1
Description
撮像装置100は、例えば、イメージセンサ101と、前処理部102と、カメラ信号処理部103と、変換処理部104と、圧縮伸張部105と、メモリ制御部106と、メモリ107と、表示処理部108と、圧縮伸張部109と、記録デバイス制御部110と、記録デバイス111と、表示部112と、制御部113と、撮像レンズ114などを備えている。
まず、倍率色収差の検出と補正をRAWデータに対して行うため、RAWデータが入力される(ステップS001)。
まず、フリンジについて説明する。図2及び図3は、レンズと結像面の関係を示す説明図(A)及び結像面とPSFの関係を示す説明図(B)である。
図2に示すように、点像強度分布関数(PSF:point spread function)(後述)により近傍画素に拡散された色が、広い画素領域に渡って漏れるため、結果として周囲に偽色や色ずれ、色滲みとして発生してしまう現象がフリンジと言われている。図2に示す例は、RとGとBの結像位置がずれている例である。図2に示すように、色がずれる現象が倍率色収差である。なお、フリンジは、倍率色収差が発生していなくても起こり得る現象である。
図4に示すように、光学レンズの精度は、例えば点像強度分布関数(PSF:Point Spread Function)を使って表す。
a・e−2(x/σ)(x/σ)
x:距離(mm)、σ:分散(mm)、a:規格化定数
のように表現されることが知られている。
第1の実施例では、フリンジは、輝度値が飽和しているエッジで発生し易いという特徴を用いて、まず輝度値の飽和状態を参照する。
第1の実施例では、輝度レベルが飽和しているエッジに対する処理であるが、第2の実施例では輝度レベルが飽和しているか否かに関わらず、輝度エッジにおける処理を行う。
TH2=TH1×(1+R)+OFST(オフセット)
これは、図18におけるS004の改良処理である。従って、図20の開始は図18のS003の出力となり、図20の終了は図18のS005の入力となる。
第3の実施例では、第2の実施例と同様、輝度レベルが飽和しているか否かに関わらず、輝度エッジにおける処理を行う。
例えば、第1の実施例における閾値をTH1とし、エッジ強度を|HPF|とすれば、エッジ強度に応じて変化させた閾値TH2は、例えば次式で表される。
TH2=TH1×(1+|HPF|)+OFST
これは、図18におけるS004の改良処理である。従って、図21の開始は図18のS003の出力となり、図21の終了は図18のS005の入力となる。
上述のように、フリンジはPSFによる画素レベルの拡散により、像高が高くなるにつれて、偽色が発生する領域が広範囲にわたる。本第4の実施例では、レンズ固有の特性を考慮してエッジ検出除外領域を決定することで色ずれ量の検出精度を向上させる。
この手段を説明する。
この例は、擬似輝度信号が飽和しているか否かを問わず、像高50%の位置での擬似輝度信号に対して、その周辺画素をエッジ検出対象から除外する際の除外領域を示している。
なお、他の像高においても同一の概念が適用される。
a’=a×R
b’=b×R
上記のように新たな拡散長さa’とb’を算出して適用することが望ましい。ここで、0≦R≦1であり、Rは小数点以下の精度をもつ。こうすることにより、像高の高い位置で目立つフリンジによる偽色の範囲のエッジ検出を除外し、像高に応じた適応的なエッジ検出領域を得ることが可能となる。なお、上記a’やb’の算出は上例に限定されたものではなく、像高以外にも例えば上述のエッジ強度に応じて変化させたものでもよい。
以上により、PSFや像高、エッジ強度などを考慮してフリンジの影響を除外するエッジ検出を行えるようになる。
水平開始位置:x−a
水平終了位置:x+b
垂直開始位置:y−a
垂直終了位置:y+b
の領域に偽色が発生していると仮定し、この領域での検出を行わないようにする。
a’=a×R
b’=b×R
上記のように新たな拡散長さa’とb’を算出して適用することが望ましい。ここで、0≦R≦1であり、Rは小数点以下の精度をもつ。こうすることにより、像高の高い位置で目立つフリンジによる偽色の範囲のエッジ検出を除外し、像高に応じた適応的なエッジ検出領域を得ることが可能となる。なお、上記a’やb’の算出は上例に限定されたものではなく、像高以外にも例えば上述のエッジ強度に応じて変化させたものでもよい。
以上により、PSFや像高、エッジ強度などを考慮してフリンジの影響を除外するエッジ検出を行えるようになる。
これは、図18におけるS004の改良処理である。従って、図23の開始は図18のS003の出力となり、図23の終了は図18のS005の入力となる。
次に、ステップS504Aで得られた像高Rを用い、擬似輝度信号周辺において、エッジ検出から除外する領域をPSFの関数として得る(ステップS504B)。
そして、エッジ検出から除外する領域以外において、擬似輝度信号の高周波成分(エッジ)を検出する(ステップS504C)。
以上のように、ステップS504Cによって得られるエッジ検出結果を用いて、ステップS005で色ずれ量を検出する。
1.輝度レベルが飽和レベル付近にある擬似輝度信号の領域、すなわちフリンジ発生領域(PSFによる画素レベルの拡散による偽色領域)においては、エッジ検出を行わないことで、エッジ検出するエッジを適応的に決定できる。これにより、飽和エッジによって明らかに発生するであろうフリンジを検出領域から除外することができ、フリンジによるエッジ周波数特性劣化や偽色の悪影響による検出精度の劣化を発生させない倍率色収差検出が可能となる。
エッジ周波数特性劣化や偽色の悪影響により検波精度を劣化させない倍率色収差検出が可能となる。
TH’=TH×ISO
として変化させる。ここで、ISOは、例えば
ISO100のときのパラメータ値:1
