JP5251203B2 - 画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、周辺減光を補正する画像処理技術に関する。

近年、固体撮像素子を用いた電子カメラが広く普及している。ところが、電子カメラに用いる撮影レンズの特性により、撮影画像の光軸中心部に対して同心円状に周辺部の光量が落ちる周辺減光が問題となる。この周辺減光は、固体撮像素子に入射される光の入射角，撮影レンズの前玉レンズおよび後玉レンズの直径，絞り径，レンズや絞りから撮像素子までの距離などにより変化する。特に、ズームレンズの場合はズーム位置に応じて周辺減光の状態が異なり、レンズ設計だけでは周辺減光をなくすことは難しい。そこで、周辺減光による光量むらをなくすために、撮影後に画像処理を行って光量むらを補正する技術が知られている。例えば、使用する撮影レンズについて、撮影条件毎に複数の補正テーブルを予め電子カメラのメモリに記憶しておき、撮影時に撮影条件に応じた補正テーブルを読み出して周辺減光を補正する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２７０９１９号公報

ところが、従来の周辺減光補正技術は、使用する撮影レンズに対応する補正テーブルを撮影レンズ毎に持つ必要があり、新しい撮影レンズを使用する場合は電子カメラの補正テーブルを更新する必要があった。

また、新しい撮影レンズに対応する周辺減光形状の算出処理を電子カメラ内で行うことも考えられるが、複雑な周辺減光形状の算出処理を電子カメラ内で行うことは難しかった。或いは、様々な周辺減光形状毎の補正テーブルを用いて処理を簡略化することも考えられるが、メモリ容量が増加するという問題が生じる。

本発明の目的は、複雑な演算を行う必要がなく、高速に周辺減光補正を行うことができる画像処理装置および画像処理プログラムを提供することである。

本発明に係る画像処理装置は、レンズ光学系を介して撮影する画像の周辺減光補正を行う画像処理装置であって、前記レンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件を基に各像高における前記レンズ光学系の周辺減光形状情報の予測値を算出する予測式の係数を前記複数の撮影条件毎に対応させて予め記憶された記憶部と、画像撮影時のレンズ情報を含む複数の撮影条件を取得する撮影条件取得部と、前記撮影条件取得部が取得した撮影条件毎に対応する前記予測式の係数を前記記憶部から読み出して、前記予測式により像高毎に周辺減光を補正するゲイン値を求め、前記ゲイン値を基に前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する画像補正部と、周辺減光形状の補正の度合いが異なる複数の補正度合いのいずれか１つを選択する操作部と、前記操作部により選択された前記補正度合いに基づいて前記ゲイン値から周辺減光補正ゲインテーブルを作成する周辺減光補正ゲインテーブル作成部とを有し、前記画像補正部は、前記周辺減光補正ゲインテーブルの補正ゲインで、前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正することを特徴とする。

また、好ましくは、前記記憶部に記憶された前記予測式の係数は、複数のレンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件別に測定した実測値を用いて、多変量解析によって予め算出されることを特徴とする。
特に、前記記憶部に記憶された前記予測式の係数は、複数のレンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件別に撮影した画像データを前記撮影条件に対応させて前記記憶部に予め記憶しておく処理と、前記画像データを前記記憶部から読み出して前記撮影条件毎に像高毎の出力レベルを実測する処理と、像高別に複数の撮影条件毎の実測値を用いて多変量解析によって係数を算出する処理とからなる学習処理によって求められ、係数テーブルとして像高毎に前記記憶部に記憶されることを特徴とする。

また、好ましくは、前記多変量解析は重回帰分析であることを特徴とする。

また、好ましくは、前記予測式は１次式であることを特徴とする。

また、好ましくは、前記画像補正部により補正された画像を用いて、被写体輝度を算出することを特徴とする。

本発明に係る画像処理プログラムは、レンズ光学系を介して撮影する画像の周辺減光補正を行う画像処理プログラムであって、前記レンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件を基に各像高における前記レンズ光学系の周辺減光形状情報の予測値を算出する予測式の係数を前記複数の撮影条件毎に対応させて予め記憶部に記録する記憶手順と、画像撮影時のレンズ情報を含む複数の撮影条件を取得する撮影条件取得手順と、前記撮影条件取得部が取得した撮影条件毎に対応する前記予測式の係数を前記記憶部から読み出して、前記予測式により像高毎に周辺減光を補正するゲイン値を求め、前記ゲイン値を基に前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する画像補正手順と、周辺減光形状の補正の度合いが異なる複数の補正度合いのいずれか１つを選択する操作手順と、前記操作手順により選択された前記補正度合いに基づいて前記ゲイン値から周辺減光補正ゲインテーブルを作成する周辺減光補正ゲインテーブル作成手順とを有し、前記画像補正手順は、前記周辺減光補正ゲインテーブルの補正ゲインで、前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば、複雑な演算を行う必要がなく、高速に周辺減光補正を行うことができる。

