CN101841657A - 具有图像校正功能的照相机,装置和图像校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有图像校正功能的照相机，装置和图像校正方法。用于使用成像镜头(3)形成图像的照相机(1)包括畸变校正单元(44)，当基于成像镜头(3)的焦距和从对象到成像镜头(3)的射线的入射角校正图像的畸变时，该畸变校正单元根据入射角改变校正量。

Description

具有图像校正功能的照相机，装置和图像校正方法

相关申请的交叉引用

本发明要求日本专利申请No.2009-067811的优先权，其全部内容通过引用并入这里。

技术领域

本发明涉及具有用于所拍摄的图像的畸变校正功能的照相机，以及图像校正方法。

背景技术

在诸如数码照相机的成像设备中，已知由于摄像光学***的畸变，使所拍摄的图像畸变。这是由于图像的中心部分和边缘部分间的成像倍率的差引起的，并且在摄像光学***中，在远摄状态的拍摄时，生成枕形畸变，并且在广角状态的拍摄中，生成桶形畸变。另一方面，数码照相机具有将图像获取为数字数据的特性，并且已经提出了通过对图像数据执行图像处理(数字处理)来校正畸变的各种技术(例如，见日本专利申请特开No.2008-99184)。由此，用户能获取具有较少畸变的拍摄图像。

本发明要解决的问题

然而，如果如上地校正畸变，其意味着能够二维无畸变地拍摄对象，那么三维地观看时，在对象中仍然存在畸变。例如，当在观光地点拍摄纪念照或群像时，广角镜头频繁地用于摄像光学***，以便尽可能宽地拍摄背景。在这种情况下，如图7所示，随着拍摄角变得越宽，在拍摄图像200的边缘部分中拍摄的个人201的图像在水平方向方向上被放大，并且看起来更宽，即产生称为“透视畸变”或“广角畸变”的图像畸变问题，并且问题是如何实现不具有这些畸变的高质量图像。

发明内容

鉴于上文，本发明的目的是提供具有以高精度减少在所拍摄图像中产生的畸变的构造的照相机，以及图像校正方法。

解决问题的手段

为解决上述问题，根据本发明的照相机包括处理单元，当基于摄像光学***的焦距和从对象到摄像光学***的射线的入射角θ校正由摄像光学***形成的图像的畸变时，该处理单元根据入射角θ改变图像的畸变的校正量。

优选地，本发明进一步包括在对象中检测面部的面部检测单元，其中，当面部检测单元在对象的图像中检测到面部时，处理单元改变校正量。

优选地，本发明进一步包括在对象中检测面部的面部检测单元，其中，当面部检测单元至少在对象的图像的边缘部分中检测到面部时，处理单元改变校正量。

优选地，本发明进一步包括假定对象为个人的肖像模式，并且，当应用肖像模式时，处理单元改变校正量。

优选地，本发明进一步包括假定对象为个人的肖像模式和在对象中检测面部的面部检测单元，并且，当应用肖像模式，并且面部检测单元在对象的图像的至少边缘部分中检测到面部时，处理单元改变校正量。

在本发明中，优选地，处理单元具有其校正量不同的第一和第二校正模式，并且根据满足条件表达式：y＝f·tanθ的投影***，对于第一模式执行畸变校正，其中，y表示由摄像光学***生成的图像的图像高度，θ表示从对象到摄像光学***的入射角，并且f表示摄像光学***的焦距；并且根据满足条件表达式：f·θ＜y＜f·tanθ的投影***，对于第二校正模式执行畸变校正。

在本发明中，优选地，根据满足条件表达式：x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)和0.3＜u＜0.7的投影***，对于第二校正模式，进一步执行畸变校正，其中，x表示沿通过图像的中心并彼此正交的图像的长边方向和短边方向中的至少一个方向距离图像的中心的图像高度，并且u表示投影***的变换系数。

在本发明中，优选地，所述一个方向是图像的长边方向。

在本发明中，优选地，处理单元根据满足条件表达式：f·θ＜y＜f·tanθ的投影***，执行畸变校正，其中，y表示由摄像光学***生成的图像的图像高度，θ表示从对象到摄像光学***的入射角，并且f表示摄像光学***的焦距。

