專利名稱：像差校正設備、像差校正方法和程序的制作方法
技術領域：
本公開涉及像差校正設備，具體地涉及一種校正倍率色差的像差校正設備、用于該像差校正設備中的方法、以及指示計算機執行該方法的程序。
背景技術：
已知通過透鏡的光會遭受倍率色差。由于下述事實而發生倍率色差當通過透鏡成像時，因為透鏡對于不同的波長具有不同的折射率，所以不同顏色的光線以不同的尺度被放大。例如，當拍攝白色點光源的圖像時，拍攝的圖像在與透鏡光軸對應的位置周圍顯示出彩虹色的同心環。因為在拍攝的圖像中倍率色差以彩色光暈的形式出現并導致該圖像的質量降低， 所以需要校正該倍率色差。為此，成像設備已設置有通過對拍攝的圖像信號進行處理來校正倍率色差的功能。現有技術中的用于校正倍率色差的已知技術之一是這樣一種方法在關于由于像差所產生的不希望的偏移(unwanted shift)的信息和透鏡的狀態之間建立關系，相互關聯地存儲該信息和透鏡狀態，并且，使用關于不希望的偏移的信息來執行數據內插(例如，參見 JP-A-8-205181(圖 1))。然而，上述的現有技術只有在圖像區域的中心與發生倍率色差的部分的中心(下面也稱為像差中心)一致時才有效。以圍繞光軸的徑向方向上的距離的形式表示的圖像位置被稱為像高。當像高固定時，由于倍率色差產生的色偏移的量也是固定的。因此，只要圖像區域的中心與像差中心一致，在關于圖像區域的中心對稱的像素處的倍率色差可以通過使用相同的校正量進行校正。然而，在實踐中，在某些情況中，由于例如與透鏡組裝操作相關的誤差，透鏡的光軸可能與圖像區域的中心不一致。在這種情況下，像差中心與圖像區域的中心不一致，因而相對于圖像區域的中心的像高與實際的同心的倍率色差所形成的圖案(pattern)的中心不一致。當在這種狀態下直接進行上述的相關技術的校正時，圖像區域上的某像高處的像素進行了基于不正確的像高的校正，從而導致過度校正或校正不足。為了解決該問題，已知有下述現有技術在變焦透鏡的變焦位置改變的情況下拍攝具有在水平和垂直方向中的每一個方向上描繪的兩條直線的圖表(chart)的圖像，并且，基于拍攝的圖像來檢測圖像區域上的光軸的位置或像差中心。在校正倍率色差時，使用關于這樣檢測的光軸的位置的信息來控制光軸(例如，參見JP-A-2008494692(圖3))。
發明內容
然而，在后一現有技術中，用戶需要提供只用于校正目的的圖表并通過實際操作變焦透鏡來改變變焦位置以拍攝該圖表的圖像，這是麻煩的并且給用戶帶來較大的負擔。 此外，由于該現有技術依賴于用戶來檢測光軸，所以如果在檢測過程中不當地操作成像設備，則可能無法精確地檢測像差中心的位置。在這種情況下，將不會實現令人滿意的校正。因此，希望在對用戶不產生任何負擔的情況下高精度地校正在圖像區域的中心的
4位置與像差中心的位置不一致時發生的倍率色差。根據本公開的實施例的像差校正設備包括校正數據保持部分，保持關于用于校正倍率色差的校正量的校正數據，該校正數據是針對改變由于倍率色差而引起的色分離量并至少包括像高的像差變化條件的每一種預定組合而提供的；中心位置差異數據保持部分，保持關于圖像區域的中心和倍率色差的像差中心的位置之間的差異的中心位置差異數據，該中心位置差異數據是針對改變該差異的預定的差異變化條件的每一種組合而提供的；像差中心計算部分，選擇與成像設備中的差異變化條件的組合相對應的中心位置差異數據之一，并且基于所選擇的中心位置差異數據來計算像差中心的位置；像高計算部分，計算相對于所述像差中心的位置的被處理像素的像差中心對應像高；倍率色差校正量計算部分，選擇與成像設備中的像差變化條件的組合相對應的校正數據之一，并且基于所選擇的校正數據來計算倍率色差校正量；以及像素值校正部分，基于計算出的倍率色差校正量來校正被處理像素的像素值。通過根據差異變化條件確定相對于像差中心的位置的倍率色差校正水平，該像差校正設備能夠校正在圖像區域的中心與像差中心不一致時發生的倍率色差。2.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，像高計算部分，并且倍率色差校正量計算部分基于。像高計算部分可以計算在從所述像差中心到圖像區域的每一個頂點的距離是 100%像高的情況下的像差中心對應像高、以及相對于所述像差中心的位置經過被處理像素的徑向方向上的像差中心基準100%像高距離，并且倍率色差校正水平計算部分可以基于像差中心基準100%像高距離與對應于從圖像區域的中心到圖像區域的頂點的距離的 100%像高距離之比來計算倍率色差校正量。這樣配置的像高計算部分和倍率色差校正量計算部分可以通過使用對應于最高為100%像高距離的校正數據并且使用一校正量來校正被處理像素，該校正量是基于與離像差中心的距離相對應的適當比值而計算的。當像差中心對應像高大于與從圖像區域的中心到圖像區域的頂點的距離對應的 100%像高時，倍率色差校正量計算部分可以選擇與包括被100%像高替換的像差中心對應像高的當前像差變化條件的組合對應的校正數據之一。