JP6892449B2 - 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30と、表示装置40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30の構成について説明する。画像処理装置30は、第3外部I/F部31と、ノイズ処理部32と、画像処理部33と、操作部34と、記録部35と、画像処理制御部36と、を備える。
第3外部I/F部31は、撮像装置10の第1外部I/F部115を介して撮像素子105によって生成された画像データ、不揮発メモリ112内の欠陥画素情報記録部112bが記録する欠陥画素情報および低飽和画素情報記録部112cが記録する低飽和画素情報を取得する取得部として動作し、取得した画像データ、欠陥画素情報および低飽和画素情報をノイズ処理部32および記録部35へ出力する。第3外部I/F部31および第1外部I/F部115は、例えば双方向に情報をやり取り可能な制御ケーブルや無線通信等を介して接続されている。なお、本実施の形態では、第3外部I/F部31が取得部として機能する。
次に、表示装置40の構成について説明する。表示装置40は、画像処理装置30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40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、低飽和画素情報記録部112cが記録する低飽和画素情報について説明する。図3は、撮像素子における欠陥画素と低飽和画素の一例を模式的に示す図である。図4は、低飽和画素情報記録部112cが記録する低飽和画素情報の一例を模式的に示す図である。図5は、低飽和画素情報記録部112cが記録する低飽和画素情報の別の一例を模式的に示す図である。図3において、画素P1が正常な画素を示し(ハッチなし)、画素P2(ハッチあり)が白傷や黒傷または点滅欠陥ノイズ等の欠陥画素を示し、画素P3(ハッチあり)が低飽和画素を示す。また、図4において、画素P10、画素P11が低飽和画素を示す。
次に、画像処理装置30が実行する処理について説明する。図6は、画像処理装置30が実行するノイズ処理の概要を示すフローチャートであり、画像処理装置30が実行するメインルーチンのフローチャートである。
次に、図6のステップS101において説明した欠陥画素補正処理の詳細について説明する。図7は、欠陥画素補正処理の概要を示すフローチャートであり、画像処理装置30が実行するサブルーチンのフローチャートである。
図8は、図7のステップS205の方向判別処理の概要を示すフローチャートである。図8に示すように、まず、欠陥画素補正部51は、方向を示すインデックスiをリセット(i=0)し(ステップS301)、i方向の相関値を算出する(ステップS302)。
ステップS206において、欠陥画素補正部51は、方向判別結果に基づいて、相関の高い方向の欠陥画素ではない画素の画素値を用いて周囲補間値を算出する。ここで、周囲補間値は、例えば、注目画素の周囲5×5の範囲内の相関の高い方向にある、欠陥画素でなく、かつ、飽和していない画素の平均値とする。なお、周囲補間値は、欠陥画素以外の画素を用い、飽和している画素の重みを減らした重み付け平均値としてもよい。また、欠陥画素補正部51は、注目画素の周囲5×5の範囲内の相関の高い方向に、欠陥画素でなく、かつ、飽和していない画素が存在しない場合、注目画素の周囲5×5の範囲内の中央値等、周囲の画素の統計値を周囲補間値とするようにしてもよい。また、欠陥画素補正部51は、カラーフィルターを有する撮像素子の場合、注目画素の画素値と注目画素の同色の周辺画素の画素値を用いて周囲補間値を算出する。
次に、図6のステップS102において説明した飽和レベル算出処理の詳細について説明する。図10は、飽和レベル算出処理の概要を示すフローチャートであり、画像処理装置30が実行するサブルーチンのフローチャートである。
次に、図6のステップS103において説明した低飽和画素補正処理の詳細について説明する。図11は、低飽和画素補正処理の概要を示すフローチャートであり、画像処理装置30が実行するサブルーチンのフローチャートである。
ステップS504において、低飽和画素補正部53は、注目画素の周囲画素の画素値のうち飽和している同色参照画素の中央値(または平均値)を算出し、補間A補間値とする。具体的には、低飽和画素補正部53は、上述したステップS503の補間A判定において参照した注目画素と同色の同色参照画素のうち(例えば「1」と記載した画素)、飽和している同色参照画素の中央値(または平均値)を補間A補間値として算出する。
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に係る撮像システム1と同様の構成を有し、画像処理装置が実行する欠陥画素補正処理および飽和レベル算出処理が異なる。以下においては、本実施の形態2に係る画像処理装置が実行する欠陥画素補正処理および飽和レベル算出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2に係る欠陥画素補正部51が実行する欠陥画素補正処理の概要を示すフローチャートである。図13において、ステップS601〜ステップS610は、上述した図7のステップS201〜ステップS210それぞれに対応する。
図15は、本発明の実施の形態2に係る飽和レベル算出部52が実行する飽和レベル算出処理の概要を示すフローチャートである。図15において、ステップS701およびステップS702は、上述した図10のステップS401およびステップS402それぞれに対応する。
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1に係る撮像システム1と構成が異なるうえ、画像処理装置が実行する処理が異なる。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後、本実施の形態3に係る画像処理装置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16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16に示す撮像システム1aは、上述した実施の形態1に係る撮像システム1の画像処理装置30に換えて、画像処理装置30aを備える。画像処理装置30aは、上述した実施の形態1に係る画像処理装置30のノイズ処理部32に換えて、ノイズ処理部32aを有する。ノイズ処理部32aは、欠陥画素補正部51と、低飽和画素補正部53と、を有する。
