JPWO2007088965A1 - 画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
また、予め各カメラに搭載されているマイクロレンズの特性に合わせて、絞り依存特性情報テーブル及びシェーディング特性情報テーブルをカメラ内で保持しているので、補正データ作成用の多数のテーブルを記憶するために大容量のメモリが必要となる。
一方、同じ機種のカメラであっても、機体ごとの個体差によってカラーシェーディングの発生が異なる場合については十分に補正ができない。
本発明の第2の態様によると、第1の態様の画像処理装置において、光学的撮影条件は、少なくとも補正対象画像を取得する際の射出瞳位置および絞り値を含み、補正実行決定部は、射出瞳位置および絞り値に応じて、補正対象画像を形成する画素信号ごとに補正実行の有無を決定し、補正部は、補正実行決定部により補正を実行すると決定された画素信号を補正データに基づいて色成分ごとに補正を行なうことが好ましい。
本発明の第3の態様によると、第2の態様の画像処理装置において、補正実行決定部は、撮像装置を構成する各画素の像高が、射出瞳位置および絞り値で決定される所定値よりも大きい場合に補正の実行を決定することが好ましい。
本発明の第4の態様によると、複数の画素信号で形成される画像に対して、補正データを用いてカラーシェーディング補正を施す画像処理装置であって、予め色分布が分かっている被写体を撮影して取得した第1の画像を用いて、複数の画素信号ごとに光学的撮影条件に適した補正データを取得する補正データ取得部と、第2の画像を取得した際の光学的撮影条件と補正データとに基づいて、第2の画像を形成する複数の画素信号を色成分ごとに補正する補正部とを備える。
本発明の第5の態様によると、第4の態様の画像処理装置において、補正データ取得部は、予め色分布が分かっている被写体を所定の光学的撮影条件で撮影して取得した第1の画像を用いて、複数の画素信号ごとに光学的撮影条件に適した色成分ごとの補正データを取得し、補正部は、補正データに基づいて、所定の光学的撮影条件と同一の光学的撮影条件で取得した第2の画像を形成する複数の画像信号を色成分ごとに補正することが好ましい。
本発明の第6の態様によると、第4の態様の画像処理装置において、予め記憶された補正に関するデータを第1の画像に基づいて更新して補正データを生成する更新部をさらに備え、補正部は、第2の画像を取得した際の光学的撮影条件と更新された補正データとに基づいて、第2の画像を形成する複数の画素信号を色成分ごとに補正することが好ましい。
本発明の第7の態様によると、第4乃至6のいずれかの態様の画像処理装置において、予め色分布が分かっている被写体は、色分布が一様なチャートであることが好ましい。
本発明の第8〜第14の態様によると、画像処理方法は、上記第1〜第7の態様による画像処理装置に対応する処理を実行する。
本発明の第15の態様によると、画像処理プログラムは、第8乃至第14の態様の画像処理方法をコンピュータで実行させる。
図1〜10により本発明による画像処理装置を搭載したカメラの第1の実施の形態を説明する。図1に示すように、電子カメラ1のカメラボディ10の上面には、電子カメラ1の電源をオン・オフするためのメインスイッチ(電源スイッチ)2と、撮影を指示するレリーズボタン3と、撮影モードや再生モード等のカメラの撮影条件や動作モードを設定するためのモードダイヤル4と、被写体を照明する内蔵式閃光装置5と、カメラボディ10に対して着脱可能な外付け閃光装置を装着するためのアクセサリシュー6とが設けられている。
Rゲイン関数(r)=ar+b (1)
Bゲイン関数(r)=cr+d (2)
ただし、rは、各画素の像高(カメラに装着された交換レンズの光軸から各画素までの距離)である。
補正後のR画素値=補正前のR画素値Sout×Rゲイン(r) (3)
補正後のB画素値=補正前のB画素値Sout×Bゲイン(r) (4)
補正後のR画素値=補正前のR画素値Sout×Rゲイン(r)×f(r) (5)
