(57)【要約】【課題】各色の画像信号の状態を把握し、その状態に応じて、各色の軸上色収差を適切に補正する。【解決手段】軸上色収差補正装置１００は、ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得する信号取得部１１０と、画素単位で、対象画素の信号値およびその周囲の画素の信号値とから、対象画素における信号値の分布特性を示す信号特性を導出する特性導出部１２０と、ＲＧＢのいずれかを基準色とし、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する係数決定部１２２と、係数に基づいて追従色の信号値を加工する信号値加工部１２４とを備える。【選択図】図８
2013207609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得する信号取得部と、
前記画素単位で、対象画素の信号値およびその周囲の画素の信号値とから、前記対象画素における信号値の分布特性を示す信号特性を導出する特性導出部と、
ＲＧＢのいずれかを基準色とし、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する係数決定部と、
前記係数に基づいて前記追従色の信号値を加工する信号値加工部と、
を備えることを特徴とする軸上色収差補正装置。
【請求項２】
前記信号特性は、前記対象画素の信号値から、前記対象画素およびその周囲の画素の信号値の平均値を減算した値で示されることを特徴とする請求項１に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項３】
前記係数は、前記基準色と前記追従色との信号特性の差分に基づいて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項４】
前記係数は、前記信号特性の差分の絶対値が予め定められた閾値より小さい場合、予め定められた規則に従って単純増加または単純減少し、前記閾値より大きい場合、前記信号特性の差分の符号に応じてそれぞれ固定値が決定されることを特徴とする請求項３に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項５】
前記強調処理は、ＲＧＢの信号値にその信号特性を加算した値に基づいて遂行されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項６】
前記抑圧処理は、前記対象画素およびその周囲の画素の信号値の平均値に基づいて遂行されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項７】
前記基準色はＧであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項８】
前記基準色は、ＲＧＢのうち信号値が最も高い色であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の軸上色収差補正装置。
【請求項９】
ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得し、
前記画素単位で、対象画素の信号値およびその周囲の画素の信号値とから、前記対象画素における信号値の分布特性を示す信号特性を導出し、
ＲＧＢのいずれかを基準色とし、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定し、
前記係数に基づいて前記追従色の信号値を加工することを特徴とする軸上色収差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸上色収差を有するレンズを通じて生成された画像を補正する軸上色収差補正装置および軸上色収差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像装置等におけるレンズの素材として、光学ガラスや特殊プラスチック等が用いられている。しかし、これらの素材の屈折率は光の波長によって異なるため、かかる素材によるレンズを単純に採用すると、光の波長（色）によっては結像面の位置(焦点位置)が前後にずれる、所謂、軸上色収差が発生する。
【０００３】
このような軸上色収差を補正すべく、軸上色収差のあるレンズで撮像された画像における緑色（Ｇ）の画像信号を基準にして、緑色と比較してシャープネスの劣る青色（Ｂ）の画像信号および赤色（Ｒ）の画像信号に対し、予め測定されたレンズの色収差情報に基づいて、輪郭（高周波数領域）の強調処理を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１９５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１の技術では、入力された画像における各色の画像信号がどの程度焦点が合っているかに拘わらず、例えば、青色または赤色の画像信号に焦点が合っている場合にも、青色および赤色の画像信号に対して一義的に強調処理が為されるので、強調処理によって青色や赤色の画像信号と緑色の画像信号との軸上色収差が却って広がる結果を招いていた。
