JP2013118598A - 撮像装置のシェーディング補正方法、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な条件下におけるシェーディングの補正に有利な技術を提供すること。
【解決手段】撮像装置の画像のシェーディングの補正方法であって、第１条件において前記撮像装置とは異なる他の撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第１画像信号、前記第１条件とは異なる第２条件において前記他の撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第２画像信号、及び前記第１条件において前記撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第３画像信号を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した第１乃至第３画像信号に基づいて、前記第２条件において前記撮像装置を用いて撮像した被写体の画像の補正処理を行う補正工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置のシェーディング補正方法、及び撮像装置に関する。

撮像装置は、撮像した画像のシェーディングを撮像装置の内部において補正しうる。特許文献１によると、撮像装置のそれぞれについて、シェーディングに関する固有の情報を色ごとに予め取得し、撮像装置のそれぞれは、撮像の際にはこの固有の情報にしたがってシェーディングの補正を行う。

特開２００８−１７７７９４号公報

撮像装置は、光学系、動作環境、動作モード等の異なる様々な条件下において使用されうる。しかしながら、特許文献１によると、撮像装置のそれぞれのシェーディングに関する固有の情報を、複数の条件のそれぞれについて全て取得する必要がある。様々な条件に対応した撮像装置を提供することを考えた場合、取得するべき情報の量及びその工数は膨大なものとなりうる。

また、画素領域を同じ条件で設計しても、製造時のエッチング、加工等のプロセスばらつきにより、画素の開口寸法、カラーフィルタの厚さ等のばらつきが生じる。その結果、画素領域全面において均一な受光特性を持たせることが困難となり、局所的な色むら、あるいは広範囲にわたっての色シェーディングが発生しうる。また、さらに、画素領域内のばらつきばかりでなく、撮像素子ごとにもばらつきが生じるので、撮像素子固有の色むらや色シェーディングも、撮像素子ごとにばらつき、異なりうる。また、それらの撮像素子がカメラに組みこまれた後は、光学系（レンズの種類、絞り値、瞳距離、ズーム位置、ＩＲカットフィルタの種類）の条件ごとの色むらや色シェーディングがさらに加わる。その結果、最終的な色むらや色シェーディングは、撮像装置ごとに異なりうる。また、同じ撮像装置であっても、撮影条件ごとに色むらや色シェーディング特性が異なりうる。

本発明の目的は、様々な条件下におけるシェーディングの補正に有利な技術を提供することにある。

本発明の一つの側面は、撮像装置の画像のシェーディングの補正方法にかかり、第１条件において前記撮像装置とは異なる他の撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第１画像信号、前記第１条件とは異なる第２条件において前記他の撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第２画像信号、及び前記第１条件において前記撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第３画像信号を取得する取得工程と、前記取得工程で取得した第１乃至第３画像信号に基づいて、前記第２条件において前記撮像装置を用いて撮像した被写体の画像の補正処理を行う補正工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、様々な条件下におけるシェーディングの補正に有利な技術を提供することができる。

一様な輝度分布の領域を撮像したときに取得される画像信号の記号の対応を説明する図。 条件Ｌ１及びＬｊにおいて撮像装置１を用いた撮像した実測画像のＲＢ色空間ベクトル成分を示す図。 条件Ｌ１及びＬｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した実測画像のＲＢ色空間ベクトル成分を示す図。 撮像装置１を用いて撮像した実測画像の条件Ｌ１とＬｊとの差分ベクトル成分を説明する図。 条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した場合のベクトル成分を算出した結果を示す図。 条件Ｌｊにおける撮像装置ｉのシェーディング特性の例を説明する図。 条件Ｌｊにおける撮像装置ｉのシェーディング特性の例を規格化した図。 規格化されたシェーディング特性の色比を示す図。 条件Ｌ１及びＬｊにおける撮像装置１の色比（Ｒ／Ｇ）シェーディング特性を示す図。 撮像装置１の色比（Ｒ／Ｇ）シェーディング特性の条件Ｌ１とＬｊとの差分情報を示す図。 条件Ｌｊにおける撮像装置ｉの色比シェーディング特性を算出した結果を示す図。 条件Ｌｊにおける撮像装置ｉのシェーディング補正関数を示す図。 シェーディング特性を取得するフローチャートを説明する図。 撮像システムの一例を説明する図。

