JP6516830B2 - 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents
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Description
〔撮像システムの構成〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像システムの構成を模式的に示すブロック図である。図1に示す撮像システム1は、撮像装置10と、画像処理装置20と、表示装置30と、を備える。
まず、撮像装置10の構成について説明する。撮像装置10は、図1に示すように、光学系101と、絞り102と、シャッタ103と、ドライバ104と、撮像素子105と、アナログ処理部106と、A/D変換部107と、操作部108と、メモリI/F部109と、記録媒体110と、揮発メモリ111と、不揮発メモリ112と、バス113と、撮像制御部114と、第1外部I/F部115と、を備える。
アナログ処理部106は、撮像素子105から入力されるアナログ信号に対して、所定のアナログ処理を施してA/D変換部107へ出力する。具体的には、アナログ処理部106は、撮像素子105から入力されるアナログ信号に対して、ノイズ低減処理およびゲインアップ処理等を行う。例えば、アナログ処理部106は、アナログ信号に対して、リセットノイズ等を低減した上で波形整形を行い、さらに目的の明るさとなるようにゲインアップを行う。
次に、画像処理装置20の構成について説明する。画像処理装置20は、第2外部I/F部21と、方向判別部22と、画像処理部23と、記録部24と、バス25と、を備える。
画像処理部23は、方向判別部22の判別結果に基づいて、画像データに所定の画像処理を行って表示装置30へ出力する。ここで、所定の画像処理とは、少なくとも、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、撮像素子105がベイヤー配列の場合には画像データの同時化処理、カラーマトリクス演算処理、γ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理、ノイズ低減処理等を含む基本の画像処理を行う。また、画像処理部23は、予め設定された各画像処理のパラメータに基づいて、自然な画像を再現する画像処理を行う。ここで、各画像処理のパラメータとは、コントラスト、シャープネス、彩度、ホワイトバランスおよび階調の値である。
次に、表示装置30の構成について説明する。表示装置30は、画像処理装置20から入力される画像データに対応する画像を表示する。表示装置30は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)等の表示パネル等を用いて構成される。
次に、RTSノイズの発生原因とRTSノイズの特性について説明する。
図4は、撮像素子105に光が当たらないように遮光した場合において、RTSノイズが発生するときに、アンプ部105eから出力されるアンプ出力の変動の例を示す図である。図5は、RTSノイズが発生するアンプ部105eを用いて読み出された画素値の分布の例を示す図である。
次に、方向判別部22が実行する処理について説明する。図6は、方向判別部22が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、方向を判別する方向判別処理の概要を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態1の変形例1について説明する。本発明の実施の形態1の変形例1は、上述した実施の形態1の撮像システム1の撮像素子105と構成が異なる。具体的には、上述した実施の形態1は、撮像素子105の受光面にカラーフィルタを設けていなかったが、本実施の形態1の変形例1では、撮像素子105の受光面にベイヤー配列のカラーフィルタを設けている。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例1に係る撮像素子の構成を説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態1の変形例2について説明する。本発明の実施の形態1の変形例2は、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成を有し、方向判別部22が実行する処理のみが異なる。具体的には、本実施の形態1の変形例2に係る方向判別部は、RAW画像において相関の度合いを算出する各方向において、基準とする値を予め算出し、RTSノイズが発生する可能性がある画素については、画素値にRTS_Valueを加算または減算することで基準とする値に最も近い値を決定し、この決定した値を使用して方向を判別する。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例2に係る方向判別部が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図11は、本発明の実施の形態1の変形例2に係る方向判別部22が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、方向判別処理の概要を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態1の変形例3について説明する。