(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学走査装置によって生成された光学像の第１光学像データと第２光学像データとの間の輝度勾配を測定するステップであって、前記第１光学像データが第１光学像画素であり、前記第２光学像データが第２光学像画素であるステップと；
複数の輝度勾配像画素を含む輝度勾配像を決定するステップであって、前記輝度勾配像画素の各々が、前記輝度勾配の大きさを表すステップと；
前記輝度勾配像画素の各行に対して、モジュロｎ平均化フィルタ処理を実行して、複数の平均輝度勾配像画素を含む平均輝度勾配像を生成するステップであって、ｎはストライピング異常間の画素間隔に相当する整数であるステップと、
前記光学像中の１つ以上の異常を、前記輝度勾配の大きさが閾値以上であることに応じて識別するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光学像中の異常を、前記輝度勾配の大きさに応じて修正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１光学像画素と前記第２光学像画素とが隣接していることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記輝度勾配が一次微分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記輝度勾配が、前記第１光学像画素の輝度と前記第２光学像画素の輝度との差を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記異常を識別するステップが、前記第１光学像データと前記第２光学像データとの間の輝度勾配が負であり、かつ前記閾値より大きい大きさを有することに応じて、前記第２光学像データを異常として識別することを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記異常を識別するステップが、前記第１光学像データと前記第２光学像データとの間の輝度勾配が正であり、かつ前記閾値より大きい大きさを有することに応じて、前記第１光学像データを異常として識別することを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記輝度勾配像画素の各々が、前記光学走査装置の走査方向を横切る方向に互いに隣接した一対の光学像画素間の輝度勾配を表すことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記光学像中の異常を識別するステップにおいて、前記平均輝度勾配像画素の輝度が前記閾値以上であることに応じて、前記異常を識別することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ｎが、前記光学走査装置内に含まれるポリゴンミラーの面数であることを特徴とする請求項１または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記モジュロｎフィルタ処理を実行するステップが、当該フィルタ処理を前進方向及び後退方向に実行することを含むことを特徴とする請求項１、９及び１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記モジュロｎフィルタ処理を実行するステップが、前記前進方向及び後退方向のフィルタ処理の結果を平均化することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記光学像中の異常を識別するステップにおいて、第１の前記平均輝度勾配像画素が、前記平均輝度勾配像中の、前記第１の平均輝度勾配像画素を含む行の上及び／または下の行内の、前記第１の平均輝度勾配像画素の位置に対応する位置にある第２の前記平均輝度勾配像画素と同じ輝度を有することに応じて、前記異常を識別することを特徴とする請求項１及び９〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記平均輝度勾配像を含むマスクを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１及び９〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記マスクを前記光学像から減算することによって前記光学像を修正して、前記異常を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれかに記載の方法を実行するように構成されたプロセッサを具えた装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置を具えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学走査装置によって生成される光学像中の異常を識別して修正する方法に関するものである。本発明は、この方法を実行するように構成されたコンピュータプログラム及び装置にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学走査装置によって生成される光学像は、光学像の完全性に悪影響を与える異常が生じやすい。こうした異常は、ストライピング（縞模様）を含み、これは、例えば走査方向の線として光学像上に現れる光学像アーティファクトを称する。
【０００３】
一般に、走査方向は対象領域（ターゲットエリア）を垂直に下り、このことは、光学像を垂直に下るストライピングを生じさせることがあり、従って、ストライピングは垂直ストライピングと称することがある。しかし、他の例として、光学走査装置の走査方向が、対象領域を水平に横切る場合には、ストライピングが水平に生じることもあり得る。
