JP2009087185A - Image restoring apparatus and method for the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a restored image with high accuracy, even when the photographed image is severely deteriorated by improving the accuracy for estimating properties of an original image from the deteriorated image. <P>SOLUTION: Wavelet conversion images g1, g2, ..., gM are generated, by sectioning the deteriorated image "g" obtained by imaging into a plurality of frequency band components; then intermediate restored images h1+h2, h1+h2+h3, ..., are generated sequentially by using each wavelet conversion image g1, g2, ..., gM in a stepwise manner from low-frequency band components to high-frequency band components. By finally generating the restored image "h" containing all frequency band components, the intermediate restored image is derived with high accuracy from the low-frequency band component which receives less influence from the image deterioration. By obtaining an estimated parameter for the original image "f", using that intermediate restored image with accuracy, the restored image "h" can be obtained with accuracy, even when the deteriorated image "g" is severely deteriorated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は画像復元装置および方法に関し、特に、撮像時の手ブレやピンボケ等の影響により撮像画像が劣化した場合、その劣化画像から、手ブレやピンボケ等の影響のない画像を推定して復元する画像復元装置および方法に関する。   The present invention relates to an image restoration apparatus and method, and in particular, when a captured image is deteriorated due to an influence of camera shake or defocusing at the time of imaging, an image that is not affected by camera shake or defocusing is estimated and restored from the deteriorated image. The present invention relates to an image restoration apparatus and method.

従来、デジタルカメラや携帯電話に搭載されているカメラなどの撮像装置で景色や人物を撮影する際に、手ブレやピンボケ、レンズ収差によるボケ等の影響により、画質の劣化した画像(以下、「劣化画像」と称する)が得られる場合がある。このような劣化画像から、劣化のない画像(以下、「原画像」と称する)を推定して原画像に近い画像(以下、「復元画像」と称する)を復元するために、種々の画像復元アルゴリズムが考えられている。   Conventionally, when shooting a landscape or a person with an imaging device such as a digital camera or a camera mounted on a mobile phone, an image with degraded image quality (hereinafter referred to as “ May be obtained). In order to restore an image close to the original image (hereinafter referred to as “restored image”) by estimating an image without deterioration (hereinafter referred to as “original image”) from such a degraded image, various image restorations are performed. An algorithm is considered.

デジタル信号処理による画像復元アルゴリズムの1つに、撮像された劣化画像に対応する原画像の性質を仮定し、その性質に基づき画像復元を行うアルゴリズムがある。その代表的なものに、カルマンフィルタによる画像復元アルゴリズムがある(例えば、特許文献1の段落番号[0034]参照)。
特開2006−101447号公報
As one of image restoration algorithms based on digital signal processing, there is an algorithm that assumes the property of an original image corresponding to a captured degraded image and performs image restoration based on the property. A typical example is an image restoration algorithm using a Kalman filter (see, for example, paragraph [0034] of Patent Document 1).
JP 2006-101447 A

カルマンフィルタを使用した画像復元アルゴリズムでは、劣化画像に対して復元処理を行う前に原画像の性質を推定する必要がある。すなわち、まず原画像の性質を表す推定パラメータを算出し、その後に当該推定パラメータを用いて画像復元処理を行う必要がある。ここで、原画像の性質を推定する方法として、次の2つが存在する。
1.多数の画像を用いて、原画像の性質を統計的に事前に求めておく。
2.劣化画像から原画像の性質を推定する。
In the image restoration algorithm using the Kalman filter, it is necessary to estimate the property of the original image before performing restoration processing on the degraded image. That is, it is necessary to first calculate an estimation parameter representing the nature of the original image and then perform image restoration processing using the estimation parameter. Here, there are the following two methods for estimating the properties of the original image.
1. The properties of the original image are statistically obtained in advance using a large number of images.
2. The properties of the original image are estimated from the degraded image.

ところが、1つ目の方法では、事前に統計的性質を求めておいた画像しか復元の対象にできないので、撮影対象が限定されてしまうという欠点がある。一方、2つ目の方法では、撮影対象が限定されないという利点があるが、劣化の程度が激しいと原画像と劣化画像との差が大きくなるため、原画像の性質を精度よく推定できない(原画像の推定パラメータを精度よく算出できない)。そのため、復元画像の推定精度が悪くなってしまうという問題があった。   However, the first method has a drawback in that only the images for which statistical properties have been obtained in advance can be restored, so that the shooting target is limited. On the other hand, the second method has an advantage that the object to be photographed is not limited, but if the degree of deterioration is severe, the difference between the original image and the deteriorated image becomes large, and therefore the property of the original image cannot be estimated accurately (original Image estimation parameters cannot be calculated accurately). For this reason, there is a problem that the estimation accuracy of the restored image is deteriorated.

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、劣化画像から原画像の性質を推定する精度を向上させ、撮像画像の劣化が激しい場合でも精度良く復元画像を求めることができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and improves the accuracy of estimating the properties of the original image from the deteriorated image, and obtains a restored image with high accuracy even when the captured image is severely deteriorated. The purpose is to be able to.

