專利名稱：圖像處理裝置和方法，記錄介質(zhì)，以及程序的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種圖像處理裝置和方法、記錄介質(zhì)、以及程序。尤其涉及在由例如具有數(shù)字靜止照相機功能的攝像機、PDA(個人數(shù)字助手)、蜂窩電話機、PHS(個人手機系統(tǒng))等記錄一個目標的情況中校正捕獲圖像的陰影(感光不均勻性)的一種圖像處理裝置和方法，并且涉及一種為之所用的記錄介質(zhì)和程序。
2.相關(guān)技術(shù)的描述在具有透鏡系統(tǒng)和成像部分的一個成像裝置中通常公知的是，由于例如透鏡系統(tǒng)引起的周邊光量的降低而引起捕獲圖像中出現(xiàn)的陰影(感光不均勻性)。
近幾年來，隨著成像器件單元尺寸的小型化，成像器件的布線在高度方向中的結(jié)構(gòu)已被相對地最小化，并且作為透鏡尺寸縮減的結(jié)果，已經(jīng)縮短了光孔距離，使得在捕獲的圖像中可能出現(xiàn)陰影。
該陰影發(fā)生的原理在例如日本未審查專利申請公開號2002-218298中描述如下。在成像器件中，為了提高每一像素的光敏度，提供一種用于成像器件的每一感光像素部分的微透鏡。當光束穿過圖像捕獲透鏡而幾乎垂直地進入該成像器件的感光部分時，該入射光束被在該成像器件的感光部分收集而幾乎沒有任何問題。另一方面，當穿過圖像捕獲透鏡的光束傾斜地進入該成像器件時，由于該圖像捕獲捕獲透鏡和該微透鏡之間的光學關(guān)系的原因，只有原來入射光束的某些進入遠距該圖像捕獲透鏡光軸的每一感光部分(即成像器件的邊緣部分)，并且出現(xiàn)陰影。
這種現(xiàn)象隨著在成像器件上的象素位置變得更遠離該圖像捕獲透鏡的光軸而更為嚴重。而且在大尺寸成像器件的情況下，在某些圖像捕獲鏡片中，光束對該成像器件邊緣部分的入射角將變得更大。在此情況中，由于微透鏡的位置、芯片上的彩色濾光器的制造偏差、成像器件的器件結(jié)構(gòu)等原因，在成像器件的入射角變得更大的邊緣部分將出現(xiàn)感光度降低的陰影。
作為防止陰影發(fā)生的一種方法，例如該透鏡系統(tǒng)可以用大量透鏡來設(shè)計。這種利用大量透鏡的透鏡系統(tǒng)的設(shè)計是高價的，并且常常難于應(yīng)用在所謂的消費產(chǎn)品中。
另一方面，例如當在結(jié)合半導(dǎo)體成像器件的裝置中根據(jù)XY座標來執(zhí)行信號的提取時，將能夠借助對于提取信號的數(shù)字處理校正該圖像。因此，至今在掃描儀等領(lǐng)域中，已經(jīng)建議了各種技術(shù)，用于數(shù)字校正透鏡陰影，例如由廉價透鏡系統(tǒng)執(zhí)行拍攝出現(xiàn)的失真、周邊光量的降低或彩色模糊(參見例如日本未審查專利申請公開11-355511和2000-41183)。
但是，所有的這些傳統(tǒng)技術(shù)都局限于執(zhí)行在掃描儀等領(lǐng)域(例如能夠采用可觀的時間用于校正處理)，以及象不需要實時校正處理的數(shù)字靜止照相機領(lǐng)域。
比較而言已經(jīng)提出了各種技術(shù)，涉及用于消除成像器件平面上的感光不均勻性的成像裝置和陰影校正方法，以及用于校正出現(xiàn)在成像器件的特定彩色通道中的彩色陰影的成像裝置和陰影校正方法(參見例如日本未審查專利申請公開No 2002-218298和2000-41179)。
根據(jù)日本未審查專利申請公開No2002-218298，對應(yīng)于二維排列在成像器件平面上的像素的陰影校正系數(shù)被存儲在存儲裝置中，使得該校正系數(shù)被校正，以便對應(yīng)于圖像捕獲透鏡的變焦位置、聚焦位置、圖像高度、光圈檔值、出射光孔位置和選通發(fā)光量的至少之一。
根據(jù)日本未審查專利申請公開No 2000-41179，由一個CPU(中央處理單元)計算陰影校正數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被寫入可重寫的記錄裝置中(例如RAM(隨機存取存儲器))，根據(jù)從CCD(電荷耦合器件)讀出的一個捕獲圖像信號而讀入陰影校正數(shù)據(jù)，并且通過在該攝影信號從模擬變換成數(shù)字形式之后把該捕獲的圖像信號與該數(shù)字信號相乘來執(zhí)行陰影校正，因此使得有可能執(zhí)行高速和準確的陰影校正。此外，由于用于CPU計算的一個程序能夠被外部地變化的這種方式的配置結(jié)果，可以提供能夠執(zhí)行對應(yīng)于目標場景(例如對應(yīng)于反光校正和照明)拍攝的陰影校正的圖像輸入裝置。
根據(jù)日本未審查專利申請公開No2000-41179的這項技術(shù)，存儲對應(yīng)于在成像器件平面上二維排列的每一個像素的陰影校正系數(shù)的步驟的類型數(shù)量是1。例如，當透鏡的變焦位置從廣角端到遠距端(tele)移動時，需要以對應(yīng)于每一個連續(xù)變焦位置的方式校正該校正系數(shù)。


圖1的部分A以在光量(垂直軸)和變焦廣角端位置(水平方向)之間的關(guān)系示出陰影特性。圖1的部分B以在光量(垂直軸)和變焦遠距端位置(水平方向)之間的關(guān)系示出陰影特性。如圖1部分A所示，在該變焦廣角端的陰影特性L1逐漸降低光量，而如圖1部分B所示，在該遠距端的陰影特性L2通常具有使得在該圖像平面的邊緣部分的光量急劇降低的特性。結(jié)果，出現(xiàn)的問題是在移動該變焦位置的同時難于校正該校正系數(shù)，并難于保持校正精度，并且還會出現(xiàn)該電路規(guī)模和該校正程序變得更大的問題。
圖像捕獲透鏡的聚焦位置、圖像高度、光圈檔值、出射光孔和選通發(fā)光量也會出現(xiàn)同樣的問題。
發(fā)明概要本發(fā)明的實現(xiàn)考慮到這種情況。本發(fā)明的目標是，即使圖像捕獲透鏡的變焦位置、聚焦位置、圖像高度、光圈檔值、出射光孔位置和選通發(fā)光量之一是在兩個端之間的一個位置，也能夠不增加電路規(guī)模和程序規(guī)模地校正陰影。
本發(fā)明的一個方面提供一種用于校正一個捕獲圖像的陰影的圖像處理裝置，該圖像處理裝置包括第一距離計算部分，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得部分，用于根據(jù)由該第一距離計算部分計算的該距離而獲得用于校正該圖像陰影的一個校正值；以及一個校正部分，用于根據(jù)由該獲得部分獲得的該校正值而校正每一個像素的信號。
該獲得部分可以獲得多個校正值。
該圖像處理裝置可以進一步包括混合比例設(shè)置部分，用于設(shè)置由該獲得部分獲得的該多個校正值的混合比例；以及一個混合部分，用于根據(jù)由該混合比例設(shè)置部分設(shè)置的該混合比例而混合該多個校正值，其中該校正部分可以根據(jù)由該混合部分混合的該校正值而校正每一個像素的信號。
該混合比例設(shè)置部分可以根據(jù)該透鏡變焦位置、聚焦位置、圖像高度、光圈檔值、出射光孔位置和選通發(fā)光量而設(shè)置該混合比例。
圖像處理裝置可以進一步包括一個增益調(diào)整部分，用于調(diào)整由該獲得部分獲得的該校正值的增益。
當該圖像由R像素、G像素和B像素三個彩色組成時，該圖像處理裝置可以進一步包括第二距離計算部分，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)該G像素的距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正部分，用于把其中該G像素被用作一個基準的距離增益與該R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正部分，用于把其中該G像素被用作一個基準的距離增益與該B像素的距離平衡增益相乘。
當該圖像由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素這四種顏色的像素組成、或由E像素、R像素、B像素以及G像素這四種顏色像素組成時，該圖像處理裝置可以進一步包括第二距離計算部分，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)該Gb像素或該G像素的距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；第一平衡增益校正部分，用于把其中該Gb像素或該G像素被用作一個基準的距離增益與該R像素的距離平衡增益相乘；第二平衡增益校正部分，用于把其中該Gb像素或該G像素被用作一個基準的距離增益與該B像素的距離平衡增益相乘；以及第三平衡增益校正部分，用于把其中該Gb像素或該G像素被用作一個基準的距離增益與該Gr像素或該E像素的距離平衡增益相乘。
