专利名称：像差校正设备、像差校正方法和程序的制作方法
技术领域：
本公开涉及像差校正设备，具体地涉及一种校正倍率色差的像差校正设备、用于该像差校正设备中的方法、以及指示计算机执行该方法的程序。
背景技术：
已知通过透镜的光会遭受倍率色差。由于下述事实而发生倍率色差当通过透镜成像时，因为透镜对于不同的波长具有不同的折射率，所以不同颜色的光线以不同的尺度被放大。例如，当拍摄白色点光源的图像时，拍摄的图像在与透镜光轴对应的位置周围显示出彩虹色的同心环。因为在拍摄的图像中倍率色差以彩色光晕的形式出现并导致该图像的质量降低， 所以需要校正该倍率色差。为此，成像设备已设置有通过对拍摄的图像信号进行处理来校正倍率色差的功能。现有技术中的用于校正倍率色差的已知技术之一是这样一种方法在关于由于像差所产生的不希望的偏移(unwanted shift)的信息和透镜的状态之间建立关系，相互关联地存储该信息和透镜状态，并且，使用关于不希望的偏移的信息来执行数据内插(例如，参见 JP-A-8-205181(图 1))。然而，上述的现有技术只有在图像区域的中心与发生倍率色差的部分的中心(下面也称为像差中心)一致时才有效。以围绕光轴的径向方向上的距离的形式表示的图像位置被称为像高。当像高固定时，由于倍率色差产生的色偏移的量也是固定的。因此，只要图像区域的中心与像差中心一致，在关于图像区域的中心对称的像素处的倍率色差可以通过使用相同的校正量进行校正。然而，在实践中，在某些情况中，由于例如与透镜组装操作相关的误差，透镜的光轴可能与图像区域的中心不一致。在这种情况下，像差中心与图像区域的中心不一致，因而相对于图像区域的中心的像高与实际的同心的倍率色差所形成的图案(pattern)的中心不一致。当在这种状态下直接进行上述的相关技术的校正时，图像区域上的某像高处的像素进行了基于不正确的像高的校正，从而导致过度校正或校正不足。为了解决该问题，已知有下述现有技术在变焦透镜的变焦位置改变的情况下拍摄具有在水平和垂直方向中的每一个方向上描绘的两条直线的图表(chart)的图像，并且，基于拍摄的图像来检测图像区域上的光轴的位置或像差中心。在校正倍率色差时，使用关于这样检测的光轴的位置的信息来控制光轴(例如，参见JP-A-2008494692(图3))。
发明内容
然而，在后一现有技术中，用户需要提供只用于校正目的的图表并通过实际操作变焦透镜来改变变焦位置以拍摄该图表的图像，这是麻烦的并且给用户带来较大的负担。 此外，由于该现有技术依赖于用户来检测光轴，所以如果在检测过程中不当地操作成像设备，则可能无法精确地检测像差中心的位置。在这种情况下，将不会实现令人满意的校正。因此，希望在对用户不产生任何负担的情况下高精度地校正在图像区域的中心的
4位置与像差中心的位置不一致时发生的倍率色差。根据本公开的实施例的像差校正设备包括校正数据保持部分，保持关于用于校正倍率色差的校正量的校正数据，该校正数据是针对改变由于倍率色差而引起的色分离量并至少包括像高的像差变化条件的每一种预定组合而提供的；中心位置差异数据保持部分，保持关于图像区域的中心和倍率色差的像差中心的位置之间的差异的中心位置差异数据，该中心位置差异数据是针对改变该差异的预定的差异变化条件的每一种组合而提供的；像差中心计算部分，选择与成像设备中的差异变化条件的组合相对应的中心位置差异数据之一，并且基于所选择的中心位置差异数据来计算像差中心的位置；像高计算部分，计算相对于所述像差中心的位置的被处理像素的像差中心对应像高；倍率色差校正量计算部分，选择与成像设备中的像差变化条件的组合相对应的校正数据之一，并且基于所选择的校正数据来计算倍率色差校正量；以及像素值校正部分，基于计算出的倍率色差校正量来校正被处理像素的像素值。通过根据差异变化条件确定相对于像差中心的位置的倍率色差校正水平，该像差校正设备能够校正在图像区域的中心与像差中心不一致时发生的倍率色差。2.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，像高计算部分，并且倍率色差校正量计算部分基于。像高计算部分可以计算在从所述像差中心到图像区域的每一个顶点的距离是 100%像高的情况下的像差中心对应像高、以及相对于所述像差中心的位置经过被处理像素的径向方向上的像差中心基准100%像高距离，并且倍率色差校正水平计算部分可以基于像差中心基准100%像高距离与对应于从图像区域的中心到图像区域的顶点的距离的 100%像高距离之比来计算倍率色差校正量。这样配置的像高计算部分和倍率色差校正量计算部分可以通过使用对应于最高为100%像高距离的校正数据并且使用一校正量来校正被处理像素，该校正量是基于与离像差中心的距离相对应的适当比值而计算的。当像差中心对应像高大于与从图像区域的中心到图像区域的顶点的距离对应的 100%像高时，倍率色差校正量计算部分可以选择与包括被100%像高替换的像差中心对应像高的当前像差变化条件的组合对应的校正数据之一。