[發(fā)明專(zhuān)利]圖像處理設(shè)備及圖像處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210370119.9
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103198453A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 加納明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佳能株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): G06T5/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T5/00;H04N5/232;H04N1/60
• 代理公司: 北京怡豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11293
• 代理人: 遲軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理設(shè)備及圖像處理方法，更具體地說(shuō)，涉及一種使用圖像恢復(fù)處理來(lái)校正劣化圖像的圖像處理設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

由于信息的數(shù)字化使得能夠?qū)D像作為信號(hào)值來(lái)處理，因此提出了針對(duì)所感測(cè)到的圖像的各種校正處理方法。具體地說(shuō)，當(dāng)被攝體被數(shù)字?jǐn)z像機(jī)感測(cè)并成像時(shí)，所獲得的圖像或多或少會(huì)由于光學(xué)成像系統(tǒng)的像差(aberration)而劣化。

圖像的模糊成分的原因包括光學(xué)系統(tǒng)的球面像差、彗形像差、像場(chǎng)彎曲及像散。由于這些像差而導(dǎo)致的圖像的模糊成分中的各模糊成分指示從被攝體的一點(diǎn)發(fā)出的光束有擴(kuò)散地形成到圖像中，而該光束應(yīng)當(dāng)在沒(méi)有任何像差或者任何衍射影響的情況下會(huì)聚到成像平面上的一點(diǎn)中。在光學(xué)術(shù)語(yǔ)中，這種狀態(tài)稱(chēng)作PSF(點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù))，但是在圖像術(shù)語(yǔ)中，將被稱(chēng)作模糊成分。圖像的模糊可以指示散焦圖像，但在這里指示即使圖像對(duì)焦，也由于光學(xué)系統(tǒng)的以上像差的影響而模糊的圖像。另外，由于光學(xué)系統(tǒng)的軸上色差、彩色的球面像差、及彩色的彗形像差而導(dǎo)致的彩色圖像上的彩色鑲邊可以被視為在不同波長(zhǎng)處模糊的不同方式。此外，由光學(xué)系統(tǒng)的倍率色差引起的橫向上的彩色鑲邊可以被視為由于針對(duì)各個(gè)光波長(zhǎng)的圖像感測(cè)倍率差異而導(dǎo)致的位移或相移。

通過(guò)PSF的傅里葉變換而獲得的OTF(光學(xué)傳遞函數(shù))是通過(guò)復(fù)數(shù)來(lái)表達(dá)的像差的頻率成分信息。OTF的絕對(duì)值，即，振幅分量稱(chēng)作MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))，而相位分量稱(chēng)作PTF(相位傳遞函數(shù))。也就是說(shuō)，MTF和PTF分別是由于像差而導(dǎo)致的圖像劣化的振幅分量和相位分量的頻率特性。在這種情況下，通過(guò)式(1)將相位分量表示為相位角：

PTF＝tan^-1(Im(OTF)/Re(OTF))...(1)

其中，Re(OTF)和Im(OTF)分別表示OTF的實(shí)部和虛部。

如上所述，光學(xué)成像系統(tǒng)的OTF引起圖像的振幅分量和相位分量的劣化。由于該原因，劣化圖像如同彗形像差地在被攝體的各點(diǎn)處非對(duì)稱(chēng)地模糊。

作為校正振幅(MTF)和相位(PTF)的劣化的方法，已知一種通過(guò)使用光學(xué)成像系統(tǒng)的OTF的信息來(lái)校正這些劣化的方法。該方法由術(shù)語(yǔ)“圖像恢復(fù)”和“圖像復(fù)原”來(lái)稱(chēng)謂。通過(guò)使用光學(xué)成像系統(tǒng)的OTF的信息來(lái)校正圖像中的劣化的處理將被稱(chēng)作圖像恢復(fù)處理或恢復(fù)處理。

以下是圖像恢復(fù)處理的概要。假定g(x，y)為劣化圖像，f(x，y)為原始圖像，h(x，y)為通過(guò)光學(xué)傳遞函數(shù)的傅里葉逆變換而獲得的PSF，下面給出的式(2)成立：

g(x，y)＝h(x，y)*f(x，y)...(2)

其中，*表示卷積，(x，y)表示圖像上的坐標(biāo)。

在通過(guò)傅里葉變換將該式轉(zhuǎn)換成頻率面上的表示形式時(shí)，其變成如由式(3)所表示的各頻率的乘積的形式：

G(u，v)＝H(u，v)·F(u，v)...(3)

其中，H為通過(guò)PSF的傅里葉變換而獲得的函數(shù)，因此表示OTF，(u，v)表示二維頻率面上的坐標(biāo)，即，頻率。

也就是說(shuō)，為了根據(jù)所感測(cè)到的劣化圖像來(lái)獲得原始圖像，式(3)的兩側(cè)可以除以H，如由下面給出的式(4)所表示的。

G(u，v)/H(u，v)＝F(u，v)...(4)

通過(guò)傅里葉逆變換將F(u，v)返回到實(shí)平面可以獲得作為恢復(fù)圖像的原始圖像f(x，y)。

假定R是通過(guò)式(4)中的1/H的傅里葉逆變換而獲得的值，還可以通過(guò)對(duì)實(shí)平面上的圖像進(jìn)行卷積處理來(lái)獲得原始圖像，如由式(5)所表示的：

g(x，y)*R(x，y)＝f(x，y)...(5)

其中，R(x，y)稱(chēng)作圖像恢復(fù)濾波器。然而，實(shí)際圖像包括噪聲成分。由于該原因，使用通過(guò)按以上方式對(duì)OTF求完全倒數(shù)而生成的圖像恢復(fù)濾波器，將會(huì)將噪聲成分與劣化圖像一起放大。因此，通常不能獲得合適的圖像。對(duì)此，例如，已知一種根據(jù)圖像信號(hào)與噪聲信號(hào)之間的強(qiáng)度比來(lái)抑制圖像的高頻側(cè)的恢復(fù)率的方法，諸如使用維納濾波器的方法。作為校正圖像的彩色鑲邊成分的劣化的方法，例如，通過(guò)校正以上模糊成分來(lái)校正劣化，以使得使模糊量對(duì)于圖像的各個(gè)顏色成分一致。

在這種情況下，由于OTF根據(jù)諸如變焦位置和光圈直徑的圖像感測(cè)條件而變化，因此必須相應(yīng)地改變用于圖像恢復(fù)處理的圖像恢復(fù)濾波器。