JP5821740B2

JP5821740B2 - 画像補正装置

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Publication number: JP5821740B2
Application number: JP2012072560A
Authority: JP
Inventors: 浩寧吉川; 由樹雄平井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP2013206000A

Description

本発明は、画像補正装置に関する。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、光学系に入射する光の経路を説明するための図である。図１において、（ａ）は光学系の光軸と同じ方向に入射する光束、（ｂ）は光軸に対して一定の角度を持って入射する光束、（ｃ）は光軸に対する角度が最大となる場合の光束を示している。また、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、光束のＰＳＦ（ＰｏｉｎｔＳｐｒｅａｄＦｕｎｃｔｉｏｎ：点像関数）の計算例を示す図である。図２において、（ａ）は図１（ａ）に示す光束のＰＳＦ、（ｂ）は図１（ｂ）に示す光束のＰＳＦ、（ｃ）は図１（ｃ）に示す光束のＰＳＦを表している。

光学系を利用した撮像装置では、その撮像領域の中心部においては、図１（ａ）のようにレンズに入射する光の角度が小さいため、図２（ａ）のようにＰＳＦの広がりが小さい。対照的に、撮像領域の周辺部においては、図１（ｃ）のようにレンズに入射する光の角度が大きいため、図２（ｃ）のようにＰＳＦの広がりが大きくなる。

このことから、これらの撮像装置においては、撮像領域の中心部と比べて、周辺部の分解能が低いことが一般的である。このような撮像領域周辺部における分解能劣化を回復する技術として、特許文献１に記載された技術がある。

特許文献１記載の技術では、撮像装置の光学系のレンズ面形状、厚さ、硝材等のデータを所定の形式で記述したレンズデータを用いて、撮像画像周辺部における分解能の劣化度合いを算出する。このようにして算出された分解能の劣化度合いは、光軸中心からの距離に応じて同心円状に変化するものであり、該撮像画像の補正中心、すなわち、該撮像画像中においてもっとも劣化度合いが小さい点は撮像画像の中心と一致するものとしている。そして、該補正中心を基準点として、該劣化度合いに基づいて該撮像画像に画像処理を施し、分解能の劣化を補正する。

特開２０１２−２３４９８号公報

前述のように、特許文献１記載の技術では、該分解能の劣化中心は撮像画像の中心であるものとして画像補正を行っている。しかし、性能誤差や撮影条件によっては、実際に得られる撮像画像周辺部の劣化度合いの対称性がレンズデータから得られる値と異なり、実際の補正中心の位置が撮像画像の中心と一致しない場合があることを、発明者は見出した。そこで、本発明では、何らかの要因により撮像画像の中心と補正中心の位置が一致しない撮像装置において、該撮像装置の撮像画像の補正中心を算出することを目的とする。

上記の目的を解決するために、本発明にかかる画像補正装置は、撮像装置の撮像領域中において、各々異なる位置に配置された複数のテストチャートを撮像した画像を取得する、取得手段と、前記複数のテストチャートの中から、各々所定の数のテストチャートを用いて、複数の候補線を算出する、候補線算出手段と、各々の前記候補線によって形成される図形を用いて、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点を算出する、補正中心算出手段とを有する。

撮像画像の中心と補正中心の位置が一致しない撮像装置において、該撮像装置の撮像画像の補正中心を算出することが可能になる。

光学系に入射する光の経路を説明するための図。光束のＰＳＦの計算例を示す図。実施例１にかかる撮像装置１００の機能構成例を表す機能ブロック図。実施例１にかかる画像補正装置３０の機能構成例を表す機能ブロック図。実施例１にかかる画像補正装置３０のハードウェア構成例を示すブロック図。画像補正装置３０が、撮像装置１００の外部にある場合の、画像補正装置３０のハードウェア構成例を示すブロック図。実施例１にかかる補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャート。実施例１におけるテスト画像の例を説明するための図。スターチャート内の空間周波数とＭＴＦ値との関係を説明するための図。実施例２にかかる補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャート。実施例２におけるテスト画像の例を説明するための図。実施例３にかかる補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャート。実施例３におけるテスト画像の例を説明するための図。スターチャート及びその周辺の拡大図。各候補線と補正中心との位置関係を説明するための図。実施例４にかかる補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャート。実施例４におけるテスト画像の例を説明するための図。各候補線と補正中心との位置関係を説明するための図。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる画像補正装置の実施例について詳細に説明する。

図３は、実施例１にかかる画像補正装置３０を含む撮像装置１００の機能構成例を表す機能ブロック図である。図３において、撮像装置１００は、光学系０と、撮像素子１０と、ＡＦＥ（ＡｎａｌｏｇＦｒｏｎｔＥｎｄ）２０と、画像補正装置３０と、デコンボリューション処理装置５０と、後処理部６０と、表示部７０と、制御装置８０とを有する。

