[发明专利]图像处理方法、图像处理装置和图像拾取装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种执行图像的图像恢复处理的图像处理方法。

背景技术

通过图像拾取装置获得的图像（拍摄图像）包含由图像拾取光学系统的各像差（诸如球面像差、彗形像差、畸变或像散）引起的图像的模糊分量，因此它劣化。由这样的像差引起的图像的模糊分量指的是从物体的一个点发射的光束尽管当任何像差不存在而且衍射的任何影响也不存在时理想上应该再次会聚在成像平面上的一个点上，但是它实际上是扩散的，这用点扩散函数（PSF）表示。

通过执行傅里叶变换而获得的光学传递函数（OTF）是像差的频率分量信息，它用复数表示。光学传递函数OTF的绝对值（即，振幅分量）被称为MTF（调制传递函数），相位分量被称为PTF（相位传递函数）。振幅分量MTF和相位分量PTF分别是由像差引起的图像劣化的振幅分量和相位分量的频率特性，相位分量通过以下表达式被表示为相位角。

PTF=tan^-1(Im(OTF)/Re(OTF))

在该表达式中，Re(OTF)和Im(OTF)分别指示光学传递函数OTF的实部和虚部。因此，图像拾取光学系统的光学传递函数OTF使图像的振幅分量MTF和相位分量PTF劣化，因此，当它具有彗形像差时，劣化图像处于物体的每个点不对称地模糊的状态。因为成像位置由于对于每个光波长的成像倍率的差异而偏移并且它根据图像拾取装置的光谱特性被获得作为例如RGB中的颜色分量，所以产生倍率的色差。因此，成像位置在RGB之间偏移，因此，成像位置对于波长的偏移（即，由相移引起的图像的扩散）也在每个颜色分量中产生。

作为校正振幅分量MTF和相位分量PTF的劣化的方法，使用图像拾取光学系统的光学传递函数OTF的信息来执行校正的方法是已知的。该方法被称为图像恢复（image restoration）或图像复原（image recovery），以下，使用图像拾取光学系统的光学传递函数（OTF）的信息来校正图像劣化的处理被称为图像恢复处理。如以下详细所述的，作为图像恢复方法之一，将具有光学传递函数（OTF）的逆特性的图像恢复滤波器与输入图像进行卷积的方法是已知的。

为了有效地使用图像恢复，必需获得更精确的图像拾取光学系统的OTF信息。图像拾取光学系统的一般OTF根据图像高度（图像的位置）显著地变化。此外，光学传递函数OTF是二维数据，因为它是复数，所以它包含实部和虚部。另外，当对具有RGB的三个颜色分量的彩色图像执行图像恢复处理时，用于一个图像高度的OTF数据是垂直方向上的抽头数量（tap number）×水平方向上的抽头数量×2（实部和虚部）×3（RGB）。抽头数量是指垂直方向和水平方向上的OTF数据的大小。如果这些相对于所有图像拾取条件（诸如图像高度、F数（光圈）、变焦（焦距）、物距）被存储，则数据量庞大。

日本专利公开No.2010-56992公开了存储用于校正图像劣化的滤波器系数以执行图像处理的技术。然而，因为依赖于画面中的位置的恢复滤波器是必要的，所以数据量庞大。日本专利公开No.2004-241991公开了下述方法，该方法获得用于校正倍率的色差的距光学中心的距离，并且将该距离代入三次函数中以计算R分量和B分量的校正移动量，从而确定根据画面中的位置的校正量，但是它不是图像恢复技术。

然而，因为图像恢复滤波器是二维数据，所以依赖于图像位置的图像恢复滤波器不是仅根据距光学中心（图像中心或图像拾取光学系统的光轴）的距离来确定的，并且旋转是必要的。因此，日本专利公开No.2004-241991的方法不能应用于图像恢复处理。此外，因为图像恢复滤波器的系数在抽头之间略有不同，所以滤波器系数的值显著收缩（collapse），并且不能获得图像恢复处理的效果。

发明内容

本发明提供一种能够在减少图像恢复处理所需的信息量的同时以高精度执行图像恢复处理的图像处理方法、图像处理装置、图像拾取装置和非暂态计算机可读存储介质。

作为本发明的一方面的图像处理方法执行图像的图像恢复处理，所述图像处理方法包括以下步骤：使用依赖于所述图像的图像拾取条件的系数数据，产生依赖于所述图像的位置的多个第一光学传递函数；通过围绕所述图像的中心或围绕图像拾取光学系统的光轴旋转第一光学传递函数来产生多个第二光学传递函数；基于第一光学传递函数和第二光学传递函数来产生图像恢复滤波器；以及使用所述图像恢复滤波器来执行所述图像的图像恢复处理。