JP5645556B2 - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents
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Description
図1に示す撮像装置1は、レンズ2と、レンズ2の集光を光電変換して撮像画像(デジタルデータ)を出力するイメージセンサ3と、撮像画像に生じる歪みを補正する画像処理部4と、歪み補正に必要な情報を記憶したメモリ8とを備える。なお、レンズ2およびイメージセンサ3を有して撮像画像を生成するデジタルカメラ本体と、画像処理部4およびメモリ8を有して撮像画像の歪曲収差を補正する画像処理装置とを別体で構成してもよい。
・・・(1)
OT=atan((OY−CY)÷(OX−CX)×ASP):OX≠CXの場合
OT= 90:OX=CXかつOY>CYの場合
OT=270:OX=CXかつOY<CYの場合
OT= 0:OX=CXかつOY=CYの場合
・・・(2)
(OR,OT) :歪み補正後画像着目画素の極座標
(OX,OY) :歪み補正後画像着目画素の座標
(CX,CY) :歪み中心座標
ASP :画素アスペクト比(水平÷垂直)
SQRT(p) :pの平方根を算出する関数
POW(p,q):pのq乗の値を算出する関数
atan(p) :pの逆正接を算出する関数
また、歪み量テーブルに歪み量として設定する値は、歪み補正後の歪み中心からの距離に対する歪み補正前の歪み中心からの距離の比率を用いる。また、この比率の代わりに、歪み補正前の歪み中心からの距離と、歪み補正後の歪み中心からの距離との差を用いてもよい。
参照座標算出部6は、先の極座標変換処理(ステップST1)で得られた着目画素の角度OTと、メモリ8に予め設定された軸10−1の傾きθとを参照して、着目画素を間に挟む2軸のうちの一方の軸に設定された歪み量テーブルを選択して歪み量テーブルAとする(ステップST2−1A)。ここでは、歪み中心から見て、歪み中心と着目画素をつなぐ直線の左側にくる軸に設定された歪み量テーブルを歪み量テーブルAとし、この直線の右側にくる軸に設定された歪み量テーブルを歪み量テーブルBとする。先ず、歪み量テーブルA選択の条件を以下に列挙する。
0度<=OT−θ< 90度の場合:歪み量テーブル20−1を選択
90度<=OT−θ<180度の場合:歪み量テーブル20−2を選択
180度<=OT−θ<270度の場合:歪み量テーブル20−3を選択
270度<=OT−θ<360度の場合:歪み量テーブル20−4を選択
0度<=OT−θ< 90度の場合:歪み量テーブル20−2を選択
90度<=OT−θ<180度の場合:歪み量テーブル20−3を選択
180度<=OT−θ<270度の場合:歪み量テーブル20−4を選択
270度<=OT−θ<360度の場合:歪み量テーブル20−1を選択
一方、距離ORが歪み量テーブルAの入力値である距離と一致しない場合には、近傍の入力値および出力値を補間して歪み量Aを算出する。補間方法としては、距離に対する線形補間、スプライン補間等があり、どの方法を用いても構わない。一例として、下式(3)に線形補間による歪み量Aの算出式を示す。
×(OR−TAI[N])+TAO[N]
・・・(3)
ただし、ORがTAI[N]の最大要素以上の場合は、DAをTAO[N]の最大要素とする。
DA :歪み量A
OR :極座標の距離OR
TAI[N]:歪み量テーブルA入力値(距離)の第N要素
TAO[N]:歪み量テーブルA出力値(歪み量)の第N要素
N :TAI[N]<=OR<TAI[N+1]を満たす要素番号N
×(OR−TBI[M])+TBO[M]
・・・(4)
ただし、ORがTBI[M]の最大要素以上の場合は、DBをTBO[M]の最大要素とする。
DB :歪み量B
OR :極座標の距離OR
TBI[M]:歪み量テーブルB入力値(距離)の第M要素
TBO[M]:歪み量テーブルB出力値(歪み量)の第M要素
M :TBI[M]<=OR<TBI[M+1]を満たす要素番号M
tan(μ)=cos(θ)÷cos(φ) ・・・(5)
・・・(6)
DA :歪み量A
DB :歪み量B
DC :補間歪み量C
OT :極座標の角度OT
θ :軸10−1の傾き
cos(p):pの余弦を返す関数
|p| :pの絶対値
一方、着目画素が軸10−1〜10−4のいずれかの軸の真上に存在する場合には、補間係数が0:1または1:0になるので、当該軸に設定された歪み量テーブルを参照して距離ORに対応する歪み量をそのまま補間歪み量Cとして取得できる。
IR:歪み補正前画像における歪み中心からの距離
OR:歪み補正後画像における歪み中心からの距離(着目極座標)
DC:補間歪み量C
IR:歪み補正前画像における歪み中心からの距離
OR:歪み補正後画像における歪み中心からの距離(着目極座標)
DC:補間歪み量C
ただし、IR=0の場合は、IX=CXとする。
IY=IR×sin(OT)+CY ・・・(10)
ただし、IR=0の場合は、IY=CYとする。
OT :歪み補正後画像着目極座標の角度
IR :歪み補正前画像着目極座標の距離
(IX,IY):歪み補正前画像着目画素の参照座標(直交座標)
(CX,CY):歪み中心座標
cos(p) :pの余弦を算出する関数
sin(p) :pの正弦を算出する関数
一方、歪み補正前画像の着目画素における直交座標がちょうど整数値となる場合(即ち参照座標が1画素となる場合)には、補間係数を1:0とすることで直交座標位置の画素の画素値をそのまま着目画素の画素値として用いることができる。
