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JP7207893B2 - Imaging device, lens device - Google Patents
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Description

本発明は、撮影画像の画質を向上させることのできる撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of improving the image quality of captured images.

光学系を用いた撮像において、被写体の1点から発生した光は光学系で生じる回折や収差等の影響を受けて、微小な広がりを持って像面に到達する。したがって撮影画像には光学系の回折や収差によるぼけが生じる。 2. Description of the Related Art In imaging using an optical system, light generated from one point on an object is affected by diffraction, aberration, and the like occurring in the optical system and reaches the image plane with a slight spread. Therefore, the captured image is blurred due to the diffraction and aberration of the optical system.

このような画像のぼけは、点像強度分布関数(PSF,Point Spread Function)や光学伝達関数(OTF,Optical Transfer Function)等を用いた画像処理によって鮮鋭化できることが知られている。しかしながら、画像の鮮鋭化処理を行なおうとすると、画像のノイズが増幅されてしまうという問題があった。 It is known that such image blur can be sharpened by image processing using a point spread function (PSF), an optical transfer function (OTF), or the like. However, when trying to sharpen the image, there is a problem that the noise of the image is amplified.

特許文献1には、画像を鮮鋭化する際のノイズの増幅を低減させるために、ノイズ特性に関する情報(ISO感度)を用いて補正効果を調節することが記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200003 describes adjusting correction effects using information on noise characteristics (ISO sensitivity) in order to reduce amplification of noise when sharpening an image.

特開2017-41763号公報JP 2017-41763 A

特許文献1の方法では、2次元の画像回復フィルタのゲイン値を周波数空間において制御することで画像の補正効果を調節している。このため、画像処理に際して2次元の逆フーリエ変換を行う必要がある。したがって特許文献1の方法には、画像処理に要する負荷が増大してしまうという課題があった。 In the method of Patent Document 1, the image correction effect is adjusted by controlling the gain value of the two-dimensional image restoration filter in the frequency space. Therefore, it is necessary to perform a two-dimensional inverse Fourier transform during image processing. Therefore, the method of Patent Document 1 has a problem that the load required for image processing increases.

本発明は、処理負荷を低減させつつ鮮鋭化に伴うノイズの増幅を低減させることのできる撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of reducing amplification of noise associated with sharpening while reducing processing load.

本発明の撮像装置は、光学系を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置と通信可能な撮像装置であって、前記撮像装置は、前記光学系によって形成された像を光電変換する撮像素子と、前記光学系を用いた撮像により生成された入力画像におけるノイズ特性に関するノイズ情報を取得する第1の取得手段と、前記光学系の光学特性に基づいた実空間における鮮鋭化フィルタを取得する第2の取得手段と、前記鮮鋭化フィルタの成分の二乗和に基づいて前記鮮鋭化フィルタのゲインに関するゲイン情報を取得する第3の取得手段と、を有し、前記レンズ装置は、前記鮮鋭化フィルタに関する情報を記憶する記憶部を備え、前記第2の取得手段は、前記レンズ装置から前記鮮鋭化フィルタに関する情報を取得し、前記鮮鋭化フィルタに関する情報に基づいて前記鮮鋭化フィルタを取得し、前記入力画像に対して、前記ノイズ情報と、前記ゲイン情報に基づいて、前記鮮鋭化フィルタを用いた鮮鋭化処理を行うことを特徴とする。 An image pickup apparatus of the present invention is an image pickup apparatus to which a lens device having an optical system is detachably attached and capable of communicating with the lens device, wherein the image pickup device photoelectrically converts an image formed by the optical system. An imaging device, a first acquisition means for acquiring noise information relating to noise characteristics in an input image generated by imaging using the optical system, and acquiring a sharpening filter in real space based on the optical characteristics of the optical system. and third obtaining means for obtaining gain information relating to the gain of the sharpening filter based on the sum of squares of the components of the sharpening filter, wherein the lens device comprises: a storage unit for storing information about a sharpening filter, wherein the second obtaining means obtains information about the sharpening filter from the lens device, and obtains the sharpening filter based on the information about the sharpening filter; and sharpening processing is performed on the input image using the sharpening filter based on the noise information and the gain information.

また、本発明の他の撮像装置は、光学系を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置と通信可能な撮像装置であって、前記撮像装置は、前記光学系によって形成された像を光電変換する撮像素子と、前記光学系を用いた撮像により生成された入力画像におけるノイズ特性に関するノイズ情報を取得する第1の取得手段と、前記光学系の光学特性に基づいた実空間における鮮鋭化フィルタを取得する第2の取得手段と、前記鮮鋭化フィルタの成分に基づいて、特定の周波数における前記鮮鋭化フィルタのゲインに関するゲイン情報を取得する第3の取得手段と、を有し、前記レンズ装置は、前記鮮鋭化フィルタに関する情報を記憶する記憶部を備え、前記第2の取得手段は、前記レンズ装置から前記鮮鋭化フィルタに関する情報を取得し、前記鮮鋭化フィルタに関する情報に基づいて前記鮮鋭化フィルタを取得し、前記入力画像に対して、前記ノイズ情報と、前記ゲイン情報に基づいて、前記鮮鋭化フィルタを用いた鮮鋭化処理を行うことを特徴とする Further, another imaging device of the present invention is an imaging device to which a lens device having an optical system is detachably mounted and which can communicate with the lens device, wherein the imaging device comprises an image formed by the optical system. a first acquisition means for acquiring noise information relating to noise characteristics in an input image generated by imaging using the optical system; sharpness in real space based on the optical characteristics of the optical system a second acquiring means for acquiring a sharpening filter; and a third acquiring means for acquiring gain information regarding a gain of the sharpening filter at a specific frequency based on the component of the sharpening filter, The lens device includes a storage unit that stores information about the sharpening filter, and the second obtaining means obtains the information about the sharpening filter from the lens device, and based on the information about the sharpening filter, the A sharpening filter is acquired, and sharpening processing using the sharpening filter is performed on the input image based on the noise information and the gain information .

本発明によれば、処理負荷を低減させつつ鮮鋭化に伴うノイズの増幅を低減させることのできる撮像装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus that can reduce the amplification of noise that accompanies sharpening while reducing the processing load.

アンシャープマスク処理による鮮鋭化を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining sharpening by unsharp mask processing; 光学系のPSFを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the PSF of the optical system; 回転対称なアンシャープマスクを用いた鮮鋭化処理を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating sharpening processing using a rotationally symmetric unsharp mask; 回転非対称なアンシャープマスクを用いた鮮鋭化処理を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating sharpening processing using a rotationally asymmetric unsharp mask; 鮮鋭化フィルタのゲインを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing gains of a sharpening filter; 鮮鋭化処理の前後におけるMTFの模式図である。4A and 4B are schematic diagrams of MTFs before and after sharpening processing; FIG. 撮像装置のブロック図である。1 is a block diagram of an imaging device; FIG. 実施例1における画像処理のフローチャートである。4 is a flowchart of image processing in Example 1. FIG. ゲイン情報と加重加算率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between gain information and a weighted addition rate. 実施例2における鮮鋭化フィルタの生成を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating generation of a sharpening filter in Example 2; 実施例2における画像処理のフローチャートである。10 is a flowchart of image processing in Example 2. FIG. カメラシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of a camera system; FIG.

以下、画像処理装置としての画像処理部を有する本発明の撮像装置の実施形態について、添付の図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an imaging device of the present invention having an image processing section as an image processing device will be described below with reference to the accompanying drawings.

本実施形態の画像処理部は、光学系を用いた撮影により生成された入力画像に対して、光学系の光学特性に基づいた鮮鋭化フィルタを用いた鮮鋭化処理としてアンシャープマスク処理を行う。まず、本実施形態の撮像装置の構成に関する説明に先立ち、本実施形態の鮮鋭化処理について述べる。 The image processing unit of this embodiment performs unsharp mask processing as sharpening processing using a sharpening filter based on the optical characteristics of the optical system on an input image generated by photographing using the optical system. First, before describing the configuration of the imaging apparatus of this embodiment, the sharpening process of this embodiment will be described.

図1は、アンシャープマスク処理による鮮鋭化の模式図である。図1(a)の実線は入力画像、破線は入力画像をアンシャープマスクでぼかした画像、点線は鮮鋭化後の画像を表している。また、図1(b)の実線は補正成分を表している。図1の各図の横軸は座標であり、縦軸は画素値または輝度値である。図1は、後述する図2の所定の方向(例えば、x方向)における断面に相当する。 FIG. 1 is a schematic diagram of sharpening by unsharp mask processing. In FIG. 1A, the solid line represents the input image, the dashed line represents the image obtained by blurring the input image with an unsharp mask, and the dotted line represents the image after sharpening. Further, the solid line in FIG. 1(b) represents the correction component. The horizontal axis of each drawing in FIG. 1 is the coordinate, and the vertical axis is the pixel value or luminance value. FIG. 1 corresponds to a cross-section in a predetermined direction (eg, x-direction) in FIG. 2, which will be described later.

入力画像をf(x,y)、補正成分をh(x,y)とすると、鮮鋭化後の画像g(x,y)は次式で表すことができる。
g(x,y)=f(x,y)+m×h(x,y) (1)
Assuming that the input image is f(x, y) and the correction component is h(x, y), the sharpened image g(x, y) can be expressed by the following equation.
g(x, y)=f(x, y)+m×h(x, y) (1)

式(1)において、mは補正の強さを変化させるための調整係数であり、調整係数mの値を変化させることにより、補正量を調整することができる。なお、mは入力画像の位置によらず一定の定数であっても良いし、入力画像の位置に応じて異ならせることにより入力画像の位置に応じて補正量を調整することもできる。また、調整係数m(x,y)は光学系の焦点距離や絞り値や被写体距離(撮影距離)といった撮影条件に応じて異ならせることもできる。 In equation (1), m is an adjustment coefficient for changing the strength of correction, and the amount of correction can be adjusted by changing the value of the adjustment coefficient m. It should be noted that m may be a fixed constant regardless of the position of the input image, or may be changed according to the position of the input image to adjust the correction amount according to the position of the input image. Also, the adjustment coefficient m(x, y) can be varied according to shooting conditions such as the focal length of the optical system, the aperture value, and the subject distance (shooting distance).

アンシャープマスクをUSM(x,y)とすると、補正成分h(x,y)は次式のように表すことができる。USM(x,y)は、例えば、座標(x,y)におけるタップ値である。
h(x,y)=f(x,y)-f(x,y)*USM(x,y) (2)
Assuming that the unsharp mask is USM(x, y), the correction component h(x, y) can be expressed as follows. USM(x,y) is, for example, the tap value at coordinates (x,y).
h(x,y)=f(x,y)−f(x,y)*USM(x,y) (2)

式(2)の右辺を変形して次式で表すことができる。
h(x,y)=f(x,y)*(δ(x,y)-USM(x,y)) (3)
The right side of equation (2) can be transformed into the following equation.
h (x, y) = f (x, y) * (δ (x, y) - USM (x, y)) (3)

ここで、「*」はコンボリューション(畳み込み積分、積和)、「δ(x,y)」はデルタ関数である。デルタ関数とは、USM(x,y)とタップ数が等しく中心の値が1でそれ以外が0で埋まっているデータである。 Here, "*" is a convolution (convolution integral, sum of products), and "δ(x, y)" is a delta function. The delta function is data that has the same number of taps as USM(x, y), has a value of 1 at the center, and is filled with 0s elsewhere.

式(2)を変形することで式(3)を表現できるため、式(2)と式(3)は等価である。よって、以下では式(2)を用いて補正成分の生成について説明する。 Equation (3) can be expressed by transforming Equation (2), so Equations (2) and (3) are equivalent. Therefore, generation of the correction component will be described below using equation (2).

式(2)では、入力画像f(x,y)と入力画像f(x,y)をアンシャープマスクでぼかした画像の差分をとり、この差分情報に基づいて補正成分h(x,y)を生成している。一般的なアンシャープマスク処理では、アンシャープマスクにガウシアンフィルタ、メディアンフィルタ、移動平均フィルタ等の平滑化フィルタが使用される。 In equation (2), the difference between the input image f(x, y) and the image obtained by blurring the input image f(x, y) with an unsharp mask is taken, and based on this difference information, the correction component h(x, y) is generating In general unsharp mask processing, smoothing filters such as Gaussian filters, median filters, and moving average filters are used for unsharp masks.