上記した課題を解決するために、本発明では、撮像により得られた劣化画像を複数の周波数帯域成分に分割する。そして、周波数分割された劣化画像を低周波数帯域成分から高周波数帯域成分へと段階的に用いて該当する周波数帯域成分の原画像の性質を順次推定しながら中間復元画像を生成し、最終的に中間復元画像から原画像の性質を推定して、これにより求められた推定パラメータを用いて、全周波数帯域成分を含む復元画像を生成するようにしている。   In order to solve the above-described problem, in the present invention, a degraded image obtained by imaging is divided into a plurality of frequency band components. Then, an intermediate restoration image is generated while sequentially estimating the properties of the original image of the corresponding frequency band component by using the degraded image subjected to frequency division from the low frequency band component to the high frequency band component step by step. A property of the original image is estimated from the intermediate restored image, and a restored image including all frequency band components is generated using the estimation parameter obtained thereby.

上記のように構成した本発明によれば、撮像により得られた画像の劣化が激しい場合でも、低周波領域では高周波領域に比べて劣化の影響が小さいので、低周波数帯域成分から中間推定パラメータを求めて中間復元画像を生成することで、精度良く中間復元画像を求めることができる。そして、このようにして求めた精度の良い中間復元画像を用いて原画像の推定パラメータが求められるので、原画像の推定パラメータを精度良く求めることができ、精度良く復元画像を求めることができる。以上より、撮像画像の劣化が激しい場合でも劣化画像から原画像の性質を推定する精度が向上し、精度良く復元画像を求めることができるようになる。   According to the present invention configured as described above, even if the image obtained by imaging is severely deteriorated, the low-frequency region is less affected by the deterioration than the high-frequency region. The intermediate restored image can be obtained with high accuracy by obtaining the intermediate restored image. Then, since the estimated parameter of the original image is obtained using the accurate intermediate restored image obtained in this way, the estimated parameter of the original image can be obtained with high accuracy, and the restored image can be obtained with high accuracy. As described above, even when the captured image is severely deteriorated, the accuracy of estimating the property of the original image from the deteriorated image is improved, and the restored image can be obtained with high accuracy.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本実施形態では、手ブレにより画質劣化が生じた劣化画像から、劣化のない原画像を推定して当該原画像に近い復元画像を生成する場合を例にとって説明する。以下では、撮像により得られた元の劣化画像をg、原画像をf、復元画像をhと記す。なお、本実施形態の画像復元装置が実施されるデジタルカメラのシャッタ速度が比較的速くて手ブレが等速直線運動(手ブレ量をL、手ブレ方向をθ)であるとし、ジャイロセンサ等により手ブレ量Lおよび手ブレ方向θは測定可能であるとする。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the present embodiment, an example will be described in which an original image without deterioration is estimated from a deteriorated image in which image quality deterioration has occurred due to camera shake, and a restored image close to the original image is generated. Hereinafter, the original deteriorated image obtained by imaging is denoted by g, the original image is denoted by f, and the restored image is denoted by h. Note that the shutter speed of the digital camera in which the image restoration apparatus according to the present embodiment is implemented is relatively fast and the camera shake is a constant linear motion (the camera shake amount is L and the camera shake direction is θ), and the gyro sensor or the like. Therefore, it is assumed that the camera shake amount L and the camera shake direction θ can be measured.

図1は、本実施形態による画像復元装置100の機能構成例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態の画像復元装置100は、ウェーブレット変換部1、変換画像合成部2、システムパラメータ推定部3、観測ノイズ推定部4および画像復元部5を備えて構成されている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the image restoration apparatus 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the image restoration apparatus 100 according to the present embodiment includes a wavelet transform unit 1, a transformed image synthesis unit 2, a system parameter estimation unit 3, an observation noise estimation unit 4, and an image restoration unit 5. Yes.

ウェーブレット変換部1は、本発明の周波数帯域分割手段に相当するものであり、撮像により得られた劣化画像gを複数の周波数帯域成分にM分割する(Mは2以上の任意の整数)。以下では、ウェーブレット変換により生成されたM個の周波数帯域成分の劣化画像(以下、「ウェーブレット変換画像」と称する)を低周波数帯域から高周波数帯域へ順にg1,g2,・・・,gMと記す。また、各ウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMの周波数帯域に対応して、原画像fの各周波数帯域成分をf1,f2,・・・,fM、復元画像hの各周波数帯域成分をh1,h2,・・・,hMと記す。   The wavelet transform unit 1 corresponds to the frequency band dividing means of the present invention, and divides the deteriorated image g obtained by imaging into a plurality of frequency band components (M is an arbitrary integer equal to or greater than 2). In the following, the degraded images of the M frequency band components generated by the wavelet transform (hereinafter referred to as “wavelet transform images”) are denoted as g1, g2,..., GM in order from the low frequency band to the high frequency band. . Further, corresponding to the frequency bands of the wavelet transformed images g1, g2,..., GM, the frequency band components of the original image f are f1, f2,. Are denoted as h1, h2,..., HM.

この場合、以下の式が成り立つ。
g=g1+g2+・・・+gM
f=f1+f2+・・・+fM
h=h1+h2+・・・+hM
ここで、+の記号は合成処理を表す。すなわち、周波数分割されたM個のウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMを全て合成すると元の劣化画像gになることを示している。
In this case, the following equation holds.
g = g1 + g2 +... + gM
f = f1 + f2 + ... + fM
h = h1 + h2 + ... + hM
Here, the symbol + indicates a synthesis process. That is, it is shown that when the M wavelet transform images g1, g2,.

