JPH05323444A - ぶれ画像復元装置 - Google Patents

ぶれ画像復元装置

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JPH05323444A
JPH05323444A JP4129105A JP12910592A JPH05323444A JP H05323444 A JPH05323444 A JP H05323444A JP 4129105 A JP4129105 A JP 4129105A JP 12910592 A JP12910592 A JP 12910592A JP H05323444 A JPH05323444 A JP H05323444A
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Masabumi Yamazaki
正文 山崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明のぶれ画像復元装置にあっては、カメ
ラ等による撮影時のぶれを補正するため、ぶれ画像とぶ
れ軌跡データを記憶して、演算により最終出力としてぶ
れのない画像を得ることを特徴とする。 【構成】再生用磁気ヘッド19b及び再生回路は、フィ
ルム20上の磁気テープ21に記録されたぶれ軌跡デー
タを再生し、ぶれ軌跡データ記憶部23がこれを記憶す
る。ぶれ軌跡データ変換部24は、この記憶されたぶれ
軌跡データを所定のぶれ伝達関数を求め、FFT回路2
5に出力する。また、画像メモリ29は、撮影レンズ2
7、撮像素子28を介してぶれ画像を記憶し、FFT回
路30に出力する。除算部31は、FFT回路25、3
0でフーリエ変換したデータを演算し、逆FFT回路3
2で逆フーリエ変換を行ってぶれを補正する。画像表示
部33はぶれを補正した画像を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はぶれ画像復元装置に関
し、特にカメラ等の撮影装置にぶれ補正のための機構を
設けることなく最終出力としてぶれのない画像若しくは
映像を得るぶれ画像復元装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、カメラ等の撮影装置により得
られる画像に生じるぶれを補正するものとして、次のよ
うな技術がある。
【0003】例えば、三宅洋一著:画像処理のすすめ、
写真2集、109−113、6/1987の論文には、
等速運動により生じたぶれ画像の復元の方法が記載され
ている。すなわち、被写体f(x,y)がx方向にT秒
間等速度Vで運動すると仮定すると、フィルム上に記録
される画像g(x,y)は、数1の関係式で表される。
【0004】
【数1】 この両辺をフーリエ変換すれば、数2の関係式が得られ
る。
【0005】
【数2】 すなわち、数3の関係式のように表される。
【0006】
【数3】 そして、数4で表される関係式を逆フーリエ変換してぶ
れ像を復元するものである。
【0007】
【数4】 また、特願平3−235064号には、フィルムを駆動
手段で駆動してぶれを補正する技術が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ぶれを検出し、フィル
ム、或いはレンズの光学手段を駆動してぶれを補正する
装置は、正確な検出と遅れのない素早く正確な補正が必
要である。そのため装置が大掛かりになってしまう。ま
た、ぶれは等速運動でなくランダムに近い動きをするの
で、等速運動を仮定して補正しても効果は限られたもの
となる。
【0009】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、ぶれが生じた写真、またはぶれが生じた映像から画
像処理によりぶれを補正することのできるぶれ画像復元
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、被
写体像を電気信号に変換する撮像手段と、カメラの撮影
動作中に於けるぶれ軌跡データを記憶するぶれ軌跡デー
タ記憶手段と、上記電気信号と上記ぶれ軌跡データとに
よりぶれのない画像を復元する復元手段とを具備するこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】この発明のぶれ画像復元装置にあっては、ぶれ
