复原滤波器生成装置以及方法、图像处理装置以及方法、摄像装置、程序以及记录介质的制作方法_3

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MTF低于1.0)或过校正(MTF超过1.0)的可能性。但是,通过复原滤波器生成部84, 将传递函数信息(PSF或者MTF)在多个颜色(R,G,B)间混合,并基于该进行了混合的传递 函数信息(PSF或者MTF),生成进行将调制传递函数MTF平均地接近" 1"的频率校正的复原 滤波器。由此,能够生成抑制了校正不足以及过校正的良好的复原滤波器。即,在不进行相 位校正的情况下,由于不需要对于相位校正所引起的过校正的对应,所以基于在多个颜色 间混合的传递函数信息,生成对亮度系图像数据进行不改变相位分量而改变振幅分量的点 像复原处理的复原滤波器。由此,能够生成良好的复原滤波器。
[0098] <第一实施方式>
[0099] 第一实施方式中的复原滤波器生成部84从由光学系统14的每个颜色的传递函 数信息所表示的多个颜色的每个颜色的相位偏移量中,选择绝对值最小的单色的相位偏移 量,生成以与该所选择的单色的相位偏移量对应的相位校正量来对亮度系图像数据的相位 偏移进行校正的复原滤波器。由此,以对于亮度系图像数据的相位校正在多个颜色的各颜 色中"不会成为过校正"的方式抑制相位偏移的校正量。
[0100] 这里,"不会成为过校正"意味着"作为相位偏移的恢复量的相位校正量的绝对值 不超过相位偏移量的绝对值"。在空间频域中,优选在"多个颜色的各颜色、且各空间频率" 中不会成为过校正。此外,在实际空间中,优选在"多个颜色的各颜色、且亮度系图像数据的 各区域(图像面内的各位置)"中不会成为过校正。
[0101] 以下,具体说明在基于相位传递函数(PTF)而求出相位校正量的情况下的复原滤 波器生成处理例。在本例中,按每个空间频率(w x,《y),从多个颜色的每个颜色的相位偏 移量中选择单色的相位偏移量。
[0102] 图8是表示第一实施方式中的复原滤波器生成处理例的流程的流程图。
[0103] 首先,通过信息取得部82,按多个颜色(R,G,B)的每个颜色取得与光学系统14中 的点像分布对应的传递函数信息(步骤S21)。在本例中,设为取得包括调制传递函数MTF 和相位传递函数PTF的光学传递函数0TF。
[0104] 为了简单进行说明,将多个颜色(R,G,B)的各颜色的相位传递函数PTFr(c〇x, 色的相位传递函数PTFK(c〇x,c〇y)由下式表示。
[0105][算式1]
[0106]
[0107] 这里,0K(?X,《 y)表示多个颜色(R,G,B)的各颜色的相位偏移量。各颜色的 PTFK(cox,co y)是绝对值为"1"的复数。各颜色的相位传递函数PTFK(cox,co y)和各颜色的 调制传递函数MTFK(cox,coy)之积是对各颜色的点像分布函数PSF K(x,y)进行了傅里叶变 换的各颜色的光学传递函数〇TFK(cox,co y)。
[0108] 复原滤波器生成部84按每个空间频率(《x,《 y)判定在多个颜色(R,G,B)的全 部中各颜色的相位偏移量0K(?X,《 y)的符号(+/_)是否相同(步骤S22)。
[0109] 复原滤波器生成部84在多个颜色(R,G,B)的全部中各颜色的相位偏移量0 K(?x, ?y)的符号相同的情况下(步骤S22中"是"的情况下),如由下式表示那样,选择单色的相 位偏移量9 s (?x,《 y)(步骤S23)。
[0110] [算式2]
[0111] 0S(?x,《y) = sign( 0K(?x,《y)) Xmin{| 0 R(?x,《y) I,I 0 G(?x,《y) I, 9 B(Wx,《y) |}
[0112]这里,sign 为符号函数,sign (x) = {1 :x>0, 0 :x = 0,-1 :x〈0}。此外,min 是求出 最小值的函数。
[0113] SP,复原滤波器生成部84按每个空间频率(c〇x,c〇 y),从多个颜色(R,G,B)的每个 颜色的相位偏移量 QK(WX,Wy) = {QR(WX,Wy),QS(>X,W y),QB(WX,Wy)}中,选择绝 对值最小的单色的相位偏移量,作为9 S(?X,《y)。
[0114] 此外,复原滤波器生成部84在多个颜色(R,G,B)中相位偏移量9 K(?x,《y)的 符号不同的情况下(步骤S22中"否"的情况下),如由下式表示那样,作为相位偏移量 0 s(?x,《y)而采用零,从而将相位校正量设定为零(步骤S24)。
[0115][算式 3]
[0116] 0s(〇x,〇y) = 0
[0117] 复原滤波器生成部84判定在对象范围的全部空间频率(cox,co y)中是否进行了步 骤S22~S24的选择处理(步骤S25)。