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、複数の条件Ｌ１乃至Ｌｎの中から任意に選択された条件において、複数の撮像装置１乃至ｍの中から任意に選択された撮像装置を用いて撮像した画像のシェーディングを補正する場合について考える。条件Ｌ１乃至Ｌｎは、例えば、光学系の設定条件を含み、撮像装置１乃至ｍのそれぞれを用いて撮影するときの条件に対応しうる。具体的には、例えば、撮像装置１乃至ｍのレンズの種類、絞り値、瞳距離、レンズ位置、及びＩＲカットフィルタの種類を含み、さらには、光源の種類も含みうる。

以下、図１乃至５を参照しながら、本実施形態のシェーディングの補正方法を説明する。本実施形態のシェーディングの補正方法は、取得工程及び補正工程を含みうる。取得工程は、後述の補正工程に先立って、例えば、少なくとも３つの画像信号を予め取得する工程である。図１は、条件Ｌ１乃至Ｌｎにおいて撮像装置１乃至ｍを用いて撮像した画像信号のそれぞれを示した表である。列方向に撮像装置１乃至ｍ（ＳＰＬ＃）を示し、行方向に条件Ｌ１乃至Ｌｎ（Ｌ＃）を示す。まず、撮像装置１乃至ｍの中から、比較基準となりうる撮像装置（例えば、撮像装置１）、及びシェーディングの補正対象となる撮像装置（例えば、撮像装置ｉ）がそれぞれ選択されうる。ここでは、比較基準となりうる撮像装置として撮像装置１を選択したが、撮像装置１乃至ｍの中から任意に選択されてよい。また、シェーディングの補正対象となる撮像装置ｉは、その他の撮像装置２乃至ｍの中から選択されうる。また、条件Ｌ１乃至Ｌｎの中から、比較基準となりうる第１条件、及びシェーディングの補正対象となる画像が撮像される第２条件がそれぞれ選択されうる。第１条件としては、例えば、本実施形態においては条件Ｌ１が選択されうる。これは、特定の条件に限定されるわけではなく、所定の画像信号を取得するための基準となればよく、例えば、撮像装置１乃至ｍの検査工程において最適かつ標準的な条件でよい。第２条件としては、例えば、条件Ｌｊが、その他の条件Ｌ２乃至Ｌｎの中から選択されうる。

取得工程では、上記条件Ｌ１及びＬｊにおいて撮像装置１及びｉを用いて、例えば、少なくとも３つの画像信号を取得しうる。第１画像信号として、第１条件（ここでは、条件Ｌ１）において撮像装置１を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１を取得しうる。第２画像信号として、第２条件（ここでは、条件Ｌｊ）において撮像装置１を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃｊ_ＳＰＬ１を取得しうる。第３画像信号として、第１条件（ここでは、条件Ｌ１）において撮像装置ｉを用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉを取得しうる。

次に、補正工程について述べる。補正工程は、前述の取得工程によって得られた第１乃至第３画像信号（Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１、及びＣ１_ＳＰＬｉ）に基づいて、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像の補正処理を行いうる工程である。即ち、条件Ｌｊにおける撮像装置ｉのシェーディング特性を予め取得することなく、画像のシェーディングの補正がなされうる。

この補正工程は、例えば、算出工程及び演算工程を含みうる。算出工程は、前述の取得工程によって得られた画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１、及びＣ１_ＳＰＬｉに基づいて、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときに取得されうる第４画像信号Ｃｊ_ＳＰＬｉを算出する工程である。画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１、及びＣ１_ＳＰＬｉのそれぞれは、一様な輝度分布の領域を撮像して得られうるシェーディング特性である。算出工程では、これらのシェーディング特性を用いて、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いたときのシェーディング特性を算出しうる。演算工程は、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像のシェーディングの補正を、算出工程において得られたシェーディング特性を用いた演算処理によって行う工程である。これらの工程の具体的な方法の一つを、以下に例示する。

まず、算出工程について述べる。例えば、条件Ｌ１及びＬｊにおいて撮像装置１を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１及びＣｊ_ＳＰＬ１について、これらの差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１が得られる（第１工程）。したがって、
Ｃｊ_ＳＰＬ１＝Ｃ１_ＳＰＬ１＋ΔＤｊ_ＳＰＬ１ ・・・式（１）
である。

