CN1820496B - 图像修正方法和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明实现一种使用存储区域少的表，即使在黑斑失真特性动态地变化的情况下也不带来性能低下地能够进行高精度的黑斑失真修正的图像修正方法。包括：计算构成图像的像素的像素座标与规定的基准座标的距离的距离计算步骤；通过将在上述距离计算步骤中计算出的距离输入到N次函数(N为1或以上的整数)的变量中而计算距离修正值的距离修正值计算步骤；根据表示距离修正值和修正系数的对应的表，计算与在上述距离修正值计算步骤中计算出的距离修正值对应的修正系数的修正系数计算步骤；根据在上述修正系数计算步骤中计算出的修正系数而修正上述像素的信号的像素信号修正步骤。

Description

图像修正方法和摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像装置，特别涉及例如用于对图像的亮度、颜色的黑斑失真(shading)进行修正的图像修正技术。

背景技术

在以数字照相机为代表的摄像装置中产生的黑斑失真是根据照相机光学***的周围减光和固体摄像元件的特性分布等，在摄像画面的中央部分和周围部分之间产生亮度和颜色的差异(模糊)的现象。

作为用于修正这样的黑斑失真的图像修正方法，例如有日本特开2000-69371号公报所揭示的方法。特别在实施例1和图1所揭示的摄像装置的图像修正方法根据像素的座标的2次(N次)曲面函数计算近似的黑斑失真修正函数，通过将来自CCD(Charge CoupledDevice)的输出信号与该黑斑失真修正系数相乘，进行黑斑失真修正。

但是，在这样的现有的图像修正方法中，根据像素的座标的2次(N次)曲面函数计算近似的黑斑失真修正函数，由于黑斑失真是因响应特性和固体摄像元件的灵敏度特性等多个因素造成的现象，所以在N次函数的近似中有有时无法以充分的精度进行黑斑失真修正的问题。

另外，作为用于修正黑斑失真的其他图像修正方法，例如有在日本专利公开2002-216136号公报中所揭示的方法。特别是在第7页和图12所揭示的摄像装置的图像修正方法计算出像素的座标与光轴中心座标的距离，从查找表(lookup table)中取出与该距离对应的黑斑失真修正系数，通过将来自CCD的输出信号与该黑斑失真修正系数相乘，来进行黑斑失真修正。

但是，在这样的现有的图像修正方法中，为了提高黑斑失真修正的精度，必须将许多数据保存在查找表中。另外，在由于与光学缩放(zoom)功能等的组合而黑斑失真特性在摄像过程中动态地变化的情况下，必须变更这些数据，因此为了保存改写用数据而需要更多的存储区域，进而，改写所需要的处理时间也变长，因此有摄像时的帧速率降低等的性能低下的问题。

如上所述，在现有的图像修正方法中，在无法以充分的精度进行黑斑失真修正这一点上有问题。另外，在其他的现有的图像修正方法中，查找表的数据多，对其的保存需要许多存储区域，进而也在性能低下这一点上有问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的图像修正方法所具有的上述那样的问题。

本发明的图像修正方法包括：计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的距离的距离计算步骤；通过用具有规定的系数的函数而计算在上述距离计算步骤中计算出的距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的函数的距离修正值的距离修正值计算步骤；根据表示距离修正值和上述修正系数的对应的表，计算与在上述距离修正值计算步骤中计算出的距离修正值对应的上述修正系数的修正系数计算步骤；根据在上述修正系数计算步骤中计算出的修正系数而修正上述像素的信号的像素信号修正步骤，其中上述规定的系数是可变的。

另外，本发明的图像修正方法包括：计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的水平方向距离的水平方向距离计算步骤；通过用具有规定的第一系数的第一函数而计算在上述水平方向距离计算步骤中计算出的水平方向距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的水平方向特性的函数的水平方向距离修正值的水平方向距离修正值计算步骤；根据表示水平方向距离修正值和与水平方向的上述修正系数对应的第一修正系数的对应的第一表，计算与在上述水平方向距离修正值计算步骤中计算出的水平方向距离修正值对应的上述第一修正系数的第一修正系数计算步骤；计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的垂直方向距离的垂直方向距离计算步骤；通过用具有规定的第二系数的第二函数而计算在上述垂直方向距离计算步骤中计算出的垂直方向距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的垂直方向特性的函数的垂直方向距离修正值的垂直方向距离修正值计算步骤；根据表示垂直方向距离修正值和与垂直方向的上述修正系数对应的第二修正系数的对应的第二表，计算与在上述垂直方向距离修正值计算步骤中计算出的垂直方向距离修正值对应的上述第二修正系数的第二修正系数计算步骤；根据在上述第一修正系数计算步骤中计算出的上述第一修正系数和在上述第二修正系数计算步骤中计算出的上述第二修正系数，修正上述像素的信号的像素信号修正步骤，其中上述规定的第一系数和上述规定的第二系数是可变的。