本發(fā)明的另一方面提供一種利用一個圖像處理裝置來校正一個捕獲圖像的陰影的圖像處理方法，該圖像處理方法包括步驟第一距離計算步驟，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟，用于根據(jù)由該第一距離計算步驟計算的該距離而獲得用于校正該圖像陰影的一個校正值；以及一個校正步驟，用于根據(jù)在該獲得步驟獲得的該校正值而校正每一個像素的信號。
本發(fā)明在另一方面提供一種記錄介質(zhì)，在其上記錄有執(zhí)行捕獲圖像的陰影校正的圖像處理的計算機可讀程序，該程序包括第一距離計算步驟，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟，用于根據(jù)由該第一距離計算步驟計算的該距離而獲得用于校正該圖像陰影的一個校正值；以及一個校正步驟，用于根據(jù)在該獲得步驟獲得的該校正值而校正每一個像素的信號。
本發(fā)明的另一方面提供一種程序，用于使得計算機執(zhí)行一個圖像處理裝置的用于校正捕獲圖像陰影的圖像處理，該程序包括第一距離計算步驟，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟，根據(jù)由該第一距離計算步驟計算的該距離而獲得用于校正該圖像陰影的一個校正值；以及一個校正步驟，用于根據(jù)在該獲得步驟中獲得的該校正值而校正每一個像素的信號。
在本發(fā)明中，通過把從圖像平面中心到每一個像素的距離由通過把圖像平面分成上-下部分和左-右部分而得到的一個距離增益相乘來計算該圖像平面中心到每一個像素的距離。
附圖描述圖1示出陰影特性；圖2是表示應(yīng)用本發(fā)明的一個攝像機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的實例框圖；圖3示出一個數(shù)字靜止照相機成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例；圖4示出一種狀態(tài)，其中由于彩色陰影受到陰影校正的原因，一個圖像的左-右平衡被劣變到每一個彩色都不同的程度；圖5示出一種狀態(tài)，其中由于通過執(zhí)行彩色陰影平衡而校正彩色陰影的原因，一個圖像的左-右平衡被劣變到每一種彩色都不同的程度；圖6示出在計算距光軸中心的距離中的左-右平衡的一個省缺H距離；圖7示出從右到左向上的一個不平衡H距離；圖8示出從左到右向上的一個不平衡H距離；圖9是說明由圖3示出的數(shù)字靜止照相機執(zhí)行的陰影校正處理的流程圖；圖10示出另一個數(shù)字靜止照相機成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例；圖11是說明由圖10示出的數(shù)字靜止照相機執(zhí)行的陰影校正處理的流程圖；圖12示出另一數(shù)字靜止照相機成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例；圖13是說明由圖12示出的數(shù)字靜止照相機執(zhí)行的陰影校正處理的流程圖；圖14示出另一數(shù)字靜止照相機成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例；圖15示出另一數(shù)字靜止照相機成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例；圖16示出另一數(shù)字靜止照相機成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例；以及圖17是示出個人計算機配置實例的框圖。
最佳實施例的詳細描述下面描述實踐本發(fā)明的最佳模式。在描述之前，先利用實例描述在該說明書中的本發(fā)明和實施例之間的對應(yīng)關(guān)系。即使有一個實施例在此沒有被描述作為對應(yīng)于本發(fā)明的一種實施例但是在其它說明書中描述，這種事實也不意謂著該實施例就不對應(yīng)于本發(fā)明。相反地，即使在此描述的實施例對應(yīng)于本發(fā)明，但事實也不意味該實施例不對應(yīng)于除本發(fā)明以外的發(fā)明。
而且，本描述不意味著對應(yīng)在說明書中描述的實施例的全部本發(fā)明的方面都被描述。換句話說，此描述不否認其它說明書中描述的另一發(fā)明的存在，即將是專利的分案申請或?qū)⑹秋@然或由未來的修改或添加的發(fā)明的存在。
作為在本發(fā)明的第一方面中給出的圖像處理裝置(例如圖3的數(shù)字靜止照相機)是用于校正捕獲圖像的陰影的一種圖像處理裝置，該圖像處理裝置包括一個第一距離計算部分(例如圖3的一個上下和左右加權(quán)部分22，用于執(zhí)行圖9中步驟S3的處理，以及圖3的距離計算部分23的一個偽距離計算部分42，用于執(zhí)行步驟S7的處理)，用于通過利用一個距離增益乘以距離來計算從該圖像平面中心到每個像素的距離；一個獲得部分(例如圖3的查詢表24和25，用于執(zhí)行圖9步驟S8的處理)，用于根據(jù)由該第一距離計算部分計算的距離而獲得用于校正一個圖像的陰影的一個校正值；以及一個校正部分(例如圖3的校正部分29，用于執(zhí)行圖9的步驟S12的處理)，用于根據(jù)由該獲得部分獲得的該校正值而校正每個像素的信號。
該圖像處理裝置的獲得部分獲得多個校正值(例如用于變焦廣角端的校正系數(shù)，和用于變焦遠距端的校正系數(shù))。
本發(fā)明的圖像處理裝置還包括混合比設(shè)置裝置(比如圖3的一個混合比設(shè)置部分26，用于執(zhí)行圖9的步驟S9的處理)，用于設(shè)置由該獲得部分獲得的多個校正值的混合比例；以及一個混合部分(比如圖3的一個增益混合處理部分27，用于執(zhí)行圖9的步驟S10的處理)，用于根據(jù)由該混合比設(shè)置裝置設(shè)置的混合比而混合多個校正值，其中該校正部分根據(jù)由該混合部分混合的該校正值而校正每個像素的信號。
本發(fā)明圖像處理裝置的混合比設(shè)置裝置根據(jù)該透鏡變焦位置、光圈檔值、聚焦位置、圖像高度、出射光孔位置、或選通發(fā)光量來設(shè)置該混合比(例如根據(jù)在最小值側(cè)和最大值側(cè)之間的一個預(yù)定位置)。
本發(fā)明的圖像處理裝置還包括一個增益調(diào)整部分(例如圖3的一個增益調(diào)整部分28，用于執(zhí)行圖9的步驟S11的處理)，用于調(diào)整由該獲得部分獲得的該校正值的增益。
當該圖像是由G像素、R像素、和B像素的三色組成時，本發(fā)明的圖像處理裝置還包括第二距離計算部分(例如圖3的上下和左右加權(quán)部分22，用于執(zhí)行圖9的步驟S5的處理)，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由根據(jù)該G像素的一個距離增益相乘而計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正部分(例如圖3的距離平衡處理部分41，用于執(zhí)行圖9中步驟S6的處理)，用于把其中該G像素被用作基準的該距離增益與該R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正部分(例如圖3距離平衡處理部分41，用于執(zhí)行圖9中步驟S6的處理)，用于把其中該G像素被用作基準的該距離增益與該B像素的距離平衡增益相乘。
當該圖像是由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素的四種顏色組成時、或E像素、R像素、B像素以及G像素的四種顏色組成時，本發(fā)明的圖像處理裝置還包括第二距離計算部分(例如圖3的上下和左右加權(quán)部分22，用于執(zhí)行圖9中步驟S5的處理)，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由根據(jù)該Gb像素或該G像素的一個距離增益相乘而計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正部分(例如圖3的距離平衡處理部分41，用于執(zhí)行圖9中步驟S6的處理)，用于把其中該Gb像素或G像素被用作基準的該距離增益與該R像素的上下和左右距離平衡增益相乘；第二距離平衡增益校正部分(例如圖3的距離平衡處理部分41，用于執(zhí)行圖9中步驟S6的處理)，用于把其中該Gb像素或G像素被用作基準的該距離增益與該B像素的距離平衡增益相乘；以及第三距離平衡增益校正部分(例如圖3距離平衡處理部分41，用于執(zhí)行圖9中步驟S6的處理)，用于把其中該Gb像素或G像素被用作基準的該距離增益與該Gr像素或該E像素的距離平衡增益相乘。
