JP2009237650A - Image processor and imaging device - Google Patents

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悟 竹内
Seiji Okada
誠司 岡田
Akihiro Maenaka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the jaggy of an outline section in a high resolution image which is acquired by ultra-resolution processing. <P>SOLUTION: An ultra-resolution section generates one high resolution image from a plurality of low resolution images including position deviation. An arrangement position determination part arranges a plurality of low resolution images by shifting them on a common coordinate face based on position deviation value (lx) between a plurality of low resolution images, and determines the arrangement position (x) of the high resolution image on the common coordinate face. In this case, distances (d<SB>11</SB>, d<SB>21</SB>, d<SB>12</SB>, d<SB>22</SB>or d<SB>22</SB>') between pixels in the high resolution image and pixels in each low resolution image corresponding to those pixels are referenced, and the arrangement positions of the high resolution images are determined based on the variation of the distances. For example, the arrangement positions are determined so that the variation is minimized. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像処理を行う画像処理装置及び撮像装置に関する。特に本発明は、複数の低解像度画像から高解像度画像を生成する超解像処理技術に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an imaging apparatus that perform image processing. In particular, the present invention relates to a super-resolution processing technique for generating a high-resolution image from a plurality of low-resolution images.

低い解像度の画像を高解像度化する画像処理技術として超解像処理が提案されている。超解像処理を行う装置は、位置ずれのある複数の低解像度画像を参照し、複数の低解像度画像間の位置ずれ量と複数の低解像度画像の画像データに基づいて低解像度画像の高解像度化を行うことにより1枚の高解像度画像を生成する。   Super-resolution processing has been proposed as an image processing technique for increasing the resolution of a low-resolution image. A device that performs super-resolution processing refers to a plurality of low-resolution images with positional deviation, and based on the amount of positional deviation between the plurality of low-resolution images and the image data of the plurality of low-resolution images, By performing the conversion, one high-resolution image is generated.

位置ずれ量を検出する部位は、複数の低解像度画像の内の一つを基準画像として設定すると共に残りの低解像度画像を参照画像として設定し、基準画像と参照画像の画像データに基づいて、基準画像と参照画像との間の位置ずれ量を、サブピクセルの分解能を有するように算出する。   The part for detecting the amount of misalignment sets one of a plurality of low-resolution images as a standard image and sets the remaining low-resolution image as a reference image. Based on the image data of the standard image and the reference image, The amount of misalignment between the reference image and the reference image is calculated so as to have subpixel resolution.

複数の低解像度画像は共通座標面上に配置して考えられ、複数の低解像度画像間の配置位置関係は上記位置ずれ量によって定まる。複数の低解像度画像が基準画像としての第1の低解像度画像と参照画像としての第2の低解像度画像から成る場合、第1及び第2の低解像度画像の画素は共通座標面上に図18(a)に示すように配置される。但し、説明の簡単化のため、各画像が一次元画像である場合を考える。図18(a)及び後述する図18(b)及び(c)において、各三角形は第1の低解像度画像を形成する画素を表し、各四角形は第2の低解像度画像を形成する画素を表している。第1の低解像度画像内の或る1つの画素が配置される位置を基準位置と考えた場合、その画素と、その画像に対応する第2の低解像度画像内の画素との距離は、算出された位置ずれ量lxに合致する。   A plurality of low resolution images are considered to be arranged on a common coordinate plane, and the arrangement positional relationship between the plurality of low resolution images is determined by the amount of positional deviation. When a plurality of low resolution images are composed of a first low resolution image as a reference image and a second low resolution image as a reference image, the pixels of the first and second low resolution images are arranged on the common coordinate plane as shown in FIG. Arranged as shown in (a). However, for simplification of description, consider a case where each image is a one-dimensional image. In FIG. 18A and FIGS. 18B and 18C described later, each triangle represents a pixel that forms a first low-resolution image, and each square represents a pixel that forms a second low-resolution image. ing. When the position where a certain pixel in the first low resolution image is arranged is considered as the reference position, the distance between the pixel and the pixel in the second low resolution image corresponding to the image is calculated. This matches the positional deviation amount lx.

超解像処理を行う装置は、上記の共通座標面上に更に高解像度画像の各画素を配置する。そして、高解像度画像の画素の画素値を、その画素の近傍に位置する、第1及び第2の低解像度画像の画素の画素値から求め、これによって高解像度画像を生成する。   An apparatus that performs super-resolution processing arranges each pixel of a higher resolution image on the common coordinate plane. Then, the pixel value of the pixel of the high resolution image is obtained from the pixel value of the pixel of the first and second low resolution images located in the vicinity of the pixel, thereby generating a high resolution image.

例えば、共通座標面上における高解像度画像の配置位置は、基準画像の配置位置を基準にして決定される。即ち、或る従来方法(以下、従来方法1という)では、図18(b)に示す如く、基準画像の基準位置と同じ位置を基準として高解像度画像の各画素を配列している(特許文献1参照)。或いは、他の従来方法(以下、従来方法2という)では、図18(c)に示す如く、基準画像の基準位置からlx/2だけ移動した位置を基準として、高解像度画像の各画素を配列している(特許文献2参照)。   For example, the arrangement position of the high resolution image on the common coordinate plane is determined based on the arrangement position of the reference image. That is, in a certain conventional method (hereinafter referred to as conventional method 1), as shown in FIG. 18B, the pixels of the high-resolution image are arranged based on the same position as the reference position of the reference image (Patent Document). 1). Alternatively, in another conventional method (hereinafter referred to as the conventional method 2), as shown in FIG. 18C, the pixels of the high-resolution image are arranged with reference to the position moved by 1x / 2 from the reference position of the reference image. (See Patent Document 2).

図18(b)及び(c)において、黒丸PA[0]〜PA[2]及び白丸PB[0]〜PB[2]は高解像度画像を形成する画素を表している。また、図18(b)及び(c)は、低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率が2であって、且つ、位置ずれ量lxが低解像度画像の隣接画素間隔の1/8である場合に対応している。低解像度画像の画素の位置との関係において、画素PA[0]〜PA[2]を含む画素群は第1の種類の画素群と考えられ、画素PB[0]〜PB[2]を含む画素群は第2の種類の画素群と考えられる。 18B and 18C, black circles P A [0] to P A [2] and white circles P B [0] to P B [2] represent pixels that form a high-resolution image. 18B and 18C illustrate a case where the enlargement ratio of the high resolution image is 2 with respect to the low resolution image, and the positional deviation amount lx is 1/8 of the adjacent pixel interval of the low resolution image. It corresponds to. In relation to the position of the pixel of the low-resolution image, the pixel group including the pixels P A [0] to P A [2] is considered as the first type pixel group, and the pixels P B [0] to P B [ 2] is considered a second type of pixel group.

特開2005−109822号公報JP 2005-109822 A 特開2006−245677号公報JP 2006-245679 A

従来方法1を用いた場合、黒丸によって表される画素(例えばPA[0])と該画素の最近傍に位置する低解像度画像の画素との距離は小さいが、白丸によって表される画素(例えばPB[0])と該画素の最近傍に位置する低解像度画像の画素との距離は大きくなる。従来方法2を用いた場合も同様である。 When the conventional method 1 is used, a distance between a pixel represented by a black circle (for example, P A [0]) and a pixel of a low-resolution image located closest to the pixel is small, but a pixel represented by a white circle ( For example, the distance between P B [0]) and the pixel of the low-resolution image located closest to the pixel increases. The same applies when the conventional method 2 is used.

従って、今の例において従来方法1又は2を用いた場合は、第1の種類に属する画素群に含まれる高域周波数成分と第2の種類に属する画素群に含まれる高域周波数成分との間でばらつきが生じる。このばらつきは、高解像度画像の輪郭部にジャギー(ギザギザとした階段状の輪郭)を生じさせる。ジャギーに代表されるような、画質への悪影響は極力排除されるべきである。   Therefore, when the conventional method 1 or 2 is used in this example, the high frequency component included in the pixel group belonging to the first type and the high frequency component included in the pixel group belonging to the second type Variation occurs between them. This variation causes jaggy (a jagged stepped outline) in the outline of the high resolution image. Adverse effects on image quality, as represented by jaggy, should be eliminated as much as possible.

そこで本発明は、複数の低解像度画像から高画質の高解像度画像を生成することができる画像処理装置及び撮像装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an imaging apparatus that can generate a high-resolution high-resolution image from a plurality of low-resolution images.

本発明に係る画像処理装置は、互いに位置ずれを含む複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を生成する画像処理装置において、前記複数の低解像度画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出手段と、前記複数の低解像度画像が共通座標面上でずれるように前記位置ずれ量に基づいて前記共通座標面上における前記複数の低解像度画像の配置位置を決定するとともに、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する配置位置決定手段と、を備え、前記配置位置決定手段は、前記高解像度画像における画素とその画素に対応する各低解像度画像における画素との距離を参照し、前記距離のばらつきに基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定することを特徴とする。   An image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that generates a single high-resolution image from a plurality of low-resolution images that include misalignment with each other. Determining the arrangement positions of the plurality of low-resolution images on the common coordinate plane based on the amount of positional deviation so that the plurality of low-resolution images are shifted on the common coordinate plane; Arrangement position determining means for determining an arrangement position of the high resolution image on a plane, wherein the arrangement position determining means is a distance between a pixel in the high resolution image and a pixel in each low resolution image corresponding to the pixel. , And the arrangement position of the high-resolution image on the common coordinate plane is determined based on the variation in the distance.

これにより、高解像度画像の輪郭部におけるジャギーの低減が期待される。   This is expected to reduce jaggies in the contour portion of the high resolution image.

図19に、2枚の低解像度画像を用いた場合において、距離のばらつきを考慮して決定された、各画像の配置位置例を示す。   FIG. 19 shows an example of the arrangement position of each image determined in consideration of distance variation when two low-resolution images are used.

具体的に例えば、前記距離は、前記高解像度画像の着目画素の最近傍に配置される、各低解像度画像の画素の位置と、前記着目画素の位置との距離を含む。   Specifically, for example, the distance includes a distance between the position of the pixel of each low-resolution image and the position of the pixel of interest that is arranged in the nearest vicinity of the pixel of interest of the high-resolution image.

より具体的には例えば、前記高解像度画像の画素はm種類に分類されて(mは2以上の整数)、第1〜第mの種類に属する第1〜第mの着目画素が設定され、前記配置位置決定手段は、前記第1〜第mの着目画素の夫々に対する前記距離を参照し、参照する全ての距離のばらつきに基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する。   More specifically, for example, the pixels of the high-resolution image are classified into m types (m is an integer of 2 or more), and the first to m-th target pixels belonging to the first to m-th types are set, The arrangement position determining means refers to the distance to each of the first to m-th target pixels, and determines the arrangement position of the high-resolution image on the common coordinate plane based on variations in all the reference distances. decide.

更に具体的には例えば、前記複数の低解像度画像は第1及び第2の低解像度画像を含み、第jの着目画素に対する前記距離は第1及び第2の距離を含み(jは1以上m以下の整数)、前記第jの着目画素に対する前記第1及び第2の距離は、夫々、前記第jの着目画素と、前記第jの着目画素の最近傍に配置される、第1及び第2の低解像度画像における画素との距離であり、前記配置位置決定手段は、前記距離のばらつきだけでなく、前記着目画素ごとの、前記第1及び第2の距離間の差分の大きさにも基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する。   More specifically, for example, the plurality of low resolution images include first and second low resolution images, and the distance to the jth pixel of interest includes first and second distances (j is 1 or more m The first and second distances with respect to the j-th pixel of interest are respectively arranged in the nearest to the j-th pixel of interest and the j-th pixel of interest. 2 is a distance from a pixel in the low-resolution image, and the arrangement position determining means is not only a variation in the distance but also a magnitude of a difference between the first and second distances for each pixel of interest. Based on this, an arrangement position of the high-resolution image on the common coordinate plane is determined.

また例えば、前記配置位置決定手段は、前記距離のばらつきが最小化されるように、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する。   Further, for example, the arrangement position determining means determines an arrangement position of the high resolution image on the common coordinate plane so that the variation in the distance is minimized.

これに代えて例えば、前記配置位置決定手段は、前記差分の大きさを前記着目画素ごとに求めて、求めた前記差分の大きさの和を導出し、前記距離のばらつきと前記和とを含む評価関数の値が最小化されるように、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する。   Instead of this, for example, the arrangement position determining means obtains the magnitude of the difference for each pixel of interest, derives the sum of the obtained magnitudes of the differences, and includes the variation in the distance and the sum The arrangement position of the high resolution image on the common coordinate plane is determined so that the value of the evaluation function is minimized.

また例えば、前記複数の低解像度画像は、3枚以上の低解像度画像であって、第1〜第3の低解像度画像を含み、前記位置ずれ量導出手段によって導出される前記位置ずれ量は、第1及び第2の低解像度画像間の位置ずれ量と第1及び第3の低解像度画像間の位置ずれ量とを含み、前記配置位置決定手段は、前記高解像度画像における画素とその画素に対応する第iの低解像度画像における画素との距離を導出する距離導出手段を備え(iは1、2又は3)、前記第1〜第3の低解像度画像に対して導出された複数の距離のばらつきに応じた評価値に基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定し、各位置ずれ量の信頼度に応じて、前記評価値に対する各距離の寄与度を変化させる。   Further, for example, the plurality of low-resolution images are three or more low-resolution images, including first to third low-resolution images, and the positional deviation amount derived by the positional deviation amount deriving unit is: A displacement amount between the first and second low-resolution images and a displacement amount between the first and third low-resolution images, and the arrangement position determining means includes the pixels in the high-resolution image and the pixels thereof. A plurality of distances derived for the first to third low-resolution images, comprising distance deriving means for deriving a distance from a pixel in the corresponding i-th low resolution image (i is 1, 2 or 3); The arrangement position of the high resolution image on the common coordinate plane is determined based on the evaluation value according to the variation of the difference, and the contribution degree of each distance to the evaluation value is changed according to the reliability of each displacement amount. Let

これにより、高解像度画像の配置位置の決定に寄与する、検出精度の低い距離の寄与度を相対的に下げるといったことが可能となる。結果、配置位置の決定の最適化がより促進される。   Thereby, it is possible to relatively reduce the contribution of the distance with low detection accuracy that contributes to the determination of the arrangement position of the high-resolution image. As a result, optimization of determination of the arrangement position is further promoted.

また例えば、当該画像処理装置は、前記配置位置決定手段によって決定された前記高解像度画像の配置位置に前記高解像度画像を配置した場合における前記距離のばらつきに応じて、前記高解像度画像の鮮鋭度を調節する鮮鋭度調節手段を更に備えている。   In addition, for example, the image processing apparatus has a sharpness of the high-resolution image according to a variation in the distance when the high-resolution image is arranged at the arrangement position of the high-resolution image determined by the arrangement position determining unit. Sharpness adjusting means is further provided.

これによっても、ジャギーの低減が図られる。   This also reduces jaggy.

本発明に係る撮像装置は、順次撮影によって時系列で並ぶ複数の撮影画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された前記複数の撮影画像を互いに位置ずれを含む複数の低解像度画像と捉えて、前記複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を生成する上記画像処理装置と、を備えたことを特徴とする。   An imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit that acquires a plurality of captured images arranged in time series by sequential imaging, and a plurality of low-resolution images that include positional deviations between the plurality of captured images acquired by the imaging unit. And the image processing apparatus that generates one high-resolution image from the plurality of low-resolution images.

本発明によれば、複数の低解像度画像から高画質の高解像度画像を生成することができる画像処理装置及び撮像装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus and an imaging apparatus that can generate a high-quality high-resolution image from a plurality of low-resolution images.

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。   The significance or effect of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is merely one embodiment of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the following embodiment. .

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。後に第1〜第4実施例を説明するが、まず、各実施例に共通する事項又は各実施例にて参照される事項について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each of the drawings to be referred to, the same part is denoted by the same reference numeral, and redundant description regarding the same part is omitted in principle. The first to fourth embodiments will be described later. First, matters that are common to each embodiment or items that are referred to in each embodiment will be described.

