[发明专利]图像处理设备及其控制方法和摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用诸如CCD或CMOS传感器的图像传感器的摄像设备中的抑制由附着在光学低通滤波器等的表面上的异物导致的图像质量劣化的技术。

背景技术

近来，市场上出现了很多摄像设备，例如数字照相机和数字摄像机，它们使用诸如CCD的图像传感器生成图像信号，并将其作为数据记录下来。数字照相机消除了对常规用作记录介质的感光胶片的需求，并将图像作为数据记录在诸如半导体存储卡或硬盘驱动器的数据记录介质上，而不是记录在这样的胶片上。与胶片不同，这些数据记录介质允许重复的写入和擦除操作，因而可以降低耗材费用。即，这样的介质是非常有用的。

通常，数字照相机装配有能够根据需要显示所拍摄的图像的LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)监视器和可拆卸大容量存储装置。

使用包括这两种装置的数字照相机可以消除对胶片这种传统上作为耗材使用的记录介质的需求，并允许用户当场立刻通过将所拍摄的图像显示在LCD监视器装置上来检查所拍摄的图像。因此，可以当场删除不满意的图像数据，或者根据需要重新拍摄。即，与使用胶片的卤化银照相机相比，数字照相机已经显著提高了拍摄操作的效率。

由于提高图像传感器分辩率的便利性和技术革新，数字照相机的应用范围得到了扩大。近来，已经可利用单镜头反射式照相机(single-lens reflex camera)等的多种可更换镜头数字照相机。

然而，在数字照相机中，灰尘或微粒等异物(在下文中简称为灰尘)有时会附着在图像传感器防护玻璃、光学滤波器的表面等或者位于图像传感器前面的拍摄光轴上的光学系统上(在下文中统称为图像传感器光学组件)。当灰尘通过这种方式附着在图像传感器光学组件上时，灰尘遮挡光。结果，例如，无法拍摄到相应部分。即，所拍摄的图像的质量劣化。

与在数字照相机中一样，在使用卤化银胶片的照相机中，胶片上的灰尘也会被捕获到图像上。然而，在每一拍摄之后更换胶片，因而很少在所有的画面上都捕获到类似的灰尘。

相反，数字照相机的图像传感器没有移动，并且照相机使用相同的图像传感器进行拍摄。由于该原因，一旦灰尘附着在图像传感器光学组件上，就会以相同的方式在很多画面(拍摄图像)上捕获到灰尘。特别地，可更换镜头数字照相机具有灰尘易于在更换镜头时进入照相机的问题。

因此，照相机的用户必然总是担心灰尘附着到图像传感器光学组件上，并且耗费很多精力来检查和清洁灰尘。特别地，图像传感器相对地位于照相机内的深处，不容易清洁或检查灰尘。

在安装/拆卸镜头时，灰尘易于进入可更换镜头数字照相机。此外，在很多可更换镜头数字照相机中，将焦面快门(focalplane shutter)紧挨着放在图像传感器之前，因而灰尘易于附着至图像传感器光学组件。

由于这样的灰尘通常附着到防护玻璃或光学滤波器上，而不是图像传感器的表面上，因而根据拍摄镜头的光圈值或者从拍摄镜头的光瞳(pupil)到捕获平面的距离，而在不同的状态下使灰尘成像。即，随着光圈值接近常开F值，所拍摄的图像将变得模糊，因而小灰尘的附着几乎不对图像造成影响。相反，随着光圈值增加，这样的灰尘将被清楚地成像，因而对图像造成影响。

已知一种通过预先准备图像传感器上的仅有灰尘的、通过在将镜头设置为大光圈值的同时拍摄白墙等获得的图像并将该图像与普通拍摄图像结合使用来使灰尘变得更不明显的方法(参见日本特开2004-222231)。然而，这种方法很麻烦，因为用户必须总是清楚针对灰尘检测所拍摄的图像和与所拍摄相关联的拍摄图像之间的对应关系。

因此，可以设想保持通过拍摄白墙等获取的表示灰尘位置的信息，并将表示灰尘的位置或大小的信息附到通过一般的拍摄操作获得的图像数据上。例如，使用单独准备的图像处理设备可以根据所附的灰尘位置信息分析所拍摄的数据上的灰尘位置，并通过对所分析的区域插入周围像素来使灰尘的图像变得更不明显。

然而，通过这样的处理难以使图像上捕获的所有的灰尘图像都变得更不明显。这是因为，在通过使用数字照相机拍摄白墙来获取表示灰尘位置的信息时，在临边昏暗(limbdarkening)等因素的影响下，照相机有时无法获取表示灰尘位置的信息。在这种情况下，由于未能将灰尘登记在灰尘位置和大小列表中，因而不可能使用上述图像处理设备进行分析和插值处理来使灰尘变得更不明显。