【０００６】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、各色の画像信号の状態を把握し、その状態に応じて、各色の軸上色収差を適切に補正することが可能な軸上色収差補正装置および軸上色収差補正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は下記の軸上色収差補正装置および軸上色収差補正方法を提供するものである。
（１）ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得する信号取得部と、前記画素単位で、対象画素の信号値およびその周囲の画素の信号値とから、前記対象画素における信号値の分布特性を示す信号特性を導出する特性導出部と、ＲＧＢのいずれかを基準色とし、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する係数決定部と、前記係数に基づいて前記追従色の信号値を加工する信号値加工部と、を備えることを特徴とする軸上色収差補正装置。
（２）前記信号特性は、前記対象画素の信号値から、前記対象画素およびその周囲の画素の信号値の平均値を減算した値で示されることを特徴とする上記（１）に記載の軸上色収差補正装置。
（３）前記係数は、前記基準色と前記追従色との信号特性の差分に基づいて決定されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の軸上色収差補正装置。
（４）前記係数は、前記信号特性の差分の絶対値が予め定められた閾値より小さい場合、予め定められた規則に従って単純増加または単純減少し、前記閾値より大きい場合、前記信号特性の差分の符号に応じてそれぞれ固定値が決定されることを特徴とする上記（３）に記載の軸上色収差補正装置。
（５）前記強調処理は、ＲＧＢの信号値にその信号特性を加算した値に基づいて遂行されることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載の軸上色収差補正装置。
（６）前記抑圧処理は、前記対象画素およびその周囲の画素の信号値の平均値に基づいて遂行されることを特徴とする上記（１）から（５）のいずれかに記載の軸上色収差補正装置。
（７）前記基準色はＧであることを特徴とする上記（１）から（６）のいずれかに記載の軸上色収差補正装置。
（８）前記基準色は、ＲＧＢのうち信号値が最も高い色であることを特徴とする上記（１）から（６）のいずれかに記載の軸上色収差補正装置。
（９）ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得し、前記画素単位で、対象画素の信号値およびその周囲の画素の信号値とから、前記対象画素における信号値の分布特性を示す信号特性を導出し、ＲＧＢのいずれかを基準色とし、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定し、前記係数に基づいて前記追従色の信号値を加工することを特徴とする軸上色収差補正方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各色の画像信号の状態を把握し、その状態に応じて、各色の軸上色収差を適切に補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図２】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図３】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図４】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図５】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図６】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図７】軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。
【図８】第１の実施形態における軸上色収差補正装置の概略的な関係を示した機能ブロック図である。
【図９】特性導出部の処理を説明するための説明図である。
【図１０】係数決定部の処理を説明するための説明図である。
【図１１】差分と係数の関係を示した説明図である。
【図１２】差分と係数の他の関係を示した説明図である。
【図１３】信号値加工部の処理を説明するための説明図である。
【図１４】軸上色収差補正方法の具体的な処理の流れを示したフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態における軸上色収差補正装置の概略的な関係を示した機能ブロック図である。
【図１６】係数決定部の処理を説明するための説明図である。
【図１７】軸上色収差補正の処理結果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１１】
（軸上色収差の補正処理）