在本发明中，优选地，处理单元根据满足条件表达式：x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)和0.3＜u＜0.7的投影***，执行畸变校正，其中，x表示沿着通过图像的中心并彼此正交的图像的长边方向和短边方向中的至少一个方向距离图像的中心的图像高度，并且u表示投影***的变换系数。

在本发明中，优选地所述一个方向是图像的长边方向。

一种具有根据本发明的图像校正功能的装置，包括处理单元，当基于摄像光学***的焦距和从对象到摄像光学***的射线的入射角θ校正图像的畸变时，该处理单元根据入射角θ改变图像的畸变的校正量。

根据本发明的一种图像校正方法，包括：图像获取步骤，获取由摄像光学***形成的图像；以及畸变校正步骤，基于摄像光学***的焦距和从对象到摄像光学***的射线的入射角θ，校正在图像中产生的畸变。通过基于摄像光学***的焦距和入射角θ改变校正量来执行畸变校正。

优选地，根据本发明的方法进一步包括在对象中检测面部的面部检测单元，并且当面部检测单元至少在对象的图像的边缘部分中检测到面部时，改变校正量。

在根据本发明的方法中，优选地，根据满足条件表达式：f·θ＜y＜f·tanθ的投影***，执行畸变校正，其中，y表示由摄像光学***生成的图像的图像高度，θ表示从对象到摄像光学***的入射角，并且f表示摄像光学***的焦距。

在根据本发明的方法中，优选地，根据满足条件表达式：x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)和0.3＜u＜0.7的投影***，执行畸变校正，其中，x表示沿着通过图像的中心并彼此正交的图像的长边方向和短边方向中的至少一个方向距离图像的中心的图像高度，并且u表示投影***的变换系数。

本发明的有利效果

根据本发明，能实现用于以高精度获取其畸变减少的均匀图像的照相机、装置和图像校正方法。

本发明的适用范围从下文给出的详细描述将变得显而易见。然而，应理解在示出本发明的优选实施例的同时，仅通过示例给出详细描述和具体示例，因为对本领域的技术人员来说，根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和改进将是显而易见的。

附图说明

从在下文给出的详细描述和附图将更全面地理解本发明，其中所述描述和附图仅通过示例给出并且因此不是对于本发明的限制，。

图1是根据本发明的实施例的照相机的外观图，其中图1A是正视图，以及图1B是后视图；

图2是描述根据实施例的照相机的构造的框图；

图3是描述在画面的边缘拍摄的对象图像的广角畸变的图；

图4是描述用于实施例的照相机中的图像变换处理的投影***的图；

图5是描述实施例的照相机的操作的流程图；

图6是示出光接收表面上的坐标***的图；以及

图7是示出由传统的照相机拍摄的图像中的广角畸变的图，

图8是描述根据本发明的实施例的图像校正方法的流程图。

具体实施方式

现在，将参考附图，描述本发明的实施例。图1示出根据本实施例的数码照相机1的外观图，并且将首先参考该图描述数码照相机1的一般构造。

数码照相机1具有安装在透镜筒4中的成像镜头3，以及频闪闪光发射单元5，该频闪闪光发射单元5位于大致为长方体的照相机主单元2的前面上并且当拍摄光量不足时(当对象暗时)，发出辅助光。

在照相机主单元2的顶面上，除别的以外，放置快门释放按钮6、电源按钮7和模式拨盘8。快门释放按钮6是能够选择两个等级，半按或全按的按钮，并且如果半按快门释放按钮6，则执行诸如自动曝光控制(AE)和自动对焦控制(AF)的拍摄准备操作，如果全按快门释放按钮6，则记录对象的图像。电源按钮7通过被按下并且保持向下，接通/断开数码照相机1的电源供给。

模式拨盘8是下述拨盘，其能够通过旋转操作切换数码照相机1的操作模式的从而能够改变照相机功能，诸如显示模式、设置模式和拍摄模式。作为拍摄模式，数码照相机1具有肖像模式(用于拍摄个人)、远景模式、夜景模式和运动模式等等，并且根据所选的拍摄模式自动地控制拍摄条件，以便进行适合于各个拍摄场景的拍摄。例如，肖像模式是其中个人是主要对象的拍摄模式，而远景模式是其中风景是对象的拍摄模式。

