攝像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種能夠更換鏡頭單元的攝像設(shè)備，其包括處理單元，其中，所述處理單元用于基于獲取單元所獲取的數(shù)據(jù)來進(jìn)行圖像校正處理。在所述攝像設(shè)備中，所獲取的數(shù)據(jù)包括以離散方式所配置的第一拍攝條件的信息、對(duì)所述第一拍攝條件的各信息設(shè)置的多個(gè)第二拍攝條件的信息、以及與所述第一拍攝條件的信息和所述第二拍攝條件的信息的組合相對(duì)應(yīng)的校正信息。
【專利說明】攝像設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于校正由鏡頭單元的光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如數(shù)字照相機(jī)等的攝像設(shè)備已被用于各種用途，并且提高攝像設(shè)備輸出圖像質(zhì)量的需求日益增強(qiáng)。由用于形成被攝體圖像所采用的攝像鏡頭的光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化，是妨礙圖像的圖像質(zhì)量提高的一個(gè)因素。作為導(dǎo)致圖像劣化的光學(xué)特性的例子，可以給出邊緣光衰減、畸變像差和倍率色像差。這些光學(xué)特性可能根據(jù)鏡頭單元的光學(xué)系統(tǒng)而改變，并且由于近年來要求鏡頭單元的小型化，因而仍難以實(shí)現(xiàn)完全消除了導(dǎo)致圖像劣化的光學(xué)特性的光學(xué)系統(tǒng)。因此，提出了一種用于通過進(jìn)行圖像處理來校正這類圖像質(zhì)量劣化的技術(shù)。
[0003]從圖像完全提取鏡頭的光學(xué)特性非常困難。因此，為了通過高精度的圖像處理來進(jìn)行這類校正，將表示攝像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的、上述校正所使用的光學(xué)校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在攝像設(shè)備中的存儲(chǔ)器中。特別地，在單鏡頭反光數(shù)字照相機(jī)中，必須存儲(chǔ)用于可安裝至該單鏡頭反光數(shù)字照相機(jī)的多個(gè)鏡頭單元(攝像光學(xué)系統(tǒng))的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。另外，即使在同一攝像光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)特性也可能根據(jù)諸如焦距、拍攝距離和光圈值等的光學(xué)參數(shù)而改變。因此，將與多個(gè)光學(xué)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的光學(xué)校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在攝像設(shè)備的存儲(chǔ)器中，從而使得根據(jù)光學(xué)校正數(shù)據(jù)來計(jì)算符合拍攝時(shí)的拍攝條件的校正值。
[0004]在日本特開2005-286482中，保持用作為表示圖像高度(相對(duì)于圖像的中心位置的距離)和畸變像差之間的關(guān)系的圖像高度畸變像差曲線上的離散點(diǎn)的畸變像差數(shù)據(jù)，并且通過根據(jù)畸變像差數(shù)據(jù)所生成的圖像高度畸變像差近似等式來計(jì)算校正數(shù)據(jù)。
[0005]如上所述，光學(xué)特性可能根據(jù)諸如焦距、拍攝距離和光圈值等的光學(xué)參數(shù)而改變。還提出了這樣一種方法，在該方法中，將與在拍攝時(shí)可獲取的所有光學(xué)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的校正值存儲(chǔ)為光學(xué)校正數(shù)據(jù)。然而，利用該方法，光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小將非常大，因而攝像設(shè)備和信號(hào)處理設(shè)備需要大容量的存儲(chǔ)器。
[0006]此外，對(duì)于日本特開2005-286482所述的傳統(tǒng)技術(shù)，仍未能解決在拍攝范圍根據(jù)焦距而改變時(shí)所發(fā)生的、與光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小和校正精度有關(guān)的問題。
[0007]f獻(xiàn)列表
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]PTL 1:日本特開 2005-286482


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一些方面的優(yōu)點(diǎn)是提供一種用于在保持高精度校正的同時(shí)減小光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小的技術(shù)思想。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種攝像設(shè)備，其能夠更換鏡頭單元，所述攝像設(shè)備包括:獲取單元，用于從所述鏡頭單元獲取用于圖像校正處理的數(shù)據(jù)；以及處理單元，用于基于所述獲取單元所獲取的數(shù)據(jù)來進(jìn)行圖像校正處理，其特征在于，所獲取的數(shù)據(jù)包括以離散方式配置的第一拍攝條件的信息、對(duì)所述第一拍攝條件的各信息設(shè)置的多個(gè)第二拍攝條件的信息、以及與所述第一拍攝條件的信息和所述第二拍攝條件的信息的組合相對(duì)應(yīng)的校正信息。
[0012]通過參考以下附圖對(duì)典型實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他特征和方面將顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]包含在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖，示出本發(fā)明的典型實(shí)施例、特征和方面，并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
[0014]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖2是示出光學(xué)校正數(shù)據(jù)的例子的圖。
[0016]圖3A是示出針對(duì)拍攝距離的光學(xué)特性的例子的圖。