在本發(fā)明第二方面給出的、和一個圖像處理裝置(例如圖3的數(shù)字靜止照相機)一起使用的、用于校正捕獲圖像的陰影的圖像處理方法包括步驟第一距離計算步驟(例如圖9中的步驟S3和S7)，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟(例如圖9中的步驟S8)，根據(jù)在該第一距離計算步驟的處理中計算的該距離而獲得用于校正該圖像陰影的一個校正值；以及校正步驟(比如圖9中的步驟S12)，根據(jù)在該獲得步驟的處理中獲得的該校正值而校正每一像素的信號。
當該圖像是由G像素、R像素、和B像素的三色組成時，本發(fā)明的圖像處理方法還包括第二距離計算步驟(例如圖9中的步驟S5)，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由使用該G像素作為基準的一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟(例如圖9中的步驟S6)，把其中該G像素被用作基準的距離增益與該R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正步驟(例如圖9中的步驟S6)，把其中該G像素被用作基準的距離增益與該B像素的距離平衡增益相乘。
當該圖像是由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素的四種顏色組成時、或E像素、R像素、B像素以及G像素的四種顏色組成時，本發(fā)明的圖像處理方法包括步驟第二距離計算步驟(例如圖9中的步驟S5)，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由根據(jù)該Gb像素或該G像素的一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟(例如圖9的步驟S6)，把其中該Gb像素或該G像素被用作基準的該距離增益由該R像素的距離平衡增益相乘；第二距離平衡增益校正步驟(例如圖9的步驟S6)，把其中該Gb像素或該G像素被用作基準的該距離增益由該B像素的距離平衡增益相乘；以及第三距離平衡增益校正步驟(例如圖9的步驟S6)，把其中該Gb像素或該G像素被用作基準的該距離增益由該Gr像素或該E像素的距離平衡增益相乘。
在如本發(fā)明第三方面闡明的該記錄介質(zhì)上記錄的程序以及本發(fā)明第四方面闡明的程序中，每一步驟對應(yīng)的實施例(實例)與本發(fā)明第二方面給出的該圖像處理方法的完全相同。
現(xiàn)參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
圖2是表示應(yīng)用本發(fā)明的一個攝像機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的實例框圖。在此結(jié)構(gòu)示例中，攝像機系統(tǒng)被大致分成三個框(i)成像系統(tǒng)，包括透鏡1、成像器件2、具有CDS(相關(guān)雙取樣)電路的成像部分3；AGC(自動增益控制)電路；以及A/D(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換器、陰影校正部分4和攝像機信號處理部分5；(ii)包括一個顯示部分6的顯示系統(tǒng)；以及(iii)包括一個記錄部分7的記錄系統(tǒng)。
透鏡1使得光線(即目標的視頻圖像)進入成像器件2。成像器件2是例如用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光電變換器件，包括二維排列的CCD(電荷耦合器件)成像器和C-MOS(互補金屬-氧化物半導(dǎo)體電路)成像器，具有放置在該光電轉(zhuǎn)換器件前面的馬賽克形式排列的R、G、B基色濾光器(沒示出)。即，該成像器件2光電轉(zhuǎn)換通過透鏡1和基色濾光器進入的一個目標的光學圖像，以便產(chǎn)生一個捕獲的圖像信號(電荷)，并且通過光柵掃描方法把產(chǎn)生的捕獲信號輸出到成像部分3?？梢允褂闷渲幸择R賽克形式排列的Ye、Cy、Mg和G濾光器的互補色彩系統(tǒng)濾光器作為該基色濾光器。
在該成像部分3中，以CDS電路對從成像器件2輸出的該捕獲圖像信號執(zhí)行降噪，并且以AGC電路對該信號執(zhí)行增益調(diào)整，以A/D轉(zhuǎn)換器把該信號從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，之后把該信號提供給陰影校正部分4。
陰影校正部分4校正由于相對于從該成像部分3提供的捕獲圖像數(shù)據(jù)的透鏡陰影引起的圖像捕獲平面的周邊光線量的降低，并且隨后把該數(shù)據(jù)提供到攝像機信號處理部分5。
攝像機信號處理部分5對于從陰影校正部分4提供的該捕獲圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行信號處理，例如伽瑪處理、彩色分離處理和4∶2∶2比例的YUV變換，以便產(chǎn)生包括亮度信號數(shù)據(jù)和色度信號數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)。攝像機信號處理部分5把產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)提供到顯示部分6，從而顯示對應(yīng)的圖像，或把產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)提供到記錄部分7，從而記錄該圖像數(shù)據(jù)。
顯示部分6包括例如LCD(液晶顯示)，顯示從攝像機信號處理部分5提供的一個目標的圖像。記錄部分7控制例如一個可移動的介質(zhì)，例如磁盤、光盤、磁光盤或半導(dǎo)體存儲器，并且在該可移動的介質(zhì)上記錄從該攝像機信號處理部分5提供的圖像數(shù)據(jù)。
隨后描述如上所述的該攝像機系統(tǒng)的校正陰影的操作。
一個目標的光學圖像通過透鏡1進入該成像器件2，并且由于光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果，產(chǎn)生一個捕獲的圖像信號。捕獲的圖像信號經(jīng)歷該成像部分3中的降噪、增益調(diào)整、和A/D轉(zhuǎn)換，并且作為捕獲的圖像數(shù)據(jù)(一個數(shù)字視頻信號)輸出到陰影校正部分4。在此，由于認為陰影出現(xiàn)正比于距光軸中心的距離，所以由陰影校正部分4計算距該光軸中心的距離，從校正系數(shù)表讀出對應(yīng)于該距離的陰影校正系數(shù)，并且通過把該捕獲的圖像數(shù)據(jù)與該校正系數(shù)相乘校正該陰影。隨后該攝像機信號處理部分5執(zhí)行信號處理，例如對于其中陰影被校正的該捕獲圖像數(shù)據(jù)的伽瑪處理、彩色分離處理和變換，從而產(chǎn)生包括亮度信號數(shù)據(jù)和色度信號數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)。該攝像機信號處理部分5把產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示部分6或記錄部分7。
隨后將描述圖2給出的攝像機系統(tǒng)的一個具體實例。
圖3示出一個數(shù)字靜止照相機的成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例，該結(jié)構(gòu)帶有校正功能，例如通過讀出基于到該光軸中心距離的校正表而實時地校正周邊光量的降低。圖3中與圖2對應(yīng)的部件以對應(yīng)的參考數(shù)字表示，由此省略對應(yīng)的說明。
信號發(fā)生器(SG)11產(chǎn)生水平復(fù)位信號和垂直復(fù)位信號，并且把這些信號提供到一個定時產(chǎn)生器(TG)12。而且該信號發(fā)生器11產(chǎn)生一個水平計數(shù)值和一個垂直計數(shù)值，并且把這些信號提供到陰影校正部分4的一個光軸中心坐標設(shè)置部分21。
根據(jù)從信號發(fā)生器11提供的水平復(fù)位信號和垂直復(fù)位信號，該定時發(fā)生器12產(chǎn)生一個水平驅(qū)動信號和一個垂直驅(qū)動信號，并且把這些信號提供到成像器件2。結(jié)果是，根據(jù)在該定時發(fā)生器12產(chǎn)生的水平驅(qū)動信號和垂直驅(qū)動信號從該成像器件2讀出被捕獲了圖像的每一個像素的信號。