以下、本発明に係る画像処理装置および画像処理プログラムに関する実施形態について図面を用いて詳しく説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る電子カメラ１００は、本発明に係る画像処理装置の機能と画像処理プログラムの機能とを含んでいる。先ず、電子カメラ１００の構成について説明する。
［電子カメラ１００の構成］
図１は、本実施形態に係る電子カメラ１００の構成を示すブロック図である。電子カメラ１００は、カメラ本体１０１と、撮影レンズ１０２とで構成される。撮影レンズ１０２は、レンズマウント１０３を介してカメラ本体１０１に接続され、撮影レンズ１０２を交換することが可能な一眼レフカメラである。

撮影レンズ１０２は、レンズ光学系１０４と、絞り１０５と、エンコーダ１０６と、ＲＯＭ１０７とで構成される。

レンズ光学系１０４は、前玉レンズ１０４ａおよび後玉レンズ１０４ｂのみ描いてあるが、実際には複数のレンズで構成される。

エンコーダ１０６は、レンズ光学系１０４のレンズ位置を検出し、カメラ本体１０１側に出力する。ＲＯＭ１０７は、撮影レンズ１０２のレンズ情報が予め記憶されている。記憶されているレンズ情報は、例えば、撮影レンズ１０２の型番，焦点距離，前玉レンズ１０４ａおよび後玉レンズ１０４ｂのレンズ系などである。

カメラ本体１０１は、メカニカルシャッター１０８と、撮像素子１０９と、Ａ／Ｄ変換部１１０と、ゲイン制御部１１１と、信号処理部１１２と、記憶部１１３と、表示部１１４と、ミラーユニット１１５と、ビューファインダ１１６と、ＡＥセンサ１１７と、ＡＦセンサ１１８と、ＣＰＵ（中央演算処理部）１１９と、絞り制御部１２０と、レンズ制御部１２１と、シャッタ制御部１２２と、操作部１２３と、周辺減光テーブル算出部１２４と、係数テーブル１２５とで構成される。尚、ミラーユニット１１５は、メインミラー１１５ａと、サブミラー１１５ｂと、回転機構１１５ｃとで構成される。

電子カメラ１００は、ＣＰＵ１１９の内部に予め記憶されているプログラムに従って制御される。撮影者は、操作部１２３の操作ボタン（電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、設定ボタンなど）を操作して、電子カメラ１００を使用する。操作部１２３の操作情報はＣＰＵ１１９に入力され、ＣＰＵ１１９は操作情報に応じて電子カメラ１００の各部を制御する。尚、本実施形態では説明が分かり易いように、絞り制御部１２０と、レンズ制御部１２１と、シャッター制御部１２２と、周辺減光テーブル算出部１２４は、ＣＰＵ１１９とは別のブロックとして描いてあるが、ＣＰＵ１１９で行う処理ブロックとしてＣＰＵ１１９に含めても構わない。
［電子カメラ１００の動作］
次に、本実施形態に係る電子カメラ１００の動作について説明する。図１において、撮影レンズ１０２のレンズ光学系１０４および絞り１０５を介して入射する被写体光は、カメラ本体１０１のミラーユニット１１５に入射される。

ミラーユニット１１５に入射された被写体光は、メインミラー１１５ａで反射されてビューファインダ１１６およびＡＥセンサ１１７に入射されると共に、サブミラー１１５ｂで反射されてＡＦセンサ１１８に入射される。撮影者は、ビューファインダ１１６を覗いて撮影構図を決定する。

ＡＥセンサ１１７は所定領域の測光を行い、ＣＰＵ１１９に測光値を出力する。ＡＦセンサ１１８は位相差検出方式の焦点位置を行うための専用のセンサで、センサ信号はＣＰＵ１１９に出力される。尚、ミラーユニット１１５は回転機構１１５ｃによって跳ね上げることができ、撮影時に操作部１２３のレリーズボタンが押された場合、ＣＰＵ１１９の指令によってシャッター制御部１２２は、ミラーユニット１１５を跳ね上げると共にメカニカルシャッター１０８を開くよう制御する。このようにして、撮影レンズ１０２を介して入射する被写体光は撮像素子１０９の撮像面に結像される。