【０００４】
光学走査装置が光学像を生成する際には、対象領域が、例えばレーザーによって複数の走査線上で走査される。光が対象物から反射して、光学装置が光学像を生成することができる。対象物は、例えば、人間または動物の被験者の網膜、写真のような既存の画像、あるいは、その光学像を生成したい他のあらゆる対象物または表面とすることができる。
【０００５】
特定の光学走査装置では、レーザーが対象領域上を垂直に通過して、第１走査線を生成する。次に、このレーザーを水平に、一方の向きに移動させて、再び対象領域を垂直に通過させて、第１走査線に隣接した第２走査線を生成する。対象領域の全体を走査するまで、この過程を反復する。この種の光学走査装置ではポリゴンミラー（多面鏡）を用いることができ、このミラーの各面を用いて、レーザービームを単一の走査線上で移動させる。
【０００６】
ポリゴンミラーの１つ以上の面に欠陥があれば、ストライピング異常が発生し得る。このストライピング異常は、光学像の１本の線の輝度が、この光学像の隣接する線に比べて異常に減衰または強調されたものとして現れ得る、というのは、欠陥面がレーザービームからの光を分散させ、これにより、光の一部がポリゴンミラーから対象領域上へ反射されず、適正な／所望の輝度の光学像データを生成しないからである。
【０００７】
ストライピングは、ポリゴンミラーまたは光学走査装置を不合格品にし得る。このことは、ポリゴンミラー及び光学走査装置の製造業者に対して、大幅に低下した歩留まりを高いコストと共にもたらす。
【０００８】
光学像中のストライピングのレベルを測定するための、現在知られている解決法は、熟練工が目視による手作業でストライピングのレベルを測定する、人手による観測を含む。ストライピングのレベルが高すぎるものと認めた場合、ポリゴンミラーまたは光学走査装置を不合格にすることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、次のステップを含む方法が提供される：
光学走査装置によって生成した光学像の第１光学像データと第２光学像データとの間の輝度勾配を測定するステップであって、第１光学像データが第１光学像画素であり、第２光学像データが第２光学像画素であるステップ；
複数の輝度勾配像画素を含む輝度勾配像を決定するステップであって、各輝度勾配像画素が、輝度勾配の大きさを表すステップ；及び、
輝度勾配の大きさが閾値以上であることに応じて、光学像中の１つ以上の異常を識別するステップ。
【００１０】
本発明の好適例では、第１光学像データと第２光学像データとの間の輝度勾配の測定が、第１光学像データと第２光学像データとの輝度差の測定を可能にすることができる。これにより、好適例は、輝度勾配の大きさが閾値を上回る場合に、画像のある領域が異常を含むか否かを判定することができる。大きさとは、符号なしの値を包含し、例えば、-4の輝度勾配は+4の輝度勾配と同じ大きさを有する。従って、一部の好適例では、大きな負の輝度勾配が、閾値より大きい大きさを有し得る。他の好適例では、大きな正の輝度値が、閾値より大きい大きさを有し得る。
【００１１】
上記異常は、ストライピング異常等である。しかし、他の種類の画像データ異常も存在し得るし、この異常は好適例によって修正することができる。
【００１２】
本明細書中の、本発明の一部の好適例で用いる「輝度勾配」とは、空間的に光学像全体にわたる光学像データの輝度の変化または差のあらゆる尺度を包含する。しかし、輝度勾配は、あらゆる種類の差分計算値を含むことができ、以下に説明するいくつかの例は例示目的に過ぎない。
【００１３】
輝度勾配は、同一光学像中の２つの別個の画像データ間で計算することができ、光学像からのデータのみを用いた、光学像中の異常の識別を可能にする。他の光学像からのデータは必要としないが、必要に応じて適用することもできる。さらに、光学像は「有効な」あるいは「生の」光学像とすることができる。即ち、光学像は、テスト画像ではなく、対象領域の画像とすることができる。このことは、光学像上の異常を、光学像を基に特定することができることを意味する。あらゆるその後の修正が、１つの光学像に特有のものとなる。従って、こうした好適例では、修正は、テスト画像を基に一回で決まらず、後続するすべての画像に一様に適用されることがある。
【００１４】
随意的に、本発明の方法は、光学像中の異常を、輝度勾配の大きさに応じて修正するステップをさらに含むことができる。
【００１５】
随意的に、上記第１光学像画素と上記第２光学像画素とが隣接している。
【００１６】
画素を第１及び第２光学像データとして用いることによって、ある好適例は、輝度勾配を高精度で測定することができる。第１画素と第２画素とが隣接している際に、輝度勾配の精度のレベルがさらに増加する。
【００１７】
随意的に、輝度勾配が一次微分を含むことができる。
【００１８】
一次微分の使用は、輝度勾配の計算時間を有利に低減することができる。
【００１９】
随意的に、輝度勾配は、第１光学像画素の輝度と第２光学像画素の輝度との差を含むことができる。
【００２０】
第１光学像画素と第２光学像画素との差を用いることによって、輝度勾配の計算時間をさらに低減することができる。
【００２１】
随意的に、異常を識別するステップが、第１光学像データと第２光学像との間の輝度勾配が負であり、かつ閾値より大きい大きさを有することに応じて、第２光学像データを異常として識別することを含むことができる。
【００２２】
好適例では、負の輝度勾配が、第１光学像データと第２光学像データとの間で、輝度が、光学像中の第１光学像データと第２光学像データとの間の距離全体にわたって低下していることを示す。この輝度の低下の大きさが閾値より大きければ、第２光学像データが異常であるものと考えることができる、というのは、第２光学像データが欠陥ミラー面によるレーザー光の減衰を表し得るからである。
【００２３】