[0118] 通过根据上述的算式2以及算式3而求出的相位偏移量0s(co x,coy)(以下,称为 "代表相位偏移量"),表示下式的相位传递函数PTFs(c〇 x,《y)(以下,称为"代表相位传递 函数")。
[0119][算式 4]
[0120]
[0121] 复原滤波器生成部84通过计算滤波器系数,使以与上述的代表相位偏移量 0s(c〇 x,《y)对应的相位校正量来对亮度系图像数据的相位偏移进行校正,从而生成复原 滤波器(步骤S26)。换言之,可以说复原滤波器生成部84基于代表相位传递函数PTF S (?x, ?y)计算复原滤波器的相位特性,生成与该特性信息对应的复原滤波器。
[0122] 在复原滤波器为威纳(Wiener)滤波器的情况下,该威纳滤波器的相位特性(表示 "相位校正量")成为代表相位传递函数PTFS(co x,coy)的复共辄。
[0123] 根据本实施方式中的复原滤波器生成部84,从由多个颜色的每个颜色的相位传递 函数PTF R(cox,coy)、PTFG(cox,co y)、PTFB(cox,coy)表示的多个颜色的每个颜色的相位偏移 量0 R(?x,《y)、0s(?x,《 y),0B(?x,《y)中,选择绝对值最小的单色的相位偏移量,生成 具有以与该所选择的单色的相位偏移量对应的相位校正量来对亮度系图像数据的相位偏 移进行校正的功能的复原滤波器。因此,能够容易生成在多个颜色中的哪个颜色中也都不 会成为过校正的复原滤波器。
[0124] 此外,在同一个空间频率中每个颜色的相位偏移量的符号不同的情况下(即,在 实际空间中每个颜色的位置偏移的方向不同的情况下),能够使得不会进行相位校正。这是 因为在亮度系图像数据中不能按每个颜色沿不同的方向移动。另外,此时,也可以基于在多 个颜色间混合的传递函数信息,生成对亮度系图像数据进行不改变相位分量而改变振幅分 量的点像复原处理的复原滤波器。
[0125] <第二实施方式>
[0126] 第二实施方式中的复原滤波器生成部84包括运算部,该运算部将复原滤波器的 抽头数作为输入参数,且按每个空间频率,将复原滤波器的相位校正量的绝对值作为光学 系统中的相位偏移量的绝对值以下而计算复原滤波器的滤波器系数。这样,即使是在抽头 数被限定的情况下,也可靠地不会成为过校正。
[0127] 以下,具体说明在基于光学系统14中的相位传递函数(PTF),作为复原滤波器而 运算威纳滤波器的滤波器系数时的复原滤波器生成处理例。
[0128] 在将复原滤波器的抽头数设为NXN时,复原滤波器的滤波器系数由将c uv设为N 行N列的元素的行列C表示。此外,复原滤波器的复频率特性f(c〇x,c〇 y|C)由下式表示。
[0129][算式 5]
[0130]
[0131] 这里,N为奇数,设为M= (N_l)/2。u、v分别是行、列的索引。
[0132] 如由下式表示那样,通过求出将泛函数J[C]附带s.t. (such that)以下的条件而 进行最小化的行列C,从而生成作为复原滤波器的一例的威纳滤波器。
[0133][算式6]
[0134] minimizeJ[C]s.t.伞(〇x,〇y) 0K(〇x,〇y) < 0,| 伞(〇x,〇y) | < | 0K(〇x, ?y) |,K G {R,G,B}
[0135] 这里,0 K(?x,《y)是由各颜色的相位传递函数PTF^示的各颜色的相位偏移量。 此外,c})(? x,《y)是对于想要生成的复原滤波器的亮度系图像数据的相位校正量。
[0136] s. t.以下是表示基于复原滤波器的对于亮度系图像数据的相位校正不会成为过 校正的条件的条件式。
[0137] 上述的条件式中的前半的{M?x,《y) 9K(?X,《y)彡〇}是,以复原滤波器的对 于亮度系图像数据的相位校正量巾(《 x,《y)的符号与光学系统中的多个颜色(R,G,B)的 每个颜色的相位偏移量0K(? X,《y)成为正负相反的方式,计算滤波器系数的行列C的条 件。即,在多个颜色的各颜色中,沿与相位偏移相反的方向进行相位校正。但是,在多个颜 色(R,G,B)中相位偏移量0 K(c〇x,c〇y)的符号不同的情况下,将相位校正量M?x,《 y) 设定为零。
[0138] 此外,条件式中的后半的{| 《 y) I彡I 9K(?X,《y) |}是,以复原滤波器的 相位校正量的绝对值I巾(《x,《y) I不超过光学系统中的多个颜色(R,G,B)的每个颜色的 相位偏移量的绝对值I 9 K(?x,《y) I的方式,计算滤波器系数的行列C的条件。
[0139] 此外,复原滤波器的复频率特性f(?x,《 y|C)和相位校正量巾(《x,《y)的关系 由下式表示。
[0140][算式 7]
[0141]
[0142] 这里,A(?x,《y)是想要生成的复原滤波器的振幅校正量。
[0143] 此外,泛函数J[C]例如由下式表示。
