JP4590355B2 - 画像処理装置及び画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置における、光学ローパスフィルター等の表面に付着した異物による画質劣化を抑制する技術に関する。

近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどのように、ＣＣＤ等の撮像素子を用いて画像信号を生成し、それをデータとして記録する撮像装置が数多く出回るようになってきている。デジタルカメラでは、従来記録媒体として使用していた感光フィルムが不要になり、これに代わって半導体メモリカードやハードディスク装置等のデータ記録媒体にデータ化された画像を記録する。これらのデータ記録媒体はフィルムと違って何度でも書き込み、消去が可能であるので、消耗品にかかる経費が少なくて済み、大変便利である。

通常、デジタルカメラには撮像画像を随時表示可能なＬＣＤ（液晶表示器）モニタ装置と、着脱可能な大容量記憶装置が搭載されている。

これら二つの装置を備えたデジタルカメラを利用すると、従来消耗品として使用してきた記録媒体であるフィルムが不要になるばかりでなく、撮像した画像をＬＣＤモニタ装置に表示してその場で直ちに確認できる。したがって、満足の得られない画像データはその場で消去したり、必要に応じて再撮影したりすることが可能となり、フィルムを用いる銀塩カメラと比較すると、写真撮影の効率が飛躍的に高まったと言える。

このような利便性と撮像素子の多画素化などの技術革新により、デジタルカメラの利用範囲は拡大しており、近年では一眼レフ方式などレンズ交換が可能なデジタルカメラも多くなってきている。
特開２００４-２２２２３１号公報

しかしながら、デジタルカメラでは、撮像素子、または撮像素子に固定された撮像素子保護ガラス、光学フィルター等の表面上や光学系（以下、まとめて撮像素子光学系部品）にゴミ、ほこりなどの異物（以下、単にゴミ）が付着する場合がある。このように撮像素子光学系部品にゴミが付着すると、そのゴミによって光が遮られ、その部分が撮影されないなど、撮影した画像の品質が低下するという問題があった。

デジタルカメラに限らず銀塩フィルムを用いるカメラにおいても、フィルム上にゴミが存在すると写りこんでしまう問題はあったが、フィルムの場合は１コマごとにフィルムが移動するため、全てのコマに同様のゴミが写りこむことは大変稀である。

しかし、デジタルカメラの撮像素子は移動せず、共通した撮像素子で撮影を行うため、撮像素子光学系部品に一度ゴミが付着すると、多くのコマ（撮影画像）に同様のゴミが写りこんでしまう。特にレンズ交換式のデジタルカメラにおいては、レンズ交換時にカメラ内にゴミが入り込みやすいという問題がある。

したがって、撮影者は撮像素子光学系部品へのゴミの付着に常時気を使わねばならず、ゴミのチェックや清掃に多くの労力を費やしていた。特に撮像素子は、カメラ内部の比較的奥まったところに配置されているため、清掃やゴミの確認は容易ではない。

さらにレンズ交換式のデジタルカメラでは、レンズ着脱によりゴミの侵入が容易であるばかりでなく、レンズ交換式デジタルカメラの多くは撮像素子の直前にフォーカルプレーンシャッターを配置しており、撮像素子光学系部品上にゴミが付着しやすい。

このような撮像素子上のゴミは、通常撮像素子の表面にではなく、保護用のガラスや光学フィルター上に付着しているため、撮影レンズの絞り値や瞳位置の距離により結像状態が異なる。即ち、絞りが開放値に近いとぼやけてしまい、小さいゴミが付着していたとしてもほとんど影響が無くなるが、逆に絞り値が大きくなるとはっきり結像し画像に影響を与えててしまう。