図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置1の全体ブロック図である。撮像装置1は、例えば、デジタルビデオカメラである。撮像装置1は、動画及び静止画を撮影可能となっていると共に、動画撮影中に静止画を同時に撮影することも可能となっている。尚、動画撮影機能を省略し、撮像装置1を静止画のみを撮影可能なデジタルスチルカメラとすることも可能である。   FIG. 1 is an overall block diagram of an imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The imaging device 1 is a digital video camera, for example. The imaging device 1 can shoot moving images and still images, and can also shoot still images simultaneously during moving image shooting. Note that the moving image shooting function may be omitted, and the imaging apparatus 1 may be a digital still camera capable of shooting only a still image.

[基本的な構成の説明]
撮像装置1は、撮像部11と、AFE(Analog Front End)12と、映像信号処理部13と、マイク14と、音声信号処理部15と、圧縮処理部16と、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)などの内部メモリ17と、SD(Secure Digital)カードや磁気ディスクなどの外部メモリ18と、伸張処理部19と、VRAM(Video Random Access Memory)20と、音声出力回路21と、TG(タイミングジェネレータ)22と、CPU(Central Processing Unit)23と、バス24と、バス25と、操作部26と、表示部27と、スピーカ28と、を備えている。操作部26は、録画ボタン26a、シャッタボタン26b及び操作キー26c等を有している。撮像装置1内の各部位は、バス24又は25を介して、各部位間の信号(データ)のやり取りを行う。
[Description of basic configuration]
The imaging device 1 includes an imaging unit 11, an AFE (Analog Front End) 12, a video signal processing unit 13, a microphone 14, an audio signal processing unit 15, a compression processing unit 16, and an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). ), An external memory 18 such as an SD (Secure Digital) card or a magnetic disk, a decompression processing unit 19, a VRAM (Video Random Access Memory) 20, an audio output circuit 21, and a TG (timing generator). ) 22, a CPU (Central Processing Unit) 23, a bus 24, a bus 25, an operation unit 26, a display unit 27, and a speaker 28. The operation unit 26 includes a recording button 26a, a shutter button 26b, an operation key 26c, and the like. Each part in the imaging apparatus 1 exchanges signals (data) between the parts via the bus 24 or 25.

TG22は、撮像装置1全体における各動作のタイミングを制御するためのタイミング制御信号を生成し、生成したタイミング制御信号を撮像装置1内の各部に与える。タイミング制御信号は、垂直同期信号Vsyncと水平同期信号Hsyncを含む。CPU23は、撮像装置1内の各部の動作を統括的に制御する。操作部26は、ユーザによる操作を受け付ける。操作部26に与えられた操作内容は、CPU23に伝達される。撮像装置1内の各部は、必要に応じ、信号処理時に一時的に各種のデータ(デジタル信号)を内部メモリ17に記録する。   The TG 22 generates a timing control signal for controlling the timing of each operation in the entire imaging apparatus 1, and provides the generated timing control signal to each unit in the imaging apparatus 1. The timing control signal includes a vertical synchronization signal Vsync and a horizontal synchronization signal Hsync. The CPU 23 comprehensively controls the operation of each unit in the imaging apparatus 1. The operation unit 26 receives an operation by a user. The operation content given to the operation unit 26 is transmitted to the CPU 23. Each unit in the imaging apparatus 1 temporarily records various data (digital signals) in the internal memory 17 during signal processing as necessary.

撮像部11は、撮像素子(イメージセンサ)33の他、光学系、絞り及びドライバ(図1において不図示)を備える。被写体からの入射光は、光学系及び絞りを介して、撮像素子33に入射する。光学系を構成する各レンズは、被写体の光学像を撮像素子33上に結像させる。TG22は、上記タイミング制御信号に同期した、撮像素子33を駆動するための駆動パルスを生成し、該駆動パルスを撮像素子33に与える。   The imaging unit 11 includes an optical system, an aperture, and a driver (not shown in FIG. 1) in addition to the imaging element (image sensor) 33. Incident light from the subject enters the image sensor 33 via the optical system and the stop. Each lens constituting the optical system forms an optical image of the subject on the image sensor 33. The TG 22 generates a drive pulse for driving the image sensor 33 in synchronization with the timing control signal, and applies the drive pulse to the image sensor 33.

撮像素子33は、例えばCCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等からなる。撮像素子33は、光学系及び絞りを介して入射した光学像を光電変換し、該光電変換によって得られた電気信号をAFE12に出力する。より具体的には、撮像素子33は、マトリクス状に二次元配列された複数の受光画素を備え、各撮影において、各受光画素は露光時間に応じた電荷量の信号電荷を蓄える。蓄えた信号電荷の電荷量に比例した大きさを有する各受光画素からの電気信号は、TG22からの駆動パルスに従って、後段のAFE12に順次出力される。   The image sensor 33 is composed of, for example, a CCD (Charge Coupled Devices), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or the like. The image sensor 33 photoelectrically converts an optical image incident through the optical system and the diaphragm, and outputs an electrical signal obtained by the photoelectric conversion to the AFE 12. More specifically, the image sensor 33 includes a plurality of light receiving pixels arranged two-dimensionally in a matrix, and in each photographing, each light receiving pixel stores a signal charge having a charge amount corresponding to the exposure time. The electrical signal from each light receiving pixel having a magnitude proportional to the amount of the stored signal charge is sequentially output to the subsequent AFE 12 in accordance with the drive pulse from the TG 22.

AFE12は、撮像素子33から出力されるアナログ信号を増幅し、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換してから映像信号処理部13に出力する。AFE12における信号増幅の増幅度はCPU23によって制御される。映像信号処理部13は、AFE12の出力信号によって表される画像に対して各種画像処理を施し、画像処理後の画像についての映像信号を生成する。映像信号は、画像の輝度を表す輝度信号Yと、画像の色を表す色差信号U及びVと、から構成される。   The AFE 12 amplifies the analog signal output from the image sensor 33, converts the amplified analog signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the video signal processing unit 13. The degree of amplification of signal amplification in the AFE 12 is controlled by the CPU 23. The video signal processing unit 13 performs various types of image processing on the image represented by the output signal of the AFE 12, and generates a video signal for the image after the image processing. The video signal is composed of a luminance signal Y representing the luminance of the image and color difference signals U and V representing the color of the image.

マイク14は撮像装置1の周辺音をアナログの音声信号に変換し、音声信号処理部15は、このアナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換する。   The microphone 14 converts the peripheral sound of the imaging device 1 into an analog audio signal, and the audio signal processing unit 15 converts the analog audio signal into a digital audio signal.

圧縮処理部16は、映像信号処理部13からの映像信号を、所定の圧縮方式を用いて圧縮する。動画または静止画の撮影及び記録時において、圧縮された映像信号は外部メモリ18に記録される。また、圧縮処理部16は、音声信号処理部15からの音声信号を、所定の圧縮方式を用いて圧縮する。動画撮影及び記録時において、映像信号処理部13からの映像信号と音声信号処理部15からの音声信号は、圧縮処理部16にて時間的に互いに関連付けられつつ圧縮され、圧縮後のそれらは外部メモリ18に記録される。   The compression processing unit 16 compresses the video signal from the video signal processing unit 13 using a predetermined compression method. The compressed video signal is recorded in the external memory 18 at the time of shooting and recording a moving image or a still image. The compression processing unit 16 compresses the audio signal from the audio signal processing unit 15 using a predetermined compression method. At the time of moving image shooting and recording, the video signal from the video signal processing unit 13 and the audio signal from the audio signal processing unit 15 are compressed while being correlated with each other in time by the compression processing unit 16, and those after compression are externally transmitted. Recorded in the memory 18.

録画ボタン26aは、動画の撮影及び記録の開始/終了を指示するための押しボタンスイッチであり、シャッタボタン26bは、静止画の撮影及び記録を指示するための押しボタンスイッチである。   The recording button 26a is a push button switch for instructing the start / end of moving image shooting and recording, and the shutter button 26b is a push button switch for instructing shooting and recording of a still image.

撮像装置1の動作モードには、動画及び静止画の撮影が可能な撮影モードと、外部メモリ18に格納された動画及び静止画を表示部27に再生表示する再生モードと、が含まれる。操作キー26cに対する操作に応じて、各モード間の遷移は実施される。撮影モードでは、所定のフレーム周期にて順次撮影が行われ、撮像素子33から時系列で並ぶ画像列が取得される。この画像列を形成する各画像を「フレーム画像」と呼ぶ。   The operation modes of the imaging apparatus 1 include a shooting mode in which moving images and still images can be shot, and a playback mode in which moving images and still images stored in the external memory 18 are played back and displayed on the display unit 27. Transition between the modes is performed according to the operation on the operation key 26c. In the shooting mode, shooting is sequentially performed at a predetermined frame period, and an image sequence arranged in time series is acquired from the image sensor 33. Each image forming this image sequence is called a “frame image”.

撮影モードにおいて、ユーザが録画ボタン26aを押下すると、CPU23の制御の下、その押下後に得られる各フレーム画像の映像信号及びそれに対応する音声信号が、順次、圧縮処理部16を介して外部メモリ18に記録される。動画撮影の開始後、再度ユーザが録画ボタン26aを押下すると、映像信号及び音声信号の外部メモリ18への記録は終了し、1つの動画の撮影は完了する。また、撮影モードにおいて、ユーザがシャッタボタン26bを押下すると、静止画の撮影及び記録が行われる。   When the user presses the recording button 26a in the shooting mode, under the control of the CPU 23, the video signal of each frame image and the corresponding audio signal obtained after the pressing are sequentially sent via the compression processing unit 16 to the external memory 18. To be recorded. When the user presses the recording button 26a again after starting the moving image shooting, the recording of the video signal and the audio signal in the external memory 18 is finished, and the shooting of one moving image is completed. In the shooting mode, when the user presses the shutter button 26b, a still image is shot and recorded.

再生モードにおいて、ユーザが操作キー26cに所定の操作を施すと、外部メモリ18に記録された動画又は静止画を表す圧縮された映像信号は、伸張処理部19にて伸張されてからVRAM20に書き込まれる。尚、撮影モードにおいては、通常、録画ボタン26a及びシャッタボタン26bに対する操作内容に関係なく、映像信号処理13による映像信号の生成が逐次行われており、その映像信号は順次VRAM20に書き込まれる。   When the user performs a predetermined operation on the operation key 26c in the reproduction mode, a compressed video signal representing a moving image or a still image recorded in the external memory 18 is expanded by the expansion processing unit 19 and then written to the VRAM 20. It is. In the shooting mode, normally, video signals are generated sequentially by the video signal processing 13 regardless of the operation contents of the recording button 26a and the shutter button 26b, and the video signals are sequentially written in the VRAM 20.

表示部27は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、VRAM20に書き込まれた映像信号に応じた画像を表示する。また、再生モードにおいて動画を再生する際、外部メモリ18に記録された動画に対応する圧縮された音声信号も、伸張処理部19に送られる。伸張処理部19は、受け取った音声信号を伸張して音声出力回路21に送る。音声出力回路21は、与えられたデジタルの音声信号をスピーカ28にて出力可能な形式の音声信号(例えば、アナログの音声信号)に変換してスピーカ28に出力する。スピーカ28は、音声出力回路21からの音声信号を音声(音)として外部に出力する。   The display unit 27 is a display device such as a liquid crystal display, and displays an image corresponding to the video signal written in the VRAM 20. In addition, when a moving image is reproduced in the reproduction mode, a compressed audio signal corresponding to the moving image recorded in the external memory 18 is also sent to the expansion processing unit 19. The decompression processing unit 19 decompresses the received audio signal and sends it to the audio output circuit 21. The audio output circuit 21 converts a given digital audio signal into an audio signal in a format that can be output by the speaker 28 (for example, an analog audio signal) and outputs the audio signal to the speaker 28. The speaker 28 outputs the sound signal from the sound output circuit 21 to the outside as sound (sound).

映像信号処理部13は、CPU23と協働しつつ、超解像処理を実施することが可能に形成されている。超解像処理によって、複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像が生成される。この高解像度画像の映像信号を、圧縮処理部16を介して外部メモリ18に記録することができる。高解像度画像の解像度は、低解像度画像のそれよりも高く、高解像度画像の水平方向及び垂直方向の画素数は、低解像度画像のそれよりも多い。例えば、静止画の撮影指示がなされた時に、複数の低解像度画像としての複数のフレーム画像を取得し、それらに対して超解像処理を実施することにより高解像度画像を生成する。或いは例えば、動画撮影時に得られた複数の低解像度画像としての複数のフレーム画像に対して、超解像処理は実施される。   The video signal processing unit 13 is configured to be able to perform super-resolution processing in cooperation with the CPU 23. Through the super-resolution processing, one high-resolution image is generated from a plurality of low-resolution images. The video signal of the high resolution image can be recorded in the external memory 18 via the compression processing unit 16. The resolution of the high resolution image is higher than that of the low resolution image, and the number of pixels in the horizontal and vertical directions of the high resolution image is larger than that of the low resolution image. For example, when an instruction to capture a still image is given, a plurality of frame images as a plurality of low resolution images are acquired, and a high resolution image is generated by performing super-resolution processing on them. Alternatively, for example, the super-resolution processing is performed on a plurality of frame images as a plurality of low resolution images obtained at the time of moving image shooting.

超解像処理の基本概念について簡単に説明する。例として、再構築型方式を用いた超解像処理を説明する。図2に、再構築型方式の一種であるMAP(Maximum A Posterior)方式を用いた超解像処理の概念図を示す。この超解像処理では、実際の撮影によって得られた複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を推定し、この推定した高解像度画像を劣化させることによって元の複数の低解像度画像を推定する。実際の撮影によって得られた低解像度画像を特に「観測低解像度画像」と呼び、推定された低解像度画像を特に「推定低解像度画像」と呼ぶ。その後、観測低解像度画像と推定低解像度画像との誤差が最小化されるように、高解像度画像と低解像度画像を反復推定し、最終的に取得される高解像度画像を出力する。   The basic concept of super-resolution processing will be briefly described. As an example, a super-resolution process using a reconstruction method will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram of super-resolution processing using a MAP (Maximum A Posterior) method, which is a type of reconstruction method. In this super-resolution processing, one high-resolution image is estimated from a plurality of low-resolution images obtained by actual shooting, and the original plurality of low-resolution images are estimated by degrading the estimated high-resolution image. To do. A low resolution image obtained by actual photographing is particularly called an “observation low resolution image”, and an estimated low resolution image is particularly called an “estimated low resolution image”. Thereafter, the high resolution image and the low resolution image are repeatedly estimated so that the error between the observed low resolution image and the estimated low resolution image is minimized, and the finally acquired high resolution image is output.

図3に、超解像処理の流れをフローチャートにて表す。まず、ステップS11にて、観測低解像度画像から初期高解像度画像を生成する。続くステップS12にて、現時点の高解像度画像を構築する元の観測低解像度画像を推定する。推定された画像を、上述したように推定低解像度画像と呼ぶ。続くステップS13では、観測低解像度画像と推定低解像度画像との差分画像に基づいて現時点の高解像度画像に対する更新量を導出する。この更新量は、ステップS12〜S14の各処理の反復実行によって観測低解像度画像と推定低解像度画像との誤差が最小化されるように導出される。そして、続くステップS14にて、その更新量を用いて現時点の高解像度画像を更新し、新たな高解像度画像を生成する。この後、ステップS12に戻り、新たに生成された高解像度画像を現時点の高解像度画像と捉えて、ステップS12〜S14の各処理が反復実行される。基本的に、ステップS12〜S14の各処理の反復回数が増大するほど、得られる高解像度画像の解像度が実質的に向上し、理想に近い高解像度画像が得られる。   FIG. 3 is a flowchart showing the flow of super-resolution processing. First, in step S11, an initial high resolution image is generated from the observed low resolution image. In the subsequent step S12, the original observed low resolution image for constructing the current high resolution image is estimated. The estimated image is referred to as an estimated low resolution image as described above. In the subsequent step S13, an update amount for the current high resolution image is derived based on the difference image between the observed low resolution image and the estimated low resolution image. This update amount is derived so that an error between the observed low-resolution image and the estimated low-resolution image is minimized by repeatedly executing the processes in steps S12 to S14. In the subsequent step S14, the current high resolution image is updated using the updated amount, and a new high resolution image is generated. Thereafter, the process returns to step S12, and the newly generated high resolution image is regarded as the current high resolution image, and the processes of steps S12 to S14 are repeatedly executed. Basically, as the number of repetitions of each process of steps S12 to S14 increases, the resolution of the obtained high-resolution image is substantially improved, and an ideal high-resolution image is obtained.

