Устройство захвата изображений, система захвата изображений и способ захвата изображений

Устройство захвата изображений, система захвата изображений и способ захвата изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству захвата изображений, системе захвата изображений и способу захвата изображений.

Уровень техники

В последние годы, оцифровка развилась значительно также в области устройств захвата изображений за счет развития оцифровки информации. Особенно, в устройствах захвата изображений, представленных цифровыми камерами, что касается поверхности захвата изображений, традиционная пленка заменяется твердотельным узлом захвата изображений. CCD-датчик (узел с зарядовой связью), CMOS-датчик (комплементарный металл-оксидный полупроводник) или т.п. используется в качестве твердотельного узла захвата изображений (далее в данном документе просто называемого "узлом захвата изображений").

Таким образом, устройство захвата изображений, использующее узел захвата изображений, получает свет от субъекта через оптическую систему, извлекает свет, преобразуя его в электрические сигналы посредством твердотельного узла захвата изображений. Примеры такого устройства захвата изображений включают в себя видеокамеру, считыватель штрихкодов, мобильный телефон, переносной информационный терминал (PDA: персональный цифровой помощник) и промышленную камеру, в дополнение к цифровой камере.

Вышеупомянутое устройство захвата изображений включает в себя то, что называется камерой с расширенной глубиной резкости (EDoF: расширенная глубина резкости), которая расширяет глубину резкости с помощью оптической системы. Глубина резкости указывает диапазон расстояний в направлении оптической оси линзы, в которой приемлемо расценивать субъект на расстоянии от линзы камеры как находящийся в фокусе.

Конкретное описание предоставляется для пояснения расширения глубины резкости посредством оптической системы. Линза и фазовая пластина, которые включены в оптическую систему, функционируют, чтобы обеспечивать аберрацию и добавлять функцию рассеяния точки (PSF: функция рассеяния точки) свету субъекта, падающему на узел захвата изображений. Например, линза обеспечивает сферическую аберрацию, в качестве аберрации, свету субъекта, падающему на узел захвата изображений. Оптическая система вынуждает изображение, захватываемое посредством узла захвата изображений, размываться посредством аберрации, но делает размытость постоянной в широкой глубине резкости. Следовательно, изображение, размытое посредством оптической системы, нуждается в корректировке таким образом, чтобы получать предварительно определенное значение MTF (модуляционная передаточная функция). MTF указывает оцифрованное значение, изображающее степень точности, чтобы воспроизводить контраст субъекта, другими словами, воспроизводимость контраста. В этом случае, процесс обратного преобразования функции рассеяния точки выполняется по изображению, размытому посредством оптической системы, чтобы восстанавливать изображение в изображение высокого разрешения. Процесс обратного преобразования реализуется посредством корректировки размытости изображения посредством выполнения процесса фильтрации с помощью фильтра обратного преобразования по информации каждого пиксела, формирующего изображение, размытое посредством оптической системы (далее в данном документе просто называемого пикселом).

Кроме того, изображение, захваченное посредством узла захвата изображений, как правило, включает в себя шум. Соответственно, требуется также процесс снижения шума. В качестве устройства, которое снижает шум такого захваченного изображения и корректирует размытость для восстановления, предлагается устройство, включающее в себя блок обработки шума, который формирует изображение с обработанным шумом, выполняя обработку шума для снижения шума по входному изображению, и блок обработки восстановления, который выполняет процесс восстановления для уменьшения размытости по изображению с обработанным шумом (патентная литература 1). Блок обработки шума конфигурируется, чтобы выполнять обработку шума на основе характеристик процесса восстановления.

Однако, устройство, описанное в патентном документе 1, имеет проблему в том, что устройство предотвращает ухудшение изображения вследствие того, что влияние блока обработки шума усиливается, и не может фундаментально предотвращать усиление шума. Кроме того, разрешение и количество шума находятся в компромиссном соотношении. Следовательно, также существует проблема в том, что, если разрешение линзы в значительной степени компенсируется, количество шума увеличивается.