そこで、レンズの絞りを絞った状態で白い壁などを撮影し、撮像素子上のゴミだけが写った画像を予め用意して通常撮影画像と組み合わせて使用することで、ゴミを目立たなくする方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法では、ゴミ検出用に撮影した画像と、それに関連付ける本撮影画像群との対応付けを常に意識しなくてはならず、煩わしいという問題があった。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子や撮像素子に固定された保護ガラス、フィルター等にゴミが付着した場合でも、撮影画像への影響を抑制できるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる画像処理装置は、撮影画像データに関連付けられて記録されている、撮像手段の撮像画面内における異物の位置及び大きさの情報である異物情報と、同じく撮影画像データに関連付けられて記録されている、前記撮影画像データの取得時に使用したレンズのレンズ情報と、を抽出する情報抽出手段と、前記情報抽出手段により抽出された異物情報を、前記情報抽出手段により抽出された前記レンズ情報に基づいて第２の異物情報に変換する変換手段と、前記第２の異物情報に基づいて、前記撮影画像データにおける異物に対応する画素を補間処理する補間手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係わる画像処理方法は、撮影画像データに関連付けられて記録されている、撮像手段の撮像画面内における異物の位置及び大きさの情報である異物情報と、同じく撮影画像データに関連付けられて記録されている、前記撮影画像データの取得時に使用したレンズのレンズ情報と、を抽出する情報抽出工程と、前記情報抽出工程において抽出された異物情報を、前記情報抽出工程において抽出された前記レンズ情報に基づいて第２の異物情報に変換する変換工程と、前記第２の異物情報に基づいて、前記撮影画像データにおける異物に対応する画素を補間処理する補間工程と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係わるプログラムは、上記の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子や撮像素子に固定された保護ガラス、フィルター等にゴミが付着した場合でも、撮影画像への影響を抑制することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、カメラ本体でゴミを検出して、ゴミ補正データを画像データに添付し、カメラ外部の画像処理装置で、画像データに添付されたゴミ補正データを用いて画像データからゴミ除去処理を行なう場合について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置としてのレンズ交換式一眼レフデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。

図１において、マイクロコンピュータ４０２は、撮像素子（本実施形態ではＣＣＤ）４１８が出力する画像データの処理や、ＬＣＤモニタ装置４１７の表示制御をはじめ、カメラ全体の動作を制御する。

スイッチ（ＳＷ１）４０５は、レリーズボタン１１４（図２参照）の半押し状態でオンになり、スイッチ（ＳＷ１）４０５がオンすると本実施形態のデジタルカメラは撮影準備状態になる。スイッチ（ＳＷ２）４０６は、レリーズボタン１１４が最後まで押された状態（全押し状態）でオンし、スイッチ（ＳＷ２）４０６がオンすると本実施形態のデジタルカメラは撮影動作を開始する。

レンズ制御回路４０７は、撮影レンズ２００（図３参照）との通信およびＡＦ（オートフォーカス）時の撮影レンズ２００の駆動制御や絞り羽根の駆動制御を行う。

また図１において、外部表示制御回路４０８は、外部表示装置（ＯＬＣ）４０９や、ファインダ内の表示装置（不図示）の制御を行う。スイッチセンス回路４１０は、カメラに設けられた電子ダイヤル４１１を含む多数のスイッチ類の信号をマイクロコンピュータ４０２に伝える。

ストロボ発光調光制御回路４１２は、Ｘ接点４１２ａを介して接地されており、外部ストロボの制御を行う。測距回路４１３は、ＡＦのための被写体に対するデフォーカス量を検出する。測光回路４１４は、被写体の輝度を測定する。

シャッター制御回路４１５はシャッターの制御を行い、撮像素子に対して適正な露光を行う。ＬＣＤモニタ装置４１７とバックライト照明装置４１６は、画像表示装置を構成している。記録装置４１９は例えばカメラ本体に着脱可能なハードディスクドライブや半導体メモリカード等である。

また、マイクロコンピュータ４０２には、Ａ／Ｄコンバータ４２３、画像バッファメモリ４２４、ＤＳＰなどからなる画像処理回路４２５、撮像素子内の所定画素そのものに欠陥があることを記憶している画素欠陥位置メモリ４２６が接続されている。また、ゴミによる画像不良を起こしている撮像素子内の画素位置を記憶しているゴミ位置メモリ４２７も接続されている。なお、画素欠陥位置メモリ４２６およびゴミ位置メモリ４２７は不揮発性メモリを用いることが好ましい。また、画素欠陥位置メモリ４２６とゴミ位置メモリ４２７は、同一メモリ空間の異なるアドレスを用いて記憶しても良い。

また、４２７は、マイクロコンピュータ４０２が実行するプログラム等を記憶する不揮発性のメモリである。

図２は、本実施形態に係るデジタルカメラの外観を示す斜視図、図３は図２の垂直断面図である。

図２において、カメラ本体１００の上部には、ファインダ観察用の接眼窓１１１、ＡＥ（自動露出）ロックボタン１１２、ＡＦの測距点選択ボタン１１３、撮影操作をするためのレリーズボタン１１４が設けられている。また、電子ダイヤル４１１、撮影モード選択ダイヤル１１７、および外部表示装置４０９も設けられている。電子ダイヤル４１１は、他の操作ボタンと併用してカメラに数値を入力したり、撮影モードを切り換えたりするための多機能信号入力装置である。また、外部表示装置４０９は、液晶表示装置から構成され、シャッタースピード、絞り、撮影モードなどの撮影条件や、他の情報を表示する。

