JP2008263465A - Image processing system and image processing program - Google Patents

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俊一 木村
Satoshi Kubota
聡 久保田
Yutaka Koshi
裕 越
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing system capable of generating a more natural magnified image even in an area where characteristics are not clear such as an edge part by adding a signal of a high frequency to the magnified image. <P>SOLUTION: An image pixel corresponding means of the image processing system associates the pixel value of ambient pixels located around a target pixel with a partial pixel obtained by dividing the target pixel, a pixel value setting means sets a pixel value of the target pixel after magnification processing in accordance with the pixel value of the partial pixel associated by the pixel corresponding means and the scale factor of the magnification processing, and a pixel value converting means converts the pixel value set by the pixel value setting means in accordance with the pixel value of the ambient pixels after the magnification processing. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像処理システム及び画像処理プログラムに関する。   The present invention relates to an image processing system and an image processing program.

画像の拡大処理は、画像の編集やファイリング、表示、印刷などを行うシステムにとって基本的な処理の一つである。また近年、インターネットのホームページ上の画像やデジタルビデオなどのディスプレイ解像度での表示を主目的とした画像データなどの普及により、これらの低解像度画像を高解像度のプリンタなどで印刷することも頻繁に行われている。このプリンタによる印刷の際に、高画質の出力結果を得ることが望まれており、高画質の拡大処理に対する重要度が高まっている。
なお、ここでの画像の拡大処理には、画像の高精細化処理も含まれる。
The image enlargement process is one of basic processes for a system that performs image editing, filing, display, printing, and the like. In recent years, with the widespread use of image data mainly for display at display resolutions such as images on the Internet homepage and digital video, these low-resolution images are frequently printed by high-resolution printers. It has been broken. At the time of printing with this printer, it is desired to obtain a high-quality output result, and the importance of the high-quality enlargement process is increasing.
Note that the image enlargement processing here includes high-definition processing of the image.

カラーを含む多階調で表現された画像(以下、多値画像と称する)を拡大処理する既存の代表的な手法としては、最近傍法や線形補間法、キュービック・コンボリューション法などがある。
最近傍法は、拡大後の各画素値として、その画素を原画像上に逆写像した際に最も距離が近い画素の画素値を使うという方法である。この方法は、演算量が少ないため高速に処理することができる。
しかし、原画像の1画素がそのまま矩形形状に拡大されるため、隣り合う画素の画素値の差が小さい場合は画質劣化の程度は小さくほとんど影響はないが、逆に大きい場合などは、斜線部やエッジ部のジャギーが目立ったり、倍率が大きい場合には画像がモザイク状になるなど、画質劣化の程度は大きい。
Typical existing methods for enlarging an image expressed in multiple gradations including color (hereinafter referred to as a multi-valued image) include a nearest neighbor method, a linear interpolation method, and a cubic convolution method.
The nearest neighbor method is a method in which the pixel value of the pixel having the closest distance is used as each enlarged pixel value when the pixel is reversely mapped on the original image. Since this method has a small amount of calculation, it can be processed at high speed.
However, since one pixel of the original image is directly expanded into a rectangular shape, the degree of image quality degradation is small and has little effect when the pixel value difference between adjacent pixels is small. The image quality is greatly deteriorated, for example, when the jaggy on the edge portion is conspicuous or the image has a mosaic shape when the magnification is large.

線形補間法は、画素間の画素値が直線的に変化していると仮定し、拡大後の画素を逆写像した点の近傍4画素の画素値を線形に補間して画素値を求めるという方法である。この方法では、最近傍法よりも処理は重いものの演算量は比較的少なく、ジャギーなども発生しにくい。その一方で、直線的に変化しているという仮定に当てはまらないエッジ部分を中心に、画像全体がボケ気味になるという欠点がある。   In the linear interpolation method, it is assumed that pixel values between pixels change linearly, and pixel values of four pixels in the vicinity of a point obtained by inversely mapping the enlarged pixel are linearly interpolated to obtain a pixel value. It is. Although this method is heavier than the nearest neighbor method, the amount of calculation is relatively small, and jaggies are less likely to occur. On the other hand, there is a drawback that the entire image becomes blurred, centering on the edge portion that does not apply to the assumption that it changes linearly.

キュービック・コンボリューション法は、標本化定理に基づいてsinc関数(sin(x)/x)が近似した補間関数を定義し、拡大後の画素を逆写像した点の近傍16画素(X、Y方向それぞれ4画素)と前記の近似補間関数との畳み込み演算により、拡大後の画素値を求める方法である。この方法は、前記2つの手法に比べて画質は比較的よいが、高域が強調気味となる特性を持つため、エッジ部分で軽いジャギーが発生したりノイズ成分が強調されてしまうなどの欠点がある。   The cubic convolution method defines an interpolation function approximated by a sinc function (sin (x) / x) based on the sampling theorem, and 16 pixels in the vicinity of a point obtained by inversely mapping the enlarged pixel (X and Y directions) This is a method for obtaining an enlarged pixel value by a convolution operation of each of 4 pixels) and the approximate interpolation function. This method has a relatively good image quality compared to the above two methods, but has the characteristic that the high frequency band is emphasized, so there are drawbacks such as light jaggies occurring at the edge and noise components being emphasized. is there.

これらの問題を解決する試みとして、例えば特許文献1〜特許文献6などに記載されている技術が提案されている。
特許文献1に記載されている技術では、まず原画像を2値化し、その2値画像から原画像に含まれる斜め成分の方向を予め用意した2次元パターン(行列データ)と一致判定することにより求め、求められた斜め方向に沿って補間処理をする。またそれ以外の部分は線形補間処理を行っている。しかし、原画像を予め定められた閾値により2値化してから斜め成分の方向判定を行っているので、濃度差の大きいエッジに対しては有効であるが、濃度差の小さいエッジの再現には問題がある。
As an attempt to solve these problems, techniques described in, for example, Patent Literature 1 to Patent Literature 6 have been proposed.
In the technique described in Patent Document 1, first, an original image is binarized, and the direction of an oblique component included in the original image is determined from the binary image to coincide with a two-dimensional pattern (matrix data) prepared in advance. Obtain and perform interpolation processing along the obtained oblique direction. In addition, linear interpolation processing is performed for the other portions. However, since the direction of the diagonal component is determined after binarizing the original image with a predetermined threshold, it is effective for edges with a large density difference, but for reproducing edges with a small density difference. There's a problem.

特許文献2に記載されている技術では、パターンファイルに1対1に対応した整数倍率毎のドット配置ファイル(拡大パターンファイル)と画素ブロックのどの位置の画素値で配置ファイルの画素値を決定するかという画素参照情報により拡大画像ブロックを生成する。さらに、一致パターンがないときは単純に原画像ブロックの注目画素で拡大画像ブロックを生成する。
しかし、特許文献2では、パターンマッチングのみで一意に拡大ブロックを生成しているため、パターンファイル及びドット配置ファイルの数により拡大画像の画質が決まる。つまり画質向上には予め多くのパターンファイルが必要であり、多くのパターンファイルを予め用意しておくのは現実的ではない。
In the technique described in Patent Document 2, a pixel value of an arrangement file is determined by a dot arrangement file (enlarged pattern file) for each integer magnification corresponding to one-to-one in the pattern file and a pixel value at any position of the pixel block. An enlarged image block is generated based on the pixel reference information. Further, when there is no matching pattern, an enlarged image block is simply generated with the target pixel of the original image block.
However, in Patent Document 2, since the enlarged block is uniquely generated only by pattern matching, the image quality of the enlarged image is determined by the number of pattern files and dot arrangement files. That is, many pattern files are required in advance to improve image quality, and it is not realistic to prepare many pattern files in advance.

特許文献3に記載されている技術では、原画像の変化度合いの検出法として、エッジ検出フィルタによるエッジ検出を行い、そのエッジ検出結果に基づいてエッジ画素を定義する。そして、エッジ画素と判断された場合には、キュービック・コンボリューション法の3次関数形状を調整したM−キュービック法で拡大を行い、そうでない場合は最近傍法で拡大する。
しかし、変化度合いの大きいエッジ部分をM−キュービック法で行うので、キュービック・コンボリューション法の画質特徴を踏襲し、ジャギーの発生やノイズ成分が強調されるという欠点がある。
In the technique described in Patent Literature 3, edge detection is performed by an edge detection filter as a method for detecting the degree of change in an original image, and edge pixels are defined based on the edge detection result. When it is determined that the pixel is an edge pixel, enlargement is performed by the M-cubic method in which the cubic function shape of the cubic convolution method is adjusted. Otherwise, enlargement is performed by the nearest neighbor method.
However, since the edge portion having a large degree of change is performed by the M-cubic method, the image quality characteristics of the cubic convolution method are followed, and there is a disadvantage that jaggy generation and noise components are emphasized.

特許文献4に記載されている技術では、画像の性質を予めブロック毎の濃度ヒストグラムで測り、その結果に基づいて第1補間処理(パターンマッチング法又はニアレストネイバー法(NN法))と第2補間処理(キュービック・コンボリューション法あるいはM−キュービック法)の結果を重畳する。第1補間処理の1つであるパターンマッチング法では、予め定めた角度パターンに原画像ブロックから生成したパターン(2値化パターン)が一致した場合、原画像ブロックを含む参照ブロックを用いて所定のルールで注目画素に対する補間画素ブロックを生成する。しかし特許文献4においても、M−キュービック法との重畳であるのでジャギーの発生やノイズ成分が強調される問題がある。   In the technique described in Patent Document 4, the property of an image is measured in advance by a density histogram for each block, and based on the result, a first interpolation process (a pattern matching method or a nearest neighbor method (NN method)) and a second one are performed. The result of interpolation processing (cubic convolution method or M-cubic method) is superimposed. In the pattern matching method, which is one of the first interpolation processes, when a pattern (binarized pattern) generated from an original image block matches a predetermined angle pattern, a predetermined block is used using a reference block including the original image block. An interpolation pixel block for the target pixel is generated by the rule. However, Patent Document 4 also has a problem that jaggy and noise components are emphasized because of superimposition with the M-cubic method.

このような従来の拡大手法に対し、高画質な拡大手法として例えば特許文献5に記載されている技術がある。この手法は、正確なエッジ方向を検出し、そのエッジ方向に応じた画素値から拡大画像を生成するものであり、入力された画像に対してボケやジャギーなどの画質欠陥をなるべく生じさせること無く拡大処理を行うことができる。   In contrast to such a conventional enlargement technique, there is a technique described in Patent Document 5, for example, as a high-quality enlargement technique. This method detects an accurate edge direction and generates an enlarged image from pixel values corresponding to the edge direction, and causes as little image quality defects as blur and jaggy to the input image as much as possible. An enlargement process can be performed.

特許文献6に記載されている技術では、注目画素を含む所定の大きさの画像領域の特徴量を領域特徴量算出手段で算出し、算出された特徴量に従って拡大画像領域生成手段に設けられた複数の拡大手法を切り替えて画像領域に対応する拡大画像領域を生成し、得られた拡大画像領域を画像配置手段で配置して出力画像を生成する手法を示している。
特開2000−228723号公報 特開2001−188900号公報 特開2000−188681号公報 特開2002−165089号公報 特開2003−274157号公報 特開2004−180171号公報
In the technique described in Patent Document 6, the feature amount of an image region having a predetermined size including the target pixel is calculated by the region feature amount calculation unit, and the enlarged image region generation unit is provided according to the calculated feature amount. A method is shown in which a plurality of enlargement methods are switched to generate an enlarged image region corresponding to an image region, and the obtained enlarged image region is placed by an image placement unit to generate an output image.
JP 2000-228723 A JP 2001-188900 A JP 2000-188681 A JP 2002-165089 A JP 2003-274157 A JP 2004-180171 A

上述したような従来技術では、画像内のエッジの部分などのように、特徴が明らかな領域に対しては、良好な拡大画像を生成することができる。しかし、エッジ部分以外の領域の場合には、従来技術の最近傍法、線形補間法、あるいはキュービックコンボリューション法などと同等の画質に留まるという問題点があった。
これらの従来技術(最近傍法、線形補間法、あるいはキュービックコンボリューション法など)は、入力画像の持つ周波数よりも高い周波数の情報を推測して生成することは無いため、ボケた画像になるという問題点がある。
本発明は、上述した従来技術の問題点を考慮してなされたものであり、拡大画像に高い周波数の信号を付加することによって、エッジ部分のように特徴が明確ではない領域に対しても、より自然な拡大画像を生成することができる画像処理システム及び画像処理プログラムを提供することを目的としている。
In the related art as described above, a good enlarged image can be generated for a region having a clear feature such as an edge portion in an image. However, in the case of the region other than the edge portion, there is a problem that the image quality remains the same as that of the nearest neighbor method, linear interpolation method, cubic convolution method or the like of the prior art.
These conventional techniques (nearest neighbor method, linear interpolation method, cubic convolution method, etc.) do not infer and generate information with a frequency higher than the frequency of the input image, resulting in a blurred image. There is a problem.
The present invention has been made in consideration of the above-described problems of the prior art, and by adding a high-frequency signal to the enlarged image, even for regions where the features are not clear, such as edge portions, An object of the present invention is to provide an image processing system and an image processing program capable of generating a more natural enlarged image.