Ввиду вышеизложенного, существует необходимость предоставлять устройство захвата изображений, систему захвата изображений и способ захвата изображений, которые восстанавливают размытость, которая является оптической аберрацией, в то же время подавляя шум.

Сущность изобретения

Устройство захвата изображений включает в себя: оптическую систему, которая обеспечивает аберрацию для падающего света; узел захвата изображений, который преобразует свет, который прошел через оптическую систему, в пикселы и захватывает изображение; и блок обратного преобразования, который получает первый фильтр обратного преобразования для восстановления аберрации для каждой предварительно определенной части захваченного изображения, захваченного посредством блока захвата изображений, и выполняет первый процесс обратного преобразования по захваченному изображению посредством первого фильтра обратного преобразования.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - это схема, иллюстрирующая пример полной конфигурации системы захвата изображений согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 2 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства обработки информации первого варианта осуществления.

Фиг. 3 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 4 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации блока обработки изображений устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления.

Фиг. 5 - это схема, иллюстрирующая пример изображения, обнаруженного посредством узла захвата изображений.

Фиг. 6 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации блока буферизации изображений блока обработки изображений.

Фиг. 7 - это временная диаграмма, иллюстрирующая операцию ввода пикселов, выведенных из узла захвата изображений, в блок буферизации изображений.

Фиг. 8 - это схема, объясняющая, что спектры мощности различаются между областями обнаруженного изображения.

Фиг. 9 - это схема, объясняющая спектр мощности и оптимальный фильтр во всем обнаруженном изображении.

Фиг. 10 - это схема, объясняющая спектр мощности и оптимальный фильтр в области плоского фрагмента обнаруженного изображения.

Фиг. 11 - это схема, объясняющая спектр мощности и оптимальный фильтр в области текстурного фрагмента обнаруженного изображения.

Фиг. 12 - это схема, объясняющая пример конфигурации и работу блока обработки фильтра блока обработки изображений первого варианта осуществления.

Фиг. 13 - это схема, объясняющая пример конфигурации и работу блока обработки фильтра блока обработки изображений второго варианта осуществления.

Фиг. 14 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации фильтра обратного преобразования.

Фиг. 15 - это схема, объясняющая выполнение процесса фильтрации по изображению посредством фильтра обратного преобразования.

Фиг. 16 - это схема, объясняющая операцию сканирования целевого частичного изображения, намеченного для процесса фильтрации фильтра обратного преобразования в изображении.

Описание вариантов осуществления

Далее в данном документе предоставляется подробное описание вариантов осуществления устройства захвата изображений, системы захвата изображений и способа захвата изображений согласно настоящему изобретению, со ссылкой на чертежи. Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается последующими вариантами осуществления, и компоненты в последующих вариантах осуществления включают в себя компонент, который может быть легко понят специалистами в области техники, является практически таким же компонентом и является тем, что находится в диапазоне так называемых эквивалентов. Кроме того, различные допущения, замены и изменения компонентов могут быть выполнены в диапазоне, в котором они не отступают от духа последующих вариантов осуществления.

(Первый вариант осуществления)

<Полная конфигурация системы захвата изображений>

Фиг. 1 - это схема, иллюстрирующая пример полной конфигурации системы захвата изображений согласно первому варианту осуществления. Конфигурация системы 500 захвата изображений варианта осуществления описывается со ссылкой на фиг. 1.

Как иллюстрировано на фиг. 1, система 500 захвата изображений варианта осуществления включает в себя устройство 1 захвата изображений и PC 2. Устройство 1 захвата изображений и PC 2 соединяются посредством кабеля 3 связи, такого как Ethernet- кабель (зарегистрированная торговая марка), таким образом, чтобы иметь возможность связываться друг с другом.

Устройство 1 захвата изображений преобразует свет, испускаемый от субъекта 4, в электрические сигналы, чтобы захватывать изображение субъекта 4, выполняет различные процессы обработки информации о захваченном изображении (далее в данном документе просто называемом изображением) и передает обработанное изображение в PC 2 через кабель 3 связи. PC 2 выполняет предварительно определенный процесс по изображению, принятому от устройства 1 захвата изображений.

