图像处理装置及使用该图像处理装置的图像拾取装置制造方法及图纸

本发明专利技术目的是获得具有减小的色差以及改进的锐度的图像。本发明专利技术的图像处理装置包括：图像获取装置，被配置为获取输入图像；以及图像恢复处理装置，被配置为通过计算输入图像和基于被用于形成作为输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数的图像恢复滤波器来生成恢复图像，其中所述图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的两个颜色分量的光谱之差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是涉及执行图像处理的图像处理装置的专利技术，更具体地涉及执行图像恢复(复原)的图像处理装置。
技术介绍
通过图像拾取装置(如数字摄像机)获取的图像由于模糊而质量降级。模糊的图像是由图像拾取光学系统的球面像差、彗形像差、像场弯曲、散光等引起的。上述像差可以通过点扩散函数(PSF,Point Spread Function)表示。可以通过对点扩散函数(下文中称为PSF)的傅里叶变换获得的光学传递函数(OTF, Optic Transfer Function)在频率空间中表示关于像差的信息。光学传递函数(下文中称为0TF)可以用复数表示。OTF的绝对值，即幅度分量，被称作MTF (调制传递函数)，相位分量被称作PTF (相位传递函数)。此处，相位分量被使用下面的等式I表示为相位角。Re(OTF)和Im(OTF)分别是OTF的实部和虚 部。PTF=tan-1(Im(OTF)/Re (OTF))以这种方式，图像拾取光学系统的光学传递函数引起图像的幅度分量和相位分量的降级，因此在降级的图像中，被摄物的每个点被不对称地模糊，如同彗形像差那样。此外，由于根据图像拾取装置的光谱特性获取光波长之间的成像倍率的差异引起的偏移的图像形成位置，作为例如RGB颜色分量，导致倍率色差。因此，图像扩展不仅由R、G和B之间的图像形成位置的偏移引起，还由在每种颜色分量内从一个波长到另一个波长的图像形成位置的偏移(即相位偏移)引起。因此，当沿垂直于主光线(传播通过图像拾取光学系统的光瞳中心的光线)的每个方向(方位角方向)的一维横截面查看点扩散函数时，相位分量的像差诱导降级(相位降级分量)引起点扩散函数的不对称。此外，幅度分量的降级(幅度降级分量)对每个方位角方向上的PSF扩散尺寸有影响。因此，为了精确地校正由使用图像处理的图像拾取光学系统引起的图像降级，必需校正像差引起的相位降级分量以及幅度降级分量。此外，一种已知的用于校正幅度降级分量和相位降级分量的方法是使用关于图像拾取光学系统的光学传递函数(OTF)的信息来执行校正。该方法被称作图像恢复或者图像复原，使用关于光学传递函数的信息来校正(减小)图像的降级分量的处理在下文中称作图像恢复处理。下文将描述图像恢复处理的概述。当降级图像用g(x，y)表示，原始图像用f(x，y)表示，以及用于获取g(x, y)的图像拾取光学系统的点扩散函数(PSF)用h(x，y)表示时，下面的等式成立，其中*表示卷积(卷积积分，积的和)，(x, y)表示图像在实际空间中的坐标。(等式I)g(x，y)=h(x，y)*f(x，y)将等式I的傅里叶变换转换成频率空间中的显示格式产生等式2的表达式。(等式2)G (u, V) =H (u, V) · F (u, V)这里，H(u, v)是作为点扩散函数(PSF)h(x，y)的傅里叶变换的光学传递函数(OTF)。G (U，V)和F (U，V)分别是g(x, y)和f (x, y)的傅里叶变换。(u, V)代表二维频率空间中的频率(坐标)。初始图像(原始图像)可以通过将等式2的两端除以H(u，V)而从降级的图像获得。(等式3)G (U，V)/H (U，V) =F (U，V)通过将F(u，V)、即G(u，v)/H(u, v)的傅里叶逆变换返回到实际空间，可以获得原始图像f(x，y)作为恢复图像。 通过对等式3两端取傅里叶逆变换，等式3表达成等式4。(等式4)g(x，y)*R(x，y)=f(x，y)这里，傅里叶逆变换1/H(u，v)表示成R(x，y)。R(x，y)是图像恢复滤波器。因为图像恢复滤波器基于光学传递函数(OTF)，所以可以校正幅度分量和相位分量的降级。一种能够控制噪声放大的维纳(Wiener)滤波器被称作图像恢复滤波器。维纳滤波器是这样的图像恢复滤波器根据输入信号(图像信号)相对于噪声信号的强度比率(SNR，声音噪声比率)来改变恢复程度以便减小输入图像中的噪声。此外，PTLl公开了以下图像恢复滤波器该图像恢复滤波器是其中图像恢复滤波器具有调节系数α的应用维纳滤波器。通过调节该参数α，图像恢复滤波器能够在以下范围内改变图像的恢复程度从原样输出输入图像的滤波器(不应用到输入图像的滤波器)到最大地执行图像恢复的滤波器(逆滤波器)。此外，PTL 2公开了作为用于校正相位降级的方法的边缘增强处理，其中检测图像的边缘部分并增强边缘。引文列表专利文献PTL I:日本专利公开 No. 2007-183842PTL 2:日本专利公开 No. 2000-15681