ＣＰＵ１１９は、ＡＥセンサ１１７が出力する測光値から撮影モードに応じて最適な露出となる絞り値やシャッター速度を求め、絞り制御部１２０とシャッター制御部１２２とに指令を出す。

絞り制御部１２０は、ＣＰＵ１１９の指令に応じて撮影レンズ１０２側の絞り１０５を可変する。シャッター制御部１２２は、ＣＰＵ１１９の指令に応じてメカニカルシャッター１０８のシャッター速度を可変する。

また、ＣＰＵ１１９は、ＡＦセンサ１１８の出力信号からデフォーカス量を算出し、焦点位置を求め、レンズ制御部１２１に指令を出す。レンズ制御部１２１は、ＣＰＵ１１９の指令に応じて撮影レンズ１０２側のレンズ光学系１０４のフォーカスレンズの位置を可変する。尚、レンズ制御部１２１は、撮影者が操作部１２３のズームボタンを操作した場合にもＣＰＵ１１９の指令に応じて撮影レンズ１０２側のレンズ光学系１０４のズームレンズの位置を可変する。

撮像素子１０９は、二次元マトリクス状に配置された複数の画素で構成される撮像面を有し、撮像面に結像された被写体光は、各画素の光電変換部によって電気信号に変換されてＡ／Ｄ変換部１１０に出力される。

Ａ／Ｄ変換部１１０は、撮像素子１０９が光電変換したアナログの電気信号を画素毎にデジタルの画像データに変換し、ゲイン制御部１１１に出力する。

ゲイン制御部１１１は、Ａ／Ｄ変換部１１０が出力する画像データのゲイン制御を行い、信号処理部１１２に出力する。尚、ゲイン制御については後で詳しく説明する。

信号処理部１１２は、ゲイン制御部１１１で適正レベルに調整された画像の色変換処理やγ補正処理、或いはＪＰＥＧ規格などによる画像圧縮処理を行った後、最終的な撮影画像として記憶部１１３に記憶したり、表示部１１４に撮影画像を表示する。

周辺減光テーブル算出部１２４は、撮影条件に応じて、係数テーブル１２５に記憶されている係数を用いて多変量解析式で周辺減光形状情報を求め、周辺減光を補正するための補正ゲインテーブルを算出する。尚、多変量解析による係数の算出や補正ゲインテーブルの算出については後で詳しく説明する。
［周辺減光について］
ここで、周辺減光について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、周辺減光がある場合の撮像素子１０９の撮像面２００の様子を描いたものである。周辺減光は、電子カメラ１００に用いる撮影レンズ１０２の特性により、撮像素子１０９で撮影される画像の光軸中心Ｌ０に対して同心円状に画像２００の周辺部の光量が落ちて暗くなる現象である。尚、図２では、分かり易いように、光量の変化を階段状に変化させて描いてあるが、実際には画像の階調の範囲内で滑らかに変化する。

図２（ｂ）のグラフは、撮像素子１０９の撮像面２００を対角線（二点鎖線Ａ−Ａ’）で切断した時の出力レベルの変化（周辺減光特性２０１）を示したグラフである。図２（ｂ）のグラフにおいて、横軸は像高、縦軸は出力レベルを示す。ここでは、撮像素子１０９の撮像面２００の光軸中心Ｌ０での像高ｒを０ｍｍ，出力レベルを１．０として、光軸中心Ｌ０から同心円状に広がる等距離の位置（像高）毎の出力レベルの変化を描くと周辺減光特性２０１のようになり、撮像面２００の周辺部になるほど出力レベルは低下していく。