本発明の実施の形態1の変形例3は、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成を有し、方向判別部が実行する処理のみが異なる。具体的には、本実施の形態1の変形例3に係る方向判別部は、基準とする画素を決定し、この画素においてRTSノイズが発生する可能性があるかどうかに応じて、基準画素のRTSノイズの影響を排除しながら方向判別を行う。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例3に係る方向判別部が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図12は、本発明の実施の形態1の変形例3に係る方向判別部22が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、方向判別処理の概要を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態1の変形例4について説明する。本発明の実施の形態1の変形例4は、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成を有し、方向判別部が実行する処理のみ異なる。具体的には、本実施の形態1の変形例4に係る方向判別部は、相関の度合いを算出する各方向において、RTSノイズが発生する可能性がある画素を除外してエッジの方向判別を行う。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例4に係る方向判別部が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図13は、本発明の実施の形態1の変形例4に係る方向判別部22が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、方向判別処理の概要を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態1の変形例5について説明する。本発明の実施の形態1の変形例5は、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成を有し、方向判別部が実行する処理のみ異なる。具体的には、本実施の形態1の変形例5に係る方向判別部は、相関の度合いを算出する各方向において、RTSノイズが発生する可能性がある画素が基準から所定以上離れている場合に除外してエッジの方向判別を行う。このため、以下においては、本実施の形態1の変形例5に係る方向判別部が実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図14は、本発明の実施の形態1の変形例5に係る方向判別部22が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、方向判別処理の概要を示すフローチャートである。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る撮像システムは、上述した実施の形態1の撮像システム1と構成が異なる。具体的には、本実施の形態2に係る撮像システムは、画像処理装置の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態2に係る撮像システムの構成を説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図15は、本発明の実施の形態2に係る撮像システムの構成を模式的に示すブロック図である。図15に示す撮像システム1aは、上述した実施の形態1に係る画像処理装置20に換えて、画像処理装置20aを備える。
画像処理装置20aの構成について説明する。画像処理装置20aは、上述した実施の形態1に係る画像処理部23に換えて、画像処理部23aを備える。
基本画像処理部28は、方向判別部22の判別結果に基づいて、RTSノイズ補正部27から入力された補正後の画像データに所定の画像処理を行って表示装置30へ出力する。ここで、所定の画像処理とは、少なくとも、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、撮像素子105がベイヤー配列の場合には画像データの同時化処理、カラーマトリクス演算処理、γ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理、ノイズ低減処理等を含む基本の画像処理を行う。また、基本画像処理部28は、予め設定された各画像処理のパラメータに基づいて、自然な画像を再現する画像処理を行う。ここで、各画像処理のパラメータとは、コントラスト、シャープネス、彩度、ホワイトバランスおよび階調の値である。
次に、孤立点補正部26が実行する処理について説明する。図19は、孤立点補正部26が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、孤立点補正処理の概要を示すフローチャートである。