また、カメラ本体１００の背面には、撮影された画像や各種設定画面などを表示するＬＣＤモニタ装置４１７、ＬＣＤモニタ装置４１７をオン／オフするためのモニタスイッチ１２１、十字配置スイッチ１１６、およびメニューボタン１２４が設けられている。

十字配置スイッチ１１６は、上下左右に配された４つのボタンと、中央に配されたＳＥＴボタンを有し、ユーザがＬＣＤモニタ装置４１７に表示されるメニュー項目などの選択や実行をカメラに指示するために用いられる。

メニューボタン１２４は、ＬＣＤモニタ装置４１７にカメラの各種設定を行うためのメニュー画面を表示させるためのボタンである。例えば、撮影モードを選択、設定する時は、このメニューボタン１２４を押した後、十字配置スイッチ１１６の上下左右のボタンを操作して希望のモードを選択し、希望のモードが選択された状態でＳＥＴボタンを押すことにより設定が完了する。このメニューボタン１２４と十字配置スイッチ１１６は、後述するゴミモードの設定や、ゴミモードの際の表示モード設定および識別マークの設定にも使用される。

本実施形態のＬＣＤモニタ装置４１７は透過型であるため、ＬＣＤモニタ装置の駆動だけでは画像を視認することはできず、必ずその裏面には図３に示すようにバックライト照明装置４１６が必要である。このようにＬＣＤモニタ装置４１７とバックライト照明装置４１６は画像表示装置を構成している。

図３に示すように、撮像光学系の撮影レンズ２００はカメラ本体１００に対してレンズマウント２０２を介して着脱可能である。図３において２０１は撮影光軸、２０３はクイックリターンミラーである。

クイックリターンミラー２０３は撮影光路中に配置され、撮影レンズ２００からの被写体光をファインダ光学系に導く位置（図３に示す位置、斜設位置と呼ぶ）と撮影光路外に退避する位置（退避位置と呼ぶ）との間で移動可能である。

図３において、ピント板２０４上にはクイックリターンミラー２０３からファインダ光学系に導かれる被写体光が結像される。２０５はファインダの視認性を向上させるためのコンデンサレンズ、２０６はペンタゴナルダハプリズムであり、ピント板２０４およびコンデンサレンズ２０５を通った被写体光をファインダ観察用の接眼レンズ２０８および測光センサ２０７に導く。

２０９、２１０はそれぞれシャッターを構成する後幕と先幕で、これら後幕２０９、先幕２１０の開放によって後方に配置されている固体撮像素子である撮像素子４１８が必要時間だけ露光される。撮像素子によって画素毎の電気信号に変換された撮影画像は、Ａ／Ｄコンバータ４２３や画像処理回路４２５などによって処理され、画像データとして記録装置４１９に記録される。

撮像素子４１８はプリント基板２１１に保持されている。このプリント基板２１１の後方には、もう一枚のプリント基板である表示基板２１５が配置されている。この表示基板２１５の反対側の面にＬＣＤモニタ装置４１７およびバックライト照明装置４１６が配置されている。

４１９は画像データを記録する記録装置、２１７は電池（携帯用電源）である。この記録装置４１９および電池２１７は、カメラ本体に対して着脱可能である。

（ゴミ検出処理）
図４は、本実施形態に係るデジタルカメラにおけるゴミ検出処理（ゴミによって画像不良が生じている画素位置の検出処理）を説明するフローチャートである。当該処理は、マイクロコンピュータ４０２がメモリ４２７に記憶されたゴミ検出処理プログラムを実行することにより実施される。

ゴミ検出処理は、ゴミ検出用画像を撮像することにより行われる。ゴミ検出処理を行う場合、面光源装置の出射面や白い壁などの均一な色を持つ面にレンズ２００の撮影光軸２０１を向けてカメラを設置し、ゴミ検出の準備を行なう。または、本体マウント２０２にゴミ検出用のライトユニット（レンズの代わりに装着する小型の点光源装置）を装着し、ゴミ検出の準備を行う。ライトユニットの光源は例えば白色ＬＥＤが考えられ、発光面のサイズを予め定めた絞り値（例えば、本実施形態ではＦ６４）相当になるように調整するのが望ましい。

