JP6603825B2 - 撮像装置、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
[装置構成]
図1は、本発明が適用された撮像装置の一実施形態を示す概略構成図である。
撮像レンズ10は、フォーカシング機能を有する4群のズームレンズによって構成され、フォーカシングレンズ12と、バリエーターレンズ14Aと、コンペンセータレンズ14Bと、絞り16と、リレーレンズ18と、を備えて構成される。
レンズ駆動部20は、フォーカシングレンズ12を駆動するフォーカシングレンズ駆動部22と、ズームレンズ14を駆動するズームレンズ駆動部24と、絞り16を駆動する絞り駆動部26と、を備える。
検出部30は、フォーカシングレンズ12の位置を検出するフォーカシングレンズ位置検出部32と、ズームレンズ14の位置を検出するズームレンズ位置検出部34と、絞り16の開口量を検出する開口量検出部36と、を備える。
イメージセンサ40は、撮像レンズ10により結像された像を撮像する。イメージセンサ40は、たとえば、所定のカラーフィルタ配列を有するCMOS(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor)、CCD(CCD: Charged Coupled Device)等の固体撮像素子で構成される。
アナログフロントエンド50は、イメージセンサ40から出力されるアナログの画像信号に対して、CDS処理(CDS:Correlated Double Sampling/相関二重サンプリング)、AGC処理(AGC:Automatic Gain Control/オートゲインコントロール)、クランプ処理等の所定のアナログの信号処理を施し、処理されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換して出力する。
画像信号処理部60は、アナログフロントエンド50から出力されるデジタルの画像信号を取り込み、所定の信号処理を施して画像データを生成する。画像信号処理部60は、生成した画像データにフォーカスブリージング補正処理及びディストーション補正処理を施して出力する。
画像データ生成部62は、入力されたデジタルの画像信号に対して、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、シャープネス補正等の各種補正処理、同時化処理(R、G、Bの画像信号に色補間処理を施すことにより、イメージセンサ40の各画素から出力される一組の画像信号(R信号、G信号、B信号)を生成する処理)、YCrCb変換処理(同時化処理された画素ごとのR、G、B信号を輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとに変換する処理)等の所定の信号処理を施し、画像データを生成する。
フォーカスブリージング補正部64は、フォーカスポジションごとに定められた拡大縮小率によって画像データを拡縮処理して、フォーカスブリージングを補正する。フォーカスブリージングとは、フォーカシングに伴い画角が変動する現象のことである。
ディストーション補正部66は、画像データに対して、画素位置の変換処理、及び、画素位置の移動に伴って欠落した画素を補間する補間処理を行って、画像データに現れるディストーションを補正する。
F(d)=α+β×d+γ×d2+… (1)
ただし、dは画像の中心からの距離であり、α、β、γは係数である。
(X,Y)=(x×F(d)、y×F(d))、d=(x2+y2)1/2 (2)
ディストーション補正は、補正後の画像の座標(x、y)に対応する補正前の画像の座標(X、Y)を求め、その補正前の画像における座標(X、Y)にある画素データPを補正後の画像の座標(x、y)に移動することにより行われる。
操作部70は、フォーカスデマンド、ズームデマンド等の各種操作部材と、その操作信号を制御部に出力する操作回路と、を含んで構成される。
制御部80は、操作部70の操作に基づいて、撮像装置1の全体の動作を統括制御する。制御部80は、画像信号処理部60の各部が画像データを処理する際、必要な情報を各部に提供する。すなわち、フォーカスブリージング補正部64が、フォーカスブリージング補正する際、フォーカシングレンズ位置検出部32及びズームレンズ位置検出部34が検出したフォーカスポジション及びズームポジションの情報を取得し、フォーカスブリージング補正部64に提供する。また、ディストーション補正部66が、ディストーション補正する際、フォーカシングレンズ位置検出部32及びズームレンズ位置検出部34が検出したフォーカスポジション及びズームポジションの情報を取得し、ディストーション補正部66に提供する。したがって、本実施の形態の撮像装置1では、制御部80は、フォーカスポジション情報取得部として機能する。
次に、上記のように構成される本実施の形態の撮像装置1の作用(画像処理方法)について説明する。
上記のように、フォーカスブリージングを画像処理によって補正することによりディストーション量を低減でき、ディストーション補正の処理負荷を低減できる。
(B)画像中央部分のディストーションを所定量低減させる値に設定する;
(C)撮像レンズに起因して画像データに生じるディストーションを最小化させる値に設定する。
以下、各方法によって設定例について説明する。
図9は、ディストーションが最大となる像高におけるディストーションを所定量低減させる値にフォーカスブリージングの補正量を設定する場合の説明図である。同図(A)は、フォーカスブリージングを補正する前の画像データのディストーションを示しており、同図(B)は、フォーカスブリージングを補正した後の画像データのディストーションを示している。
図10は、画像中央部分のディストーションを所定量低減させる値にフォーカスブリージングの補正量を設定する場合の説明図である。同図(A)は、フォーカスブリージングを補正する前の画像データのディストーションを示しており、同図(B)は、フォーカスブリージングを補正した後の画像データのディストーションを示している。
図11は、撮像レンズに起因して画像データに生じるディストーションを最小化させる値にフォーカスブリージングの補正量を設定する場合の説明図である。同図(A)は、フォーカスブリージングを補正する前の画像データのディストーションを示しており、同図(B)は、フォーカスブリージングを補正した後の画像データのディストーションを示している。
画像データを複数の領域に分割してディストーションを補正する場合、分割した各領域を超えてディストーションが発生していると、その補正は適切に実施することができない。すなわち、処理単位であるブロックのX軸方向の幅を超えてディストーションが発生している場合、その補正はできない。
上記のように、画像処理によってフォーカスブリージングを補正することにより、画像データに現れるディストーションが変化する。
《撮像レンズの構成》
撮像レンズは、光学的なズームレンズ機能のない単焦点の撮像レンズで構成されていてもよい。また、撮像レンズは、固定されていてもよいし、交換可能な構成としてもよい。交換可能な構成の場合は、撮像レンズごとにブリージング補正及びディストーション補正の補正パラメータが用意される。