在照相机主单元2的后面，放置十字键9、决定按钮10、变焦按钮11、液晶监视器12和光学取景器13。控制十字键9来选择在液晶监视器12上显示的各种菜单和图像。决定按钮10是当决定由十字键9选择的项时进行操作的按钮。变焦按钮11是在拍摄图像时可从待记录的图像光学和电子放大或缩小的按钮。液晶监视器12是液晶显示器(LCD)，其在拍摄期间，将对象显示为视频，或显示所拍摄和记录的图像和各种菜单画面。光学取景器13用于光学地确认对象视场。

图2是描述根据本实施例的数码照相机1的功能的框图。如图2所示，除别的外，数码照相机1具有成像镜头3、马达驱动器24、图像感测元件25、图像处理单元27、存储卡控制器(throttle)31、控制单元32、显示单元33、液晶监视器12、CPU 40、面部检测单元41、内部存储器42、畸变校正单元44和数据总线50。图像处理单元27、存储卡控制器31、操作单元32、显示单元33、CPU 40和内部存储器42经数据总线50相连。不必说，数码照相机1还具有实现照相机功能的电路单元，但省略其描述。

成像镜头3包括变焦透镜21、聚焦透镜22、光圈23等等，并且是用于在图像感测元件25的光接收表面26上形成对象图像的摄像光学***。变焦透镜21和聚焦透镜22沿成像镜头3的光轴放置，以便在广角端侧方向或远摄端侧方向上自由地移动。变焦透镜21是的下述透镜，其根据变焦按钮11的按压操作，由马达移动，以从在图像感测元件25上形成的光学图像放大或缩小(改变其拍摄倍率)。聚焦透镜22是下述透镜，其根据变焦按钮11的按压操作、变焦透镜21的移动和快门释放按钮6的半按操作，由马达移动，以便控制聚焦。光圈23根据快门释放按钮6的半按操作，通过改变光圈打开面积来控制进入图像感测元件25的对象视场的光量。马达驱动器24基于CPU 40的指令驱动每一马达，以便将变焦透镜21和聚焦透镜22移向预定位置，并且控制光圈23的打开状态。

图像感测元件25是位于成像镜头3的后面的固态图像感测元件，并且由CCD和CMOS构成以例如将成像镜头3在光接收表面26上形成的对象的光学图像光电转换成电信号，并且输出模拟成像信号。光接收表面26被形成为在横向方向上具有长边并且在纵向方向上具有短边的矩形形状。

成像处理单元从由图像感测元件25输出的模拟电信号消除噪声，并且执行模/数转换来生成数字信号。图像处理单元27还对从模拟信号转换的数字信号执行内插处理以生成显示在液晶监视器12上的用于显示的图像数据，以及用于记录的图像数据。存储卡控制器31是下述控制器，其将诸如拍摄的图像的数据写入可移除地安装在数码照相机1中的存储卡(存储介质)中或擦除存储卡中的数据。

控制单元32具有快门释放按钮6、电源按钮7、模式拨盘8、十字键9、决定按钮10、变焦按钮11等等，并且检测快门释放按钮6的半按操作和全按操作等等。显示单元33基于来自CPU 40的指令生成画面数据，并且在位于数码照相机1的后面上的液晶监视器12上显示该图像数据。

CPU 40是处理用于实施由数码照相机1执行的各种功能的控制程序的电路。CPU 40读取和执行在CPU存储器和内部存储器42中存储的控制程序，以总体地控制数码照相机1中的每一单元。

面部检测单元41通过在由图像感测元件25捕获的图像数据上分析个人的特征量来提取个人，并且检测对象的面部区域。面部检测单元41通过提取例如个人的瞳孔(眼睛)和面部的轮廓来指定拍摄的图像中的个人的面部的大小和位置。如果面部检测单元41认出图像数据中的面部，则CPU 40执行用于将成像镜头3的焦点聚焦在面部区域上的对焦操作、将面部区域的曝光调整到最佳的曝光控制等等。