本実施形態では、通常の撮影レンズを用いた場合について説明するが、上記のライトユニットをレンズマウント２０２に取り付けてゴミ検出を行っても良い。このように、本実施形態においてゴミ検出用画像は、均一な色を有する画像である。

準備が終了した後、例えば十字スイッチ１１６からゴミ検出処理の開始が指示されると、マイクロコンピュータ４０２は、まず絞りの設定を行う。撮像素子近傍のゴミはレンズの絞り値によって結像状態が変わり、レンズの瞳位置によって位置が変化する。したがって、ゴミ補正データにはゴミの位置や大きさに加え、検出時の絞り値とレンズの瞳位置を保持する必要がある。

ただし、ゴミ補正データを作成する段階で、異なるレンズを用いたとしても常に同じ絞り値を使うことを予め決めておけば、必ずしもゴミ補正データ内に絞り値を保持する必要はない。また、瞳位置に関してもライトユニットを用いたり、特定のレンズのみの使用を許可することで、同様に必ずしもゴミ補正データ内に瞳位置を保持する必要はなくなる。つまり、ゴミ補正データを作成する段階において、使用するレンズを複数許したり、絞り込む絞り値を適宜変更する場合には、検出時の絞り値とレンズの瞳位置を、ゴミ補正データ内に保持する必要があると言える。なお、ここで瞳位置とは、射出瞳の撮像面（焦点面）からの距離をいう。

ここでは、例えばＦ１６を指定する（ステップＳ２１）。

次にマイクロコンピュータ４０２はレンズ制御回路４０７に対し、撮影レンズ２００の絞り羽根制御を行わせ、ステップＳ２１で指定された絞り値に絞りを設定する（ステップＳ２２）。さらに、フォーカス位置を無限遠に設定する（ステップＳ２３）。

撮影レンズの絞り値とフォーカス位置が設定されると、ゴミ検出モードでの撮影を実行する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４で行う撮像処理ルーチンの詳細に関しては図９を用いて後に説明する。撮影された画像データは、バッファメモリ４２４に格納される。

撮影が終了すると、撮影時の絞り値とレンズ瞳位置を取得する（ステップＳ２５）。画像処理回路４２５に画像バッファメモリ４２４に記憶されている撮影画像の各画素に対応するデータを呼び出す（ステップＳ２６）。画像処理回路４２５は、図６に示す処理を行い、ゴミが存在する画素の位置と大きさを取得する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７で取得したゴミが存在する画素の位置と大きさ、およびステップＳ２５で取得した絞り値とレンズ瞳位置情報を、ゴミ位置メモリ４２７に登録する（ステップＳ２８）。ここで、前述したライトユニットを用いた場合には、レンズ情報を取得できない。そこで、レンズ情報が取得できない場合は、ライトユニットを使ったと判断し、予め定められたレンズ瞳位置情報と、ライトユニットの光源径から算出される換算絞り値を登録する。

ここで、ステップＳ２８において、予め画素欠陥位置メモリに記録されている製造時からの不良画素（画素欠陥）の位置と、読み出した画素データの位置を比べて画素欠陥であるかどうかを確認する。そして、画素欠陥によるものでは無いと判断された領域のみ、ゴミ位置メモリ４２７に位置を登録しても良い。

ゴミ位置メモリ４２７に格納されるゴミ補正データのデータ形式例を図５に示す。図５に示した通り、ゴミ補正データには、検出用画像撮影時の、レンズ情報とゴミの位置、大きさの情報が格納される。このゴミ補正データは、通常撮影時に画像データの撮影時情報と共に画像に付加し、後に説明するゴミ除去処理で利用する。

具体的には、検出画像撮影時のレンズ情報として、検出画像撮影時における実際の絞り値（Ｆ値）と、そのときのレンズ瞳位置を格納する。続いて記憶領域に検出したゴミ領域の数（整数値）を格納し、これに続き、個々の具体的なゴミ領域のパラメータを、ゴミ領域の数だけ繰返して格納する。ゴミ領域のパラメータは、ゴミの半径（例えば２バイト）、有効画像領域における中心のｘ座標（例えば２バイト）、おなじく中心のｙ座標（例えば２バイト）の３つの数値のセットである。

ゴミ位置メモリ４２７の大きさ等によりゴミ補正データサイズに制限がある場合、ステップＳ２７で得たゴミ領域の先頭から優先してデータを格納する。これは、ステップＳ２７のゴミ領域取得ルーチン内では、後述するようにゴミ領域を、目立つゴミの順にソートするからである。

