(57)【要約】【課題】  画像の内部及び外部の任意の位置を中心として歪曲収差を変更する、すなわち画像の内部及び外部の任意の位置を中心とする歪曲収差を発生させ、消去するなどの変更することができ、さらに、画像の内部及び外部の任意の位置を中心として歪曲収差を、各方向においてそれぞれ独立に変更する、すなわち画像の内部及び外部の任意の位置を中心とする歪曲収差を方向について異なった収差量とすることができる歪曲収差変更撮影装置を提供すること。【解決手段】  撮影レンズと、ニ次元光電返還素子と、該二次元光電変換素子の出力画像信号において所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を変更する歪曲収差変換回路とを有することを特徴とする歪曲収差変更撮影装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズと、ニ次元光電返還素子と、該二次元光電変換素子の出力画像信号において所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を変更する歪曲収差変換回路とを有することを特徴とする歪曲収差変更撮影装置。
【請求項２】
前記歪曲収差変換回路が、前記歪曲中心を画像の内部又は外部に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
【請求項３】
前記歪曲収差変換回路が、前記歪曲中心を画像の内部又は外部で移動可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
【請求項４】
前記歪曲収差変換回路が、前記歪曲中心からの方向を選択し、その方向及びその隣接方向の像位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
【請求項５】
前記歪曲収差変換回路が、所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を該歪曲中心に近づく方向に変更することを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
【請求項６】
前記歪曲収差変換回路が、所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を該歪曲中心から遠く方向に変更することを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
【請求項７】
前記歪曲収差変換回路が、歪曲中心Ｐから同心円ｃ１、ｃ２、ｃ３、…を想定し、各同心円の半径をｒ１、ｒ２、ｒ３…とし、歪曲中心から画像最外側までをｍ等分するとき、歪曲中心Ｐからｎ番目の同心円位置の歪曲係数Ｄは、
Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×ｎ／ｍ）
となり、
歪曲中心から最も遠い画像領域の外縁における画像の歪曲の歪量すなわち最大歪曲量をＫとするとき、各画像内所定位置の移動量は、
Ｄ×Ｋ
であることを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を歪曲させて撮影する歪曲収差変更撮影装置、すなわち被写体をそのまま映像化するのではなく、被写体をたる型、糸巻き型などに歪曲させて撮影することによって観て楽しい映像や歪曲された被写体を歪曲のない正確な画像にする等の撮影をすることができる歪曲収差変更撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を全方向において画像内の所定位置からの距離によって歪曲量が異なるように歪曲させる撮影装置あるいは歪曲した被写体を修正して正常な写真等を撮影する装置としては、以下の技術がある。
【０００３】
電子変倍処理における走査方向及び副走査方向の各々の変倍率を相違させることによって、画像データに対する画像処理を一方向のみを拡大縮小する画像処理を簡易な構成で高速に行うことができる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ユーザが意図した場合にのみ歪曲収差を補正できる撮影装置として、以下のものが提案されている。すなわち、撮影レンズによりＣＣＤ固体撮像素子の入力画面上に結像された被写体光学像を、光電返還されたＣＣＤ固体撮像素子から出力する。この画像情報は、デジタル画像情報と映手続補正書フレームメモリに書き込まれる。モード切換えスイッチにより、歪曲補正モードが選択されているときは、フレームメモリの画像情報を歪曲補正演算装置が読み出し、画像処理による歪曲収差の補正を行う。歪曲補正演算装置は、歪曲補正された画像を記録装置及び表示装置により表示しかつ記憶させる。モード切換スイッチにより、非補正モードが選択されているときには、画像情報がフレームメモリからそのまま記録装置及び表示装置に読み出されて記録及び表示される。電子カメラをこのように構成することによって、像歪曲収差を画像処理によって補正する収差補正機能を所望に応じて制御する（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