光学系０は、被写体からの光を集光する機能を有し、レンズ１と、レンズ２と、レンズ３と、絞り４とを含んでいる。レンズ１、レンズ２、レンズ３、及び絞り４は、被写体からの光を撮像素子１０の撮像面に集光させて被写体の像を撮像する。

撮像素子１０は、例えば、ＣＣＤ／ＣＭＯＳ等の二次元撮像装置を含み、該二次元撮像素子は、光学系０が、被写体からの光を集光させることによって生じた被写体の像を電気信号に変換して、ＡＦＥ３へ出力する機能を有する。ここで、ＣＣＤはＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅの略、ＣＭＯＳはＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの略である。

ＡＦＥ２０は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｄｉｔａｌ）コンバータ２１と、タイミングジェネレータ２２とを含んでいる。Ａ／Ｄコンバータ２１は、撮像素子からの電気信号をデジタル信号に変換して画像補正装置３０およびメモリ４１へ出力する機能を有する。タイミングジェネレータ２２は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、撮像素子１０の駆動に用いられるタイミングパルスを生成し、撮像素子１０およびＡ／Ｄコンバータ２１へ出力する機能を有する。

画像補正装置３０は、撮像装置１００の撮像領域において最も分解能の劣化が小さいと推測される点である、補正中心の位置を算出する機能を有する。図４は、画像補正装置３０の機能構成例を表す機能ブロック図である。図４において、画像補正装置３０は、取得部３１と、候補線算出部３２と、補正中心算出部３３と、補正中心位置メモリ３４とを含んでいる。

取得部３１は、Ａ／Ｄコンバータ２１においてデジタル信号に変換されたテスト画像を取得する機能を有する。ここで、テスト画像とは、画像補正装置３０が補正中心位置を算出するために用いる画像であり、撮像装置１００が、その撮像領域中の３か所に配置されたテストチャートを撮像した画像のことを指すものとする。候補線算出部３２は、取得した前記テスト画像に基づいて、補正中心を算出するための複数の候補線（後述）を算出する機能を有する。

また、補正中心算出部３３は、前記候補線に基づいて、撮像装置１００の撮像領域における補正中心を算出する機能を有する。補正中心位置メモリ３４は、補正中心算出部３３によって算出された補正中心の位置に関する情報を格納する機能を有する。なお、該情報は、例えば画像中における補正中心に対応する画素の座標など、該補正中心の位置が一意に特定可能なものであればよい。

図５は、実施例１にかかる画像補正装置３０のハードウェア構成例を示すブロック図である。図５において、画像補正装置３０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３５と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）３６と、不揮発性メモリ３７とを含み、バス３８によって互いに接続されている。

ここで、ＣＰＵ３５は、画像補正装置３０における各種処理をつかさどる演算部である。ＲＡＭ３６は、ＣＰＵ３５のワークエリアとして利用されるとともに、画像補正装置３０の処理によって算出された補正中心の位置に関する情報が記憶される。不揮発性メモリ３７には、画像補正装置３０を動作させるためのプログラムと、該プログラムを動作させるために必要なデータが記憶されている。

画像補正装置３０は、具体的には、例えば図５に示したＲＡＭ３６によって補正中心位置メモリの機能を実現し、そのほかの機能ブロックは、例えば図５に示した不揮発性メモリ３７に格納されたプログラムをＣＰＵ３５が実行することにより実現される。なお、ＣＰＵ３５、ＲＡＭ３６、不揮発性メモリ３７、バス３８は、撮像装置１００において使用されるものと共通であっても構わない。

また、画像補正装置３０は、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の、撮像装置１００の外部にある装置が、記録媒体等に記憶された前記プログラムを読み取ることで、その機能が実現されるものであっても構わない。図６は、画像補正装置３０が、撮像装置１００の外部にある場合の、画像補正装置３０のハードウェア構成を示すブロック図である。図６において、画像補正装置３０は、図５に示した構成に加えて、入力ポート３９と、出力ポート４０と、双方向ポート４１と、読み取り装置４２とを含んでいる。

ここで、入力ポート３９は、撮像装置１００からテスト画像を入力するためのインタフェースである。出力ポート４０は、画像補正装置３０が算出した補正中心の位置に関する情報を、撮像装置１００へ出力するためのインタフェースである。双方向ポート４１は、画像補正装置３０が読み取り装置４２と情報をやり取りするためのインタフェースである。読み取り装置４２は、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ−ＲＯＭ）等の記録媒体に記憶された情報を読み取るための装置である。なお、記憶媒体とは、前記プログラムを記録可能で、読み取り装置４２によって画像補正装置３０が読み取ることのできるものであれば構わない。