這樣配置的倍率色差校正量計算部分能夠通過使用與所述100%像高對應的校正量來校正像差中心對應像高大于所述100% 像高的被處理像素處的倍率色差。校正數據保持部分可以保持與最高為預定值的像高對應的校正數據，該預定值大于與從圖像區域的中心到圖像區域的頂點的距離對應的100%像高。這樣配置的校正數據保持部分允許基于與該像差中心對應像高相對應地保持的校正數據來校正像差中心對應像高大于所述100%像高的被處理像素處的倍率色差。透鏡控制信息可以表示透鏡部分中的一個或多個預定的可移動部件的控制狀態。 這樣配置的透鏡控制信息允許根據透鏡部分中的預定的可移動部件的控制狀態、基于校正數據和中心位置偏移數據來校正倍率色差。中心位置差異數據保存部分可以保持表示不同像差中心的位置的差異的多組中心位置差異數據中的、在經過由像素值校正部分執行的像素值校正的被處理像素處提供最小量的殘余像差的中心位置差異數據。以這種方式，可以選擇預先設置的中心位置差異數據中的最佳中心位置差異數據，并且允許中心位置差異數據保持部分保持該最佳中心位置差異數據。本公開的實施例可以在對用戶不產生任何負擔的情況下高精度地校正在圖像區域的中心的位置與像差中心的位置不一致時發生的倍率色差。
圖1示出本公開實施例中的可攜式攝像機的示例性配置；圖2示出本公開實施例中的攝像機信號處理器的示例性配置；圖3A和IBB將發生倍率色差的基本圖案與由于透鏡的個體產品變化而發生倍率色差的圖案進行比較；圖4示出本公開第一實施例中的倍率色差校正器的示例性配置；圖5示出本公開第一實施例中的倍率色差校正數據表的示例性結構；圖6示出中心位置差異數據表的示例性結構；圖7是示出創建中心位置差異數據表的示例性過程的流程圖；圖8A和8B示出用于創建中心位置差異數據表的圖表圖像的例子；圖9以圖解的方式示出提取拍攝的圖表圖像中的對應于圖形圖像部分的塊狀圖像區域的處理；圖10以圖解的方式示出確定針對某些組的圖形圖像部分確定的像差向量的相交點的處理；圖11示出由本公開第一實施例中的倍率色差校正器執行的示例性處理；圖12示出由本公開第一實施例中的倍率色差校正器執行的示例性處理；圖13示出本公開第一實施例中的計算倍率色差校正量的示例性過程；圖 14 示出 100%像高外區域(extra-100% image height region)的例子；圖15示出本公開第二實施例中的倍率色差校正數據表的示例性結構；圖16示出本公開第二實施例中的計算倍率色差校正量的示例性過程；圖17示出由本公開第三實施例中的倍率色差校正器執行的示例性處理；圖18示出本公開第三實施例中的計算倍率色差校正量的示例性過程；圖19A和19B描述本公開第三實施例中的像差中心基準100%像高距離；圖20A至20D以圖解的方式示出本公開第四實施例中的預先設置的一組示例性中心位置差異數據表；以及圖21A至21D以圖解的方式示出本公開第四實施例中的預先設置的另一組示例性中心位置差異數據表。
具體實施例方式下面將描述實施本發明的形式(下文中稱為實施例)。將按照以下順序進行描述。1.第一實施例(為了校正像高大于100%像高的圖像區域中的倍率色差，使用與 100%像高對應的校正數據)2.第二實施例(為了校正像高大于100%像高的圖像區域中的倍率色差，使用與大于或等于仿真中確定的100%像高的像高對應的校正數據)
3.第三實施例(為了校正倍率色差，基于100%像高與要處理的像素的像高之比來計算校正量)4.第四實施例(為了校正倍率色差，提供多個校正數據表，并且使用提供最小量的殘余色差的校正數據表)<1.第一實施例>圖1示出作為實現本公開實施例的成像設備的例子而呈現的可攜式攝像機的示例性配置。可攜式攝像機100包括光學透鏡部分101、攝像機控制器102、光電轉換器103、 攝像機信號處理器200、圖像信號處理器104、圖像輸入/輸出部分105、顯示部分106、音頻處理器107、音頻輸入/輸出部分108、操作輸入部分109和通信部分110。可攜式攝像機 100還包括CPU (中央處理單元)111、RAM (隨機存取存儲器)112、ROM (只讀存儲器)113、介質驅動器115和電源114。光學透鏡部分101包括以下內置的部件用于拍攝被攝體的圖像的透鏡組、光圈調整機構、調焦機構、變焦機構、快門機構和手抖校正機構。攝像機控制器102從CPU 111 接收控制信號，并且產生要提供給光學透鏡部分101的控制信號。攝像機控制器102向光學透鏡部分101提供所產生的控制信號，以執行變焦控制、聚焦控制、快門控制、曝光控制和其它控制操作。光電轉換器103由成像裝置形成，通過光學透鏡部分101的圖像被聚焦在光電轉換器103的成像面上。例如，成像裝置可以是(XD(電荷耦合器件)傳感器或CM0S(互補金屬氧化物半導體)傳感器。光電轉換器103將聚焦在成像面上的被攝體圖像轉換為圖像信號，并且將該圖像信號提供給攝像機信號處理器200。輸入到攝像機信號處理器200的圖像信號承載所謂的原始(raw)圖像數據，即，沒有經過去馬賽克(demosaicking)或其它色內插處理的數據。