変換画像合成部2は、本発明の劣化画像合成手段に相当するものであり、ウェーブレット変換部1により分割されたM個のウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMを低周波数帯域成分から高周波数帯域成分へと段階的に合成する。具体的には、変換画像合成部2は、g1+g2、g1+g2+g3、・・・、g1+g2+g3+・・・+gMという(M−1)個の合成劣化画像を生成する。   The transformed image composition unit 2 corresponds to the degraded image composition means of the present invention, and the M wavelet transformed images g1, g2,..., GM divided by the wavelet transform unit 1 are extracted from the low frequency band components. Stepwise synthesis into high frequency band components. Specifically, the converted image composition unit 2 generates (M−1) composite deteriorated images g1 + g2, g1 + g2 + g3,..., G1 + g2 + g3 +.

以下に詳しく説明するが、本実施形態の特徴は、周波数分割した複数のウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMを用いて低周波数帯域から高周波数帯域へと段階的に原画像fの該当する周波数帯域成分の性質を推定しながら(推定パラメータを求めながら)、カルマンフィルタにより復元画像hを生成することである。カルマンフィルタによる画像復元方法では、システムモデルおよび観測モデルから成る状態空間モデルを定義し、当該状態空間モデルに基づいて復元画像hを求める。   As will be described in detail below, the feature of this embodiment is that the original image f is stepwise from a low frequency band to a high frequency band using a plurality of frequency-divided wavelet transform images g1, g2,. This is to generate the restored image h by the Kalman filter while estimating the property of the corresponding frequency band component (determining the estimation parameter). In the image restoration method using the Kalman filter, a state space model including a system model and an observation model is defined, and a restored image h is obtained based on the state space model.

ここで、カルマンフィルタを用いた画像復元方法の公知のアルゴリズムを説明する。画像復元の処理は、手ブレ方向θの1ライン毎に行う。例えば図2に示すように、手ブレ方向θが水平方向であるとし、原画像fおよび劣化画像gにおける手ブレ方向θの1ライン上の各画素値をそれぞれx,yとした場合、状態空間モデルのシステムモデルおよび観測モデルをそれぞれ次の(式1)および(式2)のように定義する。 Here, a known algorithm of an image restoration method using a Kalman filter will be described. The image restoration process is performed for each line in the camera shake direction θ. For example, as shown in FIG. 2, when the camera shake direction θ is a horizontal direction, and each pixel value on one line of the camera shake direction θ in the original image f and the deteriorated image g is x n and y n , The system model and the observation model of the state space model are defined as the following (Expression 1) and (Expression 2), respectively.

なお、手ブレ方向θが水平方向でも垂直方向でもない斜め方向の場合、手ブレ方向θの1ライン上の各画素値は、当該ライン上の位置の周囲にある複数画素の画素値から補間演算によって求める。あるいは、手ブレ方向θが水平方向となるように劣化画像gの全体をθだけ回転させ、回転した劣化画像gを用いて復元画像hを求めた後、当該復元画像hをθだけ逆回転させるようにしても良い。   When the camera shake direction θ is an oblique direction that is neither horizontal nor vertical, each pixel value on one line in the camera shake direction θ is interpolated from the pixel values of a plurality of pixels around the position on the line. Ask for. Alternatively, the entire degraded image g is rotated by θ so that the camera shake direction θ becomes the horizontal direction, the restored image h is obtained using the rotated degraded image g, and then the restored image h is rotated backward by θ. You may do it.

システムモデルでは、図3に示すように、原画像f上の或る範囲内にある隣接した複数の画素値(以下、「基準画素値」と称する)から、他の範囲内にある隣接した複数の画素値(以下、「推定画素値」と称する)を推定する。具体的には、システムモデルは、基準画素値の行列Xn−1に予測パラメータ行列Aを乗算してシステムノイズ行列Wを加算することにより、推定画素値の行列Xを求めるモデルとなっている。 In the system model, as shown in FIG. 3, from a plurality of adjacent pixel values in a certain range on the original image f (hereinafter referred to as “reference pixel values”), a plurality of adjacent pixels in another range Is estimated (hereinafter referred to as “estimated pixel value”). Specifically, the system model is a model for obtaining a matrix X n of estimated pixel values by multiplying a matrix X n−1 of reference pixel values by a prediction parameter matrix A and adding a system noise matrix W n. ing.

また、観測モデルは、原画像fの各画素値を表す行列Xに既知のボケ関数行列Cを乗算して観測ノイズνを加算することにより、劣化画像gの画素値yを求めるモデルとなっている。 The observation model is a model for obtaining the pixel value y n of the degraded image g by multiplying the matrix X n representing each pixel value of the original image f by a known blur function matrix C and adding the observation noise ν n. It has become.

上述のシステムモデルにおける予測パラメータ行列Aおよびシステムノイズ行列Wが、原画像fの性質を推定するための推定パラメータである。カルマンフィルタによる画像復元方法では、これらの推定パラメータを求め、求めた推定パラメータを用いて原画像fの各画素値Xを逐次的に推定することにより、復元画像hを求める。 The prediction parameter matrix A and the system noise matrix W n in the above system model are estimation parameters for estimating the property of the original image f. In the image restoration method using the Kalman filter, these estimated parameters are obtained, and the restored image h is obtained by sequentially estimating the pixel values Xn of the original image f using the obtained estimated parameters.

