[發明專利]圖像處理設備和圖像處理方法以及數據處理設備和數據處理方法

有效

• 申請號: 200980149785.6
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN102246505A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 菊地智惠
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G06T5/20;H04N5/225;H04N101/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術領域

本發明涉及對劣化了的所拍攝圖像進行校正的圖像處理設備和圖像處理方法以及數據處理設備和數據處理方法。

背景技術

已知存在以下的圖像恢復處理：該圖像恢復處理用于在諸如數字靜止照相機等的攝像設備所拍攝到的圖像發生例如由像差所引起的劣化時，恢復無任何劣化的圖像。作為圖像恢復算法，已知存在通過點擴散函數(PSF)來表現圖像劣化特性并基于該PSF恢復無任何劣化的圖像的方法。

日本特開昭62-127976公開了通過具有PSF的逆特性的濾波處理來校正模糊的發明。此外，日本特開2004-205802公開了根據PSF生成維納(Wiener)濾波器并且使用維納濾波器來恢復劣化圖像的發明。此外，日本特開2000-020691公開了使用攝像設備的特性信息來獲得高質量恢復圖像的發明。

圖像恢復的原理

設(x，y)是幀上的位置坐標，o(x，y)是無任何劣化的圖像(以下稱為被攝體圖像)，z(x，y)是由于離焦、像差和照相機抖動等而劣化了的圖像(以下稱為劣化圖像)，并且p(x，y)是由于模糊而擴散了的點的信息PSF。這三種信息滿足等式(1)。

z(x，y)＝o(x，y)*p(x，y)??…(1)

在等式(1)中，符號“*”表示卷積運算。因此，可以將等式(1)重寫為通過等式(2)所表示的積分公式。

z(x，y)＝∫∫o(x，y)p(x-x′，y-y′)dx′dy′…(2)

如以下的等式(3)所示計算將等式(2)變換到空間頻率(u，v)域上的傅立葉變換。

Z(u，v)＝O(u，v)·P(u，v)??…(3)

其中，Z(u，v)是z(x，y)的頻譜，

O(u，v)是o(x，y)的頻譜，以及

P(u，v)是p(x，y)的頻譜。

注意，P(u，v)是作為相當于PSF的二維傅立葉變換的光學傳遞函數(OTF)的絕對值的調制傳遞函數(MTF)。

如果除劣化圖像z(x，y)以外、還可以利用任意方法檢測作為PSF的p(x，y)，則可以通過計算它們的頻譜并使用通過對等式(3)進行變形所獲得的等式(4)來計算被攝體圖像的頻譜O(u，v)。然后，通過計算利用等式(4)所計算出的頻譜的逆傅立葉變換，可以獲得被攝體圖像o(x，y)。

O(u，v)＝Z(u，v)/P(u，v)…(4)

注意，1/P(u，v)被稱為逆濾波器。

劣化的MTF經常包括值為0的頻率。MTF值為0表示存在由于劣化而未被傳遞(信息丟失)的頻率成分。如果存在MTF值為0的頻率，則不能完全恢復被攝體圖像。因此，MTF的逆濾波器經常包括濾波器系數無窮大的頻率，并且在該頻率處被攝體圖像的頻譜值不定。

為了防止逆濾波器系數無窮大，圖像恢復經常使用通過等式(5)所表示的維納濾波器。

P(u，v)/{|P(u，v)|²+c}…(5)

其中，c是值非常小的常數。

為了根據劣化圖像恢復被攝體圖像，期望獲取到精確的PSF(或OTF、MTF)。

眾所周知，PSF根據像高、變焦、光圈和被攝體位置而變化。因此，提出了根據這些攝像信息來計算PSF并將該PSF反饋至恢復處理的方法。例如，日本特開平4-088765根據被攝體距離估計PSF，并且在恢復圖像劣化時使用該PSF。由于特別關注以下的事實，日本特開2000-020691通過校正使用閃光燈時的PSF來執行恢復處理：在使用閃光燈的情況下的快門打開期間，被攝體的亮度變化大并且不同于在不使用閃光燈(亮度變化均勻)的情況下的快門打開期間的PSF。

在各種參考文獻中公開了恢復處理方法。然而，實際上，這些參考文獻從未公開用什么保持恢復濾波器的數據、要保持何種信息、如何保持該數據以及如何使用該數據創建恢復濾波器。特別地，這些討論均未涉及使用可互換攝像鏡頭的單鏡頭反光照相機，并且未考慮攝像鏡頭和照相機本體的多種組合。

作為最簡單的方法，將包括攝像鏡頭和照相機本體的整體攝像設備的恢復處理信息(恢復濾波器系數、整體攝像設備的PSF數據等)作為數據庫存儲在照相機本體或圖像處理軟件中。然后，在執行恢復處理時，僅需要從該數據庫獲取與攝像條件相對應的恢復處理信息。