JP5965760B2 - Image encoding device, image decoding device, and program thereof - Google Patents

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本発明は、画像符号化装置、画像復号装置よびそれらのプログラムに関する。 The present invention relates to an image coding apparatus, an image decoding apparatus Contact and those programs.

従来、符号化側では、原画像を画像縮小した後、符号化して符号化データを生成し、復号側では、符号化データを復号した後、超解像する、画像復元型の符号化方法がある(非特許文献1参照)。ここで、用いられる超解像では、まず、入力画像(ここでは、符号化データを復号した画像)をウェーブレット一階分解して得られる水平高周波成分H、垂直高周波成分V、対角高周波成分Dの各々を低周波成分とみなして、別々にウェーブレット再構成し、水平高周波成分H’、垂直高周波成分V’、対角高周波成分D’を生成する。そして、入力画像を低周波成分とみなし、入力画像と、先のウェーブレット再構成により得られた水平高周波成分H’と、垂直高周波成分V’と、対角高周波成分D’とを用いて、ウェーブレット再構成して、超解像画像を得ている。   Conventionally, on the encoding side, an original image is reduced and then encoded to generate encoded data. On the decoding side, the encoded data is decoded and then super-resolution is performed. Yes (see Non-Patent Document 1). Here, in the super-resolution used, first, a horizontal high-frequency component H, a vertical high-frequency component V, and a diagonal high-frequency component D obtained by wavelet first-order decomposition of an input image (here, an image obtained by decoding encoded data). Are regarded as low-frequency components, and wavelet reconstruction is performed separately to generate a horizontal high-frequency component H ′, a vertical high-frequency component V ′, and a diagonal high-frequency component D ′. Then, the input image is regarded as a low-frequency component, and the wavelet is obtained using the input image, the horizontal high-frequency component H ′ obtained by the previous wavelet reconstruction, the vertical high-frequency component V ′, and the diagonal high-frequency component D ′. A super-resolution image is obtained by reconstruction.

Y.Matsuo,T.Misu,S.Sakaida,Y.Shishikui,“Video Coding with Wavelet Image Size Reduction and Wavelet Super Resolution Reconstruction”,Proceedings of 18th IEEE International Conference on Image Processing(ICIP2011),MG.PG.6,p.1181−1184,2011年Y. Matsuo, T .; Misu, S .; Sakaida, Y. et al. Shikikui, “Video Coding with Wavelet Image Size Reduction and Wavelet Super Resolution Reconstruction”, Proceedings of 18th IEEE Ice International IC. PG. 6, p. 1181-1184, 2011

しかしながら、上述の非特許文献1における超解像においては、雑音成分の多い画像を超解像すると、良好な画質の画像が得られないことがあるという問題がある。   However, in the super-resolution in Non-Patent Document 1 described above, there is a problem that when an image with a large amount of noise components is super-resolution, an image with good image quality may not be obtained.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、雑音成分の多い画像を処理したときに、良好な画質の画像を得ることが出来る画像符号化装置、画像復号装置、超解像装置およびそれらのプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an image encoding device, an image decoding device, and an image decoding device that can obtain an image with good image quality when an image having a large noise component is processed. It is to provide a super-resolution device and a program thereof.

(1)この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、入力画像を縮小し、縮小画像を生成する画像縮小部と、前記縮小画像を符号化する符号化部と、前記符号化した縮小画像を復号する復号部と、前記復号した縮小画像の各画素値を、雑音成分と信号成分とに分離して、該信号成分からなる第1の画像と、該雑音成分からなる第2の画像とを生成する雑音・信号分離部と、前記第1の画像を超解像して、第1の超解像画像を生成する信号成分超解像部と、前記第2の画像を、前記信号成分超解像部とは異なる方法で超解像して、第2の超解像画像を生成する雑音成分超解像部と、前記第1の超解像画像と、前記第2の超解像画像とを加算して、前記復号した縮小画像の超解像画像を得る加算部と、前記復号した縮小画像の超解像画像と前記入力画像とを比較して、前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部との少なくとも一方の超解像に関する超解像パラメータを決定する超解像パラメータ決定部と、前記符号化した縮小画像と、前記決定した超解像パラメータとを含む符号化データを生成する符号化データ生成部とを具備することを特徴とする画像符号化装置である。 (1) The present invention has been made to solve the above-described problems, and one aspect of the present invention is an image reduction unit that reduces an input image and generates a reduced image, and a code that encodes the reduced image. A decoding unit that decodes the encoded reduced image, each pixel value of the decoded reduced image is separated into a noise component and a signal component, and a first image composed of the signal component; A noise / signal separation unit that generates a second image composed of the noise component; a signal component super-resolution unit that generates a first super-resolution image by super-resolution of the first image; A noise component super-resolution unit that generates a second super-resolution image by super-resolution of the second image by a method different from the signal component super-resolution unit; and the first super-resolution An adder that adds an image and the second super-resolution image to obtain a super-resolution image of the decoded reduced image, and the decoding A super-resolution for comparing a super-resolution image of a reduced image with the input image and determining a super-resolution parameter for at least one of the signal component super-resolution unit and the noise component super-resolution unit. An image encoding apparatus comprising: an image parameter determination unit; an encoded data generation unit configured to generate encoded data including the encoded reduced image and the determined super-resolution parameter. .

(2)また、本発明の他の態様は、(1)に記載の画像符号化装置であって、前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部との少なくとも一方は、前記超解像を生成する際に、バイラテラルフィルタによるフィルタリングを行い、前記超解像パラメータは、前記バイラテラルフィルタの分散値を含むことを特徴とする。 (2) According to another aspect of the present invention, there is provided the image encoding device according to (1), wherein at least one of the signal component super resolving unit and the noise component super resolving unit is the super encoder. When generating a resolution, filtering by a bilateral filter is performed, and the super-resolution parameter includes a dispersion value of the bilateral filter.

(3)また、本発明の他の態様は、(1)に記載の画像符号化装置であって、前記雑音・信号分離部は、前記復号した縮小画像を、時空間ウェーブレット一階分解する時空間ウェーブレット一階分解部と、前記時空間ウェーブレット一階分解の結果のうち、時空間高周波成分を参照して、雑音を含む画素を判定し、前記時空間ウェーブレット一階分解の結果から雑音成分を分離する雑音成分分離部と、前記分離した雑音成分を、ウェーブレット一階再構成して、前記第2の画像を生成する雑音成分再構成部と、前記雑音成分分離部が前記雑音成分を分離した残りの成分である信号成分を、ウェーブレット一階再構成して、前記第1の画像を生成する信号成分再構成部とを具備することを特徴とする。 (3) According to another aspect of the present invention, there is provided the image encoding device according to (1), wherein the noise / signal separation unit performs first-time decomposition of the decoded reduced image on a space-time wavelet. A spatial wavelet first-order decomposition unit and a spatio-temporal wavelet first-order decomposition result, a spatio-temporal high-frequency component is referred to, a pixel including noise is determined, and a noise component is determined from the spatio-temporal wavelet first-order decomposition result. A noise component separation unit for separating, a noise component reconstruction unit for generating the second image by reconstructing a first wavelet of the separated noise component, and the noise component separation unit separating the noise component And a signal component reconstructing unit configured to reconstruct wavelet first-order the remaining signal components and generate the first image.

(4)また、本発明の他の態様は、(1)に記載の画像符号化装置であって、前記雑音成分超解像部は、垂直方向および水平方向に前記縮小画像の2倍の画素数を有する画像をウェーブレット一階分解した際の低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに、それぞれ前記第2の画像を配置する雑音成分配置部と、前記雑音成分配置部による配置結果を、ウェーブレット一階再構成して、前記第2の超解像画像を生成するウェーブレット一階再構成部とを具備することを特徴とする。 (4) According to another aspect of the present invention, there is provided the image encoding device according to (1), wherein the noise component super-resolution unit has twice as many pixels as the reduced image in a vertical direction and a horizontal direction. The second image is arranged in a low-frequency component region, a horizontal high-frequency component region, a vertical high-frequency component region, and a diagonal high-frequency component region when a wavelet first-order wavelet decomposition is performed. And a wavelet first-order reconstruction unit that reconstructs a wavelet first-order from the arrangement result of the noise component arrangement unit and generates the second super-resolution image. To do.

(5)また、本発明の他の態様は、符号化データから符号化した画像と超解像パラメータとを抽出するデータ分離部と、前記符号化した画像を復号し、縮小画像を生成する復号部と、前記縮小画像の各画素値を、雑音成分と信号成分とに分離して、該信号成分からなる第1の画像と、該雑音成分からなる第2の画像とを生成する雑音・信号分離部と、前記第1の画像を超解像して、第1の超解像画像を生成する信号成分超解像部と、前記第2の画像を、前記信号成分超解像部とは異なる方法で超解像して、第2の超解像画像を生成する雑音成分超解像部と、前記第1の超解像画像と、前記第2の超解像画像とを加算して、前記縮小画像の超解像画像を得る加算部とを具備し、前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部とのうち、少なくとも一方は、前記超解像パラメータを用いて超解像することを特徴とする画像復号装置である。 (5) According to another aspect of the present invention, a data separation unit that extracts an encoded image and super-resolution parameters from encoded data, and a decoding that decodes the encoded image and generates a reduced image. And a noise / signal for separating each pixel value of the reduced image into a noise component and a signal component, and generating a first image composed of the signal component and a second image composed of the noise component What is a separation unit, a signal component super-resolution unit that super-resolutions the first image to generate a first super-resolution image, and the second image, the signal component super-resolution unit Adding a noise component super-resolution unit that generates a second super-resolution image by super-resolution using a different method, the first super-resolution image, and the second super-resolution image An addition unit for obtaining a super-resolution image of the reduced image, and at least of the signal component super-resolution unit and the noise component super-resolution unit One is an image decoding apparatus, characterized in that the super-resolution by using the super-resolution parameter.

(6)また、本発明の他の態様は、(5)に記載の画像復号装置であって、前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部との少なくとも一方は、前記超解像を生成する際に、バイラテラルフィルタによるフィルタリングを行い、前記超解像パラメータは、前記バイラテラルフィルタの分散値を含むことを特徴とする。 (6) According to another aspect of the present invention, there is provided the image decoding device according to (5), wherein at least one of the signal component super-resolution unit and the noise component super-resolution unit is the super-resolution. When generating an image, filtering by a bilateral filter is performed, and the super-resolution parameter includes a dispersion value of the bilateral filter.

(7)また、本発明の他の態様は、(5)に記載の画像復号装置であって、前記雑音・信号分離部は、前記復号した縮小画像を、時空間ウェーブレット一階分解する時空間ウェーブレット一階分解部と、前記時空間ウェーブレット一階分解の結果のうち、時空間高周波成分を参照して、雑音を含む画素を判定し、前記時空間ウェーブレット一階分解の結果から雑音成分を分離する雑音成分分離部と、前記分離した雑音成分を、ウェーブレット一階再構成して、前記第2の画像を生成する雑音成分再構成部と、前記雑音成分分離部が前記雑音成分を分離した残りの成分である信号成分を、ウェーブレット一階再構成して、前記第1の画像を生成する信号成分再構成部とを具備することを特徴とする。 (7) According to another aspect of the present invention, there is provided the image decoding apparatus according to (5), in which the noise / signal separation unit performs space-time wavelet first-order decomposition on the decoded reduced image. Among the results of the wavelet first-order decomposition unit and the spatio-temporal wavelet first-order decomposition, reference is made to spatio-temporal high-frequency components to determine pixels that contain noise, and the noise components are separated from the results of the spatio-temporal wavelet first-order decomposition. A noise component separation unit that performs wavelet first-order reconstruction on the separated noise component, and generates a second image, and a remaining noise component separation unit that separates the noise component. And a signal component reconstructing unit that reconstructs wavelet first-order signals to generate the first image.

(8)また、本発明の他の態様は、(5)に記載の画像復号装置であって、前記雑音成分超解像部は、垂直方向および水平方向に前記縮小画像の2倍の画素数を有する画像をウェーブレット一階分解した際の低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに、それぞれ前記第2の画像を配置する雑音成分配置部と、前記雑音成分配置部による配置結果を、ウェーブレット一階再構成して、前記第2の超解像画像を生成するウェーブレット一階再構成部とを具備することを特徴とする。 (8) According to another aspect of the present invention, in the image decoding device according to (5), the noise component super resolving unit has a number of pixels twice as large as the reduced image in the vertical direction and the horizontal direction. The second image is arranged in a low-frequency component region, a horizontal high-frequency component region, a vertical high-frequency component region, and a diagonal high-frequency component region when a wavelet is first-order decomposed. A noise component placement unit; and a wavelet first-order reconstruction unit that reconstructs a wavelet first-order result of the placement by the noise component placement unit to generate the second super-resolution image. .

(9)また、本発明の他の態様は、コンピュータを、(1)から(4)のいずれかの画像符号化装置として機能させるためのプログラムである。 (9) Moreover, the other aspect of this invention is a program for functioning a computer as an image coding apparatus in any one of (1) to (4).

