(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子カメラにより所定のパターンを撮像することにより得られたパターン画像データを入力する入力装置と、
前記パターン画像データに基づき、前記電子カメラの撮像特性を検出する検出装置と、
前記電子カメラの撮像により得られた画像データを、前記検出装置が検出した撮像特性に基づいて処理する処理装置とからなることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記電子カメラの撮像特性とは、前記電子カメラに備えられたレンズの性能であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記電子カメラの撮像特性とは、前記電子カメラに備えられた固体撮像素子の性能であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記所定のパターンとは、カラーバーチャート、一様な光源、鮮鋭性チャートの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記検出装置は、前記電子カメラの撮像特性が基準値を充たしていない場合には、前記電子カメラは使用不能であると判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記電子カメラの画像データに基づき、画像を形成して出力するプリンタが設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置に関し、たとえば再利用可能である低廉な電子カメラから画像データを入力する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンの普及に伴い、撮像した画像をデジタルデータに変換して記憶する電子カメラが開発され、既に市販されている。ユーザーは、電子カメラにより撮像した画像を、たとえば自分のパソコンのディスプレイに表示でき、またプリンタを介してプリントできるため、その応用範囲は広いものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子カメラはＣＣＤ等の撮像素子や処理回路等を含むため、光学式のカメラに対してコストが割高となっており、電子カメラをより低廉としたい要求がある。加えて、たとえば電子カメラを所持せず旅行したとき等、旅先で出会う風景を電子カメラを用いて撮像したいと思うときがあるが、その都度高価な電子カメラを購入するのには大きな抵抗がある。かかる場合、価格を気にせず購入できる電子カメラがあれば便利である。
【０００４】
そこで、電子カメラの使用回数を限定すると共に、使用した電子カメラを回収し、再利用できる部品の寿命を考慮して、電子カメラのコストを下げようという思想が生じた。ところが、既存の電子カメラは、ユーザーが繰り返し使用することを前提に、付加価値を付けることにより使用勝手を高める方向で開発されたものが多く、再利用を前提に構成されていない。従って、部品の再利用を前提とする新たな思想に基づき設計された、新規な電子カメラが望まれているのである。
【０００５】
ところで、従来技術による電子カメラにおいて、画質を向上させるために用いられている高解像度のレンズや複雑な制御回路等は、コストを最優先する再利用可能な電子カメラにおいては設けることは困難である。そこで、再利用可能なカメラにおいては、より安価な低解像度のレンズや単純な制御回路を設けることとなる。ところが、解像度の低いレンズ等を介して撮像を行った場合でも、画質の維持は要求される。
【０００６】
又、固体撮像素子が有する画素は、経時劣化によりその光電変換機能が低下する場合がある。しかしながら、固体撮像素子自体が高価であるため、再利用可能なカメラにおいては、同一の固体撮像素子を繰り返し再利用することが前提となり、たとえ画素の一部が機能低下を生じたとしても直ちに交換することはコストの増大につながり好ましくない。ところが、かかる事情から、画素の一部に機能低下を生じた固体撮像素子を継続的に使用することを余儀なくされる場合でも、画質の維持は要求される。
【０００７】
これに対し、固体撮像素子の欠陥画素の位置を欠陥情報として予め記憶しておき、かかる固体撮像素子により撮像した画像を、欠陥情報に基づき補正する技術が開発されている。ところが、このような欠陥画素の位置は、固体撮像素子に固有な情報であるので、電子カメラ毎に記憶する必要がある。従って、画質を維持するために欠陥情報を記憶しようとすると、電子カメラのメモリの記憶容量を大きくする必要が生じ、それによりコストが増大してしまうこととなる。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、部品の再利用が可能な電子カメラにより撮像した画像を処理する画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成すべく、本発明の画像処理装置は、
電子カメラにより所定のパターンを撮像することにより得られたパターン画像データを入力する入力装置と、