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
[1] 対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素内に対応させる画素対応手段と、
前記画素対応手段によって、対象画素内に対応させた周囲画素の画素値を用いて拡大する拡大手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
The gist of the present invention for achieving the object lies in the inventions of the following items.
[1] Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel in the target pixel;
An image processing system comprising: enlarging means for enlarging by using the pixel values of surrounding pixels corresponding to the target pixel by the pixel correspondence means.

[2] 対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素を分割した部分画素に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられた部分画素の画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
[2] Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel with partial pixels obtained by dividing the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value of the partial pixel associated by the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing system comprising: a pixel value conversion unit that converts a pixel value set by the pixel value setting unit according to a pixel value of a surrounding pixel after the enlargement process.

[3] 前記画素値変換手段は、対象画素の画素値と拡大処理後の該対象画素に対応する画素の画素値の平均値とが等しくなるように変換する
ことを特徴とする[2]に記載の画像処理システム。
[3] The pixel value conversion means converts the pixel value of the target pixel so that the average value of the pixel values of the pixel corresponding to the target pixel after the enlargement process is equal to [2]. The image processing system described.

[4] 前記画素値変換手段は、前記画素値設定手段によって設定された画素値に対して一定値を乗数として乗ずる
ことを特徴とする[2]に記載の画像処理システム。
[4] The image processing system according to [2], wherein the pixel value conversion unit multiplies the pixel value set by the pixel value setting unit by a constant value as a multiplier.

[5] 前記画素値変換手段は、補間処理によって求めた値に応じて、前記乗数を定める
ことを特徴とする[4]に記載の画像処理システム。
[5] The image processing system according to [4], wherein the pixel value conversion unit determines the multiplier according to a value obtained by interpolation processing.

[6] 前記画素対応手段は、周囲画素の一部と前記部分画素を関係付け、該関係付けられた画素の面積を重み係数として、画素値を部分画素に対応付ける
ことを特徴とする[2]に記載の画像処理システム。
[6] The pixel correspondence means associates a part of surrounding pixels with the partial pixel, and associates a pixel value with the partial pixel using the area of the associated pixel as a weighting factor. [2] The image processing system described in 1.

[7] 対象画素の拡大処理による画素値を周囲画素の画素値に応じて算出する拡大画素値算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記対象画素の補間処理を行う補間手段と、
前記補間手段によって行われた補間処理の結果及び前記平均値算出手段によって算出された平均値を用いて、前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値に乗ずる乗数を求める乗数算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値、前記平均値算出手段によって算出された平均値及び前記乗数算出手段によって算出された乗数に応じて、前記対象画素の拡大処理を行う拡大処理手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
[7] Enlarged pixel value calculating means for calculating a pixel value obtained by enlarging the target pixel according to the pixel values of surrounding pixels;
Average value calculating means for calculating an average value of pixel values calculated by the enlarged pixel value calculating means;
Interpolation means for performing interpolation processing of the target pixel;
A multiplier calculating means for obtaining a multiplier for multiplying the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculating means using a result of the interpolation processing performed by the interpolation means and an average value calculated by the average value calculating means;
An enlargement processing unit that performs an enlargement process of the target pixel according to the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculation unit, the average value calculated by the average value calculation unit, and the multiplier calculated by the multiplier calculation unit. An image processing system comprising:

[8] 対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値についての関数近似を行い、画素値を該対象画素内の位置に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられ画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
[8] Pixel correspondence means for performing function approximation on pixel values of surrounding pixels located around the target pixel and associating the pixel value with a position in the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value associated with the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing system comprising: a pixel value conversion unit that converts a pixel value set by the pixel value setting unit according to a pixel value of a surrounding pixel after the enlargement process.

[9] 前記画素値設定手段は、拡大処理後の画素値の平均値を対象画素の画素値にし、乗数を乗ずることによって、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する
ことを特徴とする[8]に記載の画像処理システム。
[9] The pixel value setting means sets the pixel value of the target pixel after the enlargement process by setting the average value of the pixel values after the enlargement process to the pixel value of the target pixel and multiplying by a multiplier. The image processing system according to [8].

[10] コンピュータを、
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素内に対応させる画素対応手段と、
前記画素対応手段によって、対象画素内に対応させた周囲画素の画素値を用いて拡大する拡大手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
[10] The computer
Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel in the target pixel;
An image processing program that causes the pixel correspondence means to function as an enlargement means for enlarging using pixel values of surrounding pixels corresponding to a target pixel.

[11] コンピュータを、
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素を分割した部分画素に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられた部分画素の画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
[11] Connect the computer
Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel with partial pixels obtained by dividing the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value of the partial pixel associated by the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing program for causing a pixel value set by the pixel value setting means to function as a pixel value conversion means for converting the pixel value according to the pixel values of surrounding pixels after the enlargement process.

[12] 前記画素値変換手段は、対象画素の画素値と拡大処理後の該対象画素に対応する画素の画素値の平均値とが等しくなるように変換する
ことを特徴とする[11]に記載の画像処理プログラム。
[12] The pixel value conversion means converts the pixel value of the target pixel so that the average value of the pixel values of the pixel corresponding to the target pixel after the enlargement processing is equal to [11]. The image processing program described.

[13] 前記画素値変換手段は、前記画素値設定手段によって設定された画素値に対して一定値を乗数として乗ずる
ことを特徴とする[11]に記載の画像処理プログラム。
[13] The image processing program according to [11], wherein the pixel value conversion unit multiplies the pixel value set by the pixel value setting unit by a constant value as a multiplier.

[14] 前記画素値変換手段は、補間処理によって求めた値に応じて、前記乗数を定める
ことを特徴とする[13]に記載の画像処理プログラム。
[14] The image processing program according to [13], wherein the pixel value conversion means determines the multiplier according to a value obtained by interpolation processing.

[15] 前記画素対応手段は、周囲画素の一部と前記部分画素を関係付け、該関係付けられた画素の面積を重み係数として、画素値を部分画素に対応付ける
ことを特徴とする[11]に記載の画像処理プログラム。
[15] The pixel correspondence unit associates a part of surrounding pixels with the partial pixel, and associates a pixel value with the partial pixel using the area of the associated pixel as a weighting factor. [11] The image processing program described in 1.

[16] コンピュータを、
対象画素の拡大処理による画素値を周囲画素の画素値に応じて算出する拡大画素値算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記対象画素の補間処理を行う補間手段と、
前記補間手段によって行われた補間処理の結果及び前記平均値算出手段によって算出された平均値を用いて、前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値に乗ずる乗数を求める乗数算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値、前記平均値算出手段によって算出された平均値及び前記乗数算出手段によって算出された乗数に応じて、前記対象画素の拡大処理を行う拡大処理手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
[16]
An enlarged pixel value calculating means for calculating a pixel value obtained by enlarging the target pixel according to a pixel value of surrounding pixels;
Average value calculating means for calculating an average value of pixel values calculated by the enlarged pixel value calculating means;
Interpolation means for performing interpolation processing of the target pixel;
A multiplier calculating means for obtaining a multiplier for multiplying the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculating means using a result of the interpolation processing performed by the interpolation means and an average value calculated by the average value calculating means;
As an enlargement processing means for performing enlargement processing of the target pixel according to the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculation means, the average value calculated by the average value calculation means, and the multiplier calculated by the multiplier calculation means An image processing program characterized by causing it to function.

[17] コンピュータを、
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値についての関数近似を行い、画素値を該対象画素内の位置に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられ画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
[17]
Pixel correspondence means for performing a function approximation on the pixel values of surrounding pixels located around the target pixel and associating the pixel value with a position in the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value associated with the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing program for causing a pixel value set by the pixel value setting means to function as a pixel value conversion means for converting the pixel value according to the pixel values of surrounding pixels after the enlargement process.

[18] 前記画素値設定手段は、拡大処理後の画素値の平均値を対象画素の画素値にし、乗数を乗ずることによって、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する
ことを特徴とする[17]に記載の画像処理プログラム。
[18] The pixel value setting means sets the pixel value of the target pixel after the enlargement process by setting the average value of the pixel values after the enlargement process to the pixel value of the target pixel and multiplying by a multiplier. The image processing program according to [17].

本発明にかかる画像処理システム及び画像処理プログラムによれば、本構成を有していない場合に比較して、拡大画像に高い周波数の信号を付加することによって、エッジ部分のように特徴が明確ではない領域に対しても、より自然な拡大画像を生成することができる。   According to the image processing system and the image processing program according to the present invention, by adding a signal having a high frequency to the enlarged image as compared with the case where the present configuration is not provided, the features such as the edge portion are not clear. A more natural enlarged image can be generated even for a region that is not present.

<1.概要>
本実施の形態は、画像の拡大処理を行う画像処理技術に関するものである。
以下、図面に基づき本発明を実現するにあたっての好適な各種の実施の形態を説明する。
まず、本実施の形態の概念を説明する。なお、この説明は、請求項記載の発明を直接説明するものではなく、あくまでも本実施の形態の概念の説明に限定したものである。
<1. Overview>
The present embodiment relates to an image processing technique for performing image enlargement processing.
In the following, various preferred embodiments for realizing the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the concept of the present embodiment will be described. This description does not directly describe the invention described in the claims, but is limited to the description of the concept of the present embodiment.

本実施の形態は、画像のフラクタル性を利用した高周波数信号生成を行うものである。本実施の形態では、一つの画素を矩形の面積をもつ領域として捉える。入力画像の1画素を図1(A)に示すように一つの矩形(画素11)として考える。
拡大時には、前記の1つの画素が複数(1以上)の画素に分割されると考える。例えば、縦横に2倍拡大する場合には、1つの画素が、縦2画素、横2画素の4つの画素に分割されると考えればよい。図1(B)は、拡大前の1画素(画素12)の境界を太線で表し、拡大後の4画素(画素121、122、123、124)の境界を細線で表したものである。
このように拡大を行うときには、1つの画素が複数の画素に分割される。
拡大前には、1つの画素の中は、あくまでも1つの画素であるので、全て同じ画素値に塗りつぶされていたと考えることができる。拡大後は、複数の画素となるため、複数の画素値で塗りつぶすことになる。
In the present embodiment, high-frequency signal generation using the fractal nature of an image is performed. In this embodiment, one pixel is regarded as a region having a rectangular area. One pixel of the input image is considered as one rectangle (pixel 11) as shown in FIG.
At the time of enlarging, the one pixel is considered to be divided into a plurality (one or more) of pixels. For example, in the case of enlarging twice vertically and horizontally, it can be considered that one pixel is divided into four pixels of 2 pixels vertically and 2 pixels horizontally. In FIG. 1B, the boundary of one pixel (pixel 12) before enlargement is represented by a thick line, and the boundary of four pixels (pixels 121, 122, 123, and 124) after enlargement is represented by a thin line.
When enlarging in this way, one pixel is divided into a plurality of pixels.
Before the enlargement, since one pixel is only one pixel, it can be considered that all the pixels are filled with the same pixel value. After enlarging, the pixel becomes a plurality of pixels, so that it is filled with a plurality of pixel values.

このとき、拡大後の個々の画素をどのような画素値で塗りつぶすかが問題となる。
背景技術では、明確なエッジ方向等の情報が無い場合には、周囲画素の値を利用して、基本的には標本化定理に基づいた画素値決定を行う。
前記のように、拡大を、「画素領域の分割」として考える場合、標本化定理に基づいて画素値を決定すると、拡大前と、拡大後の画像の持つ周波数情報に違いが生じることは無い。
さらに、前記のように分割した画素を、入力画像の画素サイズに戻すことによって、実際の拡大が行われる。図1(B)を拡大した画素を図1(C)に示す。つまり、図1(B)に示す画素12を拡大して図1(C)に示す画素13にすることとは、画素12を分割している4画素(画素121、122、123、124)を、拡大して画素12と同じ大きさにした4画素(画素131、132、133、134)にすることである。
At this time, there is a problem as to what pixel value is used to fill each enlarged pixel.
In the background art, when there is no clear information such as the edge direction, pixel values are determined based on the sampling theorem using values of surrounding pixels.
As described above, when enlarging is considered as “division of a pixel region”, if the pixel value is determined based on the sampling theorem, there is no difference between the frequency information of the image before and after enlarging.
Furthermore, actual enlargement is performed by returning the pixels divided as described above to the pixel size of the input image. A pixel obtained by enlarging FIG. 1B is shown in FIG. That is, enlarging the pixel 12 shown in FIG. 1B to the pixel 13 shown in FIG. 1C means that the four pixels (pixels 121, 122, 123, and 124) dividing the pixel 12 are changed. 4 pixels (pixels 131, 132, 133, and 134) that are enlarged and have the same size as the pixel 12.