这样，在该图像修正方法中，通过将像素座标与规定的基准座标的距离输入到N次函数的变量中来计算距离修正值，根据表示距离修正值和修正系数的对应的表，计算与在上述距离修正值计算步骤中计算出的距离修正值对应的修正系数。

由此，使用存储区域少的表，就能够在黑斑失真特性动态地变化那样的情况下也不带来性能低下地，实现高精度的黑斑失真修正。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的摄像装置的结构图。

图2是表示本发明的实施例1的摄像装置的查找表的图。

图3是用于说明本发明的实施例1的摄像装置的距离修正值和修正系数的关系的图。

图4是表示本发明的实施例2的摄像装置的结构图。

图5是表示本发明的实施例2的摄像装置的查找表的图。

图6是表示本发明的实施例3的摄像装置的结构图。

图7是表示本发明的实施例3的摄像装置的查找表的图。

图8是表示本发明的实施例3的摄像装置的查找表的图。

图9是用于说明本发明的实施例4的摄像装置的2个基准座标和距离的关系的图。

具体实施方式

实施例1

图1是表示本发明的实施例1的摄像装置的结构图。

在图1中，摄像装置包括具备光学缩放功能的摄像镜头11、用于调节入射到照相机中的光量的光圈机构12、作为光电变换元件的CCD(Charge Coupled Device)13、模拟信号处理部件14、模拟-数字变换器(AD变换器)15、数字信号处理部件16、用于将摄像了的数据存储到存储区域中的摄像数据输出部件17、在控制光学缩放功能和光圈机构的同时变更后述的黑斑失真修正处理部件20中的距离修正部件23、黑斑失真修正系数计算部件24的设置的摄像控制部件18。

进而，用于进行黑斑失真修正的黑斑失真修正处理部件20具备：用于计数(count)像素的水平座标和垂直座标的像素座标计数部件21；用于根据像素的座标计算出从基准点的距离的距离计算部件22；用于对距离的值进行基于2次或N次函数的修正的距离修正部件23；用于根据从距离修正部件输出的距离的值，求出修正系数 的黑斑失真修正系数计算部件24；用于将像素值与修正系数相乘并修正信号电平的图像信号修正部件25。

接着，说明动作。

首先，摄像镜头11通过光圈机构12使来自摄影对象的光成像在CCD13的受光面上。CCD13交互地将数十万个分别对红(R)、绿(G)、青(B)的光进行感应的3种像素配置为矩阵状，将每个像素接受的光变换为电荷并积蓄，将积蓄电荷作为模拟信号输出。  摄像镜头11具有光学缩放功能，由摄像控制部件18控制缩放量的设置值。另外，同样地由摄像控制部件18控制光圈机构12的光圈设置量。

模拟信号处理部件14对来自CCD13的输出信号进行2重相关采样，并进行增益控制。AD变换器15将从模拟信号处理部件14输入的模拟信号变换为数字信号，并输出到黑斑失真修正处理部件20。

被数字信号化了的图像数据被输入到黑斑失真修正处理部件20。在黑斑失真修正处理部件20中，首先将像素值数据输入到像素座标计数部件21中。

在像素座标计数部件21中，根据与图像数据一起发送来的图像的垂直同步信号和水平同步信号，对像素在摄像画面中的座标进行计数，将座标值输出到距离计算部件22。

距离计算部件22根据像素的座标值和基准点的座标值，计算基准点与像素的距离。如果像素的座标值为(x，y)，基准点的座标值为(x₀，y₀)，则可以依照下式(1)求出距离D。

$D=\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}---\left(1\right)$

在距离修正部件23中，基于N次函数进行距离的修正处理(N是1或以上的整数)。例如在修正处理中使用2次函数的情况下，距离修正值S可以从距离D的值依照下式(2)求出。

S＝a₁×D²+a₂×D+a₃                        (2)

在此，a₁、a₂、a₃是变量的系数，对于这些系数，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够与后述的黑斑失真修正系 数计算部件24的查找表一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，根据来自摄像控制部件18的设置，可以将这些系数变更为任意的值。

在黑斑失真修正系数计算部件24中，参照距离修正值S，根据预先设置的查找表决定修正系数。图2表示在黑斑失真修正系数计算部件24中使用的查找表的例子。例如，在图3中，对距离修正值S分别规定一定间隔N的从0到m×N的(m+1)个点(m是1或以上的整数)，针对各个点，预先决定对应的修正系数K₀～K_m。

图3表示使用查找表从距离修正值S求出修正系数K的方法。在图3中，横轴表示所参照的距离修正值S，纵轴表示参照距离修正值S求出的修正系数K。图4是与图3一样对距离修正值S分别规定了一定间隔N的从0到m×N的(m+1)个点的情况的例子。对于图3的查找表的值，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够在距离修正部件23中与所设置的系数一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，构成为对于这些系数，根据来自摄像控制部件18的设置，能够变更为任意的值。

