(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理に適用される、カメラに装着されるレンズの設定が取り込み画角の状況が同心円状であり、また、全面で平行とはならない条件の場合のシェーディング補正に適用される均一光源の均一度保証を行う際の手法が対象でありその以下に手法を箇条書きとする。１、取り込み対象画面となるこの条件に合致する均一光源（以後、均一光源と称する。）を参照し撮像しこれを基本計測画角とする。
２、基本計測画角の中点画素から縦横に線を引きイベント画角として４象限に分割し適用する。
３、これら４象限に分割されたイベント画角に対して精度を高めるために補正を加えるが、その手段として、予め、このイベント画角の面積と同じものを設定し、この設定された画角の中点画素を基本計測画角の中点に合致させた状況でシェーデイング補正を行い、これにより抽出されたデータを補正値としておのおののイベント画角に適応する。
４、おのおののイベント画角で均一光源を参照した結果抽出されるおのおのの画素に発生する信号をデジタル変換を行い先に求めた補正値を適用して整えた値を適用し、おのおののイベント画角内の画素の最大値、あるいは、最小値を基準とする比較演算を行い各画素ごとに値を算出イベント画角のデータとする。
５、おのおののイベント画角の中点を中心として１８０度回転し、おのおののイベント画角で均一光源を参照した結果抽出されるおのおのの画素に発生する信号をデジタル変換を行い先に求めた補正値を適用して整えた値を適用し、おのおののイベント画角内で最大値、あるいは、最小値を基準とする比較演算を行い各画素ごとに値を算出イベント画角の１８０度回転後のデータとする。
６、おのおののイベント画角の回転前後のそれぞれのイベント画角の画素の値の総数、あるいは、平均値を相互に比較することで相対誤差比率を求める。
７、相対比較比率をおのののイベント画角で算出した後に全イベント画角の値を用いて精度の値とする。以上のステップを備えるシェーディング補正用均一光源ムラ計測法。
【請求項２】
請求項１で説明する、１、から５までは同様であるが
６、では、基本計測画角の対角線を利用し、おのおののイベント画角における該当する対角線上にある画素のデータの総数、あるいは、平均値を用いおのおののイベント画角ごとに１８０度回転する前と後のデータの対比を行い相対誤差比率を求める方式、または、この対角線上にある基本計測画角の中心点と角部に相当するおのおののイベント画角の画素のデータを相対比較するものでイベント画角の２画素の合計値、あるいは、平均値と１８０度回転させた後の２画素の合計値、あるいは、平均値の相対比を算出する機能、または、おのおののイベント画角ごとに１８０度回転させる前の中心部と１８０度回転後の角部を、そして、角部と１８０度回転後の中心部を比較し相対誤差比率を求める方式であり
７、においては請求項１と同様の処理方式のステップを備えるシェーディング補正用均一光源ムラ計測法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理等に使用されるカメラに適用されるレンズの球面収差により発生するシェーディングと称するムラの補正に適用する均一光源の精度保証のための計測方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、画像処理装置に対するシェーディング補正のデータ作成には正対する位置で計測を行う均一光源、あるいは、積分球を対象として均一度を保証する手法で補正値を抽出している。
【０００３】
０００２で説明する均一光源の方式以外は、特許文献１で説明をする特願２００６−２４３５３３のような構造を用いるか、あるいは、全くシェーディング補正を施さずそのままのデータを用いる方式、あるいは、空間フィルター方式のように隣接画素の相関比較による方法を用いて画像処理に適用させてしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００６−２４３５３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の、画像処理装置に対するシェーディングの補正のデータ作成に適用する均一光源は、センサーが均一光源との適用が正対する位置で計測を行う方式を採用しているか、あるいは、球体内では均一といわれる積分球て適応して均一度を保証しているが、シェーディング補正に適用される条件には、レンズの設定に伴う対象画角と相対距離、また、絞り等の条件を実際の画像処理装置運用の設定と同条件である距離と画角も同じ条件とする必要がある。また、ほとんどの画像処理のレンズ設定条件は平行光束とはならない検出状況であり。それは、拡大系や縮小系といったものとなる。このことは、並行光として光束を捉えるものではないために、従来のようにシェーディング補正用均一光源を正対しての計測することは理に叶わないものなりこのこと自体が同軸で単純ではない湾曲したムラを発生させることになる。このために、特許文献で示すように平行光束以外で、レンズにより検出される同軸状に連続して変化をする光束の角度（以後、光束の連続変化検出角度と称する。）