图像处理设备和图像处理方法技术

提供一种通过图像恢复处理减少图像数据的过恢复的图像处理设备和图像处理方法。图像处理单元选择与摄像条件相对应的图像恢复滤波器并使用图像恢复滤波器对所拍摄图像数据进行图像恢复处理。此外，图像处理单元基于根据在图像恢复处理之后应用的伽玛校正处理的特性所确定的变化量限制值、利用图像恢复处理来限制图像数据的像素信号值的变化量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用图像恢复滤波器的图像恢复处理技木。
技术介绍
提出了用于对图像数据进行校正处理的各种方法。当通过利用数字照相机拍摄被摄体来生成图像数据时，所获得的图像数据由于摄像光学系统的像差而至少部分劣化。图像数据中的模糊成分是由于光学系统球面像差、彗星像差、像场弯曲和像散等而导致的。当使用无像差并且不受衍射的影响的理想光学系统时，来自被摄体的一个点的光束应当在摄像面上再会聚到ー个点，但是实际上形成了光束扩散并且不会聚到ー个点的图像。这些扩散的光束的分布是模糊成分。尽管在光学上被称为“点扩散函数”(PSF)，但针对图像数据，我们将称之为“模糊成分”。此外，尽管术语“图像数据的模糊成分”也可以 指未聚焦的模糊图像数据，但是例如这里该术语用于指即使图像聚焦、由于光学系统的像差的影响也引起的模糊。此外，可以认为光学系统轴向色像差、顔色球面像差和顔色彗星像差成为原因这种情况是由于每个光波长的模糊成分的差异而引起的。校正图像数据中的模糊成分的劣化的已知方法的例子是使用与摄像光学系统的光学传递函数(OTF)有关的信息。尽管在谈及该方法时使用诸如图像恢复和图像复原的名称，但在以下说明中，使用与摄像光学系统的OTF有关的信息来校正图像数据的劣化的处理将被称为图像恢复处理。现在将说明图像恢复处理的概要。当劣化的图像数据被表示为g(x，y)，原始图像数据被表示为f(x，y)，以及从对光学传递函数的逆傅立叶变换所获得的PSF被表示为h(x，y)时，以下等式成立。g (X，y) =h (X，y) (x, y)其中，*表示卷积，以及(X，y)表示图像数据坐标。此外,如果对等式进行傅立叶变换并将等式转换成频面(frequency plane)的显示格式，则得到的等式是各频率的积的形式，如下所述。在该等式中，由于H是通过对PSF进行傅立叶变换而获得的，因而H是0TF。此外，(U，V)表示ニ维频面的坐标，S卩，表示频率。G (U，V) =H (U，V) · F (u, v)为了从劣化的图像数据获得原始图像数据，首先，如下将两边都除以H。G (U，V)/H (U，V) =F (U，V)然后,通过对F(u，v)进行逆傅立叶变换以返回至实面(actual plane)来获得原始图像数据f(x，y)作为恢复图像。如果通过对上式中的1/H进行逆傅立叶变换所获得的值是R，则同样可以通过如以下等式中所示对实面中的图像数据进行卷积处理来获得原始图像数据。g(x，y)*R(x，y)=f(x，y)该R(x，y)被称为图像恢复滤波器。由于OTF根据诸如变焦位置的状态和光圈直径的状态等的摄像状态而变化，因而在图像恢复处理中要使用的图像恢复滤波器也需要根据OTF而改变。例如，日本特开平10-165365论述了在用于观察身体内部的内窥镜中、针对摄像部件的聚焦范围之外的范围、通过使用与所使用的荧光波长相对应的PSF来消除图像模糊的技木。由于荧光是微弱的，因而需要具有小的F值的被摄体光学系统。由于在使用具有小的F值的被摄体光学系统的情况下，焦深变得更浅，因而该技术试图通过对未聚焦的范围进行图像恢复处理来获得聚焦图像。如上所述，可以通过对所拍摄图像数据进行图像恢复处理并校正各种像差来提高图像质量。然而，在实际摄像吋，图像数据的摄像状态和用于恢复图像数据的图像恢复滤波器的状态可能不完全一致。这种情况的例子有在所拍摄图像数据中存在饱和像素的情況。由于饱和像素丢失了其原始被摄体信息，因而发生以下情况实际获得的图像数据的劣化状态和由图像恢复滤波器假定为恢复对象的图像数据的劣化状态不一致。此外，当根据诸如镜头焦距、光圈值和摄像距离等的摄像信息选择或生成图像恢复滤波器时，可能在实际的摄像状态和要使用的摄像信息之间出现差异。因为在拍摄三维被摄体时被摄体距离根据视角而不同，所以尤其对于摄像距离，出现实际获得的图像数据 的劣化状态和由图像恢复滤波器假定为恢复对象的图像数据的劣化状态不一致的情況。特别地，当实际获得的图像数据比由图像恢复滤波器假定为恢复对象的图像数据清晰时，如果使用图像恢复滤波器，则恢复后的图像数据为过恢复，这在边缘部分引起诸如下冲(undershoot)和过冲(overshoot)等的图像劣化。特别地，在图像恢复处理之后应用的伽玛校正处理会放大低亮度部分的下冲，使得所得到的图像数据看上去不自然。此外，即使在日本特开平10-165365所述的技术中，当在假定的PSF和实际获得的图像数据之间存在差异时，也会出现过恢复，这可以被考虑成导致恢复后的图像数据的质量劣化。