前記パターン画像データに基づき、前記電子カメラの撮像特性を検出する検出装置と、
前記電子カメラの撮像により得られた画像データを、前記検出装置が検出した撮像特性に基づいて処理する処理装置とからなることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明の画像処理装置によれば、電子カメラにより所定のパターンを撮像することにより得られたパターン画像データを入力する入力装置と、前記パターン画像データに基づき、前記電子カメラの撮像特性を検出する検出装置と、前記電子カメラの撮像により得られた画像データを、前記検出装置が検出した撮像特性に基づいて処理する処理装置とからなるので、たとえば電子カメラにより撮像が行われた後に、前記検出装置により電子カメラの撮像特性を検出できれば、画像データに欠陥があったとしても、かかる撮像特性に基づきこれを補正でき、それにより画像データから再生される画像の質を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態にかかる電子カメラの構成を示すブロック図である。図１において、レンズ１により光学像を結像された、固体撮像素子である光電変換手段２は、被写体の光学像を対応する電荷量に変換する、いわゆる光電変換を行うものであり、Ａ／Ｄ変換装置３は、固体撮像素子２から入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して出力するものである。尚、本実施の形態にかかるＡ／Ｄ変換回路３においては、固体撮像素子２に入射した光の強度が高いほど、大きな値のディジタル信号に変換されるものとする。かかるＡ／Ｄ変換回路３を介して得られた画像データは、一旦、画像用メモリ４に記憶される。
【００１２】
画像用メモリ４に記憶された画像データは、ＭＰＵ５によって各種の画像処理が施され、最終的には、ＭＰＵ５に接続された不揮発性メモリ６に記憶される。尚、ＭＰＵ５は、内蔵電池等の電源７から電力供給を受け、インタフェース装置８を介してＩｒＤＡ（赤外線通信）やシリアル通信等を利用して、外部と通信できるようになっている。又、ＭＰＵ５は、レリーズ１０からのレリーズ信号を受信して、図示しないシャッタ装置を駆動するようになっている。更に、ＭＰＵ５は、カウンタとしてのクロック９を備えると共に、液晶等の表示装置１１を介して、所定の表示を行うことができるようになっている。
【００１３】
図２は、本実施の形態にかかる画像処理装置を示す図である。図２において、撮像が終了し画像を再生するためにラボに持ち込まれた電子カメラ２０は、回転テーブル３０の上に載置されている。電子カメラ２０は、シリアルケーブル３１を介して、プリンタ３２及びパソコン３３に接続されている。又、電子カメラ２０は、コード３７を介して不図示の電源より電力を供給されるようになっている。
【００１４】
電子カメラ２０は、回転テーブルの回動により、カラーバーチャート３４と、一様な光源３５と、鮮鋭性チャート３６のいずれかを向くようになっている。
【００１５】
作業者は、電子カメラ２０の撮像特性を測定する前に、電子カメラ２０により記録された画像データを、パソコン３３により制御される画像処理装置のメモリ（不図示）に記憶させておく。かかる画像データは、電子カメラ２０の撮像特性が測定された後、必要に応じて補正され、その後画像データに基づき画像が再生されるようになっている。
【００１６】
まず、図２の画像処理装置を用いて、電子カメラ２０の撮像特性を測定する態様について以下に述べる。図３は、電子カメラ２０の固体撮像素子２における画素配列を示した図である。固体撮像素子２の画素の前（被写体側）にはモザイクフィルタ２ａが配置されている。モザイクフィルタは、グリーンフィルタ（Ｇ）を市松状に配列する一方、残りの部分に赤フィルタ（Ｒ）、青フィルタ（Ｂ）それぞれを等分に、市松状に配列したものである。モザイクフィルタ２ａを通過した光を固体撮像素子２の画素において光電変換し、それにより得られた信号に基づきカラー画像が形成されるようになっている。
【００１７】
図４は、鮮鋭性チャート３６を正面から見た図である。かかる鮮鋭性チャート３６を撮像することにより、電子カメラ２０におけるレンズ１（図１）の解像度が検出できるようになっている。鮮鋭性チャート３６における、縦方向に延在する黒いバーの並び３６ａは、左方から右方に行くにつれその間隔が狭くなっている。解像度が悪いと、黒いバーの間隔が狭くなるにつれ、画素からの出力信号が低くなる。かかる解像度は、中心及び上下左右の５カ所で測定される。
【００１８】
更に、図４の鮮鋭性チャート３６を撮像することにより、電子カメラ２０におけるレンズ１（図１）のレンズ収差も検出できるようになっている。鮮鋭性チャート３６における、斜め方向に延在する黒いバーの並び３６ｂは、等間隔となっている。この黒いバーの並び３６ｂを撮像して、Ｒ、Ｇ、Ｂデータ毎に斜め方向のエッジのズレを求める。レンズ１に倍率色収差があると、図５に示すごとく、各色のエッジ位置がずれる。このズレ量は、たとえば振幅の中間値の座標から求めることができる。
【００１９】
