(57)【要約】【課題】天体撮影において、除去されるべき欠陥を画素単位で的確に判定し、補正することができる撮像装置および画像処理プログラムを提供すること。 【解決手段】本発明の撮像装置および画像処理プログラムは、天体の位置情報をデータベースから取得し、撮影画像内の欠陥と比較することが可能な座標情報を生成する。次にその座標情報と撮影画像から検出された欠陥とを位置照合する。そして天体に該当しない欠陥だけを補正対象とする。【選択図】  図６
2014068282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像撮影を行う撮像装置において、
天体の位置情報を記録した天体データベースと、
画像補正手段を有し、
前記画像補正手段は前記天体データベースから天体の座標情報を生成し、撮影画像に含まれる欠陥と前記座標情報とを位置照合することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像補正手段は撮影画像に含まれる欠陥のうち、前記座標情報に含まれない欠陥だけを補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記画像補正手段は前記座標情報により出力を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は設置情報を検出する手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記天体データベースはサーバーから取得することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記天体データベースは可搬メディアから取得することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮影画像に画像処理を施す画像処理プログラムにおいて、
天体の位置情報を記録した天体データベースと、
画像補正手段を有し、
前記画像補正手段は前記天体データベースから天体の座標情報を生成し、撮影画像に含まれる欠陥と前記座標情報とを位置照合することを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項８】
前記画像補正手段はサーバーで行われることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の撮像装置及び画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天体撮影における画像表現精度を向上させることのできる撮像装置及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置において、撮像素子固有の欠陥を除去するために、画像補正手段を搭載したものがある。ところが、画像補正を有効にして天体撮影を行った場合、被写体である天体（個々の恒星など）が欠陥として判定され、除去されてしまうことがあった。例えば、
ケース１：あらかじめ補正することが決められている画素と天体の位置とが重なる場合
ケース２：リアルタイムに欠陥を判定して補正する手段が搭載されている場合
以上のようなケースでは、天体は撮像素子固有の欠陥との区別が図られないため、画像補正手段により除去されていた。
【０００３】
このような課題を解決するために、特許文献１では、撮影シーンの判定により画像補正手段の有無を決定し、天体が欠陥として除去されることを防ぐ技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、撮像装置の姿勢（方向）を検出し、画像内に写る天体を識別することでユーザーに撮影のガイドを行う技術、および座標計算の具体的な方法が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、撮像装置における一般的な欠陥画素補正技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−８１７０４公報
【特許文献２】特開２００８−１７２２３公報
【特許文献３】特登録０３９０９９１８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では天体ではなく本来除去されるべき撮像素子固有の欠陥までも残ってしまう、という課題が想定される。
【０００８】
つまり、従来技術では撮影された天体が欠陥として除去されてしまう、あるいは本来除去されるべき欠陥が天体とともに残ってしまう、という相反する課題が依然として存在することが考えられる。
【０００９】
本発明は、それら相反する課題を解決するため、除去されるべき欠陥を画素単位で的確に判定し、補正することができる撮像装置および画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上述べた課題を解決するために、本発明では天体の位置情報をデータベースから取得し、撮影画像内の欠陥と比較することが可能な座標情報を生成する。次にその座標情報と撮影画像から検出された欠陥とを位置照合する。そして天体に該当しない欠陥だけを補正対象とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮影された天体が欠陥として除去されてしまうことを防ぎ、また本来除去されるべき欠陥を天体と区別して的確に補正することができる。したがって画像表現精度を高め、より質の高い天体画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の代表的な実施形態を示す撮像装置のブロック図
