JP2013051599A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 RAW画像のうち予め定めた基準の色成分について画素補間処理を行い、基準の色成分以外の色成分の各々について、値を有する画素と画素補間処理後の基準の色成分の対応する画素とから、色差を取得する。画像回復処理を各色成分に対して適用した後、再度色差を取得し、画像回復処理前後における色差の変化に応じて画素値を補正する。
【選択図】 図2
Description
PTF=tan-1(Im(OTF)/Re(OTF)) ・・・(式1)
g(x,y)=h(x,y)*f(x,y) ・・・(式2)
G(u,v)=H(u,v)・F(u,v) ・・・(式3)
G(u,v)/H(u,v)=F(u,v) ・・・(式4)
このF(u,v)を逆フーリエ変換して実面に戻すことで元の画像f(x,y)が回復像として得られる。
g(x,y)*R(x,y)=f(x,y) ・・・(式5)
しかしながら、実際の撮像では、入力画像の撮像状態と、適用する画像回復フィルタの状態が最適には一致しない場合がある。
図1は、本発明の実施形態にかかる画像処理装置の一例としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態では撮像光学系および撮像素子を有する撮像装置に本発明を適用した例を説明するが、本発明において撮像光学系や撮像素子といった撮像画像を生成するための構成要素は必須でない。
また、撮像光学系101は撮像装置の一部として図示しているが、レンズ交換式カメラのような交換可能な構成であっても良い。
図2は画像回復処理部111の機能構成例を示すブロック図、図3は画像回復処理部111における画像回復処理を説明するためのフローチャートである。
画像回復処理部111には、図4(a)に示すように各画素が1つの色成分を持つRAW画像が入力される。従って、図4(b)〜(d)に示すように、各色成分は一部の画素にのみ値を有する。画像回復処理部111での処理は、図4(b)〜(d)に示す色成分(色プレーン)ごとに行われる。ここでは、RAW画像が色成分ごとに入力されているように図示しているが、実際に色プレーンごとに分離して入力するようにしてもよいし、RAW画像が保存されたメモリから、必要な色成分だけ読み出して処理すように構成してもよい。
C1r(x,y)=R(x,y)− G(x,y) ・・・(式6)
C1b(x,y)=B(x,y)− G(x,y) ・・・(式7)
H_DIFF=(R(x,y)−R(x−2,y))
+(R(x,y)−R(x+2,y)) ・・・(式8)
V_DIFF=(R(x,y)−R(x,y−2))
+(R(x,y)−R(x,y+2)) ・・・(式9)
G(x,y)=(G(x,y−1)+G(x,y+1))/2 ・・・(式10)
|H_DIFF|≦|V_DIFF|の場合、
G(x,y)=(G(x−1,y)+G(x+1,y))/2 ・・・(式11)
なお、ここで説明した画素補間方法は単なる例示であって、第1の画素補間部1001が用いる画素補間方法は、単なる線形補間方法を含む他の方法を採用することができる。
C2r(x,y)=R(x,y)− G(x,y) ・・・(式12)
C2b(x,y)=B(x,y)− G(x,y) ・・・(式13)
このように、第2の画素補間部1007でG成分にのみ画素補間を行なうことで、色付き抑制処理に必要な画像回復フィルタ適用後の色差情報を取得することができる。
判定条件1:
C1r(x,y)とC2r(x,y)が同符号、且つ|C1r(x,y)| < |C2r(x,y)|
判定条件2:
C1r(x,y)とC2r(x,y)が異符号
・画素値調整部(B)1011が行う、Bに対する判定
判定条件1:
C1b(x,y)とC2b(x,y)が同符号、且つ|C1r(x,y)| < |C2r(x,y)|
判定条件2:
C1b(x,y)とC2b(x,y)が異符号
・画素値調整部(R)1010による、Rに対する画素値調整
判定条件1を満たす場合(色差増大);
R2(x,y)= G2(x,y)+ C1r(x,y) ・・・(式14)
判定条件2を満たす場合(色差反転):
R2(x,y)= G2(x,y) ・・・(式15)
・画素値調整部(B)1011による、Bに対する画素値調整
判定条件1を満たす場合(色差増大):
B2(x,y)= G2(x,y)+ C1r(x,y) ・・・(式16)
判定条件2を満たす場合(色差反転):
B2(x,y)= G2(x,y) ・・・(式17)
一方、R成分及びB成分に対する適応的な画素補間処理の方法は、例えば以下のように行うことができる。ここでは、図5(d)に示した補間前のR成分における値を有さない画素に対し、他の色成分を有する周囲の画素の情報を用いてR成分の値を生成する適応補間を行なう場合の例を説明する。
隣接する左右画素に値がある場合(例えばR(2,0)):
Cr=(R(x−1,y)−G(x−1,y)
+R(x+1,y)−G(x+1,y))/2 ・・・(式18)