同様にして、条件Ｌ１及びＬｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉ及びＣｊ_ＳＰＬｉについても、
Ｃｊ_ＳＰＬｉ＝Ｃ１_ＳＰＬｉ＋ΔＤｊ_ＳＰＬｉ ・・・式（２）
が得られうる。撮像装置１乃至ｍ（撮像装置ｉを含む）のそれぞれは同じ設計条件にしたがったものであるが、技術背景に述べたとおり、個々のシェーディング特性はそれぞれ異なりうる。しかし、任意の撮像装置ｉについて、条件Ｌ１とＬｊとの差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬｉを構成する要素は、およそ一定となりうることを発明者は実験結果より見出した。即ち、任意のｊ（ｊ＝１〜ｎ）について、以下の式が成立しうる。
ΔＤｊ_ＳＰＬ１≒・・・≒ΔＤｊ_ＳＰＬｉ≒・・・≒ΔＤｊ_ＳＰＬｎ ・・・式（３）
ここで、式（２）と式（３）より、
Ｃｊ_ＳＰＬｉ≒Ｃ１_ＳＰＬｉ＋ΔＤｊ_ＳＰＬ１＝Ｃｊ_ＳＰＬｉ’ ・・・式（４）
である。ここで、Ｃｊ_ＳＰＬｉ’は、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときに取得されうる画像信号である。このように、画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉと差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１とを加算することによって画像信号Ｃｊ_ＳＰＬｉ’を算出することができ、条件Ｌｊにおける撮像装置ｉのシェーディング特性が算出されうる（第２工程）。

ここで、以上の説明においては、画像信号を記号Ｃで記したが、例えば、画像信号が複合色を有する場合（カラーの場合）は、グラスマンの法則にしたがって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の色要素ごとの画像信号に分けて考えることができる。例えば、任意の光Ｃは、光の色空間（Ｒ、Ｇ、及びＢの３次元座標）のベクトル成分の和によって表すことができ、Ｃ＝α×Ｒ＋β×Ｇ＋γ×Ｂと表現できる。ここで、α、β、γは任意の定数である。また、以上の説明において、ベクトル成分（Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬｉ等）は、撮像装置１乃至ｍがそれぞれ備える複数の画素のそれぞれについて定義されうる。画素領域における任意の画素の位置を（ｘ，ｙ）とすると、Ｃ１_ＳＰＬ１は、Ｃ１_ＳＰＬ１（ｘ，ｙ）と表わされうる。ここでは、説明の簡易化のため、画素領域の一つの画素について着目して、単にＣ１_ＳＰＬ１と表した。他の記号についても同様である。以下の説明においても同様である。

ここで、実測結果を用いて、式（４）について検討する。ここでは、条件Ｌ１をレンズの瞳距離８０ｍｍとし、条件Ｌｊをレンズの瞳距離５６ｍｍとし、対象物に一様輝度の光を照射する光源を用意した。図２（ａ）は、例えば、Ｃ１_ＳＰＬ１について、横軸を青の色要素の光ベクトル成分（Ｂ）、縦軸を赤の色要素の光ベクトル成分（Ｒ）として、２次元ベクトル座標によって表した実測結果の図である。図２（ａ）の中に示すプロットのそれぞれは、画素領域における複数の画素のそれぞれについてのベクトル成分に対応している。即ち、これらのプロットのそれぞれが散乱していることが、撮像装置１にシェーディングがあることを示している。同様にして、図２（ｂ）は、Ｃｊ_ＳＰＬ１について表し、図３（ａ）は、Ｃ１_ＳＰＬｉについて表し、図３（ｂ）は、Ｃｊ_ＳＰＬｉについて表す。例えば、Ｃ１_ＳＰＬ１とＣ１_ＳＰＬｉとを比較して分かるように、撮像装置１と撮像装置ｉとでは、同じ条件Ｌ１においても画像信号が異なり、それぞれ異なるシェーディング特性を有している。図４は、差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１（差分ベクトル成分）について表した図である。ここで、式（４）にしたがって算出した画像信号Ｃｊ_ＳＰＬｉ’を求めると、図５のようなベクトル成分になり、図３（ｂ）に示す実測結果の画像信号Ｃｊ_ＳＰＬｉとほぼ一致しうる。このことは、条件Ｌｊにおける撮像装置ｉのシェーディング特性が、Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１、及びＣ１_ＳＰＬｉに基づいて、高い精度で予想されうることを示す。

