JP2008228071A - 歪曲補正方法、歪曲補正プログラム、歪曲補正装置、撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の歪曲補正方法は、ユーザが指定した撮影画像の附随情報に基づき、その撮影画像の歪曲を認識する認識手順(S3)と、歪曲補正後の前記撮影画像に残存させるべき歪曲を前記ユーザに入力させる入力手順(S4)と、前記認識された歪曲と前記入力された歪曲との双方に基づき前記撮影画像へ施すべき歪曲補正の補正式を算出し、その補正式で前記撮影画像へ歪曲補正を施す補正手順(S6)とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
仮に、撮影画像に歪曲抑制補正を施してから歪曲残存補正を施すのであれば、歪曲残存補正の補正特性に、撮影画像に生じていた歪曲を反映させる必要は無い。しかし、撮影画像に対し歪曲抑制補正と歪曲残存補正とを順に施すと、歪曲補正処理の回数が2回に増えるので、その分だけ情報欠け(周辺画像欠けや補間誤差)の量も2倍になる。
また、前記附随情報に加えられる情報は、無歪曲画像上の位置の関数で表された前記歪曲の情報であることが望ましい。
また、前記認識手順では、前記ユーザの指定した撮影画像が未補正画像であった場合には、その撮影画像の撮影時における撮影レンズのレンズポジションと、その撮影レンズの歪曲収差情報とに基づき、前記撮影画像の歪曲を認識することが望ましい。
また、本発明の歪曲補正プログラムは、本発明の何れかの歪曲補正方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明の歪曲補正装置は、ユーザが指定した撮影画像の附随情報に基づき、その撮影画像の歪曲を認識する認識手段と、歪曲補正後の前記撮影画像に残存させるべき歪曲を前記ユーザに入力させる入力手段と、前記認識された歪曲と前記入力された歪曲との双方に基づき前記撮影画像へ施すべき歪曲補正の補正式を算出し、その補正式で前記撮影画像へ歪曲補正を施す補正手段とを備えることを特徴とする。
また、前記附随情報に加えられる情報は、無歪曲画像上の位置の関数で表された前記歪曲の情報であることが望ましい。
また、前記認識手段は、前記ユーザの指定した撮影画像が未補正画像であった場合には、その撮影画像の撮影時における撮影レンズのレンズポジションと、その撮影レンズの歪曲収差情報とに基づき、前記撮影画像の歪曲を認識することが望ましい。
また、本発明の撮像装置は、撮影画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置が取得した撮影画像へ歪曲補正を施す本発明の何れかの歪曲補正装置とを備えたことを特徴とする。
以下、本発明の実施形態としてカメラシステムを説明する。
図1は、カメラシステムの構成を説明する図である。図1に示すとおり、カメラシステムはディジタルカメラ10とコンピュータ21とを備える。
ディジタルカメラ10には、レンズポジションが可変の撮影レンズ11が装着される。撮影レンズ11のレンズポジションとは、撮影レンズ11の焦点位置dと焦点距離fとの組み合わせのことである。撮影レンズ11が形成した被写体像は、撮影時にディジタルカメラ10の撮像素子が画像Iへと変換する。ディジタルカメラ10は、その画像Iの画像ファイルを作成し、ディジタルカメラ10のメモリ(カードメモリなど)へ保存する。
コンピュータ21には予め歪曲補正プログラムがインストールされており、その歪曲補正プログラムに従って動作する。以下に説明するコンピュータ21の動作は、何れもこの歪曲補正プログラムに従うものとする。
ここで、ディジタルカメラ10からコンピュータ21へと転送された画像ファイルは、図1(A)に示すとおり画像Iのデータが書き込まれた画像記憶領域AIと、画像Iの附随情報が書き込まれたタグ領域Atとを有している。この附随情報には、少なくとも撮影レンズ11のレンズ種類情報ILと、撮影時における撮影レンズ11のレンズポジション(d,f)の値とが含まれている。なお、他のディジタルカメラからコンピュータ21へと転送された画像ファイルも、同様の情報を有しているものとする。