(10)また、本発明の他の態様は、コンピュータを、(5)から(8)のいずれかに記載の画像復号装置として機能させるためのプログラムである。 (10) Another aspect of the present invention is a program for causing a computer to function as the image decoding device according to any one of (5) to (8).

(a1)また、本発明の他の態様は、入力画像の各画素値を、雑音成分と信号成分とに分離して、該信号成分からなる第1の画像と、該雑音成分からなる第2の画像とを生成する雑音・信号分離部と、前記第1の画像を超解像して、第1の超解像画像を生成する信号成分超解像部と、前記第2の画像を、前記信号成分超解像部とは異なる方法で超解像して、第2の超解像画像を生成する雑音成分超解像部と、前記第1の超解像画像と、前記第2の超解像画像とを加算して、前記入力画像の超解像画像を得る加算部とを具備することを特徴とする超解像装置である。 (A1) According to another aspect of the present invention, each pixel value of an input image is separated into a noise component and a signal component, and a first image composed of the signal component and a second composed of the noise component. A noise / signal separation unit that generates the first image, a signal component super-resolution unit that generates the first super-resolution image by super-resolution of the first image, and the second image, A noise component super-resolution unit that generates a second super-resolution image by super-resolution using a method different from the signal component super-resolution unit, the first super-resolution image, and the second super-resolution image A super-resolution apparatus comprising: an adding unit that adds a super-resolution image to obtain a super-resolution image of the input image.

(a2)また、本発明の他の態様は、(a1)に記載の超解像装置であって、前記雑音・信号分離部は、前記入力画像を、時空間ウェーブレット一階分解する時空間ウェーブレット一階分解部と、前記時空間ウェーブレット一階分解の結果のうち、時空間高周波成分を参照して、雑音を含む画素を判定し、前記時空間ウェーブレット一階分解の結果から雑音成分を分離する雑音成分分離部と、前記分離した雑音成分を、ウェーブレット一階再構成して、前記第2の画像を生成する雑音成分再構成部と、前記雑音成分分離部が前記雑音成分を分離した残りの成分である信号成分を、ウェーブレット一階再構成して、前記第1の画像を生成する信号成分再構成部とを具備することを特徴とする。 (A2) According to another aspect of the present invention, there is provided the super-resolution device according to (a1), wherein the noise / signal separation unit is a space-time wavelet that decomposes the input image into a space-time wavelet first-order decomposition. A first-order decomposition unit and a spatio-temporal wavelet first-order decomposition result, a spatio-temporal high-frequency component is referred to determine a pixel including noise, and a noise component is separated from the spatio-temporal wavelet first-order decomposition result A noise component separation unit, a noise component reconstruction unit that reconstructs the separated noise component into a wavelet first order and generates the second image, and a remaining noise component separated by the noise component separation unit. And a signal component reconstructing unit configured to reconstruct a wavelet first-order signal component and generate the first image.

(a3)また、本発明の他の態様は、(a1)に記載の超解像装置であって、前記雑音成分超解像部は、垂直方向および水平方向に前記入力画像の2倍の画素数を有する画像をウェーブレット一階分解した際の低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに、それぞれ前記第2の画像を配置する配置部と、前記配置部による配置結果を、ウェーブレット一階再構成して、前記第2の超解像画像を生成するウェーブレット一階再構成部とを具備することを特徴とする。 (A3) According to another aspect of the present invention, there is provided the super-resolution device according to (a1), wherein the noise component super-resolution unit has twice as many pixels as the input image in a vertical direction and a horizontal direction. The second image is arranged in a low-frequency component region, a horizontal high-frequency component region, a vertical high-frequency component region, and a diagonal high-frequency component region when a wavelet first-order wavelet decomposition is performed. And a wavelet first-order reconstruction unit that reconstructs a wavelet first-order from the arrangement result of the arrangement unit and generates the second super-resolution image.

(a4)また、本発明の他の態様は、(a3)に記載の超解像装置であって、前記雑音成分超解像部は、前記再構成部がウェーブレット一階再構成して得られた画像の画素値を、前記入力画像の雑音レベルで正規化して、前記第2の超解像画像とする画素値正規化部を具備することを特徴とする。 (A4) According to another aspect of the present invention, there is provided the super-resolution apparatus according to (a3), wherein the noise component super-resolution unit is obtained by the reconfiguration unit reconfiguring the wavelet first order. And a pixel value normalizing unit that normalizes the pixel value of the image with the noise level of the input image to obtain the second super-resolution image.

(a5)また、本発明の他の態様は、(a3)に記載の超解像装置であって、前記雑音成分超解像部は、前記再構成部がウェーブレット一階再構成して得られた画像に対して、画素値が0である画素の画素値を、前記雑音レベルに応じた大きさの乱数値に置き換えたものを、前記第2の超解像画像とする白色雑音印加部を具備することを特徴とする。 (A5) According to another aspect of the present invention, there is provided the super-resolution apparatus according to (a3), wherein the noise component super-resolution unit is obtained by the reconfiguration unit reconfiguring the wavelet first order. A white noise applying unit that replaces a pixel value of a pixel having a pixel value of 0 with a random value having a magnitude corresponding to the noise level as the second super-resolution image. It is characterized by comprising.

(b1)また、本発明の他の態様は、垂直方向および水平方向に入力画像の2倍の画素数を有する画像をウェーブレット一階分解した際の低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに、それぞれ前記入力画像を配置する配置部と、前記配置部による配置結果を、ウェーブレット一階再構成して、前記入力画像の超解像画像を生成するウェーブレット一階再構成部とを具備することを特徴とする超解像装置である。 (B1) Further, according to another aspect of the present invention, a low-frequency component region and a horizontal high-frequency component region obtained when wavelet first-order decomposition is performed on an image having twice as many pixels as the input image in the vertical and horizontal directions. And an arrangement unit that arranges the input image in each of the vertical high-frequency component region and the diagonal high-frequency component region, and the arrangement result by the arrangement unit is reconstructed by wavelet first floor, A super-resolution apparatus comprising a wavelet first-order reconstruction unit that generates a resolution image.

(b2)また、本発明の他の態様は、上述の超解像装置であって、前記入力画像の雑音レベルを抽出する雑音レベル抽出部と、前記超解像画像の画素値を、前記雑音レベルで正規化する画素値正規化部とを具備することを特徴とする。 (B2) According to another aspect of the present invention, there is provided a super-resolution device as described above, wherein a noise level extraction unit that extracts a noise level of the input image, and a pixel value of the super-resolution image are converted into the noise. And a pixel value normalization unit that normalizes by level.

(b3)また、本発明の他の態様は、上述の超解像装置であって、前記入力画像を、時空間ウェーブレット一階分解して、時空間高周波成分を算出する時空間ウェーブレット一階分解部を具備し、前記雑音レベル抽出部は、前記時空間高周波成分における孤立点を抽出し、該孤立点の要素値を用いて、前記雑音レベルを算出することを特徴とする。 (B3) According to another aspect of the present invention, there is provided the super-resolution apparatus described above, wherein the input image is subjected to space-time wavelet first-order decomposition to calculate a space-time high-frequency component. The noise level extraction unit extracts an isolated point in the spatio-temporal high-frequency component, and calculates the noise level using an element value of the isolated point.

(b4)また、本発明の他の態様は、上述のいずれかの超解像装置であって、前記ウェーブレット一階再構成部が生成した超解像画像を構成する画素であって、画素値が0である画素の画素値を、前記雑音レベルに応じた大きさの乱数値とする白色雑音印加部を具備することを特徴とする。 (B4) According to another aspect of the present invention, there is provided any one of the above-described super-resolution devices, the pixels constituting the super-resolution image generated by the wavelet first-order reconstruction unit, the pixel value And a white noise applying unit that sets a pixel value of a pixel having a value of 0 as a random value having a magnitude corresponding to the noise level.

(b5)また、本発明の他の態様は、コンピュータを、(a1)から(a5)、(b1)から(b4)のいずれかに記載の超解像装置として機能させるためのプログラムである。 (B5) Another aspect of the present invention is a program for causing a computer to function as the super-resolution device according to any one of (a1) to (a5) and (b1) to (b4).

この発明によれば、雑音成分の多い画像を超解像したときに、良好な画質の超解像画像を得ることが出来る。   According to the present invention, it is possible to obtain a super-resolution image with good image quality when super-resolution of an image with many noise components.

この発明の第1の実施形態による画像伝送システム10の構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of an image transmission system 10 according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態における画像符号化装置100の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image coding apparatus 100 in the embodiment. 同実施形態における画像縮小部101の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image reduction part 101 in the embodiment. 同実施形態における低周波成分抽出部111の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the low frequency component extraction part 111 in the embodiment. 同実施形態における雑音・信号分離部105の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the noise and signal separation part 105 in the embodiment. 同実施形態における時空間ウェーブレット一階分解部150による演算結果を説明する図である。It is a figure explaining the calculation result by the spatio-temporal wavelet first-order decomposition | disassembly part 150 in the embodiment. 同実施形態における雑音レベル抽出部151において参照する周囲の要素を説明する図である。It is a figure explaining the surrounding element referred in the noise level extraction part 151 in the embodiment. 同実施形態における雑音成分分離部153の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the noise component separation part 153 in the same embodiment. 同実施形態における信号成分超解像部106の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the signal component super-resolution part 106 in the embodiment. 同実施形態における拡張LH成分生成部161aの処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the process of the extended LH component production | generation part 161a in the embodiment. 同実施形態におけるウェーブレット一階再構成部163における各成分の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of each component in the wavelet 1st floor reconstruction part 163 in the embodiment. 同実施形態における雑音成分超解像部107の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the noise component super-resolution part 107 in the embodiment. 同実施形態における雑音成分再配置部170による雑音成分画像の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the noise component image by the noise component rearrangement part 170 in the same embodiment. 同実施形態における画像復号装置300の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the image decoding apparatus 300 in the embodiment. この発明の第2の実施形態による超解像装置500の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the super-resolution apparatus 500 by 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態による超解像装置600の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the super-resolution apparatus 600 by 3rd Embodiment of this invention.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、この発明の第1の実施形態による画像伝送システム10の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、画像伝送システム10は、画像符号化装置100、ネットワーク200、画像復号装置300、画像表示装置400を含んで構成される。画像符号化装置100は、入力動画像を符号化し、符号化データを生成する。ネットワーク200は、画像符号化装置100と画像復号装置300とを通信可能に接続するパケット交換ネットワークなどのネットワークである。なお、ネットワーク200は、地上デジタル放送などの放送波を用いたネットワークであってもよい。ネットワーク200は、画像符号化装置100が生成した符号化データを、画像復号装置300に伝送する。画像復号装置300は、ネットワーク200が伝送した符号化データを復号して、復号動画像を生成する。画像表示装置400は、画像復号装置300が生成した復号動画像を表示する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of an image transmission system 10 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the image transmission system 10 includes an image encoding device 100, a network 200, an image decoding device 300, and an image display device 400. The image encoding device 100 encodes an input moving image and generates encoded data. The network 200 is a network such as a packet switching network that connects the image encoding device 100 and the image decoding device 300 so that they can communicate with each other. The network 200 may be a network using broadcast waves such as terrestrial digital broadcasting. The network 200 transmits the encoded data generated by the image encoding device 100 to the image decoding device 300. The image decoding device 300 decodes the encoded data transmitted by the network 200 to generate a decoded moving image. The image display device 400 displays the decoded moving image generated by the image decoding device 300.

図2は、画像符号化装置100の構成を示す概略ブロック図である。画像符号化装置100は、画像縮小部101、符号化部102、符号化データ生成部103、復号部104、雑音・信号分離部105、信号成分超解像部106、雑音成分超解像部107、加算部108、超解像パラメータ判定部109を含んで構成される。画像縮小部101は、入力動画像の各フレームを縮小して、縮小動画像を生成する。該縮小の縮小率は、例えば、水平方向、垂直方向ともに1/2とする。すなわち、縮小動画像の各フレームにおける水平方向および垂直方向の画素数は、入力動画像のそれの半分である。   FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the image encoding device 100. The image encoding apparatus 100 includes an image reduction unit 101, an encoding unit 102, an encoded data generation unit 103, a decoding unit 104, a noise / signal separation unit 105, a signal component super resolving unit 106, and a noise component super resolving unit 107. , And an addition unit 108 and a super-resolution parameter determination unit 109. The image reduction unit 101 reduces each frame of the input moving image to generate a reduced moving image. The reduction rate of the reduction is, for example, 1/2 in both the horizontal direction and the vertical direction. That is, the number of pixels in the horizontal direction and the vertical direction in each frame of the reduced moving image is half that of the input moving image.

