JP5314357B2 - 映像の色収差の補正方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は映像処理（ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）に関するもので、より詳細に撮像素子用映像処理装置またはディスプレイ映像処理装置等で使用される映像の色収差の補正方法および装置に関するものである。

一般的に、カメラを利用して映像を撮影する時はレンズの収差によって多様な問題が発生する。その中でも、光の波長にともない屈折率が異なり、結像が乱れることによってフォールスカラーが発生する現象、いわゆる色収差と呼ばれる映像の劣化が特に問題となる。映像の撮影において、高倍率レンズを使用したり低価格のレンズを使用する場合このような色収差はさらに一層顕著になる。色収差は単純にレンズだけの欠陥によって発生し得るが、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）のようなイメージセンサとレンズの欠陥が複合して発生する場合もある。

映像で輝度差が急激に大きく表れるエッジ付近ではレンズ欠陥と合せて、ブルーミング（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）というイメージセンサの欠陥が発生する。一般的に、ブルーミングは彩度が非常に強く、レンズにともない偏向された彩度（例、Ｐｕｒｐｌｅ Ｆｒｉｎｇｅ）を有する色収差を発生させる。以外にも、レンズとイメージセンサの特性の組合せによって多様な形態の色収差が発生し得る。

また、デジタル自動焦点（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）技術に使用されるイメージ復元（Ｉｍａｇｅ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）という映像処理過程を経ると、エッジ領域の色収差ないし色相人為性（Ｃｏｌｏｒ Ａｒｔｉｆａｃｔ）はさらに一層深刻に表れ得る。その理由は、前記イメージ復元過程で各波長別に復元程度が変わるから、映像のエッジが一定のブラー（Ｂｌｕｒ）の程度を有していないため、すでに発生した色収差がさらに一層際立つためである。

このような色収差を減らすために、特殊なガラス素材で作ったレンズを利用したり、特殊な方法で加工されたレンズを利用する多様な方法が知られている。しかしこのような方法は、レンズ自体の製造や加工のための費用が上昇するため、ＤＳＬＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｎｇｌｅ−ｌｅｎｓ Ｒｅｆｌｅｘ）カメラのような高性能カメラを除いては広く使用するには難しいという側面がある。

したがって、すでに撮影された映像に発生した色収差を映像処理によって除去または補正する技術がより効用性が高いと見ることができる。このように映像処理を利用する方法に関する先行技術としては、特許文献１、特許文献２などがある。

特許文献１は入力映像で中心ピクセルのフォールスカラーの可能性を表すパラメータとしてフォールスカラーの程度を算出し中心ピクセルの付近領域のピクセル値に基づいて、中心ピクセルの補間値を算出する技術を開示している。前記フォールスカラーの程度にともない彩度値（Ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ Ｖａｌｕｅ）処理のためのそれぞれのピクセルの加重値が決定され、この加重値と前記フォールスカラーの程度によって色収差を補正する方式を使用している。しかしこの方式によってはほとんどすべてのエッジで発生する数々の色を帯びる色収差を補正することができない。

特許文献２は入力映像で基準となる一ピクセルを定め、定めたピクセルの基準位置からの距離にともなう色収差の量だけを検出し、この検出された量を３次方程式で色収差特性曲線を作り、この曲線に基づいて色収差を補正する方式である。この方式は色収差の多くの原因のうちＴＣＡ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）だけの補正を目的とし、距離毎に変わる色収差特性曲線を個別的に生成しなければならないという問題点がある。
日本特許公開第２００６−１１５０３９号公報 日本特許公開第２０００−２９９８７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、一般的にエッジ領域で発生するレンズ色収差と、エッジ領域で急激な輝度差および非常に強い彩度を発生させるブルーミングによって発生する色収差を効率的に除去ないし補正することができる方法および装置を提供するものである。