補正後のG画素値=補正前のG画素値Sout×f(r) (6)
補正後のB画素値=補正前のB画素値Sout×Bゲイン(r)×f(r) (7)
射出瞳位置の異なる複数のレンズを用いて、射出瞳133の位置と絞り値を変えながら、色分布の一様なグレーチャートなどのような被写体を、均一照明下で撮影する。各条件の下で撮影して得られた画像に関して、各画素値ごとに、R、G、Bの比R/GおよびB/Gを以下のように算出する。
すなわち、各画素値ごとに、光軸上にある画像中心(x0、y0)におけるR/G(x0、y0)およびB/G(x0、y0)との比をとって、Rゲイン(x、y)、Bゲイン(x、y)を作成し、以下式(8)、(9)のように表す。
Rゲイン(x、y)={R/G(x0、y0)}/{R/G(x、y)} (8)
Bゲイン(x、y)={B/G(x0、y0)}/{B/G(x、y)} (9)
r=((x−x0)2+(y−y0)2)1/2 (10)
r>rminの場合、
Rゲイン(r)=ar+b
Bゲイン(r)=cr+d
r≦rminの場合、
Rゲイン(r)=Bゲイン(r)=1 (11)
なお、閾値rminは、カラーシェーディング補正が必要な最低入射角θminと、射出瞳133の位置(像面からの距離)P0と、撮影時の絞り値Fを用いて以下の式により算出することができる。
rmin=P0×[tanθmin−tan{sin−1(1/2F)}] (12)
(1)カメラ機種名:A
(2)カメラレンズの種類:レンズ種I(焦点距離(ズーム)範囲f0−f1mm、開放F値F2.8)
(3)撮影時の焦点距離:50[mm]
(4)撮影距離:4m
(5)絞り値(F値):F4
Rゲイン関数(r)=a0r+b0 (13)
Bゲイン関数(r)=c0r+d0 (14)
(1)色成分(実施の形態ではR,B,G)を有する複数の画素信号によって形成される画像に対してカラーシェーディング補正を行なうようにした。この場合、補正対象画像を撮影する際の光学的撮影条件(実施の形態では、レンズ種別、射出瞳位置、絞り値)に基づいて、演算回路101は画素信号ごとにカラーシェーディング補正の実行の有無を決定する。そして、演算回路101は、補正の実行が決定された画素信号に対して、R値、B値ごと、すなわち色成分ごとにカラーシェーディング補正を実行するようにした。その結果、カラーシェーディングの影響が大きい画素信号に対して補正処理を行なうので、すべての画素信号に対して処理を施す場合に比べて処理にかかる負担を軽減し、高速処理を可能にする。
第1の実施の形態では、予め作成されたカラーシェーディング補正用データ、すなわち、テーブルTable1〜5をカメラ内、もしくはレンズ内のROMに記憶しておき、この補正データを用いてRゲイン関数(r)とBゲイン関数(r)を決定した。そして、像高rに応じて算出された各画素のゲインをR信号、B信号に掛け合わせるようにした。
Rゲイン(x,y)=(R_CHART(x,y)/G_CHART(x,y))/(R/G(x,y)) ・・・(15)
Bゲイン(x,y)=(B_CHART(x,y)/G_CHART(x,y))/(B/G(x,y)) ・・・(16)
R/G(x0,y0)=R_CHART(x,y)/G_CHART(x,y) ・・・(17)
B/G(x0,y0)=R_CHART(x,y)/B_CHART(x,y) ・・・(18)
Rゲイン(x,y)=(R/G(x0,y0))/(R/G(x,y)) ・・・(19)
Bゲイン(x,y)=(B/G(x0,y0))/(B/G(x,y)) ・・・(20)
(1)制御回路205は、予め色分布が分かっているチャートなどを撮影した第1の画像(チャート画像)に対応する第1の画像データからカラーシェーディング補正データとしてRゲイン(x、y)とBゲイン(x、y)を算出する。そして、制御回路205は、算出したR、Bゲインに基づいて第2の画像(補正対象画像)の画素信号の色成分ごとにカラーシェーディング補正をするようにした。したがって、第1の実施の形態の電子カメラ1のようにTable2〜5の補正用データを保持していない、もしくは参照しなくても、撮影画像に発生するカラーシェーディングを適切に補正することができる。
