JP6071966B2 - 画像処理方法およびそれを用いた撮像装置、画像処理装置、画像処理プログラム - Google Patents
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Description
数式(1)では、補正信号h(x,y)は定数倍されて入力画像であるf(x,y)に加算されている。数式(1)において、mは定数であり、mの値を変化させることにより、補正量を調整することができる。なお、mは入力画像の位置によらず一定の定数であっても良いし、入力画像の位置に応じて異ならせた調整係数m(x,y)を用いることにより入力画像の位置に応じて補正量を調整することもできる。また、定数mや調整係数m(x,y)は光学系の焦点距離や絞り値や被写体距離といった撮影条件に応じて異ならせることもできる。定数mの代わりに調整係数m(x,y)を用いることができることは以下の説明においても同様である。
あるいは、数式(2)の右辺を変形して次式で表すことができる。
ここで、*はコンボリューション(畳み込み積分、積和)、δはデルタ関数(理想点像)である。「デルタ関数」とは、USM(x,y)とタップ数が等しく中心の値が1でそれ以外が0で埋まっているデータである。
ここで、撮像光学系が回転対称な共軸光学系であれば、画像の中心部に対応するPSFは回転対称となる。そのため、画像の中心部については回転対称なUSMを適用することで撮影画像f(x,y)を元の画像I(x,y)に近づける鮮鋭化を行うことができる。補正量は撮影画像とアンシャープマスクでぼかした撮影画像の差分値となるため、精度良く補正するためにはアンシャープマスクUSMは単純な平滑化フィルタを使用するのではなく、よりpsf(x,y)に近い形状のマスクを使用した方がよい。例えば、球面収差の影響で撮影画像が劣化する場合、球面収差であれば回転対称に影響を与えるものの、ガウシアンフィルタのような平滑化フィルタでは球面収差の影響によるPSFとは分布の形状が異なる。そのため、回転対称にぼける影響を低減する場合であっても、撮像光学系のPSFを使用する方が精度良く補正することができる。
実施例2では、数式(1)、(3)により導かれる以下の式を用いて鮮鋭化を実行する。
実施例3では、数式(12)をさらに変形した以下の式を用いて鮮鋭化を実行する。
また、数式(13)は次式のように変形することもできる。
g(x,y)=f(x,y)*{(1+m)×δ(x,y)−m×USM(x,y)}・・・(14)
実施例3では、数式(13)を用いて鮮鋭化を実行しているが、数式(14)を用いても同様に鮮鋭化を実行することができる。
このような補間処理を行うことで、各領域内の任意の像高における補間データを生成することができ、S114において生成された、入力画像に対しアンシャープマスクをフィルタリング処理した複数の画像データから1つの画像データが生成される。このようにして生成された画像データは、像高に応じて異なるPSFを用いて入力画像に対しアンシャープマスクをフィルタリング処理したデータに相当する画像データよりもデータ量を少なくすることができるので、処理速度を改善することができる。また、像高や画像の位置ごとに細かく分割してPSFを予め用意しておきアンシャープマスクをフィルタリングする場合に比べて精度は若干落ちるものの、補間処理によりデータ量や処理速度を大幅に改善することができる。
Claims (20)
- 光学系を介した撮像により生成された入力画像を取得する取得ステップと、
前記光学系の撮影条件に対応する点像強度分布関数の近似に使用され、回転非対称な分布を形成し得る関数の係数データを用いて前記点像強度分布関数を再構成する再構成ステップと、
前記再構成ステップにおいて再構成された点像強度分布関数の情報に基づいて生成されたフィルタを用いて前記入力画像に対するアンシャープマスク処理を行う処理ステップと、
を有し、
前記フィルタは2次元のタップのデータを持つことを特徴とする画像処理方法。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理ステップは、
前記再構成ステップにおいて再構成された前記点像強度分布関数の情報に基づいて生成されたフィルタを、前記光学系を介した撮像により生成された入力画像に適用した画像と、前記入力画像との差分をとることによって補正信号を生成する生成ステップと、
前記生成ステップにおいて生成された前記補正信号を定数倍して前記入力画像に加算することにより、または、前記生成ステップにおいて生成された前記補正信号を前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整して前記入力画像に加算することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化ステップと、
を有し、
前記フィルタはアンシャープマスクであることを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理ステップは、
前記再構成ステップにおいて再構成された前記点像強度分布関数と理想点像との差分情報に基づいて前記フィルタを生成するステップと、
前記フィルタを、前記光学系を介した撮像により生成された入力画像に畳み込み積分することによって補正信号を生成する生成ステップと、
前記生成ステップにおいて生成された前記補正信号を定数倍して前記入力画像に加算することにより、または、前記生成ステップにおいて生成された前記補正信号を前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整して前記入力画像に加算することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化ステップと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理ステップは、
前記再構成ステップにおいて再構成された前記点像強度分布関数と理想点像との差分情報を定数倍して前記理想点像に加算することにより、または、前記再構成ステップにおいて再構成された前記点像強度分布関数と理想点像との差分情報を前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整して、前記理想点像に加算することによって前記フィルタを生成する生成ステップと、
前記生成ステップが生成した前記フィルタを前記入力画像に畳み込み積分することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化ステップと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理ステップは、
1と定数の和と理想点像の積と、前記再構成ステップにおいて再構成された前記点像強度分布関数と前記定数の積との差分情報に基づいて、または、前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整された理想点像と、前記調整係数を用いて調整された前記点像強度分布関数との差分情報に基づいて前記フィルタを生成する生成ステップと、
