JP2010086138A - 画像処理方法、画像処理装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像処理方法は、光学系101を用いた撮像により得られたカラー入力画像を取得するステップと、入力画像における画素の色に関する特徴量を算出する第1の算出ステップS4と、光学系の収差情報に基づいて選択又は作成された画像回復フィルタを用いて入力画像に対する画像回復処理を行う画像回復ステップS5と、画像回復処理により得られた回復画像の画素の色に関する特徴量を算出する第2の算出ステップS6と、第2の算出ステップで算出された回復画像における特定画素の特徴量と第1の算出ステップで算出された入力画像における特定画素の特徴量とに応じて、回復画像における特定画素の信号値を補正する補正ステップS8とを有する。
【選択図】図2
Description
また、上記式をフーリエ変換により2次元周波数面での表示形式に変換すると、以下の式のように、周波数ごとの積の形式になる。Hは点像分布関数(PSF)をフーリエ変換したものであり、光学伝達関数(OTF)である。(u,v)は2次元周波数面での座標、すなわち周波数を示す。
劣化画像から元の画像を得るためには、以下のように、両辺をHで除算すればよい。
このF(u,v)を逆フーリエ変換して実面に戻すことで、元の画像f(x,y)に相当する回復画像が得られる。
このR(x,y)を、画像回復フィルタという。実際の画像にはノイズ成分があるため、上記のように光学伝達関数(OTF)の完全な逆数をとって作成した画像回復フィルタを用いると、劣化画像とともにノイズ成分が増幅されてしまい、一般には良好な画像は得られない。この点については、例えばウィーナーフィルタ(Wiener filter)のように画像信号とノイズ信号の強度比に応じて画像の高周波側の回復率を抑制する方法が知られている。画像の色にじみ成分の劣化は、例えば、上記のぼけ成分の補正により画像の色成分ごとのぼけ量が均一になれば補正されたことになる。
勿論、ここでの色差は上述の信号値の比に限らず、一定の条件の下において、RGB間の相互の信号値の差としても構わない。
C1b(x,y)=B1(x,y)/G1(x,y)
ここで、R1,G1,B1は、画像回復処理前の入力画像におけるR,G,Bそれぞれの信号値である。また、(x,y)は画像上での座標である。C1r,C1bは、上記式で定義されるR成分及びB成分のG成分に対する色差である。
C2b(x,y)=B2(x,y)/G2(x,y)
ここで、R2,G2,B2は、画像回復処理後のR,G,Bの各信号値であり、(x,y)は画像上の座標である。C2r,C2bは、上記式で定義されるR成分及びB成分のG成分に対する色差である。
Jb(x,y)=C2b(x,y)/C1b(x,y)
色差の増加率Jが1より小さい場合は、画像回復処理後の色差が画像回復処理前に比べて減少していることを示し、画像としては色味が減っていることを意味する。つまり、Jrでは赤みが減少していることになり、Jbでは青みが減少していることになる。また、色差の増加率Jが1に等しい場合は、画像回復処理後の色差が画像回復処理前に比べて変化していないことを示す。
C1b(x1,y1)=B1(x1,y1)/G1(x1,y1)
C1r(x2,y2)=R1(x2,y2)/G1(x2,y2)
C1b(x2,y2)=B1(x2,y2)/G1(x2,y2)
C1r(x3,y3)=G1(x3,y3)/R1(x3,y3)
C1b(x3,y3)=G1(x3,y3)/B1(x3,y3)
なお、ステップS7で色差が画像回復処理後に増加したか否かを容易に判定するために、色差C1r,C1bを算出する際の分子分母の関係は、画像回復処理前の信号値において信号値の大きい色成分を分子とするとよい。画像回復処理後に色差を算出するときには、信号値の大小に関わらず、ここでの分子分母の関係を維持する。このようにすることにより、ステップS7での色差増加の有無を色成分の大小関係に関わらず判定することができる。
C2b(x1,y1)=B2(x1,y1)/G2(x1,y1)
C2r(x2,y2)=R2(x2,y2)/G2(x2,y2)
C2b(x2,y2)=B2(x2,y2)/G2(x2,y2)
C2r(x3,y3)=G2(x3,y3)/R2(x3,y3)
C2b(x3,y3)=G2(x3,y3)/B2(x3,y3)
そして、以下の式は、先に説明したステップS7にて算出される画像回復処理前から画像回復処理後の被写体611,613,615(近距離、合焦距離及び遠距離)の色差の増加率Jr,Jbの算出方法を示している。
Jb(x1,y1)=C2b(x1,y1)/C1b(x1,y1)
Jr(x2,y2)=C2r(x2,y2)/C1r(x2,y2)
Jb(x2,y2)=C2b(x2,y2)/C1b(x2,y2)
Jr(x3,y3)=C2r(x3,y3)/C1r(x3,y3)
Jb(x3,y3)=C2b(x3,y3)/C1b(x3,y3)
図8に示す場合は、色差の増加率は以下のようになる。
Jb(x1,y1)>1
Jr(x2,y2)<1
Jb(x2,y2)<1
Jr(x3,y3)>1
Jb(x3,y3)>1