这样配置的倍率色差校正量计算部分能够通过使用与所述100%像高对应的校正量来校正像差中心对应像高大于所述100% 像高的被处理像素处的倍率色差。校正数据保持部分可以保持与最高为预定值的像高对应的校正数据，该预定值大于与从图像区域的中心到图像区域的顶点的距离对应的100%像高。这样配置的校正数据保持部分允许基于与该像差中心对应像高相对应地保持的校正数据来校正像差中心对应像高大于所述100%像高的被处理像素处的倍率色差。透镜控制信息可以表示透镜部分中的一个或多个预定的可移动部件的控制状态。 这样配置的透镜控制信息允许根据透镜部分中的预定的可移动部件的控制状态、基于校正数据和中心位置偏移数据来校正倍率色差。中心位置差异数据保存部分可以保持表示不同像差中心的位置的差异的多组中心位置差异数据中的、在经过由像素值校正部分执行的像素值校正的被处理像素处提供最小量的残余像差的中心位置差异数据。以这种方式，可以选择预先设置的中心位置差异数据中的最佳中心位置差异数据，并且允许中心位置差异数据保持部分保持该最佳中心位置差异数据。本公开的实施例可以在对用户不产生任何负担的情况下高精度地校正在图像区域的中心的位置与像差中心的位置不一致时发生的倍率色差。
图1示出本公开实施例中的可携式摄像机的示例性配置；图2示出本公开实施例中的摄像机信号处理器的示例性配置；图3A和IBB将发生倍率色差的基本图案与由于透镜的个体产品变化而发生倍率色差的图案进行比较；图4示出本公开第一实施例中的倍率色差校正器的示例性配置；图5示出本公开第一实施例中的倍率色差校正数据表的示例性结构；图6示出中心位置差异数据表的示例性结构；图7是示出创建中心位置差异数据表的示例性过程的流程图；图8A和8B示出用于创建中心位置差异数据表的图表图像的例子；图9以图解的方式示出提取拍摄的图表图像中的对应于图形图像部分的块状图像区域的处理；图10以图解的方式示出确定针对某些组的图形图像部分确定的像差向量的相交点的处理；图11示出由本公开第一实施例中的倍率色差校正器执行的示例性处理；图12示出由本公开第一实施例中的倍率色差校正器执行的示例性处理；图13示出本公开第一实施例中的计算倍率色差校正量的示例性过程；图 14 示出 100%像高外区域(extra-100% image height region)的例子；图15示出本公开第二实施例中的倍率色差校正数据表的示例性结构；图16示出本公开第二实施例中的计算倍率色差校正量的示例性过程；图17示出由本公开第三实施例中的倍率色差校正器执行的示例性处理；图18示出本公开第三实施例中的计算倍率色差校正量的示例性过程；图19A和19B描述本公开第三实施例中的像差中心基准100%像高距离；图20A至20D以图解的方式示出本公开第四实施例中的预先设置的一组示例性中心位置差异数据表；以及图21A至21D以图解的方式示出本公开第四实施例中的预先设置的另一组示例性中心位置差异数据表。
具体实施例方式下面将描述实施本发明的形式(下文中称为实施例)。将按照以下顺序进行描述。1.第一实施例(为了校正像高大于100%像高的图像区域中的倍率色差，使用与 100%像高对应的校正数据)2.第二实施例(为了校正像高大于100%像高的图像区域中的倍率色差，使用与大于或等于仿真中确定的100%像高的像高对应的校正数据)
3.第三实施例(为了校正倍率色差，基于100%像高与要处理的像素的像高之比来计算校正量)4.第四实施例(为了校正倍率色差，提供多个校正数据表，并且使用提供最小量的残余色差的校正数据表)<1.第一实施例>图1示出作为实现本公开实施例的成像设备的例子而呈现的可携式摄像机的示例性配置。可携式摄像机100包括光学透镜部分101、摄像机控制器102、光电转换器103、 摄像机信号处理器200、图像信号处理器104、图像输入/输出部分105、显示部分106、音频处理器107、音频输入/输出部分108、操作输入部分109和通信部分110。可携式摄像机 100还包括CPU (中央处理单元)111、RAM (随机存取存储器)112、ROM (只读存储器)113、介质驱动器115和电源114。光学透镜部分101包括以下内置的部件用于拍摄被摄体的图像的透镜组、光圈调整机构、调焦机构、变焦机构、快门机构和手抖校正机构。摄像机控制器102从CPU 111 接收控制信号，并且产生要提供给光学透镜部分101的控制信号。摄像机控制器102向光学透镜部分101提供所产生的控制信号，以执行变焦控制、聚焦控制、快门控制、曝光控制和其它控制操作。光电转换器103由成像装置形成，通过光学透镜部分101的图像被聚焦在光电转换器103的成像面上。例如，成像装置可以是(XD(电荷耦合器件)传感器或CM0S(互补金属氧化物半导体)传感器。光电转换器103将聚焦在成像面上的被摄体图像转换为图像信号，并且将该图像信号提供给摄像机信号处理器200。输入到摄像机信号处理器200的图像信号承载所谓的原始(raw)图像数据，即，没有经过去马赛克(demosaicking)或其它色内插处理的数据。