(57)【要約】光学異常、すなわち、ディストーション、色の不均一性（軸上色収差を除く）および輝度（または色差）の不均一性を補正する電子補正システムおよび方法。各効果は、空間的（位置）空間または色空間のいずれかでモデル化されている。効果を、ディジタル画素データの変換として表わすことにより、異なる異常が、共通のフレームワーク、すなわち、画像「ワーピング」のそれの中で解消することを可能にする。異常は、画素変換として表現されているので、電子的に逆変換を適用することにより排除される。この処理は、画像を位置および（または）色空間内でディジタルに操作またはワーピングする処理と等価であり、したがって、これは、市販の既知のワーピング回路を用いることにより成し遂げることができる。加えて、変換は、任意のアプリケーション特有の画像ワーピング（例えば、スケーリングおよび形状変換）を追加的に行う成分も含むことができる。最後に、一系列の変換を記憶することにより、アダプティブな補正および動的な効果が達成可能である。
2005535010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって補正するための電子的補正法であって、前記方法は、
（ａ）前記撮像および表示光学部品の物理的および形状的特性と関連した前記光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）前記撮像および表示光学部品の理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正変換データセットを、前記理想的な格子データセットから前記異常変換への逆の空間変換を前記光学異常格子データセットを有する前記異常補正変換の関数合成が、前記理想的な格子データセットに低減するように実行することによって判定し、
（ｄ）前記異常補正変換データセットを前記画像画素データに適用して、観察された時に光学異常がない補正された画像画素データを生成する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光学異常は、ディストーション、色非収束、輝度の不均一性、および色差の不均一性からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
球面、円筒、およびキーストーン変換からなるグループから選択された画像スケーリングおよび形状変換を表わすアプリケーション特有の格子データセットを計算し、かつ、前記光学異常格子データセットと前記アプリケーション特有の格子データセットとを連結する処理をさらに含み、（ｄ）は、前記光学異常格子データセットおよび前記アプリケーション特有の格子データセットを前記画素画像データに適用する処理からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記異常補正変換データセットは、装置特定の関数表現に変換されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
動的異常補正を成し遂げるための変換の一系列を記憶することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記異常補正変換データセットは、位置空間および色空間のうちの少なくとも一つで定義されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記異常補正変換データセットは、補正形状変換のセットおよび補正色変換のセットを定義することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（ｄ）は、
（ｉ）前記補正形状変換のセットを適用し、
（ｉｉ）フィルタリング動作のセットを適用し、かつ、
（ｉｉｉ）前記補正色変換のセットを適用する
ことを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項９】
前記画素画像データは、撮像および表示装置のうちの少なくとも一つに関連していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって補正するための電子的補正システムであって、前記システムは、
（ａ）前記撮像および表示光学部品の物理的および形状的特性の光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）画像データ処理チェーンの理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正変換データセットを、前記理想的な格子データセットから前記異常変換への逆の空間変換を前記光学異常格子データセットを有する前記異常補正変換の関数合成が、前記理想的な格子データセットに低減するように実行することによって判定し、
（ｄ）前記異常補正変換データセットを前記画像画素データに適用して、観察された時に光学異常がない補正された画像画素データを生成する
ための画像プロセッサを備えたことを特徴とする。
【請求項１１】
前記光学異常は、ディストーション、色非収束、輝度の不均一性、および色差の不均一性からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
球面、円筒、およびキーストーン変換からなるグループから選択された選択された画像スケーリングおよび形状変換を表わすアプリケーション特有の格子データセットを提供するアプリケーションモジュールをさらに備え、前記画像プロセッサは、前記光学異常格子データセットと前記アプリケーション特有の格子データセットとを連結するようにされており、前記プロセッサも、前記光学異常格子データセットと前記アプリケーション特有の格子データセットとのコンカチネーションを前記画素画像データに適用するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像プロセッサは、前記異常補正変換データセットを装置特定の関数表現に変換するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像プロセッサは、動的異常補正を成し遂げるための変換の一系列を記憶するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光学異常格子データセットは、位置空間および色空間のうちの少なくとも一つで定義されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記異常補正変換データセットは、補正形状変換のセットおよび補正色変換のセットを定義することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記画像プロセッサは、
（ｉ）前記補正形状変換のセットを適用し、
（ｉｉ）フィルタリング動作のセットを適用し、かつ、
（ｉｉｉ）前記補正色変換のセットを適用する
ようにされていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記補正された画像画素データを表示するための画像プロセッサに結合された画像表示装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記画像画素データを撮像するための画像プロセッサに結合された画像撮像装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって補正するための、具体化されたコンピュータ可読コードをそのなかに有するコンピュータ可読媒体であって、前記補償は、