周辺減光の形状は、例えば図３に示すように、撮像素子１０９に入射される光の入射角，撮影レンズ１０２の前玉レンズ１０４ａの直径Ｌ１，後玉レンズ１０４ｂの直径Ｌ２，絞り１０５の絞り径Ｓ，前玉レンズ１０４ａから撮像素子１０９までの距離ｄ１，絞り１０５から撮像素子１０９までの距離ｄ２，後玉レンズ１０４ｂから撮像素子１０９までの距離ｄ３などにより異なる。また、撮影レンズ１０２がズームレンズの場合はズーム位置に応じて周辺減光の形状が変化する。尚、図３において、前玉レンズ１０４ａの直径Ｌ１や距離ｄ１および後玉レンズ１０４ｂの直径Ｌ２や距離ｄ３は、複数のレンズで構成されるレンズ光学系１０４の設計上の各直径及び各距離を示すもので実測値ではない。
［周辺減光補正処理］
ここで、本実施形態に係る電子カメラ１００で行われる周辺減光補正を行うための画像処理は、電子カメラ１００外の画像処理と電子カメラ１００内の画像処理とに分かれる。先ず、電子カメラ１００外の画像処理について説明する。
［電子カメラ１００外で行う画像処理］
係数テーブル１２５には、レンズ光学系１０４のレンズ情報を含む複数の撮影条件を基に各像高におけるレンズ光学系１０４の周辺減光形状情報の予測値を算出する予測式の係数が、複数の撮影条件毎に各撮影条件に対応させて予め記憶されている。次に、予測式の係数を算出する方法について説明する。

係数テーブル１２５に予め記憶されている予測式の係数は、電子カメラ１００内ではなくパソコンなどを画像処理装置として用い、これらの装置の画像処理プログラムによって算出される。尚、本実施形態では、予測式として多変量解析式の重回帰式を用いて説明するが、最小二乗法など他の多変量解析方法を用いても構わない。また、算出された多変量解析式の係数は、電子カメラ１００の製造時に係数テーブル１２５に記憶されるものとする。

次に、多変量解析式の係数を算出する学習処理について図４のフローチャートを用いて説明する。尚、既に様々な撮影条件で撮影した画像データが撮影条件に対応させてパソコンの記憶媒体に記憶されているものとする。また、本実施形態で用いる撮影条件とは、撮影レンズ１０２のＲＯＭ１０７から得られる開口値などのレンズ情報や、ＣＰＵ１１９から得られるＦ値などのカメラ制御情報などを含んでいる。例えば、図３で説明したように、撮影レンズ１０２に光学的に形成されるレンズ径や絞り径などに関する開口値，瞳位置，焦点距離などを撮影条件とする。尚、図５に示したように、撮像素子１０９の撮像面と光軸とのなす角θなどを撮影条件として用いても構わない。

（ステップＳ１０１）パソコンなどで画像処理プログラムを立ち上げ、学習処理を開始する。

（ステップＳ１０２）記憶媒体に記憶された撮影条件別の画像データを読み出して、撮影条件毎に、撮像面に到達する光量分布、つまり像高毎の出力レベルを実測する。

（ステップＳ１０３）像高別に複数の撮影条件毎の実測値とを用いて重回帰分析を行う。重回帰分析は多変量解析では一般的な手法で、パソコンのアプリケーションソフトウェアでも簡単に求めることが可能である。図６のグラフは、３０本程度の撮影レンズを用いて像高ｒ＝１８ｍｍの場合に、重回帰分析を行った結果の一例である。図６は、横軸にレンズ情報による予測結果を示し、縦軸に実測値を示している。縦軸および横軸は、図２で説明したように、撮像面２００の中心の像高ｒ＝０の時の出力レベルを１．０とした場合の値を示している。尚、多変量解析の際に、撮影レンズ毎に重み付けした分析を行っても良い。

図６のグラフに示したように、ノイズなどの影響により実測値と予測結果との間にずれが生じるが、一次関数の直線２５１で近似することができる。同様の解析を、例えば像高ｒ＝１２ｍｍ，像高ｒ＝６ｍｍなど複数の像高について行う。

（ステップＳ１０４）重回帰分析の結果から重回帰式を像高毎に求める。これにより、全ての撮影条件に対して残差が最小となる多項式の係数（本実施形態では傾きおよび切片を含めて係数と称す）が求まる。ここで、（式１）に重回帰式の一例を示す。
ｙ＝ａ1・ｘ1＋ａ2・ｘ2＋ａ3・ｘ3＋・・・・・＋ａn・ｘn＋ｂ （式１）
尚、（式１）において、ｙは目的変数（出力レベルに相当）、ｘ１，ｘ２，ｘ３，・・・，ｘｎは説明変数（絞り値や開口値などの撮影条件に相当）、ａ１，ａ２，ａ３，・・・，ａｎは傾き、ｂは切片をそれぞれ示す。