攝像機信號處理器200對原始數據格式的圖像信號執行必要的圖像信號處理，例如上述的色內插和各種其它的校正操作。在本公開的實施例中，攝像機信號處理器200執行用于校正倍率色差的圖像信號處理。 由攝像機信號處理器200處理的圖像信號被提供給圖像信號處理器104。圖像信號處理器104對提供的圖像信號執行主要與例如顯示、記錄和再現操作有關的圖像信號處理。例如，圖像信號處理器104可以對輸入的圖像信號執行基于MPEG(運動圖片專家組)或任何其它壓縮方案的圖像壓縮。圖像信號處理器104可以產生預定格式的圖像信號，并且經由圖像輸入/輸出部分105將該圖像信號輸出到外部設備。圖像輸入/輸出部分105還允許通過其從外部設備輸入預定格式的圖像信號。圖像信號處理器104可以轉換通過圖像輸入/輸出部分105輸入的圖像信號的大小，或者以其它方式處理該圖像信號并在顯示部分106上顯示轉換后的圖像信號。圖像信號處理器104還可以將通過圖像輸入/輸出部分105輸入的圖像信號轉換為要記錄的圖像數據，并且例如經由CPU 111將該圖像數據提供給介質驅動器115。包括音頻處理器107和音頻輸入/輸出部分108的可攜式攝像機100可以輸入和輸出音頻信號。音頻輸入/輸出部分108是用來輸入和輸出音頻信號的部分。通過音頻輸入/輸出部分108輸入的音頻信號首先在音頻處理器107中進行必要的音頻信號處理。例如，該音頻信號經過基于預定的音頻壓縮編碼方案的壓縮。音頻輸入/輸出部分108還可以將從音頻處理器107提供的預定格式的音頻信號輸出到外部設備。
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在這種情況下，CPU 111可以將從圖像信號處理器104提供的壓縮圖像信號和從音頻處理器107提供的壓縮圖像音頻信號進行組合，以形成預定格式的圖像/音頻文件。例如，這里使用的圖像/音頻文件是被格式化為使得與視頻圖像同步地再現音頻的視頻圖像文件。在CPU 111的控制下，圖像/音頻文件中的數據例如作為寫入數據被提供給介質驅動器115。介質驅動器115可以與CPU 111協作將數據寫入到介質(記錄介質)116的物理層或任何其它部分以及從該介質116的物理層或任何其它部分讀取數據。例如，介質116 是磁盤、光盤、磁光盤或半導體存儲器。例如，介質116可以是永久性地內置于可攜式攝像機100中的介質。或者，介質116可以是符合預定標準的介質，并且該介質能夠被加載到可攜式攝像機100以及從可攜式攝像機100卸載。介質驅動器115接收要記錄在文件中或者以其它方式處理的傳輸數據，并且將要記錄的數據寫入到被選擇作為受控記錄對象的介質116上。例如，通過使用預定的文件系統，以文件為基礎來管理記錄在介質116上的數據。為了再現記錄在介質116上的文件(具體地為圖像/音頻文件)，CPU 111和介質驅動器115訪問已經記錄有指定的圖像/音頻文件的介質，并且讀取該文件。例如，這樣讀取的圖像/音頻文件由CPU 111處理，以使得該文件被分離為壓縮圖像信號數據和壓縮音頻信號數據。壓縮圖像信號數據被傳送給圖像信號處理器104，并且壓縮音頻信號數據被傳送給音頻處理器107。在這種情況下，圖像信號處理器104和音頻處理器107對上述傳輸的壓縮圖像信號數據和壓縮音頻信號數據執行包括解碼的必要的再現信號處理。然后，可以在顯示部分 106上顯示從壓縮視頻數據再現的圖像。此外，從壓縮音頻信號數據再現的音頻信號可以通過容納在音頻輸入/輸出部分108中的揚聲器以實際的音頻的形式輸出，或者可以通過頭戴受話器終端與再現的圖像同步地輸出。CPU 111通過執行程序對可攜式攝像機100執行各種控制操作。RAM 112用作由 CPU 111根據程序執行處理的工作區域(工作存儲器)。例如，ROM 113存儲由CPU 111執行的各種程序、CPU 111在執行各種處理時使用的各種設置信息。在這種情況下，操作輸入部分109總括地表示可攜式攝像機100所設有的各種操作部件。操作輸入部分109上的操作部件的例子包括操作用來開始和停止記錄拍攝的圖像的記錄按鈕、用來選擇成像模式的操作部件、以及用于改變各種參數的操作部件。通信部分110是在CPU 111的控制下可攜式攝像機100用來基于預定的數據通信方案而與外部裝置通信的部分。通信部分110通信所基于的數據通信方案不應該被具體地限制為特定的數據通信方案，不管是有線方案還是無線方案都可以，并且通信部分110通信所基于的數據通信方案的數目也不應該被限制。目前，數據通信方案的例子可以是以太網(Ethernet )和其它有線網絡。還可以使用USB(通用串行總線)、IEEE(電氣和電子工程師協會)1394和其它的數據接口標準。無線候選方案可以包括藍牙(Bluetooth )和其它的裝置間近距離無線通信方案、以及IEEE 802. lla/b/g和其它無線LAN(局域網)標準。