例えば、図1(a)の実線で示す入力画像f(x,y)に対して、アンシャープマスクとしてガウシアンフィルタを使用した場合、入力画像f(x,y)をぼかした画像は図1(a)の破線で示すようになる。補正成分h(x,y)は図1(a)の実線から図1(a)の破線を減算すること得られる図1(b)の実線で示される成分となる。このように算出された補正成分を用いて、式(1)の演算を行うことによって、図1(a)の実線に示す入力画像f(x,y)を図1(a)の点線のように鮮鋭化することができる。 For example, when a Gaussian filter is used as an unsharp mask for the input image f(x, y) indicated by the solid line in FIG. a) as indicated by the dashed line. The correction component h(x, y) is the component indicated by the solid line in FIG. 1(b) obtained by subtracting the broken line in FIG. 1(a) from the solid line in FIG. 1(a). Using the correction components calculated in this way, the input image f(x, y) indicated by the solid line in FIG. can be sharpened to

次に、光学系で生じた回折や収差等の影響により劣化した画像に対して、アンシャープマスク処理を適用することで画像を鮮鋭化する場合について説明する。光学系を用いた撮影により生成された入力画像f(x,y)は、光学系による劣化が生じなかった場合の画像(以下、元の画像と称する)をI(x,y)、光学系のPSFをpsf(x,y)とすると、次式のように、表すことができる。
f(x,y)=I(x,y)*psf(x,y) (4)
Next, a case of sharpening an image by applying unsharp mask processing to an image that has been deteriorated due to the effects of diffraction, aberration, etc., generated in the optical system will be described. An input image f(x, y) generated by photographing using an optical system is an image (hereinafter referred to as an original image) when there is no deterioration due to the optical system. If the PSF of is psf(x, y), it can be represented by the following equation.
f(x,y)=I(x,y)*psf(x,y) (4)

まず、入力画像f(x,y)が元の画像I(x,y)に対して回転対称にぼけている場合について述べる。光学系が回転対称な共軸光学系であれば、画像の中心部に対応するPSFは回転対称となる。そのため、画像の中心部については回転対称なアンシャープマスクを適用することで入力画像f(x,y)を元の画像I(x,y)に近づける鮮鋭化を行うことができる。補正成分は入力画像をアンシャープマスクでぼかした画像と入力画像の差分値となるため、精度良く補正するためには、アンシャープマスクとして単純な平滑化フィルタではなく、よりpsf(x,y)に近い形状のものを使用することが好ましい。 First, the case where the input image f(x, y) is rotationally symmetrically blurred with respect to the original image I(x, y) will be described. If the optical system is a rotationally symmetrical coaxial optical system, the PSF corresponding to the central portion of the image will be rotationally symmetrical. Therefore, by applying a rotationally symmetric unsharp mask to the central portion of the image, it is possible to sharpen the input image f(x, y) closer to the original image I(x, y). Since the correction component is the difference value between the image obtained by blurring the input image with the unsharp mask and the input image, in order to perform accurate correction, the unsharp mask is not a simple smoothing filter, but more psf (x, y) It is preferable to use a shape close to .

例えば、球面収差の影響で入力画像が劣化している場合を考える。球面収差であれば画面の中心に対して回転対称に影響を及ぼすものの、ガウシアンフィルタのような平滑化フィルタは球面収差の影響を反映したPSFとは分布の形状が異なる。そのため、アンシャープマスクに光学系のPSFを使用することで入力画像を精度良く補正(鮮鋭化)することができる。 For example, consider the case where the input image is degraded by the influence of spherical aberration. Spherical aberration has a rotationally symmetrical effect with respect to the center of the screen, but a smoothing filter such as a Gaussian filter has a distribution shape different from the PSF reflecting the influence of spherical aberration. Therefore, by using the PSF of the optical system for the unsharp mask, the input image can be accurately corrected (sharpened).

このため、本実施形態ではアンシャープマスクUSM(x,y)として光学系のPSFを用いている。図1(a)に示す入力画像f(x,y)は簡略化のために線対称な形状となっているが、画像は対称軸を有していなくとも良い。元の画像I(x,y)の形状が非対称であっても、元の画像I(x,y)に畳み込まれる劣化関数(psf(x,y)に相当する)が回転対称であれば、回転対称なアンシャープマスクを用いて鮮鋭化することができる。 Therefore, in this embodiment, the PSF of the optical system is used as the unsharp mask USM(x, y). The input image f(x, y) shown in FIG. 1A has a line-symmetrical shape for simplification, but the image does not have to have an axis of symmetry. Even if the shape of the original image I(x, y) is asymmetric, if the degradation function (corresponding to psf(x, y)) convoluted with the original image I(x, y) is rotationally symmetric, , can be sharpened using a rotationally symmetric unsharp mask.

次に、入力画像f(x,y)が元の画像I(x,y)に対して回転非対称にぼけている場合について述べる。光学系が回転対称な共軸光学系であっても、画像の中心部以外の位置におけるPSFは通常非対称な形状となる。図2は、xy平面における光学系のPSFの模式図であり、図2(a)は軸上のPSF、図2(b)は軸外のPSFを表している。 Next, the case where the input image f(x, y) is rotationally asymmetrically blurred with respect to the original image I(x, y) will be described. Even if the optical system is a rotationally symmetric coaxial optical system, the PSF at positions other than the center of the image usually has an asymmetric shape. FIG. 2 is a schematic diagram of the PSF of the optical system in the xy plane, FIG. 2(a) representing the on-axis PSF and FIG. 2(b) representing the off-axis PSF.

例えば、元の画像が理想点像の集合によって構成されているとすると、式(4)から、入力画像f(x,y)は光学系のPSFになる。図2(b)に対応する画角に理想点像があり、光学系のPSFの影響を受けて元の画像が劣化したとすれば、入力画像は図2(b)の形状のようにぼけた画像となる。このように非対称にぼけた画像に対して、アンシャープマスク処理による鮮鋭化を行う場合について説明する。 For example, assuming that the original image consists of a set of ideal point images, the input image f(x, y) is the PSF of the optical system from equation (4). If there is an ideal point image at the angle of view corresponding to FIG. image. A description will be given of a case where sharpening is performed by unsharp mask processing for such an asymmetrically blurred image.

図3、図4は非対称にぼけた画像に対してアンシャープマスク処理を行った場合について説明する図である。図3は回転対称なアンシャープマスクを用いて処理を行った場合、図4は回転非対称なアンシャープマスクを用いて処理を行った場合を示している。図3、図4の各図の縦軸は画素値または輝度値である。また、図3、図4の各図の横軸は、図2(b)のy方向に相当する。 3 and 4 are diagrams for explaining the case where unsharp mask processing is performed on an asymmetrically blurred image. FIG. 3 shows the case of processing using a rotationally symmetric unsharp mask, and FIG. 4 shows the case of processing using a rotationally asymmetric unsharp mask. The vertical axis in each of FIGS. 3 and 4 is the pixel value or luminance value. 3 and 4 correspond to the y direction in FIG. 2(b).

図3(a)、図4(a)の実線は図2(b)のy軸方向の断面を表しており、点線はアンシャープマスクでぼかした入力画像を表している。図3の回転対称なアンシャープマスクにはガウシアンフィルタを適用し、図4の回転非対称なアンシャープマスクには光学系のPSFを適用している。 The solid lines in FIGS. 3A and 4A represent the cross section in the y-axis direction of FIG. 2B, and the dotted lines represent the input image blurred by the unsharp mask. A Gaussian filter is applied to the rotationally symmetric unsharp mask of FIG. 3, and the PSF of the optical system is applied to the rotationally asymmetric unsharp mask of FIG.

図3(b)、図4(b)は、それぞれ各アンシャープマスクでぼかされた入力画像と入力画像の差分値をプロットしたものであり、補正成分を表している。図3(a)、図4(a)において、入力画像の裾野が広くなっている方をY軸のプラス側とする。 3(b) and 4(b) plot the difference values between the input image blurred by each unsharp mask and the input image, and represent the correction component. In FIGS. 3(a) and 4(a), the side where the base of the input image is wider is the positive side of the Y-axis.

図3(a)では、実線のピーク位置に対してプラス側において入力画像と元の画像の差分値が小さく、マイナス側において入力画像と元の画像の差分値が大きくなっている。そのため、図3(b)の補正成分の中心のピーク位置に対してプラス側の極値よりもマイナス側の極値の方が小さくなっている。 In FIG. 3A, the difference value between the input image and the original image is small on the plus side of the peak position of the solid line, and the difference value between the input image and the original image is large on the minus side. Therefore, the extreme value on the minus side is smaller than the extreme value on the plus side with respect to the central peak position of the correction component in FIG. 3(b).

図3(a)と図3(b)の曲線を比較すればわかるように、プラス側の補正量が小さく、マイナス側の補正量は大きくなっている。このため、式(4)による鮮鋭化を行っても非対称なぼけを補正することはできない。図3(c)はm=1のときの鮮鋭化後の結果を示したものであり、図3(a)の実線に対して鮮鋭化はできているものの、プラス側に対してマイナス側が大きく沈んでおり、非対称なぼけは補正できていないことがわかる。 As can be seen by comparing the curves of FIGS. 3A and 3B, the correction amount on the plus side is small and the correction amount on the minus side is large. Therefore, the asymmetric blur cannot be corrected even if sharpening is performed according to Equation (4). FIG. 3(c) shows the result after sharpening when m=1. Although the solid line in FIG. 3(a) is sharpened, the minus side is larger than the plus side. It can be seen that the image is sunken and the asymmetric blur cannot be corrected.

ここで、アンシャープマスクを変えずに式(4)の調整係数mを変更することで補正量を調整する場合を考える。画像のプラス側を十分に補正するために調整係数mの値を大きくすると、画像のマイナス側は補正過剰(アンダーシュート)になり、画像のマイナス側の補正量を適切になるように調整係数mの値を設定すると、画像のプラス側は補正不足となる。 Here, consider a case where the correction amount is adjusted by changing the adjustment coefficient m in Equation (4) without changing the unsharp mask. If the value of the adjustment coefficient m is increased to sufficiently correct the plus side of the image, the minus side of the image will be overcorrected (undershoot). If you set a value of , the plus side of the image will be undercorrected.

このように、非対称にぼけた画像に対して回転対称なアンシャープマスクを使用してアンシャープマスク処理を行っても、非対称に劣化した入力画像を鮮鋭化することは困難である。このような問題は、回転対称なアンシャープマスクとしてガウシアンフィルタ以外の回転対称なフィルタを使用しても同様に発生する。 Thus, even if unsharp mask processing is performed on an asymmetrically blurred image using a rotationally symmetric unsharp mask, it is difficult to sharpen an asymmetrically degraded input image. Such a problem also occurs even if a rotationally symmetrical filter other than the Gaussian filter is used as the rotationally symmetrical unsharp mask.

一方、図4(a)では、実線のピーク位置に対してプラス側において入力画像と元の画像の差分値が大きく、マイナス側において入力画像と元の画像の差分値が小さくなっている。すなわち、図3(a)と反対の傾向が現れている。そのため、図4(b)の補正成分も中心のピーク位置に対してマイナス側よりプラス側の方が極値は小さくなっている。 On the other hand, in FIG. 4A, the difference value between the input image and the original image is large on the positive side with respect to the peak position of the solid line, and the difference value between the input image and the original image is small on the negative side. That is, a tendency opposite to that of FIG. 3(a) appears. Therefore, the correction component in FIG. 4B also has a smaller extreme value on the positive side than on the negative side with respect to the central peak position.

図4(a)の実線で表された入力画像に対して、図4(b)に示す補正成分を適用することで、ピーク位置に対してプラス側(ぼけが大きい方に)は補正量を大きく、マイナス側(ぼけが小さい方)は補正量を小さくすることができる。 By applying the correction component shown in FIG. 4B to the input image represented by the solid line in FIG. On the large and negative side (smaller blur), the correction amount can be reduced.

こうした非対称なアンシャープマスクの場合、入力画像のぼけ方のバランスと補正成分の補正量のバランスの傾向が一致するため、回転対称なアンシャープマスクを適用する場合に問題となる補正の過不足も起きにくくなる。図4(c)はm=1のときの鮮鋭化後の結果を示したものであり、図4(a)の実線に対して鮮鋭化できており、尚且つ図3(c)で生じていたマイナス側の沈みが改善されている。 In the case of such an asymmetric unsharp mask, the tendency of the balance of the blurring of the input image and the amount of correction of the correction component match, so there is a problem of excessive or insufficient correction when applying a rotationally symmetric unsharp mask. It becomes difficult to get up. FIG. 4(c) shows the result after sharpening when m=1. The sinking on the negative side has been improved.

さらに、回転対称なアンシャープマスクの場合と比べて、補正過剰になりにくくなるため、式(4)の調整係数mの値も比較的大きくとることができ、非対称性を低減しつつより鮮鋭化することができる。 Furthermore, as compared with the case of a rotationally symmetrical unsharp mask, excessive correction is less likely to occur, so the value of the adjustment coefficient m in equation (4) can be set relatively large, and sharpening can be achieved while reducing asymmetry. can do.

また、より補正精度を向上させるためには、光学系のPSFによってより大きくぼける部分が、アンシャープマスクによっても大きくぼかされる必要がある。それゆえ、入力画像f(x,y)が元の画像I(x,y)に対して回転非対称にぼけている場合についても、アンシャープマスクとして光学系のPSFを利用することが好ましい。この場合、鮮鋭化フィルタは、成分が回転非対称に分布した2次元フィルタとなる。なお、鮮鋭化フィルタとは鮮鋭化処理において入力画像に対して畳み込み演算される係数行列であり、鮮鋭化フィルタの成分とは係数行列の成分(タップ値)である。 Further, in order to further improve the correction accuracy, it is necessary that the portion that is greatly blurred by the PSF of the optical system is also greatly blurred by the unsharp mask. Therefore, even when the input image f(x, y) is rotationally asymmetrically blurred with respect to the original image I(x, y), it is preferable to use the PSF of the optical system as the unsharp mask. In this case, the sharpening filter is a two-dimensional filter whose components are rotationally asymmetrically distributed. Note that the sharpening filter is a coefficient matrix that is convoluted on the input image in the sharpening process, and the components of the sharpening filter are the components (tap values) of the coefficient matrix.