由于黑斑失真修正系数计算部件24的实际的距离修正值S被包含在从0到m×N的(m+1)个点中的任意的点之间，所以从最近的2个点的距离修正值和修正系数通过线性补插来决定修正系数。在距离修正值S满足条件式t×N≤S＜(t+1)×N的情况下，依照下式(3)求出修正系数K。

$K=K_t+(K_{(t+1)}-K_t)\×\frac{S-t\·N}{N}---\left(3\right)$

另外，在本实施例中，说明了通过线性补插决定修正系数，但修正系数的决定方法并不只限于此。

将计算出的修正系数K输出到图像信号修正部件25。

在图像信号修正部件25中，将修正系数K作为倍率使用，通过将像素的信号电平与修正系数K相乘，求出修正后的信号电平。将对每个像素基于修正系数K进行了修正后的摄像数据输出到数字信 号处理部件16。

数字信号处理部件16针对通过AD变换器15进行了数字化并由黑斑失真修正处理部件20进行了修正后的CCD13的输出信号，进行白色平衡调整、缺陷像素修正、RGB3色信号的补插、伽马修正、颜色变换等处理，生成由亮度信号和色差信号构成的图像数据。

在摄像数据输出部件17中，进行将图像数据存储在存储区域中、或在图像确认用的液晶画面上显示等的处理。

在摄像控制部件18中，进行摄像镜头11所具有的光学缩放功能和光圈机构12的控制。在此，在变更了光学缩放和光圈的情况下，由于光学***的特性变化，所以所产生的黑斑失真的特性也发生变化。因此，摄像控制部件18根据摄像镜头和光学缩放设置，变更距离修正部件23和黑斑失真修正系数计算部件24的设置。

作为设置变更的方式有以下的3种方法：只变更距离修正部件23的系数；只变更黑斑失真修正系数计算部件24所使用的查找表的数据；变更距离修正部件23的系数和黑斑失真修正系数计算部件24的数据双方。

在光学***的特性变化不复杂的情况下，可以通过只变更距离修正部件23的系数来进行对应。在该情况下，由于不需要进行数据量多的黑斑失真修正系数计算部件24的数据变更，所以能够将与黑斑失真特性的变化对应的设置变更量抑制为必要的最低限。特别考虑在图像摄像过程中动态地进行光学缩放和光圈量的变更的可能性高，对每个摄像帧执行黑斑失真修正的数据变更的情况。由于这时设置变更量少，所以能够实现可以对光学***的特性变更高速进行跟踪的黑斑失真修正。

通常，为了对应光学缩放的设置变更和光圈的设置变更，需要预先测量所使用的光学缩放设置和光圈设置各自的黑斑失真特性，将符合特性的黑斑失真修正的数据作为切换用数据保存到存储区域中。但是，如果有如上述那样只通过距离修正部件23的系数变更就能够进行设置变更的动作条件，则能够削减作为切换用参数保存在存储区域 中的数据量。

在光学***的特性变化复杂的情况下，需要通过包含在黑斑失真修正系数计算部件24中使用的查找表的数据地进行变更来对应。在该情况下，对光学***变化的高速跟踪性有些低下，但能够进行更高精度的黑斑失真修正。

上述2种黑斑失真修正设置变更方法也可以与光学***的特性对应地始终只使用任意一个，另外，也可以例如在能够求出高速跟踪的动画摄像时，基于距离修正部件23的设置变更来进行对应，在能够求出精度的静止图像摄像时，基于黑斑失真修正系数计算部件24的设置变更进行对应等，根据动作形式而分开使用。

如上述那样，在本发明的实施例1的摄像装置中，组合了基于2次函数或N次函数的从基准点的距离的修正和基于查找表的修正系数的计算。由此，能够进行高精度的黑斑失真修正，另外具有能够实现可以高速地对同时基于光学缩放和光圈的设置变更进行黑斑失真特性的动态变更进行跟踪的摄像装置。

进而，由于能够将为了进行光学缩放和光圈的设置变更而必须保存的数据量抑制为很少，所以具有能够使保存数据所需要的存储区域的容量很少的效果。

实施例2

在以上的实施例1中，表示了没有考虑像素的颜色成分而用相同的方式对全部像素进行黑斑失真修正的情况下的结构。但是，也有根据用于使光聚光到固体摄像元件的各像素上的微透镜(micro lens)的特性等，得到对每个颜色成分都不同的黑斑失真特性的情况。为了与这样的情况对应，以下表示进行对每个颜色成分都不同的黑斑失真修正的情况下的结构。