フィルタ処理装置５０は、画像補正装置３０によって算出された補正中心位置に基づいて、画像にデコンボリューション処理を施す機能を有し、メモリ５１と、デコンボリューション演算部５２と、デコンボリューション制御部５３とを含んでいる。メモリ５１は、Ａ／Ｄコンバータ２１から出力された画像を記憶する機能を有する。デコンボリューション演算部５２は、補正中心値メモリ３２から取得した補正中心の位置が、撮像領域中において最も分解能の劣化が小さい点であるものとして、メモリ５１に格納された画像に対するデコンボリューション処理を実行する機能を有する。デコンボリューション制御部５３は、デコンボリューション演算部５２の動作を制御する機能を有する。

後処理部６０は、デコンボリューション処理が施された画像を読み出して、該処理以外に必要な処理を行って、表示するための画像を生成し、表示部７０へ出力する機能を有する。表示部７０は、例えば、画像を出力するディスプレイを含む。なお、撮像装置は、表示機能を必ずしも備えていなくてもよく、表示部７０の代わりに、表示用の画像を記憶するＶＲＡＭ（ＶｉｄｅｏＲＡＭ）等の記憶部が備えられていてもよい。

ここで、実施例１にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順について具体的に説明する。図７は、実施例１にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートにおいて、まず、取得部３１は、撮像装置１００の撮像領域中の３か所に配置された複数のテストチャートを撮像した、テスト画像を取得する（ステップＳ１）。図８は実施例１におけるテスト画像の例を説明するための図である。図８において、テスト画像の四隅のうち３か所にテストチャートＣ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ配置されている。

次に、候補線算出部３２は、画像中に配置されたテストチャートの位置を算出し（ステップＳ３）、該テストチャートの、所定の空間周波数におけるＸ方向、及びＹ方向のＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）値を取得する（ステップＳ５）。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向とは、それぞれ図８におけるＸ方向、Ｙ方向を指し、所定の空間周波数とは、ＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）成分でなければどのような値をとっても構わないが、テスト画像の中心部と周辺部とでＭＴＦ値の差が大きいものあるほど望ましい。また、図８の例ではテストチャートとしてスターチャートが図示されているが、実際にはラインチャート等、所定の空間周波数におけるＸ方向、Ｙ方向のＭＴＦ値がわかるものであれば構わない。

図９は、スターチャート内の各位置における白黒パターンの空間周波数（点線の波長の逆数）の変化に伴う、該チャートを撮像したときのＭＴＦ値（白黒パターンのコントラスト比であり、図９右の実線の振幅がそれに相当する）の変化を表した図である。図９に示されるように、本発明に使用するスターチャートは、白黒のパターンが放射状に並んだチャートであり、中心部に近づくほど白黒パターンの空間周波数が高くなる。また、中心部に近く、白黒パターンの空間周波数が高いほど、該パターンを撮像したときのＭＴＦ値は小さくなる。また、スターチャート外縁部におけるＭＴＦ値は、ＤＣ成分におけるＭＴＦ値と等しいとみなせるものとする。

次に、候補線算出部３２は、前記テスト画像中にＭＴＦ値が未取得であるテストチャートが存在するか判定する（ステップＳ７）。ＭＴＦ値が未取得であるテストチャートが存在する場合は（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、処理対象のテストチャートを変更して（ステップＳ９）ステップＳ３からステップＳ５までの処理を繰り返し、そうでない場合は（ステップＳ７：Ｎｏ）、次の処理に進む。

次に、候補線算出部３２は、各テストチャートの位置及びＭＴＦ値に基づいて、テストチャートＣ１とＣ２とを結ぶ直線と、Ｃ１とＣ３とを結ぶ直線それぞれにおける最も分解能の劣化が小さい点として、点１と、点２とを算出する（ステップＳ１１）。

ここで、ステップＳ１１の具体的な手順について説明する。まず、テストチャートＣ１、Ｃ２、Ｃ３におけるＸ方向のＭＴＦ値を、それぞれＭ１ｘ、Ｍ２ｘ、Ｍ３ｘと定義する。同様に、テストチャートＣ１、Ｃ２、Ｃ３におけるＹ方向のＭＴＦ値を、それぞれＭ１ｙ、Ｍ２ｙ、Ｍ３ｙと定義する。次に、テストチャートＣ１とＣ２との間を、Ｍ２ｘ：Ｍ１ｘの比で内分する点を算出し、その点を点１とする。同様に、テストチャートＣ１とＣ３との間を、Ｍ３ｙ：Ｍ１ｙの比で内分する点を算出し、その点を点２とする。なお、本実施例では、補正中心からの距離に応じて、ＭＴＦ値が略線形に変化するものと仮定しているので、内分によって点１、点２を求めることができる。