以上がカルマンフィルタを用いた画像復元方法の公知のアルゴリズムである。これに対して本実施形態では、システムモデルにおいて、仮想的な原画像f(劣化画像g)の代わりに、最低周波数帯域のウェーブレット変換画像g1または低周波数帯域から高周波数帯域へと段階的に復元した中間復元画像h1,h2,・・・,hM−1を用いて予測パラメータ行列Aおよびシステムノイズ行列Wを求める。また、観測モデルにおいて、劣化画像gの代わりにウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMを用いて観測ノイズνを求める。 The above is a known algorithm for an image restoration method using a Kalman filter. In contrast, in the present embodiment, in the system model, instead of the virtual original image f (degraded image g), the wavelet transform image g1 in the lowest frequency band or the low frequency band to the high frequency band is restored step by step. The prediction parameter matrix A and the system noise matrix W n are obtained using the intermediate restored images h1, h2,. Further, in the observation model, the observation noise ν n is obtained using the wavelet transformed images g1, g2,..., GM instead of the deteriorated image g.

なお、手ブレ量Lが2画素分(L=2)の場合、上述した(式1)および(式2)はそれぞれ次の(式3)および(式4)のように表される。この場合は、予測パラメータα,βと、システムノイズwと、観測ノイズνとの4つの推定パラメータを求め、これらの推定パラメータから復元画像hを求めることになる。以下では説明の簡略化のため、L=2とした場合の例について説明する。   When the camera shake amount L is for two pixels (L = 2), the above-described (Expression 1) and (Expression 2) are expressed as the following (Expression 3) and (Expression 4), respectively. In this case, four estimation parameters of the prediction parameters α and β, the system noise w, and the observation noise ν are obtained, and the restored image h is obtained from these estimation parameters. Hereinafter, for simplification of description, an example in which L = 2 is described.

図1に示すシステムパラメータ推定部3は、(式3)に示すシステムモデルに基づいて、予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。このときシステムパラメータ推定部3は、最初の段階では最低周波数帯域のウェーブレット変換画像g1を用いて予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。次の段階では、システムパラメータ推定部3は、当該予測パラメータα,βおよびシステムノイズw等に基づき復元した1つ目の中間復元画像h1+h2を用いて予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。 The system parameter estimation unit 3 shown in FIG. 1 obtains the prediction parameters α and β and the system noise w based on the system model shown in (Expression 3). At this time, the system parameter estimation unit 3 obtains the prediction parameters α 1 and β 1 and the system noise w 1 using the wavelet transform image g1 in the lowest frequency band in the first stage. In the next stage, the system parameter estimation unit 3 uses the first intermediate restored image h1 + h2 restored based on the prediction parameters α 1 and β 1 and the system noise w 1 and the like, and the prediction parameters α 2 and β 2 and the system The noise w 2 is obtained.

更に次の段階において、システムパラメータ推定部3は、予測パラメータα,βおよびシステムノイズw等に基づき復元した2つ目の中間復元画像h1+h2+h3を用いて予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。システムパラメータ推定部3はこの動作を繰り返し行っていくことにより、最終的に、復元画像hを得るために必要な予測パラメータαM−1(=α),βM−1(=β)およびシステムノイズwM−1(=w)を求める。 In the next stage, the system parameter estimation unit 3 uses the second intermediate restored image h1 + h2 + h3 restored based on the prediction parameters α 2 and β 2 and the system noise w 2 and the like, and the prediction parameters α 3 and β 3 and the system determine the noise w 3. The system parameter estimation unit 3 repeatedly performs this operation, so that finally the prediction parameters α M-1 (= α), β M-1 (= β) and the system necessary for obtaining the restored image h are obtained. The noise w M-1 (= w) is obtained.

観測ノイズ推定部4は、(式4)に示す観測モデルに基づいて、観測ノイズνを求める。このとき観測ノイズ推定部4は、最初の段階では最低周波数帯域のウェーブレット変換画像g1とそれより一段階高周波側のウェーブレット変換画像g2との合成劣化画像g1+g2を用いて観測ノイズνを求める。次の段階では、観測ノイズ推定部4は、更に一段階高周波側のウェーブレット変換画像g3も合成した合成劣化画像g1+g2+g3を用いて観測ノイズνを求める。 The observation noise estimation unit 4 obtains the observation noise ν based on the observation model shown in (Expression 4). At this time, the observation noise estimator 4 obtains the observation noise ν 1 by using the synthesized degraded image g1 + g2 of the wavelet transform image g1 in the lowest frequency band and the wavelet transform image g2 on the one-step high frequency side at the first stage. In the next stage, the observation noise estimation unit 4 obtains the observation noise ν 2 by using the synthesized degraded image g1 + g2 + g3, which is also synthesized with the wavelet transform image g3 on the one-step high frequency side.

更に次の段階において、観測ノイズ推定部4は、更に一段階高周波側のウェーブレット変換画像g4も合成した合成劣化画像g1+g2+g3+g4を用いて観測ノイズνを求める。観測ノイズ推定部4はこの動作を繰り返し行っていくことにより、最終的に、復元画像hを得るために必要な観測ノイズνM−1(=ν)を求める。 Further, in the next stage, the observation noise estimation unit 4 obtains the observation noise ν 3 by using the synthesized degraded image g1 + g2 + g3 + g4 that is also synthesized with the wavelet transform image g4 on the one-step high frequency side. The observation noise estimation unit 4 repeats this operation to finally obtain the observation noise ν M−1 (= ν) necessary for obtaining the restored image h.