前記のように画素の拡大を行う前は、「拡大前と、拡大後の画像の持つ周波数情報に違いが生じることは無い。」のであるから、拡大を行うことによって、最終的な拡大画像の持つ周波数情報には、高周波数の情報が欠落することになる。2倍の拡大であれば、最終的な拡大画像は、上位半分の周波数情報は全く持たないことになる。
前記の理由により、「ボケ」や、「テクスチャの欠落」といった現象が発生することになる。
Before the pixel is enlarged as described above, “there is no difference between the frequency information of the image before enlargement and the image after enlargement”. High frequency information is missing from the frequency information. If the magnification is doubled, the final magnified image does not have the upper half frequency information at all.
For the above reasons, phenomena such as “blurring” and “missing texture” occur.

本実施の形態では、次の処理を行うことによって、「ボケ」や、「テクスチャの欠落」といった現象を抑圧する。
拡大前の1画素内を一つの画素値で塗りつぶすことによって、前記の問題点が生じている。そこで、拡大前の1画素を複数の画素値で塗ればよいことになる。
この複数の画素値は、拡大前の1画素の周囲画素ブロックを用いて発生させる。
なお、フラクタルを利用した拡大のように、似ている周囲画素ブロックを探すことは行わない。周囲画素ブロックは、入力画像を処理し終えるまでは固定とする。対象となる領域が1画素のみであるため、対象となる領域の特徴量を決定することが不可能であるためである。また、似ている周囲画素ブロックを探索する負荷をなくすためである。
また、単純に周囲画素ブロックの画素値で置換してしまうと、画素値の連続性が失われてしまう。そのため、ある程度の連続性を保つために補正を行う。
In the present embodiment, the following processing is performed to suppress phenomena such as “blur” and “texture loss”.
The above-mentioned problem is caused by painting one pixel before enlargement with one pixel value. Therefore, one pixel before enlargement may be painted with a plurality of pixel values.
The plurality of pixel values are generated using surrounding pixel blocks of one pixel before enlargement.
Note that similar surrounding pixel blocks are not searched as in the case of enlargement using a fractal. The surrounding pixel block is fixed until the input image is processed. This is because it is impossible to determine the feature amount of the target region because the target region is only one pixel. Another reason is to eliminate the load of searching for similar surrounding pixel blocks.
In addition, if the pixel values of the surrounding pixel blocks are simply replaced, the continuity of the pixel values is lost. Therefore, correction is performed to maintain a certain degree of continuity.

以下、1次元信号を例に採って、前記考え方を説明する。ただし、画像の拡大処理であるので、実際は2次元に対する処理を必要とするが、ここでは、理解を容易にするために説明を簡略化して1次元での処理を例示する。
まず、図2(A)に示すように、1次元に5画素(画素21〜画素25)が並んでいるとする。ここでは、中心の画素(画素23)を5倍拡大するとする。
背景技術、例えば線形補間手法で拡大を行う場合、対象画素の拡大結果は、図2(B)となる。つまり、5倍拡大するので、画素23は画素2301〜画素2305の5つの画素に分割され、線形補間を行っているので、画素2301、画素2302は、画素22の画素値に影響され、画素2304、画素2305は、画素24の画素値に影響されている。したがって、図2(B)に示されるように、拡大後の画像は比較的滑らかな画像となる。
しかし、拡大前の画像は図2(A)に示されるように、凸凹の多い画像である。そこで、本実施の形態は、このような凸凹をできるだけ再現しながら拡大を行うものである
Hereinafter, the above concept will be described by taking a one-dimensional signal as an example. However, since it is an image enlargement process, a process for two dimensions is actually required, but here, in order to facilitate understanding, the description is simplified to illustrate a one-dimensional process.
First, as shown in FIG. 2A, it is assumed that five pixels (pixels 21 to 25) are arranged in one dimension. Here, it is assumed that the center pixel (pixel 23) is enlarged five times.
When enlargement is performed using a background technique, for example, a linear interpolation method, the enlargement result of the target pixel is shown in FIG. In other words, since the pixel 23 is enlarged five times, the pixel 23 is divided into five pixels 2301 to 2305 and linear interpolation is performed. Therefore, the pixel 2301 and the pixel 2302 are affected by the pixel value of the pixel 22, and the pixel 2304 The pixel 2305 is influenced by the pixel value of the pixel 24. Therefore, as shown in FIG. 2B, the enlarged image becomes a relatively smooth image.
However, the image before enlargement is an image with many irregularities, as shown in FIG. Therefore, in the present embodiment, enlargement is performed while reproducing such unevenness as much as possible.

そのために、本実施の形態では、拡大前の周囲5画素を、対象画素内に縮小してはめ込む。なお、例えばこの例では周囲5画素であるが、周囲画素領域は限定していない。
図3(A)は、図2(A)と同様に、拡大前の5つの画素の画素値を示しており、対象画素を画素23とする。
図3(B)は、対象画素(画素23)の周囲5画素(画素21、22、23、24、25)を1画素幅に縮小したことを示している。つまり、画素211の画素値は画素21の画素値であり、画素221の画素値は画素22の画素値であり、画素231の画素値は画素23の画素値であり、画素241の画素値は画素24の画素値であり、画素251の画素値は画素25の画素値である。
図3(C)は、図3(B)の画素を図3(A)の対象画素である画素23の位置にはめ込んだものである。ただし、このままでは、はめ込んだ画素の画素値と、対象画素(画素23)の周囲画素(例えば、画素22、24)の画素値との連続性が保たれず、劣化した画像になる。
Therefore, in the present embodiment, the surrounding five pixels before enlargement are reduced and fitted into the target pixel. For example, in this example, there are five surrounding pixels, but the surrounding pixel region is not limited.
3A shows the pixel values of the five pixels before enlargement, and the target pixel is the pixel 23, as in FIG.
FIG. 3B shows that five pixels (pixels 21, 22, 23, 24, and 25) around the target pixel (pixel 23) are reduced to one pixel width. That is, the pixel value of the pixel 211 is the pixel value of the pixel 21, the pixel value of the pixel 221 is the pixel value of the pixel 22, the pixel value of the pixel 231 is the pixel value of the pixel 23, and the pixel value of the pixel 241 is This is the pixel value of the pixel 24, and the pixel value of the pixel 251 is the pixel value of the pixel 25.
FIG. 3C is obtained by fitting the pixel of FIG. 3B into the position of the pixel 23 which is the target pixel of FIG. However, in this state, the continuity between the pixel value of the inserted pixel and the pixel values of the surrounding pixels (for example, the pixels 22 and 24) of the target pixel (pixel 23) is not maintained, resulting in a deteriorated image.

連続性を確保するために、まず、はめ込んだ画素(画素212〜画素252)の画素値の平均値と、対象画素(画素23)の画素値をあわせる。つまり、対象画素(画素23)の画素値と拡大処理後の対象画素に対応する画素(画素212〜画素252)の画素値とが等しくなるように変換する。図4(D)は、この様子を示したものであり、画素213〜画素253の画素値の平均値が、画素23の画素値と等しい状態である。   In order to ensure continuity, first, the average value of the pixel values of the inserted pixels (pixel 212 to pixel 252) and the pixel value of the target pixel (pixel 23) are matched. That is, conversion is performed so that the pixel value of the target pixel (pixel 23) is equal to the pixel value of the pixels (pixel 212 to pixel 252) corresponding to the target pixel after the enlargement process. FIG. 4D shows this state, and the average value of the pixel values of the pixels 213 to 253 is equal to the pixel value of the pixel 23.

次に、はめ込んだ画素の画素値を、画素値の平均値が変化しないように、対象画素の画素値を中心として、a倍する。つまり、5画素個々に、対象画素の画素値との差分をa倍する。図4(E)は、この処理の様子を示したものであり、画素214〜画素254の画素値の平均値が、画素23の画素値と等しい状態であり、かつ、画素214〜画素254の画素値をa倍する処理を示している。図4(F)は、実際に、個々の5画素に対して、a倍した後の状態を示している。
倍率aは、連続性の高い補間手法(例えば、線形補間)で作成した画素値と、a倍した後の画素値との2乗誤差が最小となるように定める。
このようにすることによって、凸凹を保存し、さらに、連続性の高い拡大画像を得ることができる(図4(F)参照)。この凸凹が、拡大画像の質感を向上させる要因となる。
Next, the pixel value of the inserted pixel is multiplied by a around the pixel value of the target pixel so that the average value of the pixel values does not change. That is, the difference from the pixel value of the target pixel is multiplied by a for each of the five pixels. FIG. 4E shows the state of this processing. The average value of the pixel values of the pixel 214 to the pixel 254 is equal to the pixel value of the pixel 23, and the pixel 214 to the pixel 254 have the same value. The process of multiplying the pixel value by a is shown. FIG. 4F actually shows a state after multiplying each of the five pixels by a.
The magnification a is determined so that a square error between a pixel value created by a highly continuous interpolation method (for example, linear interpolation) and a pixel value multiplied by a is minimized.
By doing so, unevenness can be preserved, and an enlarged image with high continuity can be obtained (see FIG. 4F). This unevenness becomes a factor that improves the texture of the enlarged image.

<2.第1の実施の形態>
図5は、第1の実施の形態の概念的なモジュール構成図を示している。
なお、モジュールとは、一般的に論理的に分離可能なソフトウェア、ハードウェア等の部品を指す。したがって、本実施の形態におけるモジュールはプログラムにおけるモジュールのことだけでなく、ハードウェア構成におけるモジュールも指す。それゆえ、本実施の形態は、プログラム、システム及び方法の説明をも兼ねている。また、モジュールは機能にほぼ一対一に対応しているが、実装においては、1モジュールを1プログラムで構成してもよいし、複数モジュールを1プログラムで構成してもよく、逆に1モジュールを複数プログラムで構成してもよい。また、複数モジュールは1コンピュータによって実行されてもよいし、分散又は並列環境におけるコンピュータによって1モジュールが複数コンピュータで実行されてもよい。なお、1つのモジュールに他のモジュールが含まれていてもよい。また、以下、「接続」とは物理的な接続の他、論理的な接続(データの授受、指示等)を含まれむ。
また、システムとは、複数のコンピュータ、ハードウェア、装置等がネットワーク等の通信手段で接続されて構成されるほか、1つのコンピュータ、ハードウェア、装置等によって実現される場合も含まれる。
<2. First Embodiment>
FIG. 5 shows a conceptual module configuration diagram of the first embodiment.
The module generally refers to a component such as software or hardware that can be logically separated. Therefore, the module in the present embodiment indicates not only a module in a program but also a module in a hardware configuration. Therefore, the present embodiment also serves as an explanation of a program, a system, and a method. In addition, the modules correspond almost one-to-one with the functions. However, in mounting, one module may be composed of one program, or a plurality of modules may be composed of one program. A plurality of programs may be used. The plurality of modules may be executed by one computer, or one module may be executed by a plurality of computers in a distributed or parallel environment. Note that one module may include other modules. In the following, “connection” includes not only physical connection but also logical connection (data exchange, instruction, etc.).
The system includes a configuration in which a plurality of computers, hardware, devices, and the like are connected by communication means such as a network, and also includes a case where the system is realized by a single computer, hardware, devices, and the like.

第1の実施の形態は、図5に示すように、画素置換モジュール51、画素値投影モジュール52、連続化処理モジュール53を有している。画素置換モジュール51は画素値投影モジュール52と接続されており、画素値投影モジュール52は画素置換モジュール51、連続化処理モジュール53と接続されており、連続化処理モジュール53は画素値投影モジュール52と接続されている。入力画像は、画素置換モジュール51で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、連続化処理モジュール53から出力される。   As shown in FIG. 5, the first embodiment includes a pixel replacement module 51, a pixel value projection module 52, and a continuation processing module 53. The pixel replacement module 51 is connected to the pixel value projection module 52, the pixel value projection module 52 is connected to the pixel replacement module 51 and the continuation processing module 53, and the continuation processing module 53 is connected to the pixel value projection module 52. It is connected. The input image is processed by the pixel replacement module 51, and the enlarged image that is the final output image is output from the continuation processing module 53.

入力された画像をラスタスキャン順に処理する。そして、入力された画像内の画素を拡大処理する(拡大処理する画素はラスタスキャン順に次々変わる)。
図6(A)に示すように、対象画素(対象画素60)の周囲に周囲画素領域(周囲画素61、62、63、64、65、66、67、68、60)を設定する。周囲画素領域と対象画素との相対位置は固定とする。つまり、対象画素に応じて、周囲画素を変更することはしない。
周囲画素領域内には複数の画素が含まれているため、高い周波数成分を持った画像領域であることが予想できる。また、対象画素と周囲画素領域の距離が近ければ、周囲画素領域の画像形状と、拡大後の対象画素の画像形状が似ていることが期待される。そこで、周囲画素領域の画素値で対象画素内の画素値を置換する。
周囲画素領域のサイズを3×3として以下例示する。
Input images are processed in raster scan order. Then, the pixels in the input image are enlarged (the pixels to be enlarged change one after another in the raster scan order).
As shown in FIG. 6A, surrounding pixel regions (surrounding pixels 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 60) are set around the target pixel (target pixel 60). The relative position between the surrounding pixel area and the target pixel is fixed. That is, the surrounding pixels are not changed according to the target pixel.
Since a plurality of pixels are included in the surrounding pixel region, it can be expected that the image region has a high frequency component. Further, if the distance between the target pixel and the surrounding pixel area is short, it is expected that the image shape of the surrounding pixel area is similar to the image shape of the enlarged target pixel. Therefore, the pixel value in the target pixel is replaced with the pixel value in the surrounding pixel region.
The size of the surrounding pixel area will be exemplified below as 3 × 3.