本発明による画像処理装置を搭載したカメラの第3の実施の形態について、第1の実施の形態および第2の実施の形態との相違点を主に説明する。第3の実施の形態における電子カメラ1は、図1および図2に示す第1の実施の形態における電子カメラと同一の構成要素を備えるものとする。この電子カメラ1は、チャート画像に基づいて、第1の実施の形態と同様にして補正用データ(Table2〜5)を参照しながら式(1)、(2)を用いて算出したR、Bゲイン関数を、第2の実施の形態と同様に、チャート画像に基づいて式(15)、(16)または式(19)、(20)を用いて算出されたカラーシェーディング補正データであるR、Bゲインを用いて補正するものである。
Rゲイン2(x,y)=Bゲイン2(x,y)=1 ・・・(21)
R_calib(x,y)=Rゲイン1(x,y)/Rゲイン2(x,y) ・・・(22)
B_calib(x,y)=Bゲイン1(x,y)/Bゲイン2(x,y) ・・・(23)
Rゲインh(x,y)=Rゲイン(r)×R_calib(x,y) ・・・(24)
Bゲインh(x,y)=Bゲイン(r)×B_calib(x,y) ・・・(25)
(1)演算回路101は、チャート画像データを用いて算出したRゲイン1(x,y)、Bゲイン1(x,y)を用いて、予め記憶されている補正用データであるTable2〜5を用いて算出したRゲイン2(x,y)、Bゲイン2(x,y)を更新して、補正関数を算出する。そして、演算回路101は、補正対象画像の光学的撮影条件と算出した補正関数とを用いて、補正対象画像の画素信号の色成分ごとにカラーシェーディングを補正するようにした。したがって、同じ機種でもカラーシェーディング特性に個体差が生じている場合や、予め保持した補正データの精度が悪い場合であっても、電子カメラ1の個々の機体に最適なデータで補正するので、補正精度を向上させることができる。
(1)第1の実施の形態においては、補正用データを保持した電子カメラ1でカラーシェーディング補正のプログラムを実行させたが、第2の実施の形態のように、図11に示すパーソナルコンピュータ20を用いてもよい。すなわち、補正用データを記憶したパーソナルコンピュータ20を用いて撮影した画像データのカラーシェーディング補正処理を実行するようにしてもよい。この場合、次のようにする。
日本国特許出願2006年第026679号(2006年2月3日出願)
Claims (15)
- 複数の画素信号で形成される画像に対して、補正データを用いてカラーシェーディング補正を施す画像処理装置であって、
補正対象画像を取得する際の光学的撮影条件を用いて、前記画素信号の色成分ごとに前記補正データを決定する補正データ決定部と、
前記光学的撮影条件に応じて、前記補正対象画像を形成する画素信号ごとに補正実行の有無を決定する補正実行決定部と、
前記補正実行決定部により補正を実行すると決定された前記画素信号を前記補正データに基づいて色成分ごとに補正を行なう補正部とを備える。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記光学的撮影条件は、少なくとも前記補正対象画像を取得する際の射出瞳位置および絞り値を含み、
前記補正実行決定部は、前記射出瞳位置および前記絞り値に応じて、前記補正対象画像を形成する前記画素信号ごとに補正実行の有無を決定し、
前記補正部は、前記補正実行決定部により補正を実行すると決定された前記画素信号を前記補正データに基づいて色成分ごとに補正を行なう。 - 請求項2に記載の画像処理装置において、
前記補正実行決定部は、前記撮像装置を構成する各画素の像高が、前記射出瞳位置および前記絞り値で決定される所定値よりも大きい場合に補正の実行を決定する。 - 複数の画素信号で形成される画像に対して、補正データを用いてカラーシェーディング補正を施す画像処理装置であって、
予め色分布が分かっている被写体を撮影して取得した第1の画像を用いて、前記複数の画素信号ごとに光学的撮影条件に適した前記補正データを取得する補正データ取得部と、