摄像机信号处理器200对原始数据格式的图像信号执行必要的图像信号处理，例如上述的色内插和各种其它的校正操作。在本公开的实施例中，摄像机信号处理器200执行用于校正倍率色差的图像信号处理。 由摄像机信号处理器200处理的图像信号被提供给图像信号处理器104。图像信号处理器104对提供的图像信号执行主要与例如显示、记录和再现操作有关的图像信号处理。例如，图像信号处理器104可以对输入的图像信号执行基于MPEG(运动图片专家组)或任何其它压缩方案的图像压缩。图像信号处理器104可以产生预定格式的图像信号，并且经由图像输入/输出部分105将该图像信号输出到外部设备。图像输入/输出部分105还允许通过其从外部设备输入预定格式的图像信号。图像信号处理器104可以转换通过图像输入/输出部分105输入的图像信号的大小，或者以其它方式处理该图像信号并在显示部分106上显示转换后的图像信号。图像信号处理器104还可以将通过图像输入/输出部分105输入的图像信号转换为要记录的图像数据，并且例如经由CPU 111将该图像数据提供给介质驱动器115。包括音频处理器107和音频输入/输出部分108的可携式摄像机100可以输入和输出音频信号。音频输入/输出部分108是用来输入和输出音频信号的部分。通过音频输入/输出部分108输入的音频信号首先在音频处理器107中进行必要的音频信号处理。例如，该音频信号经过基于预定的音频压缩编码方案的压缩。音频输入/输出部分108还可以将从音频处理器107提供的预定格式的音频信号输出到外部设备。
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在这种情况下，CPU 111可以将从图像信号处理器104提供的压缩图像信号和从音频处理器107提供的压缩图像音频信号进行组合，以形成预定格式的图像/音频文件。例如，这里使用的图像/音频文件是被格式化为使得与视频图像同步地再现音频的视频图像文件。在CPU 111的控制下，图像/音频文件中的数据例如作为写入数据被提供给介质驱动器115。介质驱动器115可以与CPU 111协作将数据写入到介质(记录介质)116的物理层或任何其它部分以及从该介质116的物理层或任何其它部分读取数据。例如，介质116 是磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器。例如，介质116可以是永久性地内置于可携式摄像机100中的介质。或者，介质116可以是符合预定标准的介质，并且该介质能够被加载到可携式摄像机100以及从可携式摄像机100卸载。介质驱动器115接收要记录在文件中或者以其它方式处理的传输数据，并且将要记录的数据写入到被选择作为受控记录对象的介质116上。例如，通过使用预定的文件系统，以文件为基础来管理记录在介质116上的数据。为了再现记录在介质116上的文件(具体地为图像/音频文件)，CPU 111和介质驱动器115访问已经记录有指定的图像/音频文件的介质，并且读取该文件。例如，这样读取的图像/音频文件由CPU 111处理，以使得该文件被分离为压缩图像信号数据和压缩音频信号数据。压缩图像信号数据被传送给图像信号处理器104，并且压缩音频信号数据被传送给音频处理器107。在这种情况下，图像信号处理器104和音频处理器107对上述传输的压缩图像信号数据和压缩音频信号数据执行包括解码的必要的再现信号处理。然后，可以在显示部分 106上显示从压缩视频数据再现的图像。此外，从压缩音频信号数据再现的音频信号可以通过容纳在音频输入/输出部分108中的扬声器以实际的音频的形式输出，或者可以通过头戴受话器终端与再现的图像同步地输出。CPU 111通过执行程序对可携式摄像机100执行各种控制操作。RAM 112用作由 CPU 111根据程序执行处理的工作区域(工作存储器)。例如，ROM 113存储由CPU 111执行的各种程序、CPU 111在执行各种处理时使用的各种设置信息。在这种情况下，操作输入部分109总括地表示可携式摄像机100所设有的各种操作部件。操作输入部分109上的操作部件的例子包括操作用来开始和停止记录拍摄的图像的记录按钮、用来选择成像模式的操作部件、以及用于改变各种参数的操作部件。通信部分110是在CPU 111的控制下可携式摄像机100用来基于预定的数据通信方案而与外部装置通信的部分。通信部分110通信所基于的数据通信方案不应该被具体地限制为特定的数据通信方案，不管是有线方案还是无线方案都可以，并且通信部分110通信所基于的数据通信方案的数目也不应该被限制。目前，数据通信方案的例子可以是以太网(Ethernet )和其它有线网络。还可以使用USB(通用串行总线)、IEEE(电气和电子工程师协会)1394和其它的数据接口标准。无线候选方案可以包括蓝牙(Bluetooth )和其它的装置间近距离无线通信方案、以及IEEE 802. lla/b/g和其它无线LAN(局域网)标准。