控制設備及方法、圖像處理設備、系統及方法和鏡頭設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種圖像處理系統，該圖像處理系統高分辨率并且高質量地校正由攝 像光學系統所導致的劣化圖像。
【背景技術】
[0002] 針對經由攝像光學系統所拍攝的被攝體圖像，由于發生在攝像光學系統中的衍 射、像差等的影響，從一點發出的光無法會聚到另一點，并且存在微小的擴散。將運樣的微 小的擴散分布稱為點擴散函數（PSF)。由于攝像光學系統的影響，利用PSF對被攝體圖像進 行卷積來形成所拍攝的圖像，因此圖像變得模糊，并且圖像的分辨率下降。
[0003] 近來，一般將所拍攝的圖像存儲為電子數據，并且提出通過圖像處理來校正由光 學系統所引起的圖像的劣化的技術。日本特許4337463號公開了存儲濾波器系數來校正圖 像的劣化W進行圖像處理的圖像處理方法。日本特開2013-33496號公開了存儲用于預定 的近似函數W校正圖像的劣化的濾波器系數并且對圖像的劣化進行補償的圖像處理方法。
[0004] 然而，在日本特許4337463號所公開的圖像處理方法中，在要校正所拍攝的圖像 的劣化的情況下，需要針對各像素存儲光學傳遞函數的信息（0TF數據）W生成圖像恢復濾 波器。由于0TF數據是基于攝像元件和攝像光學系統的各信息而計算出的，0TF數據的量 極大，因此難W在各設備中存儲所有的0TF數據。在日本特開2013-33496號所公開的圖像 處理方法中，能夠減少0TF數據，然而存在如下的可能性：即使針對特定設備進行近似是恰 當的，也可能在其它設備中無法獲得滿意的校正效果。
【發明內容】
陽0化]本發明提供了一種控制設備、鏡頭設備、圖像處理系統和控制方法，能夠基于進行 圖像恢復處理的圖像處理設備來提供恰當的0TF數據。
[0006] 本發明還提供一種圖像處理設備、圖像處理系統和圖像處理方法，能夠存儲恰當 的0TF數據W進行圖像恢復處理。
[0007] 作為本發明的一個方面，一種控制設備包括：存儲單元，用于存儲包括多個系數數 據的第一數據；W及確定單元，用于基于對通過使用光學系統所拍攝的圖像進行圖像處理 的圖像處理設備的信息，根據所述存儲單元中存儲的所述第一數據來確定具有比所述第一 數據的數據量小的數據量的第二數據，其特征在于，通過使用所述多個系數數據作為具有 預定階數的近似函數的系數，能夠表示所述光學系統的光學傳遞函數。
[0008] 作為本發明的另一方面，鏡頭設備包括用于形成被攝體的圖像的光學系統和所述 控制設備。
[0009] 作為本發明的另一方面，圖像處理系統包括所述控制設備和用于通過使用第二數 據來進行圖像恢復處理的圖像處理設備。
[0010] 作為本發明的另一方面，一種控制方法，包括W下步驟：輸入對通過使用光學系統 所拍攝的圖像進行圖像處理的圖像處理設備的信息；W及基于所述圖像處理設備的信息， 根據存儲單元中存儲的第一數據，來確定具有比所述第一數據的數據量小的數據量的第二 數據，其中，所述第一數據包括多個系數數據，其特征在于，通過使用所述多個系數數據作 為具有預定階數的近似函數的系數，能夠表示所述光學系統的光學傳遞函數。
[0011] 作為本發明的另一方面，一種圖像處理設備，包括：輸入單元，用于接收包括多個 系數數據的第一數據；確定單元，用于根據所述第一數據來確定具有比所述第一數據的數 據量小的數據量的第二數據；W及處理單元，用于通過使用所述第二數據來對通過使用光 學系統所拍攝的圖像進行圖像處理，其特征在于，通過使用所述多個系數數據作為具有預 定階數的近似函數的系數，能夠表示所述光學系統的光學傳遞函數。
[0012] 作為本發明的另一方面，圖像處理系統包括所述圖像處理設備和用于輸出第一數 據的控制設備。
[0013] 作為本發明的另一方面，一種圖像處理方法，包括W下步驟：接收包括多個系數數 據的第一數據；根據所述第一數據來確定具有比所述第一數據的數據量小的數據量的第二 數據；W及通過使用所述第二數據來對通過使用光學系統所拍攝的圖像進行圖像處理，其 特征在于，通過使用所述多個系數數據作為具有預定階數的近似函數的系數，能夠表示所 述光學系統的光學傳遞函數。
[0014] 根據W下參考附圖的典型實施例的說明，本發明的其它特征和方面將變得明顯。
【附圖說明】
[0015] 圖1A是第一實施例的圖像處理系統的結構圖。
[0016] 圖1B是第一實施例的控制設備的框圖。 陽017] 圖1C是第一實施例的圖像處理設備的框圖。
[0018] 圖2是示出第一實施例中的0TF數據的數據傳輸處理的流程圖。
[0019] 圖3是示出第一實施例中的所連接的裝置（攝像設備）和最大階數（order)之間 的關系的表的示例。