画素置換モジュール51では、対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値をその対象画素を分割した区画に対応付ける。つまり、対象画素の1画素を3×3画素の9区画に周囲画素の画素値で塗りつぶすことを行う。このときの画素値は周囲画素領域の画素値をそのまま使う。図6(B)は、図6(A)に示す対象画素60に対して、画素置換モジュール51による処理を施したものである。つまり、図6(B)に示す対象画素601は9つの区画に分かれており、それぞれの値は、図6(A)に示す周囲画素61、62、63、64、60、65、66、67、68の画素値である。   In the pixel replacement module 51, the pixel values of the surrounding pixels located around the target pixel are associated with the division into which the target pixel is divided. That is, one pixel of the target pixel is filled with 9 pixel areas of 3 × 3 pixels with pixel values of surrounding pixels. At this time, the pixel value in the surrounding pixel area is used as it is. FIG. 6B shows the target pixel 60 shown in FIG. 6A processed by the pixel replacement module 51. That is, the target pixel 601 shown in FIG. 6B is divided into nine sections, and the respective values are the surrounding pixels 61, 62, 63, 64, 60, 65, 66, and 67 shown in FIG. , 68 pixel values.

画素値投影モジュール52では、画素置換モジュール51によって対応付けられた区画の画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する。つまり、最終的な画素値分割となるように画素値の投影処理を行う。例えば、最終的に縦横2倍拡大を行う場合には、対象画素を縦横2×2の画素値に分割することになる。図7に示すような破線の縦線71、横線72による分割を行って、対象画素(対象画素601)を2×2の画素に分割することになる。拡大処理後の、各画素の画素値は、破線の中の画素値の面積に応じて、投影法で定めればよい。   In the pixel value projection module 52, the pixel value of the target pixel after the enlargement process is set according to the pixel value of the section associated by the pixel replacement module 51 and the magnification of the enlargement process. That is, pixel value projection processing is performed so as to achieve final pixel value division. For example, in the event that the enlargement is performed twice in the vertical and horizontal directions, the target pixel is divided into vertical and horizontal pixel values of 2 × 2. The target pixel (target pixel 601) is divided into 2 × 2 pixels by performing division by the broken vertical lines 71 and horizontal lines 72 as shown in FIG. The pixel value of each pixel after the enlargement process may be determined by a projection method according to the area of the pixel value in the broken line.

連続化処理モジュール53では、画素置換モジュール51によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する。つまり、投影後の画素値が、拡大後の周囲の画素値と連続性を持つように、画素値の変換を行う。ここでは、以下の条件を満たすような拡大画素値を採用する。
・対象画像の画素値と、拡大処理後の画素値の平均値が等しい。
・線形補間法を用いて、拡大画像を作成した場合の拡大画像と、投影後の拡大画像との2乗誤差が小さい。
The continuation processing module 53 converts the pixel values set by the pixel replacement module 51 according to the pixel values of the surrounding pixels after the enlargement processing. That is, the pixel value is converted so that the pixel value after projection has continuity with the surrounding pixel values after enlargement. Here, an enlarged pixel value that satisfies the following condition is adopted.
-The pixel value of the target image is equal to the average value of the pixel values after the enlargement process.
A square error between the enlarged image when the enlarged image is created using the linear interpolation method and the enlarged image after projection is small.

図5に示した実施の形態について、より具体的に数値計算を用いた説明を行う。
周囲画素領域の画素値をS1〜Snとする。周囲画素領域内の画素に1〜nの番号を付与する。対象画素の画素値をS0とする。
最終的な拡大画像の画素値をX1〜Xmとする。最終的な拡大画像の画素に1〜mの番号を付与する。
周囲画素領域に、S1〜Snの画素の全体が含まれていなくてもよい。例えば、周囲画素領域81を、図8に示すように3×3の画素領域の一部としてもよい。つまり、周囲画素領域81は、周囲画素61〜周囲画素68の一部分と対象画素60を有している。
The embodiment shown in FIG. 5 will be described more specifically using numerical calculation.
The pixel values in the surrounding pixel area are S1 to Sn. Numbers 1 to n are assigned to the pixels in the surrounding pixel area. The pixel value of the target pixel is S0.
The pixel values of the final enlarged image are X1 to Xm. Numbers 1 to m are assigned to the pixels of the final enlarged image.
The surrounding pixel region may not include the entire pixels S1 to Sn. For example, the surrounding pixel area 81 may be a part of a 3 × 3 pixel area as shown in FIG. That is, the surrounding pixel region 81 has a part of the surrounding pixels 61 to 68 and the target pixel 60.

次に、画素値X1〜Xmの算出方法を示す。
X1〜Xmは、S0〜Snを投影して作成する。
Xiの中に、Sjの面積割合Wij(重み係数)が入っているとする。Xiは、Sjを(1)式の投影式で変換して作成する。

Figure 2008263465
なお、(1)式内のaとbは、各対象画素毎に決定される定数である。 Next, a method for calculating the pixel values X1 to Xm will be described.
X1 to Xm are created by projecting S0 to Sn.
It is assumed that the area ratio Wij (weight coefficient) of Sj is included in Xi. Xi is created by converting Sj using the projection formula (1).
Figure 2008263465
Note that a and b in the equation (1) are constants determined for each target pixel.

ここで、(2)式とすることによって、(1)式を(3)式のように単純に記載することができる。

Figure 2008263465
Figure 2008263465
Here, by using the expression (2), the expression (1) can be simply described as the expression (3).
Figure 2008263465
Figure 2008263465

次に、aとbを決定するため、次の制約をおく。
まず、対象画素の画素値と、X1〜Xmの平均値が一致しているという条件((4)式)を与える。

Figure 2008263465
(4)式より、(5)式のようになる。
Figure 2008263465
ここで、(6)式とすると、bは(7)式のようになる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
したがって、(3)式は、(8)式のようになる。つまり、最終的に求める拡大画像の画素値Xiは、(8)式で求められることになる。
Figure 2008263465
Next, in order to determine a and b, the following restrictions are placed.
First, a condition (equation (4)) is given that the pixel value of the target pixel matches the average value of X1 to Xm.
Figure 2008263465
From equation (4), equation (5) is obtained.
Figure 2008263465
Here, if it is set as (6) Formula, b will become like (7) Formula.
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Therefore, the equation (3) becomes the equation (8). That is, the pixel value Xi of the enlarged image that is finally obtained is obtained by Expression (8).
Figure 2008263465

次にaを算出する。
まず、補間処理の一種である線形補間法(あるいはキュービックコンボリューション法など)を用いて、X1〜Xmと同じ位置にある画素の画素値を算出する。この画素値を、Y1〜Ymとする。
本実施の形態では、XiとYiの画素値の差ができるだけ小さくなるような定数aを設定する。すなわち、(9)式のようになる。

Figure 2008263465
このようなaは、(10)式で与えることができる。
Figure 2008263465
まとめると、(2)式でPiを求め、(6)式でμを求め、別途Yiを求めておき、さらに、(10)式でaを求め、最終的に、(8)式でXiを求めればよい。
これに即したブロック構成は図9のようになる。図9に示すものは、Pi算出モジュール91、μ算出モジュール92、a算出モジュール93、Xi算出モジュール94、Yi算出モジュール95を有しており、Pi算出モジュール91は、μ算出モジュール92と接続されている。μ算出モジュール92は、Pi算出モジュール91、a算出モジュール93と接続されている。a算出モジュール93は、μ算出モジュール92、Xi算出モジュール94、Yi算出モジュール95と接続されており、Xi算出モジュール94はa算出モジュール93と接続されており、Yi算出モジュール95はa算出モジュール93と接続されている。入力画像は、Pi算出モジュール91、Yi算出モジュール95で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、Xi算出モジュール94から出力される。
すなわち、Pi算出モジュール91は、(2)式でPiを求めることによって、対象画素の拡大処理による画素値を周囲画素の画素値に応じて算出する。μ算出モジュール92は、(6)式でμを求めることによって、Pi算出モジュール91によって算出された画素値の平均値を算出する。Yi算出モジュール95は、補間処理によってYiを求める。a算出モジュール93は、(10)式でaを求めることによって、Yi算出モジュール95によって行われた補間処理の結果及びμ算出モジュール92によって算出された平均値を用いて、Pi算出モジュール91によって算出された画素値に乗ずる乗数を求める。Xi算出モジュール94は、(8)式でXiを求めることによって、Pi算出モジュール91によって算出された画素値、μ算出モジュール92によって算出された平均値及びa算出モジュール93によって算出された乗数に応じて、対象画素の拡大処理を行う。 Next, a is calculated.
First, using a linear interpolation method (or cubic convolution method or the like) which is a kind of interpolation processing, pixel values of pixels located at the same positions as X1 to Xm are calculated. These pixel values are Y1 to Ym.
In the present embodiment, a constant a is set such that the difference between the pixel values of Xi and Yi is as small as possible. That is, equation (9) is obtained.
Figure 2008263465
Such a can be given by equation (10).
Figure 2008263465
In summary, Pi is obtained from equation (2), μ is obtained from equation (6), Yi is separately obtained, a is obtained from equation (10), and finally Xi is obtained from equation (8). Find it.
A block configuration corresponding to this is as shown in FIG. 9 includes a Pi calculation module 91, a μ calculation module 92, an a calculation module 93, an Xi calculation module 94, and a Yi calculation module 95. The Pi calculation module 91 is connected to the μ calculation module 92. ing. The μ calculation module 92 is connected to the Pi calculation module 91 and the a calculation module 93. The a calculation module 93 is connected to the μ calculation module 92, the Xi calculation module 94, and the Yi calculation module 95. The Xi calculation module 94 is connected to the a calculation module 93, and the Yi calculation module 95 is connected to the a calculation module 93. Connected with. The input image is processed by the Pi calculation module 91 and the Yi calculation module 95, and the enlarged image that is the final output image is output from the Xi calculation module 94.
In other words, the Pi calculation module 91 calculates Pi according to the pixel values of the surrounding pixels by obtaining Pi in Expression (2), thereby calculating the pixel value based on the target pixel enlargement process. The μ calculation module 92 calculates an average value of the pixel values calculated by the Pi calculation module 91 by obtaining μ by the equation (6). The Yi calculation module 95 obtains Yi by interpolation processing. The a calculation module 93 calculates the Pi by the Pi calculation module 91 using the result of the interpolation process performed by the Yi calculation module 95 and the average value calculated by the μ calculation module 92 by obtaining a in Expression (10). A multiplier for multiplying the obtained pixel value is obtained. The Xi calculation module 94 obtains Xi according to the equation (8), thereby depending on the pixel value calculated by the Pi calculation module 91, the average value calculated by the μ calculation module 92, and the multiplier calculated by the a calculation module 93. The target pixel is enlarged.