技术实现思路
技术问题然而，为了使用图像恢复滤波器精确地校正(恢复)由图像拾取光学系统引起的图像降级，必需校正幅度分量和相位分量的像差(提高锐度)。附加地，还必需减小颜色分量之间的PSF差异以校正色差(chromatic aberration)。以上描述的维纳滤波器或者PTLl中公开的图像恢复滤波器能够校正(恢复)降级图像的幅度分量和相位分量。然而，因为没考虑模糊如何取决于颜色分量而不同呈现(差异)，所以即使已经执行图像恢复处理，在恢复图像中可能仍残留彩色边纹(colorfringing),或者彩色边纹可能增加。将参考图18具体地描述上述问题。在图18中，虚线(a)和实线(b)指示恢复之前的两个颜色分量的MTF。虚线(C)和实线(d)指示恢复之后的分别用(a)和(b)表示的颜色分量的MTF。使用维纳滤波器执行的恢复处理使得恢复之后的两个颜色分量的MTF(C)和⑷之间的差大于恢复之前的两个颜色分量的MTF(a)和(b)之间的差。由于恢复之后的MTF (c)和⑷高于MTF (a)和(b)，所以图像的锐度提高。然而，表现为图像中的彩色边纹(色差)的在颜色分量之间的MTF的差增大。因此，本专利技术的一个目的是提供能够在提高图像锐度的同时减小色差的图像处理>J-U ρ α装直。问题的解决方案 为了解决上述目的，本专利技术提供了一种图像处理装置，其包括图像获取装置，被配置为获取输入图像；以及图像恢复处理装置，被配置为通过计算输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像，图像恢复滤波器基于被用于形成作为输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数，其中，图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差比输入图像中的两个颜色分量的光谱之差小。专利技术的有益效果可以获得具有减小的色差以及提高的锐度的图像。附图说明图I是说明图像恢复处理的图。图2Α是说明图像恢复滤波器的图。图2Β是说明图像恢复滤波器的图。图3是说明使各个颜色分量的MTF之间的差匹配的情况下的图。图4是说明在各个颜色分量的MTF之间的差减小的情况下的图。图5是图示包括图像处理装置的图像拾取装置的配置的框图。图6是说明图像恢复滤波器的选择和校正的图。图7是在示例实施例I中的图像处理的流程图。图8是图示图像处理前后MTF的变化的图。图9是说明边缘增强滤波器的图。图IOA是使用边缘增强滤波器时的边缘截面图。图IOB是使用边缘增强滤波器时的边缘截面图。图IOC是使用边缘增强滤波器时的边缘截面图。图11是说明示例实施例2中的图像处理流程的图。图12是直到图像恢复步骤前的流程图。图13是设定调节参数的流程图。图14是整个图像处理的流程图。图15是说明示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.31 JP PCT/JP2010/055862;2010.03.31 JP 20101.ー种图像处理装置，包括 图像获取装置，被配置为获取输入图像；以及 图像恢复处理装置，被配置为通过计算输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像，所述图像恢复滤波器基于被用于形成作为输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数， 其中所述图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中这两个顔色分量的光谱之差。2.根据权利要求I所述的图像处理装置，其中，所述图像恢复处理装置通过使用所述图像恢复滤波器对所述输入图像中的像素应用卷积积分来执行图像恢复。3.一种图像拾取装置，包括 图像拾取系统，其获取作为输入图像的被摄物图像；以及 图像恢复处理装置，其被配置为通过计算所述输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像，所述图像恢复滤波器基于所述图像拾取系统的传递函数， 其中所述图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的这两个顔色分量的光谱之差。