电源114将工作电力提供给可携式摄像机100中的各种硬件装置，并且包括当例如从电池或通过电源适配器接收电力时工作的电源电路。要注意，本公开不必一定通过图1中所示的可携式摄像机100来实现，而且，可替代地，可以例如通过数字静止照相机来实现。[摄像机信号处理器的示例性配置]图2示出图1中所示的摄像机信号处理器200的示例性配置。图2中所示的摄像机信号处理器200包括前端信号处理器201、倍率色差校正器210和后端信号处理器202。前端信号处理器201对原始图像数据格式的输入图像信号执行黑电平校正、增益校正和其它校正处理。倍率色差校正器210接收要校正的图像信号(具体地为经过了由前端信号处理器201执行的处理的原始图像数据格式的图像信号)，并且倍率色差校正器210 执行用于校正倍率色差的图像信号处理。稍后将描述由倍率色差校正器210执行的用于校正倍率色差的图像信号处理。后端信号处理器202接收经过了由倍率色差校正器210执行的处理的像差校正后的图像信号，并且执行色转换、色内插、伽马校正和其它图像信号处理操作。[倍率色差]倍率色差是由于下述事实而发生的色分离现象当通过透镜成像时，因为透镜对于不同的波长具有不同的折射率，所以不同颜色的光线以不同的尺度被放大。图3A和;3B 以图解的方式示出在拍摄的图像的图像区域300中出现的倍率色差。在图3A和;3B中，正圆形的虚轮廓线示出由于在图像区域300中出现的倍率色差而导致的色分离。首先，图3A示出作为图像区域300的中心(对角线的相交点，每一条对角线连接图像区域300的相对顶点)的图像中心C与倍率色差的像差中心Q —致的状态。倍率色差导致在与透镜的光轴对应的位置周围具有同心圆图案的色分离。在图3A 和3B中，与透镜的光轴对应的同心圆像差图案的中心是像差中心Q。例如，实际的色分离的量随着相对于像差中心Q(光轴)的像高而增大。图3A中所示的倍率色差可以被视为透镜自身的特性的结果。另一方面，在实际的成像设备中，与透镜组装操作相关的误差或者任何其它缺陷可能会导致透镜的光轴(即， 像差中心Q)与图像中心C(图像区域300的中心)不一致，或者可能会导致发生倍率色差。 图3B示出当像差中心Q与图像中心C不一致时发生的倍率色差的另一例子。因为上述的倍率色差是由于与透镜组装操作相关的误差或其它的个体产品变化而产生的，所以图像中心C与像差中心Q之间的差异相应地变化。在本公开的实施例中，如图:3B中所示发生的倍率色差将按照下述的几种方式进行校正。[倍率色差校正器的配置]在本公开的实施例中，通过图2中所示的倍率色差校正器200来校正倍率色差。图 4示出根据本公开的第一实施例的倍率色差校正器200的示例性配置。图4中所示的倍率色差校正器200包括色像素选择器211、像高计算部分212、倍率色差校正量计算部分213、像差中心计算部分214、色分离发生像素值计算部分215和像素值校正部分216。倍率色差校正器210还存储和保持倍率色差校正数据表240和中心位置差异数据表250。倍率色差校正器210接收的要校正的图像信号以上述的原始图像数据格式表示，并且根据面对光电转换器中的光接收装置的像素的滤色器的布局，该图像信号例如由 R(红)、G(绿)和B(蓝)色像素信号形成。色像素选择器211从要校正的输入图像信号选择并提取R像素信号和B像素信号，并且在预定的定时将提取的图像信号作为要处理的像素顺序地输出给像素值校正部分216。色像素选择器211还选择并提取G像素信号，并且将它作为要从倍率色差校正器210输出的像差校正后的像素信号的G信号分量输出。根据本公开的第一实施例的倍率色差校正器210然后校正形成R图像区域的像素和形成B图像区域的像素的像素值。色像素选择器211还将关于要处理的像素的坐标P(m，η)的信息输出给像高计算部分212。色像素选择器211在选择色像素时识别每一个像素的坐标。色像素选择器211还向倍率色差校正量计算部分213和像差中心计算部分214提供被处理色信息，该被处理色信息表示哪一个颜色(是R还是G)已经被选择作为要处理的像素的颜色。像高计算部分212计算与要处理的输入像素的坐标(m，n)对应的图像区域中的像尚ο倍率色差校正数据表240存储用于校正由于倍率色差而产生的色分离的校正数据。稍后将描述倍率色差校正数据表240的表结构的例子和用于获取要存储在倍率色差校正数据表MO中的校正数据的方法的例子。在实践中，倍率色差校正数据表240被存储在倍率色差校正器210中的存储器、图1中所示的ROM 113或者任何其它合适的部件中。存储器和ROM 113是所附权利要求中记述的校正数据保持部分的例子。倍率色差校正量计算部分213计算与倍率色差对应的校正量。为此，倍率色差校正量计算部分213从摄像机控制器102接收包括光圈值、变焦位置和聚焦位置的透镜控制信息，并且还接收由像高计算部分212计算的像高。倍率色差校正量计算部分213还从色像素选择器211接收被处理色信息。倍率色差校正量计算部分213还接收关于由稍后描述的像差中心计算部分214计算的像差中心的位置(坐标)的信息。