R(x,y)=G(x,y)+Cr ・・・(式19)
隣接する上下画素に値がある場合(例えばR(1,1)):
Cr=(R(x,y−1)−G(x,y−1) ・・・(式20)
+R(x,y+1)−G(x,y+1))/2
R(x,y)=G(x,y)+Cr ・・・(式21)
隣接する斜め画素に値がある場合(例えばR(2,1)):
Cr=(R(x−1,y−1)−G(x−1,y−1)
+R(x+1,y−1)−G(x+1,y−1)
+R(x−1,y+1)−G(x−1,y+1)
+R(x+1,y+1)−G(x+1,y+1))/4 ・・・(式22)
R(x,y)=G(x,y)+Cr ・・・(式23)
このように、同じ色成分の値を有する隣接画素の存在する方向に応じて、その隣接画素に対して取得した色差情報(R−G)を補間することにより、適応的な画素補間処理を行う。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る画像処理装置は、画像回復処理部の構成及び動作を除き、第1の実施形態で説明した撮像装置と同等であってよいため、以下の説明においては画像回復処理部の動作に関して説明する。
まず、本実施形態で用いる、倍率色収差補正成分を含まない画像回復フィルタと、倍率色収差の補正について説明する。
画像回復処理の実空間と周波数空間での特性を図12を用いて説明する。図12において、(a)は画像回復処理前の点像分布関数を、(b)は回復後の点像分布関数をそれぞれ示している。また、図12(c)の401は画像回復処理前のMTF、402は画像回復処理後のMTFを示し、図12(d)の403は画像回復処理前のPTF、404は画像回復処理後のPTFを示している。図12(a)からわかるように、画像回復処理前の点像分布関数は非対称な広がりを有し、この非対称性により、対応するPTFは零ではない値を有する(図12(d)403)。画像回復処理は、図12(c)の402に示すようにMTFを増幅し、図12(d)の404に示すようにPTFを零に補正するため、画像回復処理後の点像分布関数は図12(b)に示すように対称で先鋭になる。
倍率色収差の補正量は、上述のようにPTFの直線成分や点像分布関数の形状など、撮像光学系の設計値から算出することができる。上述のように、本明細書では色ズレと倍率色収差とを同義として用いるので、倍率色収差はGに対するRのズレ量、Gに対するBのズレ量として扱うことができる。
倍率色収差による色ズレ量は一般に撮像光学系の光軸中心からの距離を示す像高によって変動する。ここで、ある像高Lにおける色ズレ量Dから、像高Lに対する色ズレ率Mを次式のように定義する。
M=D/L ・・・(式25)
M=F(l)=al3 +bl2 +cl ・・・(式26)
まず、補正したいプレーン(Rプレーン、Bプレーン)の画素(X,Y)において、画素(X,Y)の像高Lと、補正データとから、画素(X,Y)における色ズレ率Mを求める。なお、光学中心に対応する画素が(0,0)の座標系とする。
M=F(L) ・・・(式27)
X1=M×X ・・・(式28)
Y1=M×Y ・・・(式29)
まずS301で、倍率色収差補正部(R)1015と倍率色収差補正部(B)1016で、R成分とB成分の倍率色収差をそれぞれ補正する。
所定のx,yの範囲について、G成分の画素で光を感知できる画素(白)を「1」、光を感知できない画素(黒)を「0」とする配列m_G(x,y)を求める。同様の配列を、R、B、G1、G2成分についても求め、m_R(x,y)、m_B(x,y)、m_G1(x,y)、m_G2(x,y)とする。m_G(x,y)、m_R(x,y)、m_B(x,y)、m_G1(x,y)、m_G2(x,y)をフーリエ変換したものが図18に示した周波数特性に相当する。
この状態から、倍率色収差補正成分を有する画像回復フィルタを適用し、倍率色収差補正と画像回復処理を行った状態を(b)−2に示す。色ズレが消滅し、ぼけは低減されてはいるが、画像回復フィルタの適用により色付きが発生している。(a)−3と同様の状態である。
また、本実施形態においても、図11を用いて説明した第1の実施形態の変形例のように、画素間引き部を設けた構成とすることができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (11)
- 撮像装置によって撮像された、各画素が1つの色成分を有するRAW画像における、前記撮像装置の撮像光学系の収差による画質の劣化を回復するための画像処理装置であって、
前記RAW画像のうち予め定めた基準の色成分について、画素補間処理を行う第1の画素補間手段と、
前記RAW画像のうち前記基準の色成分以外の色成分の各々について、値を有する画素と前記画素補間処理後の前記基準の色成分の対応する画素とから、色差を取得する第1の取得手段と、
前記撮像光学系の収差を示す関数に基づいた画像回復フィルタを、前記RAW画像の色成分の各々に対して適用する画像回復処理手段と、
前記画像回復フィルタが適用されたRAW画像のうち前記基準の色成分について、画素補間処理を行う第2の画素補間手段と、