上述した動作の流れを基本とする超解像処理が、撮像装置1内にて実施される。撮像装置1にて実施される超解像処理は、どのような方式の超解像処理であっても構わないが、本実施形態では再構成型方式の超解像処理を採用した場合を説明する。再構成型方式は、ML(Maximum-Likelihood)法、MAP(Maximum A Posterior)法、POCS(Projection Onto Convex Set)法、IBP(Iterative Back Projection)法などを含むが、本実施形態では、MAP法を採用した構成を例にとる。   Super-resolution processing based on the above-described operation flow is performed in the imaging apparatus 1. The super-resolution processing performed in the imaging apparatus 1 may be any type of super-resolution processing, but in the present embodiment, a description will be given of a case where a reconfiguration type super-resolution processing is adopted. To do. The reconfiguration method includes an ML (Maximum-Likelihood) method, a MAP (Maximum A Posterior) method, a POCS (Projection Onto Convex Set) method, an IBP (Iterative Back Projection) method, and the like. In this embodiment, the MAP method is used. Take the configuration using as an example.

超解像処理に関する実施例として、以下に第1〜第4実施例を説明する。或る実施例(特に第1実施例)に記載した事項は、矛盾なき限り、他の実施例にも適用可能される。   As examples relating to the super-resolution processing, first to fourth examples will be described below. The matters described in one embodiment (particularly the first embodiment) can be applied to other embodiments as long as there is no contradiction.

<<第1実施例>>
まず、第1実施例について説明する。図4は、超解像処理を担う超解像部50の内部ブロック図である。符号52〜56にて参照される各部位は図1の映像信号処理部13内に設けられ、低解像度画像用フレームメモリ61及び高解像度画像フレームメモリ62(以下に、単にフレームメモリ61及び62という)は図1の内部メモリ17内に設けられる。基準画像設定部51の機能はCPU23にて実現される。但し、基準画像設定部51の機能を映像信号処理部13にて実現させるようにしてもよい。フレームメモリ61は、観測低解像度画像としてのフレーム画像の画像データを記憶するためのメモリであり、フレームメモリ62は、高解像度画像の画像データを記憶するためのメモリである。
<< First Example >>
First, the first embodiment will be described. FIG. 4 is an internal block diagram of the super-resolution unit 50 responsible for the super-resolution processing. 1 are provided in the video signal processing unit 13 of FIG. 1, and are each referred to as a low-resolution image frame memory 61 and a high-resolution image frame memory 62 (hereinafter simply referred to as frame memories 61 and 62). ) Is provided in the internal memory 17 of FIG. The function of the reference image setting unit 51 is realized by the CPU 23. However, the function of the reference image setting unit 51 may be realized by the video signal processing unit 13. The frame memory 61 is a memory for storing image data of a frame image as an observed low resolution image, and the frame memory 62 is a memory for storing image data of a high resolution image.

撮像部11によって連続して撮影されたkNUM枚のフレーム画像は、超解像部50においてkNUM枚の観測低解像度画像として捉えられる(kNUMは2以上の整数)。kNUM枚の観測低解像度画像の画像データはフレームメモリ61に記憶され、超解像部50内の各部位は、その画像データを必要に応じてフレームメモリ61から読み出す。 K NUM frames images photographed continuously by the imaging section 11 is taken as the super-resolution unit 50 k NUM pieces of observed low resolution images (k NUM is an integer of two or more). Image data of k NUM observed low-resolution images is stored in the frame memory 61, and each part in the super-resolution unit 50 reads the image data from the frame memory 61 as necessary.

基準画像設定部51は、そのkNUM枚の観測低解像度画像の内の1つを基準画像として設定し、残りの(kNUM−1)枚の観測低解像度画像を参照画像として設定する。基準画像を、基準フレーム又は基準フレーム画像と読み替えることもでき、参照画像を、参照フレーム又は参照フレーム画像と読み替えることもできる。例えば、kNUM枚のフレーム画像の内、最初に撮影されたフレーム画像、最後に撮影されたフレーム画像、又は、中間時点で撮影されたフレーム画像を基準画像として設定する。或いは、各観測低解像度画像の画像データに基づいて各観測低解像度画像に含まれるぼけの大きさ(以下、ぼけ量という)を推定し、最もぼけ量の少ない観測低解像度画像を基準画像として設定するようにしてもよい。例えば、観測低解像度画像における所定の高域周波数成分の量(強度)を算出し、その量を該観測低解像度画像のぼけ量として推定する。 The reference image setting unit 51 sets one of the k NUM observation low-resolution images as a reference image, and sets the remaining (k NUM −1) observation low-resolution images as reference images. The reference image can be read as a reference frame or a reference frame image, and the reference image can be read as a reference frame or a reference frame image. For example, out of k NUM frame images, a frame image captured first, a frame image captured last, or a frame image captured at an intermediate time point is set as the reference image. Alternatively, based on the image data of each observed low resolution image, the size of the blur (hereinafter referred to as blur amount) included in each observed low resolution image is estimated, and the observed low resolution image with the least amount of blur is set as the reference image. You may make it do. For example, the amount (intensity) of a predetermined high frequency component in the observed low resolution image is calculated, and the amount is estimated as the blur amount of the observed low resolution image.

位置ずれ量検出部52は、代表点マッチング法やブロックマッチング法、勾配法などを用いて、2枚の観測低解像度画像間の位置ずれ量を算出する。ここで算出される位置ずれ量は、観測低解像度画像の画素間隔よりも分解能の高い、所謂サブピクセルの分解能を有している。つまり、観測低解像度画像内の隣接する2つの画素の間隔よりも短い距離を最小単位として位置ずれ量が算出される。位置ずれ量は、水平成分及び垂直成分を含む二次元量であり、動き量又は動きベクトルとも呼ばれる。観測低解像度画像内の隣接する2つの画素の間隔をppLで表す。 The misregistration amount detection unit 52 calculates the misregistration amount between two observation low-resolution images using a representative point matching method, a block matching method, a gradient method, or the like. The amount of displacement calculated here has a so-called sub-pixel resolution having a resolution higher than the pixel interval of the observed low-resolution image. That is, the amount of positional deviation is calculated with a distance shorter than the interval between two adjacent pixels in the observed low resolution image as the minimum unit. The positional deviation amount is a two-dimensional amount including a horizontal component and a vertical component, and is also called a motion amount or a motion vector. The interval between two adjacent pixels in the observed low resolution image is represented by pp L.

位置ずれ検出部52は、基準画像を基準とし、基準画像と各参照画像との間における位置ずれ量を算出する。サブピクセルの分解能を有する位置ずれ量の算出方法として、公知の算出方法を用いることができる。例えば、特開平11-345315号公報に記載された方法や、“奥富,「ディジタル画像処理」,第二版,CG−ARTS協会,2007年3月1日発行”に記載された方法(p.205参照)を用いればよい。   The misregistration detection unit 52 calculates the misregistration amount between the standard image and each reference image using the standard image as a standard. A known calculation method can be used as a method for calculating a positional deviation amount having sub-pixel resolution. For example, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-345315 and the method described in “Okutomi,“ Digital Image Processing ”, Second Edition, CG-ARTS Association, issued on March 1, 2007” (p. 31). 205).

NUM枚の観測低解像度画像又はkNUM枚の推定低解像度画像であるkNUM枚の低解像度画像、及び、初期高解像度画像を含む1枚の高解像度画像(後述のH0やH1など)は、夫々、二次元格子状に配列された複数の画素から形成され、超解像部50において、それらの画像は二次元の共通の座標面(以下、共通座標面という)上に配置して考えられる。kNUM枚の低解像度画像が、基準画像としての第1の低解像度画像及び参照画像としての第2の低解像度画像を含むものとする。 k NUM low resolution images that are k NUM observed low resolution images or k NUM estimated low resolution images, and one high resolution image including an initial high resolution image (such as H 0 and H 1 described below) ) Are formed from a plurality of pixels arranged in a two-dimensional grid, and in the super-resolution unit 50, these images are arranged on a two-dimensional common coordinate plane (hereinafter referred to as a common coordinate plane). Can be considered. Assume that k NUM low-resolution images include a first low-resolution image as a base image and a second low-resolution image as a reference image.

図5に、共通座標面に配置された各画像の格子及び画素を示す。図5において、符号201が付された三角形は第1の低解像度画像の画素を表すと共に該画素が配列される位置を表し、符号202が付された四角形は第2の低解像度画像の画素を表すと共に該画素が配列される位置を表し、符号203が付された丸は高解像度画像の画素を表すと共に該画素が配列される位置を表している。尚、図5では、第1の低解像度画像を形成する画素群を表す三角形群の一部に対してのみ符号201が付されている。符号202及び203についても同様である。   FIG. 5 shows a grid and pixels of each image arranged on the common coordinate plane. In FIG. 5, a triangle denoted by reference numeral 201 represents a pixel of the first low-resolution image and represents a position where the pixel is arranged, and a square denoted by reference numeral 202 represents a pixel of the second low-resolution image. And a circle with a reference numeral 203 represents a pixel of a high-resolution image and a position where the pixel is arranged. In FIG. 5, reference numeral 201 is given only to a part of the triangle group representing the pixel group forming the first low-resolution image. The same applies to reference numerals 202 and 203.

第1及び第2の低解像度画像間には回転方向の位置ずれも存在しうるが、図示の煩雑化防止及び説明の簡略化上、それらの間に、並進方向の位置ずれしか存在していない場合を考える。1枚の低解像度画像において水平方向及び垂直方向の画素間隔は同じであるとし、その画素間隔は、全ての低解像度画像に対して共通であるとする。また、1枚の高解像度画像において水平方向及び垂直方向の画素間隔は同じであるとする。図5の例では、高解像度画像における画素間隔は、低解像度画像のそれの1/2となっている。また更に、第1及び第2の低解像度画像間の位置ずれ量の水平成分及び垂直成分が、共に、低解像度画像の画素間隔ppL未満である場合を考える。 Although there may be rotational misalignment between the first and second low-resolution images, there is only translational misalignment between them in order to prevent complication of illustration and simplify the description. Think about the case. It is assumed that the pixel interval in the horizontal direction and the vertical direction is the same in one low-resolution image, and the pixel interval is common to all the low-resolution images. Further, it is assumed that the pixel interval in the horizontal direction and the vertical direction is the same in one high-resolution image. In the example of FIG. 5, the pixel interval in the high resolution image is ½ that of the low resolution image. Further, consider a case where the horizontal component and the vertical component of the positional deviation amount between the first and second low resolution images are both less than the pixel interval pp L of the low resolution image.

また、共通座標面の水平方向及び垂直方向が、夫々、X方向及びY方向に合致しているものとする。また、共通座標面の水平方向及び垂直方向は、夫々、低解像度画像の水平方向及び垂直方向に合致していると共に、高解像度画像の水平方向及び垂直方向にも合致しているものとする。   In addition, it is assumed that the horizontal direction and the vertical direction of the common coordinate plane coincide with the X direction and the Y direction, respectively. In addition, the horizontal direction and the vertical direction of the common coordinate plane match the horizontal direction and the vertical direction of the low resolution image, respectively, and also match the horizontal direction and the vertical direction of the high resolution image.

三角形201は共通座標面の水平方向及び垂直方向に等間隔で格子状に配列される。三角形201が配列される格子(図5において破線で示される格子)、即ち、第1の低解像度画像を形成する画素群が共通座標面において配列される格子を第1の低解像度格子と呼ぶ。四角形202は共通座標面の水平方向及び垂直方向に等間隔で格子状に配列される。四角形202が配列される格子(図5において一点鎖線で示される格子)、即ち、第2の低解像度画像を形成する画素群が共通座標面において配列される格子を第2の低解像度格子と呼ぶ。丸203は共通座標面の水平方向及び垂直方向に等間隔で格子状に配列される。丸203が配列される格子(図5において実線で示される格子)、即ち、高解像度画像を形成する画素群が共通座標面において配列される格子を高解像度格子と呼ぶ。   The triangles 201 are arranged in a grid at equal intervals in the horizontal and vertical directions of the common coordinate plane. A grid in which the triangles 201 are arranged (a grid indicated by a broken line in FIG. 5), that is, a grid in which the pixel group forming the first low-resolution image is arranged on the common coordinate plane is referred to as a first low-resolution grid. The rectangles 202 are arranged in a lattice pattern at equal intervals in the horizontal direction and the vertical direction of the common coordinate plane. A grid in which the rectangles 202 are arranged (a grid indicated by a one-dot chain line in FIG. 5), that is, a grid in which the pixel group forming the second low-resolution image is arranged on the common coordinate plane is referred to as a second low-resolution grid. . The circles 203 are arranged in a lattice pattern at equal intervals in the horizontal and vertical directions of the common coordinate plane. A grid in which the circles 203 are arranged (a grid indicated by a solid line in FIG. 5), that is, a grid in which a group of pixels forming a high resolution image is arranged on a common coordinate plane is called a high resolution grid.

符号Oは、共通座標面上の原点を表している。第1の低解像度画像を形成する画素群の内、原点Oに最も近い画素が位置する点を、第1の低解像度画像の基準点と呼び、その基準点の、共通座標面上における位置を、第1の低解像度画像の基準位置と呼ぶ。図5の例では、その基準点は原点Oと一致している。第2の低解像度画像を形成する画素群の内、原点Oに最も近い画素が位置する点を、第2の低解像度画像の基準点と呼び、その基準点の、共通座標面上における位置を、第2の低解像度画像の基準位置と呼ぶ。高解像度画像を形成する画素群の内、原点Oに最も近い画素が位置する点を、高解像度画像の基準点と呼び、その基準点の、共通座標面上における位置を、高解像度画像の基準位置と呼ぶ。   The symbol O represents the origin on the common coordinate plane. The point where the pixel closest to the origin O in the pixel group forming the first low-resolution image is called the reference point of the first low-resolution image, and the position of the reference point on the common coordinate plane is This is called the reference position of the first low-resolution image. In the example of FIG. 5, the reference point coincides with the origin O. The point where the pixel closest to the origin O in the pixel group forming the second low-resolution image is called the reference point of the second low-resolution image, and the position of the reference point on the common coordinate plane is This is called the reference position of the second low-resolution image. The point where the pixel closest to the origin O in the pixel group forming the high resolution image is called the reference point of the high resolution image, and the position of the reference point on the common coordinate plane is the reference of the high resolution image. Called position.

第1の低解像度画像の基準点から見た、第1の低解像度画像の基準位置と第2の低解像度画像の基準位置との位置変位(共通座標面上における位置変位)は、位置ずれ検出部52によって算出された両画像間の位置ずれ量である。   Position displacement (position displacement on the common coordinate plane) between the reference position of the first low-resolution image and the reference position of the second low-resolution image, as viewed from the reference point of the first low-resolution image, is detected as displacement. This is the amount of positional deviation between both images calculated by the unit 52.

配置位置決定部53は、その位置ずれ量に基づいて共通座標面に第1及び第2の低解像度格子を設定する。換言すれば、位置ずれ量に基づき、第1の低解像度画像の配置位置を基準として、第2の低解像度画像を共通座標面上にずらして配置する。低解像度画像の枚数が3枚以上であって第3の低解像度画像が存在する場合は、基準画像である第1の低解像度画像と参照画像である第3の低解像度画像との間の位置ずれ量に基づき、第1の低解像度画像の配置位置を基準として、第3の低解像度画像を共通座標面上にずらして配置する(第4の低解像度画像も同様)。   The arrangement position determination unit 53 sets the first and second low-resolution grids on the common coordinate plane based on the positional deviation amount. In other words, the second low-resolution image is shifted and arranged on the common coordinate plane with reference to the arrangement position of the first low-resolution image based on the positional deviation amount. When the number of low-resolution images is three or more and the third low-resolution image exists, the position between the first low-resolution image that is the base image and the third low-resolution image that is the reference image Based on the amount of deviation, the third low-resolution image is shifted on the common coordinate plane with the arrangement position of the first low-resolution image as a reference (the same applies to the fourth low-resolution image).