図１〜図７は、本実施形態における軸上色収差の補正処理の概略を説明するための説明図である。以下では説明の便宜上、赤色、緑色、青色をそれぞれ単にＲ、Ｇ、Ｂと表現する場合がある。
【００１２】
図１では、画面中央に撮像対象となる被写体が位置する一般的な撮像状態が示されている。かかる撮像状態では、被写体が占有する領域１０には、焦点（ピント）が合っているが、その背景に相当する領域１２は、被写体と撮像位置からの距離が異なり（近傍または遠方にあり）、焦点が合っていない（ピンぼけしている）。このような撮像状態における軸上色収差の補正処理に関して以下に説明する。
【００１３】
人間の眼の視覚特性はＧに感度ピークがあるので、撮像者は、撮像装置において被写体に焦点を合わせる場合、被写体の特にＧに焦点が合うようにレンズの位置を調整する。一方、オートフォーカスといった機械的(電気的)な調整においても、例えば、ＳＭＰＴＥ（Society of Motion Picture and Television Engineers）−２７４Ｍにおいて、輝度信号Ｙ＝０．２１６Ｒ＋０．７１５２Ｇ＋０．０７２２Ｂで定義されるように、Ｇに高い比重がかけられた関係式に基づいてフォーカスが制御されている。
【００１４】
図１のように焦点が合っている領域１０においては、図２(ａ)で示すように、Ｇ画像（画像のうちのＧ成分に相当する画像）は撮像面上で焦点が合っているが（焦点位置を実線で示す）、屈折率の違いからＢ画像（画像のうちのＢ成分に相当する画像）は撮像面よりレンズ１４に近い側に（焦点位置を一点鎖線で示す）、Ｒ画像（画像のうちのＲ成分に相当する画像）は遠い側に合焦点があり（焦点位置を破線で示す）、軸上色収差が生じる。
【００１５】
仮に、被写体が白い(ＲＧＢの強度がほぼ等しい)点状のものであるとし、図２（ａ）の状態において、撮像面上の被写体像をＲＧＢの色成分ごとに表すと、図３(ａ)に示すように、各色成分の形状に関し、Ｇ画像は面積の小さな円となり、Ｂ画像とＲ画像はＧ画像より面積の大きな円となる。また、その色成分における信号値の分布は、Ｇ画像のピークが高く、Ｂ画像とＲ画像はＧ画像よりピークが低くなる。ここで、信号値は、輝度値、光度値、照度値等、画素毎の画像信号を示す値である。
【００１６】
図３（ａ）に示した画像に対して、従来の補正技術に従い、Ｇ画像の特性を変更することなくＢ画像およびＲ画像に対して強調処理を実行すると、図３（ｂ）のように、ＲＧＢ各色成分の画像の面積および信号値分布がほぼ一致し、白色の被写体像が得られる。すなわち、軸上色収差が適切に補正される。なお、同図においては、図面の見易さを考慮して信号値が大きい、即ち白色の輝度が高いほど黒の濃度が高くなるように表示している。
【００１７】
しかし、上記の技術では、入力された画像における各色の画像信号がどの程度焦点が合っているかに拘わらず、例えば、Ｂ画像やＲ画像に焦点が合っている場合にも、Ｂ画像およびＲ画像に対して一義的に強調処理が為されているので、適切な軸上色収差が行われない場合もあった。
【００１８】
例えば、図１の領域１２は、撮像位置からの距離が被写体より遠いので、図２（ｂ）に示すように、Ｂ画像は撮像面上で焦点が合っているが、屈折率の違いからＧ画像は撮像面よりレンズ１４に遠い側に合焦点があり、Ｒ画像はＧ画像よりさらに遠い側に合焦点がある。すると、図４（ａ）のように軸上色収差が生じ、面積はＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像の順に大きくなり、信号値のピーク値はＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像の順に小さくなる。このとき、Ｂ画像およびＲ画像に対して一義的に強調処理が為されると、図４（ｂ）の如く、焦点の合っているＢ画像が過渡に強調処理され、信号値が不要に高くなってしまい、軸上色収差が却って広がることとなる。
【００１９】
そうすると、図４に示した強調処理により、補正後の画像は、中心において青色が強く、周辺部において黄色（緑色＋赤色）が強くなり、軸上色収差が悪化する。
【００２０】
また、仮に、図１の領域１２が、撮像位置からの距離が被写体より近かったとする。すると、図２（ｃ）に示すように、Ｒ画像は撮像面上で焦点が合うが、屈折率の違いからＧ画像は撮像面よりレンズ１４に近い側に合焦点ができ、Ｂ画像はＧ画像よりさらに近い側に合焦点ができることとなる。こうして、図５（ａ）のように軸上色収差が生じ、面積はＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像の順に小さくなり、信号値のピーク値はＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像の順に大きくなる。この場合においても、Ｂ画像およびＲ画像に対して一義的に強調処理が為されると、図４（ｂ）同様、図５（ｂ）の如く、焦点の合っているＲ画像が過渡に強調処理され、信号値が不要に高くなって軸上色収差が却って広がることとなる。
【００２１】
そうすると、図５に示した強調処理により、補正後の画像は、中心において赤色が強く、周辺部において水色（青色＋緑色）が強くなり、図４同様、軸上色収差が悪化する。
【００２２】
