JP2007189298A - 画像処理装置、画像処理方法および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光軸中心座標シフト部522aにより、カウンタ生成部521より入力された水平方向カウンタ値および垂直方向カウンタ値と、システムコントローラより設定された光軸中心座標との差分演算処理が行われる。座標系回転部522bにより、入力画像の中心座標を基準にして入力画像の座標系が回転され、距離算出部522cにより、座標系の回転後の入力画像の各画素座標における中心座標からの距離がそれぞれ算出され、ゲインルックアップテーブル523により、座標系の回転後の各画素座標毎に、距離算出部522cにて算出された距離に応じた補正係数が決定され、ゲイン乗算部524により、決定された補正係数が、入力画像の対応する画素信号に乗算される。
【選択図】図3
Description
一般的に、これらのレンズ系とイメージングデバイス(撮像素子)を搭載した機器においては、例えばレンズ系を起因とした周辺光量の低下により、撮像画像にシェーディングと呼ばれる感度むら(不均一性)の現象が生じることが知られている。このシェーディングは、撮像素子に設けられたマイクロレンズと撮影レンズとの光学的な関係により発生し、例えば、撮像素子上の画素位置の、撮影レンズの光軸上からの距離に比例して発生する。より具体的には、撮影レンズを通過した光線が撮像素子に斜めに(所定角度傾斜して)入射する場合、撮影レンズの光軸から離れた周辺部分の領域では、感光画素部に対し本来の入射光線の一部しか入射しないため、光量が低下しシェーディングが発生する。
まず、記憶手段に二次元配列上の補正係数を保持する方式では、撮像レンズ位置、像高、絞り量、射出瞳位置、ストロボ発行量等様々な条件下での撮像信号に応じた所望のシェーディング特性を得るために、メモリ等の記憶手段を別途必要とするため、機器の大規模化、および高価格化に繋がるという問題点があった。特に、昨今の多画素化の潮流下では、より大規模な記憶手段を要するため無視できない問題である。
図1は、実施の形態の撮像装置の要部構成を示すブロック図である。
図1に示す撮像装置1は、光学ブロック2、ドライバ2a、駆動部2b、イメージセンサ3、タイミング信号発生回路(TG)3a、アナログフロントエンド(AFE)回路4、信号処理回路5、システムコントローラ6、操作部7、グラフィックI/F(インタフェース)8、およびディスプレイ(画像モニタ)8aを具備する。
駆動部2bは、ドライバ2aからの駆動信号を受けて、光学ブロック2の駆動機構を駆動する。
AFE回路4は保持・利得制御回路41およびA/D変換回路(A/D)42を有している。AFE回路4は、例えば1つのIC(Integrated Circuit)として構成され、イメージセンサ3から出力された画像信号に対して、保持・利得制御回路41がCDS(Correlated Double Sampling)処理によりS/N(Signal/Noise)比を良好に保つようにサンプルホールドを行い、さらにAGC(Auto Gain Control)処理により利得(ゲイン)を制御する。また、A/D変換回路42がA/D変換を行いデジタル画像信号を出力する。なお、CDS処理を行う回路は、イメージセンサ3と同一基板上に形成されてもよい。
カメラ信号処理部52は、AFE回路4からの被写体撮像信号に各種補正処理を施すカメラ信号前処理部52aと、カメラ信号前処理部52aから出力される信号に対してシェーディングの補正処理を施すシェーディング補正部52bと、シェーディング補正部52bから出力される信号の後処理を行うカメラ信号後処理部52cとを有している。
制御演算処理部53は、システムコントローラ6からの設定信号に基づいて各種演算処理を行い、演算結果をシステムコントローラ6に出力する。
図3は、シェーディング補正部の内部構成を示すブロック図である。
光軸中心座標シフト部522aは、カウンタ生成部521より入力された水平方向カウンタ値および垂直方向カウンタ値と、システムコントローラ6より設定された光軸中心座標との差分演算処理を行う。すなわち、撮像画像の座標系の原点を、光軸中心に一致させるようにシフトする。これにより、レンズ系の光軸中心と撮像画像平面上の中心とが一致していない場合でも、各画素の位置(画素座標)と光軸中心位置との距離の水平方向成分および垂直方向成分を正しく算出することができる。
ここで、一般に光軸中心からの座標が(x、y)である画素位置での光軸中心の位置との距離dは式1で表される。
ゲインルックアップテーブル523は、各画素位置の距離算出部522cにて算出されたそれぞれの光軸中心からの距離に応じて、シェーディングを補正するための補正係数(ゲイン)の算出処理を行う。
まず、座標系回転部522bの回転処理の原理(概念)について説明する。
一般に、光軸中心からの座標が(x、y)である画素を、光軸中心に対し角度θだけ回転した場合の回転後の座標を(x1、y1)とすると、座標(x1、y1)は式3のように表される。
θ=arctan(2−m・A) ・・・(7)
次に、前述した原理を実現するための座標系回転部522bの構成について説明する。