[0017]圖3B是示出針對(duì)拍攝距離的校正值的例子的圖。
[0018]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正處理的流程的流程圖。
[0019]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的光學(xué)校正數(shù)據(jù)的圖。
[0020]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的針對(duì)焦距的光學(xué)特性和校正值的例子的圖。
[0021]圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的針對(duì)拍攝距離的光學(xué)特性的圖。
[0022]圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的針對(duì)拍攝距離的校正值的圖。
[0023]圖7C是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的針對(duì)拍攝距離的校正值的圖。
[0024]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的拍攝距離分割點(diǎn)的表。
[0025]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正值的圖。
[0026]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正值的計(jì)算方法的圖。
[0027]圖1lA是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的所生成的校正值的圖。
[0028]圖1lB是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的所生成的校正值的圖。
[0029]圖12A是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正結(jié)果的圖。
[0030]圖12B是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正結(jié)果的圖。
[0031]圖12C是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正結(jié)果的圖。
[0032]圖12D是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正結(jié)果的圖。
[0033]圖12E是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正結(jié)果的圖。
[0034]圖12F是示出根據(jù)本發(fā)明第一典型實(shí)施例的校正結(jié)果的圖。
[0035]圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0036]圖14是示出根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的校正處理的流程的流程圖。
[0037]圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的用于識(shí)別光學(xué)校正數(shù)據(jù)的表的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種典型實(shí)施例、特征和方面。
[0039]下面說明應(yīng)用本發(fā)明的第一典型實(shí)施例。
[0040]攝像設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的例子
[0041]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的攝像設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的框圖。通過鏡頭單元101的攝像光學(xué)系統(tǒng)，在照相機(jī)主單元100內(nèi)的圖像傳感器102上形成被攝體的圖像(未示出)。作為F值拍攝狀態(tài)設(shè)置，控制光圈1la的開口直徑。為了根據(jù)被攝體距離進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)整,通過未示出的自動(dòng)調(diào)焦(AF)機(jī)構(gòu)或者手動(dòng)操作的手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)來控制調(diào)焦透鏡1lb的透鏡位置。鏡頭單元內(nèi)存儲(chǔ)單元1lc存儲(chǔ)通過圖像處理來校正由光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化所需的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。
[0042]在該攝像設(shè)備中，鏡頭單元101可從照相機(jī)主單元100拆卸，從而使得可與其他攝像光學(xué)系統(tǒng)交換。圖像傳感器102將圖像形成光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后，模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器103將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。此后，將數(shù)字信號(hào)輸入至圖像處理單元104。圖像處理單元104配置有光學(xué)校正單元111和用于進(jìn)行預(yù)定處理的其他圖像處理單元112。光學(xué)校正單元111通過進(jìn)行圖像處理，校正由攝像鏡頭的光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化。此外，其他圖像處理單元112進(jìn)行諸如像素插值處理、亮度信號(hào)處理和顏色信號(hào)處理等的一系列顯像處理。
[0043]鏡頭單元控制單元106控制鏡頭單元101并且進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。狀態(tài)檢測(cè)單元107經(jīng)由鏡頭單元控制單元106，獲取攝像光學(xué)系統(tǒng)的諸如焦距、拍攝距離和光圈值等的拍攝時(shí)信息。此外，鏡頭單元控制單元106獲取存儲(chǔ)在鏡頭單元101的鏡頭單元內(nèi)存儲(chǔ)單元1lc中的光學(xué)校正數(shù)據(jù)，并且將該光學(xué)校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元108中。
