JPWO2015015944A1 - 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
次に、撮像素子26を介して得られる被写体像の撮像データ(画像データ)の点像復元処理について説明する。
本例の復元処理で使用される「共通の復元フィルタ」は光学系(ズームレンズ)による光学ズームのズーム倍率に関して共通に設けられるが、光学系の点拡がり関数に影響を及ぼす「ズーム倍率以外のパラメータ」に基づいて共通の復元フィルタを変更してもよい。すなわち、ズーム倍率以外の他のパラメータが変わって復元ゲインの調整では点拡がり関数の変動を補償することが難しい場合、復元フィルタを調整することによって、そのような点拡がり関数(回復画像データの解像度)の変動を補償することが好ましい。
次に、本例の増幅率(復元ゲイン)の調整例を説明する。
図9に示す例では「光学ズーム倍率及び空間周波数傾向に基づく視覚特性」を考慮して復元ゲインが定められるが、他の視覚特性に基づいて復元ゲインが定められてもよい。例えば、光学ズームのズーム倍率に関して共通の復元フィルタを使用する場合、広角側よりも望遠側のズーム倍率において点像復元処理による過補正が生じやすく、特に画像の周辺部(高像高位置)において過補正を起こしやすい。したがって動画撮影中に光学ズーム倍率が連続的に変化する場合、とりわけ光学ズーム倍率が広角側から望遠側に連続的に切り替えられる場合(ズーム方向が「広角側から望遠側」の場合)、点像復元処理によって動画フレーム間の画質連続性が十分には保持されないことがある。
次に、点像復元処理の流れについて説明する。
図10は、第1実施形態に係る点像復元処理のフローチャートである。本実施形態の点像復元処理で使用する復元フィルタは、絞り値に基づいて変更されるが、光学ズームのズーム倍率に関して共通である。なお図10に示す点像復元処理フローは、動画及び静止画を問わず画像全般に適用可能であり、動画に適用される場合には動画を構成する画像(フレーム)毎に処理が行われる。
本実施形態では、原画像データの撮影取得時の絞り値が「小絞り」か否かによって、復元フィルタ及び復元ゲインの決定手法が切り替えられる。すなわち、原画像データを取得した際の光学系(絞り17)の絞り値が閾値(第1の絞り値)よりも小絞り側の値である場合、フィルタ適用部41は、光学系の光学ズームのズーム倍率に関して共通のフィルタを復元フィルタとして使用して復元画像データを取得し、ゲイン調整部42は、復元ゲイン(増幅率)を光学系の光学ズームのズーム倍率に基づいて決める。
「静止画」に対する点像復元処理では、主として単一の画像(静止画)の画質を向上させることが重視されるが、「動画」に対する点像復元処理では、各フレームの画質を向上させるだけではなく、前後フレーム間における画質上の連続性を維持し、処理自体を簡素化して処理を高速で行うことも必要となる。特に動画撮影中に光学ズーム倍率が連続的に変化する場合、光学ズーム倍率の変動に伴って点拡がり関数も変化する。そのため動画撮影中に光学ズーム倍率が変化する場合であっても、フレーム間の連続性が阻害されず、滑らかな動画を提供することが可能な点像復元処理を行うことが好ましい。
上述の第2実施形態及び第3実施形態を組み合わせて、「原画像データの撮影取得時の絞り値が「小絞り」か否か(第2実施形態)」及び「原画像データが「動画」か「静止画」か(第3実施形態)」によって、復元フィルタ及び復元ゲインの決定手法が切り替えられてもよい。
本実施形態では、処理対象の原画像データが「動画撮影(動画撮影モード)中に撮影された静止画か否か」によって、復元フィルタ及び復元ゲインの決定手法が切り替えられる。すなわちフィルタ適用部41は、原画像データが動画である場合には、光学ズームのズーム倍率に関して共通のフィルタを復元フィルタとして使用して復元画像データを取得する。一方、原画像データが動画撮影中の静止画撮影によって取得された場合、フィルタ適用部41は、共通のフィルタではなく、光学系の光学ズームのズーム倍率に基づいて決められる個別の復元フィルタを使用して復元画像データを取得する。
本例のデジタルカメラ10は、ズーム制御部37(図2参照)によって「光学ズームによるズームモード」と「デジタルズームにズームモード」とが切り替え可能に構成されている。「光学ズームによるズームモード」は、図示しないズームレンズを動かすことによって、焦点距離を変化させて光学的に画角を変化させることでズーム調整を行うモードである。一方、「デジタルズームによるズームモード」は、ズームレンズ自体は動かさず、撮像素子26上に結像される像の画角範囲を実質的には変えないが、撮像素子26上の像の一部を画素補間しながら、或いは間引き率を下げながら、拡大することによって撮影範囲を変化させることでズーム調整を行うモードである。
次に、光学系の像高による点拡がり関数の相違に基づいて、復元フィルタが選択される例及び光学ズーム及びデジタルズームの切り替えが行われる例について説明する。なお上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明については省略する。