画像復元部5は、以上のようにしてシステムパラメータ推定部3および観測ノイズ推定部4において段階的に求められた各推定パラメータを用いて、中間復元画像h1,h2,・・・,hM−1を段階的に求めていき、最終的には復元画像hを求める。   The image restoration unit 5 uses the estimated parameters obtained in a stepwise manner in the system parameter estimation unit 3 and the observation noise estimation unit 4 as described above, so that the intermediate restoration images h1, h2,. Are obtained step by step, and finally a restored image h is obtained.

最初の段階で画像復元部5は、システムパラメータ推定部3により求められた最初の予測パラメータα,βおよびシステムノイズwと、観測ノイズ推定部4により求められた最初の観測ノイズνとを(式3)および(式4)に適用することにより、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2から1つ目の中間復元画像h1+h2を求める。ここで求めた中間復元画像h1+h2はシステムパラメータ推定部3に入力される。 At the initial stage, the image restoration unit 5 includes the first prediction parameters α 1 and β 1 and the system noise w 1 obtained by the system parameter estimation unit 3, and the first observation noise ν 1 obtained by the observation noise estimation unit 4. Are applied to (Equation 3) and (Equation 4) to obtain the first intermediate restored image h1 + h2 from the synthesized degraded image g1 + g2 generated by the converted image synthesis unit 2. The intermediate restored image h1 + h2 obtained here is input to the system parameter estimation unit 3.

次の段階において、画像復元部5は、システムパラメータ推定部3により求められた2つ目の予測パラメータα,βおよびシステムノイズwと、観測ノイズ推定部4により求められた2つ目の観測ノイズνとを(式3)および(式4)に適用することにより、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2+g3から2つ目の中間復元画像h1+h2+h3を求める。ここで求めた中間復元画像h1+h2+h3はシステムパラメータ推定部3に入力される。 In the next stage, the image restoration unit 5 uses the second prediction parameters α 2 and β 2 and the system noise w 2 obtained by the system parameter estimation unit 3 and the second prediction parameter α 2 obtained by the observation noise estimation unit 4. of by applying the observation noise [nu 2 and (equation 3) and (equation 4), obtaining an intermediate restored image h1 + h2 + h3 of the second synthetic degraded image g1 + g2 + g3 generated by the conversion image synthesizing unit 2. The intermediate restored image h1 + h2 + h3 obtained here is input to the system parameter estimation unit 3.

画像復元部5はこの動作を繰り返し行っていくことにより、最終的に、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2+・・・+gMから最終的な復元画像h1+h2+・・・+hM=hを求める。このようにして画像復元部5により求められた復元画像hが最終生成画像として、画像復元装置100から外部に出力される。   By repeating this operation, the image restoration unit 5 finally obtains the final restored image h1 + h2 +... + HM = h from the synthesized degraded image g1 + g2 +... + GM generated by the converted image synthesis unit 2. Ask. In this way, the restored image h obtained by the image restoration unit 5 is output from the image restoration device 100 to the outside as a final generated image.

図4は、図1に示したシステムパラメータ推定部3、観測ノイズ推定部4および画像復元部5の機能を詳細に分解して示した例を示すブロック図である。ここでは一例として、劣化画像gを3つの周波数帯域に分割した場合(M=3)を例にとって説明する。なお、この図4において、図1に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example in which the functions of the system parameter estimation unit 3, the observation noise estimation unit 4, and the image restoration unit 5 illustrated in FIG. Here, as an example, a case where the degraded image g is divided into three frequency bands (M = 3) will be described as an example. In FIG. 4, components having the same functions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

図4において、ウェーブレット変換部1は、入力された劣化画像gを3個の周波数帯域成分に分割することにより、3個のウェーブレット変換画像g1,g2,g3を生成する。変換画像合成部2は、ウェーブレット変換部1により分割された3個のウェーブレット変換画像g1,g2,g3を低周波数帯域成分から高周波数帯域成分へと段階的に合成する。具体的には、変換画像合成部2は、g1+g2およびg1+g2+g3という2個の合成劣化画像を生成する。   In FIG. 4, the wavelet transform unit 1 generates three wavelet transform images g1, g2, and g3 by dividing the input degraded image g into three frequency band components. The transformed image synthesis unit 2 synthesizes the three wavelet transformed images g1, g2, and g3 divided by the wavelet transformation unit 1 step by step from a low frequency band component to a high frequency band component. Specifically, the converted image composition unit 2 generates two composite deteriorated images, g1 + g2 and g1 + g2 + g3.

中間システムパラメータ推定部3−1は、ウェーブレット変換部1により分割された3個の周波数帯域成分のうち、最低周波数帯域成分の劣化画像であるウェーブレット変換画像g1を用いて、最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む中間画像f1+f2の性質を表す中間推定パラメータである予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。 The intermediate system parameter estimation unit 3-1 uses the wavelet transform image g1 that is a degraded image of the lowest frequency band component among the three frequency band components divided by the wavelet transform unit 1, and uses the wavelet transform image g1 Prediction parameters α 1 and β 1 and system noise w 1 which are intermediate estimation parameters representing the properties of the intermediate image f1 + f2 including the frequency band component on the higher-frequency side are obtained.

また、中間観測ノイズ推定部4−1は、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像であって最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像g1+g2を用いて、観測ノイズνを求める。なお、中間システムパラメータ推定部3−1および中間観測ノイズ推定部4−1によって本発明の中間パラメータ推定手段が構成される。 Further, the intermediate observation noise estimation unit 4-1 generates a synthesized degraded image g1 + g2 that is the synthesized degraded image generated by the converted image synthesizing unit 2 and includes the lowest frequency band component and the frequency band component on the one-step high frequency side. Using this, the observation noise ν 1 is obtained. The intermediate system parameter estimation unit 3-1 and the intermediate observation noise estimation unit 4-1 constitute intermediate parameter estimation means of the present invention.