Например, устройство 1 захвата изображений захватывает изображение штрих-кода, присоединенного к изделию, переносимому по производственной линии, и передает изображение штрих-кода в PC 2. PC 2 считывает информацию о штрихкоде из принятого изображения и анализирует информацию.

Как иллюстрировано на фиг. 1, система 500 захвата изображений является системой в способе проводной связи, в которой устройство 1 захвата изображений и PC 2 обмениваются данными через кабель 3 связи, но не ограничивается этим. Например, устройство 1 захвата изображений и PC 2 могут быть способны обмениваться данными друг с другом способом беспроводной связи, таким как Wi-Fi (зарегистрированная торговая марка) (беспроводная достоверность).

Кроме того, если система 500 захвата изображений используется на производственной линии, PC 2 может быть сконфигурирован, чтобы соединяться с PLC (программируемый логический контроллер) и/или т.п. таким образом, чтобы иметь возможность обмениваться данными. В этом случае, примеры операций системы 500 захвата изображений включают в себя следующую операцию. Устройство 1 захвата изображений захватывает изображение штрихкода, присоединенного к изделию, переносимому по производственной линии, и передает изображение штрих-кода в PC 2. PC 2 определяет номер изделия для изделия, переносимого по производственной линии, из принятого изображения штрих-кода. Если определенный номер изделия не совпадает с номером изделия, заданным на производственной линии, PC 2 передает, в PLC, сигнал, указывающий, что изделие, для которого номер изделия был определен, является изделием, имеющим другой номер изделия. При приеме, от PC 2, сигнала, указывающего, что изделие является изделием, имеющим другой номер изделия, PLC убирает изделие с производственной линии или управляет работой производственной линии, чтобы включать предупреждающую лампу и останавливать производственную линию.

<Конфигурация устройства обработки информации>

Фиг. 2 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства обработки информации первого варианта осуществления. Конфигурация PC 2, который является примером устройства обработки информации, описывается со ссылкой на фиг. 2.

Как иллюстрировано на фиг. 2, PC 2, который является примером устройства обработки информации, включает в себя блок 21 связи, операционный блок 22, блок 23 отображения, блок 24 хранения, внешнее запоминающее устройство 25 и блок 26 управления. Вышеупомянутые блоки соединяются посредством шины 27 и могут передавать и принимать данные к и от друг друга.

Блок 21 связи является устройством, которое связывается с устройством 1 захвата изображений через кабель 3 связи. Блок 21 связи реализуется посредством устройства связи, такого как NIC (карта сетевого интерфейса). Протокол связи блока 21 связи реализуется, например, посредством TCP (протокола управления передачей)/IP (протокола Интернета) или UDP (протокола пользовательских дейтаграмм)/IP.

Операционный блок 22 является устройством, которое предоставляет возможность пользователю выполнять операции ввода, чтобы инструктировать блоку 26 управления выполнять предварительно определенный процесс. Операционный блок 22 реализуется посредством функции операции ввода, например, мыши, клавиатуры, числовой кнопочной панели, сенсорной панели или сенсорного экрана.

Блок 23 отображения является устройством, которое отображает изображение приложения, которое выполняется посредством блока 26 управления, и т.п. Блок 23 отображения реализуется, например, посредством CRT-дисплея (катодно-лучевая трубка), жидкокристаллического дисплея, плазменного дисплея или органического EL-дисплея (электролюминесцентного).

Блок 24 хранения является устройством, в котором различные программы, выполняемые в PC 2, данные, используемые для различных процессов, выполняемых в PC, и т.п. хранятся. Блок 24 хранения реализуется посредством запоминающих устройств, таких как ROM (постоянное запоминающее устройство) и RAM (оперативное запоминающее устройство).

