JP2012156716A - Image processing device, imaging device, image processing method, and program - Google Patents

Image processing device, imaging device, image processing method, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an increase in capacity of data required for image restoration processing.SOLUTION: The program of the present invention makes an information processing device execute the following steps: a specific information acquisition step which acquires specific information specifying an optical transfer characteristic to restore images; a characteristic acquisition step which acquires the optical transfer characteristic specified using the specific information by storage means where a first optical transfer characteristic used in common to a first and a second photographic image which are captured under different photography conditions and a second optical transfer characteristic used to a third photographic image are stored; and a restoration step which generates a restoration image using the optical transfer characteristic acquired by the characteristic acquisition step.

Description

本発明は、画像の回復(復元)処理を行うプログラム、画像処理装置、画像処理方法および撮像装置に関する。   The present invention relates to a program for performing image recovery (restoration) processing, an image processing apparatus, an image processing method, and an imaging apparatus.

従来、撮像装置の撮像光学系の収差の影響があらわれた画像(劣化画像)に対する画像処理方法として、光学伝達関数(OTF)を用いて画像を回復(復元)する処理がある。この方法は画像回復や画像復元という言葉で呼ばれている。以降、この撮像光学系、あるいはそれに準ずるシステムの光学伝達関数(OTF)を用いて画像の劣化を補正あるいは低減する処理を画像回復処理と記す。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an image processing method for an image (degraded image) in which an influence of an aberration of an imaging optical system of an imaging apparatus appears, there is a process of restoring (restoring) an image using an optical transfer function (OTF). This method is called the term image restoration or image restoration. Hereinafter, processing for correcting or reducing image degradation using the optical transfer function (OTF) of the imaging optical system or a system equivalent thereto will be referred to as image restoration processing.

特許文献1は、複数の光学系による撮影画像の画像回復処理を1つの装置で行う撮像システムを開示している。
特許文献2は、撮像装置の索引を付加した情報を使用して画像補正を行う画像処理システムを開示している。
Patent Document 1 discloses an imaging system that performs image restoration processing of a captured image using a plurality of optical systems with a single device.
Patent Document 2 discloses an image processing system that performs image correction using information added with an index of an imaging device.

特開2006−311472号公報JP 2006-31472 A 特登録04020262号公報Japanese Patent Registration No. 0402262

しかしながら、特許文献1または2に開示された技術では、複数の撮像装置が使用される場合、各撮像装置に対応する回復フィルタ(以下、光学伝達特性フィルタ)を用意する必要がある。この為、撮像装置の数の増加に比例して、必要とされるデータ容量が増加してしまう。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1 or 2, when a plurality of imaging devices are used, it is necessary to prepare a recovery filter (hereinafter referred to as an optical transfer characteristic filter) corresponding to each imaging device. For this reason, the required data capacity increases in proportion to the increase in the number of imaging devices.

そこで本発明は、画像回復処理に必要なデータ容量を抑えることができるプログラム、画像処理装置、画像処理方法および撮像装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a program, an image processing device, an image processing method, and an imaging device that can suppress the data capacity necessary for image restoration processing.

上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、
画像を回復するための光学伝達特性を特定する特定情報を取得する特定情報取得ステップと、
異なる撮影条件により撮像された第1、第2の画像に対して共通に使用される第1光学伝達特性と、第3の画像に対して使用される第2光学伝達特性とが記憶された記憶手段から、前記特定情報により特定される光学伝達特性を取得する特性取得ステップと、
前記特性取得ステップにより取得された光学伝達特性を用いて回復画像を生成する回復ステップを情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
In order to solve the above problems, the program of the present invention
A specific information acquisition step of acquiring specific information for specifying an optical transfer characteristic for recovering an image;
A memory in which a first optical transfer characteristic used in common for the first and second images taken under different shooting conditions and a second optical transfer characteristic used for the third image are stored. From the means, a characteristic acquisition step of acquiring an optical transfer characteristic specified by the specific information;
A program causing an information processing apparatus to execute a recovery step of generating a recovery image using the optical transfer characteristic acquired in the characteristic acquisition step.

本発明は、光学伝達特性の類似性に着目することにより、画像回復処理に必要とされるデータ容量を抑えることができる。   The present invention can suppress the data capacity required for the image restoration processing by paying attention to the similarity of the optical transfer characteristics.

画像処理システムの概略構成図Schematic configuration diagram of an image processing system 撮像装置の概略構成図Schematic configuration diagram of imaging device 情報処理装置の概略構成図Schematic configuration diagram of information processing device 実施形態1の画像処理システムの説明図Explanatory drawing of the image processing system of Embodiment 1 光学伝達特性に関する説明図Illustration of optical transfer characteristics 画像処理手順を示したフローチャートFlow chart showing image processing procedure 画像処理装置の概略構成図Schematic configuration diagram of an image processing device 光学伝達特性フィルタ(回復フィルタ)の説明図Illustration of optical transfer characteristic filter (recovery filter) 変形例1の画像処理システムの説明図Explanatory drawing of the image processing system of the modification 1 実施形態2の画像処理システムの説明図Explanatory drawing of the image processing system of Embodiment 2. 実施形態3の画像処理システムの説明図Explanatory drawing of the image processing system of Embodiment 3. 光学伝達特性表現空間の説明図Illustration of optical transfer characteristic expression space アジムス方向とPSFの対称性の説明図Illustration of symmetry between azimuth direction and PSF

まず各実施形態の説明を行う前に、光学伝達特性について説明する。光学伝達特性とは、光学系の結像に関する特性(結像特性)である。例えば、点像強度分布(Point Spread Function、以下PSF)、光学伝達関数(Optical Transfer Function、以下OTF)、収差(例えば、波面収差)、瞳関数等である。本明細書では、画像回復処理に使用される光学伝達特性フィルタ(回復フィルタ)も結像特性が反映された光学伝達特性の1つとして定義する。以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。   First, before describing each embodiment, optical transmission characteristics will be described. The optical transfer characteristic is a characteristic (imaging characteristic) related to imaging of the optical system. For example, a point spread function (hereinafter referred to as PSF), an optical transfer function (hereinafter referred to as OTF), an aberration (for example, wavefront aberration), a pupil function, and the like. In this specification, an optical transfer characteristic filter (recovery filter) used for image restoration processing is also defined as one of the optical transfer characteristics reflecting the imaging characteristics. EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail based on attached drawing.

(実施形態1)
図1は本発明にかかるプログラムがインストールされた情報処理装置と、その情報処理装置と接続可能(通信可能)な撮像装置を有する画像処理システムの概略構成図である。撮像光学系10、12および14は被写体の像を撮像装置11、13、15のCCDやCMOSセンサのような撮像素子(受光素子)上に結像する。撮像素子は光学系あるいはそれに準ずるシステムの伝達特性による光学像を画像に変換できるものであればよい。撮像光学系は、カメラ本体(撮像装置本体)に対して一体的に構成された撮像レンズであっても良いし、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズであっても良いが、この実施形態1(図1)では交換レンズとして記載している。実施形態1では、撮像光学系と撮像装置本体を含めて撮像装置100、101および102とする。情報処理装置200は撮像装置100、101および102と画像等のデータの送受信を行うことが可能であり、情報処理装置200は受信(取得)した画像に対して画像回復処理を行い、回復画像を生成する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image processing system having an information processing apparatus in which a program according to the present invention is installed and an imaging apparatus connectable (communicable) with the information processing apparatus. The imaging optical systems 10, 12 and 14 form an image of a subject on an imaging element (light receiving element) such as a CCD or CMOS sensor of the imaging devices 11, 13 and 15. The image pickup element may be any element that can convert an optical image based on transfer characteristics of an optical system or a system equivalent thereto into an image. The imaging optical system may be an imaging lens configured integrally with the camera body (imaging apparatus body) or an interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera body. 1 (FIG. 1) is described as an interchangeable lens. In the first embodiment, the imaging apparatuses 100, 101, and 102 include the imaging optical system and the imaging apparatus main body. The information processing apparatus 200 can transmit and receive data such as images to and from the imaging apparatuses 100, 101, and 102. The information processing apparatus 200 performs image recovery processing on the received (acquired) image, and stores the recovered image. Generate.

次に、撮像装置の概略構成について図2を用いて説明する。この図2中の矢印は主な情報の伝達経路を表している。撮像光学系10は絞り10aやフォーカスレンズ10bを有し、被写体の像(光学像)を撮像素子に結像させる。撮像素子202(光電変換素子、受光素子)は被写体の像を電気信号に変換するCCDやCMOSセンサ等である。撮像素子202から出力されたアナログ信号の画像はA/D(アナログデジタル)コンバータ203によりデジタル信号の画像に変換される。   Next, a schematic configuration of the imaging apparatus will be described with reference to FIG. The arrows in FIG. 2 represent main information transmission paths. The imaging optical system 10 includes a diaphragm 10a and a focus lens 10b, and forms an image of an object (optical image) on an imaging element. The imaging element 202 (photoelectric conversion element, light receiving element) is a CCD or CMOS sensor that converts an image of a subject into an electrical signal. An analog signal image output from the image sensor 202 is converted into a digital signal image by an A / D (analog-digital) converter 203.

画像処理部204はA/Dコンバータ203により変換された画像の色づきを補正する処理や、ぼけを低減する処理等の画像処理を行う。表示部205は液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等であり、画像処理部204で処理された画像、あるいは記憶部208、画像記録媒体209に記録された画像を表示することができる。撮像光学系制御部206は物体距離(被写体距離)に応じてピント調整を行うためのオートフォーカス機構や手動のマニュアルフォーカス機構等であり、撮像光学系10の絞り10aやフォーカスレンズ10bを制御する。   The image processing unit 204 performs image processing such as processing for correcting coloring of the image converted by the A / D converter 203 and processing for reducing blur. The display unit 205 is a liquid crystal display, an organic EL display, or the like, and can display an image processed by the image processing unit 204 or an image recorded in the storage unit 208 or the image recording medium 209. The imaging optical system control unit 206 is an autofocus mechanism, a manual focus mechanism, or the like for performing focus adjustment according to the object distance (subject distance), and controls the aperture 10a and the focus lens 10b of the imaging optical system 10.

状態検知部207はFナンバー(絞り径)、焦点距離(ズーム位置)、物体距離等の撮影条件(撮影状態)を検知する。システムコントローラ210はこの撮像装置のシステム全体を制御し、記憶部208に書き込まれた画像をファイル化して、画像記録媒体209に記録する制御も行う。   The state detection unit 207 detects shooting conditions (shooting state) such as an F number (aperture diameter), a focal length (zoom position), and an object distance. The system controller 210 controls the entire system of the imaging apparatus, and also performs control to form an image written in the storage unit 208 into a file and record it on the image recording medium 209.

次に、図1に示した情報処理装置200の概略構成について図3を用いて説明する。情報処理装置200のCPU310は、ROM等に格納されるプログラムの指示に従って情報処理装置全体の制御や画像処理を行う。記憶手段320には画像や光学伝達特性等の各種データを記憶させ、CPU310は適宜、記憶手段320に対して読み込みや書き込みを行う。入力手段340はキーボード、マウス等であり、外部からの入力を受け付け実行中のプログラム等に情報や指示を与えるための手段である。出力手段350はモニタやディスプレイ等であり、画像処理が行われた画像を適宜表示する。CPU310、記憶手段320、入力手段340、出力手段350は互いにバス360を介して接続されている。尚、DVD−R、CD−R等の記録媒体で提供される本発明のプログラムを記憶手段320に記憶させ、オペレータの指示によりCPU310がプログラムの指示に従って、情報処理装置200に画像処理を実行させるように構成してもよい。あるいは、バス360に接続されているネットワークI/F370が遠隔地に存在する情報処理装置等と通信してプログラムやデータ等を授受しながら、CPU310が画像処理を行ってもよい。   Next, a schematic configuration of the information processing apparatus 200 illustrated in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The CPU 310 of the information processing device 200 controls the entire information processing device and performs image processing in accordance with instructions of a program stored in a ROM or the like. The storage unit 320 stores various data such as images and optical transmission characteristics, and the CPU 310 reads and writes the storage unit 320 as appropriate. The input unit 340 is a keyboard, a mouse, or the like, and is a unit for receiving information from outside and giving information and instructions to a program being executed. The output unit 350 is a monitor, a display, or the like, and appropriately displays an image subjected to image processing. The CPU 310, the storage unit 320, the input unit 340, and the output unit 350 are connected to each other via a bus 360. The program of the present invention provided on a recording medium such as a DVD-R or CD-R is stored in the storage means 320, and the CPU 310 causes the information processing apparatus 200 to execute image processing in accordance with the instruction of the program according to an instruction of the operator. You may comprise as follows. Alternatively, the CPU 310 may perform image processing while a network I / F 370 connected to the bus 360 communicates with an information processing apparatus or the like that exists in a remote place to exchange programs and data.

ここまでで、撮像装置と情報処理装置のそれぞれについて説明を行ってきたが、次に図1で示した画像処理システム全体の処理について図4を用いて説明する。情報処理装置200と通信可能な撮像装置100、101はポジティブリードタイプの撮像光学系(レンズ)を有する撮像装置であり、撮像装置102はネガティブリードタイプの撮像光学系を有する撮像装置である。   So far, each of the imaging apparatus and the information processing apparatus has been described. Next, processing of the entire image processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The imaging devices 100 and 101 that can communicate with the information processing device 200 are imaging devices having a positive lead type imaging optical system (lens), and the imaging device 102 is an imaging device having a negative lead type imaging optical system.

まず本発明のプログラムがインストールされた情報処理装置200は、撮像装置100が撮像した画像110(第1の画像)と、後の画像回復処理に用いられる光学伝達特性フィルタ(回復用光学伝達特性)を特定可能な特定情報120を取得する。特定情報とは例えばEXIF情報であり、撮像光学系の焦点距離、Fナンバー、撮像装置の識別コード等が含まれる撮影条件(撮像装置の違いを含む)を示す情報である。   First, the information processing apparatus 200 in which the program of the present invention is installed includes an image 110 (first image) captured by the imaging apparatus 100 and an optical transfer characteristic filter (recovery optical transfer characteristic) used for subsequent image restoration processing. Is obtained. The specific information is, for example, EXIF information, and is information indicating imaging conditions (including differences between imaging devices) including the focal length of the imaging optical system, the F number, the identification code of the imaging device, and the like.