（ステップＳ１０５）算出した係数を電子カメラ１００の係数テーブル１２５に像高毎に記憶する。

（ステップＳ１０６）パソコンなどによる画像処理プログラムの学習処理を終了する。

以上の学習処理によって、像高毎の出力レベル（周辺減光形状情報）を算出する重回帰式の係数が求められ、電子カメラ１００の係数テーブル１２５に記憶される。
［電子カメラ１００内で行う画像処理］
電子カメラ１００内では、撮影時に係数テーブル１２５に記憶された重回帰式の係数を用いて、像高毎の周辺減光レベルを算出する。例えば、電子カメラ１００で撮影する際の撮影条件を（式１）の重回帰式の説明変数に入力して計算を行うことにより、その撮影条件での各像高位置の周辺減光レベルを求める。尚、（式１）に示したように、重回帰式は一次関数の式で単純な掛け算と足し算の計算式なので、電子カメラ１００の処理の負荷は少なく、高速処理が可能である。

次に、電子カメラ１００で撮影する際の画像処理について図７のフローチャートを用いて説明する。尚、図７のフローチャートは、図１のＣＰＵ１１９に予め記憶されたプログラムによって動作する。

（ステップＳ２０１）操作部１２３の電源ボタンを押して電子カメラ１００の電源を投入し、操作部１２３のレリーズボタンが押されると撮影処理を開始する。

（ステップＳ２０２）撮影レンズ１０２を介して撮像素子１０９の撮像面に結像された画像をＡ／Ｄ変換部１１０を介してゲイン制御部１１１に入力する。

（ステップＳ２０３）周辺減光テーブル算出部１２４は、撮影条件を取得する。例えば、開口値などのレンズ情報は撮影レンズ１０２のＲＯＭ１０７から入力し、Ｆ値などのカメラ制御情報は絞り制御を行うＣＰＵ１１９から入力する。尚、周辺減光テーブル算出部１２４は、撮影レンズ１０２のＲＯＭ１０７から直接レンズ情報を読み取るように描いてあるが、カメラ制御情報と同様にＣＰＵ１１９を介して読み取るようにしても構わない。

（ステップＳ２０４）周辺減光テーブル算出部１２４は、ステップＳ２０３で入力した撮影条件を（式１）の重回帰式の説明変数に入力して、複数の像高位置での出力レベルを求める。この結果、周辺減光形状がわかる。

（ステップＳ２０５）周辺減光テーブル算出部１２４は、ステップＳ２０４で求めた周辺減光形状情報から周辺減光補正ゲインテーブルを作成する。周辺減光補正ゲインテーブルは、像高ｒ＝０の出力レベルを基準として同心円状に低下する出力レベルに所定のゲインを掛けてフラットな特性にするための補正ゲインテーブルである。尚、ステップＳ２０４で求めた出力レベルは、例えば像高位置が３点程度の離散値なので、全ての像高位置での出力レベルを示しているわけではない。そこで、簡単な二次関数による近似パターンによって補間を行い、各像高位置での周辺減光形状情報を求めて、補正ゲインテーブルを作成する。

ここで、補正ゲインテーブルの作成方法について図８を用いて説明する。図８は、横軸に像高ｒ（ｍｍ），縦軸に出力レベルを示したグラフで、先に説明した図２（ｂ）のグラフに相当する。図８（ａ）は、ステップＳ２０４で求めた出力レベルをｚ１（ｒ＝６），ｚ２（ｒ＝１２），ｚ３（ｒ＝１８）の３点とした場合の様子を描いたもので、実際の周辺減光特性２０１は像高ｒ＝０のｚ０を加えたｚ０からｚ３の４つの離散点で示される。

図８（ａ）において、周辺減光特性２０１は（式２）で近似することができる。
ｚ＝ａ・ｒ＾２＋ｂ・ｒ＋１ （式２）
ここで、（式２）の係数ａおよびｂの複数の組み合わせが予め係数テーブル１２５に記憶されているものとする。そして、ステップＳ２０４で求めた出力レベルをｚ０（ｒ＝０），ｚ１（ｒ＝６），ｚ２（ｒ＝１２），ｚ３（ｒ＝１８）の４点の値から、実際の周辺減光特性２０１に近くなる近似式（式２）の係数ａおよびｂを係数テーブル１２５から選択して、周辺減光特性２０１を近似する。