符号化部102は、画像縮小部101が生成した縮小動画像を符号化し、符号化画像データを生成する。符号化部102における符号化には、MPEG(Moving Picture Experts Group)−4 AVC(Advanced Video Coding)/H.264や、HEVC(High Efficiency Video Coding)などの既存および標準化作業中の動画像符号化方式を用いることができる。   The encoding unit 102 encodes the reduced moving image generated by the image reducing unit 101 to generate encoded image data. For encoding in the encoding unit 102, MPEG (Moving Picture Experts Group) -4 AVC (Advanced Video Coding) / H. H.264, HEVC (High Efficiency Video Coding) and other existing and standardized moving picture coding schemes can be used.

符号化データ生成部103は、符号化部102が生成した符号化画像データと、超解像パラメータ判定部109が決定した超解像パラメータと、雑音・信号分離部105が生成した雑音レベルLとを含む符号化データを生成する。符号化データ生成部103は、例えば、符号化画像データのフォーマットにおける未使用領域に、雑音レベルL、超解像パラメータを格納することで、符号化データを生成する。本実施形態における超解像パラメータは、信号成分超解像部106、雑音成分超解像部107の各々における超解像に関するパラメータであるが、その詳細は後述する。なお、本実施形態における超解像パラメータは、信号成分超解像部106、雑音成分超解像部107の各々における超解像に関するパラメータであるが、信号成分超解像部106、雑音成分超解像部107のうちのいずれか一方の超解像に関するパラメータのみであってもよい(他方を固定値とする場合)。 The encoded data generation unit 103 includes the encoded image data generated by the encoding unit 102, the super-resolution parameter determined by the super-resolution parameter determination unit 109, and the noise level L N generated by the noise / signal separation unit 105. To generate encoded data. The encoded data generation unit 103 generates encoded data by storing the noise level L N and the super-resolution parameter in, for example, an unused area in the encoded image data format. The super-resolution parameter in the present embodiment is a parameter related to super-resolution in each of the signal component super-resolution unit 106 and the noise component super-resolution unit 107, and details thereof will be described later. Note that the super-resolution parameter in the present embodiment is a parameter related to super-resolution in each of the signal component super-resolution unit 106 and the noise component super-resolution unit 107. Only the parameter relating to the super-resolution of one of the resolution units 107 may be used (when the other is a fixed value).

復号部104は、符号化部102が生成した符号化画像データを復号し、復号縮小動画像を生成する。復号部104における復号は、符号化部102における動画像符号化方式に対応した方法で行う。なお、復号縮小動画は、画像縮小部101が生成した縮小動画像を符号化して復号したものであるので、その各フレームにおける水平方向および垂直方向の画素数は、縮小動画像と同一である。   The decoding unit 104 decodes the encoded image data generated by the encoding unit 102 and generates a decoded reduced moving image. Decoding in the decoding unit 104 is performed by a method corresponding to the moving image encoding method in the encoding unit 102. Note that the decoded reduced moving image is obtained by encoding and decoding the reduced moving image generated by the image reducing unit 101. Therefore, the number of pixels in the horizontal direction and the vertical direction in each frame is the same as that of the reduced moving image.

雑音・信号分離部105は、復号縮小動画像の各画素値を、信号成分と雑音成分とに分離し、信号成分からなる信号成分画像(第1の画像)と、雑音成分からなる雑音成分画像(第2の画像)とを生成する。なお、雑音・信号分離部105は、この分離処理を行う際に、復号縮小動画像に含まれる雑音の大きさを示す雑音レベルLを検出し、該雑音レベルを用いて、分離処理を行う。また、雑音・信号分離部105は、この雑音レベルLを、符号化データ生成部103に入力する。 The noise / signal separation unit 105 separates each pixel value of the decoded reduced moving image into a signal component and a noise component, and a signal component image (first image) including the signal component and a noise component image including the noise component. (Second image). Note that the noise / signal separation unit 105 detects a noise level L N indicating the magnitude of noise included in the decoded reduced moving image when performing this separation process, and performs the separation process using the noise level. . Also, the noise / signal separation unit 105 inputs this noise level LN to the encoded data generation unit 103.

信号成分超解像部106は、信号成分画像を超解像して、信号成分超解像画像(第1の超解像画像)を生成する。信号成分超解像部106は、さまざまな値の超解像パラメータを用いて、この超解像を行い、各々の値に対応した信号成分超解像画像を生成する。なお、本実施形態では、信号成分超解像部106は、画像が自己相似性を有することを前提とし、自己相似性を利用した超解像方法を用いる。   The signal component super-resolution unit 106 super-resolutions the signal component image to generate a signal component super-resolution image (first super-resolution image). The signal component super-resolution unit 106 performs this super-resolution using various values of super-resolution parameters, and generates a signal component super-resolution image corresponding to each value. In the present embodiment, the signal component super resolving unit 106 uses a super resolving method using self-similarity on the premise that the image has self-similarity.

雑音成分超解像部107は、雑音成分画像を、信号成分超解像部106とは異なる方法で超解像して、雑音成分超解像画像を生成する。雑音成分超解像部107において信号成分超解像部106とは異なる方法を用いるのは、雑音成分画像は自己相似性が低いため、信号成分超解像部106の超解像方法を適用しても良好な結果が得られないためである。なお、雑音成分超解像部107は、この超解像の際に、雑音・信号分離部105が検出した雑音レベルLを用いる。また、雑音成分超解像部107も、さまざまな値の超解像パラメータを用いて、この超解像を行い、各々の値に対応した雑音成分超解像画像を生成する。なお、超解像パラメータについては、後述する。 The noise component super-resolution unit 107 super-resolutions the noise component image by a method different from that of the signal component super-resolution unit 106 to generate a noise component super-resolution image. The noise component super resolving unit 107 uses a method different from the signal component super resolving unit 106 because the noise component image has low self-similarity, and therefore the super resolving method of the signal component super resolving unit 106 is applied. This is because good results cannot be obtained. The noise component super resolving unit 107 uses the noise level L N detected by the noise / signal separating unit 105 during the super resolving. The noise component super-resolution unit 107 also performs this super-resolution using various values of super-resolution parameters, and generates a noise component super-resolution image corresponding to each value. The super-resolution parameter will be described later.

加算部108は、信号成分超解像部106が生成した信号成分超解像画像と、雑音成分超解像部107が生成した雑音成分超解像画像とを加算する。ここで画像と画像の加算とは、これらの画像の同じ位置の画素の画素値同士を加算した画像を生成することを示す。なお、加算部108は、信号成分超解像部106が生成した、さまざまな値の超解像パラメータに対応した信号成分超解像画像と、雑音成分超解像部107が生成した、さまざまな値の超解像パラメータに対応した雑音成分超解像画像との加算を、全ての組み合わせについて行う。例えば、信号成分超解像画像が27枚あり、雑音成分超解像画像が3枚あるときは、これらの組み合わせは、27×3=81通りあるので、加算部108は、81通りの加算を行う。   The adder 108 adds the signal component super-resolution image generated by the signal component super-resolution unit 106 and the noise component super-resolution image generated by the noise component super-resolution unit 107. Here, the addition of an image and an image indicates generation of an image obtained by adding pixel values of pixels at the same position in these images. Note that the adding unit 108 generates signal component super-resolution images corresponding to various values of super-resolution parameters generated by the signal component super-resolution unit 106 and various components generated by the noise component super-resolution unit 107. The addition of the noise component super-resolution image corresponding to the value super-resolution parameter is performed for all combinations. For example, when there are 27 signal component super-resolution images and 3 noise component super-resolution images, there are 27 × 3 = 81 combinations of these, so the adding unit 108 performs 81 additions. Do.

超解像パラメータ判定部109(超解像パラメータ決定部)は、加算部108が加算して生成した画像各々を、入力動画像の該当フレームと比較し、入力動画像の該当フレームに最も近い画像を選択する。そして、超解像パラメータ判定部109は、選択した画像の生成に用いられた超解像パラメータを、符号化データ生成部103に通知する。例えば、選択した画像が、超解像パラメータSg1を用いて信号成分超解像部106が生成した信号成分超解像画像と、超解像パラメータNs1を用いて雑音成分超解像部107が生成した雑音成分超解像画像とを、加算部108が加算したものであるときは、超解像パラメータ判定部109は、超解像パラメータSg1と、超解像パラメータNs1とを符号化データ生成部103に通知する。   The super-resolution parameter determination unit 109 (super-resolution parameter determination unit) compares each image generated by the addition unit 108 with the corresponding frame of the input moving image, and the image closest to the corresponding frame of the input moving image. Select. Then, the super-resolution parameter determination unit 109 notifies the encoded data generation unit 103 of the super-resolution parameter used to generate the selected image. For example, the selected image is generated by the signal component super-resolution unit 106 using the super-resolution parameter Sg1 and the noise component super-resolution unit 107 using the super-resolution parameter Ns1. If the addition unit 108 adds the noise component super-resolution image that has been added, the super-resolution parameter determination unit 109 outputs the super-resolution parameter Sg1 and the super-resolution parameter Ns1 as an encoded data generation unit. 103 is notified.

超解像パラメータ判定部109は、入力動画像の該当フレームに最も近い画像を選択する際には、例えば、SAD(Sum of Absolute Difference)を用いる。具体的には、超解像パラメータ判定部109は、加算部108が加算して生成した画像各々について、入力動画像の該当フレームとのSADを算出し、SADが最も小さい画像を、該フレームに最も近い画像として選択する。なお、SADとは、対応する画素同士の画素値の差分の絶対値を、画像全体に亘って算出したものの合計値であり、下記の式(1)により算出される。なお、式(1)において、vi(x,y)は、入力動画像の該当フレームの座標(x,y)の画素値であり、sr(x,y)は、加算部108が生成した画像の座標(x,y)の画素値である。   The super-resolution parameter determination unit 109 uses, for example, SAD (Sum of Absolute Difference) when selecting an image closest to the corresponding frame of the input moving image. Specifically, the super-resolution parameter determination unit 109 calculates the SAD with the corresponding frame of the input moving image for each of the images generated by the addition unit 108 and adds the image with the smallest SAD to the frame. Select as the closest image. Note that SAD is the total value of the absolute values of the differences between corresponding pixel values calculated over the entire image, and is calculated by the following equation (1). In equation (1), vi (x, y) is the pixel value of the coordinates (x, y) of the corresponding frame of the input moving image, and sr (x, y) is the image generated by the adding unit 108. Is the pixel value of the coordinates (x, y).

Figure 0005965760
Figure 0005965760

図3は、画像縮小部101の構成を示す概略ブロック図である。画像縮小部101は、ウェーブレット一階分解部110と、低周波成分抽出部111とを含んで構成される。ウェーブレット一階分解部110は、入力動画像の各フレームを離散ウェーブレット一階分解する。この離散ウェーブレット一階分解により、各フレームの低周波成分LL、水平高周波成分LH、垂直高周波成分HL、対角高周波成分HHが得られる。なお、この離散ウェーブレット一階分解に用いる基底には、Haarや、Daubechiesなど、いずれを用いてもよい。   FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the image reduction unit 101. The image reduction unit 101 includes a wavelet first-order decomposition unit 110 and a low-frequency component extraction unit 111. The wavelet first-order decomposition unit 110 performs discrete wavelet first-order decomposition on each frame of the input moving image. By this discrete wavelet first-order decomposition, a low frequency component LL, a horizontal high frequency component LH, a vertical high frequency component HL, and a diagonal high frequency component HH of each frame are obtained. Any base such as Haar or Daubechies may be used as the base used for the discrete wavelet first-order decomposition.

低周波成分抽出部111は、ウェーブレット一階分解部110の離散ウェーブレット一階分解により得られた各フレームの低周波成分LL、水平高周波成分LH、垂直高周波成分HL、対角高周波成分HHから、低周波成分LLを抽出する。低周波成分抽出部111は、入力動画像の各フレームに対応する低周波成分LLをフレーム順に出力することで、縮小動画像とする。このように、縮小動画像の各フレームは、入力動画像の各フレームの低周波成分LLであるので、前述したように、縮小動画像の各フレームにおける水平方向および垂直方向の画素数は、入力動画像のそれの半分である。   The low frequency component extraction unit 111 generates a low frequency component from the low frequency component LL, horizontal high frequency component LH, vertical high frequency component HL, and diagonal high frequency component HH of each frame obtained by the discrete wavelet first order decomposition of the wavelet first order decomposition unit 110. The frequency component LL is extracted. The low-frequency component extraction unit 111 outputs a low-frequency component LL corresponding to each frame of the input moving image in the order of frames, thereby reducing the moving image. As described above, since each frame of the reduced moving image is the low frequency component LL of each frame of the input moving image, the number of pixels in the horizontal direction and the vertical direction in each frame of the reduced moving image is input as described above. It is half that of a moving image.