が実際の画像処理に対応するレンズの検出角度に相当する特性をもつ状況での均一光源が必要となったが、特許文献以外では、従来よりこのような光源が存在しないことから特許文献を含む光束の連続変化検出角度をもつ光束を計測できる手法が必要となった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来は、シェーディング補正に適用される均一光源の考え方は、平面のセンサーと平面の光源という意味で正対して均一度を計測すれば正しいものとして捉えられていた。また、積分球のように、球体内部が均一な光束であることを理由にその球体からの放出される光束も均一な光束であるという理論であった。しかしながら、像を結ぶために存在をするレンズ、あるいは、レンズシステム（以後、双方をレンズと称する。）により光束はレンズを通過してセンサーに像を結ぶことにあるが、このためには対象画角とレンズの関係を無視することは精度維持には否定的要素が高くなることを理解する必要がある。つまり、レンズに対してどのような光束が入光するかの理解が必要であることで、シェーディング補正を施すことはこのレンズに対して入光する光束に合致できない光源では補正すらできないことから従来そのような均一光源がなかったことから不条理なまま補正が行われていたものである。多くの用途を考慮するならば、均一光源が縮小系であることに対応できて光源の均一度を保証できる構造が必要となる。均一光源に対して正対するレンズのプロファイル中で対象画角に対応するエリアをその中点を縦横に分割して４象限としその４象限のおのおのと、対象画角を同様に縦横に分割し４象限とする。レンズのおのおのの象限に対するそれぞれの対象画角の４象限のうちの１象限を処理して検出データを抽出する。さらに、対象画角の同一象限を同じ象限の中央を中心として１８０度回転させて処理を行い検出データを抽出する。この回転前の検出データと回転後の検出データで用いることになるが、回転後の検出データは、回転の中心画素を基点として点対象のアドレス変換を行うことで相互の比較演算を行うことから同じ条件での偏差を求めることが可能となる。このよな手法で、対象画角の４象限を処理し全体のムラ計測とすことが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
従来のシェーディング補正における参照均一光源そのものが理に叶わないものであったために画像処理の精度維持が不可能であったが、既に放棄をした、特許文館に記載された構造の均一光源のように安価に作成が可能で理に叶った均一光源と、また、同様に理に叶った計測法を利用することで画像処理装置の利用者側でも自社の運用に合致する条件での画像処理の運用の精度が一段と高いものとすることができるようになった。このことは、従来の２値化処理や微分処理の装置でも十分な精度を維持できることから、安価で高精度な装置でありながら高速処理が可能となり市場に寄与することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
当発明の、計測方式の説明を実施例を図示して説明する。
【実施例１】
【０００９】
当発明を、シェーディング特性の傾向抽出のための方式として適用する状況を図示しながら説明する。
【００１０】
図１は、理想的な均一光源を参照した際に発生するカメラより出力される信号の状況を示すもので、これら信号は、理想的信号として画像の縦方向の中央に相当する信号ラインを表示する。１−１補正後は実線の湾曲した曲線で示すものでレンズの影響をみることができるが、必ずしも、表示のような湾曲するだけの理想的な信号ではない。また、１−２補正後は、点線の直線で表示されておりシェーディング補正を施した後の信号を表している。これは、参照する光源が均一でなくともこのようになるべく処理をされているものである。当発明では、図２で説明する基本計測画角の中点を通る縦横に引いた線で分割される２−１第１象限・２−２第２象限・２−３第３象限、また、２−４第４象限を構成するおのおののイベント画角と、２−５で表される４つの象限と同等な面積をもつエリアがあり、この２−５については、この処理においてより精度を高める目的としてイベント画角に対応する補正値データを作成するためのエリア設定であり、補正に適応させるために、２−５の中点位置と基本計測画角の中点画素を同軸とする位置設定で補正値を作成するものである。これは、レンズの影響を最小限度に留めるための策でありこの画角の中央部と周辺部においての偏差は少ないことが全体に与える影響が少なくなることと、一番の目的はこの画角の周辺部の偏差がより少ないことであり、この意味は、大きくムラが発生する可能性が高い対角線上にある角部での影響が最小となることを示すものである。
【００１１】
図３は、イベント画角におけるデータ抽出の例として全画素を対象とすることは煩雑な説明となってしまうことから代表として第１象限に相当するイベント画角にある基本計測画角の対角線上に発生する光量変化を例として説明している。図４は、この図３で表示される光量変化の信号図であり４−１中央レベルは３−２中央部の信号をあらし４−２角部レベルは３−３角部の信号を表す。この計測法は如何なる均一光源でも対応できるものではないが、特許文献のような光源であれば、また、通常画像処理に適用されるようなレンズであれば基本計測画角の中点から周辺に至る光量の変化は点対象的に同心円状に減衰してゆくものとなるために問題が少ないこととなる。
【００１２】