高速に処理できる実用的な画像処理方法及び装置として、以下のものが提案されている。すなわち、撮影された画像の第一の方向及びこの第一の方向と直交する第２の方向の各々について、それぞれ別々に倍率色収差の補正処理、歪曲収差の補正処理、及び電子変倍処理の少なくとも一つの画像処理行い、第一の方向と第二の方向によって画像処理による補正量が異なる場合は、補正量の小さい方を先に画像処理することにより、レンズの収差特性の大きなレンズ付きフィルム等で撮影された画像であっても、画像処理によって倍率色収差及び歪曲収差を補正して色ずれや歪みのない高画質な画像を得るために、レンズの収差特性に基づく倍率色収差及び歪曲収差の補正を、コストが掛からず、高速に処理できる実用的な画像処理方法及び装置である（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
歪曲収差補正を行うことができる撮影装置として、以下のものが提案されている。すなわち、樽型の歪曲収差を補正する場合、画像領域の中心と中心を同じくする円（不動円）を画像領域に内接するように設定する。一方、撮像素子で得られた画像データの個々の画像が実際にはどの画素のデータを用いればよいかを指示する歪曲収差補正用テーブルを予め作成しておく。前記不動円の外側に存在する画素に対しての歪曲収差補正は、前記歪曲収差補正テーブルで指示され補正対象画素よりも中心側に存在する画素の画素データで前記補正画素の画素データで前記補正対象画素の画素データを置き換えるようにして、得られたデータを最大限有効に利用しながら簡単な処理で歪曲収差補正を行う（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
さらに、魚眼レンズもしくは超広角レンズを装備したＩＴＶカメラから画像装置に入力された歪曲収差を持つ画像をデジタル信号情報に変換し、その画像の全範囲若しくは指定した範囲について、歪曲収差のない画像に補正し、その補正された画像情報を画像表示装置の画面上に表示する歪曲収差画像補正表示装置が提案されている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５の技術においては、希望する任意の部分の保管処理が可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００‐７８３９０号
【特許文献２】特開平１１−２７５４４４号
【特許文献３】特開平１１−３１３２１４号
【特許文献４】特開平１１−３３１６２８号
【特許文献５】特開平８−３０５８４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、例えば魚眼レンズで撮影する場合、歪曲の中心は常に画像に中心であって、被写体あるいは画像の構成に合わせて、例えば画像枠の中心以外にある被写体の人の鼻を歪曲中心とする歪曲画像を形成することができなかった。
【００１０】
特許文献１の記載においても、画像の各方向において歪曲率を異ならせることは可能であるが、被写体あるいは画像の構成に合わせて、例えば画像枠の中心以外にある被写体の人の鼻を歪曲中心とする歪曲画像を形成することができなかった。
【００１１】
特許文献２においては、単に歪曲収差するか否かを選択できるに過ぎず、被写体あるいは画像の構成に合わせて、例えば画像枠の中心以外にある被写体の人の鼻を歪曲中心とする歪曲画像を形成することができなかった。
【００１２】
特許文献３においては、画像の各方向において歪曲率を異ならせることは可能であり、その処理を効率的に行うために、補正量の小さい方向について先に画像処理を行うのであって、被写体あるいは画像の構成に合わせて、例えば画像枠の中心以外にある被写体の人の鼻を歪曲中心とする歪曲画像を形成することができなかった。
【００１３】
特許文献４においては、歪曲収差補正テーブルを使用して歪曲収差補正を行っているが、歪曲収差補正は画像中心からの距離を基準にするものであり、被写体あるいは画像の構成に合わせて、例えば画像枠の中心以外にある被写体の人の鼻を歪曲中心とする歪曲画像を形成することができなかった。
【００１４】
特許文献５においては、希望する任意の部分の補間処理が可能であるが、被写体あるいは画像の構成に合わせて、例えば画像枠の中心以外にある被写体の人の鼻を歪曲中心とする歪曲画像を形成することができなかった。
【００１５】
（目的）