図4は、低周波成分抽出部111の動作を説明する図である。図4に示すようにウェーブレット一階分解部110により、入力動画像の各フレームは、低周波成分LL、水平高周波成分LH、垂直高周波成分HL、対角高周波成分HHに分解される。低周波成分抽出部111は、これらのうち、図4において網掛けされている低周波成分LLを抽出する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the low-frequency component extraction unit 111. As shown in FIG. 4, each frame of the input moving image is decomposed by the wavelet first-order decomposition unit 110 into a low frequency component LL, a horizontal high frequency component LH, a vertical high frequency component HL, and a diagonal high frequency component HH. Of these, the low frequency component extraction unit 111 extracts the low frequency component LL shaded in FIG.

図5は、雑音・信号分離部105の構成を示す概略ブロック図である。図5に示すように雑音・信号分離部105は、時空間ウェーブレット一階分解部150、雑音レベル抽出部151、マスク画像生成部152、雑音成分分離部153、雑音成分再構成部154、信号成分再構成部155を含んで構成される。時空間ウェーブレット一階分解部150は、復号縮小画像を、所定のフレーム数毎に離散時空間ウェーブレット一階分解する。時空間ウェーブレット一階分解部150は、この離散時空間ウェーブレット一階分解により、低周波成分LLL、時間高周波成分LLH、水平高周波成分LHL、垂直高周波成分HLL、時間水平高周波成分LHH、時間垂直高周波成分HLH、水平垂直高周波成分HHL、対角高周波成分HHH(時空間高周波成分)を生成する。   FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the noise / signal separation unit 105. As shown in FIG. 5, the noise / signal separation unit 105 includes a spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150, a noise level extraction unit 151, a mask image generation unit 152, a noise component separation unit 153, a noise component reconstruction unit 154, a signal component. A reconfiguration unit 155 is included. The spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 decomposes the decoded reduced image into the first-order discrete space-time wavelet for each predetermined number of frames. The spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 performs low-frequency component LLL, temporal high-frequency component LLH, horizontal high-frequency component LHL, vertical high-frequency component HLL, temporal horizontal high-frequency component LHH, and time-vertical high-frequency component by this discrete spatio-temporal wavelet first-order decomposition. HLH, horizontal vertical high-frequency component HHL, and diagonal high-frequency component HHH (space-time high-frequency component) are generated.

このとき、時空間ウェーブレット一階分解部150は、デシメーション(間引き)無しで、時空間ウェーブレット一階分解する。したがって、対角高周波成分HHHなどの各成分は、復号縮小画像の1フレームの画素数と、離散時空間ウェーブレット一階分解する際の所定のフレーム数とを乗算した数の要素からなる。なお、この離散時空間ウェーブレット一階分解に用いる基底には、Haarや、Daubechiesなど、いずれを用いてもよい。   At this time, the space-time wavelet first-order decomposition unit 150 performs space-time wavelet first-order decomposition without decimation. Therefore, each component such as the diagonal high-frequency component HHH is composed of a number of elements obtained by multiplying the number of pixels of one frame of the decoded reduced image by a predetermined number of frames when performing the discrete space-time wavelet first-order decomposition. Any base such as Haar or Daubechies may be used as the base used for the first-order decomposition of the discrete space-time wavelet.

図6は、時空間ウェーブレット一階分解部150による演算結果を説明する図である。図6において、横軸はx軸、縦軸はy軸である。x軸は右が正の方向であり、y軸は下が正の方向である。また、x軸およびy軸に直交する軸は時間軸であり、図6の右上方向が正の向きである。時空間ウェーブレット一階分解部150による演算結果である、低周波成分LLL、時間高周波成分LLH、水平高周波成分LHL、垂直高周波成分HLL、時間水平高周波成分LHH、時間垂直高周波成分HLH、水平垂直高周波成分HHL、対角高周波成分HHHは、図のような関係である。すなわち、低周波成分LLLの右側には水平高周波成分LHLがあり、低周波成分LLLの下側には垂直高周波成分HLLがあり、低周波成分LLLの右下側には水平垂直高周波成分HHLがある。また、水平高周波成分LHLの正の時間方向には時間水平高周波成分LHHがあり、低周波成分LLLの正の時間方向には時間高周波成分LLHがあり、水平垂直高周波成分HHLの正の時間方向には対角高周波成分HHHがある。なお、垂直高周波成分HLLの正の時間方向には時間垂直高周波成分HLHがあるが、図6では、隠れて見えないため、図示されていない。   FIG. 6 is a diagram for explaining a calculation result by the spatiotemporal wavelet first-order decomposition unit 150. In FIG. 6, the horizontal axis is the x-axis and the vertical axis is the y-axis. The x axis is the positive direction on the right and the y axis is the positive direction on the bottom. An axis orthogonal to the x axis and the y axis is a time axis, and the upper right direction in FIG. 6 is a positive direction. Low-frequency component LLL, temporal high-frequency component LLH, horizontal high-frequency component LHL, vertical high-frequency component HLL, temporal horizontal high-frequency component LHH, temporal vertical high-frequency component HLH, horizontal vertical high-frequency component, which are calculation results by the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 HHL and diagonal high frequency component HHH have a relationship as shown in the figure. That is, a horizontal high frequency component LHL is present on the right side of the low frequency component LLL, a vertical high frequency component HLL is present on the lower side of the low frequency component LLL, and a horizontal vertical high frequency component HHL is located on the lower right side of the low frequency component LLL. . Further, there is a time horizontal high frequency component LHH in the positive time direction of the horizontal high frequency component LHL, a time high frequency component LLH in the positive time direction of the low frequency component LLL, and a positive time direction of the horizontal vertical high frequency component HHL. Has a diagonal high-frequency component HHH. Although there is a time vertical high frequency component HLH in the positive time direction of the vertical high frequency component HLL, it is not shown in FIG.

図5に戻り、雑音レベル抽出部151は、時空間ウェーブレット一階分解部150により得られた対角高周波成分HHHにおける孤立点を抽出し、抽出した孤立点の要素値の絶対値の中央値を雑音レベルLとする。なお、ここで孤立点とは、該要素が非「0」で、周囲の要素が「0」となっている要素である。例えば、周囲の要素を、x軸方向(左右)に隣接する要素、y軸方向(上下)に隣接する要素、時間軸方向に隣接する要素とし、これらの全てが「0」となっており、当該要素が0以外の値を持つ場合、この当該要素を孤立点とする。なお、「周囲」の定義に、x軸方向(左右)に隣接する前後のフレームの要素や、当該点の右上、右下、左上、左下の要素など、当該要素の近傍に位置するその他の要素を含めるようにしてもよい。 Returning to FIG. 5, the noise level extraction unit 151 extracts an isolated point in the diagonal high frequency component HHH obtained by the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150, and calculates the median absolute value of the element values of the extracted isolated point. The noise level is LN . Here, the isolated point is an element in which the element is non- “0” and surrounding elements are “0”. For example, surrounding elements are elements adjacent in the x-axis direction (left and right), elements adjacent in the y-axis direction (up and down), and elements adjacent in the time axis direction, all of which are “0”. When the element has a value other than 0, the element is set as an isolated point. In addition, in the definition of “periphery”, other elements located in the vicinity of the element, such as elements of the front and rear frames adjacent in the x-axis direction (left and right), and elements at the upper right, lower right, upper left, and lower left of the point May be included.

図7は、雑音レベル抽出部151において参照する周囲の要素を説明する図である。図7において、各円は対角高周波成分HHHの要素を示す。横軸はx軸であり、縦軸はy軸である。x軸は右が正の方向であり、y軸は下が正の方向である。また、x軸およびy軸に直交する軸は時間軸であり、図7の右上方向が正の向きである。要素Cが孤立点か否かを判定するときに参照する周囲の要素は、図7で網掛けした要素である。すなわち、要素Cの右に隣接する要素Rと、左に隣接する要素Lと、上側に隣接する要素Uと、下側に隣接する要素Dと、1フレーム前の要素Bと、1フレーム後の要素Nである。   FIG. 7 is a diagram for explaining surrounding elements referred to in the noise level extraction unit 151. In FIG. 7, each circle represents an element of the diagonal high frequency component HHH. The horizontal axis is the x axis, and the vertical axis is the y axis. The x axis is the positive direction on the right and the y axis is the positive direction on the bottom. An axis perpendicular to the x-axis and the y-axis is a time axis, and the upper right direction in FIG. 7 is a positive direction. The surrounding elements referred to when determining whether or not the element C is an isolated point are the elements shaded in FIG. That is, the element R adjacent to the right of the element C, the element L adjacent to the left, the element U adjacent to the upper side, the element D adjacent to the lower side, the element B one frame before, and the element B one frame after Element N.

図5に戻って、マスク画像生成部152は、対角高周波成分HHHの各要素の絶対値を、雑音レベル抽出部151が検出した雑音レベルLと比較し、雑音レベルLよりも該要素の要素値の絶対値の方が大きいときは、対応する位置の要素を「1」とし、それ以外のときは、対応する位置の要素を「0」とした雑音マスク画像Mを生成する。雑音マスク画像Mにおける要素の配列は、対角高周波成分HHHと同様である。したがって、雑音マスク画像Mにおいて、x軸方向およびy軸方向の要素数は、それぞれ復号縮小画像のx軸方向およびy軸方向の画素数と同一である。また、時間軸方向の要素数は、時空間ウェーブレット一階分解部150において離散時空間ウェーブレット一階分解する際の所定のフレーム数と同一である。このようにして生成されているので、雑音マスク画像Mを用いる雑音成分分離部153は、雑音マスク画像Mの要素の値が「1」であるときには、該要素の位置に対応する画素は、分離すべき雑音成分を含んでいるとみなして、雑音成分の分離を行う。 Returning to FIG. 5, a mask image generation unit 152, the absolute value of each element of the diagonal frequency components HHH, compared to the noise level L N the noise level extraction unit 151 detects, the element than the noise level L N When the absolute value of the element value is larger, the noise mask image M is generated with the element at the corresponding position set to “1”, and otherwise, the element at the corresponding position is set to “0”. The arrangement of elements in the noise mask image M is the same as that of the diagonal high frequency component HHH. Therefore, in the noise mask image M, the number of elements in the x-axis direction and the y-axis direction is the same as the number of pixels in the x-axis direction and the y-axis direction of the decoded reduced image, respectively. Also, the number of elements in the time axis direction is the same as the predetermined number of frames when the temporal and temporal wavelet first-order decomposition unit 150 performs discrete temporal and spatial wavelet first-order decomposition. Since it is generated in this manner, the noise component separation unit 153 using the noise mask image M separates the pixel corresponding to the position of the element when the value of the element of the noise mask image M is “1”. The noise component is separated on the assumption that the noise component to be included is included.

雑音成分分離部153は、時空間ウェーブレット一階分解部150によって得られた各成分のうち、低周波成分LLL以外の成分各々について、雑音成分を分離する。対角高周波成分HHHの雑音成分を分離する場合を例に採り、説明する。雑音成分分離部153は、雑音マスク画像Mにおいて値が「1」となっている要素と対応する、対角高周波成分HHHの要素の要素値の絶対値と、雑音レベルLとを比較する。該要素値の絶対値が雑音レベルLよりも小さいときは、対角高周波成分HHHの該要素の要素値は、全て雑音成分からなるとみなす。一方、該要素値の絶対値が雑音レベルLよりも大きいときは、該要素値のうち、雑音レベルLまでは雑音成分であり、残りは信号成分であるとみなす。また、雑音マスク画像Mにおいて値が「0」となっている要素は、雑音成分を含んでいないとみなす。このようにすることで、対角高周波成分HHHの各要素から雑音成分を分離し、対角高周波成分HHHの雑音成分と、雑音成分を引いた残りである対角高周波成分HHHの信号成分とを生成する。雑音成分分離部153は、対角高周波成分HHH以外の成分についても、同様にして雑音成分を分離する。 The noise component separation unit 153 separates the noise component for each component other than the low frequency component LLL among the components obtained by the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150. A case where noise components of the diagonal high frequency component HHH are separated will be described as an example. The noise component separation unit 153 compares the absolute value of the element value of the diagonal high frequency component HHH corresponding to the element having a value of “1” in the noise mask image M with the noise level LN . When the absolute value of the element value is smaller than the noise level LN , the element value of the element of the diagonal high frequency component HHH is considered to be composed of all noise components. On the other hand, when the absolute value of the element value is larger than the noise level LN , it is considered that the element value is a noise component up to the noise level LN , and the rest is a signal component. In addition, an element having a value “0” in the noise mask image M is regarded as not including a noise component. In this way, the noise component is separated from each element of the diagonal high-frequency component HHH, and the noise component of the diagonal high-frequency component HHH and the signal component of the diagonal high-frequency component HHH that is the remainder obtained by subtracting the noise component are obtained. Generate. The noise component separation unit 153 separates noise components in the same manner for components other than the diagonal high-frequency component HHH.