前記画像回復フィルタが適用されたRAW画像のうち前記基準の色成分以外の色成分の各々について、値を有する画素と前記第2の画素補間手段による画素補間処理後の前記基準の色成分の対応する画素とから、色差を取得する第2の取得手段と、
前記第1の取得手段と前記第2の取得手段が取得した前記色差の変化に応じて、前記画像回復フィルタが適用されたRAW画像のうち、前記基準の色成分以外の色成分の画素値の補正要否を判定し、補正が必要と判定された画素値を補正する画素値補正手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記RAW画像のうち前記基準の色成分以外の色成分の各々について、前記撮像光学系の倍率色収差を補正する倍率色収差補正手段をさらに有し、
前記第1の取得手段は前記倍率色収差が補正された色成分の各々について前記色差を取得し、
前記画像回復処理手段は、倍率色収差の補正を行わない画像回復フィルタを適用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RAW画像が、ベイヤー配列の原色カラーフィルタを備えた撮像素子によって撮像され、
前記基準の色成分がG成分であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記画像回復処理手段は、前記G成分をG1成分とG2成分に分離し、前記G1成分と前記G2成分とで個別に前記画像回復フィルタを適用することを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。
- さらに、前記画素値補正手段の出力する前記基準の色成分以外の色成分と、前記画像回復フィルタが適用された前記基準の色成分とをそれぞれ画素補間して出力する第3の画素補間手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第1の画素補間手段、前記第2の画素補間手段、及び前記第3の画素補間手段の少なくとも1つは、補間する画素の特定の色成分の値を、該画素の周囲の、前記特定の色成分以外の色成分の値を用いて決定した補間方法によって前記画素補間処理を行うことを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
- 前記画像回復フィルタは、前記撮像光学系の点像分布関数の色成分間の差異を、ある色成分の点像分布関数の位置に他の色成分の点像分布関数を平行移動させることによって低減した点像分布関数に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記画像回復フィルタは、前記撮像光学系の光学伝達関数の位相の周波数特性から直線成分を除去した前記光学伝達関数に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 被写体の光学像を結像する撮像光学系と、
前記光学像を撮像する撮像素子と、
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の画像処理装置とを有することを特徴とする撮像装置。 - 撮像装置によって撮像された、各画素が1つの色成分を有するRAW画像における、前記撮像装置の撮像光学系の収差による画質の劣化を回復するための、画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、
前記画像処理装置の第1の画素補間手段が、前記RAW画像のうち予め定めた基準の色成分について、画素補間処理を行う第1の画素補間工程と、
前記画像処理装置の第1の取得手段が、前記RAW画像のうち前記基準の色成分以外の色成分の各々について、値を有する画素と前記画素補間処理後の前記基準の色成分の対応する画素とから、色差を取得する第1の取得工程と、
前記画像処理装置の画像回復処理手段が、前記撮像光学系の収差を示す関数に基づいた画像回復フィルタを、前記RAW画像の色成分の各々に対して適用する画像回復処理工程と、
前記画像処理装置の第2の画素補間手段が、前記画像回復フィルタが適用されたRAW画像のうち前記基準の色成分について画素補間処理を行う第2の画素補間工程と、
前記画像処理装置の第2の取得手段が、前記画像回復フィルタが適用されたRAW画像のうち前記基準の色成分以外の色成分の各々について、値を有する画素と前記第2の画素補間手段による画素補間処理後の前記基準の色成分の対応する画素とから、色差を取得する第2の取得工程と、
前記画像処理装置の画素値補正手段が、前記第1の取得工程と前記第2の取得工程で取得された前記色差の変化に応じて、前記画像回復フィルタが適用されたRAW画像のうち前記基準の色成分以外の色成分の画素値の補正要否を判定し、補正が必要と判定された画素値を補正する画素値補正工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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