根據(jù)從信號發(fā)生器11提供的水平計數(shù)值和垂直計數(shù)值，該光軸中心坐標設(shè)置部分21計算光軸中心位置信息數(shù)據(jù)。例如，當5百萬像素的水平方向中的像素長度是2560像素時，為了使得該光軸中心的值成為零，將通過從該水平計數(shù)值減去該像素長度的1/2的值，即1280的像素值而實現(xiàn)這一目標。而且，當5百萬像素的垂直方向中的行長度長度是1920行時，為了使得該光軸中心的值成為零，將通過從該垂直計數(shù)值減去該行長度的1/2的值，即960的行長度值而實現(xiàn)這一目標。
該上下和左右加權(quán)部分22把該水平計數(shù)值與右側(cè)的水平距離增益或左側(cè)的水平距離增益相乘，當從基于由該光軸中心坐標設(shè)置部分21計算的該光軸中心位置信息數(shù)據(jù)的該光軸中心位置觀察時，該距離增益被用作一個加權(quán)。例如，在5百萬像素的水平方向中的像素長度是2560像素的情況中，如果從該水平計數(shù)值減去該像素長度的1/2的值，即減去1280像素值，則在該光軸中心中的一個部分中計算得零值，在該光軸中心左邊的一個部分計算得一個負值，并且在該光軸中心右邊的一個部分計算得一個負值。以這種方式，在該上下和左右加權(quán)部分22中，當從光軸中心位置觀察時，作出是該左側(cè)或該右側(cè)的一個確定，以及該右側(cè)水平距離增益或該左側(cè)垂直距離增益被用作一個加權(quán)來與該水平計數(shù)值相乘。
而且，該上下和左右加權(quán)部分22把該垂直計數(shù)值與關(guān)于上側(cè)的垂直距離增益相乘或與關(guān)于下側(cè)的垂直距離增益相乘，當從基于由該光軸中心坐標設(shè)置部分21計算的該光軸中心位置信息數(shù)據(jù)的光軸中心位置觀察時，該距離增益被用作一個加權(quán)。例如，當5百萬像素的垂直方向中的行長度是1920行時，如果從該垂直計數(shù)值減去該行長度的1/2的值，即減去960的值的話，則在該光軸中心計算得零值，在該光軸中心之上計算得負值，并且在該光軸中心之下計算得正值。以這種方式，在該上下和左右加權(quán)部分22中，當從光軸中心位置觀察時，作出是該上側(cè)或該下側(cè)的一個確定，以及關(guān)于該上側(cè)的水平距離增益或關(guān)于該下側(cè)的垂直距離增益被用作一個加權(quán)來與該垂直計數(shù)值相乘。
而且，為了執(zhí)行對于該水平計數(shù)值和該垂直計數(shù)值的加權(quán)，該上下和左右加權(quán)部分22在原來情況下執(zhí)行對于G像素、R像素和B像素共同的上下及左右加權(quán)。而且，當該G像素、R像素和B像素的上下及左右不平衡的程度相同時，該上下及左右加權(quán)部分22執(zhí)行加權(quán)，以便實現(xiàn)該上下及左右的平衡。
但是，當該G像素、R像素和B像素的上下及左右不平衡的程度彼此不同時，即使執(zhí)行共同的上下及左右加權(quán)處理，也不能校正每一色彩的不平衡。
現(xiàn)參考圖4描述該G像素、R像素、B像素的上下及左右不平衡彼此不同的程度的一個情況的實例。
圖4的部分A到C示出幾種狀態(tài)，其中對由于彩色陰影經(jīng)彩色校正引起的其左右平衡被劣變到每一個彩色都不同的程度的圖像。在圖4中，該垂直軸表示陰影特性，該水平軸表示在該變焦廣角端的位置。
圖4的部分A示出一個波形，其中出現(xiàn)針對RGB的每一個都不同的單一陰影，并且左右平衡被劣變到針對每一色彩都在不同的程度。在此狀態(tài)中，圖4的部分B示出例如關(guān)注G像素的一種狀態(tài)，其中上下和左右加權(quán)部分22按照該G像素執(zhí)行左右加權(quán)，并且該增益調(diào)整部分28相乘一個校正增益。在此，尚未執(zhí)行對于該R像素和該B像素的加權(quán)和校正增益。
圖4的部分C示出，由于該R像素和該B像素是在單一陰影的狀態(tài)中，即使該上下和左右加權(quán)部分22執(zhí)行按照G像素的左右加權(quán)或該增益調(diào)整部分28通過逐個彩色增益作出校正，也沒有消除該單一陰影。
這種情況的原因是，在該上下和左右加權(quán)部分22根據(jù)該G像素執(zhí)行左右加權(quán)以后，該增益調(diào)整部分28將相對于該圖像平面的上下和左右均勻地相乘一個逐個色彩的增益。即，如果在保持單一陰影的狀態(tài)的同時相乘一個增益，則在該單一陰影從左至右上移的情況下，在左側(cè)陰影未被校正時該單一陰影依然存在，而則在該單一陰影從右至左上移的情況下，在右側(cè)陰影未被校正時該單一陰影依然存在。
而且，在上下平衡被劣變到針對每一彩色都不同的程度的圖像情況下，按照上述方式，與左右平衡被劣變到針對每一彩色都不同的程度的圖像的情況類似，不能校正該陰影。
因此，為了校正由于彩色陰影引起的程度為針對每一彩色都不同的該左右或上下平衡劣變，在圖3的距離計算部分23中提供了距離平衡處理部分41。
現(xiàn)參考圖5描述一個下面給出的實例，其中校正了由彩色陰影引起的程度為針對每一彩色都不同的左右或上下平衡的劣變的情況。
圖5的部分A到D示出幾種狀態(tài)，其中通過執(zhí)行彩色陰影平衡而校正了由于彩色陰影的原因造成其左右或上下平衡劣變到針對每一個彩色都不同的程度的一個圖像。在圖5中，該垂直軸表示陰影特性，該水平軸表示在該變焦廣角端的位置。
圖5的部分A示出一個波形，其中出現(xiàn)針對RGB的每一個都不同的單一陰影，并且左右平衡被劣變到針對每一色彩都不同的程度。在此狀態(tài)中例如關(guān)注該G像素，并且該上下和左右加權(quán)部分22執(zhí)行按照G像素的上下和左右距離的加權(quán)。即，按照該G像素的陰影，上下和左右加權(quán)部分22把該水平或垂直計數(shù)值由對應(yīng)于距該光軸中心的上下和左右距離的、用作一個加權(quán)的一個增益相乘。隨后，該距離平衡處理部分41執(zhí)行一個距離平衡處理，用于實現(xiàn)該G像素關(guān)于R像素和B像素的每一個的距離的平衡。即，該距離平衡處理部分41通過劃分成該R像素和該B像素而實現(xiàn)了在左側(cè)距該光軸中心的距離的長度與在右側(cè)距該光軸中心的距離的長度的平衡。同樣實現(xiàn)在上側(cè)距該光軸中心的距離的長度與在下側(cè)距該光軸中心的距離的長度的平衡。
該結(jié)果在圖5的部分B中示出。通過該距離平衡處理消除該R像素和該B像素的每一個單一陰影。這使得有可能收斂該校正增益的強度并且獲得其中該校正結(jié)果與該G像素的校正結(jié)果相同的一個平坦電平。
圖6示出在計算距該光軸中心的距離中的左右平衡的一個省缺H距離(該左右距離增益是1x)。圖6中，垂直軸表示左右平衡的H距離，水平軸表示H計數(shù)值。H計數(shù)值的計算方式是，獲得從該信號發(fā)生器11提供的水平計數(shù)值，該光軸中心采用零值，左側(cè)取一個負值，而右側(cè)取一個正值。以該省缺值，H計數(shù)值的絕對值照原樣成為H距離(省缺距離L11)(在左右距離增益是1x的情況中)。以這種方式，該距離平衡處理部分41根據(jù)H距離校正周邊光量的降低。
下面將給出調(diào)整一個左右距離平衡的基礎(chǔ)方法的描述。在此，以下列方程式(1)和(2)示出在一個情況中的平衡距離的實例，其中作為變量名的Default_dist被設(shè)置作為省缺距離，BAL_dist被設(shè)置作為平衡距離(用于調(diào)節(jié)不平衡的距離)。假設(shè)其中該方程式(1)被用于該H距離是負值的情況，方程式(2)被用于其中該H距離是正值的情況，并且系數(shù)是從0.0到1.998046875(u，1，9)。
BAL_dist＝Default_dist×系數(shù) (1)BAL_dist＝2.0×Default_dist-(Default_dist×系數(shù)) (2)當然，除了上述方程式之外，能夠用作計算該平衡距離的其它方程式，只要滿足該距離平衡的完成即可。
而且如圖7所示，在一個不平衡H距離從右到左上移的情況下(在圖7實例的情況中的平衡距離L12)，由于該距離在左側(cè)較短，所以該距離平衡被實現(xiàn)使得右側(cè)的距離相應(yīng)地增加。而且如圖8所示，在一個不平衡H距離從左到右上移的情況下(在圖8實例的情況中的平衡距離L21)，由于該距離在左側(cè)較長，所以該距離平衡被實現(xiàn)使得右側(cè)的距離相應(yīng)地降低。