[0044]光學(xué)校正單元111根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元108中的光學(xué)校正數(shù)據(jù)，生成與通過狀態(tài)檢測(cè)單元107所獲取的拍攝時(shí)信息相對(duì)應(yīng)的校正值。使用該校正值來校正由光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化。
[0045]以預(yù)定格式，將圖像處理單元104處理后的輸出圖像存儲(chǔ)在圖像記錄介質(zhì)109中?？梢栽陲@示單元105上顯示在光學(xué)校正處理之后進(jìn)行了預(yù)定顯示處理的圖像和未進(jìn)行光學(xué)校正處理的圖像。
[0046]系統(tǒng)控制器110進(jìn)行一系列控制處理，并且鏡頭單元控制單元106根據(jù)來自系統(tǒng)控制器110的指示，機(jī)械驅(qū)動(dòng)鏡頭單元101。
[0047]光學(xué)校lH處理
[0048]基于通過根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備所進(jìn)行的圖4所示的光學(xué)校正處理的流程，詳細(xì)說明光學(xué)校正處理。
[0049]光學(xué)校IH數(shù)據(jù)的獲取
[0050]在步驟S201，系統(tǒng)控制器110獲取進(jìn)行光學(xué)校正處理所需的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。如上所述，通過鏡頭單元控制單元106控制該處理，其中，鏡頭單元控制單元106將存儲(chǔ)在鏡頭單元內(nèi)存儲(chǔ)單元1lc中的光學(xué)校正數(shù)據(jù)傳送給照相機(jī)主單元100中的存儲(chǔ)單元108。在啟動(dòng)照相機(jī)時(shí)和在將鏡頭單元101安裝至照相機(jī)主單元100時(shí)，傳送該光學(xué)校正數(shù)據(jù)。此外，在執(zhí)行校正處理時(shí)，將光學(xué)校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元108中。
[0051]圖5示出從鏡頭單元內(nèi)存儲(chǔ)單元1lc傳送至存儲(chǔ)單元108的光學(xué)校正數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。光學(xué)校正數(shù)據(jù)由兩個(gè)區(qū)域，頭區(qū)域(a)和校正值存儲(chǔ)區(qū)域(b)構(gòu)成。
[0052]頭區(qū)域(a)
[0053]頭區(qū)域(a)包括分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a-Ι)、各焦距的信息數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a_2)以及分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)區(qū)域(a_3)。
[0054]代替使得光學(xué)校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與諸如在拍攝時(shí)所獲取的焦距、拍攝距離和光圈值等的所有光學(xué)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的校正值，通過分割并離散地選擇各個(gè)光學(xué)參數(shù)，將與對(duì)象光學(xué)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的校正信息存儲(chǔ)為光學(xué)校正數(shù)據(jù)。將與對(duì)象光學(xué)參數(shù)相關(guān)的信息存儲(chǔ)在分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)區(qū)域(a-3)中，并且將與該光學(xué)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的校正值存儲(chǔ)在校正值存儲(chǔ)區(qū)域(b)中。
[0055]分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a-Ι)是用于記錄離散地存儲(chǔ)的各參數(shù)的點(diǎn)數(shù)量的區(qū)域。
[0056]圖6中的圖示出對(duì)于圖像高度部分1mm和13mm的根據(jù)焦距的邊緣光量的變化特性的例子，并且還示出存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的校正值(分割點(diǎn))的例子。在圖6中，虛線表示作為光學(xué)特性的光量，小方塊表示保持校正值的光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的點(diǎn)，并且實(shí)線表示通過對(duì)校正值進(jìn)行線性插值所獲取的結(jié)果。圖6所示的光量值是將圖像中心部分的光量作為100的值。在該例子中，為了追蹤邊緣光量根據(jù)焦距的變化，將在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中保持的校正值的焦距設(shè)置成5個(gè)點(diǎn)，zO?z4。因此，將“5”存儲(chǔ)在分割點(diǎn)存儲(chǔ)區(qū)域(a-Ι)的焦距分割點(diǎn)數(shù)量zNum中。如上所述，為了追蹤光學(xué)特性針對(duì)光學(xué)參數(shù)的變化，根據(jù)光學(xué)特性設(shè)置分割點(diǎn)，并且在光學(xué)校正數(shù)據(jù)的頭區(qū)域中設(shè)置用于存儲(chǔ)分割點(diǎn)數(shù)量的區(qū)域。因此，可以考慮攝像設(shè)備所要求的校正精度來設(shè)置分割點(diǎn)數(shù)量的最小數(shù)量。
[0057]以焦距作為例子，說明分割點(diǎn)數(shù)量。對(duì)其的說明，還適用于針對(duì)拍攝距離和光圈的情況，因而可以設(shè)置根據(jù)各個(gè)光學(xué)參數(shù)的光學(xué)特性的分割點(diǎn)數(shù)量。在圖5中，將拍攝距離的分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)在拍攝距離分割點(diǎn)數(shù)量dNum中，而將光圈的分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)在光圈分割點(diǎn)數(shù)量fNum中。