本発明の技術的課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

前記技術的課題を達成するための色収差の補正装置は、入力映像の輝度信号を分析して色収差が発生した領域を感知する色収差領域感知部と、前記入力映像を成す色相成分間の勾配の差異から色収差の程度を表す第１加重値を計算する色相勾配計算部、および前記入力映像を成す輝度成分の勾配から色収差の程度を表す第２加重値を計算する輝度勾配計算部、および前記第１加重値と前記第２加重値を乗じた値に基づいて前記感知された領域に含まれる前記入力映像の画素の彩度を補正する彩度補正部を含む。

前記技術的課題を達成するための色収差の補正方法は、入力映像の輝度信号を分析して色収差が発生した領域を感知する段階と、前記入力映像を成す色相成分間の勾配の差異から色収差の程度を表す第１加重値を計算する段階と、前記入力映像を成す輝度成分の勾配から色収差の程度を表す第２加重値を計算する段階、および前記第１加重値と前記第２加重値を乗じた値に基づいて前記感知された領域に含まれる前記入力映像の画素の彩度を補正する段階を含む。

本発明による一実施形態の色収差の補正技術によれば、ＬＣＡ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）、ＴＣＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｉｎ）、ブルーミング（Ｂｌｏｏｍｉｎｇ）等の多様な色収差を効率的に除去することができる長所がある。

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されなくて、言及されないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるだろう。しかし本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で具現されるものであり、単に本実施形態は本発明の開示が完全なようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。明細書全体にかけて、同一参照符号は同一構成要素を指称する。

以下添付された図を参照して本発明による一実施形態を詳細に説明する。

カメラで撮影をする時に発生する色収差はレンズ素材に対する光の屈折率がその波長によって異なり、撮像面にフォールスカラーが生じる現象である。前記色収差の原因では大きく三つを挙げることができる。まず最初にＬＣＡ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）は光軸上の焦点位置が波長によって異なり、色がにじむ現象が起きる現象である。二番目として、ＴＣＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｉｎ）は光が光軸に平行でないように入ってきて、光軸周辺部に互いに異なって相がフォーカシングされる現象である。前記ＬＣＡおよびＴＣＡはレンズが直接的な原因となって発生する色収差といえる。三番目として、ブルーミング（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）は主にイメージセンサの欠陥によって発生し、特に高配率レンズや低価格のレンズを採用したカメラの映像中に、輝度差が大きいエッジ付近で広く分布し彩度が非常に強く表れる色収差である。前記ブルーミングはレンズとイメージセンサの複合原因によって発生する色収差といえる。

このように、多様な発生原因にともなう色収差を効率的に減らすための、本発明の一実施形態による色収差の補正装置１００は図１に図示される。色収差の補正装置１００は、映像入力部１１０、色収差領域感知部１２０、輝度勾配計算部１４０、色相勾配計算部１３０、彩度係数生成部１５０、乗算機１５５、彩度補正部１６０および映像出力部１７０を含み構成され得る。

映像入力部１１０は入力映像を構成する画素値を読み込み、これを輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）信号（輝度成分）および彩度（ｃｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ）信号（彩度成分）に分離する。例えば、入力映像がＲＧＢ信号で成されているとき、映像入力部１１０は前記ＲＧＢ信号を輝度信号と彩度信号が分離した信号、例えば、ＨＳＶ信号、ＹＵＶ信号、ＹＣｂＣｒ信号またはＹＩＱ信号などに変換する。以下本発明ではＹＣｂＣｒ信号を使用するものを例にあげて説明する。入力映像がＲＧＢ信号で成されているとき、ＹＣｂＣｒ信号を構成する各々のＹ、Ｃｂ、Ｃｒ成分は次の式（１）のように表し得る。