在透镜控制信息中，光圈值表示针对容纳在光学透镜部分101中的光圈设置的值。变焦位置表示容纳在光学透镜部分101中的变焦透镜的位置。聚焦位置表示容纳在光学透镜部分101中的聚焦透镜的位置。如上所述执行曝光控制、变焦控制、聚焦控制和其它摄像机控制操作的摄像机控制器102计算并保持作为上述控制操作的结果的光圈值、变焦位置和聚焦位置。然后，倍率色差校正量计算部分213从倍率色差校正数据表240选择与光圈值、变焦位置、聚焦位置、像高和由被处理色信息指示的颜色的组合对应的校正量。接着，倍率色差校正量计算部分213使用所选择的校正量来计算用于校正由于倍率色差而导致的色分离的校正量。中心位置差异数据表250存储图像中心C和像差中心Q之间的差异。这里使用的像差中心Q的差异由在图像中心C处开始且在像差中心Q处结束的二维向量表示。稍后将描述中心位置差异数据表250的表结构的例子和用于获取要存储在中心位置差异数据表 250中的校正量数据的方法的例子。在实践中，中心位置差异数据表250也被存储在倍率色差校正器210中的存储器、图1中所示的ROM 113或者任何其它合适的部件中。存储器和 ROM 113是所附权利要求中记述的中心位置差异数据保持部分的例子。像差中心计算部分214计算像差中心Q的位置。具体地，像差中心计算部分214 以图像区域300中的坐标的形式计算像差中心Q的位置。为此，像差中心计算部分214从摄像机控制器102接收光圈值信息、变焦位置信息和聚焦位置信息。像差中心计算部分214 还从色像素选择器211接收被处理色信息。然后，像差中心计算部分214从中心位置差异数据表250选择与光圈值信息、变焦位置信息、聚焦位置信息和由被处理色信息指示的颜色的组合对应的中心位置差异数据。接着，像差中心计算部分214使用所选择的中心位置差异数据来计算像差中心Q的位置。像高计算部分212使用计算出的像差中心Q的位置来
计算像高。色分离发生像素值计算部分215使用如上所述计算的倍率色差校正量来计算色分离发生像素的像素值。这里使用的色分离发生像素是这样的像素由于倍率色差而导致的偏移，本来应该被聚焦在要处理的像素的位置的光实际上被聚焦在该像素中。像素值校正部分216校正要处理的每一个像素的像素值。为此，像素值校正部分 216用由色分离发生像素值计算部分215计算的色分离发生像素的像素值，重写要处理的像素的像素值。例如，图4中所示的倍率色差校正器210中的各部分可以通过使用DSP (数字信号处理器)执行程序而实现。或者，倍率色差校正器210的功能中的至少一部分功能可以通过使用CPU 111执行程序或者通过使用硬件而实现。[倍率色差校正数据表的示例性结构]随后将参照图5描述倍率色差校正数据表MO的示例性结构。图5以图解的方式示出倍率色差校正数据表MO的表结构。在描述图5之前，令变量i (0 < i < ni)为光圈值，变量ζ (0彡ζ < nz)为变焦位置，变量f (0彡f < nf)为聚焦位置，变量y (0彡y < ny) 为像高。尽管实际的光圈值、变焦位置、聚焦位置和像高可以具有小数部分，但是由变量i、 ζ、f和y表示的光圈值、变焦位置、聚焦位置和像高被假定是整数。变量c(0 < c < 2)表示要校正的光的颜色(被处理色)。被处理色是两种颜色R和B中的任意一种，并且假定当变量c为“0”时它表示R(红色)，而当变量c为“ 1”时它表示B (蓝色)。首先，图5中所示的倍率色差校正数据表240可以被粗略分割为与由变量c表示的被处理色R和B对应的部分。在用于R被处理色的分割部分之一中，提供存储多个校正数据241的二维表。校正数据241的数目是与光圈值i和变焦位置ζ的矩阵(组合)对应地确定的(niXnz)。上述的二维表中的校正数据241对应于单个聚焦位置。针对聚焦位置f “0”至 “nf-1”中的每一个提供二维表，共计nf个二维表，每一个二维表存储针对对应的聚焦位置 f的校正数据对1，如图5所示。由此，提供了存储与光圈值i、变焦位置ζ和聚焦位置f的组合对应的校正数据241的三维表。上述的三维表对应于单个像高y。针对像高y “0”至“ny-Ι”中的每一个提供三维表，共计ny个三维表，每一个三维表存储针对对应的像高y的校正数据M1，如图5所示。 由此，提供了存储与光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f和像高y的组合对应的校正数据241 的四维表。针对被处理色B (c = 1)，也提供了四维表。如上所述，倍率色差校正数据表240存储与光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f、像高y和被处理色c的每一种组合对应地确定的校正数据Ml。也就是说，倍率色差校正数据表240具有五维表的结构。因此，形成倍率色差校正数据表240的校正数据241的数目为 (niXnzXnfXnyX nc)。倍率色差校正数据表240的结构指示由于倍率色差而导致的色分离量取决于下述要素光圈、变焦位置、聚焦位置等光学系统条件、像高以及光的颜色。与校正数据241有关的光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f、像高y和被处理色c是所附权利要求中记述的像差变化条件的例子。
