JP2004236291A - Motion image compositing apparatus, method and program - Google Patents

Motion image compositing apparatus, method and program Download PDF

Info

Publication number
JP2004236291A
JP2004236291A JP2003407320A JP2003407320A JP2004236291A JP 2004236291 A JP2004236291 A JP 2004236291A JP 2003407320 A JP2003407320 A JP 2003407320A JP 2003407320 A JP2003407320 A JP 2003407320A JP 2004236291 A JP2004236291 A JP 2004236291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frame
patch
coordinate
image
correspondence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003407320A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4121024B2 (en
Inventor
Sukekazu Kameyama
祐和 亀山
Wataru Ito
渡 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2003407320A priority Critical patent/JP4121024B2/en
Priority to US10/750,461 priority patent/US7391931B2/en
Publication of JP2004236291A publication Critical patent/JP2004236291A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4121024B2 publication Critical patent/JP4121024B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Image Processing (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Editing Of Facsimile Originals (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high resolution frame wherein picture quality deterioration is suppressed regardless of a motion of a subject included in the frame when obtaining one high-resolution frame from a plurality of frames sampled from motion image data. <P>SOLUTION: A patch divided into one or more rectangular regions is disposed in each of the plurality of frames FrN, FrN+1, the patch is moved and/or deformed to estimate the corresponding relationship of the frames, coordinates of the frame FrN+1 are transformed on the basis of the estimated corresponding relationship, and a correlative value of this frame and the frame FrN is calculated. The number of divided regions in the patch is increased for one stage to similarly calculate the correlative value. A quantity of changes between the two correlative values is calculated and compared with a threshold value and until the quantity of the changes becomes less than or equal to the threshold value, the number of divided regions is increased to similarly calculate the quantity of changes. On the basis of the corresponding relationship estimated with the smaller number of divided regions between the two numbers of divided regions in the two correlative values wherein the quantity of changes less than or equal to the threshold value is calculated, a synthetic frame FrG is prepared from the frames FrN, FrN+1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、動画像をサンプリングすることにより得られた連続する複数のフレームを合成して、サンプリングしたフレームよりも高解像度の1の合成フレームを作成する動画像合成装置および方法並びに動画像合成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。   The present invention relates to a moving image synthesizing apparatus and method, and a moving image synthesizing method for synthesizing a plurality of consecutive frames obtained by sampling moving images to create one synthesized frame having a higher resolution than the sampled frames. The present invention relates to a program for causing a computer to execute.

近年のデジタルビデオカメラの普及により、動画像を1フレーム単位で扱うことが可能となっている。このような動画像のフレームをプリント出力する際には、画質を向上させるためにフレームを高解像度にする必要がある。このため、動画像からサンプリングした複数のフレームから、これらのフレームよりも高解像度の1の合成フレームを作成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、複数のフレーム間の動ベクトルを求め、この動ベクトルに基づいて、複数のフレームから合成フレームを合成する際に、画素間に内挿する信号値を算出する方法である。とくに特許文献1に記載された方法では、各フレームを複数のブロックに分割し、フレーム間で対応するブロックの直交座標係数を算出し、この直交座標係数における高周波の情報を他のブロックにおける低周波の情報と合成して内挿される画素値を算出しているため、必要な情報が低減されることなく、高画質の合成フレームを得ることができる。また、この方法においては、画素間距離よりもさらに細かい分解能にて動ベクトルを算出しているため、フレーム間の動きを正確に補償してより高画質の合成フレームを得ることができる。   With the recent spread of digital video cameras, it is possible to handle moving images in units of frames. When printing out a frame of such a moving image, it is necessary to make the frame high resolution in order to improve the image quality. For this reason, a method of creating one composite frame having a higher resolution than those frames from a plurality of frames sampled from a moving image has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this method, a motion vector between a plurality of frames is obtained, and a signal value to be interpolated between pixels is calculated based on the motion vector when a synthesized frame is synthesized from a plurality of frames. In particular, in the method described in Patent Document 1, each frame is divided into a plurality of blocks, the orthogonal coordinate coefficients of the corresponding blocks between the frames are calculated, and high-frequency information in the orthogonal coordinate coefficients is used as low-frequency information in other blocks. Since the pixel value to be interpolated by combining with this information is calculated, a high-quality synthesized frame can be obtained without reducing necessary information. Further, in this method, since the motion vector is calculated with a resolution finer than the inter-pixel distance, it is possible to obtain a synthesized frame with higher image quality by accurately compensating for the motion between frames.

また、複数のフレームのうち1のフレームを基準フレームとし、基準フレームに複数の矩形領域からなる基準パッチを、基準フレーム以外の他のフレームに基準パッチと同様のパッチを配置し、パッチ内の画像が基準パッチ内の画像と一致するようにパッチを他のフレーム上において移動および/または変形し、移動および/または変形後のパッチおよび基準パッチに基づいて、他のフレーム上のパッチ内の画素と基準フレーム上の基準パッチ内の画素との対応関係を推定して複数フレームをより精度よく合成する方法も提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   Also, one of the plurality of frames is set as a reference frame, a reference patch composed of a plurality of rectangular areas is arranged in the reference frame, and a patch similar to the reference patch is arranged in a frame other than the reference frame. Move and / or deform the patch on the other frame so that the image matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch, the pixels in the patch on the other frame A method has also been proposed in which a correspondence relationship with pixels in a reference patch on a reference frame is estimated to synthesize a plurality of frames more accurately (see, for example, Non-Patent Document 1).

非特許文献1の方法においては、基準フレームと他のフレームとの対応関係を推定し、推定後、他のフレームと基準フレームとを、最終的に必要な解像度を有する統合画像上に割り当てることにより、高精細な合成フレームを得ることができる。
特開2000−354244号公報 中沢祐二、小松隆、斉藤隆弘,「フレーム間統合による高精細ディジタル画像の獲得」,テレビジョン学会誌,1995年,Vol.49,No.3,p299−308
In the method of Non-Patent Document 1, the correspondence between the reference frame and other frames is estimated, and after the estimation, the other frames and the reference frame are finally allocated on the integrated image having the necessary resolution. A high-definition composite frame can be obtained.
JP 2000-354244 A Yuji Nakazawa, Takashi Komatsu, Takahiro Saito, “Acquisition of high-definition digital images by interframe integration”, Journal of the Television Society, 1995, Vol. 49, no. 3, p299-308

しかしながら、非特許文献1に記載された方法においては、他のフレームに含まれる被写体の動きが非常に大きい場合や、局所的に含まれる被写体が複雑な動きをしていたり非常に高速で動いている場合には、被写体の動きにパッチの移動および/または変形が追随できない場合がある。このように、パッチの移動および/または変形が被写体の移動および/または変形に追随できないと、合成フレームの全体がぼけたり、フレームに含まれる動きの大きい被写体がぼけたりするため、高画質の合成フレームを得ることができないという問題がある。この場合、パッチをより多くの矩形領域に分割することにより、被写体の移動および/または変形にパッチの移動および/または変形を追随させることができる。しかしながら、分割数をあまりに多くすると矩形領域が小さくなりすぎて、却って被写体の移動および/または変形にパッチの移動および/または変形を追随させることが困難となってしまう。   However, in the method described in Non-Patent Document 1, when the movement of the subject included in another frame is very large, or the subject included locally moves in a complicated manner or moves at a very high speed. In some cases, the movement and / or deformation of the patch cannot follow the movement of the subject. In this way, if the movement and / or deformation of the patch cannot follow the movement and / or deformation of the subject, the entire composite frame will be blurred, or the subject with large movement included in the frame will be blurred, so high-quality composition is possible. There is a problem that a frame cannot be obtained. In this case, by dividing the patch into more rectangular areas, the movement and / or deformation of the subject can follow the movement and / or deformation of the subject. However, if the number of divisions is too large, the rectangular area becomes too small, and it becomes difficult to make the movement and / or deformation of the subject follow the movement and / or deformation of the subject.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、最適なパッチの分割数にて高画質の合成フレームを得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a high-quality composite frame with an optimal number of patch divisions.

本発明による第1の動画像合成装置は、動画像から連続する2つのフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を算出する変化量算出手段と、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とするものである。
A first moving image synthesizing apparatus according to the present invention comprises sampling means for sampling two consecutive frames from a moving image;
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch A correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame;
Based on the correspondence, coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other frame to the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame The correlation estimating means, the coordinate converting means, the correlation value calculating means, and the correlation value calculating means, so as to calculate the amount of change of two correlation values calculated by the acquisition of the correlation value and the number of divisions at adjacent stages. Comparison means for controlling the change amount calculation means;
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame And a synthesizing unit that performs an interpolation operation on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to create a synthesized frame having a higher resolution than the frames. It is.

「分割数を段階的に増加する」とは、相関が所定のしきい値以上となるまで少ない分割数から徐々に分割数を大きくすることをいう。なお、分割数をあまりに大きくすると矩形領域が小さくなりすぎて、似たような画像を表す矩形領域が多く存在することとなり、却って被写体の移動および/または変形にパッチの移動および/または変形が追随できない場合がある。このため、分割数の上限値を設定しておくことが好ましい。   “Increase the number of divisions stepwise” means to gradually increase the number of divisions from a small number of divisions until the correlation reaches a predetermined threshold value or more. If the number of divisions is too large, the rectangular area becomes too small, and there are many rectangular areas that represent similar images. On the contrary, the movement and / or deformation of the patch follows the movement and / or deformation of the subject. There are cases where it is not possible. For this reason, it is preferable to set the upper limit of the number of divisions.

「分割数を1段階増加する」とは、上記段階的に増加する分割数における1段階分割数を増加することをいう。   “Increasing the number of divisions by one step” means increasing the number of one-step divisions in the number of divisions increasing stepwise.

「相関値」は、座標変換済みフレームの全体と基準フレームの基準パッチ内の画像の全体との相関を表すものとして算出すればよく、具体的には各画素の相関値のパッチ内の全画素についての平均値や加算値を用いることができる。   The “correlation value” may be calculated as representing the correlation between the entire coordinate-converted frame and the entire image in the reference patch of the reference frame. Specifically, all the pixels in the patch of the correlation value of each pixel An average value or an addition value can be used.

「2つの相関値の変化量」とは、ある分割数の段階(最初に対応関係を推定する初期段階を含む)により算出された相関値と、そこから1段階増加した分割数により算出された相関値とがどの程度異なるかを表すものであり、具体的にはその2つの相関値の差分値、差分値の絶対値等を用いることができる。   The “change amount of two correlation values” is calculated from a correlation value calculated at a stage of a certain number of divisions (including an initial stage at which the correspondence is first estimated) and the number of divisions increased by one stage from there. This represents how much the correlation value differs. Specifically, the difference value between the two correlation values, the absolute value of the difference value, or the like can be used.

本発明による第2の動画像合成装置は、動画像から連続する2つのフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出する変化量算出手段と、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成する合成手段とを備えたこと特徴とするものである。
A second moving image synthesizing apparatus according to the present invention comprises sampling means for sampling two consecutive frames from a moving image;
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch A correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame;
Based on the correspondence, coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other frame to the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values in units of the rectangular area;
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. The correspondence estimation means, obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change of the two correlation values calculated based on the number of adjacent divisions in the rectangular area unit, Comparison means for controlling the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, and the change amount calculation means;
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame And a synthesizing unit for creating a synthetic frame with a high resolution.

「相関値」は、座標変換済みフレームと基準フレームの基準パッチ内の画像との相対応する矩形領域の相関を表すものとして算出すればよく、具体的には各画素の相関値の矩形領域内の全前画素についての平均値や加算値を用いることができる。   The “correlation value” may be calculated as representing the correlation of the corresponding rectangular area between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame. Specifically, the correlation value is within the rectangular area of the correlation value of each pixel. An average value or an addition value for all previous pixels can be used.

「全ての矩形領域のうち変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域」とは、矩形領域同士の相関が非常に低く、分割数を大きくしても変化量が所定のしきい値以下とならないような矩形領域を意味する。   "A rectangular area in which the amount of change exceeds a predetermined value among all rectangular areas" means that the correlation between the rectangular areas is very low, and the amount of change is a predetermined threshold value even if the number of divisions is increased. A rectangular area that does not become the following.

「所定数の矩形領域」とは「全ての矩形領域」または「全ての矩形領域のうち変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域」(以下対象となる矩形領域とする)のうちの少なくとも1つの矩形領域を意味するものであり、対象となる矩形領域のうちの1または複数の矩形領域であっても、対象となる矩形領域の全てであってもよい。   The “predetermined number of rectangular areas” means “all rectangular areas” or “rectangular areas other than rectangular areas in which the amount of change exceeds a predetermined value among all rectangular areas” (hereinafter referred to as target rectangular areas) At least one rectangular area of the target rectangular area, or one or a plurality of rectangular areas of the target rectangular area, or all of the target rectangular areas.

なお、対象となる矩形領域のうち、変化量が所定のしきい値以下となる矩形領域のパッチまたは基準パッチ内の領域に占める割合が所定の割合(例えば50%)以上となった場合における、変化量が所定のしきい値以下となる矩形領域の数を所定数の矩形領域としてもよい。   In addition, in the case where the ratio of the rectangular area in which the amount of change is equal to or less than a predetermined threshold or the area in the reference patch in the target rectangular area is equal to or greater than a predetermined ratio (for example, 50%), The number of rectangular areas where the amount of change is less than or equal to a predetermined threshold may be a predetermined number of rectangular areas.

「所定位置にある矩形領域」とは、基準パッチまたはパッチ内において主要な被写体が含まれる位置にある矩形領域を意味する。具体的には、人物の顔、複雑なテクスチャ等の主要な被写体が含まれる位置にある矩形領域、基準パッチまたはパッチの中央付近に位置する矩形領域を用いることができる。   The “rectangular area at a predetermined position” means a rectangular area at a position where a main subject is included in the reference patch or the patch. Specifically, a rectangular area at a position including a main subject such as a human face or a complex texture, a rectangular area positioned near the center of the reference patch or patch can be used.

「変化量の代表値」とは、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域の変化量を代表する値であり、具体的には変化量の平均値、メディアン値、最大値および最小値等を用いることができる。   “Representative value of change amount” is a value representative of the change amount of a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions, and specifically, the average value, median value, maximum value, and minimum value of the change amount Etc. can be used.

「全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行う」とは、分割数の各段階において、基準パッチおよびパッチ内の対象となる矩形領域のうちの所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域について変化量または変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで変化量を算出するものであってもよく、ある分割数において基準パッチおよびパッチ内の対象となる矩形領域のうちの所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域の一部の矩形領域のみについて変化量または変化量の代表値が所定のしきい値以下となった場合には、次の段階の矩形領域の分割はその一部の矩形領域以外の他の矩形領域についてのみ行い、他の矩形領域についてのみ分割数を増加して変化量を算出するものであってもよい。後者の場合、前者と比較して変化量算出のための演算時間を短縮することができる。   “Of the rectangular areas other than the rectangular areas in which all the rectangular areas or all the rectangular areas have the amount of change equal to or greater than a predetermined value, the predetermined number of rectangular areas or the rectangular areas at predetermined positions The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the change amount or the representative value of the change amount becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step. `` Acquisition of the coordinate-converted frame, calculation of the correlation value, and calculation of the amount of change in the unit of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages '' In the stage, a change amount or a representative value of the change amount is a predetermined threshold value for a predetermined number of rectangular regions or a rectangular region at a predetermined position among the reference patch and the target rectangular regions in the patch. The amount of change may be calculated until the following is satisfied, and a predetermined number of rectangular areas or a part of a rectangular area at a predetermined position among the reference patch and the target rectangular area in the patch in a certain number of divisions. If the change amount or the representative value of the change amount is less than or equal to a predetermined threshold value for only the rectangular area, the next stage rectangular area is divided only for other rectangular areas other than the rectangular area. The amount of change may be calculated by increasing the number of divisions only for other rectangular areas. In the latter case, the calculation time for calculating the amount of change can be shortened compared to the former.

ここで、本発明による第2の動画像合成装置においては、変化量または変化量の代表値が所定のしきい値以下となったときの分割数が基準パッチおよびパッチ内の局所領域で異なる場合がある。このため、「矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施す」とは、変化量が所定のしきい値以下となったときの分割数が基準パッチおよびパッチ内の局所領域で異なる場合に、基準パッチおよびパッチ内の局所領域が対応する矩形領域の分割数により推定された対応関係を用いて、基準パッチおよびパッチ内の矩形領域に対応する領域毎に異なる対応関係に基づいて補間演算を行うことを意味する。   Here, in the second moving image synthesizing apparatus according to the present invention, when the change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, the number of divisions is different between the reference patch and the local region in the patch. There is. For this reason, "interpolation calculation is performed in units of areas corresponding to rectangular areas" means that the number of divisions when the amount of change is equal to or less than a predetermined threshold is different between the reference patch and the local area in the patch. Using the correspondence estimated by the division number of the rectangular area corresponding to the reference patch and the local area in the patch, the interpolation calculation is performed based on the different correspondence for each area corresponding to the reference patch and the rectangular area in the patch. Means that.