（ａ）前記撮像および表示光学部品の物理的および形状的特性の光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）前記画像データ処理チェーンの理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正変換データセットを、前記理想的な格子データセットから前記異常変換への逆の空間変換を前記光学異常格子データセットを有する前記異常補正変換の関数合成が、前記理想的な格子データセットに低減するように実行することによって判定し、
（ｄ）前記異常補正変換データセットを前記画像画素データに適用して、観察された時に前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
処理によることを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
前記光学異常は、ディストーション、色非収束、輝度の不均一性、および色差の不均一性からなるグループから選択されることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
球面、円筒、およびキーストーン変換からなるグループから選択された選択された画像スケーリングおよび形状変換を表わすアプリケーション特有の格子データセットを計算し、かつ、前記光学異常格子データセットと前記アプリケーション特有の格子データセットとを連結するステップをさらに含み、（ｄ）は、前記光学異常格子データセットと前記アプリケーション特有の格子データセットとのコンカチネーションを前記画素画像データに適用する処理からなることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記異常補正変換データセットは、装置特定の関数表現に変換されることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
動的異常補正を成し遂げるための変換の一系列をさらに記憶することを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
前記異常補正変換データセットは、位置空間および色空間のうちの少なくとも一つで定義されていることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
前記異常補正変換データセットは、補正形状変換のセットおよび補正色変換のセットを定義することを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２７】
（ｄ）は、
（ｉ）前記補正形状変換のセットを適用し、
（ｉｉ）フィルタリング動作のセットを適用し、かつ、
（ｉｉｉ）前記補正色変換のセットを適用する
処理を含むことを特徴とする請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異常の電子補正に関し、より詳しくは、ディストーション、横の色収差、輝度の不均一性、および色差の不均一性に関し、これらは、一般的な画像変換（例えば、スケーリングおよび形状変換）と組み合わせることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像撮像または表示装置は、さまざまな形態の光学異常（ａｎｏｍａｌｙ）を生ずる傾向がある。これらの異常は、各種の光学要素の理想的でない挙動に、また、組立ての精度および公差に固有のものである。各種の部品（センサ、ディスプレイ、レンズ、プリズム、鏡、光源）は、光学部品であろうとなかろうと、それらの配向によって、ディストーション、傾斜、横の色収差、輝度または色差の不均一性などのそれら自体の特定の光学異常を導入する場合がある。光学収差の語は、一般に、理想的でない画像形成に至る任意の効果を指すのに用いられる。
【０００３】
光学収差には、回折効果（光の波としての性質による）、色収差（光学分散または異なる波長の光における屈折の差により生じる）、および単色収差（それらのうち、球面収差、コマ収差、および非点収差は、点画像を形成する点物体の異常に関係があり、また、像面湾曲収差およびディストーションは、十分に焦点が合った平面画像を形成するための、主軸に対して垂直な有限物体の異常に関係がある）。光学収差はまた、画像の品質に影響するものと、画像の形状に影響するものの２種類に大別することもできる。前者の種類は、画像の鮮鋭度を劣化させる。すなわち、画像は、ブレが生じ、かつ（あるいは）、ピンぼけとなり、かつ（あるいは）、カラーフリンジが生ずる。このカテゴリーの収差には、球面収差、非点収差、コマ収差、像面湾曲収差および軸上色収差が含まれる。後者の種類の収差は、画像の形状に影響し、これらは、前者の種類の収差によって、あるいは、前者の種類の収差の補正や最適化によって導入される場合がある。この場合には、物体面の点は、画像面の理想的な写像に比較して、ずれたり歪んだりする。理想的な写像では、画像面の物体は、可能な限り一様なスケールの変化で、物体面で見える通りに見えることになる。例えば、画像は、辺縁部近くに湾曲が生じたり、あるいは、回転が生じたりする場合がある。この第二のカテゴリーの収差には、ディストーション（例えば、ピンクッション/バレル効果）および横の色収差が含まれる。
【０００４】
単色光（すなわち単一の色の光）の中には、色収差以外の他の全ての光学収差が存在する。色収差は、多色光（すなわち多数色の光）を取り扱う場合に生ずる。要するに、屈折率は、波長に左右され、これは、赤、緑、および青の成分が、光学インタフェースで異なって曲がることを意味する。これは、軸上の（縦の）および（または）横の色収差の効果に至るものである。軸上色収差では、３成分は、画像空間内の異なる平面に焦点を結び、したがって、色ブレ効果となる。言い換えれば、軸上色収差は、焦点距離が波長（色）により異なるために生ずる。横の色収差では、単一点から出た色成分は、同じ画像面上の異なる点で焦点を結ぶ。これは、３色が異なって拡大される結果となり、視覚的には、「カラーフリンジング」と見える場合がある。したがって、横の色収差は、倍率が波長で異なることの効果であると考えることができる。また、３色は、非光学的な効果でずれる場合もある。３色表示システムでは、ディスプレイのアラインメントが正しく取れていないと、色欠陥が生じることになる。色非収束（ｃｏｌｏｒ  ｎｏｎ−ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）という用語は、光学的（色収差の場合のように）であろうとなかろうと、色ずれ効果を指すのに用いられる。光学収差についてのさらなる説明は、ロバートグエンサー（Robert Guenther）著、「モダンオプティクス（Modern Optics）」ジョンウィリーアンドサン（John Wiley & Sons）社, １９９０年出版）（非特許文献１）（引用により本文書に組み込まれている）など、従来の光学の教科書で見出すことができる。
【０００５】
従来の撮像/表示装置における別の重要な光学異常は、輝度の不均一性である。輝度の不均一性は、画像全体の明度のばらつきとなる。共通の原因には、光源の（明度の）ばらつき、画像面を横切る光路のばらつき、センサー応答のばらつき、およびパネル（例えば、LCD、LCOS など）の凹凸が含まれる。大規模および小規模の不均一性が共存する場合もある。３色システムでは、明度のばらつきは、各色について異なり、色差の不均一性となる場合がある。
【０００６】
これまで、ブレを導入することなく、すなわち、ディストーション、横の色収差および輝度または色差（明度）の不均一性を補正して、画像の形状に影響する収差を補正しようとする先行技術としては、多数のものが存在した。一般に、このような先行技術の試みは、特定の一種類の異常に向けられている。
【０００７】