を含む被写体像が撮像手段によって電気信号に変換され
て画像メモリに記憶される。一方、フィルム上の磁気テ
ープに記憶されたカメラの撮影動作中に於けるぶれ軌跡
データが、磁気ヘッドで読取られてぶれ軌跡データ記憶
手段に記憶される。上記画像メモリに記憶された電気信
号と上記ぶれ軌跡データ記憶手段に記憶されたぶれ軌跡
データは、復元手段によってフーリエ変換された後除算
され、更に逆フーリエ変換されてぶれのない画像として
復元される。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。初めに、ぶれ軌跡データからぶれのない画像を
復元する理論的背景について説明する。
【0013】ぶれ軌跡データは、所定の時間間隔で時系
列的に得られる水平垂直方向のぶれ量、△x,△yのデ
ータのことである。このデータを並び換えて、ぶれ位置
(△x,△y)が同じデータをカウントし、n個のデー
タがあったとすれば、(△x,△y)の位置の度数をh
とする。
【0014】図2はこれを図解したもので、図中の矢印
の長さが各位置(△x,△y)のhを表している。この
ように表されたhを、関数h(x,y)で表す。尚、h
(x,y)を、以後ぶれ伝達関数と称することとする。
【0015】一方、ぶれのない、もとの像の強度分布を
f(x,y)とすると、ぶれ画像は数5の関係式のよう
に、f(x,y)とh(x,y)のコンボリューション
積分で表すことができる。
【0016】
【数5】 両辺をフーリエ変換することにより数6の関係式を得る
ことができる。
【0017】
【数6】 数6の関係式より上記数4の関係式が得られる。
【0018】したがって、F(u,v)を逆フーリエ変
換すると、ぶれのない画像が復元できることになる。数
4の関係式は、ぶれ像の2次元Vフーリエ変換と、ぶれ
伝達関数の2次元フーリエ変換から、ぶれのない画像が
復元できることを意味している。
【0019】図3は、カメラへのぶれ検出手段の装着状
態を示す斜視図である。図3に示されるように、カメラ
本体11に装着される撮影レンズ12の光軸方向をZ軸
とし、Z軸を通りZ軸に直交する左右方向をX軸とし、
Z軸を通りZ軸に直交する上下方向をY軸とする。ま
た、上記各軸回りの回転角成分をそれぞれθz,θx,
θyとする。ぶれ検出手段13には、角度センサ13a
及び13bを適用するものとし、それぞれ回転角θx,
θyの検出を行う。この回転角θxは、Y軸とZ軸で形
成されるY−Z平面の像の移動に対応し、回転角θy
は、X軸とZ軸で形成されるX−Z平面の像の移動に対
応する。
【0020】図4は、カメラ本体11が回転角θxだけ
ぶれた場合の像のX−Z平面上での移動状態を示す図で
ある。撮影レンズ12を構成する第1レンズ14a、第
2レンズ14bは、それぞれ14a′、14b′の位置
まで移動する。同様に、被写体Oの像15は、角度θx
傾いた結像面C−D上の15′の位置に移動する。ここ
で、第1及び第2レンズ14a及び14bの焦点距離を
fとし、その焦点から被写体Oまでの距離をLとし、焦
点から像位置までの距離をL′とし、また、像位置の移
動量を△xとすると、上記像の移動量△xは、数7の関
係式で示される。
【0021】
【数7】
【0022】但し、βはf/Lであり、撮影倍率を示
す。上記数7の関係式に於ける値fは、撮影レンズ情報
として得ることができ、βを与える値Lは、図示されな
い測距装置からのAF(オートフォーカス)情報から得
ることができる。また、値θxは、前記ぶれ検出手段1
3の角度センサ13a(図3参照)により検出すること
ができるので、実質的に移動量△xが図示されない演算
手段により求められる。
【0023】図5は、銀塩フィルムの上部に印刷された
磁気テープにぶれ軌跡データを記録するもので、ぶれ画
像復元装置の記録系を示す概略的なブロック構成図であ
る。同図に於いて、ぶれ量検出部16は、図3及び図4
で説明した方法で水平方向、垂直方向のぶれ量△x,△
yを算出するぶれ量検出手段である。ぶれ量検出部16
からは所定のタイミングで時系列データ△x,△yが出
力され、RAMで構成されるぶれ軌跡データ記憶部17
に一時的に記憶される。次に、フィルム巻上げに同期し
て△x,△yは磁気記録部18に所定のタイミングで送
られ、記録用磁気ヘッド19aを介してフィルム20上
の磁気テープ21に記録される。図6は、フィルム面の