以這種方式，作為在執(zhí)行陰影校正操作之前調(diào)節(jié)該逐色不平衡的結(jié)果，如果其中該增益是均勻的一個逐色增益被調(diào)節(jié)，則有可能使得波形變得接近一個平坦波形。圖5的部分C示出一種狀態(tài)，其中如圖5的部分B所示，在逐色調(diào)節(jié)不平衡之后，上下和左右加權(quán)部分22執(zhí)行按照G像素的左右加權(quán)，并且該增益調(diào)整部分28相乘一個校正增益。圖5的部分D示出一種狀態(tài)，其中在該上下和左右加權(quán)部分22根據(jù)G像素而相對于該R像素和B像素執(zhí)行左右加權(quán)之后，該增益調(diào)整部分28按照該G像素而利用一個逐色增益調(diào)整該增益。
上述處理使得有可能解決其中該左右平衡被劣變到針對每一色彩都不同的一個程度的彩色陰影。
上文描述給出的是綠、紅和藍的三色數(shù)據(jù)。本發(fā)明還可以被用到Gr/R/B/Gb、E/R/B/G等的四色數(shù)據(jù)。在此情況中，關(guān)注該Gb像素或G像素，該上下和左右加權(quán)部分22將根據(jù)Gb像素或G像素的陰影把該水平或垂直計數(shù)值與對應(yīng)于距該光軸中心的上下和左右距離的每一個的一個增益相乘，該增益被用作一個加權(quán)。
隨后，該距離平衡處理部分41執(zhí)行一個距離平衡處理，用于實現(xiàn)該Gb像素或該G像素相對于Gr像素、R像素、和B像素的每一個的距離平衡，或相對于E像素、R像素和B像素的每一個的距離的平衡。即實現(xiàn)了在左側(cè)距該光軸中心的距離長度和在右側(cè)距該光軸中心的距離長度的平衡。同樣實現(xiàn)在上側(cè)距該光軸中心的距離的長度與在下側(cè)距該光軸中心的距離的長度的平衡。
按照上述方式，對于Gr/R/B/Gb、E/R/B/G等的四色數(shù)據(jù)，能夠解決其中左右平衡被劣變到針對每一彩色都不同的一個程度的彩色陰影。
距離計算部分23的一個偽距離計算部分42由一個16邊的多邊形(hexadecagon)偽距離計算電路組成，通過使用多邊形近似用于計算該距離d，以便實現(xiàn)降低電路規(guī)模的目的。在該上下和左右加權(quán)部分22中執(zhí)行該上下和左右距離的加權(quán)，并且在該距離平衡處理部分41中根據(jù)其中實現(xiàn)了距離平衡的數(shù)據(jù)而以下面的方程式(3)計算到該光軸中心位置的距離d。其中，距該光軸中心的坐標表示為(x，y)，而其絕對值表示為X和Y。
d＝(X+Y)+3/16|X-Y|+2/16{|X-2Y|+|2X+Y|} (3)在日本未審查專利申請公開2002-216136和2002-237998中披露了該16邊形偽距離計算的細節(jié)。
如果該16邊形偽距離計算被簡單地計算，則形成一個幾乎規(guī)則的16邊的多邊形。但是，其中由于相乘了上下和左右距離的加權(quán)，所以該形狀并不總是形成接近于一個規(guī)則16邊的多邊形。
例如在查詢表24和25中，事先產(chǎn)生和存儲了一個用于例如校正在該變焦廣角端的周邊光線量的降低的校正系數(shù)表，以及一個用于例如校正在該變焦遠距端的周邊光線量的降低的校正系數(shù)表。查詢表24和25獲得在變焦廣角端的一個校正系數(shù)和在變焦遠距端的一個校正系數(shù)，這兩個校正系數(shù)對應(yīng)于由該距離計算部分23計算的到該光軸中心位置的距離數(shù)據(jù)，并且把這兩個校正系數(shù)提供到該增益混合處理部分27。
在查詢表24和25中存儲用于變焦廣角端和用于變焦遠距端的兩個校正系數(shù)。另外舉例而言，可以存儲其中該光圈擋被打開和該光圈擋被關(guān)閉的兩個校正系數(shù)。而且，可以存儲在該聚焦定位、圖像高度、出射光孔位置和選通發(fā)光量的最小值側(cè)和該最大值側(cè)之間的兩個校正系數(shù)。
該混合器比例設(shè)置部分26根據(jù)在該變焦廣角端和變焦遠距端之間的每一個變焦位置來設(shè)置兩個校正系數(shù)(在變焦廣角端的校正系數(shù)和在變焦遠距端的校正系數(shù))的混合(調(diào)和)比例。更具體地說，當該混合比例被設(shè)置為0時，只使用從該查詢表24和25之一(例如查詢表24)獲得的校正系數(shù)。隨后，隨著該混合比例的值的設(shè)置加大，從另一表格(例如查詢表25)獲得的校正系數(shù)變大。
而且，該混合比例設(shè)置部分26根據(jù)在該光圈檔值、聚焦位置、圖像高度、出射光孔位置或選通發(fā)光量的最小值側(cè)和最大值側(cè)之間的一個預(yù)定位置來設(shè)置兩個校正系數(shù)的混合比例。
當從查詢表24和25讀出的這兩個校正系數(shù)相應(yīng)地受到例如在該變焦位置的陰影校正時，增益混合處理部分27將根據(jù)該變焦位置利用該混合比例設(shè)置部分26確定的一個混合比例混合這兩個校正系數(shù)，以便計算陰影校正系數(shù)。而且，當例如通過該圖像捕獲透鏡的光圈檔值、聚焦位置、圖像高度、出射光孔位置或選通發(fā)光量之一校正陰影時，該增益混合處理部分27將以根據(jù)在該最小值側(cè)和該最大值側(cè)之間的一個預(yù)定位置確定的一個混合比例相應(yīng)地混合從查詢表24和25讀出的兩個校正系數(shù)，以便計算陰影校正系數(shù)。
例如，當從查詢表24讀出的校正系數(shù)表示為A、從查詢表25讀出的校正系數(shù)表示為B、并且由該混合器比例設(shè)置部分26設(shè)置的混合比例表示為R時，根據(jù)下面方程式(4)計算該混合的陰影校正系數(shù)C。
C＝(1-R)·A+R·B＝A-R·A+R·B＝A-R·(A-B)(4)增益調(diào)整部分28識別Gr/R/B/Gb、G/R/B/E等的一個彩色信息信號，并且針對四種顏色的每一個把在該增益混合處理部分27混合的陰影校正系數(shù)與一個逐色增益相乘。此逐色增益還用于陰影校正的影響程度的函數(shù)，并且該校正的影響程度意味著針對每一拍攝場景設(shè)置校正的強度。
根據(jù)以該增益調(diào)整部分28增益調(diào)節(jié)的陰影校正系數(shù)，該校正部分29根據(jù)到達該光軸中心位置的距離而相對于從成像部分3提供的每一像素的信號來校正周邊光量的降低。校正部分29通常由用于相乘一個校正系數(shù)的乘法器組成，但是在其中一個校正是由添加一個偏移構(gòu)成的情況中，可以是一個加法器。
該攝像機信號處理部分5對于其陰影在校正部分29校正的一個圖像信號執(zhí)行內(nèi)插處理和同時處理，并且形成將要輸出到終端31和32的輸出圖像信號(Y/C信號)。
現(xiàn)參考圖9中的流程圖描述由具有圖3示出的成像系統(tǒng)的數(shù)字靜止照相機執(zhí)行的一個陰影校正處理。在此處理中，給出的是綠、紅、藍的三色數(shù)據(jù)的描述，但是此處理也能以類似的方式用于Gr/R/B/Gb、E/R/B/G，等四色數(shù)據(jù)。
在步驟S1中，成像器件2讀出每一個像素的信號，根據(jù)定時發(fā)生器12產(chǎn)生的該水平驅(qū)動信號和垂直驅(qū)動信號捕獲一個圖像。在步驟S2中，根據(jù)信號發(fā)生器11產(chǎn)生的水平計數(shù)值和垂直計數(shù)值，光軸中心坐標設(shè)置部分21從該水平計數(shù)值減去該成像器件2的像素長度的1/2的值并且從該垂直計數(shù)值減去該行長度的1/2的值，以便計算該光軸中心位置信息數(shù)據(jù)。
在步驟S3中，當根據(jù)在步驟S2的處理中計算的光軸中心位置信息數(shù)據(jù)從該光軸中心位置觀察時，該上下和左右加權(quán)部分22把該水平方向計數(shù)值與用作加權(quán)的一個右側(cè)水平距離增益或左側(cè)水平距離增益相乘，并且把該垂直計數(shù)值與用作一個加權(quán)的一個上側(cè)垂直距離增益或一個下側(cè)垂直距離增益相乘。
在步驟S4中，該上下和左右加權(quán)部分22確定該圖像是否為其中該左右或上下平衡被劣變到針對每一彩色都不同的一個程度的、即已經(jīng)出現(xiàn)彩色陰影的一個圖像。當確定已經(jīng)出現(xiàn)彩色陰影時，該處理進到步驟S5。在步驟S5中，該上下和左右加權(quán)部分22執(zhí)行一個距離計算處理，根據(jù)該綠像素，通過把圖像平面分成上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)、和右側(cè)，把從圖像平面中心到每一像素距離與一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離。在步驟S6中，距離計算部分23的距離平衡處理部分41執(zhí)行一個紅色距離平衡計算，用于把其中該綠像素被用作基準的距離增益與該紅像素的上下和左右平衡增益相乘，并且執(zhí)行一個藍色距離平衡計算，用于把其中該綠像素被用作基準的距離增益與該藍像素的上下和左右平衡增益相乘。