次に、候補線算出部３２は、補正中心を算出するための複数の候補線を算出する（ステップＳ１３）。具体的には、点１を通り、テストチャートＣ１、Ｃ２を結ぶ直線に垂直な直線を算出して、その直線を候補線Ｌ１とし、同様に、点２を通り、テストチャートＣ１、Ｃ３を結ぶ直線に垂直な直線を算出して、その直線を候補線Ｌ２とする。

そして、補正中心算出部３３は、候補線Ｌ１、Ｌ２の交点を補正中心として算出し（ステップＳ１５）、該補正中心の位置を補正中心位置メモリ３４に格納して（ステップＳ１７）、処理を終了する。

補正中心位置算出後、デコンボリューション処理装置５０及び後処理部６０は、撮像装置１００によって撮像された画像に対して、該補正中心を基準点としたデコンボリューション処理を含む補正処理を行う。デコンボリューション処理装置５０及び後処理部６０が行う補正処理の方法については周知であるので、ここでは説明を省略する。

以上説明したように、実施例１にかかる画像補正装置３０によれば、取得部３１は、撮像装置１００の撮像領域中の３か所に配置された複数のテストチャートが撮像された、テスト画像を取得する。次に、候補線算出部３２は、各チャートの間を、所定の空間周波数における該画像中の各テストチャートのＭＴＦ値によって内分する点を算出する。さらに、候補線算出部３２は、該点を通り、Ｘ方向およびＹ方向に沿って一列に配置された２つのテストチャートを結ぶ直線に垂直な直線である候補線を算出する。そして、補正中心算出部３３は、各候補線の交点を、補正中心としてそれぞれ算出する。これにより、撮像画像の中心と補正中心の位置が一致しない撮像装置において、該撮像装置の撮像画像の補正中心を算出することが可能になる。

次に、実施例２にかかる画像補正装置３０について説明する。実施例１では、３つのテストチャートが撮像された画像において、各テストチャートの間を、該画像中の各テストチャートの、所定の空間周波数におけるＭＴＦ値によって内分する点をそれぞれ点１、点２として算出し、これらの点を用いて候補線を算出していた。実施例２では、撮像領域中の第一、第二の直線上にそれぞれ複数のテストチャートを配置し、各直線上に配置されたテストチャートにおいて取得された、該直線に平行な方向のＭＴＦ値に基づいて、点１、点２を算出する場合について説明する。なお、実施例１で説明した箇所と同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

まず、実施例２にかかる撮像装置１００の機能構成、画像補正装置３０の機能構成、及び画像補正装置３０のハードウェア構成については、第一の実施例において説明したものと共通であるので、説明は省略する。

なお、画像補正装置３０は、ＰＣ等の、撮像装置１００の外部にある装置が、記録媒体等に記憶された前記プログラムを読み取ることで、その機能が実現されるものであっても構わない。また、その場合の画像補正装置３０のハードウェア構成は第一の実施例において説明したものと共通であって構わない。

ここで、実施例２にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順について具体的に説明する。図１０は、実施例２にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートにおいて、まず、取得部３１は、撮像領域中の第一の方向に沿って一列に配置された複数のテストチャートが撮像された、第一のテスト画像を取得し、該テスト画像を処理対象とする（ステップＳ１０１）。

図１１（ａ）（ｂ）は実施例２におけるテスト画像の例を説明するための図である。図１１（ａ）において、第一のテスト画像中の第一の方向に沿って複数のテストチャートが一列に配置されている。また、図１１（ｂ）において、第二のテスト画像中の第二の方向に沿って複数のテストチャートが一列に配置されている。また、第一の方向および第二の方向は、予めシステム管理者等によってそれぞれのテスト画像と対応付けられているものとする。

なお、以下では第一の方向に配置されたテストチャートを撮像した第一のテスト画像と、第二の方向に配置されたテストチャートを撮像した第二のテスト画像とを利用して補正中心を求める方法について説明する。しかし、実際には第一、第二の方向に配置された一つのテストチャートを用いて補正中心を求めても構わない。また、配置されたテストチャートの個数は必ずしも５個である必要はなく、複数個であれば構わない。さらに、各テストチャート必ずしもスターチャートである必要はなく、ラインチャート等、所定の空間周波数における第一の方向のＭＴＦ値がわかるものであれば構わない。

次に、候補線算出部３２は、現在の処理対象であるテスト画像中に配置されたテストチャートの、所定の空間周波数における該テスト画像と対応付けられた方向のＭＴＦ値を取得する（ステップＳ１０３）。なお、所定の空間周波数とは、ＤＣ成分でなければどのような値をとっても構わないが、テスト画像の中心部と周辺部とでＭＴＦ値の差が大きいものであるほど望ましい。