内部存储器42包括存储使CPU 40执行各种处理的控制程序(固件)的ROM、存储包括由图像感测元件25捕获的图像数据的各种数据的RAM等等。内部存储器42存储为检测对象的面部区域而执行的面部检测程序，并且还能存储对象的面部信息，诸如由面部识别处理获取的面部位置和面部大小。在内部存储器42的ROM中，存储用于校正捕获的图像的畸变的畸变校正表43。

在畸变校正表43中，后面描述的畸变校正单元44存储当校正拍摄的图像的畸变时读取的畸变校正函数的系数。

畸变校正单元44使用预定的畸变校正函数对拍摄的图像数据执行图像变换处理，以便校正由成像镜头3的畸变产生的畸变。例如，能由下述多项式表示畸变校正函数dis(r)：

dis(r)＝A₀+A₁×r+A₂×r²+A₃×r³+...+A_n×rⁿ  (1)

其中，r表示在图像变换处理前，距离图像的中心的图像高度，并且An(A₀，A₁，A₂，A₃，...)是每一次数项中的多项式系数(畸变系数)，并存储在畸变校正表43中。本发明不限于此，而是可以构造为对于捕获的图像的每一位置(像素位置)创建成像镜头3的畸变数据的数据表，并将其存储在畸变校正表43中，并由畸变校正单元44读取来对拍摄的图像数据执行图像变换处理(畸变校正)。

在如上构造的数码照相机1中，根据下述方程，使用成像镜头3的投影***：

r＝f×tanθ(2)

其中，r表示光接收表面26上的图像感测元件25的图像高度，f表示成像镜头3的焦距，并且θ表示从对象的入射角(半视角)。

通常，因为由于图像帧的中心部分和边缘部分间的图像形成倍率的差导致生成成像镜头3的畸变，因此在基于根据表达式(2)的投影***捕获的图像上生成枕形畸变或桶形畸变(桶形畸变特别易于在镜头的广角端生成)。为校正该畸变，畸变校正单元44使用在表达式(1)中所示的畸变校正函数dis(r)，对拍摄的图像数据执行图像变换处理，如上所述，然后，能获取较少畸变的图像。

然而，这意味着能够在没有畸变的情况下拍摄二维对象，但在三维对象的情况下，仍然与上述畸变分开地生成其中图像帧的边缘部分处的对象的图像的被放大的畸变(这通常称为“透视畸变”或“广角畸变”，在下文的描述中，称为“广角畸变”)。

图3是描述在画面的边缘部分拍摄的对象图像的广角畸变的图，并且将参考该图描述如何生成广角畸变。如果三维对象是个人，将该个人的头部视为球形，并且将身体部分视为圆柱形，并且如图3中所示，如果在数码照相机1的前方并排排列多个个人并进行拍摄，那么在边缘部分拍摄的个人被横向放大1/cosθ，其中，θ是入射角。

在个人60a站在成像镜头3的正前方的情况下，由是该个人(近似为球形或圆柱体)60a的直径的线段P1P2和成像镜头的中心P0形成的三角形P0P1P2，以及由在光接收表面26上形成的线段P1P2的图像P1′P2′和成像镜头的中心P0形成的三角形P0P1′P2′是相似图形，因此，该个人60a的图像在光接收表面26上形成为理想图像。另一方面，在个人60b位于边缘部分的情况下，由是该个人(近似为球形或圆柱体)60b的直径的线段P3P4和成像镜头的中心P0形成的三角形P0P3P4，以及由在光接收表面26上形成的线段P3P4的图像P3′P5′和成像镜头的中心P0形成的三角形P0P3′P5′不是相似图形，并且线圈P3P4的图像在光接收表面26上形成为线段P3′P5′，其是当理想绘制的线段P3′P4′被放大时的线段。这是为何位于屏幕的边缘部分的个人的图像被拍摄为处于横向放大的状态，并看起来如图3所示更宽的原因。

因此，为减小三维对象图像的广角畸变，应当选择下述投影***，利用该投影***，在图像感测元件25的光接收表面26上形成的图像的水平(横向)大小和竖直(纵向)大小与三维(球形)对象匹配。根据本实施例的数码照相机1，畸变校正单元44不仅执行由成像镜头的畸变产生的畸变校正，而且还执行用于将由图像感测元件25捕获的图像数据变换为下述的另一投影***中的图像的图像变换处理。