算出工程の後、演算工程では、算出工程において算出されたシェーディング特性に基づいて、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像のシェーディングの補正が行われうる。例えば、まず、算出工程において算出されたシェーディング特性に基づいて、画像のシェーディングを補正するための関数（以下、単に「補正関数」という）が生成されうる（第３工程）。これは、例えば、算出されたシェーディング特性の逆関数を補正関数として、色ごとに取得してもよい。この補正関数は、例えば、上記のように色空間におけるベクトル成分で考えた場合は、そのスカラー量と所定値との比から求めた逆関数とすることも可能である。この所定値は、例えば、画素領域における任意の座標における出力値で規格化した値を用いてもよい。その後、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像に、この補正関数を乗ずることによって、シェーディングの補正がなされうる（第４工程）。

以上の説明においては、条件Ｌ１乃至Ｌｎとして、光学系の設定条件を変更した場合を例示した。条件Ｌ１乃至Ｌｎは、動作環境（例えば、温度、及び湿度）、動作モード（例えば、風景モード、夜景モード、及びポートレートモードのような撮影モード）等も含みうる。従来は、撮像時の条件Ｌｊ（Ｌ１乃至Ｌｎのいずれか）について、撮像装置ｉのシェーディングに関する固有の情報（本実施形態では、Ｃｊ_ＳＰＬｉ）を予め撮像することによって取得する必要があった。本発明では、他の撮像装置１固有の基本情報（Ｃ１_ＳＰＬ１）、撮像装置１の撮像時の情報（Ｃｊ_ＳＰＬ１）、及び撮像装置ｉ固有の基準情報（Ｃ１_ＳＰＬｉ）用いて、シェーディングの補正に必要な情報（Ｃｊ_ＳＰＬｉ’）が生成されうる。本実施形態においては、Ｃ１_ＳＰＬ１及びＣｊ_ＳＰＬ１より、撮像時における基準情報からの差分ΔＤｊ_ＳＰＬ１が補助的な情報として算出され、Ｃ１_ＳＰＬｉに加算されてＣｊ_ＳＰＬｉ’が生成された。即ち、本発明によると、撮像装置ｉのシェーディングに関する固有の情報（Ｃｊ_ＳＰＬｉ）を直接的に撮像して取得することなく、シェーディングの補正がなされうる。したがって、様々な条件下におけるシェーディングの補正が有利になされうる。

＜第２実施形態＞
図６乃至１２を参照しながら、第２実施形態のシェーディングの補正方法を説明する。以下に述べるように、色要素の比（以下、単に「色比」という）を用いて、画像のシェーディングの補正を行うこともできる。まず、第１実施形態と同様にして、取得工程において、条件Ｌ１及びＬｊにおいて撮像装置１及びｉを用いて、例えば、少なくとも３つの画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１及び、Ｃ１_ＳＰＬｉを取得しうる。本実施形態においては、条件Ｌ１は、焦点距離５０ｍｍの開放絞り値１.４のレンズについてＦ値が５．６とする。また、条件Ｌｊは、焦点距離５０ｍｍの開放絞り値１.４のレンズについてＦ値が２．８とする。

以下では、条件Ｌｊにおいて撮像装置１を用いた場合について述べるが、条件Ｌ１の場合も同様である。まず、図６は、画像信号Ｃｊ_ＳＰＬ１についての光の色要素ごとのシェーディング特性を示す。横軸は、画素領域の座標（ｘ，ｙ）における水平方向の位置ｘを表す。縦軸は、その座標ｘに対応する画素における色要素（Ｒ、Ｇ、及びＢ）ごとの出力値を表す。横軸は、ここでは、画素領域内の水平方向の位置ｘを表すが、垂直方向の位置ｙについても同様に考えてよい。シェーディング特性は、図６に例示されるように、画素領域の中央に対して凸状になることが多いが、凹状になることもある。次に、例えば、色要素ごとの出力値を規格化したシェーディング特性が求められうる。本実施形態では、図７に例示されるように、画素領域の中央の画素の出力値を基準として規格化した。その後、図８に例示されるように、画像信号についての色比シェーディング特性Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬ１、及びＢ／Ｇｊ_ＳＰＬ１が求められうる。

