[发明专利]图像拾取装置、图像处理装置、图像处理方法

说明书

提供了图像拾取装置、图像处理装置、图像处理方法。一种图像拾取装置包括获得原始图像的图像拾取元件；存储单元，存储根据图像拾取条件和原始图像中的位置而不同的第一光学传递函数以及图像恢复滤波器或者被设计为产生第二光学传递函数的函数；数据获得单元，当光圈值小于预定值时所述数据获得单元获得第一光学传递函数，以及当所述光圈值不小于预定值时，所述数据获得单元获得图像恢复滤波器或者基于被设计为产生第二光学传递函数的函数而产生的第二光学传递函数；滤波器产生单元，其基于第一或者第二光学传递函数产生图像恢复滤波器；和图像处理单元，其通过使用图像恢复滤波器来产生恢复图像。

本申请是申请日为2014年1月27日、申请号为201480006261.2、名称为“图像拾取装置、图像处理装置、图像处理方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及能够根据原始图像产生恢复图像的图像拾取装置和图像处理装置。

背景技术

由图像拾取装置获得的原始图像由于其中包含的图像模糊分量而劣化，这些图像模糊分量是由在图像拾取光学系统中发生的不利影响所引起的。这些不利影响包括各种类型的像差，诸如球面像差、彗形像差、场弯曲、像散以及光衍射。由这些类型的像差所引起的这种图像模糊成分的存在指的是，当从一点发射的光束不遭受任何像差或者衍射时，该光束不能会聚到另一点，而是细微地围绕该另一点扩散。这种细微扩散分布被以点扩散函数(PSF)表示。

通过PSF的傅里叶变换获得的光学传递函数(OTF)是关于像差的频率分量信息并且被以复数表示。分别地，OTF的绝对值(即，幅度分量)被称为“调制传递函数”(MTF)，并且相位分量被称为“相位传递函数”(PTF)。调制分量MTF和相位分量PTF分别是由像差所引起的图像劣化的幅度分量以及相位分量的频率特性，并且被以下面的表达式表示，其中相位分量被定义为相位角。

PTF＝tan^-1(Im(OTF)/Re(OTF))

在这个表达式中，符号Re(OTF)和Im(OTF)分别表示OTF的实部和虚部。如上所述，因为图像拾取光学系统的OTF使得图像的幅度分量和相位分量劣化，所以，如在彗形像差的情况下所见的，对象的每个点在劣化图像中不对称地模糊。在形成图像的位置由于取决于每个光波长的形成比率的差异而偏移，并且例如根据图像拾取装置的谱特性所形成的图像被获得作为RGB颜色分量的情况下，发生放大倍率的色差。这指的是R、G和B分量的成像位置彼此偏移，导致取决于波长的每个颜色分量的成像位置偏移，即，由于相移导致的图像扩散。

作为校正幅度分量MTF和相位分量PTF的劣化的方法，已知使用关于图像拾取光学系统的OTF的信息进行校正。该方法一般被称为图像恢复或者图像重构。相应地，其中通过使用关于图像拾取光学系统的OTF的信息来校正劣化的拍摄的图像的处理在下文中被称为“图像恢复处理”。作为一种图像恢复方法，已知相对于输入图像将光学传递函数(OTF)的逆特性与图像恢复滤波器进行卷积的方法，在后面将描述该方法。

对恢复图像的有效使用需要获得关于图像拾取光学系统的OTF更准确的信息。典型的图像拾取光学系统的OTF根据像高(图像中的位置)而极大地不同。另外，因为OTF是由复数表示的二维数据，所以OTF具有实部与虚部。当将针对包括三种颜色分量(即，红(R)、绿(G)和蓝(B))的彩色图像执行图像恢复处理时，由以下表达式表示具有单个像高的OTF数据：垂直方向的抽头数×水平方向的抽头数×2(实部/虚部)×3(RGB)。在该表达式中，“抽头数”指的是OTF数据的垂直和水平尺寸。针对包括像高、F数(光圈值)、变焦(焦距)和物距的图像拾取条件的所有项目而保持的这些抽头数导致大的数据量。为了改变取决于图像中的位置的恢复特性，希望不是以批方式在频空间中执行图像恢复处理，而是在切换恢复滤波器的同时在实空间中执行图像恢复处理。