在步驟S6的處理之后，或當在步驟S4中確定該彩色陰影尚未出現(xiàn)時，該處理進到步驟S7。在此步驟中，根據(jù)在步驟S3的處理中的被指定了上下和左右距離的加權(quán)的數(shù)據(jù)并且根據(jù)當步驟S5和S6的處理完成時其中實現(xiàn)了距離平衡的數(shù)據(jù)，該距離計算部分23的偽距離計算部分42根據(jù)上述方程式(3)計算到達該光軸中心位置的距離d。
作為至此為止的處理結(jié)果，針對從該成像器件2讀出的每一像素，對應(yīng)于該像素的水平計數(shù)值和垂直計數(shù)值被經(jīng)過光軸中心坐標設(shè)置部分21和上下和左右加權(quán)部分22而從信號發(fā)生器11提供到距離計算部分23，從而計算到該光軸中心位置的距離。
在步驟S8中，查詢表24和25分別獲得針對變焦廣角端的校正系數(shù)和針對變焦遠距端的校正系數(shù)，對于每一個像素來說，這兩個校正系數(shù)對應(yīng)于到達該光軸中心位置的距離，該距離是在步驟S7的處理中計算的。在步驟S9中，混合比例設(shè)置部分26根據(jù)在該變焦廣角端和該變焦遠距端之間的每一變焦位置來設(shè)置在步驟S8的處理中獲得的兩個校正系數(shù)的混合比例。根據(jù)上述的方程式(4)，在步驟S 10中該增益混合處理部分27以步驟S9的處理設(shè)置的一個預(yù)定混合比例混合在步驟S8的處理中獲得的針對該變焦廣角端的校正系數(shù)和針對該變焦遠距端的校正系數(shù)，以便計算該陰影校正系數(shù)C。
作為至此為止的處理結(jié)果，即使陰影特性在該圖像捕獲透鏡的變焦位置的廣角端和遠距端的兩端有很大不同，也能根據(jù)在該廣角端和該遠距端之間的一個預(yù)定變焦位置確定的一個混合比例來混合該兩個端的兩種類型的校正系數(shù)，容易地計算該陰影校正系數(shù)而不降低該校正精確度。
類似地，即使在在最小值側(cè)和最大值側(cè)的該光圈檔值、聚焦位置、圖像高度、出射光孔位置和選通發(fā)光量的兩端之間的陰影特性大不相同，通過以根據(jù)在該最小值側(cè)和該最大值側(cè)之間的一個預(yù)定位置確定的混合比例混合該兩端的校正系數(shù)，也能夠容易地計算該陰影校正系數(shù)而不降低該校正精度。
在步驟S11中，把增益調(diào)整部分28在步驟S10的處理中計算的陰影校正系數(shù)與針對三色每一個的逐色增益相乘。在步驟S12中，根據(jù)在步驟S11的處理中調(diào)節(jié)了增益的陰影校正系數(shù)，該校正部分29實現(xiàn)了相對于在步驟S1的處理中從成像器件2讀出的每一像素的信號的對于例如對應(yīng)于到該該光軸中心位置的距離的周邊光量的降低的一個校正。
如上所述，即使陰影特性向該圖像平面的上下或左右傾斜，由對距光軸中心位置的距離執(zhí)行上下和左右加權(quán)，也能夠?qū)崿F(xiàn)該圖像信號的上下和左右平衡，該距離是使用由一個多邊形近似的方程式(3)計算的，并且從兩個查詢表24和25對應(yīng)地獲取與該計算距離值對應(yīng)的校正系數(shù)。隨后，以根據(jù)在兩端，即圖像捕獲透鏡的變焦位置的廣角端和遠距端之間的一個預(yù)定位置確定的混合比例來混合該兩個獲得的校正系數(shù)，如此計算該目標陰影校正系數(shù)。結(jié)果是，即使該圖像捕獲透鏡的變焦位置是在該廣角端和遠距端之間的任何位置，該陰影校正系數(shù)也能夠容易地計算而不降低校正精確度。因此能夠以簡單的硬件配置來執(zhí)行滿意的透鏡陰影校正。
查詢表24和25的每一個都由一個數(shù)據(jù)塊組成。另外舉例而言，可以儲存對應(yīng)于三個基色信號(R、G、B)、亮度信號(Y信號)或色差信號(Cb和Cr信號)的值。
在上述內(nèi)容中，基于到該光軸中心位置的距離讀出兩個校正系數(shù)，實時地執(zhí)行陰影校正。此外，當圖像在垂直方向和水平方向之一或二者上稀疏時，能夠類似地實時執(zhí)行陰影校正。
圖10示出一個數(shù)字靜止照相機的成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實例，在一個圖像在垂直方向和水平方向之一或兩個方向都稀疏的一個情況中，通過根據(jù)對于該光軸中心位置的方向而讀出一個校正表，該數(shù)字靜止照相機帶有用于實時校正周邊光量的降低的功能。圖10中與圖3對應(yīng)的部件以對應(yīng)的參考數(shù)字表示，由此省略對應(yīng)的說明。除了在該距離計算部分23之內(nèi)新提供了轉(zhuǎn)換部分52之外，圖10示出的構(gòu)形與圖3的完全相同。
根據(jù)上述的方程式(3)，距離計算部分23從其中該上下和左右加權(quán)部分22執(zhí)行上下和左右距離加權(quán)并且該距離平衡處理部分41實現(xiàn)距離平衡的數(shù)據(jù)來計算到達該光軸中心位置的距離d。隨后，該距離計算部分23使得該轉(zhuǎn)換部分52根據(jù)從終端51提供的稀疏信息(該稀疏速率的倒數(shù))轉(zhuǎn)換該距離d的值。
現(xiàn)參考圖11中的流程圖描述由具有圖10示出的成像系統(tǒng)的數(shù)字靜止照相機執(zhí)行的一個陰影校正處理。
步驟S21到S26的處理與圖9的步驟S1到S6的上述處理完全相同，因此省略其描述。被捕獲圖像的每一像素的信號被讀出，根據(jù)對應(yīng)于每一像素的水平計數(shù)值和垂直計數(shù)值計算該光軸中心位置信息數(shù)據(jù)，當從該光軸中心位置觀察時執(zhí)行上下和左右距離的加權(quán)，并且當出現(xiàn)彩色陰影時實現(xiàn)距離平衡。
步驟S27中，距離計算部分23根據(jù)上述公式(3)從其中在步驟S23的處理中執(zhí)行了上下和左右加權(quán)的數(shù)據(jù)和在步驟S25和S26的處理結(jié)束時實現(xiàn)距離平衡的數(shù)據(jù)來計算到達該光軸中心位置的距離d。該轉(zhuǎn)換部分52根據(jù)從該終端51提供的稀疏信息轉(zhuǎn)換該距離d的計算值。
步驟S28到S31的處理與圖9的步驟S9到S12的上述處理完全相同，因此省略其描述。即根據(jù)每一像素到該光軸中心位置的距離獲得針對該變焦廣角端的校正系數(shù)和針對該變焦遠距端的校正系數(shù)，在步驟S27的處理中轉(zhuǎn)換這些系數(shù)，并且以一個預(yù)定的混合比例混合這些系數(shù)，從而計算陰影校正系數(shù)。隨后，調(diào)整陰影校正系數(shù)的增益，并且根據(jù)陰影校正系數(shù)而對應(yīng)于到達光軸中心位置來作出相對于每一像素的讀出信號的該周邊光量降低的校正。
如上所述，即使已被執(zhí)行了該圖像的稀疏，該轉(zhuǎn)換部分52也將把該計數(shù)值轉(zhuǎn)換成其中未執(zhí)行稀疏的狀態(tài)中的一個計數(shù)值，并且能夠正確地確定距該光軸中心位置的距離。結(jié)果是能夠執(zhí)行透鏡陰影的滿意校正。
在圖3和圖10示出的查詢表24和25中，預(yù)先存儲了一個用于例如校正在該變焦廣角端的周邊光線量的降低的校正系數(shù)表，以及一個用于例如校正在該變焦遠距端的周邊光線量的降低的校正系數(shù)表。另外，還可以根據(jù)到達該光軸中心位置的距離值計算用于校正該周邊光量的降低的一個校正系數(shù)。
圖12示出一個數(shù)字靜止照相機的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實例，該數(shù)字靜止照相機帶有通過根據(jù)到達該光軸中心位置的距離值計算校正系數(shù)而用于實時校正周邊光量的降低的功能。圖12中與圖3對應(yīng)的部件以對應(yīng)的參考數(shù)字表示，由此省略對應(yīng)的說明。除了提供校正函數(shù)計算部分61和62取代查詢表24和25之外，圖12示出的結(jié)構(gòu)與圖3的結(jié)構(gòu)完全相同。
校正函數(shù)計算部分61和62根據(jù)由該距離計算部分23計算的到達該光軸中心位置的距離數(shù)據(jù)來計算用于例如校正在該變焦廣角端的周邊光量的降低的一個校正系數(shù)，以及用于例如校正在該變焦遠距端的周邊光量的降低的一個校正系數(shù)。
現(xiàn)參考圖13的流程圖描述由具有圖12示出的成像系統(tǒng)的數(shù)字靜止照相機執(zhí)行的一個陰影校正處理。