Внешнее запоминающее устройство 25 является запоминающим устройством, в котором изображение, программа, данные шрифта и т.п. накапливаются и сохраняются. Внешнее запоминающее устройство 25 реализуется посредством запоминающего устройства, такого как HDD (накопитель на жестком диске), SSD (твердотельный накопитель), оптический диск или магнитно-оптический диск (MO: магнитно-оптический диск).

Блок 26 управления является устройством, которое управляет работой каждого блока PC 2. Блок 26 управления реализуется, например, посредством CPU (центрального процессора) и ASIC (специализированной интегральной микросхемы).

<Конфигурация устройства захвата изображений>

Фиг. 3 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления. Конфигурация устройства 1 захвата изображений варианта осуществления описывается со ссылкой на фиг. 3.

Как иллюстрировано на фиг. 3, устройство 1 захвата изображений включает в себя блок 11 линзы, узел 12 захвата изображений, блок 14 обработки изображений и блок 15 связи.

Блок 11 линзы является блоком, который концентрирует свет, испускаемый от субъекта 4, и фокусирует изображение на узле 12 захвата изображений. Блок 11 линзы реализуется посредством оптической системы, включающей в себя одну или более линз. Блок 11 линз включает в себя фазовую пластину 11a и диафрагму 11b. Субъект 4, например, является человеком, объектом, который должен наблюдаться, штрихкодом, двухмерным кодом или строкой символов.

Фазовая пластина 11a имеет функцию обеспечения аберрации для света, падающего на блок 11 линзы. Как следствие, фазовая пластина 11a обеспечивает эффект добавления функции рассеяния точки свету, падающему на узел 12 захвата изображений, и вынуждает изображение, захватываемое посредством узла 12 захвата изображений, размываться, но делает размытость постоянной в широкой глубине резкости.

Диафрагма 11b является элементом, который автоматически регулирует количество света, падающего на блок 11 линзы, и размещается поблизости от фазовой пластины 11a.

Узел 12 захвата изображений является твердотельным узлом захвата изображений, который преобразует свет от субъекта, падающий на блок 11 линзы, в электрические сигналы, чтобы захватывать изображение субъекта 4, и формирует изображение. Узел 12 захвата изображений выводит пикселы, составляющие изображение, захваченное посредством блоков обнаружения, составляющих твердотельный узел захвата изображений. Узел 12 захвата изображений реализуется, например, посредством CCD-датчика или CMOS-датчика.

Блок 14 обработки изображений является узлом, который формирует изображение, по которому процесс фильтрации был выполнен, из изображения, выведенного из узла 12 захвата изображений.

Блок 15 связи является узлом, который связывается с PC 2 через кабель 3 связи. Блок 15 связи передает, например, изображение, выводимое из блока 14 обработки изображений, в PC 2. Блок 15 связи реализуется, например, посредством узла связи, такого как NIC. Протокол связи блока 15 связи реализуется, например, посредством TCP/IP или UDP/IP.

<Конфигурация блока обработки изображений>

Фиг. 4 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации блока обработки изображений устройства захвата изображений согласно первому варианту осуществления. Фиг. 5 - это схема, иллюстрирующая пример изображения, обнаруженного посредством узла захвата изображений. Конфигурация блока 14 обработки изображений устройства 1 захвата изображений варианта осуществления описывается со ссылкой на фиг. 4.

Как описано выше, узел 12 захвата изображений является твердотельным узлом захвата изображений, который преобразует свет от субъекта, падающий на блок 11 линзы, в электрические сигналы, чтобы захватывать изображение субъекта 4, и формирует изображение. Далее в данном документе предоставляется описание, предполагающее, что узел 12 захвата изображений формирует и выводит VGA-изображение. В частности, предоставляется описание, предполагающее, что узел 12 захвата изображений обнаруживает обнаруженное изображение 101, которое является изображением, состоящим из пикселов, размещенных в матрице 640×480, с 640 обнаруживающими элементами в X-направлении и 480 обнаруживающими элементами в Y-направлении, как иллюстрировано на фиг. 5.