中間画像復元部5−1は、本発明の中間復元画像生成手段に相当するものであり、中間システムパラメータ推定部3−1および中間観測ノイズ推定部4−1により求められた予測パラメータα,β、システムノイズwおよび観測ノイズνを用いて、最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む中間復元画像h1+h2を生成する。 The intermediate image restoration unit 5-1 corresponds to the intermediate restored image generation unit of the present invention, and includes prediction parameters α 1 , obtained by the intermediate system parameter estimation unit 3-1 and the intermediate observation noise estimation unit 4-1. Using β 1 , system noise w 1, and observation noise ν 1 , an intermediate restored image h 1 + h 2 including the lowest frequency band component and the frequency band component on the one-step high frequency side is generated.

システムパラメータ推定部3−2は、中間画像復元部5−1により生成された中間復元画像h1+h2を用いて、全周波数帯域成分を含む原画像f1+f2+f3=fの性質を表す推定パラメータである予測パラメータα(=α),β(=β)およびシステムノイズw(=w)を求める。 The system parameter estimation unit 3-2 uses the intermediate restored image h1 + h2 generated by the intermediate image restoration unit 5-1, and uses the intermediate restored image h1 + h2 as a prediction parameter α that is an estimation parameter representing the properties of the original image f1 + f2 + f3 = f. 2 (= α), β 2 (= β) and system noise w 2 (= w) are obtained.

また、観測ノイズ推定部4−2は、変換画像合成部2により生成された画像であって合成劣化画像g1+g2が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像g1+g2+g3を用いて(ウェーブレット変換する前の劣化画像gを用いても良い)、観測ノイズν(=ν)を求める。なお、システムパラメータ推定部3−2および観測ノイズ推定部4−2によって本発明のパラメータ推定手段が構成される。 In addition, the observation noise estimation unit 4-2 is an image generated by the converted image combining unit 2 and includes a frequency band component included in the combined deterioration image g1 + g2 and a frequency band component on a higher frequency side than that of the frequency band component. An observation noise ν 2 (= ν) is obtained using the image g1 + g2 + g3 (a degraded image g before wavelet transform may be used). The system parameter estimation unit 3-2 and the observation noise estimation unit 4-2 constitute a parameter estimation unit of the present invention.

画像復元部5−2は、本発明の復元画像生成手段に相当するものであり、システムパラメータ推定部3−2および観測ノイズ推定部4−2により求められた予測パラメータα,β、システムノイズwおよび観測ノイズνを用いて、全周波数帯域成分を含む復元画像h1+h2+h3=hを生成する。   The image restoration unit 5-2 corresponds to the restored image generation unit of the present invention, and the prediction parameters α and β obtained by the system parameter estimation unit 3-2 and the observation noise estimation unit 4-2, the system noise w. Then, using the observation noise ν, a restored image h1 + h2 + h3 = h including all frequency band components is generated.

なお、図4ではM=3の場合の例を示したが、M=4の場合は、中間画像復元部5−1とシステムパラメータ推定部3−2および観測ノイズ推定部4−2との間に、もう1組の中間システムパラメータ推定部、中間観測ノイズ推定部および中間画像復元部が挿入される。この間に挿入された中間システムパラメータ推定部および中間観測ノイズ推定部によって本発明の上位中間パラメータ推定手段が構成され、挿入された中間画像復元部によって本発明の上位中間復元画像生成手段が構成される。   4 shows an example in the case of M = 3, but in the case of M = 4, between the intermediate image restoration unit 5-1, the system parameter estimation unit 3-2, and the observation noise estimation unit 4-2. In addition, another set of intermediate system parameter estimation unit, intermediate observation noise estimation unit and intermediate image restoration unit are inserted. The intermediate system parameter estimation unit and the intermediate observation noise estimation unit inserted during this period constitute the upper intermediate parameter estimation unit of the present invention, and the inserted intermediate image restoration unit constitutes the upper intermediate restored image generation unit of the present invention. .

この場合、上位中間パラメータ推定手段の中間システムパラメータ推定部は、中間画像復元部5−1により生成された中間復元画像h1+h2を用いて、中間復元画像h1+h2が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分を含む上位中間画像f1+f2+f3の性質を表す予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。 In this case, the intermediate system parameter estimator of the upper intermediate parameter estimator uses the intermediate restored image h1 + h2 generated by the intermediate image restoration unit 5-1, and uses the intermediate restored image h1 + h2 to have a frequency band component and one step further therefrom. Prediction parameters α 2 and β 2 and system noise w 2 representing the properties of the upper intermediate image f1 + f2 + f3 including the frequency band component on the high frequency side are obtained.

また、上位中間パラメータ推定手段の観測ノイズ推定部は、変換画像合成部2により生成された画像であって合成劣化画像g1+g2が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像g1+g2+g3を用いて、観測ノイズνを求める。 In addition, the observation noise estimation unit of the upper intermediate parameter estimation unit generates the frequency band component of the image generated by the converted image synthesis unit 2 and included in the synthesized degraded image g1 + g2, and the frequency band component on the higher frequency side by one step. The observed noise ν 2 is obtained by using the combined degraded image g1 + g2 + g3.