[0144] 这里,A(cox,coy)是想要生成的复原滤波器的振幅校正量,在本发明中不叙述对于 此的限制条件。此外,泛函数J[C]例如利用由下式表示那样的威纳滤波器的最小化基准。
[0145][算式 8]
[0146] J[C] =ff(||l-f(?x, ?y|C)0TFY(cox, ?y)||2SY(cox, ?y) + ||f(?x, ?y|c) |2Ny(wx,〇y))d〇xd〇y
[0147] 这里,0TFY(cox,coy)、SY(cox,coy)、NY(cox,coy)分别是与亮度系图像数据对应的、 光学传递函数、信号功率、噪声功率。〇TFY是与亮度系图像数据对应的调制传递函数MTFY和 与亮度系图像数据对应的相位传递函数PTF Y之积。MTFY基于多个颜色的每个颜色的调制传 递函数MTFR、MTFS、10^而计算。SY基于多个颜色的每个颜色的信号功率SR、Ss、SB而计算。 NY基于多个颜色的每个颜色的噪声功率N R、\、NB而计算。
[0148] 本实施方式中的复原滤波器生成部84由于包括运算部,该运算部在复原滤波器 的滤波器系数中,"将复原滤波器的抽头数作为输入参数",且按每个空间频率,"将复原滤 波器的相位校正量的绝对值作为光学系统中的相位偏移量的绝对值以下",所以能够可靠 地防止由存在抽头数限制所引起的过校正。若仅仅以相位偏移量不会成为过校正的方式从 多个颜色的每个颜色的相位偏移量选择一个的话,实际上有时会发生由抽头数限制所引起 而计算出成为过校正的滤波器系数的问题。但是,通过以附带相位校正不会成为过校正的 条件来运算复原滤波器的滤波器系数,保证不会产生相位的过校正。此外,由于在滤波器生 成时进行非线性最佳化的处理,所以运算量增大,但在运算部的处理能力高的情况下,从过 校正防止的观点出发,适合本实施方式。
[0149] <第三实施方式>
[0150] 第三实施方式中的复原滤波器生成部84生成以与绿色(G)的传递函数信息对应 的相位校正量来对亮度系图像数据的相位偏移进行校正的复原滤波器。信息取得部82取 得多个颜色中的至少绿色(G)的传递函数信息。信息取得部82也可以只取得绿色(G)的 传递函数信息。
[0151] 一般,摄像装置的光学系统重视在多个颜色(R,G,B)中对视觉特性影响最大的绿 色(G)而被设计。此外,若限定于在视觉上重要的低空间频率,则绿色(G)的相位偏移量倾 向于最小。因此,若以只基于由绿色(G)的传递函数信息表示的相位偏移量来可靠地对绿 色(G)的相位偏移量进行校正的方式生成复原滤波器,则关于绿色(G)以外的颜色(R,B) 的相位偏移,也能够大致防止过校正。
[0152] 尤其,在光学系统14中,在绿色(G)的相位偏移量比其他的颜色的相位偏移量小 的情况下,优选以与绿色(G)的传递函数信息对应的相位校正量来对亮度系图像数据的相 位偏移进行校正。即,在光学系统14中,在绿色(G)的相位偏移量比其他的颜色的相位偏 移量小的情况下,若以可靠地对绿色(G)的相位偏移量进行校正的方式生成复原滤波器, 则关于绿色(G)以外的颜色(R,B)的相位偏移,也能够防止过校正。
[0153] 此外,由于只基于绿色(G)的传递函数信息而设计复原滤波器的相位校正功能, 所以不能完美地防止过校正,但由于能够减小运算量,所以在运算部的处理能力低的情况 下,适合本实施方式。
[0154] <第四实施方式>
[0155] 本实施方式中的信息取得部82通过对R、G、B的每个颜色的点像分布函数 {PSF R(x,y),PSFjx,y),PSFB(x,y)}分别进行傅里叶变换,计算R、G、B的每个颜色的光学 传递函数{〇TF R(x,y),0TFG(x,y),0TFB(x,y)}。在光学传递函数{0TF R(x,y),0TFG(x,y), 0TFB(x,y)}中,包括R、G、B的每个颜色的振幅传递函数{MTF R(cox,coy),MTFG(cox,co y), MTFB(cox,coy)}和 R、G、B 的每个颜色的相位传递函数{PTFR(cox,coy),PTF G(cox,coy), PTFB〇x,《 y)}。
[0156] 此外,本实施方式中的复原滤波器生成部84在使复原滤波器不进行相位校正的 情况下,将通过摄像部18(摄像单元)拍摄被摄体而得到的多个颜色的每个颜色的图像(R 图像、G 图像、B 图像)的各个振幅传递函数{MTFR(cox,coy),MTF s(cox,coy),MTFB(cox,co y)} 进行混合,从而计算与亮度系图像数据对应的振幅传递函数MTFY (co x,《 y),并基于该振幅 传递函数MTFY(cox,co y)而计算滤波器的系数(行列x)。<
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