技术实现思路
本专利技术提供ー种减少图像恢复处理对图像数据的过恢复的图像处理设备。根据本专利技术的方面，ー种图像处理设备，包括图像恢复处理単元，用于使用与摄像単元中的摄像条件相对应的图像恢复滤波器来对所述摄像单元所拍摄的图像数据进行图像恢复处理；以及限制単元，用于基于根据在所述图像恢复处理之后应用的伽玛校正处理的特性所确定的变化量限制值，限制由所述图像恢复处理导致的所述图像数据的信号值的变化量。根据本专利技术的另一方面，ー种图像处理方法，包括使用与摄像单元中的摄像条件相对应的图像恢复滤波器来对所述摄像单元所拍摄的图像数据进行图像恢复处理；以及基于根据在所述图像恢复处理之后应用的伽玛校正处理的特性所确定的变化量限制值，限制由所述图像恢复处理导致的所述图像数据的像素信号值的变化量。通过以下參考附图对典型实施例的详细说明，本专利技术的其它特征和方面将变得明显。附图说明包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本专利技术的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用于说明本专利技术的原理。图I示出根据本专利技术典型实施例的摄像设备的结构。图2是示出根据本专利技术第一典型实施例的图像恢复处理単元所执行的图像恢复处理的流程图。图3A示出由ニ维滤波器构成的图像恢复滤波器。图3B示出图像恢复滤波器抽头的加权系数的例子。图4A示出伽玛校正的输入/输出特性。图4B示出用于计算变化量限制值的方法。图4C示出针对像素信号值的限制值特性。图4D是图4C的原点附近的放大图。 图5A示出图像恢复处理前后的图像数据的例子。图5B示出对图像恢复处理前的图像数据进行伽玛校正之后的图像数据的例子。图5C示出对图像恢复处理后的图像数据进行伽玛校正之后的图像数据的例子。图示出变化量限制处理后的图像数据的例子。图5E示出对变化量限制处理后的图像数据进行伽玛校正之后的图像数据的例子。图6是示出根据本专利技术第二典型实施例的图像恢复处理単元所执行的图像恢复处理的流程图。图7示出所设置的恢复强度和图像恢复处理后的边缘处的模糊成分的改善示例。图8示出与变化量限制值计算处理有关的另一典型实施例。具体实施例方式以下将參考附图详细说明本专利技术的各种典型实施例、特征和方面。图I示出根据本专利技术典型实施例的摄像设备的结构。在根据图I所示的本典型实施例的摄像设备中，摄像光学系统101在图像传感器102上形成被摄体图像。摄像光学系统101包括控制开ロ直径的光圈IOla和用于进行焦点调节的调焦透镜101b。图像传感器102将由摄像光学系统101形成的被摄体图像转换成电信号。A/D转换器103将从图像传感器102输出的电信号转换成数字信号，并将数字信号作为图像数据输出至图像处理单元104。图像处理单元104包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像处理设备，包括：图像恢复处理单元，用于使用与摄像单元中的摄像条件相对应的图像恢复滤波器来对所述摄像单元所拍摄的图像数据进行图像恢复处理；以及限制单元，用于基于根据在所述图像恢复处理之后应用的伽玛校正处理的特性所确定的变化量限制值，限制由所述图像恢复处理导致的所述图像数据的信号值的变化量。

【技术特征摘要】
2011.06.14 JP 2011-132376;2012.05.11 JP 2012-10991.ー种图像处理设备，包括 图像恢复处理単元，用于使用与摄像单元中的摄像条件相对应的图像恢复滤波器来对所述摄像単元所拍摄的图像数据进行图像恢复处理；以及 限制単元，用于基于根据在所述图像恢复处理之后应用的伽玛校正处理的特性所确定的变化量限制值，限制由所述图像恢复处理导致的所述图像数据的信号值的变化量。2.根据权利要求I所述的图像处理设备，其特征在于，所述图像恢复处理单元对所述图像数据应用通过对所述摄像単元的光学传递函数的倒数进行逆傅立叶变换而获得的滤波器。3.根据权利要求I所述的图像处理设备，其特征在于，如果所述图像恢复处理之后的信号值和所述图像恢复处理之前的信号值之间的差等于或小于所述变化量限制值，则所述限制单元输出所述图像恢复处理之后的信号值，以及 如果所述图像恢复处理之后的信号值和所述图像恢复处理之前的信号值之间的差大于所述变化量限制值，则所述限制单元输出通过对所述图像恢复处理之前的信号值加上或减去所述变化量限制值而获得的信号值。4.根据权利要求I所述的图像处理设备，其特征在干，还根据所述图像数据的像素信号值来确定所述变化量限制值。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：加纳明，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：