例えば、横の色収差は、一般に、クロス（Cross）に付与された米国特許第４,９４３,１５５号（特許文献１）、ウスイ（Usui）に付与された米国特許第５,０８６,３３８号（特許文献２）、チェン（Chen）他へ付与された米国特許第５,４９９,１３９号（特許文献３）、クライツァー（Kreitzer）へ付与された米国特許第６,０２３,３７５号（特許文献４）、ブラウン（Brown）へ付与された米国特許第６,１１１,７０１号（特許文献５）、ブライヤーズ（Bryars）他へ付与された米国特許第６,１４４,４９８号（特許文献６）、およびハシヅメ（Hashizume）他へ付与された米国特許第６,１７２,８１５号（特許文献７）で開示されているようなプリズム/レンズの組合わせおよび（または）特殊な材料のコーティングからなることが多い特殊な光学要素を用いて、補正（あるいは最小化）されている。しかしながら、これら引用文献に開示されている解決策の物理的な設備は、高価で、かつ、かさばるものである。さらに、これら設計の特殊化された性質は、必然的に、それらを特殊な種類の用途に限定することになる。一般に、これらの方法は、表示/投影システムあるいはヘッドアップ/マウンテッドディスプレイシステムに向けられている。
【０００８】
また、電子的な解決策も、シオタ（Shiota）他へ付与された米国特許第５,８３８,３９６号（特許文献８）、ムニブ（Munib）他へ付与された米国特許第５,８７０,５０５号（特許文献９）、シオタ（Shiota）他へ付与された米国特許第６,２８８,７５６号（特許文献１０）、ツジハラ（Tsujihara）他へ付与された米国特許第５,２００,８１５号（特許文献１１）、ハセルタイン（Haseltine）他へ付与された米国特許第５,３６９,４５０号（特許文献１２）、チェン（Chen）他へ付与された米国特許第５,８８９,６２５号（特許文献１３）、および エノモト（Enomoto）他へ付与された米国特許第６,３２３,９３４号（特許文献１４）で開示されているように、多数のものが提示されている。これら方法の全ては、ある種の画像「ワーピング（ｗａｒｐｉｎｇ）」に依拠している。画像ワーピングの説明は、ジョージボルバーグ（George Wolberg）著 「ディジタル画像ワーピング（Digital Image Warping）」アイトリプルイー・コンピュータ学会出版（IEEE Computer Society Press）, １９８８年（非特許文献２）（引用により本文書に組み込まれている）で見出すことができる。
【０００９】
ワーピングのデータ（すなわち、画像を変換する方法を記述しているデータ）は、ディジタル画像を調整するのに使用でき（例えば、特許文献１２および特許文献１３においてのように）、あるいは、画像を表示/投影する電子装置の動作を調整するのに使用できる（例えば、特許文献１１においてのように）。これら電子的な解決策は、輝度補正（例えば、特許文献８、特許文献９、特許文献１０）、ディストーションおよび色収差（例えば、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、および特許文献１４）などの、特定の異常、あるいは、ヘッドマウンテッドディスプレイなどの特定の種類のシステムに集中している。３種類の異常全てについて補正する解決策（例えば、特許文献１４）は、本質的にリアルタイムではない。先行技術の電子的な解決策の他の限界は、それらが、アプリケーション特有の「補正」（すなわち、光学異常補正に対応しない補正）ができず、また（あるいは）動的異常の補正を行わない、ことである。例えば、ある種のビデオ用途では、異常補正（明度の不均一性並びにピンクッションディストーション）と、平面/曲面についてのキーストーン（ｋｅｙｓｔｏｎｅ）補正（オフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）投影により生ずる）および湾曲補正とを組み合わせるのが望ましい場合がある。
【特許文献１】米国特許第４,９４３,１５５号
【特許文献２】米国特許第５,０８６,３３８号
【特許文献３】米国特許第５,４９９,１３９号
【特許文献４】米国特許第６,０２３,３７５号
【特許文献５】米国特許第６,１１１,７０１号
【特許文献６】米国特許第６,１４４,４９８号
【特許文献７】米国特許第６,１７２,８１５号
【特許文献８】米国特許第５,８３８,３９６号
【特許文献９】米国特許第５,８７０,５０５号
【特許文献１０】米国特許第６,２８８,７５６号
【特許文献１１】米国特許第５,２００,８１５号
【特許文献１２】米国特許第５,３６９,４５０号
【特許文献１３】米国特許第５,８８９,６２５号
【特許文献１４】米国特許第６,３２３,９３４号
【非特許文献１】ロバートグエンサー（Robert Guenther）著、「モダンオプティクス（Modern Optics）」ジョンウィリーアンドサン（John Wiley & Sons）社, １９９０年
【非特許文献２】ジョージボルバーグ（George Wolberg）著 、「ディジタル画像ワーピング（Digital Image Warping）」アイトリプルイー・コンピュータ学会出版（IEEE Computer Society Press）, １９８８年
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、一つの態様において、特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって、補正するための電子的補正法であって、前記方法は、
（ａ）  前記撮像および表示光学部品の物理的および形状的特性と関連した前記光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）  前記撮像および表示光学部品の理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）  前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正変換データセットを、前記理想的な格子データセットから前記異常変換への逆の空間変換を前記光学異常格子データセットを有する前記異常補正変換の関数合成が、前記理想的な格子データセットに低減するように実行することによって判定し、
（ｄ）  前記異常補正変換データセットを前記画像画素データに適用して、観察された時、前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
ことを特徴とする方法を提供する。
【００１１】
本発明は、別の態様において、特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって、補正するための電子的補正システムであって、前記システムは、
（ａ）  前記撮像および表示光学部品の物理的および形状的特性の前記光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）  前記画像データ処理チェーンの理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）  前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正変換データセットを、前記理想的な格子データセットから前記異常変換への逆の空間変換を前記光学異常格子データセットを有する前記異常補正変換の関数合成が、前記理想的な格子データセットに低減するように実行することによって判定し、
（ｄ）  前記異常補正変換データセットを前記画像画素データに適用して、観察された時、前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
ための画像プロセッサを備えたことを特徴とするシステムを提供する。
【００１２】
本発明は、別の態様において、特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって、補正するための、具体化されたコンピュータ可読コードをそのなかに有するコンピュータ可読媒体であって、前記補償は、