画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１についても、同様にして、色比シェーディング特性Ｒ／Ｇ１_ＳＰＬ１、及びＢ／Ｇ１_ＳＰＬ１が得られうる。図９は、条件Ｌ１と条件Ｌｊのそれぞれについて、色比シェーディング特性Ｒ／Ｇ１_ＳＰＬ１及びＲ／Ｇｊ_ＳＰＬ１を示す。また、Ｂ／Ｇ１_ＳＰＬ１及びＢ／Ｇｊ_ＳＰＬ１についても同様の説明となるので、図を省略する。同様にして、画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉについても、色比シェーディング特性Ｒ／Ｇ１_ＳＰＬｉ、及びＢ／Ｇ１_ＳＰＬｉが得られうる。このように、第１実施形態の取得工程の後に、色比シェーディング特性がそれぞれ求められてから、算出工程及び演算工程を含みうる補正工程がなされてもよい。

算出工程においては、色比シェーディング特性についての条件Ｌ１と条件Ｌｊとの差分情報が算出されうる。即ち、図１０に例示されるように、差分情報ΔＤ_Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬ１＝Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬ１−Ｒ／Ｇ１_ＳＰＬ１が得られうる。また、ΔＤ_Ｂ／Ｇｊ_ＳＰＬ１についても同様の説明となるので、図を省略する。

演算工程では、算出工程において算出された結果に基づいて、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像のシェーディングの補正が行われうる。これは、例えば、算出された色比シェーディング特性の逆関数を補正関数として取得してもよい。即ち、式（４）にしたがって、図１１に例示されるように、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いたときの色比シェーディング特性Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬｉ’及びＢ／Ｇｊ_ＳＰＬｉ’が算出されうる。したがって、図１２に例示されるように、（１／（Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬｉ’））を補正関数Ｋ_Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬｉとすればよい。同様にして、（１／（Ｂ／Ｇｊ_ＳＰＬｉ’））を補正関数Ｋ_Ｂ／Ｇｊ_ＳＰＬｉとすればよい。

その後、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像に、この補正関数を乗算処理することによって、シェーディングの補正がなされうる。例えば、条件Ｌｊにおいて撮像装置ｉを用いて撮像した被写体の画像を、色要素（Ｒ、Ｇ、及びＢ）ごとに、それぞれＸｊ_ＳＰＬｉ、Ｙｊ_ＳＰＬｉ、及びＺｊ_ＳＰＬｉとする。これらの被写体の画像信号も、同様の手順によって規格化されて、色比による画像情報Ｘ／Ｙｊ_ＳＰＬｉ、及びＺ／Ｙｊ_ＳＰＬｉが取得されうる。このとき、Ｘ／Ｙｊ_ＳＰＬｉは、（Ｘ／Ｙｊ_ＳＰＬｉ）×Ｋ_Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬｉと乗算処理されることによって、シェーディングの補正がなされうる。また、Ｚ／Ｙｊ_ＳＰＬｉについても同様に、（Ｚ／Ｙｊ_ＳＰＬｉ）×Ｋ_Ｂ／Ｇｊ_ＳＰＬｉとすればよい。以上のようにして、様々な条件下におけるシェーディングの補正が有利になされうる。

以上の説明において使用された記号は、画素領域における任意の画素の位置を（ｘ，ｙ）とすると、例えば、Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬ１は、Ｒ／Ｇｊ_ＳＰＬ１（ｘ，ｙ）と表わされうる。ここでは、説明の簡易化のため、画素領域の一つの画素について着目して、単にＲ／Ｇｊ_ＳＰＬ１と表した。その他の記号についても同様である。また、一般に、色シェーディングの変化は、画素ピッチに比べて緩やかに変化しうる。したがって、画素領域を複数のブロックに分け、ブロックごとに上記のシェーディングの補正がなされてもよい。この場合、取得工程において予め取得されうる情報の量や、算出工程及び演算工程の工数を低減することが可能である。また、対称性を有する（例えば、同心円状の）シェーディング特性が期待される場合も、同様にして、水平又は垂直方向について上記の処理がなされるなど、工数を低減することが可能である。また、本実施形態においては、色比を用いて画像のシェーディングの補正を行う場合を述べたが、色要素（Ｒ、Ｇ、及びＢ）ごとに規格化された出力値のそれぞれを用いて行われてもよい。