なお、光学系のPSFは、光学系の焦点距離、光学系のF値、および被写体距離(撮影距離)を含む撮影条件ごとに異なる。また、PSFは入力画像内での位置に依っても異なる。それゆえ、鮮鋭化フィルタは、入力画像における各位置に対して撮影条件ごとに変化させることが好ましい。 Note that the PSF of the optical system differs for each shooting condition including the focal length of the optical system, the F-number of the optical system, and the subject distance (shooting distance). The PSF also differs depending on the position within the input image. Therefore, it is preferable to change the sharpening filter for each position in the input image for each shooting condition.

次に、入力画像に含まれるノイズ成分の増幅について述べる。 Next, amplification of noise components contained in an input image will be described.

通常、光学系を用いた撮像により生成された画像には、光学系のPSFによって劣化した成分の他に、ノイズによって劣化した成分が含まれる。 Normally, an image generated by imaging using an optical system contains components deteriorated by noise in addition to the components deteriorated by the PSF of the optical system.

鮮鋭化処理は光学系の光学伝達関数の振幅成分であるMTF(Modulation Transfer Function)を1に近づけるような処理であるため、入力画像にノイズ成分が含まれる場合には、ノイズ成分も増幅されてしまうおそれがある。すなわち、入力画像に対して上述したような鮮鋭化処理を行うと、入力画像が鮮鋭化されるとともに入力画像に含まれるノイズ成分が目立ちやすくなってしまう。 Since the sharpening process brings the MTF (Modulation Transfer Function), which is the amplitude component of the optical transfer function of the optical system, closer to 1, if the input image contains noise components, the noise components are also amplified. There is a risk that it will be lost. That is, when the sharpening process as described above is performed on the input image, the input image is sharpened and noise components contained in the input image become more noticeable.

このことは、式(1)、(3)を用いて次のように説明できる。 This can be explained as follows using equations (1) and (3).

式(1)、(3)より、鮮鋭化処理後の画像g(x,y)は次式のように表現することができる。
g(x,y)=f(x,y)+m×f(x,y)*{δ(x,y)-USM(x,y)} (5)
From the expressions (1) and (3), the image g(x, y) after the sharpening process can be expressed as the following expression.
g(x, y)=f(x, y)+m×f(x, y)*{δ(x, y)−USM(x, y)} (5)

式(5)の右辺を入力画像f(x,y)についてまとめると式(6)のようになる。
g(x,y)=f(x,y)*{δ(x,y)+m×(δ(x,y)-USM(x,y))} (6)
Formula (6) is obtained by summarizing the right side of formula (5) for the input image f(x, y).
g(x, y)=f(x, y)*{δ(x, y)+m×(δ(x, y)-USM(x, y))} (6)

式(6)において、右辺の中括弧内の項が鮮鋭化フィルタに相当する。式(6)をフーリエ変換すると、以下の式(7)を得ることができる。
G(u,v)=F(u,v)×{1+m×(1-U(u,v))} (7)
In Expression (6), the term in the braces on the right side corresponds to the sharpening filter. By Fourier transforming the equation (6), the following equation (7) can be obtained.
G(u,v)=F(u,v)×{1+m×(1−U(u,v))} (7)

式(7)におけるG(u,v)はg(x,y)のフーリエ変換、F(u,v)はf(x,y)のフーリエ変換、U(u,v)はUSM(x,y)のフーリエ変換である。 G(u, v) in equation (7) is the Fourier transform of g(x, y), F(u, v) is the Fourier transform of f(x, y), U(u, v) is USM(x, y) is the Fourier transform.

図5に、式(7)の括弧{}内の絶対値を示す。図5の横軸が空間周波数、縦軸がゲインである。アンシャープマスクUSM(x,y)のフーリエ変換U(u,v)の実部をRe(U(u,v))、虚部をIm(U(u,v))とすると、アンシャープマスク処理におけるゲインGaは以下の式(8)で表される。 FIG. 5 shows absolute values in brackets { } of equation (7). The horizontal axis of FIG. 5 is the spatial frequency, and the vertical axis is the gain. If the real part of the Fourier transform U(u, v) of the unsharp mask USM(x, y) is Re(U(u, v)) and the imaginary part is Im(U(u, v)), the unsharp mask A gain Ga in the processing is represented by the following equation (8).

Figure 0007207893000001
Figure 0007207893000001

仮に、アンシャープマスクUSM(x,y)が回転対称なガウス分布である場合、関数U(u,v)もガウス分布となる。そのため、虚部Im(U(u,v))は0、実部Re(U(u,v))は0≦Re(U(u,v))≦1となり、ゲインGaは1≦Ga≦(1+m)となる。また、ガウス分布は分布の中心から離れるとゼロに漸近するため、実部Re(U(u,v))もゼロに近づく。そのため、高周波側になるほどゲインGaは(1+m)に漸近し、図5に示されるような曲線となる。なお、図5では、調整係数mが1である場合を表しており、高周波側ではゲインGaが2に漸近している。 If the unsharp mask USM(x,y) has a rotationally symmetric Gaussian distribution, the function U(u,v) also has a Gaussian distribution. Therefore, the imaginary part Im(U(u,v)) is 0, the real part Re(U(u,v)) is 0≦Re(U(u,v))≦1, and the gain Ga is 1≦Ga≦ (1+m). Moreover, since the Gaussian distribution approaches zero as it moves away from the center of the distribution, the real part Re(U(u,v)) also approaches zero. Therefore, the higher the frequency, the closer the gain Ga to (1+m), and the curve shown in FIG. 5 is obtained. Note that FIG. 5 shows the case where the adjustment coefficient m is 1, and the gain Ga is asymptotically approaching 2 on the high frequency side.

アンシャープマスクUSM(x,y)として光学系のPSFを利用する場合、アンシャープマスクUSM(x,y)のフーリエ変換U(u,v)は、PSFのフーリエ変換である光学伝達関数(OTF)となる。OTFの絶対値は振幅成分MTFである。 When using the PSF of the optical system as the unsharp mask USM(x, y), the Fourier transform U(u, v) of the unsharp mask USM(x, y) is the optical transfer function (OTF ). The absolute value of OTF is the amplitude component MTF.

図6は、アンシャープマスク処理による鮮鋭化前後の振幅成分MTFの変化を示す図である。図6の実線は鮮鋭化処理前の振幅成分MTF、破線は鮮鋭化後の振幅成分MTFを表す。 FIG. 6 is a diagram showing changes in the amplitude component MTF before and after sharpening by unsharp mask processing. The solid line in FIG. 6 represents the amplitude component MTF before sharpening, and the dashed line represents the amplitude component MTF after sharpening.

図6は、収差等による画像劣化の振幅成分の周波数特性を示している。図6に示されるように、低周波側が高く、高周波側が低くなる。振幅成分MTFがゼロに近づくと、OTFの実部および虚部はゼロに近づき、光学系で解像できる周波数を超えるとOTFの実部および虚部はゼロとなる。このとき、ゲインGa(u,v)は式(8)より(1+m)となるため、アンシャープマスクUSM(x,y)として光学系のPSFを利用した場合でもゲインGaは図5の点線や破線で示される高周波側で増加する曲線となる。ゲインGaはPSFが回転対称の場合はどの方向(断面)でも一定となるが、PSFが回転非対称な場合は方向によって異なる。したがって、PSFが回転非対称となる軸外では、ゲインGaも回転非対称となる。また、OTFの実部および虚部はマイナスとなることもあるため、所定の周波数でゲインGaはGa>(1+m)となる場合もある。 FIG. 6 shows the frequency characteristics of the amplitude component of image degradation due to aberration and the like. As shown in FIG. 6, the low frequency side is high and the high frequency side is low. When the amplitude component MTF approaches zero, the real and imaginary parts of the OTF approach zero, and above the frequency resolvable by the optical system, the real and imaginary parts of the OTF become zero. At this time, the gain Ga(u, v) is (1+m) from equation (8). Therefore, even when the PSF of the optical system is used as the unsharp mask USM(x, y), the gain Ga is the dotted line in FIG. It becomes a curve that increases on the high frequency side indicated by the dashed line. The gain Ga is constant in any direction (cross section) when the PSF is rotationally symmetrical, but differs depending on the direction when the PSF is rotationally asymmetrical. Therefore, the gain Ga is also rotationally asymmetric off-axis where the PSF is rotationally asymmetrical. Also, since the real and imaginary parts of the OTF may be negative, the gain Ga may be Ga>(1+m) at a predetermined frequency.

以上説明したように、アンシャープマスクUSM(x,y)としてガウス分布のような回転対称なフィルタを利用する場合であっても、光学系のPSFを利用する場合であっても、ゲインGaは低周波側から高周波側にかけて増加する曲線となる。 As described above, the gain Ga is It becomes a curve that increases from the low frequency side to the high frequency side.

鮮鋭化処理前後の振幅成分MTFを比較すると、周波数frにおいて差が最大となる。これは、図6の実線で示される鮮鋭化処理前の振幅成分MTFに、図5に示されるゲインGaが掛け合わされて鮮鋭化処理後の振幅成分MTFとなるためである。鮮鋭化処理前の振幅成分MTFが低い場合、ゲインGaが大きくても鮮鋭化による振幅成分MTFの変化は小さくなる。 Comparing the amplitude component MTF before and after the sharpening process, the difference is maximized at the frequency fr. This is because the amplitude component MTF before the sharpening process indicated by the solid line in FIG. 6 is multiplied by the gain Ga shown in FIG. 5 to obtain the amplitude component MTF after the sharpening process. When the amplitude component MTF before the sharpening process is low, even if the gain Ga is large, the change in the amplitude component MTF due to sharpening is small.

ここで、入力画像にノイズ成分が含まれる場合を考える。入力画像に含まれるノイズ成分をn(x、y)とすると、式(6)は以下の式(9)のように表すことができる。
g(x,y)=(f(x,y)+n(x,y))*{δ(x,y)+m×(δ(x,y)-USM(x,y))} (9)
Here, consider the case where the input image contains noise components. Assuming that the noise component contained in the input image is n(x, y), Equation (6) can be expressed as Equation (9) below.
g (x, y) = (f (x, y) + n (x, y)) * {δ (x, y) + m x (δ (x, y) - USM (x, y))} (9)

同様に、n(x,y)のフーリエ変換をN(u,v)とすると、式(7)は以下の式(10)のように表すことができる。
G(u,v)=(F(u,v)+N(u,v))×{1+m×(1-U(u,v))} (10)
Similarly, if the Fourier transform of n(x, y) is N(u, v), Equation (7) can be expressed as Equation (10) below.
G(u,v)=(F(u,v)+N(u,v))×{1+m×(1−U(u,v))} (10)

式(10)よりノイズ成分を含む入力画像に対してアンシャークマスク処理を行うと、入力画像のうちノイズ以外の成分であるf(x,y)のフーリエ変換F(u,v)と、ノイズ成分N(u,v)の両方に括弧{}の部分がかかる。また、F(u,v)は、式(4)をフーリエ変換することで取得されるため、元の画像I(x,y)のフーリエ変換と光学系のOTFの積である。振幅成分MTFがゼロに近づく高周波側では、前述したようにOTFの実部および虚部はゼロに近づくため、入力画像f(x,y)のフーリエ変換F(u,v)も図6の実線で示すように同様にゼロに近づく。一方、ノイズ成分N(u,v)としてホワイトノイズのようなノイズ成分を考えると、周波数に依存することなく一様な分布となる。したがって、高周波側では、F(u,v)に対するN(u,v)の割合が大きくなるため、ノイズ成分を含む入力画像に対して、高周波側に大きなゲインをかけると鮮鋭化効果よりノイズ成分が増幅してしまう。 When unshark mask processing is performed on an input image containing noise components according to equation (10), Fourier transform F(u, v) of f(x, y), which is a component other than noise in the input image, and noise Both components N(u, v) are covered by brackets { }. Also, F(u, v) is obtained by Fourier transforming equation (4), so it is the product of the Fourier transform of the original image I(x, y) and the OTF of the optical system. On the high frequency side where the amplitude component MTF approaches zero, the real and imaginary parts of the OTF approach zero as described above, so the Fourier transform F(u, v) of the input image f(x, y) is also represented by the solid line in FIG. similarly approaches zero as shown by . On the other hand, if a noise component such as white noise is considered as the noise component N(u, v), it will have a uniform distribution without depending on the frequency. Therefore, since the ratio of N(u, v) to F(u, v) increases on the high frequency side, if a large gain is applied to the input image containing noise components on the high frequency side, the noise components will be reduced from the sharpening effect. is amplified.