本公开的第一实施例中的倍率色差校正数据表240中的最大像高“yn-1”是100% 像高，或者对应于相对于图像区域300中的图像中心C的图像区域300的顶点，这意味着 如果保证了把光学透镜部分101附接到可携式摄像机100使得如图3A所示图像中心C与像差中心Q —致，则不需要稍后将描述的中心位置差异数据表250，并且可以只使用倍率色差校正数据表240来校正倍率色差。[用于获取倍率色差校正数据表中的校正数据的示例性方法]接下来将描述用于获取倍率色差校正数据表MO中的校正数据Ml的示例性方法。用于光学透镜部分101中的透镜的特性是已知的，例如，这是指，包括由于倍率色差而导致的色分离量随着像高变化的透镜特性(例如，图3A所示)是已知的。因此，可以通过基于透镜特性执行仿真来确定形成倍率色差校正数据表240的校正数据241。更具体地，针对R光的校正数据241可以被如下确定R光相对于G光的色分离量通过在组合下述参数获得的条件下针对R光和G光执行仿真来确定某光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f和像高 y。然后，计算允许消除这样确定的色分离量使得R光的位置与G光的位置一致的校正量。 这样计算出的校正量用作校正数据Ml。在通过组合这些参数获得的所有的其它条件下执行上述仿真，以确定用于R光的所有的校正数据对1。在通过组合这些参数获得的每一个条件下针对B光和G光执行相同的仿真，以确定B光相对于G光的色分离量。由此确定用于 B光的校正数据Ml。由于除了个体产品变化因素以外的倍率色差而导致的色分离的量仅仅根据透镜自身的特性来确定。例如，对于可携式摄像机100的每一个产品，由通过执行上述仿真确定的校正数据241形成的倍率色差校正数据表240可以是共用的。例如，不仅R光和B光遭受而且G光也遭受的倍率色差可以被校正为使得RGB光的聚焦位置相互偏离相同的量。为此，在本公开的实施例中，倍率色差被校正为使得G光用作基准，在G光被聚焦的位置对其余的R光和B光进行聚焦。为此，在确定校正数据241 之前，在本公开的实施例中确定R光和B光相对于G光的色分离的量。这里使用的“校正量”是消除色分离所需的“像差校正量”，“校正量”的单位是比值、像素宽度、相对于图像区域尺寸的值或者任何其它合适的值。此外，这里使用的色分离量是由于像差而导致的色分离的量，并且是指“像差发生量”。色分离量的单位是比值、像素宽度或者相对于图像区域尺寸的值。在以上的描述中，首先确定色分离量，然后，基于这样确定的色分离量来确定作为校正量的校正数据Ml。或者，色分离量可以被直接存储作为校正数据对1。在这种情况下， 倍率色差校正量计算部分213可以首先将存储作为校正数据Ml的色分离量转换为校正量，然后基于转换后的校正量来计算实际处理中所需的校正量。具体地，当单位例如是比值时，校正量和色分离量之间的关系被表示为(校正量=1/色分离量)。当单位是像素宽度或者相对于图像区域尺寸的值时，校正量和色分离量之间的关系被表示为(校正量=-色分离量)。在任意一种情况中，上述的两种关系都是简单的，并且，可以以显著小的计算量容易地执行色分离量和校正量之间的转换。[中心位置差异数据表的示例性结构]图6示出中心位置差异数据表250的示例性结构。中心位置差异数据表250存储针对下述参数的每一种组合的中心位置差异数据251 光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f、被处理色c和差异方向分量d，如图6所示。也就是说，中心位置差异数据表250具有五维表的结构。图像区域中的像差中心Q的位置随着光学系统的下述条件而改变光圈、变焦位置和聚焦位置。图像区域中的像差中心Q的位置还随着光的颜色而改变。结果，作为图像中心C和像差中心Q之间的差异的中心位置差异也随着以下条件改变光圈、变焦位置、聚焦位置和光的颜色。因此，中心位置差异数据表250具有针对下述参数中的每一个的中心位置差异数据251 光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f和被处理色c，如上所述。与中心位置差异数据251有关的光圈值i、变焦位置ζ、聚焦位置f、像高y和被处理色c是所附权利要求中记述的像差变化条件的例子。中心位置差异可以以具有水平差异分量和垂直差异分量的向量的形式进行处理。 因此，中心位置差异数据表250具有水平差异方向分量d和垂直差异方向分量d作为参数。形成图5和6中所示的倍率色差校正数据表240和中心位置差异数据表250的参数的某些组合可以被省略。具体地，当使用变焦位置ζ固定的单焦距透镜时，变焦透镜ζ不必用作组合的参数之一。