随意的に、異常を識別するステップが、第１光学像データと第２光学像データとの間の輝度勾配が正であり、かつ閾値より大きい大きさを有することに応じて、第１光学像データを異常として識別することを含む。
【００２４】
本発明の好適例では、正の輝度勾配が、第１光学像データと第２光学像データとの間で、輝度が、光学像中の第１光学像データと第２光学像データとの間の距離全体にわたって増加していることを示す。この輝度の増加の大きさが閾値より大きければ、第１光学像データが異常であるものと考えることができる、というのは、第１光学像データが欠陥ミラー面によるレーザー光の減衰を表し得るからである。
【００２５】
随意的に、各輝度勾配像画素が、互いに隣接した一対の光学像画素間の、光学走査装置の走査方向を横切る方向の輝度勾配を表すことができる。
【００２６】
本発明の好適例では、輝度勾配像を形成することによって、輝度勾配を光学像の領域全体にわたってマッピングすることができる。走査方向を横切る方向に隣接した画素を用いて、輝度勾配像を生成することができ、その行が、光学像中の走査方向を横切る方向に隣接した画素間の輝度勾配を表す。即ち、輝度勾配像画素は、ポリゴンミラーの２つの異なる面によって生成される光学像画素間の輝度勾配を表すことができる。従って、各輝度勾配像画素の輝度は、各隣接画素対間の輝度勾配を表すことができる。輝度勾配は走査方向を横切る方向に測定されるので、ポリゴンミラーの欠陥面によるストライピング効果を容易に識別することができる、というのは、輝度勾配が大きい所では、輝度勾配像がストライピングを線として示すからである。
【００２７】
随意的に、上記方法は、輝度勾配像の各画素行に対して、モジュロｎ平均化フィルタ処理を実行して、複数の平均輝度勾配像画素を含む平均輝度勾配像を生成するステップをさらに含むことができ、ここに、ｎはストライピング異常間の画素間隔に相当する整数である。
【００２８】
本発明の好適例では、モジュロｎ平均化フィルタ処理を実行することが、異常によって生じたものでない光学像データを、異常によって生じた光学像データに対して減衰させることを可能にする。モジュロｎのフィルタに特有の特性は、以下でより詳細に説明する。
【００２９】
随意的に、光学像中の異常を識別することを、平均輝度勾配像画素の輝度が閾値以上であることに応じて行うことができる。
【００３０】
本発明の好適例では、平均輝度勾配像の生成後に、各画素を閾値と比較することができ、この比較が、異常が識別されるか否かを決定づけることがある。背景画像がモジュロｎ平均化フィルタによって減衰されているので、異常はより明白になり、従って、閾値を低減することができ、これにより、異常を検出することのできる輝度のレベルを低下させることができる。
【００３１】
随意的に、ｎを、光学走査装置内に含まれるポリゴンミラー上の面数とすることができる。
【００３２】
以上に説明した本発明の好適例では、ストライピングとして知られている光学像中の特定異常が、規則的な画素（または走査線）間隔で発生することがある。従って、ｎをポリゴンミラーの面数に等しく設定することによって、ストライピングをより容易に検出することができる。
【００３３】
随意的に、モジュロｎのフィルタ処理を実行するステップが、このフィルタ処理を前進及び後退方向に実行することを含むことができる。
【００３４】
随意的に、モジュロｎのフィルタ処理を実行するステップが、上記前進及び後退のフィルタ処理の結果を平均化することをさらに含むことができる。
【００３５】
本発明の好適例では、上記フィルタ処理を前進及び後退方向に実行することによって、フィルタのエッジ効果が補正される。
【００３６】
随意的に、モジュロｎのフィルタ処理を実行するステップが、上記前進及び後退のフィルタ処理の結果を平均化することをさらに含むことができる。
【００３７】
光学像中の異常を識別するステップを、第１平均輝度勾配像画素が、平均輝度勾配像中の上及び／または下の行内の対応する位置にある第２平均輝度勾配像画素と同じ輝度を有することに応じて行うことができる。
【００３８】
本発明の好適例では、平均輝度勾配像の各行が、走査方向を横切る方向に隣接する画素間の輝度勾配を表すことができるので、ストライピングも、上及び／または下にある平均輝度勾配像画素中に見ることができる。この情報を用いて、誤った異常識別の数を低減することができる。
【００３９】
それに加えて、あるいはその代わりに、上及び／または下にある輝度勾配像画素も異常として識別される場合に、上記輝度勾配像の（即ち、モジュロｎ平均化フィルタ処理を実行する前の）輝度勾配像画素を異常として識別することができる。
【００４０】
随意的に、上記方法は、平均輝度勾配像を含むマスクを生成するステップをさらに含むことができる。
【００４１】
随意的に、上記方法は、上記光学像から上記マスクを減算することによって、異常を除去するように光学像を修正するステップをさらに含むことができる。
【００４２】
本発明の好適例では、異常を除去すべく画像を修正するマスクを生成することによって、各光学像の修正を、当該光学像に特有のものとすることができる。即ち、異常を、光学像データのみに基づいて特定して、さらなるデータまたはテスト画像の必要性なしに修正することができる。従って、ストライピング効果が時間と共に変化するならば、変化した効果が修正される。マスクを用いた光学像の修正は、ポリゴンミラーの１つ以上の面内の欠陥にもかかわらず、ポリゴンミラー及び／または光学走査装置の連続的使用を可能にする。
【００４３】
本発明の第２の態様によれば、本明細書に記載された方法を実行するための実行可能なコンピュータプログラムコードを格納するように構成されたコンピュータプログラム製品が提供される。
【００４４】
本発明の第３の態様によれば、本明細書に記載された方法を実行するように構成されたプロセッサを具えた装置が提供される。
【００４５】