更に、配置位置決定部53は、共通座標面上における各低解像度画像の配置位置に基づいて、共通座標面における高解像度格子の配置位置(即ち、高解像度画像の配置位置)を決定する。具体的には、高解像度画像の配置位置を表す、後述のx及びyの値を決定する。この決定方法については後に詳説する。   Furthermore, the arrangement position determination unit 53 determines the arrangement position of the high resolution grid on the common coordinate plane (that is, the arrangement position of the high resolution image) based on the arrangement position of each low resolution image on the common coordinate plane. Specifically, values of x and y, which will be described later, representing the arrangement position of the high resolution image are determined. This determination method will be described in detail later.

配置位置決定部53によって決定されたkNUM枚の低解像度画像及び1枚の高解像度画像の配置位置に従って、初期高解像度画像生成部54(以下、生成部54と略記する)、選択部55及び超解像処理部56による超解像処理が実行される。 According to the arrangement positions of k NUM low resolution images and one high resolution image determined by the arrangement position determination unit 53, an initial high resolution image generation unit 54 (hereinafter abbreviated as generation unit 54), a selection unit 55, and Super-resolution processing by the super-resolution processing unit 56 is executed.

生成部54は、画素補間を用い、基準画像としての観測低解像度画像を用いて初期高解像度画像H0を生成する。この生成処理は、図3のステップS11の処理に相当する。初期高解像度画像H0は、最終的に生成されるべき高解像度画像の初期画像に相当する。以下、初期高解像度画像H0を、単に高解像度画像H0又は画像H0と呼ぶこともある。例えば、基準画像としての観測低解像度画像を参照し、線形補間やバイキュービック補間を用いて、第1の低解像度格子の格子点に位置する、基準画像の画素の画素値から、高解像度格子の格子点に位置する、画像H0の画素の画素値を算出する。或る画素の画素値とは、その画素の輝度及び色を表す情報を含むデジタル値である。尚、基準画像と参照画像の双方の画素値を用いて、画像H0の画素の画素値を算出するようにしてもよい。生成された画像H0の画像データはフレームメモリ62に記憶される。 The generation unit 54 uses the pixel interpolation to generate the initial high resolution image H 0 using the observed low resolution image as the reference image. This generation process corresponds to the process in step S11 of FIG. The initial high resolution image H 0 corresponds to an initial image of a high resolution image to be finally generated. Hereinafter, the initial high resolution image H 0 may be simply referred to as a high resolution image H 0 or an image H 0 . For example, referring to the observed low-resolution image as the standard image, linear interpolation or bicubic interpolation is used to calculate the high-resolution grid from the pixel values of the pixels of the standard image located at the grid points of the first low-resolution grid. The pixel value of the pixel of the image H 0 located at the grid point is calculated. The pixel value of a certain pixel is a digital value including information representing the luminance and color of the pixel. Note that the pixel values of the pixels of the image H 0 may be calculated using the pixel values of both the standard image and the reference image. The generated image data of the image H 0 is stored in the frame memory 62.

選択部55は、生成部54にて生成された画像(即ち、画像H0)及びフレームメモリ62に記憶されている画像の内の一方を選択し、選択した画像の画像データを超解像処理部56に与える。画像H0が生成された直後は画像H0が選択部55にて選択され、画像H0と異なる高解像度画像が超解像処理部56にて生成された後は、フレームメモリ62に記憶されている画像が選択部55にて選択される。 The selection unit 55 selects one of the image generated by the generation unit 54 (that is, the image H 0 ) and the image stored in the frame memory 62, and performs super-resolution processing on the image data of the selected image. Part 56 is given. Immediately after the image H 0 is generated, the image H 0 is selected by the selection unit 55, and after a high resolution image different from the image H 0 is generated by the super-resolution processing unit 56, it is stored in the frame memory 62. The selected image is selected by the selection unit 55.

また、超解像処理部56には、フレームメモリ61からkNUM枚の観測低解像度画像の画像データが入力される。超解像処理部56は、MAP法に基づき、画像H0とkNUM枚の観測低解像度画像と位置ずれ検出部52によって算出された位置ずれ量とを用い、推定低解像度画像の生成を介して画像H0に対する更新量を求める。この処理は、1回目のステップS12及びS13の処理に相当する(図3参照)。そして、画像H0を該更新量にて更新することにより高解像度画像H1(以下、画像H1と略記することがある)を生成する。これは、1回目のステップS14の処理に相当する(図3参照)。尚、画像H1が生成された後は、図4において太線で示されたラインだけが有意に機能する。 Further, the image data of k NUM observation low-resolution images is input from the frame memory 61 to the super-resolution processing unit 56. Based on the MAP method, the super-resolution processing unit 56 uses the image H 0 , k NUM observed low-resolution images, and the positional shift amount calculated by the positional shift detection unit 52, and generates an estimated low-resolution image. Thus, the update amount for the image H 0 is obtained. This process corresponds to the first process of steps S12 and S13 (see FIG. 3). Then, the image H 0 is updated with the update amount to generate a high-resolution image H 1 (hereinafter sometimes abbreviated as image H 1 ). This corresponds to the first step S14 (see FIG. 3). Note that after the image H 1 is generated, only the lines indicated by bold lines in FIG. 4 function significantly.

生成された画像H1の画像データはフレームメモリ62に上書き記憶されると共に選択部55を介して超解像処理部56に再度入力される。超解像処理部56は、画像H0から画像H1を生成したのと同様の方法にて画像H1を更新することにより高解像度画像H2(以下、画像H2と略記することがある)を生成する。画像H2の画像データはフレームメモリ62に上書き記憶される。画像H1から画像H2が生成される処理は、2回目のステップS12〜S14の処理に相当する。 The generated image data of the image H 1 is overwritten and stored in the frame memory 62 and is input again to the super-resolution processing unit 56 via the selection unit 55. Super-resolution processing unit 56, by updating the image H 1 from the image H 0 in the same manner as that generated the image H 1 high-resolution image H 2 (hereinafter, sometimes abbreviated as image H 2 ) Is generated. The image data of the image H 2 is overwritten and stored in the frame memory 62. The process of generating the image H 2 from the image H 1 corresponds to the second process of steps S12 to S14.

このように、超解像処理部56にて、高解像度画像を更新して新たな高解像度画像を生成するための、ステップS12〜S14の各処理から成る演算処理が反復実行される。この演算処理を、以下、超解像演算処理と呼ぶ。nを自然数とした場合、n回目の超解像演算処理によって高解像度画像Hn-1から高解像度画像Hnが生成される。以下の説明では、nは0以上の整数であるとする。 As described above, the super-resolution processing unit 56 repeatedly executes the arithmetic processing including the processes of steps S12 to S14 for updating the high-resolution image and generating a new high-resolution image. Hereinafter, this calculation processing is referred to as super-resolution calculation processing. When n is a natural number, a high resolution image H n is generated from the high resolution image H n −1 by the n-th super-resolution calculation process. In the following description, n is an integer of 0 or more.

図6に、観測低解像度画像の枚数が3枚である場合における(即ち、kNUM=3である場合における)、超解像処理部56の内部ブロック図を示す。3枚の観測低解像度画像が、第1、第2及び第3の観測低解像度画像L1、L2及びL3から成るものとする。今、行列表現された高解像度画像Hnをhnで表し、行列表現された観測低解像度画像Lkをlkで表す。即ち例えば、行列hnは、高解像度画像Hnを形成する各画素の画素値を書き並べたものである。kは1、2又は3の値をとる。 FIG. 6 shows an internal block diagram of the super-resolution processing unit 56 when the number of observed low-resolution images is 3 (that is, when k NUM = 3). Assume that three observation low-resolution images are composed of first, second, and third observation low-resolution images L 1 , L 2, and L 3 . Now, represents a high-resolution image H n which is a matrix expressed by h n, representative of the matrix representation observed low resolution images L k in l k. That is, for example, the matrix h n is a line in which pixel values of pixels forming the high resolution image H n are written. k takes a value of 1, 2 or 3.

そうすると、高解像度画像Hn+1に対する行列hn+1は下記式(A−1)に従って導出され、この導出によって高解像度画像Hn+1が生成される。式(A−1)の右辺第2項は、超解像処理部56によって算出されるべき、高解像度画像Hnに対する更新量を表している。式(A−1)に基づいて高解像度画像を更新していくことにより、下記式(A−2)に表す、MAP法における評価関数Iが最小化されることになる。式(A−2)におけるhは、或る回数分だけ超解像演算処理を行った時の、行列表現された高解像度画像を表している。 Then, matrix h n + 1 with respect to the high-resolution image H n + 1 is derived according to the following formula (A-1), high-resolution image H n + 1 are produced by this derivation. The second term on the right side of Expression (A-1) represents the update amount for the high-resolution image H n that should be calculated by the super-resolution processing unit 56. By updating the high resolution image based on the equation (A-1), the evaluation function I in the MAP method represented by the following equation (A-2) is minimized. In Expression (A-2), h represents a high-resolution image expressed in a matrix when super-resolution calculation processing is performed a certain number of times.

行列Wkと行列hnとの積によって、観測低解像度画像Lkの推定画像としての推定低解像度画像が表される。Wkは、高解像度画像Hnから観測低解像度画像Lkの推定画像を生成するための行列であって、位置ずれ検出部52で算出した位置ずれ量、高解像度画像から低解像度画像への低解像度化によって生じる画像ぼけを表す点広がり関数(Point Spread Function)、及び、高解像度画像から低解像度画像へのダウンサンプリングを含めた画像変換行列である。(lk−Wkn)は、観測低解像度画像Lkとそれの推定画像に相当する推定低解像度画像との差分画像を表している。尚、添え字Tが付された行列は、元の行列の転置行列を表す。従って例えば、Wk Tは行列Wkの転置行列を表す。 The product of the matrix W k and the matrix h n represents an estimated low resolution image as an estimated image of the observed low resolution image L k . W k is a matrix for generating an estimated image of the observed low resolution image L k from the high resolution image H n, the amount of misregistration calculated by the misregistration detection unit 52, and from the high resolution image to the low resolution image. It is an image conversion matrix including a point spread function representing image blur caused by the reduction in resolution and downsampling from a high resolution image to a low resolution image. (L k −W k h n ) represents a difference image between the observed low resolution image L k and the estimated low resolution image corresponding to the estimated image. Note that the matrix with the subscript T represents the transposed matrix of the original matrix. Thus, for example, W k T represents a transposed matrix of the matrix W k .

また、Cは正則化のための行列であり、αは正則化パラメータである。行列Cは、例えば「高解像度画像には高域成分が少ない」という事前知識に基づき設定され、行列表現されたラプラシアンフィルタなどによって形成される。また、βは、フィードバック量を制御するためのパラメータである。   C is a matrix for regularization, and α is a regularization parameter. The matrix C is set based on prior knowledge that “a high-resolution image has few high-frequency components”, for example, and is formed by a Laplacian filter expressed in a matrix. Β is a parameter for controlling the feedback amount.

超解像処理部56における超解像演算処理の反復回数が規定回数に達すると、規定回数分の超解像演算処理によって得られた最新の高解像度画像が、最終的に求められるべき高解像度画像として超解像処理部56から出力される。また、超解像演算処理の反復回数に関わらず、最新の高解像度画像に対する更新量が十分に小さくなり更新量が収束したと判断される場合は、その最新の高解像度画像を最終的に求められるべき高解像度画像として超解像処理部56から出力するようにしてもよい。   When the number of iterations of the super-resolution calculation process in the super-resolution processing unit 56 reaches a specified number, the latest high-resolution image obtained by the specified number of super-resolution calculation processes is the high resolution that should be finally obtained. The image is output from the super-resolution processing unit 56 as an image. If it is determined that the update amount for the latest high-resolution image is sufficiently small and the update amount has converged regardless of the number of times of super-resolution calculation processing, the latest high-resolution image is finally obtained. The super-resolution processing unit 56 may output the high-resolution image to be obtained.

[高解像度格子の配置位置の決定方法]
配置位置決定部53による高解像度格子の配置位置(即ち、高解像度画像の配置位置)の決定方法を詳細に説明する。以下の説明において、画素間隔、距離及び位置等は、特に断りなき限り、共通座標面上における、画素間隔、距離及び位置等を指すものとする。また、低解像度画像における隣接画素間の間隔ppLを単位として考え(図5参照)、共通座標面上において、ppLによって表される距離が1.0であるとする。
[Method for determining the location of the high-resolution grid]
A method for determining the arrangement position of the high resolution grid (that is, the arrangement position of the high resolution image) by the arrangement position determination unit 53 will be described in detail. In the following description, the pixel interval, distance, position, and the like refer to the pixel interval, distance, position, and the like on the common coordinate plane unless otherwise specified. Further, the interval pp L between adjacent pixels in the low resolution image is considered as a unit (see FIG. 5), and the distance represented by pp L on the common coordinate plane is 1.0.

まず、kNUM=2であり、且つ、第1及び第2の低解像度画像及び高解像度画像が、図5のX方向にのみ複数画素が配列された1次元画像である場合を考える。この場合、勿論、位置ずれ量もX方向成分のみを有する1次元量となる。上述したように、第1の低解像度画像が基準画像であり且つ第2の低解像度画像が参照画像であるとする。そして、基準画像を基準とする、基準画像と参照画像との間の位置ずれ量の小数点部分をlxで表す。説明の簡略化上、位置ずれ量の整数部分がゼロである場合を考える。尚、X方向に沿ったX軸を定義し、基準画像を基準として参照画像がX軸の正の方向へずれている場合に、lxは正の値を有するものとする。 First, consider a case where k NUM = 2 and the first and second low-resolution images and high-resolution images are one-dimensional images in which a plurality of pixels are arranged only in the X direction in FIG. In this case, of course, the positional deviation amount is also a one-dimensional amount having only the X direction component. As described above, it is assumed that the first low-resolution image is a standard image and the second low-resolution image is a reference image. Then, the decimal point part of the positional deviation amount between the standard image and the reference image with reference to the standard image is represented by lx. For simplification of description, consider a case where the integer part of the positional deviation amount is zero. It is assumed that lx has a positive value when the X axis along the X direction is defined and the reference image is shifted in the positive direction of the X axis with reference to the base image.

図7に、第1及び第2の低解像度画像の画素配置を示す。但し、不等式「0≦lx≦0.5」が成立すると仮定する。三角形L1[0]、L1[1]、L1[2]・・・は、第1の低解像度画像の連続する画素を表し、四角形L2[0]、L2[1]、L2[2]・・・は、第2の低解像度画像の連続する画素を表している。画素L1[0]は、第1の低解像度画像の基準点に位置し、この基準点を基準として、X軸の正の方向に向かって画素L1[0]、L1[1]、L1[2]、・・・がこの順番で配列される。画素L2[0]は、第2の低解像度画像の基準点に位置し、この基準点を基準として、X軸の正の方向に向かって画素L2[0]、L2[1]、L2[2]、・・・がこの順番で配列される。図8(a)に、lxが画素間隔ppLの1/4の場合、即ち、lx=0.25の場合における、第1及び第2の低解像度画像の画素配置を示す。 FIG. 7 shows the pixel arrangement of the first and second low-resolution images. However, it is assumed that the inequality “0 ≦ lx ≦ 0.5” holds. Triangles L 1 [0], L 1 [1], L 1 [2]... Represent consecutive pixels of the first low-resolution image, and squares L 2 [0], L 2 [1], L 2 [2]... Represent consecutive pixels of the second low-resolution image. The pixel L 1 [0] is located at the reference point of the first low-resolution image, and with reference to this reference point, the pixels L 1 [0], L 1 [1], L 1 [2],... Are arranged in this order. The pixel L 2 [0] is located at the reference point of the second low-resolution image, and with reference to this reference point, the pixels L 2 [0], L 2 [1], L 2 [2],... Are arranged in this order. FIG. 8A shows the pixel arrangement of the first and second low-resolution images when lx is 1/4 of the pixel interval pp L , that is, when lx = 0.25.