（ａ）  前記撮像および表示光学部品の物理的および形状的特性の前記光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）  前記画像データ処理チェーンの理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）  前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正変換データセットを、前記理想的な格子データセットから前記異常変換への逆の空間変換を前記光学異常格子データセットを有する前記異常補正変換の関数合成が、前記理想的な格子データセットに低減するように実行することによって判定し、
（ｄ）  前記異常補正変換データセットを前記画像画素データに適用して、観察された時、前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
処理によることを特徴とするコンピュータ可読媒体を提供する。
【００１３】
本発明のさらなる態様および利点は、添付の図面とともに行われる下記の説明から分かるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、従来の画像撮像/表示装置１０の主要素および画像（すなわち画素レベル）変換として表わされる対応する画像処理チェーン内に存在する光学異常を示す。図示のように、物体面における物体 Ｏは、画像処理チェーンを通して、画像面における物体Ｏ’に写像される。画像撮像/表示装置１０は、光学要素（例えば、レンズ、プリズム、鏡など）および非光学要素（例えば電子センサおよび表示パネル）１２および１４（そのうちのいくつか、あるいは、全ては、図示の画像処理チェーンに光学異常を導入する可能性がある）を含む各種の要素を含んでいる。画像撮像/表示装置１０はまた、図示のメモリ（すなわち記憶装置）１６および１８も含んでいる。
【００１５】
各光学異常は、位置空間（ｓｐａｔｉａｌ  ｓｐａｃｅ）内で作用し（画像化物体の形態に影響し）、かつ（あるいは）、色空間内で作用する（画像化物体の明度/色に影響する）。これらの影響は、（ａ）画素の位置および（ｂ）画素の色の変換または写像として表わされ、それらは、メモリ面（空間）１６および１８と対応する物体/画像面との間のどこかで適用される。したがって、これらの変換は、光学異常を定義する。なお、差動焦点の問題は、電子的に解決できないので、ここで言う表現は、差動焦点異常を考慮しないことを理解されたい。
【００１６】
図１は、全異常の撮像側（下付き添字ｃで定義する）に対する総合的な影響を写像ｆcで表わし、また、表示側（下付き添字ｄで定義する）に対する総合的な影響を ｆdで表わした処理チェーンを示す。画像処理チェーン内に存在する光学異常は、これら写像で表わされる。メモリ面における記憶装置と関連した写像Ｉは、恒等写像を表わし、これは、メモリ面１６および１８が、いかなる異常も導入しないため、画像にいかなる変化も存在しないことを示すものである。なお、光学異常という用語は、理想的でない画像形成に至る任意の影響を指すのに用いられており、特に、この用語は、収差および輝度の不均一性を含むことに注目されたい。
【００１７】
図２は、写像ｆcをさらにｆcsとｆccとに分ける方法を示す。ここで、ｆcsは、空間異常（下付き添字ｓ）を表し、ｆccは、色異常（下付き添字ｃ）を表わす。各色成分は、異なって変換される可能性があるので、ｆcsおよびｆccは、赤、緑および青の成分（二番目の下付き添字 ｒ，ｇ，ｂ）に対して、ｆcsr，ｆcsg，ｆcsbおよびｆccr，ｆccg，ｆccbで置き換えるべきである。表記ｆcsおよびｆccは、３成分関数を総称する場合に用いる。同様に、異常を表示側で表わす空間/色写像は、ｆdsおよびｆdc、並びにそれらの色成分ｆdsr，ｆdsg，ｆdsb，ｆdcr，ｆdcg，およびｆdcbで表わす。なお、メモリ面の種別（サイズ、タイプなど）は、システムに依存し、また、図示されたメモリ面は、記憶装置の実際のハードウェア設備ではなく、各種の写像に対する概念的なドメインを表わすことに注目されたい。特に、表示側のメモリ面は、輪郭を点線で示してあるが、これは、それが、特定の装置に存在しなくてもよいことを示すためである。代わりに、撮像された画像が、記憶されることなく直接表示される場合がある。撮像/表示装置１０の表示部で追加の処理を行う場合は（例えば、フレーム速度変換）、ある種の形態の物理的メモリが必要となる。さらに、撮像側のメモリ面は、フルフレームでなくてもよい。
【００１８】
物体面における物体Ｏは、（点についての）その２次元位置のｘベクトルおよびそのＲＧＢ値（Ｏr，Ｏg，Ｏb）で定義される。点物体は、そのディジタル形態では、画素で近似される。この物体の色成分は、色収差により、画像面における異なる点に写像されることになる。一般に、一つの点は、三つの点に写像されるが、これは３色が異なる点（同一面上）に焦点が合うためである。したがって、画像面における物体の画像は、三つの位置のベクトル
【００１９】
【数１】
2005535010.tif 000003
【００２０】
および対応する色値（Ｏ'r，Ｏ'g，Ｏ'b）で表わされる。また、ある与えられた点については、
【００２１】
【数２】
2005535010.tif 000004
【００２２】
となることを理解した上で、物体空間における３色の空間座標に対して、
【００２３】
【数３】
2005535010.tif 000005
【００２４】
の表記を導入するのも有用である。
【００２５】
全てを組み合わせると、光学異常の存在下における撮像/表示装置１０を通じた点物体Ｏ（あるいは画素）の処理は、下記の写像（表記を簡単にするためベクトルの矢印は省いたが、全ての空間写像はベクトル関数として表わされる）で表わすことができる。
【００２６】
【数４】
2005535010.tif 000006
【００２７】
対応する画像処理チェーンを図２に示す。写像ｑと変数ｚに対する表記ｑ（ｚ）は、ｑがｚのみを修正するよう作用して、それを、同じ種類の新しい値（すなわち新しい位置値あるいは新しい色値）に変更することを意味する。写像ｑはまた、他の変数にも左右され得るが、表記を簡単にするため、これらは図示しない。例えば、ｚ’＝ｑ（ｚ，ｗ）は、ｚ’＝ｑ（ｚ）と書く。一般に、空間写像は全て、空間変数にのみ左右されるが、色写像は、後で詳述するように、空間変数と色変数の両方に左右され得る。
【００２８】
図３は、撮像/表示装置１０の理想的な挙動を示す。各種の光学異常を補正するためには、いかなる異常もない「理想的な」撮像/表示装置について述べることも必要である。補正写像は、この理想的な挙動を成立させようとするものである。色収差がまったくない場合、次の関係式が得られる。
【００２９】
【数５】
2005535010.tif 000007
【００３０】
ここで、ｘベクトル
【００３１】
【数６】
2005535010.tif 000008
【００３２】
は、全３色に対する共通のベクトルを表わす。さらに、いかなるディストーションもない場合は、下記の関係式が得られる。
【００３３】
【数７】
2005535010.tif 000009
【００３４】
ここで、撮像/表示装置１０は、物体面における物体を直線的にしかスケーリングしない。値「k」は、空間スケーリング定数を表わす。したがって、ズーミング動作は、（このような動作が、各色について同じである場合）ディストーションとは考えない。最後に、一様な輝度/色差について、以下の関係式を得る。
【００３５】
【数８】
2005535010.tif 000010
【００３６】
ここで、各色成分の同じ変化が、画像全体に亘って（ｘベクトルとは無関係に）生ずる。「s」および「m」の値は、それぞれ、適用された一様な輝度/色差のゲインおよびオフセット値を表わす。いかなる光学異常もない場合の撮像/表示装置を通した点物体Ｏ（あるいは画素）の処理は、（理想的な写像に対してｈを用いて）以下の写像で表わすことができる。