＜第３実施形態＞
本発明は、例えば、条件Ｌ１乃至Ｌｎにおける撮像装置１乃至ｍのシェーディングについて網羅的に検査する場合にも効果的である。検査工程の具体的な内容を、例えば、第２実施形態のように、色比を用いて画像のシェーディングの補正を行う場合について、図１及び１３を参照しながら述べる。

取得工程において、条件Ｌ１において撮像装置１乃至ｍを用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１乃至Ｃ１_ＳＰＬｍを取得しうる。これは、図１３（ａ）に例示される手順にしたがってなされうる。Ｓ１０１では、一様輝度の光源が用意されうる。Ｓ１０２では、予め、撮像の条件が条件Ｌ１に設定されうる。Ｓ１０３では、撮像装置ｉ（ｊは、ここでは、１乃至ｍのいずれか）について、条件Ｌ１において一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉが、順に取得されうる。Ｓ１０４では、Ｓ１０３において得られた結果のそれぞれを用いて、例えば、ここでは色比シェーディング特性が求められうる。以上により、Ｃ１_ＳＰＬ１乃至Ｃ１_ＳＰＬｍが取得され、即ち、撮像装置１乃至ｍの個々が有する固有の基準情報が取得されうる。

また、この取得工程において、条件Ｌ２乃至Ｌｎにおいて撮像装置１を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃ２_ＳＰＬ１乃至Ｃｎ_ＳＰＬ１を取得しうる。これは、図１３（ｂ）に例示される手順にしたがってなされうる。Ｓ１１１では、一様輝度の光源が用意されうる。Ｓ１１２では、撮像の条件が条件Ｌｊ（ｊは、ここでは、２乃至ｎのいずれか）に設定されうる。Ｓ１１３では、撮像装置１について、条件Ｌｊにおいて一様な輝度分布の領域を撮像したときの画像信号Ｃｊ_ＳＰＬ１が取得されうる。Ｓ１１２及びＳ１１３により、Ｌ２乃至Ｌｎについての画像信号Ｃ２_ＳＰＬ１乃至Ｃｎ_ＳＰＬ１が順に取得されうる。Ｓ１１４では、Ｓ１１３において得られた結果のそれぞれを用いて、例えば、ここでは色比シェーディング特性が求められうる。以上により、Ｃ２_ＳＰＬ１乃至Ｃｎ_ＳＰＬ１が取得され、例えば、条件Ｌ１と条件Ｌｊとの差分情報を示す補助的な情報が取得されうる。

これら２つの取得工程（Ｓ１０１乃至１０４、及びＳ１１１乃至１１４）は、いずれが先になされてもよい。即ち、取得工程においては、図１の破線で囲まれた画像信号が予め取得されうる。その他の画像信号については、前述のとおり、算出工程によって算出されうる。従来の方法では、撮像装置１乃至ｍのそれぞれの検査が、条件Ｌ１乃至Ｌｎのそれぞれについて実施され、ｍ×ｎ回の測定が必要となりうる。一方で、本実施形態によると、条件Ｌ１において撮像装置１乃至ｍのそれぞれについて検査を行い、条件Ｌ２乃至Ｌｎのそれぞれにおいて撮像装置１の検査を行うため、ｍ＋ｎ−１回の測定でよい。したがって、検査の工数が大幅に削減され、様々な条件下で行われる検査においても、シェーディングの補正が有利になされうる。

以上の３つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途、機能、およびその他の仕様の変更が適宜可能であり、他の実施形態によっても実施されうることは言うまでもない。例えば、デジタル一眼レフカメラの場合は、条件Ｌ１乃至Ｌｎは、交換レンズの種類や位置を含みうるが、交換レンズを備えない場合もある。この場合は、画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉ等や差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１は、交換レンズが有るか無いかについての情報を含みうる。また、例えば、条件Ｌ１乃至Ｌｎが光源の種類を含む場合は、光源の種類を検知しうるセンサを撮像装置に設け、光源の種類にも対応したシェーディングの補正を行えばよい。