座標系回転部522bは、乗算部91、92と、シフト部93、94と、減算部95と、加算部96と、絶対値化部97、98とを有している。
乗算部92は、光軸中心座標シフト部522aにて算出された各画素位置における光軸中心位置との距離の垂直方向成分信号に対し、回転補正係数Aとの乗算処理を施す。
シフト部94は、乗算部92にて乗算処理が施された垂直方向成分信号に対し、シフトセレクタmにて決定されるシフト演算処理を施す。
絶対値化部98は、加算部96にて算出された回転処理後の垂直方向成分信号に対し、絶対値化処理を施す。
光軸中心座標シフト部522aにて算出された各画素位置における光軸中心位置との距離の水平方向成分信号(x)および垂直方向成分信号(y)は、まず、座標系回転部内の乗算部91および乗算部92にそれぞれ入力される。乗算部91および乗算部92により、各入力信号に対し、それぞれ回転補正係数Aとの乗算処理が施される。この結果、乗算部91では信号(A・y)が得られ、乗算部92では信号(A・x)が得られる。乗算処理を施された各信号は、シフト部93およびシフト部94により、シフトセレクタmにて決定されるシフト演算処理がそれぞれ施される。この結果シフト部93では信号(2−m・A・y)が得られ、シフト部94では信号(2−m・A・x)が得られる。これらの信号は減算部95および加算部96へと入力される。
なお、前述した実施の形態においては、シェーディング補正部52bは、カメラ信号後処理部52cの前段に設けられているが、これに限らず例えば、カメラ信号後処理部52cの後段に設けることもできる。この場合、カメラ信号後処理部52cにおいて、映像信号が輝度信号(Y信号)と色差信号(Cb、Cr信号)に分離された後にシェーディング補正処理が行われるよう構成する。従って、輝度信号に対しては周辺光量落ちの補正(輝度シェーディング補正)を行い、色差信号に対しては、色にじみ補正(色シェーディング補正)が行われるというように、輝度信号と色差信号に対して独立の補正を行うことができる。
なお、本発明は、例えばPC等に接続されるテレビ電話用またはゲームソフト用等の小型カメラに撮像信号等を処理する画像処理装置に対しても適用することができる。
Claims (7)
- 画像信号を処理する画像処理装置において、
入力画像の中心座標を基準にして前記入力画像の座標系を回転させる座標系回転部と、
前記座標系の回転後の前記入力画像の各画素座標における前記中心座標からの距離をそれぞれ算出する距離算出部と、
前記座標系の回転後の前記各画素座標毎に、前記距離算出部にて算出された距離に応じた補正係数を決定する補正係数決定部と、
決定された前記補正係数を、前記入力画像の対応する画素信号に乗算する補正係数乗算部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 入力画像の座標系の原点を、前記中心座標に一致させるようにシフトする座標シフト部をさらに有することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記中心座標は、撮像時における光学系の光軸の位置であることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記座標系を回転させる際の回転角度をθとし、
前記座標系回転部は、入力される前記入力画像の各画素座標における水平方向成分と垂直方向成分それぞれに対して、tanθを近似して得られる整数部分を乗算するための乗算部と、前記tanθを近似して得られる2のべき乗部分を乗算するためのシフト部とを有することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記距離算出部は、前記入力画像内の各画素座標の前記中心座標からの距離を、多角形近似して算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 画像信号を処理する画像処理方法において、
入力画像の中心座標を基準にして前記入力画像の座標系を回転させ、
前記座標系の回転後の前記入力画像の各画素座標における前記中心座標からの距離をそれぞれ算出し、
前記座標系の回転後の前記各画素座標毎に、前記距離算出部にて算出された距離に応じた補正係数を決定し、
決定された前記補正係数を、前記入力画像の対応する画素信号に乗算する、
ことを特徴とする画像処理方法。 - 固体撮像素子を用いて画像を撮像する撮像装置において、
撮像画像の光軸の位置座標を基準にして入力画像の座標系を回転させる座標系回転部と、
前記座標系の回転後の前記撮像画像の各画素座標における前記位置座標からの距離をそれぞれ算出する距離算出部と、
前記座標系の回転後の前記各画素座標毎に、前記距離算出部にて算出された距離に応じた補正係数を決定する補正係数決定部と、
決定された前記補正係数を、前記撮像画像の対応する画素信号に乗算する補正係数乗算部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
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