次に、RTSノイズ補正部27が実行する処理について説明する。図20は、RTSノイズ補正部27が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、RTSノイズ補正処理の概要を示すフローチャートである。
ステップS705において、補正値算出部275は、上述したステップS703で候補値算出部272によって算出された複数の候補値と、上述したステップS704で代表値算出部274によって算出された代表値とに基づいて、注目画素におけるRTSノイズが補正されたRAW画素の画素値を算出する補正値算出処理を実行する。
ランダムノイズ量×Rm ・・・(1)
Rmは、所定の係数である。なお、Rmは、ランダムノイズに対してRTSノイズが視覚的にどの程度見えるかに応じて決定される。例えば、Rmの値は、2前後が好ましい。補正値算出部275が候補値の最大値が閾値以上であると判定した場合(ステップS721:Yes)、RTSノイズ補正部27は、後述するステップS722へ移行する。これに対して、補正値算出部275が候補値の最大値が閾値以上でないと判定した場合(ステップS721:No)、RTSノイズ補正部27は、後述するステップS723へ移行する。なお、補正値算出部275は、候補値の最大値の代わりに注目画素のRTS_Valueを用い、注目画素のRTS_Valueと閾値を比較するようにしても良い。
Δ=注目画素のRAW画像における画素値−代表値 ・・・(2)
Δ<0の場合
注目画素のRAW画像における画素値+δ ・・・(3)
Δ≧0の場合
注目画素のRAW画像における画素値−δ ・・・(4)
ステップS706において、RTSノイズ補正部27は、全ての画素に対して上述したステップS701〜ステップS705の処理が終了したか否かを判定する(ステップS706)。RTSノイズ補正部27が全ての画素に対して上述した処理が終了したと判定した場合(ステップS706:Yes)、RTSノイズ補正部27は、本処理を終了する。これに対して、RTSノイズ補正部27が全ての画素に対して上述した処理が終了していないと判定した場合(ステップS706:No)、RTSノイズ補正部27は、上述したステップS701へ戻る。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る撮像システムは、上述した実施の形態2の撮像システム1aと構成が異なる。具体的には、本実施の形態3に係る撮像システムは、画像処理装置の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態3に係る撮像システムの構成を説明する。なお、上述した実施の形態1に係る撮像システム1と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図23は、本発明の実施の形態3に係る撮像システムの構成を模式的に示すブロック図である。図23に示す撮像システム1bは、上述した実施の形態2に係る画像処理装置20aに換えて、画像処理装置20bを備える。
画像処理装置20bの構成について説明する。画像処理装置20bは、上述した実施の形態2に係る画像処理部23aに換えて、画像処理部23bを備える。画像処理部23bは、同時化処理部29と、基本画像処理部28と、を備える。
次に、同時化処理部29が実行する処理について説明する。図25は、同時化処理部29が実行する処理の概要を示すフローチャートであり、同時化処理の概要を示すフローチャートである。
(方法1)
基本画像処理部28は、上記で補間処理したRGB画像から、RGB画像にローパスフィルターを適用した画像を減算することによって、方向判別結果に基づいたエッジ成分を生成する方法。
(方法2)
基本画像処理部28は、注目画素を中心として、複数の方向のエッジを抽出可能なフィルタ(例えば微分フィルタ等)を適用して複数の方向のエッジ成分を抽出し、方向判別部291の方向判別結果と直交する方向のエッジ成分を算出することで、方向判別結果に基づいたエッジ成分を生成する方法。
(方法3)
基本画像処理部28は、注目画素を中心として、ラプラシアンフィルタ等の複数方向のエッジを抽出可なフィルタを適用してエッジ成分を抽出し、方向判別部291の方向判別結果に基づき、その方向に平滑化することで、方向判別結果に基づいたエッジ成分を生成する方法。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1〜3は、撮像装置に対して画像処理装置が個別に設けられていたが、本実施の形態4では、撮像装置本体に画像処理装置を設ける。このため、以下においては、上述した実施の形態1〜3に係る撮像システムと同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図27は、本発明の実施の形態4に係る撮像システムの構成を模式的に示すブロック図である。図27に示す撮像システム2は、本体部3と、本体部3に着脱自在に接続可能なレンズ部4と、を備える。
本体部3は、シャッタ103と、撮像素子105と、アナログ処理部106と、A/D変換部107と、操作部108と、メモリI/F部109と、記録媒体110と、揮発メモリ111と、不揮発メモリ112と、バス113と、撮像制御部114と、AE処理部116と、AF処理部117と、外部I/F部118と、表示部119と、ドライバ120と、画像処理部32と、を備える。ドライバ120は、撮像制御部114の制御のもと、シャッタ103を駆動する。