図8は、雑音成分分離部153の動作を説明するフローチャートである。雑音成分分離部153は、ステップS2〜S10に示す処理を、低周波成分LLL以外の各成分について行う(S1)。なお、ステップS2〜S10において、当該成分という記載は、処理対象となっている成分を示す。雑音成分分離部153は、ステップS3からS9に示す処理を、当該成分の各要素について行う(S2)。なお、ステップS3〜S9において、当該要素という記載は、処理対象となっている要素を示す。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the noise component separation unit 153. The noise component separation unit 153 performs the processing shown in steps S2 to S10 for each component other than the low frequency component LLL (S1). In steps S2 to S10, the description of the component indicates a component that is a processing target. The noise component separation unit 153 performs the processing shown in steps S3 to S9 for each element of the component (S2). In steps S3 to S9, the description of the element indicates an element that is a processing target.

ステップS3では、雑音成分分離部153は、当該要素に対応する雑音マスク画像Mの要素の値を取得する。次に、雑音成分分離部153は、ステップS3で取得した値が「1」であるか否かを判定する(S4)。「1」でないときは(S4−No)、雑音成分分離部153は、当該要素の雑音成分を「0」とし、信号成分を当該要素の要素値とし(S5)、ステップS2に戻って処理対象とする要素を変更する。   In step S3, the noise component separation unit 153 acquires the value of the element of the noise mask image M corresponding to the element. Next, the noise component separation unit 153 determines whether or not the value acquired in step S3 is “1” (S4). When it is not “1” (S4-No), the noise component separation unit 153 sets the noise component of the element to “0”, sets the signal component to the element value of the element (S5), and returns to step S2 to be processed. Change the element.

一方、ステップS4にて、「1」であると判定したときは(S4−Yes)、雑音成分分離部153は、当該要素の要素値を取得する(S6)。次に、雑音成分分離部153は、ステップS6にて取得した要素値の絶対値が、雑音レベルLよりも大きいか否かを判定する(S7)。雑音レベルLよりも大きいときは(S7−Yes)、雑音成分分離部153は、当該要素の信号成分の絶対値を、ステップ6で取得した当該要素の要素値の絶対値−雑音レベルLとし、信号成分の符号(正負)を当該要素の要素値と同じとする。また、当該要素の雑音成分の絶対値を、雑音レベルLとし、雑音成分の符号(正負)を当該要素の要素値と同じとする。(S8)、ステップS2に戻って処理対象とする要素を変更する。また、ステップS7にて、大きくないと判定したときは(S7−No)、雑音成分分離部153は、当該要素の雑音成分を、ステップ6で取得した当該要素の要素値とし、信号成分を「0」とし、(S9)、ステップS2に戻って処理対象とする要素を変更する。 On the other hand, when it determines with it being "1" in step S4 (S4-Yes), the noise component isolation | separation part 153 acquires the element value of the said element (S6). Next, the noise component separation unit 153 determines whether or not the absolute value of the element value acquired in step S6 is larger than the noise level LN (S7). When the noise level is larger than the noise level L N (S7-Yes), the noise component separation unit 153 calculates the absolute value of the signal component of the element as the absolute value of the element value of the element acquired in Step 6−the noise level L N. And the sign (positive or negative) of the signal component is the same as the element value of the element. The absolute value of the noise component of the element is the noise level L N and the sign (positive / negative) of the noise component is the same as the element value of the element. (S8), returning to step S2, the element to be processed is changed. Also, when it is determined in step S7 that it is not large (S7-No), the noise component separation unit 153 uses the noise component of the element as the element value of the element acquired in step 6, and sets the signal component as “ 0 ”(S9), the process returns to step S2 to change the element to be processed.

図5に戻って、雑音成分再構成部154は、雑音成分分離部153が生成した対角高周波成分HHHなどの各成分の雑音成分を用いて、デシメーション無しの離散時空間ウェーブレット再構成をして、雑音成分画像を生成する。なお、雑音成分分離部153は、低周波成分LLL以外の成分について雑音成分を生成しており、雑音成分再構成部154は、低周波成分の部分については、全ての要素を「0」として、このデシメーション無しの離散時空間ウェーブレット再構成をする。なお、低周波成分LLL以外の成分とは、時間高周波成分LLH、水平高周波成分LHL、垂直高周波成分HLL、時間水平高周波成分LHH、時間垂直高周波成分HLH、水平垂直高周波成分HHL、対角高周波成分HHHである。なお、このデシメーション無しの離散時空間ウェーブレット一階再構成に用いる基底は、時空間ウェーブレット一階分解部150と同一のものを用いる。   Returning to FIG. 5, the noise component reconstruction unit 154 reconstructs a discrete space-time wavelet without decimation using the noise components of each component such as the diagonal high frequency component HHH generated by the noise component separation unit 153. Then, a noise component image is generated. The noise component separation unit 153 generates noise components for components other than the low frequency component LLL, and the noise component reconstruction unit 154 sets all elements to “0” for the low frequency component portion. This discrete space-time wavelet reconstruction without decimation is performed. The components other than the low frequency component LLL are the time high frequency component LLH, the horizontal high frequency component LHL, the vertical high frequency component HLL, the time horizontal high frequency component LHH, the time vertical high frequency component HLH, the horizontal vertical high frequency component HHL, and the diagonal high frequency component HHH. It is. Note that the same base as that for the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 is used for the first-order reconstruction of the discrete spatio-temporal wavelet without decimation.

信号成分再構成部155は、雑音成分分離部153が生成した対角高周波成分HHHなどの各成分の信号成分を用いて、デシメーション無しの離散時空間ウェーブレット再構成をして、信号成分画像を生成する。なお、雑音成分分離部153は、低周波成分LLL以外の成分について信号成分を生成しているので、信号成分再構成部155は、低周波成分の部分については、時空間ウェーブレット一階分解部150が生成した低周波成分LLLをそのまま用いる。なお、このデシメーション無しの離散時空間ウェーブレット一階再構成に用いる基底は、時空間ウェーブレット一階分解部150と同一のものを用いる。   The signal component reconstruction unit 155 generates a signal component image by performing discrete space-time wavelet reconstruction without decimation using the signal components of each component such as the diagonal high frequency component HHH generated by the noise component separation unit 153. To do. Since the noise component separation unit 153 generates signal components for components other than the low frequency component LLL, the signal component reconstruction unit 155 performs the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 for the low frequency component portion. Is used as it is. Note that the same base as that for the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 is used for the first-order reconstruction of the discrete spatio-temporal wavelet without decimation.

図9は、信号成分超解像部106の構成を示す概略ブロック図である。図9に示すように、信号成分超解像部106は、ウェーブレット一階分解部160、拡張LH成分生成部161a、拡張HL成分生成部161b、拡張HH成分生成部161c、分散値設定部162、ウェーブレット一階再構成部163を含んで構成される。   FIG. 9 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the signal component super resolving unit 106. As shown in FIG. 9, the signal component super-resolution unit 106 includes a wavelet first-order decomposition unit 160, an extended LH component generation unit 161a, an extended HL component generation unit 161b, an extended HH component generation unit 161c, a variance value setting unit 162, A wavelet first floor reconstruction unit 163 is included.

ウェーブレット一階分解部160は、雑音・信号分離部105が生成した信号成分画像を、フレーム毎に離散ウェーブレット一階分解する。これにより、ウェーブレット一階分解部160は、信号成分画像の各フレームを、低周波成分LL、水平高周波成分LH、垂直高周波成分HL、対角高周波成分HHに分解する。なお、この離散ウェーブレット一階分解に用いる基底には、Haarや、Daubechiesなど、いずれを用いてもよい。   The wavelet first-order decomposition unit 160 performs the discrete wavelet first-order decomposition for each frame of the signal component image generated by the noise / signal separation unit 105. Thereby, the wavelet first-order decomposition unit 160 decomposes each frame of the signal component image into a low frequency component LL, a horizontal high frequency component LH, a vertical high frequency component HL, and a diagonal high frequency component HH. Any base such as Haar or Daubechies may be used as the base used for the discrete wavelet first-order decomposition.

拡張LH成分生成部161aは、ウェーブレット一階分解部160が生成した水平高周波成分LHを、水平方向および垂直方向に2倍の要素数となるように拡張した拡張水平高周波成分Ex.LHを生成する。例えば、水平高周波成分LHの要素数が、640×480であれば、拡張水平高周波成分Ex.LHの要素数は、1280×960となる。具体的には、拡張LH成分生成部161aは、水平高周波成分LHを低周波成分の領域に配置し、その他の成分を0として、ウェーブレット一階再構成を行った後、バイラテラルフィルタをかけたものを、拡張水平高周波成分Ex.LHとする。これにより、拡張水平高周波成分Ex.LHの要素数は、信号成分画像、復号縮小動画像、縮小動画像などの各フレームの画素数と一致する。なお、この離散ウェーブレット一階再構成に用いる基底には、ウェーブレット一階分解部160で用いた基底と同じものを用いることが望ましい。   The extended LH component generation unit 161a expands the horizontal high-frequency component LH generated by the wavelet first-order decomposition unit 160 so that the number of elements is doubled in the horizontal direction and the vertical direction. LH is generated. For example, if the number of elements of the horizontal high-frequency component LH is 640 × 480, the extended horizontal high-frequency component Ex. The number of elements of LH is 1280 × 960. Specifically, the extended LH component generation unit 161a places the horizontal high-frequency component LH in the low-frequency component region, sets the other components to 0, performs wavelet first-order reconstruction, and then applies a bilateral filter. The extended horizontal high frequency component Ex. Let LH. Thereby, the extended horizontal high-frequency component Ex. The number of elements of LH matches the number of pixels of each frame such as a signal component image, a decoded reduced moving image, and a reduced moving image. It is desirable to use the same base as that used in the wavelet first-order decomposition unit 160 as the base used for the discrete wavelet first-order reconstruction.

また、バイラテラルフィルタの分散値は、分散値設定部162により指定された値σLHを用いる。なお、入力画像における座標(x,y)の画素値をf(x,y)で表し、出力画像における座標(x,y)の画素値をg(x,y)で表したとき、バイラテラルフィルタは、式(2)で表される。 Also, the value σ LH designated by the variance value setting unit 162 is used as the variance value of the bilateral filter. When the pixel value of the coordinate (x, y) in the input image is represented by f (x, y) and the pixel value of the coordinate (x, y) in the output image is represented by g (x, y), bilateral The filter is expressed by Expression (2).

Figure 0005965760
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なお、式(2)において、wは、カーネルのサイズ、σは、距離に関する分散値、σは、画素値差に関する分散値である。拡張LH成分生成部161aでは、wは、予め設定された値を用い、σ、σは、分散値設定部162により指定されたσLHを用いる。 In Equation (2), w is the kernel size, σ 1 is the variance value related to the distance, and σ 2 is the variance value related to the pixel value difference. In the extended LH component generation unit 161 a, w uses a preset value, and σ 1 and σ 2 use σ LH designated by the variance value setting unit 162.

拡張HL成分生成部161bは、拡張LH成分生成部161aと同様にして、ウェーブレット一階分解部160が生成した垂直高周波成分HLを、水平方向および垂直方向に2倍の要素数となるように拡張した拡張垂直高周波成分Ex.HLを生成する。なお、拡張HL成分生成部161bは、バイラテラルフィルタの分散値σ、σとして、分散値設定部162により指定された値σHLを用いる。 The extended HL component generation unit 161b extends the vertical high-frequency component HL generated by the wavelet first-order decomposition unit 160 so as to have twice the number of elements in the horizontal direction and the vertical direction in the same manner as the extended LH component generation unit 161a. Extended vertical high frequency component Ex. HL is generated. The extended HL component generation unit 161b uses the value σ HL specified by the dispersion value setting unit 162 as the dispersion values σ 1 and σ 2 of the bilateral filter.

拡張HH成分生成部161cは、拡張LH成分生成部161aと同様にして、ウェーブレット一階分解部160が生成した対角高周波成分HHを、水平方向および垂直方向に2倍の要素数となるように拡張した拡張対角高周波成分Ex.HHを生成する。なお、拡張HH成分生成部161cは、バイラテラルフィルタの分散値σ、σとして、分散値設定部162により指定された値σHHを用いる。 The extended HH component generator 161c, like the extended LH component generator 161a, causes the diagonal high-frequency component HH generated by the wavelet first-order decomposition unit 160 to have twice the number of elements in the horizontal direction and the vertical direction. Extended extended diagonal high frequency component Ex. HH is generated. Note that the expanded HH component generation unit 161c uses the value σ HH specified by the dispersion value setting unit 162 as the dispersion values σ 1 and σ 2 of the bilateral filter.