次に、候補線算出部３２は、候補線算出部３２は、現在の処理対象であるテスト画像中にＭＴＦ値が未取得であるテストチャートが存在するか判定する（ステップＳ１０５）。ＭＴＦ値が未取得であるテストチャートが存在する場合は（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、処理対象のテストチャートを変更して（ステップＳ１０７）ステップＳ１０３からステップＳ１０５までの処理を繰り返し、そうでない場合は（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、次の処理に進む。

次に、候補線算出部３２は、現在の処理対象であるテスト画像に対応付けられたに沿って一列に配置された各テストチャートの位置とＭＴＦ値との対応関係を表したテーブル情報を生成し、該対応関係を近似する２次関数等の偶関数を算出する（ステップＳ１０９）。

例えば、図１１（ａ）下部に示された折れ線グラフは、第一のテスト画像中の各テストチャートの位置とＭＴＦ値との関係をプロットしたグラフであり、点線で表されたグラフは、該グラフを近似する２次関数等の偶関数である。同様に、図１１（ｂ）下部に示された折れ線グラフは、第二のテスト画像中の各テストチャートの位置とＭＴＦ値との関係をプロットしたグラフであり、点線で表されたグラフは、該グラフを近似する２次関数等の偶関数である。

現在の処理対象であるテスト画像において、前記偶関数の値が最大となる位置を、該テスト画像に対応付けられた方向に沿って一列に配置された各テストチャートを結ぶ直線上において最も分解能の劣化が小さい点として算出する（ステップＳ１１１）。

次に、候補線算出部３２は、補正中心を算出するための候補線を算出する（ステップＳ１１３）。具体的には、ステップＳ１１１にて算出された点を通り、現在の処理対象であるテスト画像に対応付けられた方向に沿って一列に配置された各テストチャートを結ぶ直線に対して垂直な直線を候補線として算出する。

次に、候補線算出部３２は、２つのテスト画像のうち、未取得のテスト画像が存在するか判定する（ステップＳ１１５）。未取得のテスト画像が存在しない場合は次の処理に進む。未取得のテスト画像が存在する場合は、取得部３１は、撮像領域中の第二の方向に沿って一列に配置された複数のテストチャートが撮像された、第二のテスト画像を取得して、該テスト画像を処理対象とする（ステップＳ１１７）。その後、第二のテスト画像について、ステップＳ１０３からステップＳ１１３までの処理を繰り返す。

次に、補正中心算出部３３は、第一のテスト画像において算出された候補線と、第二のテスト画像において算出された候補線の交点を補正中心として算出する（ステップＳ１１９）。そして、該補正中心の位置を補正中心位置メモリ３４に格納して（ステップＳ１２１）、処理を終了する。

以上説明したように、実施例２にかかる画像補正装置３０によれば、取得部３１は、撮像装置１００の撮像領域中において、第一の方向および第二の方向に沿って一列に配置された複数のテストチャートが撮像された、テスト画像を取得する。次に、候補線算出部３２は、第一の方向および第二の方向に沿って一列に配置された各テストチャートの位置とＭＴＦ値との関係を近似する２次関数等の偶関数を算出する。さらに、候補線算出部３２は、該偶関数の値が極大となる点を算出し、該点を通り、第一の方向および第二の方向に配置された各テストチャートを結ぶ直線に垂直な直線である候補線をそれぞれ算出する。そして、補正中心算出部３３は、各候補線の交点を、補正中心として算出する。これにより、撮像画像の中心と補正中心の位置が一致しない撮像装置において、該撮像装置の撮像画像の補正中心を算出することが可能になる。

次に、実施例３にかかる画像補正装置３０について説明する。本実施例及び後述の実施例４では、テストチャートとしてスターチャートを用いることで実施可能な補正中心算出方法について記載する。実施例３では、２つのスターチャートが撮像された画像において、各スターチャート内のコントラストが所定の値となる位置を楕円形につなげた図形を形成し、各々の楕円形の短軸を延長した直線の交点を補正中心として算出する場合について説明する。なお、実施例１、２で説明した箇所と同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

また、実施例３にかかる撮像装置１００の機能構成、画像補正装置３０の機能構成、及び画像補正装置３０のハードウェア構成については、第一の実施例について説明したものと共通であるので、説明は省略する。

ここで、実施例３にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順について具体的に説明する。図１２は、実施例３にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャートである。図１２のフローチャートにおいて、まず、取得部３１は、撮像領域中のそれぞれ異なる２か所に配置されたスターチャートが撮像された、テスト画像を取得する（ステップＳ２０１）。

図１３は、実施例３におけるテスト画像の例を説明するための図である。図１３において、テスト画像中の２か所にスターチャートＳＣ１、ＳＣ２がそれぞれ配置されている。なお、図１３の例ではスターチャートＳＣ１、ＳＣ２はテスト画像の角に配置されているが、実際には別の場所に配置されていてもよい。