以上のような算出経路になるが、実際には、Sjの値から、直接Pi−μの値を算出できるように、Pi−μとSjとの関係を予め計算しておけばよい。これらの関係は1次式の関係となる。
例えば、図10に示すように、Pi−μを直接算出してもよい。図10に示すものは、Pi−μ算出モジュール101は、a算出モジュール93と接続されており、a算出モジュール93は、Pi−μ算出モジュール101、Xi算出モジュール94、Yi算出モジュール95と接続されており、Xi算出モジュール94はa算出モジュール93と接続されており、Yi算出モジュール95はa算出モジュール93と接続されている。入力画像は、Pi−μ算出モジュール101、Yi算出モジュール95で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、Xi算出モジュール94から出力される。なお、同種のモジュールには同一符号を付し重複した説明を省略する。
あるいは、図11に示すようにすることも可能である。図11に示すものは、(54)式算出モジュール111、(55)式算出モジュール112、(10)式算出モジュール113、Xi算出モジュール114を有している。(54)式算出モジュール111は、(10)式算出モジュール113と接続されており、(55)式算出モジュール112は(10)式算出モジュール113と接続されており、(10)式算出モジュール113は(54)式算出モジュール111、(55)式算出モジュール112、Xi算出モジュール114と接続されており、Xi算出モジュール114は(10)式算出モジュール113と接続されている。入力画像は、(54)式算出モジュール111、(55)式算出モジュール112で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、Xi算出モジュール114から出力される。
つまり、(10)式の右辺の分子である(54)式、(10)式の右辺の分母である(55)式は、Sjの2次式として、予め計算式を算出しておけばよいので、(54)式算出モジュール111、(55)式算出モジュール112のモジュールを用いればよい。

Figure 2008263465
Figure 2008263465
Although the calculation path is as described above, in practice, the relationship between Pi-μ and Sj may be calculated in advance so that the value of Pi-μ can be directly calculated from the value of Sj. These relationships are linear equations.
For example, Pi-μ may be directly calculated as shown in FIG. In FIG. 10, the Pi-μ calculation module 101 is connected to the a calculation module 93, and the a calculation module 93 is connected to the Pi-μ calculation module 101, the Xi calculation module 94, and the Yi calculation module 95. The Xi calculation module 94 is connected to the a calculation module 93, and the Yi calculation module 95 is connected to the a calculation module 93. The input image is processed by the Pi-μ calculation module 101 and the Yi calculation module 95, and the enlarged image that is the final output image is output from the Xi calculation module 94. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same kind of module, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
Alternatively, as shown in FIG. 11 includes an expression calculation module 111, an expression calculation module 112, an expression calculation module 113, an expression calculation module 113, and an Xi calculation module 114. The (54) formula calculation module 111 is connected to the (10) formula calculation module 113, the (55) formula calculation module 112 is connected to the (10) formula calculation module 113, and the (10) formula calculation module 113. Is connected to the expression calculation module 111, the expression calculation module 112, and the Xi calculation module 114. The Xi calculation module 114 is connected to the expression calculation module 113. The input image is processed by the formula (54) calculation module 111 and the formula (55) calculation module 112, and the enlarged image that is the final output image is output from the Xi calculation module 114.
In other words, the equation (54), which is the numerator on the right side of the equation (10), and the equation (55), which is the denominator on the right side of the equation (10), may be calculated in advance as a secondary equation of Sj Therefore, the modules of the formula calculation module 111 and the formula calculation module 112 may be used.
Figure 2008263465
Figure 2008263465

ここで、具体的な数値例を示す。
周囲画素領域を3×3として、対象画素を2倍拡大するとする。Yiは線形補間で作成するとする。3×3の画素値を図12に示すようにする。
出力拡大画像の画素値を図13に示すようにする。すなわち、図12で示した対象画素であるS0が、X1〜X4の画素に拡大される場合である。
この場合にX1〜X4を、S0〜S8で表すようにする。
まず、(11)式を求め、(12)式であり、(13)式を求める。

Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
(11)〜(13)式より、(14)〜(17)式のようになる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
(15)式に示すように、Pi−μを直接Sjから算出することが可能である。
また、前記の式を(10)式に代入すれば、(10)式の右辺の分子((54)式)、分母((55)式)はそれぞれ、S0〜S8の2次式として表すことができる。 Here, a specific numerical example is shown.
Assume that the surrounding pixel region is 3 × 3 and the target pixel is enlarged twice. Yi is assumed to be created by linear interpolation. The 3 × 3 pixel value is as shown in FIG.
The pixel value of the output enlarged image is as shown in FIG. That is, this is a case where the target pixel S0 shown in FIG. 12 is enlarged to the pixels X1 to X4.
In this case, X1 to X4 are represented by S0 to S8.
First, Equation (11) is obtained, which is Equation (12), and Equation (13) is obtained.
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
From equations (11) to (13), equations (14) to (17) are obtained.
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
As shown in the equation (15), Pi-μ can be directly calculated from Sj.
Also, if the above equation is substituted into equation (10), the numerator ((54) equation) and denominator ((55)) on the right side of equation (10) are expressed as secondary equations of S0 to S8, respectively. Can do.

別の数値計算例を示す。
周囲画素領域を3×3の画素ブロックの一部とすることも可能である。図14の太線を周囲画素領域とする。つまり、対象画素をS0とし、周囲画素領域には、S0の全部、S1〜S4の1/2、S5〜S8の1/4が含まれている。
このとき、(18)式のようになる。

Figure 2008263465
さらに、(19)〜(21)式のようになる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
他の値は、前述の数値計算例と同じである。 Another numerical calculation example is shown.
It is also possible to make the surrounding pixel area part of a 3 × 3 pixel block. The thick line in FIG. 14 is the surrounding pixel area. That is, the target pixel is S0, and the surrounding pixel area includes all of S0, 1/2 of S1 to S4, and 1/4 of S5 to S8.
At this time, equation (18) is obtained.
Figure 2008263465
Furthermore, it becomes like (19)-(21) Formula.
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Other values are the same as those in the above numerical calculation example.

<3.第2の実施の形態>
第1の実施の形態では、周囲画素領域の画素値をそのまま対象画素内に入れたが、第2の実施の形態では、周囲画素領域を、一旦関数近似する。
関数近似を行うことによって、周囲画素領域の画素数が、拡大後の画素数と比較して少ない場合でも、良好に補間された拡大画像を生成することができる。
また、周囲画素領域の凸凹が大きいときは、関数近似時にその凸凹を緩和することができる。
さらに、関数を適切に定めることによって、演算量を削減できる。
<3. Second Embodiment>
In the first embodiment, the pixel value of the surrounding pixel area is directly included in the target pixel. However, in the second embodiment, the surrounding pixel area is temporarily approximated by a function.
By performing function approximation, it is possible to generate a well-interpolated enlarged image even when the number of pixels in the surrounding pixel region is smaller than the number of pixels after enlargement.
Further, when the unevenness of the surrounding pixel area is large, the unevenness can be reduced at the time of function approximation.
Furthermore, the calculation amount can be reduced by appropriately determining the function.

第2の実施の形態は、図15に示すように、関数近似モジュール151、関数縮小モジュール152、拡大画素値作成モジュール153を有している。関数近似モジュール151は関数縮小モジュール152と接続されており、関数縮小モジュール152は関数近似モジュール151、拡大画素値作成モジュール153と接続されており、拡大画素値作成モジュール153は関数縮小モジュール152と接続されている。入力画像は、関数近似モジュール151で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、拡大画素値作成モジュール153から出力される。   As shown in FIG. 15, the second embodiment includes a function approximating module 151, a function reducing module 152, and an enlarged pixel value creating module 153. The function approximating module 151 is connected to the function reducing module 152, the function reducing module 152 is connected to the function approximating module 151 and the enlarged pixel value creating module 153, and the enlarged pixel value creating module 153 is connected to the function reducing module 152. Has been. The input image is processed by the function approximation module 151, and an enlarged image that is a final output image is output from the enlarged pixel value creation module 153.

まず、関数近似モジュール151では、対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値についての関数近似を行い、画素値をその対象画素内の位置に対応付ける。つまり、対象画素の周囲に位置する周囲画素領域内の画素の画素値から、周囲画素領域を関数近似する。例えば、2次曲面で近似する。
次に、関数縮小モジュール152では、関数近似モジュール151によって対応付けられた画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する。つまり、関数を縮小して、対象画素内にはまるようにする。また、関数の出力値をα倍し、かつCでシフトして、第1の実施の形態と同様に、拡大後の画素値の平均値が対象画素と同じで、かつ、周囲画素とできるだけ連続的に接続するようにする。
また、関数縮小モジュール152は、拡大処理後の画素値の平均値を対象画素の画素値にし、乗数を乗ずることによって、拡大処理後である対象画素の画素値を設定するようにしてもよい。
最終的に、拡大画素値作成モジュール153では、関数縮小モジュール152によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する。つまり、関数に拡大画素位置を入力して、拡大画素値を生成する。
First, the function approximation module 151 performs function approximation on the pixel values of surrounding pixels located around the target pixel, and associates the pixel value with a position in the target pixel. That is, the surrounding pixel area is approximated by a function from the pixel values of the pixels in the surrounding pixel area located around the target pixel. For example, it approximates with a quadric surface.
Next, the function reduction module 152 sets the pixel value of the target pixel after the enlargement process in accordance with the pixel value associated with the function approximation module 151 and the magnification of the enlargement process. That is, the function is reduced so that it fits within the target pixel. Further, the output value of the function is multiplied by α and shifted by C, and the average value of the enlarged pixel values is the same as that of the target pixel and is as continuous as possible with the surrounding pixels as in the first embodiment. Make connections.
Further, the function reduction module 152 may set the pixel value of the target pixel after the enlargement process by setting the average value of the pixel values after the enlargement process to the pixel value of the target pixel and multiplying by the multiplier.
Finally, the enlarged pixel value creation module 153 converts the pixel values set by the function reduction module 152 according to the pixel values of the surrounding pixels after the enlargement process. That is, the enlarged pixel position is input to the function to generate an enlarged pixel value.

実際の計算時には、第1の実施の形態と同様に、入力画素値Sjから、出力画素値Tiを直接計算できるように、TiとSjの関係を予め求めておいてもよい。なお、第1の実施の形態では、拡大後の画素値をY1〜Y4としたが、第2の実施の形態では、T0〜T3とする。   At the time of actual calculation, as in the first embodiment, the relationship between Ti and Sj may be obtained in advance so that the output pixel value Ti can be directly calculated from the input pixel value Sj. In the first embodiment, the pixel values after enlargement are Y1 to Y4. In the second embodiment, T0 to T3.

以下、具体的な数値計算の例を示す。
ここでは、以下に関してのものである。
・ブロックBを3×3画素とする。
・ブロックXを、ブロックBの中心画素とする。
・近似関数を2次曲面とする。
・拡大率を縦横同じとする。さらに拡大率を2とする。
Hereinafter, specific examples of numerical calculation will be shown.
Here, it relates to the following.
Block B is 3 × 3 pixels.
Block X is the central pixel of block B
-The approximate function is a quadric surface.
・ Enlargement ratio is the same in all directions. Furthermore, the enlargement ratio is 2.

<3.1 準備>
各画素のサイズを、1×1の矩形と規定する。このとき、3×3ブロックの中心位置を原点(x,y)=(0,0)として画素を配置する。画素値、及び、x,y座標の関係は図16に示すようになる。つまり、画素値S0〜S8の中心の座標は、(56)式のようになる。

Figure 2008263465
<3.1 Preparation>
The size of each pixel is defined as a 1 × 1 rectangle. At this time, the pixels are arranged with the center position of the 3 × 3 block as the origin (x, y) = (0, 0). The relationship between the pixel value and the x and y coordinates is as shown in FIG. That is, the coordinates of the center of the pixel values S0 to S8 are as shown in Equation (56).
Figure 2008263465

さらに、ここでは、画素S0を2倍拡大することを目的としている。画素S0を図17に示すような画素T0〜T3に拡大する。画素T0〜T3の中心の座標は、(57)式のようになる。

Figure 2008263465
Furthermore, the purpose here is to enlarge the pixel S0 twice. The pixel S0 is enlarged to pixels T0 to T3 as shown in FIG. The coordinates of the center of the pixels T0 to T3 are as shown in equation (57).
Figure 2008263465

<3.2 2次曲面近似>
2次曲面を(22)式とする。

Figure 2008263465
また、2次曲面係数ベクトルをaとすると、ベクトルaは(23)式のようになる。
Figure 2008263465
このとき、(24)式のようになる。
Figure 2008263465
いま、(25)式とする。
Figure 2008263465
<3.2 Quadratic surface approximation>
The quadratic curved surface is represented by equation (22).
Figure 2008263465
Further, when the quadric surface coefficient vector is a, the vector a is expressed by equation (23).
Figure 2008263465
At this time, equation (24) is obtained.
Figure 2008263465
Now, the equation (25) is assumed.
Figure 2008263465

複数の点(i=0,1,2...8)で(24)式を求めることができるので、(26)式とできる。

Figure 2008263465
(26)式は、2次曲面係数ベクトルaに関する連立方程式であり、(27)式で解くことができる。
Figure 2008263465
ただし、2次曲面近似の範囲は−1≦x≦1、−1≦y≦1、であり、重み行列Wは(28)式とする。
Figure 2008263465
具体的なSiの座標を入力して、(58)式を計算すると(29)式となる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Since the equation (24) can be obtained at a plurality of points (i = 0, 1, 2,...), The equation (26) can be obtained.
Figure 2008263465
Equation (26) is a simultaneous equation related to the quadric surface coefficient vector a, and can be solved by Equation (27).
Figure 2008263465
However, the range of quadratic curved surface approximation is −1 ≦ x ≦ 1, −1 ≦ y ≦ 1, and the weight matrix W is expressed by equation (28).
Figure 2008263465
By inputting specific Si coordinates and calculating equation (58), equation (29) is obtained.
Figure 2008263465
Figure 2008263465

<3.3 処理の説明>
(1)まず、3×3のブロックの領域の一部(−1≦x≦1、−1≦y≦1)を2次関数近似する。この関数をg(x,y)とする。ただし、このときの定数項は形状をあらわしておらず、意味がないためg(x,y)には定数項は含まれないとする。
(2)次に、3×3のブロックの領域の一部を、中心の1×1ブロック(−0.5≦x≦0.5、−0.5≦y≦0.5)に相似変換する。x方向、y方向に相似変換(つまり1/2倍)する。このような関数は、g(2x,2y)と表すことができる。
(3)さらに、中心画素を縦横2倍に拡大する。このような関数は、(59)式として表すことができる。

Figure 2008263465
(4)さらに、拡大後の画素値の平均値を、元の中心画素の画素値に合わせ(平均値シフト)、かつ、周囲画素値との差分が最小となるように振幅変換を行う。 <3.3 Explanation of processing>
(1) First, a quadratic function approximation is performed on a part of a 3 × 3 block area (−1 ≦ x ≦ 1, −1 ≦ y ≦ 1). Let this function be g (x, y). However, since the constant term at this time does not represent a shape and has no meaning, it is assumed that the constant term is not included in g (x, y).
(2) Next, a part of the 3 × 3 block area is transformed into a central 1 × 1 block (−0.5 ≦ x ≦ 0.5, −0.5 ≦ y ≦ 0.5). To do. Similar conversion is performed in the x direction and the y direction (ie, 1/2 times). Such a function can be expressed as g (2x, 2y).
(3) Further, the center pixel is enlarged twice in the vertical and horizontal directions. Such a function can be expressed as equation (59).
Figure 2008263465
(4) Further, the average value of the enlarged pixel values is matched with the pixel value of the original central pixel (average value shift), and amplitude conversion is performed so that the difference from the surrounding pixel values is minimized.