特定の好適例では、撮像装置が、本明細書に記載された撮像装置を具えている。
【００４６】
以下に、好適な実施形態を、次の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】既知のポリゴンミラー及びレーザー装置を示す概略図である。
【図２】人間または動物の被験者の、ストライピング異常を示している網膜の光学像である。
【図３】本明細書に開示する方法の好適な実施例の流れ図である。
【図４】光学像の一部分の概略図である。
【図５】輝度勾配像の一部分の概略図である。
【図６】平均化した輝度勾配像の一部分の概略図である。
【図７】縞状異常を軽減するためのマスクを示す図である。
【図８】光学走査装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
一般に、本発明の実施形態は、光学走査機によって生成された光学像中の異常を検出する方法に関するものである。本発明は、光学像の異なる領域からの画像データ間の輝度勾配を測定するステップと、この輝度勾配を閾値と比較して、この光学像中の異常を識別するステップとを含む。
【００４９】
輝度勾配の大きさが閾値より大きければ、第１光学像データ及び第２光学像データの一方を異常として識別することができる。
【００５０】
図１に、光学走査装置１０の一部分を示す。図１の光学走査装置は、人間または動物の被験者の網膜を走査するように構成されている。しかし、本発明の実施形態は、他の種類の光学走査装置にも同等に適用することができる。
【００５１】
図１を参照すれば、レーザートランシーバ装置１２が、レーザービーム１４をポリゴンミラー１８の面１６上に指向させるように配置されている。レーザービーム１４は、凹面鏡２０上で反射され、被験者の眼球２２の瞳孔を通って網膜２４上に至る。図１の網膜２４が、光学走査装置１０の対象領域を表す。レーザービーム１４の光は反射して、同じ経路を戻って、レーザートランシーバ装置１２で受光され、そこで処理装置（図示せず）によって処理して光学像にすることができる。
【００５２】
図１に示す向きのポリゴンミラーにより、レーザービーム１４が凹面鏡２０の最上部に来て、反射されて網膜２４の最下部に至る。ポリゴンミラー１８が矢印Ａの向きに回転すると、レーザービーム１４は、凹面鏡２０の最下部３０及び網膜２４の最上部３２に達するまで、凹面鏡２０上を垂直に下降し、網膜２４上を矢印Ｂの向きに垂直に上昇する。この動作が第１走査線を生成する。
【００５３】
一旦、レーザービーム１４が網膜２４の最上部３２に達すると、ポリゴンミラー１４が回転して、レーザービーム１４が次の面３４から反射し、レーザービーム１４は凹面鏡２０の最上部２６及び網膜２４の最下部２８に戻る。
【００５４】
この時点で、レーザービーム１４は水平に（即ち、紙面内へ、あるいは紙面から外へ）移動する。ポリゴンミラー１８が矢印Ａの向きに回転し続けることにより、レーザービーム１４が網膜２４を最下部２８から最上部３２へ、矢印Ｂの向きに走査して、第１走査線に隣接した第２走査線を生成することができる。
【００５５】
ポリゴンミラー１８の１つ以上の面に欠陥があれば、結果的な光学像上に、ストライピング異常が矢印Ｂの向き、即ち走査の向きに生じ得る。
【００５６】
ポリゴンミラー１８の単一面のみに欠陥があれば、ストライピング異常が、ポリゴンミラー１８上の面数と共通した規則性で、光学像全体にわたって発生する。例えば、図１のポリゴンミラー１８は、８面を有するように示している。従って、例えば面１３に欠陥があれば、ストライピング異常が走査線７本おきに発生し、即ち、レーザービーム１４が面１３で反射する走査線毎に発生する。
【００５７】
図１は、８面を有するポリゴンミラーを示し、この数は明らかに、各面の平坦な外形を示す。より一般的には、光学走査装置内で使用するポリゴンミラーは、１６面を有することができる。従って、ストライピング異常は走査線１５本おきに発生する。しかし、他の実施形態は光学走査装置の構成に関係し、ポリゴンミラーが他の面数を有することができる。
【００５８】
一般に、１本の走査線が、光学走査装置によって生成される光学像中の画素幅を表す。こうした構成では、ストライピング異常が規則的な画素間隔で発生する。
【００５９】
図２を参照すれば、網膜２４の光学像４０の例が示されている。光学像４０の領域４２を拡大して（４４）、以上で言及したストライピング異常効果を示す。図２に示すように、各ストライプ間の間隔は１６画素の大きさであり、従って、ポリゴンミラー上の面数に等しい。
【００６０】
図３を参照すれば、本明細書に開示する方法の好適な実施形態の流れ図が示されている。
【００６１】
ステップ５０では、この方法の実施形態を、例えば上述したようなストライピング異常を示す光学像４０から開始する。図３の好適な方法の場合、ストライピング異常がモジュロｎの間隔を有する。即ち、ストライピング異常が「ｎ」画素の間隔で発生する。
【００６２】
ステップ５２では、輝度勾配像を生成する。輝度勾配像は一連の輝度勾配像画素を含み、これらの画素の各々が、光学像４０からの第１光学像データと第２光学像データとの間の輝度勾配に相当する輝度を有する。輝度勾配像を生成する他の実施形態は、以下に説明する。
【００６３】
図４に、光学像８０の一部分を示し、光学像８０は１０個の光学像画素×１０個の光学像画素のサイズである。図４に示す光学像８０の一部分は、本明細書に開示する方法の実例を意図したものに過ぎない。一般に、光学像は何百万個もの光学像画素を含むことができる。代表的な光学像は、１３４４×１３４４画素を含むことができる。他の代表的な光学像は、３０７２×３９００画素を含むことができる。
【００６４】