次に、候補線算出部３２は、画像中に配置されたテストチャートの位置を算出し（ステップＳ２０３）該スターチャート内において、ＭＴＦ値が所定の値（例えば５０％）となる位置をつなげた図形である、コントラスト低下しきい値ラインを形成する（ステップＳ２０５）。図１４は、スターチャートＳＣ１と、その周辺を拡大した図である。スターチャートＳＣ１内において、ＭＴＦ値が所定の値となる位置をつなげると、図１４に示されるように、楕円形のコントラスト低下しきい値ラインが形成される。このように楕円形のコントラスト低下しきい値ラインを形成することで、スターチャートが配置された位置においては、楕円形の短軸方向の分解能が高く、長軸方向の分解能が低いということがわかる。

次に、候補線算出部３２は、前記スターチャートにおいて、前記コントラスト低下しきい値ラインの短軸を延長した直線を、候補線として算出する（ステップＳ２０７）。図１５は、各候補線と補正中心との位置関係を説明するための図である。図１５において、各スターチャートから算出された候補線の交点に補正中心が存在している。一般的に、光学系を利用した撮像装置では、補正中心に対する径方向の分解能のほうが、光軸の中心に対する円周方向の分解能より高いという傾向がある。そのため、前記コントラスト低下しきい値ラインの短軸を延長した直線である候補線は、いずれも補正中心に対する径方向と一致するものとみなすことができるので、各候補線の交点に補正中心が存在すると推定できる。

次に、候補線算出部３２は、前記テスト画像中に候補線が未取得であるテストチャートが存在するか判定する（ステップＳ２０９）。ＭＴＦ値が未取得であるテストチャートが存在する場合は（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、処理対象のテストチャートを変更して（ステップＳ２１１）ステップＳ２０３からステップＳ２０７までの処理を繰り返し、そうでない場合は（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、次の処理に進む。

そして、補正中心算出部３３は、各テストチャートから算出された候補線Ｌ１、Ｌ２の交点を補正中心として算出し（ステップＳ２１３）、該補正中心の位置を補正中心位置メモリ３４に格納して（ステップＳ２１５）、処理を終了する。

以上説明したように、実施例３にかかる画像補正装置３０によれば、取得部３１は、撮像装置１００の撮像領域中において、２つのスターチャートが撮像された、テスト画像を取得する。次に、候補線算出部３２は、各スターチャート内のコントラストが所定の値となる位置を楕円形につなげたコントラスト低下しきい値ラインを形成し、各コントラスト低下しきい値ラインの短軸を延長した直線である候補線を算出する。そして、補正中心算出部３３は、各候補線の交点を、補正中心として算出する。これにより、撮像画像の中心と補正中心の位置が一致しない撮像装置において、該撮像装置の撮像画像の補正中心を算出することが可能になる。

次に、実施例４にかかる画像補正装置３０について説明する。実施例３では、各候補線は、いずれも補正中心に対する径方向と一致するものとして、２本の候補線の交点を補正中心として算出していた。しかし、種々の条件により、コントラスト低下しきい値ラインから形成した候補線が補正中心に対する径方向と一致しない場合がある。その場合、実施例３の構成を用いると、算出した補正中心と実際の補正中心との間にずれが生じてしまうことがある。

そこで、実施例４では、３以上のスターチャートが撮像された画像において、各々のスターチャートにおけるコントラスト低下しきい値ラインの短軸を延長した候補線を算出し、各候補線の交点を頂点とする図形の重心を、補正中心として算出する。このような構成を用いることで、実施例３よりも正確に補正中心を算出することができる。なお、実施例１〜３で説明した箇所と同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

また、実施例４にかかる撮像装置１００の機能構成、画像補正装置３０の機能構成、及び画像補正装置３０のハードウェア構成については、第一の実施例について説明したものと共通であるので、説明は省略する。

ここで、実施例４にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順について具体的に説明する。図１６は、実施例４にかかる画像補正装置３０の補正中心位置算出手順の一例を示すフローチャートである。図１６のフローチャートにおいて、まず、取得部３１は、撮像領域中のそれぞれ異なる３か所以上に配置されたスターチャートが撮像された、テスト画像を取得する（ステップＳ３０１）。

図１７は、実施例４におけるテスト画像の例を説明するための図である。図１７において、テスト画像中の４か所にスターチャートＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４がそれぞれ配置されている。なお、図１７の例ではスターチャートＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４はテスト画像の四隅に配置されているが、実際には別の場所に配置されていてもよい。また、本実施例では４つのスターチャートが配置される場合について説明するが、実際に配置されるスターチャートの数は必ずしも４つである必要はなく、３つ以上であればよい。