（ゴミ領域取得ルーチン）
次に、図６から図８を用いて、ステップＳ２７で行うゴミ領域取得ルーチンの詳細について述べる。

図７に示すように、呼び出した画像データをメモリ上に展開し、予め定められたブロック単位で処理を行う。これは、レンズやセンサ特性に起因する周辺減光に対応するためである。周辺減光とは、レンズの中央部に比べ周辺部の輝度が落ちてしまう現象であり、レンズの絞りを小さくすることである程度軽減されることが知られている。しかし、絞りを絞った状態でも、撮影画像に対して予め定められたスレッショルド値でゴミ位置の判定を行うと、レンズによっては周辺部のゴミが正確に検出できなくなるという問題がある。そこで、画像をブロック分割して周辺減光の影響を軽減する。

単純にブロック分割すると、ブロックとブロックの間でスレッショルド値が異なる場合、ブロック間をまたぐゴミの検出結果がずれてしまうという問題がある。そこで、ブロック間をオーバーラップさせ、オーバーラップ領域を構成するブロックのいずれかでゴミと判定された画素をゴミ領域として扱う。

ブロック内のゴミ領域判定は、図６に示す処理の流れで行う。まず、ブロック内の最大輝度Ｌmax、平均輝度Ｌaveを算出し、次式を用いてブロック内のスレッショルド値Ｔ１を算出する。

Ｔ１＝Ｌave×０.６ + Ｌmax×０.４
次に、スレッショルド値を超えない画素をゴミ画素とし（ステップＳ６１）、ゴミ画素によって構成される孤立領域を各々一つのゴミ領域ｄｉ（ｉ＝０，１，…，ｎ）とする（ステップＳ６２）。図８に示すように、ゴミ領域毎に、ゴミ領域を構成する画素の水平方向の座標の最大値Ｘmaxおよび最小値Ｘmin、垂直方向の座標の最大値Ｙmaxおよび最小値Ｙminを求め、ゴミ領域ｄｉのサイズを表す半径ｒｉを次式によって算出する（ステップＳ６３）。

ｒｉ＝√[｛（Ｘmax−Ｘmin）／２｝²−｛（Ｙmax−Ｙmin）／２｝²]
Ｘmax、Ｘmin、Ｙmax、Ｙminとｒｉの関係を、図８に示す。

その後ステップＳ６４で、ゴミ領域毎の平均輝度値を算出する。

ゴミ位置メモリ４２７のサイズによる制限などにより、ゴミ補正データのデータサイズが制限されている場合がある。このような場合に対応するために、ゴミ位置情報を、大きさやゴミ領域の平均輝度値によってソートする（ステップＳ６５）。本実施形態では、ｒｉの大きい順にソートする。ｒｉが等しい場合、平均輝度値の低い順にソートする。このようにすることで、目立つゴミを優先してゴミ補正データに登録することが出来る。なお、ソート済みのゴミ領域をＤｉ、ゴミ領域Ｄｉの半径をＲｉとする。

なお、予め定められたサイズより大きいゴミ領域がある場合、ソートの対象から外し、ソート済みゴミ領域リストの末尾に配置しても良いことは言うまでもない。大きいゴミ領域については、後に補間処理をするとかえって画質を低下させる場合があり、補正対象の優先順位としては最下位として扱うことが望ましいからである。

（撮像処理ルーチン）
次に、図９に示すフローチャートを用いて、図４のステップＳ２４で行われる撮像処理ルーチンの詳細について説明する。当該処理はマイクロコンピュータ４０２がメモリ４２７に記憶された撮像処理プログラムを実行することにより実施される。

この撮像処理ルーチンが実行されると、ステップＳ２０１でマイクロコンピュータ４０２は、図３に示すクイックリターンミラー２０３を作動させ、いわゆるミラーアップを行い、撮影光路外にクイックリターンミラー２０３を退避させる。

次に、ステップＳ２０２で撮像素子での電荷蓄積を開始し、次のステップＳ２０３では図３に示したシャッターの先幕２１０、後幕２０９をそれぞれ走行させて露光を行う。そして、ステップＳ２０４で撮像素子の電荷蓄積を終了し、次のステップＳ２０５で撮像素子から画像信号を読み出してＡ／Ｄコンバータ４２３および画像処理回路４２５で処理した画像データをバッファメモリ４２４に一次記憶する。