光学像８０の各光学像画素が輝度値を有する。本明細書に開示する方法の特定実施形態では、光学像８０が含む画素の輝度を、２５６個の可能なレベル、一般に０〜２５５のうちの１つにすることができる。しかし、他の特定実施形態では、光学像画素が任意数のレベルのうちの１つを有することができ、例えば、光学像画素が、１２８レベル、５１２レベル、または１０２４レベル、等を有することができる。
【００６５】
各光学像画素が別個の輝度レベルを有して、すべての光学像画素を一緒に見ると、光学像８０を見ることができる。
【００６６】
図４の例では、第２列８２、第４列８４、及び第１０列８６が、他の光学像画素に比べて低い輝度値を有する。第２、第６、及び第１０列の比較的低い輝度値は、光学像８０中に存在する上述したストライピング異常に起因するものであり得る。従って、光学像８０を生成した光学走査装置の走査方向は、以上に説明した列の方向であるものと見ることができる。さらに、第２列８２、第６列８６、及び第１０列８６は、１面に欠陥のある４面のミラーから生成され得るような、４列（または４画素）の間隔を有する。図４に示す光学像８０の一部分のサイズと同様に、この４線の間隔は例示目的に過ぎず、他の線間隔、例えば１６列（または１６画素）を有するストライピング異常の間隔も適用可能である。ストライピング異常は、ポリゴンミラーの面数に等しい間隔で発生し得る。
【００６７】
図４の最初２５個の光学像画素に、１0から２５0までの番号を付け、これらの画素を用いて、本明細書に開示する方法の好適な実施形態を例示する。
【００６８】
輝度勾配は、走査方向を横切る方向に隣接する各光学像画素間で測定することができ、即ち、図４に示す光学像８０の一部分の行全体にわたって測定することができる。輝度勾配は、光学像８０の行全体にわたる、距離に対する輝度値の変化を表す。本明細書に開示する方法の特定実施形態では、輝度勾配を、隣接する光学像画素の輝度値の差とすることができる。この方法は本質的に有限差分法を含み、これは、次式に従う数値微分の技法である：
【数１】
0005993440.tif 000002
ここに、ｄＩは輝度の差分（または輝度勾配）であり、Ｉ１は第１光学像画素の輝度値であり、Ｉ２は第２光学像画素の輝度値であり、ｈは行に沿った距離である。ｄＩを、隣接する光学像画素間の差として解すれば、距離ｈは１画素分であると解され、従ってｄＩはＩ２−Ｉ１となる。
【００６９】
しかし、本明細書に開示する方法の他の実施形態では、ｄＩは、間隔をおいた画素を用いて計算することができる。例えば、第１光学像画素を第１列からのものとし、第２光学像画素を第３列からのものとすることができ、この例ではｈが２になる。
【００７０】
本明細書に開示する方法のさらに他の実施形態では、輝度勾配を、５点法のようなより高次の数値微分技法を用いて計算することができる。他の数値微分技法も、開示する方法の範囲内である。
【００７１】
以上に挙げた例では、第１光学像データが単一の光学像画素から成り、第２光学像データが単一の光学像画素から成る。開示する方法の他の実施形態では、第１及び第２光学像データが、光学像画素のグループから成る。
【００７２】
光学像８０のある行内で（即ち、走査方向を横切る方向に）隣接する各光学像画素の差分をとることによって、輝度勾配像画素を生成することができる。複数の輝度勾配像画素が一緒になって、輝度勾配像を構成することができる。
【００７３】
図５に、図４の光学像８０の上記一部分に相当する輝度勾配像の一部分９０を示す。輝度勾配像９０の各画素は、行内で隣接する光学像画素間の輝度勾配値を有する。最初の２５個の輝度勾配像画素に、１I〜２５Iのラベルを付けた。
【００７４】
例えば、上記の有限差分法の公式を用いて、各輝度勾配画素の値を決定し、第１輝度勾配像画素１Iは、第１光学像画素１0を第２光学像画素２0から減算することによって決定される。これらの光学像画素が隣接しているので、公式中のｈの値は１である。この処理を、光学像画素の行全体にわたって継続することができ、次のようになる：
１1＝２0−１0
２1＝３0−２0
３1＝４0−３0
４1＝５0−４0
５1＝６0−５0
６1＝７0−６0
７1＝８0−７0
８1＝９0−８0
９1＝１０0−９0
【００７５】
各輝度勾配画素を決定するために２つ以上の光学像画素を必要とするので、ある行内に存在する光学像画素は、対応する行内のすべての輝度勾配像画素を決定するには不十分である。従って、輝度勾配像９０の各行内の最後の輝度勾配像画素は０で「埋める」。従って、輝度勾配像９０は、光学像８０に対して１画素分だけ左シフトしているものと考えることができる。
【００７６】
他の実施形態では、各行内の第１輝度勾配画素を０で埋め、この場合には、光学像画素１0を光学像画素２0から減算することによって、輝度勾配像画素２Iを決定することができる。行内の残りの画素も、これに応じて決定する。こうした実施形態では、輝度勾配像９０は、光学像８０に対して１画素分だけ右シフトしているものと考えることができる。
【００７７】
光学像８０のすべての行について上記プロセスを反復して、輝度勾配像９０を生成する。本明細書に開示する方法の特定実施形態では、輝度勾配像９０が輝度勾配像画素を含むことができ、その輝度は、２５６個の可能なレベル、一般に０〜２５５のうちの１つにすることができる。しかし、他の特定実施形態では、輝度勾配像画素が任意数のレベルのうちの１つを有することができ、例えば、輝度勾配像画素が、１２８レベル、５１２レベル、または１０２４レベル、等を有することができる。
【００７８】
輝度勾配像画素の輝度レベルは、第１画素と第２画素との間の輝度勾配を表す。
【００７９】
光学像８０の第２列８２、第６列８４、及び第１０列８６が、ストライピング異常を示すような低い輝度値を有する。従って、輝度勾配像の第１列９２及び第２列９４は、高い値の輝度勾配値を有する。第１列９２内の輝度勾配像画素の輝度勾配値の符号は負である。第２列９４内の輝度勾配像画素の輝度勾配値の符号は正である。この結果は、第５列９６及び第６列９８、そして第９列９９で繰り返される。上述したように、第１０列は０で埋める。大きな輝度勾配値を有する輝度勾配像画素の間隔は、光学像８０の行内の、光学像画素の低い値の間隔に依存する。