前記生成ステップによって生成された前記フィルタを前記入力画像に畳み込み積分することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化ステップと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記撮影条件は、像高、焦点距離、F値、および被写体距離のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記係数データは前記点像強度分布関数の対称性を変化させる係数を含むことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記再構成ステップは、複数の撮影条件で利用する基準分布と分布形状を変化させるフィルタの畳み込みによって前記点像強度分布関数を再構成することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記鮮鋭化ステップは、前記入力画像を構成する複数の色成分のうちの各色成分または特定の色成分に対して鮮鋭化を行うことを特徴とする請求項2乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記入力画像は、色成分ごとに離散的に規則配列された画像データであり、前記再構成ステップおよび前記鮮鋭化ステップは、補正対象の色成分について補間した画像に対して行うことを特徴とする請求項2乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記再構成ステップは、前記入力画像に設定された複数の領域のそれぞれについて少なくとも2点の像高における前記点像強度分布関数を再構成し、
前記画像処理方法は、前記入力画像の前記複数の領域と対応する再構成された前記点像強度分布関数から得られる複数の画像データを用いて像高方向に補間処理を行って1つの画像データを生成する補間ステップを更に有し、
前記生成ステップは、前記補間ステップによって生成された前記1つの画像データを用いて前記補正信号を生成することを特徴とする請求項2乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 前記再構成ステップは、前記入力画像に設定された複数の領域のそれぞれについて少なくとも2点の像高における前記点像強度分布関数を再構成し、前記生成ステップは、再構成された複数の点像強度分布関数に基づいて複数の補正信号を生成し、
前記画像処理方法は、前記複数の補正信号を像高方向に補間処理を行って1つの補正信号を生成する補間ステップを更に有し、
前記鮮鋭化ステップは、前記1つの補正信号を、前記入力画像に適用することによって前記入力画像を鮮鋭化することを特徴とする請求項2乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 前記再構成ステップは、前記入力画像に設定された複数の領域のそれぞれについて少なくとも2点の像高における前記点像強度分布関数を再構成し、前記生成ステップは、再構成された複数の点像強度分布関数に基づいて複数の補正信号を生成し、前記鮮鋭化ステップは、前記複数の補正信号をそれぞれ前記入力画像に適用することによって複数の鮮鋭化後の画像を取得し、
前記画像処理方法は、前記複数の鮮鋭化後の画像を像高方向に補間処理を行って1つの鮮鋭化後の画像を生成する補間ステップを更に有することを特徴とする請求項2乃至5のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。 - コンピュータに、請求項1乃至13のうちいずれか1項に記載の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラム。
- 光学系を介した撮像により生成された入力画像を取得する取得手段と、
前記光学系の撮影条件に対応する点像強度分布関数の近似に使用され、回転非対称な分布を形成し得る関数の係数データを用いて前記点像強度分布関数を再構成する再構成手段と、
前記再構成手段によって再構成された点像強度分布関数の情報に基づいて生成されたフィルタを用いて前記入力画像に対するアンシャープマスク処理を行う処理手段と、
を有し、
前記フィルタは2次元のタップのデータを持つことを特徴とする画像処理装置。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理手段は、
前記再構成手段によって再構成された前記点像強度分布関数の情報に基づいて生成されたフィルタを、前記入力画像に適用した画像と、前記入力画像との差分をとることによって補正信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された前記補正信号を定数倍して前記入力画像に加算することにより、または、前記生成手段により生成された前記補正信号を前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整して前記入力画像に加算することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化手段と、
を有し、
前記フィルタはアンシャープマスクであることを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理手段は、
前記再構成手段によって再構成された前記点像強度分布関数と理想点像との差分情報に基づいて前記フィルタを生成し、前記フィルタを前記入力画像に畳み込み積分することによって補正信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された前記補正信号を定数倍して前記入力画像に加算することにより、または、前記生成手段により生成された前記補正信号を前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整して前記入力画像に加算することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化手段と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理手段は、
前記再構成手段によって再構成された前記点像強度分布関数と理想点像との差分情報を定数倍して前記理想点像に加算することにより、または、前記再構成手段によって再構成された前記点像強度分布関数と理想点像との差分情報を、前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整して、前記理想点像に加算することによって前記フィルタを生成する生成手段と、
前記生成手段が生成した前記フィルタを前記入力画像に畳み込み積分することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化手段と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 - 前記アンシャープマスク処理を行う処理手段は、
1と定数の和と理想点像の積と、前記再構成手段によって再構成された前記点像強度分布関数と前記定数の積との差分情報に基づいて、または、前記入力画像の位置に応じた調整係数を用いて調整された理想点像と、前記調整係数を用いて調整された前記点像強度分布関数との差分情報に基づいて前記フィルタを生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された前記フィルタを前記入力画像に畳み込み積分することによって前記入力画像を鮮鋭化する鮮鋭化手段と、
を有することを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 - 請求項15乃至19のうちいずれか1項に記載の画像処理装置を有することを特徴とする撮像装置。
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