图4是表示本发明的实施例2的摄像装置的结构图。另外，在图中，同一符号表示同一或相当的部分。

在图4中，摄像装置包含：具备光学缩放功能的摄影透镜11、用于调节入射到照相机的光量的光圈机构12、作为光电变换元件的 CCD(Charge Coupled Device)13、模拟信号处理部件14、模拟数字变换器(AD变换器)15、数字信号处理部件16、用于将摄像的数据存储在存储区域中的摄像数据输出部件17、在控制光学缩放功能和光圈机构的同时变更后述的黑斑失真修正处理部件20中的距离修正部件23、黑斑失真修正系数计算部件24的设置的摄像控制部件18。

进而，用于进行黑斑失真修正的黑斑失真修正处理部件20具备：用于在计数像素的水平座标和垂直座标的同时判别像素的颜色的像素座标计数部件21；用于根据像素的座标计算出从基准点的距离的距离计算部件22；用于对距离的值进行基于2次或N次函数的修正的距离修正部件23；用于根据从距离修正部件输出的距离的修正值，求出修正系数的黑斑失真修正系数计算部件24；用于将像素值与修正系数相乘并修正信号电平的图像信号修正部件25。

接着，说明动作。

摄像镜头11、光圈机构12、CCD13、模拟信号处理部件14、AD变换器15、数字信号处理部件16、摄像数据输出部件17进行与实施例1一样的动作。

像素座标计数部件21根据与图像数据一起发送来的图像的垂直同步信号和水平同步信号，对像素在摄像画面中的座标进行计数，同时根据CCD的像素排列判别像素数据是RGB的哪个颜色的数据。像素座标计数部件21在向距离计算部件22输出计数出的座标值的同时，向距离计算部件22、距离修正部件23、黑斑失真修正系数计算部件24分别输出与像素有关的颜色信息。

距离计算部件22从像素的座标值和基准点的座标值，计算出基准点与像素的距离。距离S的计算方法与实施例1一样，但根据像素数据的颜色是RGB的哪个来切换使用基准点。如果像素的座标值为(x，y)，R的基准点为(x_R，y_R)，G的基准点为(x_G，y_G)，B的基准点为(x_B，y_B)，则针对R像素依照式(4)求出距离S，针对G像素依照式(5)求出距离S，针对B像素依照式(6)求出距 离S。

$D=\sqrt{{(x-x_R)}^2+{(y-y_R)}^2}---\left(4\right)$

$D=\sqrt{{(x-x_G)}^2+{(y-y_G)}^2}---\left(5\right)$

$D=\sqrt{{(x-x_B)}^2+{(y-y_B)}^2}---\left(6\right)$

将计算出的距离D输出到距离修正部件23。

在距离修正部件23中，进行基于N次函数的距离的修正处理(N是1或以上的整数)。例如在修正处理中使用2次函数的情况下，从距离D的值依照下式(7)～式(9)求出距离修正值S。

S＝a_R1×D²+a_R2×D+a_R3                    (7)

S＝a_G1×D²+a_G2×D+a_G3                    (8)

S＝a_B1×D²+a_B2×D+a_B3                    (9)

在像素为R像素的情况下适用式(7)，在像素为G像素的情况下适用式(8)，在像素为B像素的情况下适用式(9)。另外，a_R1、a_R2、a_R3、a_G1、a_G2、a_G3、a_B1、a_B2、a_B3是函数的变量的系数，对于这些系数，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够与后述的黑斑失真修正系数计算部件24的查找表一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，根据来自摄像控制部件18的设置，可以将这些系数变更为任意的值。

在黑斑失真修正系数计算部件24中，参照距离修正值S，根据预先设置的查找表决定修正系数。基于查找表的修正系数的决定方法与实施例1一样，根据由查找表规定的点中的与计算出距离修正值的距离修正值S最接近的2个点的距离修正值和修正系数，通过线性补插来决定修正系数。其中，根据像素数据的颜色是RGB的哪个，来切换所参照的查找表。图5表示在黑斑失真修正系数计算部件24中使用的查找表的例子。针对实施例1中的图2的查找表，可以将与距离修正值S对应的修正系数分离为R像素用的K_R0～K_Rm、G像素用的K_G0～K_Gm、B像素用的K_B0～K_Bm，并独立地进行设置。

对于图5的查找表的值，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够在距离修正部件23中与所设置的系数一起最有效 地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，根据来自摄像控制部件18的设置，可以将这些系数变更为任意的值。

基于查找表的水平修正系数的决定方法与实施例1一样，根据由查找表规定的点中的与计算出距离修正值的距离修正值S最接近的2个点的距离修正值和修正系数，通过线性补插来决定修正系数。将通过参照查找表而计算出的水平修正系数K输出到图像信号修正部件25。

在图像信号修正部件25中，与实施例1一样将修正系数K作为倍率使用，通过将像素的信号电平与修正系数K相乘，求出修正后的信号电平。将对每个像素基于修正系数K进行了修正后的摄像数据输出到数字信号处理部件16。  在摄像控制部件18中，在进行摄像镜头11所具有的光学缩放功能和光圈机构12的控制的同时，为了对应所产生的黑斑失真的特性变化，根据摄影镜头和光学缩放设置，变更距离修正部件23和黑斑失真修正系数计算部件24的设置。由于各设置值与RGB的各颜色对应地分离，所以在变更设置的情况下，需要全部变更与R成分、G成分、B成分各自对应的设置部分。