図27に示すように、レンズ部4は、所定の視野領域から集光した被写体像を撮像素子105に結像する。光学系101と、絞り102と、ドライバ104と、を備える。
次に、撮像システム2が実行する処理について説明する。図28は、撮像システム2が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
次に、図28のステップS915およびステップS920で説明した画像処理について説明する。図29は、画像処理の概要を示すフローチャートである。
本発明では、方向判別部の判別結果に基づいて、RTSノイズを補正する補正処理、同時化処理、孤立点を除外する孤立点補正処理等を行っていたが、方向判別部の判別結果に基づいて、例えば画像データに含まれるノイズを抑制または軽減するノイズリダクション(Noise Reduction)処理または画像の拡大または縮小を行うリサイズ処理等を行ってもよい。
3 本体部
4 レンズ部
10 撮像装置
20,20a,20b 画像処理装置
21 第2外部I/F部
22,261,274a,291 方向判別部
23,23a,23b,32 画像処理部
24 記録部
25,113 バス
26 孤立点補正部
27 RTSノイズ補正部
28 基本画像処理部
29 同時化処理部
30 表示装置
101 光学系
102 絞り
103 シャッタ
104,120 ドライバ
105,105i 撮像素子
106 アナログ処理部
107 A/D変換部
108 操作部
109 メモリI/F部
110 記録媒体
111 揮発メモリ
112 不揮発メモリ
112a,241 プログラム記録部
112b RTSノイズ情報記録部
112c ランダムノイズモデル情報記録部
114 撮像制御部
115 第1外部I/F部
116 AE処理部
117 AF処理部
118 外部I/F部
119 表示部
221 相関値算出部
222 方向決定部
242 バッファ
262 補正部
271 RTSノイズ画素判定部
272 候補値算出部
273 ランダムノイズ量推定部
274 代表値算出部
274b 代表値決定部
275 補正値算出部
292 補間処理部
Claims (12)
- 2次元状に配置され、外部から光を受光し、受光量に応じた信号を生成する複数の画素と、前記信号を画素値として読み出す複数の読み出し回路と、を有する撮像素子によって生成された点滅欠陥ノイズが含まれる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置であって、
前記読み出し回路に起因する点滅欠陥ノイズが発生する可能性がある画素の位置情報と、前記読み出し回路に起因する前記点滅欠陥ノイズに関する特徴量と、を対応付けた情報を含むノイズ情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得したノイズ情報および前記画像データに対応する画像における注目画素の周辺の周辺画素の画素値に基づいて、前記注目画素の画素値と最も相関が高い画素値が続く方向を判別する方向判別部と、
前記方向判別部の判別結果に基づいて、前記画像データに対して画像処理を行う画像処理部と、
を備え、
前記方向判別部は、前記注目画素の画素値、前記注目画素の画素値に前記特徴量を加算した値および前記注目画素の画素値から前記特徴量を減算した値のいずれか一つの値を用いて前記方向を判別することを特徴とする画像処理装置。 - 前記方向判別部は、前記画像に対して前記注目画素における各方向の相関を判別する場合において、前記注目画素または前記周辺画素から基準画素を決定し、該基準画素に前記点滅欠陥ノイズが発生する可能性があるとき、前記特徴量を用いて前記基準画素以外の画素の画素値を補正して前記方向を判別することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記特徴量は、前記点滅欠陥ノイズのノイズレベルおよび前記ノイズレベルに基づき算出された値のいずれか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。
- 2次元状に配置され、外部から光を受光し、受光量に応じた信号を生成する複数の画素と、前記信号を画素値として読み出す複数の読み出し回路と、を有する撮像素子によって生成された点滅欠陥ノイズが含まれる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置であって、
前記読み出し回路に起因する点滅欠陥ノイズが発生する可能性がある画素の位置情報を含むノイズ情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得したノイズ情報および前記画像データに対応する画像における注目画素の周辺の周辺画素の画素値に基づいて、前記注目画素の画素値と最も相関が高い画素値が続く方向を判別する方向判別部と、
前記方向判別部の判別結果に基づいて、前記画像データに対して画像処理を行う画像処理部と、
を備え、