上位中間復元画像生成手段に相当する中間画像復元部は、上述のようにして求められた予測パラメータα,β、システムノイズwおよび観測ノイズνを用いて、中間復元画像h1+h2が有する周波数帯域成分およびそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分を含む上位中間復元画像h1+h2+h3を生成する。 The intermediate restored image h1 + h2 has an intermediate image restoration unit corresponding to the upper intermediate restored image generation means, using the prediction parameters α 2 and β 2 , the system noise w 2 and the observation noise ν 2 obtained as described above. A high-order intermediate restored image h1 + h2 + h3 including a frequency band component and a frequency band component on the higher frequency side by one stage is generated.

そして、システムパラメータ推定部3−2は、上位中間画像復元部により生成された上位中間復元画像h1+h2+h3を用いて、全周波数帯域成分を含む原画像f1+f2+f3+f4=fの性質を表す推定パラメータである予測パラメータα(=α),β(=β)およびシステムノイズw(=w)を求める。 Then, the system parameter estimation unit 3-2 uses the upper intermediate restored image h1 + h2 + h3 generated by the upper intermediate image restoration unit, and is a prediction parameter that is an estimation parameter representing the properties of the original image f1 + f2 + f3 + f4 = f including all frequency band components. α 3 (= α), β 3 (= β) and system noise w 3 (= w) are obtained.

また、観測ノイズ推定部4−2は、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2+g3+g4を用いて(ウェーブレット変換する前の劣化画像gを用いても良い)、観測ノイズν(=ν)を求める。 Further, the observation noise estimation unit 4-2 uses the synthesized degraded image g1 + g2 + g3 + g4 generated by the transformed image synthesis unit 2 (may use the degraded image g before wavelet transform), and observes noise ν 3 (= ν )

さらに、画像復元部5−2は、システムパラメータ推定部3−2および観測ノイズ推定部4−2により求められた予測パラメータα,β、システムノイズwおよび観測ノイズνを用いて、全周波数帯域成分を含む復元画像h1+h2+h3+h4=hを生成する。   Further, the image restoration unit 5-2 uses the prediction parameters α and β, the system noise w, and the observation noise ν obtained by the system parameter estimation unit 3-2 and the observation noise estimation unit 4-2, and uses all the frequency band components. A restored image h1 + h2 + h3 + h4 = h is generated.

一方、M=2の場合は、システムパラメータ推定部3−2、観測ノイズ推定部4−2および画像復元部5−2は不要で、中間画像復元部5−1より出力される復元画像h1+h2が最終的な成果物である復元画像hとなる。この場合にウェーブレット変換部1は、撮像により得られた劣化画像gを2つの周波数帯域成分に分割する。システムパラメータ推定部3−1および観測ノイズ推定部4−1は、低周波数帯域成分のウェーブレット変換画像g1および変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2(劣化画像gでも良い)を用いて、全周波数帯域成分の性質を表す推定パラメータα,β,w,νを求める。そして、中間画像復元部5−1は、以上のようにして求められた推定パラメータα,β,w,νを用いて、全周波数帯域成分を含む復元画像hを生成する。   On the other hand, when M = 2, the system parameter estimation unit 3-2, the observation noise estimation unit 4-2, and the image restoration unit 5-2 are unnecessary, and the restored image h1 + h2 output from the intermediate image restoration unit 5-1 The restored image h is the final product. In this case, the wavelet transform unit 1 divides the degraded image g obtained by imaging into two frequency band components. The system parameter estimator 3-1 and the observation noise estimator 4-1 use the wavelet transformed image g1 of the low frequency band component and the synthesized degraded image g1 + g2 (may be the degraded image g) generated by the transformed image synthesizer 2. Then, estimation parameters α, β, w, and ν representing the properties of all frequency band components are obtained. Then, the intermediate image restoration unit 5-1 generates a restored image h including all frequency band components using the estimation parameters α, β, w, and ν obtained as described above.

次に、上記のように構成した本実施形態による画像復元装置100の動作を説明する。図5は、本実施形態による画像復元装置100の動作例を示すフローチャートである。なお、この図5のフローチャートは、手ブレ量L=2、周波数分割数M=3の場合の動作例(図4に示した画像復元装置100の動作例)を示している。   Next, the operation of the image restoration apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the image restoration apparatus 100 according to the present embodiment. Note that the flowchart of FIG. 5 illustrates an operation example (an operation example of the image restoration apparatus 100 illustrated in FIG. 4) in the case where the camera shake amount L = 2 and the frequency division number M = 3.

図5において、ウェーブレット変換部1は、入力された劣化画像gをウェーブレット変換により3個の周波数帯域成分に分割する(ステップS1)。また、変換画像合成部2は、ウェーブレット変換部1により分割された3個のウェーブレット変換画像g1,g2,g3を用いて、2つの合成劣化画像g1+g2,g1+g2+g3を生成する(ステップS2)。   In FIG. 5, the wavelet transform unit 1 divides the input degraded image g into three frequency band components by wavelet transform (step S1). Further, the converted image combining unit 2 generates two combined deteriorated images g1 + g2, g1 + g2 + g3 using the three wavelet converted images g1, g2, and g3 divided by the wavelet converting unit 1 (step S2).