次に、候補線算出部３２は、画像中に配置されたテストチャートの位置を算出し（ステップＳ３０３）該スターチャート内において、ＭＴＦ値が所定の値（例えば５０％）となる位置をつなげた図形である、コントラスト低下しきい値ラインを形成する（ステップＳ３０５）。

次に、候補線算出部３２は、前記スターチャートにおいて、前記コントラスト低下しきい値ラインの短軸を延長した直線を、候補線として算出する（ステップＳ３０７）。図１８は、各候補線と補正中心との位置関係を説明するための図である。図１８において、各候補線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は必ずしも一点に交わらず、複数の交点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が形成されている。前述のように、各候補線は補正中心に対する径方向と一致しないことがあるので、そのような場合は図１８のように、各候補線は一点で交わらずに、複数の交点が形成される。

次に、候補線算出部３２は、前記テスト画像中に候補線が未取得であるテストチャートが存在するか判定する（ステップＳ３０９）。ＭＴＦ値が未取得であるテストチャートが存在する場合は（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、処理対象のテストチャートを変更して（ステップＳ３１１）ステップＳ３２からステップＳ３４までの処理を繰り返し、そうでない場合は（ステップＳ０９：Ｎｏ）、次の処理に進む。

そこで、補正中心算出部３３は、各候補線と、各候補線の交点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４によって形成される図形内の一点を、補正中心として算出し（ステップＳ３７）、該補正中心の位置を補正中心位置メモリ３４に格納して（ステップＳ３８）、処理を終了する。なお、図形内の一点とは、該図形内のある一点を一意に特定するものであれば、どのような点であっても構わないが、図１８では該図形の重心を補正中心として算出する場合の例を表している。

以上説明したように、実施例４にかかる画像補正装置３０によれば、撮像装置１００の撮像領域中において、３以上のスターチャートが撮像された、テスト画像を取得する。次に、候補線算出部３２は、各スターチャート内のコントラストが所定の値となる位置を楕円形につなげたコントラスト低下しきい値ラインを形成し、各コントラスト低下しきい値ラインの短軸を延長した直線である候補線を算出する。そして、補正中心算出部３３は、各候補線の交点を頂点とする図形の重心を、補正中心として算出する。これにより、撮像画像の中心と補正中心の位置が一致しない撮像装置において、該撮像装置の撮像画像の補正中心を、実施例３よりも正確に算出することができる。

０光学系
１レンズ
２レンズ
３レンズ
４絞り
１０撮像素子
２０ＡＦＥ
２１Ａ／Ｄコンバータ
２２タイミングジェネレータ
３０画像補正装置
３１取得部
３２候補線算出部
３３補正中心算出部
３４補正中心位置メモリ
３５ＣＰＵ
３６ＲＡＭ
３７不揮発性メモリ
３８バス
３９入力ポート
４０出力ポート
４１双方向ポート
４２読み取り装置
５０デコンボリューション処理装置
５１メモリ
５２デコンボリューション演算部
５３デコンボリューション制御部
６０後処理部
７０表示部
８０制御装置
１００撮像装置