次に、情報処理装置のCPU310は特定情報120により特定される光学伝達特性フィルタNo.1を取得し、画像110と光学伝達特性フィルタNo.1の2次元畳み込み演算処理を行うことにより、画像110の回復画像110R(不図示)を生成する。この画像回復処理の詳細については後述する。以上の処理により、回復画像110Rは生成されるが、CPU310は、上記回復画像110Rに対して信号処理を行って、該信号処理された画像を出力画像として出力手段350に出力してもよい。この信号処理とは例えば、デモザイキング、ホワイトバランス調整、エッジ強調処理、ノイズリダクション処理、幾何学的な収差補正を行う歪曲収差補正、倍率色収差補正、シェーディング補正等である。   Next, the CPU 310 of the information processing apparatus determines the optical transfer characteristic filter No. specified by the specifying information 120. 1 and the image 110 and the optical transfer characteristic filter No. 1 are obtained. A restored image 110R (not shown) of the image 110 is generated by performing one two-dimensional convolution operation process. Details of this image restoration processing will be described later. Although the recovered image 110R is generated by the above processing, the CPU 310 may perform signal processing on the recovered image 110R and output the signal-processed image to the output unit 350 as an output image. This signal processing includes, for example, demosaicing, white balance adjustment, edge enhancement processing, noise reduction processing, distortion aberration correction for performing geometric aberration correction, magnification chromatic aberration correction, shading correction, and the like.

次に、撮像装置101と情報処理装置200について説明する。CPU310は撮像装置100と同様に、撮像装置101で撮像された画像111(第2の画像)と特定情報121を取得する。そして、情報処理装置のCPU310は特定情報121により特定される光学伝達特性フィルタNo.1を取得し、画像111と光学伝達特性フィルタNo.1の2次元畳み込み演算処理を行うことにより、画像111の回復画像111R(不図示)を生成する。   Next, the imaging device 101 and the information processing device 200 will be described. Similar to the imaging apparatus 100, the CPU 310 acquires the image 111 (second image) and the specific information 121 captured by the imaging apparatus 101. The CPU 310 of the information processing apparatus then transmits the optical transfer characteristic filter No. specified by the specific information 121. 1 and the image 111 and the optical transfer characteristic filter No. 1 are obtained. A restored image 111R (not shown) of the image 111 is generated by performing one two-dimensional convolution operation processing.

従来、開示された技術では、記憶手段には撮像装置A、撮像装置Bで撮像された画像を回復処理するために、それぞれの撮像装置A、Bに対応する光学伝達特性フィルタFA、FBが記憶されている。一方、実施形態1では、記憶手段320に撮像装置100、撮像装置101で撮像された画像110、画像111に対して共通に利用可能な光学伝達特性フィルタNo.1(第1光学伝達特性)が記憶されている。これにより、画像回復に必要なデータ容量を削減することが可能となる。   Conventionally, in the disclosed technique, the storage means stores optical transfer characteristic filters FA and FB corresponding to the respective imaging devices A and B in order to recover the images captured by the imaging devices A and B. Has been. On the other hand, in the first embodiment, the optical transfer characteristic filter no. 1 (first optical transfer characteristic) is stored. This makes it possible to reduce the data capacity necessary for image restoration.

本発明者は、光学設計を通して同じようなレンズタイプ、同じようなフォーカスタイプといった類似の構造の撮像装置は、同じ撮影条件で似通った光学伝達特性を示すことを見出した。例えば、ポジティブリードタイプの撮像装置100、撮像装置101の点像強度分布を図5(a)、(b)に示すが、これらは同じ傾向を示している。尚、撮影条件が同じでなくとも、同じズームタイプであれば似通った光学伝達特性を示すものもある。例えば、広角端の焦点距離が同じで、異なるズーム比を有する同じズームタイプの撮像光学系である。このような撮像装置は、望遠端の撮影条件が異なっていても似通った光学伝達特性を示す。   The present inventor has found that imaging apparatuses having similar structures such as a similar lens type and a similar focus type exhibit similar optical transfer characteristics under the same imaging conditions through optical design. For example, the point image intensity distributions of the positive lead type imaging device 100 and the imaging device 101 are shown in FIGS. 5A and 5B, and they show the same tendency. Even if the shooting conditions are not the same, some optical transmission characteristics may be similar if the zoom type is the same. For example, the same zoom type imaging optical system having the same focal length at the wide-angle end and different zoom ratios. Such an imaging apparatus exhibits similar optical transfer characteristics even when the telephoto end imaging conditions are different.

つまり実施形態1の発明は、上記光学伝達特性の類似性に着目して成された発明であり、画像を回復するための光学伝達特性を特定する特定情報を取得する。次に、異なる撮影条件により撮像された第1、第2の撮影画像に対して共通に使用される第1光学伝達特性と、第3の撮影画像に対して使用される第2光学伝達特性とが記憶された記憶手段から、前記特定情報により特定される光学伝達特性を取得する。そして、前記特性取得ステップにより取得された光学伝達特性を用いて回復画像を生成する回復ステップを情報処理装置に実行させる。これにより、個々の撮像装置に対応した別個の光学伝達特性フィルタを記憶させるよりも、回復画像の質を保ちつつ、データ容量を削減することを可能としている。   That is, the invention of the first embodiment is an invention made by paying attention to the similarity of the optical transfer characteristics described above, and acquires specific information for specifying the optical transfer characteristics for recovering an image. Next, a first optical transmission characteristic used in common for the first and second captured images captured under different imaging conditions, and a second optical transmission characteristic used for the third captured image The optical transfer characteristic specified by the specific information is acquired from the storage means in which is stored. Then, the information processing apparatus is caused to execute a recovery step of generating a recovery image using the optical transfer characteristic acquired in the characteristic acquisition step. This makes it possible to reduce the data capacity while maintaining the quality of the recovered image, rather than storing separate optical transfer characteristic filters corresponding to individual imaging devices.

さらに好ましくは、記憶手段320に、ズームタイプ、フォーカスタイプ、防振タイプ等のタイプごとにパターン化された光学伝達フィルタを記憶させるのがよい。そうすれば、ネガティブリードタイプの撮像装置102が情報処理装置200と接続された(通信可能になった)場合においても、新たに光学伝達フィルタを増やす必要がない。   More preferably, the storage means 320 may store an optical transmission filter patterned for each type such as a zoom type, a focus type, and an image stabilization type. Then, even when the negative lead type imaging apparatus 102 is connected to the information processing apparatus 200 (becomes communicable), it is not necessary to newly increase the optical transmission filter.

以下に、ネガティブリードタイプの撮像装置102によって撮像された画像112(第3の画像)に対する情報処理装置200の処理について説明する。
CPU310は撮像装置102で撮像された画像112と特定情報122を取得する。次に、情報処理装置のCPU310は特定情報122により特定される光学伝達特性フィルタNo.2(第2光学伝達特性)を取得する。そして、画像112と光学伝達特性フィルタNo.2の2次元畳み込み演算処理を行うことにより、画像112の回復画像112R(不図示)を生成する。ここで、光学伝達特性フィルタNo.2(第2光学伝達特性)は、光学伝達特性フィルタNo.1(第1光学伝達特性)とは異なるフィルタ(光学伝達特性)である。
Hereinafter, processing of the information processing apparatus 200 for the image 112 (third image) captured by the negative lead type imaging apparatus 102 will be described.
The CPU 310 acquires the image 112 and specific information 122 captured by the imaging device 102. Next, the CPU 310 of the information processing apparatus determines the optical transfer characteristic filter No. specified by the specifying information 122. 2 (second optical transfer characteristic) is acquired. The image 112 and the optical transfer characteristic filter No. 2, a restored image 112R (not shown) of the image 112 is generated. Here, the optical transfer characteristic filter No. 2 (second optical transfer characteristic) is an optical transfer characteristic filter No. This is a filter (optical transfer characteristic) different from 1 (first optical transfer characteristic).

さらに好ましくは、撮像装置の光学伝達特性が予め記憶された光学伝達特性に近づくように撮像装置の設計を行えば、より効果的に画像回復を行うことができる。
尚、本実施形態および以下の実施形態では、説明を簡潔にするために、1つの画像に対して1つの光学伝達特性フィルタを取得する形態について説明しているが、複数の光学伝達特性フィルタ群(セット)を1つの画像に対して用いてもよい。複数の光学伝達特性フィルタ群を1つの画像に対して用いる場合には、CPU310は、例えば撮像装置100、101で共通に利用可能な光学伝達特性フィルタ群を取得すればよい。
More preferably, the image restoration can be performed more effectively if the imaging device is designed so that the optical transmission characteristic of the imaging device approaches the optical transmission characteristic stored in advance.
In the present embodiment and the following embodiments, for the sake of brevity, a mode in which one optical transfer characteristic filter is acquired for one image has been described. However, a plurality of optical transfer characteristic filter groups are described. (Set) may be used for one image. When a plurality of optical transfer characteristic filter groups are used for one image, the CPU 310 may acquire an optical transfer characteristic filter group that can be commonly used by the imaging devices 100 and 101, for example.

また、1つの画像に対して複数の光学伝達特性フィルタを用いる場合、CPU310は光学伝達特性フィルタを画像の画素ごとに取得しても良い。画素ごとに光学伝達特性フィルタを取得する場合は、1つまたは複数の特定の画素を抽出して、その抽出した画素に対応する光学伝達特性フィルタを取得すれば、全ての画素ごとに光学伝達特性フィルタを取得するよりも処理速度が向上するので好ましい。   When using a plurality of optical transfer characteristic filters for one image, the CPU 310 may acquire the optical transfer characteristic filter for each pixel of the image. When obtaining an optical transfer characteristic filter for each pixel, if one or more specific pixels are extracted and an optical transfer characteristic filter corresponding to the extracted pixel is obtained, the optical transfer characteristic is obtained for every pixel. This is preferable because the processing speed is improved as compared to obtaining a filter.

さらに、同じタイプのレンズは、同じ撮影条件では画素位置ごとに収差の傾向が似通っている。例えば、ネガティブリードのズームレンズの広角端では像面湾曲が発生するし、高倍率のズームレンズで使用されるポジティブリードのズームレンズの望遠端では軸上色収差が大きく発生する。このように、同じタイプのレンズでは1つの画像の各画素位置において同様な劣化特性を有している場合が多いので、同じタイプごとに使用する各画素位置の光学伝達特性フィルタ(回復フィルタ)のセット(群)を用意することも可能である。これにより、画素位置ごとにフィルタを取得する必要がなくなるので処理の高速化することができる。   Furthermore, the same type of lens has similar aberration tendencies for each pixel position under the same shooting conditions. For example, curvature of field occurs at the wide-angle end of a negative lead zoom lens, and axial chromatic aberration is large at the telephoto end of a positive lead zoom lens used in a high-power zoom lens. As described above, since the same type of lens often has the same deterioration characteristic at each pixel position of one image, the optical transfer characteristic filter (recovery filter) at each pixel position used for each same type. It is also possible to prepare a set (group). As a result, it is not necessary to acquire a filter for each pixel position, so that the processing speed can be increased.

また、記憶手段320には、プログラムが実行される前に光学伝達特性フィルタが記憶されていてもよいし、記憶されていなくてもよい。後者の場合は、例えば、プログラムが格納された記録媒体に、複数の撮像装置が共通に使用可能な光学伝達特性フィルタを記録しておく。そして、該プログラムがインストールされる情報処理装置あるいは画像処理装置の外部記憶装置に、それら光学伝達特性フィルタを記憶させればよい。   Further, the storage unit 320 may or may not store the optical transfer characteristic filter before the program is executed. In the latter case, for example, an optical transfer characteristic filter that can be commonly used by a plurality of imaging devices is recorded on a recording medium in which a program is stored. Then, these optical transfer characteristic filters may be stored in an information processing apparatus in which the program is installed or an external storage device of the image processing apparatus.

また、実施形態1では、光学伝達特性フィルタそのものが記憶手段320に記憶されている形態について説明したが、点像分布関数や光学伝達関数等が記憶されていてもよい。その場合は、点像分布関数や光学伝達関数に対してフーリエ変換や逆フーリエ変換をCPU310が実行し、光学伝達特性フィルタを生成すればよい。尚、本明細書において回復フィルタと光学伝達特性フィルタは同義であり、記述のとおり光学伝達特性は回復フィルタを含む。   In the first embodiment, the optical transfer characteristic filter itself is stored in the storage unit 320. However, a point spread function, an optical transfer function, or the like may be stored. In that case, the CPU 310 may perform Fourier transform or inverse Fourier transform on the point spread function or optical transfer function to generate an optical transfer characteristic filter. In this specification, the recovery filter and the optical transfer characteristic filter are synonymous, and the optical transfer characteristic includes the recovery filter as described.

では、CPU310が情報処理装置200に実行させるプログラムの処理フローについて図6を用いて説明する。まずステップS10(特定情報取得ステップ)において、CPU310は画像と光学伝達特性フィルタを特定するための特定情報を取得する。続いて、ステップS20(光学伝達特性取得ステップ)において、CPU310は特定情報が特定する光学伝達特性フィルタ(光学伝達特性)を取得する。続いて、ステップS30(回復ステップ)において、CPU310は光学伝達特性フィルタをステップS10で取得した画像に対して実空間上で畳み込む処理を実行する。尚、必ずしもステップS10において回復対象の画像を取得する必要はなく、ステップS30において、あるいはステップS30の前工程において回復対象の画像を取得してもよい。尚、先に説明した信号処理を実行するステップは、必要に応じて適宜実行されれば良いので、信号処理のステップは含めずに説明した。   Now, a processing flow of a program that the CPU 310 causes the information processing apparatus 200 to execute will be described with reference to FIG. First, in step S10 (specific information acquisition step), the CPU 310 acquires specific information for specifying an image and an optical transfer characteristic filter. Subsequently, in step S20 (optical transfer characteristic acquisition step), the CPU 310 acquires an optical transfer characteristic filter (optical transfer characteristic) specified by the specific information. Subsequently, in step S30 (recovery step), the CPU 310 performs a process of convolving the optical transfer characteristic filter on the image acquired in step S10 in real space. Note that it is not always necessary to acquire the recovery target image in step S10, and the recovery target image may be acquired in step S30 or in the previous step of step S30. It should be noted that the step of executing the signal processing described above may be appropriately executed as necessary, and thus the signal processing step is not included.