上述のデジタルカメラ10は例示に過ぎず、他の構成に対しても本発明を適用することが可能である。各機能構成は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは両者の組み合わせによって適宜実現可能である。例えば、上述の各装置及び処理部(カメラ本体コントローラ28、デバイス制御部34、画像処理部35、ズーム制御部37、点像復元制御処理部39等)における画像処理方法(処理ステップ、処理手順)をコンピュータに実行させるプログラム、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体(非一時的記録媒体)、或いはそのようなプログラムをインストール可能な各種のコンピュータに対しても、本発明を応用することが可能である。
上述の実施形態における復元処理は、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)に基づいて点拡がり(点像ボケ)を回復修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画像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(撮影レンズ等)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光学系の点拡がり関数(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に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。
図21は、本発明の撮像装置の一実施形態であるスマートフォン201の外観を示すものである。図21に示すスマートフォン201は、平板状の筐体202を有し、筐体202の一方の面に表示部としての表示パネル221と、入力部としての操作パネル222とが一体となった表示入力部220を備えている。また、係る筐体202は、スピーカ231と、マイクロホン232、操作部240と、カメラ部241とを備えている。なお、筐体202の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。
AD変換部、120…復元処理ブロック、122…レベル調整部、123…ホワイトバランスゲイン部、124…ガンマ処理部、125…デモザイク処理部、126…RGB/YCrCb変換部、127…Y信号復元処理部、200…主制御部、201…スマートフォン、202…筐体、210…無線通信部、220…表示入力部、221…表示パネル、222…操作パネル、230…通話部、231…スピーカ、232…マイクロホン、240…操作部、241…カメラ部、250…記憶部、251…内部記憶部、252…外部記憶部、260…外部入出力部、270…GPS受信部、280…モーションセンサ部、290…電源部
Claims (16)
- 光学系を用いた撮影により取得される原画像データに対し、前記光学系の点拡がり関数に基づく復元フィルタを適用して復元画像データを取得するフィルタ適用部と、
前記原画像データと前記復元画像データとの差分の増幅率の調整を行い、当該増幅率の調整が行われた後の差分と前記原画像データとから回復画像データを取得するゲイン調整部と、を備え、
前記フィルタ適用部は、前記光学系の光学ズームの倍率の値に関わらず定められる共通のフィルタを前記復元フィルタとして使用し、
前記ゲイン調整部は、前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて前記増幅率を決める画像処理装置。 - 前記復元フィルタは、前記原画像データを取得した際の前記光学系の絞り値に基づいて決められる請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記フィルタ適用部は、前記原画像データを取得した際の前記光学系の絞り値が第1の絞り値よりも小絞り側の値である場合に、前記光学系の光学ズームの倍率の値に関わらず定められる共通のフィルタを前記復元フィルタとして使用して前記復元画像データを取得し、
前記ゲイン調整部は、前記原画像データを取得した際の前記光学系の絞り値が前記第1の絞り値よりも小絞り側の値である場合に、前記増幅率を前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて決める請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 前記フィルタ適用部は、前記光学系のうち光軸上又は光軸近傍の像高中央部の変調伝達関数と、前記光学系のうち前記像高中央部よりも大きな像高を有する像高周辺部の変調伝達関数との相違に基づいて、前記光学系の光学ズームの倍率の値に関わらず定められる共通のフィルタの候補である複数のフィルタ候補の中から、前記復元フィルタとして使用するフィルタを選択する請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記複数のフィルタ候補は、第1のフィルタ候補と、第1のフィルタ候補とは異なる第2のフィルタ候補とを含み、