なお、本発明による第1および第2の動画像合成装置においては、前記制御手段を、前記所定のしきい値を、前記矩形領域の分割数が一定値を超えて増加するのに応じて大きくする手段としてもよい。   In the first and second moving image synthesizing apparatuses according to the present invention, the control means increases the predetermined threshold value as the number of divisions of the rectangular area increases beyond a certain value. It is good also as a means to do.

また、本発明による第1および第2の動画像合成装置においては、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段、前記制御手段、前記変化量算出手段、前記比較手段および前記合成手段を、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記合成フレームの作成を、前記フレームを構成する少なくとも1つの成分を用いて行う手段としてもよい。   In the first and second moving image synthesizing apparatuses according to the present invention, the correspondence estimation means, the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, the control means, the change amount calculation means, the comparison means, and the The synthesizing unit performs estimation of the correspondence, acquisition of the coordinate-transformed frame, calculation of the correlation value, calculation of the change amount, and creation of the synthesized frame using at least one component constituting the frame. It may be a means.

「フレームを構成する少なくとも1つの成分」とは、例えばフレームがRGBの3つの色データからなる場合においてはRGB各色成分のうちの少なくとも1つの成分であり、YCC輝度色差成分からなる場合には、輝度および色差の各成分のうちの少なくとも1つの成分、好ましくは輝度成分である。   “At least one component constituting the frame” is, for example, at least one component of RGB color components when the frame is composed of three RGB color data, and when composed of YCC luminance color difference components, At least one of the luminance and color difference components, preferably the luminance component.

本発明による第3の動画像合成装置は、動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を算出する変化量算出手段と、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とするものである。
A third moving image synthesizing apparatus according to the present invention comprises sampling means for sampling three or more consecutive frames from a moving image;
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame based on the reference patch;
Coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other one frame into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame based on the correspondence relationship;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame The correlation estimating means, the coordinate converting means, the correlation value calculating means, and the correlation value calculating means, so as to calculate the amount of change of two correlation values calculated by the acquisition of the correlation value and the number of divisions at adjacent stages. Comparison means for controlling the change amount calculation means;
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame Interpolation is performed on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to obtain an intermediate composite frame having a resolution higher than that of each frame, and the correspondence for all the other frames Estimate the relationship, acquire the coordinate-transformed frame, calculate the correlation value, calculate the amount of change, and acquire the intermediate composite frame, and obtain the plurality of intermediate composite frames acquired for all the other frames. And a synthesizing unit that creates a synthesized frame by synthesizing.

本発明による第4の動画像合成装置は、動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出する変化量算出手段と、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とするものである。
A fourth moving image synthesizing apparatus according to the present invention comprises sampling means for sampling three or more consecutive frames from a moving image;
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame based on the reference patch;
Coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other one frame into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame based on the correspondence relationship;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values in units of the rectangular area;
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. The correspondence estimation means, obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change of the two correlation values calculated based on the number of adjacent divisions in the rectangular area unit, Comparison means for controlling the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, and the change amount calculation means;
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame Get an intermediate composite frame with high resolution,
For all the other frames, the correspondence is estimated, the coordinate-transformed frame is acquired, the correlation value is calculated, the change amount is calculated, and the intermediate composite frame is acquired. And a synthesizing unit for synthesizing the plurality of acquired intermediate synthesis frames to create a synthesis frame.

なお、本発明による第3および第4の動画像合成装置においては、前記制御手段を、前記所定のしきい値を、前記矩形領域の分割数が一定値を超えて増加するのに応じて大きくする手段としてもよい。   In the third and fourth video synthesizing apparatuses according to the present invention, the control means increases the predetermined threshold value as the number of divisions of the rectangular area increases beyond a certain value. It is good also as a means to do.

また、本発明による第3および第4の動画像合成装置においては、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段、前記制御手段、前記変化量算出手段、前記比較手段および前記合成手段を、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出、前記中間合成フレームの取得および前記合成フレームの作成を、前記フレームを構成する少なくとも1つの成分を用いて行う手段としてもよい。   In the third and fourth moving image synthesizing apparatuses according to the present invention, the correspondence estimation means, the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, the control means, the change amount calculation means, the comparison means, and the Combining means for estimating the correspondence, acquiring the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, calculating the amount of change, acquiring the intermediate combined frame, and creating the combined frame at least configure the frame It is good also as a means to perform using one component.

本発明による第1の動画像合成方法は、動画像から連続する2つのフレームをサンプリングし、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を算出し、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行い、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成することを特徴とするものである。
A first moving image composition method according to the present invention samples two consecutive frames from a moving image,
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch Estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame,
Based on the correspondence relationship, the image in the patch of the other frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame,
Calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-transformed frame and an image in the reference patch of the reference frame;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
A change amount of the two correlation values is calculated;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame Obtaining the correlation value, calculating the correlation value, and calculating the amount of change between the two correlation values calculated by the number of divisions in the adjacent stages,
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame An interpolation operation is performed on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to create a composite frame having a higher resolution than each frame.

本発明による第2の動画像合成方法は、動画像から連続する2つのフレームをサンプリングし、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出し、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行い、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成することを特徴とするものである。
A second moving image composition method according to the present invention samples two consecutive frames from a moving image,
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch Estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame,
Based on the correspondence relationship, the image in the patch of the other frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame,
Calculating a correlation value representing the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
The amount of change of the two correlation values is calculated in units of the rectangular area,
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. Obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change in units of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages,
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame Also, a composite frame having a high resolution is created.

本発明による第3の動画像合成方法は、動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングし、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を算出し、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行い、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、
全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成することを特徴とするものである。
A third moving image composition method according to the present invention samples three or more consecutive frames from a moving image,
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Based on the reference patch, a correspondence relationship between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame is estimated,
Based on the correspondence, the image in the patch of the other one frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame;
Calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-transformed frame and an image in the reference patch of the reference frame;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
A change amount of the two correlation values is calculated;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame Obtaining the correlation value, calculating the correlation value, and calculating the amount of change between the two correlation values calculated by the number of divisions in the adjacent stages,
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame Interpolating the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to obtain an intermediate composite frame having a higher resolution than each of the frames,
For all the other frames, the correspondence is estimated, the coordinate-transformed frame is acquired, the correlation value is calculated, the change amount is calculated, and the intermediate composite frame is acquired.
A synthesized frame is created by synthesizing a plurality of the intermediate synthesized frames acquired for all the other frames.

本発明による第4の動画像合成方法は、動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングし、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出し、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行い、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、
全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成することを特徴とするものである。
A fourth moving image composition method according to the present invention samples three or more consecutive frames from a moving image,
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Based on the reference patch, a correspondence relationship between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame is estimated,
Based on the correspondence, the image in the patch of the other one frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame;
Calculating a correlation value representing the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
The amount of change of the two correlation values is calculated in units of the rectangular area,
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step. Obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change in units of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages,
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame Get an intermediate composite frame with high resolution,
For all the other frames, the correspondence is estimated, the coordinate-transformed frame is acquired, the correlation value is calculated, the change amount is calculated, and the intermediate composite frame is acquired.
A synthesized frame is created by synthesizing a plurality of the intermediate synthesized frames acquired for all the other frames.

なお、本発明による第1から第4の動画像合成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。   In addition, you may provide as a program for making a computer perform the 1st-4th moving image composition method by this invention.

本発明の第1の動画像合成装置および方法によれば、動画像がサンプリングされて連続する複数のフレームが取得され、複数のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチが配置される。また、基準フレーム以外の他のフレーム上に、基準パッチと同様のパッチが配置される。そして、パッチ内の画像が基準パッチ内の画像と一致するように移動および/または変形され、移動および/または変形後のパッチおよび基準パッチに基づいて、他のフレームの上のパッチ内の画素と基準フレーム上の基準パッチ内の画素との対応関係が推定される。   According to the first moving image synthesizing apparatus and method of the present invention, a moving image is sampled to obtain a plurality of continuous frames, and one or a plurality of frames on a reference frame serving as a reference among the plurality of frames. A reference patch having a rectangular area is arranged. A patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. Then, the image in the patch is moved and / or deformed so as to match the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch, A correspondence relationship with the pixels in the reference patch on the reference frame is estimated.

さらに、対応関係に基づいて他のフレームのパッチ内の画像が基準フレームの座標空間に座標変換されて座標変換済みフレームが取得され、座標変換済みフレームと基準フレームの基準パッチ内の画像との相関を表す相関値が算出される。そして、基準パッチおよびパッチ内の矩形領域の分割数が1段階増加されて、対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得および相関値の算出が行われ、前後の段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量が算出される。   Further, based on the correspondence, the image in the patch of the other frame is transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain the coordinate-converted frame, and the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame is obtained. Is calculated. Then, the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased by one stage, the correspondence is estimated, the coordinate converted frame is obtained, and the correlation value is calculated. The amount of change between the two correlation values is calculated.

そして、変化量が所定のしきい値以下となるまで、基準パッチおよびパッチ内の矩形領域の分割数が段階的に増加され、各段階において対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得、相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出が行われる。   Then, the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased step by step until the change amount becomes a predetermined threshold value or less, and in each step, the correspondence is estimated, the coordinate converted frame is obtained, and the correlation value And the amount of change of two correlation values calculated by the number of divisions at adjacent stages is calculated.

そして、変化量が所定のしきい値以下となったときの2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された対応関係に基づいて、他のフレームのパッチ内の画像および基準フレームのパッチ内の画像に対して補間演算が施されて、各フレームよりも解像度が高い合成フレームが作成される。   Based on the correspondence estimated in the number of divisions for which one of the two correlation values when the amount of change is equal to or less than a predetermined threshold is calculated, Interpolation is performed on the image and the image in the reference frame patch to create a composite frame having a higher resolution than each frame.

なお、本発明による第3の動画像合成装置および方法のように、フレームが3以上サンプリングされた場合には、基準フレーム以外の全ての他のフレームについて、変化量が所定のしきい値以下となるまで対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得、相関値の算出および変化量の算出が行われ、基準フレームと他のフレームのそれぞれとから複数の中間合成フレームが取得され、さらに複数の中間合成フレームから合成フレームが作成される。   Note that, when three or more frames are sampled as in the third moving image synthesizing apparatus and method according to the present invention, the amount of change is less than or equal to a predetermined threshold value for all other frames other than the reference frame. Correspondence estimation, acquisition of coordinate-transformed frames, calculation of correlation value and calculation of change amount are performed until a plurality of intermediate composite frames are acquired from each of the reference frame and other frames, and a plurality of intermediate frames are further acquired. A composite frame is created from the composite frame.

このため、フレーム内における動いている被写体の移動および/または変形に追随可能な最適な分割数により合成フレームを作成することができ、これにより、フレームに含まれる被写体の動きに拘わらず、高画質の合成フレームを得ることができる。   For this reason, it is possible to create a composite frame with an optimal number of divisions that can follow the movement and / or deformation of a moving subject within the frame, thereby enabling high image quality regardless of the movement of the subject included in the frame. Can be obtained.

また、本発明による第2の動画像合成装置および方法によれば、動画像がサンプリングされて連続する複数のフレームが取得され、複数のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチが配置される。また、基準フレーム以外の他のフレーム上に、基準パッチと同様のパッチが配置される。そして、パッチ内の画像が基準パッチ内の画像と一致するように移動および/または変形され、移動および/または変形後のパッチおよび基準パッチに基づいて、他のフレームの上のパッチ内の画素と基準フレーム上の基準パッチ内の画素との対応関係が推定される。   Further, according to the second moving image synthesizing apparatus and method of the present invention, a moving image is sampled to obtain a plurality of continuous frames, and one or more of the plurality of frames is set on one reference frame as a reference. A reference patch having a plurality of rectangular areas is arranged. A patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. Then, the image in the patch is moved and / or deformed so as to match the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch, A correspondence relationship with the pixels in the reference patch on the reference frame is estimated.

さらに、対応関係に基づいて他のフレームのパッチ内の画像が基準フレームの座標空間に座標変換されて座標変換済みフレームが取得され、座標変換済みフレームと基準フレームの基準パッチ内の画像との相関を表す相関値が矩形領域単位で算出される。そして、基準パッチおよびパッチ内の矩形領域の分割数が1段階増加されて、対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得および相関値の算出が行われ、前後の段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量が矩形領域単位で算出される。   Further, based on the correspondence, the image in the patch of the other frame is transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain the coordinate-converted frame, and the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame is obtained. Is calculated in units of rectangular areas. Then, the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased by one stage, the correspondence is estimated, the coordinate converted frame is obtained, and the correlation value is calculated. The amount of change between the two correlation values is calculated in units of rectangular areas.

そして、全ての矩形領域または全ての矩形領域のうち変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における変化量または変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、基準パッチおよびパッチ内の矩形領域の分割数が段階的に変更され、各段階において対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得、相関値の算出および変化量の算出が行われる。   Then, among the rectangular areas other than the rectangular areas where the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas or all the rectangular areas, the amount of change in the predetermined number of rectangular areas or the rectangular areas at the predetermined positions, or The reference patch and the number of divisions of the rectangular area in the patch are changed in stages until the representative value of the amount of change is equal to or less than the predetermined threshold. Correspondence estimation, acquisition of coordinate-converted frames, and correlation are performed at each stage. Value calculation and change calculation are performed.

そして、変化量または変化量の代表値が所定のしきい値以下となったときの2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された矩形領域毎の対応関係に基づいて、他のフレームのパッチ内の画像および基準フレームのパッチ内の画像に対して矩形領域に対応する領域単位で補間演算が施されて、各フレームよりも解像度が高い合成フレームが作成される。   Then, among the two correlation values when the change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than a predetermined threshold value, the correspondence relationship for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated Based on this, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the patch of the reference frame in units of regions corresponding to the rectangular regions, and a synthesized frame having a higher resolution than each frame is created. .

なお、本発明による第4の動画像合成装置および方法のように、フレームが3以上サンプリングされた場合には、基準フレーム以外の全ての他のフレームについて、変化量が所定のしきい値以下となるまで対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得、相関値の算出および変化量の算出が行われ、基準フレームと他のフレームのそれぞれとから複数の中間合成フレームが取得され、さらに複数の中間合成フレームから合成フレームが作成される。   As in the fourth moving image synthesizing apparatus and method according to the present invention, when three or more frames are sampled, the change amount is set to a predetermined threshold value or less for all other frames other than the reference frame. Correspondence estimation, acquisition of coordinate-transformed frames, calculation of correlation value and calculation of change amount are performed until a plurality of intermediate composite frames are acquired from each of the reference frame and other frames, and a plurality of intermediate frames are further acquired. A composite frame is created from the composite frame.

このため、フレーム内の各部分に含まれる被写体の動きに追随した最適な分割数により合成フレームを作成することができ、これにより、フレームに含まれる被写体の動きに拘わらず、より高画質の合成フレームを得ることができる。   For this reason, a composite frame can be created with an optimal number of divisions that follow the movement of the subject included in each part of the frame, thereby enabling a higher quality composite regardless of the movement of the subject included in the frame. You can get a frame.

また、変化量または該変化量の代表値と比較する所定のしきい値を、矩形領域の分割数が一定値を超えて増加するのに応じて大きくすることにより、矩形領域の分割数を適切に設定することができる。   In addition, the predetermined threshold value to be compared with the amount of change or the representative value of the amount of change is increased as the number of divisions of the rectangular area increases beyond a certain value, so that the number of divisions of the rectangular area is appropriately set. Can be set to

また、対応関係の推定、座標変換済みフレームの取得、相関値の算出、変化量の算出、中間合成フレームの取得(3以上のフレームがサンプリングされた場合)および合成フレームの作成をフレームを構成する少なくとも1つの成分を用いて行うことにより、各成分毎に画質の劣化を低減した合成フレームを得ることができ、これにより、各成分毎の合成フレームからなる高画質の合成フレームを得ることができる。   Also, the frame is composed of estimation of correspondence, acquisition of coordinate-converted frames, calculation of correlation values, calculation of change amounts, acquisition of intermediate composite frames (when three or more frames are sampled), and generation of composite frames By using at least one component, it is possible to obtain a composite frame with reduced image quality degradation for each component, thereby obtaining a high-quality composite frame composed of composite frames for each component. .