シェーディングの補正は、例えば、撮像装置１乃至ｍのそれぞれの内部で行われ、撮像装置１乃至ｍのそれぞれは、撮像した画像のシェーディングの補正を行うシェーディング補正部を含みうる。さらに、撮像装置１乃至ｍのそれぞれは、情報保持部及び演算部を含みうる。情報保持部は、画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１、及びＣ１_ＳＰＬｉに関連する情報を保持しうる。この関連する情報とは、画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１、Ｃｊ_ＳＰＬ１、及びＣ１_ＳＰＬｉそのものであってもよいし、所定の信号処理がなされた情報であってもよく、その後の演算処理に用いられる情報であればよい。演算部は、この情報保持部に保持された情報を用いて演算処理を行いうる。シェーディング補正部は、演算部による演算処理の結果を用いて、条件Ｌｊにおいて撮像した被写体の画像のシェーディングの補正を行いうる。また、さらに、情報保持部は、第１情報保持部及び第２情報保持部を含んでもよい。例えば、第１実施形態に示したように、算出工程においてシェーディング特性を算出するような場合は、第１情報保持部は画像信号Ｃ１_ＳＰＬ１とＣｊ_ＳＰＬ１との差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１を保持し、第２情報保持部は画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉを保持しうる。この場合差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１が条件Ｌ１とＬｊとの差分信号であることを示す情報も保持することになる。

具体的な構成の例を、図１４を参照しながら説明する。図１４は、本発明の補正方法を搭載したデジタル一眼レフカメラのシステムブロック図である。レンズインターフェース（レンズＩ／Ｆ）１０は、制御部２０からの指示に応じて光学系３０の設定情報を取得しうる。光学系３０の設定情報は、例えば、レンズの種類、瞳距離、絞り値、レンズ位置の情報を含み、条件Ｌ１乃至Ｌｎを選択する情報となりうる。イメージセンサ４０としては、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサが用いられうる。イメージセンサ４０は、光学系３０を介して被写体を撮像し、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）５０にアナログ画像信号を出力しうる。ＡＦＥ５０は、このアナログ画像信号について信号増幅などの信号処理を行いうる。その後、ＡＦＥ５０は、例えば、ＡＦＥ５０が備えるＡ／Ｄ変換部５１によって、信号処理がされたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換しうる。デジタル画像信号は、ＤＦＥ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）６０へ出力されうる。また、ＤＦＥ６０は、例えば、補正部６１を含み、デジタル画像信号に対するオフセット補正、ゲイン補正、キズ補正、及びシェーディング補正を行いうる。撮像した画像のシェーディングの補正を行うシェーディング補正部（不図示）は、この補正部６１に含まれうる。画像処理部７０は、上記の補正がされたデジタル画像信号について、画像処理を施しうる。画像処理は、例えば、輪郭強調、色処理、及び画像信号に対するフォーマット変換処理を含みうる。また、画像処理部７０は、液晶パネル等の画像表示部８０に、撮像画像を表示するための信号を出力しうる。駆動部９０は、イメージセンサ４０、ＡＦＥ５０、ＤＦＥ６０、及び画像処理部７０を、それぞれ駆動しうる。

シェーディングの補正に関連する情報は、例えば前述のように、差分信号ΔＤｊ_ＳＰＬ１のような算出工程において用いられうる補助的な情報、及び画像信号Ｃ１_ＳＰＬｉのような撮像装置固有の情報を含みうる。これらの情報は、撮像装置１乃至ｍの製造工程（例えば、検査の前）に予め取得することができる。その後、これらの情報を、例えば、撮像装置ｉの組立工程において、情報保持部６２（ここでは、第１情報保持部６２_１及び第２情報保持部６２_２）にそれぞれ格納すればよい。これらの情報の情報保持部６２への格納は、上記の機能ブロックのそれぞれを撮像装置ｉに組み込んだ後になされてもよいし、撮像装置ｉの検査の前になされてもよい。また、図１４では、演算部６３、第１情報保持部６２_１、及び第２情報保持部６２_２は、ＤＦＥ６０の内部に配されているが、独立に配されてもよいし、適宜変更が可能である。また、シェーディングの補正に関連する情報は、画素領域の全ての画素について保持されうる。この場合、補正関数は、全ての画素について撮像時の条件に応じて求められうる。一方で、例えば、ライブビューのように画素領域の一部について画像を表示する場合は、シェーディングの補正に関連する情報は、それに対応する一部について保持されればよい。