このため、入力画像を良好に補正するためには、鮮鋭化処理におけるゲインを見積もり、ゲインおよび入力画像のノイズ特性に基づいて鮮鋭化処理による鮮鋭化の度合いを調節する必要がある。 Therefore, in order to correct the input image satisfactorily, it is necessary to estimate the gain in the sharpening process and adjust the degree of sharpening by the sharpening process based on the gain and the noise characteristics of the input image.

鮮鋭化フィルタのゲインは、式(8)を用いて得ることができるが、実空間の鮮鋭化フィルタを2次元フーリエ変換する必要が生じる。このため、式(8)を用いてゲインを算出する場合、計算量が多くなり、鮮鋭化処理に要する処理負荷が増大してしまう。 The gain of the sharpening filter can be obtained using equation (8), which requires a two-dimensional Fourier transform of the real-space sharpening filter. Therefore, when calculating the gain using the equation (8), the amount of calculation increases, and the processing load required for the sharpening process increases.

一方、予め算出されたゲインを記憶しておく場合、ゲインを得るために必要な計算量は軽減されるものの、ゲインを記憶するために記憶容量を割く必要がある。入力画像を良好に補正するためには撮影条件ごとに鮮鋭化フィルタを変化させる必要があるが、撮影条件ごとに異なる各鮮鋭化フィルタに対してゲインを記憶しようとすると、膨大な記憶容量をゲインの記憶のために割く必要が生じてしまう。 On the other hand, when pre-calculated gains are stored, although the amount of calculation required to obtain the gains is reduced, it is necessary to allocate storage capacity for storing the gains. In order to properly correct the input image, it is necessary to change the sharpening filter for each shooting condition. It becomes necessary to allocate for the memory of.

そこで、本実施形態では、後述のように、実空間の鮮鋭化フィルタからゲインを見積もり、ゲインおよび入力画像のノイズ特性に基づいて鮮鋭化処理による鮮鋭化の度合いを調節する。これによって、鮮鋭化処理に要する処理負荷を低減させつつ鮮鋭化に伴うノイズの増幅を抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, as will be described later, the gain is estimated from a real-space sharpening filter, and the degree of sharpening by the sharpening process is adjusted based on the gain and the noise characteristics of the input image. This makes it possible to suppress the amplification of noise accompanying sharpening while reducing the processing load required for the sharpening process.

以上、本実施形態の画像処理部において行われる鮮鋭化処理に関して説明した。 The sharpening process performed in the image processing section of the present embodiment has been described above.

次に本実施形態の撮像装置の構成について述べる。 Next, the configuration of the imaging apparatus of this embodiment will be described.

図7を参照して、本実施形態の撮像装置100について説明する。図7は、撮像装置100の構成を示すブロック図である。撮像装置100には、本実施形態の鮮鋭化処理を行うための画像処理プログラムがインストールされており、この鮮鋭化処理は撮像装置100の内部の画像処理部(画像処理装置)104により実行される。なお、図7の撮像装置100は、本発明の撮像装置の一形態を例示するものである。本発明の撮像装置は、後に述べる図12に示すような形態であっても良い。 An imaging device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the imaging device 100. As shown in FIG. An image processing program for performing the sharpening process of the present embodiment is installed in the imaging apparatus 100, and this sharpening process is executed by an image processing unit (image processing apparatus) 104 inside the imaging apparatus 100. . Note that the imaging device 100 in FIG. 7 illustrates one form of the imaging device of the present invention. The imaging apparatus of the present invention may have a form as shown in FIG. 12, which will be described later.

撮像装置100は、光学系101および撮像装置本体(カメラ本体)を備える。 The imaging device 100 includes an optical system 101 and an imaging device body (camera body).

光学系101は、絞り101aおよびフォーカスレンズ101bを備える。光学系101は例えば交換レンズ内に設けられた光学系であり、カメラ本体に対して着脱可能に装着される。また、光学系101はレンズなどの屈折面を有する光学素子の他、回折面を有する光学素子、反射面を有する光学素子を含んで構成されていても良い。 The optical system 101 includes an aperture 101a and a focus lens 101b. The optical system 101 is, for example, an optical system provided in an interchangeable lens, and is detachably attached to the camera body. Further, the optical system 101 may include an optical element having a refracting surface such as a lens, an optical element having a diffractive surface, and an optical element having a reflecting surface.

撮像素子102は、CCDセンサやCMOSセンサで構成され、光学系101によって得られた被写体像(光学系101によって形成された光学像)を光電変換して撮影画像を生成する。すなわち、被写体像は、撮像素子102による光電変換でアナログ信号(電気信号)に変換される。そして、このアナログ信号はA/Dコンバータ103によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号は画像処理部104に入力される。 The imaging device 102 is composed of a CCD sensor or a CMOS sensor, and photoelectrically converts a subject image obtained by the optical system 101 (an optical image formed by the optical system 101) to generate a captured image. That is, the subject image is converted into an analog signal (electrical signal) by photoelectric conversion by the imaging device 102 . This analog signal is then converted into a digital signal by the A/D converter 103 . This digital signal is input to the image processing unit 104 .

画像処理部104は、デジタル信号に対して所定の処理を行うとともに、本実施形態の鮮鋭化処理を行う。画像処理部104は、図7に示されるように、撮影条件取得部(第1の取得手段)104a、鮮鋭化フィルタ取得部(第2の取得手段)104b、ゲイン情報取得部(第3の取得手段)104cおよび処理部(処理手段)104dを備える。撮影条件取得部104aは、状態検出部107から撮像装置100の撮影条件を取得する。撮影条件とは、光学系101の絞り値、撮影距離、焦点距離を含む。状態検出部107は、システムコントローラ110から直接撮影条件を取得してもよいし光学系制御部106から取得してもよい。 The image processing unit 104 performs predetermined processing on the digital signal and sharpening processing of the present embodiment. As shown in FIG. 7, the image processing unit 104 includes an imaging condition acquisition unit (first acquisition unit) 104a, a sharpening filter acquisition unit (second acquisition unit) 104b, a gain information acquisition unit (third acquisition unit) 104b. means) 104c and a processing unit (processing means) 104d. The imaging condition acquisition unit 104 a acquires the imaging conditions of the imaging device 100 from the state detection unit 107 . The shooting conditions include the aperture value, shooting distance, and focal length of the optical system 101 . The state detection unit 107 may acquire the imaging conditions directly from the system controller 110 or from the optical system control unit 106 .

PSF、またはPSFの生成に必要なデータは、記憶部(記憶手段)108に保持されている。後に述べるように、このデータは交換レンズから通信によって取得されて記憶されたものである。記憶部108は、例えばROMで構成される。画像処理部104で処理された出力画像は、画像記録媒体109に所定のフォーマットで保存される。液晶モニタや有機ELディスプレイで構成された表示部105には、鮮鋭化処理を行った画像に表示用の所定の処理を行った画像が表示される。ただし、表示部105に表示する画像はこれに限定されるものではなく、高速表示のために簡易処理を行った画像を表示部105に表示するようにしてもよい。 The PSF or data necessary for generating the PSF are held in a storage unit (storage means) 108 . As will be described later, this data is obtained by communication from the interchangeable lens and stored. The storage unit 108 is composed of, for example, a ROM. An output image processed by the image processing unit 104 is stored in an image recording medium 109 in a predetermined format. A display unit 105 configured by a liquid crystal monitor or an organic EL display displays an image that has undergone a predetermined display process on the image that has undergone the sharpening process. However, the image displayed on the display unit 105 is not limited to this, and an image subjected to simple processing for high-speed display may be displayed on the display unit 105 .

システムコントローラ110は撮像装置100の制御を行う。光学系101の機械的な駆動はシステムコントローラ110の指示に基づいて光学系制御部106により行われる。光学系制御部106は、所定のFナンバーとなるように絞り101aの開口径を制御する。また、光学系制御部106は、被写体距離に応じてピント調整を行うため、不図示のオートフォーカス(AF)機構や手動のマニュアルフォーカス機構により、フォーカスレンズ101bの位置を制御する。なお、絞り101aの開口径制御やマニュアルフォーカスなどの機能は、撮像装置100の仕様に応じて実行しなくてもよい。 A system controller 110 controls the imaging apparatus 100 . The optical system 101 is mechanically driven by an optical system controller 106 based on instructions from the system controller 110 . The optical system control unit 106 controls the aperture diameter of the diaphragm 101a so as to obtain a predetermined F-number. Further, the optical system control unit 106 controls the position of the focus lens 101b by an autofocus (AF) mechanism (not shown) or a manual focus mechanism to adjust the focus according to the object distance. Note that functions such as aperture diameter control of the diaphragm 101a and manual focus may not be executed according to the specifications of the imaging device 100. FIG.

なお、画像処理部104はASICで構成され、光学系制御部106、状態検出部107、およびシステムコントローラ110はそれぞれCPUまたはMPUによって構成されている。また、画像処理部104、光学系制御部106、状態検出部107、およびシステムコントローラ110のうちの1つ以上を、同じCPUあるいはMPUで兼用するように構成してもよい。 Note that the image processing unit 104 is configured by an ASIC, and the optical system control unit 106, state detection unit 107, and system controller 110 are each configured by a CPU or MPU. Also, one or more of the image processing unit 104, the optical system control unit 106, the state detection unit 107, and the system controller 110 may be configured to share the same CPU or MPU.

次に、画像処理部104において行われる鮮鋭化処理の実施例について説明する。 Next, an example of sharpening processing performed in the image processing unit 104 will be described.

[実施例1]
図8は、実施例1の鮮鋭化処理のフローチャートである。図8のフローチャートは、画像処理部104の指示に基づいて実行される。図8において、「S」はステップを表す。また、図8のフローチャートは、コンピュータに各ステップを実行させて画像処理部104と同様の機能を発揮させるためのプログラムとしても具現化可能である。これらは図11に示すフローチャートでも同様である。
[Example 1]
FIG. 8 is a flowchart of sharpening processing of the first embodiment. The flowchart in FIG. 8 is executed based on instructions from the image processing unit 104 . In FIG. 8, "S" represents a step. The flowchart of FIG. 8 can also be embodied as a program for causing a computer to execute each step and exhibit functions similar to those of the image processing unit 104 . These also apply to the flow chart shown in FIG.

S101では、画像処理部104は、撮像装置100によって撮影された画像を入力画像として取得する。入力画像は、記憶部108に保存される。また、入力画像として、画像記録媒体109に保存されている画像を取得してもよい。 In S101, the image processing unit 104 acquires an image captured by the imaging device 100 as an input image. The input image is stored in storage unit 108 . Alternatively, an image stored in the image recording medium 109 may be acquired as the input image.

S102では、撮影条件取得部104aが入力画像の撮影時の撮影条件を取得する。撮影条件とは、光学系101の焦点距離、絞り値、撮影距離等である。光学系101がカメラ本体に交換可能に装着される撮像装置の場合、撮影条件はさらにレンズIDやカメラIDを含む。撮影条件は、撮像装置から直接取得してもよいし、入力画像に付帯された情報(例えばEXIF情報)から取得してもよい。 In S102, the photographing condition acquisition unit 104a acquires the photographing conditions at the time of photographing the input image. The shooting conditions are the focal length, aperture value, shooting distance, etc. of the optical system 101 . In the case of an imaging apparatus in which the optical system 101 is replaceably attached to the camera body, the shooting conditions further include the lens ID and the camera ID. The shooting conditions may be obtained directly from the imaging device, or may be obtained from information attached to the input image (for example, EXIF information).

また、S102において撮影条件取得部104aは入力画像のノイズ特性に関するノイズ情報も取得する。ノイズ情報とは、入力画像に含まれるノイズの大きさと対応づけられる情報であれば良い。ノイズ情報としては、例えば、撮像素子102の感度、温度がある。また、鮮鋭化処理よりも前に入力画像に対して画像処理が行われていた場合、入力画像のノイズ特性に影響を与え得る。したがって、ノイズ情報は、鮮鋭化処理よりも前に入力画像に対して行われた画像処理に関する情報を含んでいても良い。なお、一般的な撮像装置においては上述した撮影条件と共に撮像素子の感度としてISO感度が撮影画像と共に記録されるため、ノイズ情報としてISO感度を用いることが好ましい。以下では、ノイズ情報としてISO感度を用いる例について述べる。 In S102, the imaging condition acquisition unit 104a also acquires noise information regarding the noise characteristics of the input image. The noise information may be any information that can be associated with the magnitude of noise contained in the input image. Noise information includes, for example, the sensitivity and temperature of the image sensor 102 . Also, if image processing has been performed on the input image prior to sharpening processing, noise characteristics of the input image may be affected. Therefore, the noise information may include information regarding image processing performed on the input image prior to the sharpening processing. In addition, in a general imaging apparatus, ISO sensitivity is recorded together with the photographed image as the sensitivity of the imaging element together with the above-described imaging conditions, so it is preferable to use the ISO sensitivity as the noise information. An example in which the ISO sensitivity is used as noise information will be described below.