Размер изображения, обнаруженного посредством узла 12 захвата изображений, устанавливается, чтобы быть VGA-изображением 640×480, но не ограничивается этим. Не говоря уже о том, что размер изображения может быть различным.

Как иллюстрировано на фиг. 4, блок 14 обработки изображений варианта осуществления включает в себя блок 141 буферизации изображений и блок 143 обработки фильтра.

Блок 141 буферизации изображений является узлом, в который пикселы, выводимые из узла 12 захвата изображения, вводятся, в свою очередь, и который буферизует их. Конкретная конфигурация и работа блока 141 буферизации изображения описываются ниже на фиг. 6 и 7.

Блок 143 обработки фильтра выполняет предварительно определенный процесс фильтрации по пикселам, выводимым из блока 141 буферизации изображения, с помощью схемы фильтра, обсуждаемой ниже. В варианте осуществления предоставляется описание, берущее в качестве примера фильтра, используемого для процесса фильтрации, фильтр обратного преобразования для выполнения процесса обратного преобразования корректировки размытости локально (на попиксельной основе), по размытому изображению, к которому функция рассеяния точки была предоставлена посредством действия фазовой пластины 11a. Конкретная конфигурация и работа блока 143 обработки фильтра описываются ниже на фиг. 12.

<Конфигурация и работа блока буферизации изображений>

Фиг. 6 - это схема, иллюстрирующая пример конфигурации блока буферизации изображений блока обработки изображений. Фиг. 7 - это временная диаграмма, иллюстрирующая операцию ввода пикселов, выводимых из узла захвата изображений, в буфер буферизации изображений. Конфигурация и работа блока 141 буферизации изображений блока 14 обработки изображений описывается со ссылкой на фиг. 6 и 7.

Как иллюстрировано на фиг. 6, блок 141 буферизации изображений включает в себя регистры 1411a-1411d и буферы 1412a-1412d строк. Пикселы, выводимые из узла 12 захвата изображений, вводятся в блок 141 буферизации изображений из секции 1410 ввода, и блок 141 буферизации изображений выводит буферизованные пикселы из секций 1413a-1413e вывода. На примере 640×480 пикселов изображения, обнаруженного посредством узла 12 захвата изображения, пиксел в X-м столбце в X-направлении и в Y-ой строке в Y-направлении, как предполагается, является пикселом (X, Y).

Как иллюстрировано на фиг. 6, входная сторона регистра 1411a соединяется с секцией 1410 ввода и секцией 1413a вывода. Выходные стороны регистров 1411a-1411d соединяются с входными сторонами буферов 1412a-1412d строк, соответственно. Выходные стороны буферов 1412a-1412c строк соединяются с входными сторонами регистров 1411b-1411d, соответственно. Выходные стороны буферов 1412a-1412d строк соединяются с секциями 1413b-1413e вывода, соответственно.

Далее, операция вывода изображения, обнаруженного посредством узла 12 захвата изображений, описывается со ссылкой на фиг. 7. Устройство 12 захвата изображений выводит пикселы, включенные в каждую горизонтальную строку, во время сканирования обнаруженных пикселов в единицах одной горизонтальной строки в X-направлении. В частности, узел 12 захвата изображений выводит пикселы, включенные в первую горизонтальную строку, в Y-направлении по очереди с первого пиксела по 640-й пиксел в X-направлении. Узел 12 захвата изображений выполняет вышеописанную операцию, чтобы выводить пикселы, включенные в горизонтальные строки, вплоть до 480-й горизонтальной строки в Y-направлении.