以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態による動画像合成装置の構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態による動画像合成装置は、入力された動画像データM0から複数のフレームをサンプリングするサンプリング手段1と、複数のフレームのうち、基準となる1の基準フレームの画素および基準フレーム以外の他のフレームの画素の対応関係を推定する対応関係推定手段2と、対応関係推定手段2において推定された対応関係に基づいて、他のフレームをそれぞれ基準フレームの座標空間上に座標変換して座標変換済みのフレーム(以下座標変換フレームとする)FrTiを取得する座標変換手段3と、座標変換フレームFrTiと基準フレームとの相関を表す相関値を算出する相関値算出手段4と、後述するように対応関係を推定するパッチの分割数を段階的に増加することにより算出された相関値に基づいて、前後する段階の分割数により算出された2つの相関値についてその変化量を算出する変化量算出手段5と、変化量をしきい値Th1と比較するとともに、変化量がしきい値Th1以下となるまで後述するように対応関係を推定するパッチの分割数を段階的に増加して、対応関係推定手段2、座標変換手段3、相関値算出手段4および変化量算出手段5に対応関係の推定、座標変換フレームの取得、相関値の算出および変化量の算出を行わせる比較手段6と、変化量がしきい値Th1以下となったときの2つの相関値のいずれか一方の相関値を算出した分割数において対応関係推定手段2により推定された対応関係に基づいて、基準フレームおよび他のフレームに対して補間演算を施して各フレームよりも解像度が高い合成フレームFrGを作成する合成手段7とを備える。なお、本実施形態において合成フレームFrGはサンプリングしたフレームの縦横それぞれ2倍の画素を有するものとする。なお、以降では、合成フレームFrGはサンプリングしたフレームの縦横それぞれ2倍の画素を有するものとして説明するが、n倍(n:正数)の画素数を有するものであってもよい。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of a moving image synthesis apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the moving image synthesizing apparatus according to the first embodiment includes sampling means 1 for sampling a plurality of frames from input moving image data M0, and one reference serving as a reference among the plurality of frames. Correspondence relationship estimation means 2 for estimating the correspondence relationship between the pixels of the frame and the pixels of other frames other than the reference frame, and based on the correspondence relationship estimated by the correspondence relationship estimation means 2, each of the other frames is represented by the coordinates of the reference frame. Coordinate conversion means 3 for obtaining a coordinate-converted frame (hereinafter referred to as a coordinate conversion frame) FrTi in space, and a correlation value calculation for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate conversion frame FrTi and the reference frame Based on the correlation value calculated by stepwise increasing the number of patch divisions for estimating the correspondence relationship and means 4 as will be described later. Then, the change amount calculating means 5 for calculating the change amount of the two correlation values calculated by the number of divisions at the preceding and following stages is compared with the threshold value Th1, and the change amount is equal to or less than the threshold value Th1. As described later, the number of divisions of the patch for estimating the correspondence is increased step by step until the correspondence is estimated in the correspondence estimation unit 2, the coordinate conversion unit 3, the correlation value calculation unit 4, and the change amount calculation unit 5. Comparison means 6 for performing estimation, acquisition of coordinate conversion frame, calculation of correlation value and calculation of change amount, and correlation value of one of two correlation values when the change amount becomes equal to or less than threshold value Th1. Based on the correspondence estimated by the correspondence estimation means 2 in the calculated number of divisions, a composite frame Fr having higher resolution than each frame by performing an interpolation operation on the reference frame and other frames. And a synthesizing unit 7 to create. In the present embodiment, it is assumed that the synthesized frame FrG has twice as many pixels as the sampled frame. In the following description, the composite frame FrG is described as having twice as many pixels as the sampled frame, but it may be n times (n: positive number).

サンプリング手段1は、動画像データM0から複数のフレームをサンプリングするが、本実施形態においては動画像データM0から2つのフレームFrNおよびフレームFrN+1をサンプリングするものとする。なお、フレームFrNを基準フレームとする。ここで、動画像データM0はカラーの動画像を表すものであり、フレームFrN,FrN+1はY,Cb,Crの輝度色差成分からなるものとする。なお、以降の説明において、Y,Cb,Crの各成分に対して処理が行われるが、行われる処理は全ての成分について同様であるため、本実施形態においては輝度成分Yの処理について詳細に説明し、色差成分Cb,Crに対する処理については説明を省略する。   The sampling means 1 samples a plurality of frames from the moving image data M0. In this embodiment, the sampling means 1 samples two frames FrN and FrN + 1 from the moving image data M0. Note that the frame FrN is a reference frame. Here, the moving image data M0 represents a color moving image, and the frames FrN and FrN + 1 are composed of luminance, color difference components of Y, Cb, and Cr. In the following description, processing is performed for each component of Y, Cb, and Cr. Since the processing to be performed is the same for all components, the processing of the luminance component Y is described in detail in the present embodiment. A description of the processing for the color difference components Cb and Cr will be omitted.

対応関係推定手段2は、以下のようにしてフレームFrN+1と基準フレームFrNとの対応関係を推定する。図2はフレームFrN+1と基準フレームFrNとの対応関係の推定を説明するための図である。なお、図2において、基準フレームFrNに含まれる円形の被写体が、フレームFrN+1においては図面上右側に若干移動しているものとする。   The correspondence estimation means 2 estimates the correspondence between the frame FrN + 1 and the reference frame FrN as follows. FIG. 2 is a diagram for explaining the estimation of the correspondence between the frame FrN + 1 and the reference frame FrN. In FIG. 2, it is assumed that the circular subject included in the reference frame FrN has moved slightly to the right in the drawing in the frame FrN + 1.

まず、対応関係推定手段2は、まず、基準フレームFrN上に1または複数の矩形領域からなる基準パッチP0を配置する。図2(a)は、基準フレームFrN上に基準パッチP0が配置された状態を示す図である。図2(a)に示すように、本実施形態においては、基準パッチP0は2×2の矩形領域に分割されてなるものとする。次いで、図2(b)に示すように、フレームFrN+1の適当な位置に基準パッチP0と同様のパッチP1を配置し、基準パッチP0内の画像とパッチP1内の画像との相関を表す相関値を算出する。なお、相関値は下記の式(1)により平均二乗誤差として算出することができる。また、座標軸は紙面左右方向にx軸、紙面上下方向にy軸をとるものとする。

Figure 2004236291
First, the correspondence estimation means 2 first arranges a reference patch P0 composed of one or a plurality of rectangular areas on the reference frame FrN. FIG. 2A shows a state in which the reference patch P0 is arranged on the reference frame FrN. As shown in FIG. 2A, in this embodiment, the reference patch P0 is divided into 2 × 2 rectangular areas. Next, as shown in FIG. 2B, a patch P1 similar to the reference patch P0 is arranged at an appropriate position in the frame FrN + 1, and a correlation value representing the correlation between the image in the reference patch P0 and the image in the patch P1. Is calculated. The correlation value can be calculated as a mean square error by the following equation (1). The coordinate axes are assumed to be the x axis in the left and right direction on the paper and the y axis in the vertical direction on the paper.
Figure 2004236291

但し、E:相関値
pi,qi:基準パッチP0,P1内にそれぞれ対応する画素の画素値
N:基準パッチP0およびパッチP1内の画素数
Where E: correlation value pi, qi: pixel value of the corresponding pixel in each of the reference patches P0, P1 N: number of pixels in the reference patch P0 and patch P1

次いで、フレームFrN+1上のパッチP1を上下左右の4方向に一定画素±Δx,±Δy移動し、このときのパッチP1内の画像と基準フレームFrN上の基準パッチP0内の画像との相関値を算出する。ここで、相関値は上下左右方向のそれぞれについて算出され、各相関値をそれぞれE(Δx,0),E(−Δx,0),E(0,Δy),E(0,−Δy)とする。   Next, the patch P1 on the frame FrN + 1 is moved by fixed pixels ± Δx, ± Δy in four directions, up, down, left, and right. The correlation value between the image in the patch P1 and the image in the reference patch P0 on the reference frame FrN is calculate. Here, the correlation value is calculated for each of the up, down, left, and right directions, and each correlation value is expressed as E (Δx, 0), E (−Δx, 0), E (0, Δy), E (0, −Δy), respectively. To do.

そして、移動後の4つの相関値E(Δx,0),E(−Δx,0),E(0,Δy),E(0,−Δy)から相関値が小さく(すなわち相関が大きく)なる勾配方向を相関勾配として求め、この方向に予め設定した実数値倍だけ図2(c)に示すようにパッチP1を移動する。具体的には、下記の式(2)により係数C(Δx,0),C(−Δx,0),C(0,Δy),C(0,−Δy)を算出し、これらの係数C(Δx,0),C(−Δx,0),C(0,Δy),C(0,−Δy)から下記の式(3),(4)により相関勾配gx,gyを算出する。

Figure 2004236291
Then, the correlation value becomes smaller (that is, the correlation becomes larger) from the four correlation values E (Δx, 0), E (−Δx, 0), E (0, Δy), and E (0, −Δy) after the movement. The gradient direction is obtained as the correlation gradient, and the patch P1 is moved in this direction by a preset real value multiple as shown in FIG. Specifically, coefficients C (Δx, 0), C (−Δx, 0), C (0, Δy), C (0, −Δy) are calculated by the following equation (2), and these coefficients C Correlation gradients gx and gy are calculated from the following equations (3) and (4) from (Δx, 0), C (−Δx, 0), C (0, Δy), and C (0, −Δy).
Figure 2004236291

そして、算出された相関勾配gx,gyに基づいてパッチP1の全体を(−λ1gx,−λ1gy)移動し、さらに上記と同様の処理を繰り返すことにより、図2(d)に示すようにパッチP1がある位置に収束するまで反復的にパッチP1を移動する。ここで、λ1は収束の速さを決定するパラメータであり、実数値をとるものとする。なお、λ1をあまり大きな値とすると反復処理により解が発散してしまうため、適当な値(例えば10)を選ぶ必要がある。   Then, the entire patch P1 is moved (−λ1gx, −λ1gy) based on the calculated correlation gradients gx, gy, and the same processing as described above is repeated, so that the patch P1 as shown in FIG. The patch P1 is repeatedly moved until it converges to a certain position. Here, λ1 is a parameter that determines the speed of convergence, and takes a real value. If λ1 is too large, the solution is diverged by iterative processing, so an appropriate value (for example, 10) needs to be selected.

さらに、パッチP1の格子点を座標軸に沿った4方向に一定画素移動させる。このとき、移動した格子点を含む矩形領域は例えば図3に示すように変形する。そして、変形した矩形領域について基準パッチP0の対応する矩形領域との相関値を算出する。この相関値をそれぞれE1(Δx,0),E1(−Δx,0),E1(0,Δy),E1(0,−Δy)とする。   Further, the lattice point of the patch P1 is moved by a fixed pixel in four directions along the coordinate axis. At this time, the rectangular area including the moved grid point is deformed as shown in FIG. 3, for example. Then, a correlation value between the deformed rectangular area and the corresponding rectangular area of the reference patch P0 is calculated. The correlation values are defined as E1 (Δx, 0), E1 (−Δx, 0), E1 (0, Δy), and E1 (0, −Δy), respectively.

そして、上記と同様に、変形後の4つの相関値E1(Δx,0),E1(−Δx,0),E1(0,Δy),E1(0,−Δy)から相関値が小さく(すなわち相関が大きく)なる勾配方向を求め、この方向に予め設定した実数値倍だけパッチP1の格子点を移動する。これをパッチP1の全ての格子点について行い、これを1回の処理とする。そして格子点の座標が収束するまでこの処理を繰り返す。   Similarly to the above, the correlation value is small from the four correlation values E1 (Δx, 0), E1 (−Δx, 0), E1 (0, Δy), and E1 (0, −Δy) after deformation (ie, The gradient direction (in which the correlation is large) is obtained, and the grid point of the patch P1 is moved in this direction by a preset real value multiple. This is performed for all the grid points of the patch P1, and this is regarded as one process. This process is repeated until the coordinates of the grid points converge.

これにより、パッチP1の基準パッチP0に対する移動量および変形量が求まり、これに基づいて基準パッチP0内の画素とパッチP1内の画素との対応関係を推定することができる。   Thereby, the movement amount and the deformation amount of the patch P1 with respect to the reference patch P0 are obtained, and the correspondence between the pixels in the reference patch P0 and the pixels in the patch P1 can be estimated based on this.

座標変換手段3は、推定された対応関係に基づいて、以下のようにしてフレームFrN+1を基準フレームFrNの座標空間に座標変換して座標変換フレームFrT0を取得する。なお、以降の説明においては、基準フレームFrNの基準パッチP0内の領域およびフレームFrN+1のパッチP1内の領域についてのみ変換および合成が行われる。   Based on the estimated correspondence, the coordinate conversion unit 3 performs coordinate conversion of the frame FrN + 1 into the coordinate space of the reference frame FrN as follows to obtain a coordinate conversion frame FrT0. In the following description, conversion and composition are performed only for the region in the reference patch P0 of the reference frame FrN and the region in the patch P1 of the frame FrN + 1.

本実施形態においては、座標変換は双1次変換を用いて行うものとする。双1次変換による座標変換は、下記の式(5),(6)により定義される。

Figure 2004236291
In the present embodiment, coordinate transformation is performed using bilinear transformation. Coordinate transformation by bilinear transformation is defined by the following equations (5) and (6).
Figure 2004236291

式(5),(6)は、2次元座標上の4点(xn,yn)(1≦n≦4)で与えられたパッチP1内の座標を、正規化座標系(u,v)(0≦u,v≦1)によって補間するものであり、任意の2つの矩形内の座標変換は、式(5),(6)および式(5),(6)の逆変換を組み合わせることにより行うことができる。   Expressions (5) and (6) express coordinates in the patch P1 given by four points (xn, yn) (1 ≦ n ≦ 4) on a two-dimensional coordinate in a normalized coordinate system (u, v) ( 0 ≦ u, v ≦ 1), and coordinate transformation in any two rectangles is performed by combining the inverse transformations of equations (5) and (6) and equations (5) and (6). It can be carried out.

ここで、図4に示すように、パッチP1(xn,yn)内の点(x,y)が対応する基準パッチP0(x′n,y′n)内のどの位置に対応するかを考える。まずパッチP1(xn,yn)内の点(x,y)について、正規化座標(u,v)を求める。これは式(5),(6)の逆変換により求める。そしてこのときの(u,v)と対応する基準パッチP0(x′n,y′n)を元に、式(5),(6)から点(x,y)に対応する座標(x′,y′)を求める。ここで、点(x,y)が本来画素値が存在する整数座標であるのに対し、点(x′,y′)は本来画素値が存在しない実数座標となる場合があるため、変換後の整数座標における画素値は、基準パッチP0の整数座標に隣接する8近傍の整数座標に囲まれた領域を設定し、この領域内に変換された座標(x′,y′)の画素値の荷重和として求めるものとする。   Here, as shown in FIG. 4, it is considered which position in the reference patch P0 (x′n, y′n) the point (x, y) in the patch P1 (xn, yn) corresponds to. . First, normalized coordinates (u, v) are obtained for the point (x, y) in the patch P1 (xn, yn). This is obtained by inverse transformation of equations (5) and (6). Based on the reference patch P0 (x′n, y′n) corresponding to (u, v) at this time, the coordinates (x ′) corresponding to the point (x, y) from the equations (5) and (6) , Y ′). Here, since the point (x, y) is an integer coordinate where the pixel value originally exists, the point (x ′, y ′) may be a real number coordinate where the pixel value originally does not exist. As for the pixel value in the integer coordinates, an area surrounded by integer coordinates in the vicinity of 8 adjacent to the integer coordinates of the reference patch P0 is set, and the pixel value of the converted coordinates (x ′, y ′) is set in this area. It shall be obtained as the load sum.

具体的には、図5に示すように基準パッチP0上における整数座標b(x,y)について、その8近傍の整数座標b(x−1,y−1),b(x,y−1),b(x+1,y−1),b(x−1,y),b(x+1,y),b(x−1,y+1),b(x,y+1),b(x+1,y+1)に囲まれる領域内に変換されたフレームFrN+1の画素値に基づいて算出する。ここで、フレームFrN+1のm個の画素値が8近傍の画素に囲まれる領域内に変換され、変換された各画素の画素値をItj(x°,y°)(1≦j≦m)とすると、整数座標b(x,y)における画素値It(x^,y^)は、下記の式(7)により算出することができる。なお、式(7)においてφは荷重和演算を表す関数である。

Figure 2004236291
Specifically, as shown in FIG. 5, for integer coordinates b (x, y) on the reference patch P0, integer coordinates b (x-1, y-1) and b (x, y-1) in the vicinity of the eight coordinates. ), B (x + 1, y-1), b (x-1, y), b (x + 1, y), b (x-1, y + 1), b (x, y + 1), b (x + 1, y + 1) Calculation is performed based on the pixel value of the frame FrN + 1 converted in the enclosed area. Here, m pixel values of the frame FrN + 1 are converted into an area surrounded by eight neighboring pixels, and the converted pixel value of each pixel is Itj (x °, y °) (1 ≦ j ≦ m). Then, the pixel value It (x ^, y ^) at the integer coordinates b (x, y) can be calculated by the following equation (7). In Expression (7), φ is a function representing the load sum calculation.
Figure 2004236291

但し、Wj(1≦j≦m):画素値Itj(x°,y°)が割り当てられた位置における近傍の整数画素から見た座標内分比の積   However, Wj (1 ≦ j ≦ m): product of the internal ratio of coordinates as viewed from neighboring integer pixels at the position where the pixel value Itj (x °, y °) is assigned.