次のステップＳ２０６で撮像素子から全ての画像信号の読み出しが終了すると、ステップＳ２０７でクイックリターンミラー２０３をミラーダウンし、クイックリターンミラーを斜設位置に戻して一連の撮像動作を終了する。

ステップＳ２０８にて、通常撮影かゴミ検出用画像撮影かを判断し、通常撮影時にはステップＳ２０９へ進んで撮影時のカメラ設定値等と共に図５に示したゴミ補正データを画像データに関連付けて記録装置４１９に記録する。

具体的には、例えば、撮影時のカメラ設定値等が記録される画像ファイルのヘッダ領域であるＥｘｉｆ領域にゴミ補正データを追記することで、関連付けを実現することができる。または、ゴミ補正データをファイルとして独立して記録し、画像データにはそのゴミ補正データファイルへのリンク情報のみを記録することで関連付けを実現することも可能である。ただし、画像ファイルとゴミ補正データファイルを別々に記録すると、画像ファイルの移動時に、リンク関係が消失する場合があるので、ゴミ補正データは画像データと一体的に保持することが望ましい。

（ゴミ除去処理）
次に、ゴミ除去処理の流れについて説明する。ゴミ除去処理は、デジタルカメラ本体ではなく、別途用意した画像処理装置上で行う。

図１０は、画像処理装置のシステム構成の概略を示した図である。

ＣＰＵ１００１は、システム全体の動作をコントロールし、一次記憶部１００２に格納されたプログラムの実行などを行う。一次記憶部１００２は、主にメモリであり、二次記憶部１００３に記憶されたプログラムなどを読み込んで格納する。二次記憶部１００３は、例えばハードディスクなどがこれに該当する。一般に一次記憶部の容量は二次記憶部の容量より小さく、一次記憶部に格納しきれないプログラムやデータなどは二次記憶部に格納される。また、長時間記憶しなくてはならないデータなども二次記憶部に格納される。本実施形態では、プログラムを二次記憶部１００３に格納し、プログラム実行時に一次記憶部１００２に読み込んでＣＰＵ１００１が実行処理を行う。

入力デバイス１００４とは例えば、システムのコントロールに用いるマウスやキーボードの他、画像データの入力に必要なカードリーダー、スキャナ、フィルムスキャナなどがこれに該当する。出力デバイス１００５とは例えば、モニタやプリンタなどが考えられる。この装置の構成方法は他にも様々な形態が考えられるが、本発明の主眼ではないので説明を省略する。

画像処理装置には、複数のプログラムを並列実行可能なオペレーティングシステムが搭載され、操作者はＧＵＩを使ってこの装置上で動作するプログラムの操作が可能である。

図１１は、画像処理装置における画像編集プログラムのＧＵＩ（Graphical User Interface）を示す図である。ウィンドウにはクローズボタン１１００とタイトルバー１１０１が備えられ、クローズボタンを押すことでプログラムを終了する。ファイルを画像表示領域１１０２にドラッグアンドドロップすることで補正対象画像を指定し、補正対象画像が決定された場合、タイトルバー１１０１にファイル名を表示した後、画像表示領域１１０２に対象画像をＦiｔ表示する。実行ボタン１１０３を押すと、後述するゴミ除去処理を実行し、処理後の画像を画像表示領域１１０２に表示する。ステップ実行ボタン１１０４を押すと後述するゴミ除去処理のステップ実行を行い、全てのゴミ領域に対して処理が終了した時点で処理後の画像を画像表示領域１１０２に表示する。保存ボタン１１０５を押すと、処理後の画像を保存する。

画像処理装置におけるゴミ除去処理の流れを、図１２に示す。

まず、デジタルカメラ内又はデジタルカメラから取り外された記録装置４１９からゴミ補正データが添付された通常撮影画像データを画像処理装置に取り込んで、一次記憶部１００２又は二次記憶部１００３に記憶する（ステップＳ９０）。

次に、通常撮影された画像データ（ゴミ除去処理を行う対象となる画像）から、ステップＳ２０８で撮影画像に付与されたゴミ補正データを抽出する（ステップＳ９１）。

次に、ステップＳ９１で抽出したゴミ補正データから座標列Ｄｉ（ｉ＝１，２，…ｎ）、半径列Ｒｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）、絞り値ｆ１とレンズ瞳位置Ｌ１を得る（ステップＳ９２）。ここでＲｉは、図６のステップＳ６５で算出した座標Ｄｉのゴミの大きさである。ステップＳ９３で、通常撮影された画像の撮影時の絞り値ｆ２とレンズ瞳位置Ｌ２を取得し、ステップＳ９４でＤｉを次式で変換する。ここで、ｄは画像中心から座標Ｄｉまでの距離、Ｈは撮像素子４１８の表面とゴミとの距離であるとする。変換後の座標Ｄｉ’と変換後の半径Ｒｉ’は例えば次式で定義する。