そこで本実施形態では、上述した問題点に鑑み、各色の画像信号の状態を把握し、その状態に応じて、各色の軸上色収差を適切に補正することを目的とする。
【００２３】
例えば、図１の領域１２が、撮像位置からの距離が被写体より遠くにあることで、Ｂ画像は撮像面上で焦点が合っているが、屈折率の違いからＧ画像は撮像面よりレンズ１４に遠い側に合焦点があり、Ｒ画像はＧ画像よりさらに遠い側に合焦点があり、図６（ａ）に示すように軸上色収差が生じたとする。ここで、本実施形態では、Ｇ画像を基準にして、信号値のピークがＧ画像より高いＢ画像を抑圧処理し、信号値のピークがＧ画像より低いＲ画像を強調処理する。そうすると、図６（ｂ）のように、ＲＧＢ各色成分の画像の面積および信号値分布がほぼ一致し、白色の被写体像が得られる。すなわち、軸上色収差が適切に補正される。
【００２４】
かかる図６を参照して理解できるように、抑圧処理を行うと、信号値のピーク値が下がる代わりに、その信号値分布の幅が広くなり、面積が大きくなる。一方、強調処理を行うと、信号値のピーク値が上がる代わりに、その信号値分布の幅が狭く、面積が小さくなる。これは、各成分におけるエネルギーの総量が等しい場合、信号値の積分値が等しくなることに起因するが、詳細は後述する。
【００２５】
同様に、図１の領域１２が、撮像位置からの距離が被写体より近くにあることで、Ｒ画像は撮像面上で焦点が合っているが、屈折率の違いからＧ画像は撮像面よりレンズ１４に近い側に合焦点があり、Ｂ画像はＧ画像よりさらに近い側に合焦点があり、図７（ａ）に示すように軸上色収差が生じたとする。この場合、本実施形態では、Ｇ画像を基準にして、信号値のピークがＧ画像より低いＢ画像を強調処理し、信号値のピークがＧ画像より高いＲ画像を抑圧処理する。そうすると、図７（ｂ）のように、ＲＧＢ各色成分の画像の面積および信号値分布がほぼ一致し、白色の被写体像が得られる。すなわち、軸上色収差が適切に補正される。
【００２６】
以下に、上述したような軸上色収差の補正処理を実現するための軸上色収差補正装置１００の構成を説明し、その後、軸上色収差補正方法について述べる。
【００２７】
（第１の実施形態：軸上色収差補正装置１００）
図８は、軸上色収差補正装置１００の概略的な関係を示した機能ブロック図である。図８に示すように、軸上色収差補正装置１００は、信号取得部１１０と、信号出力部１１２と、中央制御部１１４とを含んで構成され、軸上色収差を有するレンズを通じて生成された画像の軸上色収差を補正する。
【００２８】
信号取得部１１０は、他の装置と通信可能に構成され、例えば、１／６０秒（６０ｆｐｓ）毎にフレーム単位で画像データを受信し、その画像データから、ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得する。そして、画素単位で中央制御部１１４に伝達する。ここで受信する画像データは、全画素について既にＲＧＢの信号値が生成されているとする。信号出力部１１２は、中央制御部１１４で補正された画素単位の信号値から画像データを生成し、外部に出力する。以下では、中央制御部１１４に入力されるＲ、Ｇ、Ｂの信号値をＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉとし、中央制御部１１４から出力されるＲ、Ｇ、Ｂの信号値をＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏとする。ただし、本実施形態では、Ｇを基準とし、Ｇの補正を行わないので、ＧｏはＧｉと等しいこととなる。
【００２９】
中央制御部１１４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、軸上色収差補正装置１００全体を制御する。また、中央制御部１１４は、特性導出部１２０（図８中、１２０ｒ、１２０ｇ、１２０ｂで示す）、係数決定部１２２、信号値加工部１２４（図８中、１２４ｒ、１２４ｂで示す）として機能する。
【００３０】
特性導出部１２０は、信号取得部１１０が受信した画像データにおける、対象となる画素（対象画素）の信号値およびその周囲の画素の信号値とから、対象画素の信号値の分布特性を示す信号特性を導出する。係数決定部１２２は、ＲＧＢのいずれかを基準色とし、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する。そして、信号値加工部１２４は、係数に基づいて追従色の信号値を加工する。
【００３１】
以下、中央制御部１１４の各機能部について、具体的な処理を説明する。ただし、Ｒ、Ｇ、Ｂの説明が重複する場合、Ｒに関する機能部のみを詳述し、機能の等しいＧ、Ｂについては詳細な説明を省略する。
【００３２】
（特性導出部１２０ｒの処理）
特性導出部１２０ｒは、ＲＧＢのうちＲの信号値について信号特性を導出する。かかる信号特性は、信号値の分布によって形成される凸形状の鋭さで表される。例えば、図４（ａ）におけるＢ画像の信号特性は、信号値のピーク値が高く、面積が小さいので、凸形状が鋭い、すなわち、焦点が合っていると判断される。また、Ｒ画像の信号特性は信号値のピークが低く、面積が大きいので、凸形状が鈍い、すなわち、焦点が合っていない（ぼけている）と判断される。さらに、Ｇ画像の信号特性は信号値のピーク値および面積がＢ画像とＲ画像の中間程度と判断される。ここでは、このような信号特性を、対象画素の周囲の画素の信号値に対する、対象画素の信号値の相対的高さで表すこととする。