尚、本実施形態では、周辺減光特性２０１を近似するのではなく、図８（ｂ）に示すように、周辺減光特性２０１をフラットにする補正ゲイン特性２０２を求める。

図８（ｂ）において、補正ゲイン特性２０２は（式３）で近似することができる。
ｇ＝ｃ・ｒ＾２＋ｄ・ｒ＋１ （式３）
ここで、（式３）の係数ｃおよびｄの複数の組み合わせが予め係数テーブル１２５に記憶されているものとする。そして、ステップＳ２０４で求めたｚ０（ｒ＝０），ｚ１（ｒ＝６），ｚ２（ｒ＝１２），ｚ３（ｒ＝１８）の４点の出力レベルの変化から、周辺減光特性２０１がフラットになるように補正する補正ゲインｇ０（ｒ＝０），ｇ１（ｒ＝６），ｇ２（ｒ＝１２），ｇ３（ｒ＝１８）を求める。さらに、これらの離散値から補正ゲイン特性２０２に近くなる近似式（式３）の係数ｃおよびｄの組み合わせを係数テーブル１２５から選択し、像高ｒ＝０，６，１２，１８の４点以外の像高位置における補正ゲインを求めるための周辺減光補正ゲインテーブルを作成する。

（ステップＳ２０６）ゲイン制御部１１１は、周辺減光補正ゲインテーブルに基づいて、撮影画像の像高毎の補正処理を行う。尚、像高毎のゲインは同心円状に異なるので、二次元マトリクス状に配置された画素列をルックアップテーブルなどで同心円状の画素列に変換して補正ゲインを掛けることにより、処理を簡単にすることができる。

（ステップＳ２０７）ゲイン制御部１１１で周辺減光を補正された画像は、信号処理部１１２で色補間処理やγ補正処理などが行われた後、画像圧縮処理を行って記憶部１１３に記憶し、必要に応じて表示部１１４に撮影画像を表示する。

（ステップＳ２０８）撮影処理を終了する。

このように本実施形態に係る電子カメラ１００は、周辺減光レベルを補正する画像処理装置および画像処理プログラムを有するので、複雑な演算を行う必要がなく電子カメラ１００でも高速処理が可能で、且つ精度良く周辺減光補正できる。装着されたレンズの周辺減光補正のための補正値がレンズまたはカメラに予め記憶されていない場合であっても、装着されたレンズの光学的情報などの汎用的なレンズ情報を用いることで周辺減光形状情報を求め、適正な周辺減光補正を行うことができる。

尚、周辺減光補正を行う電子カメラ１００内の画像処理装置および画像処理プログラムは、少なくともＣＰＵ１１９と、周辺減光テーブル算出部１２４と、係数テーブル１２５と、ゲイン制御部１１１とによって構成され、図７のフローチャートに従って処理することで実現できる。また、電子カメラ１００外で行う学習処理は、図４のフローチャートに従った画像処理プログラムをパソコンなどで実行することによって実現できる。

また、本実施形態では、撮像素子１０９が撮影した画像をＡ／Ｄ変換部１１０でＡ／Ｄ変換後のＲＡＷデータを用いて周辺減光補正を行う場合について説明したが、ホワイトバランス処理，色補正処理，γ補正処理などを行った画像データや、ＪＰＥＧ規格などで画像圧縮された画像データなどを用いても構わない。但し、γ補正など階調変換後の画像を用いる場合は、逆γ補正によって画像データを一旦リニアな値に戻した後の画像データを用いる。リニアな値に戻した後の画像データを図１のＡ／Ｄ変換部１１０の出力画像データの代わりに用いて、本実施形態で述べたような周辺減光補正処理を行えばよい。そして、周辺減光補正後に再びγ補正や色補正処理などを行い、必要に応じてＪＰＥＧ圧縮処理を施して周辺減光補正後の画像とする。尚、この場合は、撮影画像毎に撮影条件がＥＸＩＦ規格の情報として記憶されているものとし、周辺減光補正する画像データを読み出す際に、その画像を撮影した時の撮影条件も読み出し、読み出された撮影条件に応じて多変量解析式を計算することによって、当該画像の周辺減光形状情報を求めることができ、周辺減光補正ゲインテーブルを作成して周辺減光を補正することができる。

このように、電子カメラ１００内ではなく、電子カメラ１００で撮影済みの画像に対してもパソコンなどの画像処理プログラムで図７のフローチャートに従った処理を実行することにより、周辺減光補正を行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電子カメラ１００について説明する。尚、第２の実施形態に係る電子カメラ１００は、本発明に係る画像処理装置の機能と画像処理プログラムの機能とを含んでいる。