在以上那样的实施例2的摄像装置中，判别R像素、G像素、B像素，针对各个颜色的像素设置独立的黑斑失真修正的基准点、距离修正函数的系数、查找表而进行修正，因此具有以下的效果：即使在根据用于将光聚光到固体摄像元件的各像素上的微透镜的特性等，得到对每个颜色成分都不同的黑斑失真特性的情况下，也能够进行高精度的黑斑失真修正。

实施例3

在实施例1和实施例2中，求出基准点和像素位置的距离，根据距离的值计算出修正系数。但是，由于距离的计算包含与像素位置有关的平方计算和平方根计算，所以需要比较大的计算电路。以下，表示用于削减黑斑失真修正所需要的计算量，以更少的计算量进行黑斑失真修正的结构。

图6是表示本发明的实施例3的摄像装置的结构图。另外，在图中，同一符号表示同一或相当的部分。

在图6中，摄像装置包括具备光学缩放功能的摄像镜头11、用于调节入射到照相机中的光量的光圈机构12、作为光电变换元件的CCD(Charge Coupled Device)13、模拟信号处理部件14、模拟数字变换器(AD变换器)15、数字信号处理部件16、用于将摄像了的数据存储到存储区域中的摄像数据输出部件17、在控制光学缩放功能和光圈机构的同时变更后述的黑斑失真修正处理部件20中的水平距离修正部件23a、垂直距离修正部件23b、水平黑斑失真修正系数计算部件24a、垂直黑斑失真修正系数计算部件23b的设置的摄像控制部件18。

用于进行黑斑失真修正的黑斑失真修正处理部件20包括：用于计数像素的水平座标和垂直座标的像素座标计数部件21；用于根据像素的水平座标计算出从基准点的水平距离，并对水平距离的值基于2次或N次函数进行修正的水平距离修正部件23a；用于根据像素的垂直座标计算出从基准点的垂直距离，并对垂直距离的值基于2次或N次函数进行修正的垂直距离修正部件23b；用于根据从水平距离修正部件23a输出的水平距离修正值，求出水平修正系数的水平黑斑失真修正系数计算部件24a；用于根据从垂直距离修正部件23b输出的垂直距离修正值，求出垂直修正系数的垂直黑斑失真修正系数计算部件24b；用于将像素值与水平修正系数和垂直修正系数相乘并修正信号电平的图像信号修正部件25。

接着，说明动作。

摄像镜头11、光圈机构12、CCD13、模拟信号处理部件14、AD变换器15、数字信号处理部件16、摄像数据输出部件17进行与实施例1一样的动作。

像素座标计数部件21根据与图像数据一起发送来的图像的垂直同步信号和水平同步信号，对像素在摄像画面中的座标进行计数。像素座标计数部件21在将计数出的座标值中的水平像素值输出到水平 距离修正部件23a的同时，将垂直像素值输出到垂直距离修正部件23b。

水平距离修正部件23a首先从像素的水平座标值和基准点的水平座标值，计算出基准点和像素的水平距离。如果像素的座标值为(x，y)，基准点为(x₀，y₀)，则依照下式(10)求出水平距离D_H。

D_H＝x-x₀                            (10)

进而，在水平距离修正部件23a中，基于N次函数(N是1或以上的整数)进行水平距离的修正处理。例如，在修正处理中使用2次函数的情况下，从水平距离D_H的值，依照下式(11)求出水平距离修正值S_H。

S_H＝a₁×D_H ²+a₂×D_H+a₃               (11)

在此，a₁、a₂、a₃是函数的变量的系数，对于这些系数，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够与后述的水平黑斑失真修正系数计算部件24a、垂直距离修正部件23b、垂直黑斑失真修正系数计算部件24b的设置值一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，根据来自摄像控制部件18的设置，可以将这些系数变更为任意的值。

将计算出的距离S_H输出到水平黑斑失真修正系数计算部件24a。

在水平黑斑失真修正系数计算部件24a中，参照水平距离修正值S_H，根据预先设置的查找表决定修正系数。图7表示在水平黑斑失真修正系数计算部件24a中使用的查找表的例子，对水平距离修正值S_H分别规定一定间隔N_H的从0到m×N_H的(m+1)个点(m是1或以上的整数)，针对各个点，预先决定对应的修正系数K_H0～K_Hm。

对于图7的查找表的值，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够与水平距离修正部件23a、后述的垂直距离修正部件23b、垂直黑斑失真修正系数计算部件24b的设置值一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，构成 为对于这些系数，根据来自摄像控制部件18的设置，能够变更为任意的值。