本実施の形態2に係る撮像装置1は、図1に示す撮像装置1と図面上では同様の構成であるため、以下では図1を援用して説明する。本実施の形態2では、メモリ8に保持しておく歪み量パラメータが上記実施の形態1とは異なっており、そのために参照座標算出部6の動作も異なる。以下、異なる部分を中心に説明する。
参照座標算出部6は、先の極座標変換処理(図2に示すステップST1)で得られた歪み補正後画像の着目画素の角度OTと、メモリ8に予め設定された各軸10−1〜10−Kの傾きθ1〜θKとを参照して、着目画素を間に挟む2軸のうちの一方の軸(即ち、歪み中心から見て、歪み中心と着目画素をつなぐ直線の左側にくる軸)に設定された歪み量テーブルを選択して歪み量テーブルAとする(ステップST2−1A’)。歪み量テーブルA選択の条件を以下に列挙する。
θ1<=OT<θ2の場合:歪み量テーブル10−1を選択
θ2<=OT<θ3の場合:歪み量テーブル10−2を選択
: : :
θK<=OTまたはOT<θ1の場合:歪み量テーブル10−Kを選択
θ1<=OT<θ2の場合:歪み量テーブル10−2を選択
θ2<=OT<θ3の場合:歪み量テーブル10−3を選択
: : :
θK<=OTまたはOT<θ1の場合:歪み量テーブル10−1を選択
÷(|cos(θA−θ1)|−|cos(θB−θ1)|)
+DB×(|cos(OA−θ1)|−|cos(θT−θ1)|)
÷(|cos(θA−θ1)|−|cos(θB−θ1)|)
・・・(11)
DA :歪み量A
DB :歪み量B
DC :補間歪み量C
OT :極座標の角度OT
θA :歪み量テーブルAが設定された軸Aの傾き
θB :歪み量テーブルBが設定された軸Bの傾き
cos(p):pの余弦を返す関数
|p| :pの絶対値
なお、本願発明の範囲内において、実施の形態を適宜組合せ、変更、省略等することが可能である。
Claims (3)
- 撮像データの画像中に生じた歪みを補正する画像処理方法において、
前記撮像データを歪み補正して得られる歪み補正後画像上の所定位置に歪み中心座標を設定する歪み中心座標設定ステップと、
前記歪み補正後画像上において前記歪み中心から放射状に伸びる複数の直線毎に、前記歪み中心からの距離に応じた歪み量を指定した歪み量テーブルを設定する歪み量テーブル設定ステップと、
前記歪み補正後画像上の着目画素の直交座標を極座標に変換して、前記歪み中心を中心とした距離と角度で表す極座標変換ステップと、
前記極座標の角度に基づいて、前記複数の直線のうちから前記着目画素を間に挟む2直線を選択し、当該2直線に設定された2つの歪み量テーブルを選択する歪み量テーブル選択ステップと、
前記歪み量テーブル選択ステップで選択した2つの歪み量テーブルから、前記極座標の距離に応じた歪み量をそれぞれ選択する歪み量選択ステップと、
前記着目画素の極座標上の角度を表す三角関数と、前記着目画素を間に挟む2直線の角度を表す三角関数との差分の比率に基づいて補間係数を求め、前記補間係数によって前記歪み量選択ステップで選択した2つの歪み量を補間し、補間歪み量を算出する歪み量補間ステップと、
前記歪み量補間ステップで算出した補間歪み量を用いて前記極座標の距離を補正して直交座標に変換する直交座標変換ステップと、
前記撮像データの画像上の、前記直交座標変換ステップで変換した直交座標近傍の画素値を補間して、前記歪み補正後画像上の着目画素の画素値に設定する画素値設定ステップとを備え、
前記極座標変換ステップは、直交座標から極座標に変換するときに画素アスペクト比を用いて補正する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 前記歪み量テーブル設定ステップは、前記歪み補正後画像上において歪み中心から放射状に、互いに直交する角度方向に伸びる4本の直線を設定し、当該直線毎に、前記歪み中心からの距離に応じた歪み量を指定した歪み量テーブルを設定することを特徴とする請求項1記載の画像処理方法。
- 撮像データの画像中に生じた歪みを補正する画像処理装置において、
前記撮像データを歪み補正して得られる歪み補正後画像上の所定位置に歪み中心座標を設定し、当該歪み補正後画像上の着目画素の直交座標を極座標に変換して、前記歪み中心を中心とした距離と角度で表す極座標変換部と、
前記歪み補正後画像上において前記歪み中心から放射状に伸びる複数の直線毎に、前記歪み中心からの距離に応じた歪み量を指定した歪み量テーブルを設定し、前記極座標変換部が変換した前記極座標に基づいて、前記着目画素を間に挟む2直線の歪み量テーブルから2つの歪み量を取得し、前記着目画素の極座標上の角度を表す三角関数と、前記着目画素を間に挟む2直線の角度を表す三角関数との差分の比率に基づいて補間係数を求め、前記補間係数によって当該2つの歪み量を補間して補間歪み量を算出し、当該補間歪み量を用いて前記極座標の距離を補正して直交座標に変換する参照座標算出部と、
前記撮像データの画像上の、前記参照座標算出部が変換した直交座標近傍の画素値を補間して、前記歪み補正後画像上の着目画素の画素値に設定する画素補間処理部とを備え、
前記極座標変換部は、直交座標から極座標に変換するときに画素アスペクト比を用いて補正する
ことを特徴とする画像処理装置。
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