Ｙ＝０．２９９×Ｒ＋０．５７８×Ｇ＋０．１１４×Ｂ
Ｃｂ＝−０．１６９×Ｒ−０．３３１×Ｇ＋０．５×Ｂ （１）
Ｃｒ＝０．５×Ｒ−０．４１８×Ｇ＋０．０８２×Ｂ
色収差領域感知部１２０は前記輝度信号を利用して色収差領域を感知する。色収差は一般的にエッジ領域で発生するため、前記色収差領域を感知するということはエッジ領域を感知することと概ね一致する。本発明ではエッジ領域を感知するためのアルゴリズムの例であって、ゾーベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタを利用するものとする。ゾーベルフィルタは図２に図示されたように、ｘ方向フィルタおよびｙ方向フィルタから成される。このような３ｘ３フィルタを特定輝度成分（以下、中心輝度成分という）を中心に３ｘ３個の輝度成分に適用する。より詳細に説明すれば、前記３ｘ３フィルタの成分と対応される３ｘ３輝度成分を各々乗じた後、性分別に乗じた値の和を計算する。前記和はｘ方向フィルタおよびｙ方向フィルタに対して各々求められるが、各々求められた二つの和をＳｘ、Ｓｙとする時、前記中心輝度成分にゾーベルフィルタを適用した最終結果Ｓ（ゾーベルフィルタ値）は次の式（２）のように計算され得る。

色収差領域感知部１２０は前記ゾーベルフィルタ値が所定のしきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を超えると前記中心輝度成分は映像のエッジに位置するものと判断する。ところで、色収差は必ずしもエッジにだけ発生するものではなく、エッジ付近でも発生し得るため、前記エッジを拡張する必要がある。

このために、色収差領域感知部１２０は前記エッジを次の図３のような方式で拡張する。すなわち、ある輝度成分がエッジと判断されると、前記輝度成分を中心にした所定サイズの領域（図３では３ｘ３）に属する輝度成分はすべてエッジと判断するものである。このように拡張されたエッジ領域は色収差が発生し、色収差の補正が必要な領域、すなわち色収差領域と見なすことができる。

色相勾配計算部１３０は入力映像を成す色相（ｃｏｌｏｒ）成分間の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）差異（以下、色相勾配という）から色収差の程度を計算する。前記色相成分は例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂである。次の図４および図５は色相間の勾配が小さい映像の色相プロファイルと色相間の勾配が大きい映像の色相プロファイルを各々示している。前記色相プロファイルは一つの画素を水平方向に従っていきながら、各色相成分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のサイズの変化を図示したものである。

図４のような映像では画素インデックスが０人付近、すなわちエッジ領域４０で各色相間の傾く差異はそれほど大きくない。しかし、図５のような映像ではエッジ領域５０で各色相間の傾きの差異は相当に大きく表れる。したがって、図５のエッジ領域５０で色収差が発生する可能性が高いということを知ることができる。

まず、色相勾配計算部１３０は色収差領域感知部１２０によって色収差領域に含まれるものと判断される特定画素（以下、中心画素という）を中心に、各色相別に所定サイズ（例、３ｘ３）のブロックに含まれる画素値を読み込む。図６で前記中心画素はＲ５、Ｇ５およびＢ５から成り、例えば前記中心画素の右側画素はＲ６、Ｇ６およびＢ６から成される。

色相勾配計算部１３０は前記中心画素を原点として、各色相別に隣接画素との勾配（色相勾配）を計算する。例えば、図６のような３ｘ３ブロックサイズを使用する前記色相勾配（ＴＲ、ｎ、ＴＧ、ｎ、ＴＢ、ｎ）は次の式（３）のように表現され得る。

式（３）によれば、各色相別に９個の色相勾配が計算され得る。ただし、中心画素では色相勾配が０になるため実際には８個の色相勾配だけ計算すれば良い。

色相勾配計算部１３０はこのように各色相別に色相勾配を計算した後、二つの色相間の前記色相勾配の差異を計算する。ＹＣｂＣｒで彩度信号のＣｂ、ＣｒはＧ成分を中心に計算されるため、Ｇ成分を基準として前記色相勾配の差異を計算するのが好ましい。