步驟S41到S47的處理與圖9的步驟S1到S7的上述處理完全相同，因此省略其相應(yīng)的描述。即，讀出被捕獲圖像的每一像素的信號，根據(jù)對應(yīng)于每一像素的水平計數(shù)值和垂直計數(shù)值來計算該光軸中心位置信息數(shù)據(jù)，執(zhí)行上下和左右距離的加權(quán)，當出現(xiàn)彩色陰影時實現(xiàn)距離平衡，并且針對每一像素計算到達該光軸中心位置的距離。
在步驟S48中，校正函數(shù)計算部分61和62計算針對變焦廣角端的一個校正系數(shù)和針對變焦遠距端的一個校正系數(shù)，對于每一個像素來說，這兩個校正系數(shù)對應(yīng)于到達該光軸中心位置的距離，該距離是在步驟S47的處理中計算的。
步驟S49到S52的處理與圖9的步驟S9到S12的上述處理完全相同，因此省略其描述。即，作為以預(yù)定的混合比例混合的步驟S48的處理中計算的針對該變焦廣角端的校正系數(shù)和針對該變焦遠距端的校正系數(shù)的結(jié)果，計算該陰影校正系數(shù)。隨后，調(diào)整陰影校正系數(shù)的增益，并且根據(jù)該陰影校正系數(shù)而對應(yīng)于到光軸中心位置的距離來執(zhí)行對于每一像素的讀出信號的該周邊光量降低的校正。
如上所述，即使沒有存儲該校正系數(shù)表格，該校正函數(shù)計算部分61和62也能夠分別地計算針對該變焦廣角端的校正系數(shù)和針對該變焦遠距端的校正系數(shù)。結(jié)果是能夠使用該計算的校正系數(shù)滿意地執(zhí)行透鏡陰影的校正。
在上述內(nèi)容中，該陰影校正部分4被提供在該攝像機信號處理部分5的一個前級。另外例如如圖14所示，該陰影校正部分4可被提供在該攝像機信號處理部分5的后級。在此情況中，在把該圖像信號分成該攝像機信號處理部分5中的亮度信號(Y)和色差信號(Cb和Cr)之后執(zhí)行陰影校正。因此，能夠獨立地執(zhí)行對于該亮度信號和該色差信號的處理，例如對于該亮度信號執(zhí)行周邊光量的降低的校正和對于色差信號執(zhí)行彩色模糊校正。
例如在圖15中所示，陰影校正部分4也可以在該攝像機信號處理部分5中的該彩色內(nèi)插處理部分71的一個后級提供。在此情況中，當由該彩色內(nèi)插處理部分71內(nèi)插處理來收集針對全部像素的三基色信號(R、G、B)時，執(zhí)行一個陰影校正處理。隨后，被執(zhí)行了陰影校正處理的三基色信號(R′、G′、B′)被該同時處理部分72處理，以變?yōu)橥瑫r的信號，并且形成輸出的圖像信號(Y/C信號)。
而且如圖16所示，在具有多個成像器件2-1到2-3的該裝置中，可以針對從成像器件2-1到2-3的每一個讀出的每一個像素的信號執(zhí)行一個陰影校正處理。
在上述內(nèi)容中，即使該陰影特性被上下或右左地傾斜于該圖像平面，也能夠利用簡單的硬件配置來校正該陰影特性的上下和左右的不平衡。
對于該圖像捕獲透鏡的變焦位置、光圈檔值、聚焦位置、圖像高度、出射光孔位置和選通發(fā)光量之一，該陰影特性曲線在最小值側(cè)和最大值側(cè)的兩端之間大不相同，由獲得或計算兩種類型的校正系數(shù)，即關(guān)于該最小值側(cè)的一個校正系數(shù)和關(guān)于該最大值側(cè)的一個校正系數(shù)，并且通過以根據(jù)在該最小值側(cè)和該最大值側(cè)之間的一個預(yù)定的位置確定的一個混合比例混合這兩個校正系數(shù)而計算一個目標陰影校正系數(shù)，則能夠在不降低校正精確度的條件下利用簡單的硬件配置而容易地計算該校正系數(shù)。
在上述內(nèi)容中，是通過把捕獲靜止圖像的一個數(shù)字靜止照相機用作一個實例給出的描述。當然，通過利用這些特征以便能夠?qū)崟r地計算一個距離，本發(fā)明還可以用于捕獲運動圖像的數(shù)字視頻攝像機。
如上所述，盡管這些系列的處理能夠由硬件執(zhí)行，但是這些處理還可以通過軟件執(zhí)行。例如在此情況中的具有圖3、10、12和14至16的成像系統(tǒng)的數(shù)字靜止照相機由圖17示出的個人計算機100實現(xiàn)。
在圖17中，一個CPU(中央處理單元)101根據(jù)存儲在ROM(只讀存儲器)102中的程序或從存儲部分108裝入RAM(隨機存取存儲器)103的程序來執(zhí)行各種處理。而且例如在該RAM 103中，按照適當?shù)姆绞酱鎯υ揅PU 101執(zhí)行各種處理所需的數(shù)據(jù)。
CPU 101、ROM 102和RAM 103通過總線104彼此互連。而且一個輸入/輸出接口105被連接到總線104。
與輸入/輸出接口105連接的是包括鍵盤、鼠標等的輸入部分106；包括顯示單元的輸出部分107；存儲部分108；和一個通信部分109。該通信部分109通過一個網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行通信處理。
而且一個驅(qū)動器110按照需要連接到該輸入/輸出接口105。例如磁盤、光盤、磁光盤或半導(dǎo)體存儲器的一個可移動的介質(zhì)111按照需要裝入該驅(qū)動器110，并且按照需要從其中讀出的計算機程序安裝到該存儲部分108中。
如圖17所示，安裝到該計算機以用于記錄一個計算機可執(zhí)行程序的記錄介質(zhì)由一個可移動介質(zhì)111組成，該介質(zhì)111包括磁盤(包括軟磁盤)、光盤(包括CD-ROM(光盤只讀存儲器)或DVD(數(shù)字視盤))、磁光盤(包括MD(小型盤)(注冊商標))或半導(dǎo)體存儲器，該記錄介質(zhì)被分配來分別地把程序提供到該裝置的主單元的用戶。而且，該記錄介質(zhì)由包含在該存儲部分108中的其中記錄了程序的ROM 103、硬盤組成，通過被預(yù)先結(jié)合在該裝置的主單元中而提供到用戶。
在此說明書中，用于寫入存儲在一個記錄介質(zhì)中的程序的步驟可以按照寫入的次序按照時間順序執(zhí)行。但是它們不一定按時間順序執(zhí)行而是可以同時或單獨地執(zhí)行。
而且在該說明書中，該系統(tǒng)指定了由多個裝置組成的整個裝置。
能夠根據(jù)本發(fā)明來校正陰影。尤其是能夠在不增加電路規(guī)模和程序規(guī)模以及不降低校正精確度的條件下而校正陰影。
權(quán)利要求
1.用于校正一個捕獲圖像的陰影的圖像處理裝置，所說的圖像處理裝置包括第一距離計算部分，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得部分，用于根據(jù)由所說的第一距離計算部分計算的所說的距離而獲得用于校正所說的圖像陰影的一個校正值；以及一個校正部分，用于根據(jù)由所說的獲得部分獲得的所說的校正值而校正每一個所說的像素的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，其中所說的獲得部分獲得多個所說的校正值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像處理裝置，還包括混合比例設(shè)置部分，用于設(shè)置由所說的獲得部分獲得的所說的多個校正值的混合比例；以及一個混合器部分，用于根據(jù)由所說的混合比例設(shè)置部分設(shè)置的所說的混合比例而混合所說的多個校正值，其中所說的校正部分根據(jù)由所說的混合部分混合的所說的校正值而校正每一個所說的像素的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的圖像處理裝置，其中所說的混合比例設(shè)置部分根據(jù)所說的透鏡變焦位置、聚焦位置、圖像高度、光圈檔值、出射光孔位置和選通發(fā)光量而設(shè)置所說的混合比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，進一步包括一個增益調(diào)整部分，用于調(diào)整由所說的獲得部分獲得的所說的校正值的增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，當所說的圖像由R像素、G像素和B像素三色組成時，進一步包括第二距離計算部分，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正部分，用于把其中所說的G像素被用作一個基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正部分，用于把其中所說的G像素被用作一個基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，當所說的圖像由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素的四色像素組成、或由E像素、R像素、B像素以及G像素的四色像素組成時，所說的圖像處理裝置進一步包括第二距離計算部分，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的Gb像素或所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一平衡增益校正部分，用于把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作一個基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；第二平衡增益校正部分，用于把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作一個基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘；以及第三平衡增益校正部分，用于把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作一個基準的距離增益與所說的Gr像素或所說的E像素的距離平衡增益相乘。
