JP7005162B2 - 画像処理方法、画像処理装置、撮像装置、プログラム、および、記憶媒体 - Google Patents
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Description
本発明の一側面としての画像処理方法は、光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップとを有する。前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記第2のデータに対して窓関数を適用するステップを有する。
本発明の他の側面としての画像処理装置は、光学系を介して生成された撮影画像を取得する取得部と、前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部とを有する。前記鮮鋭化処理部は、前記第2のデータに対して窓関数を適用する。
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記画像処理方法をコンピュータに実行させる。
本発明の一側面としての画像処理方法は、光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップとを有する。前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記第2のデータに基づいて鮮鋭化フィルタを生成するステップと、前記鮮鋭化フィルタを前記撮影画像に対して畳み込み積分を行うことにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有する。前記鮮鋭化フィルタは、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整される。
本発明の他の側面としての画像処理装置は、光学系を介して生成された撮影画像を取得する取得部と、前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部とを有する。前記鮮鋭化処理部は、前記第2のデータに基づいて鮮鋭化フィルタを生成し、前記鮮鋭化フィルタを前記撮影画像に対して畳み込み積分を行うことにより該撮影画像を鮮鋭化する。前記鮮鋭化フィルタは、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整される。
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記画像処理方法をコンピュータに実行させる。
本発明の一側面としての画像処理方法は、光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップとを有する。前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記第2のデータと前記撮影画像とに基づいて補正成分を生成するステップと、前記補正成分を前記撮影画像に対して加算または減算することにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有する。
本発明の他の側面としての画像処理装置は、光学系を介して生成された撮影画像を取得する取得部と、前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部とを有する。前記鮮鋭化処理部は、前記第2のデータと前記撮影画像とに基づいて補正成分を生成し、前記補正成分を前記撮影画像に対して加算または減算することにより該撮影画像を鮮鋭化する。
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記画像処理方法をコンピュータに実行させる。
入力画像は、撮像装置において撮像光学系(以下、単に光学系という)を介して形成された被写体像(光学像)を光電変換した撮像素子から出力された画像データを用いて生成されたデジタル画像(撮影画像)である。このデジタル画像は、レンズや光学フィルタなどの光学素子を含む光学系の収差を含む光学伝達関数(OTF)により劣化した画像である。撮像素子は、CMOSセンサやCCDセンサなどの光電変換素子により構成される。撮像光学系は、曲率を有するミラー(反射面)を含んでもよい。また、光学系は、撮像装置に対して着脱(交換)が可能であってもよい。撮像装置において、光学系、撮像素子および撮像素子から出力される画像データを用いてデジタル画像(入力画像)を生成する信号処理回路により撮像系が構成される。
図3は、本実施形態のアンシャープマスク処理(画像鮮鋭化処理)による鮮鋭化の模式図である。図3(A)において、実線は入力画像、破線は入力画像をアンシャープマスクでぼかした画像、点線は鮮鋭化後の画像をそれぞれ示している。図3(B)の実線は、補正成分を示している。図3(A)、(B)のそれぞれにおいて、横軸は座標、縦軸は画素値または輝度値である。図3は、後述する図4の所定の方向(例えば、X方向)における断面に相当する。
式(1)において、mは補正の強さを変化させるための調整係数であり、調整係数mの値を変化させることにより、補正量を調整することができる。なお、調整係数mは入力画像の位置によらず一定の定数であっても良いし、入力画像の位置に応じて異ならせることにより入力画像の位置に応じて補正量を調整することもできる。また、調整係数m(x,y)は、光学系の焦点距離、絞り値、または、撮影距離などの撮影条件に応じて異ならせることもできる。
式(2)の右辺を変形することにより、以下の式(3)が得られる。
式(3)において、*はコンボリューション(畳み込み積分、積和)、δはデルタ関数(理想点像)である。「デルタ関数」とは、USM(x,y)とタップ数が等しく中心の値が1でそれ以外が0で埋まっているデータである。式(2)を変形することにより式(3)を表現することができるため、式(2)と式(3)とは互いに等価である。よって、以下、式(2)を用いて補正成分の生成について説明する。
ここで、撮像光学系が回転対称な共軸光学系であれば、画像の中心部に対応するPSFは回転対称となる。そのため、画像の中心部については回転対称なUSMを適用することで撮影画像f(x,y)を元の画像I(x,y)に近づける鮮鋭化を行うことができる。補正量は撮影画像とアンシャープマスクでぼかした撮影画像との差分値となるため、精度良く補正するには、アンシャープマスクとして単純な平滑化フィルタを使用するのではなく、よりpsf(x,y)に近い形状のマスクを使用することが好ましい。例えば、球面収差の影響で撮影画像が劣化する場合、球面収差であれば回転対称に影響を与えるものの、ガウシアンフィルタのような平滑化フィルタでは球面収差の影響によるPSFとは分布の形状が異なる。そのため、回転対称にぼける影響を低減する場合であっても、撮像光学系のPSFを使用する方が精度良く補正することができる。
光学ローパスフィルタとは、空間周波数的に高周波の光学信号を除去する光学部材であり、水晶の光束分離作用を利用した光学ローパスフィルタが知られている。水晶を用いた光学ローパスフィルタでは、光学的な異方性媒質の光束分離作用を用いてローパス効果を得ている。
g(x,y)=f(x,y)+m×f(x,y)*{δ(x,y)-USM(x,y)} … (8)
g(x,y)=f(x,y)*{δ(x,y)+m×(δ(x,y)-USM(x,y))} … (9)
ここで、便宜的に式(9)の中括弧{}の部分を鮮鋭化フィルタと呼ぶことにする。鮮鋭化フィルタは、アンシャープマスクUSMおよび調整係数mを用いて生成することができる。調整係数mは、画像のノイズや鮮鋭化の補正過剰や補正不足を考慮して値を決定される。ステップS15において、鮮鋭化処理部1054は、ステップS14にて生成したアンシャープマスクUSMを用いて、式(9)に基づき入力画像に対して鮮鋭化処理を実行する。
各ステップにおける具体的な処理について説明する前に、本実施例で用いる撮像光学系のPSFの近似関数および係数データについて説明する。まず、撮像光学系のPSFの近似に利用する関数について説明する。天文物理学などの分野において、測光した天体をフィッティングする際には、Moffat関数と呼ばれる以下の関数P(x,y)がよく利用される。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
1051 取得部
1052 回転処理部
1053 補正部
1054 鮮鋭化処理部
Claims (25)
- 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
所定の関数の係数データを取得するステップと、
前記係数データを用いて、第1のデータを再構成するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された前記第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。 - 前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記撮影画像に対して前記第2のデータを用いてアンシャープマスク処理を行うステップを有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。