另外，基于查找表的水平修正系数的决定方法与实施例1一样，根据由查找表规定的点中的与计算出水平距离修正值的水平距离修正值S_H最接近的2个点的水平距离修正值和水平修正系数，通过线性补插来决定水平修正系数。将通过参照查找表而计算出的水平修正系数K_H输出到图像信号修正部件25。

垂直距离修正部件23b首先从像素的垂直座标值和基准点的垂直座标值，计算出基准点和像素的垂直距离。如果像素的座标值为(x，y)，基准点为(x₀，y₀)，则依照下式(12)求出垂直距离D_V。

D_V＝y-y₀                        (12)

进而，在垂直距离修正部件23b中，基于N次函数(N是1或以上的整数)进行垂直距离的修正处理。例如，在修正处理中使用2次函数的情况下，从垂直距离D_V的值，依照下式(14)求出垂直距离修正值S_V。

S_V＝b₁×D_V ²+b₂×D_V+b₃           (13)

在此，b₁、b₂、b₃是函数的系数，对于这些系数，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够与水平距离修正部件23a、水平黑斑失真修正系数计算部件24a和后述的垂直黑斑失真修正系数计算部件24b的设置值一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，根据来自摄像控制部件18的设置，可以将这些系数变更为任意的值。

将计算出的距离S_V输出到垂直黑斑失真修正系数计算部件24b。

在垂直黑斑失真修正系数计算部件24b中，参照垂直距离修正值S_V，根据预先设置的查找表决定修正系数。图8表示在垂直黑斑失真修正系数计算部件24b中使用的查找表的例子，对垂直距离修正值S_V，分别规定一定间隔N_V的从0到m×N_V的(m+1)个点(m是1或以上的整数)，针对各个点，预先决定对应的垂直修正系数K_V0～ K_Vm。

对于图8的查找表的值，预先测量所使用的摄像设备的黑斑失真的特性，决定能够与水平距离修正部件23a、水平黑斑失真修正系数计算部件24a、垂直距离修正部件23b的设置值一起最有效地进行黑斑失真修正的值，并保存在未图示的存储区域中。另外，构成为对于这些系数，根据来自摄像控制部件18的设置，能够变更为任意的值。

另外，基于查找表的垂直修正系数的决定方法与实施例1一样，根据由查找表规定的点中的与计算出垂直距离修正值的垂直距离修正值S_V最接近的2个点的垂直距离修正值和垂直修正系数，通过线性补插来决定垂直修正系数。将通过参照查找表而计算出的垂直修正系数K_V输出到图像信号修正部件25。

在图像信号修正部件25中，将水平修正系数K_H、垂直修正系数K_V作为倍率使用，通过将像素的信号电平与水平修正系数K_H、垂直修正系数K_V的相乘后的值相乘，求出修正后的信号电平。将对每个像素基于修正系数K_H、K_V进行了修正后的摄像数据输出到数字信号处理部件16。

在摄像控制部件18中，在进行摄像镜头11所具有的光学缩放功能和光圈机构12的控制的同时，为了对应所产生的黑斑失真的特性变化，根据摄像镜头和光学缩放设置，变更水平距离修正部件23a、水平黑斑失真修正系数计算部件24a、垂直距离修正部件23b、垂直黑斑失真修正系数计算部件24b的设置。

距离修正系数和查找表的参数变更与实施例1一样，可以选择与光学***的特性变化的性质、对所要求的黑斑失真修正的特性变换的跟踪性对应地只使用任意一个，还是通过双方的设置变更来对应。

另外，在本实施例3中，说明了没有考虑像素的颜色成分而用相同的方式对全部像素进行黑斑失真修正的情况，但也可以与实施例2相对于实施例1的关系一样地，每3种地保存水平距离修正部件23a、水平黑斑失真修正系数计算部件24a、垂直距离修正部件23b、 垂直黑斑失真修正系数计算部件24b的设置，通过根据像素数据的颜色是RGB的哪个来切换设置，从而进行对每个颜色成分都不同的黑斑失真修正。

在以上那样的实施例3的摄像装置中，在像素位置和基准点的距离计算中不进行平方计算和平方根计算，针对像素的水平位置和垂直位置各自独立地计算对应的修正系数，并相乘而使用，因此具有以下效果：削减了黑斑失真修正所需要的计算量，能够以更少的计算量进行黑斑失真修正。

实施例4

在实施例1和实施例2中，基准点只有1点，通过以圆为基准的距离计算来求出像素的座标和基准点的距离。但是，在摄像装置的光学***的安装精度不充分的情况下，光学***的光轴与固体摄像元件的摄像面不完全垂直，所产生的黑斑失真的特性有可能不一定相对于光轴的中心而点对称。另外，在镜头自身的加工精度不充分的情况下，同样有可能产生相对于光轴的中心不对称的黑斑失真。以下表示为了对应这样的情况，设置2个用于计算距离的基准点，通过以椭圆为基准的距离计算来求出像素座标和基准点的距离的结构。