[0020] 圖4是第二實施例的圖像處理系統的結構圖。
[0021] 圖5是第二實施例的圖像處理系統的序列圖。
[0022] 圖6A-6D是第二實施例中的0TF數據的示例。 陽02引圖7A-7C是示出第二實施例中的MTF和最大增益之間的圖。
[0024] 圖8A-8D是與第二實施例中的光圈相對應的0TF數據的示例。 陽0巧]圖9A-9B是第二實施例中的參考表和最大增益表的圖。
【具體實施方式】
[00%] W下將參考附圖來說明本發明的典型實施例。
[0027] 首先，將說明典型的圖像恢復方法。W下表達式（1)成立，其中，在實空間（x，y) 中，f(x，y)是利用光學系統而沒有劣化的圖像，h(x，y)是點擴散函數，g(x，y)是劣化了的 圖像。
[0028] g (X，y) = / / f 狂，Y)曲（X-X, y-Y) dXdY …（1)
[0029] 在對表達式（1)進行傅立葉變換W將實空間（X，y)變換成頻率空間（u，V)的情況 下，W下表達式（2)成立。
[0030] G (u, V) = F (u, V)地(u, V)…似 陽 031] 在表達式似中，F(u，v)、G(u，v)、H(u，v)分別為對f(x，y)、g(x，y)、h(x，y)進行 傅立葉變換的結果。根據表達式（2)，W下表達式（3)成立。
[0032] F(u, V) = G(u, v)/H(u, V)…（3)
[0033] 表達式（3)表示通過在頻率空間中對劣化了的圖像g(x，y)進行傅立葉變換而得 到的結果G(u，v)除W對作為點擴散函數任S巧的h(x，y)進行傅立葉變換而得到的結果 H(u，V)，能夠獲得對沒有劣化的圖像f (X，y)進行傅立葉變換而得到的結果F(u，V)。因此， 能夠通過對F(u，V)進行傅立葉逆變換來獲得沒有劣化的圖像f(x，y)。
[0034] 然而，實際上，如果進行運樣的處理W獲得沒有劣化的圖像f(x，y)，則發生在攝像 元件中的噪聲被放大，因此無法獲得良好的圖像。
[0035] 為了解決上述問題，已知使用由W下表達式（4)表示的Wiener (維納）濾波器 W(u，V)來作為抑制噪聲的放大的圖像恢復方法。
[0036] 1/H (U, V) * (IΗ (U, V) 12八 IΗ (U, V) 2+ Γ ))…（4)
[0037] 在表達式（4)中，符號H(u，V)表示光學傳遞函數（0TF)，符號Γ表示為了降低噪 聲的放大量的常數。
[0038] 通過將表達式（4)乘W具有攝像光學系統的頻率信息和相位信息的0TF，由于光 學系統的衍射或像差而發生的PSF的相位變為0并且頻率特性被放大，因此能夠獲得高分 辨率的滿意的圖像。為了有效地使用表達式（4)，需要獲取攝像光學系統的準確的0TF信 息。作為獲取0TF信息的方法，如果攝像光學系統的設計值信息是可用的，則能夠通過基于 設計值信息的計算來獲取0TF信息。可選地，通過拍攝點光源并對點擴散函數任S巧進行 傅立葉變換，能夠獲取0TF信息。一般地，照相機所使用的攝像光學系統具有根據圖像高度 的不同而變化極大的光學性能（諸如F值和像差等）。因此，為了校正被攝體圖像的劣化， 無法直接在頻率空間上一次全部計算表達式（4)，取而代之的是，針對各圖像高度，將表達 式（4)變換成實空間上的濾波器，W進行校正劣化的處理。
[0039] 經由攝像光學系統而成像（形成）的光學圖像（被攝體圖像）由攝像元件自動地 取樣。由于原來具有連續值的光學圖像被轉換成離散的值，因此在頻率空間中，光學圖像包 括具有周期采樣頻率的頻率信號。在頻率信號分布成超過采樣頻率的二分之一的情況下， 由于周期性導致頻率信號重疊，因此無法再現正確的信號。將采樣頻率的二分之一的值稱 為奈奎斯特頻率。通過化=1/ (2沖）來表示奈奎斯特頻率，其中b為攝像元件的像素間距。
[0040] 利用攝像光學系統的0TF來表示緊跟攝像元件的前面的光學圖像的空間頻率特 性。在進行圖像恢復處理的情況下，需要使圖像恢復濾波器的分接頭的大小與攝像元件的 大小一致，并且另外優選地反映攝像元件的開口特性。前者與利用攝像元件的奈奎斯特頻 率為最大值的空間頻率來切出0TF相對應，而后者與將低通濾波器應用至攝像元件的0TF 相對應。因此，生成圖像恢復濾波器所使用的0TF信息不是僅由攝像光學系統而唯一確定 的，并且還依賴于攝像元件。
[0041] 第一連施例
[0042] 首先，參考圖1A，將說明本發明第一實施例的圖像處理系統。圖1A是本實施例的 圖像處理系統的結構圖（整體圖）。在圖1A中，附圖標記101表示基于設計值或測量值來 計算攝像光學系統的光學傳遞函數（0T巧并且存儲該光學傳遞函數的信息處理設備。通過 提供用于校正所拍攝的圖像的光學傳遞函數數據（OTF數據）的提供