前記フィルタ適用部は、前記像高中央部の変調伝達関数と前記像高周辺部の変調伝達関数との差が第1の閾値よりも小さい場合には第1のフィルタ候補を前記復元フィルタとして使用し、前記像高中央部の変調伝達関数と前記像高周辺部の変調伝達関数との差が第1の閾値以上の場合には第2のフィルタ候補を前記復元フィルタとして使用する請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記フィルタ適用部は、前記原画像データが動画である場合に、前記光学系の光学ズームの倍率の値に関わらず定められる共通のフィルタを前記復元フィルタとして使用して前記復元画像データを取得し、
前記ゲイン調整部は、前記原画像データが動画である場合に、前記増幅率を前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて決める請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記フィルタ適用部は、前記原画像データが静止画である場合には、前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて決められる前記復元フィルタを使用して前記復元画像データを取得する請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記フィルタ適用部は、前記原画像データが動画撮影中の静止画撮影によって取得された場合には、前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて決められる前記復元フィルタを使用して前記復元画像データを取得する請求項7に記載の画像処理装置。
- 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1〜8のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 光学系を用いた撮影により原画像データを取得する撮像素子と、
請求項1から9のいずれか1項に記載の画像処理装置と、を備える撮像装置。 - 光学ズームとデジタルズームとを切り替え可能なズーム制御部を更に備え、
前記光学ズームと前記デジタルズームとの切り替えの基準となる前記光学ズームの倍率は、前記光学系の点拡がり関数に基づいて決められる請求項10に記載の撮像装置。 - 前記光学ズームと前記デジタルズームとの切り替えの基準となる前記光学ズームの倍率は、前記光学系のうち光軸上又は光軸近傍の像高中央部の変調伝達関数と、前記光学系のうち前記像高中央部よりも大きな像高を有する像高周辺部の変調伝達関数との相違に基づいて決められる請求項11に記載の撮像装置。
- 前記光学ズームと前記デジタルズームとの切り替えの基準となる前記光学ズームの倍率は、前記原画像データを取得した際のズーム方向に基づいて決められる請求項11又は12に記載の撮像装置。
- 前記ゲイン調整部は、前記原画像データを取得した際のズーム方向に基づいて前記増幅率を決める請求項10〜13のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 光学系を用いた撮影により取得される原画像データに対し、前記光学系の点拡がり関数に基づく復元フィルタを適用して復元画像データを取得するフィルタ適用ステップと、
前記原画像データと前記復元画像データとの差分の増幅率の調整を行い、当該調整が行われた後の差分と前記原画像データとから回復画像データを取得するゲイン調整ステップと、を備え、
前記フィルタ適用ステップでは、前記光学系の光学ズームの倍率の値に関わらず定められる共通のフィルタを前記復元フィルタとして使用し、
前記ゲイン調整ステップでは、前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて前記増幅率を決める画像処理方法。 - 光学系を用いた撮影により取得される原画像データに対し、前記光学系の点拡がり関数に基づく復元フィルタを適用して復元画像データを取得する手順と、
前記原画像データと前記復元画像データとの差分の増幅率の調整を行い、当該調整が行われた後の差分と前記原画像データとから回復画像データを取得する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記復元画像データを取得する前記手順では、前記光学系の光学ズームの倍率の値に関わらず定められる共通のフィルタを前記復元フィルタとして使用し、
前記回復画像データを取得する前記手順では、前記光学系の光学ズームの倍率に基づいて前記増幅率を決めるプログラム。
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