本实施例4的结构图与实施例1一样是图1，只是黑斑失真修正处理部件20内的距离计算部件22的动作与实施例1不同。

在此，说明本实施例4的黑斑失真修正处理部件20内的距离计算部件22的动作。

距离计算部件22从像素的座标值和2个基准点的座标值，计算基准点和像素的距离。如果像素的座标值为(x，y)，基准点1的座标值为(x₁，y₁)，基准点2的座标值为(x₂，y₂)，则可以依照下式(14)求出距离D。

$D=\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_1)}^2}+\sqrt{{(x-x_2)}^2+{(y-y_2)}^2}---\left(14\right)$

将计算出的距离D输出到距离修正部件23。

图9表示在使用2个基准点进行距离计算的情况下计算出的距离相等的像素座标的分布。如图9所示，通过设置2个基准点，将从2 个基准点的像素座标的距离的和看作是从基准点到像素座标的距离，则计算出的距离相等的像素的座标成为以2个基准点为焦点的椭圆那样的分布101。

因此，通过根据这样计算出的距离D与实施例1一样地计算距离修正值、以及利用查找表计算修正系数，则相等的修正系数也分布为将2个基准点作为焦点的椭圆，能够将2个基准点的中点作为中心，根据从中心的方向性进行修正系数的分布不同黑斑失真修正。

另外，在本实施例4中，说明了没有考虑像素的颜色成分而用相同的方式对全部像素进行黑斑失真修正的情况，但也可以与实施例2相对于实施例1的关系一样地，每3种地保存距离计算部件22、距离修正部件23、黑斑失真修正系数计算部件24的设置，通过根据像素数据的颜色是RGB的哪个来切换设置，从而进行对每个颜色成分都不同的黑斑失真修正。

在以上那样的实施例4的摄像装置中，设置2个用于距离计算的基准点，通过将从2个基准点的像素座标的距离的和看作是从基准点到像素座标的距离，来以2个基准点的中点为中心，根据从中心的方向性进行修正系数的分布不同的黑斑失真修正，因此具有以下的效果：即使在所产生的黑斑失真的特性并不相对于光轴的中心而点对称的情况下，也能够进行高精度的黑斑失真修正。

实施例5

另外，在上述实施例中，将黑斑失真修正处理部件20等作为电路进行了说明，但也可以通过软件处理实现它们。即，也可以采用在安装了具有通用功能的中央计算装置的计算机中通过计算机程序来执行规定的处理的结构。

如上所述，本发明的图像修正方法在以数字照相机为代表的摄像装置中，在修正图像的亮度和颜色的黑斑失真的用途中有用。但是，其用途并不只限于此。例如，也能够适用于为了对图像实施希望的处理而使用的其他图像处理装置中。

Claims (10)

1.一种图像修正方法，根据修正系数，对与相对于规定的基准座标的距离对应的黑斑失真特性进行修正，其特征在于包括：

计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的距离的距离计算步骤；

通过用具有规定的系数的函数而计算在上述距离计算步骤中计算出的距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的函数的距离修正值的距离修正值计算步骤；

根据表示距离修正值和上述修正系数的对应的表，计算与在上述距离修正值计算步骤中计算出的距离修正值对应的上述修正系数的修正系数计算步骤；

根据在上述修正系数计算步骤中计算出的修正系数而修正上述像素的信号的像素信号修正步骤，其中

上述规定的系数是可变的，

作为变更用于执行上述距离修正值计算步骤和上述修正系数计算步骤的设置的方式，有以下三种方式：

只变更上述规定的系数；

只变更上述表的数据；

变更上述规定的系数和上述表的数据这双方。

2.根据权利要求1所述的图像修正方法，其特征在于还包括：

根据表示距离修正值和修正系数的对应的表，通过存储在表中的距离修正值和修正系数的数据的直线补插，计算与在上述距离修正值计算步骤中计算出的距离修正值对应的修正系数的修正系数计算步骤。

3.根据权利要求1所述的图像修正方法，其特征在于：

能够对上述像素的每个颜色成分，设置上述距离计算步骤中的基准座标、上述距离修正值计算步骤中的上述函数的上述规定的系数、上述修正系数计算步骤中的存储在表中的距离修正值和修正系数。

4.根据权利要求1所述的图像修正方法，其特征在于还包括：

将与图像信号对应的像素座标与规定的2个基准座标的各个距离的和看作是距离并计算的距离计算步骤。

5.一种图像修正方法，根据修正系数，对与相对于规定的基准座标的距离对应的黑斑失真特性进行修正，其特征在于包括：

计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的水平方向距离的水平方向距离计算步骤；

通过用具有规定的第一系数的第一函数而计算在上述水平方向距离计算步骤中计算出的水平方向距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的水平方向特性的函数的水平方向距离修正值的水平方向距离修正值计算步骤；