图4是描述应用于本实施例的用于畸变校正单元44执行图像变换处理的投影方法的图。当由其中心为点P的球体61表示对象(对象视场)时，由接触球体的平面62表示对象图像(图像视场)，并且球体61的中心P和平面62之间的距离(其上的接触点)(换句话说，球体61的半径)由焦距f表示，在表达式(2)(r＝f·tanθ)中所示的标准镜头的投影***由从点P到平面62的线L1表示。在图4中，如所示地设置XYZ直角坐标系，其中Y轴设置在垂直于页面的方向中，X轴与Y轴一起被设置为平行于该平面，并且Z轴被设置为垂直于该平面。

另一方面，用于图像变换的投影***能够由从沿Z轴离开点P距离f·u(u为任意变量)的点S到平面62(XY平面)的线L2表示，并且该线L2与平面62的交点的高度x是在图像视场中的对象的图像高度。换句话说，由下述表达式表示该投影***。

x＝f(u+1)×tanδ..(3)

其中，δ表示由Z轴和线L2形成的角度。由于如图4所示，

tanδ＝sinθ/(u+cosθ)........(4)

将该表达式代入表达式(3)以消去δ，那么由下述给出x

x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)   (5)

在表达式(5)中，当u＝0时，x＝f·tanθ成立，即标准投影***，当u＝1时，x＝2f·sin(θ/2)成立，即立体投影***，以及当u＝∞时，x＝f·sinθ成立，即正交投影***。这意味着如果通过适当地选择值u，推导出最佳投影***，则能改变图像高度x，并且能获取具有较小广角畸变的图像。在下文的描述中，u称为投影***的“变换系数”。

在由对象视场中具有直径a的小盘表示的对象63的图像的情况下，获得无畸变的图像的条件是图像视场中的该图像的x轴方向中的大小Δx和y轴方向中的大小Δy必须相同，即

Δx＝Δy    ......(6)

在这种情况下，Δx通常能由下述表达式(7)表示。

Δx＝a·f(u+1)(cos(θ-δ))/((u+cosθ)·cosδ)......(7)

如果变换表达式(7)，以便使用三角函数的基本表达式消去δ，那么Δx能变换为：

Δx＝a·f(u+1)(u·cosθ+1)/(u+cosθ)²    ......(8)

另一方面，由于二维对象的水平线(横线)在x轴(Y＝0)附近没有畸变的条件，因此能由下述表达式(9)给出Y轴方向中对象63的图像的大小Δy。

Δy＝a·f/cosθ  ......(9)

因此，通过将表达式(8)和表达式(9)代入上述条件表达式(6)，即Δx＝Δy，能获得下述表达式(10)。

a·f(u+1)(u·cosθ+1)/(u+cosθ)²＝a·f/cosθ......(10)

该表达式(10)能够被变换并简化为变成下述表达式(11)，尽管省略了一些步骤。

(cosθ+1)·u²+(cosθ)·u-cosθ＝0   ......(11)

通过使用下述表达式(10)如下地求解u：

u＝(-cosθ+(5cosθ²+4cosθ)^1/2)/(2(cosθ+1)).......(12)

其示出u是仅依赖于入射角θ的函数。

根据表达式(12)，如果θ＝0°，则u＝0.5，并且如果0°＜θ≤45°，则u＝0.46，因此，这些u值是在各条件下校正广角畸变的好值。如果θ大于45°，则u变为小于0.46的值。上述描述基于x轴附近的图像中的畸变减小的假定，但不必说，通过适当地选择u，能够对于远离x轴的位置中的图像减小广角畸变。

如上所述，u是依赖于θ的函数，并且为了获得具有较小广角畸变的均匀图像，优选地在表示图像高度x的表达式(5)中，u满足下述表达式(13)的条件。

0.3＜u＜0.7   ......(13)

当u满足条件表达式(13)时，在表达式(5)中，图像高度x满足下述表达式：

f·θ＜x＜f·tanθ  ......(14)