本実施形態に係る電子カメラ１００は、周辺減光形状の補正の度合いを選択することができる。例えば、第１の実施形態で説明した図８において、周辺減光特性２０１がフラットになるように補正する補正ゲイン特性２０２を求めたが、図９に示すように、補正ゲイン特性２０２より弱い補正ゲイン特性２０３や、補正ゲイン特性２０２より強い補正ゲイン特性２０４を選択的に求めることができる。

例えば、撮影者は操作部１２３によって、周辺減光補正度合いを、「強」，「中」，「弱」，「なし」の４段階の中から選択する。撮影者が「強」を選択した場合は図９の補正ゲイン特性２０４を用いて周辺減光形状を補正し、撮影者が「中」を選択した場合は図９の補正ゲイン特性２０２を用いて周辺減光形状を補正し、撮影者が「弱」を選択した場合は図９の補正ゲイン特性２０３を用いて周辺減光形状を補正し、撮影者が「なし」を選択した場合は周辺減光形状の補正を行わないようにＣＰＵ１１９は制御する。

このように、本実施形態では、周辺減光特性を必ずしもフラットに補正するのではなく、撮影者の好みに応じた補正度合いを選択することができるので、第１の実施形態の効果に加えて、多様な撮影が可能になる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る電子カメラ１００について説明する。本実施形態では、ＡＥセンサ１１７の出力に生じる周辺減光を補正する。例えば、第１の実施形態で説明した図２の撮像面２００をＡＥセンサ１１７の受光面に置き換えて考える。この場合、ＡＥセンサ１１７の受光面においても、撮像素子１０９の撮像面２００と同様に、光軸中心から像高毎に同心円状に周辺減光形状が形成される。この結果、例えば、ＡＥセンサ１１７の受光面の周辺部分で部分測光を行う場合、周辺減光によって適切な測光を行うことができないという問題が生じる。

そこで、本実施形態では、図１のＡＥセンサ１１７の出力信号を受け取ったＣＰＵ１１９は、第１の実施形態と同様に、ゲイン制御部１１１と、周辺減光テーブル算出部１２４と、係数テーブル１２５とで構成される画像処理装置および画像処理プログラムと同じ処理行うことによって、ＡＥセンサ１１７の受光面で生じる周辺減光を補正する。

このように、本実施形態に係る電子カメラ１００は、ＡＥセンサ１１７の受光面における周辺減光レベルを補正する画像処理装置および画像処理プログラムを有するので、複雑な演算を行う必要がなく電子カメラ１００でも高速処理が可能で、且つ精度良く周辺減光形状を補正でき、新しいレンズが装着された場合でも撮影条件の組み合わせから適正な周辺減光補正を行うことができる。この結果、適正な露出制御を行うことが可能になる。

以上、各実施形態で説明してきたように、本発明に係る画像処理装置および画像処理プログラムを用いた電子カメラ１００は、予め様々な撮影条件での周辺減光形状情報を多変量解析式を用いて予測した多変量解析式の係数を記憶しているので、撮影条件に応じた周辺減光形状情報を簡単な計算式で求めることができ、精度良く周辺減光形状を補正することができる。特に、新しいレンズが装着された場合でも撮影条件の組み合わせから最適な周辺減光形状情報を求め、撮影画像の周辺減光補正を行うことができる。

尚、各実施形態において、電子カメラ１００外の画像処理装置および画像処理プログラムで実行する学習処理は、レンズ情報やカメラ制御情報などからなる複数の撮影条件を用いて像高毎に多変量解析を行うこととしたが、多変量解析の変数として像高を加えて学習処理を行っても構わない。この場合は、像高別に多変量解析式の係数が求まるのではなく、像高も含めた多変量解析式の係数が求まるので、一度に周辺減光形状情報を求めることができ、記憶すべき係数の数も少なくなるので、処理の高速化や記憶容量の削減を行うことができる。

各実施形態に係る電子カメラ１００のブロック図である。 周辺減光形状を説明するための説明図である。 周辺減光に関連する撮影条件の一例を示す説明図である。 学習処理の流れを示すフローチャートである。 角度をパラメータとする場合の様子を示す説明図である。 撮影条件による予測結果と実測値との関係を示す説明図である。 撮影処理の流れを示すフローチャートである。 周辺減光特性および補正ゲイン特性の一例を示す説明図である。 第２の実施形態の一例を示す説明図である。