ぶれ情報が記録される位置を示したものである。例え
ば、フィルム20の上部に図示の如く磁気テープ21が
印刷されている。
【0024】図1は、ぶれ情報の記録されたネガフィル
ムからぶれ情報を読み取りぶれ画像からぶれのない画像
を復元するぶれ画像復元装置の再生系のブロック構成図
である。同図に於いて、再生用磁気ヘッド19b及び再
生回路22で再生されたぶれ軌跡データは、一時的にR
AMで構成されたぶれ軌跡データ記憶部23に記憶され
る。その後、ぶれ軌跡データ変換部24を経てフーリエ
変換(FFT)回路25にぶれ軌跡データが供給され
る。
【0025】一方、フィルム20と同じネガ画像のぶれ
画像26は、撮影レンズ27、撮像素子28を介して画
像メモリ29に記憶される。そして、FFT回路30を
経て、上記FFT回路25の出力と共に、除算部31に
供給される。この除算部31で得られたデータは、逆フ
ーリエ変換(逆FFT)回路32で逆フーリエ変換が行
われてぶれが相殺された後、モニタテレビ、或いはプリ
ンタ等の画像表示部33に出力される。次に、このぶれ
画像復元装置の再生系の動作を説明する。
【0026】フィルム20上の磁気テープに記録されて
いるぶれ軌跡データは、再生用磁気ヘッド19bにて読
取られ、再生回路22で再生処理が行われた後、一時的
にぶれ軌跡データ記憶部23に記憶される。次いで、ぶ
れ軌跡データ変換部24で、上記ぶれ軌跡データから上
述したぶれ伝達関数h(x,y)を求める。
【0027】ここで、先ず注意をしなければないこと
は、ぶれ画像g(x,y)の倍率とぶれ伝達関数h
(x,y)の倍率を一致させる必要があることである。
すなわち、拡大されたぶれ画像g′(x,y)の倍率を
mとすれば、数8の関係式で表される。
【0028】
【数8】 同様に、ぶれ伝達関数は数9の関係式で表される。
【0029】
【数9】
【0030】次に、撮像素子はx方向、y方向に所定ピ
ッチで離散的に配置されているので、上記ピットの画素
面積単位でh′(x,y)を離散的データh″(x,
y)に変換する必要がある。図2のxy平面の1つのま
すが1画素に相当する。
【0031】以上により、ぶれ伝達関数をぶれ画像g′
(x,y)の離散的データと同じ大きさの離散データに
変換することができる。尚、図2の矢印の大きさは、次
のようにして求める。
【0032】先ず、ぶれ軌跡データ記憶部23のデータ
の中から(△x,△y)のデータの頻度h(△x,△
y)を求める。これを、全てのデータについて行う。次
に、数9の関係式の変換を行う。いま、x方向のセンサ
ピッチをPx,y方向のセンサピッチをPyとすると
き、x方向にm番目g方向にn番目のます目の離散的ぶ
れ伝達関数h″(x,y)は数10の関係式で求められ
る。これを、全てのデータについて行う。
【0033】
【数10】
【0034】図1のぶれ軌跡データ変換部24は、上記
離散的ぶれ伝達関数h″(x,y)を求めるものであ
る。次に、FFT回路25により、h″(x,y)の2
次元フーリエ変換を行い、H″(u,v)を求める。
【0035】一方、ぶれ画像26は、撮影レンズ27及
び2次元撮像素子28によって撮像され、画像メモリ2
9に記憶される。次いで、FFT回路29によりぶれ画
像g(x,y)のフーリエ変換G(u,v)が求められ
る。次に、除算部31に於いて、数11の関係式が計算
される。
【0036】
【数11】
【0037】この結果が、逆FFT回路32により、F
(u,v)の逆フーリエ変換が演算されて、ぶれのない
画像f(u,v)が復元される。この復元されたぶれの
ない画像f(u,v)が、画像表示部33に出力され
て、ぶれが補正された画像を見ることができる。
【0038】上述した実施例では、フーリエ変換を応用
してぶれ画像の復元を行うようにしていた。次に、他の
実施例として、多元連立一次方程式を求めてその方程式
を解いてぶれ画像の復元を行う例について述べる。
【0039】いま、ぶれデータを図7に示されるように
簡単なものに仮定する。ここで、図7の1つのます目
は、センサの大きさに等しく、hi (i=0,1,…,
8)は露光時間である。すなわち、位置的にhi のばら
つきで露光時間がばらつき、ぶれ画像が生じる。
【0040】図8は、センサの画素出力を表した図であ
り、同図に於いて左上隅から順にg1 ,g2 ,…,
n ,…,g(m-1)n,…,gmnとする。このg1