本発明は、従来技術の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、画像の内部及び外部の任意の位置を中心として歪曲収差を変更する、すなわち画像の内部及び外部の任意の位置を中心とする歪曲収差を発生させ、あるいは消去するなどの変更することができる効果を得ることができる歪曲収差変更撮影装置を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明によればさらに、画像の内部及び外部の任意の位置を中心として歪曲収差を、各方向においてそれぞれ独立に変更する、すなわち画像の内部及び外部の任意の位置を中心とする歪曲収差を方向について異なった収差量とすることができる歪曲収差変更撮影装置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】
【００１７】
本発明は、撮影レンズと、ニ次元光電返還素子と、該二次元光電変換素子の出力画像信号において所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を変更する歪曲収差変換回路とを有することを特徴とする歪曲収差変更撮影装置である。
【００１８】
本発明の実施態様は以下のとおりである。
前記歪曲収差変換回路が、前記歪曲中心を画像の内部又は外部に設定可能であることを特徴とする。
前記歪曲収差変換回路が、前記歪曲中心を画像の内部又は外部で移動可能にしたことを特徴とする。
【００１９】
前記歪曲収差変換回路が、前記歪曲中心からの方向を選択し、その方向及びその隣接方向の像位置を変更することを特徴とする。
前記歪曲収差変換回路が、所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を該歪曲中心に近づく方向に変更することを特徴とする請求項１に記載の歪曲収差変更撮影装置。
前記歪曲収差変換回路が、所定歪曲中心とする方向の画像内所定位置を該歪曲中心から遠く方向に変更することを特徴とする。
【００２０】
前記歪曲収差変換回路が、歪曲中心Ｐから同心円ｃ１、ｃ２、ｃ３…を想定し、各同心円の半径をｒ１、ｒ２、ｒ３…とし、歪曲中心から画像最外側までをｍ等分するとき、歪曲中心Ｐからｎ番目の同心円位置の歪曲係数Ｄは、
Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×ｎ／ｍ）
となり、
歪曲中心から最も遠い画像領域の外縁における画像の歪曲の歪量すなわち最大歪曲量をＫとするとき、各画像内所定位置の移動量は、
Ｄ×Ｋ
であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の歪曲収差変更撮影装置によれば、画像の内部及び外部の任意の位置を中心として歪曲収差を変更する、すなわち画像の内部及び外部の任意の位置を中心とする歪曲収差を発生させ、消去するなどの変更することができる効果を得ることができる。
【００２２】
本発明によればさらに、画像の内部及び外部の任意の位置を中心として歪曲収差を、各方向においてそれぞれ独立に変更する、すなわち画像の内部及び外部の任意の位置を中心とする歪曲収差を方向について異なった収差量とすることができる効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施態様）
第１実施態様の歪曲収差変更撮影装置は、歪曲の中心を中心とする点対称の歪曲収差画面及び歪曲の中心を中心とする点対称の歪曲収差補正画面を形成するものである。
信号処理は、図１に示すように、被写体の画像をスキャナ１０で走査するか、または標準レンズ光学系１２を有するイメージャー１４をイメージャ駆動部１６によって駆動させることによって画像メモリ部１８に画像信号を入力する。座標変換部２２には、画像メモリ部１８から画像信号が入力され、また座標変換パラメータ入力部２０から座標変換パラメータが入力される。座標変換部２２は、入力された画像信号を座標変換パラメータによって歪曲収差変更の処理をして、画像出力部３０に出力する。画像メモリ部１８からの画像信号は、そのまま座標変換されることなく直接画像出力部３０に入力されることもある。
【００２４】
座標変換パラメータ部２０は、図２に示すように、座標変換モード決定部１００において所望の歪曲モードすなわち所望歪率のタル型歪曲、所望歪率の糸巻き型歪曲、テーブル表示歪曲から選択して決定する。
前記タル型歪曲及び糸巻き型歪曲の歪曲係数すなわち歪曲のために原座標を位置ずれさせるための係数は、正弦条件すなわちｓｉｎ曲線によって決定する。すなわち、画面２００において、図３に示すように、歪曲中心Ｐから同心円ｃ１、ｃ２、…、ｃ６を考え、各同心円の半径をｒ１、ｒ２、…、ｒ６とする。
【００２５】
歪曲中心Ｐの歪曲係数Ｄは、０である。各同心円の歪曲係数Ｄは、歪曲中心から画像最外側までをｍ等分するとき、歪曲中心Ｐからｎ番目の同心円位置の歪曲係数Ｄは、
Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×ｎ／ｍ）
【００２６】