次に、画像処理装置30aが実行する処理について説明する。図17は、画像処理装置30aが実行するノイズ処理の概要を示すフローチャートであり、画像処理装置30aが実行するメインルーチンのフローチャートである。図17において、ステップS801およびステップS802は、上述した図6のステップS101およびステップS103それぞれに対応する。
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、本発明の説明に用いた撮像装置以外にも、携帯電話やスマートフォンにおける撮像素子を備えた携帯機器、ビデオカメラ、内視鏡、監視カメラ、顕微鏡のような光学機器を通して被写体を撮影する撮像装置等、被写体を撮像可能ないずれの機器にも適用できる。
10 撮像装置
30,30a 画像処理装置
31 第3外部I/F部
32,32a ノイズ処理部
33 画像処理部
34 操作部
35 記録部
36 画像処理制御部
40 表示装置
51 欠陥画素補正部
52 飽和レベル算出部
53 低飽和画素補正部
101 光学系
102 絞り
103 シャッタ
104 ドライバ
105 撮像素子
105a 画素
105b 第1スイッチ
105c 転送線
105d FD部
105e アンプ部
105f 第2スイッチ
105h 転送線
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 プログラム記録部
112b 欠陥画素情報記録部
112c 低飽和画素情報記録部
113 バス
114 撮像制御部
115 第1外部I/F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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置であって、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正する欠陥画素補正部と、
前記欠陥画素補正部が前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正部と、
前記欠陥画素補正部が補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出部と、
を備え、
前記欠陥画素補正部は、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を参照して前記欠陥画素を補正し、
前記飽和レベル算出部は、
前記欠陥画素補正部が前記欠陥画素を補正する際に参照する画素の範囲を参照範囲として決定し、
前記参照範囲内の画素において最も低い前記飽和レベルを、前記欠陥画素の前記飽和レベルとして算出することを特徴とする画像処理装置。 - 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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置であって、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正する欠陥画素補正部と、
前記欠陥画素補正部が前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正部と、
前記欠陥画素補正部が補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出部と、
を備え、
前記欠陥画素補正部は、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を参照して前記欠陥画素を補正し、かつ、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を用いて前記欠陥画素を補間することによって前記ノイズを補正し、
前記飽和レベル算出部は、
前記欠陥画素補正部が前記欠陥画素を補正する際に補間に使用する画素の範囲を参照範囲として決定し、
前記参照範囲内の画素において最も低い前記飽和レベルを、前記欠陥画素の前記飽和レベルとして算出することを特徴とする画像処理装置。 - 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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置であって、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得部と、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正する欠陥画素補正部と、
前記欠陥画素補正部が前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正部と、
前記欠陥画素補正部が補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出部と、
を備え、
前記欠陥画素に対応する前記飽和レベルは、
前記複数の画素における注目画素の周囲の参照画素における飽和レベルのうち、最も低い飽和レベルであり、
前記欠陥画素補正部は、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の参照画素の画素値を用いて前記欠陥画素を補間することによって前記ノイズを補正することを特徴とする画像処理装置。 - 前記欠陥画素は、
白傷、黒傷および点滅欠陥ノイズのいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像処理装置。 - 前記低飽和画素補正部は、
前記欠陥画素補正部によって補正された前記欠陥画素の画素値が前記飽和レベル以上の場合、前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を用いて、前記欠陥画素の画素値を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の画像処理装置。 - 前記低飽和画素補正部は、
前記欠陥画素補正部によって補正された前記欠陥画素の画素値が前記飽和レベル以上の場合、前記欠陥画素の画素値と前記欠陥画素の周囲の画素の画素値との差が小さくなるように前記欠陥画素補正部によって補正された前記欠陥画素の画素値を補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記ノイズを補正するノイズ補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記ノイズを補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出ステップと、