図６は、カラーバランスチャート３４を正面から見た図である。かかるカラーバランスチャート３６を撮像することにより、電子カメラ２０におけるカラーバランスが測定できるようになっている。たとえばフィルタが経時劣化した場合、フィルタの分光分布特性が波長に対して正常な特性より分散化してしまい、カラーバランスが崩れる恐れがある。そこで、カラーバランスの測定が必要となる。具体的には、カラーバランスチャート３６の、Ｗｈｉｔｅ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｃｙａｎ、Ｇｒｅｅｎ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅの各バー毎に撮像したＲＧＢデータの平均値及び標準偏差を計算する。この値を基準値と比較することにより、カラーバランスを測定できるようになっている。
【００２０】
固定パターンノイズは、各チャートまたは一様な光源を撮像することなく測定することが可能である。電子カメラ２０のレンズバリア（不図示）を閉じるか、またはレンズキャップを閉めた状態で、いわゆる真暗画像を撮像する。図３に示す各画素からの画像データを縦方向で平均し、１次元の画像データを形成する。一方、オプティカルブラック領域の平均値を計算し、１次元の画像データから差し引く。このデータの振幅が、ある閾値以上にあるときに、固体パターンノイズが生じていると判断することができる。
【００２１】
一様な光源３５を撮像することにより、電子カメラ２０における周辺光量落ちが検出できるようになっている。図７は、一様な光源３５において検出すべき領域を特定するため、仮想的にハッチングを付加して示す図である。電子カメラ２０により、一様な光源３５を撮像したときに、中心領域Ｘ０の平均値と、４つの周辺領域Ｘ１乃至Ｘ４の各平均値とを比較することにより、周辺光量落ちが検出できるようになっている。
【００２２】
画素欠陥の一つである黒キズは、一様な光源３５を撮像することにより検出できる。電子カメラ２０により一様な光源３５を撮像したときに、各画素の信号レベルが閾値よりも低いレベルとなる場合、かかる画素は黒キズを生じさせる欠陥画素と判断できる。
【００２３】
一方、画素欠陥の一つである白キズは、真暗画像を撮像することにより検出できる。電子カメラ２０により真暗画像を撮像したときに、各画素の信号レベルが閾値よりも高いレベルとなる場合、かかる画素は白キズを生じさせる欠陥画素と判断できる。
【００２４】
このようにして、回収された電子カメラ２０の撮像特性（解像度、レンズ収差、カラーバランス、固定パターンノイズ、周辺光量落ち、黒キズ、白キズ）を測定することができる。更に、測定した撮像特性を用いて、パソコン３３のメモリ中に記憶された画像データを補正することができる。より具体的には、記憶された画像データに対して、補間処理、色補正、エッジ強調、階調補正等を施すことができる。
【００２５】
画像データの補間処理とは、画素欠陥に基づく画像データを補正する処理である。黒キズや白キズ等の欠陥画素から出力された欠陥画像信号は、正常な画素から出力された正常画像信号と全く異なることが多いため、これを元に修正を加えて正常画像信号に近似させることは一般的に困難である。一方、電子カメラには、一般的に光学ローパスフィルタが付けられており、画像データの隣り合う画素から出力された信号が大きく異なることはない。
【００２６】
そこで、欠陥画素の周囲の画素からの信号を平均し、この平均値を欠陥画素からの信号と置き換えることにより、画像データの補間処理を行うようにする。従って画像データから、白キズや黒キズにかかる欠陥を排除することができ、それにより欠陥画素を有する固体撮像素子を介して撮像を行った場合でも、画像データに基づく画像の質を向上させることができる。しかしながら、白キズや黒キズの数が多い場合には、補間処理に時間がかかり、補正された画像も、撮像した被写体に対して平坦化されたものになりがちとなる。そこで、黒キズや白キズの数が閾値を超えた場合には、パソコン３３に電子カメラ２０の固体撮像素子２は使用不能であるという警告表示を行わせることができるようになっている。
【００２７】
更に、画像データにおいて色の補間処理を行うこともできる。図３のフィルタ２ａにおいては、グリーンフィルタ（Ｇ）の間に、レッドフィルタ（Ｒ）またはブルーフィルタ（Ｂ）が配置されている。従って、レッドフィルタ（Ｒ）またはブルーフィルタ（Ｂ）の背後に配置された画素からの信号と、これに隣接するグリーンフィルタ（Ｇ）の背後に配置された画素からの信号とは、本来独立した関係になる。
【００２８】
しかしながら、レッドフィルタ（Ｒ）またはブルーフィルタ（Ｂ）の背後に配置された画素と、これに隣接するグリーンフィルタ（Ｇ）の背後に配置された画素には、ほぼ同じ光が到達するはずである。そこで、グリーンフィルタ（Ｇ）の背後に配置された注目画素の周囲におけるレッドフィルタ（Ｒ）またはブルーフィルタ（Ｂ）の背後に配置された画素からのＲ、Ｂ信号と、その注目画素からのＧ信号とに基づいて、グリーンフィルタ（Ｇ）の背後に配置された注目画素に対応するＲまたはＢ信号を求めることができる。この色補間処理により、より画質を向上させることができる。