【００３３】
図９は、特性導出部１２０ｒの処理を説明するための説明図である。特性導出部１２０ｒは、例えば、対象画素の信号値と、その画素およびその画素の周囲４画素の信号値の平均との差分によって相対的高さを求める。まず、特性導出部１２０ｒは、任意の画素Ｒｉ（ｘ、ｙ）における画素の信号値およびその画素の周囲（上下左右に隣接する）４画素の信号値の累積値Ｒｓｕｍ（ｘ，ｙ）を以下の数式１に基づいて導出する。
Ｒｓｕｍ（ｘ，ｙ）＝Ｒｉ（ｘ，ｙ）＋Ｒｉ（ｘ，ｙ−１）＋Ｒｉ（ｘ，ｙ＋１）＋Ｒｉ（ｘ−１，ｙ）＋Ｒｉ（ｘ＋１，ｙ）      …（数式１）
また、その累積値Ｒｓｕｍ（ｘ，ｙ）の平均値Ｒａｖｅは、以下の数式２に基づいて導出する。
Ｒａｖｅ（ｘ，ｙ）＝Ｒｓｕｍ（ｘ，ｙ）／５      …（数式２）
そして、信号特性ＨＦＲ（ｘ，ｙ）は、以下の数式３に基づいて導出される。
ＨＦＲ（ｘ，ｙ）＝Ｒｉ（ｘ，ｙ）−Ｒａｖｅ（ｘ，ｙ）    …（数式３）
【００３４】
こうして、求められた信号特性ＨＦＲ（ｘ，ｙ）は、対象画素Ｒｉ（ｘ、ｙ）の周囲の信号値の平均値に対する画素Ｒｉ（ｘ、ｙ）自体の信号値の相対的高さが反映されるため、その画素Ｒｉ（ｘ，ｙ）の信号値が周囲に対してどの程度突出しているか（信号特性の信号値のピークがどの程度高く、面積がどの程度小さいか）、すなわち、どの程度焦点が合っているかを把握することができる。例えば、かかる信号特性ＨＦＲ（ｘ，ｙ）が高いと、信号値によって形成される凸形状が鋭く、焦点が合っていると判断され、信号特性ＨＦＲ（ｘ，ｙ）が低いと、凸形状が鈍く、焦点が合っていないと判断されることとなる。以下では、説明の便宜上、ＨＦＲ（ｘ，ｙ）を単にＨＦＲと表現する。
【００３５】
また、ここでは、対象画素の周囲の画素として、上下左右に隣接する４画素を用いているが、かかる場合に限らず、レンズの特性および撮像素子の画素ピッチに応じて、隣接画素の範囲(アパーチャー径)や係数の重み付けを変えてもよい。このような調整により、より良好な補正結果を得ることができる。
【００３６】
（係数決定部１２２の処理）
図１０は、係数決定部１２２の処理を説明するための説明図である。係数決定部１２２は、減算器１２２ａ、１２２ｂと、係数生成部１２２ｃ、１２２ｄとを含んで構成され、特性導出部１２０ｒ、１２０ｇ、１２０ｂそれぞれから信号特性ＨＦＲ、ＨＦＧ、ＨＦＢを取得し、ＲＧＢのいずれか、ここではＧを基準色として、基準色Ｇの信号特性ＨＦＧに、基準色以外の色である追従色Ｒ、Ｂの信号特性ＨＦＲ、ＨＦＢが近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する。ここで、基準色をＧとしたのは、上述したように、人間の眼の視覚特性はＧに感度ピークがあるからである。
【００３７】
上記係数は、基本的に、強調処理にしても抑圧処理にしても信号特性の差分が大きいほど、それに伴って大きく設定することが望ましい。しかし、単に単調増加関数としてしまうと、過渡に補正が為されてしまう。そこで、本実施形態において、基準色Ｇと追従色Ｒ、Ｂとの信号特性の差分に基づいて、０〜１．０の範囲で係数を決定している。
【００３８】
まず、減算器１２２ａは、数式４に基づいて差分ＤＦＲを導出し、減算器１２２ｂは、数式５に基づいて差分ＤＦＢを導出する。
ＤＦＲ＝｜ＨＦＲ｜−｜ＨＦＧ｜    …（数式４）
ＤＦＢ＝｜ＨＦＢ｜−｜ＨＦＧ｜    …（数式５）
ここで差分ＤＦＲやＤＦＢが０より大きい場合、ＲやＢの信号特性がＧの信号特性より大きいこととなるので、Ｒ画像やＢ画像の方がＧ画像より焦点が合っているということになる。逆に、差分ＤＦＲやＤＦＢが０未満の場合は、Ｇ画像の方がＲ画像やＢ画像より焦点が合っているということになる。そこで、差分ＤＦＲ、ＤＦＢが０より大きい場合、後段で抑圧処理が為されるように当該係数を決定し、差分ＤＦＲ、ＤＦＢが０未満の場合、後段で強調処理が為されるように当該係数を決定する。
【００３９】
本実施形態において、このような強調処理を行わせるためには係数を０とすれば足り、また、抑圧処理を行わせるためには係数を１．０とすれば足りる。しかし、係数を０と１．０との二者択一とする必要はなく、ＲやＢの信号特性とＧの信号特性とが等しい(ＤＦＲ＝０やＤＦＢ＝０)場合には係数を０．５とし、Ｒ画像やＢ画像の補正を行わせないようにする（信号特性を維持させる）ことができる。さらに、補正の連続性を担保すべく、ＲやＢの信号特性とＧの信号特性との差分ＤＦＲ、ＤＦＢの絶対値が予め設定された所定の閾値ＴＨより小さい場合(−ＴＨ≦ＤＦＲ<ＴＨまたは−ＴＨ≦ＤＦＢ<ＴＨ)、係数ＷＫＲ、ＷＫＢをそれぞれ０<ＷＫＲ<1．０、０<ＷＫＢ<1．０の間で連続的に変化（単純増加または単純減少）させればよい。
【００４０】