したがって、Ｇ成分を基準とした色相勾配の差異（ＤＧＲ，ｎ、ＤＧＢ，ｎ）は次の式（４）のように定義され得る。

色相勾配計算部１３０は前記計算された色相勾配の差異を利用して第１加重値（ＷＧＢ、ＷＧＲ）を求める。このうちからＣｂ成分に対する第１加重値（ＷＧＢ）はＤＧＢ，ｎから求められ、Ｃｒ成分に対する第１加重値（ＷＧＲ）はＤＧＲ，ｎから求められる。前記第１加重値が大きいほど色収差が大きいであろうことを予想し得る。

前記第１加重値は前記色相勾配の差異が増加するほど大きく設定するのがこのましい。例えば、色相勾配の差異（ＤＧＢ，ｎ、ＤＧＲ，ｎ）によって第１加重値（ＷＧＢ、ＷＧＲ）を選択する曲線は次の図７のように表れ得る。前記曲線によって色収差の補正装置１００の全体的な性能が変わり得るため、前記曲線は前記入力映像を撮影する時使用されたレンズの特性によって最適に選択される必要がある。前記曲線は概ね単調増加関数の形態を有する。ただし、前記曲線で色相勾配の差異が一定以上を超えると第１加重値はすべて１となるように設定されている。なぜなら、色収差が存在しない映像のエッジで色相勾配の差異はそれほど大きくないためである。

一つの中心画素に対して、第１加重値（ＷＧＢ、ＷＧＲ）は各々次の図８のように３ｘ３ブロック、すなわち９個の値で表示され得る。ただし、ＷＧＢ，５およびＷＧＲ，５は０であるため計算は不必要である。

また図１を参照するに、輝度勾配計算部１４０は入力映像を成す輝度成分の勾配（以下、輝度勾配という）を利用して色収差の程度を計算する。

まず、輝度勾配計算部１４０は色収差領域感知部１２０によって色収差領域に含まれるものと判断される中心画素を中心にした所定サイズ（例、３ｘ３）の輝度値を読み込む。図９のような３ｘ３ブロックでＹ_５は前記中心画素の輝度成分（中心輝度成分）を表す。また、Ｙ_６は前記中心画素の右側画素の輝度である。

前記中心画素の輝度Ｙ_５を中心として、図９の３ｘ３ブロックを構成する成分に対する輝度勾配（Ｔ_ｎ）を表示すれば次の図１０の通りである。ここで、輝度勾配（Ｔ_ｎ）は次の式（５）を満足する。

輝度勾配計算部１４０は上記のように輝度勾配を計算した後、各々の輝度勾配（Ｔ_ｎ）に対応される第２加重値（Ｗ_Ｙ）を計算する。したがって、第２加重値（Ｗ_Ｙ）は次の図１１のように３ｘ３ブロック、すなわち９個の値で表示され得る。ただし、Ｗ_Ｙ、５は０であるため計算は不必要である。

ところで、多様な原因によって発生する色収差を効率的に補正するためには前記輝度勾配と第２加重値との関係を適切に設定するのが重要である。単純に輝度勾配が大きいほど色収差の程度が大きいとは見ることができないためである。

本発明では多様な色収差を考慮して、前記輝度勾配と第２加重値との関係設定のためで図１２の例のような曲線を利用する。前記曲線は大きく、区間ａ、区間ｂおよび区間ｃに分けることができる。

区間ａ（第１単調増加区間）には一般的に中心画素と類似した画素では色収差が発生する確率が低く、中心画素と差異が大きい画素では色収差が発生する確率が高いという仮定が適用される。したがって、区間ａ内では輝度勾配（Ｔ_ｎ）によって第２加重値（ＷＹ）は増加する傾向を示す。前記区間ａは主にＬＣＡやＴＣＡが発生する区間だと見ることができるが、一般的にＬＣＡやＴＣＡは輝度勾配（Ｔ_ｎ）を所定の一定しきい値以上過度に大きくなるようにしない。

したがって、輝度勾配（Ｔ_ｎ）が前記しきい値を超えると、これが色収差によって発生する可能性よりはむしろ映像での画素間の自然な輝度差によって発生される可能性が高いと見ることができる。したがって、区間ｂ（単調減少区間）内では輝度勾配（Ｔ_ｎ）により第２加重値（Ｗ_Ｙ）は減少する傾向を表す。