此外，形成倍率色差校正数据表240和中心位置差异数据表250的透镜控制信息不限于上述的透镜控制信息。在以上的描述中，透镜控制信息包括光圈、变焦位置和聚焦位置。这些参数可以被视为表示光学透镜部分101(图1)中的可移动部分的设置。例如，当光学透镜部分101包括除光圈、变焦位置和聚焦位置以外的可移动部分时，表示该可移动部分的设置的信息的参数也可以被组合。此外，透镜控制信息不必一定包括光圈、变焦位置和聚焦位置中的全部，而是根据所需的校正精度、光学透镜部分101的结构和其它因素，可以适当地省略光圈、变焦位置和聚焦位置中的某个或某些。例如，在光学透镜部分101是深焦透镜时，可以省略聚焦位置。[用于创建中心位置差异数据表的示例性方法]将描述用于创建中心位置差异数据表250的示例性方法。图像中心C和像差中心 Q之间的差异是由于例如与成像光学系统组装操作相关的误差而导致的，从而取决于个体产品变化。因此，例如，在制造步骤中，需要创建用于每个个体产品的中心位置差异数据表 250。将参照图7的流程图描述创建中心位置差异数据表250的示例性过程。在创建中心位置差异数据表250之前，预先确定光圈值i、变焦位置ζ和聚焦位置 f的预定数目的值作为代表值。令该预定数目是mi、mz和mf。从指定中心位置差异数据 251的ni个光圈值i、nz个变焦位置ζ和nf个聚焦位置中选择代表性的mi个光圈值i、mz 个变焦位置ζ和mf个聚焦位置。然后，使用正在测试的可携式摄像机100来拍摄图表图像(步骤S901)。在这种情况下的图表图像是具有被设置用来检测像差中心Q的位置的预定图案的图像。后面将描述图表图像的具体例子。在步骤S901中用基于这样的图案设置的光学透镜部分101拍摄图表图像该图案是通过组合选自于代表性的mi个光圈值i、mz个变焦位置ζ和mf个聚焦位置f的值而获得的。图8A和8B示出步骤S901中的成像过程中使用的图表图像400的例子。首先，图 8A示出具有这样的图案的图表图像400的例子在该图案中，黑色圆形图形部分401在白色的背景上按照预定数目的行和列排列。图8B示出具有这样的图案的图表图像400的另一例子在该图案中，圆形图形部分401被替换为正方形图形部分。如上所述，图表图像400是通过在单色的背景上布置具有预定形状(例如，圆形和正方形)的图形部分410而形成的。要注意，图形部分401中的每一个的形状不限于圆形或正方形。图8A和8B所示的图表图像400具有白色的背景和黑色的图形部分401，但是代替地，背景可以是黑色的并且图形部分401可以是白色的。此外，只要图形部分401具有相同的颜色，背景和图形部分401就可以用其它的方式着色。而且，图形部分401可以不必布置满图表图像400的图像区域，但是，至少两个图形部分401才足以检测像差中心Q。然而， 要注意，在布置至少一定数目的图形部分401时，可以高精度地检测像差中心Q。图形部分 401可以不必按照行和列布置，并且可以按照其它的图案布置。随后，基于上述的通过在步骤S901中拍摄图表图像400而获得的图像数据，提取包含图形部分401的块状区域(步骤S902)。为了提取这些区域，例如，可以使用已知的模式识别技术。图9以图解的方式示出步骤S902中的处理，并且示出作为通过拍摄图表图像 400获得的图像的拍摄图表图像500。拍摄图表图像500具有与拍摄的圆形图形部分401 对应的图形图像部分501，该图形图像部分501因而具有相同的圆形。在图9中所示的例子中，如虚线所示，设置包含图形图像部分501的正方形块502，并且从拍摄图表图像500提取这些块502中的图像区域。然后，针对颜色R、G和B中的每一个，检测在上述的步骤S902中提取的每一个块 502中的图形图像部分501的重心(步骤S903)。图像数据由关于形成图像的像素的位置的信息和各位置处的RGB像素的等级形成。鉴于这一事实，例如，通过设置等级阈值，在每一个块502中将图形图像部分501与背景分离，然后，在每一个RGB平面中计算图形图像部分501的重心。例如，可以如下针对形成图形部分501的像素的每一个坐标，通过使用R级别mr (X，y)来确定R平面(Xr, Yr)中的重心。
权利要求
1.一种像差校正设备，包括校正数据保持部分，保持关于用于校正倍率色差的校正量的校正数据，该校正数据是针对改变由于倍率色差而引起的色分离量并至少包括像高的像差变化条件的每一种预定组合而提供的；中心位置差异数据保持部分，保持关于图像区域的中心和倍率色差的像差中心的位置之间的差异的中心位置差异数据，该中心位置差异数据是针对改变该差异的预定的差异变化条件的每一种组合而提供的；像差中心计算部分，选择与成像设备中的差异变化条件的组合相对应的中心位置差异数据之一，并且基于所选择的中心位置差异数据来计算像差中心的位置；像高计算部分，计算相对于所述像差中心的位置的被处理像素的像差中心对应像高；倍率色差校正量计算部分，选择与成像设备中的像差变化条件的组合相对应的校正数据之一，并且基于所选择的校正数据来计算倍率色差校正量；以及像素值校正部分，基于计算出的倍率色差校正量来校正被处理像素的像素值。