ここで、簡単のため、図5を用いて8近傍の画素に囲まれる領域内にフレームFrN+1の2つの画素値It1,It2が変換された場合について考えると、整数座標b(x,y)における画素値It(x^,y^)は下記の式(8)により算出することができる。

Figure 2004236291
Here, for the sake of simplicity, consider the case where the two pixel values It1 and It2 of the frame FrN + 1 are transformed into the region surrounded by the eight neighboring pixels with reference to FIG. 5 at the integer coordinate b (x, y). The pixel value It (x ^, y ^) can be calculated by the following equation (8).
Figure 2004236291

但し、W1=u×v、W2=(1−s)×(1−t)   However, W1 = u × v, W2 = (1-s) × (1-t)

以上の処理をパッチP1内の全ての画素について行うことにより、パッチP1内の画像が基準フレームFrNの座標空間に変換されて、座標変換フレームFrT0が取得される。   By performing the above processing for all the pixels in the patch P1, the image in the patch P1 is converted into the coordinate space of the reference frame FrN, and the coordinate conversion frame FrT0 is acquired.

相関値算出手段4は、座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの相関値d0を算出する。具体的には下記の式(9)に示すように、座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの対応する画素における画素値FrT0(x,y),FrN(x,y)との差の絶対値の基準パッチP0内の全画素mについての加算値を基準パッチP0内の画素数mで除した値、すなわち各画素毎の差の絶対値の基準パッチP0内の全画素についての平均値を相関値d0として算出する。なお、相関値d0は座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの相関が大きいほど小さい値となる。

Figure 2004236291
The correlation value calculation means 4 calculates a correlation value d0 between the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN. Specifically, as shown in the following formula (9), the absolute value of the difference between the pixel values FrT0 (x, y) and FrN (x, y) in the corresponding pixels of the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN. The value obtained by dividing the added value for all the pixels m in the reference patch P0 by the number m of pixels in the reference patch P0, that is, the average value of all the pixels in the reference patch P0 of the absolute value of the difference for each pixel is correlated. Calculated as the value d0. The correlation value d0 becomes smaller as the correlation between the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN increases.
Figure 2004236291

なお、本実施形態では座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの対応する画素における画素値の差の絶対値から相関値d0を算出しているが、差の二乗から相関値を算出してもよい。また、座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの対応する画素における画素値の差の絶対値の加算値を相関値としてもよい。また、座標変換フレームFrT0および基準フレームFrNのヒストグラムをそれぞれ算出し、座標変換フレームFrT0および基準フレームFrNのヒストグラムの平均値、メディアン値または標準偏差の差分値、もしくはヒストグラムの差分値の累積和を相関値として用いてもよい。また、基準フレームFrNに対する座標変換フレームFrT0の動きを表す動きベクトルを基準フレームFrNの各画素または小領域毎に算出し、算出された動ベクトルの平均値、メディアン値または標準偏差を相関値として用いてもよく、動ベクトルのヒストグラムの累積和を相関値として用いてもよい。   In the present embodiment, the correlation value d0 is calculated from the absolute value of the difference between the pixel values of the corresponding pixels of the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN. However, the correlation value may be calculated from the square of the difference. . Further, an addition value of absolute values of pixel value differences in corresponding pixels of the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN may be used as the correlation value. Further, the histograms of the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN are calculated, respectively, and the average value of the histograms of the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN, the difference value of the median value or the standard deviation, or the cumulative sum of the difference values of the histograms are correlated. It may be used as a value. Also, a motion vector representing the motion of the coordinate conversion frame FrT0 with respect to the reference frame FrN is calculated for each pixel or small region of the reference frame FrN, and the calculated average value, median value, or standard deviation of the motion vectors is used as a correlation value. Alternatively, a cumulative sum of motion vector histograms may be used as the correlation value.

変化量算出手段5は、分割数が初期値(本実施形態では2×2)の場合には、分割数を1段階増加させ(本実施形態では4×4)、増加させた分割数により相関値算出手段4において算出された相関値d1とその前の段階の分割数により取得された相関値d0との変化量Δd0を算出する。   When the number of divisions is an initial value (2 × 2 in the present embodiment), the change amount calculation unit 5 increases the number of divisions by one level (4 × 4 in the present embodiment), and correlates according to the increased number of divisions. A change amount Δd0 between the correlation value d1 calculated by the value calculation means 4 and the correlation value d0 acquired by the number of divisions at the previous stage is calculated.

具体的には、対応関係推定手段2において、図6(a)に示すように基準パッチP0およびパッチP1の分割数を2×2から4×4に増加して、基準パッチP0およびパッチP1を基準フレームFrNおよびフレームFrN+1の適当な位置に配置し、上記と同様にパッチP1の基準パッチP0に対する移動量および変形量を求め、基準パッチP0内の画素とパッチP1内の画素との対応関係を推定する。そして、座標変換手段3において、対応関係推定手段2により推定された対応関係に基づいてフレームFrN+1を基準フレームFrNの座標空間に座標変換して座標変換フレームFrT1を取得する。さらに、相関値算出手段4において、座標変換フレームFrT1と基準フレームFrNとの相関値d1を算出する。具体的には下記の式(10)に示すように、座標変換フレームFrT1と基準フレームFrNとの対応する画素における画素値FrT1(x,y),FrN(x,y)との差の絶対値の基準パッチP0内の全画素についての平均値を相関値d1として算出する。さらに、下記の式(11)に示すように、相関値d0と相関値d1との差の絶対値を変化量Δd0として算出する。

Figure 2004236291
Specifically, in the correspondence estimation means 2, as shown in FIG. 6A, the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is increased from 2 × 2 to 4 × 4, and the reference patch P0 and the patch P1 are set. It is arranged at appropriate positions of the reference frame FrN and the frame FrN + 1, and the movement amount and deformation amount of the patch P1 with respect to the reference patch P0 are obtained in the same manner as described above, and the correspondence relationship between the pixels in the reference patch P0 and the pixels in the patch P1 is obtained. presume. Then, the coordinate conversion unit 3 performs coordinate conversion of the frame FrN + 1 into the coordinate space of the reference frame FrN based on the correspondence estimated by the correspondence estimation unit 2 to obtain a coordinate conversion frame FrT1. Further, the correlation value calculation means 4 calculates a correlation value d1 between the coordinate conversion frame FrT1 and the reference frame FrN. Specifically, as shown in the following formula (10), the absolute value of the difference between the pixel values FrT1 (x, y) and FrN (x, y) in the corresponding pixels of the coordinate conversion frame FrT1 and the reference frame FrN The average value for all pixels in the reference patch P0 is calculated as the correlation value d1. Further, as shown in the following equation (11), the absolute value of the difference between the correlation value d0 and the correlation value d1 is calculated as the change amount Δd0.
Figure 2004236291

なお、相関値d0を算出するのみでは変化量Δd0を算出できないため、分割数1を初期の段階から1段階増加させての相関値d1の算出は、変化量算出手段5が対応関係推定手段2、座標変換手段3および相関値算出手段4を制御することにより行われる。   Since the change amount Δd0 cannot be calculated simply by calculating the correlation value d0, the change amount calculation unit 5 calculates the correlation value d1 when the division number 1 is increased by one step from the initial stage. This is done by controlling the coordinate conversion means 3 and the correlation value calculation means 4.

比較手段6は変化量Δd0をしきい値Th1と比較する。このしきい値Th1は予め定められて比較手段6の不図示のメモリに記憶されてなるものである。そして、変化量Δd0がしきい値Th1以下となった場合に、変化量Δd0を算出した2つの相関値d0、d1の分割数のうち、相関値d0を得た小さい方の分割数を、後述するように合成手段7においてフレームFrN,FrN+1から合成フレームFrGを作成するために用いる対応関係を推定した合成分割数と決定する。   The comparison means 6 compares the change amount Δd0 with the threshold value Th1. This threshold value Th1 is determined in advance and stored in a memory (not shown) of the comparison means 6. Then, when the change amount Δd0 is equal to or less than the threshold value Th1, the smaller division number from which the correlation value d0 is obtained out of the two correlation values d0 and d1 for which the change amount Δd0 is calculated will be described later. As described above, the composition unit 7 determines the composite division number that estimates the correspondence used to create the composite frame FrG from the frames FrN and FrN + 1.

一方、比較手段6は、変化量Δd0がしきい値Th1を越えた場合には、基準パッチP0およびパッチP1の分割数を1段階増加して対応関係の推定、座標変換フレームの取得、相関値の算出および変化量の算出を行うように、対応関係推定手段2、座標変換手段3、相関値算出手段4および変化量算出手段5を制御する。   On the other hand, when the change amount Δd0 exceeds the threshold value Th1, the comparison unit 6 increases the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 by one step to estimate the correspondence, obtain the coordinate conversion frame, and obtain the correlation value. The correspondence relationship estimation unit 2, the coordinate conversion unit 3, the correlation value calculation unit 4, and the change amount calculation unit 5 are controlled so as to calculate the change amount and the change amount.

具体的には、対応関係推定手段2において、図6(b)に示すように基準パッチP0およびパッチP1の分割数を4×4から8×8に増加して、基準パッチP0およびパッチP1を基準フレームFrNおよびフレームFrN+1の適当な位置に配置し、上記と同様にパッチP1の基準パッチP0に対する移動量および変形量を求め、基準パッチP0内の画素とパッチP1内の画素との対応関係を推定する。そして、座標変換手段3において、対応関係推定手段2により推定された対応関係に基づいてフレームFrN+1を基準フレームFrNの座標空間に座標変換して座標変換フレームFrT2を取得する。また、相関値算出手段4において、座標変換フレームFrT2と基準フレームFrNとの相関値d2を算出する。さらに、変化量算出手段5において、4×4の分割数により算出された相関値d1と8×8の分割数により算出された相関値d2との差分値の絶対値を変化量Δd1として算出する。   Specifically, in the correspondence estimation means 2, as shown in FIG. 6B, the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is increased from 4 × 4 to 8 × 8, and the reference patch P0 and the patch P1 are set. It is arranged at appropriate positions of the reference frame FrN and the frame FrN + 1, and the movement amount and deformation amount of the patch P1 with respect to the reference patch P0 are obtained in the same manner as described above, and the correspondence relationship between the pixels in the reference patch P0 and the pixels in the patch P1 is obtained. presume. Then, the coordinate conversion unit 3 performs coordinate conversion of the frame FrN + 1 into the coordinate space of the reference frame FrN based on the correspondence estimated by the correspondence estimation unit 2 to obtain a coordinate conversion frame FrT2. Further, the correlation value calculation means 4 calculates a correlation value d2 between the coordinate conversion frame FrT2 and the reference frame FrN. Further, the change amount calculating means 5 calculates the absolute value of the difference value between the correlation value d1 calculated by the 4 × 4 division number and the correlation value d2 calculated by the 8 × 8 division number as the change amount Δd1. .

そして、比較手段6は、算出された変化量Δd1をしきい値Th1と比較し、変化量Δd1がしきい値Th1を越える場合には、さらに16×16に基準パッチP0およびパッチP1の分割数を増加して、増加した段階の分割数において相関値di+1(−1≦i)(以下、一般化のためにiを用いる)を算出し、さらに、相関値diと相関値d1+1との変化量Δdiがしきい値Th1以下となるまで、対応関係推定手段2、座標変換手段3、相関値算出手段4および変化量算出手段5に、対応関係の推定、座標変換フレームの取得、相関値の算出および変化量の算出を行わせる。なお、本実施形態においては、基準パッチP0およびパッチP1のi段階目の分割数は2i+1×2i+1であり、i段階目の分割数により得られた座標変換フレームをFrTi、相関値をdiとする。そして、i+1段階目の分割数により算出された相関値di+1とi段階目の分割数により算出された相関値diとの変化量Δdiを算出し、変化量Δdiがしきい値Th1以下となったときの基準パッチP0およびパッチP1の分割数を合成分割数と決定する。なお、合成分割数は変化量Δdiを得た2つの相関値を算出した分割数のうちの小さい方の分割数である。 Then, the comparing means 6 compares the calculated change amount Δd1 with the threshold value Th1, and if the change amount Δd1 exceeds the threshold value Th1, the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is further increased to 16 × 16. And the correlation value di + 1 (−1 ≦ i) (hereinafter, i is used for generalization) is calculated in the increased number of divisions, and the amount of change between the correlation value di and the correlation value d1 + 1 is calculated. Correspondence estimation, coordinate conversion frame acquisition, and correlation value calculation are performed in correspondence relationship estimation means 2, coordinate conversion means 3, correlation value calculation means 4, and change amount calculation means 5 until Δdi becomes equal to or less than threshold value Th1. And the amount of change is calculated. In this embodiment, the number of divisions at the i-th stage of the reference patch P0 and the patch P1 is 2 i + 1 × 2 i + 1 , and the coordinate conversion frame obtained by the number of divisions at the i-th stage is FrTi, Let the correlation value be di. Then, a change amount Δdi between the correlation value di + 1 calculated by the number of divisions at the i + 1 stage and the correlation value di calculated by the number of divisions at the i stage is calculated, and the change amount Δdi becomes equal to or less than the threshold value Th1. The division number of the reference patch P0 and the patch P1 is determined as the composite division number. Note that the composite division number is the smaller division number of the two division values obtained by calculating the two correlation values obtained from the variation Δdi.

なお、分割数があまりに大きくなると矩形領域が小さくなりすぎて、似たような画像を表す矩形領域が多く存在することとなり、却って被写体の移動および/または変形にパッチの移動および/または変形が追随できない場合がある。このため、分割数の上限値を設定しておくことが好ましい。   If the number of divisions is too large, the rectangular area becomes too small, and there are many rectangular areas that represent similar images. On the other hand, the movement and / or deformation of the patch follows the movement and / or deformation of the subject. There are cases where it is not possible. For this reason, it is preferable to set the upper limit of the number of divisions.

合成手段7は、比較手段6において決定された合成分割数により推定された対応関係に基づいて、基準フレームFrNおよびフレームFrN+1に対して補間演算を施して合成フレームFrGを作成する。具体的には、まず図7に示すように、最終的に必要な画素数を有する統合画像(本実施形態においては、フレームFrN,FrN+1の縦横それぞれ2倍の画素数を有する場合について説明するが、n倍(n:正数)の画素数を有するものであってもよい)を用意し、対応関係推定手段2において合成分割数における対応関係に基づいて、フレームFrN+1(パッチP1内の領域)の画素の画素値を統合画像上に割り当てる。この割り当てを行う関数をΠとすると、下記の式(12)によりフレームFrN+1の各画素の画素値が統合画像上に割り当てられる。

Figure 2004236291
The synthesizing unit 7 performs an interpolation operation on the reference frame FrN and the frame FrN + 1 based on the correspondence estimated by the number of synthesis divisions determined by the comparing unit 6 to create a synthesized frame FrG. Specifically, first, as shown in FIG. 7, an integrated image having a finally required number of pixels (in the present embodiment, a case where the number of pixels is doubled in both the vertical and horizontal directions of the frames FrN and FrN + 1 will be described. , Which may have a pixel number n times (n: positive number)), and the correspondence estimation means 2 determines the frame FrN + 1 (region in the patch P1) based on the correspondence in the composite division number. Are assigned on the integrated image. Assuming that the function for performing this assignment is Π, the pixel value of each pixel of the frame FrN + 1 is assigned on the integrated image by the following equation (12).
Figure 2004236291

但し、I1N+1(x°,y°):統合画像上に割り当てられたフレームFrN+1の画素値
FrN+1(x,y):フレームFrN+1の画素値
However, I1N + 1 (x °, y °): the pixel value of the frame FrN + 1 allocated on the integrated image FrN + 1 (x, y): the pixel value of the frame FrN + 1

このように統合画像上にフレームFrN+1の画素値を割り当てることにより画素値I1N+1(x°,y°)を得、各画素についてI1(x°,y°)(=I1N+1(x°,y°))の画素値を有する第1の補間フレームを取得する。   Thus, by assigning the pixel value of the frame FrN + 1 on the integrated image, the pixel value I1N + 1 (x °, y °) is obtained, and I1 (x °, y °) (= I1N + 1 (x °, y °)) for each pixel. A first interpolation frame having a pixel value of) is acquired.