【００３７】
【数９】
2005535010.tif 000011
【００３８】
ここで、ｈcs，ｈcc，ｈds及びｈdcは、式 （９）〜（１２）により制約され、ｆcsi，ｆcci，ｆdsi及びｆdci（ｉ＝ｒ，ｇ，ｂ）に対して形態を限定する。消滅する異常の限界では、次の式を得る。
【００３９】
【数１０】
2005535010.tif 000012
【００４０】
なお、理想的な挙動については、他の形態が指定できること、また、上記の式、すなわち（９）〜（１２）は、ほんの一例に過ぎないことを理解されたい。
【００４１】
図４は、本発明による電子補正システム５０に関連付けられた主要素を示す。電子補正システム５０は、画像プロセッサ５１を用いて、上述の処理チェーンに追加の「逆」変換を導入することにより、画像撮像/表示装置に共通の光学異常を排除する。上述のように、電子補正システム５０は、光学要素（例えば、レンズ、プリズム、鏡など）および非光学要素（例えば電子センサおよび表示パネル）５２および５４（そのうちのいくつか、あるいは、全ては、図示の画像処理チェーンに光学異常を導入する可能性がある）、並びに、いかなる異常も導入しないと想定されるメモリ面（例えば記憶装置面）５６および５８を含んでいる。なお、撮像および表示装置の両方を図示したが、本発明は、撮像または表示装置単独で使用するように、容易に適合させることができることを理解されたい。
【００４２】
図２を参照して上述したように、式（２）〜（７）は、光学異常を、空間ドメインおよび色ドメインにおける変換として、説明するものである。画像プロセッサ５１は、ディジタル画像に、任意の形状（空間）および色変換を適用する。空間変換は、周知であり、同様の変換を用いて色変換を行うことができることを理解すべきである。これら空間変換の実行は、ある種の回路は、空間ドメインで動作し、他の回路は色変換も可能であるような各種の市販の画像ワープ回路（例えば、カリフォルニア州、サン・ジョーズ（San Jose）のシリコンオプティクス（Silicon Optix）社製の sxW１ 集積回路）を用いて、画像プロセッサ５１により行うことができる。
【００４３】
画像プロセッサ５１は、画像から各色を独立して処理し、その変換が３つのチャネルで異なるようにすることができる。画像プロセッサ５１は、図示の撮像−表示インタフェースにおける処理チェーン内に設置される。画像プロセッサ５１による変換は、三つの空間写像に対するｆwsr，ｆwsg及びｆwsb（第一の下付き添字ｗ）および三つの色写像に対するｆwcr，ｆwcg及びｆwcbで表わすことになる。ここで、図４に示した処理チェーンは、次のように修正される。
【００４４】
【数１１】
2005535010.tif 000013
【００４５】
光学異常を排除するために、画像プロセッサ５１内で利用される変換は、式（１９）〜（２５）が、（１３）〜（１７）に低減されるように選択される。式（１９）〜（２５）と式（１３）〜（１７）とを比べると、次の式が得られる（以下の関係式における乗算は、関数合成を意味することを理解すべきである）。
【００４６】
【数１２】
2005535010.tif 000014
【００４７】
上記の式は、（１９）〜（２５）を（１３）〜（１７）と適切に等式化することにより得られる。例えば、（２６）を導き出すためには、
【００４８】
【数１３】
2005535010.tif 000015
【００４９】
と置くが、これは、関数レベルでは
【００５０】
【数１４】
2005535010.tif 000016
【００５１】
を意味する。次いで、両辺に左から
【００５２】
【数１５】
2005535010.tif 000017
【００５３】
を掛け、右から
【００５４】
【数１６】
2005535010.tif 000018
【００５５】
を掛け、逆関数をキャンセルすると（２６）が得られる。他の式も同様に導出される。
【００５６】
画像プロセッサ５１が、式（２６）〜（３１）の変換を適用すると、ディストーション、色非収束（軸上色収差を除く）及び輝度（色差）の不均一性の光学異常がなくなる。
【００５７】
変換（２６）〜（３１）に包含されているのは、何らかの画像ワーピングを伴うフィルタリングである。形状変換ｆwsr，ｆwsg及びｆwsbが適用された後では、再サンプリング（全３チャネルの）を行わないと、新しい画像または画素データが生成されない。画像プロセッサ５１では、これらフィルタリング動作は、色変換ｆwcr，ｆwcg及びｆwcbが適用される前に起こることが多い。色写像は、次いで、新しいフィルタ処理された画素データに適用されるが、これは、異常補正変換（２９）〜（３１）は、新しい画像データに基づかなければならないことを意味する。
【００５８】
図５は、画像プロセッサ５１内で生ずる特定の処理シーケンスを示し、ここで、空間フィルタ４７は、Ｆで表わされるフィルタリング動作を行う。各出力画素について受信された形状データは、空間フィルタ４７により使用されて、多数の入力画素が獲得され、ＦＩＲフィルタにより出力画素値に変換される。また、ゲインおよびオフセットステージ（段）４９は、上述のように、一様な輝度/色差が生じることを保証するのに使用される。具体例として、変換（２９）は、成分写像
【００５９】
【数１７】
2005535010.tif 000019
【００６０】
が、下記のように作用するよう選ばれた場合、輝度の不均一性を補正することになる。すなわち、
【００６１】
【数１８】
2005535010.tif 000020
【００６２】
または、等価的には、
【００６３】
【数１９】
2005535010.tif 000021
【００６４】
で、他の場合も同様である。ここで、空間フィルタ４７は、Ｆを
【００６５】
【数２０】
2005535010.tif 000022
【００６６】
と組み合わせて、撮像側の輝度異常を無くすのに用いられる。フィルタリング  は、画像ワーピング回路を含む全ての処理チェーンまたは式に包含されている。また、色変換は、フィルタリングを介して空間変換に間接的にリンクされている。これは、空間変換における変化が、フィルタ処理された画素データを変化させ、これは今度は、異なる色変換を必要とする場合があることを意味する。空間写像はまた、色写像と直接相互作用することもできる。画像プロセッサ５１は、生成されている空間データ（例えば、位置/導出情報）に従って、色写像パラメータの動的変調ができるよう構成できる、と考えられる。このオプションは、図５で、空間写像要素と色写像要素との間に走る点線の矢印により示されている。空間写像の生成は、付属の処理ブロックによって、あるいは、オフラインで（すなわち、画像プロセッサ５１内ではなく）実行可能であり、図５の形状変換データセット５７および輝度変換データセット５９で示したように記憶される。
【００６７】
図６は、別の電子補正システム１００を示し、前記システムは、アプリケーション特有の「補正」またはワーピング成分（すなわち、光学欠陥を補正する成分とは無関係の成分）を包含するために、画像プロセッサ１０１を用いて、変換（２６）〜（３１）のさらなる生成を実行する。前述のように、電子補正システム１００は、光学要素（例えば、レンズ、プリズム、鏡など）および非光学要素（例えば電子センサおよび表示パネル）１０２および１０４（そのうちのいくつか、あるいは、全ては、図示の画像処理チェーンに光学異常を導入する可能性がある）、並びに、いかなる異常も導入しないと想定されるメモリ面（すなわち記憶装置）１０６および１０８を含んでいる。
【００６８】
アプリケーション特有の写像をｆasおよびｆac（下付き添字ａ）で表わすと、式 （２６）〜（３１）は、次のようになる。
【００６９】
【数２１】
2005535010.tif 000023
【００７０】