【図２】被写体としての天体が欠陥として画像処理されてしまうことの模式図
【図３】本発明における出力画像例を示した模式図
【図４】本発明における欠陥画素補正部の動作フローチャートを示した図
【図５】２つの座標系における原点のずれを補正する方法を示した模式図
【図６】本発明における３つの座標情報を照合し、補正の有無を判定する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の詳細を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の代表的な実施形態を示す撮像装置１００のブロック図である。
【００１５】
図１において、レンズ１を通った光は撮像素子２に結像する。撮像素子２に結像した光は電気信号に変換された後、読み出され、ＣＤＳ回路３、Ａ／Ｄ変換部４を通りデジタル信号に変換される。
【００１６】
画像処理部５において、欠陥画素検出部５１は入力されたデジタル信号から所定のアルゴリズムに従って欠陥画素を検出し、欠陥の位置情報（欠陥座標）を出力する。欠陥画素補正部５２は欠陥画素検出部５１および補正画素メモリ５３、撮像装置１００の姿勢を検出する電子コンパス６、天体データベース７からそれぞれ出力される情報に従って、入力されたデジタル信号に対して補正を行う。
【００１７】
ここで電子コンパス６は、例えば３軸地磁気センサ、３軸加速度センサ、ＧＰＳが内蔵され、３次元空間内で任意の姿勢を表現できるものである。また補正画素メモリ５３には撮像素子２の欠陥としてあらかじめ補正することが決められている画素の位置情報（補正座標）が記録されている。そして天体データベース７には主要な天体の位置情報（天体座標）が記録されている。ここで天体データベース７は内部メモリ７１に記録されていてもよいし、通信部７２を介して接続される外部のサーバー２００（クラウド）、あるいは可搬メディア７３に記録されていてもよい。
【００１８】
画像処理部５の出力はカメラ信号処理回路８に入力され、現像、ホワイトバランス処理等の信号処理が施され、画像信号として出力される。
【００１９】
図２は、本発明を用いない場合において、天体撮影時の出力画像例を模式的に示したものである。この例では本来星座を構成する一部の天体が、画像処理により撮像装置固有の欠陥とともに取り除かれている。
【００２０】
図３は、本発明における天体撮影時の出力画像例を模式的に示したものである。この例では撮影画像と天体データベース７から生成された座標情報とを位置照合することにより、撮像装置固有の欠陥だけが取り除かれている。
【００２１】
図４は本発明における欠陥画素補正部５２の動作フローチャートを示した図である。
【００２２】
図４において、欠陥画素補正部５２は電子コンパス６から撮像装置１００の設置情報、つまり現在位置と時刻、および仰角と方位角（視位置）を取得する。そして撮像装置１００の設置情報と撮像光学系の設定情報から、撮影画像内の各画素と仰角・方位角（視位置）との対応関係を決定する（ステップ４０１）。
【００２３】
また、欠陥画素補正部５２は撮像装置１００の設置情報をもとに、天体データベース７から撮影画像内に存在する天体の位置情報と輝度情報を取得し、天体座標を生成する（ステップ４０２）。ここで天体データベース７の位置情報は一般に赤道座標系や黄道座標系が想定されるが、変換処理を施すことで同一の座標系で比較可能なものであればよい。例えば、本実施例では位置情報を赤道座標系で取得し、内部で視位置（撮影画像内の各画素）に変換することで座標を比較することを想定している。なお、これら赤道座標系や黄道座標系から視位置への変換および詳細な計算方法については、特許文献２に詳しく記載されているため、説明を省略する。
【００２４】
次に、欠陥画素補正部５２は欠陥画素検出部５１から撮影画像における欠陥情報を取得し、欠陥座標を生成する（ステップ４０３）。そして、天体と間違えうるような所定のしきい値以上の出力をもつ欠陥（以下白欠陥とする）、および所定の感度を示さない欠陥（以下黒欠陥とする）を抽出する（ステップ４０４）。
【００２５】
さらに、欠陥画素補正部５２は補正画素メモリ５３から撮影画像における補正対象画素情報を取得し、補正座標を生成する（ステップ４０５）。そして、白欠陥、および黒欠陥を抽出する（ステップ４０６）。
【００２６】
以上、得られた３つの座標情報（欠陥座標、補正座標、天体座標）を画素単位で位置照合する（ステップ４０８）。
【００２７】
それらがすべて重なる場合は、抽出された欠陥が白欠陥であるか否かを判定する（ステップ４０９）。
【００２８】
抽出された欠陥が白欠陥である場合は、着目画素を補正しないまま画像を出力する（ステップ４１０）。あるいは着目画素を天体データベース７から得られる輝度情報で置き換えてもよい。
【００２９】
一方、３つの座標情報がすべて重なってはいない場合は、着目画素に対して通常の補正処理を施して画像を出力する（ステップ４１１）。また抽出された欠陥が白欠陥でない場合も、着目画素に対して通常の補正処理を施して画像を出力する。あるいは着目画素を天体データベース７から得られる輝度情報で置き換えてもよい。
【００３０】
このように補正する欠陥を画素単位で的確に判定することで、撮影画像から天体が消える、あるいは欠陥が残ることを防ぎ、画像表現精度を高めることができる。
【００３１】
図５、図６を用いて、３つの座標情報の照合方法について説明する。図５は、ある２つの座標系における原点のずれを補正する方法を示した模式図である。図６は、本発明における３つの座標情報を照合し、補正の有無を判定する模式図である。
【００３２】