図１１は、差分ＤＦＲ、ＤＦＢと、係数ＷＫＲ、ＷＫＢの関係を示した説明図である。係数生成部１２２ｃは、差分ＤＦＲを用い、数式６に基づいて、係数ＷＫＲを導出する。また、係数生成部１２２ｄは、差分ＤＦＢを用い、数式７に基づいて、係数ＷＫＢを導出する。かかる数式６および数式７に基づいて求められる係数ＷＫＲ、ＷＫＢは、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のように推移する。
ＷＫＲ＝０                            （        ＤＦＲ<−ＴＨ）
ＷＫＲ＝ＤＦＲ／（２×ＴＨ）＋０．５  （−ＴＨ≦ＤＦＲ<  ＴＨ）
ＷＫＲ＝１．０                        （  ＴＨ<ＤＦＲ        ）
…（数式６）
ＷＫＢ＝０                            （        ＤＦＢ<−ＴＨ）
ＷＫＢ＝ＤＦＢ／（２×ＴＨ）＋０．５  （−ＴＨ≦ＤＦＢ<  ＴＨ）
ＷＫＢ＝１．０                        （  ＴＨ<ＤＦＢ        ）
…（数式７）
【００４１】
ここでは、差分ＤＦＲ、ＤＦＢに基づいて、係数ＷＫＲ、ＷＫＢを、０．５を中心に０〜１．０の範囲で推移させ、差分ＤＦＲ、ＤＦＢが−ＴＨ〜ＴＨの間は、係数ＷＫＲ、ＷＫＢを単調増加させている。係数は、０．５未満であれば強調処理が遂行されることとなり、０．５以上であれば抑圧処理が遂行されることとなる。
【００４２】
ただし、レンズにおける軸上色収差の生じ方は、そのレンズの種別(設計条件)に応じて異なるため、係数生成部１２２ｃ、１２２ｄは、そのようなレンズの種別に応じたそれぞれの特性を反映させて係数ＷＫＲ、ＷＫＢを導出してもよい。
【００４３】
図１２は、差分ＤＦＲ、ＤＦＢと、係数ＷＫＲ、ＷＫＢの他の関係を示した説明図である。例えば、図１２（ａ）のように、レンズの特性に応じて、ＤＦＲ>０の場合の閾値ＴＨＰと、ＤＦＲ<０の場合の閾値ＴＨＭとを調整し、ＤＦＲ>０とＤＦＲ<０とで係数ＷＫＲの単純増加の変化率を異ならせることも可能である。
【００４４】
また、図１２（ｂ）のように、差分ＤＦＲ、ＤＦＢの絶対値が予め設定された所定の閾値ＴＨより小さい場合(−ＴＨ≦ＤＦＲ<ＴＨまたは−ＴＨ≦ＤＦＢ<ＴＨ)の単純増加関数を非線形に形成することもできる。
【００４５】
さらに、ＲとＧ、および、ＢとＧの一方で軸上色収差が発生するが、他方では発生しない場合、その他方の色（ＲまたはＢ）に関する係数を０．５に固定することもできる。係数を０．５に固定するということはＧのように信号値の補正を行わないことに相当するので、その色に関する信号値加工部１２４を省略することが可能となる。
【００４６】
（信号値加工部１２４の処理）
図１３は、信号値加工部１２４ｒの処理を説明するための説明図である。信号値加工部１２４ｒは、特性導出部１２４ｒ１と、強調処理部１２４ｒ２と、抑圧処理部１２４ｒ３と、加算器１２４ｒ４とを含み、追従色Ｒの信号値に、係数決定部１２２で決定された係数または係数に基づく値を乗じて入力された信号値Ｒｉに対し、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を遂行する。
【００４７】
特性導出部１２４ｒ１は、信号値Ｒｉを受信し、信号値の分布特性を示す信号特性ＨＦＲと、信号特性ＨＦＲを導出する際に用いられる平均値Ｒａｖｅを導出する。具体的には、上述した数式１、数式２に基づいて対象画素およびその周囲４画素の信号値の平均値Ｒａｖｅを導出し、さらに、数式３に基づいて、対象画素の信号特性ＨＦＲを導出する。
【００４８】
したがって、特性導出部１２４ｒ１は、上述した特性導出部１２０ｒと機能が等しく、特性導出部１２４ｒ１を設ける代わりに、図８において破線で示したように、特性導出部１２０ｒの導出結果を利用することもできる。他の信号値加工部１２４ｂについても、同様に、特性導出部１２０ｇ、１２０ｂの導出結果を利用することができる。こうして、処理負荷の軽減を図ることが可能となる。
【００４９】
強調処理部１２４ｒ２は、図１３および以下の数式８に示すように、対象画素の信号値Ｒｉに特性導出部１２４ｒ１が導出した信号特性ＨＦＲを加算し、係数に基づく値（１−ＷＫＲ）を乗じて強調信号値Ｒｅｍを導出する。
Ｒｅｍ＝（Ｒｉ＋ＨＦＲ）×（１−ＷＫＲ）  …（数式８）
【００５０】
抑圧処理部１２４ｒ３は、図１３および以下の数式９に示すように、特性導出部１２４ｒ１が導出した平均値Ｒａｖｅに係数ＷＫＲを乗じて抑圧信号値Ｒｃｏを導出する。
Ｒｃｏ＝Ｒａｖｅ×ＷＫＲ  …（数式９）
【００５１】
加算器１２４ｒ４は、図１３および以下の数式１０に示すように、強調信号値Ｒｅｍと抑圧信号値Ｒｃｏとを加算し、補正後の信号値Ｒｏを導出する。
Ｒｏ＝Ｒｅｍ＋Ｒｃｏ  …（数式１０）
ここで、加算器１２４ｒ４は、強調信号値Ｒｅｍと抑圧信号値Ｒｃｏとを加算しているが、差分ＤＦＲの絶対値が予め設定された所定の閾値ＴＨより大きい場合(ＤＦＲ<−ＴＨ、ＴＨ≦ＤＦＲ)において、係数ＷＫＲは０か１．０のいずれかの値となるので、強調信号値Ｒｅｍまたは抑圧信号値ＲｃｏのいずれかをＲｏとすることになる。具体的には、ＤＦＲ<−ＴＨのときに、Ｒｏ＝Ｒｅｍとなり、ＴＨ≦ＤＦＲのときに、Ｒｏ＝Ｒｃｏとなる。
【００５２】