尚、実際に算出されたlxが、不等式「0.5<lx<1.0」を満たす場合は、配置位置を左右反転させて考えればよい。即ち例えば、lx=0.75の場合、第1及び第2の低解像度画像の画素配置は実際には図8(b)のように表されるが、X軸の正と負の方向を反転させた図8(c)に示すような画素配置を想定すれば不等式「0≦lx≦0.5」を満たす場合と同様に考えることができる。   When the actually calculated lx satisfies the inequality “0.5 <lx <1.0”, the arrangement position may be reversed horizontally. That is, for example, when lx = 0.75, the pixel arrangement of the first and second low-resolution images is actually represented as shown in FIG. 8B, but the positive and negative directions of the X axis are reversed. If the pixel arrangement as shown in FIG. 8C is assumed, it can be considered in the same manner as when the inequality “0 ≦ lx ≦ 0.5” is satisfied.

今、高解像度画像の基準位置(即ち、高解像度画像の基準点の位置)をxにて表す。また、低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率が2であるとする。そうすると、高解像度画像の隣接画素間の距離は0.5となり、配置位置決定部53は、不等式「0≦x<0.5」を満たすように基準位置xを決定する。   Now, the reference position of the high resolution image (that is, the position of the reference point of the high resolution image) is represented by x. Further, it is assumed that the enlargement ratio of the high resolution image with respect to the low resolution image is 2. Then, the distance between adjacent pixels of the high resolution image is 0.5, and the arrangement position determination unit 53 determines the reference position x so as to satisfy the inequality “0 ≦ x <0.5”.

図7に示した第1及び第2の低解像度画像の画素に、高解像度画像の画素を重畳した図を図9(a)に示す。図9(a)における黒丸HA[0]〜HA[2]及び白丸HB[0]〜HB[2]は共に高解像度画像の画素である。高解像度画像を形成する各画素は、低解像度画像の画素の位置との関係において、複数種類に分類することがされる。一次元で考え且つ拡大率が2である場合は、高解像度画像は、第1の種類に属する画素群と第2の種類に属する画素群とから形成される。前者の画素群は画素HA[0]〜HA[2]を含み、後者の画素群は画素HB[0]〜HB[2]を含む。uを0以上の整数とした場合、画素HA[u]は画素L1[u]と画素L2[u]との間に配置される画素であり、画素HB[u]は画素L2[u]と画素L1[u+1]との間に配置される画素である。画素HA[0]は高解像度画像の基準点に位置し、この基準点を基準として、X軸の正の方向に向かって画素HA[0]、HB[0]、HA[1]、HB[1]、HA[2]、HB[2]・・・がこの順番で配列される。 FIG. 9A shows a diagram in which the pixels of the high resolution image are superimposed on the pixels of the first and second low resolution images shown in FIG. In FIG. 9A, black circles H A [0] to H A [2] and white circles H B [0] to H B [2] are both pixels of a high resolution image. Each pixel forming the high resolution image is classified into a plurality of types in relation to the position of the pixel of the low resolution image. When considered in one dimension and the enlargement ratio is 2, the high-resolution image is formed from a pixel group belonging to the first type and a pixel group belonging to the second type. The former pixel group includes pixels H A [0] to H A [2], and the latter pixel group includes pixels H B [0] to H B [2]. When u is an integer greater than or equal to 0, the pixel H A [u] is a pixel arranged between the pixel L 1 [u] and the pixel L 2 [u], and the pixel H B [u] is the pixel L 2 [u] is a pixel arranged between the pixel L 1 [u + 1]. The pixel H A [0] is located at a reference point of the high-resolution image, and the pixels H A [0], H B [0], H A [1] are moved toward the positive direction of the X axis with reference to this reference point. ], H B [1], H A [2], H B [2]... Are arranged in this order.

配置位置決定部53は、高解像度画像の画素と、その画素の近傍に位置する第1及び第2の低解像度画像の画素との距離を、上記の種類ごとに算出する。ここにおける近傍とは最近傍を少なくとも含む。本例では、高解像度画像の画素の最近傍に位置する第1及び第2の低解像度画像の画素のみを考慮する。故に、配置位置決定部53は、下記式(B−1)〜(B−4)に従い、4つの距離d11(x)、d21(x)、d12(x)及びd22(x)を算出する。d11(x)、d21(x)及びd12(x)は、夫々、図9(b)に示す距離d11、d21及びd12であり、d22(x)は図9(c)に示すd22又はd22’である。 The arrangement position determination unit 53 calculates the distance between the pixel of the high resolution image and the pixels of the first and second low resolution images located in the vicinity of the pixel for each type. The neighborhood here includes at least the nearest neighborhood. In this example, only the pixels of the first and second low resolution images located in the nearest vicinity of the pixels of the high resolution image are considered. Therefore, the arrangement position determination unit 53 follows the following formulas (B-1) to (B-4), and the four distances d 11 (x), d 21 (x), d 12 (x), and d 22 (x) Is calculated. d 11 (x), d 21 (x) and d 12 (x) are distances d 11 , d 21 and d 12 shown in FIG. 9B, respectively, and d 22 (x) is shown in FIG. D 22 or d 22 ′ shown in FIG.

配置位置決定部53は、下記式(B−5)で表される、異なる距離間の差分絶対値の和D(x)と、下記式(B−6)で表される、距離のばらつきの程度を表す指標σ(x)と、に基づいて、高解像度画像の最適な配置位置を決定する。距離のばらつきの程度を表す指標を、以下、ばらつき量という。ここで、式(B−6)におけるsj(x)及びave(x)の値は、式(B−7)及び(B−8)で表される。 The arrangement position determination unit 53 calculates the sum of absolute differences D (x) between different distances expressed by the following formula (B-5) and the variation in distance expressed by the following formula (B-6). Based on the index σ (x) representing the degree, the optimum arrangement position of the high-resolution image is determined. An index representing the degree of variation in distance is hereinafter referred to as variation amount. Here, the values of s j (x) and ave (x) in Expression (B-6) are expressed by Expressions (B-7) and (B-8).

和D(x)は、高解像度画像の基準位置xを、lx/2とした場合に0となる。和D(x)が大きい場合、高解像度画像における一方の種類に属する画素群(例えば、画素HA[0]を含む画素群)に対して、第1の低解像度画像からのフィードバック量(換言すれば、寄与率)が大きくなる一方で第2の低解像度画像からのフィードバック量が小さくなる。逆に、高解像度画像における他方の種類に属する画素群(例えば、画素HB[0]を含む画素群)に対しては、第1の低解像度画像からのフィードバック量が小さくなる一方で第2の低解像度画像からのフィードバック量が大きくなる。この場合において、第1及び第2の低解像度画像間で含まれる高域周波数成分に差がある時は、両画素群間で高域周波数成分にばらつきが生じてしまい、高解像度画像の輪郭部においてジャギー(ギザギザとした階段状の輪郭)が生じうる。従って、和D(x)をなるだけ小さくすることが望ましい。尚、超解像演算処理において、上述の如く高解像度画像は更新量に基づいて更新されるが、その更新量に、各低解像度画像からのフィードバック量が反映される。 The sum D (x) becomes 0 when the reference position x of the high resolution image is lx / 2. When the sum D (x) is large, a feedback amount from the first low-resolution image (in other words, a pixel group that includes one type of pixel in the high-resolution image (for example, a pixel group including the pixel H A [0]) (in other words, In this case, the contribution rate is increased while the feedback amount from the second low-resolution image is decreased. Conversely, for a pixel group belonging to the other type in the high-resolution image (for example, a pixel group including the pixel H B [0]), the feedback amount from the first low-resolution image is reduced while the second amount is reduced. The amount of feedback from the low-resolution image increases. In this case, when there is a difference in the high-frequency component contained between the first and second low-resolution images, the high-frequency component varies between the two pixel groups, and the contour portion of the high-resolution image Can cause jaggy (a jagged stepped contour). Therefore, it is desirable to make the sum D (x) as small as possible. In the super-resolution calculation process, the high-resolution image is updated based on the update amount as described above, and the feedback amount from each low-resolution image is reflected in the update amount.

例えば、図8(a)に示すような状況において高解像度画像の基準位置xを0.1としたならば、画素HA[0]〜HA[2]を含む第1の種類の画素群に対して、第1の低解像度画像からのフィードバック量が大きくなる。画素HA[0]と画素L1[0]との間の距離が0.1となる一方で画素HA[0]と画素L2[0]との間の距離が0.15となり、第1の低解像度画像に対応する前者の距離(0.1)の方が後者の距離よりも短くなるからである。逆に、画素HB[0]〜HB[2]を含む第2の種類の画素群に対しては、第2の低解像度画像からのフィードバック量が大きくなる。画素HB[0]と画素L1[1]との間の距離が0.4(=|0.6−1|)となる一方で画素HB[0]と画素L2[0]との間の距離が0.35(=0.6−0.25)となり、第2の低解像度画像に対応する後者の距離(0.35)の方が前者の距離よりも短くなるからである。このような場合において、第1の低解像度画像に含まれる高域周波数成分の量が第2の低解像度画像のそれよりも大きい場合、第1の低解像度画像からのフィードバック量の大きな第1の種類の画素群における高域周波数成分は大きくなる一方で、第2の低解像度画像からのフィードバック量の大きな第2の種類の画素群における高域周波数成分は小さくなる。この高域周波数成分のばらつきは、生成される高解像度画像の輪郭部においてジャギーを生じさせる。 For example, if the reference position x of the high resolution image is 0.1 in the situation shown in FIG. 8A, the first type of pixel group including the pixels H A [0] to H A [2]. On the other hand, the feedback amount from the first low-resolution image increases. The distance between the pixel H A [0] and the pixel L 1 [0] is 0.1, while the distance between the pixel H A [0] and the pixel L 2 [0] is 0.15, This is because the former distance (0.1) corresponding to the first low-resolution image is shorter than the latter distance. Conversely, the feedback amount from the second low-resolution image is large for the second type of pixel group including the pixels H B [0] to H B [2]. The distance between the pixel H B [0] and the pixel L 1 [1] is 0.4 (= | 0.6-1 |), while the pixel H B [0] and the pixel L 2 [0] The distance between the two is 0.35 (= 0.6−0.25), and the latter distance (0.35) corresponding to the second low-resolution image is shorter than the former distance. . In such a case, when the amount of the high frequency component included in the first low-resolution image is larger than that of the second low-resolution image, the first high-feedback amount from the first low-resolution image is large. While the high frequency component in the type of pixel group becomes large, the high frequency component in the second type of pixel group having a large feedback amount from the second low resolution image becomes small. This variation in the high frequency components causes jaggy in the contour portion of the generated high resolution image.

また、距離のばらつき量σ(x)が大きい場合も、高解像度画像の異なる画素間におけるフィードバック量のばらつきが大きくなり、高解像度画像における或る画素群は高域周波数成分を多く含むが、別の画素群に含まれる高域周波数成分は少ないといった現象が生じうる。上述したように、高域周波数成分のばらつきは高解像度画像の輪郭部においてジャギーを生じさせるため、距離のばらつき量σ(x)もなるだけ小さくすることが望ましい。   Also, when the distance variation amount σ (x) is large, the variation in feedback amount between different pixels of the high resolution image becomes large, and a certain pixel group in the high resolution image contains a lot of high frequency components. There may be a phenomenon that the high frequency component contained in the pixel group is small. As described above, since the variation of the high frequency component causes jaggy in the contour portion of the high resolution image, it is desirable to reduce the distance variation amount σ (x) as much as possible.

図10において、折れ線301は、「σ(x)=0」の時における基準位置xの位置ずれ量lx依存性を表しており、折れ線302は、「D(x)=0」の時における基準位置xの位置ずれ量lx依存性を表している。図10のグラフにおいて、横軸は位置ずれ量lxを表し、縦軸は基準位置xを表している。図10より、σ(x)とD(x)が共にゼロとなるのは、位置ずれ量lxが0又は0.5の時のみであることが分かる。つまり、それ以外の時には、σ(x)とD(x)のバランスを考慮して基準位置xを定めることが望ましい。   In FIG. 10, a broken line 301 represents the positional deviation amount lx dependency of the reference position x when “σ (x) = 0”, and a broken line 302 represents the reference when “D (x) = 0”. This represents the dependency of the position x on the amount of displacement lx. In the graph of FIG. 10, the horizontal axis represents the positional deviation amount lx, and the vertical axis represents the reference position x. From FIG. 10, it can be seen that σ (x) and D (x) are both zero only when the positional deviation amount lx is 0 or 0.5. That is, in other cases, it is desirable to determine the reference position x in consideration of the balance between σ (x) and D (x).

図11において、折れ線311は、「σ(x)=0」の時における和D(x)の位置ずれ量lx依存性を表しており、折れ線312は、「D(x)=0」の時における距離のばらつき量σ(x)の位置ずれ量lx依存性を表している。図11のグラフにおいて、横軸は位置ずれ量lxを表し、縦軸はD(x)又はσ(x)を表している。図11より、位置ずれ量lxが0.2程度までの場合には「D(x)=0」時におけるσ(x)の値が比較的大きく、位置ずれ量lxが0.2より大きくなる場合には「σ(x)=0」時におけるD(x)の値が比較的大きくなることが分かる。   In FIG. 11, a broken line 311 represents the positional deviation amount lx dependence of the sum D (x) when “σ (x) = 0”, and a broken line 312 represents when “D (x) = 0”. Represents the positional deviation amount lx dependence of the distance variation amount σ (x). In the graph of FIG. 11, the horizontal axis represents the positional deviation amount lx, and the vertical axis represents D (x) or σ (x). From FIG. 11, when the positional deviation amount lx is up to about 0.2, the value of σ (x) when “D (x) = 0” is relatively large, and the positional deviation amount lx becomes larger than 0.2. In this case, it can be seen that the value of D (x) when “σ (x) = 0” is relatively large.

従って、σ(x)とD(x)のバランスを考慮して、例えば、高解像度画像の基準位置xを下記式(B−9)に従って決定すればよい。ここで、THは、不等式「0<TH<0.5」を満たす、予め設定された閾値である。この場合、lxが0以上TH未満である時にはσ(x)が最小化されるように(今の例において、σ(x)=0となるように)基準位置xが決定され、lxがTH以上0.5以下である時にはD(x)が最小化されるように(今の例において、D(x)=0となるように)基準位置xが決定されることになる。   Therefore, in consideration of the balance between σ (x) and D (x), for example, the reference position x of the high-resolution image may be determined according to the following formula (B-9). Here, TH is a preset threshold value that satisfies the inequality “0 <TH <0.5”. In this case, when lx is 0 or more and less than TH, the reference position x is determined so that σ (x) is minimized (in this example, σ (x) = 0), and lx is TH. When the value is 0.5 or less, the reference position x is determined so that D (x) is minimized (in this example, D (x) = 0).

図12の折れ線321は、TH=0.25とした場合における、決定されるべき基準位置xの位置ずれ量lx依存性を示している。   A broken line 321 in FIG. 12 shows the dependency of the reference position x to be determined on the positional deviation amount lx when TH = 0.25.

上述の考え方を二次元に拡張した場合、即ち、図5に示す如く、第1及び第2の低解像度画像及び高解像度画像が二次元画像である場合、配置位置決定部53は、位置ずれ量(lx,ly)に対する高解像度画像の基準位置(x,y)を、以下の式(C−1)〜(C−4)に基づき、式(C−5)に従って決定する。但し、kNUM=2であり、また、上述したように、第1の低解像度画像が基準画像であって且つ第2の低解像度画像が参照画像であるとする。 When the above-described concept is extended two-dimensionally, that is, as shown in FIG. 5, when the first and second low-resolution images and high-resolution images are two-dimensional images, the arrangement position determining unit 53 determines the amount of positional deviation. The reference position (x, y) of the high-resolution image with respect to (lx, ly) is determined according to the equation (C-5) based on the following equations (C-1) to (C-4). However, it is assumed that k NUM = 2, and as described above, the first low-resolution image is the standard image and the second low-resolution image is the reference image.