前記方向判別部は、前記位置情報に基づいて、前記点滅欠陥ノイズが発生する可能性がある画素を除外して前記方向を判別することを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像処理部は、前記方向判別部が判別した前記方向の画素の画素値の相関が高くなるように前記注目画素の画素値におけるノイズを除去する画像処理を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像処理装置。
- 2次元状に配置され、外部から光を受光し、受光量に応じた信号を生成する複数の画素と、前記信号を画素値として読み出す複数の読み出し回路と、を有する撮像素子によって生成された点滅欠陥ノイズが含まれる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置であって、
前記読み出し回路に起因する点滅欠陥ノイズが発生する可能性がある画素の位置情報を含むノイズ情報を取得する取得部と、
前記取得部が取得したノイズ情報および前記画像データに対応する画像における注目画素の周辺の周辺画素の画素値に基づいて、前記注目画素の画素値と最も相関が高い画素値が続く方向を判別する方向判別部と、
前記方向判別部の判別結果に基づいて、前記画像データに対して画像処理を行う画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記方向判別部が判別した前記方向の画素の画素値の相関が高くなるように前記注目画素の画素値における前記点滅欠陥ノイズを除去する画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 前記ノイズ情報は、前記撮像素子における孤立点の孤立点位置情報をさらに含み、
前記画像処理部は、前記孤立点位置情報に基づいて、前記方向における前記孤立点を除外して前記点滅欠陥ノイズを除去する画像処理を行うことを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理部は、前記方向判別部が判別した前記方向における画素の画素値を用いて前記孤立点の画素値を補正することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記画像処理部は、前記方向判別部が判別した前記方向をエッジとして推定して前記注目画素の画素値を補間する画像処理を行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の画像処理装置。
- 前記画像処理部は、前記方向判別部の判別結果に基づいて、前記画像データの同時化処理を行うことを特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。
- 2次元状に配置され、外部から光を受光し、受光量に応じた信号を生成する複数の画素と、前記信号を画素値として読み出す複数の読み出し回路と、を有する撮像素子によって生成された点滅欠陥ノイズが含まれる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
前記読み出し回路に起因する点滅欠陥ノイズが発生する可能性がある画素の位置情報と、前記読み出し回路に起因する前記点滅欠陥ノイズに関する特徴量と、を対応付けた情報を含むノイズ情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得したノイズ情報および前記画像データに対応する画像における注目画素の周辺の周辺画素の画素値に基づいて、前記注目画素の画素値と最も相関が高い画素値が続く方向を判別する方向判別ステップと、
前記方向判別ステップの判別結果に基づいて、前記画像データに対して画像処理を行う画像処理ステップと、
を含み、
前記方向判別ステップは、前記注目画素の画素値、前記注目画素の画素値に前記特徴量を加算した値および前記注目画素の画素値から前記特徴量を減算した値のいずれか一つの値を用いて前記方向を判別することを特徴とする画像処理方法。 - 2次元状に配置され、外部から光を受光し、受光量に応じた信号を生成する複数の画素と、前記信号を画素値として読み出す複数の読み出し回路と、を有する撮像素子によって生成された点滅欠陥ノイズが含まれる画像データに対して画像処理を行う画像処理装置に、
前記読み出し回路に起因する点滅欠陥ノイズが発生する可能性がある画素の位置情報と、前記読み出し回路に起因する前記点滅欠陥ノイズに関する特徴量と、を対応付けた情報を含むノイズ情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得したノイズ情報および前記画像データに対応する画像における注目画素の周辺の周辺画素の画素値に基づいて、前記注目画素の画素値と最も相関が高い画素値が続く方向を判別する方向判別ステップと、
前記方向判別ステップの判別結果に基づいて、前記画像データに対して画像処理を行う画像処理ステップと、
を実行させ、
前記方向判別ステップは、前記注目画素の画素値、前記注目画素の画素値に前記特徴量を加算した値および前記注目画素の画素値から前記特徴量を減算した値のいずれか一つの値を用いて前記方向を判別することを特徴とするプログラム。
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