第2の画像を取得した際の光学的撮影条件と前記補正データとに基づいて、前記第2の画像を形成する複数の画素信号を色成分ごとに補正する補正部とを備える。 - 請求項4に記載の画像処理装置において、
前記補正データ取得部は、前記予め色分布が分かっている被写体を所定の光学的撮影条件で撮影して取得した前記第1の画像を用いて、前記複数の画素信号ごとに前記光学的撮影条件に適した色成分ごとの前記補正データを取得し、
前記補正部は、前記補正データに基づいて、前記所定の光学的撮影条件と同一の光学的撮影条件で取得した前記第2の画像を形成する複数の画像信号を色成分ごとに補正する。 - 請求項4に記載の画像処理装置において、
予め記憶された補正に関するデータを前記第1の画像に基づいて更新して前記補正データを生成する更新部をさらに備え、
前記補正部は、前記第2の画像を取得した際の前記光学的撮影条件と更新された前記補正データとに基づいて、前記第2の画像を形成する複数の画素信号を色成分ごとに補正する。 - 請求項4乃至6のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記予め色分布が分かっている被写体は、色分布が一様なチャートである。 - 複数の画素信号で形成される画像に対して、補正データを用いてカラーシェーディング補正を施す画像処理方法であって、
補正対象画像を取得する際の光学的撮影条件を用いて、前記画素信号の色成分ごとに前記補正データを決定し、
前記光学的撮影条件に応じて、前記補正対象画像を形成する画素信号ごとに補正実行の有無を決定し、
補正を実行すると決定された前記画素信号を前記補正データに基づいて色成分ごとに補正する。 - 請求項8に記載の画像処理方法において、
前記光学的撮影条件は、少なくとも前記補正対象画像を取得する際の射出瞳位置および絞り値を含み、
前記射出瞳位置および前記絞り値に応じて、前記補正対象画像を形成する前記画素信号ごとに補正実行の有無を決定し、
補正を実行すると決定された前記画素信号を前記補正データに基づいて色成分ごとに補正する。 - 請求項9に記載の画像処理方法において、
前記撮像装置を構成する各画素の像高が、前記射出瞳位置および前記絞り値で決定される所定値よりも大きい場合に補正の実行を決定する。 - 複数の画素信号で形成される画像に対して、補正データを用いてカラーシェーディング補正を施す画像処方法であって、
予め色分布が分かっている被写体を撮影して取得した第1の画像を用いて、前記複数の画素信号ごとに光学的撮影条件に適した前記補正データを取得し、
第2の画像を取得した際の光学的撮影条件と前記補正データとに基づいて、前記第2の画像を形成する複数の画素信号を色成分ごとに補正する。 - 請求項11に記載の画像処理方法において、
前記予め色分布が分かっている被写体を所定の光学的撮影条件で撮影して取得した前記第1の画像を用いて、前記複数の画素信号ごとに前記光学的撮影条件に適した色成分ごとの前記補正データを取得し、
前記補正データに基づいて、前記所定の光学的撮影条件と同一の光学的撮影条件で取得した前記第2の画像を形成する複数の画像信号を色成分ごとに補正する。 - 請求項11に記載の画像処理方法において、
予め記憶された補正に関するデータを前記第1の画像に基づいて更新して前記補正データを生成し、
前記第2の画像を取得した際の前記光学的撮影条件と更新された前記補正データとに基づいて、前記第2の画像を形成する複数の画素信号を色成分ごとに補正する。 - 請求項11乃至13のいずれか一項に記載の画像処理方法において、
前記予め色分布が分かっている被写体は、色分布が一様なチャートである。 - 画像処理プログラムであって、
請求項8乃至14のいずれか一項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる。
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