電源114將工作電力提供給可攜式攝像機100中的各種硬件裝置，并且包括當例如從電池或通過電源適配器接收電力時工作的電源電路。要注意，本公開不必一定通過圖1中所示的可攜式攝像機100來實現，而且，可替代地，可以例如通過數字靜止照相機來實現。[攝像機信號處理器的示例性配置]圖2示出圖1中所示的攝像機信號處理器200的示例性配置。圖2中所示的攝像機信號處理器200包括前端信號處理器201、倍率色差校正器210和后端信號處理器202。前端信號處理器201對原始圖像數據格式的輸入圖像信號執行黑電平校正、增益校正和其它校正處理。倍率色差校正器210接收要校正的圖像信號(具體地為經過了由前端信號處理器201執行的處理的原始圖像數據格式的圖像信號)，并且倍率色差校正器210 執行用于校正倍率色差的圖像信號處理。稍后將描述由倍率色差校正器210執行的用于校正倍率色差的圖像信號處理。后端信號處理器202接收經過了由倍率色差校正器210執行的處理的像差校正后的圖像信號，并且執行色轉換、色內插、伽馬校正和其它圖像信號處理操作。[倍率色差]倍率色差是由于下述事實而發生的色分離現象當通過透鏡成像時，因為透鏡對于不同的波長具有不同的折射率，所以不同顏色的光線以不同的尺度被放大。圖3A和;3B 以圖解的方式示出在拍攝的圖像的圖像區域300中出現的倍率色差。在圖3A和;3B中，正圓形的虛輪廓線示出由于在圖像區域300中出現的倍率色差而導致的色分離。首先，圖3A示出作為圖像區域300的中心(對角線的相交點，每一條對角線連接圖像區域300的相對頂點)的圖像中心C與倍率色差的像差中心Q —致的狀態。倍率色差導致在與透鏡的光軸對應的位置周圍具有同心圓圖案的色分離。在圖3A 和3B中，與透鏡的光軸對應的同心圓像差圖案的中心是像差中心Q。例如，實際的色分離的量隨著相對于像差中心Q(光軸)的像高而增大。圖3A中所示的倍率色差可以被視為透鏡自身的特性的結果。另一方面，在實際的成像設備中，與透鏡組裝操作相關的誤差或者任何其它缺陷可能會導致透鏡的光軸(即， 像差中心Q)與圖像中心C(圖像區域300的中心)不一致，或者可能會導致發生倍率色差。 圖3B示出當像差中心Q與圖像中心C不一致時發生的倍率色差的另一例子。因為上述的倍率色差是由于與透鏡組裝操作相關的誤差或其它的個體產品變化而產生的，所以圖像中心C與像差中心Q之間的差異相應地變化。在本公開的實施例中，如圖:3B中所示發生的倍率色差將按照下述的幾種方式進行校正。[倍率色差校正器的配置]在本公開的實施例中，通過圖2中所示的倍率色差校正器200來校正倍率色差。圖 4示出根據本公開的第一實施例的倍率色差校正器200的示例性配置。圖4中所示的倍率色差校正器200包括色像素選擇器211、像高計算部分212、倍率色差校正量計算部分213、像差中心計算部分214、色分離發生像素值計算部分215和像素值校正部分216。倍率色差校正器210還存儲和保持倍率色差校正數據表240和中心位置差異數據表250。倍率色差校正器210接收的要校正的圖像信號以上述的原始圖像數據格式表示，并且根據面對光電轉換器中的光接收裝置的像素的濾色器的布局，該圖像信號例如由 R(紅)、G(綠)和B(藍)色像素信號形成。色像素選擇器211從要校正的輸入圖像信號選擇并提取R像素信號和B像素信號，并且在預定的定時將提取的圖像信號作為要處理的像素順序地輸出給像素值校正部分216。色像素選擇器211還選擇并提取G像素信號，并且將它作為要從倍率色差校正器210輸出的像差校正后的像素信號的G信號分量輸出。根據本公開的第一實施例的倍率色差校正器210然后校正形成R圖像區域的像素和形成B圖像區域的像素的像素值。色像素選擇器211還將關于要處理的像素的坐標P(m，η)的信息輸出給像高計算部分212。色像素選擇器211在選擇色像素時識別每一個像素的坐標。色像素選擇器211還向倍率色差校正量計算部分213和像差中心計算部分214提供被處理色信息，該被處理色信息表示哪一個顏色(是R還是G)已經被選擇作為要處理的像素的顏色。像高計算部分212計算與要處理的輸入像素的坐標(m，n)對應的圖像區域中的像尚ο倍率色差校正數據表240存儲用于校正由于倍率色差而產生的色分離的校正數據。稍后將描述倍率色差校正數據表240的表結構的例子和用于獲取要存儲在倍率色差校正數據表MO中的校正數據的方法的例子。在實踐中，倍率色差校正數據表240被存儲在倍率色差校正器210中的存儲器、圖1中所示的ROM 113或者任何其它合適的部件中。存儲器和ROM 113是所附權利要求中記述的校正數據保持部分的例子。倍率色差校正量計算部分213計算與倍率色差對應的校正量。為此，倍率色差校正量計算部分213從攝像機控制器102接收包括光圈值、變焦位置和聚焦位置的透鏡控制信息，并且還接收由像高計算部分212計算的像高。倍率色差校正量計算部分213還從色像素選擇器211接收被處理色信息。倍率色差校正量計算部分213還接收關于由稍后描述的像差中心計算部分214計算的像差中心的位置(坐標)的信息。