を含み、
前記ノイズ補正ステップは、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を参照して前記欠陥画素を補正し、
前記飽和レベル算出ステップは、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正する際に参照する画素の範囲を参照範囲として決定し、
前記参照範囲内の画素において最も低い前記飽和レベルを、前記欠陥画素の前記飽和レベルとして算出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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正するノイズ補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出ステップと、
を含み、
前記ノイズ補正ステップは、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を参照して前記欠陥画素を補正し、かつ、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を用いて前記欠陥画素を補間することによって前記ノイズを補正し、
前記飽和レベル算出ステップは、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正する際に補間に使用する画素の範囲を参照範囲として決定し、
前記参照範囲内の画素において最も低い前記飽和レベルを、前記欠陥画素の前記飽和レベルとして算出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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正するノイズ補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出ステップと、
を含み、
前記欠陥画素に対応する前記飽和レベルは、
前記複数の画素における注目画素の周囲の参照画素における飽和レベルのうち、最も低い飽和レベルであり、
前記ノイズ補正ステップは、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の参照画素の画素値を用いて前記欠陥画素を補間することによって前記ノイズを補正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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置に、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記ノイズを補正するノイズ補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記ノイズを補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出ステップと、
を実行させ、
前記ノイズ補正ステップは、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を参照して前記欠陥画素を補正し、
前記飽和レベル算出ステップは、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正する際に参照する画素の範囲を参照範囲として決定し、
前記参照範囲内の画素において最も低い前記飽和レベルを、前記欠陥画素の前記飽和レベルとして算出することを特徴とするプログラム。 - 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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置に、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正するノイズ補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出ステップと、
を実行させ、
前記ノイズ補正ステップは、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を参照して前記欠陥画素を補正し、かつ、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の画素の画素値を用いて前記欠陥画素を補間することによって前記ノイズを補正し、
前記飽和レベル算出ステップは、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正する際に補間に使用する画素の範囲を参照範囲として決定し、
前記参照範囲内の画素において最も低い前記飽和レベルを、前記欠陥画素の前記飽和レベルとして算出することを特徴とするプログラム。 - 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、を有する撮像素子が生成した画像データに含まれる欠陥画素に起因するノイズを処理する画像処理装置に、
前記撮像素子が生成した前記画像データと、前記欠陥画素の位置情報と、を取得する取得ステップと、
前記位置情報に基づいて、前記画像データに含まれる前記欠陥画素を補正するノイズ補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて前記欠陥画素を補正した前記画像データに対し、予め算出された前記複数の画素の各々の飽和レベルに基づいて、該飽和レベルが他の画素より低い低飽和画素を補正する低飽和画素補正ステップと、
前記ノイズ補正ステップにおいて補正した前記欠陥画素の前記飽和レベルを算出する飽和レベル算出ステップと、
を実行させ、
前記欠陥画素に対応する前記飽和レベルは、
前記複数の画素における注目画素の周囲の参照画素における飽和レベルのうち、最も低い飽和レベルであり、
前記ノイズ補正ステップは、
前記位置情報に対応する前記欠陥画素の周囲の参照画素の画素値を用いて前記欠陥画素を補間することによって前記ノイズを補正することを特徴とするプログラム。
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