分散値設定部162は、拡張LH成分生成部161a、拡張HL成分生成部161b、拡張HH成分生成部161cに対して、それぞれ、対応する分散値σLH、σHL、σHHを入力する。例えば、分散値設定部162は、分散値として予め決められた値を複数個記憶しておき、信号成分画像の1フレームに対して、これらの値の各々に応じた、拡張水平高周波成分Ex.LH、拡張垂直高周波成分Ex.HL、拡張対角高周波成分Ex.HHが生成されるように、分散値σLH、σHL、σHHを入力する。具体的には、分散値として予め決められた値が、C1〜C3の3つある時は、分散値σLH、σHL、σHHの各々がC1〜C3をとるので、拡張水平高周波成分Ex.LH、拡張垂直高周波成分Ex.HL、拡張対角高周波成分Ex.HHがそれぞれ3つできるように、分散値設定部162は、分散値σLH、σHL、σHHを入力する。また、分散値設定部162は、信号成分に関する超解像パラメータである分散値σLH、σHL、σHHを、超解像パラメータ判定部109にも入力する。 The variance value setting unit 162 inputs the corresponding variance values σ LH , σ HL , and σ HH to the extended LH component generation unit 161a, the extended HL component generation unit 161b, and the extended HH component generation unit 161c, respectively. For example, the variance value setting unit 162 stores a plurality of predetermined values as variance values, and for one frame of the signal component image, the expanded horizontal high-frequency component Ex. LH, extended vertical high frequency component Ex. HL, extended diagonal high frequency component Ex. Dispersion values σ LH , σ HL , and σ HH are input so that HH is generated. Specifically, when there are three predetermined values as dispersion values C1 to C3, the dispersion values σ LH , σ HL , and σ HH each take C1 to C3, so that the extended horizontal high-frequency component Ex . LH, extended vertical high frequency component Ex. HL, extended diagonal high frequency component Ex. The dispersion value setting unit 162 inputs dispersion values σ LH , σ HL , and σ HH so that three HHs can be generated . Further, the dispersion value setting unit 162 also inputs the dispersion values σ LH , σ HL , and σ HH that are the super-resolution parameters related to the signal component to the super-resolution parameter determination unit 109.

ウェーブレット一階再構成部163は、信号成分画像と、拡張水平高周波成分Ex.LHと、拡張垂直高周波成分Ex.HLと、拡張対角高周波成分Ex.HHとを、ウェーブレット一階再構成して、再構成信号成分画像を生成する。このようにすることで、再構成信号成分画像は、信号成分画像に現れていた構造と同様の構造を高周波成分に持つ画像となる。具体的には、ウェーブレット一階再構成部163は、信号成分画像の1フレームを低周波成分の領域に配置し、該フレームの拡張水平高周波成分Ex.LHと、拡張垂直高周波成分Ex.HLと、拡張対角高周波成分Ex.HHとを、それぞれ水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに配置し、ウェーブレット一階再構成することで、再構成信号成分画像を生成する。なお、この離散ウェーブレット一階再構成に用いる基底には、ウェーブレット一階分解部160で用いた基底と同じものを用いることが望ましい。   The wavelet first floor reconstruction unit 163 includes a signal component image, an extended horizontal high-frequency component Ex. LH and extended vertical high frequency component Ex. HL and extended diagonal high-frequency component Ex. HH and wavelet first-order reconstruction are performed to generate a reconstructed signal component image. By doing so, the reconstructed signal component image becomes an image having the same structure as the structure appearing in the signal component image in the high frequency component. Specifically, the wavelet first-order reconstruction unit 163 arranges one frame of the signal component image in the low-frequency component region, and expands the horizontal horizontal high-frequency component Ex. LH and extended vertical high frequency component Ex. HL and extended diagonal high-frequency component Ex. HHs are arranged in a horizontal high-frequency component region, a vertical high-frequency component region, and a diagonal high-frequency component region, respectively, and a wavelet first-order reconstruction is performed to generate a reconstructed signal component image. It is desirable to use the same base as that used in the wavelet first-order decomposition unit 160 as the base used for the discrete wavelet first-order reconstruction.

なお、信号成分画像の1フレームに対して、拡張水平高周波成分Ex.LHと、拡張垂直高周波成分Ex.HLと、拡張対角高周波成分Ex.HHとは、バイラテラルフィルタにおいて用いた分散値が異なるものが、それぞれ複数生成されるので、ウェーブレット一階再構成部163は、これらの全ての組み合わせについて、再構成信号成分画像を生成する。例えば、拡張水平高周波成分Ex.LHと、拡張垂直高周波成分Ex.HLと、拡張対角高周波成分Ex.HHとが、それぞれ3つずつ生成されているときは、これらの全ての組み合わせ、すなわち3×3×3=27通りの各々について、再構成信号成分画像を生成する。   For one frame of the signal component image, the extended horizontal high-frequency component Ex. LH and extended vertical high frequency component Ex. HL and extended diagonal high-frequency component Ex. Since a plurality of HHs having different dispersion values used in the bilateral filter are generated, the wavelet first-order reconstruction unit 163 generates reconstructed signal component images for all of these combinations. For example, the extended horizontal high frequency component Ex. LH and extended vertical high frequency component Ex. HL and extended diagonal high-frequency component Ex. When three HHs are respectively generated, reconstructed signal component images are generated for all of these combinations, that is, 3 × 3 × 3 = 27.

図10は、拡張LH成分生成部161aの処理を説明する概念図である。図10の符号SBに示すように、ウェーブレット一階分解部160により、信号成分画像の各フレームは、低周波成分LL、水平高周波成分LH、垂直高周波成分HL、対角高周波成分HHに分解される。拡張LH成分生成部161aは、図10の符号LHBに示すように、これらのうちの水平高周波成分LHを、低周波成分の領域に配置し、水平高周波成分、垂直高周波成分、対角高周波成分の領域の全ての要素に「0」を配置する。そして、拡張LH成分生成部161aは、この配置結果に対して、ウェーブレット一階再構成した後、バイラテラルフィルタをかけ、拡張水平高周波成分Ex.LHを生成する。拡張HL成分生成部161bも、垂直高周波成分HLを対象とすることで、同様にして拡張垂直高周波成分Ex.HLを生成する。拡張HH成分生成部161cも、対角高周波成分HHを対象とすることで、同様にして拡張対角高周波成分Ex.HHを生成する。   FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating the processing of the extended LH component generation unit 161a. As indicated by reference numeral SB in FIG. 10, each frame of the signal component image is decomposed by the wavelet first-order decomposition unit 160 into a low frequency component LL, a horizontal high frequency component LH, a vertical high frequency component HL, and a diagonal high frequency component HH. . The extended LH component generation unit 161a arranges the horizontal high-frequency component LH of these in the low-frequency component region, as indicated by the symbol LHB in FIG. 10, and includes the horizontal high-frequency component, the vertical high-frequency component, and the diagonal high-frequency component. “0” is placed in all the elements of the region. Then, the extended LH component generation unit 161a performs wavelet first-order reconfiguration on this arrangement result, and then applies a bilateral filter to generate an extended horizontal high-frequency component Ex. LH is generated. The extended HL component generation unit 161b also applies the extended vertical high frequency component Ex. HL is generated. The extended HH component generation unit 161c also applies the extended high-frequency component Ex. HH is generated.

図11は、ウェーブレット一階再構成部163における各成分の配置を示す図である。図11において、符号Sは信号成分画像のフレームを示し、符号Ex.LHは拡張水平高周波成分を示し、符号Ex.HLは拡張垂直高周波成分を示し、符号Ex.HHは拡張対角高周波成分を示す。図11に示すように、信号成分画像のフレームSは、低周波成分の領域に配置される。拡張水平高周波成分Ex.LHは、水平高周波成分の領域に配置される。拡張垂直高周波成分Ex.HLは、垂直高周波成分の領域に配置される。拡張対角高周波成分Ex.HHは、対角高周波成分の領域に配置される。ウェーブレット一階再構成部163は、図11のように各成分を配置した後、ウェーブレット一階再構成をする。この再構成により得られる再構成信号成分画像は、入力動画像の各フレームと同一の画素数となる。   FIG. 11 is a diagram illustrating the arrangement of each component in the wavelet first-floor reconstruction unit 163. In FIG. 11, symbol S indicates a frame of the signal component image, and symbol Ex. LH indicates an extended horizontal high-frequency component, and the symbol Ex. HL indicates an extended vertical high-frequency component, and the symbol Ex. HH indicates an extended diagonal high-frequency component. As shown in FIG. 11, the frame S of the signal component image is arranged in the low frequency component region. Extended horizontal high frequency component Ex. LH is disposed in the horizontal high-frequency component region. Extended vertical high frequency component Ex. The HL is disposed in the vertical high frequency component region. Extended diagonal high frequency component Ex. HH is arranged in a region of diagonal high frequency components. The wavelet first floor reconstruction unit 163 performs wavelet first floor reconstruction after arranging each component as shown in FIG. The reconstructed signal component image obtained by this reconstruction has the same number of pixels as each frame of the input moving image.

図12は、雑音成分超解像部107の構成を示す概略ブロック図である。図12に示すように、雑音成分超解像部107は、雑音成分再配置部170、ウェーブレット一階再構成部171、画素値正規化部172、白色雑音印加部173、バイラテラルフィルタ部174、分散値設定部175を含んで構成される。   FIG. 12 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the noise component super resolving unit 107. As shown in FIG. 12, the noise component super resolving unit 107 includes a noise component rearrangement unit 170, a wavelet first-order reconstruction unit 171, a pixel value normalization unit 172, a white noise application unit 173, a bilateral filter unit 174, A variance value setting unit 175 is included.

雑音成分再配置部170は、垂直方向および水平方向に雑音成分画像の2倍の画素数を有する画像をウェーブレット一階分解した際の低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに、それぞれ雑音成分画像の処理対象フレームを配置する。すなわち、これら4つの領域には、同じフレームが配置される。ウェーブレット一階再構成部171は、雑音成分再配置部170の配置結果に対して、ウェーブレット一階再構成をする。なお、この離散ウェーブレット一階再構成に用いる基底には、Haarや、Daubechiesなど、いずれを用いてもよい。   The noise component rearrangement unit 170 includes a low-frequency component region, a horizontal high-frequency component region, and a vertical high-frequency component when an image having twice the number of pixels of the noise component image in the vertical direction and the horizontal direction is subjected to wavelet first-order decomposition. The processing target frames of the noise component image are arranged in the component region and the diagonal high frequency component region, respectively. That is, the same frame is arranged in these four areas. The wavelet first-order reconstruction unit 171 performs wavelet first-order reconstruction on the arrangement result of the noise component rearrangement unit 170. Any base such as Haar or Daubechies may be used as the base used for the discrete wavelet first-order reconstruction.

これにより、垂直方向および水平方向に雑音成分画像の2倍の画素数を有する画像が生成される。このようにして生成された画像では、雑音成分画像において画素値を有していた要素に対応する画素が画素値を有している。すなわち、時空間方向の相関が低い白色ガウス雑音に適した超解像をすることができる。なお、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどのイメージセンサで撮像した画像の雑音は、主に白色ガウス雑音であるので、このような超解像方法が適している。   As a result, an image having twice as many pixels as the noise component image in the vertical and horizontal directions is generated. In the image generated in this manner, pixels corresponding to elements having pixel values in the noise component image have pixel values. That is, super-resolution suitable for white Gaussian noise with low correlation in the spatio-temporal direction can be achieved. In addition, since the noise of the image imaged with image sensors, such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, is mainly white Gaussian noise, such a super-resolution method is suitable.

画素値正規化部172は、ウェーブレット一階再構成部171により再構成された画像の画素値を、雑音レベルLで正規化する。例えば、画素値正規化部172は、再構成された画像において、画素値が「0」である画素を除いた画素値の平均値Naを算出する。さらに、画素値正規化部172は、再構成された画像の各画素の画素値に、雑音レベルLを平均値Naで割った比L/Naを乗算する。このとき、平均値Naに変えて中央値を用いるようにしてもよい。 The pixel value normalization unit 172 normalizes the pixel value of the image reconstructed by the wavelet first-order reconstruction unit 171 with the noise level LN . For example, the pixel value normalization unit 172 calculates the average value Na of the pixel values excluding the pixels whose pixel value is “0” in the reconstructed image. Further, the pixel value normalization unit 172 multiplies the pixel value of each pixel of the reconstructed image by a ratio L N / Na obtained by dividing the noise level L N by the average value Na. At this time, the median may be used instead of the average value Na.

白色雑音印加部173は、画素値正規化部172により画素値が正規化された画像に、白色雑音を印加する。具体的には、白色雑音印加部173は、画素値が正規化された画像において、画素値が「0」である画素の画素値を、平均値0、分散値1で(−1,1](−1を超え、1以下の数)の正規乱数に1を足した後に、雑音レベルLを乗じた値とする。すなわち、画素値を、平均および分散が雑音レベルLの正規乱数とする。これにより、雑音の白色性を再現する。バイラテラルフィルタ部174は、白色雑音印加部173により白色雑音が印加された画像に対して、前述の式(2)を用いて、バイラテラルフィルタをかけ、再構成雑音成分画像を生成する。なお、拡張LH成分生成部161aなどにおけるバイラテラルフィルタと同様に、式(2)におけるwは、予め設定された値を用い、σ、σは、分散値設定部175により指定されたσを用いる。 The white noise applying unit 173 applies white noise to the image whose pixel values are normalized by the pixel value normalizing unit 172. Specifically, the white noise applying unit 173 sets the pixel value of the pixel whose pixel value is “0” in the image whose pixel value is normalized to (−1, 1] with an average value of 0 and a variance value of 1 A value obtained by adding 1 to a normal random number (a number greater than −1 and equal to or less than 1) and then multiplying by a noise level L N. That is, the pixel value is a normal random number whose average and variance are noise levels L N and The bilateral filter unit 174 reproduces the whiteness of the noise using the above-described equation (2) for the image to which the white noise is applied by the white noise applying unit 173. As in the bilateral filter in the extended LH component generation unit 161a and the like, w in Equation (2) uses a preset value, and σ 1 , σ 2 Is specified by the variance value setting unit 175 Using a sigma N.