まず、天体座標については、電子コンパス６等の誤差により生じる座標系の原点のずれを修正する必要がある。この修正にはいくつかの方法が考えられるが、ここでは図５に示される方法を例として挙げておく。撮像装置１００の設置情報から得られた天体座標において、撮影画像内に含まれる天体を３点以上選択し、撮影画像の座標系においてそれらの位置に対応する候補を抽出する。これら２つの座標系における対応した２点間の距離の自乗和（図５の例ではｄ１＾２＋ｄ２＾２＋ｄ３＾２）が最小になるように、一方の座標系のＸ軸およびＹ軸をシフトさせることで、座標系の原点を一致させる。１回の操作で完了しない場合は、天体座標で選択する天体または撮影画像の座標系での候補を変更して同様の操作を繰り返す。一方、欠陥座標と補正座標は、撮影画像の座標系に固定されているため、原点を修正する必要はない。当然ながら、天体座標についても原点の修正が必要でない場合は省略することができる。
【００３３】
上記のように原点修正された天体座標を用いて、３つの座標情報を照合する方法を図６により説明する。なお、ここで図６における座標の指定を（Ｙ、Ｘ）と記述する。また、撮影画像における座標を欠陥座標、補正画素メモリ５３における座標を補正座標、天体データベース７における座標を天体座標と定義する。
【００３４】
図６における欠陥座標の（１，７）の欠陥は、補正座標に存在するが、天体座標には存在しない。この場合、（１，７）を欠陥として判定し、補正を行う。ここで補正の方法は、隣接画素からの置換や補間等公知の技術を用いることができる（例えば、特許文献３を参照）。
【００３５】
一方、図６における欠陥座標の（４，７）の欠陥は、補正座標に存在し、天体座標にも存在する。この場合、（４，７）を天体として判定し、補正を行わない。ここで処理の方法は、補正座標の該当データに補正禁止を示すフラグまたはマスクを施すことで欠陥座標の出力をそのまま出力してもよいし、天体座標から得られる輝度情報を用いて出力を換算し、置き換えてもよい。
【００３６】
なお、本実施例では単一画素の欠陥をもとに説明したが、複数画素にまたがる欠陥、つまり天体と間違えうるような広がりをもつ欠陥にも適用できることを付け加えておく。また、あらかじめ補正することが決められている画素（補正座標）の他に、リアルタイムで検出された補正対象画素においても上記の手段が適用できることを付け加えておく。
【００３７】
さらに、上記の手段は必ずしも欠陥座標、補正座標、天体座標の３つを比較する必要はなく、欠陥座標か補正座標のいずれか一方と天体座標の比較のみでも構わない。
【００３８】
以上、図面をもとに本発明の好ましい実施形態を説明したが、これに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で変形が可能であるものとする。
【実施例２】
【００３９】
本実施例の特徴は、実施例１において撮像装置１００の内部（画像処理部５）で行っていた画像処理を、外部のサーバー２００（クラウド）で行うことである。
【００４０】
実施例２についても図１を用いて説明する。
【００４１】
撮像装置１００におけるレンズ１および撮像素子２の撮像光学系、ＣＤＳ回路３およびＡ／Ｄ変換部４、電子コンパス６の構成および機能は実施例１と同様である。また、通信部７２を介してサーバー２００と接続している。
【００４２】
一方、サーバー２００には画像処理部５が搭載されている。つまり欠陥画素検出部５１と欠陥画素補正部５２、撮像装置１００固有の補正画素メモリ５３があらかじめ搭載されている。また天体データベース７も搭載されている。
【００４３】
サーバー２００は撮像装置１００からデジタル信号に変換された撮影画像と検出された姿勢情報を取得する。実施例１と同様に、欠陥画素補正部５２は欠陥画素検出部５１から撮影画像における欠陥座標を生成し、補正画素メモリ５３から撮影画像における補正座標を生成する。また天体データベース７から撮影画像内に存在する天体の天体座標を生成する。
【００４４】
そして実施例１で説明した３つの座標情報の照合と補正の有無の決定を行い、実際に画像処理を行う。
【００４５】
ここで、サーバー２００はその時点での情報をインターネット等からリアルタイムで取得し、画像処理に反映することができる。具体的には、撮影場所・時刻での天候情報から欠陥検出のしきい値やアルゴリズムを変化させること、あるいは周辺の環境情報（街の明るさや月の影響等）から天体の出力を調整すること、等が可能となる。
【００４６】
以上の処理の後、サーバー２００からの出力は撮像装置１００に転送されるが、カメラ信号処理回路８以降の処理については、撮像装置１００内で処理されてもよいし、引き続きサーバー２００内で処理された後、撮像装置１００に転送されてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  レンズ
２  撮像素子
３  ＣＤＳ回路
４  Ａ／Ｄ変換部
５  画像処理部
５１  欠陥画素検出部（欠陥座標を検出）
５２  欠陥画素補正部
５３  補正画素メモリ（補正座標を記録）
６  電子コンパス
７  天体データベース（天体座標を記録）
７１  内部メモリ
７２  通信部
７３  可搬メディア
８  カメラ信号処理部
１００  撮像装置
２００  サーバー（クラウド）
【図１】
2014068282.tif 000003
【図２】
2014068282.tif 000004
【図３】
2014068282.tif 000005
【図４】
2014068282.tif 000006
【図５】
2014068282.tif 000007
【図６】
2014068282.tif 000008