2.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，像高计算部分计算在从所述像差中心到图像区域的每一个顶点的距离是100% 像高的情况下的像差中心对应像高、以及相对于所述像差中心的位置经过被处理像素的径向方向上的像差中心基准100%像高距离，并且倍率色差校正量计算部分基于像差中心基准100%像高距离与对应于从图像区域的中心到图像区域的顶点的距离的100%像高距离之比来计算倍率色差校正量。
3.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，当像差中心对应像高大于与从图像区域的中心到图像区域的顶点的距离对应的 100%像高时，倍率色差校正量计算部分选择与包括被替换为100%像高的像差中心对应像高的当前像差变化条件的组合对应的一个校正数据。
4.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，校正数据保持部分保持与最高为一预定值的像高对应的校正数据，该预定值大于与从图像区域的中心到图像区域的顶点的距离对应的100%像高。
5.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，差异变化条件包括光的颜色和预定的透镜控制信息中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的像差校正设备，其中，透镜控制信息表示透镜部分中的一个或多个预定的可移动部件的控制状态。
7.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，以拍摄的图像中的两个或多个图形部分为基点，根据基于在所述图形部分处发生的倍率色差的方向上描绘的直线的相交点而确定的像差中心，产生所述中心位置差异数据。
8.根据权利要求1所述的像差校正设备，其中，中心位置差异数据保存部分保持表示不同像差中心的位置的差异的多组中心位置差异数据中的、在经过由像素值校正部分执行的像素值校正的被处理像素处提供最小量的残余像差的中心位置差异数据。
9.一种像差校正方法，包括从关于图像区域的中心和倍率色差的像差中心的位置之间的差异的中心位置差异数据之中选择与成像设备中的差异变化条件的组合相对应的中心位置差异数据之一，并且基于所选择的中心位置差异数据来计算所述像差中心的位置，所述中心位置差异数据是针对改变所述差异的预定的差异变化条件的每一种组合而提供的；计算相对于像差中心的位置的被处理像素的像差中心对应像高； 从关于用于校正倍率色差的校正量的校正数据之中选择与成像设备中的像差变化条件的组合相对应的校正数据之一，并且基于所选择的校正数据来计算倍率色差校正量，所述校正数据是针对改变由于倍率色差而引起的色分离量并至少包括像高的像差变化条件的每一种预定组合而提供的；以及基于计算出的倍率色差校正量来校正被处理像素的像素值。
10. 一种指示像差校正设备执行包括下述步骤的处理的程序从关于图像区域的中心和倍率色差的像差中心的位置之间的差异的中心位置差异数据之中选择与成像设备中的差异变化条件的组合相对应的中心位置差异数据之一，并且基于所选择的中心位置差异数据来计算所述像差中心的位置，所述中心位置差异数据是针对改变所述差异的预定的差异变化条件的每一种组合而提供的；计算相对于像差中心的位置的被处理像素的像差中心对应像高； 从关于用于校正倍率色差的校正量的校正数据之中选择与成像设备中的像差变化条件的组合相对应的校正数据之一，并且基于所选择的校正数据来计算倍率色差校正量，所述校正数据是针对改变由于倍率色差而引起的色分离量并至少包括像高的像差变化条件的每一种预定组合而提供的；以及基于计算出的倍率色差校正量来校正被处理像素的像素值。
全文摘要
本发明涉及像差校正设备、像差校正方法和程序。像差校正设备包括校正数据保持部分，保持关于用于校正倍率色差的校正量的校正数据；中心位置差异数据保持部分，保持关于图像区域的中心和倍率色差的像差中心的位置之间的差异的中心位置差异数据；像差中心计算部分，选择与成像设备中的差异变化条件的组合相对应的中心位置差异数据之一，并且基于此来计算像差中心的位置；像高计算部分，计算相对于所述像差中心的位置的被处理像素的像差中心对应像高；倍率色差校正量计算部分，选择与成像设备中的像差变化条件的组合相对应的校正数据之一，并且基于此来计算倍率色差校正量；像素值校正部分，基于计算出的倍率色差校正量来校正被处理像素的像素值。
文档编号H04N9/04GK102413336SQ201110270419
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月14日 优先权日2010年9月21日
发明者入泽元太郎, 姜亨明, 木下弘征, 桥野司, 湊笃郎, 菊地敦雄, 西尾研一 申请人:索尼公司