X方向に対して上述した事項が、同様に、Y方向に対する各値にも適用される。即ち、lx及びlyは、夫々、基準画像と参照画像との間の位置ずれ量の小数点部分におけるX方向成分及びY方向成分である。不等式「0≦lx≦0.5」且つ「0≦ly≦0.5」が成立すると仮定する。x及びyは、夫々、高解像度画像の基準位置(即ち、高解像度画像の基準点の位置)のX方向成分及びY方向成分である。また、低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率は、水平方向及び垂直方向において2であるとする。そうすると、高解像度画像の隣接画素間の距離は0.5となり、配置位置決定部53は、不等式「0≦x<0.5」且つ「0≦y<0.5」を満たすように基準位置(x,y)を決定する。   The matters described above for the X direction apply to each value for the Y direction as well. That is, lx and ly are an X-direction component and a Y-direction component in the decimal point part of the positional deviation amount between the base image and the reference image, respectively. Assume that the inequalities “0 ≦ lx ≦ 0.5” and “0 ≦ ly ≦ 0.5” hold. x and y are an X direction component and a Y direction component of the reference position of the high resolution image (that is, the position of the reference point of the high resolution image), respectively. The enlargement ratio of the high resolution image with respect to the low resolution image is 2 in the horizontal direction and the vertical direction. Then, the distance between adjacent pixels of the high resolution image is 0.5, and the arrangement position determination unit 53 satisfies the inequalities “0 ≦ x <0.5” and “0 ≦ y <0.5”. Determine (x, y).

一次元で考えた場合に拡大率が2であると高解像度画像を形成する画素が2つの種類の画素に分類されることを上述したが、二次元で考えるとY方向に対しても同様の分類が発生する。つまり、X方向及びY方向の夫々に対して同様の画素の分類分けがなされ、結果、高解像度画像を形成する各画素は第1〜第4の種類の何れかに分類される。高解像度画像内の第jの種類に属する画素の内、原点Oに最も近い画素を、便宜上、第jの着目画素と呼ぶ(ここで、jは1、2、3又は4)。第1〜第4の着目画素は、図5の左上隅に位置する、高解像度画像内の4画素である。   As described above, when the magnification ratio is 2 when considered in one dimension, the pixels that form a high-resolution image are classified into two types of pixels. Classification occurs. That is, the same pixel classification is performed for each of the X direction and the Y direction, and as a result, each pixel forming the high resolution image is classified into one of the first to fourth types. Of the pixels belonging to the j-th type in the high-resolution image, the pixel closest to the origin O is referred to as the j-th pixel of interest for convenience (where j is 1, 2, 3, or 4). The first to fourth target pixels are the four pixels in the high-resolution image located in the upper left corner of FIG.

1j(x,y)は、第jの着目画素と、第jの着目画素の最近傍に配置される、第1の低解像度画像内における画素と、の距離である。d2j(x,y)は、第jの着目画素と、第jの着目画素の最近傍に配置される、第2の低解像度画像内における画素と、の距離である。 d 1j (x, y) is a distance between the j-th pixel of interest and a pixel in the first low-resolution image that is arranged in the vicinity of the j-th pixel of interest. d 2j (x, y) is the distance between the j-th pixel of interest and the pixel in the second low-resolution image that is arranged in the vicinity of the j-th pixel of interest.

σ(x,y)は、第1〜第4の着目画素に対して求められる全距離のばらつき量を表すこととなり、D(x,y)は、第1〜第4の着目画素に対して求められる、距離の差分絶対値の総和を表すこととなる。式(C−5)から理解されるように、配置位置決定部53は、lx及びlyの値に応じて、σ(x,y)又はD(x,y)が最小化されるようにx及びyの値を決定する。   σ (x, y) represents the variation amount of the total distance obtained for the first to fourth target pixels, and D (x, y) is the first to fourth target pixels. It represents the sum of the absolute values of the distance differences that are obtained. As understood from the equation (C-5), the arrangement position determining unit 53 determines that σ (x, y) or D (x, y) is minimized according to the values of lx and ly. And the value of y is determined.

本実施例に示した高解像度画像の配置位置の決定方法を用いた場合において、2枚の観測低解像度画像から得られる高解像度画像を図13(a)に示す。各観測低解像度画像には、垂直方向に伸びる複数本の直線状エッジが描画されているものとし、一方の観測低解像度画像と他方の観測低解像度画像との間の位置ずれ量(lx,ly)は(0.5,0)である。これと対比するために、本実施例で示した方法と異なる方法にて得られた高解像度画像を図13(b)及び(c)に示す。図13(b)の高解像度画像は、高解像度画像の基準位置を一方の観測低解像度画像の基準位置と同じに設定した場合に得られ、これは、上記従来方法1に対応する(図18(b)参照)。図13(c)の高解像度画像は、高解像度画像の基準位置を2枚の観測低解像度画像の基準位置の中間位置に設定した場合に得られ、これは、上記従来方法2に対応する(図18(c)参照)。   FIG. 13A shows a high resolution image obtained from two observed low resolution images when the method for determining the arrangement position of the high resolution image shown in this embodiment is used. Each observation low-resolution image is assumed to have a plurality of linear edges extending in the vertical direction, and a positional shift amount (lx, ly) between one observation low-resolution image and the other observation low-resolution image. ) Is (0.5, 0). In order to contrast with this, FIGS. 13B and 13C show high-resolution images obtained by a method different from the method shown in the present embodiment. The high-resolution image in FIG. 13B is obtained when the reference position of the high-resolution image is set to be the same as the reference position of one of the observed low-resolution images, which corresponds to the conventional method 1 (FIG. 18). (See (b)). The high-resolution image in FIG. 13C is obtained when the reference position of the high-resolution image is set to an intermediate position between the reference positions of the two observed low-resolution images, which corresponds to the above-described conventional method 2 ( (See FIG. 18C).

図13(a)〜(c)からも分かるように、本実施例に示した高解像度画像の配置位置の決定方法を用いれば、高解像度画像に含まれる高域周波数成分のばらつきが少なくなり、輪郭部(ステップエッジ部)におけるジャギーが低減される。   As can be seen from FIGS. 13A to 13C, if the method for determining the arrangement position of the high resolution image shown in the present embodiment is used, the variation of the high frequency components included in the high resolution image is reduced. Jaggy in the contour portion (step edge portion) is reduced.

また、D(x,y)及びσ(x,y)の、より一般化された算出式を式(D−1)〜(D−4)に示す。kNUM枚の低解像度画像は、第1〜第kNUMの低解像度画像から形成される。 Further, more general calculation formulas for D (x, y) and σ (x, y) are shown in formulas (D-1) to (D-4). The k NUM low resolution images are formed from the first to k NUM low resolution images.

ここで、mは、低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率(水平方向及び垂直方向の拡大率)である。mは整数であるとする。二次元で考え且つ拡大率がmである場合、高解像度画像を形成する各画素は第1〜第m2の種類の何れかに分類される。高解像度画像内の第jの種類に属する画素の内、原点Oに最も近い画素を、便宜上、第jの着目画素と呼ぶ(ここで、jは1以上m2以下の整数)。そうすると、dij(x,y)は、第jの着目画素と、第jの着目画素の最近傍に配置される、第iの低解像度画像内における画素と、の距離である(ここで、iは1以上kNUM以下の整数)。dkj(x,y)は、第jの着目画素と、第jの着目画素の最近傍に配置される、第kの低解像度画像内における画素と、の距離である(ここで、kは(i+1)以上且つkNUM以下の整数)。 Here, m is an enlargement ratio (horizontal and vertical enlargement ratio) of the high resolution image with respect to the low resolution image. Let m be an integer. If and magnification considered in two dimensions is m, each pixel forming a high-resolution image are classified as either type of first to m 2. Of the pixels belonging to the jth type in the high-resolution image, the pixel closest to the origin O is referred to as the jth pixel of interest for convenience (where j is an integer between 1 and m 2 ). Then, d ij (x, y) is a distance between the j-th target pixel and a pixel in the i-th low-resolution image that is arranged in the nearest vicinity of the j-th target pixel (where, i is an integer from 1 to k NUM ). d kj (x, y) is a distance between the j-th pixel of interest and a pixel in the k-th low-resolution image arranged closest to the j-th pixel of interest (where k is (I + 1) or more and k NUM or less integer).

式(D−2)に従うσ(x,y)は、第1〜第m2の着目画素に対して求められる全距離のばらつき量を表すこととなり、式(D−1)に従うD(x,y)は、第1〜第m2の着目画素に対して求められる、距離の差分絶対値の総和を表すこととなる。配置位置決定部53は、lx及びlyの値に応じて、式(D−1)〜(D−4)に基づいて算出されるD(x,y)又はσ(x,y)が最小化されるように、位置ずれ量(lx,ly)に対する高解像度画像の基準位置(x,y)を決定する。 Formula (D-2) in accordance sigma (x, y) becomes a represent the variation amount of the total distance to be determined for the first to m 2 of the pixel of interest, according to the formula (D-1) D (x , y) becomes represent the sum of the first to be determined for the m 2 of the pixel of interest, the distance difference absolute value. The arrangement position determination unit 53 minimizes D (x, y) or σ (x, y) calculated based on the expressions (D-1) to (D-4) according to the values of lx and ly. As described above, the reference position (x, y) of the high-resolution image with respect to the positional deviation amount (lx, ly) is determined.

<<第2実施例>>
次に、第2実施例を説明する。第2実施例は、第1実施例の一部を変形した実施例に相当する。第1実施例との相違点に着目して以下の説明を行う。特に述べられない事項に関しては、第1実施例の記述が適用される。
<< Second Example >>
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment corresponds to an embodiment obtained by modifying a part of the first embodiment. The following description will be made by paying attention to differences from the first embodiment. For matters not specifically mentioned, the description of the first embodiment is applied.

まず、説明の簡単化のため、kNUM=2であり、且つ、第1及び第2の低解像度画像及び高解像度画像が、図5のX方向にのみ複数画素が配列された1次元画像である場合を考える。上述したように、第1の低解像度画像が基準画像であって且つ第2の低解像度画像が参照画像であり、また、低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率が2であるとする。この他、一次元で考える場合において考慮すべき、第1実施例で述べた事項が第2実施例にも適用される。 First, for simplification of description, k NUM = 2 and the first and second low-resolution images and high-resolution images are one-dimensional images in which a plurality of pixels are arranged only in the X direction in FIG. Consider a case. As described above, it is assumed that the first low-resolution image is a standard image, the second low-resolution image is a reference image, and the enlargement ratio of the high-resolution image with respect to the low-resolution image is 2. In addition, the matters described in the first embodiment, which should be taken into consideration when considering in one dimension, are also applied to the second embodiment.

第1実施例では、位置ずれ量lxに応じてD(x)とσ(x)の何れか一方が最小化されるように高解像度画像の基準位置xを決定したが、第2実施例では、「E(x)=D(x)+gσ(x)」にて表される評価関数E(x)を導入し、評価関数E(x)が最小化されるように基準位置xを決定する。ここで、gは所定の係数である。   In the first embodiment, the reference position x of the high-resolution image is determined so that one of D (x) and σ (x) is minimized according to the positional deviation amount lx. In the second embodiment, , “E (x) = D (x) + gσ (x)” is introduced, and the reference position x is determined so that the evaluation function E (x) is minimized. . Here, g is a predetermined coefficient.

上記式(B−5)で表されるD(x)を展開すると下記式(E−1)が得られ、上記式(B−6)で表されるσ(x)を展開すると下記式(E−2)が得られる。そして、式(E−1)及び(E−2)を用いて評価関数E(x)を展開すると、評価関数E(x)は下記式(E−3)にて表される。   When D (x) represented by the above formula (B-5) is expanded, the following formula (E-1) is obtained, and when σ (x) represented by the above formula (B-6) is expanded, the following formula ( E-2) is obtained. When the evaluation function E (x) is expanded using the equations (E-1) and (E-2), the evaluation function E (x) is expressed by the following equation (E-3).

図14に、g=2とした場合における、評価関数E(x)を最小化するための基準位置xの位置ずれ量lx依存性及び評価関数E(x)の最小値の位置ずれ量lx依存性を示す。折れ線351が前者の依存性を表し、折れ線352が後者の依存性を表している。図14のグラフにおいて、横軸は位置ずれ量lxを表す。折れ線351に対する縦軸は基準位置xを表し、折れ線352に対する縦軸は評価関数E(x)の最小値を表す。   In FIG. 14, when g = 2, the positional deviation amount lx dependency of the reference position x for minimizing the evaluation function E (x) and the positional deviation amount lx dependence of the minimum value of the evaluation function E (x) are shown. Showing gender. A polygonal line 351 represents the former dependency, and a polygonal line 352 represents the latter dependency. In the graph of FIG. 14, the horizontal axis represents the positional deviation amount lx. The vertical axis for the broken line 351 represents the reference position x, and the vertical axis for the broken line 352 represents the minimum value of the evaluation function E (x).

図14より、位置ずれ量lxが0.25である時を境に、評価関数E(x)を最小化するための基準位置xの算出式が変化する。具体的には、本数値例における基準位置xは、下記式(E−4)に従って算出される。式(E−4)は、折れ線351を数式化したものである。また、式(E−4)は、第1実施例で述べた、基準位置xの算出式(B−9)と同じである。即ち、g=2とした場合は、評価関数E(x)を最小化する基準位置xと第1実施例で述べた方法によって決定される基準位置xとは、結果的に同じとなる(g≠2の場合、両者は異なりうる)。   As shown in FIG. 14, the formula for calculating the reference position x for minimizing the evaluation function E (x) changes when the positional deviation amount lx is 0.25. Specifically, the reference position x in this numerical example is calculated according to the following formula (E-4). Formula (E-4) is a mathematical expression of the polygonal line 351. The equation (E-4) is the same as the equation (B-9) for calculating the reference position x described in the first embodiment. That is, when g = 2, the reference position x that minimizes the evaluation function E (x) and the reference position x determined by the method described in the first embodiment are the same as a result (g If ≠ 2, they can be different).

上述の考え方を二次元に拡張する場合、第1実施例と同様、配置位置決定部53は、上記式(C−1)〜(C−4)に従ってD(x、y)及びσ(x,y)を算出する。但し、kNUM=2であって且つ低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率が2であるとする。この他、二次元で考える場合において考慮すべき、第1実施例で述べた事項が第2実施例にも適用されるものとする。そして、「E(x,y)=D(x,y)+gσ(x,y)」で表される評価関数E(x,y)が最小化されるように、位置ずれ量(lx,ly)に対する高解像度画像の基準位置(x,y)を決定する。一次元で考えた場合と同様、g=2とするならば、基準位置(x,y)は上記式(C−5)に従って決定されることになる。 In the case of extending the above idea to two dimensions, the arrangement position determining unit 53, as in the first embodiment, determines D (x, y) and σ (x, x, y) according to the above formulas (C-1) to (C-4). y) is calculated. However, it is assumed that k NUM = 2 and the enlargement ratio of the high resolution image with respect to the low resolution image is 2. In addition, the matters described in the first embodiment, which should be taken into consideration when considering in two dimensions, are also applied to the second embodiment. Then, the misregistration amount (lx, ly) is such that the evaluation function E (x, y) represented by “E (x, y) = D (x, y) + gσ (x, y)” is minimized. ) To determine the reference position (x, y) of the high resolution image. As in the case of one dimension, if g = 2, the reference position (x, y) is determined according to the above equation (C-5).

第2実施例においても、第1実施例と同様、距離の差分絶対値の和D(x、y)と距離のばらつき量σ(x,y)とのバランスを考慮した上で高解像度画像の配置位置が決定されるため、高解像度画像に含まれる高域周波数成分のばらつきが少なくなり、輪郭部(ステップエッジ部)におけるジャギーが低減される。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the high-resolution image is taken into consideration in consideration of the balance between the sum D (x, y) of the distance difference absolute value and the distance variation amount σ (x, y). Since the arrangement position is determined, variation in high frequency components included in the high resolution image is reduced, and jaggy in the contour portion (step edge portion) is reduced.

