[發明專利]圖像拾取裝置、圖像處理裝置、圖像處理方法

有效

• 申請號: 201810092364.5
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN108040215B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 畠山弘至
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/357
• 分類號: H04N5/357;G06T5/20;G06T5/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 宿小猛

提供了圖像拾取裝置、圖像處理裝置、圖像處理方法。一種圖像拾取裝置包括獲得原始圖像的圖像拾取元件；存儲單元，存儲根據圖像拾取條件和原始圖像中的位置而不同的第一光學傳遞函數以及圖像恢復濾波器或者被設計為產生第二光學傳遞函數的函數；數據獲得單元，當光圈值小于預定值時所述數據獲得單元獲得第一光學傳遞函數，以及當所述光圈值不小于預定值時，所述數據獲得單元獲得圖像恢復濾波器或者基于被設計為產生第二光學傳遞函數的函數而產生的第二光學傳遞函數；濾波器產生單元，其基于第一或者第二光學傳遞函數產生圖像恢復濾波器；和圖像處理單元，其通過使用圖像恢復濾波器來產生恢復圖像。

本申請是申請日為2014年1月27日、申請號為201480006261.2、名稱為“圖像拾取裝置、圖像處理裝置、圖像處理方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及能夠根據原始圖像產生恢復圖像的圖像拾取裝置和圖像處理裝置。

背景技術

由圖像拾取裝置獲得的原始圖像由于其中包含的圖像模糊分量而劣化，這些圖像模糊分量是由在圖像拾取光學系統中發生的不利影響所引起的。這些不利影響包括各種類型的像差，諸如球面像差、彗形像差、場彎曲、像散以及光衍射。由這些類型的像差所引起的這種圖像模糊成分的存在指的是，當從一點發射的光束不遭受任何像差或者衍射時，該光束不能會聚到另一點，而是細微地圍繞該另一點擴散。這種細微擴散分布被以點擴散函數(PSF)表示。

通過PSF的傅里葉變換獲得的光學傳遞函數(OTF)是關于像差的頻率分量信息并且被以復數表示。分別地，OTF的絕對值(即，幅度分量)被稱為“調制傳遞函數”(MTF)，并且相位分量被稱為“相位傳遞函數”(PTF)。調制分量MTF和相位分量PTF分別是由像差所引起的圖像劣化的幅度分量以及相位分量的頻率特性，并且被以下面的表達式表示，其中相位分量被定義為相位角。

PTF＝tan^-1(Im(OTF)/Re(OTF))

在這個表達式中，符號Re(OTF)和Im(OTF)分別表示OTF的實部和虛部。如上所述，因為圖像拾取光學系統的OTF使得圖像的幅度分量和相位分量劣化，所以，如在彗形像差的情況下所見的，對象的每個點在劣化圖像中不對稱地模糊。在形成圖像的位置由于取決于每個光波長的形成比率的差異而偏移，并且例如根據圖像拾取裝置的譜特性所形成的圖像被獲得作為RGB顏色分量的情況下，發生放大倍率的色差。這指的是R、G和B分量的成像位置彼此偏移，導致取決于波長的每個顏色分量的成像位置偏移，即，由于相移導致的圖像擴散。

作為校正幅度分量MTF和相位分量PTF的劣化的方法，已知使用關于圖像拾取光學系統的OTF的信息進行校正。該方法一般被稱為圖像恢復或者圖像重構。相應地，其中通過使用關于圖像拾取光學系統的OTF的信息來校正劣化的拍攝的圖像的處理在下文中被稱為“圖像恢復處理”。作為一種圖像恢復方法，已知相對于輸入圖像將光學傳遞函數(OTF)的逆特性與圖像恢復濾波器進行卷積的方法，在后面將描述該方法。

對恢復圖像的有效使用需要獲得關于圖像拾取光學系統的OTF更準確的信息。典型的圖像拾取光學系統的OTF根據像高(圖像中的位置)而極大地不同。另外，因為OTF是由復數表示的二維數據，所以OTF具有實部與虛部。當將針對包括三種顏色分量(即，紅(R)、綠(G)和藍(B))的彩色圖像執行圖像恢復處理時，由以下表達式表示具有單個像高的OTF數據：垂直方向的抽頭數×水平方向的抽頭數×2(實部/虛部)×3(RGB)。在該表達式中，“抽頭數”指的是OTF數據的垂直和水平尺寸。針對包括像高、F數(光圈值)、變焦(焦距)和物距的圖像拾取條件的所有項目而保持的這些抽頭數導致大的數據量。為了改變取決于圖像中的位置的恢復特性，希望不是以批方式在頻空間中執行圖像恢復處理，而是在切換恢復濾波器的同時在實空間中執行圖像恢復處理。