并且其示出了其中适当地选择u以满足条件表达式(13)的本投影***是正形投影***(x＝f·θ)和标准透镜投影***(x＝f·tanθ)间的投影***。

为确保本实施例的效果，优选地条件表达式(13)的上限值为0.65。还为了确保本实施例的效果，优选地条件表达式(13)的下限值为0.35。

用这种方式，畸变校正单元44执行图像变换处理以将基于表达式(2)中所示的投影***捕获的图像变换成基于满足表达式(5)和表达式(13)的投影***的图像，并且能易于获得其畸变被适当地减小的图像。

根据本实施例，例如，优选地，当拍摄条件满足(a)由模式拨盘8选择的拍摄模式是其中假定对象是个人的肖像模式，(b)面部检测单元41在由图像感测元件25捕获的图像中认出个人的面部，或(c)面部检测单元41在图像的边缘部分中认出个人的面部时，由畸变校正单元44执行图像变换处理。这是通过对当主要拍摄对象是个人时拍摄的图像校正广角畸变，从而确保防止个人(特别是画面的边缘部分的个人)的图像被放大的上述问题的效果。

现在将参考图5和6，描述具有上述构造的根据本实施例的数码照相机1的操作的示例。图5是描述数码照相机1的拍摄操作的流程图，并且图6是描述图像感测元件25的光接收表面26(图像帧)的坐标系的图。

当用户操作电源按钮7，由此接通数码照相机1的电源并且操作模式被设置为拍摄模式时，CPU 40控制图像处理单元27、显示单元33等等以在液晶监视器12显示对象的视频图像，作为预览图(throughpicture)。用户确认显示在液晶监视器12上的视频图像，并确定拍摄组成(composition)。

如果当在液晶监视器12上显示预览图时，用户通过半按快门释放按钮6，指示拍摄准备(步骤S101)，则面部检测单元41基于从图像处理单元27输入的图像执行面部识别处理(步骤S102)。如果此后用户通过全按快门释放按钮6，指示拍摄，则CPU 40执行拍摄处理，诸如曝光操作，以便拍摄图像的曝光变为最佳(步骤S103)。

在步骤S104，判断在拍摄前由模式拨盘8选择的拍摄模式是否是肖像模式，并且如果选择肖像模式，即，步骤S104为是，则处理进入步骤S106。如果选择另一拍摄模式，即步骤S104为否，则处理进入步骤S105，并且判断通过步骤S102中的面部识别处理，在拍摄图像中是否认出个人的面部。认出面部的情形是指在图像帧中的某处认出面部而与位置无关的情形，但不限于此，还可以是仅在图像帧的边缘部分认出面部的情形。如果步骤S105为是，即如果在步骤S102中认出了个人的面部，则处理前进至步骤S106。

在步骤S106，CPU 40从图像感测元件25获取图像(成像信号)，并且将图像输入到图像处理单元27，并且获取图像处理单元27对其执行上述图像处理的图像。然后，畸变校正单元44执行坐标变换处理，以将图像感测元件25的光接收表面26上的坐标系从其中x轴(图像感测元件25的长边(横向)中的轴)和y轴(图像感测元件25的短边(纵向)方向中的轴)以光接收表面的中心为基准的直角坐标系转换成极坐标系(步骤S107)。在该坐标变换处理中，将光接收表面26上的任意点(像素)Q的坐标(x，y)变换成由下述表达式(15)和(16)给出的极坐标(r，α)。

r＝(x²+y²)^1/2     ......(15)

α＝atan(y/x)     ......(16)

然后，畸变校正单元44基于成像镜头3的畸变校正其坐标被变换成该极坐标(r，α)的图像数据的畸变(步骤S108)。通过使用表达式(1)的上述畸变校正函数dis(r)的下述表达式给出畸变校正后的极坐标(r′，α′)的每一值：

r′＝r/(1+dis(r))  ......(17)

α′＝α           ......(18)

在该畸变校正中，由基准轴X和Y形成的角度α′没有改变，并且仅改变校正后的图像高度r′的大小。

然后，执行将该极坐标(r′，α′)重新变换(恢复)成对应于光接收表面26的XY坐标系上的坐标(x′，y′)的处理(步骤S109)。

x′＝r′cosα′......(19)

y′＝r′sinα′......(20)