分散値設定部175は、バイラテラルフィルタ部174に、分散値σを入力する。例えば、分散値設定部175は、分散値として予め決められた値を複数個記憶しておき、雑音成分画像の1フレームに対して、これらの値の各々に応じた再構成雑音成分画像が生成されるように、分散値σを入力する。また、分散値設定部175は、雑音成分に関する超解像パラメータである分散値σを超解像パラメータ判定部109にも入力する。 The variance value setting unit 175 inputs the variance value σ N to the bilateral filter unit 174. For example, the variance value setting unit 175 stores a plurality of predetermined values as variance values, and generates a reconstructed noise component image corresponding to each of these values for one frame of the noise component image. The variance value σ N is input as shown. Further, the dispersion value setting unit 175 also inputs the dispersion value σ N that is a super-resolution parameter regarding the noise component to the super-resolution parameter determination unit 109.

図13は、雑音成分再配置部170による雑音成分画像の配置を説明する図である。図13において、符号Nは、雑音成分画像のフレームを示す。このように、雑音成分再配置部170は、低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域との4つの領域各々に、雑音成分画像のフレームを配置する。   FIG. 13 is a diagram for explaining the arrangement of noise component images by the noise component rearrangement unit 170. In FIG. 13, the symbol N indicates a frame of a noise component image. As described above, the noise component rearrangement unit 170 has a noise component image in each of the four regions of the low frequency component region, the horizontal high frequency component region, the vertical high frequency component region, and the diagonal high frequency component region. Arrange the frames.

図14は、画像復号装置300の構成を示す概略ブロック図である。図14に示すように、画像復号装置300は、パラメータ抽出部301、復号部302、雑音・信号分離部303、信号成分超解像部304、雑音成分超解像部305、加算部306、出力部307を含んで構成される。パラメータ抽出部301は、ネットワーク200を介して受信した符号化データを、超解像パラメータと、雑音レベルLと、符号化画像データとに分離する。パラメータ抽出部301は、超解像パラメータのうち、信号成分に関するもの(分散値σLH、σHL、σHH)を信号成分超解像部304に入力し、雑音成分に関するもの(分散値σ)を雑音成分超解像部305に入力する。また、パラメータ抽出部301は、雑音レベルLNを雑音・信号分離部303に入力する。 FIG. 14 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the image decoding device 300. As shown in FIG. 14, the image decoding apparatus 300 includes a parameter extraction unit 301, a decoding unit 302, a noise / signal separation unit 303, a signal component super resolving unit 304, a noise component super resolving unit 305, an adding unit 306, and an output. The unit 307 is included. The parameter extraction unit 301 separates the encoded data received via the network 200 into a super-resolution parameter, a noise level LN , and encoded image data. The parameter extraction unit 301 inputs super-resolution parameters related to signal components (dispersion values σ LH , σ HL , σ HH ) to the signal component super-resolution unit 304, and relates to noise components (dispersion value σ N ) Is input to the noise component super resolving unit 305. The parameter extraction unit 301 also inputs the noise level LN to the noise / signal separation unit 303.

復号部302は、画像符号化装置100の復号部104と同様であり、符号化画像データを復号して、復号縮小動画像を生成する。雑音・信号分離部303は、画像符号化装置100の雑音・信号分離部105と同様の構成であるが、雑音レベル抽出部151を有さない点が異なる。雑音・信号分離部303は、パラメータ抽出部301が入力した雑音レベルLを用いて、復号縮小動画像を信号成分画像と、雑音成分画像とに分離する。 The decoding unit 302 is the same as the decoding unit 104 of the image encoding device 100, and decodes encoded image data to generate a decoded reduced moving image. The noise / signal separation unit 303 has the same configuration as the noise / signal separation unit 105 of the image encoding device 100, except that the noise / signal separation unit 151 is not provided. The noise / signal separation unit 303 separates the decoded reduced moving image into a signal component image and a noise component image using the noise level LN input by the parameter extraction unit 301.

信号成分超解像部304は、画像符号化装置100の信号成分超解像部106と同様の構成であるが、分散値設定部162を有さない点が異なる。信号成分超解像部304は、分散値設定部162を有さないので、パラメータ抽出部301が入力した信号成分に関する超解像パラメータ(分散値σLH、σHL、σHH)を用いて、信号成分超解像部106と同様にして再構成信号成分画像を生成する。 The signal component super resolving unit 304 has the same configuration as that of the signal component super resolving unit 106 of the image encoding device 100, except that the variance value setting unit 162 is not provided. Since the signal component super resolving unit 304 does not have the dispersion value setting unit 162, the super resolving parameters (dispersion values σ LH , σ HL , σ HH ) related to the signal component input by the parameter extraction unit 301 are used, A reconstructed signal component image is generated in the same manner as the signal component super resolving unit 106.

雑音成分超解像部305は、画像符号化装置100の雑音成分超解像部107と同様の構成であるが、分散値設定部175を有さない点が異なる。雑音成分超解像部305は、分散値設定部175を有さないので、パラメータ抽出部301が入力した雑音成分に関する超解像パラメータ(分散値σ)を用いて、雑音成分超解像部107と同様にして再構成雑音成分画像を生成する。 The noise component super resolving unit 305 has the same configuration as that of the noise component super resolving unit 107 of the image encoding device 100, except that the variance value setting unit 175 is not provided. Since the noise component super resolving unit 305 does not have the variance value setting unit 175, the noise component super resolving unit is used by using the super resolving parameter (variance value σ N ) related to the noise component input by the parameter extracting unit 301. In the same manner as in 107, a reconstructed noise component image is generated.

加算部306は、信号成分超解像部304が生成した再構成信号成分画像と、雑音成分超解像部305が生成した再構成雑音成分画像とを加算する。これにより、入力動画像を復元する。出力部307は、加算部306の加算結果の画像を各フレームとする動画像の信号(復号動画像)を出力する。   The adding unit 306 adds the reconstructed signal component image generated by the signal component super resolving unit 304 and the reconstructed noise component image generated by the noise component super resolving unit 305. Thereby, the input moving image is restored. The output unit 307 outputs a moving image signal (decoded moving image) in which each image is the addition result of the adding unit 306.

なお、上述の雑音レベル抽出部151において、該要素が非「0」で周囲の要素が「0」となっている要素を対角高周波成分HHHにおける孤立点としたが、これに限らない。例えば、対角高周波成分HHHで非「0」となっている要素の絶対値の中央値を閾値とし、対角高周波成分HHHの要素のうち、該要素の要素値と、周囲の要素の要素値各々との差が、該閾値を超えているものを、孤立点とするようにしてもよい。あるいは、対角高周波成分HHHの要素のうち、該要素が非「0」で周囲の要素が「0」または極小値となっている要素を孤立点とするようにしてもよい。   In the noise level extraction unit 151 described above, an element in which the element is non- “0” and the surrounding elements are “0” is set as an isolated point in the diagonal high-frequency component HHH, but is not limited thereto. For example, the median absolute value of elements that are not “0” in the diagonal high-frequency component HHH is used as a threshold value, and among the elements of the diagonal high-frequency component HHH, the element value of the element and the element values of surrounding elements A point where the difference from each exceeds the threshold may be used as an isolated point. Alternatively, among the elements of the diagonal high frequency component HHH, an element in which the element is non- “0” and the surrounding elements are “0” or a minimum value may be set as an isolated point.

また、分散値設定部162は、拡張LH成分生成部161a、拡張HL成分生成部161b、拡張HH成分生成部161cの各々において、バイラテラルフィルタにおける分散σとσとを同じ値に設定しているが、σとσとを個別に設定し、これらを異なる値にできるようにしてもよい。また、分散値設定部175も同様に、バイラテラルフィルタ部174における分散σとσとを個別に設定し、これらを異なる値にできるようにしてもよい。 Also, the variance value setting unit 162 sets the variances σ 1 and σ 2 in the bilateral filter to the same value in each of the extended LH component generation unit 161a, the extended HL component generation unit 161b, and the extended HH component generation unit 161c. However, σ 1 and σ 2 may be set individually so that they can be set to different values. Similarly, the variance value setting unit 175 may individually set the variances σ 1 and σ 2 in the bilateral filter unit 174 so that they can be set to different values.

このように、本実施形態における画像符号化装置100は、符号化データに、入力動画像を縮小した画像を符号化したものと、縮小した画像の雑音成分と信号成分とを超解像する際のパラメータと含めるので、符号化データのデータ量を抑えつつ、符号化データを復号した際に良好な画質が得られるようにすることができる。
また、雑音成分と、信号成分とを、各々に対応した方法で超解像するので、符号化データを復号した際に良好な画質が得られるようにすることができる。
As described above, the image encoding device 100 according to the present embodiment superimposes the encoded data obtained by encoding the image obtained by reducing the input moving image and the noise component and the signal component of the reduced image. Therefore, it is possible to obtain a good image quality when the encoded data is decoded while suppressing the data amount of the encoded data.
Further, since the noise component and the signal component are super-resolved by a method corresponding to each of them, it is possible to obtain a good image quality when decoding the encoded data.

[第2の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態における超解像装置500は、入力された入力動画像を超解像して、垂直方向および水平方向に2倍の画素数を有する画像を生成し、出力する。図15は、超解像装置500の構成を示す概略ブロック図である。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The super-resolution device 500 in the present embodiment super-resolutions the input moving image that has been input, and generates and outputs an image having twice the number of pixels in the vertical and horizontal directions. FIG. 15 is a schematic block diagram showing the configuration of the super-resolution apparatus 500.

超解像装置500は、入力部501、時空間ウェーブレット一階分解部150、雑音レベル抽出部151、配置部502、ウェーブレット一階再構成部171、画素値正規化部172、白色雑音印加部173、バイラテラルフィルタ部174、分散値設定部503、出力部504を含んで構成される。図15において、図5、図12の各部に対応する部分には同一の符号(150、151、171〜174)を付し、説明を省略する。   The super-resolution apparatus 500 includes an input unit 501, a spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150, a noise level extraction unit 151, an arrangement unit 502, a wavelet first-order reconstruction unit 171, a pixel value normalization unit 172, and a white noise application unit 173. , A bilateral filter unit 174, a variance value setting unit 503, and an output unit 504. 15, parts corresponding to those in FIGS. 5 and 12 are given the same reference numerals (150, 151, 171 to 174), and description thereof is omitted.

入力部501は、外部からの入力動画像を受け付ける。入力部501は、受け付けた入力動画像を、時空間ウェーブレット一階分解部150と、配置部502とに入力する。配置部502は、入力動画像の処理対象フレームを、図12の雑音成分再配置部170と同様にして、低周波成分の領域と、水平高周波成分の領域と、垂直高周波成分の領域と、対角高周波成分の領域とに配置する。分散値設定部503は、予め決められた特定の分散値σを、バイラテラルフィルタ部174に設定する。すなわち、本実施形態では、第1の実施形態のように、各フレームに対して、超解像パラメータとして様々な値を用いて、それらの中から選択するのではなく、特定の値のみを用いる。出力部504は、バイラテラルフィルタ部174の処理結果の画像を出力する。 The input unit 501 accepts an input moving image from the outside. The input unit 501 inputs the received input moving image to the spatio-temporal wavelet first-order decomposition unit 150 and the arrangement unit 502. The placement unit 502, in the same way as the noise component rearrangement unit 170 in FIG. 12, sets the low-frequency component region, the horizontal high-frequency component region, and the vertical high-frequency component region as a pair. It is arranged in the area of angular high frequency components. The variance value setting unit 503 sets a predetermined specific variance value σ N in the bilateral filter unit 174. That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, for each frame, various values are used as super-resolution parameters, and only specific values are used instead of selecting from them. . The output unit 504 outputs an image of the processing result of the bilateral filter unit 174.

このように、本実施形態における超解像装置500は、図2における雑音成分超解像部107と同様にして、入力された入力動画像を超解像する。したがって、超高感度カメラで撮影した画像など、白色ガウス雑音の多い画像に適した超解像を行うことができる。   As described above, the super resolving apparatus 500 according to the present embodiment super-resolutions the input input moving image in the same manner as the noise component super resolving unit 107 in FIG. Therefore, it is possible to perform super-resolution suitable for images with a lot of white Gaussian noise, such as images taken with an ultra-sensitive camera.