S103では、鮮鋭化フィルタ取得部104bが記憶部108から光学系101の光学特性を取得する。ここでは光学特性としてPSFを取得する。ただし、光学特性としてOTFのようにPSFに相当するものや、PSFやOTFを近似的に表した関数の係数データなどを取得してもよい。 In S<b>103 , the sharpening filter acquisition unit 104 b acquires the optical characteristics of the optical system 101 from the storage unit 108 . Here, PSF is acquired as an optical characteristic. However, as optical characteristics, such as OTF, which corresponds to PSF, or coefficient data of a function that approximates PSF or OTF, or the like may be acquired.

S104では、鮮鋭化フィルタ取得部104bが、S102で取得した撮影条件に応じた鮮鋭化フィルタを、S103で取得した光学特性に基づいて取得する。本実施例では、式(6)中の鮮鋭化フィルタにおいて、USM(x、y)にS103で取得したPSFを用いた鮮鋭化フィルタ取得する。 In S104, the sharpening filter acquisition unit 104b acquires the sharpening filter corresponding to the shooting conditions acquired in S102 based on the optical characteristics acquired in S103. In this embodiment, in the sharpening filter in equation (6), a sharpening filter is acquired using the PSF acquired in S103 for USM(x, y).

なお、S103で取得した撮影条件に対応したPSFが保存されていない場合には、記憶部108に記憶されているPSFの内、S103で取得した撮影条件に最も近い撮影条件に対応するPSFに基づく鮮鋭化フィルタを取得しても良い。また、S103で取得した撮影条件に近い撮影条件のPSFを補間して得たPSFに基づく鮮鋭化フィルタを取得したり、S103で取得した撮影条件に近い撮影条件のPSFに基づく鮮鋭化フィルタを補間して得た鮮鋭化フィルタを取得したりしても良い。 If the PSF corresponding to the shooting conditions acquired in S103 is not saved, the PSF corresponding to the shooting conditions closest to the shooting conditions acquired in S103 among the PSFs stored in the storage unit 108 is used. A sharpening filter may be obtained. Also, a sharpening filter based on a PSF obtained by interpolating a PSF under shooting conditions close to those acquired in S103 is acquired, or a sharpening filter based on a PSF under shooting conditions close to those acquired in S103 is interpolated. You may acquire the sharpening filter obtained by carrying out.

また、本実施例では光学特性に基づいて鮮鋭化フィルタを取得したが、本発明はこれに限定されない。記憶部108に光学系101の光学特性に基づいて生成された鮮鋭化フィルタを予め記憶させておき、鮮鋭化フィルタ取得部104bが記憶部108から鮮鋭化フィルタを直接取得しても良い。この場合、S103はスキップされる。 Moreover, although the sharpening filter is acquired based on the optical characteristics in this embodiment, the present invention is not limited to this. A sharpening filter generated based on the optical characteristics of the optical system 101 may be stored in advance in the storage unit 108 , and the sharpening filter acquisition unit 104 b may directly acquire the sharpening filter from the storage unit 108 . In this case, S103 is skipped.

なお、S104において、鮮鋭化フィルタ取得部104bは入力画像の複数の位置のそれぞれに対して、適用される複数の鮮鋭化フィルタを取得する。入力画像の各位置における光学特性(PSF)はそれぞれ異なるため、入力画像の各位置に対して適用される各鮮鋭化フィルタはそれぞれ異なる。 In S104, the sharpening filter acquisition unit 104b acquires a plurality of sharpening filters to be applied to each of a plurality of positions of the input image. Since the optical properties (PSF) at each position of the input image are different, each sharpening filter applied to each position of the input image is different.

また、S104で取得される鮮鋭化フィルタは、周波数空間ではなく実空間におけるフィルタである。鮮鋭化フィルタとして周波数空間におけるフィルタを取得する場合には入力画像の鮮鋭化に際して逆フーリエ変換を行う必要が生じるが、実空間におけるフィルタを取得していれば画像に直接適用することが可能となる。このため鮮鋭化処理に要する処理負荷を低減させることができる。これによって鮮鋭化処理の演算スピードを向上させることができる。また、鮮鋭化処理に要する処理負荷が軽減されるため、比較的安価なチップで鮮鋭化処理を実現できる。これによって、製品コストの低減が図れる。 Also, the sharpening filter acquired in S104 is a filter in real space, not in frequency space. When obtaining a filter in the frequency space as a sharpening filter, it is necessary to perform an inverse Fourier transform when sharpening the input image, but if a filter in the real space is obtained, it can be applied directly to the image. . Therefore, the processing load required for sharpening processing can be reduced. This makes it possible to improve the computation speed of the sharpening process. Further, since the processing load required for sharpening processing is reduced, sharpening processing can be realized with a relatively inexpensive chip. As a result, the product cost can be reduced.

S105では、S104で取得した鮮鋭化フィルタのゲイン情報を、ゲイン情報取得部104cが取得する。ゲイン情報とは、鮮鋭化フィルタのゲインまたはゲインと同等に扱うことのできるデータに関する情報である。ゲイン情報としては、鮮鋭化フィルタの特定の周波数におけるゲインに関する情報であっても良いし、鮮鋭化フィルタのゲインを周波数に対して平均した値に関する情報であっても良い。 In S105, the gain information acquisition unit 104c acquires the gain information of the sharpening filter acquired in S104. Gain information is information about the gain of a sharpening filter or data that can be treated in the same way as the gain. The gain information may be information about the gain of the sharpening filter at a specific frequency, or may be information about a value obtained by averaging the gain of the sharpening filter with respect to frequency.

前述のように、本実施例では実空間における鮮鋭化フィルタの成分からゲイン情報を取得する。実空間の鮮鋭化フィルタからゲイン情報を取得するための方法として、パーセバルの等式を用いる方法がある。 As described above, in this embodiment, gain information is acquired from the components of the sharpening filter in real space. One method for obtaining gain information from a real-space sharpening filter is to use Parseval's equation.

実空間における鮮鋭化フィルタをk(x,y)、k(x,y)のフーリエ変換をK(fx,fy)、k(x,y)のx方向のタップ数をNx、y方向のタップ数をNyとすると、以下のパーセバルの等式が成立する。 k(x, y) is the sharpening filter in real space, K(fx, fy) is the Fourier transform of k(x, y), Nx is the number of taps in the x direction of k(x, y), taps in the y direction Letting the number be Ny, the following Parseval equation holds.

Figure 0007207893000002
Figure 0007207893000002

すなわち、実空間における鮮鋭化フィルタの成分の二乗和を計算することで、フーリエ変換せずにゲインの周波数成分に対する二乗和の平均が算出できる。つまり、鮮鋭化フィルタのゲインの周波数に対する平均値が算出できる。 That is, by calculating the sum of squares of the components of the sharpening filter in the real space, it is possible to calculate the average of the sum of squares for the frequency components of the gain without Fourier transform. That is, the average value of the gain of the sharpening filter with respect to frequency can be calculated.

また、実空間における鮮鋭化フィルタの成分からゲイン情報を取得するための他の方法としては、以下の式(12)に示すように、実空間の鮮鋭化フィルタの成分と特定の周波数成分の積の和をとる方法がある。この場合、鮮鋭化フィルタの特定の周波数におけるゲインの値のみを算出することができる。 Further, as another method for obtaining gain information from the components of the sharpening filter in real space, as shown in the following equation (12), the product of the component of the sharpening filter in real space and a specific frequency component There is a way to take the sum of In this case, only gain values at specific frequencies of the sharpening filter can be calculated.

Figure 0007207893000003
Figure 0007207893000003

式(12)で取得できるゲインは、図6に示したゲイン特性における特定の周波数に対するゲインである。特定の周波数に対するゲインのみを算出することで2次元フーリエ変換をするよりも処理負荷を抑えてゲイン情報を取得できる。特定の周波数成分に相当する式(12)内の「exp」の部分の値は予め記憶部108に記憶させておけば良い。 The gain obtained by Equation (12) is the gain for a specific frequency in the gain characteristics shown in FIG. By calculating only the gain for a specific frequency, it is possible to acquire gain information with a lower processing load than performing a two-dimensional Fourier transform. The value of "exp" in the expression (12) corresponding to the specific frequency component may be stored in the storage unit 108 in advance.

こうすることで、2次元のフーリエ変換を行うことなく周波数空間上のゲインに関する情報を取得できる。なお、式(11)や式(12)と同等の結果が得られる他の式を用いた計算によってゲインを取得しても良い。 By doing so, it is possible to acquire information about the gain in the frequency space without performing a two-dimensional Fourier transform. It should be noted that the gain may be obtained by calculation using other formulas that can obtain results equivalent to formulas (11) and (12).

なお、入力画像の撮影条件におけるゲイン情報として、入力画像の撮影条件とは異なる撮影条件における値を用いたり、入力画像の撮影条件とは異なる撮影条件における値から補間したりすると、十分な精度のゲイン情報が得られない場合がある。一方、本実施例では鮮鋭化フィルタから直接ゲイン情報を取得しているため、ゲイン情報を撮影条件に関して補間する必要がない。したがって、高精度にゲイン情報を取得することができる。 As the gain information in the shooting conditions of the input image, if a value under shooting conditions different from the shooting conditions of the input image is used, or interpolation is performed from values under shooting conditions that differ from the shooting conditions of the input image, sufficient accuracy can be obtained. Gain information may not be obtained. On the other hand, in this embodiment, gain information is obtained directly from the sharpening filter, so there is no need to interpolate gain information with respect to imaging conditions. Therefore, gain information can be obtained with high accuracy.

本実施例において、ゲイン情報取得部104cはS104で取得した各鮮鋭化フィルタのゲイン情報を、各鮮鋭化フィルタの成分に基づいて取得するが、本発明はこれに限定されない。すなわち、入力画像の各画面位置に対して適用される全ての鮮鋭化フィルタについて、各鮮鋭化フィルタの成分からゲイン情報を取得する必要はない。例えば、特定の位置(第1の位置)に対する鮮鋭化フィルタ(第1の鮮鋭化フィルタ)の成分を用いて取得されたゲイン情報(第1のゲイン情報)を用いて、他の位置(第2の位置)に対する鮮鋭化処理を行っても良い。 In this embodiment, the gain information acquisition unit 104c acquires the gain information of each sharpening filter acquired in S104 based on the component of each sharpening filter, but the present invention is not limited to this. That is, it is not necessary to acquire gain information from the components of each sharpening filter for all sharpening filters applied to each screen position of the input image. For example, gain information (first gain information) acquired using the components of a sharpening filter (first sharpening filter) for a specific position (first position) is used to obtain another position (second position) may be subjected to sharpening processing.

具体的には、入力画像の一部の画面位置に適用される鮮鋭化フィルタについてのみ鮮鋭化フィルタの成分に基づいてゲイン情報を取得し、その他の画面位置におけるゲイン情報は、周辺の画面位置におけるゲイン情報から補間することによって取得してもよい。これによりゲイン情報を取得する際の処理負荷を軽減できる。この場合、入力画像内の画面位置に対しての補間は行われるものの撮影条件に対しての補間は行われないため、処理負荷を軽減しつつ十分精度のよいゲイン情報を取得することができる。 Specifically, gain information is acquired based on the components of the sharpening filter only for the sharpening filter applied to some screen positions of the input image, and the gain information at other screen positions is You may acquire by interpolating from gain information. This can reduce the processing load when acquiring gain information. In this case, the screen position in the input image is interpolated, but the imaging conditions are not interpolated. Therefore, it is possible to obtain gain information with sufficient accuracy while reducing the processing load.

S106では、S102で取得したノイズ情報と、S105で取得したゲイン情報から鮮鋭化処理における加重加算率(出力画像における入力画像の割合)を決定する。図9を用いて、加重加算率の決定方法の一例について説明する。 In S106, the weighted addition rate (proportion of the input image in the output image) in sharpening processing is determined from the noise information acquired in S102 and the gain information acquired in S105. An example of a method for determining the weighted addition rate will be described with reference to FIG.

図9は所定のISO感度におけるゲイン情報に対する加重加算率を示す図である。図9において、ゲイン情報がaより小さい場合には加重加算率を0%としている。すなわち、ゲイン情報がaより小さい場合、鮮鋭化フィルタを用いた補正後の画像(式(6)におけるg(x、y))がそのまま出力画像となる。 FIG. 9 is a diagram showing a weighted addition rate for gain information at a given ISO sensitivity. In FIG. 9, the weighted addition rate is set to 0% when the gain information is smaller than a. That is, when the gain information is smaller than a, the image after correction using the sharpening filter (g(x, y) in Equation (6)) is directly output.

また、図9において、ゲイン情報がbより大きい場合には加重加算率を80%としている。すなわち、入力画像が8割、補正後の画像が2割の割合で加重平均された画像が出力画像となる。これは補正後の画像と補正前の画像との差分のうち2割を補正前の画像に加えることと等価であり、そのように演算してもよい。すなわち、式(6)における調整係数mの値を調節しても良い。 Also, in FIG. 9, when the gain information is greater than b, the weighted addition rate is set to 80%. That is, the output image is an image obtained by weighting and averaging 80% of the input image and 20% of the corrected image. This is equivalent to adding 20% of the difference between the post-correction image and the pre-correction image to the pre-correction image, and such calculation may be performed. That is, the value of the adjustment coefficient m in Equation (6) may be adjusted.