ISO200のときのパラメータ値:2
ISO400のときのパラメータ値:4
ISO800のときのパラメータ値:8
ISO1600のときのパラメータ値:16
ISO3200のときのパラメータ値:32
とする。図14にISO感度変化に応じて異なる値を有する上記ISOパラメータの一例を示す。図14は、ISOとISO感度の関係を示すグラフである。この例の場合、ISO感度に応じて閾値THを適応的に変化させることとなり、ノイズレベルに応じて閾値を変化させることができる。その結果、ノイズに影響を受けにくいエッジ検出が可能となる。
これは、図18におけるS004の改良処理である。従って、図24の開始は図18のS003の出力となり、図24の終了は図18のS005の入力となる。
以上のように、ステップS604Cによって得られるエッジ検出結果を用いて、ステップS005で色ずれ量を検出する。
次に、エッジ検出用にHPFを行う際に使用する補間G生成方法に関して説明する。
補間Gは、HPFの方向にも加算が行われているとHPF方向の周波数特性が劣化するため、HPFによるエッジ検出精度が劣化してしまう。本変更例によれば、このエッジ検出精度の劣化を防ぐことができる。
以上は、垂直にHPFを行う際の例であるが、垂直以外にHPFをする場合、例えば、水平方向、又は斜め方向にHPFを行う際の前処理としても、同様の考えに基づき補間Gを生成するGを選択する。
すなわち、補間Gを生成する際には、HPF方向に直交する方向のみに位置するGを用いて、補間Gを生成することで、より高精度なエッジ検出が可能となる。
そのためにSADによる倍率色収差検出精度が劣化してしまう。これを防ぐための形態を示す。
ここで、SADは右斜め上方向に行うので、本変更例では、補間Gを生成する際は、右斜め方向からのGを使用せず、左斜め方向からのGのみを使用する(図16(D)に示す矢印の方向)。これにより、SAD方向である右斜め上方向の周波数特性を劣化させないようにできる。
以上は、右斜めにSADを行う際の例であるが、右斜め以外にSADをする場合、例えば水平、垂直、左斜め方向にSADを行う際の前処理としても、同様の考えに基づき補間Gを生成するGを選択する。
すなわち、補間Gを生成する際には、SAD方向に直交する方向のみに位置するGを用いて、補間Gを生成することで、より高精度な色ずれ量検出が可能となる。
ここでは、SADにより得られるGに対するR若しくはBの変位の小数点以下の精度を内挿補間する方法を説明する。
Vx=i+(a−b)/[2×{max(a,b)−c}]
となる。なお、これは、図17に示されている2本の直線の交点の水平軸座標を演算したものである。
本内挿補間方法は、極小点の左右に位置する点において、極小点と結線した場合に、より傾きの大きい結線が可能になる結線上に極小点を位置させるという考えに基づく内挿補間方法である。
以上により、SADでは画素数精度、すなわち小数点以下の検出精度が存在し得なかったところに本手法により画素数精度を超えた、すなわち小数点以下の検出精度を得ることできる。
その結果、検出できる高周波成分を入力画像に忠実に検出することができ、精度のよい倍率色収差検出が可能となる。
その結果、検出できる色ずれ量を入力画像に忠実に検出することができ、精度のよい倍率色収差検出が可能となる。
101 イメージセンサ
102 前処理部
103 カメラ信号処理部
104 変換処理部
105 圧縮伸張部
106 メモリ制御部
107 メモリ
108 表示処理部
109 圧縮伸張部
110 記録デバイス制御部
111 記録デバイス
112 表示部
113 制御部
114 撮像レンズ
Claims (5)
- 画像信号の信号特性に基づいて、画像データから少なくとも一部の画像信号を抽出する画像信号抽出部と、
前記抽出された画像信号を検出対象とし、前記画像信号の輝度値に基づいて、前記検出対象から前記画像データによる画像内のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、
前記画像内の基準位置からの距離に応じて、前記画像信号内に含まれる少なくとも2つの色成分について相関を算出し、色ずれ量を検出する色ずれ量検出部と、
を有する、画像処理装置。 - 前記画像信号抽出部は、
前記画像信号の輝度値が飽和レベル又は飽和レベル近傍であるか否かを判断する判断部と、
前記飽和レベル又は飽和レベル近傍であると判断された前記画像信号以外の前記画像信号を抽出する第1の抽出部と
を有する、請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画像信号抽出部は、
前記画像信号が前記画像内の基準位置から位置する距離を算出する距離算出部と、
前記距離に応じて前記画像信号を抽出する第2の抽出部と
を有する、請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 前記エッジ検出部は、
前記画像データに含まれる全て又は少なくとも一部の前記画像信号の輝度値に基づいてエッジ検出に関する閾値を算出する閾値算出部を有し、
前記閾値に基づいて前記画像データによる画像内のエッジ部分を検出する、請求項1〜3のいずれかに記載の画像処理装置。 - 画像信号の信号特性に基づいて、画像データから少なくとも一部の画像信号を抽出するステップと、
前記抽出された画像信号を検出対象とし、前記画像信号の輝度値に基づいて、前記検出対象から前記画像データによる画像内のエッジ部分を検出するステップと、
前記画像内の基準位置からの距離に応じて、前記画像信号内に含まれる少なくとも2つの色成分について相関を算出し、色ずれ量を検出するステップと、
を有する、画像処理方法。
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