4.一种图像处理程序，用于使信息处理装置执行通过计算输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像的图像恢复处理步骤，所述图像恢复滤波器基于获取作为所述输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数， 其中所述图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的这两个顔色分量的光谱之差。5.—种图像处理方法,包括 获取输入图像的步骤；以及 通过计算所述输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像的步骤，所述图像恢复滤波器基于用于获取所述输入图像的图像拾取系统的传递函数， 其中所述图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使所述恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的两个颜色分量的光谱之差。6.ー种图像处理装置，包括 图像获取装置，其被配置为获取输入图像；以及 图像恢复处理装置，其被配置为通过计算输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像，所述图像恢复滤波器基于被用于形成作为输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数， 其中所述图像恢复滤波器是执行恢复以使得所述图像拾取系统的两个颜色分量的传递函数的绝对值之差减小的图像恢复滤波器。7.ー种图像处理装置，包括 图像获取装置，其被配置为获取输入图像；以及 图像恢复处理装置，其被配置为通过计算输入图像和图像恢复滤波器来生成恢复图像，所述图像恢复滤波器基于被用于形成作为输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数， 其中所述图像恢复滤波器是基于所述图像拾取系统的传递函数和基于校正传递函数而被生成的，所述校正传递函数已被校正为使得两个颜色分量的传递函数的绝对值之差减小。8.ー种图像处理装置，包括 第一恢复处理装置，其被配置为通过计算输入图像和第一图像恢复滤波器来生成第一恢复图像，所述第一图像恢复滤波器基于获取作为所述输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数； 差信息获取装置，其被配置为获取所述输入图像和所述第一恢复图像之间的差信息；以及 恢复调整图像生成装置，其被配置为通过根据调整系数组合所述差信息和所述输入图像来生成恢复调整图像，其中所述第一图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使所述第一恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的这两个顔色分量的光谱之差。9.ー种图像处理装置，包括 差信息获取装置，其被配置为获取第一恢复图像和第二恢复图像之间的差信息，所述第一恢复图像是通过计算第一图像恢复滤波器和输入图像而被生成的，所述第一图像恢复滤波器基于获取作为所述输入图像的被摄物图像的图像拾取系统的传递函数， 所述第二恢复图像是通过计算第二图像恢复滤波器和所述输入图像而被生成的，所述第二图像恢复滤波器基于所述图像拾取系统的传递函数；以及 恢复调整图像生成装置，其被配置为通过根据调整系数组合所述差信息和所述输入图像来生成恢复调整图像， 其中所述第一图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使所述第一恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的这两个顔色分量的光谱之差， 其中所述第二图像恢复滤波器执行恢复以使得当被摄物是白色点光源时，使所述第ニ恢复图像中的两个颜色分量的光谱之差小于所述输入图像中的两个颜色分量的光谱之差，以及 其中所述第二恢复图像的恢复程度低于所述第一恢复图像的恢复程度。10.根据权利要求8或9所述的图像处理装置，其中，所述第一图像恢复滤波器是基于所述图像拾取系统的两个颜色分量的传递函数和基于校正传递函数而被生成的...

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