到此为止描述了一般的畸变校正的流程，并且从现在开始，描述根据本实施例的广角畸变校正的流程。为简化描述，将描述x轴方向(长边方向)中的图像的广角畸变校正处理作为示例。

由下述给出从对象的入射角θ_x：

θ_x＝atan(x/f)    .......(21)

其中f表示相对于x′的成像镜头3的焦距，其是沿X轴方向，与图像中心的距离(图像高度)(步骤S110)。将与图像中心的距离x′应用于使用投影***的变换系数u描述的上述条件表达式(5)(步骤S 111)，并且由下述表达式(5)′和(22)给出变换成基于表达式(5)的投影***中的图像后的坐标(x″，y″)(步骤S 112)。

x″＝f(u+1)·sinθ_x/(u+cosθ_x)  ......(5)′

y″＝y′                        ......(22)

其中，通过在上述条件表达式(13)的范围内适当地选择由表达式(5)′给出的投影***的变换系数u，能够获得其广角畸变已经被适当地校正的X轴方向(横向)中压缩的图像。

如果图像中未检测到面部并且步骤S105的结果为否(即，如果步骤S104和步骤S105的结果为否)，则处理进入步骤S106′。步骤S106′至步骤S109′与步骤S106至步骤S109中的上述处理相同，其是一般的畸变校正流程，因此，在此省略重复的描述。

然后，CPU 40压缩图像变换后的图像数据，并且将其记录在内部存储器42(RAM)中(步骤S113)。CPU 40仅在预定时间中，在液晶监视器12上显示通过拍摄获取的该图像。从而，数码照相机1的一系列拍摄操作结束。

根据本实施例的数码照相机1，获取的图像被变换成表达式(5)等中所示的投影***的图像，以便适当地校正广角畸变，从而能获得没有水平和竖直方向中的线性畸变并在画面的边缘部分的个人的畸变较少的均匀图像。

根据本实施例的数码照相机1，尽管改进了水平和竖直线的畸变，但是可能在对角线中生成一些畸变，并且当拍摄规则图案，诸如墙上的瓦片时，画面的边缘部分的图案可能变得稍微拉长。因此，当待拍摄的主要对象是个人时，该数码照相机1是最适合的。

在上述实施例中，描述了仅在X方向(长边方向)中对获取的图像的广角畸变校正处理，但本发明不限于此，并且通过将条件表达式(5)和(13)也应用于Y轴，也可以对于Y轴方向(短边方向)，或对于X和Y轴方向校正广角畸变。

在上述实施例中，仅当选择的拍摄模式是肖像模式时，或当在图像中认出面部时，畸变校正单元44执行用于广角畸变校正的图像变换处理，但本发明不限于此，并且当选择另一拍摄模式(例如夜景肖像模式)时，也可以执行图像变换处理。

在上述实施例中，在图2中提供了诸如面部检测单元41和畸变校正单元44的功能块以简化描述，但根据本实施例，CPU基于预定控制程序实施每一功能。

将由标准投影***捕获的图像变换成上述预定投影***中的图像的图像变换处理不限于通过数码照相机1(其畸变校正单元)的处理，而是可以通过例如具有CPU的计算机(图像处理器)变换由照相机拍摄的图像，并且不必说，也能实现类似的效果。

现在，将参考图8中的流程图描述根据本发明的实施例的图像校正方法。

该方法具有获取由摄像光学***形成的图像的图像获取步骤以及基于摄像光学***的焦距以及从对象到摄像光学***的射线的入射角θ校正图像中产生的畸变的畸变校正步骤，以及通过根据摄像光学***的焦距和入射角θ改变校正量来执行在该畸变校正步骤中执行的畸变校正。

由此描述了本发明，但是显而易见的是，可以用许多方式改变本发明。这些改变不视为背离本发明的精神和范围，并且对本领域的技术人员来说显而易见的这些改进意在被包括在下述权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种照相机，包括：

处理单元，当基于摄像光学***的焦距和从对象到所述摄像光学***的射线的入射角θ校正由所述摄像光学***形成的图像的畸变时，所述处理单元根据所述入射角θ改变图像的畸变的校正量。