ここで、画素値を統合画像上に割り当てる際に、統合画像の画素数とフレームFrN+1の画素数との関係によっては、フレームFrN+1上の各画素が統合画像の整数座標(すなわち画素値が存在すべき座標)に対応しない場合がある。本実施形態においては、統合画像の整数座標における画素値は、統合画像の整数座標に隣接する8近傍の整数座標に囲まれた領域を設定し、この領域内に割り当てられたフレームFrN+1上の各画素の画素値の荷重和として求める。   Here, when assigning pixel values to the integrated image, depending on the relationship between the number of pixels in the integrated image and the number of pixels in the frame FrN + 1, each pixel on the frame FrN + 1 has an integer coordinate (that is, a pixel value exists). (Coordinates) may not correspond. In this embodiment, the pixel value in the integer coordinates of the integrated image is set to an area surrounded by integer coordinates in the vicinity of 8 adjacent to the integer coordinates of the integrated image, and each of the frames on the frame FrN + 1 assigned in this area is set. Obtained as a weighted sum of pixel values of pixels.

すなわち、図8に示すように統合画像における整数座標p(x,y)については、その8近傍の整数座標p(x−1,y−1),p(x,y−1),p(x+1,y−1),p(x−1,y),p(x+1,y),p(x−1,y+1),p(x,y+1),p(x+1,y+1)に囲まれる領域内に割り当てられたフレームFrN+1の画素値に基づいて算出する。ここで、フレームFrN+1のk個の画素値が8近傍の画素に囲まれる領域内に割り当てられ、割り当てられた各画素の画素値をI1N+1i(x°,y°)(1≦i≦k)とすると、整数座標p(x,y)における画素値I1N+1(x^,y^)は、下記の式(13)により算出することができる。なお、式(12)においてΦは荷重和演算を表す関数である。

Figure 2004236291
That is, as shown in FIG. 8, for integer coordinates p (x, y) in the integrated image, integer coordinates p (x-1, y-1), p (x, y-1), p (8) in the vicinity of the eight. x + 1, y-1), p (x-1, y), p (x + 1, y), p (x-1, y + 1), p (x, y + 1), p (x + 1, y + 1) Is calculated based on the pixel value of the frame FrN + 1 assigned to. Here, k pixel values of the frame FrN + 1 are allocated in a region surrounded by eight neighboring pixels, and the pixel values of the allocated pixels are I1N + 1i (x °, y °) (1 ≦ i ≦ k). Then, the pixel value I1N + 1 (x ^, y ^) at the integer coordinates p (x, y) can be calculated by the following equation (13). In Expression (12), Φ is a function representing the load sum calculation.
Figure 2004236291

但し、Mi(1≦i≦k):画素値I1N+1i(x°,y°)が割り当てられた位置における近傍の整数画素から見た座標内分比の積   However, Mi (1 ≦ i ≦ k): product of the internal ratio of coordinates as viewed from neighboring integer pixels at the position where the pixel value I1N + 1i (x °, y °) is assigned.

ここで、簡単のため、図8を用いて8近傍の画素に囲まれる領域内にフレームFrN+1の2つの画素値I1N+11,I1N+12が割り当てられた場合について考えると、整数座標p(x,y)における画素値I1N+1(x^,y^)は下記の式(14)により算出することができる。

Figure 2004236291
Here, for the sake of simplicity, consider the case where the two pixel values I1N + 11 and I1N + 12 of the frame FrN + 1 are assigned to the region surrounded by the pixels in the vicinity of 8 with reference to FIG. 8 at the integer coordinates p (x, y). The pixel value I1N + 1 (x ^, y ^) can be calculated by the following equation (14).
Figure 2004236291

但し、M1=u×v、M2=(1−s)×(1−t)   However, M1 = u × v, M2 = (1-s) × (1-t)

そして、統合画像の全ての整数座標について、フレームFrN+1の画素値を割り当てることにより画素値I1N+1(x^,y^)を得ることができる。この場合、第1の補間フレームの各画素値I1(x^,y^)はI1N+1(x^,y^)となる。   The pixel value I1N + 1 (x ^, y ^) can be obtained by assigning the pixel value of the frame FrN + 1 for all integer coordinates of the integrated image. In this case, each pixel value I1 (x ^, y ^) of the first interpolation frame is I1N + 1 (x ^, y ^).

なお、基準フレームFrNについては、基準フレームFrNの画素を統合画像の整数座標に補間して直接割り当てることにより取得される。この基準フレームFrNを統合画像の整数座標に割り当てることにより得られた画素値をI2(x^,y^)とし、画素値I2(x^,y^)を有するフレームを第2の補間フレームとする。   Note that the reference frame FrN is acquired by interpolating and directly assigning the pixels of the reference frame FrN to the integer coordinates of the integrated image. A pixel value obtained by assigning the reference frame FrN to the integer coordinates of the integrated image is I2 (x ^, y ^), and a frame having the pixel value I2 (x ^, y ^) is a second interpolation frame. To do.

そして、第1および第2の補間フレームの対応する画素における画素値I1(x^,y^)およびI2(x^,y^)を加算または重み付け加算することにより、画素値FrG(x^,y^)を有する合成フレームFrGを作成する。なお、画素値I1(x^,y^)のみから画素値FrG(x^,y^)を有する合成フレームFrGを作成してもよい。   Then, by adding or weighting the pixel values I1 (x ^, y ^) and I2 (x ^, y ^) in the corresponding pixels of the first and second interpolation frames, the pixel value FrG (x ^, A composite frame FrG having y ^) is created. Note that the composite frame FrG having the pixel value FrG (x ^, y ^) may be created only from the pixel value I1 (x ^, y ^).

なお、統合画像の全ての整数座標に画素値を割り当てることができない場合がある。このような場合は、割り当てられた画素値または基準フレームの画素値(割り当てられていない座標に対応する)に対して線形補間演算、スプライン補間演算等の種々の補間演算を施して、画素値が割り当てられなかった整数座標の画素値を算出すればよい。   Note that pixel values may not be assigned to all integer coordinates of the integrated image. In such a case, various interpolation operations such as a linear interpolation operation and a spline interpolation operation are performed on the assigned pixel value or the pixel value of the reference frame (corresponding to the coordinates not assigned), and the pixel value is What is necessary is just to calculate the pixel value of the integer coordinate which was not allocated.

また、上記では輝度成分Yについての合成フレームFrGを求める処理について説明したが、色差成分Cb,Crについても同様に合成フレームFrGが取得される。そして、輝度成分Yから求められた合成フレームFrG(Y)および色差成分Cb,Crから求められた合成フレームFrG(Cb),FrG(Cr)を合成することにより、最終的な合成フレームが得られることとなる。なお、処理の高速化のためには、輝度成分Yについてのみ基準フレームFrNとフレームFrN+1との対応関係を推定し、色差成分Cb,Crについては輝度成分Yについて推定された対応関係に基づいて処理を行うことが好ましい。   In the above description, the process for obtaining the composite frame FrG for the luminance component Y has been described. However, the composite frame FrG is also obtained for the color difference components Cb and Cr. Then, a synthesized frame FrG (Y) obtained from the luminance component Y and synthesized frames FrG (Cb) and FrG (Cr) obtained from the color difference components Cb and Cr are synthesized to obtain a final synthesized frame. It will be. In order to increase the processing speed, the correspondence relationship between the reference frame FrN and the frame FrN + 1 is estimated only for the luminance component Y, and the color difference components Cb and Cr are processed based on the correspondence relationship estimated for the luminance component Y. It is preferable to carry out.

次いで、第1の実施形態の動作について説明する。図9は第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、サンプリング手段1に動画像データM0が入力され(ステップS1)、ここで、動画像データM0から基準フレームFrNおよびフレームFrN+1がサンプリングされる(ステップS2)。続いて、対応関係推定手段2により、基準フレームFrNとフレームFrN+1との対応関係が推定される(ステップS3)。   Next, the operation of the first embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart showing processing performed in the first embodiment. First, the moving image data M0 is input to the sampling means 1 (step S1), and here, the reference frame FrN and the frame FrN + 1 are sampled from the moving image data M0 (step S2). Subsequently, the correspondence relationship estimation means 2 estimates the correspondence relationship between the reference frame FrN and the frame FrN + 1 (step S3).

そして、推定された対応関係に基づいて、座標変換手段3によりフレームFrN+1が基準フレームFrNの座標空間に変換されて座標変換フレームFrTiが取得される(ステップS4)。そして、相関値算出手段4により座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの相関値diが算出される(ステップS5)。   Based on the estimated correspondence, the coordinate conversion unit 3 converts the frame FrN + 1 into the coordinate space of the reference frame FrN to obtain a coordinate conversion frame FrTi (step S4). Then, the correlation value calculation means 4 calculates the correlation value di between the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN (step S5).

続いて、相関値が基準パッチP0およびパッチP1の0段階目の分割数すなわち初期の分割数において算出されたものであるか否かが判定され(ステップS6)、ステップS6が肯定されると、基準パッチP0およびパッチP1の分割数が1段階増加され(ステップS7)、ステップS3に戻り、増加された分割数によりステップS3からステップS5の処理が繰り返され、座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの相関値di+1が算出される。   Subsequently, it is determined whether or not the correlation value is calculated based on the number of divisions at the 0th stage of the reference patch P0 and the patch P1, that is, the initial number of divisions (step S6). When step S6 is affirmed, The number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is increased by one level (step S7), the process returns to step S3, and the processing from step S3 to step S5 is repeated with the increased number of divisions, and the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN The correlation value di + 1 is calculated.

増加された分割数により相関値di+1が算出されるとステップS6が否定され、1つ前の分割数により算出された相関値diと現在の分割数により算出された相関値di+1との変化量Δdiが算出される(ステップS8)。そして、比較手段6により変化量Δdiがしきい値Th1以下であるか否かが判定される(ステップS9)。   When the correlation value di + 1 is calculated based on the increased number of divisions, step S6 is negated, and the amount of change Δdi between the correlation value di calculated based on the previous number of divisions and the correlation value di + 1 calculated based on the current number of divisions. Is calculated (step S8). Then, it is determined by the comparison means 6 whether or not the change amount Δdi is equal to or less than the threshold value Th1 (step S9).

ステップS9が否定されると、ステップS7に進み、基準パッチP0およびパッチP1の分割数が1段階増加されて(ステップS7)ステップS3に戻り、増加された分割数によりステップS3からステップS9の処理が繰り返される。   If step S9 is negative, the process proceeds to step S7, the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is increased by one step (step S7), and the process returns to step S3, and processing from step S3 to step S9 is performed according to the increased number of divisions. Is repeated.

ステップS9が肯定されると、変化量Δdiを得た2つの相関値di、di+1のうち、分割数が小さい方の相関値diを得た基準パッチP0およびパッチP1の分割数が合成分割数に決定され(ステップS10)、決定された合成分割数により推定された対応関係に基づいて、合成手段7により基準フレームFrNおよびフレームFrN+1から合成フレームFrGが作成され(ステップS11)、処理を終了する。   If the determination in step S9 is affirmative, the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 that has obtained the smaller correlation value di of the two correlation values di and di + 1 that have obtained the change amount Δdi becomes the combined division number. The synthesized frame FrG is created from the reference frame FrN and the frame FrN + 1 by the synthesizing means 7 based on the correspondence relationship determined (step S10) and estimated by the determined number of synthesized divisions (step S11), and the process is terminated.

このように、第1の実施形態においては、しきい値Th1以下となる変化量を算出した相関値を算出した分割数により推定された対応関係に基づいて、フレームFrNおよびフレームFrN+1から合成フレームFrGを作成しているため、フレーム内における動いている被写体の移動および/または変形に追随可能な最適な分割数により合成フレームFrGを作成することができ、これにより、フレームに含まれる被写体の動きに拘わらず、高画質の合成フレームFrGを得ることができる。   As described above, in the first embodiment, based on the correspondence estimated by the number of divisions for which the correlation value obtained by calculating the change amount equal to or less than the threshold value Th1 is calculated, the frame FrN and the frame FrN + 1 are combined with the combined frame FrG. Therefore, the composite frame FrG can be created with an optimal number of divisions that can follow the movement and / or deformation of the moving subject in the frame, and thus the motion of the subject included in the frame can be determined. Regardless, a high-quality composite frame FrG can be obtained.

次いで、本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態においては、変化量がしきい値Th1以下となる相関値を算出した分割数により推定されたフレームFrN,FrN+1のパッチ内の画像全体の対応関係に基づいて合成フレームFrGを作成しているが、第2の実施形態においては、基準パッチP0およびパッチP1を分割することにより得られる矩形領域毎に相関値の変化量を算出し、矩形領域毎の変化量をしきい値Th1と比較して合成分割数を矩形領域単位で決定して合成フレームFrGを作成するようにしたものである。なお、第2の実施形態においては、上記式(9)を用いて、矩形領域毎に座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの対応する画素における画素値FrT0(x,y),FrN(x,y)との差の絶対値の矩形領域内の全画素mについての加算値を矩形領域内の画素数mで除した値、すなわち各画素毎の差の絶対値の矩形領域内の全画素についての平均値を矩形領域毎の変化量を求めるための相関値として算出する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the synthesized frame FrG is calculated based on the correspondence between the entire images in the patches of the frames FrN and FrN + 1 estimated by the number of divisions for which the correlation value that causes the change amount to be equal to or less than the threshold Th1. In the second embodiment, the change amount of the correlation value is calculated for each rectangular area obtained by dividing the reference patch P0 and the patch P1, and the change amount for each rectangular area is set as a threshold value. Compared to Th1, the composite division number is determined in units of rectangular areas to create a composite frame FrG. In the second embodiment, using the above equation (9), the pixel values FrT0 (x, y) and FrN (x, F) in the corresponding pixels of the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN for each rectangular area. y) The value obtained by dividing the addition value for all the pixels m in the rectangular area with the absolute value of the difference from y) by the number m of pixels in the rectangular area, that is, for all the pixels in the rectangular area with the absolute value of the difference for each pixel Is calculated as a correlation value for determining the amount of change for each rectangular area.

図10は矩形領域毎の相関値の算出を説明するための図である。図10(a)に示すように分割数が2×2の基準パッチP0およびパッチP1の各矩形領域を矩形領域A1〜A4とする。一方、図10(b)に示すように分割数が4×4の基準パッチP0およびパッチP1の各矩形領域を矩形領域A11〜A14,A21〜A24,A31〜A34,A41〜A44とする。なお、矩形領域A1が矩形領域A1〜A14に、矩形領域A2が矩形領域A21〜A24に、矩形領域A3が矩形領域A31〜A34に、矩形領域A4が矩形領域A41〜A44にそれぞれ対応する。   FIG. 10 is a diagram for explaining the calculation of the correlation value for each rectangular area. As shown in FIG. 10A, the rectangular areas of the reference patch P0 and the patch P1 having the number of divisions of 2 × 2 are defined as rectangular areas A1 to A4. On the other hand, as shown in FIG. 10B, the rectangular areas of the reference patch P0 and the patch P1 having a division number of 4 × 4 are defined as rectangular areas A11 to A14, A21 to A24, A31 to A34, and A41 to A44. The rectangular area A1 corresponds to the rectangular areas A1 to A14, the rectangular area A2 corresponds to the rectangular areas A21 to A24, the rectangular area A3 corresponds to the rectangular areas A31 to A34, and the rectangular area A4 corresponds to the rectangular areas A41 to A44.

そして、分割数が2×2の場合には、矩形領域A1〜A4毎に基準フレームFrNとフレームFrN+1との相関値を算出する。矩形領域A1〜A4のそれぞれにおける相関値をd01,d02,d03,d04とする。   When the number of divisions is 2 × 2, the correlation value between the reference frame FrN and the frame FrN + 1 is calculated for each of the rectangular areas A1 to A4. Assume that the correlation values in each of the rectangular areas A1 to A4 are d01, d02, d03, and d04.

また、変化量の算出のため、分割数が4×4の場合の矩形領域A11〜A14,A21〜A24,A31〜A34,A41〜A44の相関値の加算値を算出する。この相関値の加算値を相関値d11,d12,d13,d14とする。   In addition, for the calculation of the amount of change, the addition value of the correlation values of the rectangular areas A11 to A14, A21 to A24, A31 to A34, A41 to A44 when the number of divisions is 4 × 4 is calculated. The sum of the correlation values is set as correlation values d11, d12, d13, and d14.

