JPWO2014148074A1 - 復元フィルタ生成装置及び方法、画像処理装置及び方法、撮像装置、プログラム、並びに記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明を適用した復元フィルタ生成装置と画像処理装置の一例であるデジタルカメラとを含むシステム構成例を示すブロック図である。
図2は、点像復元処理の原理を説明するための説明図である。図2では、理解を容易にするため、被写体像として点像を撮像した場合を示している。被写体像は、レンズ11及び絞り12を含む光学系14を介して、撮像素子16の撮像面に結像され、その撮像素子16により撮像される。その撮像素子16からは、光学系14の収差に起因して被写体像が劣化した画像データである劣化画像データが出力される。そこで、光学系14における劣化の特性を、撮影条件(例えば、絞り値、焦点距離、被写体距離、レンズ種類、など)に応じた光学伝達関数として、予め求めておく。また、図1の復元フィルタ生成部84によって、光学伝達関数及びばらつき情報に基づいて、点像復元処理用の復元フィルタFを生成する。図1の復元処理部26によって、復元フィルタFを用い、劣化画像データの劣化をキャンセルする点像復元処理(復元処理)を行う。そうすると、劣化がキャンセルされた復元画像データを得ることができる。
図4は、色に依存して光学伝達関数にばらつきが生じることを説明するための説明図である。尚、図中、「白色点」のPSF形状は、白色点を撮像した際にR,G,B画像データを合成した合成画像における点広がりの形状を示している。また、図中の「R」,「G」,「B」のPSF形状は、それぞれR,G,B画像データにおける点広がりの形状を示している。尚、図示の都合上、「白色点」のPSF形状では白いほど光の強度が大きく、「R」,「G」,「B」のPSF形状では黒いほど光の強度が大きい。図4に示すように、R(赤)のPSF形状と、G(緑)のPSF形状と、B(青)のPSF形状とで、ばらつきが生じる。このようなPSF形状のばらつきは、MTF(変調伝達関数)及びPTF(位相伝達関数)からなる複素OTFのばらつきに対応している。
図8は、図1の復元フィルタ生成装置80の切替部86による位相補正実施有無の切替処理の概略を示すフローチャートである。
第1実施形態では、輝度系画像データに対する点像復元処理用の復元フィルタの生成処理において、色によるOTFばらつきに応じた復元強度を有する復元フィルタを生成することにより、タフネス性の高い復元フィルタを生成する。
復元フィルタ生成処理で考慮すべきOTFばらつきの要因としては、第1実施形態において考慮した色のほかに、光学系14の製造ばらつきや、撮像装置における撮影時の撮影条件のばらつき(例えば被写体距離の測定誤差)が挙げられる。以下では、例として、光学系14の製造によるOTFばらつきを考慮した、タフネス性の高い復元フィルタ生成処理例を説明する。また、製造によるOTFばらつきや、撮影条件によるOTFばらつきは、輝度系画像データに限らず、色別の画像データでも、生じる現象である。そこで、以下では、R,G,Bの色別の画像データに対する点像復元用の復元フィルタを生成する場合を例として、説明する。
第3実施形態では、輝度系画像データに対する点像復元処理用の復元フィルタの生成処理において、色によるOTFばらつきだけでなく、光学系の製造によるOTFばらつきにも応じて、タフネス性の高い復元フィルタを生成する。尚、本実施形態では、光学系の製造ばらつきを例に挙げるが、被写体距離等の撮影条件のばらつきに関しても、本実施形態と同様に論じることができる。即ち、撮影条件のばらつきに応じた復元強度を有する復元フィルタを生成すればよい。
図12は、デジタルカメラ10のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図14は、復元フィルタ生成装置80として用いられるコンピュータ装置180のハードウェア構成例を示すブロック図である。
前述の実施形態では、図1に示すように復元フィルタ生成装置80と、画像処理装置としてのデジタルカメラ10とが個別に構成される場合を例に説明したが、本発明はこのような場合に限定されない。
上述の実施形態における点像復元処理(復元処理)は、特定の撮影条件(例えば、絞り値、F値、焦点距離、レンズ種類、など)に応じて、光学系の収差に因る画像の劣化を補正することで本来の被写体像を復元する画像処理であるが、本発明を適用可能な復元処理は上述の実施形態における復元処理に限定されるものではない。例えば、拡大された被写界(焦点)深度(EDoF:Extended Depth of Field(Focus))を有する光学系(レンズ、絞り、等)によって撮影取得された画像データに対する復元処理に対しても、本発明に係る復元処理を適用することが可能である。EDoF光学系によって被写界深度(焦点深度)が拡大された状態で撮影取得されるボケ画像の画像データに対して復元処理を行うことで、広範囲でピントが合った状態の高解像度の画像データを復元生成することができる。この場合、EDoF光学系の伝達関数情報(PSF、OTF、MTF、PTF、等)に基づく復元フィルタであって、拡大された被写界深度(焦点深度)の範囲内において良好な画像復元が可能となるよう設定されたフィルタ係数を有する復元フィルタを用いた復元処理が行われる。
上記各実施形態では本発明の画像処理装置及び撮像装置としてデジタルカメラ、コンピュータ装置を例に挙げて説明を行ったが、例えば、撮影機能を有する携帯電話機やスマートフォン、PDA(Personal Digital Assistants)、タブレット端末、携帯型ゲーム機にも本発明を適用することができる。以下、スマートフォンを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
Claims (30)
- 光学系を有する撮像装置で得られる色別の画像データに基づいて生成された、輝度に関する画像データである輝度系画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する復元フィルタ生成装置であって、
前記光学系の光学伝達関数の色に依存するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得部と、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成部と、を備え、
前記復元フィルタ生成部は、前記情報取得部によって取得された前記ばらつき情報に基づいて、前記色に依存するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記色に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、復元フィルタ生成装置。 - 前記ばらつき情報は、前記色に依存するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散である、請求項1に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記情報取得部は、色別の光学伝達関数を取得し、前記色別の光学伝達関数に基づいて前記色に依存するばらつきを算出する、請求項1又は2に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記情報取得部は、前記色に依存するばらつきが正規分布に従うとして前記光学伝達関数の平均及び分散を算出し、