通常、撮影レンズが画像に与える歪曲量Dは、無歪曲画像上の位置の関数で表される。無歪曲画像上の位置を像高比r(=像高/最大像高)で表すと、歪曲量Dは像高比rの関数で式(1)のとおり表される。以下、像高比rの関数で表された歪曲量D(r)を「歪曲量分布D(r)」と称す。
例えば、画像Iに生じている歪曲量分布を既知とする場合、コンピュータ21は、画像Iに附随するレンズ種類情報ILから画像Iの撮影に使用された撮影レンズの種類を認識し、その種類に対応する係数(Γ00,Γ01,…,Λ32)の値をレンズ情報テーブルから読み出し、それらの値を式(1)〜(4)へ代入することにより、画像Iに生じている歪曲量分布D(r)の算出式D(r)=D(r,d,f)を導出する。そして、画像Iに附随するレンズポジション(d,f)の値をその算出式D(r)=D(r,d,f)に当てはめれば、画像Iに生じている歪曲量分布D(r)が既知となる。
また、ここでは式(1)の項数を3とし、式(2),(3),(4)の項数を12としたので、レンズ情報テーブルに格納される係数の個数(レンズ種類毎の個数)が36となったが、式(1)の項数と、式(2)〜(4)の項数とが異なれば、その個数は36以外の数になることもある。
以下、歪曲補正に関するコンピュータ21の動作を詳しく説明する。
先ず、コンピュータ21は、メモリに保存されている画像ファイルの一覧をユーザに提示し、歪曲補正の対象とすべき元画像を指定させる(ステップS1)。なお、呈示される画像ファイルの中には、1回も歪曲補正処理の施されていない未補正画像(画像Iなど)の画像ファイルと、少なくとも1回は歪曲補正処理の施された既補正画像の画像ファイルとが混在している可能性があるが、先ずは、未補正画像である画像Iが元画像として指定され、ユーザが補正後の画像として画像I’を得ようとした場合を説明する(図3参照)。以下、画像Iを「元画像I」と称し、補正後の画像I’を「補正後画像I’」と称す。
その一方で、コンピュータ21は、元画像Iに附随するレンズ種類情報ILと、元画像Iに附随するレンズポジション(d,f)の値と、予め記憶したレンズ情報テーブルとに基づき、元画像Iに生じている歪曲量分布D(r)を既知とする(ステップS3)。その方法は前述したとおりである。以下、この歪曲量分布D(r)を「現歪曲量分布D(r)」と称す。現歪曲量分布D(r)は、図3(A)に示すとおり、無歪曲画像Iiを基準として元画像Iの歪曲量分布を表したものである。
指定歪曲量分布D’(r)は、図3(B)に示すとおり、無歪曲画像Iiを基準として補正後画像I’の歪曲量分布を表したものである。したがって、この指定歪曲量分布D’(r)と、前述した現歪曲量分布D(r)とに基づけば、元画像Iと補正後画像I’との関係が分かるはずである。
そして、コンピュータ21は、その座標変換式を使用して元画像Iへ歪曲補正処理を施し、補正後画像I’を得ると共に(ステップS6)、補正後画像I’をモニタ22aへ表示する(ステップS7)。
したがって、未補正画像(画像Iなど)に対する歪曲残存補正は、1回の歪曲補正処理だけで確実に行われる。よって、この歪曲残存補正は、情報欠けが少なく、高精度である。
したがって、既補正画像(画像I’など)の画像ファイルには、図4(A)に示すとおり、既補正画像(画像I’など)に生じている現歪曲量分布の情報(係数A,B,Cの値)がそのまま書き込まれる。
次に、既補正画像である画像I’が元画像として指定され、ユーザが補正後の画像として画像I”を得ようとした場合を説明する(図3参照)。以下、画像I’を「元画像I’」と称し、補正後の画像I”を「補正後画像I”」と称す。