式（３３）は、アプリケーション特有の成分を用いると、次のようになる。
【００７１】
【数２２】
2005535010.tif 000024
【００７２】
ここで、「有効フィルタリング」
【００７３】
【数２３】
2005535010.tif 000025
【００７４】
は、いかなる異常もない場合のｆasを伴うフィルタリングを表わす。ここで、Ｆは、異常の排除、および、ｆasによるアプリケーション特有のフィルタリングの適用の両方の役割を演じる。フィルタリングＦおよび（または）
【００７５】
【数２４】
2005535010.tif 000026
【００７６】
は、ｆwsi及びｆwci（ｉ＝ｒ，ｇ，ｂ）を正しく選ぶことにより指定される。
【００７７】
一般に、写像ｆasおよびｆacは、三色では異なる可能性があるが、最も実際的な目的のためには、これら写像は、全色とも同じである。三色でｆasを異ならせることは、「人工的に」横の色収差を導入するのと等価であることを理解すべきである。ｆasとｆacは、光学異常を補正するのには役立たず、それらの入出力は、異常がないことに注目すべきである。したがって、図６は、異常を除去した効果的な処理チェーンを示す。画像プロセッサ１０１が、ひとたび光学異常を排除すると、画像プロセッサ１０１は、アプリケーション特有のワーピング回路として作用する。図７は、画像プロセッサ１０１内に常駐する効果的な処理チェーンを示す。
【００７８】
電子補正システム１００（すなわち撮像/表示装置）の一例は、変換（３４）〜（３９）を適用し、かつ、シーンを撮影し（撮像し）、湾曲画面にそれを投影する（表示する）システムである。この場合には、ｆasおよびｆacは、湾曲画面に投影する際に生じるディストーション（位置および（または）色の）を補正することになる。残りの写像成分は、撮像／表示の光学／電子部品による光学以上を補正することになる。これら残りの写像成分は、装置依存の写像であり、したがって、画面の形状が変化すると、ｆasおよび ｆacのみが変化し、一方で装置依存の写像は変化しない。すなわち、写像
【００７９】
【数２５】
2005535010.tif 000027
【００８０】
は、与えられた装置構成について、１回計算するだけでよい。各色に対して異なるｆac 写像が必要となる可能性がある一つのアプリケーションは、色写像のそれである。二つのオーバラップする画像が、画面に投影される情況で、結果として生ずる画像が、オーバラップ領域を横切って連続的でなければならない場合（すなわち、大きなシーンをいくつかのプロジェクターで分割するのが望ましい場合）は、オーバラップ領域の三色（各画像内の）は、継ぎ目のない遷移状態が得られるよう、個々に調整しなければならない。
【００８１】
前に注目したように、各種の写像の表現および計算は、アプリケーション/装置に依存する。写像の最も一般的な説明は、格子データセットによる説明である。格子データセットは、画素の入出力位置および色値を表わす集合（セット）である。光学要素については、レイトレーシングプログラムを用いて、入力および出力の画素位置を判定することができる。システムを通してテストパターンを走らせることにより、色シフトを判定することもできる。入力および出力の明度レベルのデータによれば、輝度補正写像を記述する（色空間における）格子データセットが判定できる。
【００８２】
アプリケーション特有の変換（キーストーン、円筒、球面など）については、数学モデルを用いて、解析的にデータセットを生成することができる。したがって、変換 （３４）〜（３９）における逆関数の格子データセットは、変換（２）〜（７）における「順方向」写像から格子データセットを反転することにより、計算できる。
【００８３】
個々のデータセット（（３４）〜（３９）の右辺にある５個の成分関数に対応する）が、ひとたび判定されると、それらを連結（コンカチネート）して、写像（３４）〜（３９）のそれぞれにつき、１個の格子データセットが得られる。一つの方法は、まず、個々のデータセットを、スプラインなどの２Ｄ表面によりフィットさせる、あるいは、補間することである。次いで、これらの表面を関数的に合成して、正しい順序で評価すれば、最終的な格子データセットが得られる。この方法を、写像（３４）〜（３９）のそれぞれについて繰り返す。合成/評価作業は、一つの表面の範囲を、次の表面のドメインとしてのみ、順番に用いる。６個の最終的な格子セットが得られたら、次いで、これらを任意の変換を表わすための統一化２Ｄ表面ベースの関数フォーマットに変換する。この関数フォーマットを用いることの、（画素ベースの）格子データセットフォーマットに対する利点は、相当なものがある。最終結果として、（３４）〜（３９）は、次のように表わされる。
【００８４】
【数２６】
2005535010.tif 000028
【００８５】
空間変換、すなわち（４１）に関する従来の理解は、（４２）〜（４４）を判定するのに適用できる。（（４１）におけるような）画素位置の代わりに、色写像（４２）の係数を（４３）〜（４４）でフィットさせる。表面（４３）〜（４４）は、表面（４１）と正確に同じやり方で判定される。範囲の意味のみが異なる。（４２）では、色写像を線形とされる。より高次の関数を用いてもよいが、より高次の表面の物理的な意味がはっきりしなくなる。画像プロセッサ５１（図５）および１０１は、（４２）を、Ｏiにおいて線形とし、（４３）〜（４４）を、ｘおよびｙにおいて線形とする。
【００８６】
図８は、別の例の電子補正システム１５０を示し、前記システムは、画像プロセッサ１５１を用いて、動的光学補正および画像ワーピングを成し遂げる。図示したように、動的シーケンスを定義する異なる変換は、写像ジェネレータ１６２を用いて計算でき、外部メモリ１６０に記憶できる。前述のように、電子補正システム１５０は、光学要素（例えば、レンズ、プリズムなど）および非光学要素（例えば電子センサおよび表示パネル）１５２および１５４（そのうちのいくつか、あるいは、全ては、図示の画像処理チェーンに光学異常を導入する可能性がある）、並びに、いかなる異常も導入しないと想定されるメモリ（例えば記憶装置面）１５６および１５８を含んでいる。
【００８７】
電子補正システム１５０は、画像プロセッサ１５１を用いて、異なる写像（すなわち、関数（４１）〜（４４）の複数のセット）を記憶する。光学異常（および（または）アプリケーション特有のワーピング）が、（適度な速度で）経時変化する情況は、この方法を用いて対応可能である。これは、アダプティブな異常補正に対応し、この場合、写像は変化する異常に適合する。関数は、動的な変化に従って予め計算され、次いで、必要に応じてロードされることができる。例えば、経時変化するキーストーン補正など、動的なアプリケーション特有の効果も包含できる。写像は、オフラインで計算されると想定したが、これは必須ではない。十分な計算力が与えられれば、写像はオンラインで（すなわち、集積回路内で）計算でき、各種の写像を記憶するのに必要なメモリブロックは不要となろう。
【００８８】
上記の（４１）〜（４４）で論じた関数は、画像プロセッサ５１、１０１および１５１に記憶され、順番に、ディジタル画像データに適用できる。全体的な効果は、理想的な挙動がリストアされ、アプリケーション特有のワーピングのみが残ることである。これは、光学異常の補正に対する効果的な電子的解決策であり、追加の利点は、いかなるアプリケーション特有の画像ワーピングも包含できることである。アプリケーション特有の画像ワーピングに対するいかなる変化も、異常補正写像に影響しない。
【００８９】
光学異常の補正に対する上記の電子的解決策は、システムのコストを大幅に低減する。具体的には、高価な光学要素を、より安価な部品により排除あるいは置き換え可能である。当回路は、ディストーション、横の色収差および輝度/色差の不均一性を補正し、また、いかなるアプリケーション特有の画像ワーピングも適用可能である。電子補正システム１５０の主要な市場は、ＨＤＴＶ、ＰＣモニタ、投影ＴＶなどで使用される高解像度画素化ディスプレイシステムの分野である。