【００２９】
その他、画像データの色補正は、カラーバーチャート３４を撮像した結果を基準値と比較して、基準値からのズレを補償するように処理を行う。これは、３×３マトリクスや３次元ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ−Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を用いて行う。画像データのエッジ強調は、鮮鋭性チャート３６を撮像した結果に基づき、たとえばラプラシアンフィルタなどの空間フィルタにより、画像の輪郭を際だたせるようにすることができる。画像データの階調補正は、１次元ＬＵＴにより行うことができる。
【００３０】
このようにして補正された画像データは、プリンタ３２により銀塩紙にプリントされ、再生されるようになっている。又、かかる画像データは、パソコン３３を介して、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ等に保存することもできる。
【００３１】
本実施の形態によれば、回収した電子カメラ２０の撮像特性を測定し、かかる測定結果を用いて、測定前の撮像によって得られた画像データを補正することができる。従って、電子カメラ２０のレンズ１や固体撮像素子２等において、長期間の使用等により経時劣化を生じた場合でも、画像データを補正することを前提として、かかるレンズ１や固体撮像素子２を再利用することができ、それにより電子カメラ２０のコストを減少させることができる。
【００３２】
更に、本実施の形態によれば、画像データの補正は、記憶容量の大きな画像処理装置を用いて行うことができ、電子カメラ２０においては単に撮像した画像データを記憶するだけで足りる。よって電子カメラ２０に備えるメモリの容量を小さくすることができ、そのコストを減少させることができる。また、原則的にレンズ１や固体撮像素子の欠陥に関する情報を、電子カメラ２０に記憶しておく必要はなく、更にメモリの容量を小さくすることができる。
【００３３】
又、電子カメラ２０においては原則的に画像処理が行われないのであるから、撮像によって得られた画像処理が終了するまで次の撮像が行えなかった従来の電子カメラに比し、撮像間隔を短くすることができる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。たとえば、本実施の形態における電子カメラに、撮影条件等を記憶しこれに基づき、画質をより向上させることができる。たとえば、光源（日光、白熱灯、蛍光灯等）に関する情報を電子カメラに記憶し、画像処理装置において画像データと共にこれを読み出して、色バランスを調整するように画像データを補正することもできる。又、プリンタ３２は、銀塩紙に出力するものだけでなく、インクジェット、昇華型、またはレーザプリンタなどのあらゆる種類を用いることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置によれば、電子カメラにより所定のパターンを撮像することにより得られたパターン画像データを入力する入力装置と、前記パターン画像データに基づき、前記電子カメラの撮像特性を検出する検出装置と、前記電子カメラの撮像により得られた画像データを、前記検出装置が検出した撮像特性に基づいて処理する処理装置とからなるので、たとえば電子カメラにより撮像が行われた後に、前記検出装置により電子カメラの撮像特性を検出できれば、画像データに欠陥があったとしても、かかる撮像特性に基づきこれを補正でき、それにより画像データから再生される画像の質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる電子カメラの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態にかかる画像処理装置を示す図である。
【図３】電子カメラ２０の固体撮像素子２における画素配列を示した図である。
【図４】鮮鋭性チャート３６を正面から見た図である。
【図５】各色のエッジ位置がずれた状態を示す図である。
【図６】カラーバランスチャート３４を正面から見た図である。
【図７】一様な光源３５において検出すべき領域を特定するため、仮想的にハッチングを付加して示す図である。
【符号の説明】
１    レンズ
２    固体撮像素子
３    Ａ／Ｄ変換装置
４    メモリ
５    ＭＰＵ
６    不揮発性メモリ
７    電源
８    インタフェース装置
９    クロック
１０    レリーズボタン
２０    電子カメラ
３０    回転テーブル３０
３１    シリアルケーブル
３２    プリンタ
３３    パソコン
３４    カラーバーチャート
３５    一様な光源
３６    鮮鋭性チャート
３７    コード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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