根据表示水平方向距离修正值和与水平方向的上述修正系数对应的第一修正系数的对应的第一表，计算与在上述水平方向距离修正值计算步骤中计算出的水平方向距离修正值对应的上述第一修正系数的第一修正系数计算步骤；

计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的垂直方向距离的垂直方向距离计算步骤；

通过用具有规定的第二系数的第二函数而计算在上述垂直方向距离计算步骤中计算出的垂直方向距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的垂直方向特性的函数的垂直方向距离修正值的垂直方向距离修正值计算步骤；

根据表示垂直方向距离修正值和与垂直方向的上述修正系数对应的第二修正系数的对应的第二表，计算与在上述垂直方向距离修正值计算步骤中计算出的垂直方向距离修正值对应的上述第二修正系数的第二修正系数计算步骤；

根据在上述第一修正系数计算步骤中计算出的上述第一修正系数和在上述第二修正系数计算步骤中计算出的上述第二修正系数，修正上述像素的信号的像素信号修正步骤，其中

上述规定的第一系数和上述规定的第二系数是可变的，

作为变更用于执行上述水平方向距离修正值计算步骤、上述垂直方向距离修正值计算步骤、上述第一修正系数计算步骤和上述第二修正系数计算步骤的设置的方式，有以下三种方式：

只变更上述规定的第一系数和上述规定的第二系数；

只变更上述第一表的数据和上述第二表的数据；

变更上述规定的第一系数及上述规定的第二系数、和上述第一表的数据及上述第二表的数据这双方。

6.一种摄像装置，根据修正系数，对与相对于规定的基准座标的距离对应的黑斑失真特性进行修正，其特征在于包括：

计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的距离的距离计算装置；

通过用具有规定的系数的函数而计算由上述距离计算装置计算出的距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的函数的距离修正值的距离修正值计算装置；

根据表示距离修正值和上述修正系数的对应的表，计算与由上述距离修正值计算装置计算出的距离修正值对应的上述修正系数的修正系数计算装置；

根据由上述修正系数计算装置计算出的修正系数，修正上述像素的信号的像素信号修正装置，其中

上述规定的系数是可变的，

作为变更上述距离修正值计算装置和上述修正系数计算装置的设置的方式，有以下三种方式：

只变更上述规定的系数；

只变更上述表的数据；

变更上述规定的系数和上述表的数据这双方。

7.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于还包括：

根据表示距离修正值和修正系数的对应的表，通过存储在表中的距离修正值和修正系数的数据的直线补插，计算与由上述距离修正值计算装置计算出的距离修正值对应的修正系数的修正系数计算装置。

8.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于：

能够对上述像素的每个颜色成分，设置上述距离计算装置的基准座标、上述距离修正值计算装置的上述函数的上述规定的系数、上述修正系数计算装置的存储在表中的距离修正值和修正系数。

9.根据权利要求6所述的摄像装置，其特征在于还包括：

将与图像信号对应的像素座标与规定的2个基准座标的各个距离的和看作是距离并计算的距离计算装置。

10.一种摄像装置，根据修正系数，对与相对于规定的基准座标的距离对应的黑斑失真特性进行修正，其特征在于包括：

计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的水平方向距离的水平方向距离计算装置；

通过用具有规定的第一系数的第一函数而计算由上述水平方向距离计算装置计算出的水平方向距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的水平方向特性的函数的水平方向距离修正值的水平方向距离修正值计算装置；

根据表示水平方向距离修正值和与水平方向的上述修正系数对应的第一修正系数的对应的第一表，计算与由上述水平方向距离修正值计算装置计算出的水平方向距离修正值对应的上述第一修正系数的第一修正系数计算装置；

计算构成图像的像素的像素座标与上述规定的基准座标的垂直方向距离的垂直方向距离计算装置；

通过用具有规定的第二系数的第二函数而计算由上述垂直方向距离计算装置计算出的垂直方向距离，从而计算出成为上述黑斑失真特性的垂直方向特性的函数的垂直方向距离修正值的垂直方向距离修正值计算装置；

根据表示垂直方向距离修正值和与垂直方向的上述修正系数对应的第二修正系数的对应的第二表，计算与由上述垂直方向距离修正值计算装置计算出的垂直方向距离修正值对应的上述第二修正系数的第二修正系数计算装置；

根据由上述第一修正系数计算装置计算出的上述第一修正系数和由上述第二修正系数计算装置计算出的上述第二修正系数，修正上述像素的信号的像素信号修正装置，其中

上述规定的第一系数和上述规定的第二系数是可变的，

作为变更上述水平方向距离修正值计算装置、上述垂直方向距离修正值计算装置、上述第一修正系数计算装置和上述第二修正系数计算装置的设置的方式，有以下三种方式：

只变更上述规定的第一系数和上述规定的第二系数；

只变更上述第一表的数据和上述第二表的数据；

变更上述规定的第一系数及上述规定的第二系数、和上述第一表的数据及上述第二表的数据这双方。

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