ところで、ブルーミング（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）やパープルフリンジ（ｐｕｒｐｌｅ ｆｒｉｎｇｅ）のような色収差の場合には、色収差が発生した領域と正常領域間の輝度勾配が非常に大きくなる。２５６階調を基準とする時、前記のような色収差は概ね輝度勾配が１００以上の領域で主に発生する。したがって、このように輝度勾配が非常に大きい色収差を考慮すれば、図１２の区間ｃ（第２単調増加区間）と同じ曲線パターンが必要である。区間ｃ内では輝度勾配（Ｔ_ｎ）により第２加重値（Ｗ_Ｙ）は概ね増加する傾向を表す。ただし、輝度勾配（Ｔ_ｎ）がある程度大きくなるようになると、それ以後からは第２加重値（Ｗ_Ｙ）は飽和され、ほとんど一定の値を有する。

このように、輝度勾配と第２加重値との関係を設定するための曲線は第１単調増加関数、単調減少関数および第２単調増加関数を含むのが好ましい。

図１２のような曲線パターン（特に区間ｃ）によって求められる第２加重値（Ｗ_Ｙ）と実際の色収差の程度の間には確率的な妥当性があるが、映像で色収差が発生しない一部領域を色収差が発生したものと判断するエラーが生じる可能性がある。例えば、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）が大きい映像のエッジの部分には実際に色収差が存在しなくても、大きい輝度勾配によって第２加重値（Ｗ_Ｙ）が大きくなる問題点が発生する。

このような、エラーの可能性は色相勾配計算部１３０で計算された第１加重値（Ｗ_ＧＢ、Ｗ_ＧＲ）と第２加重値（Ｗ_Ｙ）を乗ずることによって除去したり低くすることができる。なぜならば、第１加重値は色相勾配間の差異から計算されるため色収差の程度を表し得るため上記積によって第２加重値（Ｗ_Ｙ）のエラーを正してくれる。例えば、単純にコントラストが大きい正常な映像では第１加重値は０に近い値を有するようになるため、第２加重値が１に近いとしてもその結果は０に近い値になるものである。

乗算機１５５は第１加重値（Ｗ_ＧＢ、Ｗ_ＧＲ）と第２加重値（Ｗ_Ｙ）を乗じて、次の式（６）のように、色収差の補正の程度を決定する第３加重値（Ｗ_Ｃｂ、Ｗ_Ｃｒ）を計算する。ここで、Ｗ_ＣｂはＹＣｂＣｒ信号のうちでＣｂ信号の補正に使用される加重値であり、Ｗ_ＣｒはＹＣｂＣｒ信号のうちでＣｒ信号の補正に使用される加重値である。
Ｗ_Ｃｂ＝Ｗ_ＧＢ×Ｗ_Ｙ
Ｗ_Ｃｒ＝Ｗ_ＧＲ×Ｗ_Ｙ （６）
Ｗ_ＧＢ、Ｗ_ＧＲおよびＷ_Ｙが皆同一なブロックサイズ（例、３ｘ３）を有するため、Ｗ_ＣｂおよびＷ_Ｃｒも次の図１３のように前記ブロックサイズを有する。ただし、Ｗ_Ｇｂ，５およびＷ_Ｇｒ，５は０であるため計算は不必要である。

彩度補正部１６０は乗算機１５５から得た第３加重値（Ｗ_Ｃｂ、Ｗ_Ｃｒ）を利用して色収差領域感知部１２０によって色収差領域と判断された画素の彩度成分（Ｃｂ、Ｃｒ成分）を補正する。具体的に、彩度補正部１６０は補正しようとする彩度成分（中心彩度成分）を中心に３ｘ３サイズの彩度成分に、図１３のように３ｘ３サイズの第３加重値を適用する。すなわち、彩度補正部１６０は次の式（７）のように、前記第３加重値を基準として前記彩度成分の加重平均を計算する方法によって、前記中心彩度成分（Ｃｂ_５，Ｃｒ_５）を補正する。Ｃｂ_５’およびＣｒ_５’は補正された中心彩度成分である。