Ｄｉ’（ｘ，ｙ）＝（Ｌ２×（Ｌ１−Ｈ）×ｄ／（（Ｌ２−Ｈ）×Ｌ１））×Ｄｉ（ｘ，ｙ）
Ｒｉ’＝（Ｒｉ×ｆ１／ｆ２＋３） （１）
ここでの単位はピクセルであり、Ｒｉ’についての「＋３」はマージン量である。

ステップＳ９５で座標Ｄｉ’、半径Ｒｉ’で示される領域内のゴミを検出し、必要に応じて補間処理を適用する。補間処理の詳細については後述する。ステップＳ９６で全ての座標についてゴミ除去処理を適用したかどうかを判定し、全ての座標について処理が終わっていれば処理を終了し、そうでなければステップＳ９５に戻る。

（補間ルーチン）
次に、ゴミ領域の補間処理の詳細について述べる。補間ルーチンの流れを示すフローチャートを図１３に示す。まずステップＳ１２０１で、ゴミ領域判定を行う。ゴミ領域とは、次の条件全てを満たす領域とする。
（１）図１２のステップＳ９４で算出した中心座標Ｄｉ’、半径Ｒｉ’（式（１）で求められたＤｉ’，Ｒｉ’）に含まれる画素の平均輝度Ｙaveと最高輝度Ｙmaxを用いて次式で求められるスレッショルド値Ｔ２より暗い領域。

Ｔ２＝Ｙave×０.６＋Ｙmax×０.４
（２）上記の中心座標Ｄｉ’、半径Ｒｉ’の円と接しない領域。
（３）（１）で選択された輝度の低い画素によって構成される孤立領域に対し、図６中のステップＳ６３と同様の方法で算出した半径値がl１画素以上、l２画素未満である領域。
（４）円の中心座標Ｄｉを含む領域。

本実施形態では、l１は３画素、l２は３０画素とする。このようにすることで、孤立した小領域だけをゴミ領域として扱うことが可能になる。また、レンズ瞳位置が正確に取得できない場合には、（４）の条件は幅を持たせても良い。例えば、着目領域が座標ＤｉからＸ方向、Ｙ方向に夫々±３画素の範囲の座標を含めば、ゴミ領域と判定するなどという条件が考えられる。

ステップＳ１２０２で、このような領域があればステップＳ１２０３へ進みゴミ領域補間を行い、存在しない場合は処理を終了する。ステップＳ１２０３で実行するゴミ領域補間処理は、公知の欠損領域補間法で行う。公知の欠損領域補間法には例えば、特開２００１−２２３８９４号公報に開示されているパターン置換がある。特開２００１−２２３８９４号公報では赤外光を用いて欠損領域を特定しているが、本実施形態ではステップＳ１２０１で検出したゴミ領域を欠損領域として扱い、パターン置換によりゴミ領域を周囲の正常画素で補間する。パターン置換で埋められない画素については、パターン補間後の画像データに対し、補間対象画素に最も近い順に正常画素をｐ個選択し、その平均色を用いて補間する。

このように画像にゴミ補正データを添付することで、ゴミ補正用画像データと撮影画像データの対応を意識する必要が無くなるという利点がある。また、ゴミ補正データが位置、大きさ、変換用データ（絞り値、レンズの瞳位置の距離情報）で構成されるコンパクトなデータであるので、撮影画像データサイズが極端に大きくなることもない。また、ゴミ補正データで指定された画素を含む領域だけを補間処理することにより、誤検出の確率を大幅に低減することが可能になる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、デジタルカメラ本体ではなく、別途用意された画像処理装置を用いてゴミ除去処理を実行した。本実施形態では、デジタルカメラ本体でゴミ除去処理を実行する方法について述べる。この第２の実施形態に係るデジタルカメラの構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略し、第１の実施形態と異なる動作のみについて説明する。

（ゴミ除去ルーチン）
本実施形態に係るデジタルカメラにおけるゴミ除去ルーチンは、図１２のフローチャートで示した処理と同様の処理を行う。当該処理は、マイクロコンピュータ４０２がメモリ４２７に記憶されたゴミ除去処理プログラムを実行することにより実施される。