Вышеописанная операция описывается на основе временной диаграммы, иллюстрированной на фиг. 7. Как иллюстрировано на фиг. 7, узел 12 захвата изображений выводит пикселы одного кадра, т.е., одного изображения, когда сигнал действительного кадра включен. В узле 12 захвата изображений сигнал L1 действительной строки, указывающий разрешение выводить пикселы в первой горизонтальной строке в Y-направлении, включается после прохождения начального периода A кадра, после того как сигнал действительного кадра был включен. Узел 12 захвата изображений сканирует первую горизонтальную строку в Y-направлении в течение периода T действительных данных, когда сигнал L1 действительной строки включен, и, по очереди, выводит с первого по 640-й пикселы в X-направлении, включенные в первую горизонтальную строку (пикселы (1, 1)-(640, 1)). После того как пикселы в первой горизонтальной строке в Y-направлении выводятся посредством узла 12 захвата изображений, сигнал L1 действительной строки выключается.

В узле 12 захвата изображений сигнал L2 действительной строки, указывающий разрешение выводить пикселы во второй горизонтальной строке в Y-направлении, включается после прохождения периода B гашения обратного хода строчной развертки, после того как сигнал L1 действительной строки был выключен. Узел 12 захвата изображений сканирует вторую горизонтальную строку в Y-направлении в течение периода T действительных данных, когда сигнал L2 действительной строки включен, и, по очереди, выводит с первого по 640-й пикселы в X-направлении, включенные во вторую горизонтальную строку (пикселы (1, 2)-(640, 2)). После того как пикселы во второй горизонтальной строке в Y-направлении выводятся посредством узла 12 захвата изображений, сигнал L2 действительной строки выключается.

Узел 12 захвата изображений выполняет вышеописанную операцию до вывода с первого по 640-й пикселов в X-направлении, включенных в 480-ю горизонтальную строку в Y-направлении (пикселы (1, 480)-(640, 480)) в течение периода T действительных данных, когда сигнал L480 действительной строки включен. В узле 12 захвата изображения сигнал действительного кадра выключается после прохождения периода C окончания кадра, после того как сигнал L480 действительной строки был выключен. С вышеописанными операциями вывод пикселов одного кадра посредством узла 12 захвата изображений заканчивается. Кроме того, в узле 12 захвата изображений, после прохождения периода D гашения обратного хода кадровой развертки, после того как сигнал действительного кадра был выключен, сигнал действительного кадра включается снова, и вывод пикселов следующего кадра начинается.

Далее, предоставляется описание процесса буферизации пикселов, выводимых из узла 12 захвата изображений, в блоке 141 буферизации изображений, со ссылкой на фиг. 6. Пикселы, выводимые из узла 12 захвата изображений, вводятся в блок 141 буферизации изображений из секции 1410 ввода. В частности, на примере первой горизонтальной строки в Y-направлении, сначала, блок 141 буферизации изображений выводит, из секции 1413a вывода, пиксел (1, 1), введенный из узла 12 захвата изображений, и сохраняет пиксел (1, 1) в регистре 1411a.

Блок 141 буферизации изображений сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411a, в области 1a хранения буфера 1412a строки в следующий момент. Блок 1411 буферизации изображений затем выводит, из секции 1413a вывода, пиксел (2, 1), введенный следом из узла 12 захвата изображения, и сохраняет пиксел (2, 1) в регистре 1411a.

В следующий момент блок 141 буферизации изображений сдвигает пиксел, сохраненный в области 1a хранения, в область 2a хранения буфера 1412a строки, чтобы сохранять его там, и сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411a, в область 1a хранения. Блок 1411 буферизации изображений затем выводит, из секции 1413a вывода, пиксел (3, 1), введенный следом из узла 12 захвата изображений, и сохраняет пиксел (3, 1) в регистре 1411a.

Блок 141 буферизации изображений повторяет вышеописанные операции, чтобы выводить, из секции 1413a вывода, пикселы первой горизонтальной строки в Y-направлении, введенные из узла 12 захвата изображений. В то же время, блок 141 буферизации изображений сохраняет с первого по 639-й пикселы первой горизонтальной строки в Y-направлении в областях 639a-1a хранения буфера 1412a строки, соответственно, и 640-й пиксел в регистре 1411a.