【００９０】
図９は、本発明により作成された本発明の電子補正法２００と関連した主な処理ステップを示す。以上で詳述したように、電子補正法２００は、画像撮像/表示装置に共通の光学異常を排除する。
【００９１】
ステップ（２０２）では、オフライン回路、あるいは、可能的には画像プロセッサ５１、１０１および１５１が、各種の光学異常を識別し、それらを画素データの変換としてまとめて表わす。変換は、空間の（位置の）空間および（または）色空間におけるものであり得る。上述したように、変換を指定する最も一般的なやり方は、格子データセットを通してのものであるが、前記格子データセットは、画素の入出力の位置および色値を表すセットを与える。ステップ（２０４）では、処理チェーンの理想的な挙動も識別され、格子データセットとして表わされる。
【００９２】
ステップ（２０６）では、異常補正変換（すなわち、格子データセットの形態での）が、計算される。これらは、前のステップからの格子データセットを反転することにより計算できる。ステップ（２０８）では、いかなるアプリケーション特有の変換（格子データセット）も計算される。ステップ（２１０）では、異常補正およびアプリケーション特有の変換または格子データセットが、ただ一つのデータセットに連結される。これは、それぞれの独立画素変数に対して一つのデータセットを与え、これは、電子的に適用されるべき完全な「ワープ」写像を指定する。６個の独立画素変数、すなわち、ＲＧＢ位置値およびＲＧＢ色値の６個が有る。
【００９３】
ステップ（２１２）では、連結された格子データセットは、市販の画像ワーピング回路（例えば、カリフォルニア州、サン・ジョーズ（San Jose）のシリコンオプティクス（Silicon Optix）社製の sxW１ 集積回路）により使用されているデバイス特定の関数フォーマットに変換される。この関数記述は、リアルタイムで、サブ画素精度の画像処理に適したやり方で非常に一般的な変換を表わすことができる。最後に、ステップ （２１４）では、格子データセットは、予め計算された関数記述にしたがって、sxW１ 集積回路を通して、ディジタルに変換される。結果として、撮像/ワーピング/表示処理チェーンを通過した最終画像は、異常が全く無く、アプリケーション特有の画像ワーピングのみを呈している。
【００９４】
電子補正システム５０、１００および１５０および電子補正法２００は、画像の鮮鋭度に影響しない収差、すなわち、ディストーションおよび色非収束（軸上色収差を除く）および輝度（色差）の不均一性に対して、能率的で原価効率の高い、リアルタイムな、電子補正を行う。これら効果のそれぞれは、空間的（位置）空間または色空間のいずれかにおける変換としてモデル化されている。すなわち、収差は、ひとたび、（画素位置または画素色内容のいずれかに影響する）画素変換として表わされると、逆変換を適用することにより、排除することができる。この同じ方法は、アプリケーション特有の画像処理および動的な異常補正も行う。電子補正法２００は、表示/投影装置または撮像装置に限定されず、ディスプレイおよび（または）撮像部品を含むいかなる画像処理チェーンとも併用してよい。補正はすべて、格子データベースまたは空間の空間または色空間で作用する関数として表わされ、したがって、異なる補正が、関数合成を通して連結可能である。
【００９５】
当業者には明らかなように、上記の構造の変形および改良は、本発明から逸脱することなしに可能であり、その範囲は、添付のクレームに定義されている。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】従来の先行技術の集積化された撮像および表示装置およびその対応する画像処理チェーンを示す概略図である。
【図２】詳細な処理チェーンおよび図１の先行技術の集積化された撮像および表示装置内の光学欠陥を表わす各種の変換を示す概略図である。
【図３】いかなる光学欠陥もない理想的な処理チェーンを示す概略図である。
【図４】本発明の電子補正システムの一例の概略図である。
【図５】図４の電子補正システムの補正モジュールの概略図であり、前記補正モジュールは、ディストーションおよび色差の不均一性を補正するように適用されている。
【図６】形状変換を実行する本発明の電子補正システムの別の例の概略図である。
【図７】図６の電子補正システムの補正モジュールの概略図であり、前記補正モジュールは、アプリケーション特有の形状変換を実行するように適用されている。
【図８】光学異常を補正し、形状変換を実行し、かつ、動的補正を成し遂げる本発明の電子補正システムの別の例の概略図である。
【図９】本発明の電子補正法の主なステップを示すフローチャートである。
【図１】
2005535010.tif 000029
【図２】
2005535010.tif 000030
【図３】
2005535010.tif 000031
【図４】
2005535010.tif 000032
【図５】
2005535010.tif 000033
【図６】
2005535010.tif 000034
【図７】
2005535010.tif 000035
【図８】
2005535010.tif 000036
【図９】
2005535010.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的および形状的特性を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される画像撮像および画像表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって、補正するための電子的補正法であって、前記方法は、
（ａ）前記光学撮像および表示部品の物理的および形状的特性と関連した前記光学異常のそれぞれを、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）前記光学撮像および表示部品の理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）それぞれの光学異常格子データセットについて、
（ｉ）前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正格子データセットを判定し、
（ｉｉ）二次元表面関数をフィットさせて、前記異常補正格子データセットを表わし、
（ｄ）（ｃ）の前記二次元表面関数を連結して、前記光学異常に対する異常補正変換を表わす一般二次元表面関数を形成し、
（ｅ）前記異常補正変換を前記ディジタル画像画素データに適用して、観察された時、前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光学異常は、ディストーション、色非収束、輝度の不均一性、および色差の不均一性からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
球面、円筒、およびキーストーン変換からなるグループから選択された画像スケーリングおよび形状変換を表わすアプリケーション特有の変換を計算し、かつ、前記アプリケーション特有の変換と（ｄ）からの前記異常補正変換とを連結する処理をさらに含み、かつ、（ｅ）は、前記アプリケーション特有の変換と前記異常補正変換との連結を前記ディジタル画素画像データに適用する処理からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記異常補正変換は、装置特有の関数表現に変換されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