また、実施形態1では情報処理装置のCPU310がプログラムの指示に従って各ステップを実行する形態について説明したが、各ステップ又はその一部をハードウェアで構成しても本発明の効果を得ることができる。図7に、画像処理装置を例にハードウェアで構成する場合の概略構成図を示す。画像処理装置700と通信可能な撮像装置の説明は図4における説明と重複するので割愛する。   In the first embodiment, the CPU 310 of the information processing apparatus executes each step according to the instructions of the program. However, the effects of the present invention can be obtained even if each step or a part thereof is configured by hardware. . FIG. 7 shows a schematic configuration diagram in the case where the image processing apparatus is configured by hardware as an example. The description of the image pickup apparatus that can communicate with the image processing apparatus 700 overlaps with the description in FIG.

画像処理装置700は、光学伝達特性取得手段710、画像回復手段720、信号処理手段730、記憶手段750を有する。まず、画像処理装置700は、回復対象となる画像と光学伝達特性フィルタを特定可能な特定情報を取得する。光学伝達特性取得手段710は記憶手段750から特定情報が特定する光学伝達特性フィルタを記憶手段750から取得する。画像回復手段720は取得された光学伝達特性フィルタと画像を畳み込むことにより回復画像を生成する。信号処理手段730は、回復画像に対してデモザイキング等の画像処理を行う。以上の各手段により、所望の回復画像を得ることができる。   The image processing apparatus 700 includes an optical transfer characteristic acquisition unit 710, an image restoration unit 720, a signal processing unit 730, and a storage unit 750. First, the image processing apparatus 700 acquires specific information that can specify an image to be recovered and an optical transfer characteristic filter. The optical transfer characteristic acquisition unit 710 acquires the optical transfer characteristic filter specified by the specific information from the storage unit 750 from the storage unit 750. The image restoration unit 720 generates a restored image by convolving the acquired optical transfer characteristic filter with the image. The signal processing unit 730 performs image processing such as demosaicing on the recovered image. A desired restored image can be obtained by the above means.

以上のような画像処理システムを使用するその他の例としては、情報処理装置200のCPU310に替えてプリンタに搭載された演算処理部を使用することでプリント時に画像回復処理を実行することも可能である。   As another example of using the image processing system as described above, it is also possible to execute an image restoration process at the time of printing by using an arithmetic processing unit mounted on a printer instead of the CPU 310 of the information processing apparatus 200. is there.

以上の説明のとおり発明者は、撮像装置の分類に応じて光学伝達特性にも類似性(似通った結像特性を示す)があることに着目した。その着眼点により成された発明によれば、類似した光学伝達特性を代表する光学伝達特性(代表光学伝達特性)を予め記憶手段に記憶させ、その光学伝達特性を用いて回復処理を行うことにより、データ容量を削減しつつ、良質な回復画像を得ることができる。   As described above, the inventor has focused on the similarity (indicating similar imaging characteristics) in the optical transfer characteristics according to the classification of the imaging device. According to the invention made based on this viewpoint, an optical transmission characteristic (representative optical transmission characteristic) representing similar optical transmission characteristics is stored in the storage means in advance, and recovery processing is performed using the optical transmission characteristics. Thus, it is possible to obtain a high-quality restored image while reducing the data capacity.

尚、特定情報は、回復処理で用いる光学伝達特性を特定することが可能な情報であれば良いため、撮影条件そのもの、或いは撮影条件の一部であっても構わない。撮影条件としては、焦点距離、Fno、物体距離、像高、撮像装置を識別可能な情報、光学系を識別可能な情報、ズーム位置、物体距離に対するフォーカス状態、絞りの状態、防振レンズのレンズ位置、レンズ群の数、レンズの構造に関する情報等が挙げられる。さらに、撮像装置の撮像素子の画素によって開口特性も変化するので、この撮像素子に関する情報を特定情報として使用しても良い。あるいは、撮像装置ごとに異なるローパスフィルタを使用している場合には、これに関する情報も光学伝達特性を特定する特定情報として使用することができる。   Note that the identification information may be information that can identify the optical transfer characteristics used in the recovery process, and may be imaging conditions themselves or a part of imaging conditions. Shooting conditions include focal length, Fno, object distance, image height, information that can identify the imaging device, information that can identify the optical system, zoom position, focus state with respect to the object distance, aperture state, and lens of the vibration-proof lens Examples of the position, the number of lens groups, and information on the lens structure. Furthermore, since the aperture characteristics also vary depending on the pixels of the image sensor of the image pickup apparatus, information regarding this image sensor may be used as the specific information. Alternatively, when a different low-pass filter is used for each imaging device, information regarding this can also be used as specific information for specifying the optical transfer characteristic.

また、実施形態1では撮像装置が直接的に光学伝達特性を特定するための特定情報を出力したが、CPU310が撮像装置の情報や撮影条件そのものの情報から光学伝達特性を特定できる情報を生成して特定情報として使用しても良い。この場合、特定情報は撮像装置側で生成してもよいし、画像処理装置側で生成しても良い。また、これらの特定情報は、画像の一部に付加しても良いし、別の機器やネットワーク上を介して特定情報を取得してもかまわない。   In the first embodiment, the imaging apparatus outputs specific information for directly specifying the optical transfer characteristic. However, the CPU 310 generates information that can specify the optical transfer characteristic from the information on the imaging apparatus and the information on the imaging condition itself. May be used as specific information. In this case, the specific information may be generated on the imaging device side or may be generated on the image processing device side. These specific information may be added to a part of the image, or the specific information may be acquired via another device or a network.

また、実施形態1はCPUが記憶手段に記憶された光学伝達特性フィルタの中から、特定情報によって特定される光学伝達特性フィルタを取得する方法について記載したがこれに限られない。例えば、記憶手段に、特定情報と記憶手段に格納された光学伝達特性フィルタのアドレスを対応させるルックアップテーブル(LUT)を記憶させる。そして、CPUがルックアップテーブルを参照し、特定情報に対応した光学伝達特性フィルタを取得してもよい。つまり、本明細書の特定情報とは直に光学伝達特性を特定する情報であってもよいし、間接的に光学伝達特性を特定する情報であってもよい。   Moreover, although Embodiment 1 described about the method in which CPU acquires the optical transfer characteristic filter specified by specific information from the optical transfer characteristic filter memorize | stored in the memory | storage means, it is not restricted to this. For example, the storage unit stores a lookup table (LUT) that associates the specific information with the address of the optical transfer characteristic filter stored in the storage unit. Then, the CPU may obtain an optical transfer characteristic filter corresponding to the specific information with reference to the lookup table. That is, the specific information in the present specification may be information that directly specifies the optical transfer characteristic, or may be information that indirectly specifies the optical transfer characteristic.

また、実施形態1では撮像光学系と撮像装置本体が別体の場合について説明したが、レンズと撮像素子が一体のコンパクトカメラ等にであってもよい。
また、実施形態1では情報処理装置のCPU310が全てのステップを実行する形態について説明したが、撮像装置、情報処理装置のそれぞれのCPUが一部のステップを実行しても、本発明の効果を得ることができる。つまり、複数の撮像装置から出力される特定情報と画像に基づいて画像回復処理を実行する画像処理システムであれば本発明の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the case where the imaging optical system and the imaging apparatus main body are separate has been described. However, the lens and the imaging device may be integrated into a compact camera or the like.
In the first embodiment, the CPU 310 of the information processing apparatus executes all the steps. However, even if the CPUs of the imaging apparatus and the information processing apparatus execute some steps, the effect of the present invention is achieved. Obtainable. That is, the effect of the present invention can be obtained as long as the image processing system executes image restoration processing based on specific information and images output from a plurality of imaging devices.

ここで、本発明が扱う画像(画像データ)について簡単に説明する。本発明が扱う画像は、例えばRGBの色成分や、色空間により表現される複数の成分を有している。色空間で表現される成分とは、例えば、LCHで表現される明度、色相、彩度や、あるいはYCbCrで表現される輝度、色差信号等である。   Here, an image (image data) handled by the present invention will be briefly described. The image handled by the present invention has, for example, RGB color components and a plurality of components expressed by a color space. The component expressed in the color space is, for example, lightness, hue, and saturation expressed in LCH, or luminance and color difference signals expressed in YCbCr.

画像は、各画素に1つの色成分の信号値を有するモザイク画像でも良いし、このモザイク画像を色補間処理(デモザイキング処理)して画素ごとに複数の色成分の信号値を有するデモザイク画像でも良い。このモザイク画像は色補間処理(デモザイキング処理)やガンマ変換と呼ばれる信号値変換やJPEGで知られる画像圧縮などの諸々の画像処理を行う前の画像として、RAW画像とも呼ばれている。特に、単板の撮像素子で複数の色成分情報を得る場合には、各画素に分光透過率の異なるカラーフィルタを配置して上記のような各画素に1つの色成分の信号値を有するモザイク画像を取得することになる。この場合、上記の色補間処理を行うことで各画素に複数の色成分の信号値を有した画像を生成することができる。一方、多板、例えば3板の撮像素子を用いる場合には各撮像素子ごとに分光透過率の異なるカラーフィルタを配置して、撮像素子ごとに異なる色成分の画像信号値を得る。この場合、各撮像素子間で対応する画素ごとにそれぞれの色成分の信号値を有しているので、特に色補間処理を行わずに各画素に複数の色成分の信号値を有した画像を生成することができる。   The image may be a mosaic image having a signal value of one color component for each pixel, or a demosaic image having a signal value of a plurality of color components for each pixel by performing color interpolation processing (demosaicing processing) on the mosaic image. good. This mosaic image is also called a RAW image as an image before various image processing such as color interpolation processing (demosaicing processing), signal value conversion called gamma conversion, and image compression known by JPEG. In particular, when obtaining a plurality of pieces of color component information with a single-chip image sensor, a mosaic having a color filter with different spectral transmittances arranged in each pixel and a signal value of one color component in each pixel as described above. An image will be acquired. In this case, an image having a plurality of color component signal values in each pixel can be generated by performing the above-described color interpolation processing. On the other hand, when using a multi-plate, for example, three-plate image sensor, color filters having different spectral transmittances are arranged for each image sensor to obtain image signal values of different color components for each image sensor. In this case, since each pixel corresponding to each imaging element has a signal value of each color component, an image having a plurality of color component signal values in each pixel without performing color interpolation processing in particular. Can be generated.

また画像には、レンズの焦点距離、絞り、物体距離などの撮影条件を付帯することができる。撮像から出力までの一連の処理を1つの閉じた撮像装置で行う場合には、画像に撮影条件を付帯しなくとも装置内で取得することができる。その場合は、例えば状態検知部207(図2)などから特定情報を取得することができる。しかし、撮像装置からRAW画像を取得し、別体の画像処理装置あるいは情報処理装置で所望の画像処理、信号処理を行う場合には、画像に撮影条件の情報を付帯することが好ましい。   Further, the image can be attached with photographing conditions such as a focal length of the lens, a diaphragm, and an object distance. When a series of processing from imaging to output is performed with one closed imaging device, the image can be acquired in the device without adding imaging conditions to the image. In that case, specific information can be acquired from the state detection unit 207 (FIG. 2), for example. However, when a RAW image is acquired from an imaging apparatus and desired image processing or signal processing is performed by a separate image processing apparatus or information processing apparatus, it is preferable to add information on imaging conditions to the image.

では次に、既出の画像回復処理の概要について説明する。画像回復とは、画像に現れる収差を低減させる処理であり、収差とは、例えば撮像光学系の球面収差、コマ収差、像面湾曲、非点収差等である。これら収差により、本来は一点に結像すべき像(点像)が、広がりのあるぼけた像として撮像素子(受光素子)上に形成されてしまう。この収差によるぼけは、光学的には点像分布関数(PSF)あるいは点像強度分布により表わされる。   Next, an outline of the above-described image restoration process will be described. Image restoration is a process for reducing aberrations appearing in an image, and aberrations include, for example, spherical aberration, coma aberration, field curvature, astigmatism, and the like of an imaging optical system. Due to these aberrations, an image (point image) that should originally be formed at one point is formed on the image sensor (light receiving element) as a widened blurred image. The blur due to this aberration is optically represented by a point spread function (PSF) or a point spread intensity distribution.

元の画像をf(x,y)、撮影画像(劣化画像)をg(x,y)、点像分布関数(PSF)をh(x,y)とすると、以下の式が成り立つ。ただし、*は畳み込み積分を示し、(x,y)は画像上の座標を示す。
g(x,y)=h(x,y)*f(x,y)・・・(式1)
実施形態1では、元の画像f(x,y)は回復画像、撮影画像g(x,y)は撮像装置から出力される画像に対応する。式1をフーリエ変換して周波数空間での表示形式に変換すると、式2のように式1の右辺はそれぞれの周波数の積で表わされる。
G(u,v)=H(u,v)・F(u,v)・・・(式2)
式2のH(u,v)は点像強度分布関数h(x,y)をフーリエ変換したものであり、言い換えれば光学伝達関数(OTF)である。G(u,v)、F(u,v)はそれぞれg(x,y),f(x,y)をフーリエ変換したものである。(u,v)は2次元周波数空間での座標、即ち周波数である。また、・は乗算を示す記号である。
撮影画像G(u,v)から回復画像F(u,v)を得るためには、式2の両辺をHで除算すればよい。
G(u,v)/H(u,v)=F(u,v)・・・(式3)
このF(u,v)、即ちG(u,v)/H(u,v)を逆フーリエ変換して実空間(実面)に戻すことで、回復画像f(x,y)が得られる。
ここで、1/H(u,v)を逆フーリエ変換したものをR(x,y)とすると、式3は式4に書き換えることができる。
g(x,y)*R(x,y)=f(x,y)・・・(式4)
つまり、式4で表わすように実空間の撮影画像にR(x,y)を畳み込み積分処理を行うことで回復画像を得ることができる。
When the original image is f (x, y), the captured image (degraded image) is g (x, y), and the point spread function (PSF) is h (x, y), the following equation is established. However, * shows a convolution integral and (x, y) shows the coordinate on an image.
g (x, y) = h (x, y) * f (x, y) (Formula 1)
In the first embodiment, the original image f (x, y) corresponds to the restored image, and the captured image g (x, y) corresponds to the image output from the imaging device. When Formula 1 is Fourier-transformed and converted into a display format in the frequency space, the right side of Formula 1 is represented by the product of the respective frequencies as shown in Formula 2.
G (u, v) = H (u, v) · F (u, v) (Expression 2)
H (u, v) in Expression 2 is a Fourier transform of the point spread function h (x, y), in other words, an optical transfer function (OTF). G (u, v) and F (u, v) are obtained by Fourier transform of g (x, y) and f (x, y), respectively. (U, v) is a coordinate in a two-dimensional frequency space, that is, a frequency. Further, · is a symbol indicating multiplication.
In order to obtain the restored image F (u, v) from the captured image G (u, v), both sides of Equation 2 may be divided by H.
G (u, v) / H (u, v) = F (u, v) (Equation 3)
This F (u, v), that is, G (u, v) / H (u, v) is subjected to inverse Fourier transform and returned to the real space (real surface), whereby a restored image f (x, y) is obtained. .
Here, if the inverse Fourier transform of 1 / H (u, v) is R (x, y), Equation 3 can be rewritten as Equation 4.
g (x, y) * R (x, y) = f (x, y) (Formula 4)
That is, as shown in Expression 4, a recovery image can be obtained by performing convolution integration processing on R (x, y) on a captured image in real space.

このR(x,y)が回復フィルタ(光学伝達特性フィルタ)である。一般的にこの回復フィルタは画像が2次元のとき、図8(a)に示したように画像の各画素に対応したタップ(セル)を有する2次元のフィルタとなる。また、回復フィルタのタップ数は一般的に多いほど回復精度が向上するので、要求画質、画像処理能力、収差の特性等に応じて実現可能なタップ数を設定すればよい。この回復フィルタは収差の特性を反映している必要があるため、従来の縦横3×3タップ程度のエッジ強調フィルタ(ハイパスフィルタ)等とは性質が異なる。   This R (x, y) is a recovery filter (optical transfer characteristic filter). Generally, when the image is two-dimensional, this recovery filter is a two-dimensional filter having taps (cells) corresponding to the respective pixels of the image as shown in FIG. Further, since the recovery accuracy generally increases as the number of taps of the recovery filter increases, the number of taps that can be realized may be set according to the required image quality, image processing capability, aberration characteristics, and the like. Since this recovery filter needs to reflect the characteristics of aberrations, it is different in nature from a conventional edge enhancement filter (high-pass filter) of about 3 × 3 taps.

図8(b)は(a)の回復フィルタの断面図であり、横軸はタップ、縦軸はタップの値である。この各タップが持つ値(係数値)の分布が、収差によって空間的に広がった信号値を元の1点に戻す役割を果たしている。この回復フィルタの作成する方法としては、例えば撮像光学系の光学伝達関数(OTF)を計算もしくは計測し、その逆関数に基づいた関数を逆フーリエ変換して得る方法がある。   FIG. 8B is a cross-sectional view of the recovery filter of FIG. 8A, where the horizontal axis is the tap and the vertical axis is the tap value. The distribution of values (coefficient values) possessed by each tap plays a role of returning the signal value spatially spread by the aberration to the original point. As a method for creating this recovery filter, for example, there is a method in which an optical transfer function (OTF) of an imaging optical system is calculated or measured, and a function based on the inverse function is obtained by inverse Fourier transform.

尚、光学伝達特性には撮像光学系のみならず、撮像の過程で光学伝達特性に影響を与える要因を含めることができる。例えば、複屈折を有する光学ローパスフィルタの特性や光源の撮像素子の開口形状や各種波長フィルタの分光特性が挙げられる。複屈折を有する光学ローパスフィルタは光学伝達特性の周波数特性に対して高周波成分を抑制するものであるし、撮像素子はその傾きにより撮像素子上でのぼけ像が変化するので伝達特性を変化させる要因の1つである。これらを含めた広義の光学伝達特性に基づいて、画像回復処理を行うことがより望ましい。   Note that the optical transfer characteristics can include not only the imaging optical system but also factors that affect the optical transfer characteristics during the imaging process. For example, characteristics of an optical low-pass filter having birefringence, an aperture shape of an image sensor of a light source, and spectral characteristics of various wavelength filters can be given. An optical low-pass filter having birefringence suppresses a high-frequency component with respect to the frequency characteristic of the optical transfer characteristic, and the image pickup element causes a blur image on the image pickup element to change due to the inclination thereof. It is one of. It is more desirable to perform image restoration processing based on the broad optical transfer characteristics including these.

また、実空間において、回復フィルタを画像に対して畳み込み処理することの利点は、画像回復処理の工程で画像のフーリエ変換や逆フーリエ変換を行う必要がないのでより高速な処理が可能な点にある。図8(a)に示したフィルタは正方配列(縦と横のタップ数が同じ)のフィルタであるが、これに限られず、回復フィルタの縦横のタップ数は任意に変更することができる。   Also, the advantage of convolution processing of the recovery filter on the image in real space is that it is not necessary to perform Fourier transform or inverse Fourier transform of the image in the image recovery processing step, so that faster processing is possible. is there. The filter shown in FIG. 8A is a square array filter (the number of vertical and horizontal taps is the same), but is not limited thereto, and the number of vertical and horizontal taps of the recovery filter can be arbitrarily changed.

以上、理想的な回復フィルタについて式を用いて説明したが、実際の画像にはノイズ成分があるため上記のような光学伝達関数(OTF)の逆関数に基づいた回復フィルタを用いると、回復とともにノイズ成分が増幅されてしまう。ノイズ成分の増幅を抑制するには、例えばウィナーフィルタのような応用的な回復フィルタを用いてもよい。   As described above, the ideal recovery filter has been described using an equation. However, since an actual image has a noise component, using a recovery filter based on the inverse function of the optical transfer function (OTF) as described above causes recovery. The noise component will be amplified. In order to suppress the amplification of the noise component, an applied recovery filter such as a Wiener filter may be used.

尚、画像回復処理を行う際に、回復の対象とする収差は特に限られないが、画像回復処理が回復の対象とする収差はザイデル収差(球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差)のうち、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲とする。歪曲収差のような幾何学的に大きな補正量を必要とする収差は対象としないことが好ましい。なぜならば、幾何学的な補正量が大きくなると、回復フィルタの係数値の変動が激しくなり、回復画像にリンギング等の好ましくないアーティファクトが現れやすくなるからである。   In addition, when performing the image restoration process, the aberration to be restored is not particularly limited, but the aberration to be restored by the image restoration process is Seidel aberration (spherical aberration, coma aberration, astigmatism, field curvature). , Distortion aberration), spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and field curvature. It is preferable not to take into account aberrations that require a large amount of correction, such as distortion. This is because as the geometric correction amount increases, the coefficient value of the recovery filter fluctuates more and undesired artifacts such as ringing tend to appear in the recovered image.

画像回復処理が行う回復の対象を球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲とすることによるその他の効果は、2次元データである回復フィルタに歪曲収差補正を行う成分を含めるよりもデータ量を減らすことができるという効果が得られる。理由は、幾何学的な歪曲収差補正を行うのに必要なデータは画像の伸縮度合を表す1次元データであればよいので、2次元データである回復フィルタに歪曲収差を補正する成分を含めるよりもデータの容量を減らすことができるからである。実施形態1のように、様々な収差を持つ画像に対して、特定の画像処理装置で画像回復処理を行うような場合は、特に有効である。   Other effects obtained by setting the target of recovery performed by the image recovery processing to spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and field curvature are data rather than including a distortion correction component in the recovery filter that is two-dimensional data. The effect that the amount can be reduced is obtained. The reason is that the data necessary for performing geometric distortion correction only needs to be one-dimensional data representing the degree of image expansion / contraction. Therefore, the recovery filter, which is two-dimensional data, includes a component for correcting distortion. This is because the data capacity can be reduced. This is particularly effective when an image restoration process is performed with a specific image processing apparatus on an image having various aberrations as in the first embodiment.

また、以上説明した画像回復処理は撮像光学系を持たない装置にも応用することができる。例えば、被写体面に撮像素子を密着させて撮像を行うスキャナ(読み取り装置)やX線撮像装置である。これらはレンズに代表される撮像光学系を有さないが、撮像素子による画像サンプリングなどにより出力画像は少なからず劣化する。この劣化特性は装置の伝達特性(伝達関数)であるので、撮像光学系によるものではないが、上記の光学伝達特性に相当するものである。したがって、撮像光学系を有さずとも、伝達特性に基づいて回復画像を生成することができる。   The image restoration process described above can also be applied to an apparatus that does not have an imaging optical system. For example, a scanner (reading device) or an X-ray imaging device that performs imaging by bringing an imaging element into close contact with a subject surface. These do not have an imaging optical system typified by a lens, but the output image deteriorates due to image sampling or the like by the imaging device. Since this deterioration characteristic is a transfer characteristic (transfer function) of the apparatus, it does not depend on the imaging optical system, but corresponds to the above optical transfer characteristic. Therefore, a recovery image can be generated based on transfer characteristics without having an imaging optical system.

(変形例1)
実施形態1の変形例について図9を用いて説明する。変形例1では、光学伝達特性補正手段950が、光学伝達特性取得手段930により取得された光学伝達特性フィルタに対して演算を行うことにより、実際の撮影条件に対応した理想的な回復フィルタにより近い補正回復フィルタ(補正光学伝達特性)を生成する。変形例1では実施形態1と異なり、各処理の主体を異なる手段が行うものとして記載しているが、画像処理装置990内の演算部が各処理を行ってもよい。
(Modification 1)
A modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the first modification, the optical transfer characteristic correction unit 950 performs an operation on the optical transfer characteristic filter acquired by the optical transfer characteristic acquisition unit 930, so that it is closer to an ideal recovery filter corresponding to actual shooting conditions. A correction recovery filter (corrected optical transfer characteristic) is generated. In the first modification, unlike the first embodiment, each processing subject is described as being performed by different means. However, an arithmetic unit in the image processing apparatus 990 may perform each processing.

光学伝達特性取得手段930は、撮像装置により取得された画像の画素ごとの補間演算処理を行う為に、画像の各画素の中から特定の画素を選択する。選択する画素数は複数であってもよいし、単数であってもよい。また。特定の画素は、各撮影条件で共通の画素位置を決めて、その画素位置を選択しても良いし、EXIF情報等の特定情報を元に選択する画素位置を変化させても良い。次に、光学伝達特性取得手段930は、選択された特定の画素に対応する光学伝達特性フィルタ(以下、回復フィルタ)を取得する。このように、特定の画素に対応する回復フィルタを取得することにより、1画素ごとに回復フィルタを取得するステップを全画素に対して繰り返す場合に比べ処理速度が向上させることができる。   The optical transfer characteristic acquisition unit 930 selects a specific pixel from each pixel of the image in order to perform an interpolation calculation process for each pixel of the image acquired by the imaging device. The number of pixels to be selected may be plural or singular. Also. For a specific pixel, a common pixel position may be determined for each shooting condition, and the pixel position may be selected, or the pixel position to be selected may be changed based on specific information such as EXIF information. Next, the optical transfer characteristic acquisition unit 930 acquires an optical transfer characteristic filter (hereinafter referred to as a recovery filter) corresponding to the selected specific pixel. Thus, by obtaining a recovery filter corresponding to a specific pixel, the processing speed can be improved as compared with the case where the step of obtaining the recovery filter for each pixel is repeated for all pixels.

次に光学伝達特性補正手段950は、特定の画素ごとに取得された回復フィルタを使用して任意の画素位置の回復フィルタをバイリニア補間により生成する。補間によって生成された補正回復フィルタを用いることにより、画像回復の精度を向上させることができる。なぜならば、一般的に、補間によって生成された補正回復フィルタは、補間前の特定の画素ごとに取得された回復フィルタよりも、実際の光学伝達特性に近い回復フィルタになるからである。   Next, the optical transfer characteristic correcting unit 950 generates a recovery filter at an arbitrary pixel position by bilinear interpolation using the recovery filter acquired for each specific pixel. By using a correction recovery filter generated by interpolation, the accuracy of image recovery can be improved. This is because the correction recovery filter generated by interpolation generally becomes a recovery filter closer to the actual optical transfer characteristic than the recovery filter acquired for each specific pixel before interpolation.

そして、画像回復手段960は、光学伝達特性補正手段950により補正された補正回復フィルタと画像との2次元畳み込み処理(演算)を行ことにより回復画像を生成する。信号処理手段970は、回復画像に対して各種信号処理を行い、出力画像を出力する。
上記のような処理を行うことにより、あらかじめ記憶しておくデータ量を少なくおさえつつ画像回復精度を向上させることができる。
Then, the image restoration unit 960 generates a restored image by performing a two-dimensional convolution process (calculation) between the correction restoration filter corrected by the optical transfer characteristic correction unit 950 and the image. The signal processing unit 970 performs various signal processing on the recovered image and outputs an output image.
By performing the processing as described above, it is possible to improve the image restoration accuracy while reducing the amount of data stored in advance.

既に、補間演算として、画像の特定の画素に対して回復フィルタを取得し、第1の特定の画素と第2の特定の画素との間の画素における補正回復フィルタを生成する処理について説明した。一般的に、光学系を介して取得された画像は、画像の中心から画像の周辺に向かって画像の劣化度合い(収差)が大きくなる。特に画像の周辺部では、コマ収差、非点収差や像面湾曲が大きく発生する。このため、補間演算に使用する回復フィルタは、画面内に均等に分布した特定の画素に対する回復フィルタを用意するよりも、画像の中央部よりも周辺部により細かく分布した特定の画素に対する回復フィルタを用意する。これにより、より精度の高い画像回復が可能となる。   The processing for acquiring a recovery filter for a specific pixel of an image and generating a correction recovery filter for a pixel between the first specific pixel and the second specific pixel has already been described as the interpolation calculation. Generally, an image acquired via an optical system has a degree of image deterioration (aberration) that increases from the center of the image toward the periphery of the image. In particular, coma, astigmatism, and field curvature greatly occur in the peripheral portion of the image. For this reason, the recovery filter used for the interpolation calculation is not a recovery filter for specific pixels evenly distributed in the screen, but a recovery filter for specific pixels distributed more finely in the peripheral part than in the central part of the image. prepare. As a result, more accurate image recovery can be performed.

1画面内の1/4領域における回復フィルタの数としては5から60程度が好ましい。この下限値を下回ると、光学伝達特性補正手段による演算後の補正回復フィルタと理想的な回復フィルタの差異が大きくなり画像回復精度が低下してしまう。また、上限を上回ると演算手段が演算する量が増える(回復フィルタの取得回数が増える)ので処理速度が低下する。つまり、収差が大きく表れる(収差量が大きく変化する)領域には、より多くの回復フィルタが必要とされる。そこで本発明は、記憶領域にはあらかじめ記憶しておく回復フィルタとして、点像強度分布の広がりが大きいものを中心に用意する。この工夫により画像回復の回復精度と処理速度が向上される。上記説明では、撮像光学系の回転対称性(線対称性)を考慮して画像の1/4領域に対応する回復フィルタを用意したが、これに限られない。   The number of recovery filters in a quarter area in one screen is preferably about 5 to 60. Below this lower limit value, the difference between the corrected recovery filter after the calculation by the optical transfer characteristic correcting means and the ideal recovery filter becomes large, and the image recovery accuracy decreases. If the upper limit is exceeded, the amount of calculation performed by the calculating means increases (the number of times the recovery filter is acquired increases), so the processing speed decreases. In other words, more recovery filters are required in regions where aberrations appear greatly (the amount of aberration changes greatly). Therefore, the present invention prepares mainly a recovery filter having a large spread of the point image intensity distribution, which is stored in advance in the storage area. This device improves the recovery accuracy and processing speed of image recovery. In the above description, the recovery filter corresponding to the 1/4 region of the image is prepared in consideration of the rotational symmetry (line symmetry) of the imaging optical system, but the present invention is not limited to this.

上記補間演算としてはその他に、線形補間、バイリニア補間、バイキュービック補間等、処理速度と補間精度に応じて、任意の補間演算を用いることができる。補間演算の種類を決定する補間演算決定手段を設けてもよい。補間演算の種類は、補間処理の精度と演算に必要とされる時間の兼ね合いで決定される。例えば、補間処理の精度を優先させたい場合は、バイキュービック補間を選択し、処理速度を優先させたい場合はバイリニア補間を選択する。   In addition, as the interpolation calculation, any interpolation calculation such as linear interpolation, bilinear interpolation, bicubic interpolation, or the like can be used according to the processing speed and interpolation accuracy. Interpolation calculation determining means for determining the type of interpolation calculation may be provided. The type of interpolation calculation is determined by a balance between the accuracy of the interpolation process and the time required for the calculation. For example, when it is desired to prioritize the accuracy of interpolation processing, bicubic interpolation is selected, and when priority is given to processing speed, bilinear interpolation is selected.

また、既に第1の特定の画素と第2の特定の画素との間の画素における回復フィルタの値を補間処理により求める補間演算については説明したが、画素位置に限らず補間演算を行ってもよい。例えば、焦点距離、Fno、物体距離、防振状態(防振レンズ群のシフト、チルト状態)に関して補間演算を行ってもよい。例えば、焦点距離に関しては光学系のワイド端からテレ端までの離散的な焦点距離の中から特定の焦点距離を選択する。次に選択した焦点距離の光学伝達特性を取得する。撮影情報に含まれる焦点距離が上記の特定の焦点距離に含まれる場合には取得した光学伝達特性を使用して画像回復を行う。含まれない場合には、そのワイド側、テレ側にある特定の焦点距離の光学伝達特性を使用して補間によって撮影焦点距離の光学伝達関数を作成し、これを使用して画像回復を行う。   In addition, although the interpolation calculation for obtaining the recovery filter value in the pixel between the first specific pixel and the second specific pixel by the interpolation processing has already been described, the interpolation calculation is not limited to the pixel position. Good. For example, the interpolation calculation may be performed with respect to the focal length, Fno, object distance, and the image stabilization state (the image stabilization lens group shift and tilt states). For example, with respect to the focal length, a specific focal length is selected from discrete focal lengths from the wide end to the tele end of the optical system. Next, the optical transfer characteristic of the selected focal length is acquired. When the focal length included in the photographing information is included in the specific focal length, image recovery is performed using the acquired optical transfer characteristics. If it is not included, an optical transfer function of the photographing focal length is created by interpolation using the optical transfer characteristics of a specific focal length on the wide side and the tele side, and image restoration is performed using this.

上記は焦点距離の1軸に関する補間であるが、離散的な焦点距離、Fno、物体距離、防振状態をそれぞれ軸とする空間において、特定の座標の光学伝達特性を使用して任意の座標の光学伝達特性を作成してもよい。例えは、3次元空間(焦点距離、Fno、物体距離)の場合には、任意の座標を取り囲む特定の座標の光学伝達特性を使用して平面補間することにより任意の座標の光学伝達特性を作成することが出来る。   The above is interpolation for one axis of the focal length, but in the space with discrete focal length, Fno, object distance, and anti-vibration state as axes, the optical transfer characteristic of a specific coordinate is used to set the arbitrary coordinate. An optical transfer characteristic may be created. For example, in the case of a three-dimensional space (focal length, Fno, object distance), the optical transfer characteristic of an arbitrary coordinate is created by plane interpolation using the optical transfer characteristic of a specific coordinate surrounding the arbitrary coordinate. I can do it.

また、補間演算以外に、光学伝達特性補正手段950が回復フィルタに対する演算を行う他の演算としては、光学伝達特性取得手段930が取得した各回復フィルタに補正を行う演算が挙げられる。例えば、回復フィルタの値を比例倍する演算が挙げられる。この演算は回復フィルタの回復後の画像の輝度レベルを変えることができるので、ホワイトバランスを調整したい場合等に利用することができる。   In addition to the interpolation calculation, another calculation for the optical transfer characteristic correction unit 950 to perform the calculation for the recovery filter includes a calculation for correcting each recovery filter acquired by the optical transfer characteristic acquisition unit 930. For example, an operation for proportionally multiplying the value of the recovery filter can be mentioned. Since this calculation can change the luminance level of the image after recovery by the recovery filter, it can be used when white balance is to be adjusted.

また、他の演算として、光学伝達特性取得手段930で取得された回復フィルタに、別の回復フィルタをコンボリューション(畳みこみ積分)すれば、両方の回復フィルタの作用を複合的に持つような回復フィルタを作成することも可能である。   As another calculation, if another recovery filter is convolved (convolutionally integrated) with the recovery filter acquired by the optical transfer characteristic acquisition means 930, the recovery function has a composite action of both recovery filters. It is also possible to create a filter.

また、他の演算として、特定の画素に対応した回復フィルタを使用して、補正回復フィルタを得る関数化演算が挙げられる。関数化演算は離散的な画素位置の回復フィルタを使用して、画素位置を変数として持つ関数の係数をフィッティングにより求める。この関数に任意の画素位置を代入することにより、その位置における回復フィルタを生成することができる。この演算は一度関数を作成してしまえば、それ以降変数代入するのみで回復フィルタが生成できるので、処理時間の短縮に有効である。   Further, as another calculation, there is a function calculation calculation that obtains a corrected recovery filter by using a recovery filter corresponding to a specific pixel. In the functionalization calculation, a coefficient of a function having a pixel position as a variable is obtained by fitting using a recovery filter for discrete pixel positions. By substituting an arbitrary pixel position into this function, a recovery filter at that position can be generated. This calculation is effective in reducing the processing time because once a function is created, a recovery filter can be generated simply by substituting variables thereafter.

より具体的に関数化演算について説明する。光学伝達特性取得手段930により取得された回復フィルタを元に、各画素位置を変数とする関数化演算を実行する。まず、回復フィルタを複数の画素位置に対して取得する。これは各撮影条件で共通の画素位置を決めておいても良いし、特定情報を元に画素位置を変化させても良い。取得された回復フィルタは決められた画素位置ごとに取得されるので、これらの回復フィルタを使用して画素位置を変数として持つモデル関数でフィッティングする。以後、このモデル関数をフィッティング関数と記す。この関数に任意の画素位置を代入することにより、その位置における回復フィルタを生成することができる。任意の画素位置においてフィッティングされた回復フィルタは、記憶領域にあらかじめ記憶された離散的な回復フィルタの内、画素位置に最近傍の回復フィルタよりも実際の回復フィルタに近いものになる。その結果、画像回復処理の精度は向上する。フィッティング関数を用いれば、各画素の回復フィルタは関数に画素位置を代入することによって決定されるので、CPU等の処理能力が高くない場合においても、高速に画像回復処理を行うことが可能となる。また、焦点距離、物体距離、Fno、防振レンズ位置に関してもこの処理を実行することも可能である。   The functionalization calculation will be described more specifically. Based on the recovery filter acquired by the optical transfer characteristic acquisition means 930, a functionalization operation using each pixel position as a variable is executed. First, recovery filters are acquired for a plurality of pixel positions. In this case, a common pixel position may be determined for each photographing condition, or the pixel position may be changed based on specific information. Since the acquired recovery filter is acquired for each determined pixel position, fitting is performed using a model function having the pixel position as a variable using these recovery filters. Hereinafter, this model function is referred to as a fitting function. By substituting an arbitrary pixel position into this function, a recovery filter at that position can be generated. The recovery filter fitted at an arbitrary pixel position is closer to the actual recovery filter than the recovery filter nearest to the pixel position among the discrete recovery filters stored in advance in the storage area. As a result, the accuracy of the image restoration process is improved. If the fitting function is used, the restoration filter for each pixel is determined by substituting the pixel position into the function, so that even when the processing capability of the CPU or the like is not high, it is possible to perform image restoration processing at high speed. . It is also possible to execute this processing for the focal length, the object distance, Fno, and the vibration-proof lens position.

上記の演算は一例であり、本発明の演算は、光学伝達特性取得手段930で取得された回復フィルタを理想的な回復フィルタに近づけたり、処理速度を向上させたりするため行うものであれば、上記演算に限られない。   The above calculation is an example, and the calculation according to the present invention can be performed to bring the recovery filter acquired by the optical transfer characteristic acquisition unit 930 closer to the ideal recovery filter or to improve the processing speed. It is not restricted to the said calculation.

(実施形態2)
以下図10を参照して、実施形態2について説明する。実施形態2は一連の処理を撮像装置内で行う形態である。実施形態1と異なる点は、特定情報がフォーカスタイプを識別可能な情報である点と、フォーカスタイプごとに適当な光学伝達特性フィルタが記憶部に格納されている点である。
(Embodiment 2)
Hereinafter, Embodiment 2 will be described with reference to FIG. In the second embodiment, a series of processing is performed in the imaging apparatus. The difference from the first embodiment is that the specific information is information capable of identifying the focus type, and that an appropriate optical transfer characteristic filter is stored in the storage unit for each focus type.

実施形態2の撮像装置に付けられた撮像光学系は不図示のネガティブリードタイプのリアフォーカスレンズ(第1の撮像光学系)である。撮像装置の記憶部208には、異なるネガティブリードタイプのリアフォーカスレンズ(第2の撮像光学系)が撮像装置に対して取り付けられても、良好に回復画像が生成可能な光学伝達特性フィルタ群No.1(第3の光学伝達特性)が記憶されている。加えて、複数のネガティブリードタイプのフロントフォーカスレンズ(第3の撮像光学系)に対応した光学伝達特性フィルタ群No.2が記憶されている。尚、この光学伝達特性フィルタ群No.1、No.2は複数のフィルタが1セットになったフィルタ群である。   The imaging optical system attached to the imaging apparatus of Embodiment 2 is a negative lead type rear focus lens (first imaging optical system) (not shown). The storage unit 208 of the imaging device has an optical transfer characteristic filter group No. that can generate a recovered image satisfactorily even if different negative lead type rear focus lenses (second imaging optical system) are attached to the imaging device. . 1 (third optical transfer characteristic) is stored. In addition, the optical transfer characteristic filter group No. corresponding to a plurality of negative lead type front focus lenses (third imaging optical system) is provided. 2 is stored. The optical transfer characteristic filter group No. 1, no. Reference numeral 2 denotes a filter group in which a plurality of filters are combined into one set.

フィルタは2次元のデータなので大量に保持することは困難である。もちろん、多くのフィルタを保持することができれば、回復の精度を向上させることは可能であるが、撮像装置など限られたメモリ容量に効率よくフィルタを記憶させるのには、工夫が必要である。そこで発明者は実施形態1と同様に、レンズのフォーカスタイプごとに光学伝達特性が類似しているという様々な光学設計を通しての知見を活かし、フォーカスタイプが同じなら、レンズの識別コード等が異なっていても同一のフィルタを利用する撮像装置を発明した。これにより、回復画像の画質の低下を抑えつつ、画像回復に必要なメモリの容量を削減することができる。特に、撮像装置の場合はメモリの容量が情報処理装置に比べて限られる場合が多いので有用である。   Since the filter is two-dimensional data, it is difficult to hold a large amount. Of course, if a large number of filters can be held, it is possible to improve the accuracy of recovery. However, it is necessary to devise in order to efficiently store the filters in a limited memory capacity such as an imaging device. Therefore, like the first embodiment, the inventor makes use of the knowledge through various optical designs that the optical transfer characteristics are similar for each focus type of the lens, and if the focus type is the same, the identification code of the lens is different. Invented an imaging device that uses the same filter. As a result, it is possible to reduce the capacity of the memory necessary for image restoration while suppressing the deterioration of the image quality of the restored image. In particular, the imaging apparatus is useful because the memory capacity is often limited as compared with the information processing apparatus.

尚、好ましくは焦点距離、Fnoおよび撮影距離の撮影条件と、その撮影条件における像高ごとに複数のフィルタを記憶させておくのがよい。   Preferably, a plurality of filters are stored for each of the photographing conditions of the focal length, Fno, and photographing distance, and the image height under the photographing conditions.

以下に、図10の撮像装置の動作について説明する。まず、撮像装置100のネガティブリードタイプのリアフォーカスレンズにより撮像された画像a2と交換レンズのメモリに記憶された交換レンズのフォーカスタイプを識別する情報を特定情報a1として取得する。尚、実施形態2において、撮像装置がコンパクトカメラなどの光学系と一体のものであるならば、コンパクトカメラのメモリに予め記憶されたフォーカスタイプの情報を特定情報として用いてもよい。もちろん、実施形態1のようなシステムでは、画像に付帯されたEXIF情報にレンズのフォーカスタイプの情報を撮像装置が書き込めばよい。   Hereinafter, the operation of the imaging apparatus of FIG. 10 will be described. First, information identifying the focus type of the interchangeable lens stored in the image a2 captured by the negative lead type rear focus lens of the image capturing apparatus 100 and the memory of the interchangeable lens is acquired as the specific information a1. In the second embodiment, if the imaging apparatus is integrated with an optical system such as a compact camera, focus type information stored in advance in the memory of the compact camera may be used as the specific information. Of course, in the system as in the first embodiment, the imaging apparatus may write the lens focus type information into the EXIF information attached to the image.

そして、撮像装置100は画像処理部204において、特定情報a1を参照し記憶部208から光学伝達特性No.1を取得する。次に、撮像装置は画像a2に対して光学伝達特性フィルタNo.1を畳み込むことにより回復画像を生成する。最後に、撮像装置はデモザイキング等のカメラ信号処理を回復画像に対して行うことにより出力画像a3を出力する。尚、回復処理、カメラ信号処理の順番は変えてもよい。   In the image processing unit 204, the imaging apparatus 100 refers to the specific information a <b> 1 and stores the optical transfer characteristic No. from the storage unit 208. 1 is acquired. Next, the imaging apparatus applies the optical transfer characteristic filter No. 1 to the image a2. A restored image is generated by convolving 1. Finally, the imaging apparatus outputs an output image a3 by performing camera signal processing such as demosaicing on the recovered image. Note that the order of recovery processing and camera signal processing may be changed.

尚、記憶部208には、光学伝達特性フィルタ群No.1の中のフィルタは、複数のネガティブリードタイプでリアフォーカスタイプのレンズの光学伝達特性フィルタを平均したフィルタを記憶させるのが好ましい。これにより、様々なネガティブリードタイプのリアフォーカスレンズで撮像された画像を回復する場合において、理想的な光学伝達特性フィルタとのずれが小さくなるので、精度が向上する。
撮像装置100にネガティブリードタイプのフロント(前玉)フォーカスレンズが上記リアフォーカスタイプの交換レンズに変えて付けられたとしても、処理は同じである。
The storage unit 208 includes an optical transfer characteristic filter group No. The filter in 1 preferably stores a filter obtained by averaging optical transfer characteristic filters of a plurality of negative lead type rear focus type lenses. As a result, when recovering images picked up by various negative lead type rear focus lenses, the deviation from the ideal optical transfer characteristic filter is reduced, and the accuracy is improved.
The processing is the same even if a negative lead type front (front lens) focus lens is attached to the imaging apparatus 100 in place of the rear focus type interchangeable lens.

また、撮像装置は、撮像装置内で取得された光学伝達特性フィルタに対して補正処理を実行してもよい。   In addition, the imaging device may perform a correction process on the optical transfer characteristic filter acquired in the imaging device.

尚、撮像装置の記憶部208に記憶させる光学伝達特性は、2次元の画素データを持つフィルタに限られず、光学伝達関数や点像強度分布関数、波面収差と瞳関数等であってもよい。ただし、撮像装置内のメインメモリの容量(RAMの容量)が小さい場合は、容量の大きい情報処理装置のような高速な処理が行えないため、記憶部208が記憶するデータは、光学伝達特性フィルタであることが好ましい。記憶されている光学伝達特性がフィルタであれば、画像回復処理を実行する際にフーリエ変換等の計算量の多い演算を行う必要がないので、高速な処理が可能となる。   The optical transfer characteristics stored in the storage unit 208 of the imaging apparatus are not limited to filters having two-dimensional pixel data, and may be optical transfer functions, point image intensity distribution functions, wavefront aberrations, pupil functions, and the like. However, when the capacity of the main memory (RAM capacity) in the imaging apparatus is small, high-speed processing cannot be performed as with an information processing apparatus with a large capacity. Therefore, data stored in the storage unit 208 is an optical transfer characteristic filter. It is preferable that If the stored optical transfer characteristic is a filter, it is not necessary to perform an operation with a large amount of calculation such as Fourier transform when executing the image restoration process, and thus high-speed processing is possible.

尚、本明細書におけるフィルタ群とは1画像に対して適用される1セットのフィルタ群のことであり、複数のフィルタ群とはそのセットが複数セット、記憶部に記憶されているということである。   The filter group in this specification is a set of filter groups applied to one image, and the plurality of filter groups means that a plurality of sets are stored in the storage unit. is there.

(実施形態3)
図11を参照して、第3の実施形態として本発明のプログラムがインストールされた画像処理システムについて説明する。実施形態3の画像処理システムは、記憶手段860を外部装置880に有する点と、記憶手段860に記憶されている光学伝達特性が回復フィルタそのものではない点が実施形態1と異なる。
撮像装置1、2はネガティブリードタイプの撮像光学系を有する撮像装置である。撮像装置3はポジティブリードタイプの撮像光学系を有する撮像装置である。
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 11, an image processing system in which the program of the present invention is installed will be described as a third embodiment. The image processing system according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the storage unit 860 is included in the external device 880 and the optical transfer characteristic stored in the storage unit 860 is not the recovery filter itself.
The imaging devices 1 and 2 are imaging devices having a negative lead type imaging optical system. The imaging device 3 is an imaging device having a positive lead type imaging optical system.

記憶手段860にはあらかじめ光学伝達関数の類似性に基づいて撮像装置1と撮像装置2が共通に使用可能な光学伝達関数No.1(光学伝達特性)と撮像装置3に対応した光学伝達関数No.2(光学伝達特性)が記憶されている。   The storage means 860 stores in advance optical transfer functions No. 1 that can be commonly used by the imaging apparatus 1 and the imaging apparatus 2 based on the similarity of the optical transfer functions. 1 (optical transfer characteristics) and the optical transfer function No. corresponding to the imaging device 3. 2 (optical transfer characteristic) is stored.

ここで、記憶手段860の光学伝達関数の保持の仕方について説明する。記憶手段860には、複数の光学伝達特性表現ベクトルを持った光学伝達特性表現空間の中に離散的に配置された光学伝達特性が記憶されている。ここで、光学伝達特性表現ベクトルとは光学伝達特性の性質を表現できるベクトルである。   Here, how to store the optical transfer function of the storage unit 860 will be described. The storage means 860 stores optical transfer characteristics discretely arranged in an optical transfer characteristic expression space having a plurality of optical transfer characteristic expression vectors. Here, the optical transfer characteristic expression vector is a vector that can express the property of the optical transfer characteristic.

光学伝達特性表現ベクトルとして、以下のような例が挙げられる。   Examples of the optical transfer characteristic expression vector include the following.

収差的な観点から見ると、ある撮影条件における結像特性は、球面収差成分や非点収差成分、コマ収差成分等の足し算で表現できる。これを数式的に記述したものがツェルニケ多項式であり、直交座標空間により表現される波面収差として知られている。   From the viewpoint of aberration, the imaging characteristics under a certain photographing condition can be expressed by adding a spherical aberration component, an astigmatism component, a coma aberration component, and the like. A mathematical description of this is the Zernike polynomial, which is known as wavefront aberration expressed by an orthogonal coordinate space.

また、収差を点像強度分布(PSF)の観点で見ると、球面収差は点像強度分布の回転対称な広がり成分、非点収差は点像強度分布の直交する2つの方向(例えはメリジオナル方向とサジタル方向)のアスペクト比成分として表現できる。   Further, when viewing the aberration from the viewpoint of the point spread (PSF), spherical aberration is a rotationally symmetric spreading component of the point spread, and astigmatism is two directions orthogonal to the point spread (for example, meridional direction). And the sagittal direction) aspect ratio component.

また、コマ収差は線対称な点像強度分布の対称軸内の非対称成分として表現できる。非対称成分の基準点としては、例えば、光束の中心を通る光線と撮像面の交点、絞りの中心を通る光線と撮像面の交点、あるいは、点像強度分布の重心等が挙げられる。コマ収差が発生している点像強度分布の例を図13に示す。コマ収差は、x1軸に関して非対称、x2軸に関して対称である。図13中のx1、x2は像面上の点像分布強度の中心を通り直交する座標軸を、θはx1軸を基準としたときのアジムス角を示している。点像強度分布の中心とは基準波長の主光線と像面の交点、あるいは基準波長の点像の重心である。   Further, coma aberration can be expressed as an asymmetric component in the symmetry axis of the point image intensity distribution that is line symmetric. Examples of the reference point of the asymmetric component include the intersection of the light beam passing through the center of the light beam and the imaging surface, the intersection of the light beam passing through the center of the stop and the imaging surface, or the center of gravity of the point image intensity distribution. An example of a point image intensity distribution in which coma aberration has occurred is shown in FIG. The coma aberration is asymmetric with respect to the x1 axis and symmetric with respect to the x2 axis. In FIG. 13, x1 and x2 indicate coordinate axes that pass through the center of the point image distribution intensity on the image plane and are orthogonal to each other, and θ indicates an azimuth angle with respect to the x1 axis. The center of the point image intensity distribution is the intersection of the principal ray at the reference wavelength and the image plane, or the center of gravity of the point image at the reference wavelength.

また、倍率色収差は異なる色成分の点像の重心ズレ成分として表現できる。成分とは例えばR、G、B等の色の成分である。   The lateral chromatic aberration can be expressed as a center-of-gravity shift component of point images of different color components. The component is, for example, a color component such as R, G, or B.

このような収差あるいは点像強度分布に基づいた表現を光学伝達特性表現ベクトルとして定義している。また、光学系が2倍の大きさになれば、点像の大きさも2倍になるので、点像の大きさを比例倍で規定する成分も光学伝達特性表現ベクトルの1つとして定義できる。   Expression based on such aberration or point image intensity distribution is defined as an optical transfer characteristic expression vector. Further, if the size of the optical system is doubled, the size of the point image is also doubled. Therefore, a component that defines the size of the point image as a proportional multiple can also be defined as one of the optical transfer characteristic expression vectors.

図12に光学伝達特性表現空間を模式的に示す。図12(a)は、球面収差成分、非点収差成分、コマ収差成分を各座標軸として、光学伝達特性を表現した空間の模式図である。非点収差がほぼ零に近いときの非点収差成分とコマ収差成分の軸に平行な断面の一部を示したのが図12(b)であり、横軸がコマ収差成分、縦軸が非点収差成分、そして離散的に配置された点像強度分布(PSF)を示している。   FIG. 12 schematically shows an optical transfer characteristic expression space. FIG. 12A is a schematic diagram of a space expressing optical transmission characteristics with the spherical aberration component, astigmatism component, and coma aberration component as coordinate axes. FIG. 12B shows a part of a cross section parallel to the axes of the astigmatism component and the coma aberration component when the astigmatism is almost zero. The horizontal axis represents the coma aberration component, and the vertical axis represents the coma aberration component. The astigmatism component and the point image intensity distribution (PSF) arranged discretely are shown.

記憶手段860には、光学伝達特性表現空間中の各点(黒丸)に対応する点像強度分布(光学伝達特性)が記憶されている。もちろん、格子点から外れた位置の状態に対応する光学伝達特性を記憶させても構わない。   The storage unit 860 stores a point image intensity distribution (optical transfer characteristic) corresponding to each point (black circle) in the optical transfer characteristic expression space. Of course, the optical transfer characteristic corresponding to the state of the position deviated from the lattice point may be stored.

このような光学伝達特性表現ベクトルを用いることにより、記憶手段860が、各撮像装置がとり得るすべての光学伝達特性に対応した回復フィルタを記憶しておかなくてもよい。つまり、代表点(特定の光学伝達特性)の中から近接点を選択し、その近接点の光学伝達特性から回復フィルタを生成すればよい。例えば、撮像装置の光学伝達特性が図12の大きな白丸で示した点である場合、記憶領域に記憶された光学伝達特性のうち、実際の光学伝達特性の点から最小距離に位置する光学伝達特性(図12(a)の小さい白丸)に基づいて回復フィルタを生成すればよい。あるいは、代表点と代表点を補間すればよい。これにより実際の光学伝達特性に対応する光学伝達特性を生成することが出来るので、各撮影条件に対応した回復フィルタを各々記憶する場合に比べ、データ量を削減できる。   By using such an optical transfer characteristic expression vector, the storage unit 860 does not have to store a recovery filter corresponding to all the optical transfer characteristics that each imaging device can take. That is, a proximity point may be selected from representative points (specific optical transfer characteristics), and a recovery filter may be generated from the optical transfer characteristics of the proximity point. For example, when the optical transfer characteristic of the imaging device is a point indicated by a large white circle in FIG. 12, among the optical transfer characteristics stored in the storage area, the optical transfer characteristic located at the minimum distance from the point of the actual optical transfer characteristic. A recovery filter may be generated based on (a small white circle in FIG. 12A). Alternatively, the representative point and the representative point may be interpolated. As a result, an optical transfer characteristic corresponding to the actual optical transfer characteristic can be generated, so that the amount of data can be reduced as compared with a case where a recovery filter corresponding to each photographing condition is stored.

尚、格子の分割数は、特定の座標軸に関して、その最小値(零)から最大値までを3分割から20分割する程度が望ましい。分割数(離散値の数)が3を下回ると予め記憶する光学伝達特性と実際の撮影条件あるいは撮像装置の光学伝達特性の差異が大きくなり、画像回復の効果が低減してしまう。また、分割数が20を超えると、予め記憶する光学伝達特性の数が多くなり、データ容量の削減効果が低くなってしまう。   It should be noted that the number of grid divisions is preferably such that the minimum value (zero) to the maximum value is divided from 3 to 20 with respect to a specific coordinate axis. When the number of divisions (the number of discrete values) is less than 3, the difference between the optical transfer characteristics stored in advance and the actual shooting conditions or the optical transfer characteristics of the image pickup apparatus increases, and the image restoration effect is reduced. On the other hand, when the number of divisions exceeds 20, the number of optical transfer characteristics stored in advance increases, and the data capacity reduction effect becomes low.

尚、図12(a)は3つのパラメータ(球面収差、コマ収差、非点収差、)により表わされる3次元の光学伝達特性表現空間としたが、例えば、倍率色収差成分等を加えた4つ以上の状態を表した4次元以上の光学伝達特性表現空間としてもよい。4つ以上の収差成分を軸として光学伝達特性を表現した空間とすることで、より高精度に画像回復を行うことができる。   FIG. 12A shows a three-dimensional optical transfer characteristic expression space represented by three parameters (spherical aberration, coma aberration, astigmatism). For example, four or more including a chromatic aberration component of magnification and the like are added. It may be a four-dimensional or more optical transfer characteristic expression space that represents the above state. By using a space that expresses optical transfer characteristics with four or more aberration components as axes, image restoration can be performed with higher accuracy.

以上説明したような、光学伝達特性表現空間を定義しておけば、同じ光学伝達特性の重複を抑制できるとともに、想定し得る光学伝達特性を網羅した光学伝達特性表現空間が構築できるため、効率的に画像処理システムのデータ容量を削減することができる。これにより、画像処理システムのデータ量を小さく抑えながらも、効率的に画像回復の効果を得ることが可能となる。   By defining the optical transfer characteristic expression space as described above, it is possible to suppress duplication of the same optical transfer characteristic and to construct an optical transfer characteristic expression space that covers all possible optical transfer characteristics. In addition, the data capacity of the image processing system can be reduced. As a result, it is possible to efficiently obtain an image restoration effect while keeping the data amount of the image processing system small.

実施形態3においては、光学伝達特性として点像強度分布を用いる形態について説明したが、記憶手段860に記憶されている光学伝達特性は実施形態1のように回復フィルタそのものであっても良い。あるいは、撮像装置の撮影条件に対応するザイデル収差のいずれか、点像強度分布関数、光学伝達関数、回復フィルタ、波面収差および瞳関数のいずれかであればよい。   In the third embodiment, the form using the point image intensity distribution as the optical transfer characteristic has been described. However, the optical transfer characteristic stored in the storage unit 860 may be the recovery filter itself as in the first embodiment. Alternatively, any one of Seidel aberrations corresponding to the imaging conditions of the imaging device, any of a point spread function, an optical transfer function, a recovery filter, a wavefront aberration, and a pupil function may be used.

再び図11の説明に戻る。撮像装置1からの特定情報802aは記憶手段860の光学伝達特性表現空間の座標として与えられる。光学伝達特性取得手段810はこの特定情報を外部装置880に渡し、記憶領域内の光学伝達関数から、指定の座標に対応する光学伝達関数を取得する。この際、外部装置に演算部があれば特定された光学伝達関数に対して補間処理を行った光学伝達関数を取得してもよい。   Returning to the description of FIG. The specific information 802a from the imaging device 1 is given as coordinates of the optical transfer characteristic expression space of the storage unit 860. The optical transfer characteristic acquisition means 810 passes this specific information to the external device 880, and acquires the optical transfer function corresponding to the designated coordinates from the optical transfer function in the storage area. At this time, if there is a calculation unit in the external device, an optical transfer function obtained by performing an interpolation process on the specified optical transfer function may be acquired.

例えば、図12(a)中の大きな白丸で示した状態が特定情報で指定された座標であるとする。特定情報で指定された座標またはその近傍の格子点に対応する光学伝達特性が存在する場合には、その格子点の光学伝達特性を取得して画像回復処理に用いることができる。   For example, assume that the state indicated by a large white circle in FIG. 12A is the coordinates specified by the specific information. When there is an optical transfer characteristic corresponding to the coordinates designated by the specific information or a lattice point in the vicinity thereof, the optical transfer characteristic of the lattice point can be acquired and used for image restoration processing.

特定情報が指定する座標またはその近傍(または、最も近い)に光学伝達特性の存在する格子点が存在しない場合には、特定情報で指定した座標から最も近い位置に存在する光学伝達特性に対して補間処理を行って、上記の座標での光学伝達特性を取得する。補間処理を行うことで、撮像装置の実際の光学伝達特性と特定情報が指定した光学伝達特性の差異をより小さくでき、より精度の高い画像回復処理を行うことができる。   When there is no grid point with optical transfer characteristics at the coordinates specified by the specific information or in the vicinity (or nearest), the optical transfer characteristics that are closest to the coordinates specified by the specific information Interpolation processing is performed to obtain optical transfer characteristics at the above coordinates. By performing the interpolation process, the difference between the actual optical transfer characteristic of the imaging apparatus and the optical transfer characteristic specified by the specific information can be further reduced, and more accurate image restoration process can be performed.

その他の方法として、特定情報で指定された座標と予め格納された光学伝達特性の光学伝達特性表現空間中の距離を算出し、最も距離の短いものを取得すればよい。
あるいは、光学伝達特性表現空間中の方向による重み付けを行い、光学伝達特性表現空間中の距離と方向ウェイトの積を評価関数として、その評価関数に基づいて補間処理のための光学伝達特性を取得することもできる。
As another method, the distance in the optical transfer characteristic expression space of the coordinates specified by the specific information and the optical transfer characteristic stored in advance may be calculated to obtain the one with the shortest distance.
Alternatively, weighting according to the direction in the optical transfer characteristic expression space is performed, and the product of the distance in the optical transfer characteristic expression space and the direction weight is used as an evaluation function, and the optical transfer characteristic for the interpolation processing is acquired based on the evaluation function. You can also.

その他の方法として例えば、記憶領域に格納される光学伝達特性に識別番号を割り振っておいて、特定情報として入力される識別番号と一致する光学伝達特性を取得する。あるいは、画像に付加(付帯)される特定情報を記憶領域上のアドレスと関連させ光学伝達特性を取得する方法も考えられる。あるいは複数の画像を解析して、光学伝達特性を取得してもよい。   As another method, for example, an identification number is assigned to the optical transmission characteristic stored in the storage area, and an optical transmission characteristic that matches the identification number input as the specific information is acquired. Alternatively, a method of acquiring optical transfer characteristics by associating specific information added (attached) to an image with an address on a storage area is also conceivable. Alternatively, a plurality of images may be analyzed to obtain optical transfer characteristics.

このように光学伝達特性取得手段は、特定情報が特定する光学伝達特性を取得することであり、この目的を達成する方法であれば、上記の方法に限定されず種々の方法をとることが可能である。   As described above, the optical transfer characteristic acquisition means is to acquire the optical transfer characteristic specified by the specific information, and any method can be used without being limited to the above method as long as this method is achieved. It is.

そして、回復フィルタ生成手段820は光学伝達特性取得手段810が取得した光学伝達関数である場合、の逆フーリエ変換を行い、回復フィルタを生成する。光学伝達特性が点像強度分布や光学伝達関数、波面収差で与えられている場合には、フーリエ変換や逆フーリエ変換を行うことにより回復フィルタを生成することができる。   Then, the recovery filter generation unit 820 performs an inverse Fourier transform of the optical transfer function acquired by the optical transfer characteristic acquisition unit 810 to generate a recovery filter. When the optical transfer characteristic is given by a point image intensity distribution, an optical transfer function, or a wavefront aberration, a recovery filter can be generated by performing Fourier transform or inverse Fourier transform.

一方、撮像装置から得られた画像に対してカメラ信号処理840aを行った画像に対して、回復フィルタ生成手段が生成した回復フィルタを使用して画像回復処理830が行われる。そして、画像処理装置870は、画像回復処理830により得られた回復画像に再びカメラ信号処理840bを行い、画像を出力する。   On the other hand, the image restoration process 830 is performed on the image obtained by performing the camera signal processing 840a on the image obtained from the imaging apparatus, using the restoration filter generated by the restoration filter generation unit. Then, the image processing device 870 performs camera signal processing 840b again on the recovered image obtained by the image recovery processing 830, and outputs an image.

以上の処理が、撮像装置2、撮像装置3に対しても行われる。主要な処理のフローは図7に示したものと同じであるので説明は割愛する。   The above processing is also performed on the imaging device 2 and the imaging device 3. Since the main processing flow is the same as that shown in FIG.

本発明は、各撮像装置のレンズタイプ、あるいはフォーカスタイプにより各撮像装置の光学伝達特性に類似性(似通った結像特性を示す)があることに着目した。そして、類似した光学伝達特性を代表する回復フィルタを予め記憶手段に記憶させることにより、データ容量を削減することを可能としている。そして、光学伝達特性取得手段が、特定情報が特定する光学伝達特性を取得し、該取得された光学伝達特性に基づいて画像回復を行うことで、データ容量を削減しつつ、良質な回復画像を得ることを可能としている。   The present invention pays attention to the similarity (indicating similar imaging characteristics) of the optical transfer characteristics of each imaging device depending on the lens type or focus type of each imaging device. A recovery filter representing similar optical transfer characteristics is stored in the storage means in advance, so that the data capacity can be reduced. Then, the optical transfer characteristic acquisition means acquires the optical transfer characteristic specified by the specific information, and performs image recovery based on the acquired optical transfer characteristic, thereby reducing the data capacity and obtaining a high-quality recovered image. It is possible to get.

実施形態3で説明したように、光学伝達特性が回復フィルタそのものではない場合には、回復フィルタ生成手段820によって、光学伝達特性の基づいた回復フィルタが生成される。この回復フィルタの生成にはフーリエ変換や逆フーリエ変換等の演算を使用しても良い。あるいは、光学伝達関数に対応する回復フィルタを一対一で記憶手段860、あるいは他の記憶領域に記憶しておき、その回復フィルタを使用してもよい。   As described in the third embodiment, when the optical transfer characteristic is not the recovery filter itself, the recovery filter generation unit 820 generates a recovery filter based on the optical transfer characteristic. An operation such as Fourier transform or inverse Fourier transform may be used to generate the recovery filter. Alternatively, a recovery filter corresponding to the optical transfer function may be stored one-to-one in the storage unit 860 or another storage area, and the recovery filter may be used.

尚、予め記憶された光学伝達特性を補間して画像回復処理に使用する光学伝達特性とする場合は、点像強度分布や光学伝達関数を使用すると補間精度を向上させることができる。この理由について再度図8を用いて説明する。図8(a)は11×11タップの回復フィルタの模式図である。図8(b)が示すように、回復フィルタは各タップ間の変動が激しいが、点像強度分布は図5(a)、(b)に示したように強度の変動が滑らかである。光学伝達関数も同様に強度の変動が滑らかである。この理由にから、補間処理を行う場合には点像強度分布や光学伝達関数を使用すると、補間精度を向上させることができる。   When the optical transfer characteristics stored in advance are interpolated to obtain the optical transfer characteristics used for the image restoration process, the interpolation accuracy can be improved by using the point image intensity distribution or the optical transfer function. The reason for this will be described again with reference to FIG. FIG. 8A is a schematic diagram of an 11 × 11 tap recovery filter. As shown in FIG. 8B, the recovery filter has a large fluctuation between taps, but the point image intensity distribution has a smooth fluctuation in intensity as shown in FIGS. 5A and 5B. Similarly, the optical transfer function has a smooth intensity fluctuation. For this reason, when performing an interpolation process, the interpolation accuracy can be improved by using a point image intensity distribution or an optical transfer function.

但し、補間処理に点像強度分布や光学伝達関数を使用する場合には、フーリエ変換や逆フーリエ変換を行って、回復フィルタに変換することが必要となる。このため処理に時間を要するが、フーリエ変換や逆フーリエ変換を行うことで、回復度合いに応じた回復フィルタを作成することが可能になる。一方、光学伝達特性として回復フィルタそのものを使用する場合は、フーリエ変換や逆フーリエ変換は行わなくて良いので高速な処理が可能であるが、前述のように画像回復処理の精度が落ちるので、精度と処理時間との兼ね合いが重要になる。   However, when a point image intensity distribution or an optical transfer function is used for the interpolation processing, it is necessary to perform Fourier transform or inverse Fourier transform to convert it into a recovery filter. For this reason, although processing takes time, it is possible to create a recovery filter corresponding to the degree of recovery by performing Fourier transform or inverse Fourier transform. On the other hand, when the recovery filter itself is used as the optical transfer characteristic, it is not necessary to perform Fourier transform or inverse Fourier transform, so that high-speed processing is possible. And trade-off time become important.

また、光学伝達特性をベクトルではなく、F(x,y,z)で光学伝達特性が表現できるような関数でもつことも考えられる。しかしながら、この場合に比べて、本実施形態で示したように光学伝達特性をベクトル(表現)として記憶する方が、データ量をより少なくすることができる場合が多いのでより好ましい。理由は、関数で作成した場合、精度によっては関数が複雑になり、データ量が多くなる場合があるからである。   It is also conceivable that the optical transfer characteristic is not a vector but a function that can express the optical transfer characteristic with F (x, y, z). However, compared to this case, it is more preferable to store the optical transfer characteristic as a vector (expression) as shown in the present embodiment because the amount of data can be reduced in many cases. The reason is that when the function is used, the function becomes complicated and the amount of data may increase depending on the accuracy.

尚、外部の記憶手段としては外部装置のストレージ領域やネットワーク上の領域を使用することも可能である。   As an external storage means, a storage area of an external device or an area on a network can be used.

その他の実施形態として、同じ撮像装置内であっても撮影条件によっては、その撮影条件における光学伝達特性に類似性を有する場合があるので、そのような場合は同じ光学伝達特性フィルタを用いて画像回復を行うという形態も可能である。この場合は、撮像装置内の記憶手段に、異なる撮影条件(特定情報)が同じ光学伝達特性を特定するような対応テーブルを記憶させると良い。また、互いに異なる複数の撮影条件の差(特定情報の差)がある範囲内であれば、同じ光学伝達特性を取得させるようにプログラムを構成してもよい。   In another embodiment, even in the same imaging device, depending on the shooting conditions, there may be similarities in the optical transfer characteristics under the shooting conditions. In such a case, an image using the same optical transfer characteristic filter is used. A form of recovery is also possible. In this case, it is preferable to store a correspondence table in which different shooting conditions (specific information) specify the same optical transfer characteristics in the storage unit in the imaging apparatus. In addition, the program may be configured to acquire the same optical transfer characteristics as long as there is a difference between a plurality of different imaging conditions (difference in specific information).

従来の技術では、撮像光学系の撮影条件によって変化する光学伝達特性に応じた画像回復を行うためには、予め各撮影条件に対応した大量のデータを記憶させておかなければならない。例えば、撮像光学系のズームポジション(焦点距離)、物体距離、絞り、画面内の各画素位置(像高)、防振レンズの位置等の撮影条件ごとに回復フィルタを大量に保持(記憶)しなければならない。しかし、この実施形態のように、異なる撮像条件であっても、その撮像条件における光学伝達特性に類似性があるならば、同じ光学伝達特性フィルタを使用して画像回復を行うことで、光学伝達特性フィルタに必要とされるデータ容量を削減することができる。   In the conventional technique, in order to perform image restoration according to the optical transfer characteristic that changes depending on the imaging condition of the imaging optical system, a large amount of data corresponding to each imaging condition must be stored in advance. For example, a large number of recovery filters are stored (stored) for each shooting condition such as the zoom position (focal length), object distance, aperture, pixel position (image height), image stabilization lens position, etc. There must be. However, as in this embodiment, even if the imaging conditions are different, if the optical transmission characteristics under the imaging conditions are similar, the optical transmission is performed by performing image restoration using the same optical transmission characteristics filter. The data capacity required for the characteristic filter can be reduced.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限
定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

100、101、102 撮像装置
200 画像処理装置
310 CPU
320 記憶手段
100, 101, 102 Imaging device 200 Image processing device 310 CPU
320 storage means

Claims (17)

画像を回復するための光学伝達特性を特定する特定情報を取得する特定情報取得ステップと、
異なる撮影条件により撮影された第1、第2の撮影画像に対して共通に使用される第1光学伝達特性と、第3の撮影画像に対して使用される第2光学伝達特性とが記憶された記憶手段から、前記特定情報により特定される光学伝達特性を取得する特性取得ステップと、
前記特性取得ステップにより取得された光学伝達特性を用いて回復画像を生成する回復ステップを情報処理装置に実行させることを特徴とするプログラム。
A specific information acquisition step of acquiring specific information for specifying an optical transfer characteristic for recovering an image;
A first optical transmission characteristic used in common for the first and second photographed images photographed under different photographing conditions and a second optical transmission characteristic used for the third photographed image are stored. A characteristic acquisition step of acquiring an optical transfer characteristic specified by the specific information from the storage means;
A program causing an information processing apparatus to execute a recovery step of generating a recovery image using the optical transfer characteristic acquired in the characteristic acquisition step.
ある撮影条件で撮影された撮影画像と、前記撮影条件に対応する特定情報とを取得する特定情報取得ステップと、
複数の光学伝達特性を記憶している記憶手段から、前記特定情報に基づいて特定の光学伝達特性を取得する特性取得ステップと、
前記特性取得ステップで取得した前記特定の光学伝達特性を用いて、前記撮影画像を回復する回復ステップと、
を情報処理装置に実行させるプログラムであって、
前記記憶手段が記憶している前記複数の光学伝達特性の1つが、互いに異なる複数の前記特定情報に対応していることを特徴とするプログラム。
A specific information obtaining step for obtaining a photographed image photographed under a certain photographing condition and specific information corresponding to the photographing condition;
A characteristic acquisition step of acquiring a specific optical transfer characteristic based on the specific information from a storage means storing a plurality of optical transfer characteristics;
A recovery step of recovering the captured image using the specific optical transfer characteristic acquired in the characteristic acquisition step;
Is a program that causes an information processing apparatus to execute
One of the plurality of optical transmission characteristics stored in the storage means corresponds to a plurality of different pieces of specific information.
前記第1、第2の撮影画像は、それぞれ異なる撮像装置で撮影された画像であることを特徴とする請求項1に記載のプログラム。   The program according to claim 1, wherein the first and second captured images are images captured by different imaging devices. 前記第1、第2の撮影画像は、それぞれ異なる撮影条件で撮影された画像であることを特徴とする請求項1に記載のプログラム。   The program according to claim 1, wherein the first and second photographed images are images photographed under different photographing conditions. 前記光学伝達特性は、前記撮影条件に対応するザイデル収差のいずれか、点像強度分布関数、光学伝達関数、回復フィルタ、波面収差および瞳関数のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載のプログラム。   The optical transfer characteristic is any one of Seidel aberration corresponding to the imaging condition, a point spread function, an optical transfer function, a recovery filter, a wavefront aberration, and a pupil function. 4. The program according to any one of 4 above. 前記光学伝達特性は、
実空間における、点像強度分布のアスペクト比成分、
実空間における、特定の方向に関して対称な点像強度分布の非対称な成分、
実空間における、点像強度分布の回転対称な広がり成分、
実空間における、点像強度分布の異なる色成分に関する重心ズレ成分、
実空間における、点像強度分布の大きさを比例倍で規定する成分、
のいずれかを軸とする光学伝達特性表現空間の座標に対応する光学伝達特性であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項に記載のプログラム。
The optical transfer characteristic is
Aspect ratio component of point image intensity distribution in real space,
An asymmetric component of the point spread distribution that is symmetric about a specific direction in real space,
A rotationally symmetric spread component of the point image intensity distribution in real space,
The center-of-gravity component for color components with different point image intensity distributions in real space,
A component that defines the size of the point image intensity distribution in real space as a proportional multiple;
6. The program according to claim 1, wherein the program is an optical transfer characteristic corresponding to a coordinate in an optical transfer characteristic expression space with any of the axes as an axis.
前記特定情報は、前記光学伝達特性表現空間の座標であることを特徴とする請求項6に記載のプログラム。   The program according to claim 6, wherein the specific information is coordinates of the optical transfer characteristic expression space. 前記特定情報は、焦点距離、Fナンバー、物体距離、像高のうちいずれかを含むことを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項に記載のプログラム。   The program according to any one of claims 1 to 7, wherein the specific information includes any one of a focal length, an F number, an object distance, and an image height. 前記特定情報は、撮像装置あるいは撮像光学系を識別可能な情報を含むことを特徴とする請求項1乃至7いずれか1項に記載のプログラム。   The program according to claim 1, wherein the specific information includes information capable of identifying an imaging apparatus or an imaging optical system. 前記特性取得ステップにより取得された光学伝達特性を補間する補間ステップを有し、
前記回復ステップは、前記補間ステップにより補間された光学伝達特性を用いて前記撮影画像を回復することを特徴とする請求項1乃至9いずれか1項に記載のプログラム。
An interpolation step for interpolating the optical transfer characteristic acquired by the characteristic acquisition step;
The program according to claim 1, wherein the restoration step restores the captured image using the optical transfer characteristic interpolated in the interpolation step.
前記特性取得ステップにより取得された光学伝達特性に基づいて前記撮影画像を回復する際に用いる回復フィルタを生成する回復フィルタ生成ステップを有することを特徴とする請求項1乃至10いずれか1項に記載のプログラム。   The recovery filter generation step of generating a recovery filter used when recovering the captured image based on the optical transfer characteristic acquired by the characteristic acquisition step. Program. 前記記憶手段に前記光学伝達特性を記憶させる記憶ステップを有することを特徴とする請求項1乃至11いずれか1項に記載のプログラム。   The program according to claim 1, further comprising a storage step of storing the optical transfer characteristic in the storage unit. 光学伝達特性を特定する特定情報を取得する特定情報取得手段と、
異なる撮影条件により撮影された第1、第2の撮影画像に対して共通に使用される第1光学伝達特性と、第3の撮影画像に対して使用される第2光学伝達特性とが記憶された記憶手段と、
前記特定情報により特定される光学伝達特性を前記記憶手段から取得する特性取得手段と、
前記特性取得手段により取得された光学伝達特性を用いて画像を回復し、回復画像を生成する回復手段を有することを特徴とする撮像装置。
Specific information acquisition means for acquiring specific information for specifying optical transfer characteristics;
A first optical transmission characteristic used in common for the first and second photographed images photographed under different photographing conditions and a second optical transmission characteristic used for the third photographed image are stored. Storage means,
Characteristic acquisition means for acquiring an optical transfer characteristic specified by the specific information from the storage means;
An imaging apparatus comprising: a recovery unit that recovers an image using the optical transfer characteristic acquired by the characteristic acquisition unit and generates a recovered image.
光学伝達特性を特定する特定情報を取得する特定情報取得手段と、
異なる撮影条件により撮影された第1、第2の撮影画像に対して共通に使用される第1光学伝達特性と、第3の撮影画像に対して使用される第2光学伝達特性とが記憶された記憶手段から、前記特定情報により特定される光学伝達特性を前記記憶手段から取得する特性取得手段と、
前記特性取得手段により取得された光学伝達特性を用いて画像を回復し、回復画像を生成する回復手段を有することを特徴とする画像処理装置。
Specific information acquisition means for acquiring specific information for specifying optical transfer characteristics;
A first optical transmission characteristic used in common for the first and second photographed images photographed under different photographing conditions and a second optical transmission characteristic used for the third photographed image are stored. Characteristic acquisition means for acquiring the optical transfer characteristic specified by the specific information from the storage means, from the storage means;
An image processing apparatus comprising: recovery means for recovering an image using the optical transfer characteristic acquired by the characteristic acquisition means and generating a recovered image.
光学伝達特性を特定する特定情報を取得する特定情報取得ステップと、
異なる撮影条件により撮影された第1、第2の撮影画像に対して共通に使用される第1光学伝達特性と、第3の撮影画像に対して使用される第2光学伝達特性とが記憶された記憶手段から、前記特定情報により特定される光学伝達特性を取得する特性取得ステップと、
前記特性取得ステップにより取得された光学伝達特性を用いて画像を回復し、回復画像を生成する回復ステップを有する画像処理方法。
A specific information acquisition step for acquiring specific information for specifying an optical transfer characteristic;
A first optical transmission characteristic used in common for the first and second photographed images photographed under different photographing conditions and a second optical transmission characteristic used for the third photographed image are stored. A characteristic acquisition step of acquiring an optical transfer characteristic specified by the specific information from the storage means;
An image processing method including a recovery step of recovering an image using the optical transfer characteristic acquired in the characteristic acquisition step and generating a recovered image.
複数の撮像装置と、光学伝達特性を用いて画像回復処理を行う画像処理装置とを有する画像処理システムであって、
前記複数の撮像装置は、撮影条件から光学伝達特性を特定するための特定情報と画像データを前記画像処理装置に出力する出力手段を有し、
前記画像処理装置は、前記画像処理装置の記憶領域にあらかじめ記憶された複数の光学伝達特性の中から前記特定情報が特定する回復用光学伝達特性を取得する光学伝達特性取得手段と、
前記回復用光学伝達特性を用いて、前記画像データを回復処理して回復画像を生成する回復処理手段を有することを特徴とする画像処理システム。
An image processing system having a plurality of imaging devices and an image processing device that performs image restoration processing using optical transfer characteristics,
The plurality of imaging devices have output means for outputting specific information and image data for specifying optical transfer characteristics from imaging conditions to the image processing device,
The image processing apparatus includes an optical transfer characteristic acquisition unit that acquires a recovery optical transfer characteristic specified by the specific information from a plurality of optical transfer characteristics stored in advance in a storage area of the image processing apparatus;
An image processing system comprising recovery processing means for generating a recovered image by recovering the image data using the recovery optical transfer characteristic.
互いに異なる撮像光学系の光学伝達特性が類似の特性を示す場合、前記光学伝達特性を代表する代表光学伝達特性を記憶装置に記憶させ、
前記光学伝達特性が類似の特性を示さない場合、前記光学伝達特性を記憶させる記憶ステップと、
前記記憶ステップにより記憶された代表光学伝達特性を用いて前記撮像光学系により撮影された撮影画像を回復処理する回復ステップを有することを特徴とする画像処理方法。
When the optical transfer characteristics of different imaging optical systems show similar characteristics, the representative optical transfer characteristic representing the optical transfer characteristic is stored in a storage device,
A storage step for storing the optical transfer characteristics if the optical transfer characteristics do not show similar characteristics;
An image processing method comprising: a recovery step of recovering a captured image captured by the imaging optical system using the representative optical transfer characteristic stored in the storage step.
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