前記復元フィルタ生成部は、前記光学伝達関数の平均及び分散に基づいて前記復元フィルタを生成する、請求項3に記載の復元フィルタ生成装置。 - 前記復元フィルタ生成部は、前記平均及び前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元フィルタを生成する、請求項4に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記復元フィルタ生成部は、前記平均及び前記分散を空間周波数毎に算出し、当該空間周波数毎の前記平均及び前記分散に基づいて前記復元フィルタを生成する、請求項4又は5に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記復元フィルタ生成部は、前記色に依存するばらつきが大きい空間周波数ほど前記復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、請求項1から6のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記情報取得部は、前記撮像装置で得られる前記輝度系画像データにおける色の確率分布と、色別の前記光学伝達関数とを取得し、取得された前記輝度系画像データにおける色の確率分布と前記色別の光学伝達関数とに基づいて、前記色に依存するばらつきが正規分布に従うとして前記ばらつき情報を算出する、請求項1から7のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記ばらつき情報は、前記光学伝達関数の少なくとも前記光学系の製造に起因するばらつきを含み、
前記復元フィルタ生成部は、前記光学系の製造に起因するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも、前記復元フィルタの復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、請求項1から8のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。 - 前記ばらつき情報は、前記光学伝達関数の撮影条件に依存するばらつきを含み、
前記復元フィルタ生成部は、前記撮影条件に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも前記復元フィルタの復元強度を弱くする、請求項1から9のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。 - 前記復元フィルタ生成部は、少なくとも位相復元を伴う復元処理を行う前記復元フィルタを生成する、請求項1から10のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記復元フィルタ生成部は、位相復元を伴わない復元処理を行う前記復元フィルタを生成する、請求項1から10のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記復元フィルタ生成部は、前記復元フィルタとしてWienerフィルタを生成する、請求項1から12のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。
- 前記光学系は、位相を変調して被写界深度を拡大させるレンズ部を有する、請求項1から10のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置。
- 光学系を有する撮像装置で得られる画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する復元フィルタ生成装置であって、
前記光学系の光学伝達関数の、前記光学系の製造に起因するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得部と、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成部と、を備え、
前記ばらつき情報は前記光学系の製造に起因するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散であり、
前記復元フィルタ生成部は、前記情報取得部によって取得された前記ばらつき情報に基づいて、前記光学系の製造に起因するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元強度を算出することにより、前記光学系の製造に起因するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、復元フィルタ生成装置。 - 光学系を有する撮像装置で得られる画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する復元フィルタ生成装置であって、
前記光学系の光学伝達関数の撮影条件に依存するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得部と、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成部と、を備え、
前記ばらつき情報は前記撮影条件に依存するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散であり、
前記復元フィルタ生成部は、前記情報取得部によって取得された前記ばらつき情報に基づいて、前記撮影条件に依存するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元強度を算出することにより、前記撮影条件に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、復元フィルタ生成装置。 - 光学系を有する撮像装置で得られる色別の画像データに基づいて生成された輝度に関する画像データである輝度系画像データを取得する画像データ取得部と、
請求項1から14のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置により生成された前記復元フィルタを、格納する復元フィルタ格納部と、
前記画像データ取得部で取得された前記輝度系画像データに対して、前記復元フィルタ格納部に格納されている前記復元フィルタを用いて復元処理を施す復元処理部と、
を備える画像処理装置。 - 光学系を有する撮像装置で得られる画像データを取得する画像データ取得部と、
請求項15又は16に記載の復元フィルタ生成装置により生成された前記復元フィルタを、格納する復元フィルタ格納部と、
前記画像データ取得部で取得された前記画像データに対して、前記復元フィルタ格納部に格納されている前記復元フィルタを用いて復元処理を施す復元処理部と、
を備える画像処理装置。 - 請求項1から14のうちいずれか1項に記載の復元フィルタ生成装置を含む、請求項17に記載の画像処理装置。
- 請求項15又は16に記載の復元フィルタ生成装置を含む、請求項18に記載の画像処理装置。
- 光学系と、複数色の色毎の画像データを出力する撮像素子と、