例えば十字スイッチ１１６からゴミ除去処理の開始が指示されると、マイクロコンピュータ４０２は、画像処理回路４２５に画像バッファメモリ４２４に記憶されている撮影画像の各画素に対応するデータを呼び出す。画像処理回路４２５は、図１２に示す処理を行い、ゴミ画素の補間処理を実行する。最後に、補間処理結果を新たな画像ファイルとして記録装置４１９に記録する。

図１２の処理の詳細については、第１の実施形態において説明済みであるので省略する。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、ゴミ検出用画像データと通常撮影データの対応を意識することなく好適にゴミを除去することが可能になる。さらに、画像にゴミ補正データを埋め込む場合でも、画像データファイルのサイズを大幅に増やすことなくデータを添付することが可能になる。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、次のような方法によっても達成される。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、本発明には次のような場合も含まれる。すなわち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

さらに、次のような場合も本発明に含まれる。すなわち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置としてのレンズ交換式一眼レフデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るデジタルカメラの外観斜視図である。 第１の実施形態に係るデジタルカメラの内部構造を示す垂直断面図である。 第１の実施形態に係るデジタルカメラにおけるゴミ検出処理を説明するフローチャートである。 ゴミ補正データのデータ形式例を示す図である。 図４のステップＳ２７で行われるゴミ領域取得ルーチンの詳細を説明するフローチャートである。 図６のステップＳ６２で行われるゴミ領域判定処理の処理単位を示す図である。 図６のステップＳ６３で行われるゴミ領域サイズ算出の概要を示す図である。 図４のステップＳ２４で行われる撮像処理ルーチンの詳細を説明するフローチャートである。 画像処理装置のシステム構成の概略を示した図である。 画像処理装置におけるＧＵＩの例を示す図である。 ゴミ除去処理の詳細を説明するフローチャートである。 補間ルーチンの詳細を説明するフローチャートである。

符号の説明

１００ カメラ本体
２００ 撮影レンズ
２０２ レンズマウント
４１８ 撮像素子

Claims (9)

1. 撮影画像データに関連付けられて記録されている、撮像手段の撮像画面内における異物の位置及び大きさの情報である異物情報と、同じく撮影画像データに関連付けられて記録されている、前記撮影画像データの取得時に使用したレンズのレンズ情報と、を抽出する情報抽出手段と、
   前記情報抽出手段により抽出された異物情報を、前記情報抽出手段により抽出された前記レンズ情報に基づいて第２の異物情報に変換する変換手段と、
   前記第２の異物情報に基づいて、前記撮影画像データにおける異物に対応する画素を補間処理する補間手段と、
   を具備することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記レンズ情報とは、被写体の撮影時のレンズの絞り値と瞳位置の情報であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記情報抽出手段は更に、異物検出用画像信号の取得時に使用したレンズのレンズ情報を併せて抽出し、
   前記変換手段は更に、前記異物検出用画像信号の取得時に使用したレンズのレンズ情報を考慮して前記第２の異物情報に変換することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記異物検出用画像信号の取得時に使用したレンズのレンズ情報とは、前記異物検出用画像信号の取得時のレンズの絞り値と瞳位置の情報であることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 撮影画像データに関連付けられて記録されている、撮像手段の撮像画面内における異物の位置及び大きさの情報である異物情報と、同じく撮影画像データに関連付けられて記録されている、前記撮影画像データの取得時に使用したレンズのレンズ情報と、を抽出する情報抽出工程と、
   前記情報抽出工程において抽出された異物情報を、前記情報抽出工程において抽出された前記レンズ情報に基づいて第２の異物情報に変換する変換工程と、
   前記第２の異物情報に基づいて、前記撮影画像データにおける異物に対応する画素を補間処理する補間工程と、
   を具備することを特徴とする画像処理方法。
6. 前記レンズ情報とは、被写体の撮影時のレンズの絞り値と瞳位置の情報であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 前記情報抽出工程では更に、異物検出用画像信号の取得時に使用したレンズのレンズ情報を併せて抽出し、
   前記変換工程では更に、前記異物検出用画像信号の取得時に使用したレンズのレンズ情報を考慮して前記第２の異物情報に変換することを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理方法。
8. 前記異物検出用画像信号の取得時に使用したレンズのレンズ情報とは、前記異物検出用画像信号の取得時のレンズの絞り値と瞳位置の情報であることを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
9. 請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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