[0058]各焦距分割位置處的最短拍攝距離的變化的例子
[0059]圖7A是示出各焦距分割位置處的最短拍攝距離的變化的例子的圖。下述最短拍攝距離表示可以拍攝被攝體圖像的被攝體距離的最小值。在該例子中，在焦距z2時(shí)，最短拍攝距離變成最大值yl，并且在焦距z3時(shí),最短拍攝距離變成最小值y0。在如上所述,最短拍攝距離根據(jù)焦距而變化的情況下，根據(jù)焦距分割點(diǎn)設(shè)置拍攝距離分割點(diǎn)。圖8是示出當(dāng)焦距分割點(diǎn)zO?z4分別存儲(chǔ)拍攝距離分割點(diǎn)時(shí)的拍攝距離值的例子的表。每一個(gè)值均是拍攝距離(cm)的倒數(shù)，而“O”表示無限遠(yuǎn)。在將圖8所示的分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的情況下，將“5”存儲(chǔ)在各焦距的信息數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a-2)中的、各焦距的拍攝距離信息數(shù)量zdNum中，而將根據(jù)焦距的拍攝距離分割點(diǎn)的信息，存儲(chǔ)在圖5中的分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)區(qū)域(a-3)的拍攝距離分割點(diǎn)信息d[0] [O]?d[zdNum-l] [dNum-Ι]中。
[0060]拍攝距離的倒數(shù)和圖像高度部分處的光暈特性
[0061]圖7B中的圖示出圖7A所示的焦距z2的拍攝距離的倒數(shù)和圖像高度部分1mm處的光量特性，并且還示出存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的分割點(diǎn)的例子。通過將存儲(chǔ)校正值的拍攝距離區(qū)域的范圍限制成實(shí)際上可以拍攝圖像的范圍，該圖示出校正值高精度地追蹤根據(jù)拍攝距離的光量特性的狀態(tài)。如上所述，在最短拍攝距離根據(jù)焦距而變化的情況下，通過設(shè)置各焦距處的拍攝距離的分割點(diǎn)，光學(xué)校正數(shù)據(jù)可以對(duì)追蹤光學(xué)特性的校正值進(jìn)行存儲(chǔ)。然而，在最短拍攝距離根據(jù)焦距的變化小的情況下，或者在可以忽略最短拍攝距離的變化的影響的情況下，不必設(shè)置各焦距處的拍攝距離的分割點(diǎn)。在這種情況下，將“I”存儲(chǔ)在各焦距的拍攝距離信息數(shù)量zdNum中，而僅將拍攝距離分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)在d[0] [O]?d[0][dNum-Ι]中。因此，可以進(jìn)一步減小光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小。
[0062]如上所述，針對(duì)各焦距，設(shè)置拍攝距離分割點(diǎn)。同樣，還可以針對(duì)各焦距來設(shè)置光圈分割點(diǎn)。在這種情況下，使用各焦距的光圈信息數(shù)量ZfNum和光圈分割點(diǎn)信息f[0] [O]?f [zfNum-1] [fNum-1]。
[0063]其他分割點(diǎn)數(shù)暈
[0064]圖7C是示出將拍攝距離的分割點(diǎn)數(shù)量設(shè)置成“3”而不是“4”的例子的圖。因此，在考慮針對(duì)光學(xué)特性的校正值的追蹤精度的情況下，可以通過在所要求的校正精度內(nèi)減少分割點(diǎn)來減小光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小。在這種情況下，將“3”存儲(chǔ)在拍攝距離分割點(diǎn)數(shù)量dNum中。
[0065]校IH值存儲(chǔ)區(qū)域(b)
[0066]接著說明校正值存儲(chǔ)區(qū)域(b)。將與存儲(chǔ)在分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)區(qū)域(a-3)中的光學(xué)參數(shù)的各組合相對(duì)應(yīng)的校正值，存儲(chǔ)在校正值存儲(chǔ)區(qū)域(b)中作為校正信息。圖9是示出針對(duì)邊緣光衰減的校正值的例子的圖。虛線表示針對(duì)圖像高度的光量特性，并且小方塊表示將針對(duì)離散圖像高度的光量值存儲(chǔ)為校正值的位置。以下面的方式存儲(chǔ)與離散圖像高度有關(guān)的信息:將分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)在分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a-Ι)的圖像高度分割點(diǎn)數(shù)量hNum中，而將圖像高度值存儲(chǔ)在分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)區(qū)域(a-3)的圖像高度分割點(diǎn)信息h[0]?h[hNum-l]中。通過使得將圖9所示的上述一組圖像高度校正值作為針對(duì)光學(xué)參數(shù)的組合的一個(gè)校正值，校正值存儲(chǔ)區(qū)域(b)存儲(chǔ)針對(duì)存儲(chǔ)在分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)區(qū)域(a-3)中的光學(xué)參數(shù)的分割點(diǎn)的所有組合的校正值。換句話說，如果焦距分割點(diǎn)zNum是5、拍攝距離分割點(diǎn)數(shù)量dNum是3、并且光圈分割點(diǎn)數(shù)量fNum是4，則存儲(chǔ)60個(gè)(5X3X4)校正值。
[0067]需要預(yù)先設(shè)置校正值存儲(chǔ)區(qū)域(b)中各校正值的存儲(chǔ)順序。例如，如圖5所示，將優(yōu)先順序確定為焦距、光圈、拍攝距離，并且因此按照升序來存儲(chǔ)各參數(shù)值。如上所述，通過預(yù)先設(shè)置校正值的存儲(chǔ)順序，可以基于存儲(chǔ)在頭區(qū)域(a)中的分割點(diǎn)數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a-1)、各焦距的信息數(shù)量存儲(chǔ)區(qū)域(a_2)和分割點(diǎn)信息存儲(chǔ)器(a-3)各自中的信息，對(duì)記錄對(duì)象校正值的位置進(jìn)行識(shí)別。
[0068]畸變像差和倍率色像差