上記実施の形態では、フォーカスブリージングを補正した後にディストーションを補正する構成としているが、補正量は既知なので、ディストーションを補正した後にフォーカスブリージングを補正する構成とすることもできる。
フォーカスブリージング及びディストーションの補正は、上記以外の他の公知の手法を採用して実施することもできる。
フォーカシングの方式として、フォーカスポジションを段階的に変化させる方式を採用することもできる。
上記実施の形態では、撮像装置としての例で説明したが、撮像により得られた画像データを取得して処理する画像処理装置として構成することもできる。この場合、上記実施の形態の撮像装置1におけるフォーカスブリージング補正部64、ディストーション補正部66及び制御部80によって、画像処理装置が構成される。また、この場合、コンピュータに所定の画像処理プログラムを実行させて、画像処理装置としての機能を提供させることもできる。すなわち、コンピュータにフォーカスブリージング補正部64、ディストーション補正部66及び制御部80としての機能を実現させて、画像処理装置として機能させることもできる。
上記実施の形態において、画像信号処理部60(画像データ生成部62、フォーカスブリージング補正部64及びディストーション補正部66)、制御部80といった各種の処理を実行する処理部(processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して、各種処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(CPU:Central Processing Unit)、FPGA(FPGA:Field Programmable Gate Array)などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(PLD:Programmable Logic Device)、ASIC(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
図13は、ある撮像レンズ(撮像レンズA)を用いて撮像した画像データのディストーションの測定結果を示すグラフ(ディストーションカーブ)である。
図15は、ある撮像レンズ(撮像レンズB)を用いて撮像した画像データのディストーションの測定結果を示すグラフ(ディストーションカーブ)である。
10 撮像レンズ
12 フォーカシングレンズ
14 ズームレンズ
14A バリエーターレンズ
14B コンペンセータレンズ
16 絞り
18 リレーレンズ
20 レンズ駆動部
22 フォーカシングレンズ駆動部
24 ズームレンズ駆動部
26 絞り駆動部
30 検出部
32 フォーカシングレンズ位置検出部
34 ズームレンズ位置検出部
36 開口量検出部
40 イメージセンサ
50 アナログフロントエンド(AFE)
60 画像信号処理部
62 画像データ生成部
64 フォーカスブリージング補正部
66 ディストーション補正部
70 操作部
80 制御部
F 画像を切り出す範囲を示す枠
O 画像の中心(光軸)
Q1 象限
Q2 象限
Q3 象限
Q4 象限
Claims (11)
- フォーカシングレンズを有する撮像レンズと、
前記撮像レンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサから出力される信号を処理して画像データを生成する画像データ生成部と、
フォーカスポジションごとに定められた拡大縮小率によって前記画像データを拡縮処理して、フォーカスブリージングを補正するフォーカスブリージング補正部と、
フォーカスブリージングを補正した後の前記画像データに現れるディストーションを画像処理により補正するディストーション補正部と、
を備えた撮像装置。 - 前記拡大縮小率が、前記撮像レンズに起因して前記画像データに生じるディストーションを所定量低減させる値に設定される、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記拡大縮小率が、前記撮像レンズに起因して前記画像データに生じるディストーションを最小化させる値に設定される、
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記拡大縮小率が、ディストーションが最大となる像高におけるディストーションを所定量低減させる値に設定される、
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記拡大縮小率が、画像中央部分のディストーションを所定量低減させる値に設定される、
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記ディストーション補正部が、前記画像データを複数の領域に分割し、領域ごとに補正処理する場合において、
前記拡大縮小率が、前記ディストーション補正部において補正可能な値に設定される、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記撮像レンズに起因して前記画像データに生じるディストーションが、正又は負のいずれか一方のみである、
請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記ディストーション補正部は、特定の拡大縮小率によってフォーカスブリージングを補正した後の前記画像データに現れるディストーションを画像処理により補正する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 撮像により得られた画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像データを撮像した時点の撮像レンズのフォーカスポジションの情報を取得するフォーカスポジション情報取得部と、
フォーカスポジションごとに定められた拡大縮小率によって前記画像データを拡縮処理して、フォーカスブリージングを補正するフォーカスブリージング補正部と、
フォーカスブリージングを補正した後の前記画像データに現れるディストーションを画像処理により補正するディストーション補正部と、
を備えた画像処理装置。 - 撮像により得られた画像データを取得するステップと、
前記画像データを撮像した時点の撮像レンズのフォーカスポジションの情報を取得するステップと、
フォーカスポジションごとに定められた拡大縮小率によって前記画像データを拡縮処理して、フォーカスブリージングを補正するステップと、
フォーカスブリージングを補正した後の前記画像データに現れるディストーションを画像処理により補正するステップと、
を含む画像処理方法。 - 撮像により得られた画像データを取得する機能と、
前記画像データを撮像した時点の撮像レンズのフォーカスポジションの情報を取得する機能と、
フォーカスポジションごとに定められた拡大縮小率によって前記画像データを拡縮処理して、フォーカスブリージングを補正する機能と、
フォーカスブリージングを補正した後の前記画像データに現れるディストーションを画像処理により補正する機能と、
をコンピュータに実現させる画像処理プログラム。
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