そして、対応する矩形領域間で相関値の差分値の絶対値を変化量として算出する。すなわち、分割数が2×2の場合について矩形領域A1〜A4にそれぞれ対応する変化量Δd01,Δd02,Δd03,Δd04をそれぞれ下記の式(15)〜(18)により算出する。

Figure 2004236291
Then, the absolute value of the difference value of the correlation value between the corresponding rectangular areas is calculated as the change amount. That is, when the number of divisions is 2 × 2, change amounts Δd01, Δd02, Δd03, and Δd04 respectively corresponding to the rectangular areas A1 to A4 are calculated by the following equations (15) to (18).
Figure 2004236291

続いて、算出された変化量Δd01,Δd02,Δd03,Δd04をしきい値Th1と比較し、変化量がしきい値Th1以下となった矩形領域に対応する基準パッチP0およびパッチP1内の領域については、その変化量を算出した2つの相関値を算出した分割数のうち小さい方の分割数(すなわち2×2)を合成分割数と決定する。一方、変化量がしきい値Th1を越えた矩形領域については分割数を1段階増加して、対応関係の推定、座標変換フレームの取得、相関値の算出および変化量の算出を再度行う。そして、基準パッチP0およびパッチP1内の全ての領域について変化量がしきい値Th1以下となるまで分割数を段階的に増加して相関値および変化量を算出し、変化量がしきい値Th1以下となったときの2つの相関値を算出した分割数のうち小さい方の分割数を、その矩形領域に対応する基準パッチP0およびパッチP1内の領域についての合成分割数と決定する。   Subsequently, the calculated change amounts Δd01, Δd02, Δd03, and Δd04 are compared with the threshold value Th1, and the reference patch P0 and the region in the patch P1 corresponding to the rectangular region in which the change amount is equal to or less than the threshold value Th1. Determines the smaller division number (that is, 2 × 2) among the division numbers for which the two correlation values for which the amount of change has been calculated is calculated as the composite division number. On the other hand, for the rectangular area where the amount of change exceeds the threshold value Th1, the number of divisions is increased by one step, and the correspondence is estimated, the coordinate conversion frame is acquired, the correlation value is calculated, and the amount of change is calculated again. Then, the correlation value and the change amount are calculated by gradually increasing the number of divisions until the change amount becomes equal to or less than the threshold value Th1 for all regions in the reference patch P0 and the patch P1, and the change amount is the threshold value Th1. The smaller division number of the two division values for which the two correlation values are calculated is determined as the combined division number for the areas in the reference patch P0 and the patch P1 corresponding to the rectangular area.

例えば、分割数が2×2の場合における矩形領域A1,A2については変化量Δd01,Δd02がしきい値Th1以下となり、矩形領域A3,A4については変化量Δd03、Δd04がしきい値Th1を越えた場合には、基準パッチP0およびパッチP1の矩形領域A1,A2に対応する領域については変化量を算出した2つの相関値の分割数のうち小さい方の分割数(すなわち2×2)を合成分割数に決定する。   For example, when the number of divisions is 2 × 2, the change amounts Δd01 and Δd02 are less than or equal to the threshold value Th1 for the rectangular regions A1 and A2, and the change amounts Δd03 and Δd04 exceed the threshold value Th1 for the rectangular regions A3 and A4. In this case, for the areas corresponding to the rectangular areas A1 and A2 of the reference patch P0 and the patch P1, the smaller division number (that is, 2 × 2) of the two correlation value division numbers for which the amount of change is calculated is synthesized. Determine the number of divisions.

一方、矩形領域A3,A4については、基準パッチP0およびパッチP1を8×8に分割した場合と同様の分割数となるように矩形領域A3,A4に対応する矩形領域A31〜A34,A41〜A44をさらに分割し、その分割数により、基準パッチP0およびパッチP1の矩形領域A31〜A34,A41〜A44に対応する領域についてのみ、対応関係の推定、座標変換および相関値の算出を行う。そして、矩形領域A31〜A34,A41〜A44のそれぞれに対応する4つの矩形領域についての相関値の加算値を矩形領域A31〜A34,A41〜A44にそれぞれ対応する相関値として算出し、矩形領域A31〜A34,A41〜A44の相関値と、8×8の分割数により算出された各矩形領域の矩形領域A31〜A34,A41〜A44に対応する相関値との変化量を算出し、算出された変化量をしきい値Th1と比較する。   On the other hand, for the rectangular areas A3 and A4, the rectangular areas A31 to A34 and A41 to A44 corresponding to the rectangular areas A3 and A4 so that the number of divisions is the same as when the reference patch P0 and the patch P1 are divided into 8 × 8. Are further divided, and according to the number of divisions, only for the regions corresponding to the rectangular regions A31 to A34 and A41 to A44 of the reference patch P0 and the patch P1, the correspondence is estimated, the coordinate conversion is performed, and the correlation value is calculated. And the addition value of the correlation value about four rectangular areas corresponding to each of rectangular area A31-A34, A41-A44 is calculated as a correlation value respectively corresponding to rectangular area A31-A34, A41-A44, and rectangular area A31 The amount of change between the correlation values of A34 and A41 to A44 and the correlation values corresponding to the rectangular areas A31 to A34 and A41 to A44 of each rectangular area calculated by the number of divisions of 8 × 8 was calculated. The amount of change is compared with a threshold value Th1.

そして、全ての矩形領域A31〜A34,A41〜A44についての変化量がしきい値Th1以下となった場合には、基準パッチP0およびパッチP1の矩形領域A31〜A34,A41〜A44に対応する領域については変化量を算出した2つの相関値の分割数のうち小さい方の分割数(すなわち4×4)を合成分割数に決定する。   When the amount of change for all the rectangular areas A31 to A34 and A41 to A44 is equal to or less than the threshold value Th1, the areas corresponding to the rectangular areas A31 to A34 and A41 to A44 of the reference patch P0 and the patch P1. For, the smaller division number (that is, 4 × 4) of the two correlation value division numbers for which the amount of change is calculated is determined as the composite division number.

この場合、基準パッチP0およびパッチP1内の画像の合成分割数は、図11に示すように左半分の領域は2×2に、右半分の領域は4×4となる。なお、矩形領域A31〜A34,A41〜A44についての変化量が再度しきい値Th1を越えた場合には、基準パッチP0およびパッチP1内の全領域について、相関値がしきい値Th1以下となるまで、相関値がしきい値Th1を越えた矩形領域に対応する基準パッチP0およびパッチP1の領域について、段階的に分割数を増加して対応関係の推定、座標変換フレームの取得、相関値の算出および変化量の算出を行う。   In this case, the composite division number of the images in the reference patch P0 and the patch P1 is 2 × 2 in the left half area and 4 × 4 in the right half area as shown in FIG. When the amount of change for the rectangular areas A31 to A34 and A41 to A44 again exceeds the threshold value Th1, the correlation value is equal to or less than the threshold value Th1 for all areas in the reference patch P0 and the patch P1. Up to the region of the reference patch P0 and patch P1 corresponding to the rectangular region where the correlation value exceeds the threshold value Th1, the number of divisions is increased step by step, the correspondence is estimated, the coordinate conversion frame is obtained, and the correlation value Calculation and change amount calculation are performed.

次いで、第2の実施の形態の動作について説明する。図12は、第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、サンプリング手段1に動画像データM0が入力され(ステップS21)、ここで、動画像データM0から基準フレームFrNおよびフレームFrN+1がサンプリングされる(ステップS22)。続いて、対応関係推定手段2により、基準フレームFrNとフレームFrN+1との対応関係が推定される(ステップS23)。   Next, the operation of the second embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart showing processing performed in the second embodiment. First, the moving image data M0 is input to the sampling means 1 (step S21). Here, the reference frame FrN and the frame FrN + 1 are sampled from the moving image data M0 (step S22). Subsequently, the correspondence relationship estimation means 2 estimates the correspondence relationship between the reference frame FrN and the frame FrN + 1 (step S23).

そして、推定された対応関係に基づいて、座標変換手段3によりフレームFrN+1が基準フレームFrNの座標空間に変換されて座標変換フレームFrTiが取得される(ステップS24)。そして、相関値算出手段4により座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの相関値が矩形領域毎に算出される(ステップS25)。   Then, based on the estimated correspondence, the coordinate conversion means 3 converts the frame FrN + 1 into the coordinate space of the reference frame FrN to obtain the coordinate conversion frame FrTi (step S24). Then, the correlation value calculation means 4 calculates the correlation value between the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN for each rectangular area (step S25).

続いて、相関値が基準パッチP0およびパッチP1の0段階目の分割数すなわち初期の分割数において算出されたものであるか否かが判定され(ステップS26)、ステップS26が肯定されると、基準パッチP0およびパッチP1の分割数が1段階増加され(ステップS27)、ステップS23に戻り、増加された分割数によりステップS23からステップS25の処理が繰り返され、座標変換フレームFrT0と基準フレームFrNとの相関値が矩形領域毎に算出される。   Subsequently, it is determined whether or not the correlation value is calculated based on the number of divisions of the 0th stage of the reference patch P0 and the patch P1, that is, the initial number of divisions (step S26). When step S26 is affirmed, The number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is increased by one level (step S27), the process returns to step S23, and the processing from step S23 to step S25 is repeated with the increased number of divisions, and the coordinate conversion frame FrT0 and the reference frame FrN Are calculated for each rectangular area.

増加された分割数により相関値が算出されるとステップS26が否定され、1つ前の分割数により算出された相関値と現在の分割数により算出された相関値との変化量が矩形領域毎に算出される(ステップS28)。そして、比較手段6により複数の矩形領域のうちの1の矩形領域(小さい方の分割数に対応するもの)について、矩形領域毎の変化量がしきい値Th1以下であるか否かが判定される(ステップS29)。   When the correlation value is calculated based on the increased number of divisions, step S26 is denied, and the amount of change between the correlation value calculated based on the previous number of divisions and the correlation value calculated based on the current number of divisions is determined for each rectangular area. (Step S28). Then, with respect to one rectangular area (corresponding to the smaller division number) of the plurality of rectangular areas, the comparison unit 6 determines whether or not the amount of change for each rectangular area is equal to or less than the threshold value Th1. (Step S29).

ステップS29が否定されると、その矩形領域について基準パッチP0およびパッチP1の分割数が1段階増加され(ステップS30)、後述するステップS32に進む。一方、ステップS29が肯定されると、その矩形領域についてはその変化量を算出した2つの相関値の分割数のうち小さい方の分割数が合成分割数に決定される(ステップS31)。そして全ての矩形領域についてステップS29の判定が終了したか否かが判定され(ステップS32)、ステップS32が否定されると次の矩形領域に判定の対象が変更され(ステップS33)、ステップS29に戻りそれ以降の処理が繰り返される。   If step S29 is negative, the number of divisions of the reference patch P0 and the patch P1 is increased by one step for the rectangular area (step S30), and the process proceeds to step S32 described later. On the other hand, when step S29 is affirmed, for the rectangular area, the smaller one of the two correlation value division numbers for which the amount of change is calculated is determined as the composite division number (step S31). Then, it is determined whether or not the determination in step S29 is completed for all the rectangular areas (step S32). If step S32 is negative, the determination target is changed to the next rectangular area (step S33), and the process proceeds to step S29. Return and the subsequent processing is repeated.

ステップS32が肯定されると、基準パッチP0およびパッチP1内の全領域について合成分割数が決定されたか否かが判定され(ステップS34)、ステップS34が否定されるとステップS23に戻り、基準パッチP0およびパッチP1内において合成分割数が決定されていない領域についてのみ、ステップS23以降の処理が繰り返される。一方、ステップS34が肯定されると、決定された合成分割数により推定された対応関係に基づいて、合成手段7により基準フレームFrNおよびフレームFrN+1から合成フレームFrGが作成され(ステップS35)、処理を終了する。   If step S32 is affirmed, it is determined whether or not the number of composite divisions has been determined for all regions in the reference patch P0 and the patch P1 (step S34), and if step S34 is negative, the process returns to step S23 to return to the reference patch. Only in the area where the composite division number is not determined in P0 and the patch P1, the processes after step S23 are repeated. On the other hand, if step S34 is affirmed, a synthesized frame FrG is created from the reference frame FrN and the frame FrN + 1 by the synthesizing unit 7 based on the correspondence estimated by the determined number of synthesized divisions (step S35), and the process is performed. finish.

このように、第2の実施形態においては、合成フレームFrGの作成に用いる対応関係を矩形領域毎に決定しているため、基準パッチおよびパッチ内における分割された矩形領域に対応する領域単位で合成フレームFrGが作成されることとなる。このため、フレーム内の各部分に含まれる被写体の動きに追随した最適な分割数により合成フレームFrGを作成することができ、これにより、フレームに含まれる被写体の動きに拘わらず、より高画質の合成フレームFrGを得ることができる。   As described above, in the second embodiment, since the correspondence used to create the composite frame FrG is determined for each rectangular area, the reference patch and the area unit corresponding to the divided rectangular area in the patch are combined. A frame FrG is created. For this reason, the composite frame FrG can be created with the optimal number of divisions following the movement of the subject included in each part in the frame, and thus, higher image quality can be achieved regardless of the movement of the subject included in the frame. A composite frame FrG can be obtained.

なお、上記第2の実施形態においては、基準パッチP0およびパッチP1内の全領域について、分割により得られる全ての矩形領域についての変化量がしきい値Th1以下となるまで分割数を段階的に増加しているが、各分割の段階において得られる全ての矩形領域についての変化量の代表値(例えば変化量の平均値、メディアン値、最大値および最小値等)が、所定のしきい値(Th2とする)以下となったときの基準パッチP0およびパッチP1内の領域の分割数を合成分割数と決定してもよい。   In the second embodiment, the number of divisions is stepwise for all the regions in the reference patch P0 and the patch P1 until the amount of change for all rectangular regions obtained by the division is equal to or less than the threshold value Th1. Although increasing, the representative value of the change amount (for example, the average value of the change amount, the median value, the maximum value, the minimum value, etc.) for all the rectangular regions obtained in each division stage is a predetermined threshold value ( The number of divisions of the regions in the reference patch P0 and the patch P1 when it becomes equal to or less than Th2 may be determined as the composite division number.

また、上記第2の実施形態においては、基準パッチP0およびパッチP1内の全領域について分割により得られる全ての矩形領域についての変化量がしきい値Th1以下となるまで分割数を段階的に増加しているが、1つの矩形領域について変化量がしきい値Th1以下となったときの基準パッチP0およびパッチP1内の矩形領域の分割数を合成分割数と決定してもよい。例えば、2×2に分割した初期の段階において1つの矩形領域(例えばA1)においてのみ変化量Δd01がしきい値Th1以下となった場合には2×2を合成分割数とすればよい。   In the second embodiment, the number of divisions is increased stepwise until the amount of change in all rectangular areas obtained by division for all areas in the reference patch P0 and patch P1 is equal to or less than the threshold value Th1. However, the division number of the rectangular area in the reference patch P0 and the patch P1 when the change amount of one rectangular area becomes equal to or less than the threshold Th1 may be determined as the composite division number. For example, if the change amount Δd01 is equal to or less than the threshold value Th1 in only one rectangular area (for example, A1) in the initial stage of division into 2 × 2, 2 × 2 may be set as the composite division number.

また、変化量がしきい値Th1以下となる矩形領域の基準パッチP0およびパッチP1内の領域に占める割合が所定の割合(例えば50%)以上となった場合における分割数を合成分割数と決定してもよい。例えば図13に示すように分割数が4×4の場合において、16の矩形領域のうち斜線で示す9の矩形領域について変化量がしきい値Th1以下となった場合に、4×4を合成分割数と決定してもよい。   Further, the division number when the ratio of the rectangular area in which the amount of change is equal to or less than the threshold value Th1 to the reference patch P0 and the area in the patch P1 exceeds a predetermined ratio (for example, 50%) is determined as the composite division number. May be. For example, when the number of divisions is 4 × 4 as shown in FIG. 13, 4 × 4 is synthesized when the change amount is equal to or less than the threshold value Th1 in nine rectangular regions indicated by diagonal lines among 16 rectangular regions. The number of divisions may be determined.

また、基準パッチP0およびパッチP1において、人物の顔や複雑なテクスチャ等の主要な被写体が含まれる領域あるいは主要な被写体が含まれる可能性が高い中央付近の領域(以下主要領域とする)に位置する矩形領域について、変化量がしきい値Th1以下となったときの基準パッチP0およびパッチP1内の矩形領域の分割数を合成分割数と決定してもよい。例えば、図14に示すように分割数が4×4の場合において、中央付近の4つの矩形領域が人物の顔の部分に位置する場合には、この4つの矩形領域についてのみ変化量がしきい値Th1以下となったときの分割数を合成分割数と決定すればよい。なお、この場合、主要領域に位置する矩形領域について算出された変化量の平均値を算出し、この平均値をしきい値Th1と比較するようにしてもよい。   Further, in the reference patch P0 and the patch P1, it is located in a region including a main subject such as a human face or a complex texture or a region near the center where the main subject is likely to be included (hereinafter referred to as a main region). For the rectangular area to be processed, the division number of the rectangular area in the reference patch P0 and the patch P1 when the change amount is equal to or less than the threshold Th1 may be determined as the composite division number. For example, in the case where the number of divisions is 4 × 4 as shown in FIG. 14, when four rectangular areas near the center are located in the face portion of a person, the change amount is limited only for these four rectangular areas. What is necessary is just to determine the division | segmentation number when it becomes below value Th1 as a synthetic | combination division | segmentation number. In this case, an average value of the amount of change calculated for the rectangular area located in the main area may be calculated, and this average value may be compared with the threshold value Th1.