このように、特定画素の彩度成分を補正するのは前記画素と隣接した画素（例、８個の画素）の情報が利用されるものである。

しかし、前記のような方法によって彩度を補正する場合には、強い彩度が映像に幅広く占めている特殊な色収差を補正するには限界があり得る。これを考慮して、本発明ではレンズまたはイメージセンサの光学特性に基づいて彩度モデリング関数と隣接画素の彩度を利用して中心画素の彩度を追加的に補正する方法を提案する。この方法は隣接画素の彩度を利用して加重値を増加させ彩度が強い色収差領域を無彩色または隣接画素に近接した彩度を有するようになる。

図１４は色収差が含まれた映像６１および前記方法によって補正した結果映像６３を比較して示している。補正前映像６１の色相プロファイル６２にはＢ成分とＲ成分の差異が広範囲に示されているが、補正後の映像６３の色相プロファイル６４はＢ成分とＲ成分の差異が減少する。したがって、前記広範囲な色収差が除去されるものである。

図２を参照するに、彩度係数生成部１５０はレンズまたはイメージセンサの光学特性（パラメータ）に基づいた彩度モデリング関数を求め、前記彩度モデリング関数に補正しようとする画素および隣接画素の彩度を適用し、彩度係数を生成する。前記彩度モデリング関数は特定レンズがどんな彩度値で色収差を発生させる可能性が高いのかを表す確率密度関数である。

彩度モデリング関数は統計に基づいた関数であるため、例えばガウシアン分布によるものとすることができる。前記ガウシアン分布において平均および標準偏差はレンズの特性によって決定される。もちろん、前記レンズの特性はＣｂ、Ｃｒ別に異なって表れ得るため、前記ガウシアン分布図ＣｂおよびＣｒに対して各々一つずつ求めることができる。例えば、図１５で、レンズの特性によってＣｂがガウシアン分布７１に従うとすれば、Ｃｒはこれと他のガウシアン分布７２または７３に従い得る。Ｇａｕｓｓ＿ＬＵＴはガウシアン分布関数ないしガウシアンルックアップテーブルを表す。

例えば、３ｘ３ブロックサイズの彩度成分各々を前記Ｇａｕｓｓ＿ＬＵＴに代入すれば、ＣｂおよびＣｒに対して各々総９個の値を求めることができる。彩度係数生成部１５０は前記９個の値を各々第１加重値（Ｗ_ＧＢ、Ｗ_ＧＲ）と乗ずることによって彩度係数を生成することができる。彩度係数（α_Ｃｂ、α_Ｃｒ）を求めるより具体的な関係式は次の式（８）と同じである。ここで、βは彩度係数のサイズを調節するための常数である。

α_Ｃｂ＝β×Ｗ_ＧＢ×Ｇａｕｓｓ＿ＬＵＴ（Ｃｂ）
α_Ｃｒ＝β×Ｗ_ＧＲ×Ｇａｕｓｓ＿ＬＵＴ（Ｃｒ） （８）
式（８）で、Ｗ_ＧＢ、Ｗ_ＧＲ、ＣｂおよびＣｒは各々９個の値で成されているため、彩度係数（α_Ｃｂ、α_Ｃｒ）も９個の値、すなわち３ｘ３ブロックサイズを有する。前記彩度係数は式（７）の分母に加算され、追加的な彩度補正（低減）効果を表す。

彩度補正部１６０は式（７）に前記彩度係数（α_Ｃｂ、α_Ｃｒ）を追加的に適用して次の式（９）のように補正された彩度成分を求めることができる。

このように、特定画素（所定サイズブロックでの中心画素）の彩度成分を補正するのは前記画素と隣接した画素（例、８個の画素）の情報が利用される。

映像出力部１７０は色収差領域感知部１２０によって色収差領域に属しないものと判断される彩度成分はそのまま出力し、前記色収差領域に属するものと判断される彩度成分は彩度補正部１６０で補正された値で出力する。この時、映像出力部１７０はＹＣｂＣｒのように輝度信号と彩度信号が分離した信号をディスプレイするのに適合したＲＧＢ信号に変換することもできる。