動的異常補正を成し遂げるための変換の一系列を格納することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記異常補正変換は、位置空間および色空間のうちの少なくとも一つで定義されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記異常補正変換は、補正形状変換のセットおよび補正色変換のセットを定義することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（ｅ）は、
（ｉ）前記補正形状変換のセットを適用し、
（ｉｉ）フィルタリング動作のセットを適用し、かつ、
（ｉｉｉ）前記補正色変換のセットを適用する
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ディジタル画素画像データは、撮像装置および表示装置のうちの少なくとも一つに関連していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって、補正するための電子的補正システムであって、前記システムは、
（ａ）前記光学的撮像および表示部品の物理的および形状的特性に関連した前記光学異常のそれぞれを、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）前記光学的撮像および表示部品の理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）それぞれの光学異常格子データセットについて、
（ｉ）前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正格子データセットを判定し、
（ｉｉ）二次元表面関数をフィットさせて、前記異常補正格子データセットを表わし、
（ｄ）（ｃ）の前記二次元表面関数を連結して、前記光学異常に対する異常補正変換を表わす一般二次元表面関数を形成し、
（ｅ）前記異常補正変換を前記ディジタル画像画素データに適用して、観察された時、前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記光学異常は、ディストーション、色非収束、輝度の不均一性、および色差の不均一性からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
球面、円筒、およびキーストーン変換からなるグループから選択された画像スケーリングおよび形状変換を表わすアプリケーション特有の変換を計算し、かつ、前記アプリケーション特有の変換と（ｄ）からの前記異常補正変換とを連結するアプリケーションモジュールをさらに備え、かつ、（ｅ）は、前記アプリケーション特有の変換と前記異常補正変換との連結を前記ディジタル画素画像データに適用する処理からなることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像プロセッサは、さらに、前記異常補正変換を装置特有の関数表現に変換するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像プロセッサは、さらに、動的異常補正を成し遂げるための変換の一系列を格納するようにされていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光学異常格子は、位置空間および色空間のうちの少なくとも一つで定義されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記異常補正変換は、補正形状変換のセットおよび補正色変換のセットを定義することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記画像プロセッサは、さらに、
（ｉ）  前記補正形状変換のセットを適用し、
（ｉｉ）  フィルタリング動作のセットを適用し、かつ、
（ｉｉｉ）  前記補正色変換のセットを適用する
ようにされていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記補正された画像画素データを表示するための画像プロセッサに結合された画像表示装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記画像画素データを撮像するための画像プロセッサに結合された画像撮像装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
特定の形状を有する光学的撮像および表示部品を通して処理される光学画像の撮像および表示と関連した複数の光学異常を、前記光学画像と関連したディジタル画像画素データの補償によって、補正するための、具体化されたコンピュータ可読命令をそのなかに有するコンピュータ可読媒体であって、前記補償は、
（ａ）前記光学的撮像および表示部品の物理的および形状的特性に関連した前記光学異常を、光学異常格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｂ）前記光学的撮像および表示部品の理想的な挙動を、理想的な格子データセットとして識別し、かつ、表現し、
（ｃ）それぞれの光学異常格子データセットについて、
（ｉ）前記光学異常格子データセットを前記理想的な格子データセットと比較し、かつ、異常補正格子データセットを判定し、
（ｉｉ）二次元表面関数をフィットさせて、前記異常補正格子データセットを表わし、
（ｄ）（ｃ）の前記二次元表面関数を連結して、前記光学異常に対する異常補正変換を表わす一般二次元表面関数を形成し、
（ｅ）前記異常補正変換を前記ディジタル画像画素データに適用して、観察された時、前記光学異常がない補正された画像画素データを生成する
処理によることを特徴とするコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
前記光学異常は、ディストーション、色非収束、輝度の不均一性、および色差の不均一性からなるグループから選択されることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
球面、円筒、およびキーストーン変換からなるグループから選択された画像スケーリングおよび形状変換を表わすアプリケーション特有の格子データセットが計算され、かつ、前記アプリケーション特有の格子変換と（ｄ）からの前記異常補正変換とが連結され、（ｅ）は、前記アプリケーション特有の変換と前記異常補正変換との連結を前記ディジタル画素画像データに適用する処理からなることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記異常補正変換は、装置特有の関数表現に変換されることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
動的異常補正を成し遂げるために、変換の一系列が格納されることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
前記異常補正変換は、位置空間および色空間のうちの少なくとも一つで定義されていることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２６】
前記異常補正変換は、補正形状変換のセットおよび補正色変換のセットを定義することを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２７】
（ｅ）は、
（ｉ）前記補正形状変換のセットを適用し、
（ｉｉ）フィルタリング動作のセットを適用し、かつ、
（ｉｉｉ）前記補正色変換のセットを適用する
処理を含むことを特徴とする請求項２６に記載のコンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
2005535010.tif 000038
2005535010.tif 000039
2005535010.tif 000040