Далее, блок 141 буферизации изображений сдвигает пикселы, сохраненные в областях 1a-639a хранения буфера 1412a строки, в области 2a-640a хранения, чтобы сохранять их там, и сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411a, в области 1a хранения. Блок 141 буферизации изображений выводит пиксел (1, 1), сохраненный в области 640a хранения, из секции 1413b вывода и сохраняет пиксел (1, 1) в регистре 1411b. На примере второй горизонтальной строки в Y-направлении, блок 141 буферизации изображений выводит, из секции 1413a вывода, пиксел (1, 2), введенный из узла 12 захвата изображений, и сохраняет пиксел (1, 2) в регистре 1411a. Другими словами, блок 141 буферизации изображений выводит пикселы (1, 1) и (1, 2), которые являются пикселами, имеющими то же значение в X-направлении, из секций 1413b и 1413a вывода, соответственно.

Блок 141 буферизации изображений сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411b, в области 1b хранения буфера 1412ab строки в следующий момент. Блок 141 буферизации изображений сдвигает пикселы, сохраненные в областях 1a-639a хранения буфера 1412a строки, в области 2a-640a хранения, чтобы сохранять их там, и сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411a, в области 1a хранения. Блок 141 буферизации изображений выводит пиксел (2, 1), сохраненный в области 640a хранения, из секции 1413b вывода и сохраняет пиксел (2, 1) в регистре 1411b. Блок 1411 буферизации изображений затем выводит, из секции 1413a вывода, пиксел (2, 2), введенный следом из узла 12 захвата изображения, и сохраняет пиксел (2, 2) в регистре 1411a.

В следующий момент блок 141 буферизации изображений сдвигает пиксел, сохраненный в области 1b хранения, в область 2b хранения буфера 1412b строки, чтобы сохранять его там, и сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411b, в область 1b хранения. Блок 141 буферизации изображений сдвигает пикселы, сохраненные в областях 1a-639a хранения буфера 1412a строки, в области 2a-640a хранения, чтобы сохранять их там, и сохраняет пиксел, сохраненный в регистре 1411a, в области 1a хранения. Блок 141 буферизации изображений выводит пиксел (3, 1), сохраненный в области 640a хранения, из секции 1413b вывода и сохраняет пиксел (3, 1) в регистре 1411b. Блок 1411 буферизации изображений затем выводит, из секции 1413a вывода, пиксел (3, 2), введенный следом из узла 12 захвата изображения, и сохраняет пиксел (3, 2) в регистре 1411a.

Блок 141 буферизации повторяет вышеописанные операции, чтобы выводить пикселы, имеющие одинаковое значение в X-направлении среди пикселов в первой и второй горизонтальных строках в Y-направлении, введенные из узла 12 захвата изображений, из секций 1413a и 1413b вывода, в один и тот же момент. В то же самое время, блок 141 буферизации изображений сохраняет с первого по 639-й пикселы в первой горизонтальной строке в Y-направлении в областях 639a-1b хранения буфера 1412b строки, соответственно, и 640-е пикселы в регистре 1411b. Кроме того, блок 141 буферизации изображений сохраняет с первого по 639-й пикселы во второй горизонтальной строке в Y-направлении в областях 639a-1a хранения буфера 1412a строки, соответственно, а 640-й пиксел в регистре 1411a.

Как и в вышеописанных операциях, блок 141 буферизации изображений буферизует пикселы в каждой горизонтальной строке, введенные из узла 12 захвата изображений, в буферах 1412a-1412d строк. В то же самое время, блок 141 буферизации изображений выводит пикселы, имеющие одинаковое значение в X-направлении, другими словами, пикселы (X, Y-4), (X, Y-3), (X, Y-2), (X, Y-1) и (X, Y) из секций 1413a-1413e вывода, соответственно, в один и тот же момент.

Фиг. 6 иллюстрирует пример конфигурации блока 141 буферизации изображений. Блок 141 буферизации изображений не ограничивается этой конфигурацией, а просто должен иметь конфигурацию, которая достигает эффекта, аналогичного вышеупомянутому процессу буферизации блока 141 буферизации изображений.