このようにゲイン情報およびノイズ情報に基づいて加重加算率を決定して鮮鋭化処理を行うことで、ゲインが大きくなるような場合には補正前の入力画像の信号を多くすることができる。換言すると、ゲイン情報およびノイズ情報に基づいて、ノイズ増幅の影響が大きくなると考えられる場合には鮮鋭化処理による鮮鋭化度合いを弱めることができる。結果として、鮮鋭化処理によるノイズの増幅を、簡易な処理によって軽減することができる。 By determining the weighted addition rate based on the gain information and the noise information and performing the sharpening process in this way, it is possible to increase the signal of the input image before correction when the gain becomes large. In other words, based on the gain information and the noise information, the degree of sharpening by the sharpening process can be weakened when the influence of noise amplification is considered to be large. As a result, amplification of noise due to sharpening processing can be reduced by simple processing.

なお、図9に示すようなゲイン情報と加重加算率の関係は、ノイズ情報と紐づけて記憶部108に記憶させていれば良い。例えば、ノイズ情報がISO感度である場合、ISO感度として取りうる値毎にゲイン情報と加重加算率の関係をテーブルデータとして記憶させれば良い。また、代表的なISO感度の値におけるaの値とa-b間の傾きを記憶させておき、記憶されていないISO感度におけるゲイン情報と加重加算率の関係は記憶された関係から算出するようにしても良い。 Note that the relationship between the gain information and the weighted addition rate as shown in FIG. 9 may be stored in the storage unit 108 in association with the noise information. For example, if the noise information is the ISO sensitivity, the relationship between the gain information and the weighted addition rate may be stored as table data for each possible value of the ISO sensitivity. Also, the value of a and the gradient between a and b for representative ISO sensitivity values are stored, and the relationship between the gain information and the weighted addition rate for ISO sensitivity that is not stored is calculated from the stored relationship. You can do it.

S107では、画像処理部104が、ステップ104で取得された鮮鋭化フィルタを用いて入力画像の鮮鋭化処理を実行する。すなわち、入力画像に鮮鋭化フィルタを畳み込むことで入力画像を鮮鋭化する。 In S<b>107 , the image processing unit 104 uses the sharpening filter acquired in step 104 to sharpen the input image. That is, the input image is sharpened by convolving the sharpening filter with the input image.

なお、本実施例では、ゲイン情報およびノイズ情報に基づいて加重加算率(または調整係数m)を決定して出力画像を出力しているが、本発明はこれに限定されない。S106、S107における処理は、鮮鋭化処理によるノイズの増幅をゲイン情報およびノイズ情報に基づいて軽減するような処理であれば良い。 In this embodiment, the weighted addition rate (or the adjustment coefficient m) is determined based on the gain information and the noise information to output the output image, but the present invention is not limited to this. The processing in S106 and S107 may be processing that reduces amplification of noise due to sharpening processing based on gain information and noise information.

[実施例2]
次に、実施例2の鮮鋭化処理について説明する。
[Example 2]
Next, the sharpening process of Example 2 will be described.

実施例1では、取得した鮮鋭化フィルタのゲイン情報を取得して、同じ鮮鋭化フィルタを用いて鮮鋭化処理を実行した。これにより、鮮鋭化処理を行うフィルタに対して正確にゲイン情報を取得できる。一方、本実施例では、特定の位置(第1の位置)に対する鮮鋭化フィルタ(第1の鮮鋭化フィルタ)の成分を用いて取得されたゲイン情報(第1のゲイン情報)を用いて、他の位置(第2の位置)に対する鮮鋭化フィルタ(第2の鮮鋭化フィルタ)を取得する。そして、第2の鮮鋭化フィルタを用いて第2の位置に対する鮮鋭化処理を行う。これによって、より簡易にゲイン情報を見積もることができ、鮮鋭化処理の処理負荷をさらに低減することができる。 In Example 1, the gain information of the acquired sharpening filter was acquired, and the sharpening process was executed using the same sharpening filter. Accordingly, it is possible to accurately acquire gain information for a filter that performs sharpening processing. On the other hand, in the present embodiment, gain information (first gain information) acquired using a component of a sharpening filter (first sharpening filter) for a specific position (first position) is used to obtain other Obtain a sharpening filter (second sharpening filter) for the position of (second position). Then, sharpening processing is performed on the second position using the second sharpening filter. Thereby, the gain information can be estimated more easily, and the processing load of the sharpening process can be further reduced.

本実施例におけるゲイン情報の取得方法の説明に先立ち、本実施例における鮮鋭化フィルタの取得について、図10を用いて説明する。 Before explaining the gain information acquisition method in this embodiment, the acquisition of the sharpening filter in this embodiment will be described with reference to FIG.

図10(a)に、鮮鋭化フィルタが生成される入力画像上の位置を示す。図10(a)における白丸は、鮮鋭化フィルタが生成される入力画像上の位置を表している。本実施例では、入力画像上の離散的な81か所の位置に対して光学系101の光学特性に基づいて鮮鋭化フィルタを生成する。これらの生成された鮮鋭化フィルタに対して線形補間等を行うことにより、入力画像上の任意の位置の鮮鋭化フィルタを生成することができる。これにより、鮮鋭化フィルタを生成する処理負荷を低減させつつ、入力画像上の任意の位置に対して適切な鮮鋭化フィルタを適用することが可能となる。 FIG. 10(a) shows the positions on the input image where the sharpening filter is generated. The white circles in FIG. 10(a) represent the positions on the input image where the sharpening filter is generated. In this embodiment, a sharpening filter is generated based on the optical characteristics of the optical system 101 for 81 discrete positions on the input image. By performing linear interpolation or the like on these generated sharpening filters, it is possible to generate a sharpening filter at an arbitrary position on the input image. This makes it possible to apply an appropriate sharpening filter to an arbitrary position on the input image while reducing the processing load for generating the sharpening filter.

なお、図10(a)では鮮鋭化フィルタを生成する位置を9×9=81か所としているが、処理負荷をより軽減するためにさらに位置を減らしてもよいし、より補正精度を高めるために位置を増やしてもよい。 In FIG. 10A, there are 9×9=81 positions for generating the sharpening filter. may be incremented to .

また、図10(a)の白丸の各点について直接光学特性を取得し、鮮鋭化フィルタを生成することもできるが、これらの光学特性や鮮鋭化フィルタも補間により生成してもよい。図10(b)にはその例を示しており、各位置における光学特性を補間により生成する場合を示している。 Further, although it is possible to directly acquire the optical characteristics for each point of the white circles in FIG. 10A and generate a sharpening filter, these optical characteristics and the sharpening filter may also be generated by interpolation. FIG. 10(b) shows an example of this, showing a case where the optical characteristics at each position are generated by interpolation.

まず、図10(b)の黒丸の位置における光学特性を取得する。一般に光学系のPSFは光軸に対して回転対称となるため、光学特性も同様に光軸に対して回転対称となる。この特徴を利用して、図10(b)では像高(入力画像の中心からの距離)が異なる複数の位置(黒丸で示した10か所)における光学特性を取得し、これらを入力画像の中心に対して回転させながら各白丸に対応する位置の光学特性を補間により生成する。そして各位置での光学特性に基づいて各位置での鮮鋭化フィルタを取得する。これにより、白丸で示す各位置に対して光学特性を取得する必要がなくなるため処理負荷やデータ量を低減することができる。 First, the optical characteristics at the position of the black circle in FIG. 10(b) are acquired. Since the PSF of an optical system generally has rotational symmetry with respect to the optical axis, the optical characteristics also have rotational symmetry with respect to the optical axis. Using this feature, in FIG. 10B, the optical characteristics are obtained at a plurality of positions (10 positions indicated by black circles) with different image heights (distances from the center of the input image), and these are obtained from the input image. The optical characteristics of the position corresponding to each white circle are generated by interpolation while rotating about the center. Then, a sharpening filter at each position is acquired based on the optical characteristics at each position. This eliminates the need to obtain the optical characteristics for each position indicated by the white circle, thereby reducing the processing load and the amount of data.

なお、ここでは10か所分の光学特性から81点分の光学特性を補間により取得したが、10点分の光学特性から先に鮮鋭化フィルタを取得して鮮鋭化フィルタを補間することで81点分の鮮鋭化フィルタを取得してもよい。 Although the optical characteristics of 81 points are obtained by interpolation from the optical characteristics of 10 points here, the sharpening filter is first obtained from the optical characteristics of 10 points and the sharpening filter is interpolated to obtain 81 points. A pointwise sharpening filter may be obtained.

次に、本実施例におけるゲイン情報の取得方法について説明する。図10(b)において、各位置に対して正確にゲイン情報を取得するには、各位置での鮮鋭化フィルタに基づいてゲイン情報を算出する必要がある。これに対して、図10(b)の黒丸における光学特性に対応する鮮鋭化フィルタを取得し、その鮮鋭化フィルタからゲイン情報を算出すれば、各像高におけるゲイン情報を取得することができる。すなわち、像高に対するゲイン情報の変化を取得することができる。 Next, a method of acquiring gain information in this embodiment will be described. In FIG. 10B, in order to obtain accurate gain information for each position, it is necessary to calculate gain information based on the sharpening filter at each position. On the other hand, gain information at each image height can be obtained by obtaining a sharpening filter corresponding to the optical characteristics of the black circles in FIG. 10B and calculating gain information from the sharpening filter. That is, it is possible to acquire the change in gain information with respect to the image height.

このように算出した各情報のゲイン情報を用いることで、図10(b)における各白丸に対応する位置において生成される鮮鋭化フィルタのゲイン情報を見積もることができる。本実施例では、各像高のゲイン情報を用いて、図10(b)における各白丸に対応する位置において生成される各鮮鋭化フィルタのゲインを調節することで、入力画像の各位置において適切な度合いで鮮鋭化処理が行われるようにしている。これによって、処理負荷を低減させつつ鮮鋭化に伴うノイズの増幅を抑制させている。 By using the gain information of each information calculated in this way, the gain information of the sharpening filter generated at the position corresponding to each white circle in FIG. 10B can be estimated. In this embodiment, the gain information of each image height is used to adjust the gain of each sharpening filter generated at the position corresponding to each white circle in FIG. The sharpening process is performed at an appropriate degree. As a result, the amplification of noise associated with sharpening is suppressed while reducing the processing load.

すなわち、実施例1では生成された各鮮鋭化フィルタに対してゲイン情報を算出していたが、本実施例では各像高に対するゲイン情報を取得し、各像高のゲイン情報を用いて入力画像の各位置に対する鮮鋭化フィルタを取得している点で実施例1と異なる。 That is, in Embodiment 1, gain information was calculated for each sharpening filter generated, but in this embodiment, gain information for each image height is obtained, and the input image is This differs from the first embodiment in that a sharpening filter is acquired for each position of .

図10(b)の各白丸に対応する位置において生成された各鮮鋭化フィルタに対してゲイン情報を取得する場合には、81か所分のゲイン情報を式(11)や式(12)等に基づいて算出する必要がある。一方、本実施例によれば図10(b)の黒丸で示した10か所のみに対して式(11)や式(12)等に基づいてゲイン情報を算出すれば良いので、ゲイン情報を算出するための処理負荷をさらに低減させることができる。 When acquiring gain information for each sharpening filter generated at a position corresponding to each white circle in FIG. should be calculated based on On the other hand, according to this embodiment, the gain information can be calculated based on the equations (11), (12), etc. for only the 10 locations indicated by the black circles in FIG. The processing load for calculation can be further reduced.

図11は、実施例2における鮮鋭化処理のフローチャートである。図11のフローチャートは、画像処理部104の指令に基づいて実行される。 FIG. 11 is a flowchart of sharpening processing in the second embodiment. The flowchart in FIG. 11 is executed based on instructions from the image processing unit 104 .

S201~S203はS101~S103と同様のため説明を省略する。 Since S201 to S203 are the same as S101 to S103, description thereof is omitted.

S204では、鮮鋭化フィルタ取得部104bが、図10(b)に黒丸で示した位置における光学特性(PSF)に基づいて、各黒丸の位置における鮮鋭化フィルタ(第1の鮮鋭化フィルタ)を取得する。 In S204, the sharpening filter acquisition unit 104b acquires a sharpening filter (first sharpening filter) at each black circle position based on the optical characteristics (PSF) at the black circle positions in FIG. do.

S205では、実施例1と同様にして、各第1の鮮鋭化フィルタからゲイン情報を取得することで各像高のゲイン情報を取得する。 In S205, as in the first embodiment, gain information for each image height is obtained by obtaining gain information from each first sharpening filter.