- 前記第1のデータは、回転非対称な分布を有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理方法。
- 前記第2のデータは、回転非対称な分布を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成された前記フィルタは、前記撮影画像の位置に関して一律であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成された前記フィルタは、複数の色成分に関して共通であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記第2のデータに対して窓関数を適用するステップを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記鮮鋭化処理を行うステップは、
前記第2のデータに基づいて鮮鋭化フィルタを生成するステップと、
前記鮮鋭化フィルタを前記撮影画像に対して畳み込み積分を行うことにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 前記鮮鋭化フィルタは、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整されることを特徴とする請求項8に記載の画像処理方法。
- 前記鮮鋭化処理を行うステップは、
前記第2のデータと前記撮影画像とに基づいて補正成分を生成するステップと、
前記補正成分を前記撮影画像に対して加算または減算することにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有すること特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 前記補正成分は、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整されることを特徴とする請求項10に記載の画像処理方法。
- 前記撮影条件は、像高、焦点距離、F値、および、撮影距離のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 光学系を介して生成された撮影画像を取得し、所定の関数の係数データを取得する取得部と、
前記係数データを用いて、第1のデータを再構成する再構成処理部と、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された前記第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部と、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 光学系を介して形成された光学像を光電変換して画像データを出力する撮像素子と、
前記画像データに対応する撮影画像を取得し、所定の関数の係数データを取得する取得部と、
前記係数データを用いて、第1のデータを再構成する再構成処理部と、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された前記第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部と、を有することを特徴とする撮像装置。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
所定の関数の係数データを取得するステップと、
前記係数データを用いて、第1のデータを再構成するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された前記第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項15に記載のプログラムを記憶していることを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
- 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、を有し、
前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記第2のデータに対して窓関数を適用するステップを有することを特徴とする画像処理方法。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得する取得部と、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部と、を有し、
前記鮮鋭化処理部は、前記第2のデータに対して窓関数を適用することを特徴とする画像処理装置。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記鮮鋭化処理を行うステップは、前記第2のデータに対して窓関数を適用するステップを有することを特徴とするプログラム。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、を有し、
前記鮮鋭化処理を行うステップは、
前記第2のデータに基づいて鮮鋭化フィルタを生成するステップと、
前記鮮鋭化フィルタを前記撮影画像に対して畳み込み積分を行うことにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有し、
前記鮮鋭化フィルタは、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整されることを特徴とする画像処理方法。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得する取得部と、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部と、を有し、
前記鮮鋭化処理部は、
前記第2のデータに基づいて鮮鋭化フィルタを生成し、
前記鮮鋭化フィルタを前記撮影画像に対して畳み込み積分を行うことにより該撮影画像を鮮鋭化し、
前記鮮鋭化フィルタは、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整されることを特徴とする画像処理装置。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記鮮鋭化処理を行うステップは、
前記第2のデータに基づいて鮮鋭化フィルタを生成するステップと、
前記鮮鋭化フィルタを前記撮影画像に対して畳み込み積分を行うことにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有し、
前記鮮鋭化フィルタは、前記撮影画像の位置に応じた調整係数により調整されることを特徴とするプログラム。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、を有し、
前記鮮鋭化処理を行うステップは、
前記第2のデータと前記撮影画像とに基づいて補正成分を生成するステップと、
前記補正成分を前記撮影画像に対して加算または減算することにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得する取得部と、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行う回転処理部と、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成する補正部と、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行う鮮鋭化処理部と、を有し、
前記鮮鋭化処理部は、
前記第2のデータと前記撮影画像とに基づいて補正成分を生成し、
前記補正成分を前記撮影画像に対して加算または減算することにより該撮影画像を鮮鋭化することを特徴とする画像処理装置。 - 光学系を介して生成された撮影画像を取得するステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する該光学系の点像強度分布関数の情報に基づいて生成された第1のデータに対して、前記撮影画像の位置に応じた回転処理を行うステップと、
回転処理後の前記第1のデータに対して、光学ローパスフィルタの情報に基づいて生成されたフィルタを畳み込むことにより第2のデータを生成するステップと、
前記第2のデータを用いて前記撮影画像の鮮鋭化処理を行うステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記鮮鋭化処理を行うステップは、
前記第2のデータと前記撮影画像とに基づいて補正成分を生成するステップと、
前記補正成分を前記撮影画像に対して加算または減算することにより該撮影画像を鮮鋭化するステップと、を有することを特徴とするプログラム。
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