その一方で、コンピュータ21は、元画像I’に附随する係数A,B,Cの値(図4(A)参照)を式(1)に当てはめることにより、元画像I’に生じている歪曲量分布D’(r)を既知とする(ステップS3)。以下、この歪曲量分布D’(r)を「現歪曲量分布D’(r)」と称す。現歪曲量分布D’(r)は、図3(B)に示すとおり、無歪曲画像Iiを基準として元画像I’の歪曲量分布を表したものである。
指定歪曲量分布D”(r)は、図3(C)に示すとおり、無歪曲画像Iiを基準として補正後画像I”の歪曲量分布を表したものである。したがって、この指定歪曲量分布D”(r)と、前述した現歪曲量分布D’(r)とに基づけば、元画像I’と補正後画像I”との関係が分かるはずである。
その後、ユーザから補正後画像I”の保存指示が入力されると(ステップS8)、コンピュータ21は補正後画像I”の画像ファイルを作成し、その画像ファイルをメモリへ保存する(ステップS9)。
しかも、ステップS9においてコンピュータ21は、図4(B)に示すとおり、補正後画像I”の画像ファイルのタグ領域Atに、補正後画像I”に生じている歪曲量分布の情報、すなわち直前のステップS4にて指定された指定歪曲量分布D”(r)の情報(係数A,B,Cの値)を書き込む。
また、以上のコンピュータ21の動作によれば、前述したステップS4においてユーザが指定歪曲量分布をゼロとする(係数A,B,Cの値を0とする)だけで、歪曲抑制補正を行うことも可能である。
以下、図5を参照してステップS5を詳細に説明する。ここでは代表して画像Iから画像I’への座標変換式(図5(1))の作成方法を説明する。他の画像同士の座標変換式も同様に作成することができる。
元画像Iから補正後画像I’への座標変換式(図5(1))は、元画像Iから無歪曲画像Iiへの座標変換式(図5(A))と、無歪曲画像Iiから補正後画像I’への座標変換式(図5(B))とを合成したものである。
元画像Iに生じている歪曲量分布は前述したとおりD(r)であるが、この歪曲量分布D(r)を表現する像高比rは、無歪曲画像Ii上の像高比riである。よって、ここでは歪曲量分布D(r)をD(ri)と表す。この場合、元画像Iから無歪曲画像Iiへの座標変換式は、元画像I上の座標をV=(x,y)、無歪曲画像Ii上の座標をVi=(xi,yi)とおくと、式(5)で表される。
補正後画像I’に残存させるべき歪曲量分布は前述したとおりD’(r)であるが、この歪曲量分布D’(r)を表現する像高比rは、無歪曲画像Ii上の像高比riである。よって、ここでは歪曲量分布D’(r)をD’(ri)と表す。この場合、無歪曲画像Iiから補正後画像I’への座標変換式は、無歪曲画像Ii上の座標をV=(xi,yi)、補正後画像I’上の座標をV’=(x’,y’)とおくと、式(6)で表される。
この式(7)を元画像Iから補正後画像I’への座標変換式として使用するためには、式(7)中の歪曲量分布Dnew(ri)を、補正後画像I’上の像高比r’で表された歪曲量分布Dnew(r’)に置換しておく必要がある(式(8)を参照)。
先ず、式(7)中の歪曲量分布D’(ri)は、歪曲量の定義より、以下の式(9)のとおり表される。
したがって、式(10),(11)中のriへ数値を代入すれば、riの値と、それに対応するr’の値と、それに対応するDnew(ri)の値とがそれぞれ既知となる。riの値を様々に変化させながらこれを繰り返せば、r’の値と、Dnew(ri)の値との対応表が完成する。
[その他]
なお、上述した実施形態において、式(1)〜(4)、又はユーザの指定する歪曲量分布、さらに前述の歪曲量分布Dnew(r’)は、前述したものに限定されることはない。例えば、式(1)の代わりに、式(13)、或いは(14)で示すような別の式を使用してもよいし、Dnew(r’)の項にさらに高次の項が含まれていてもよい。
D(r)≡Ar3+Br2+Cr …(14)
因みに、画像に生じる歪曲パターンが複雑であるほど、式(1)の項数を多くすることが望ましい。また、レンズポジションd,fによる歪曲パターンの変動が複雑であるほど、式(2)〜(4)の項数を多くすることが望ましい。