[0069]以上說明了針對(duì)邊緣光衰減的校正值。還可以將相同格式的光學(xué)校正數(shù)據(jù)應(yīng)用于畸變像差和倍率色像差。在圖9所示的校正值的例子中，在針對(duì)畸變像差的校正值的情況下，縱軸表示畸變量。另一方面，在針對(duì)倍率色像差的校正值的情況下，可以將縱軸當(dāng)作為色像差量。
[0070]以上說明了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。光學(xué)校正數(shù)據(jù)被配置成可以針對(duì)各光學(xué)參數(shù)來設(shè)置分割點(diǎn)數(shù)量，同時(shí)可以根據(jù)焦距來設(shè)置拍攝距離和光圈的分割點(diǎn)。在這一結(jié)構(gòu)中，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)鏡頭單元的光學(xué)特性而大小被減小至所需的最小程度的、并且具有高精度的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。
[0071]比較例
[0072]作為用于減小光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小的方法，可以通過離散地選擇各光學(xué)參數(shù)，而不是通過存儲(chǔ)所有光學(xué)參數(shù)的校正值，來將根據(jù)所選擇的光學(xué)參數(shù)的校正值存儲(chǔ)為光學(xué)校正數(shù)據(jù)。圖2是示出如何將校正值存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的例子的圖。在該例子中，通過將從廣角端到遠(yuǎn)攝角端的焦距分成四個(gè)點(diǎn)，即，z [O]?z [3]，來離散地存儲(chǔ)焦距，從而使得z [O]表示焦距的廣角端，而z[3]表示焦距的遠(yuǎn)攝角端。類似地，將光圈分成四個(gè)點(diǎn)，即，f[0]?f[3]，并且將拍攝距離分成四個(gè)點(diǎn)，即，d[0]?[d3]，從而離散地存儲(chǔ)它們。如圖2所示，將與頭區(qū)域中所定義的參數(shù)的組合相對(duì)應(yīng)的校正值，順序存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)的校正值存儲(chǔ)區(qū)域中。然后，基于存儲(chǔ)在校正值存儲(chǔ)區(qū)域中的離散校正值，生成符合實(shí)際拍攝條件的校正值。
[0073]這樣，通過離散地存儲(chǔ)校正值，可以減小校正數(shù)據(jù)的大小。然而，由于離散地存儲(chǔ)校正值，因而可能存在校正精度降低并且不能正確地進(jìn)行校正的情況。圖6是示出對(duì)于圖像高度部分1mm和13mm的根據(jù)焦距的邊緣光量的變化特性的例子的圖。虛線表示作為光學(xué)特性的光量，小方塊表示存儲(chǔ)校正值的光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的點(diǎn)，并且實(shí)線表示通過對(duì)校正值進(jìn)行線性插值所獲取的結(jié)果。圖6所示的光量值是以圖像的中心部分的光量為100的值。將存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的校正值的焦距設(shè)置成四個(gè)點(diǎn)，即，zO?z3。如圖6所示，在圖像高度部分1mm和13mm之間，由虛線所表示的針對(duì)焦距的光量的變化特性明顯不同。因此，根據(jù)四個(gè)點(diǎn)zO?z3所生成的校正值包括與實(shí)際光量顯著不同的區(qū)域。在圖6所示的例子中，zO和zl之間的焦距的校正值小于圖像高度部分1mm的實(shí)際光量。在這種情況下，基于小于實(shí)際光量的光量來進(jìn)行校正，因而校正結(jié)果是過校正。
[0074]另一方面，在zl和z2之間的焦距，在圖像高度部分13mm處出現(xiàn)過校正。圖7B和7C是示出分別改變焦距的分割位置zO?z3的例子的圖。通過改變分割位置，可以提高焦距區(qū)域的一個(gè)區(qū)域的校正精度。然而，在其他區(qū)域中精度可能降低。在以上所示例子中，進(jìn)行線性插值以生成離散存儲(chǔ)的校正值之間的校正值。因此，即使采用了使用近似多項(xiàng)式的其他插值方法，如果光學(xué)特性在各焦距時(shí)顯著不同，校正精度同樣降低。
[0075]通過增加離散存儲(chǔ)的光學(xué)參數(shù)的分割點(diǎn)數(shù)量，可以提高校正精度。然而，校正精度和數(shù)據(jù)大小之間的關(guān)系示出所謂的“折衷”關(guān)系。如上所述，就硬件資源而言，該方法對(duì)于單鏡頭反光照相機(jī)尤其有效。這是因?yàn)?，利用該方法，可以存?chǔ)用于可安裝至照相機(jī)的多個(gè)鏡頭單元(攝像光學(xué)系統(tǒng))的光學(xué)校正數(shù)據(jù)，同時(shí)可以減小針對(duì)一個(gè)鏡頭單元的光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小。
[0076]拍攝狀態(tài)信肩、的獲取
[0077]接著，如圖4所示，在步驟S201獲取光學(xué)校正數(shù)據(jù)之后，在步驟S202，系統(tǒng)控制器110獲取拍攝狀態(tài)信息。系統(tǒng)控制器110使得狀態(tài)檢測(cè)單元107獲取諸如拍攝時(shí)的焦距Z、拍攝距離D和光圈F等的信息，其中，它們中的每一個(gè)都用作為進(jìn)行光學(xué)校正所需的光學(xué)參數(shù)。
[0078]校[H值的生成
[0079]然后，在步驟S203，為了生成與用作為拍攝時(shí)的光學(xué)參數(shù)的焦距Z、拍攝距離D和光圈F相對(duì)應(yīng)的校正值，系統(tǒng)控制器110從存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的校正值提取拍攝時(shí)的光學(xué)參數(shù)附近的校正值。具體地，從存儲(chǔ)在光學(xué)校正數(shù)據(jù)中的各個(gè)光學(xué)參數(shù)的分割點(diǎn)信息z[]、d[]、f[]中，系統(tǒng)控制器110分別檢測(cè)滿足下面的條件的“nz”、“nd”和“nf”。
[0080]z [nz] < = Z<z [nz+1]...等式 I
[0081](如果Z> = z [zNum-1]，則 “nz” 為“zNum-2”)
[0082]d[nd] < = 1/D〈d[nd+1]...等式 2
[0083](如果1/D> = d[dNum-l]，則 “nd” 為 “dNum-2”)
[0084]f [nf] < = F<f [nf+1]…等式 3
[0085](如果F〉= f [fNum-Ι]，則 “nf” 為 “fNum-2”)
