控制设备及方法、图像处理设备、系统及方法和镜头设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种图像处理系统，该图像处理系统高分辨率并且高质量地校正由摄 像光学系统所导致的劣化图像。
【背景技术】
[0002] 针对经由摄像光学系统所拍摄的被摄体图像，由于发生在摄像光学系统中的衍 射、像差等的影响，从一点发出的光无法会聚到另一点，并且存在微小的扩散。将运样的微 小的扩散分布称为点扩散函数（PSF)。由于摄像光学系统的影响，利用PSF对被摄体图像进 行卷积来形成所拍摄的图像，因此图像变得模糊，并且图像的分辨率下降。
[0003] 近来，一般将所拍摄的图像存储为电子数据，并且提出通过图像处理来校正由光 学系统所引起的图像的劣化的技术。日本特许4337463号公开了存储滤波器系数来校正图 像的劣化W进行图像处理的图像处理方法。日本特开2013-33496号公开了存储用于预定 的近似函数W校正图像的劣化的滤波器系数并且对图像的劣化进行补偿的图像处理方法。
[0004] 然而，在日本特许4337463号所公开的图像处理方法中，在要校正所拍摄的图像 的劣化的情况下，需要针对各像素存储光学传递函数的信息（0TF数据）W生成图像恢复滤 波器。由于0TF数据是基于摄像元件和摄像光学系统的各信息而计算出的，0TF数据的量 极大，因此难W在各设备中存储所有的0TF数据。在日本特开2013-33496号所公开的图像 处理方法中，能够减少0TF数据，然而存在如下的可能性：即使针对特定设备进行近似是恰 当的，也可能在其它设备中无法获得满意的校正效果。
【发明内容】
阳0化]本发明提供了一种控制设备、镜头设备、图像处理系统和控制方法，能够基于进行 图像恢复处理的图像处理设备来提供恰当的0TF数据。
[0006] 本发明还提供一种图像处理设备、图像处理系统和图像处理方法，能够存储恰当 的0TF数据W进行图像恢复处理。
[0007] 作为本发明的一个方面，一种控制设备包括：存储单元，用于存储包括多个系数数 据的第一数据；W及确定单元，用于基于对通过使用光学系统所拍摄的图像进行图像处理 的图像处理设备的信息，根据所述存储单元中存储的所述第一数据来确定具有比所述第一 数据的数据量小的数据量的第二数据，其特征在于，通过使用所述多个系数数据作为具有 预定阶数的近似函数的系数，能够表示所述光学系统的光学传递函数。
[0008] 作为本发明的另一方面，镜头设备包括用于形成被摄体的图像的光学系统和所述 控制设备。
[0009] 作为本发明的另一方面，图像处理系统包括所述控制设备和用于通过使用第二数 据来进行图像恢复处理的图像处理设备。
[0010] 作为本发明的另一方面，一种控制方法，包括W下步骤：输入对通过使用光学系统 所拍摄的图像进行图像处理的图像处理设备的信息；W及基于所述图像处理设备的信息， 根据存储单元中存储的第一数据，来确定具有比所述第一数据的数据量小的数据量的第二 数据，其中，所述第一数据包括多个系数数据，其特征在于，通过使用所述多个系数数据作 为具有预定阶数的近似函数的系数，能够表示所述光学系统的光学传递函数。
[0011] 作为本发明的另一方面，一种图像处理设备，包括：输入单元，用于接收包括多个 系数数据的第一数据；确定单元，用于根据所述第一数据来确定具有比所述第一数据的数 据量小的数据量的第二数据；W及处理单元，用于通过使用所述第二数据来对通过使用光 学系统所拍摄的图像进行图像处理，其特征在于，通过使用所述多个系数数据作为具有预 定阶数的近似函数的系数，能够表示所述光学系统的光学传递函数。
[0012] 作为本发明的另一方面，图像处理系统包括所述图像处理设备和用于输出第一数 据的控制设备。
[0013] 作为本发明的另一方面，一种图像处理方法，包括W下步骤：接收包括多个系数数 据的第一数据；根据所述第一数据来确定具有比所述第一数据的数据量小的数据量的第二 数据；W及通过使用所述第二数据来对通过使用光学系统所拍摄的图像进行图像处理，其 特征在于，通过使用所述多个系数数据作为具有预定阶数的近似函数的系数，能够表示所 述光学系统的光学传递函数。
[0014] 根据W下参考附图的典型实施例的说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。
【附图说明】
[0015] 图1A是第一实施例的图像处理系统的结构图。
[0016] 图1B是第一实施例的控制设备的框图。 阳017] 图1C是第一实施例的图像处理设备的框图。
[0018] 图2是示出第一实施例中的0TF数据的数据传输处理的流程图。
[0019] 图3是示出第一实施例中的所连接的装置（摄像设备）和最大阶数（order)之间 的关系的表的示例。