請求項19又は20に記載の画像処理装置と、
を備える撮像装置。 - 光学系を有する撮像装置で得られる色別の画像データに基づいて生成された、輝度に関する画像データである輝度系画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する復元フィルタ生成方法であって、
前記光学系の光学伝達関数の色に依存するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得ステップと、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成ステップと、を備え、
前記復元フィルタ生成ステップでは、前記情報取得ステップで取得されたばらつき情報に基づいて、前記色に依存するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記色に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、復元フィルタ生成方法。 - 光学系を有する撮像装置で得られる画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する復元フィルタ生成方法であって、
前記光学系の光学伝達関数の、前記光学系の製造に起因するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得ステップと、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成ステップと、を備え、
前記ばらつき情報は前記光学系の製造に起因するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散であり、
前記復元フィルタ生成ステップでは、前記情報取得ステップで取得されたばらつき情報に基づいて、前記光学伝達関数の前記光学系の製造に起因するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元強度を算出することにより、前記光学系の製造に起因するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、復元フィルタ生成方法。 - 光学系を有する撮像装置で得られる画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する復元フィルタ生成方法であって、
前記光学系の光学伝達関数の撮影条件に依存するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得ステップと、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成ステップと、を備え、
前記情報取得ステップで取得される前記ばらつき情報は、前記撮影条件に依存するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散であり、
前記復元フィルタ生成ステップでは、前記情報取得ステップで取得されたばらつき情報に基づいて、前記撮影条件に依存するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元強度を算出することにより、前記撮影条件に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、復元フィルタ生成方法。 - 光学系を有する撮像装置により得られた色別の画像データに基づいて生成された、輝度に関する画像データである輝度系画像データを取得する画像データ取得ステップと、
請求項22に記載の復元フィルタ生成方法により生成された前記復元フィルタを用いて、前記画像データ取得ステップで取得された前記輝度系画像データに対して復元処理を施す復元処理ステップと、
を有する画像処理方法。 - 光学系を有する撮像装置により得られた画像データを取得する画像データ取得ステップと、
請求項23又は24に記載の復元フィルタ生成方法により生成された前記復元フィルタを用いて、前記画像データ取得ステップで取得された前記画像データに対して復元処理を施す復元処理ステップと、
を有する画像処理方法。 - 光学系を有する撮像装置で得られる色別の画像データに基づいて生成された、輝度に関する画像データである輝度系画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記光学系の光学伝達関数の色に依存するばらつきを示すばらつき情報を取得する情報取得ステップと、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成ステップと、を備え、
前記復元フィルタ生成ステップでは、前記情報取得ステップで取得されたばらつき情報に基づいて、前記色に依存するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記色に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、プログラム。 - 光学系を有する撮像装置で得られる画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記光学系の光学伝達関数の、前記光学系の製造に起因するばらつきを示すばらつき情報として、前記光学系の製造に起因するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散を取得する情報取得ステップと、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成ステップと、を備え、
前記復元フィルタ生成ステップでは、前記取得されたばらつき情報に基づいて、前記光学系の製造に起因するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元強度を算出することにより、前記光学系の製造に起因するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、プログラム。 - 光学系を有する撮像装置で得られる画像データに対して復元処理を行うための復元フィルタを生成する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記光学系の光学伝達関数の撮影条件に依存するばらつきを示すばらつき情報として、前記撮影条件に依存するばらつきが正規分布に従うとして算出された前記光学伝達関数の分散を取得する情報取得ステップと、
前記復元フィルタを生成する復元フィルタ生成ステップと、を備え、
前記復元フィルタ生成ステップでは、前記情報取得ステップで取得されたばらつき情報に基づいて、前記撮影条件に依存するばらつきに応じて復元強度を弱くする復元フィルタであって、前記分散の項が分母に設けられた数式に基づいて前記復元強度を算出することにより、前記撮影条件に依存するばらつきが無いと仮定して決められた理想フィルタの復元強度よりも復元強度を弱くする復元フィルタを生成する、プログラム。 - 請求項27から29のいずれか1項に記載のプログラムが記録された記録媒体。
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