[0086]然后，系統(tǒng)控制器110從光學(xué)校正數(shù)據(jù)的校正值存儲(chǔ)區(qū)域03)，提取由“似”、“11(1”和“nf ”構(gòu)成的以下8個(gè)模式的校正值“P”。
[0087]P [O] [O] [O]:與(z[nz], d[nd], f [nf])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0088]P[0] [O] [I]:與(z[nz], d[nd], f [nf+1])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0089]P[0] [I] [O]:與(z[nz], d[nd+l], f [nf])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0090]P[0] [I] [I]:與(z[nz], d[nd+l], f [nf+1])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0091]P[l] [O] [O]:與(z[nz+l], d[nd], f [nf])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0092]P[l] [O] [I]:與(z[nz+l], d[nd], f [nf+1])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0093]P[l] [I] [O]:與(z[nz+l], d[nd+l], f [nf])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0094]P[l] [I] [I]:與(z[nz+l], d[nd+l], f [nf+1])相對(duì)應(yīng)的校正值
[0095]接著，在步驟S204，系統(tǒng)控制器110根據(jù)以上所提取的8個(gè)校正值，生成與拍攝時(shí)的拍攝狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的校正值。
[0096]通過對(duì)上述8個(gè)校正值進(jìn)行插值，來執(zhí)行校正值生成方法。圖10是示出該方法的一個(gè)例子的示意圖。在由焦距、拍攝距離和光圈構(gòu)成的三維空間中，表示該8個(gè)校正值“P”和要生成的校正值“Q”。為了生成校正值“Q”，按如下生成與在焦距分割點(diǎn)z[nz]處拍攝時(shí)的拍攝距離“D”和光圈“F”相對(duì)應(yīng)的校正值“Q1 ”。
[0097]Ql = P[O] [O] [O] XSX (1-T)
[0098]+P[O] [O] [I] XSXT
[0099]+P[O] [I] [O] X (1-S) X (1-T)
[0100]+P[0] [I] [I] X (l-s) XT …等式 4
[0101]如圖10所示，上述等式4中的“S”和“T”表示根據(jù)各校正值“P”相對(duì)于校正值“Q1”的位置關(guān)系的權(quán)重系數(shù)。
[0102]接著，按如下生成與焦距分割點(diǎn)z [nz+1]處拍攝時(shí)的拍攝距離“D”和光圈“F”相對(duì)應(yīng)的校正值“Q2”。
[0103]Q2 = P[l] [O] [O] XUX (1-V)
[0104]+P[l] [O] [I] XUXV
[0105]+P[I] [I] [O] X (1-U) X (1-V)
[0106]+P[l] [I] [I] X (1-U) XV …等式 5
[0107]如圖10所示，上述等式5中的“U”和“V”表示根據(jù)各校正值“P”相對(duì)于校正值“Q2”的位置關(guān)系的權(quán)重系數(shù)。
[0108]此后，通過如下地對(duì)校正值“Q1 ”和“Q2”進(jìn)行插值，生成對(duì)象校正值“Q”。
[0109]Q = QlX (1-W)+Q2 Xff …等式 6
[0110]通過這樣，可以根據(jù)拍攝時(shí)的光學(xué)參數(shù)附近的校正值，生成拍攝時(shí)的校正值。另夕卜，如上所述，校正值是如圖9所示的一組多個(gè)圖像高度h0?h4和針對(duì)各圖像高度的校正值。因此，在各圖像高度h0?h4處進(jìn)行上述計(jì)算。在圖1lA的圖中，示出各圖像高度處光學(xué)參數(shù)附近的校正值“P”和所生成的拍攝時(shí)的校正值“Q”之間的關(guān)系。
[0川]光學(xué)校ιΗ
[0112]接著，在步驟S205，系統(tǒng)控制器110基于用作為拍攝時(shí)的校正信息的、所生成的校正值，進(jìn)行光學(xué)校正。如圖1lB所示，所生成的校正值是各圖像高度hO?h4處的離散校正量。因此，通過利用多項(xiàng)式近似校正量，可以獲取針對(duì)圖像高度的校正曲線。
[0113]通過以邊緣光衰減作為例子，說明通過圖像處理的校正方法。首先，針對(duì)校正對(duì)象像素獲取圖像高度，即，相對(duì)應(yīng)圖像的中心位置的距離，并且從所生成的校正曲線獲取對(duì)象圖像高度的光量。接著，獲取該光量的倒數(shù)，并且將根據(jù)所獲取的倒數(shù)的增益應(yīng)用于其的像素值。通過對(duì)圖像中的全部像素進(jìn)行上述處理，可以校正邊緣光衰減。圖12A?12F是示出根據(jù)本發(fā)明的邊緣光衰減校正的效果的圖。圖12A?12F各自示出在圖像中心的亮度為100的情況下拍攝具有均勻亮度的被攝體時(shí)的圖像高度和拍攝時(shí)被攝體圖像的亮度。圖12A示出因光學(xué)系統(tǒng)的特性而發(fā)生邊緣光衰減的狀態(tài)。當(dāng)對(duì)圖像進(jìn)行圖像處理時(shí)，如果光學(xué)校正數(shù)據(jù)的分割點(diǎn)數(shù)量不足、并且不能以適當(dāng)方式追蹤光學(xué)特性，則可能發(fā)生如圖12C?12F所示的圖像的一部分的過校正或者校正不足，因而，這樣可能導(dǎo)致具有不同于被攝體的原始亮度的、不自然的亮度的圖像。相反，如圖12B所示，當(dāng)通過根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備進(jìn)行校正時(shí)，圖像的亮度在全部圖像高度變成約100，因此可以獲取高精度的校正圖像。
[0114]以上說明了邊緣光衰減的校正方法。盡管省略了對(duì)于用于校正畸變像差和倍率色像差的圖像處理的詳細(xì)說明，但是通過獲取針對(duì)圖像高度的校正曲線來進(jìn)行該校正的基本流程與上述的相同。