【００８０】
疑いを避けるために、図４及び５は、本明細書に開示する方法を例示すべく含めたものであり、光学像または輝度勾配像のサイズを表すものではないことを再度指摘する。光学像は何百万個もの光学像画素を含むことが多く、ストライピング異常は１６画素の間隔を示すのが、より一般的である。本明細書に開示する方法は、より大きいストライピング異常間隔を有するより大きな画像に対して用いられるように、当業者によって容易にスケーリング（拡大縮小）される。
【００８１】
輝度勾配像画素１Iの輝度勾配値が負であり、かつ大きい（即ち、以下に説明する閾値より大きい）という理由で、光学像画素２0は異常であるものと識別することができる。また、輝度勾配像画素２Iの輝度勾配値が正であり、かつ大きい（即ち、以下に説明する閾値より大きい）という理由で、光学像画素２0は異常であるものと識別することができる。
【００８２】
一部の実施形態では、輝度勾配画素列９２及び９４について述べたように、正の大きな勾配値が負の大きな勾配値に隣接して識別された場合に、（以下に説明する）マスクの生成の前に、負の大きな値を除去する。
【００８３】
図３を参照すれば、ステップ５４で、モジュロｎ平均化フィルタ処理を、輝度勾配画像の各行に施す。モジュロｎ平均化フィルタは、複数の画素値を平均化するように構成され、これらの画素は整数ｎだけ間隔をおいている。
【００８４】
モジュロｎ平均化フィルタのウィンドウサイズは、平均化すべき画素値の数を参照する。
【００８５】
図５の輝度勾配像９０の一部分を挙げれば、モジュロ４平均化フィルタを生成するために、ｎは４にすることができる。モジュロ４平均化フィルタは、輝度勾配像９０のある行に沿った複数の輝度勾配像画素値を４画素間隔で平均化するように構成することができる。即ち、モジュロ４平均化フィルタは、輝度勾配像画素番号１I、５I及び９Iを平均化することができる。従って、この例におけるモジュロ４フィルタのウィンドウサイズは３であり、画素１I、５I及び９Iの合計値を３で除算して平均値を得る。
【００８６】
実施形態では、ｎを１６にして、モジュロ１６平均化フィルタを生成することができる。即ち、モジュロ１６平均化フィルタは、第１画素、第１７画素、第３３画素、第４９画素、等を平均化することができる。他の実施形態では、ｎを任意整数値に設定することができる。ｎの値は、光学ポリゴンミラーの面数に等しくすることができる。このようにして、モジュロｎのフィルタを、輝度勾配像中の画像情報を減衰させて、ストライピング異常アーティファクトが画像情報に比べて強調されるようにすることができる。実際には、光学像中の異常を識別する目的で、アーティファクトは「ノイズ」と見なすことができ、モジュロｎ平均化フィルタは、この「ノイズ」のレベルを低減するので、ノイズリダクション（雑音低減）フィルタである。
【００８７】
特定実施形態では、モジュロｎ平均化フィルタのウィンドウサイズを１０画素にすることができる。他の実施形態では、モジュロｎ平均化フィルタのウィンドウサイズを２画素〜２０画素にすることができる。他の実施形態では、モジュロｎ平均化フィルタのウィンドウサイズを５画素〜１５画素にすることができる。他の実施形態では、モジュロｎ平均化フィルタのウィンドウサイズを、８画素〜１２画素にすることができる。
【００８８】
ストライピング異常が光学像８０中に、モジュロｎ平均化フィルタにおけるｎの値に等しい間隔で発生すれば、輝度勾配像９０からの画像情報が低減され、輝度勾配像９０中のストライピング異常アーティファクトが、画像情報に対して、より強調される。このことは、同じ符号の大きな輝度勾配値を有する輝度勾配像画素が、ｎの値と同じ画素間隔で存在するからである。従って、モジュロｎ平均化フィルタ処理を、輝度勾配像９０のある行に施すと、このフィルタによって平均化された輝度勾配像画素も、すべての画像情報を含み、この画像情報は、例えば１０画素のウィンドウ全体にわたる平均値が約０となり、あるいは、すべてのストライピング異常アーティファクトについては、一方向にバイアスされた大きい値となる。
【００８９】
一例として、以下に、図５の輝度勾配像９０の上記一部分について、モジュロｎ平均化フィルタの計算値の、最初の２つを挙げる。この例では、ｎの値が４であり、ウィンドウサイズが３である。
【００９０】
【表１】
0005993440.tif 000003
【００９１】
輝度勾配像９０の１行全体にわたってモジュロｎ平均化フィルタ処理を施すまで、この処理を継続する。次に、輝度勾配像９０の残りの全行について、この処理を反復する。
【００９２】
モジュロｎ平均化フィルタの計算値の出力が、平均輝度勾配像の平均輝度勾配像画素を形成する。
【００９３】
図６に、平均輝度勾配像１００を示す。平均輝度勾配像１００の各平均輝度像画素は、モジュロｎ平均化フィルタから出力された値を有する。最初２５個の平均輝度像画素に、１AI〜２５AIの番号を付ける。輝度勾配像画素１AIは、第１のモジュロｎ平均化フィルタ出力、即ち(１I＋５I＋９I)/３を有する。輝度勾配像画素２AIは、第２のモジュロｎ平均化フィルタ出力、即ち(２I＋６I＋１０I)/３を有する。第１行内の残りの平均輝度勾配像画素について、このパターンが繰り返され、その後に、平均輝度勾配像１００中の残りの行について、このパターンが繰り返される。
【００９４】
モジュロｎ平均化フィルタ処理が、輝度勾配像９０の終端に達すると、輝度勾配像９０のある行内に残る輝度勾配像画素の数は、モジュロｎの平均化から正確な結果を得るには少な過ぎることがある。例えば、図６の例では、平均値に寄与する１１番目の輝度勾配像画素が存在しないので、第１行内の３番目の平均輝度勾配像画素は、(３I＋７I)/２の計算によって決定される。平均化フィルタ処理が輝度勾配像のエッジ（端）に近づくにつれて、この効果が増幅され、平均値に寄与する画素数がさらに減少する。従って、平均化の誤差が生じて、平均輝度勾配像１００のエッジに向けて増加する。これらの誤差を「エッジ効果」と称することがある。