また、上述した実施形態において、歪曲補正プログラムの内容(具体的には、レンズ情報テーブル)は、新種の撮影レンズが発売される度に更新されることが望ましい。更新情報は、撮影レンズの製造者がインターネット上で公開し、それをユーザがインターネット経由でコンピュータへダウンロードすればよい。
Claims (12)
- ユーザが指定した撮影画像の附随情報に基づき、その撮影画像の歪曲を認識する認識手順と、
歪曲補正後の前記撮影画像に残存させるべき歪曲を前記ユーザに入力させる入力手順と、
前記認識された歪曲と前記入力された歪曲との双方に基づき前記撮影画像へ施すべき歪曲補正の補正式を算出し、その補正式で前記撮影画像へ歪曲補正を施す補正手順と
を含むことを特徴とする歪曲補正方法。 - 請求項1に記載の歪曲補正方法において、
前記補正手順では更に、
前記入力された歪曲の情報を、前記歪曲補正後の前記撮影画像の付随情報に加える
ことを特徴とする歪曲補正方法。 - 請求項2に記載の歪曲補正方法において、
前記附随情報に加えられる情報は、
無歪曲画像上の位置の関数で表された前記歪曲の情報である
ことを特徴とする歪曲補正方法。 - 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の歪曲補正方法において、
前記認識手順では、
前記ユーザの指定した撮影画像が未補正画像であった場合には、その撮影画像の撮影時における撮影レンズのレンズポジションと、その撮影レンズの歪曲収差情報とに基づき、前記撮影画像の歪曲を認識する
ことを特徴とする歪曲補正方法。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の歪曲補正方法において、
前記認識手順では、
前記ユーザの指定した撮影画像に有意な附随情報が無かった場合には、前記撮影画像の歪曲をゼロとみなす
ことを特徴とする歪曲補正方法。 - 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の歪曲補正方法をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする歪曲補正プログラム。 - ユーザが指定した撮影画像の附随情報に基づき、その撮影画像の歪曲を認識する認識手段と、
歪曲補正後の前記撮影画像に残存させるべき歪曲を前記ユーザに入力させる入力手段と、
前記認識された歪曲と前記入力された歪曲との双方に基づき前記撮影画像へ施すべき歪曲補正の補正式を算出し、その補正式で前記撮影画像へ歪曲補正を施す補正手段と
を備えることを特徴とする歪曲補正装置。 - 請求項7に記載の歪曲補正装置において、
前記補正手段は更に、
前記入力された歪曲の情報を、前記歪曲補正後の前記撮影画像の付随情報に加える
ことを特徴とする歪曲補正装置。 - 請求項8に記載の歪曲補正装置において、
前記附随情報に加えられる情報は、
無歪曲画像上の位置の関数で表された前記歪曲の情報である
ことを特徴とする歪曲補正装置。 - 請求項7〜請求項9の何れか一項に記載の歪曲補正装置において、
前記認識手段は、
前記ユーザの指定した撮影画像が未補正画像であった場合には、その撮影画像の撮影時における撮影レンズのレンズポジションと、その撮影レンズの歪曲収差情報とに基づき、前記撮影画像の歪曲を認識する
ことを特徴とする歪曲補正装置。 - 請求項7〜請求項10の何れか一項に記載の歪曲補正装置において、
前記認識手段は、
前記ユーザの指定した撮影画像に有意な附随情報が無かった場合には、前記撮影画像の歪曲をゼロとみなす
ことを特徴とする歪曲補正装置。 - 撮影画像を取得する撮像装置と、
前記撮像装置が取得した撮影画像へ歪曲補正を施す請求項7〜請求項11の何れか一項に記載の歪曲補正装置と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
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