尚、距離のばらつき量の定義の仕方は変形可能である。一次元で考えた場合、例えば、σ(x)の代わりに、下記式(E−5)で表されるσ’(x)を距離のばらつき量として捉えても良い。この場合、「E’(x)=D(x)+g’σ’(x)」にて表される評価関数E’(x)を導入し、評価関数E’(x)が最小化されるように基準位置xを決定すればよい。式(E−5)におけるave(x)は、式(E−6)によって表される(尚、式(E−6)は、上記式(B−8)を変形した式である)。式(E−7a)及び(E−7b)は、評価関数E’(x)をx及びlxを用いて表した式である。lx<xの時、評価関数E’(x)の値は式(E−7a)に従って算出され、lx≧xの時、評価関数E’(x)の値は式(E−7b)に従って算出される。g’は所定の係数である。   Note that the method of defining the distance variation amount can be modified. When considered in one dimension, instead of σ (x), for example, σ ′ (x) represented by the following formula (E-5) may be regarded as the amount of variation in distance. In this case, an evaluation function E ′ (x) represented by “E ′ (x) = D (x) + g′σ ′ (x)” is introduced, and the evaluation function E ′ (x) is minimized. In this way, the reference position x may be determined. The ave (x) in the formula (E-5) is represented by the formula (E-6) (note that the formula (E-6) is a modified version of the formula (B-8)). Expressions (E-7a) and (E-7b) are expressions expressing the evaluation function E ′ (x) using x and lx. When lx <x, the value of the evaluation function E ′ (x) is calculated according to the equation (E-7a). When lx ≧ x, the value of the evaluation function E ′ (x) is calculated according to the equation (E-7b). Is done. g 'is a predetermined coefficient.

図15に、g’=1とした場合における、評価関数E’(x)を最小化するための基準位置xの位置ずれ量lx依存性及び評価関数E’(x)の最小値の位置ずれ量lx依存性を示す。折れ線361が前者の依存性を表し、折れ線362が後者の依存性を表している。図15のグラフにおいて、横軸は位置ずれ量lxを表す。折れ線361に対する縦軸は基準位置xを表し、折れ線362に対する縦軸は評価関数E’(x)の最小値を表す。   FIG. 15 shows the dependence of the reference position x on the positional deviation amount lx for minimizing the evaluation function E ′ (x) and the positional deviation of the minimum value of the evaluation function E ′ (x) when g ′ = 1. The quantity lx dependence is shown. A polygonal line 361 represents the former dependency, and a polygonal line 362 represents the latter dependency. In the graph of FIG. 15, the horizontal axis represents the positional deviation amount lx. The vertical axis for the broken line 361 represents the reference position x, and the vertical axis for the broken line 362 represents the minimum value of the evaluation function E ′ (x).

二次元に拡張して考える場合は、一次元関数であるσ(x)及びE(x)を二次元関数であるσ(x,y)及びE(x,y)に拡張した場合と同様にして、関数σ’(x)及びE’(x)を二次元に拡張した関数σ’(x,y)及びE’(x,y)を求め、E’(x,y)が最小化されるように基準位置(x,y)を決定すればよい。   When considering two-dimensional expansion, σ (x) and E (x), which are one-dimensional functions, are expanded in the same manner as when two-dimensional functions, σ (x, y) and E (x, y), are expanded. Thus, the functions σ ′ (x, y) and E ′ (x, y) obtained by extending the functions σ ′ (x) and E ′ (x) to two dimensions are obtained, and E ′ (x, y) is minimized. The reference position (x, y) may be determined so that

<<第3実施例>>
次に、第3実施例を説明する。第1及び第2実施例では、距離の差分絶対値の和(D(x)又はD(x,y))を複数距離の単純加算によって求めているが、第3実施例では、距離の差分絶対値の和を複数距離の加重加算によって求める。加重加算における重み付け係数の値は、図4の位置ずれ量検出部52によって算出された位置ずれ量の信頼度に基づいて決定される。
<< Third Example >>
Next, a third embodiment will be described. In the first and second embodiments, the sum (D (x) or D (x, y)) of the distance difference absolute values is obtained by simple addition of a plurality of distances. In the third embodiment, the distance difference is calculated. The sum of absolute values is obtained by weighted addition of multiple distances. The value of the weighting coefficient in the weighted addition is determined based on the reliability of the positional deviation amount calculated by the positional deviation amount detection unit 52 in FIG.

第3実施例において、位置ずれ量検出部52は、位置ずれ量を算出すると共に位置ずれ量の信頼度を評価する。様々な方法を用いて、位置ずれ量の信頼度を評価可能である。基準画像と参照画像との間の位置ずれ量は、基準画像内に設定された検出ブロック内の画像と参照画像内に設定された検出ブロック内の画像とを対比することによって求められるが、例えば、基準画像における検出ブロック内の画像の平坦度に基づいて、その位置ずれ量の信頼度を求める。着目した画像の平坦度とは、その画像の平坦性を意味し、その画像が平坦であればあるほど、平坦度が大きく且つ信頼度は低くなる。例えば、基準画像における検出ブロック内の画像に含まれる高域周波数成分の量から、その画像の平坦度を推定する(高域周波数成分の量が小さいほど、平坦度は大きいと推定される)。   In the third embodiment, the misregistration amount detection unit 52 calculates the misregistration amount and evaluates the reliability of the misregistration amount. Various methods can be used to evaluate the reliability of the misregistration amount. The amount of misalignment between the reference image and the reference image is obtained by comparing the image in the detection block set in the reference image with the image in the detection block set in the reference image. Based on the flatness of the image in the detection block in the reference image, the reliability of the positional deviation amount is obtained. The flatness of the focused image means the flatness of the image. The flatter the image, the higher the flatness and the lower the reliability. For example, the flatness of the image is estimated from the amount of the high frequency component contained in the image in the detection block in the reference image (the flatness is estimated to be larger as the amount of the high frequency component is smaller).

また或いは、公知の任意の方法を用いて位置ずれ量の信頼度を評価してもよい。例えば、特開2003−078807号公報に記載された方法や特開2002-016836号公報に記載された方法を用いて、位置ずれ量の信頼度を評価していもよい。それらの公報における動きベクトルの信頼性が、本実施例における位置ずれ量の信頼度に相当する。   Alternatively, the reliability of the positional deviation amount may be evaluated using any known method. For example, the reliability of the misregistration amount may be evaluated by using a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-078807 or a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-016836. The reliability of the motion vector in those publications corresponds to the reliability of the positional deviation amount in this embodiment.

今、kNUM=3であるとし、第1の観測低解像度画像が基準画像であって且つ第2及び第3の観測低解像度画像が参照画像である場合を考える。そして、評価した位置ずれ量の信頼度を数値化して考える。第1及び第2の観測低解像度画像間における位置ずれ量の信頼度をR2にて表し、第1及び第3の観測低解像度画像間における位置ずれ量の信頼度をR3にて表す。また、便宜上、信頼度R1も導入する。信頼度Riは不等式「0≦Ri≦1」を満たし、また、R1は常に1であるとする(ここで、iは1、2又は3)。 Assume that k NUM = 3, and the first observed low resolution image is a reference image and the second and third observed low resolution images are reference images. Then, the reliability of the evaluated misregistration amount is considered as a numerical value. The positional deviation amount of confidence between the first and second observation low-resolution image represented by R 2, represents an amount of positional deviation reliability between the first and third observation low-resolution images at R 3. For convenience, the reliability R 1 is also introduced. The reliability R i satisfies the inequality “0 ≦ R i ≦ 1”, and R 1 is always 1 (where i is 1, 2 or 3).

説明の簡単化のため、X方向の一次元にのみ着目する。また、低解像度画像に対する高解像度画像の拡大率が2であるとする。また、第1及び第2の観測低解像度画像間における位置ずれ量の小数点部分、並びに、第1及び第3の観測低解像度画像間における位置ずれ量の小数点部分は、共通座標面上において、0以上0.5以下であるとする。この他、一次元で考える場合において考慮すべき、第1実施例で述べた事項が第3実施例にも適用される。   For simplification of description, attention is paid only to one dimension in the X direction. Further, it is assumed that the enlargement ratio of the high resolution image with respect to the low resolution image is 2. Further, the decimal point part of the positional deviation amount between the first and second observed low resolution images and the decimal point part of the positional deviation amount between the first and third observed low resolution images are 0 on the common coordinate plane. It is assumed that it is 0.5 or less. In addition, the matters described in the first embodiment, which should be taken into consideration when considering in one dimension, are also applied to the third embodiment.

図16に、第1〜第3の低解像度画像及び高解像度画像の画素配置を示す。図16において、内部が空白の菱形が、第3の低解像度画像を形成する画素を表している。   FIG. 16 shows the pixel arrangement of the first to third low-resolution images and high-resolution images. In FIG. 16, the rhombus with a blank inside represents a pixel forming the third low-resolution image.

第3実施例において、配置位置決定部53は、下記式(F−1)で表される、異なる距離間の差分絶対値の和DA(x)と、下記式(F−2)で表される、距離のばらつき量σA(x)と、を求める。ここで、式(F−2)におけるsj(x)及びave(x)の値は、式(F−3)及び(F−4)で表される。また、距離d31(x)は、画素HA[0]と画素HA[0]の最近傍に配置される第3の低解像度画像内の画素との距離であり、距離d32(x)は、画素HB[0]と画素HB[0]の最近傍に配置される第3の低解像度画像内の画素との距離である。 In the third embodiment, the arrangement position determination unit 53 is expressed by the following formula (F-2), which is expressed by the following formula (F-1), and the sum D A (x) of the difference absolute values between different distances. The distance variation amount σ A (x) is obtained. Here, the values of s j (x) and ave (x) in Formula (F-2) are represented by Formulas (F-3) and (F-4). The distance d 31 (x) is the distance between the pixel H A [0] and the pixel in the third low-resolution image arranged closest to the pixel H A [0], and the distance d 32 (x ) Is the distance between the pixel H B [0] and the pixel in the third low-resolution image arranged closest to the pixel H B [0].

そして、配置位置決定部53は、DA(x)及びσA(x)を第1実施例におけるD(x)及びσ(x)として用いて、第1実施例で述べたように、DA(x)又はσA(x)が最小化されるように、高解像度画像の基準位置xを求める。或いは、配置位置決定部53は、DA(x)及びσA(x)を第2実施例におけるD(x)及びσ(x)として用いて「E(x)=DA(x)+gσA(x)」に従って評価関数E(x)の値を算出し、評価関数E(x)が最小化されるように基準位置xを決定する。 Then, the arrangement position determination unit 53 uses D A (x) and σ A (x) as D (x) and σ (x) in the first example, and as described in the first example, D D The reference position x of the high-resolution image is obtained so that A (x) or σ A (x) is minimized. Alternatively, the arrangement position determination unit 53 uses D A (x) and σ A (x) as D (x) and σ (x) in the second embodiment, and “E (x) = D A (x) + gσ The value of the evaluation function E (x) is calculated according to “ A (x)”, and the reference position x is determined so that the evaluation function E (x) is minimized.

例えば、R1=1.0、R2=1.0且つR3=0.5である場合、距離d3j(x)の精度は距離d2j(x)のそれよりも低くなる。これを考慮し、式(F−1)〜(F−4)を用いることで、第3の低解像度画像に対して求められた距離d3j(x)のDA(x)及びσA(x)への影響度合いを他の距離のそれよりも小さくする。これにより、高解像度画像の配置位置の決定に寄与する、検出精度の低い距離の寄与度が相対的に減少し、決定の最適化がより促進される。 For example, when R 1 = 1.0, R 2 = 1.0 and R 3 = 0.5, the accuracy of the distance d 3j (x) is lower than that of the distance d 2j (x). Considering this, by using the equations (F-1) to (F-4), D A (x) and σ A (of the distance d 3j (x) obtained for the third low-resolution image are obtained. x) Make the degree of influence smaller than that of other distances. Thereby, the contribution degree of the distance with low detection accuracy that contributes to the determination of the arrangement position of the high-resolution image is relatively reduced, and the optimization of the determination is further promoted.

一次元画像に対する処理を詳説したが、勿論、第1又は第2実施例で述べたのと同様に、その処理を二次元画像に対する処理に拡張して考えることができる。   Although the processing for the one-dimensional image has been described in detail, it is needless to say that the processing can be extended to the processing for the two-dimensional image as described in the first or second embodiment.

<<第4実施例>>
次に、第4実施例を説明する。第4実施例は、第1〜第3実施例の何れかと組み合わせて実施される。第4実施例では、上述の方法に従って高解像度画像の配置位置を決定した後の距離のばらつき量に応じて、図4の超解像処理部56にて生成される高解像度画像の鮮鋭度を調節する。以下、第1〜第3実施例の何れかに記載された方法に従い配置位置決定部53によって決定された、高解像度画像の配置位置を表す(x,y)を特に(x0,y0)と記載する。
<< 4th Example >>
Next, a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is implemented in combination with any one of the first to third embodiments. In the fourth embodiment, the sharpness of the high-resolution image generated by the super-resolution processing unit 56 in FIG. 4 is determined according to the amount of variation in the distance after the arrangement position of the high-resolution image is determined according to the above-described method. Adjust. Hereinafter, (x, y) representing the arrangement position of the high-resolution image determined by the arrangement position determining unit 53 according to the method described in any of the first to third embodiments is expressed as (x 0 , y 0 ). It describes.

超解像処理部56又は配置位置決定部53は、(x,y)=(x0,y0)とした場合における距離のばらつき量、即ち、σ(x0,y0)を算出する。そして、超解像処理部56は、距離のばらつき量σ(x0,y0)に応じて、自身が生成する高解像度画像の鮮鋭度を調節する。具体的には、σ(x0,y0)が比較的大きい場合は鮮鋭度を比較的低くし、σ(x0,y0)が比較的小さい場合は鮮鋭度を比較的高くする。鮮鋭度が高い画像ではエッジ付近の画素値変化が急峻となって画像中に含まれる高域周波数成分の量は比較的大きくなり、鮮鋭度が低い画像ではエッジ付近の画素値変化が緩やかなって画像中に含まれる高域周波数成分の量は比較的小さくなる。 The super-resolution processing unit 56 or the arrangement position determination unit 53 calculates the amount of variation in distance when (x, y) = (x 0 , y 0 ), that is, σ (x 0 , y 0 ). Then, the super-resolution processing unit 56 adjusts the sharpness of the high-resolution image generated by itself according to the distance variation amount σ (x 0 , y 0 ). Specifically, the sharpness is relatively low when σ (x 0 , y 0 ) is relatively large, and the sharpness is relatively high when σ (x 0 , y 0 ) is relatively small. In an image with high sharpness, the pixel value change near the edge is steep, the amount of high frequency components contained in the image is relatively large, and in an image with low sharpness, the pixel value change near the edge is moderate. The amount of high frequency components contained in the image is relatively small.

MAP方式を採用し、上記式(A−1)に従って高解像度画像の更新を行う場合は、正則化パラメータαの値を調節することによって上記の鮮鋭度を調節する。式(A−1)における行列Cがラプラシアンフィルタ等で形成される場合、正則化パラメータαの値を増加させると、超解像処理部56にて生成される高解像度画像の鮮鋭度は低下する。従って、σ(x0,y0)が比較的大きい場合は正則化パラメータαの値を比較的大きくする。これによって高解像度画像がぼけるが、σ(x0,y0)が大きいことに由来する高解像度画像のジャギーが低減される。一方、σ(x0,y0)が比較的小さい場合は、正則化パラメータαの値を比較的小さくして鮮鋭度を増加させ、実質的な解像度向上を図る。 When the MAP method is adopted and the high-resolution image is updated according to the equation (A-1), the sharpness is adjusted by adjusting the value of the regularization parameter α. When the matrix C in the formula (A-1) is formed by a Laplacian filter or the like, if the value of the regularization parameter α is increased, the sharpness of the high-resolution image generated by the super-resolution processing unit 56 is decreased. . Therefore, when σ (x 0 , y 0 ) is relatively large, the value of the regularization parameter α is relatively large. This blurs the high-resolution image, but reduces the jaggies of the high-resolution image resulting from the large σ (x 0 , y 0 ). On the other hand, when σ (x 0 , y 0 ) is relatively small, the value of the regularization parameter α is relatively small to increase the sharpness, thereby substantially improving the resolution.