【００９５】
疑いを避けるために、本明細書に記載された方法の好適な実施形態において用いられる一般的な画像は、行内に何百万個もの画素を含むことができる。従って、平均輝度勾配像１００の画素の大多数は、十分な数の輝度勾配像画素を用いて決定される。従って、エッジ効果は、平均輝度勾配像１００のエッジに非常に近くなるまでは明白にならない。
【００９６】
ある実施形態では、モジュロｎ平均化フィルタ処理を、前進及び後退方向に行うことができる。これにより、以下に説明するように、平均輝度勾配像１００中に見られるエッジ効果誤差を軽減することができる。この関係では、モジュロｎ平均化フィルタの前進方向が、このフィルタ処理を、輝度勾配像９０のある行全体にわたって、第１方向に施すことに関係し、後退方向が、このフィルタ処理を、輝度勾配像９０のある行全体にわたって、第１方向とは逆の第２方向に施すことに関係するものと考えられる。
【００９７】
図３を参照すれば、モジュロｎ平均化フィルタ処理を前進方向５４に実行し、かつ後退方向５６にも実行することによって、エッジ効果を軽減することができる。このフィルタ処理を後退方向５６に実行する処理は、フィルタ処理が輝度勾配像９０の右端から始まり、右から左に施される点を除いて、このフィルタ処理を前進方向に実行することと同じである。例えば、フィルタ処理を後退方向に実行する場合、平均輝度勾配像画素１０AIは(１０I＋６I＋２I)/３によって決定され、平均輝度勾配像画素９AIは(９I＋５I＋１I)/３によって決定される。
【００９８】
モジュロｎ平均化フィルタ処理を前進及び後退方向に行うと、それぞれ第１及び第２平均輝度勾配像が生成される。次に、第１及び第２平均輝度勾配像を一緒に平均化（５８）して、エッジ効果の軽減される第３平均輝度勾配像を生成する。第１平均輝度勾配像と第２平均輝度勾配像とを組み合わせることによって、エッジ効果が軽減される、というのは、エッジ効果は、第１平均輝度勾配像の右端のみに現れ、第２平均輝度勾配像の左端のみに現れるからである。
【００９９】
ステップ６０では、平均輝度勾配像に適用すべきシフトを決定する。以上で説明したように、輝度勾配像８０用の輝度勾配像画素の決定は、１列の画素を０で埋めることになるので、このシフトを適用しなければならない。従って、輝度勾配像を、光学像に対して左または右に１画素分だけシフトする。従って、このことに対応すべく、第３平均輝度勾配像も、光学像に対して左または右に１画素分だけシフトする。
【０１００】
以上に説明した輝度勾配の尺度が、原画像に対する局所的位相シフトを導入するので、ステップ６０におけるシフトを適用することができる。この局所的位相シフトの向きは、正の輝度勾配の場合については（例えば、暗い画像上の明るいストライピングについては）右にシフトすることによって、あるいは、負の輝度勾配の場合については（例えば、明るい画像上の暗いストライピングについては）左にシフトすることによって、修正することができる。従って、右または左への１列分のシフトを行うことができる。現実には、明るい画像上の暗いストライピングが、暗い画像上の明るいストライピングより一般的であろうし、従って、本発明の実施形態では、上記方法は、左への１列分のシフトをデフォルト（標準値）とする。
【０１０１】
次に、この左または右シフトを第３平均輝度勾配像に適用して（６２）、第３平均輝度勾配像を光学像８０と位置合わせする。以下に説明するように、このステップは、第３平均輝度勾配像をマスクとして用いることを可能にする。
【０１０２】
ステップ６４では、閾値及びモジュロｎ細線化アルゴリズムを、第３平均輝度勾配像に適用する。
【０１０３】
閾値を適用して、第３平均輝度勾配像中の候補異常を特定する。モジュロｎ平均化フィルタ処理の結果は、約０の大きさの輝度値を有する、画像アーティファクトの平均輝度勾配像画素を生じさせる。これとは対照的に、異常の平均輝度勾配像画素は、０より大きい輝度値を有する。従って、閾値は０より大きい値に設定することができ、この閾値を超えるすべての画素を、異常画素の候補として識別することができる。
【０１０４】
特定実施形態では、この閾値を１〜１０の値に設定することができる。他の実施形態では、この閾値を１〜５の値に設定することができる。他の実施形態では、この閾値を２の値に設定することができる。他の実施形態では、この閾値を５の値に設定することができる。
【０１０５】
上記細線化アルゴリズムは、１行の平均輝度勾配像画素を、上方または下方の他の行の対応する位置にある平均輝度勾配像画素と比較する。異常の平均輝度勾配像画素は、候補異常の平均輝度勾配像画素として識別されている第１平均輝度勾配像画素、及び、これも候補異常の平均輝度勾配像画素として識別されている、第１平均輝度勾配像画素の上方及び／または下方の行内の対応する位置にある平均輝度勾配像画素に応じて判定される。このことは、異常の平均輝度勾配像画素が誤識別される数を低減する。
【０１０６】
光学像中の異常がストライピングの結果であれば、異常画素の上方または下方にある画素も高い確率で異常であり、ストライピング・アーティファクトを示すはずである。
【０１０７】
例えば、図６を参照すれば、平均輝度勾配像画素１２AIが、閾値より大きい輝度値を有する場合、この画素は候補異常の平均輝度勾配像画素として識別される。しかし、平均輝度勾配像画素２AI及び２２AIのいずれかまたは両方が、閾値以下の大きさの輝度値を有する場合、平均輝度勾配像画素１２AIを異常でないものと判定することができる。平均輝度勾配像画素２AI及び２２AIが共に、閾値より大きい輝度値を有する場合、平均輝度勾配像画素１２AIを、異常であるものと判定することができる。