平均値シフトと振幅変換に関して、以下さらに詳細に説明する。
以上のように拡大した関数に対して振幅変換係数αを乗じる。さらに定数項Cを加えて平均値をシフトさせて作成した関数をh(x,y)とする。つまり、(30)式のようになる。

Figure 2008263465
ここで、Cは、T0〜T3の平均値がS0となるように設定する。
まず、準備として、(31)式とする。
Figure 2008263465
さらに、表記の簡略化のために、(32)式とする。
Figure 2008263465
これを用いてCを求める。 The average value shift and amplitude conversion will be described in further detail below.
The function expanded as described above is multiplied by the amplitude conversion coefficient α. Further, a function created by adding the constant term C and shifting the average value is defined as h (x, y). That is, it becomes like (30) Formula.
Figure 2008263465
Here, C is set so that the average value of T0 to T3 is S0.
First, as preparation, formula (31) is used.
Figure 2008263465
Furthermore, in order to simplify the notation, the equation (32) is used.
Figure 2008263465
C is obtained using this.

(33)式のように、S0を表すことができる。

Figure 2008263465
さらに、(34)式であるから、(35)式のようになる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
よって、Cは(36)式のようにαで表すことができる。
Figure 2008263465
したがって、2次曲面g(x,y)を(37)式のようにすると、h(x,y)は(38)式となる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
なお、αは、拡大後の画像ができるだけ滑らかに接続されるように設定する。 S0 can be expressed as shown in equation (33).
Figure 2008263465
Furthermore, since it is (34) Formula, it becomes like (35) Formula.
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Therefore, C can be represented by α as shown in Equation (36).
Figure 2008263465
Therefore, when the quadric surface g (x, y) is expressed by the equation (37), h (x, y) is expressed by the equation (38).
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Α is set so that the enlarged image is connected as smoothly as possible.

さらに準備として、HiをSiで表す。(32)式より、(39)式が求まる。

Figure 2008263465
(40)式を用いて、TiをSiで表す。
Figure 2008263465
さらに、(27)式を代入すると、(41)式のようになる。
Figure 2008263465
Further, as a preparation, Hi is represented by Si. From equation (32), equation (39) is obtained.
Figure 2008263465
Ti is represented by Si using the equation (40).
Figure 2008263465
Further, when the equation (27) is substituted, the equation (41) is obtained.
Figure 2008263465

さらに、ここでは、滑らかな画像を作成するため、線形補間で作成した拡大画像の画素値との2乗誤差が最小となるようにαを設定する。一例として、ここでは、(60)式における線形補間画素値との2乗誤差を最小にするようにαを設定する。

Figure 2008263465
各画素位置i=0〜3における誤差をZiとする。各誤差量は(42)式のようになる。
Figure 2008263465
αは、(43)式に示す評価関数I(α)を最小化するように設定すればよい。
Figure 2008263465
(44)式、(45)式とすると、(46)式のようになる。
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
これを最小化するαは、(47)式のようになる。
Figure 2008263465
ちなみに、(48)式である。
Figure 2008263465
このようにして求めたαと(41)式を用いて、T0〜T1を算出することにより、拡大後の画素値を求めることができる。 Furthermore, here, in order to create a smooth image, α is set so that the square error with the pixel value of the enlarged image created by linear interpolation is minimized. As an example, α is set so as to minimize the square error with the linearly interpolated pixel value in equation (60).
Figure 2008263465
Let Zi be the error at each pixel position i = 0-3. Each error amount is expressed by equation (42).
Figure 2008263465
α may be set so as to minimize the evaluation function I (α) shown in the equation (43).
Figure 2008263465
If it is set as (44) type | formula and (45) type | formula, it will become like (46) Formula.
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Figure 2008263465
Α that minimizes this is expressed by equation (47).
Figure 2008263465
Incidentally, equation (48).
Figure 2008263465
The pixel value after enlargement can be obtained by calculating T0 to T1 using α thus obtained and Equation (41).

<3.4 実際の画像への適用方法>
以上をふまえて、画像に対する具体的なフィルタリング方法を説明する。以下、N=2として計算を行う。
(1)拡大したい画像をラスタスキャンする。いま、拡大したい画素の画素値をS0とする。上下左右の画素の画素値を図18に示すように定義する。
(2)中央の画素(画素値S0)を縦横2倍に拡大する。拡大後の画素値を図19に示すように定義する。
(3)(47)式を用いて、αを求める。
(4)(41)式を用いて、T0〜T3の画素値を求める。
(5)結果のTiを丸めて0〜255の画素値とする。
<3.4 How to apply to actual images>
Based on the above, a specific filtering method for an image will be described. Hereinafter, calculation is performed with N = 2.
(1) Raster scan the image to be enlarged. Now, let S0 be the pixel value of the pixel to be enlarged. The pixel values of the upper, lower, left and right pixels are defined as shown in FIG.
(2) Enlarge the center pixel (pixel value S0) twice vertically and horizontally. The enlarged pixel value is defined as shown in FIG.
(3) α is obtained using equation (47).
(4) The pixel values of T0 to T3 are obtained using equation (41).
(5) Round the resulting Ti to a pixel value of 0-255.

第2の実施の形態を別の観点でみたブロック構成を図20に示す。図20に示すものは、周囲画素領域の関数近似モジュール201、近似関数のスケーリングモジュール202、出力画素値作成モジュール203を有しており、周囲画素領域の関数近似モジュール201は近似関数のスケーリングモジュール202と接続されており、近似関数のスケーリングモジュール202は周囲画素領域の関数近似モジュール201、出力画素値作成モジュール203と接続されており、出力画素値作成モジュール203は近似関数のスケーリングモジュール202と接続されている。入力画像は、周囲画素領域の関数近似モジュール201で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、出力画素値作成モジュール203から出力される。周囲画素領域の関数近似モジュール201は関数近似モジュール151と、出力画素値作成モジュール203は拡大画素値作成モジュール153とそれぞれ同様である。   FIG. 20 shows a block configuration when the second embodiment is viewed from another viewpoint. 20 includes a function approximation module 201 for the surrounding pixel area, a scaling module 202 for the approximation function, and an output pixel value creation module 203. The function approximation module 201 for the surrounding pixel area is the scaling module 202 for the approximation function. The approximation function scaling module 202 is connected to the surrounding pixel area function approximation module 201 and the output pixel value creation module 203, and the output pixel value creation module 203 is connected to the approximation function scaling module 202. ing. The input image is processed by the function approximation module 201 in the surrounding pixel area, and the enlarged image that is the final output image is output from the output pixel value creation module 203. The function approximation module 201 for the surrounding pixel area is the same as the function approximation module 151, and the output pixel value creation module 203 is the same as the enlarged pixel value creation module 153.

近似関数のスケーリングモジュール202での近似関数のスケーリングは、下記のように行う。
まず、近似関数をg(x,y)とする。
周囲画素領域を中心の1×1ブロックに縮小相似変換するときの倍率をp、拡大倍率をNとすると、まず、周囲画素領域を中心の1×1領域に押し込めるように縮小して、さらにN倍拡大するため、関数を、(49)式のようにスケーリングする。

Figure 2008263465
さらに、この関数の振幅をα倍し、定数項Cを加えて、シフトする。
結局、この近似関数のスケーリングでは、αとCを算出し、さらに、(50)式を計算することになる。
Figure 2008263465
ここで、(50)式は(30)式を一般化したものである。
また、(31)式の一般化は(51)式のようになる。
Figure 2008263465
出力画素値作成モジュール203では、出力画素の存在する位置(x,y)を(51)式の関数に代入して、出力値を作成する。 The scaling of the approximate function by the scaling module 202 of the approximate function is performed as follows.
First, let g (x, y) be an approximate function.
Assuming that the scaling factor when the surrounding pixel area is reduced to the central 1 × 1 block is p and the enlargement magnification is N, the surrounding pixel area is first reduced so as to be pushed into the central 1 × 1 area, and further N To double the magnification, the function is scaled as in equation (49).
Figure 2008263465
Further, the amplitude of this function is multiplied by α, and a constant term C is added to shift.
Eventually, in the scaling of this approximate function, α and C are calculated, and further equation (50) is calculated.
Figure 2008263465
Here, the equation (50) is a generalization of the equation (30).
Further, the generalization of equation (31) is as shown in equation (51).
Figure 2008263465
The output pixel value creation module 203 creates an output value by substituting the position (x, y) where the output pixel exists in the function of the equation (51).

第2の実施の形態を別の観点でみたブロック構成を図21に示す。図21に示すものは、α算出モジュール291、C算出モジュール292、出力画素値作成モジュール293を有しており、α算出モジュール291はC算出モジュール292と接続されており、C算出モジュール292はα算出モジュール291、出力画素値作成モジュール293と接続されており、出力画素値作成モジュール293はC算出モジュール292と接続されている。入力画像は、α算出モジュール291で処理され、最終的な出力画像である拡大画像は、出力画素値作成モジュール293から出力される。出力画素値作成モジュール293は出力画素値作成モジュール203と同様である。
α算出モジュール291では、αは、(47)式で算出する。
C算出モジュール292では、Cは、(36)式で算出する。
なお、αの算出時、(45)式に示すように、行列A、行列Bを定義する。これにより、周囲画素領域や拡大率が固定されている場合は、固定的に予め算出しておくことができる。つまり、(45)式内の行列A又は行列B((47)式)を予め算出して記憶しておくことによって、その記憶している値を用いて算出処理の速度向上を図ることができる。
さらに、行列A、行列Bが固定であれば、(52)式、(53)式も予め算出しておくことができる。つまり、(52)式又は(53)式を予め算出して記憶しておくことによって、その記憶している値を用いて算出処理の速度向上を図ることができる。

Figure 2008263465
Figure 2008263465
FIG. 21 shows a block configuration when the second embodiment is viewed from another viewpoint. 21 includes an α calculation module 291, a C calculation module 292, and an output pixel value creation module 293. The α calculation module 291 is connected to the C calculation module 292, and the C calculation module 292 includes an α calculation module 292. The calculation module 291 and the output pixel value creation module 293 are connected, and the output pixel value creation module 293 is connected to the C calculation module 292. The input image is processed by the α calculation module 291, and the enlarged image that is the final output image is output from the output pixel value creation module 293. The output pixel value creation module 293 is the same as the output pixel value creation module 203.
In the α calculation module 291, α is calculated by equation (47).
In the C calculation module 292, C is calculated by Expression (36).
When calculating α, matrix A and matrix B are defined as shown in equation (45). Thereby, when the surrounding pixel area and the enlargement ratio are fixed, they can be fixedly calculated in advance. That is, by calculating and storing the matrix A or the matrix B (equation (47)) in the equation (45) in advance, the speed of the calculation process can be improved using the stored value. .
Further, if the matrix A and the matrix B are fixed, the equations (52) and (53) can be calculated in advance. That is, by calculating and storing Formula (52) or Formula (53) in advance, it is possible to improve the speed of the calculation process using the stored value.
Figure 2008263465
Figure 2008263465

前述の実施の形態によって、拡大前の1画素を拡大したときに、サンプリング定理以上の周波数情報を付与することができるため、拡大画像のボケの抑圧、あるいは、テクスチャの付与が可能となる。   According to the above-described embodiment, when one pixel before enlargement is enlarged, frequency information higher than the sampling theorem can be given, so that blur of the enlarged image can be suppressed or texture can be given.