今まで図２ないし図６の各構成要素はメモリ上の所定領域で遂行されるタスク、クラス、サブ ルーチン、プロセス、オブジェクト、実行スレッド、プログラムのようなソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）や、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のようなハードウェア（ｈａｒｄｗａｒｅ）で具現され得て、また前記ソフトウェアおよびハードウェアの組合せで形成され得る。前記構成要素はコンピュータで判読可能な保存媒体に含ませる事もでき、複数のコンピュータにその一部が分散して分布することもできる。

以上添付された図面を参照し本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施され得るということを理解できるものである。そのため以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。

本発明の一実施形態による色収差の補正装置の構成を図示するブロック図である。 ゾーベルフィルタの一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態によるエッジ拡張方式を示す図である。 色相間の勾配が小さい映像の色相プロファイルの例を示す図である。 色相間の勾配が大きい映像の色相プロファイルの例を示す図である。 色相チャンネル別画素インデックスを示す図である。 色相勾配の差異と第１加重値間の関係を表す曲線の例を示す図である。 第１加重値を構成する成分を示す図である。 所定ブロックサイズの輝度成分を示す図である。 所定ブロックサイズの輝度勾配を示す図である。 第２加重値を構成する成分を示す図である。 輝度勾配と第２加重値間の関係を表す曲線の例を示す図である 第３加重値を構成する成分を示す図である。 色収差が含まれた映像および補正された結果映像を比較する図である。 彩度成分にともなうガウシアン分布の例を示す図である。

符号の説明

６１、６３ 映像
６２，６４ 色相プロファイル
７１、７２、７３ ガウシアン分布
１００ 色収差の補正装置
１１０ 映像入力部
１２０ 色収差領域感知部
１３０ 色相勾配計算部
１４０ 輝度勾配計算部
１５０ 彩度係数生成部
１５５ 乗算機
１６０ 彩度補正部
１７０ 映像出力部

Claims (20)