[0020] 图4是第二实施例的图像处理系统的结构图。
[0021] 图5是第二实施例的图像处理系统的序列图。
[0022] 图6A-6D是第二实施例中的0TF数据的示例。 阳02引图7A-7C是示出第二实施例中的MTF和最大增益之间的图。
[0024] 图8A-8D是与第二实施例中的光圈相对应的0TF数据的示例。 阳0巧]图9A-9B是第二实施例中的参考表和最大增益表的图。
【具体实施方式】
[00%] W下将参考附图来说明本发明的典型实施例。
[0027] 首先，将说明典型的图像恢复方法。W下表达式（1)成立，其中，在实空间（x，y) 中，f(x，y)是利用光学系统而没有劣化的图像，h(x，y)是点扩散函数，g(x，y)是劣化了的 图像。
[0028] g (X，y) = / / f 狂，Y)曲（X-X, y-Y) dXdY …（1)
[0029] 在对表达式（1)进行傅立叶变换W将实空间（X，y)变换成频率空间（u，V)的情况 下，W下表达式（2)成立。
[0030] G (u, V) = F (u, V)地(u, V)…似 阳 031] 在表达式似中，F(u，v)、G(u，v)、H(u，v)分别为对f(x，y)、g(x，y)、h(x，y)进行 傅立叶变换的结果。根据表达式（2)，W下表达式（3)成立。
[0032] F(u, V) = G(u, v)/H(u, V)…（3)
[0033] 表达式（3)表示通过在频率空间中对劣化了的图像g(x，y)进行傅立叶变换而得 到的结果G(u，v)除W对作为点扩散函数任S巧的h(x，y)进行傅立叶变换而得到的结果 H(u，V)，能够获得对没有劣化的图像f (X，y)进行傅立叶变换而得到的结果F(u，V)。因此， 能够通过对F(u，V)进行傅立叶逆变换来获得没有劣化的图像f(x，y)。
[0034] 然而，实际上，如果进行运样的处理W获得没有劣化的图像f(x，y)，则发生在摄像 元件中的噪声被放大，因此无法获得良好的图像。
[0035] 为了解决上述问题，已知使用由W下表达式（4)表示的Wiener (维纳）滤波器 W(u，V)来作为抑制噪声的放大的图像恢复方法。
[0036] 1/H (U, V) * (IΗ (U, V) 12八 IΗ (U, V) 2+ Γ ))…（4)
[0037] 在表达式（4)中，符号H(u，V)表示光学传递函数（0TF)，符号Γ表示为了降低噪 声的放大量的常数。
[0038] 通过将表达式（4)乘W具有摄像光学系统的频率信息和相位信息的0TF，由于光 学系统的衍射或像差而发生的PSF的相位变为0并且频率特性被放大，因此能够获得高分 辨率的满意的图像。为了有效地使用表达式（4)，需要获取摄像光学系统的准确的0TF信 息。作为获取0TF信息的方法，如果摄像光学系统的设计值信息是可用的，则能够通过基于 设计值信息的计算来获取0TF信息。可选地，通过拍摄点光源并对点扩散函数任S巧进行 傅立叶变换，能够获取0TF信息。一般地，照相机所使用的摄像光学系统具有根据图像高度 的不同而变化极大的光学性能（诸如F值和像差等）。因此，为了校正被摄体图像的劣化， 无法直接在频率空间上一次全部计算表达式（4)，取而代之的是，针对各图像高度，将表达 式（4)变换成实空间上的滤波器，W进行校正劣化的处理。
[0039] 经由摄像光学系统而成像（形成）的光学图像（被摄体图像）由摄像元件自动地 取样。由于原来具有连续值的光学图像被转换成离散的值，因此在频率空间中，光学图像包 括具有周期采样频率的频率信号。在频率信号分布成超过采样频率的二分之一的情况下， 由于周期性导致频率信号重叠，因此无法再现正确的信号。将采样频率的二分之一的值称 为奈奎斯特频率。通过化=1/ (2冲）来表示奈奎斯特频率，其中b为摄像元件的像素间距。
[0040] 利用摄像光学系统的0TF来表示紧跟摄像元件的前面的光学图像的空间频率特 性。在进行图像恢复处理的情况下，需要使图像恢复滤波器的分接头的大小与摄像元件的 大小一致，并且另外优选地反映摄像元件的开口特性。前者与利用摄像元件的奈奎斯特频 率为最大值的空间频率来切出0TF相对应，而后者与将低通滤波器应用至摄像元件的0TF 相对应。因此，生成图像恢复滤波器所使用的0TF信息不是仅由摄像光学系统而唯一确定 的，并且还依赖于摄像元件。
[0041] 第一连施例
[0042] 首先，参考图1A，将说明本发明第一实施例的图像处理系统。图1A是本实施例的 图像处理系统的结构图（整体图）。在图1A中，附图标记101表示基于设计值或测量值来 计算摄像光学系统的光学传递函数（0T巧并且存储该光学传递函数的信息处理设备。通过 提供用于校正所拍摄的图像的光学传递函数数据（OTF数据）的提供