[0115]這樣，利用根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備，可以高精度地進(jìn)行校正，同時(shí)將光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小減小至所需的最小程度。通過減小光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小，可以減小照相機(jī)中用于存儲(chǔ)光學(xué)校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器容量。另外，當(dāng)將光學(xué)校正數(shù)據(jù)從鏡頭單元傳送給照相機(jī)時(shí)，可以縮短傳送時(shí)間。
[0116]盡管以上說明了與根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備有關(guān)的典型實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)精神的情況下，可以對(duì)根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備進(jìn)行多種變形和修改。
[0117]下面說明應(yīng)用本發(fā)明的第二典型實(shí)施例。
[0118]本典型實(shí)施例涉及一種圖像處理設(shè)備，其被配置成對(duì)攝像設(shè)備所拍攝的圖像進(jìn)行校正，以校正由拍攝該圖像所使用的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化。
[0119]圖13是示意性示出根據(jù)本典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的框圖。
[0120]將通過攝像設(shè)備所拍攝的圖像存儲(chǔ)在圖像記錄介質(zhì)109中。圖像處理單元104由光學(xué)校正單元111和進(jìn)行預(yù)定處理的其他圖像處理單元112構(gòu)成。圖像處理單元104對(duì)存儲(chǔ)在圖像記錄介質(zhì)109中的圖像進(jìn)行圖像處理。光學(xué)校正單元111通過進(jìn)行圖像處理，校正由攝像鏡頭的光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化。此外，其他圖像處理單元112進(jìn)行諸如像素插值處理、亮度信號(hào)處理和顏色信號(hào)處理等的一系列圖像處理。
[0121]將用于校正由光學(xué)特性所導(dǎo)致的圖像劣化的光學(xué)校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元108中。在圖像處理設(shè)備中，通過多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所拍攝的圖像是校正對(duì)象。因此，將用于這多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)校正數(shù)據(jù)以文件格式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元108中。
[0122]將通過圖像處理單元104處理后的輸出圖像以預(yù)定格式存儲(chǔ)在圖像記錄介質(zhì)109中。此外，將通過圖像處理單元104處理后的圖像顯示在顯示單元105上。
[0123]系統(tǒng)控制器110進(jìn)行一系列控制處理。
[0124]基于通過根據(jù)本發(fā)明的攝像設(shè)備所進(jìn)行的、圖14所示的光學(xué)校正處理的流程，詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)校正處理。
[0125]在步驟S301，系統(tǒng)控制器110選擇進(jìn)行光學(xué)校正處理所需的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制器110從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元108中的、與多個(gè)鏡頭有關(guān)的光學(xué)校正數(shù)據(jù)中，選擇拍攝校正對(duì)象圖像的鏡頭的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。因此，圖像處理設(shè)備的存儲(chǔ)單元108還存儲(chǔ)圖15所示的光學(xué)校正數(shù)據(jù)參考表。根據(jù)該表，可以識(shí)別用于校正對(duì)象圖像的鏡頭的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。用于各鏡頭的光學(xué)校正數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與第一典型實(shí)施例所示的光學(xué)校正數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)相同。
[0126]接著在步驟S302，在拍攝校正對(duì)象圖像時(shí)，系統(tǒng)控制器110獲取拍攝時(shí)的諸如焦距、拍攝距離和光圈等的拍攝狀態(tài)信息。在拍攝該圖像時(shí)將該信息存儲(chǔ)在圖像文件中的情況下，系統(tǒng)控制器110通過從該圖像文件讀取該信息來獲取該信息。在沒有將該信息存儲(chǔ)在圖像文件中的情況下，系統(tǒng)控制器110通過使用戶經(jīng)由輸入單元(未示出)輸入信息來獲取該信息。
[0127]在步驟S303 (提取拍攝狀態(tài)附近的校正值)、步驟S304 (生成與拍攝狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的校正值)和步驟S305 (進(jìn)行校正)，分別進(jìn)行在第一典型實(shí)施例的步驟S203、S204和S205中所進(jìn)行的相同處理。
[0128]如上所述，通過使得圖像處理設(shè)備中的光學(xué)校正數(shù)據(jù)具有與第一典型實(shí)施例相同的格式，可以減小光學(xué)校正數(shù)據(jù)的大小，并且可以進(jìn)行高精度的校正。具體地，通過使用能夠設(shè)置各光學(xué)參數(shù)的分割點(diǎn)數(shù)量、還能夠根據(jù)焦距來設(shè)置拍攝距離和光圈的分割點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)光學(xué)特性而大小被減小至所需的最小程度的、具有高精度的光學(xué)校正數(shù)據(jù)。通過將數(shù)據(jù)的大小減小至所需的最小程度，可以減小圖像處理設(shè)備的存儲(chǔ)單元108所需的存儲(chǔ)器容量。另外，通過使用與根據(jù)第一典型實(shí)施例的攝像設(shè)備相同的光學(xué)校正數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)校正結(jié)果與該攝像設(shè)備完全一致的圖像處理設(shè)備。