2.如权利要求1所述的照相机，进一步包括在所述对象中检测面部的面部检测单元，其中当所述面部检测单元在所述对象的图像中检测到面部时，所述处理单元改变所述校正量。

3.如权利要求1所述的照相机，进一步包括在所述对象中检测面部的面部检测单元，其中，

当所述面部检测单元至少在所述对象的图像的边缘部分中检测到面部时，所述处理单元改变所述校正量。

4.如权利要求1所述的照相机，进一步包括假定所述对象为个人的肖像模式，其中，

当应用所述肖像模式时，所述处理单元改变所述校正量。

5.如权利要求1所述的照相机，进一步包括假定所述对象为个人的肖像模式和在所述对象中检测面部的面部检测单元，其中，

当应用所述肖像模式，并且所述面部检测单元至少在所述对象的图像的边缘部分中检测到面部时，所述处理单元改变所述校正量。

6.如权利要求1所述的照相机，其中，

所述处理单元具有其校正量不同的第一和第二校正模式，以及

根据满足下述条件表达式的投影***，对于第一模式执行畸变校正：

y＝f·tanθ

其中，y表示由所述摄像光学***生成的图像的图像高度，θ表示从所述对象到所述摄像光学***的入射角，并且f表示所述摄像光学***的焦距，以及

根据满足下述条件表达式的投影***，对于第二校正模式执行畸变校正：

f·θ＜y＜f·tanθ。

7.如权利要求6所述的照相机，其中，

根据满足下述条件表达式的投影***，对于所述第二校正模式，进一步执行畸变校正：

x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)

0.3＜u＜0.7

其中，x表示沿着通过所述图像的中心并彼此正交的所述图像的长边方向和短边方向中的至少一个方向距离所述图像的中心的图像高度，并且u表示所述投影***的变换系数。

8.如权利要求7所述的照相机，其中，所述一个方向是所述图像的长边方向。

9.如权利要求1所述的照相机，其中，

所述处理单元根据满足下述条件表达式的投影***，执行畸变校正：

f·θ＜y＜f·tanθ

其中，y表示由所述摄像光学***生成的图像的图像高度，θ表示从所述对象到所述摄像光学***的入射角，并且f表示所述摄像光学***的焦距。

10.如权利要求1所述的照相机，其中，

所述处理单元根据满足下述条件表达式的投影***，执行畸变校正：

x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)

0.3＜u＜0.7

其中，x表示沿着通过所述图像的中心并彼此正交的所述图像的长边方向和短边方向中的至少一个方向距离所述图像的中心的图像高度，并且u表示所述投影***的变换系数。

11.如权利要求10所述的照相机，其中，所述一个方向是所述图像的长边方向。

12.一种包括处理单元的装置，当基于摄像光学***的焦距和从对象到所述摄像光学***的射线的入射角θ校正由所述摄像光学***形成的图像的畸变时，所述处理单元根据所述入射角θ改变图像的畸变的校正量。

13.一种图像校正方法，包括：

图像获取步骤，获取由摄像光学***形成的图像；以及

畸变校正步骤，基于所述摄像光学***的焦距和从对象到所述摄像光学***的射线的入射角θ校正在所述图像中产生的畸变，其中，

通过基于所述摄像光学***的焦距和所述入射角θ改变校正量来执行所述畸变校正。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括在所述对象中检测面部的面部检测单元，其中，

当所述面部检测单元在所述对象的图像的至少边缘部分中检测到面部时，改变所述校正量。

15.如权利要求13所述的方法，其中，

根据满足下述条件表达式的投影***，执行畸变校正：

f·θ＜y＜f·tanθ

其中，y表示由所述摄像光学***生成的图像的图像高度，θ表示从所述对象到所述摄像光学***的入射角，并且f表示所述摄像光学***的焦距。

16.如权利要求13所述的方法，其中，

根据满足下述条件表达式的投影***，执行畸变校正：

x＝f(u+1)·sinθ/(u+cosθ)

0.3＜u＜0.7

其中，x表示沿着通过所述图像的中心并彼此正交的所述图像的长边方向和短边方向中的至少一个方向距离所述图像的中心的图像高度，并且u表示所述投影***的变换系数。

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