2 ,…,gn ,…,g(m-1)n,…,gmnに相当するぶ
れのない画像の出力をf1 ,f2 ,…,fn ,…,f
(m-1)n,…,fmnとすると、数12の関係式のように表
される。
【0041】
【数12】 この関係式をベクトルで表現すると、数13の関係式の
ようになる。
【0042】
【数13】 但し、数14で表される関係式はmn×mnの行列であ
り、数15及び数16で表される関係式は、それぞれm
n次の列ベクトルである。
【0043】
【数14】
【0044】
【数15】
【0045】
【数16】 上記数13の行列式を解くことにより、数13の関係式
で表されるぶれのない画像が復元されたことになる。
【0046】図9は、この多元連立一次方程式によりぶ
れ画像の復元を行うぶれ画像復元装置の再生系のブロッ
ク構成図である。図1の第1の実施例とは、FFT回路
25、30及び逆FFT回路32がなくなり、除算部3
1に代わって行列演算部34が設けられている。この行
列演算部34によって、上記数12及び数13の関係式
が演算される。その他の構成は図1のブロック構成図と
同じであるので、同一番号を付してその説明は省略す
る。
【0047】以上の説明は、銀塩フィルムで撮られた写
真のぶれ画像の復元であったが、電子カメラ、或いはビ
デオカメラの映像にもこの発明を適用できることはいう
までもない。
【0048】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ぶれが
生じた写真、またはぶれが生じた映像から画像処理によ
りぶれを補正することのできるぶれ画像復元装置を提供
することができるので、高価で大掛かりなぶれ補正のカ
メラを持ち歩くこともなく現像所等で、ぶれ画像を復元
できるので、手軽で低価格のぶれ補正システムを作るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ぶれ画像復元装置の再生系のブロック構成図で
ある。
【図2】ぶれ位置(△x,△y)の度数を表す図であ
る。
【図3】カメラへのぶれ検出手段の装着状態を示す斜視
図である。
【図4】カメラ本体11が回転角θxだけぶれた場合の
像のX−Z平面上での移動状態を示す図である。
【図5】銀塩フィルムの上部に印刷された磁気テープに
ぶれ軌跡データを記録するぶれ画像復元装置の記録系を
示す概略的なブロック構成図である。
【図6】フィルム面のぶれ情報が記録される位置を示し
た図である。
【図7】この発明の他の実施例を示すもので、ぶれデー
タを模式的に表した図である。
【図8】この発明の他の実施例を示すもので、センサの
画素出力を表した図である。
【図9】多元連立一次方程式によりぶれ画像の復元を行
うぶれ画像復元装置の再生系のブロック構成図である。
【符号の説明】
11…カメラ本体、12…撮影レンズ、13…ぶれ検出
手段、16…ぶれ量検出部、17…ぶれ軌跡データ記憶
部、18…磁気記録部、19a…記録用磁気ヘッド、1
9b…再生用磁気ヘッド、20…フィルム、21…磁気
テープ、22…再生回路、23…ぶれ軌跡データ記憶
部、24…ぶれ軌跡データ変換部、25、30…フーリ
エ変換(FFT)回路、26…ぶれ画像、27…撮影レ
ンズ、28…撮像素子、29…画像メモリ、31…除算
部、32…逆フーリエ変換(逆FFT)回路、33…画
像表示部、34…行列演算部。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】例えば、三宅洋一著:画像処理のすすめ、
写真工業、109−113、6/1987の論文には、
等速運動により生じたぶれ画像の復元の方法が記載され
ている。すなわち、被写体f(x,y)がx方向にT秒
間等速度Vで運動すると仮定すると、フィルム上に記録
される画像g(x,y)は、数1の関係式で表される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体像を電気信号に変換する撮像手段
    と、カメラの撮影動作中に於けるぶれ軌跡データを記憶
    するぶれ軌跡データ記憶手段と、 上記電気信号と上記ぶれ軌跡データとによりぶれのない
    画像を復元する復元手段とを具備することを特徴とする
    ぶれ画像復元装置。
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