[0129]其他實(shí)施例
[0130]還可以通過讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以進(jìn)行本發(fā)明的上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)功能的系統(tǒng)或者設(shè)備的計(jì)算機(jī)、以及通過下述方法來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，其中，例如，通過系統(tǒng)或設(shè)備的計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以進(jìn)行上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)功能來執(zhí)行該方法。計(jì)算機(jī)可以包含中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)或者其他電路中的一個(gè)或一個(gè)以上，并且可以包括分離的計(jì)算機(jī)或者分離的計(jì)算機(jī)處理器的網(wǎng)絡(luò)?？梢酝ㄟ^例如網(wǎng)絡(luò)或者存儲(chǔ)介質(zhì)將計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令提供給計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括例如硬盤、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、分布式計(jì)算系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、光盤(諸如緊湊型光盤(CD)、數(shù)字多功能光盤(DVD)或藍(lán)光光盤(BD(注冊(cè)商標(biāo))))、閃存存儲(chǔ)器裝置和存儲(chǔ)卡等中的一個(gè)或多個(gè)。
[0131]盡管參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
[0132]本申請(qǐng)要求2012年3月21日提交的日本專利申請(qǐng)2012-063901的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用包含于此。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像設(shè)備，其能夠更換鏡頭單元，所述攝像設(shè)備包括: 獲取單元，用于從所述鏡頭單元獲取用于圖像校正處理的數(shù)據(jù)；以及 處理單元，用于基于所述獲取單元所獲取的數(shù)據(jù)來進(jìn)行圖像校正處理， 其特征在于，所獲取的數(shù)據(jù)包括以離散方式配置的第一拍攝條件的信息、對(duì)所述第一拍攝條件的各信息設(shè)置的多個(gè)第二拍攝條件的信息、以及與所述第一拍攝條件的信息和所述第二拍攝條件的信息的組合相對(duì)應(yīng)的校正信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其中， 所述第一拍攝條件的信息是與焦距有關(guān)的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其中， 所述第二拍攝條件的信息是與拍攝距離有關(guān)的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其中， 所述第二拍攝條件的信息是與光圈有關(guān)的信息。
5.一種鏡頭單元，其能夠安裝至攝像設(shè)備，所述鏡頭單元包括: 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)用于攝像設(shè)備或信號(hào)處理設(shè)備進(jìn)行的圖像校正處理的數(shù)據(jù)；以及 傳送單元，用于將存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)傳送至所述攝像設(shè)備， 其特征在于，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括以離散方式配置的第一拍攝條件的信息、對(duì)所述第一拍攝條件的各信息設(shè)置的多個(gè)第二拍攝條件的信息、以及與所述第一拍攝條件的信息和所述第二拍攝條件的信息的組合相對(duì)應(yīng)的校正信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鏡頭單元，其中， 所述第一拍攝條件的信息是與焦距有關(guān)的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鏡頭單元，其中， 所述第二拍攝條件的信息是與拍攝距離有關(guān)的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鏡頭單元，其中， 所述第二拍攝條件的信息是與光圈有關(guān)的信息。
9.一種信號(hào)處理設(shè)備,其包括: 獲取單元，用于從外部設(shè)備獲取用于圖像校正處理的數(shù)據(jù)；以及 處理單元，用于基于所述獲取單元所獲取的數(shù)據(jù)來進(jìn)行圖像校正處理， 其特征在于，所獲取的數(shù)據(jù)包括以離散方式配置的第一拍攝條件的信息、對(duì)所述第一拍攝條件的各信息設(shè)置的多個(gè)第二拍攝條件的信息、以及與所述第一拍攝條件的信息和所述第二拍攝條件的信息的組合相對(duì)應(yīng)的校正信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中， 所述第一拍攝條件的信息是與焦距有關(guān)的信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中， 所述第二拍攝條件的信息是與拍攝距離有關(guān)的信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的信號(hào)處理設(shè)備，其中， 所述第二拍攝條件的信息是與光圈有關(guān)的信息。
【文檔編號(hào)】H04N5/225GK104205800SQ201380015735
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月21日
【發(fā)明者】加納明 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社