色差の増加率Jが1より大きい画素については、画像回復処理前よりも色差が大きくなっている、すなわち偽色が発生しているため、図2において、ステップS7からステップS8に進み、当該画素(特定画素)において色差補正処理を行う。一方、色差の増加率Jが1より小さい画素については、画像回復処理前よりも色差が小さくなっている、すなわち色収差が良好に補正されているということを示す。このため、処理を終了する。
B2(x1,y1)=k・B1・G2/G1
R2(x2,y2)=k・R1・G2/G1
B2(x2,y2)=k・B1・G2/G1
R2(x3,y3)=k・R1・G2/G1
B2(x3,y3)=k・B1・G2/G1
上記補正式では、G成分の信号値(輝度値)を変更することなくR成分及びB成分の信号値(輝度値)を補正している。
G2b(x3,y3)=k・G1・B2/B1
G2=(G2r+G2b)/2
このように、色差補正処理では、R,G,Bの色成分のうち、どの色成分を固定するか(基準とするか)は任意に選択可能である。G成分のぼけ方が基準であるという考え方に基づく場合はG成分を固定すればよく、この場合は、遠距離の被写体を大きくぼかすことができる。また、鮮鋭度を優先して焦点深度の深い画像を望む場合には、信号値の低い色成分を固定すればよく、この場合の例を図8の下段に示す。また、色差の条件を満たす範囲で任意に固定する色成分を変更してもよい。上記いずれの場合でも、出力画像における偽色の発生を抑制することができる。
やYCbCr等に対応した比較方法を採用してもよい。例えば、L*a*b*を用いる場合には、色差としてΔEの値を用いることができる。また、明度L*に関しては、画像回復処理によって変化するべきものであるため、色のみの評価方法として、以下の定義式で表される色相角hやクロマCを用いてもよい。
C=[(a*)2+(b*)2]1/2
また、YCbCrにおいては、輝度Yに関しては画像回復処理により変化するべきものであるため、色のみの評価方法として、回復RAW画像のCbCrを入力RAW画像のCbCrと比較してもよい。その他にも、Yuvのuvや、Luvのuvを用いてもよい。
101a 絞り
101b フォーカスレンズ
102 撮像素子
104 画像処理部
105 表示部
106 撮像光学系制御部
107 状態検知部
108 記憶部
110 システムコントローラ
Claims (7)
- 光学系を用いた撮像により得られたカラー入力画像を取得するステップと、
前記入力画像における画素の色に関する特徴量を算出する第1の算出ステップと、
前記光学系の収差情報に基づいて選択又は作成された画像回復フィルタを用いて前記入力画像に対する画像回復処理を行う画像回復ステップと、
前記画像回復処理により得られた回復画像の画素の色に関する前記特徴量を算出する第2の算出ステップと、
前記第2の算出ステップで算出された前記回復画像における特定画素の前記特徴量と前記第1の算出ステップで算出された前記入力画像における前記特定画素の前記特徴量とに応じて、前記回復画像における前記特定画素の信号値を補正する補正ステップとを有することを特徴とする画像処理方法。 - 前記画像回復フィルタは、光が前記光学系に入射してから前記撮像により前記入力画像が取得されるまでの光学伝達関数の逆関数に基づいて生成された関数を逆フーリエ変換することにより作成されることを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。
- 前記補正ステップにおいて、前記第2の算出ステップで算出された前記回復画像における特定画素の前記特徴量と前記第1の算出ステップで算出された前記入力画像における前記特定画素の前記特徴量との相違量に応じて、前記回復画像における前記特定画素の信号値を補正することを特徴する請求項1又は2に記載の画像処理方法。
- 前記補正ステップにおいて、前記相違量を低減するように前記回復画像における前記特定画素の信号値を補正することを特徴とする請求項3の画像処理方法。
- 前記補正ステップにおいて、前記入力画像のエッジ部を抽出し、
前記特定画素は、前記エッジ部の画素であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の画像処理方法。 - 光学系を用いた撮像により得られたカラー入力画像を処理する画像処理装置であって、
前記入力画像における画素の色に関する特徴量を算出する第1の算出手段と、
前記光学系の収差情報に基づいて選択又は作成された画像回復フィルタを記憶する記憶手段と、
前記画像回復フィルタを用いて前記入力画像に対する画像回復処理を行う画像回復手段と、
前記画像回復処理により得られた回復画像の画素の色に関する前記特徴量を算出する第2の算出手段と、
前記第2の算出手段で算出された前記回復画像における特定画素の前記特徴量と前記第1の算出手段で算出された前記入力画像における前記特定画素の前記特徴量とに応じて、前記回復画像における前記特定画素の信号値を補正する補正手段とを有することを特徴とする画像処理装置。 - 光学系により形成された被写体像を光電変換してカラー入力画像を生成する撮像系と、
該入力画像を処理する請求項6に記載の画像処理装置とを有することを特徴とする撮像装置。
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