在透鏡控制信息中，光圈值表示針對容納在光學透鏡部分101中的光圈設置的值。變焦位置表示容納在光學透鏡部分101中的變焦透鏡的位置。聚焦位置表示容納在光學透鏡部分101中的聚焦透鏡的位置。如上所述執行曝光控制、變焦控制、聚焦控制和其它攝像機控制操作的攝像機控制器102計算并保持作為上述控制操作的結果的光圈值、變焦位置和聚焦位置。然后，倍率色差校正量計算部分213從倍率色差校正數據表240選擇與光圈值、變焦位置、聚焦位置、像高和由被處理色信息指示的顏色的組合對應的校正量。接著，倍率色差校正量計算部分213使用所選擇的校正量來計算用于校正由于倍率色差而導致的色分離的校正量。中心位置差異數據表250存儲圖像中心C和像差中心Q之間的差異。這里使用的像差中心Q的差異由在圖像中心C處開始且在像差中心Q處結束的二維向量表示。稍后將描述中心位置差異數據表250的表結構的例子和用于獲取要存儲在中心位置差異數據表 250中的校正量數據的方法的例子。在實踐中，中心位置差異數據表250也被存儲在倍率色差校正器210中的存儲器、圖1中所示的ROM 113或者任何其它合適的部件中。存儲器和 ROM 113是所附權利要求中記述的中心位置差異數據保持部分的例子。像差中心計算部分214計算像差中心Q的位置。具體地，像差中心計算部分214 以圖像區域300中的坐標的形式計算像差中心Q的位置。為此，像差中心計算部分214從攝像機控制器102接收光圈值信息、變焦位置信息和聚焦位置信息。像差中心計算部分214 還從色像素選擇器211接收被處理色信息。然后，像差中心計算部分214從中心位置差異數據表250選擇與光圈值信息、變焦位置信息、聚焦位置信息和由被處理色信息指示的顏色的組合對應的中心位置差異數據。接著，像差中心計算部分214使用所選擇的中心位置差異數據來計算像差中心Q的位置。像高計算部分212使用計算出的像差中心Q的位置來
計算像高。色分離發生像素值計算部分215使用如上所述計算的倍率色差校正量來計算色分離發生像素的像素值。這里使用的色分離發生像素是這樣的像素由于倍率色差而導致的偏移，本來應該被聚焦在要處理的像素的位置的光實際上被聚焦在該像素中。像素值校正部分216校正要處理的每一個像素的像素值。為此，像素值校正部分 216用由色分離發生像素值計算部分215計算的色分離發生像素的像素值，重寫要處理的像素的像素值。例如，圖4中所示的倍率色差校正器210中的各部分可以通過使用DSP (數字信號處理器)執行程序而實現。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過使用CPU 111執行程序或者通過使用硬件而實現。[倍率色差校正數據表的示例性結構]隨后將參照圖5描述倍率色差校正數據表MO的示例性結構。圖5以圖解的方式示出倍率色差校正數據表MO的表結構。在描述圖5之前，令變量i (0 < i < ni)為光圈值，變量ζ (0彡ζ < nz)為變焦位置，變量f (0彡f < nf)為聚焦位置，變量y (0彡y < ny) 為像高。盡管實際的光圈值、變焦位置、聚焦位置和像高可以具有小數部分，但是由變量i、 ζ、f和y表示的光圈值、變焦位置、聚焦位置和像高被假定是整數。變量c(0 < c < 2)表示要校正的光的顏色(被處理色)。被處理色是兩種顏色R和B中的任意一種，并且假定當變量c為“0”時它表示R(紅色)，而當變量c為“ 1”時它表示B (藍色)。首先，圖5中所示的倍率色差校正數據表240可以被粗略分割為與由變量c表示的被處理色R和B對應的部分。在用于R被處理色的分割部分之一中，提供存儲多個校正數據241的二維表。校正數據241的數目是與光圈值i和變焦位置ζ的矩陣(組合)對應地確定的(niXnz)。上述的二維表中的校正數據241對應于單個聚焦位置。針對聚焦位置f “0”至 “nf-1”中的每一個提供二維表，共計nf個二維表，每一個二維表存儲針對對應的聚焦位置 f的校正數據對1，如圖5所示。由此，提供了存儲與光圈值i、變焦位置ζ和聚焦位置f的組合對應的校正數據241的三維表。上述的三維表對應于單個像高y。針對像高y “0”至“ny-Ι”中的每一個提供三維表，共計ny個三維表，每一個三維表存儲針對對應的像高y的校正數據M1，如圖5所示。 由此，提供了存儲與光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f和像高y的組合對應的校正數據241 的四維表。針對被處理色B (c = 1)，也提供了四維表。如上所述，倍率色差校正數據表240存儲與光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f、像高y和被處理色c的每一種組合對應地確定的校正數據Ml。也就是說，倍率色差校正數據表240具有五維表的結構。因此，形成倍率色差校正數據表240的校正數據241的數目為 (niXnzXnfXnyX nc)。倍率色差校正數據表240的結構指示由于倍率色差而導致的色分離量取決于下述要素光圈、變焦位置、聚焦位置等光學系統條件、像高以及光的顏色。與校正數據241有關的光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f、像高y和被處理色c是所附權利要求中記述的像差變化條件的例子。
