[发明专利]图像处理装置、图像处理方法和图像拾取装置

说明书

技术领域

本发明涉及执行图像的图像恢复（restoration）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（拍摄的图像）包含由图像拾取光 学系统的诸如球面像差、彗形像差、畸变或像散的各像差导致的图像 的模糊成分，并因此它被劣化。由这样的像差导致的图像的模糊成分 意味着：当不存在任何像差并且也不存在任何衍射影响时，尽管从物 体的一个点发射的光束理想地应被重新收集于成像面上的一个点上， 但是它实际上却被扩展，这由点扩展函数（point spread function,PSF） 表示。

通过执行傅立叶变换获得的光学传递函数（OTF）是像差的频率 分量（frequency component）信息，并且它由复数表示。光学传递函 数OTF的绝对值即振幅分量（amplitude component）被称为MTF（调 制传递函数），并且相位分量被称为PTF（相位传递函数）。振幅分 量MTF和相位分量PTF分别是由像差导致的图像劣化的振幅分量和 相位分量的频率特性，并且相位分量由下式表示为相位角。

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

在式中，Re（OTF）和Im（OTF）分别指示光学传递函数OTF 的实部和虚部。由此，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，因此劣化的图像处于物体的 各点由于其具有彗形像差而被不对称地模糊的状态。由于成像位置被 各光波长的成像倍率的差偏移，并且它根据图像拾取装置的分光 （spectroscopic）特性作为例如RGB的颜色分量被获得，因此产生倍 率色差。

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的信息执行校正的方法是已知 的。该方法被称为图像恢复或图像复原，并且，以下，使用图像拾取 光学系统的光学传递函数（OTF）的信息校正图像的劣化的处理被称 为图像恢复处理。如下面详细描述的那样，作为图像恢复的方法中的 一种，用输入图像卷积（convoluting）具有光学传递函数（OTF）的 逆特性的图像恢复过滤器（filter）的方法是已知的。

为了有效地执行图像恢复处理，需要精确地获得图像拾取光学系 统的光学传递函数OTF。作为获得光学传递函数OTF的方法，例如， 它可通过基于图像拾取光学系统的设计值信息的计算被获得，如果该 信息被提供的话。作为替代方案，也可通过拍摄点光源的图像以对其 强度分布执行傅立叶变换来获得它。

图像拾取光学系统的光学传递函数OTF一般根据图像高度（图像 的位置）而变动。因此，为了以高的精度执行图像的图像恢复处理， 需要使用基于各图像高度的光学传递函数OTF的变动所产生的适当 的图像恢复过滤器。当图像恢复的特性根据图像的位置而改变时，优 选图像恢复处理在实空间中切换图像恢复过滤器的同时被执行，而不 是在频率空间中被集体地执行。日本专利公开No.2007-183842公开了 提供用于调整恢复图像的恢复程度的调整参数以连续地改变恢复图像 的恢复程度的配置。

但是，根据图像拾取条件，对于图像的至少一部分，存在光学传 递函数的振幅分量MTF在图像拾取元件的尼奎斯特（Nyquist）频率 的范围中变为零的情况。以下，这被称为退化（degradation），并且 发生退化的频率被称为退化频率。作为退化的原因，存在像差、衍射 或手抖动等。由于与退化频率有关的信息不被传递（不被拍摄），因 此，不能在退化频率执行图像恢复处理。另外，当仅在退化频率以外 的频率执行图像恢复处理时，在图像的边缘部分处产生振铃 （ringing）。结果，不能获得高质量的恢复图像。

在日本专利公开No.2007-183842的配置中，恢复程度的调整是可 能的。但是，日本专利公开No.2007-183842的配置使得用户能够仅改 变恢复程度，并且，依赖于光学系统（光学传递函数）的频率特性的 适当的参数不被自动地确定。并且，由于它不根据退化频率调整恢复 程度，因此，不能适当地恢复由存在退化的光学系统所导致的差异图 像。

发明内容

本发明提供能够执行适当的图像恢复处理的图像处理装置、图像 处理方法、图像拾取装置和非暂态（non-transitory）计算机可读存储 介质。