図22を参照して、前述の実施の形態のハードウェア構成例について説明する。図22に示す構成は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)などによって構成されるものであり、スキャナ等のデータ読み取り部2217と、プリンタなどのデータ出力部2218を備えたハードウェア構成例を示している。   With reference to FIG. 22, a hardware configuration example of the above-described embodiment will be described. The configuration illustrated in FIG. 22 is configured by, for example, a personal computer (PC), and illustrates a hardware configuration example including a data reading unit 2217 such as a scanner and a data output unit 2218 such as a printer.

CPU(Central Processing Unit)2201は、前述の実施の形態において説明した各種のモジュール、すなわち、画素置換モジュール51、画素値投影モジュール52、連続化処理モジュール53、Pi算出モジュール91、μ算出モジュール92、Pi−μ算出モジュール101、(54)式算出モジュール111、関数近似モジュール151等の各モジュールの実行シーケンスを記述したコンピュータ・プログラムにしたがった処理を実行する制御部である。   The CPU (Central Processing Unit) 2201 includes various modules described in the above-described embodiments, that is, the pixel replacement module 51, the pixel value projection module 52, the continuous processing module 53, the Pi calculation module 91, the μ calculation module 92, This is a control unit that executes processing according to a computer program that describes the execution sequence of each module such as the Pi-μ calculation module 101, the (54) expression calculation module 111, and the function approximation module 151.

ROM(Read Only Memory)2202は、CPU2201が使用するプログラムや演算パラメータ等を格納する。RAM(Random Access Memory)2203は、CPU2201の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を格納する。これらはCPUバスなどから構成されるホストバス2204により相互に接続されている。   A ROM (Read Only Memory) 2202 stores programs, calculation parameters, and the like used by the CPU 2201. A RAM (Random Access Memory) 2203 stores programs used in the execution of the CPU 2201, parameters that change as appropriate during the execution, and the like. These are connected to each other by a host bus 2204 including a CPU bus.

ホストバス2204は、ブリッジ2205を介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バス2206に接続されている。   The host bus 2204 is connected to an external bus 2206 such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge 2205.

キーボード2208、マウス等のポインティングデバイス2209は、操作者により操作される入力デバイスである。ディスプレイ2210は、液晶表示装置又はCRT(Cathode Ray Tube)などから成り、各種情報をテキストやイメージ情報として表示する。   A keyboard 2208 and a pointing device 2209 such as a mouse are input devices operated by an operator. The display 2210 includes a liquid crystal display device, a CRT (Cathode Ray Tube), or the like, and displays various types of information as text or image information.

HDD(Hard Disk Drive)2211は、ハードディスクを内蔵し、ハードディスクを駆動し、CPU2201によって実行するプログラムや情報を記録又は再生させる。ハードディスクは、入力画像や出力画像である拡大画像などが格納される。さらに、その他の各種のデータ処理プログラム等、各種コンピュータ・プログラムが格納される。   An HDD (Hard Disk Drive) 2211 includes a hard disk, drives the hard disk, and records or reproduces a program executed by the CPU 2201 and information. The hard disk stores an input image, an enlarged image that is an output image, and the like. Further, various computer programs such as various other data processing programs are stored.

ドライブ2212は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体2213に記録されているデータ又はプログラムを読み出して、そのデータ又はプログラムを、インタフェース2207、外部バス2206、ブリッジ2205、及びホストバス2204を介して接続されているRAM2203に供給する。リムーバブル記録媒体2213も、ハードディスクと同様のデータ記録領域として利用可能である。   The drive 2212 reads data or a program recorded on a removable recording medium 2213 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory, and the data or program is read out to the interface 2207 and the external bus 2206. , The bridge 2205, and the RAM 2203 connected via the host bus 2204. The removable recording medium 2213 can also be used as a data recording area similar to a hard disk.

接続ポート2214は、外部接続機器2215を接続するポートであり、USB、IEEE1394等の接続部を持つ。接続ポート2214は、インタフェース2207、及び外部バス2206、ブリッジ2205、ホストバス2204等を介してCPU2201等に接続されている。通信部2216は、ネットワークに接続され、外部とのデータ通信処理を実行する。データ読み取り部2217は、例えばスキャナであり、ドキュメントの読み取り処理を実行する。データ出力部2218は、例えばプリンタであり、ドキュメントデータの出力処理を実行する。   The connection port 2214 is a port for connecting the external connection device 2215 and has a connection unit such as USB or IEEE1394. The connection port 2214 is connected to the CPU 2201 and the like via the interface 2207, the external bus 2206, the bridge 2205, the host bus 2204, and the like. A communication unit 2216 is connected to the network and executes data communication processing with the outside. The data reading unit 2217 is a scanner, for example, and executes document reading processing. The data output unit 2218 is a printer, for example, and executes document data output processing.

なお、図22に示すハードウェア構成は、1つの構成例を示すものであり、本実施の形態は、図22に示す構成に限らず、前述の実施の形態において説明したモジュールを実行可能な構成であればよい。例えば、一部のモジュールを専用のハードウェア(例えば特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)等)で構成してもよく、一部のモジュールは外部のシステム内にあり通信回線で接続しているような形態でもよく、さらに図22に示すシステムが複数互いに通信回線によって接続されていて互いに協調動作するようにしてもよい。また、複写機、ファックス、スキャナ、プリンタ、複合機(多機能複写機とも呼ばれ、スキャナ、プリンタ、複写機、ファックス等の機能を有している)などに組み込まれていてもよい。   Note that the hardware configuration shown in FIG. 22 shows one configuration example, and the present embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. 22, and is a configuration capable of executing the modules described in the previous embodiments. If it is. For example, some modules may be configured with dedicated hardware (for example, Application Specific Integrated Circuit (ASIC), etc.), and some modules are in an external system and connected via a communication line In addition, a plurality of systems shown in FIG. 22 may be connected to each other through communication lines so as to cooperate with each other. Further, it may be incorporated in a copying machine, a fax machine, a scanner, a printer, a multifunction machine (also called a multi-function copying machine, which has functions of a scanner, a printer, a copying machine, a fax machine, etc.).

なお、前述の実施の形態では、数式を用いて説明したが、数式には、その数式と同等のものが含まれてもよい。同等のものとは、その数式そのものの他に、最終的な結果に影響を及ぼさない程度の数式の変形、又は数式をアルゴリズミックな解法で解くこと等が含まれる。   In the above-described embodiment, the description has been made using mathematical expressions, but the mathematical expressions may include those equivalent to the mathematical expressions. The equivalent includes not only the mathematical formula itself, but also transformation of the mathematical formula to the extent that the final result is not affected, or solving the mathematical formula by an algorithmic solution.

なお、説明したプログラムについては、記録媒体に格納して提供してもよく、また、そのプログラムを通信手段によって提供してもよい。その場合、例えば、前記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明として捉えてもよい。
「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、プログラムのインストール、実行、プログラムの流通などのために用いられる、プログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体をいう。
なお、記録媒体としては、例えば、デジタル・バーサタイル・ディスク(DVD)であって、DVDフォーラムで策定された規格である「DVD−R、DVD−RW、DVD−RAM等」、DVD+RWで策定された規格である「DVD+R、DVD+RW等」、コンパクトディスク(CD)であって、読出し専用メモリ(CD−ROM)、CDレコーダブル(CD−R)、CDリライタブル(CD−RW)等、光磁気ディスク(MO)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープ、ハードディスク、読出し専用メモリ(ROM)、電気的消去及び書換可能な読出し専用メモリ(EEPROM)、フラッシュ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)等が含まれる。
そして、前記のプログラム又はその一部は、前記記録媒体に記録して保存や流通等させてもよい。また、通信によって、例えば、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)、メトロポリタン・エリア・ネットワーク(MAN)、ワイド・エリア・ネットワーク(WAN)、インターネット、イントラネット、エクストラネット等に用いられる有線ネットワーク、あるいは無線通信ネットワーク、さらにこれらの組合せ等の伝送媒体を用いて伝送させてもよく、また、搬送波に乗せて搬送させてもよい。
さらに、前記のプログラムは、他のプログラムの一部分であってもよく、あるいは別個のプログラムと共に記録媒体に記録されていてもよい。また、複数の記録媒体に分割して
記録されていてもよい。また、圧縮や暗号化など、復元可能であればどのような態様で記録されていてもよい。
The program described above may be provided by being stored in a recording medium, or the program may be provided by communication means. In that case, for example, the above-described program may be regarded as an invention of a “computer-readable recording medium recording the program”.
The “computer-readable recording medium on which a program is recorded” refers to a computer-readable recording medium on which a program is recorded, which is used for program installation, execution, program distribution, and the like.
The recording medium is, for example, a digital versatile disc (DVD), which is a standard established by the DVD Forum, such as “DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM,” and DVD + RW. Standards such as “DVD + R, DVD + RW, etc.”, compact discs (CDs), read-only memory (CD-ROM), CD recordable (CD-R), CD rewritable (CD-RW), etc. MO), flexible disk (FD), magnetic tape, hard disk, read only memory (ROM), electrically erasable and rewritable read only memory (EEPROM), flash memory, random access memory (RAM), etc. It is.
The program or a part of the program may be recorded on the recording medium for storage or distribution. Also, by communication, for example, a local area network (LAN), a metropolitan area network (MAN), a wide area network (WAN), a wired network used for the Internet, an intranet, an extranet, etc., or wireless communication It may be transmitted using a transmission medium such as a network or a combination of these, or may be carried on a carrier wave.
Furthermore, the program may be a part of another program, or may be recorded on a recording medium together with a separate program. Moreover, it may be divided and recorded on a plurality of recording media. Further, it may be recorded in any manner as long as it can be restored, such as compression or encryption.

本実施の形態は、次のような特徴がある画像処理システム、画像処理プログラム、画像処理方法でもある。
(a)対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素内に対応させる画素対応手段と、
前記画素対応手段によって、対象画素内に対応させた周囲画素の画素値を用いて拡大する拡大手段
を具備することを特徴とする。
(b)さらに、前記(a)項は、前記対象画素と前記周囲画素との位置関係を固定とする
ことを特徴とする。
(c)対象画素の拡大処理による画素値を周囲画素の画素値に応じて算出し、該算出された画素値の平均値を減じた値を算出する拡大画素値算出手段と、
前記対象画素の補間処理を行う補間手段と、
前記補間手段によって行われた補間処理の結果及び前記平均値算出手段によって算出された平均値を用いて、前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値に乗ずる乗数を求める乗数算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値、前記平均値算出手段によって算出された平均値及び前記乗数算出手段によって算出された乗数に応じて、前記対象画素の拡大処理を行う拡大処理手段
を具備することを特徴とする。
(d)画像内の画素を用いて、(54)式を適用して値を算出する第1の算出手段と、
画像内の画素を用いて、(55)式を適用して値を算出する第2の算出手段と、
前記第1の算出手段及び前記第2の算出手段によって算出された値を用いて、(10)式を適用して値を算出する第3の算出手段と、
前記第3の算出手段によって算出された値を用いて、拡大された画素の値を算出する第4の算出手段
を具備することを特徴とする。
(e)対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値についての関数近似を行い、画素値を該対象画素内の位置に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられ画素値及び拡大処理の倍率に応じて、(49)式を用いて画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
を具備することを特徴とする。
(f)画像内の画素を用いて、(47)式を適用して値を算出する第1の算出手段と、
前記第1の算出手段によって算出された値を用いて、(36)式を適用して値を算出する第2の算出手段と、
前記第2の算出手段によって算出された値を用いて、拡大された画素の値を算出する第3の算出手段
を具備することを特徴とする。
(g)さらに、前記(f)項の第1の算出手段は、前記(47)式内の行列A又は行列Bの値を記憶しており、該記憶している値を用いて、算出する
ことを特徴とする。
(h)さらに、前記(f)項の第1の算出手段は、前記(47)式内の(52)式又は(53)式の値を記憶しており、該記憶している値を用いて、算出する
ことを特徴とする。
The present embodiment is also an image processing system, an image processing program, and an image processing method having the following characteristics.
(A) pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel in the target pixel;
The pixel correspondence means includes an enlargement means for enlarging using pixel values of surrounding pixels corresponding to the target pixel.
(B) Further, the item (a) is characterized in that the positional relationship between the target pixel and the surrounding pixels is fixed.
(C) an enlarged pixel value calculating means for calculating a pixel value obtained by enlarging the target pixel according to the pixel values of surrounding pixels and calculating a value obtained by subtracting the average value of the calculated pixel values;
Interpolation means for performing interpolation processing of the target pixel;
A multiplier calculating means for obtaining a multiplier for multiplying the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculating means using a result of the interpolation processing performed by the interpolation means and an average value calculated by the average value calculating means;
An enlargement processing unit that performs an enlargement process of the target pixel according to the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculation unit, the average value calculated by the average value calculation unit, and the multiplier calculated by the multiplier calculation unit. It is characterized by comprising.
(D) first calculation means for calculating a value by applying the equation (54) using pixels in the image;
Second calculation means for calculating a value by applying equation (55) using pixels in the image;
Third calculation means for calculating a value by applying equation (10) using the values calculated by the first calculation means and the second calculation means;
It is characterized by comprising fourth calculation means for calculating the value of the enlarged pixel using the value calculated by the third calculation means.
(E) pixel correspondence means for performing function approximation on the pixel values of surrounding pixels located around the target pixel and associating the pixel value with a position in the target pixel;
A pixel value setting unit that sets a pixel value using the equation (49) in accordance with the pixel value and the magnification of the enlargement process that are associated by the pixel correspondence unit;
It further comprises pixel value conversion means for converting the pixel value set by the pixel value setting means in accordance with the pixel values of the surrounding pixels after the enlargement process.
(F) first calculation means for calculating a value by applying the equation (47) using pixels in the image;
Using the value calculated by the first calculating means, a second calculating means for calculating a value by applying equation (36);
It is characterized by comprising third calculation means for calculating the value of the enlarged pixel using the value calculated by the second calculation means.
(G) Further, the first calculation means of the item (f) stores the value of the matrix A or the matrix B in the equation (47), and calculates using the stored value. It is characterized by that.
(H) Further, the first calculation means of the item (f) stores the value of the formula (52) or the formula (53) in the formula (47), and uses the stored value. This is characterized by the calculation.