<Получение частотной характеристики R фильтра обратного преобразования>

Далее предоставляется описание способа получения частотной характеристики фильтра обратного преобразования, используемого для процесса обратного преобразования для восстановления таким образом, чтобы собирать, в одну точку, пятно, размытое посредством блока 11 линзы, который является оптической системой, в предварительно определенной фокусной позиции. Двухмерный линейный фильтр, который также является FIR- фильтром (конечная импульсная характеристика), подходит для получения вышеупомянутой частотной характеристики.

Прежде всего, модель влияния оптической системы на изображение, захваченное посредством узла 12 захвата изображений, выражается посредством уравнения операции двухмерного свертывания (операции свертывания), изображенной в последующем уравнении (1).

Здесь, image_captured является пикселом двухмерного захваченного изображения, обнаруженного посредством оптической системы, image_ideal является пикселом идеального изображения, представляющего сам субъект 4, и h указывает PSF оптической системы.

Далее в данном документе обсуждается происхождение частотной характеристики фильтра обратного преобразования, минимизирующего среднеквадратическую ошибку, для ошибок между каждым пикселом изображения после процесса обратного преобразования и каждым пикселом идеального изображения, рассматривается влияние шума, добавляемого в систему обработки изображений (узел 12 захвата изображений и блок 14 обработки изображений). Среднеквадратическая ошибка выражается следующим уравнением (2).

Здесь, E[] указывает ожидаемое значение (среднее значение), n указывает местоположение на изображении, и указывает пиксел изображения, полученный посредством выполнения процесса обратного преобразования по . Должно учитываться, что содержит шум.

Из теоремы Парсеваля, где общая сумма всей энергии, удерживаемой формой волны x(n) относительно всей области n, равна общей сумме преобразования Фурье энергии формы волны x(n) относительно всех частотных составляющих, уравнение (2) выражается следующим уравнением (3) в качестве среднеквадратической ошибки в частотной области.

Здесь, указывает частотную характеристику для , указывает частотную характеристику для , а указывает пространственную частоту.

При условии, что частотной характеристикой фильтра обратного преобразования является , частотная характеристика , дающая минимальное значение следующего уравнения (4), признана оптимальным фильтром обратного преобразования.

Здесь, является частотной характеристикой .

В уравнении (4), когда выражается, что , и , и дифференцируя уравнение (4) по R*, чтобы получать минимальное значение уравнения (4), может быть получено следующее уравнение (5).

Здесь, является спектром мощности захваченного изображения, включающего в себя шум, а является взаимным спектром мощности захваченного изображения, включающего в себя шум, и идеального изображения.

При условии, что самая правая сторона уравнения (5) равна 0, чтобы получать минимальное значение уравнения (4), может быть получено следующее уравнение (6).

Следующее уравнение (7) может быть получено из уравнения (6).

Фильтр обратного преобразования на основе частотной характеристики , изображенной в уравнении (7), является оптимальным фильтром, который минимизирует среднеквадратическую ошибку, изображенную в вышеупомянутом уравнении (2).

Здесь, когда предполагается, что частотной характеристикой шума является , и частотной характеристикой для h, которая является PSF оптической системы, является , и изображая вышеупомянутое уравнение (1) в частотном пространстве, оно изображается посредством следующего уравнения (8).

При условии, что частотная характеристика шума и частотная характеристика не являются коррелированными, тогда . Следовательно, если уравнение (8) подставляется в числитель с правой стороны вышеупомянутого уравнения (7), может быть получено следующее уравнение (9).

Аналогично, при условии, что частотная характеристика шума и частотная характеристика не являются коррелированными, тогда и . Следовательно, если уравнение (8) подставляется в знаменатель с правой стороны вышеупомянутого уравнения (7), может быть получено следующее уравнение (10).

Частотная характеристика , изображенная в следующем уравнении (11), может быть получена из вышеупомянутых уравнений (7), (9) и (10).

Фильтр обратного преобразования на основе частотной характеристики , изображенной в уравнении (11), является оптимальным фильтром, который миним