また、変化量の平均値を算出する場合、下記の式(19)に示すように、主要領域に位置する各矩形領域における主要な被写体が占める割合に応じて、各矩形領域において算出された変化量を重み付けし、重み付けした変化量の平均値Δdmを算出してもよい。

Figure 2004236291
Further, when calculating the average value of the change amount, as shown in the following equation (19), the change calculated in each rectangular area according to the ratio of the main subject in each rectangular area located in the main area The amount may be weighted, and an average value Δdm of the weighted change amount may be calculated.
Figure 2004236291

但し、Δd0i:各矩形領域の変化量
Si:各矩形領域において主要被写体の割合に比例して増加する重み係数
また、上記第2の実施形態においては、分割の各段階において得られる全ての矩形領域について変化量をしきい値Th1と比較しているが、基準パッチP0およびパッチP1内の局所的な領域において、変化量が非常に大きく、その領域については分割数を大きくしても分割の各段階において得られる矩形領域についての変化量がしきい値Th1以下とならないような場合がある。このため、基準パッチP0およびパッチP1における初期の分割数(2×2)において、矩形領域についての変化量をあらかじめ定めた一定値と比較し、変化量が一定値を超える場合には、その矩形領域についてはそれ以降は変化量の算出には使用しないようにしてもよい。これにより、演算量を低減して処理を高速に行うことができる。なお、一定値はしきい値Th1の数倍の値とすればよい。
However, Δd0i: Change amount of each rectangular area Si: Weighting factor that increases in proportion to the ratio of the main subject in each rectangular area In the second embodiment, all rectangular areas obtained in each stage of division The amount of change is compared with the threshold value Th1, but the amount of change is very large in the local region in the reference patch P0 and the patch P1, and even if the number of divisions is increased, In some cases, the amount of change in the rectangular area obtained in the stage does not fall below the threshold value Th1. For this reason, in the initial number of divisions (2 × 2) in the reference patch P0 and the patch P1, the amount of change for the rectangular area is compared with a predetermined constant value. After that, the region may not be used for calculating the change amount. Thereby, the amount of calculation can be reduced and processing can be performed at high speed. The constant value may be a value that is several times the threshold value Th1.

また、上記第1および第2の実施形態において、分割数に応じて変化量と比較するしきい値Th1を変化させるようにしてもよい。具体的には、図15に示すように分割数が一定値(ここでは28)までは変化せず、一定値を超えると分割数が増加するに応じて大きくなるようにしきい値Th1を変化させればよい。これにより、分割数を適切に設定することができる。なお、分割数が一定値を超えた場合にしきい値Th1を大きくするのは、分割数があまりに大きくなると矩形領域が小さくなりすぎて、似たような画像を表す矩形領域が多く存在することとなり、却って被写体の移動および/または変形にパッチの移動および/または変形が追随できない場合があるからである。 In the first and second embodiments, the threshold value Th1 to be compared with the change amount may be changed according to the number of divisions. Specifically, as shown in FIG. 15, the number of divisions does not change up to a constant value (here 2 8 ), and when it exceeds a certain value, the threshold value Th1 is changed so as to increase as the number of divisions increases. You can do it. Thereby, the number of divisions can be set appropriately. Note that the threshold Th1 is increased when the number of divisions exceeds a certain value because the rectangular area becomes too small when the number of divisions is too large, and there are many rectangular areas representing similar images. On the contrary, the movement and / or deformation of the subject may not be able to follow the movement and / or deformation of the subject.

なお、上記第1および第2の実施形態においては、基準フレームFrNおよびフレームFrN+1の輝度色差成分Y,Cb,Cr毎に合成フレームFrGを取得しているが、輝度成分Yについてのみ合成フレームFrGを取得し、色差成分Cb,Crについては、基準フレームFrNの色差成分Cb,Crを線形補間して色差成分の合成フレームを求めてもよい。   In the first and second embodiments, the synthesized frame FrG is acquired for each of the luminance color difference components Y, Cb, and Cr of the reference frame FrN and the frame FrN + 1. However, the synthesized frame FrG is obtained only for the luminance component Y. For the color difference components Cb and Cr, the color difference components Cb and Cr of the reference frame FrN may be linearly interpolated to obtain a color difference component composite frame.

また、フレームFrN,FrN+1がRGBの色データからなる場合には、RGB各色データ毎に処理を行って合成フレームFrGを作成してもよい。   If the frames FrN and FrN + 1 are composed of RGB color data, the composite frame FrG may be created by performing processing for each RGB color data.

また、上記第1および第2の実施形態においては、輝度色差成分Y,Cb,Cr毎に相関値diを算出しているが、下記の式(20)に示すように、例えば相関値diについて、輝度成分の相関値diY、色差成分の相関値diCb,diCrを重み係数a1,b1,c1により重み付け加算することにより、1の相関値di′を算出し、このように算出された相関値di′および分割数を1段階増加した相関値di+1′から変化量Δdi′を算出してもよい。

Figure 2004236291
In the first and second embodiments, the correlation value di is calculated for each of the luminance and chrominance components Y, Cb, and Cr. For example, as shown in the following equation (20), the correlation value di is calculated. The correlation value diY of the luminance component and the correlation values diCb and diCr of the chrominance component are weighted and added by the weighting coefficients a1, b1, and c1, thereby calculating one correlation value di ′, and the correlation value di thus calculated The amount of change Δdi ′ may be calculated from ′ and the correlation value di + 1 ′ obtained by increasing the number of divisions by one step.
Figure 2004236291

また、下記の式(21)に示すように、座標変換フレームFrTiの輝度成分FrTiY(x,y)および色差成分FrTiCb(x,y),FrTiCr(x,y)と、基準フレームFrNのFrNY(x,y)および色差成分FrNCb(x,y),FrNCr(x,y)との重み係数a2,b2,c2を用いたユークリッド距離を基準パッチP0内の各画素毎に算出し、これを各画素の相関値di″(x,y)とし、第1の実施形態においてはこの相関値di″(x,y)の基準パッチP0内の全画素についての平均値を、第2の実施形態においてはこの相関値di″(x,y)の各矩形領域内の全画素についての平均値を、分割数を決定するための変化量を算出する相関値としてもよい。

Figure 2004236291
Further, as shown in the following equation (21), the luminance component FrTiY (x, y) and the color difference components FrTiCb (x, y), FrTiCr (x, y) of the coordinate conversion frame FrTi, and FrNY ( x, y) and the color difference components FrNCb (x, y), FrNCr (x, y) and the Euclidean distance using the weight coefficients a2, b2, c2 are calculated for each pixel in the reference patch P0, and this is calculated for each pixel. The correlation value di ″ (x, y) of the pixel is used, and in the first embodiment, the average value of all the pixels in the reference patch P0 of the correlation value di ″ (x, y) is used in the second embodiment. The correlation value di ″ (x, y) may be an average value for all pixels in each rectangular area as a correlation value for calculating a change amount for determining the number of divisions.
Figure 2004236291

また、上記第1および第2の実施形態においては、2つのフレームFrN,FrN+1から合成フレームFrGを作成しているが、3以上の複数のフレームから合成フレームFrGを作成してもよい。例えば、第1の実施形態において、3以上のT個のフレームFrN+t′(0≦t′≦T−1)から合成フレームFrGを作成する場合、基準フレームFrN(=FrN+0)以外の他のフレームFrN+t(1≦t≦T−1)のそれぞれについて、基準フレームFrNとの対応関係を推定し、さらに推定された対応関係に応じて座標変換フレームを取得し、座標変換フレームと基準フレームFrNとの相関値を算出する。そして分割数を1段階増加した相関値との変化量を算出し、変化量がしきい値Th1以下となるまで対応関係の推定、座標変換フレームの取得、相関値の算出および変化量の算出を行い、変化量がしきい値Th1以下となったときの分割数により推定された対応関係に基づいて合成フレームを作成する。この合成フレームを中間合成フレームFrGtとする。なお、中間合成フレームFrGtの統合画像の整数座標における画素値をFrGt(x^,y^)とする。   In the first and second embodiments, the composite frame FrG is created from the two frames FrN and FrN + 1. However, the composite frame FrG may be created from a plurality of three or more frames. For example, in the first embodiment, when the composite frame FrG is created from three or more T frames FrN + t ′ (0 ≦ t ′ ≦ T−1), other frames FrN + t other than the reference frame FrN (= FrN + 0) For each (1 ≦ t ≦ T−1), a correspondence relationship with the reference frame FrN is estimated, a coordinate conversion frame is acquired according to the estimated correspondence relationship, and a correlation between the coordinate conversion frame and the reference frame FrN is obtained. Calculate the value. Then, the change amount with the correlation value obtained by increasing the number of divisions by one step is calculated, and the correspondence is estimated, the coordinate conversion frame is acquired, the correlation value is calculated, and the change amount is calculated until the change amount is equal to or less than the threshold Th1. And a composite frame is created based on the correspondence estimated by the number of divisions when the change amount is equal to or less than the threshold value Th1. This synthesized frame is referred to as an intermediate synthesized frame FrGt. Note that the pixel value at integer coordinates of the integrated image of the intermediate composite frame FrGt is FrGt (x ^, y ^).

そして、全ての他のフレームFrN+tについて中間合成フレームFrGtを取得し、下記の式(22)により中間合成フレームFrGtを対応する画素同士で加算することにより、画素値FrG(x^,y^)を有する合成フレームFrGを作成する。

Figure 2004236291
Then, the intermediate composite frame FrGt is obtained for all other frames FrN + t, and the intermediate composite frame FrGt is added between corresponding pixels by the following equation (22), whereby the pixel value FrG (x ^, y ^) is obtained. A composite frame FrG is created.
Figure 2004236291

なお、統合画像の全ての整数座標に画素値を割り当てることができない場合がある。このような場合は、割り当てられた画素値または基準フレームの画素値(割り当てられていない座標に対応する)に対して線形補間演算、スプライン補間演算等の種々の補間演算を施して、画素値が割り当てられなかった整数座標の画素値を算出すればよい。   Note that pixel values may not be assigned to all integer coordinates of the integrated image. In such a case, various interpolation operations such as a linear interpolation operation and a spline interpolation operation are performed on the assigned pixel value or the pixel value of the reference frame (corresponding to the coordinates not assigned), and the pixel value is What is necessary is just to calculate the pixel value of the integer coordinate which was not allocated.

また、3以上の複数のフレームから合成フレームFrGを作成する場合において、中間合成フレームFrGtを取得する際に、上記第2の実施形態と同様に、パッチを構成する矩形領域毎に変化量を算出し、矩形領域に対応する領域単位で推定された対応関係に基づいて中間合成フレームFrGtを作成してもよい。   In addition, when the composite frame FrG is created from a plurality of three or more frames, when the intermediate composite frame FrGt is acquired, the amount of change is calculated for each rectangular area constituting the patch, as in the second embodiment. Then, the intermediate composite frame FrGt may be created based on the correspondence estimated in units of regions corresponding to the rectangular regions.

また、上記実施形態においては、変化量Δdiを算出した2つの相関値di,di+1を算出した分割数のうち、小さい方の相関値diを算出した分割数を合成分割数としているが、大きい方の相関値di+1を算出した分割数を合成分割数として合成フレームFrGを作成してもよい。   In the above embodiment, the division number for which the smaller correlation value di is calculated among the division numbers for which the two correlation values di and di + 1 for which the change amount Δdi has been calculated is the combined division number. Alternatively, the composite frame FrG may be created using the number of divisions for which the correlation value di + 1 is calculated as the composite division number.

本発明の第1の実施形態による動画像合成装置の構成を示す概略ブロック図1 is a schematic block diagram showing the configuration of a moving image synthesis apparatus according to a first embodiment of the present invention. フレームFrN+1と基準フレームFrNとの対応関係の推定を説明するための図The figure for demonstrating estimation of the correspondence of frame FrN + 1 and the reference | standard flame | frame FrN パッチの変形を説明するための図Diagram for explaining patch deformation パッチP1と基準パッチP0との対応関係を説明するための図The figure for demonstrating the correspondence of patch P1 and reference | standard patch P0 双1次内挿を説明するための図Diagram for explaining bilinear interpolation 分割数が異なるパッチを示す図Diagram showing patches with different number of divisions フレームFrN+1の統合画像への割り当てを説明するための図The figure for demonstrating allocation to the integrated image of frame FrN + 1 統合画像における整数座標の画素値の算出を説明するための図The figure for demonstrating the calculation of the pixel value of the integer coordinate in an integrated image 第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process performed in 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態において行われる処理を説明するための図(その1)The figure for demonstrating the process performed in the 2nd Embodiment of this invention (the 1) 本発明の第2の実施形態において行われる処理を説明するための図(その2)The figure for demonstrating the process performed in the 2nd Embodiment of this invention (the 2) 第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the process performed in 2nd Embodiment. 本発明の第2の実施形態において行われる他の処理を説明するための図(その1)The figure for demonstrating the other process performed in the 2nd Embodiment of this invention (the 1) 本発明の第2の実施形態において行われる他の処理を説明するための図(その2)The figure for demonstrating the other process performed in the 2nd Embodiment of this invention (the 2) 分割数としきい値との関係を示す図Diagram showing the relationship between the number of divisions and the threshold

符号の説明Explanation of symbols

1 サンプリング手段
2 対応関係推定手段
3 座標変換手段
4 相関値算出手段
5 変化量算出手段
6 比較手段
7 合成手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sampling means 2 Correspondence relationship estimation means 3 Coordinate conversion means 4 Correlation value calculation means 5 Change amount calculation means 6 Comparison means 7 Composition means

Claims (16)