本公開的第一實施例中的倍率色差校正數據表240中的最大像高“yn-1”是100% 像高，或者對應于相對于圖像區域300中的圖像中心C的圖像區域300的頂點，這意味著 如果保證了把光學透鏡部分101附接到可攜式攝像機100使得如圖3A所示圖像中心C與像差中心Q —致，則不需要稍后將描述的中心位置差異數據表250，并且可以只使用倍率色差校正數據表240來校正倍率色差。[用于獲取倍率色差校正數據表中的校正數據的示例性方法]接下來將描述用于獲取倍率色差校正數據表MO中的校正數據Ml的示例性方法。用于光學透鏡部分101中的透鏡的特性是已知的，例如，這是指，包括由于倍率色差而導致的色分離量隨著像高變化的透鏡特性(例如，圖3A所示)是已知的。因此，可以通過基于透鏡特性執行仿真來確定形成倍率色差校正數據表240的校正數據241。更具體地，針對R光的校正數據241可以被如下確定R光相對于G光的色分離量通過在組合下述參數獲得的條件下針對R光和G光執行仿真來確定某光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f和像高 y。然后，計算允許消除這樣確定的色分離量使得R光的位置與G光的位置一致的校正量。 這樣計算出的校正量用作校正數據Ml。在通過組合這些參數獲得的所有的其它條件下執行上述仿真，以確定用于R光的所有的校正數據對1。在通過組合這些參數獲得的每一個條件下針對B光和G光執行相同的仿真，以確定B光相對于G光的色分離量。由此確定用于 B光的校正數據Ml。由于除了個體產品變化因素以外的倍率色差而導致的色分離的量僅僅根據透鏡自身的特性來確定。例如，對于可攜式攝像機100的每一個產品，由通過執行上述仿真確定的校正數據241形成的倍率色差校正數據表240可以是共用的。例如，不僅R光和B光遭受而且G光也遭受的倍率色差可以被校正為使得RGB光的聚焦位置相互偏離相同的量。為此，在本公開的實施例中，倍率色差被校正為使得G光用作基準，在G光被聚焦的位置對其余的R光和B光進行聚焦。為此，在確定校正數據241 之前，在本公開的實施例中確定R光和B光相對于G光的色分離的量。這里使用的“校正量”是消除色分離所需的“像差校正量”，“校正量”的單位是比值、像素寬度、相對于圖像區域尺寸的值或者任何其它合適的值。此外，這里使用的色分離量是由于像差而導致的色分離的量，并且是指“像差發生量”。色分離量的單位是比值、像素寬度或者相對于圖像區域尺寸的值。在以上的描述中，首先確定色分離量，然后，基于這樣確定的色分離量來確定作為校正量的校正數據Ml。或者，色分離量可以被直接存儲作為校正數據對1。在這種情況下， 倍率色差校正量計算部分213可以首先將存儲作為校正數據Ml的色分離量轉換為校正量，然后基于轉換后的校正量來計算實際處理中所需的校正量。具體地，當單位例如是比值時，校正量和色分離量之間的關系被表示為(校正量=1/色分離量)。當單位是像素寬度或者相對于圖像區域尺寸的值時，校正量和色分離量之間的關系被表示為(校正量=-色分離量)。在任意一種情況中，上述的兩種關系都是簡單的，并且，可以以顯著小的計算量容易地執行色分離量和校正量之間的轉換。[中心位置差異數據表的示例性結構]圖6示出中心位置差異數據表250的示例性結構。中心位置差異數據表250存儲針對下述參數的每一種組合的中心位置差異數據251 光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f、被處理色c和差異方向分量d，如圖6所示。也就是說，中心位置差異數據表250具有五維表的結構。圖像區域中的像差中心Q的位置隨著光學系統的下述條件而改變光圈、變焦位置和聚焦位置。圖像區域中的像差中心Q的位置還隨著光的顏色而改變。結果，作為圖像中心C和像差中心Q之間的差異的中心位置差異也隨著以下條件改變光圈、變焦位置、聚焦位置和光的顏色。因此，中心位置差異數據表250具有針對下述參數中的每一個的中心位置差異數據251 光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f和被處理色c，如上所述。與中心位置差異數據251有關的光圈值i、變焦位置ζ、聚焦位置f、像高y和被處理色c是所附權利要求中記述的像差變化條件的例子。中心位置差異可以以具有水平差異分量和垂直差異分量的向量的形式進行處理。 因此，中心位置差異數據表250具有水平差異方向分量d和垂直差異方向分量d作為參數。形成圖5和6中所示的倍率色差校正數據表240和中心位置差異數據表250的參數的某些組合可以被省略。具體地，當使用變焦位置ζ固定的單焦距透鏡時，變焦透鏡ζ不必用作組合的參數之一。