また、差分ＤＦＲの絶対値が予め設定された所定の閾値ＴＨより小さい場合(−ＴＨ≦ＤＦＲ<ＴＨ)には、係数ＷＫＲが０〜１．０の間の値となるので、信号値Ｒｏは、強調信号値Ｒｅｍと抑圧信号値Ｒｃｏとを所定の加重比率に応じて加算した値となる。例えば、ＤＦＲ＝０（ＷＫＲ＝０．５）である場合、信号値Ｒｏは、（Ｒｉ＋ＨＦＲ）×０．５＋Ｒａｖｅ×０．５となり、ＨＦＲ＝Ｒｉ−Ｒａｖｅを代入すると、入力された信号値Ｒｉと等しくなる。
【００５３】
かかる軸上色収差補正装置１００によって、例えば、上述した図６や図７で示したように、軸上色収差が適切に補正されることとなる。図６を用いて、軸上色収差補正装置１００の処理による信号特性の変化を具体的に説明する。Ｒ画像はＧ画像より信号変化が平坦なため｜Ｒ画像の信号特性ＨＦＲ｜<｜Ｇ画像の信号特性ＨＦＧ｜となる。すると、差分ＤＦＲが０未満となり、係数ＷＫＲが０．５未満となるので、Ｒ画像は強調処理され、図６（ｂ）のようなＲ画像となる。
【００５４】
また、図６（ａ）に示した補正前のＢ画像に着目すると、Ｂ像はＧ画像より信号変化が急峻なため｜Ｂ画像の信号特性ＨＦＢ｜>｜Ｇ画像の信号特性ＨＦＧ｜となる。すると、差分ＤＦＢが０より大きくなり、係数ＷＫＢが０．５より大きくなるので、Ｂ画像は抑圧処理され、図６（ｂ）のようなＢ画像となる。このようにして、ＲＧＢ各色成分の画像の面積および信号値分布がほぼ一致し、白色の被写体像が得られ、軸上色収差が適切に補正される。
【００５５】
以下、上述した軸上色収差補正装置１００を用いた軸上色収差補正方法の具体的な処理の流れを図１４のフローチャートを用いて説明する。
【００５６】
（軸上色収差補正方法）
図１４によれば、信号取得部１１０は、画像データを受信し、ＲＧＢそれぞれの信号値を画素単位で取得する（Ｓ２００）。そして、特性導出部１２０は、対象画素における信号値の分布特性を示す信号特性を導出し（Ｓ２０２）、係数決定部１２２は、Ｇを基準色とし、基準色Ｇの信号特性に、基準色以外の色である追従色Ｒ、Ｂの信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する（Ｓ２０４）。続いて、信号値加工部１２４は、係数に基づいて追従色Ｒ、Ｂの信号値を加工し（Ｓ２０６）、信号出力部１１２は、かかる加工後の信号値を出力する（Ｓ２０８）。
【００５７】
（第２の実施形態：軸上色収差補正装置３００）
第１の実施形態においては、人間の眼の視覚特性はＧに感度ピークがあるといった理由から基準色をＧとして軸上色収差補正を遂行した。しかし、撮像の条件によっては、Ｇに焦点が合っておらず、Ｇ以外のＲやＢにおいて焦点が合っている場合があり、基準色をＲやＢとするのが好ましい場合がある。第２の実施形態では、信号特性に応じて基準色をその都度定めることで、さらに適切に軸上色収差補正を行うことを目的としている。
【００５８】
図１５は、軸上色収差補正装置３００の概略的な関係を示した機能ブロック図である。図１５に示すように、軸上色収差補正装置３００は、信号取得部１１０と、信号出力部１１２と、中央制御部１１４とを含んで構成され、中央制御部１１４は、特性導出部１２０（図１５中、１２０ｒ、１２０ｇ、１２０ｂで示す）、係数決定部３２２、信号値加工部１２４（図１５中、１２４ｒ、１２４ｇ、１２４ｂで示す）として機能する。
【００５９】
第１の実施形態における構成要素として既に述べたものに関しては、実質的に機能が同一なので同一の符号を付すことで重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する係数決定部３２２を主に説明する。なお、信号値加工部１２４ｇは、第１の実施形態では用いられていないが、その機能は他の信号値加工部１２４ｒ、１２４ｂと等しいので、ここでは、信号値加工部１２４ｇの説明も省略する。
【００６０】
図１６は、係数決定部３２２の処理を説明するための説明図であり、図１７は、軸上色収差補正の処理結果を説明するための説明図である。係数決定部３２２は、最大検出部３２２ａと、減算器３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄと、係数生成部３２２ｅ、３２２ｆ、３２２ｇとを含んで構成され、特性導出部１２０ｒ、１２０ｇ、１２０ｂそれぞれから信号特性ＨＦＲ、ＨＦＧ、ＨＦＢを取得し、ＲＧＢのうち信号値が最も高い色を基準色として、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理および抑圧処理のいずれか一方または両方を行うための係数を決定する。
【００６１】
まず、最大検出部３２２ａは、ＲＧＢの信号値を比較し、信号値が最も高い色を基準色として検出する。そして、基準色に属する減算器に０を出力し、追従色に属する減算器３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄに、基準色の信号値を出力する。
【００６２】