[第3の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態における超解像装置600は、入力された入力動画像を超解像して、垂直方向および水平方向に2倍の画素数を有する画像を生成し、出力する。図16は、超解像装置600の構成を示す概略ブロック図である。図16において、雑音・信号分離部105は、図2における雑音・信号分離部105と同様であるので、説明を省略する。
[Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The super-resolution apparatus 600 in the present embodiment super-resolutions the input moving image that has been input, and generates and outputs an image having twice the number of pixels in the vertical and horizontal directions. FIG. 16 is a schematic block diagram showing the configuration of the super-resolution apparatus 600. In FIG. 16, the noise / signal separating unit 105 is the same as the noise / signal separating unit 105 in FIG.

超解像装置600は、入力部601、雑音・信号分離部105、信号成分超解像部602、雑音成分超解像部603、加算部604、出力部605を含んで構成される。入力部601は、外部からの入力動画像を受け付ける。信号成分超解像部602は、雑音・信号分離部105が生成した信号成分画像を、図2の信号成分超解像部106と同様にして超解像する。ただし、信号成分超解像部602は、信号成分に関する超解像パラメータ(分散値σLH、σHL、σHH)として、予め決められた特定のセットを用いて超解像する。 The super-resolution device 600 includes an input unit 601, a noise / signal separation unit 105, a signal component super-resolution unit 602, a noise component super-resolution unit 603, an addition unit 604, and an output unit 605. The input unit 601 receives an input moving image from the outside. The signal component super resolving unit 602 super-resolutions the signal component image generated by the noise / signal separating unit 105 in the same manner as the signal component super resolving unit 106 in FIG. However, the signal component super-resolution unit 602 performs super-resolution using a predetermined specific set as super-resolution parameters (dispersion values σ LH , σ HL , σ HH ) related to the signal components.

雑音成分超解像部603は、雑音・信号分離部105が生成した雑音成分画像を、図2の雑音成分超解像部107と同様にして超解像する。ただし、雑音成分超解像部603は、雑音成分に関する超解像パラメータ(分散値σ)として、予め決められた特定の値を用いて超解像する。加算部604は、信号成分超解像部602が超解像した画像と、雑音成分超解像部603が超解像した画像とを加算する。出力部605は、加算部604による加算結果の画像を出力する。 The noise component super-resolution unit 603 super-resolutions the noise component image generated by the noise / signal separation unit 105 in the same manner as the noise component super-resolution unit 107 in FIG. However, the noise component super-resolution unit 603 performs super-resolution using a predetermined specific value as a super-resolution parameter (dispersion value σ N ) regarding the noise component. The adding unit 604 adds the image super-resolved by the signal component super-resolution unit 602 and the image super-resolved by the noise component super-resolution unit 603. The output unit 605 outputs an image as a result of the addition performed by the adding unit 604.

このように、本実施形態における超解像装置600は、入力動画像を、信号成分と雑音成分とに分離し、図2における雑音・信号分離部105と同様にして、入力された入力動画像を超解像する。したがって、超高感度カメラで撮影した画像など、白色ガウス雑音の多い画像に適した超解像を行うことができる。   As described above, the super-resolution apparatus 600 according to the present embodiment separates an input moving image into a signal component and a noise component, and inputs the input moving image in the same manner as the noise / signal separation unit 105 in FIG. Is super-resolution. Therefore, it is possible to perform super-resolution suitable for images with a lot of white Gaussian noise, such as images taken with an ultra-sensitive camera.

なお、第2の実施形態における超解像装置500や、第3の実施形態における超解像装置600は、テレビジョン受像装置などの画像表示装置に含めるようにしてもよいし、テレビジョンカメラなどの撮像装置に含めるようにしてもよい。
また、上述の各実施形態では、説明を簡易にするために、各画素が1つの画素値を持つ場合(例えば、輝度値など)を例に説明した。なお、画素値として輝度値と、赤の色差と、青の色差とを有する場合や、赤色、緑色、青色の輝度値を有する場合など、複数の画素値を有する場合は、各画素値に対して、本実施形態と同様の処理をすればよい。
Note that the super-resolution device 500 in the second embodiment and the super-resolution device 600 in the third embodiment may be included in an image display device such as a television receiver, a television camera, or the like. You may make it include in this imaging device.
Further, in each of the above-described embodiments, the case where each pixel has one pixel value (for example, a luminance value) has been described as an example in order to simplify the description. When there are multiple pixel values, such as when the pixel value has a luminance value, a red color difference, and a blue color difference, or when there are red, green, and blue luminance values, for each pixel value Thus, the same processing as in this embodiment may be performed.

また、図1における画像符号化装置100、画像復号装置300、図15における超解像装置500、図16における超解像装置600の機能あるいはその一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、各装置を実現するようにしてもよい。あるいは、上述の機能を実現するための専用のハードウェアにより、各装置を実現するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   Further, the computer reads the program for realizing the functions of the image encoding device 100, the image decoding device 300 in FIG. 1, the super-resolution device 500 in FIG. 15, and the super-resolution device 600 in FIG. Each device may be realized by recording on a possible recording medium, causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium. Or you may make it implement | achieve each apparatus by the hardware for exclusive use for implement | achieving the above-mentioned function. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。   The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

10…画像伝送システム
100…画像符号化装置
101…画像縮小部
102…符号化部
103…符号化データ生成部
104…復号部
105…雑音・信号分離部
106…信号成分超解像部
107…雑音成分超解像部
108…加算部
109…超解像パラメータ判定部
110…ウェーブレット一階分解部
111…低周波成分抽出部
150…時空間ウェーブレット一階分解部
151…雑音レベル抽出部
152…マスク画像生成部
153…雑音成分分離部
154…雑音成分再構成部
155…信号成分再構成部
160…ウェーブレット一階分解部
161a…拡張LH成分生成部
161b…拡張HL成分生成部
161c…拡張HH成分生成部
162…分散値設定部
163…ウェーブレット一階再構成部
170…雑音成分再配置部
171…ウェーブレット一階再構成部
172…画素値正規化部
173…白色雑音印加部
174…バイラテラルフィルタ部
175…分散値設定部
200…ネットワーク
300…画像復号装置
301…パラメータ抽出部
302…復号部
303…雑音・信号分離部
304…信号成分超解像部
305…雑音成分超解像部
306…加算部
307…出力部
400…画像表示装置
500…超解像装置
501…入力部
502…配置部
503…分散値設定部
504…出力部
600…超解像装置
601…入力部
602…信号成分超解像部
603…雑音成分超解像部
604…加算部
605…出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image transmission system 100 ... Image coding apparatus 101 ... Image reduction part 102 ... Encoding part 103 ... Encoded data generation part 104 ... Decoding part 105 ... Noise / signal separation part 106 ... Signal component super-resolution part 107 ... Noise Component super resolving unit 108 ... Adding unit 109 ... Super resolving parameter determining unit 110 ... Wavelet first order resolving unit 111 ... Low frequency component extracting unit 150 ... Time-space wavelet first order resolving unit 151 ... Noise level extracting unit 152 ... Mask image Generation unit 153 ... Noise component separation unit 154 ... Noise component reconstruction unit 155 ... Signal component reconstruction unit 160 ... Wavelet first-order decomposition unit 161a ... Extended LH component generation unit 161b ... Extended HL component generation unit 161c ... Extended HH component generation unit 162 ... dispersion value setting unit 163 ... wavelet first-order reconstruction unit 170 ... noise component rearrangement unit 171 ... Wavelet first-order reconstruction unit 172 ... pixel value normalization unit 173 ... white noise application unit 174 ... bilateral filter unit 175 ... dispersion value setting unit 200 ... network 300 ... image decoding device 301 ... parameter extraction unit 302 ... decoding unit 303 ... Noise / Signal Separation Unit 304 ... Signal Component Super Resolution Unit 305 ... Noise Component Super Resolution Unit 306 ... Addition Unit 307 ... Output Unit 400 ... Image Display Device 500 ... Super Resolution Device 501 ... Input Unit 502 ... Arrangement Unit 503 ... Dispersion value setting unit 504 ... output unit 600 ... super-resolution device 601 ... input unit 602 ... signal component super-resolution unit 603 ... noise component super-resolution unit 604 ... addition unit 605 ... output unit

Claims (6)

入力画像を縮小し、縮小画像を生成する画像縮小部と、
前記縮小画像を符号化する符号化部と、
前記符号化した縮小画像を復号する復号部と、
前記復号した縮小画像の各画素値を、雑音成分と信号成分とに分離して、該信号成分からなる第1の画像と、該雑音成分からなる第2の画像とを生成する雑音・信号分離部と、
前記第1の画像を超解像して、第1の超解像画像を生成する信号成分超解像部と、
前記第2の画像を、前記信号成分超解像部とは異なる方法で超解像して、第2の超解像画像を生成する雑音成分超解像部と、
前記第1の超解像画像と、前記第2の超解像画像とを加算して、前記復号した縮小画像の超解像画像を得る加算部と、
前記復号した縮小画像の超解像画像と前記入力画像とを比較して、前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部との少なくとも一方の超解像に関する超解像パラメータを決定する超解像パラメータ決定部と、
前記符号化した縮小画像と、前記決定した超解像パラメータとを含む符号化データを生成する符号化データ生成部と
を具備することを特徴とする画像符号化装置。
An image reduction unit that reduces an input image and generates a reduced image;
An encoding unit for encoding the reduced image;
A decoding unit for decoding the encoded reduced image;
Noise / signal separation for separating each pixel value of the decoded reduced image into a noise component and a signal component to generate a first image composed of the signal component and a second image composed of the noise component And
A signal component super-resolution unit that super-resolutions the first image to generate a first super-resolution image;
A noise component super-resolution unit that generates a second super-resolution image by super-resolution of the second image by a method different from the signal component super-resolution unit;
An adder that adds the first super-resolution image and the second super-resolution image to obtain a super-resolution image of the decoded reduced image;
A super-resolution parameter of at least one of the signal component super-resolution unit and the noise component super-resolution unit is determined by comparing the decoded reduced image super-resolution image and the input image. A super-resolution parameter determination unit that
An image encoding apparatus comprising: an encoded data generation unit that generates encoded data including the encoded reduced image and the determined super-resolution parameter.
前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部との少なくとも一方は、前記超解像を生成する際に、バイラテラルフィルタによるフィルタリングを行い、
前記超解像パラメータは、前記バイラテラルフィルタの分散値を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。
At least one of the signal component super-resolution unit and the noise component super-resolution unit performs filtering by a bilateral filter when generating the super-resolution,
The image encoding apparatus according to claim 1, wherein the super-resolution parameter includes a variance value of the bilateral filter.
コンピュータを、請求項1または請求項2に記載の画像符号化装置として機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the image encoding device according to claim 1 or 2. 符号化データから符号化した画像と超解像パラメータとを抽出するデータ分離部と、
前記符号化した画像を復号し、縮小画像を生成する復号部と、
前記縮小画像の各画素値を、雑音成分と信号成分とに分離して、該信号成分からなる第1の画像と、該雑音成分からなる第2の画像とを生成する雑音・信号分離部と、
前記第1の画像を超解像して、第1の超解像画像を生成する信号成分超解像部と、
前記第2の画像を、前記信号成分超解像部とは異なる方法で超解像して、第2の超解像画像を生成する雑音成分超解像部と、
前記第1の超解像画像と、前記第2の超解像画像とを加算して、前記縮小画像の超解像画像を得る加算部と
を具備し、前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部とのうち、少なくとも一方は、前記超解像パラメータを用いて超解像することを特徴とする画像復号装置。
A data separator that extracts an encoded image and super-resolution parameters from the encoded data;
A decoding unit that decodes the encoded image and generates a reduced image;
A noise / signal separation unit that separates each pixel value of the reduced image into a noise component and a signal component, and generates a first image composed of the signal component and a second image composed of the noise component; ,
A signal component super-resolution unit that super-resolutions the first image to generate a first super-resolution image;
A noise component super-resolution unit that generates a second super-resolution image by super-resolution of the second image by a method different from the signal component super-resolution unit;
An adder that adds the first super-resolution image and the second super-resolution image to obtain a super-resolution image of the reduced image; and the signal component super-resolution unit and the At least one of the noise component super-resolution units performs super-resolution using the super-resolution parameter.
前記信号成分超解像部と前記雑音成分超解像部との少なくとも一方は、前記超解像を生成する際に、バイラテラルフィルタによるフィルタリングを行い、
前記超解像パラメータは、前記バイラテラルフィルタの分散値を含むことを特徴とする請求項4に記載の画像復号装置。
At least one of the signal component super-resolution unit and the noise component super-resolution unit performs filtering by a bilateral filter when generating the super-resolution,
The image decoding apparatus according to claim 4, wherein the super-resolution parameter includes a variance value of the bilateral filter.
コンピュータを、請求項4または請求項5に記載の画像復号装置として機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the image decoding device according to claim 4 or 5.
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