例えば、撮影者が交換レンズを交換し、新たな条件Ｌｊ’が設定された場合は、レンズの種類、瞳距離、絞り値、レンズ位置等、光学系の情報が制御部２０によって検知されうる。この情報に応じて、例えば、制御部２０は、それに対応するシェーディングの補正に関連する情報を情報保持部６２より選択しうる。演算部６３は、この選択された情報を用いて演算処理を行いうる。その後、この演算処理の結果を用いて、シェーディング補正部は、被写体の画像のシェーディングの補正を行いうる。以上、本発明によれば、撮像装置１乃至ｍは、撮影するときの条件に応じたシェーディングの補正に関連する情報を装置の内部で収集し、シェーディングの補正を適宜行いうる。このようにして、様々な条件下に対応したシェーディングの補正を行う撮像装置を提供することが可能となる。

Claims (6)

1. 撮像装置の画像のシェーディングの補正方法であって、
   第１条件において前記撮像装置とは異なる他の撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第１画像信号、前記第１条件とは異なる第２条件において前記他の撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第２画像信号、及び前記第１条件において前記撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときの第３画像信号を取得する取得工程と、
   前記取得工程で取得した第１乃至第３画像信号に基づいて、前記第２条件において前記撮像装置を用いて撮像した被写体の画像の補正処理を行う補正工程と、を含む、
   ことを特徴とする撮像装置の画像のシェーディングの補正方法。
2. 前記補正工程は、前記取得工程で取得した第１乃至第３画像信号に基づいて、前記第２条件において前記撮像装置を用いて一様な輝度分布の領域を撮像したときに取得される第４画像信号を算出する算出工程と、前記第２条件において前記撮像装置を用いて撮像した被写体の画像のシェーディングの補正を、前記第４画像信号を用いた演算処理によって行う演算工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の画像のシェーディングの補正方法。
3. 前記算出工程は、前記第１画像信号と前記第２画像信号との差分信号を取得する第１工程と、前記第３画像信号に前記差分信号を加算することによって前記第４画像信号を算出する第２工程と、を含み、
   前記演算工程は、画像のシェーディングを補正するための関数を前記第４画像信号に基づいて生成する第３工程と、前記第２条件において前記撮像装置を用いて撮像した被写体の画像に前記関数を乗じることによって前記画像を補正する第４工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置のシェーディングの補正方法。
4. 前記画像信号は、光の色空間におけるベクトル成分を含み、
   前記差分信号は、前記光の色空間における差分ベクトル成分を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置のシェーディングの補正方法。
5. 撮像した画像のシェーディングの補正を行うシェーディング補正部を含む撮像装置であって、
   第１条件において他の撮像装置によって一様な輝度分布の領域を撮像したときの第１画像信号、第２条件において前記他の撮像装置によって一様な輝度分布の領域を撮像したときの第２画像信号、及び前記第１条件において一様な輝度分布の領域を撮像したときの第３画像信号を保持する情報保持部と、
   前記情報保持部に保持された前記第１乃至第３画像信号を用いて演算処理を行う演算部と、を含み、
   前記シェーディング補正部は、前記演算処理の結果を用いて、前記第２条件において撮像した被写体の画像のシェーディングの補正を行う、
   ことを特徴とする撮像装置。
6. 撮像した画像のシェーディングの補正を行うシェーディング補正部を含む撮像装置であって、
   第１条件において他の撮像装置によって一様な輝度分布の領域を撮像したときの第１画像信号と第２条件において前記他の撮像装置によって一様な輝度分布の領域を撮像したときの第２画像信号との差分信号、及び前記第１条件において一様な輝度分布の領域を撮像したときの第３画像信号を保持する情報保持部と、
   前記情報保持部に保持された前記差分信号及び前記第３画像信号を用いて演算処理を行う演算部と、を含み、
   前記シェーディング補正部は、前記演算処理の結果を用いて、前記第２条件において撮像した被写体の画像のシェーディングの補正を行う、
   ことを特徴とする撮像装置。