図５は、当発明の最大の主旨でありレンズにより必然性が発生する光束の特異性に対処するために生み出された方式である。レンズの検出画角を縦横に分割し４象限化したものと均一光源の４象限化されたイベント画角を用いイベント画角の中点とレンズを４象限化した適応象限の中点を軸に１８０度回転させることによりレンズの画角の角部側と中点側からの検出データを作成しその相対誤差を精度とするものであり５−１参照画面は基本計測画角そのものであり、５−３のイベント画角中点で５−４の１８０度回転させることで５−２回転後の参照画面の状況となることを示した。いずれの対象イベント画角は同一のものであり５−５は当該イベント画角の対角線を示すものである。図６は、６−１が５−１参照画面に相当する第１象限の際の対角線の信号のプロファイルであり、６−２回転後のプロファイルは５−２の際の反対方向となる同一対角線に発生する信号である。６−３はムラのあるプロファイル例としてあり。これは全体が低いレベルを示すものであり６−３ムラのあるプロファイルは立ち上がり状況の相違や曲率の連続性のずれなどがある。これを目視的に判断するならば、６−１と６−２のいずれかを１８０度回すことと同じ意味として中央に垂線を引き線対象として比較することで対応が可能となるが、処理も同様に行うことで画素のアドレスをイベント画角の中点で対象とすることで可能となる。従来の画像処理におけるシェーディング補正では、均一光源を参照して画面に発生する信号を処理する際には画素の最大値、あるいは、最小値を基盤としておのおのの画素データから比率データを算出し補正値とするが、この処理においても同様であり多くの場合に比率演算を用いることになる。
【００１３】
図７は、７−１対象画素は角部を１画素を参照して計測値とするものであり、図８は、８−１カーネルによる検出を表示しており、この図では３ｘ３の画素で構成されたカーネルを示すが場合によっては５ｘ５もありうる。これは精度を求める場合や角部位置確定の運用に寄与する場合も想定されるために説明をしておく。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
従来は、均一光源を参照してレンズの補正を行う際の指針がなかったために、正しいとされるレンズ設定は画像処理装置製造者側での指定で運用するのみとなっていることから画像処理装置利用者側での運用には不合理であった。特許文献で説明する均一光源の構造の権利を放棄したために、安価で簡単にシェーディング補正用均一光源を製造することが可能となったことから高精度な画像処理装置が装置利用者側で適用が可能となったことから画像処理装置利用者側の適用条件の選択が自由になり安定した精度で運用が可能となったがかりでなく、当発明による均一光源の精度値を付加することにより安心して安価で高速な画像処理装置の運用が可能となった。さらに、画像処理装置製造者側においても、この機能を紙する装置構成を行うことでより高速で安価な高精度な画像処理装置製造が可能となったことから市場性がさらに広がることになった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】基本計測画角での信号を示すもので、画角の代表的横線（水平線）のシェーデイング補正処理前と処理後を表示している。
【図２】基本計測画角に対するイベント画画と補正画角を説明する図。
【図３】基本計測画角の対角線と代表イベント画画の状況を示す図。
【図４】図３で発生する対角線上の画素の信号を表示した図。
【図５】イベント画角の中点で１８０度回転させた状況を示す図。
【図６】イベント画角での対角線上の画素の信号図で回転前後とムラ発生時の状況図。
【図７】角部の計測点で、対象画素の位置を示す図。
【図８】角部の計測カーネルの位置を示す図。
【符号の説明】
【００１６】
１−１    補正前の信号の形式を示す。
１−２    補正後の信号の形式を示す。
２−１    第１象限を示す枠。
２−２    第２象限を示す枠。
２−３    第３象限を示す枠。
２−４    第４象限を示す枠。
２−５    シェーデイング補正係数抽出対象の小割画角を示す枠。
３−１    イベント画角を示す。
３−２    基本計測画角の中点画素を示す。
３−３    基本計測画角の角部を示す。
４−１    図３の、３−２に相当する画素の側を示す。
４−２    図３の、３−３に相当する画素の側を示す。
５−１    基本計測画角の状況を示す。
５−２    回転後の基本計測画角の状況を示す。
５−３    イベント画角の中心で、１８０度回転させることを示す。
５−４    １８０度回転をすることを示す図。
５−５    対角線を示す。
６−１    図４相当の信号図。
６−２    図５で１８０度回転した際の精度が高い状況の信号図。
６−３    図５で１８０度回転させた際の精度が低い場合の参考信号図。
７−１    検出対象となる角部と画素が同位置であることを示す図。
８−１    検出対象となる角部と計測カーネルの位置を示す図。
【図１】
0005240703.tif 000002
【図２】
0005240703.tif 000003
【図３】
0005240703.tif 000004
【図４】
0005240703.tif 000005
【図５】
0005240703.tif 000006
【図６】
0005240703.tif 000007
【図７】
0005240703.tif 000008
【図８】
0005240703.tif 000009