Claims

各々異なる位置に配置された３以上のテストチャートを撮像した画像を取得する取得手段と、
前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）値を前記画像のコントラストから取得し、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を用いて、該第一の直線上において最も分解能の劣化が小さい点として、第一の点を算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、前記３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を用いて、該第二の直線上において最も分解能の劣化が小さい点として、第二の点を算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する候補線算出手段と、
前記第一の候補線と前記第二の候補線との交点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する補正中心算出手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
前記候補線算出手段は、前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２つのテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、前記第一の点として、該２つのテストチャート間を、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値によって内分する点を算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２つのテストチャートの各々について、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、前記第二の点として、該２つのテストチャート間を、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値によって内分する点を算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載の画像処理装置。
前記候補線算出手段は、前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第一の直線上のテストチャートの位置と、該テストチャートのＭＴＦ値との関係を近似する偶関数を算出し、該偶関数の値が最大となる点を、第一の点として算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第二の直線上のテストチャートの位置と、該テストチャートのＭＴＦ値との関係を近似する偶関数を算出し、該偶関数の値が最大となる点を、第二の点として算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載の画像処理装置。
各々異なる位置に配置された２つのスターチャートを撮像した画像を取得する取得手段と、
前記２つのスターチャートの各々において、コントラストが所定の値となる位置を楕円状につなげた図形を作成し、該楕円形の各々において、その短軸を延長した直線を、それぞれ第一の候補線および第二の候補線として算出する候補線算出手段と、
前記第一の候補線と前記第二の候補線との交点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する補正中心算出手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
各々異なる位置に配置された３以上のスターチャートを撮像した画像を取得する取得手段と、
前記３以上のスターチャートの各々において、コントラストが所定の値となる位置を楕円状につなげた図形を作成し、該楕円形の各々において、該楕円形の短軸を延長した直線を、それぞれ候補線として算出する候補線算出手段と、
各候補線によって形成される図形内のいずれか一点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する補正中心算出手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
画像の処理方法であって、画像処理装置は、
撮像装置の撮像領域中において、各々異なる位置に配置された２つのテストチャートを撮像した画像を取得し、
前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像から取得し、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を用いて、該第一の直線上において最も分解能の劣化が小さい点として、第一の点を算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像から取得し、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を用いて、該第二の直線上において最も分解能の劣化が小さい点として、第二の点を算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出し、
前記第一の候補線と前記第二の候補線との交点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する
ことを特徴とする画像処理方法。
前記画像処理装置は、前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２つのテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、前記第一の点として、該２つのテストチャート間を、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値によって内分する点を算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２つのテストチャートの各々について、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、前記第二の点として、該２つのテストチャート間を、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値によって内分する点を算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する
ことを特徴とする、請求項６記載の画像処理方法。
前記画像処理装置は、前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第一の直線上のテストチャートの位置と、該テストチャートのＭＴＦ値との関係を近似する偶関数を算出し、該偶関数の値が最大となる点を、第一の点として算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第二の直線上のテストチャートの位置と、該テストチャートのＭＴＦ値との関係を近似する偶関数を算出し、該偶関数の値が最大となる点を、第二の点として算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する
ことを特徴とする、請求項６記載の画像処理方法。
画像の処理方法であって、画像処理装置は、
各々異なる位置に配置された２つのスターチャートを撮像した画像を取得し、
前記２つのスターチャートの各々において、コントラストが所定の値となる位置を楕円状につなげた図形を作成し、該楕円形の各々において、その短軸を延長した直線を、それぞれ第一の候補線および第二の候補線として算出し、
前記第一の候補線と前記第二の候補線との交点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する
ことを特徴とする画像処理方法。
画像の処理方法であって、画像処置装置は、
各々異なる位置に配置された３以上のスターチャートを撮像した画像を取得し、
前記３以上のスターチャートの各々において、コントラストが所定の値となる位置を楕円状につなげた図形を作成し、該楕円形の各々において、該楕円形の短軸を延長した直線を、それぞれ候補線として算出し、
各候補線によって形成される図形内のいずれか一点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する
ことを特徴とする画像処理方法。
各々異なる位置に配置された３以上のテストチャートを撮像した画像を取得する取得処理と、
前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を用いて、該第一の直線上において最も分解能の劣化が小さい点として、第一の点を算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、前記３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を用いて、該第二の直線上において最も分解能の劣化が小さい点として、第二の点を算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する候補線算出処理と、
前記第一の候補線と前記第二の候補線との交点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する補正中心算出処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
前記候補線算出処理は、前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２つのテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、前記第一の点として、該２つのテストチャート間を、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値によって内分する点を算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２つのテストチャートの各々について、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、前記第二の点として、該２つのテストチャート間を、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値によって内分する点を算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する
ことを特徴とする、請求項１１記載の画像処理プログラム。
前記候補線算出処理は、前記３以上のテストチャートのうち、第一の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第一の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第一の直線上のテストチャートの位置と、該テストチャートのＭＴＦ値との関係を近似する偶関数を算出し、該偶関数の値が最大となる点を、第一の点として算出し、該第一の点を通り、該第一の直線に対して垂直な第一の候補線を算出し、該３以上のテストチャートのうち、前記第一の直線と平行でない第二の直線上に配置された２以上のテストチャートの各々において、該第二の直線に平行な方向のＭＴＦ値を前記画像のコントラストから取得し、該第二の直線上のテストチャートの位置と、該テストチャートのＭＴＦ値との関係を近似する偶関数を算出し、該偶関数の値が最大となる点を、第二の点として算出し、該第二の点を通り、該第二の直線に対して垂直な第二の候補線を算出する
ことを特徴とする、請求項１１記載の画像処理プログラム。
各々異なる位置に配置された２つのスターチャートを撮像した画像を取得する取得処理と、
前記２つのスターチャートの各々において、コントラストが所定の値となる位置を楕円状につなげた図形を作成し、該楕円形の各々において、その短軸を延長した直線を、それぞれ第一の候補線および第二の候補線として算出する候補線算出処理と、
前記第一の候補線と前記第二の候補線との交点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する補正中心算出処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理補正プログラム。
各々異なる位置に配置された３以上のスターチャートを撮像した画像を取得する取得処理と、
前記３以上のスターチャートの各々において、コントラストが所定の値となる位置を楕円状につなげた図形を作成し、該楕円形の各々において、該楕円形の短軸を延長した直線を、それぞれ候補線として算出する候補線算出処理と、
各候補線によって形成される図形内のいずれか一点を、前記撮像領域において最も分解能の劣化が小さい点として算出する補正中心算出処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。