拡大処理前の画素と拡大処理後の画素の関係を示した概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory diagram showing the relationship between the pixel before the enlargement process and the pixel after the enlargement process. 線形補間手法で拡大処理を行った場合の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing at the time of enlarging processing by a linear interpolation method. 本実施の形態で拡大処理を行った場合の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing at the time of enlarging processing in the present embodiment. 本実施の形態で拡大処理を行った場合の概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing at the time of enlarging processing in the present embodiment. 第1の実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a conceptual module block diagram about the structural example of 1st Embodiment. 対象画素と周囲画素との関係及び画素値の対応付けを示した概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory view showing the relationship between the target pixel and surrounding pixels and the association of pixel values. 画素値投影モジュールの処理を示す概念的な説明図である。It is a conceptual explanatory drawing which shows the process of a pixel value projection module. 周囲画素の別の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed another example of the surrounding pixel. 第1の実施の形態の別の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a notional module block diagram about another structural example of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の別の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a notional module block diagram about another structural example of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の別の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a notional module block diagram about another structural example of 1st Embodiment. 3×3の画素値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 3 * 3 pixel value. 拡大画素の画素値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the pixel value of an expansion pixel. 周囲画素領域を3×3のブロックの一部とした場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where a surrounding pixel area | region is made into a part of 3x3 block. 第2の実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a conceptual module block diagram about the structural example of 2nd Embodiment. 画素値及びX、Y座標との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a pixel value and an X, Y coordinate. 拡大画素の画素値及びX、Y座標との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the pixel value of an expansion pixel, and X, Y coordinate. 拡大処理の対象である画素の画素値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the pixel value of the pixel which is the object of an expansion process. 拡大処理後の画素値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the pixel value after an expansion process. 第2の実施の形態の別の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a conceptual module block diagram about another structural example of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の別の構成例についての概念的なモジュール構成図である。It is a conceptual module block diagram about another structural example of 2nd Embodiment. 本実施の形態を実現するコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware structural example of the computer which implement | achieves this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

51…画素置換モジュール
52…画素値投影モジュール
53…連続化処理モジュール
91…Pi算出モジュール
92…μ算出モジュール
93…a算出モジュール
94…Xi算出モジュール
95…Yi算出モジュール
101…Pi−μ算出モジュール
111…(54)式算出モジュール
112…(55)式算出モジュール
113…(10)式算出モジュール
114…Xi算出モジュール
151…関数近似モジュール
152…関数縮小モジュール
153…拡大画素値作成モジュール
201…周囲画素領域の関数近似モジュール
202…近似関数のスケーリングモジュール
203…出力画素値作成モジュール
291…α算出モジュール
292…C算出モジュール
293…出力画素値作成モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Pixel replacement module 52 ... Pixel value projection module 53 ... Continuation processing module 91 ... Pi calculation module 92 ... μ calculation module 93 ... a calculation module 94 ... Xi calculation module 95 ... Yi calculation module 101 ... Pi-μ calculation module 111 (54) Formula calculation module 112 (55) Formula calculation module 113 (10) Formula calculation module 114 ... Xi calculation module 151 ... Function approximation module 152 ... Function reduction module 153 ... Expanded pixel value creation module 201 ... Surrounding pixel area Function approximation module 202 ... Scaling module of approximation function 203 ... Output pixel value creation module 291 ... α calculation module 292 ... C calculation module 293 ... Output pixel value creation module

Claims (18)

対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素内に対応させる画素対応手段と、
前記画素対応手段によって、対象画素内に対応させた周囲画素の画素値を用いて拡大する拡大手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel in the target pixel;
An image processing system comprising: enlarging means for enlarging by using the pixel values of surrounding pixels corresponding to the target pixel by the pixel correspondence means.
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素を分割した部分画素に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられた部分画素の画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel with partial pixels obtained by dividing the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value of the partial pixel associated by the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing system comprising: a pixel value conversion unit that converts a pixel value set by the pixel value setting unit according to a pixel value of a surrounding pixel after the enlargement process.
前記画素値変換手段は、対象画素の画素値と拡大処理後の該対象画素に対応する画素の画素値の平均値とが等しくなるように変換する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理システム。
The image according to claim 2, wherein the pixel value conversion means converts the pixel value of the target pixel so that an average value of pixel values of pixels corresponding to the target pixel after the enlargement processing is equal. Processing system.
前記画素値変換手段は、前記画素値設定手段によって設定された画素値に対して一定値を乗数として乗ずる
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理システム。
The image processing system according to claim 2, wherein the pixel value conversion unit multiplies the pixel value set by the pixel value setting unit by a constant value as a multiplier.
前記画素値変換手段は、補間処理によって求めた値に応じて、前記乗数を定める
ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理システム。
The image processing system according to claim 4, wherein the pixel value conversion unit determines the multiplier according to a value obtained by an interpolation process.
前記画素対応手段は、周囲画素の一部と前記部分画素を関係付け、該関係付けられた画素の面積を重み係数として、画素値を部分画素に対応付ける
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理システム。
The pixel correspondence unit associates a part of surrounding pixels and the partial pixel, and associates a pixel value with the partial pixel by using an area of the associated pixel as a weighting factor. Image processing system.
対象画素の拡大処理による画素値を周囲画素の画素値に応じて算出する拡大画素値算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記対象画素の補間処理を行う補間手段と、
前記補間手段によって行われた補間処理の結果及び前記平均値算出手段によって算出された平均値を用いて、前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値に乗ずる乗数を求める乗数算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値、前記平均値算出手段によって算出された平均値及び前記乗数算出手段によって算出された乗数に応じて、前記対象画素の拡大処理を行う拡大処理手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
An enlarged pixel value calculating means for calculating a pixel value obtained by enlarging the target pixel according to a pixel value of a surrounding pixel;
Average value calculating means for calculating an average value of pixel values calculated by the enlarged pixel value calculating means;
Interpolation means for performing interpolation processing of the target pixel;
A multiplier calculating means for obtaining a multiplier for multiplying the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculating means using a result of the interpolation processing performed by the interpolation means and an average value calculated by the average value calculating means;
An enlargement processing unit that performs an enlargement process of the target pixel according to the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculation unit, the average value calculated by the average value calculation unit, and the multiplier calculated by the multiplier calculation unit. An image processing system comprising:
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値についての関数近似を行い、画素値を該対象画素内の位置に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられ画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
を具備することを特徴とする画像処理システム。
Pixel correspondence means for performing a function approximation on the pixel values of surrounding pixels located around the target pixel and associating the pixel value with a position in the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value associated with the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing system comprising: a pixel value conversion unit that converts a pixel value set by the pixel value setting unit according to a pixel value of a surrounding pixel after the enlargement process.
前記画素値設定手段は、拡大処理後の画素値の平均値を対象画素の画素値にし、乗数を乗ずることによって、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する
ことを特徴とする請求項8に記載の画像処理システム。
The pixel value setting means sets the pixel value of the target pixel after the enlargement process by setting the average value of the pixel values after the enlargement process to the pixel value of the target pixel and multiplying by a multiplier. 9. The image processing system according to 8.
コンピュータを、
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素内に対応させる画素対応手段と、
前記画素対応手段によって、対象画素内に対応させた周囲画素の画素値を用いて拡大する拡大手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
Computer
Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel in the target pixel;
An image processing program that causes the pixel correspondence means to function as an enlargement means for enlarging using pixel values of surrounding pixels corresponding to a target pixel.
コンピュータを、
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値を該対象画素を分割した部分画素に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられた部分画素の画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
Computer
Pixel correspondence means for associating pixel values of surrounding pixels located around the target pixel with partial pixels obtained by dividing the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value of the partial pixel associated by the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing program for causing a pixel value set by the pixel value setting means to function as a pixel value conversion means for converting the pixel value according to the pixel values of surrounding pixels after the enlargement process.
前記画素値変換手段は、対象画素の画素値と拡大処理後の該対象画素に対応する画素の画素値の平均値とが等しくなるように変換する
ことを特徴とする請求項11に記載の画像処理プログラム。
The image according to claim 11, wherein the pixel value conversion unit converts the pixel value of the target pixel so that an average value of pixel values of pixels corresponding to the target pixel after the enlargement process is equal. Processing program.
前記画素値変換手段は、前記画素値設定手段によって設定された画素値に対して一定値を乗数として乗ずる
ことを特徴とする請求項11に記載の画像処理プログラム。
The image processing program according to claim 11, wherein the pixel value conversion unit multiplies the pixel value set by the pixel value setting unit by a constant value as a multiplier.
前記画素値変換手段は、補間処理によって求めた値に応じて、前記乗数を定める
ことを特徴とする請求項13に記載の画像処理プログラム。
The image processing program according to claim 13, wherein the pixel value conversion unit determines the multiplier according to a value obtained by an interpolation process.
前記画素対応手段は、周囲画素の一部と前記部分画素を関係付け、該関係付けられた画素の面積を重み係数として、画素値を部分画素に対応付ける
ことを特徴とする請求項11に記載の画像処理プログラム。
12. The pixel correspondence unit associates a part of surrounding pixels and the partial pixel, and associates a pixel value with the partial pixel by using an area of the associated pixel as a weighting factor. Image processing program.
コンピュータを、
対象画素の拡大処理による画素値を周囲画素の画素値に応じて算出する拡大画素値算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記対象画素の補間処理を行う補間手段と、
前記補間手段によって行われた補間処理の結果及び前記平均値算出手段によって算出された平均値を用いて、前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値に乗ずる乗数を求める乗数算出手段と、
前記拡大画素値算出手段によって算出された画素値、前記平均値算出手段によって算出された平均値及び前記乗数算出手段によって算出された乗数に応じて、前記対象画素の拡大処理を行う拡大処理手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
Computer
An enlarged pixel value calculating means for calculating a pixel value obtained by enlarging the target pixel according to a pixel value of a surrounding pixel;
Average value calculating means for calculating an average value of pixel values calculated by the enlarged pixel value calculating means;
Interpolation means for performing interpolation processing of the target pixel;
A multiplier calculating means for obtaining a multiplier for multiplying the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculating means using a result of the interpolation processing performed by the interpolation means and an average value calculated by the average value calculating means;
As an enlargement processing means for performing enlargement processing of the target pixel according to the pixel value calculated by the enlarged pixel value calculation means, the average value calculated by the average value calculation means, and the multiplier calculated by the multiplier calculation means An image processing program characterized by causing it to function.
コンピュータを、
対象画素の周囲に位置する周囲画素の画素値についての関数近似を行い、画素値を該対象画素内の位置に対応付ける画素対応手段と、
前記画素対応手段によって対応付けられ画素値及び拡大処理の倍率に応じて、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する画素値設定手段と、
前記画素値設定手段によって設定された画素値を、拡大処理後の周囲画素の画素値に応じて変換する画素値変換手段
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
Computer
Pixel correspondence means for performing a function approximation on the pixel values of surrounding pixels located around the target pixel and associating the pixel value with a position in the target pixel;
Pixel value setting means for setting the pixel value of the target pixel after the enlargement process according to the pixel value associated with the pixel correspondence means and the magnification of the enlargement process;
An image processing program for causing a pixel value set by the pixel value setting means to function as a pixel value conversion means for converting the pixel value according to the pixel values of surrounding pixels after the enlargement process.
前記画素値設定手段は、拡大処理後の画素値の平均値を対象画素の画素値にし、乗数を乗ずることによって、拡大処理後である対象画素の画素値を設定する
ことを特徴とする請求項17に記載の画像処理プログラム。
The pixel value setting means sets the pixel value of the target pixel after the enlargement process by setting the average value of the pixel values after the enlargement process to the pixel value of the target pixel and multiplying by a multiplier. The image processing program according to 17.
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