符号の説明

１００・・・電子カメラ １０１・・・カメラ本体
１０２・・・撮影レンズ １０３・・・レンズマウント
１０４・・・レンズ光学系 １０５・・・絞り
１０６・・・エンコーダ １０７・・・ＲＯＭ
１０４ａ・・・前玉レンズ １０４ｂ・・・後玉レンズ
１０８・・・メカニカルシャッター １０９・・・撮像素子
１１０・・・Ａ／Ｄ変換部 １１１・・・ゲイン制御部
１１２・・・信号処理部 １１３・・・記憶部
１１４・・・表示部 １１５・・・ミラーユニット
１１６・・・ビューファインダ １１７・・・ＡＥセンサ
１１８・・・ＡＦセンサ １１９・・・ＣＰＵ
１２０・・・絞り制御部 １２１・・・レンズ制御部
１２２・・・シャッタ制御部 １２３・・・操作部
１２４・・・周辺減光テーブル算出部
１２５・・・係数テーブル １１５ａ・・・メインミラー
１１５ｂ・・・サブミラー １１５ｃ・・・回転機構

Claims (7)

1. レンズ光学系を介して撮影する画像の周辺減光補正を行う画像処理装置であって、
   前記レンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件を基に各像高における前記レンズ光学系の周辺減光形状情報の予測値を算出する予測式の係数を前記複数の撮影条件毎に対応させて予め記憶された記憶部と、
   画像撮影時のレンズ情報を含む複数の撮影条件を取得する撮影条件取得部と、
   前記撮影条件取得部が取得した撮影条件毎に対応する前記予測式の係数を前記記憶部から読み出して、前記予測式により像高毎に周辺減光を補正するゲイン値を求め、前記ゲイン値を基に前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する画像補正部と、
   周辺減光形状の補正の度合いが異なる複数の補正度合いのいずれか１つを選択する操作部と、
   前記操作部により選択された前記補正度合いに基づいて前記ゲイン値から周辺減光補正ゲインテーブルを作成する周辺減光補正ゲインテーブル作成部と
   を有し、
   前記画像補正部は、前記周辺減光補正ゲインテーブルの補正ゲインで、前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記記憶部に記憶された前記予測式の係数は、
   複数のレンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件別に測定した実測値を用いて、多変量解析によって予め算出される
   ことを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項２に記載の画像処理装置において、
   前記記憶部に記憶された前記予測式の係数は、
   複数のレンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件別に撮影した画像データを前記撮影条件に対応させて前記記憶部に予め記憶しておく処理と、
   前記画像データを前記記憶部から読み出して前記撮影条件毎に像高毎の出力レベルを実測する処理と、
   像高別に複数の撮影条件毎の実測値を用いて多変量解析によって係数を算出する処理と
   からなる学習処理によって求められ、係数テーブルとして像高毎に前記記憶部に記憶される
   ことを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項２または３に記載の画像処理装置において、
   前記多変量解析は重回帰分析であることを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
   前記予測式は１次式であることを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像処理装置において、
   前記画像補正部により補正された画像を用いて、被写体輝度を算出することを特徴とする画像処理装置。
7. レンズ光学系を介して撮影する画像の周辺減光補正を行う画像処理プログラムであって、
   前記レンズ光学系のレンズ情報を含む複数の撮影条件を基に各像高における前記レンズ光学系の周辺減光形状情報の予測値を算出する予測式の係数を前記複数の撮影条件毎に対応させて予め記憶部に記録する記憶手順と、
   画像撮影時のレンズ情報を含む複数の撮影条件を取得する撮影条件取得手順と、
   前記撮影条件取得部が取得した撮影条件毎に対応する前記予測式の係数を前記記憶部から読み出して、前記予測式により像高毎に周辺減光を補正するゲイン値を求め、前記ゲイン値を基に前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する画像補正手順と、
   周辺減光形状の補正の度合いが異なる複数の補正度合いのいずれか１つを選択する操作手順と、
   前記操作手順により選択された前記補正度合いに基づいて前記ゲイン値から周辺減光補正ゲインテーブルを作成する周辺減光補正ゲインテーブル作成手順と
   を有し、
   前記画像補正手順は、前記周辺減光補正ゲインテーブルの補正ゲインで、前記レンズ光学系を介して撮影する画像を補正する処理を行う
   ことを特徴とする画像処理プログラム。