ｍ＝６とすると、
中心Ｐ      Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×０／６）＝ｓｉｎ  ０°＝０．００
ｃ１    Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×１／６）＝ｓｉｎ１５°＝０．２６
ｃ２    Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×２／６）＝ｓｉｎ３０°＝０．５０
ｃ３    Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×３／６）＝ｓｉｎ４５°＝０．７１
ｃ４    Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×４／６）＝ｓｉｎ６０°＝０．８７
ｃ５    Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×５／６）＝ｓｉｎ７５°＝０．９７
外縁ｃ６    Ｄ＝ｓｉｎ（９０°×６／６）＝ｓｉｎ９０°＝１．００
【００２７】
歪曲中心から最も遠い画像領域の外縁における画像の歪曲の歪量すなわち最大歪曲量をＫ（ｍｍ）とすると、各同心円上の歪曲処理のための移動量は、
中心Ｐ      ０（ｍｍ）
ｃ１    ０．２６Ｋ（ｍｍ）
ｃ２    ０．５０Ｋ（ｍｍ）
ｃ３    ０．７１Ｋ（ｍｍ）
ｃ４    ０．８７Ｋ（ｍｍ）
ｃ５    ０．９７Ｋ（ｍｍ）
外縁ｃ６    １．００Ｋ（ｍｍ）
である。処理前の画像が歪曲収差ゼロの画像であって、前記移動量を負の値とするとき、図４のグラフで示すようになり、タル型歪曲画像となる。前記移動量を正の値とするとき、図５のグラフで示すようになり、糸巻き型歪曲画像となる。
図４及び図５には、
Ｋ＝１．０
Ｋ＝０．８
Ｋ＝０．５
の場合の移動量を示す。前記移動量の値及び図４及び図５に示す値は全体の傾向を示すための代表的なものであって、これらの間の値は公知の数学的方法によって補間される。
【００２８】
（第２実施態様）
第２実施態様は、歪曲の中心を中心とする点対称ではない、すなわち歪曲の中心を中心とする点対称に歪曲収差を補正した画面でもない画像を形成するものである。すなわち、所望の処理基準中心位置を決め、該処理基準中心位置から各方向毎に異なった歪曲収差を発生させるあるいは該処理基準中心位置から方向毎に異なった歪曲収差補正を行った画像を形成する。
第２実施態様においては、所望の処理基準中心位置から各方向の最大歪曲量Ｋ（ｍｍ）を異ならせる。隣り合う方向の間の方向の最大歪曲量Ｋ（ｍｍ）は、公知の数学的方法によって補間される。
【００２９】
（第３実施態様）
第１実施態様及び第２実施態様は、原座標を位置ずれさせるための係数を、ｓｉｎ曲線によって決定していた。しかし、第３実施態様では、原座標を位置ずれさせるための係数を、二乗曲線、あるいは予めプログラムによって形成したテーブル曲線又は折線によって決定する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、歪曲収差のない画像に任意の位置を中心とする歪曲収差を発生させた画像の面白さを容易に実現することを目標の一つとしている。しかし、達成された本発明は、簡易な撮影装置による原歪曲収差画像を完全な無歪曲収差画像にすることができる。また、歪曲中心の位置を連続的に変えたり、歪曲量を連続的に変える等して、画像の変化の面白さを楽しむこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施態様の歪曲収差変更撮影装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施態様の歪曲収差変更撮影装置の座標変換パラメータ部のブロック図である。
【図３】歪曲係数の説明図である。
【図４】本発明の処理によりタル型画像となるときの画像内所定位置の移動量を示すグラフ図である。
【図５】本発明の処理により糸巻き型画像となるときの画像内所定位置の移動量を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ            歪曲中心
Ｄ            歪曲係数
１０          スキャナ
１２          標準レンズ光学系
１６          イメージャ駆動部
１８          画像メモリ部
２０          座標変換パラメータ入力部
２２          座標変換部
３０          画像出力部
２００        画面
【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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