S206では、鮮鋭化フィルタ取得部104bが、各像高のゲイン情報、図10(a)に黒丸で示した位置におけるPSF、ノイズ情報に基づいて、各白丸の位置における鮮鋭化フィルタ(第2の鮮鋭化フィルタ)を取得する。このとき、鮮鋭化フィルタ取得部104bは、各像高のゲイン情報およびノイズ情報に基づいて、第2の鮮鋭化フィルタのゲインが所望の値になるように第2の鮮鋭化フィルタを生成する。具体的には、式(6)における調整係数mを調節することで各第2の鮮鋭化フィルタのゲインを調節する。 In S206, the sharpening filter acquisition unit 104b acquires a sharpening filter (second sharpening filter). At this time, the sharpening filter acquisition unit 104b generates the second sharpening filter based on the gain information and noise information of each image height so that the gain of the second sharpening filter becomes a desired value. Specifically, the gain of each second sharpening filter is adjusted by adjusting the adjustment coefficient m in equation (6).

なお、S206で取得される第2の鮮鋭化フィルタは、各像高におけるゲイン情報およびノイズ情報に基づいてゲインが調節されていれば良い。このため、第2の鮮鋭化フィルタは種々の方法で取得することができる。例えば、黒丸で示した位置におけるPSFから白丸におけるPSFを取得し、白丸で示した位置におけるPSFと、各像高に対するゲイン情報およびノイズ情報に基づいて第2の鮮鋭化フィルタを生成しても良い。この場合、調整係数mは、各白丸の位置に対して生成される第2の鮮鋭化フィルタのそれぞれに対して決定される。 Note that the gain of the second sharpening filter acquired in S206 may be adjusted based on the gain information and noise information at each image height. Therefore, the second sharpening filter can be obtained in various ways. For example, the PSF at the positions indicated by the black circles may be acquired from the PSF at the positions indicated by the white circles, and the second sharpening filter may be generated based on the PSF at the positions indicated by the white circles and the gain information and noise information for each image height. . In this case, an adjustment factor m is determined for each of the secondary sharpening filters generated for each open circle position.

また、黒丸で示した位置におけるPSFと、各像高に対するゲイン情報およびノイズ情報に基づいて、黒丸で示した各位置に対して調整係数mを決定し、黒丸で示した各位置に対してゲインが調節された鮮鋭化フィルタを生成する。このゲインが調節された鮮鋭化フィルタを入力画像の中心に対して回転させ、補間することで各白丸の位置における第2の鮮鋭化フィルタを生成しても良い。この場合、各黒丸の位置に対して調整係数mを決定するのみで良い。 Further, based on the PSF at the position indicated by the black circle and the gain information and noise information for each image height, the adjustment coefficient m is determined for each position indicated by the black circle, and the gain produces the adjusted sharpening filter. This gain-adjusted sharpening filter may be rotated about the center of the input image and interpolated to generate a second sharpening filter at each white circle location. In this case, it is only necessary to determine the adjustment coefficient m for each black dot position.

また、黒丸で示した位置におけるPSFと、各像高におけるゲイン情報およびノイズ情報に基づいて、黒丸で示した各位置に対して調整係数mを決定する。このようにして決定された各像高のmおよび黒丸で示した各位置におけるPSFを用いて、各黒丸で示した位置におけるmとPSF(式(6)のUSM(x,y)に相当する)の積を取得する。各黒丸で示した位置におけるmとPSFの積を入力画像の中心に対して回転させ、補間することで各白丸の位置におけるmとPSFを取得する。このように取得されたmとPSFの積を用いて第2の鮮鋭化フィルタを生成しても良い。この場合も、調整係数mは各黒丸の位置に対して決定するのみで良い。 Also, based on the PSF at the position indicated by the black circle and the gain information and noise information at each image height, the adjustment coefficient m is determined for each position indicated by the black circle. Using the m of each image height determined in this way and the PSF at each position indicated by the black circle, m and the PSF at each position indicated by the black circle (corresponding to USM (x, y) in equation (6) ). The product of m and PSF at each position indicated by a black circle is rotated about the center of the input image and interpolated to obtain m and PSF at each white circle position. The product of m and the PSF thus obtained may be used to generate a second sharpening filter. Also in this case, the adjustment coefficient m only needs to be determined for each black dot position.

S207では、処理部104dが鮮鋭化処理を実行する。S207における鮮鋭化処理は、S206で取得された第2のフィルタを入力画像に対して畳み込むことで行われる。 In S207, the processing unit 104d executes sharpening processing. The sharpening process in S207 is performed by convoluting the input image with the second filter acquired in S206.

以上により、実施例1と比較してより簡易な処理によって、十分精度の良いゲイン情報を取得することができる。これによって、処理負荷をより低減させつつ鮮鋭化に伴うノイズの増幅を抑制させることができる。 As described above, sufficiently accurate gain information can be obtained by simpler processing than in the first embodiment. This makes it possible to suppress the amplification of noise accompanying sharpening while further reducing the processing load.

なお、以上の各実施例では、鮮鋭化処理としてPSFを用いたアンシャープマスク処理を行うことについて述べたが、本発明はこれに限定されない。本実施形態における鮮鋭化処理は、光学系101の光学特性に基づいた鮮鋭化フィルタを用いた処理であれば良い。例えばPSFを用いないアンシャープマスク処理やエッジ強調処理であってもよい。また、ウィナーフィルタに代表される画像復元処理や、RL法に代表される反復処理型の画像復元処理であっても良い。 In each of the above embodiments, unsharp mask processing using PSF is performed as sharpening processing, but the present invention is not limited to this. The sharpening process in this embodiment may be any process using a sharpening filter based on the optical characteristics of the optical system 101 . For example, unsharp mask processing or edge enhancement processing that does not use PSF may be used. Alternatively, image restoration processing typified by a Wiener filter or iterative processing type image restoration processing typified by the RL method may be used.

なお、実施例1,2における鮮鋭化処理における各処理は単一の画像処理装置で行われる必要はない。例えば、各実施例における処理の一部または全部を実現するためのプログラムを、ネットワークまたは記録媒体を介して1または複数の装置からなるシステムに供給し、そのシステムあるいは装置にプログラムを実行させても良い。 Note that each processing in the sharpening processing in the first and second embodiments does not need to be performed by a single image processing apparatus. For example, a program for implementing part or all of the processing in each embodiment may be supplied to a system consisting of one or more devices via a network or a recording medium, and the system or device may execute the program. good.

次に、上述した実施例1,2に述べた画像処理方法を、図12に示すレンズ交換式のカメラシステム200において実施した場合について述べる。 Next, a case where the image processing methods described in the first and second embodiments are implemented in a lens-interchangeable camera system 200 shown in FIG. 12 will be described.

カメラシステム200は、カメラ本体(撮像装置本体)216と、カメラ本体216に着脱可能な交換レンズ(レンズ装置)202を有する。記憶部209はROM(メモリ)やハードディスクドライブなどで構成される。記憶部209には、実施例1,2に述べた画像処理方法を実行するためのプログラムがインストールされている。実施例1,2に述べた画像処理方法を実行するためのプログラムはカメラ本体216の画像処理部(画像処理装置)205により実行される。画像処理部205の構成は、図7の画像処理部104と同様であり、実施例1または2の画像処理を実行することができる。なお、記憶部209に代えて、画像処理部205の内部に設けられた記憶部(不図示)に実施例1,2の画像処理方法のプログラムをインストールしてもよい。また、プログラムに対応する回路を設計し、その回路を動作させることで画像処理を実行させてもよい。 The camera system 200 has a camera body (imaging device body) 216 and an interchangeable lens (lens device) 202 detachable from the camera body 216 . A storage unit 209 is configured by a ROM (memory), a hard disk drive, or the like. A program for executing the image processing method described in the first and second embodiments is installed in the storage unit 209 . A program for executing the image processing methods described in the first and second embodiments is executed by the image processing unit (image processing device) 205 of the camera body 216 . The configuration of the image processing unit 205 is the same as that of the image processing unit 104 in FIG. 7, and can execute the image processing of the first or second embodiment. Note that the programs of the image processing methods of the first and second embodiments may be installed in a storage unit (not shown) provided inside the image processing unit 205 instead of the storage unit 209 . Alternatively, the image processing may be executed by designing a circuit corresponding to the program and operating the circuit.

画像処理部205は、デジタル信号に対して所定の処理を行うとともに実施例1または2に述べた鮮鋭化処理を行う。画像処理部205は、状態検知部208から撮影条件(撮像条件情報)を取得する。撮像条件情報とは、像高、絞り値(F値)、撮影距離、または、ズームレンズの焦点距離などに関する情報である。状態検知部208は、カメラCPU211から直接に撮像条件情報を取得することができるが、これに限定されるものではない。例えば、交換レンズ202の撮像光学系201に関する撮像条件情報は、光学系制御部207からレンズCPU213を介して取得することもできる。 The image processing unit 205 performs predetermined processing on the digital signal and sharpening processing described in the first or second embodiment. The image processing unit 205 acquires imaging conditions (imaging condition information) from the state detection unit 208 . The imaging condition information is information regarding image height, aperture value (F number), shooting distance, focal length of a zoom lens, and the like. The state detection unit 208 can acquire imaging condition information directly from the camera CPU 211, but is not limited to this. For example, imaging condition information regarding the imaging optical system 201 of the interchangeable lens 202 can be obtained from the optical system control unit 207 via the lens CPU 213 .

画像処理部205で処理された出力画像は、記憶部209に所定のフォーマットで保存される。 An output image processed by the image processing unit 205 is saved in a predetermined format in the storage unit 209 .

表示部206は、鮮鋭化処理後に表示用の所定の処理を行って得られた画像を表示することができる。表示部206には、高速表示のために簡易処理を行って得られた画像を表示してもよい。 The display unit 206 can display an image obtained by performing predetermined processing for display after the sharpening processing. The display unit 206 may display an image obtained by performing simple processing for high-speed display.

また、カメラ本体216は、光学ローパスフィルタ203、撮像素子204、画像記録媒体210を備える。撮像素子204は、CCD(Charge Coupled Device)センサまたはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサなどの二次元撮像素子である。撮像素子204は、撮像光学系201および光学ローパスフィルタ203を介して得られた被写体像(光学像、結像光)を光電変換して撮影画像を生成する。被写体像は、撮像素子204により光電変換が行われてアナログ信号(電気信号)に変換される。アナログ信号は、不図示のA/Dコンバータによりデジタル信号に変換され、デジタル信号は画像処理部205に入力される。 A camera body 216 also includes an optical low-pass filter 203 , an image sensor 204 , and an image recording medium 210 . The imaging element 204 is a two-dimensional imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor. The imaging device 204 photoelectrically converts a subject image (optical image, imaging light) obtained via the imaging optical system 201 and the optical low-pass filter 203 to generate a captured image. A subject image is subjected to photoelectric conversion by the imaging device 204 and converted into an analog signal (electrical signal). The analog signal is converted into a digital signal by an A/D converter (not shown), and the digital signal is input to the image processing unit 205 .

ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の結像性能に影響を与える光学素子を用いる場合、鮮鋭化フィルタを作成する時点でこの光学素子の影響を考慮することにより高精度な鮮鋭化処理が可能となる。 When using optical elements that affect imaging performance, such as low-pass filters and infrared cut filters, highly accurate sharpening processing is possible by considering the effects of these optical elements at the time of creating the sharpening filter.

交換レンズ202は、撮像光学系201、光学系制御部207、記憶部212、レンズCPU213、および、接点ユニット214を備える。撮像光学系201は、絞り201aおよびフォーカスレンズ201bを備えて構成されている。レンズCPU213は、交換レンズ202とカメラ本体216との間で通信を行うための通信回路(通信手段)、リセット例外処理、A/D、タイマー、入出力ポート、内蔵ROM、および、内蔵RAMなどの機能を有する。通信回路は、交換レンズ202とカメラ本体216との間で、撮影モード(動画撮影モード、静止画撮影モード)に応じた制御情報を含む通信方式で通信を行う。光学系制御部207は、交換レンズ202の内部の各構成要素を制御するレンズ制御手段であり、レンズCPU213の指示に基づいて、通信回路を介して得られた制御情報を用いてレンズや絞りなどの光学素子の駆動制御を行う。接点ユニット214は、交換レンズ202とカメラ本体216との間で通信を行うための複数の金属接点を備え、レンズCPU213とカメラCPU211とを電気的に接続する接続手段である。 The interchangeable lens 202 includes an imaging optical system 201 , an optical system control section 207 , a storage section 212 , a lens CPU 213 and a contact unit 214 . The imaging optical system 201 is configured with a diaphragm 201a and a focus lens 201b. The lens CPU 213 includes a communication circuit (communication means) for communicating between the interchangeable lens 202 and the camera body 216, reset exception processing, A/D, timer, input/output port, built-in ROM, built-in RAM, and the like. have a function. The communication circuit performs communication between the interchangeable lens 202 and the camera body 216 using a communication method including control information corresponding to the shooting mode (moving image shooting mode, still image shooting mode). The optical system control unit 207 is lens control means for controlling each component inside the interchangeable lens 202, and based on instructions from the lens CPU 213, controls the lens, aperture, etc. using control information obtained via a communication circuit. drive control of the optical element. The contact unit 214 has a plurality of metal contacts for communication between the interchangeable lens 202 and the camera body 216, and is connection means for electrically connecting the lens CPU 213 and the camera CPU 211 together.