此外，形成倍率色差校正數據表240和中心位置差異數據表250的透鏡控制信息不限于上述的透鏡控制信息。在以上的描述中，透鏡控制信息包括光圈、變焦位置和聚焦位置。這些參數可以被視為表示光學透鏡部分101(圖1)中的可移動部分的設置。例如，當光學透鏡部分101包括除光圈、變焦位置和聚焦位置以外的可移動部分時，表示該可移動部分的設置的信息的參數也可以被組合。此外，透鏡控制信息不必一定包括光圈、變焦位置和聚焦位置中的全部，而是根據所需的校正精度、光學透鏡部分101的結構和其它因素，可以適當地省略光圈、變焦位置和聚焦位置中的某個或某些。例如，在光學透鏡部分101是深焦透鏡時，可以省略聚焦位置。[用于創建中心位置差異數據表的示例性方法]將描述用于創建中心位置差異數據表250的示例性方法。圖像中心C和像差中心 Q之間的差異是由于例如與成像光學系統組裝操作相關的誤差而導致的，從而取決于個體產品變化。因此，例如，在制造步驟中，需要創建用于每個個體產品的中心位置差異數據表 250。將參照圖7的流程圖描述創建中心位置差異數據表250的示例性過程。在創建中心位置差異數據表250之前，預先確定光圈值i、變焦位置ζ和聚焦位置 f的預定數目的值作為代表值。令該預定數目是mi、mz和mf。從指定中心位置差異數據 251的ni個光圈值i、nz個變焦位置ζ和nf個聚焦位置中選擇代表性的mi個光圈值i、mz 個變焦位置ζ和mf個聚焦位置。然后，使用正在測試的可攜式攝像機100來拍攝圖表圖像(步驟S901)。在這種情況下的圖表圖像是具有被設置用來檢測像差中心Q的位置的預定圖案的圖像。后面將描述圖表圖像的具體例子。在步驟S901中用基于這樣的圖案設置的光學透鏡部分101拍攝圖表圖像該圖案是通過組合選自于代表性的mi個光圈值i、mz個變焦位置ζ和mf個聚焦位置f的值而獲得的。圖8A和8B示出步驟S901中的成像過程中使用的圖表圖像400的例子。首先，圖 8A示出具有這樣的圖案的圖表圖像400的例子在該圖案中，黑色圓形圖形部分401在白色的背景上按照預定數目的行和列排列。圖8B示出具有這樣的圖案的圖表圖像400的另一例子在該圖案中，圓形圖形部分401被替換為正方形圖形部分。如上所述，圖表圖像400是通過在單色的背景上布置具有預定形狀(例如，圓形和正方形)的圖形部分410而形成的。要注意，圖形部分401中的每一個的形狀不限于圓形或正方形。圖8A和8B所示的圖表圖像400具有白色的背景和黑色的圖形部分401，但是代替地，背景可以是黑色的并且圖形部分401可以是白色的。此外，只要圖形部分401具有相同的顏色，背景和圖形部分401就可以用其它的方式著色。而且，圖形部分401可以不必布置滿圖表圖像400的圖像區域，但是，至少兩個圖形部分401才足以檢測像差中心Q。然而， 要注意，在布置至少一定數目的圖形部分401時，可以高精度地檢測像差中心Q。圖形部分 401可以不必按照行和列布置，并且可以按照其它的圖案布置。隨后，基于上述的通過在步驟S901中拍攝圖表圖像400而獲得的圖像數據，提取包含圖形部分401的塊狀區域(步驟S902)。為了提取這些區域，例如，可以使用已知的模式識別技術。圖9以圖解的方式示出步驟S902中的處理，并且示出作為通過拍攝圖表圖像 400獲得的圖像的拍攝圖表圖像500。拍攝圖表圖像500具有與拍攝的圓形圖形部分401 對應的圖形圖像部分501，該圖形圖像部分501因而具有相同的圓形。在圖9中所示的例子中，如虛線所示，設置包含圖形圖像部分501的正方形塊502，并且從拍攝圖表圖像500提取這些塊502中的圖像區域。然后，針對顏色R、G和B中的每一個，檢測在上述的步驟S902中提取的每一個塊 502中的圖形圖像部分501的重心(步驟S903)。圖像數據由關于形成圖像的像素的位置的信息和各位置處的RGB像素的等級形成。鑒于這一事實，例如，通過設置等級閾值，在每一個塊502中將圖形圖像部分501與背景分離，然后，在每一個RGB平面中計算圖形圖像部分501的重心。例如，可以如下針對形成圖形部分501的像素的每一個坐標，通過使用R級別mr (X，y)來確定R平面(Xr, Yr)中的重心。
權利要求
1.一種像差校正設備，包括校正數據保持部分，保持關于用于校正倍率色差的校正量的校正數據，該校正數據是針對改變由于倍率色差而引起的色分離量并至少包括像高的像差變化條件的每一種預定組合而提供的；中心位置差異數據保持部分，保持關于圖像區域的中心和倍率色差的像差中心的位置之間的差異的中心位置差異數據，該中心位置差異數據是針對改變該差異的預定的差異變化條件的每一種組合而提供的；像差中心計算部分，選擇與成像設備中的差異變化條件的組合相對應的中心位置差異數據之一，并且基于所選擇的中心位置差異數據來計算像差中心的位置；像高計算部分，計算相對于所述像差中心的位置的被處理像素的像差中心對應像高；倍率色差校正量計算部分，選擇與成像設備中的像差變化條件的組合相對應的校正數據之一，并且基于所選擇的校正數據來計算倍率色差校正量；以及像素值校正部分，基于計算出的倍率色差校正量來校正被處理像素的像素值。