8.利用一個圖像處理裝置校正一個捕獲圖像的陰影的圖像處理方法，所說的圖像處理方法包括步驟第一距離計算步驟，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟，根據(jù)由所說的第一距離計算步驟計算的所說的距離而獲得用于校正所說的圖像陰影的一個校正值；以及一個校正步驟，用于根據(jù)在所說的獲得步驟中獲得的所說的校正值而校正每一個像素的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的圖像處理方法，當所說的圖像由R像素、G像素和B像素的三色像素組成時，進一步包括步驟第二距離計算步驟，用于通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟，把其中所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正步驟，把其中所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的圖像處理方法，當所說的圖像由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素的四色像素組成、或由E像素、R像素、B像素以及G像素的四色像素組成時，所說的圖像處理方法進一步包括第二距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的Gb像素或所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；第二距離平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘；以及第三距離平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的Gr像素或所說的E像素的距離平衡增益相乘。
11.一種記錄介質(zhì)，在其上記錄有執(zhí)行用于校正捕獲圖像陰影的圖像處理裝置的圖像處理的計算機可讀程序，該程序包括第一距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟，根據(jù)由所說的第一距離計算步驟計算的所說的距離而獲得用于校正所說的圖像陰影的一個校正值；以及一個校正步驟，用于根據(jù)在所說的獲得步驟中獲得的所說的校正值而校正每一個像素的信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的其上記錄有計算機可讀程序的記錄介質(zhì)，當所說的圖像由R像素、G像素和B像素的三色組成時，所說的程序進一步包括步驟第二距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟，把其中所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正步驟，把其中所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的其上記錄有計算機可讀程序的記錄介質(zhì)，當所說的圖像由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素的四色像素組成、或由E像素、R像素、B像素以及G像素的四色組成時，所說的程序進一步包括步驟第二距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的Gb像素或所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；第二距離平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘；以及第三平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的Gr像素或所說的E像素的距離平衡增益相乘。
14.一種用于使得計算機執(zhí)行一個圖像處理裝置的校正一個捕獲圖像陰影的圖像處理的程序，該程序包括第一距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個距離增益相乘來計算從該圖像平面中心到每一像素的距離；獲得步驟，根據(jù)由所說的第一距離計算步驟計算的所說的距離而獲得用于校正所說的圖像陰影的一個校正值；以及一個校正步驟，用于根據(jù)在所說的獲得步驟中獲得的所說的校正值而校正每一個所說的像素的信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的程序，當所說的圖像由R像素、G像素和B像素的三色組成時，進一步包括第二距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟，把其中所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；以及第二距離平衡增益校正步驟，把其中所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的程序，當所說的圖像由Gr像素、R像素、B像素以及Gb像素的四色像素組成、或由E像素、R像素、B像素以及G像素的四色像素組成時，所說的圖像處理裝置進一步包括第二距離計算步驟，通過把從圖像平面中心到每一像素的距離由一個根據(jù)所說的Gb像素或所說的G像素的距離增益相乘來計算從所說的圖像平面中心到每一像素的距離；第一距離平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的R像素的距離平衡增益相乘；第二平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的B像素的距離平衡增益相乘；以及第三平衡增益校正步驟，把其中所說的Gb像素或所說的G像素被用作基準的距離增益與所說的Gr像素或所說的E像素的距離平衡增益相乘。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，進一步包括一個轉(zhuǎn)換部分，對應(yīng)于該圖像的稀疏信息對于由所說的距離計算部分計算的距離執(zhí)行一個轉(zhuǎn)換。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，其中所說的獲得部分通過參考一個查詢表而獲得所說的校正值。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的圖像處理裝置，其中所說的獲得部分通過計算來計算所說的校正值。
全文摘要
針對從成像器件讀出的每一像素，通過光軸中心坐標設(shè)置部分和上下和左右加權(quán)部分把對應(yīng)于該像素的水平計數(shù)值和垂直計數(shù)值從信號發(fā)生器提供到一個距離計算部分。在該距離計算部分中，計算到該光軸中心的距離，通過查詢表獲得與該距離對應(yīng)的用于變焦廣角端和用于變焦遠距端的校正系數(shù)。以由一個混合比例設(shè)置部分確定的一個混合比例混合該兩個獲得的校正系數(shù)。由一個增益調(diào)整部分增益調(diào)整該混合的陰影校正系數(shù)，之后提供給一個校正部分。結(jié)果是，對于從成像部分提供的每一個像素的信號執(zhí)行對應(yīng)于到達該光軸中心位置的距離的一個校正。
文檔編號H04N101/00GK1722780SQ20041009424
公開日2006年1月18日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者川西勛, 岡田深雪, 佐藤伸行, 中島健 申請人:索尼株式會社