記憶部212は書き換え可能な不揮発性メモリである。記憶部212に記憶されるデータは、交換レンズ202に固有の光学的な特性を示す情報を含む。 The storage unit 212 is a rewritable nonvolatile memory. The data stored in the storage unit 212 includes information indicating optical characteristics unique to the interchangeable lens 202 .

記憶部212に記憶されている情報について具体的に述べる。記憶部212には、撮像光学系201のPSFを再構成(近似)するために使用される関数の係数データや調整係数mなどのPSFに関する情報を記憶している。これらの情報は、所定のタイミングで接点ユニット214、215を介して交換レンズ102からカメラ本体216へ送信される。所定のタイミングとは、交換レンズ202がカメラ本体216に装着された際や交換レンズ202を装着後にカメラ本体216を起動した際の初期通信時や、画像処理部205で撮影画像に対して鮮鋭化処理を行う時であり得る。 Information stored in the storage unit 212 will be specifically described. The storage unit 212 stores information about the PSF, such as coefficient data of a function used to reconstruct (approximate) the PSF of the imaging optical system 201 and the adjustment coefficient m. These pieces of information are transmitted from the interchangeable lens 102 to the camera body 216 via the contact units 214 and 215 at predetermined timings. The predetermined timing is when the interchangeable lens 202 is attached to the camera body 216, during initial communication when the camera body 216 is activated after the interchangeable lens 202 is attached, or when the image processing unit 205 sharpens the captured image. It may be time to do some processing.

カメラ本体216は、交換レンズ202から送信されたPSFに関する情報に基づいて実施例1または2に述べた画像処理を行う。すなわち、画像処理部205の鮮鋭化フィルタ取得部は、交換レンズ202から送信されたPSFに関する情報に基づいて鮮鋭化フィルタを生成する。ゲイン情報取得部および処理部は、生成された鮮鋭化フィルタに基づいて前述した処理を行う。なお、カメラ本体216は交換レンズ202から送信されたPSFに関する情報を記憶部209に記憶しておき、必要なタイミングで実施例1または2に述べた画像処理を行えばよい。必要なタイミングとは、画像が撮影された時や、ユーザの操作によって指示された時であり得る。 このように、記憶部212に格納されているPSFに関する情報は、鮮鋭化フィルタを生成するために用いられる情報であり、鮮鋭化フィルタに関する情報(鮮鋭化フィルタを生成するための情報)であるとも言える。 The camera body 216 performs the image processing described in the first or second embodiment based on the PSF-related information transmitted from the interchangeable lens 202 . That is, the sharpening filter acquisition unit of the image processing unit 205 generates a sharpening filter based on information regarding the PSF transmitted from the interchangeable lens 202 . The gain information acquisition unit and processing unit perform the above-described processing based on the generated sharpening filter. Note that the camera body 216 may store the information about the PSF transmitted from the interchangeable lens 202 in the storage unit 209 and perform the image processing described in the first or second embodiment at the necessary timing. The necessary timing may be when an image is captured or when instructed by a user's operation. In this way, the information about the PSF stored in the storage unit 212 is information used to generate the sharpening filter, and is also information about the sharpening filter (information for generating the sharpening filter). I can say

以上述べたように、レンズ交換式のカメラシステムの場合には、鮮鋭化フィルタに関する情報を交換レンズ側に記憶させておき、カメラ本体は交換レンズから鮮鋭化フィルタに関する情報を取得して鮮鋭化処理を実行することが好ましい。レンズ交換式のカメラシステムの場合、1つのカメラ本体に複数の交換レンズが装着され得る。このように鮮鋭化フィルタに関する情報をカメラ本体が交換レンズから取得するように構成すればカメラ本体側の記憶部の容量を削減することが可能となる。カメラ本体に複数種類の交換レンズにおける鮮鋭化フィルタに関する情報を記憶させておく必要がなくなるためである。 As described above, in the case of a lens-interchangeable camera system, the information on the sharpening filter is stored in the interchangeable lens, and the camera body acquires the information on the sharpening filter from the interchangeable lens and performs the sharpening process. is preferably performed. In the case of an interchangeable-lens camera system, a plurality of interchangeable lenses can be attached to one camera body. If the camera body acquires the information on the sharpening filter from the interchangeable lens in this way, it is possible to reduce the capacity of the storage unit on the camera body side. This is because there is no need to store information on sharpening filters for multiple types of interchangeable lenses in the camera body.

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and examples, and various combinations, modifications, and changes are possible within the scope of the gist.

104 画像処理部(画像処理装置)
104a 撮影条件取得部(第1の取得手段)
104b 鮮鋭化フィルタ取得部(第2の取得手段)
104c ゲイン情報取得部(第3の取得手段)
202 レンズ装置
212 記憶部
216 撮像装置
104 image processing unit (image processing device)
104a imaging condition acquisition unit (first acquisition unit)
104b sharpening filter acquisition unit (second acquisition unit)
104c gain information acquisition unit (third acquisition means)
202 lens device 212 storage unit 216 imaging device

Claims (15)

光学系を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置と通信可能な撮像装置であって、
前記撮像装置は、
前記光学系によって形成された像を光電変換する撮像素子と、
前記光学系を用いた撮像により生成された入力画像におけるノイズ特性に関するノイズ情報を取得する第1の取得手段と、
前記光学系の光学特性に基づいた実空間における鮮鋭化フィルタを取得する第2の取得手段と、
前記鮮鋭化フィルタの成分の二乗和に基づいて前記鮮鋭化フィルタのゲインに関するゲイン情報を取得する第3の取得手段と、を有し、
前記レンズ装置は、前記鮮鋭化フィルタに関する情報を記憶する記憶部を備え、
前記第2の取得手段は、前記レンズ装置から前記鮮鋭化フィルタに関する情報を取得し、前記鮮鋭化フィルタに関する情報に基づいて前記鮮鋭化フィルタを取得し、
前記入力画像に対して、前記ノイズ情報と、前記ゲイン情報に基づいて、前記鮮鋭化フィルタを用いた鮮鋭化処理を行うことを特徴とする撮像装置。
An image pickup device detachably mounted with a lens device having an optical system and capable of communicating with the lens device,
The imaging device is
an imaging device that photoelectrically converts an image formed by the optical system;
a first acquisition means for acquiring noise information relating to noise characteristics in an input image generated by imaging using the optical system;
a second acquiring means for acquiring a sharpening filter in real space based on the optical characteristics of the optical system;
a third obtaining means for obtaining gain information about the gain of the sharpening filter based on the sum of squares of the components of the sharpening filter;
The lens device includes a storage unit that stores information about the sharpening filter,
the second obtaining means obtains information about the sharpening filter from the lens device, obtains the sharpening filter based on the information about the sharpening filter,
An imaging apparatus, wherein sharpening processing using the sharpening filter is performed on the input image based on the noise information and the gain information.
光学系を有するレンズ装置が取り外し可能に装着され、前記レンズ装置と通信可能な撮像装置であって、
前記撮像装置は、
前記光学系によって形成された像を光電変換する撮像素子と、
前記光学系を用いた撮像により生成された入力画像におけるノイズ特性に関するノイズ情報を取得する第1の取得手段と、
前記光学系の光学特性に基づいた実空間における鮮鋭化フィルタを取得する第2の取得手段と、
前記鮮鋭化フィルタの成分に基づいて、特定の周波数における前記鮮鋭化フィルタのゲインに関するゲイン情報を取得する第3の取得手段と、を有し、
前記レンズ装置は、前記鮮鋭化フィルタに関する情報を記憶する記憶部を備え、
前記第2の取得手段は、前記レンズ装置から前記鮮鋭化フィルタに関する情報を取得し、前記鮮鋭化フィルタに関する情報に基づいて前記鮮鋭化フィルタを取得し、
前記入力画像に対して、前記ノイズ情報と、前記ゲイン情報に基づいて、前記鮮鋭化フィルタを用いた鮮鋭化処理を行うことを特徴とする撮像装置。
An image pickup device detachably mounted with a lens device having an optical system and capable of communicating with the lens device,
The imaging device is
an imaging device that photoelectrically converts an image formed by the optical system;
a first acquisition means for acquiring noise information relating to noise characteristics in an input image generated by imaging using the optical system;
a second acquiring means for acquiring a sharpening filter in real space based on the optical characteristics of the optical system;
a third obtaining means for obtaining gain information about the gain of the sharpening filter at a specific frequency based on the components of the sharpening filter;
The lens device includes a storage unit that stores information about the sharpening filter,
the second obtaining means obtains information about the sharpening filter from the lens device, obtains the sharpening filter based on the information about the sharpening filter,
An imaging apparatus, wherein sharpening processing using the sharpening filter is performed on the input image based on the noise information and the gain information.
前記光学特性は、前記入力画像の撮像時の撮像条件における光学特性であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the optical characteristics are optical characteristics under imaging conditions when the input image is captured. 前記光学特性は前記光学系の点像強度分布であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。 4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein said optical characteristic is a point image intensity distribution of said optical system. 前記ノイズ情報は、ISO感度であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像装置。 5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the noise information is ISO sensitivity. 前記鮮鋭化処理はアンシャープマスク処理であることを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の撮像装置。 6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the sharpening process is unsharp masking. 前記鮮鋭化フィルタは2次元フィルタであり、
前記鮮鋭化フィルタの成分は回転非対称に分布していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の撮像装置。
the sharpening filter is a two-dimensional filter;
7. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the components of the sharpening filter are distributed rotationally asymmetrically.
前記第2の取得手段は、前記入力画像における複数の位置のそれぞれに対して、それぞれ異なる鮮鋭化フィルタを取得することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の撮像装置。 8. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein said second obtaining means obtains a different sharpening filter for each of a plurality of positions in said input image. 前記第3の取得手段は、前記第2の取得手段によって取得された各鮮鋭化フィルタのそれぞれに対して、それぞれの鮮鋭化フィルタの成分に基づいてゲイン情報を取得することを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 3. The third acquisition means acquires gain information for each of the sharpening filters acquired by the second acquisition means based on the components of the respective sharpening filters. 9. The imaging device according to 8. 前記鮮鋭化処理は、前記入力画像と、前記鮮鋭化フィルタを用いて前記入力画像を補正した画像を、前記ノイズ情報と前記ゲイン情報に基づいて定められる割合で足し合わせることによって行われることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。 The sharpening process is performed by adding the input image and an image obtained by correcting the input image using the sharpening filter at a ratio determined based on the noise information and the gain information. The imaging device according to claim 9 . 前記第3の取得手段は、前記入力画像における第1の位置に対する鮮鋭化フィルタの成分を用いて第1のゲイン情報を取得し、
前記第1のゲイン情報および前記ノイズ情報を用いて、前記第1の位置とは異なる第2の位置に対する鮮鋭化処理を行うことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
the third acquisition means acquires first gain information using a sharpening filter component for a first position in the input image;
9. The imaging apparatus according to claim 8, wherein sharpening processing is performed for a second position different from the first position using the first gain information and the noise information.
前記第2の取得手段は、前記第1のゲイン情報および前記ノイズ特性に基づいて前記第2の位置に対する鮮鋭化フィルタを取得し、
前記第2の位置に対する鮮鋭化処理は、前記第2の位置に対する鮮鋭化フィルタを用いて行われることを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。
the second obtaining means obtains a sharpening filter for the second position based on the first gain information and the noise characteristic;
12. The imaging apparatus according to claim 11, wherein the sharpening process for the second position is performed using a sharpening filter for the second position.
前記第3の取得手段は、前記入力画像内の像高の異なる複数の位置のそれぞれに対する第1の鮮鋭化フィルタの成分を用いて、前記入力画像の各像高におけるゲイン情報を取得し、
前記入力画像に対して、前記各像高におけるゲイン情報および前記ノイズ情報を用いて鮮鋭化処理を行うことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
the third acquisition means acquires gain information at each image height of the input image using a first sharpening filter component for each of a plurality of positions with different image heights in the input image;
9. The imaging apparatus according to claim 8, wherein sharpening processing is performed on the input image using the gain information and the noise information at each image height.
前記第2の取得手段は、前記各像高におけるゲイン情報および前記ノイズ特性に基づいて前記入力画像における複数の位置のそれぞれに対する第2の鮮鋭化フィルタを取得し、
前記鮮鋭化処理は、前記第2の鮮鋭化フィルタを用いて行われることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
the second acquisition means acquires a second sharpening filter for each of the plurality of positions in the input image based on the gain information and the noise characteristics at each image height;
14. The imaging apparatus according to claim 13, wherein the sharpening process is performed using the second sharpening filter.
請求項1乃至14に記載の撮像装置に取り外し可能に装着され、前記撮像装置と通信可能なレンズ装置であって、
光学系と、
前記光学系の前記鮮鋭化フィルタに関する情報を記憶する記憶部と、
前記撮像装置に前記鮮鋭化フィルタに関する情報を前記撮像装置に送信する通信手段と、
を有することを特徴とするレンズ装置。
A lens device detachably attached to the imaging device according to any one of claims 1 to 14 and capable of communicating with the imaging device,
an optical system;
a storage unit that stores information about the sharpening filter of the optical system;
communication means for transmitting information about the sharpening filter to the imaging device;
A lens device comprising:
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