動画像から連続する2つのフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を算出する変化量算出手段と、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とする動画像合成装置。
Sampling means for sampling two consecutive frames from a moving image;
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch A correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame;
Based on the correspondence, coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other frame to the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame The correlation estimating means, the coordinate converting means, the correlation value calculating means, and the correlation value calculating means, so as to calculate the amount of change of two correlation values calculated by the acquisition of the correlation value and the number of divisions at adjacent stages. Comparison means for controlling the change amount calculation means;
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame A moving image comprising: a synthesizing unit that performs an interpolation operation on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to create a synthesized frame having a higher resolution than each of the frames. Image synthesizer.
動画像から連続する2つのフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出する変化量算出手段と、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とする動画像合成装置。
Sampling means for sampling two consecutive frames from a moving image;
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch A correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame;
Based on the correspondence, coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other frame to the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values in units of the rectangular area;
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. The correspondence estimation means, obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change of the two correlation values calculated based on the number of adjacent divisions in the rectangular area unit, Comparison means for controlling the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, and the change amount calculation means;
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame A moving image synthesizing apparatus comprising a synthesizing unit for generating a synthesized frame having a high resolution.
前記制御手段は、前記所定のしきい値を、前記矩形領域の分割数が一定値を超えて増加するのに応じて大きくする手段であることを特徴とする請求項1または2記載の動画像合成装置。   3. The moving image according to claim 1, wherein the control unit is a unit that increases the predetermined threshold value as the number of divisions of the rectangular area increases beyond a certain value. Synthesizer. 前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段、前記制御手段、前記変化量算出手段、前記比較手段および前記合成手段は、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記合成フレームの作成を、前記フレームを構成する少なくとも1つの成分を用いて行う手段であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の動画像合成装置。   The correspondence relationship estimation means, the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, the control means, the change amount calculation means, the comparison means, and the synthesis means are configured to estimate the correspondence relation, acquire the coordinate-converted frame, The calculation of the correlation value, the calculation of the amount of change, and the creation of the composite frame using at least one component that constitutes the frame, 4. The moving image composition apparatus described. 動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を算出する変化量算出手段と、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とする動画像合成装置。
Sampling means for sampling three or more consecutive frames from a moving image;
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame based on the reference patch;
Coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other one frame into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame based on the correspondence relationship;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame The correlation estimating means, the coordinate converting means, the correlation value calculating means, and the correlation value calculating means, so as to calculate the amount of change of two correlation values calculated by the acquisition of the correlation value and the number of divisions at adjacent stages. Comparison means for controlling the change amount calculation means;
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame Interpolation is performed on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to obtain an intermediate composite frame having a resolution higher than that of each of the frames, and for all the other frames, the correspondence Estimate the relationship, acquire the coordinate-transformed frame, calculate the correlation value, calculate the amount of change, and acquire the intermediate composite frame, and obtain the plurality of intermediate composite frames acquired for all the other frames. A moving image synthesizing apparatus comprising a synthesizing unit that creates a synthesized frame by synthesizing.
動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングするサンプリング手段と、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する対応関係推定手段と、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する座標変換手段と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出する相関値算出手段と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段および前記相関値算出手段を制御する制御手段と、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出する変化量算出手段と、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行うよう、前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段および前記変化量算出手段を制御する比較手段と、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成する合成手段とを備えたことを特徴とする動画像合成装置。
Sampling means for sampling three or more consecutive frames from a moving image;
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Correspondence estimation means for estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame based on the reference patch;
Coordinate conversion means for converting the image in the patch of the other one frame into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-converted frame based on the correspondence relationship;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-converted frame and an image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
The correspondence estimation means for increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step so as to estimate the correspondence, acquire the coordinate-transformed frame, and calculate the correlation value; Control means for controlling the coordinate conversion means and the correlation value calculation means;
A change amount calculating means for calculating a change amount of the two correlation values in units of the rectangular area;
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. The correspondence estimation means, obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change of the two correlation values calculated based on the number of adjacent divisions in the rectangular area unit, Comparison means for controlling the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, and the change amount calculation means;
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame Get an intermediate composite frame with high resolution,
For all the other frames, the correspondence is estimated, the coordinate-transformed frame is acquired, the correlation value is calculated, the change amount is calculated, and the intermediate composite frame is acquired. A moving image synthesizing apparatus comprising: a synthesizing unit that creates a synthesized frame by synthesizing the plurality of acquired intermediate synthesized frames.
前記制御手段は、前記所定のしきい値を、前記矩形領域の分割数が一定値を超えて増加するのに応じて大きくする手段であることを特徴とする請求項5または6記載の動画像合成装置。   7. The moving image according to claim 5, wherein the control means is means for increasing the predetermined threshold value in accordance with an increase in the number of divisions of the rectangular area exceeding a predetermined value. Synthesizer. 前記対応関係推定手段、前記座標変換手段、前記相関値算出手段、前記制御手段、前記変化量算出手段、前記比較手段および前記合成手段は、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出、前記中間合成フレームの取得および前記合成フレームの作成を、前記フレームを構成する少なくとも1つの成分を用いて行う手段であることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項記載の動画像合成装置。   The correspondence relationship estimation means, the coordinate conversion means, the correlation value calculation means, the control means, the change amount calculation means, the comparison means, and the synthesis means are configured to estimate the correspondence relation, acquire the coordinate-converted frame, 6. The means for calculating the correlation value, calculating the change amount, acquiring the intermediate composite frame, and creating the composite frame using at least one component constituting the frame. 8. The moving image synthesizing apparatus according to any one of items 1 to 7. 動画像から連続する2つのフレームをサンプリングし、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を算出し、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行い、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成することを特徴とする動画像合成方法。
Sampling two consecutive frames from a video,
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch Estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame,
Based on the correspondence relationship, the image in the patch of the other frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame,
Calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-transformed frame and an image in the reference patch of the reference frame;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
A change amount of the two correlation values is calculated;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame Obtaining the correlation value, calculating the correlation value, and calculating the amount of change between the two correlation values calculated by the number of divisions in the adjacent stages,
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame A moving image synthesizing method, comprising: interpolating an image in the patch and an image in the reference patch of the reference frame to generate a synthesized frame having a higher resolution than each frame.
動画像から連続する2つのフレームをサンプリングし、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出し、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行い、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成することを特徴とする動画像合成方法。
Sampling two consecutive frames from a video,
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch Estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame,
Based on the correspondence relationship, the image in the patch of the other frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame,
Calculating a correlation value representing the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
The amount of change of the two correlation values is calculated in units of the rectangular area,
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. Obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change in units of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages,
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame A method for synthesizing a moving image, wherein a synthetic frame having a high resolution is created.
動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングし、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を算出し、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行い、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、
全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成することを特徴とする動画像合成方法。
Sampling three or more consecutive frames from a video,
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Based on the reference patch, a correspondence relationship between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame is estimated,
Based on the correspondence, the image in the patch of the other one frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame;
Calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-transformed frame and an image in the reference patch of the reference frame;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
A change amount of the two correlation values is calculated;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame Obtaining the correlation value, calculating the correlation value, and calculating the amount of change between the two correlation values calculated by the number of divisions in the adjacent stages,
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame Interpolating the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to obtain an intermediate composite frame having a higher resolution than each of the frames,
For all the other frames, the correspondence is estimated, the coordinate-transformed frame is acquired, the correlation value is calculated, the change amount is calculated, and the intermediate composite frame is acquired.
A moving image synthesizing method, wherein a synthesized frame is created by synthesizing a plurality of the intermediate synthesized frames acquired for all the other frames.
動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングし、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定し、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得し、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出し、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行い、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出し、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行い、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行い、
全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成することを特徴とする動画像合成方法。
Sampling three or more consecutive frames from a video,
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Based on the reference patch, a correspondence relationship between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame is estimated,
Based on the correspondence, the image in the patch of the other one frame is coordinate-transformed into the coordinate space of the reference frame to obtain a coordinate-transformed frame;
Calculating a correlation value representing the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
Increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value,
The amount of change of the two correlation values is calculated in units of the rectangular area,
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. Obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change in units of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages,
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame Get an intermediate composite frame with high resolution,
For all the other frames, the correspondence is estimated, the coordinate-transformed frame is acquired, the correlation value is calculated, the change amount is calculated, and the intermediate composite frame is acquired.
A moving image synthesizing method, wherein a synthesized frame is created by synthesizing a plurality of the intermediate synthesized frames acquired for all the other frames.
動画像から連続する2つのフレームをサンプリングする手順と、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する手順と、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する手順と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出する手順と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行う手順と、
前記2つの相関値の変化量を算出する手順と、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行う手順と、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成する手順とを有する動画像合成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A procedure for sampling two consecutive frames from a moving image;
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch Estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame;
A procedure for obtaining a coordinate-converted frame by converting the image in the patch of the other frame into the coordinate space of the reference frame based on the correspondence relationship;
Calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-transformed frame and the image in the reference patch of the reference frame;
A step of increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value;
A procedure for calculating a change amount of the two correlation values;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame Obtaining the correlation value, calculating the correlation value, and calculating the amount of change of the two correlation values calculated by the number of divisions in the adjacent stages;
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame The computer executes a moving image synthesizing method including a step of performing an interpolation operation on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to create a synthesized frame having a higher resolution than each frame. Program to let you.
動画像から連続する2つのフレームをサンプリングする手順と、
該2つのフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する手順と、
前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する手順と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出する手順と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行う手順と、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出する手順と、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行う手順と、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い合成フレームを作成する手順とを有する動画像合成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A procedure for sampling two consecutive frames from a moving image;
Of the two frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is arranged on a frame other than the reference frame. , Moving and / or deforming the patch on the other frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and based on the moved and / or deformed patch and the reference patch Estimating a correspondence between a pixel in the patch on the other frame and a pixel in the reference patch on the reference frame;
A procedure for obtaining a coordinate-converted frame by converting the image in the patch of the other frame into the coordinate space of the reference frame based on the correspondence relationship;
Calculating a correlation value representing the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
A step of increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value;
Calculating a change amount of the two correlation values in units of the rectangular area;
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. A procedure for obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change in units of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages;
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame A program for causing a computer to execute a moving image synthesizing method having a procedure for creating a synthesized frame having a high resolution.
動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングする手順と、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する手順と、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する手順と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を算出する手順と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行う手順と、
前記2つの相関値の変化量を算出する手順と、
該変化量が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の変化量の算出を行う手順と、
前記変化量が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得する手順と、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行う手順と、
全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成する手順とを有する動画像合成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A procedure for sampling three or more consecutive frames from a moving image;
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Estimating a correspondence relationship between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame based on the reference patch;
A procedure for obtaining a coordinate-converted frame by converting the image in the patch of the other one frame into the coordinate space of the reference frame based on the correspondence relationship;
Calculating a correlation value representing a correlation between the coordinate-transformed frame and the image in the reference patch of the reference frame;
A step of increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value;
A procedure for calculating a change amount of the two correlation values;
The number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch is increased stepwise until the amount of change becomes a predetermined threshold value or less, and the correspondence is estimated at each step, and the coordinate-converted frame Obtaining the correlation value, calculating the correlation value, and calculating the amount of change of the two correlation values calculated by the number of divisions in the adjacent stages;
Based on the correspondence relationship estimated in the number of divisions in which one of the two correlation values when the change amount is equal to or less than the predetermined threshold is calculated, the other frame A step of performing an interpolation operation on the image in the patch and the image in the reference patch of the reference frame to obtain an intermediate composite frame having a higher resolution than each frame;
A procedure for estimating the correspondence, acquiring the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, calculating the amount of change, and acquiring the intermediate composite frame for all the other frames;
A program for causing a computer to execute a moving image synthesizing method including a procedure for creating a synthesized frame by synthesizing a plurality of the intermediate synthesized frames acquired for all the other frames.
動画像から連続する3以上のフレームをサンプリングする手順と、
該3以上のフレームのうち、基準となる1の基準フレーム上に1または複数の矩形領域を有する基準パッチを配置し、該基準パッチと同様のパッチを該基準フレーム以外の他の1のフレーム上に配置し、該パッチ内の画像が前記基準パッチ内の画像と一致するように、該パッチを前記他の1のフレーム上において移動および/または変形し、該移動および/または変形後のパッチおよび前記基準パッチに基づいて、前記他の1のフレーム上の前記パッチ内の画素と前記基準フレーム上の前記基準パッチ内の画素との対応関係を推定する手順と、
前記対応関係に基づいて、前記他の1のフレームの前記パッチ内の画像を前記基準フレームの座標空間に座標変換して座標変換済みフレームを取得する手順と、
該座標変換済みフレームと前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像との相関を表す相関値を前記矩形領域単位で算出する手順と、
前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を1段階増加して、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得および前記相関値の算出を行う手順と、
前記2つの相関値の変化量を前記矩形領域単位で算出する手順と、
全ての前記矩形領域または該全ての矩形領域のうち前記変化量があらかじめ定めた一定値以上となった矩形領域以外の矩形領域のうち、所定数の矩形領域または所定位置にある矩形領域における前記変化量または該変化量の代表値が所定のしきい値以下となるまで、前記基準パッチおよび前記パッチ内の前記矩形領域の分割数を段階的に増加して、各段階において前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出および隣接する段階の分割数により算出された2つの相関値の前記矩形領域単位での変化量の算出を行う手順と、
前記変化量または該変化量の代表値が前記所定のしきい値以下となったときの前記2つの相関値のうち、いずれかの相関値を算出した分割数において推定された前記矩形領域毎の前記対応関係に基づいて、前記他のフレームの前記パッチ内の画像および前記基準フレームの前記基準パッチ内の画像に対して前記矩形領域に対応する領域単位で補間演算を施して、前記各フレームよりも解像度が高い中間合成フレームを取得し、
全ての前記他のフレームについて、前記対応関係の推定、前記座標変換済みフレームの取得、前記相関値の算出、前記変化量の算出および前記中間合成フレームの取得を行う手順と、
全ての前記他のフレームについて取得された複数の前記中間合成フレームを合成することにより合成フレームを作成する手順とを有する動画像合成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A procedure for sampling three or more consecutive frames from a moving image;
Among the three or more frames, a reference patch having one or more rectangular areas is arranged on one reference frame serving as a reference, and a patch similar to the reference patch is placed on one other frame other than the reference frame And moving and / or deforming the patch on the other one frame so that the image in the patch matches the image in the reference patch, and the patch after the movement and / or deformation and Estimating a correspondence relationship between a pixel in the patch on the other one frame and a pixel in the reference patch on the reference frame based on the reference patch;
A procedure for obtaining a coordinate-converted frame by converting the image in the patch of the other one frame into the coordinate space of the reference frame based on the correspondence relationship;
Calculating a correlation value representing the correlation between the coordinate-converted frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of the rectangular area;
A step of increasing the number of divisions of the reference patch and the rectangular area in the patch by one step, estimating the correspondence, obtaining the coordinate-transformed frame, and calculating the correlation value;
Calculating a change amount of the two correlation values in units of the rectangular area;
The change in a predetermined number of rectangular areas or rectangular areas at predetermined positions among all rectangular areas or rectangular areas other than the rectangular areas in which the amount of change is equal to or greater than a predetermined value among all the rectangular areas. The number of divisions of the rectangular area in the reference patch and the patch is increased step by step until the representative value of the amount or the change amount is equal to or less than a predetermined threshold, and the correspondence is estimated at each step. A procedure for obtaining the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, and calculating the amount of change in units of the rectangular area of two correlation values calculated by the number of divisions in adjacent stages;
The change amount or the representative value of the change amount is equal to or less than the predetermined threshold value for each rectangular area estimated in the number of divisions for which one of the correlation values is calculated. Based on the correspondence relationship, an interpolation operation is performed on the image in the patch of the other frame and the image in the reference patch of the reference frame in units of areas corresponding to the rectangular areas, and from each frame Get an intermediate composite frame with high resolution,
A procedure for estimating the correspondence, acquiring the coordinate-transformed frame, calculating the correlation value, calculating the amount of change, and acquiring the intermediate composite frame for all the other frames;
A program for causing a computer to execute a moving image synthesizing method including a procedure for creating a synthesized frame by synthesizing a plurality of the intermediate synthesized frames acquired for all the other frames.
JP2003407320A 2003-01-10 2003-12-05 Moving image synthesizing apparatus, method, and program Expired - Fee Related JP4121024B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003407320A JP4121024B2 (en) 2003-01-10 2003-12-05 Moving image synthesizing apparatus, method, and program
US10/750,461 US7391931B2 (en) 2003-01-10 2004-01-02 Method, apparatus, and program for moving image synthesis

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003004554 2003-01-10
JP2003407320A JP4121024B2 (en) 2003-01-10 2003-12-05 Moving image synthesizing apparatus, method, and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004236291A true JP2004236291A (en) 2004-08-19
JP4121024B2 JP4121024B2 (en) 2008-07-16

Family

ID=32964689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003407320A Expired - Fee Related JP4121024B2 (en) 2003-01-10 2003-12-05 Moving image synthesizing apparatus, method, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4121024B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007052672A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Sony Corp Image processing method, image processing apparatus, program, and recording medium
CN101155255B (en) * 2006-09-26 2010-09-01 株式会社日立制作所 Video signal processing apparatus, video displaying apparatus and high resolution method for video signal
US8577500B2 (en) 2011-02-10 2013-11-05 Seiko Epson Corporation Robot apparatus, position detecting device, position detecting program, and position detecting method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007052672A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Sony Corp Image processing method, image processing apparatus, program, and recording medium
US7840095B2 (en) 2005-08-18 2010-11-23 Sony Corporation Image processing method, image processing apparatus, program and recording medium
JP4600209B2 (en) * 2005-08-18 2010-12-15 ソニー株式会社 Image processing method, image processing apparatus, program, and recording medium
CN101155255B (en) * 2006-09-26 2010-09-01 株式会社日立制作所 Video signal processing apparatus, video displaying apparatus and high resolution method for video signal
US8577500B2 (en) 2011-02-10 2013-11-05 Seiko Epson Corporation Robot apparatus, position detecting device, position detecting program, and position detecting method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4121024B2 (en) 2008-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3935500B2 (en) Motion vector calculation method and camera shake correction device, imaging device, and moving image generation device using this method
KR20140135968A (en) Method and apparatus for performing super-resolution
TW201146011A (en) Bi-directional, local and global motion estimation based frame rate conversion
US7391931B2 (en) Method, apparatus, and program for moving image synthesis
JP5158262B2 (en) Image processing method and image processing apparatus
JP4714038B2 (en) Method and apparatus for increasing image resolution
JP2020061080A (en) Image processing device, imaging device, and image processing method
JP4173705B2 (en) Moving picture composition method, apparatus, and program
JP5566199B2 (en) Image processing apparatus, control method therefor, and program
JP4121024B2 (en) Moving image synthesizing apparatus, method, and program
JP4250237B2 (en) Image processing apparatus, method, and computer-readable storage medium
JP4095204B2 (en) Image processing apparatus, method, and computer-readable storage medium
JP6840506B2 (en) Image processing device, image processing method, program
JP5289540B2 (en) Image processing apparatus and image processing method
JP4104937B2 (en) Moving picture composition method, apparatus, and program
JP5587322B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and image processing program
JP4356876B2 (en) Moving image synthesizing apparatus, method, and program
JP4350493B2 (en) Moving image synthesizing apparatus, method, and program
JP2004152148A (en) Dynamic image composition method and device, program
JP4582993B2 (en) Moving picture composition method, apparatus, and program
JP4104947B2 (en) Moving picture composition method, apparatus, and program
JP4515698B2 (en) Moving picture composition method, apparatus, and program
JP6059899B2 (en) Frame interpolation apparatus and program
JP6854629B2 (en) Image processing device, image processing method
JP7005168B2 (en) Image processing equipment, image processing methods and programs

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060519

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20061207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080415

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080422

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080423

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110509

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110509

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120509

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130509

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140509

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees