JP4453734B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム、並びに撮像装置 - Google Patents
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Description
デジタルカメラは、一般に、本体に撮影した映像を表示する表示機能を備えており、撮影したその場で画像を確認できる。しかし、フォトレタッチソフトを用いた補正作業は、パーソナルコンピュータなどに画像を取り込んでからでないと実行できないため、作業が煩雑であり、かつ、撮影した画像をその場で補正することはできなかった。特に、撮影などのために外出している場合は、家に戻るまでぼけ補正を行うことができず、不便であった。
図1は、実施の形態に適用される発明の概念図である。本発明にかかる画像処理装置1は、補正対象の画像を選択する画像選択手段1a、対象画像のぼけ具合を判定するぼけ具合判定手段1b、対象画像のぼけを補正するぼけ補正手段1c、及び補正が施された画像を保存する画像保存手段1dを有し、画像を表示する画像表示装置2、及び画像データを記録する画像記録装置3が接続されている。なお、画像処理装置1、画像表示装置2、及び画像記録装置3は、個別の装置である必要はなく、1台の装置を構成する各処理部であってもよい。
このような画像処理装置1の動作及び画像処理方法について説明する。ユーザが操作を行って補正の対象画像を選択するなどして、対象画像の選択指示が画像処理装置1に入力される。選択指示が入力されると、画像選択手段1aは、必要であれば画像表示装置2に選択された画像を表示し、ぼけ具合判定手段1bに対象画像を通知する。ぼけ具合判定手段1bは、画像のぼけをモデル化した点拡がり関数に基づいて所定の復元フィルタを生成する。こうして生成された復元フィルタには、ぼけ具合に対応するぼけ度パラメータが含まれている。そこで、復元フィルタに含まれるぼけ度パラメータを変化させ、ぼけ度パラメータの値が異なる複数の復元フィルタを生成し、これを用いて対象画像全体あるいは一部領域、もしくはそれらを縮小した画像に適用して、ぼけの補正を行う。そして、補正された対象画像の復元度を評価し、評価の高い復元フィルタのぼけ度パラメータによって対象画像のぼけ具合を判定する。判定結果は、ぼけ補正手段1cに通知される。ぼけ補正手段1cは、対象画像に決定されたぼけ度パラメータに基づいて、対象画像全体に適用する復元フィルタを生成する。このとき復元フィルタは、対象画像の画像データと直接演算可能な空間フィルタとして生成される。生成された復元フィルタを対象画像に適用してぼけ補正を行い、補正画像を得る。生成された補正画像は、画像表示装置2に表示させるようにしてもよい。記録指示が入力されると、画像保存手段1dは、補正画像を画像記録装置3へ記録する。
G(u,v)= F(u,v)H(u,v)+N(u,v) ・・・(2)
となる。G(u,v)は観測画像g(x,y)をフーリエ変換した結果である。同様に、F(u,v)はf(x,y)、H(u,v)はh(x,y)、N(u,v)はn(x,y)をフーリエ変換した結果である。ここで、H(u,v)は、理想画像f(x,y)を劣化した観測画像g(x,y)に変換する伝達関数である。さらに、H(u,v)で両辺を割ると、
g(x,y) → G(u,v) ・・・(5)
これは、式(4)に示した復元フィルタを用いた補正演算を容易にするための前処理である。
第3に、フーリエ変換された観測画像G(x,y)と、復元フィルタ1/Hw(u,v)とを乗算し、F^(u,v)を得る。
これを逆フーリエ変換することにより、復元画像f^(x,y)を得る。
F^(u,v) → f^(x,y) ・・・(8)
以上の処理手順が実行されることにより、観測画像g(x,y)のぼけを補正し、理想画素との誤差を最小とする復元画像f^(x,y)が得られる。
f^(x,y)= g(x,y)* hw(x,y) ・・・(10)
と表すことができる。これは、通常の空間フィルタとまったく同じ形であり、空間フィルタ処理と同様の手順で復元処理を行うことができることになる。以下、このように空間フィルタ化された復元フィルタを用いたぼけ補正(画像復元)処理について説明する。
[ステップS01] 画像のぼけのモデルの点拡がり関数h(x,y)をフーリエ変換し、復元フィルタ1/Hw(u,v)を求める。復元フィルタの生成は、上述のように、点拡がり関数h(x,y)をフーリエ変換したH(u,v)を、式(4)に用いて生成する。Γは、適宜設定される。この復元フィルタ1/Hw(u,v)は、周波数領域の復元フィルタである。
まず、以下に説明するぼけ補正処理で用いる点拡がり関数及び復元フィルタについて説明する。実施の形態では、ぼけ現象を表す点拡がり関数を2次元ガウス分布と仮定する。2次元ガウス分布は、正規分布であり、
図4は、あるぼけ度σで生成された復元フィルタの一例である。(A)は、ぼけ度σ=0.4のガウス分布の±3σまでを包括したガウシアンフィルタh(x,y)を記述したものである。(B)は、同様に、σ=0.5のガウシアンフィルタh(x,y)を表したものである。
このようにして作成された復元フィルタを直接観測画像に適用することにより、ぼけが補正された補正画像が得られる。このとき行われる演算は、定数係数の積和演算の繰り返しであり、撮像装置で一般的に行われる空間フィルタの演算と同様である。
図5は、撮像装置におけるぼけ補正処理の一例の手順を示した図である。
続いて、処理の詳細を、同定用画像生成処理、ぼけ度の同定処理、及びぼけ補正処理の順に説明する。
補正対象に指定された原画像から、ぼけ度の同定処理に用いるミニ原画像を作成するまでの処理を行う。図6は、同定用画像生成処理の手順を示したフローチャートである。
ミニ原画像にぼけ度σiの異なる復元フィルタσiを適用し、補正された画像の復元度を評価して対象画像に適合するぼけ度σ0を同定する処理を行う。ここでは、画像の復元度の評価方法として、エッジ量を用いる。図7は、ぼけ度の同定処理の手順を示したフローチャートである。
[ステップS135] 同定用復元フィルタσiによって補正された補正ミニ原画像305の各画素のエッジの強さを算出する。算出は、ステップS131と同様の方法で行う。算出されたエッジをDi(x,y)とする。そして、算出された補正画像のエッジDi(x,y)と、ステップS131で算出された原画像のエッジW(x,y)とを用いて、エッジ量を算出する。エッジ量E(i)は、
図8は、ぼけ度σiとエッジ量との関係を示した図である。図の横軸は、ぼけ度σi、縦軸はエッジ量E(i)を示している。なお、エッジ量は、原画像のエッジ量を1としている。
ここで、エッジ量算出処理の一例を説明する。
なお、画像のエッジを求める式(15)及び式(16)は、それぞれ、
(c)ぼけ補正処理
対象画像に適用する復元フィルタの生成から、対象画像にぼけ補正処理を施した補正画像の生成までの処理を行う。図9は、ぼけ補正処理の手順を示したフローチャートである。
以上の処理手順が実行されることにより、同定された最適なぼけ度σ0を用いて、最適な復元フィルタσ0が生成され、対象の原画像のぼけ補正が行われる。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、画像処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM、CD−ROM(Compact Disc)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
Claims (9)
- 画像のぼけ具合に応じた復元フィルタを用いて、入力された画像のぼけを補正する画像処理装置において、
補正の対象画像を入力し、画像のぼけ具合に対応付けられるぼけ度パラメータを含む復元フィルタを前記ぼけ度パラメータの値を変化させて前記対象画像に適用し、前記対象画像の各要素におけるエッジの強さと、前記ぼけ度パラメータの値の異なるそれぞれの前記復元フィルタによって補正された補正後の対象画像の各画素におけるエッジの強さと、に基づいて前記補正後の対象画像のエッジ量を算出し、算出した前記エッジ量が最も大きく変化する前記復元フィルタを検出し、検出した前記復元フィルタの前記ぼけ度パラメータの値によって前記対象画像のぼけ具合を判定するぼけ具合判定手段と、
判定された前記対象画像のぼけ具合に応じた前記ぼけ度パラメータに基づいて対象画像用の復元フィルタを設定し、前記対象画像用の復元フィルタを用いて前記対象画像のぼけを補正するぼけ補正手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記ぼけ具合判定手段は、前記ぼけ度パラメータを含む画像のぼけ具合をモデル化した所定の拡がり関数をフーリエ変換して伝達関数を算出し、前記伝達関数に基づいて周波数領域の復元フィルタを生成し、前記周波数領域の復元フィルタを逆フーリエ変換して空間領域の復元フィルタに変換して前記対象画像に適用することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記ぼけ具合判定手段は、前記拡がり関数として、2次元ガウス分布を用いることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- 前記ぼけ具合判定手段は、前記伝達関数をウィーナフィルタ化して前記周波数領域の復元フィルタを生成することを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
- 前記ぼけ具合判定手段は、前記対象画像から輝度成分を抽出し、抽出された前記輝度成分のみの対象画像を用いて前記対象画像のぼけ具合を判定し、
前記ぼけ補正手段は、前記輝度成分のみの対象画像に前記復元フィルタを適用してぼけの補正を行い、補正が施された前記輝度成分のみの対象画像と、前記対象画像の色成分とを合成して前記対象画像の補正画像を生成する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記ぼけ具合判定手段は、前記対象画像の縮小、前記対象画像の一部領域の切り取り、または、前記対象画像の縮小と一部領域の切り取りを行って、ミニ画像を生成するとともに、前記ミニ画像の大きさに適したサイズの前記復元フィルタを生成し、前記ミニ画像を対象としてぼけ具合の判定を行う、ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 画像のぼけ具合に応じた復元フィルタを用いて、入力された画像のぼけを補正する画像処理方法において、
ぼけ具合判定手段が、補正の対象画像を入力し、画像のぼけ具合に対応付けられるぼけ度パラメータを含む復元フィルタを前記ぼけ度パラメータの値を変化させて前記対象画像に適用し、前記対象画像の各要素におけるエッジの強さと、前記ぼけ度パラメータの値の異なるそれぞれの前記復元フィルタによって補正された補正後の対象画像の各画素におけるエッジの強さと、に基づいて前記補正後の対象画像のエッジ量を算出し、算出した前記エッジ量が最も大きく変化する前記復元フィルタを検出し、検出した前記復元フィルタの前記ぼけ度パラメータの値によって前記対象画像のぼけ具合を判定する手順と、
ぼけ補正手段が、判定された前記対象画像のぼけ具合に応じた前記ぼけ度パラメータに基づいて対象画像用の復元フィルタを設定し、前記対象画像用の復元フィルタを用いて前記対象画像のぼけを補正する手順と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 - 画像のぼけ具合に応じた復元フィルタを用いて、入力された画像のぼけを補正する処理を行う画像処理プログラムにおいて、
コンピュータを、
補正の対象画像を入力し、画像のぼけ具合に対応付けられるぼけ度パラメータを含む復元フィルタを前記ぼけ度パラメータの値を変化させて前記対象画像に適用し、前記対象画像の各要素におけるエッジの強さと、前記ぼけ度パラメータの値の異なるそれぞれの前記復元フィルタによって補正された補正後の対象画像の各画素におけるエッジの強さと、に基づいて前記補正後の対象画像のエッジ量を算出し、算出した前記エッジ量が最も大きく変化する前記復元フィルタを検出し、検出した前記復元フィルタの前記ぼけ度パラメータの値によって前記対象画像のぼけ具合を判定するぼけ具合判定手段、
判定された前記対象画像のぼけ具合に応じた前記ぼけ度パラメータに基づいて対象画像用の復元フィルタを設定し、前記対象画像用の復元フィルタを用いて前記対象画像のぼけを補正するぼけ補正手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 撮像した画像に対し、所定のフィルタを用いた加工処理を行う撮像装置において、
補正の対象画像が選択されると、画像のぼけ具合に対応付けられるぼけ度パラメータを含む復元フィルタを前記ぼけ度パラメータの値を変化させて前記対象画像に適用し、前記対象画像の各要素におけるエッジの強さと、前記ぼけ度パラメータの値の異なるそれぞれの前記復元フィルタによって補正された補正後の対象画像の各画素におけるエッジの強さと、に基づいて前記補正後の対象画像のエッジ量を算出し、算出した前記エッジ量が最も大きく変化する前記復元フィルタを検出し、検出した前記復元フィルタの前記ぼけ度パラメータの値によって前記対象画像のぼけ具合を判定するぼけ具合判定手段と、
判定された前記対象画像のぼけ具合に応じた前記ぼけ度パラメータに基づいて対象画像用の復元フィルタを設定し、前記対象画像用の復元フィルタを用いて前記対象画像のぼけを補正するぼけ補正手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
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