2.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，像高計算部分計算在從所述像差中心到圖像區域的每一個頂點的距離是100% 像高的情況下的像差中心對應像高、以及相對于所述像差中心的位置經過被處理像素的徑向方向上的像差中心基準100%像高距離，并且倍率色差校正量計算部分基于像差中心基準100%像高距離與對應于從圖像區域的中心到圖像區域的頂點的距離的100%像高距離之比來計算倍率色差校正量。
3.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，當像差中心對應像高大于與從圖像區域的中心到圖像區域的頂點的距離對應的 100%像高時，倍率色差校正量計算部分選擇與包括被替換為100%像高的像差中心對應像高的當前像差變化條件的組合對應的一個校正數據。
4.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，校正數據保持部分保持與最高為一預定值的像高對應的校正數據，該預定值大于與從圖像區域的中心到圖像區域的頂點的距離對應的100%像高。
5.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，差異變化條件包括光的顏色和預定的透鏡控制信息中的至少一個。
6.根據權利要求5所述的像差校正設備，其中，透鏡控制信息表示透鏡部分中的一個或多個預定的可移動部件的控制狀態。
7.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，以拍攝的圖像中的兩個或多個圖形部分為基點，根據基于在所述圖形部分處發生的倍率色差的方向上描繪的直線的相交點而確定的像差中心，產生所述中心位置差異數據。
8.根據權利要求1所述的像差校正設備，其中，中心位置差異數據保存部分保持表示不同像差中心的位置的差異的多組中心位置差異數據中的、在經過由像素值校正部分執行的像素值校正的被處理像素處提供最小量的殘余像差的中心位置差異數據。
9.一種像差校正方法，包括從關于圖像區域的中心和倍率色差的像差中心的位置之間的差異的中心位置差異數據之中選擇與成像設備中的差異變化條件的組合相對應的中心位置差異數據之一，并且基于所選擇的中心位置差異數據來計算所述像差中心的位置，所述中心位置差異數據是針對改變所述差異的預定的差異變化條件的每一種組合而提供的；計算相對于像差中心的位置的被處理像素的像差中心對應像高； 從關于用于校正倍率色差的校正量的校正數據之中選擇與成像設備中的像差變化條件的組合相對應的校正數據之一，并且基于所選擇的校正數據來計算倍率色差校正量，所述校正數據是針對改變由于倍率色差而引起的色分離量并至少包括像高的像差變化條件的每一種預定組合而提供的；以及基于計算出的倍率色差校正量來校正被處理像素的像素值。
10. 一種指示像差校正設備執行包括下述步驟的處理的程序從關于圖像區域的中心和倍率色差的像差中心的位置之間的差異的中心位置差異數據之中選擇與成像設備中的差異變化條件的組合相對應的中心位置差異數據之一，并且基于所選擇的中心位置差異數據來計算所述像差中心的位置，所述中心位置差異數據是針對改變所述差異的預定的差異變化條件的每一種組合而提供的；計算相對于像差中心的位置的被處理像素的像差中心對應像高； 從關于用于校正倍率色差的校正量的校正數據之中選擇與成像設備中的像差變化條件的組合相對應的校正數據之一，并且基于所選擇的校正數據來計算倍率色差校正量，所述校正數據是針對改變由于倍率色差而引起的色分離量并至少包括像高的像差變化條件的每一種預定組合而提供的；以及基于計算出的倍率色差校正量來校正被處理像素的像素值。
全文摘要
本發明涉及像差校正設備、像差校正方法和程序。像差校正設備包括校正數據保持部分，保持關于用于校正倍率色差的校正量的校正數據；中心位置差異數據保持部分，保持關于圖像區域的中心和倍率色差的像差中心的位置之間的差異的中心位置差異數據；像差中心計算部分，選擇與成像設備中的差異變化條件的組合相對應的中心位置差異數據之一，并且基于此來計算像差中心的位置；像高計算部分，計算相對于所述像差中心的位置的被處理像素的像差中心對應像高；倍率色差校正量計算部分，選擇與成像設備中的像差變化條件的組合相對應的校正數據之一，并且基于此來計算倍率色差校正量；像素值校正部分，基于計算出的倍率色差校正量來校正被處理像素的像素值。
文檔編號H04N9/04GK102413336SQ201110270419
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月14日 優先權日2010年9月21日
發明者入澤元太郎, 姜亨明, 木下弘征, 橋野司, 湊篤郎, 菊地敦雄, 西尾研一 申請人:索尼公司