例えば、図17に示す如く、σ(x0,y0)≦0.2の時は、α=0.5×σ(x0,y0)に従ってαの値を決定し、σ(x0,y0)>0.2の時は、α=0.1にて固定する。 For example, as shown in FIG. 17, when σ (x 0 , y 0 ) ≦ 0.2, the value of α is determined according to α = 0.5 × σ (x 0 , y 0 ), and σ (x 0 , Y 0 )> 0.2, α is fixed at 0.1.

<<変形等>>
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈4を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
<< Deformation, etc. >>
The specific numerical values shown in the above description are merely examples, and as a matter of course, they can be changed to various numerical values. As modifications or annotations of the above-described embodiment, notes 1 to 4 are described below. The contents described in each comment can be arbitrarily combined as long as there is no contradiction.

[注釈1]
上述の実施形態では、超解像処理として再構築型方式の一種であるMAP方式を用いた超解像処理を例示したが、本発明にて利用可能な超解像処理はどのような方式の超解像処理であっても構わない。上述の実施形態では、初期高解像度画像を生成した後、更新量の算出及び該更新量による高解像度画像の更新を含む超解像演算処理を繰り返し実行しているが、この超解像演算処理の繰り返しは必須ではなく、1回だけ超解像演算処理を行って得た高解像度画像H1を最終的に求めるべき高解像度画像として取り扱うことも可能である。
[Note 1]
In the above-described embodiment, the super-resolution processing using the MAP method, which is a kind of reconstruction method, is exemplified as the super-resolution processing. However, what kind of super-resolution processing can be used in the present invention? Super-resolution processing may be used. In the above-described embodiment, after the initial high-resolution image is generated, the super-resolution calculation process including the calculation of the update amount and the update of the high-resolution image based on the update amount is repeatedly performed. The repetition of is not essential, and the high-resolution image H 1 obtained by performing the super-resolution calculation process only once can be handled as a high-resolution image to be finally obtained.

[注釈2]
図1の撮像装置1は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。特に、図4の超解像部50内で実行される演算処理の一部又は全部を、ソフトウェアを用いて実現することも可能である。勿論、超解像部50をハードウェアのみで形成することも可能である。ソフトウェアを用いて撮像装置1を構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。
[Note 2]
The imaging apparatus 1 in FIG. 1 can be realized by hardware or a combination of hardware and software. In particular, part or all of the arithmetic processing executed in the super-resolution unit 50 in FIG. 4 can be realized using software. Of course, the super-resolution unit 50 can be formed only by hardware. When the imaging apparatus 1 is configured using software, a block diagram of a part realized by software represents a functional block diagram of the part.

[注釈3]
超解像部50の機能を撮像装置1と異なる外部機器(例えば、パーソナルコンピュータ;不図示)にて実現することも可能である。この場合、その外部機器内に超解像部50と同等の超解像部を設けるようにし、撮像装置1にて複数の低解像度画像を取得した後、その複数の低解像度画像の画像データを無線又は有線にて或いは記録媒体を介して上記外部機器に供給すればよい。
[Note 3]
The function of the super-resolution unit 50 can be realized by an external device (for example, a personal computer; not shown) different from the imaging device 1. In this case, a super-resolution unit equivalent to the super-resolution unit 50 is provided in the external device, and after a plurality of low-resolution images are acquired by the imaging device 1, the image data of the plurality of low-resolution images is obtained. What is necessary is just to supply to the said external apparatus by a radio | wireless or a wire or a recording medium.

[注釈4]
例えば、以下のように考えることができる。図4の超解像部50を、画像処理装置と呼ぶこともできる。配置位置決定部53には、上述の距離(d12(x,y)等)を導出する距離導出手段が内在していると考えることもできる。第4実施例にて述べた鮮鋭度の調節機能は、超解像処理部56に内在する鮮鋭度調節手段によって実現される。
[Note 4]
For example, it can be considered as follows. The super-resolution unit 50 in FIG. 4 can also be called an image processing apparatus. It can be considered that the arrangement position determination unit 53 includes a distance deriving unit for deriving the above-described distance (d 12 (x, y), etc.). The sharpness adjusting function described in the fourth embodiment is realized by the sharpness adjusting means included in the super-resolution processing unit 56.

本発明の実施形態に係る撮像装置の全体ブロック図である。1 is an overall block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. MAP方式を用いた超解像処理の概念図である。It is a conceptual diagram of the super-resolution process using a MAP system. 本発明の実施形態に係る超解像処理の流れを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the flow of the super-resolution process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1実施例に係る超解像処理を担う超解像部の内部ブロック図である。It is an internal block diagram of the super-resolution part which bears the super-resolution process based on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係り、共通座標面に配置された各画像の格子及び画素を示す図である。It is a figure which shows the grid | lattice and pixel of each image which are related to 1st Example of this invention and are arrange | positioned on the common coordinate plane. 本発明の第1実施例に係り、観測低解像度画像の枚数が3枚である場合における図4の超解像処理部の内部ブロック図を示す。FIG. 5 is an internal block diagram of the super-resolution processing unit in FIG. 4 when the number of observed low-resolution images is three according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例に係り、第1及び第2の低解像度画像の画素配置を示す図である。It is a figure which concerns on 1st Example of this invention and shows the pixel arrangement | positioning of the 1st and 2nd low resolution image. 本発明の第1実施例に係り、第1及び第2の低解像度画像の画素配置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the pixel arrangement | positioning of the 1st and 2nd low resolution image concerning 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係り、第1及び第2の低解像度画像並びに高解像度画像の画素配置を示す図である。It is a figure which shows pixel arrangement | positioning of the 1st and 2nd low resolution image and a high resolution image concerning 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係り、距離のばらつき量(σ(x))がゼロの時における高解像度画像の基準位置(x)の位置ずれ量(lx)依存性と、距離の差分絶対値の和(D(x))がゼロの時における高解像度画像の基準位置(x)の位置ずれ量(lx)依存性と、を示すグラフである。According to the first embodiment of the present invention, when the distance variation (σ (x)) is zero, the positional deviation amount (lx) dependence of the reference position (x) of the high resolution image and the absolute difference value of the distance 6 is a graph showing the positional deviation amount (lx) dependence of the reference position (x) of the high resolution image when the sum (D (x)) is zero. 本発明の第1実施例に係り、距離のばらつき量(σ(x))がゼロの時における距離の差分絶対値の和(D(x))の位置ずれ量(lx)依存性と、その和がゼロの時における距離のばらつき量(σ(x))の位置ずれ量(lx)依存性と、を示すグラフである。According to the first embodiment of the present invention, when the distance variation (σ (x)) is zero, the sum of absolute differences of distances (D (x)) depends on the amount of positional deviation (lx), and It is a graph which shows the positional deviation amount (lx) dependence of the variation amount (σ (x)) of the distance when the sum is zero. 本発明の第1実施例に係り、或る条件化において決定されるべき、高解像度度画像の基準位置(x)の位置ずれ量(lx)依存性を示すグラフである。6 is a graph showing the positional deviation amount (lx) dependence of a reference position (x) of a high resolution image, which should be determined under certain conditions according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例に係る方法を用いて得られる高解像度画像(a)と、他の方法を用いて得られる高解像度画像(b)及び(c)を表す図である。It is a figure showing the high resolution image (a) obtained using the method which concerns on 1st Example of this invention, and the high resolution image (b) and (c) obtained using another method. 本発明の第2実施例に係り、評価関数を最小化するための高解像度画像の基準位置(x)の位置ずれ量(lx)依存性と、評価関数の最小値の位置ずれ量(lx)依存性と、を示すグラフである。According to the second embodiment of the present invention, the positional deviation amount (lx) dependence of the reference position (x) of the high-resolution image for minimizing the evaluation function and the positional deviation amount (lx) of the minimum value of the evaluation function It is a graph which shows dependency. 本発明の第2実施例に係り、他の評価関数を最小化するための高解像度画像の基準位置(x)の位置ずれ量(lx)依存性と、他の評価関数の最小値の位置ずれ量(lx)依存性と、を示すグラフである。According to the second embodiment of the present invention, the positional deviation amount (lx) dependence of the reference position (x) of the high-resolution image for minimizing another evaluation function and the positional deviation of the minimum value of the other evaluation function It is a graph which shows quantity (lx) dependence. 本発明の第3実施例に係り、第1〜第3の低解像度画像及び高解像度画像の画素配置を示す図である。It is a figure which concerns on 3rd Example of this invention and shows the pixel arrangement | positioning of the 1st-3rd low resolution image and high resolution image. 本発明の第4実施例に係り、MAP方式における正則化パラメータの値の決定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination method of the value of the regularization parameter in MAP system concerning 4th Example of this invention. 従来技術に係り、第1及び第2の低解像度画像の画素配置を示す図(a)と、第1及び第2の低解像度画像並びに高解像度画像の画素配置を示す図(b),(c)である。FIG. 4A is a diagram illustrating a pixel arrangement of first and second low-resolution images, and FIGS. 2B and 2C are diagrams illustrating pixel arrangements of first and second low-resolution images and high-resolution images. ). 本発明に係り、複数の低解像度画像と高解像度画像の配置位置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning position of several low resolution image and high resolution image concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 撮像装置
11 撮像部
13 映像信号処理部
50 超解像部
51 基準画像設定部
52 位置ずれ検出部
53 配置位置決定部
54 初期高解像度画像生成部
55 選択部
56 超解像処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 11 Imaging part 13 Video signal processing part 50 Super-resolution part 51 Reference image setting part 52 Position shift detection part 53 Arrangement position determination part 54 Initial high-resolution image generation part 55 Selection part 56 Super-resolution processing part

Claims (9)

互いに位置ずれを含む複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を生成する画像処理装置において、
前記複数の低解像度画像間の位置ずれ量を導出する位置ずれ量導出手段と、
前記複数の低解像度画像が共通座標面上でずれるように前記位置ずれ量に基づいて前記共通座標面上における前記複数の低解像度画像の配置位置を決定するとともに、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する配置位置決定手段と、を備え、
前記配置位置決定手段は、前記高解像度画像における画素とその画素に対応する各低解像度画像における画素との距離を参照し、前記距離のばらつきに基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する
ことを特徴とする画像処理装置。
In an image processing apparatus that generates one high-resolution image from a plurality of low-resolution images that include misalignment with each other,
A positional deviation amount deriving means for deriving a positional deviation amount between the plurality of low resolution images;
An arrangement position of the plurality of low resolution images on the common coordinate plane is determined on the basis of the positional deviation amount so that the plurality of low resolution images are shifted on a common coordinate plane, and the height on the common coordinate plane is determined. An arrangement position determining means for determining an arrangement position of the resolution image,
The arrangement position determining means refers to a distance between a pixel in the high-resolution image and a pixel in each low-resolution image corresponding to the pixel, and based on the variation in the distance, the high-resolution image on the common coordinate plane An image processing apparatus for determining an arrangement position of the image processing apparatus.
前記距離は、前記高解像度画像の着目画素の最近傍に配置される、各低解像度画像の画素の位置と、前記着目画素の位置との距離を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The said distance contains the distance of the position of the pixel of each low-resolution image arrange | positioned in the nearest vicinity of the pixel of interest of the said high resolution image, and the position of the said pixel of interest. Image processing device.
前記高解像度画像の画素はm種類に分類されて(mは2以上の整数)、第1〜第mの種類に属する第1〜第mの着目画素が設定され、
前記配置位置決定手段は、
前記第1〜第mの着目画素の夫々に対する前記距離を参照し、
参照する全ての距離のばらつきに基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
The pixels of the high-resolution image are classified into m types (m is an integer of 2 or more), and the first to m-th target pixels belonging to the first to m-th types are set,
The arrangement position determining means includes
With reference to the distance to each of the first to mth pixels of interest,
The image processing apparatus according to claim 2, wherein an arrangement position of the high-resolution image on the common coordinate plane is determined based on variations in all distances to be referred to.
前記複数の低解像度画像は第1及び第2の低解像度画像を含み、
第jの着目画素に対する前記距離は第1及び第2の距離を含み(jは1以上m以下の整数)、
前記第jの着目画素に対する前記第1及び第2の距離は、夫々、前記第jの着目画素と、前記第jの着目画素の最近傍に配置される、第1及び第2の低解像度画像における画素との距離であり、
前記配置位置決定手段は、前記距離のばらつきだけでなく、前記着目画素ごとの、前記第1及び第2の距離間の差分の大きさにも基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
The plurality of low resolution images includes first and second low resolution images;
The distance to the jth pixel of interest includes first and second distances (j is an integer of 1 to m),
The first and second distances with respect to the j-th pixel of interest are first and second low-resolution images arranged in the nearest vicinity of the j-th pixel of interest and the j-th pixel of interest, respectively. Is the distance to the pixel at
The arrangement position determining means is configured to determine the high-resolution image on the common coordinate plane based not only on the variation in the distance but also on the size of the difference between the first and second distances for each pixel of interest. The image processing apparatus according to claim 3, wherein an arrangement position is determined.
前記配置位置決定手段は、前記距離のばらつきが最小化されるように、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the arrangement position determination unit determines an arrangement position of the high-resolution image on the common coordinate plane so that variations in the distance are minimized.
前記配置位置決定手段は、前記差分の大きさを前記着目画素ごとに求めて、求めた前記差分の大きさの和を導出し、前記距離のばらつきと前記和とを含む評価関数の値が最小化されるように、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定する
ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
The arrangement position determining means obtains the magnitude of the difference for each pixel of interest, derives the sum of the obtained magnitudes of the differences, and minimizes the value of the evaluation function including the distance variation and the sum The image processing apparatus according to claim 4, wherein an arrangement position of the high resolution image on the common coordinate plane is determined so as to be realized.
前記複数の低解像度画像は、3枚以上の低解像度画像であって、第1〜第3の低解像度画像を含み、
前記位置ずれ量導出手段によって導出される前記位置ずれ量は、第1及び第2の低解像度画像間の位置ずれ量と第1及び第3の低解像度画像間の位置ずれ量とを含み、
前記配置位置決定手段は、
前記高解像度画像における画素とその画素に対応する第iの低解像度画像における画素との距離を導出する距離導出手段を備え(iは1、2又は3)、
前記第1〜第3の低解像度画像に対して導出された複数の距離のばらつきに応じた評価値に基づいて、前記共通座標面上における前記高解像度画像の配置位置を決定し、
各位置ずれ量の信頼度に応じて、前記評価値に対する各距離の寄与度を変化させる
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The plurality of low-resolution images are three or more low-resolution images, including first to third low-resolution images,
The misregistration amount derived by the misregistration amount deriving means includes a misregistration amount between the first and second low resolution images and a misregistration amount between the first and third low resolution images,
The arrangement position determining means includes
A distance deriving unit for deriving a distance between a pixel in the high-resolution image and a pixel in the i-th low-resolution image corresponding to the pixel (i is 1, 2 or 3);
Determining an arrangement position of the high-resolution image on the common coordinate plane based on an evaluation value according to a plurality of distance variations derived for the first to third low-resolution images;
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the degree of contribution of each distance to the evaluation value is changed according to the reliability of each displacement amount.
前記配置位置決定手段によって決定された前記高解像度画像の配置位置に前記高解像度画像を配置した場合における前記距離のばらつきに応じて、前記高解像度画像の鮮鋭度を調節する鮮鋭度調節手段を更に備えた
ことを特徴とする請求項1〜請求項7の何れかに記載の画像処理装置。
Sharpness adjusting means for adjusting the sharpness of the high resolution image according to the variation in the distance when the high resolution image is arranged at the arrangement position of the high resolution image determined by the arrangement position determining means. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising an image processing apparatus.
順次撮影によって時系列で並ぶ複数の撮影画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された前記複数の撮影画像を互いに位置ずれを含む複数の低解像度画像と捉えて、前記複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を生成する請求項1〜請求項8の何れかに記載の画像処理装置と、を備えた
ことを特徴とする撮像装置。
Imaging means for acquiring a plurality of photographed images arranged in time series by sequential photographing;
The plurality of captured images acquired by the imaging unit are regarded as a plurality of low resolution images including positional deviations, and one high resolution image is generated from the plurality of low resolution images. An image processing apparatus comprising: the image processing apparatus according to any one of the above.
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