1. 入力映像の輝度信号を分析して色収差が発生した領域を感知する色収差領域感知部と、
   前記入力映像を成す色相成分間の勾配の差異から色収差の程度を表す第１加重値を計算する色相勾配計算部と、
   前記入力映像を成す輝度成分の勾配から色収差の程度を表す第２加重値を計算する輝度勾配計算部、および
   前記第１加重値と前記第２加重値を乗じた値に基づいて前記感知された領域に含まれる前記入力映像の画素の彩度を補正する彩度補正部を含む、色収差の補正装置。
2. レンズまたはイメージセンサの光学特性に基づいて彩度モデリング関数を求め、前記モデリング関数に彩度成分を適用した結果と前記第１加重値を乗ずることによって彩度係数を生成する彩度係数生成部をさらに含み、
   前記彩度補正部は前記彩度係数を利用して前記入力映像の画素の彩度を追加的に補正する、請求項１に記載の色収差の補正装置。
3. 前記彩度モデリング関数は、
   前記彩度成分別に互いに異なるガウシアン分布を有する、請求項２に記載の色収差の補正装置。
4. 前記彩度補正部は、
   前記彩度係数が大きいほど前記入力映像の画素の彩度が大幅に低減するように補正する、請求項２に記載の色収差の補正装置。
5. 前記色収差領域感知部は
   前記入力映像のうち特定画素にゾーベルフィルタを適用した結果が所定のしきい値を超えると前記画素に色収差が発生したものと判断する、請求項１に記載の色収差の補正装置。
6. 前記色収差領域感知部は、
   所定サイズのブロック内で何れか一つでも色収差が発生した画素ならば前記ブロック内のすべての画素に色収差が発生したものと判断する、請求項５に記載の色収差の補正装置。
7. 色相勾配計算部は、
   各々の色相性分別に中心画素と前記中心画素の隣接画素間の勾配を計算し、前記色相成分間の前記計算された勾配の差異を計算し、前記計算された差異を単調増加する関数に適用して前記第１加重値を計算する、請求項１に記載の色収差の補正装置。
8. 前記輝度勾配計算部は、
   前記入力映像に含まれる画素の輝度成分と前記画素の隣接画素の輝度成分間の勾配を計算し、前記計算された勾配を所定の関数に適用して前記第２加重値を計算する、請求項１に記載の色収差の補正装置。
9. 前記所定の関数は、
   第１単調増加区間、単調減少区間および第２単調増加区間を含む、請求項８に記載の色収差の補正装置。
10. 前記彩度補正部は、
    前記乗じた値を加重値とし、前記感知された領域に含まれる画素およびその隣接画素の彩度の加重平均を求め、前記加重平均にともない前記感知された領域に含まれる画素の彩度を補正する、請求項１に記載の色収差の補正装置。
11. 入力映像の輝度信号を分析して色収差が発生した領域を感知する段階と、
    前記入力映像を成す色相成分間の勾配の差異から色収差の程度を表す第１加重値を計算する段階と、
    前記入力映像を成す輝度成分の勾配から色収差の程度を表す第２加重値を計算する段階、および
    前記第１加重値と前記第２加重値を乗じた値に基づいて前記感知された領域に含まれる前記入力映像の画素の彩度を補正する段階を含む、色収差の補正方法。
12. レンズまたはイメージセンサの光学特性に基づいて彩度モデリング関数を求める段階、および
    前記モデリング関数に彩度成分を適用した結果と前記第１加重値を乗ずることによって彩度係数を生成する彩度係数生成部をさらに含み、
    前記彩度を補正する段階は前記彩度係数を利用して前記入力映像の画素の彩度を追加的に補正する段階を含む、請求項１１に記載の色収差の補正方法。
13. 前記彩度モデリング関数は、
    前記彩度成分別に互いに異なるガウシアン分布を有する、請求項１２に記載の色収差の補正方法。
14. 前記彩度を補正する段階は、
    前記彩度係数が大きいほど前記入力映像の画素の彩度が大幅に低減するように段階をさらに含む、請求項１２に記載の色収差の補正方法。
15. 前記色収差が発生した領域を感知する段階は、
    前記入力映像のうち特定画素にゾーベルフィルタを適用した結果が所定のしきい値を超えると前記画素に色収差が発生したものと判断する段階を含む、請求項１１に記載の色収差の補正方法。
16. 前記色収差が発生した領域を感知する段階は、
    所定サイズのブロック内で何れか一つでも色収差が発生した画素ならば前記ブロック内のすべての画素に色収差が発生したものと判断する段階をさらに含む、請求項１５に記載の色収差の補正方法。
17. 前記第１加重値を計算する段階は、
    それぞれの色相性分別に中心画素と前記中心画素の隣接画素間の勾配を計算する段階と、
    前記色相成分間に前記計算された勾配の差異を計算する段階、および
    前記計算された差異を単調増加する関数に適用して、前記第１加重値を計算する段階を含む、請求項１１に記載の色収差の補正方法。
18. 前記第２加重値を計算する段階は、
    前記入力映像に含まれる画素の輝度成分と前記画素の隣接画素の輝度成分間の勾配を計算する段階、および
    前記計算された勾配を所定の関数に適用して前記第２加重値を計算する段階を含む、 請求項１１に記載の色収差の補正方法。
19. 前記所定の関数は、
    第１単調増加区間、単調減少区間および第２単調増加区間を含む、請求項１８に記載の色収差の補正方法。
20. 前記前記彩度を補正する段階は、
    前記乗じた値を加重値とし、前記感知された領域に含まれる画素およびその隣接画素の彩度の加重平均を求める段階、および
    前記加重平均にともない前記感知された領域に含まれる画素の彩度を補正する段階を含む、請求項１１に記載の色収差の補正方法。