【０１０８】
異常であるものと判定された平均輝度勾配像画素の大きさは、不変のままである。しかし、異常でないものと判定された候補異常の平均輝度勾配像画素は、その値を０に修正される。
【０１０９】
第３平均輝度勾配像への細線化アルゴリズムの適用は、図７に示すマスクの生成をもたらすことができる。このマスク内では、異常であるものと判定されたマスク画素が、光学像中の異常な光学像画素の値とは対照的に、大きな値を有する。残りの画素は０に設定されている。従って、光学像中の異常がストライピングによるものであれば、このマスクは、図７に示すように、黒色の背景に、より明るい色の垂直ストライプを伴って構成することができる。
【０１１０】
図３を参照すれば、このマスクを、光学像から減算（６６）することができる。このことは、光学像中のストライピング異常を軽減して、修正された光学像を生成する（６８）効果を有する。
【０１１１】
本明細書に開示する方法の実施形態では、本明細書に開示する方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを格納するように、コンピュータプログラム製品を構成することができる。このコンピュータプログラム製品は、例えば、コンピュータのハード（ディスク）ドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ（compact disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（digital versatile disc：デジタル多用途ディスク）、フラッシュメモリ、または他のデータ媒体を含むことができる。その代わりに、あるいはそれに加えて、このコンピュータプログラム製品は、プログラマブル・ロジック（論理回路）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array：フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit：特定用途向け集積回路）、及び／またはファームウェアを含むことができる。
【０１１２】
本明細書に開示する方法の他の実施形態では、コンピュータまたは計算装置のような装置が、本明細書に記載された方法を実行するように構成されたマイクロプロセッサを具えることができる。この装置は、撮像装置内に配置することもできる。
【０１１３】
図８を参照すれば、本明細書に開示する方法を実行するように構成された装置１２０が示されている。この好適な実施形態では、装置１２０が、光学ハードウェア１２２、マイクロプロセッサまたは同様の計算装置１２４、及びメモリ１２６を具えている。光学ハードウェア１２２は、電気接続体を介してマイクロプロセッサ１２４に接続されている。マイクロプロセッサは、２本の電気接続体を介してメモリ１２６に接続されている。装置１２０は、走査型レーザー検眼鏡とすることができる。
【０１１４】
一部の実施形態では、上記光学ハードウェアが、網膜のレーザー撮像を行うように構成されたレンズ及びミラーを含むことができる。光学ハードウェアは、レーザーを眼球１２８内に送信し、反射信号の戻りを受信する。この反射信号は、眼球１２８内の網膜の像を構成するために用いることのできる原画像データを含む。
【０１１５】
特に、光学ハードウェア１２２は、ポリゴンミラーを含むことができる。このポリゴンミラーは、走査型レーザー検眼鏡によって生成される光学像上にストライピング異常を生じさせ得る少なくとも１つの欠陥面を具えていることがある。
【０１１６】
光学ハードウェア１２２は、原画像データをマイクロプロセッサ１２４に送信するように構成することができ、マイクロプロセッサ１２４で、画像データを処理して網膜の像を生成することができる。このマイクロプロセッサは、本明細書に記載された方法を実行して、光学像中のあらゆるストライピング異常を軽減する。従って、さもなければ不合格になり得るポリゴンミラー及び装置を、なおも有効に使用することができる。
【０１１７】
マスク１１０をメモリ１２６に記憶して、走査型レーザー検眼鏡によって生成された各光学像中のストライピング異常を軽減するために使用することができる。その代わりに、光学像毎に別個のマスク１１０を生成することができる。
【０１１８】
従って、特定実施形態では、本明細書に開示する方法が、ストライピング画像アーティファクトの自動修正を行うことを可能にする修正アルゴリズムを提供する。
【０１１９】
上記修正アルゴリズムの具体例の性能を、盲検による主観的尺度（人間による観測）及び客観に基づく指標を共に用いて評価した。主観的検定及び客観的検定を共に、２０個の光学像のテストデータセットに対して実行した（これらの光学像のうち１０個は、人間の観測によって「ストライピングにより不合格」として分類されたポリゴンミラーからのものであり、他の１０個は、「合格」のポリゴンミラーのランダム集合からのものである）。修正アルゴリズムで処理した後に、すべての光学像が、主観的及び客観的指標の両方について、合格として分類された。
【０１２０】
一部の場合には、ストライピング異常が、上述した輝度の低下とは逆に、輝度の増加した画素を生じさせることがある。特定実施形態では、上記方法を、これらのエラーを軽減するように適応させることができる。
【０１２１】
当業者は、特許請求の範囲に係る発明の範囲から逸脱することなしに、さらなる実施形態を認める。
【図１】
0005993440.tif 000004
【図２】
0005993440.tif 000005
【図３】
0005993440.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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