例えば、Ｂ画像は撮像面上で焦点が合っているが、屈折率の違いからＧ画像は撮像面よりレンズに遠い側に合焦点があり、Ｒ画像はＧ画像よりさらに遠い側に合焦点がある場合を挙げると、図１７（ａ）のように軸上色収差が生じる。このとき、面積はＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像の順に大きくなり、信号値のピーク値はＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像の順に小さくなる。この場合、最大検出部３２２ａは、焦点の合っているＢを基準色とし、Ｇに属する減算器３２２ｃおよびＲに属する減算器３２２ｄにＢの信号値を出力する。ここで、最大検出部３２２ａによって検出された基準色の信号値をＨＦＭとする。
【００６３】
減算器３２２ｂは、数式１１に基づいて差分ＤＦＲを導出し、減算器３２２ｃは、数式１２に基づいて差分ＤＦＧを導出し、減算器１２２ｄは、数式１３に基づいて差分ＤＦＢを導出する。
ＤＦＲ＝｜ＨＦＲ｜−｜ＨＦＭ｜    …（数式１１）
ＤＦＧ＝｜ＨＦＧ｜−｜ＨＦＭ｜    …（数式１２）
ＤＦＢ＝｜ＨＦＢ｜−｜ＨＦＭ｜    …（数式１３）
ここでは、ＨＦＭがＨＦＲ、ＨＦＧ、ＨＦＢの最大値となるので、差分ＤＦＲ、ＤＦＧ、ＤＦＢは、０以下となり、後段で強調処理が為されるように当該係数が決定される。なお、基準色に関する減算では、差分は０となるので、第１の実施形態におけるＧ同様、基準色に関しては後段でも何らの処理が行われない。
【００６４】
また、本実施形態では、上記のように差分ＤＦＲ、ＤＦＧ、ＤＦＢが必ず０以下となるので、係数生成部３２２ｅ、３２２ｆ、３２２ｇは、図１１に示した推移の左半分のみを利用することとなる。したがって、係数生成部３２２ｅは、差分ＤＦＲを用い、数式１４に基づいて、係数ＷＫＲを導出し、係数生成部３２２ｆは、差分ＤＦＧを用い、数式１５に基づいて、係数ＷＫＧを導出し、係数生成部３２２ｇは、差分ＤＦＢを用い、数式１６に基づいて、係数ＷＫＢを導出する。
ＷＫＲ＝０                            （        ＤＦＲ<−ＴＨ）
ＷＫＲ＝ＤＦＲ／（２×ＴＨ）＋０．５  （−ＴＨ≦ＤＦＲ≦０    ）
…（数式１４）
ＷＫＧ＝０                            （        ＤＦＧ<−ＴＨ）
ＷＫＧ＝ＤＦＧ／（２×ＴＨ）＋０．５  （−ＴＨ≦ＤＦＧ≦０    ）
…（数式１５）
ＷＫＢ＝０                            （        ＤＦＢ<−ＴＨ）
ＷＫＢ＝ＤＦＢ／（２×ＴＨ）＋０．５  （−ＴＨ≦ＤＦＢ<  ＴＨ）
…（数式１６）
かかる数式１４〜１６を用いると、基準色の係数は０．５に固定されることとなる。
【００６５】
こうして、差分ＤＦＲ、ＤＦＧ、ＤＦＢに基づいて、係数ＷＫＲ、ＷＫＧ、ＷＫＢを０〜０．５の範囲で推移させ、強調処理を遂行させることができる。そうすると、図１７（ｂ）のように、ＲＧＢ各色成分の画像の面積および信号値分布が、焦点が合った状態でほぼ一致し、白色の被写体像が得られる。すなわち、軸上色収差が適切に補正される。
【００６６】
以上、説明した軸上色収差補正装置１００や軸上色収差補正方法によれば、特性導出部１２０によってＲＧＢそれぞれの画像信号の状態を把握し、その状態に応じて、基準色の信号特性に、基準色以外の色である追従色の信号特性が近づくように、強調処理や抑圧処理を適切に行うことで、画像上のいずれの領域であっても、各色の軸上色収差を良好に補正することが可能となる。
【００６７】
また、従来、Ｂ画像およびＲ画像のみを対象として強調処理が行われていたので、たとえＧ画像の焦点が合っていなかったとしても、Ｇ画像が補正されることはなかった。第２の実施形態の軸上色収差補正装置３００によれば、焦点が合っている色を基準色とし、他の追従色の信号特性を基準色の信号特性に近づくように強調処理するため、適切に軸上色収差を補正するとともに、各色の焦点が合った状態に補正することが可能となる。
【００６８】
さらに、コンピュータを軸上色収差補正装置１００、３００として機能させる軸上色収差補正プログラムや、その軸上色収差補正プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
【００６９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７０】
なお、本明細書の軸上色収差補正方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、軸上色収差を有するレンズを通じて生成された画像を補正する軸上色収差補正装置および軸上色収差補正方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１００  …軸上色収差補正装置
１１０  …信号取得部
１２０（１２０ｒ、１２０ｇ、１２０ｂ）  …特性導出部
１２２、３２２  …係数決定部
１２４（１２４ｒ、１２４ｇ、１２４ｂ）  …信号値加工部
【図２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図３】
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【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１７】
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