次に、中間システムパラメータ推定部3−1は、ウェーブレット変換部1により生成された最低周波数帯域成分のウェーブレット変換画像g1を用いて、中間画像f1+f2の性質を表す中間推定パラメータである予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。また、中間観測ノイズ推定部4−1は、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2を用いて、中間推定パラメータである観測ノイズνを求める(ステップS3)。 Next, the intermediate system parameter estimation unit 3-1 uses the wavelet transform image g1 of the lowest frequency band component generated by the wavelet transform unit 1, and uses the prediction parameter α 1 that is an intermediate estimation parameter representing the nature of the intermediate image f1 + f2. , Β 1 and system noise w 1 are obtained. Further, the intermediate observation noise estimation unit 4-1 obtains an observation noise ν 1 that is an intermediate estimation parameter by using the synthesized degraded image g1 + g2 generated by the converted image synthesis unit 2 (step S3).

そして、中間画像復元部5−1は、中間システムパラメータ推定部3−1および中間観測ノイズ推定部4−1により求められた中間推定パラメータα,β,w,νを用いて、(式3)および(式4)から中間復元画像h1+h2を求める(ステップS4)。 Then, the intermediate image restoration unit 5-1 uses the intermediate estimation parameters α 1 , β 1 , w 1 , and ν 1 obtained by the intermediate system parameter estimation unit 3-1 and the intermediate observation noise estimation unit 4-1. An intermediate restored image h1 + h2 is obtained from (Expression 3) and (Expression 4) (Step S4).

次に、システムパラメータ推定部3−2は、中間画像復元部5−1により生成された中間復元画像h1+h2を用いて、全周波数帯域成分を含む原画像fの性質を表す予測パラメータα,βおよびシステムノイズwを求める。また、観測ノイズ推定部4−2は、変換画像合成部2により生成された合成劣化画像g1+g2+g3を用いて、観測ノイズνを求める(ステップS5)。   Next, the system parameter estimation unit 3-2 uses the intermediate restored image h1 + h2 generated by the intermediate image restoration unit 5-1, and uses prediction parameters α, β representing properties of the original image f including all frequency band components, and The system noise w is obtained. Further, the observation noise estimation unit 4-2 obtains the observation noise ν by using the synthesized degraded image g1 + g2 + g3 generated by the converted image synthesis unit 2 (step S5).

そして、画像復元部5−2は、システムパラメータ推定部3−2および観測ノイズ推定部4−2により求められた推定パラメータα,β,w,νを用いて、(式3)および(式4)から全周波数帯域成分を含む復元画像hを生成する(ステップS6)。   Then, the image restoration unit 5-2 uses (Equation 3) and (Equation 4) using the estimated parameters α, β, w, and ν obtained by the system parameter estimation unit 3-2 and the observation noise estimation unit 4-2. ) To generate a restored image h including all frequency band components (step S6).

以上詳しく説明したように、本実施形態の画像復元装置100では、撮像により得られた劣化画像gを複数の周波数帯域成分に分割してウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMを生成する。そして、各ウェーブレット変換画像g1,g2,・・・,gMを低周波数帯域成分から高周波数帯域成分へと段階的に用いて原画像の性質を順次推定しながら中間復元画像h1+h2,h1+h2+h3,・・・を順次生成し、最終的に全周波数帯域成分を含む復元画像hを生成するようにしている。   As described above in detail, the image restoration apparatus 100 according to the present embodiment generates the wavelet transform images g1, g2,..., GM by dividing the degraded image g obtained by imaging into a plurality of frequency band components. . Then, the intermediate restored images h1 + h2, h1 + h2 + h3,... Are sequentially estimated using the wavelet transform images g1, g2,. Are sequentially generated, and finally a restored image h including all frequency band components is generated.

このように構成した本実施形態によれば、撮像により得られた劣化画像gの劣化の程度が激しい場合でも、低周波数帯域成分だけを取り出してみれば劣化の影響が小さいので、低周波数帯域成分から中間推定パラメータを求めて中間復元画像を生成することで、精度良く中間復元画像を求めることができる。そして、このようにして求めた精度の良い中間復元画像を用いて原画像fの推定パラメータが求められるので、原画像fの推定パラメータを精度良く求めることができる。これにより、撮像された劣化画像gの画質劣化が激しい場合でも、当該劣化画像gから原画像fの性質を推定する精度を向上させることができ、精度良く復元画像hを求めることができる。   According to this embodiment configured as described above, even if the degree of deterioration of the deteriorated image g obtained by imaging is severe, if only the low frequency band component is extracted, the influence of the deterioration is small. The intermediate restored image can be obtained with high accuracy by obtaining the intermediate estimated parameter from the image and generating the intermediate restored image. Then, since the estimated parameter of the original image f is obtained using the accurate intermediate restored image obtained in this way, the estimated parameter of the original image f can be obtained with high accuracy. Thereby, even when image quality degradation of the captured degraded image g is severe, the accuracy of estimating the property of the original image f from the degraded image g can be improved, and the restored image h can be obtained with high accuracy.

なお、上記実施形態では、デジタルカメラのシャッタ速度が比較的速くて手ブレが直線運動である場合を例にとって説明したが、手ブレが直線運動でない場合にも公知技術を応用することにより適用が可能である。例えば図6に示すように−45°、90°、45°および0°方向の画像復元処理を順次行うことにより、画像復元を行うことが可能である。   In the above embodiment, the case where the shutter speed of the digital camera is relatively fast and the camera shake is a linear motion has been described as an example. However, even when the camera shake is not a linear motion, it can be applied by applying a known technique. Is possible. For example, as shown in FIG. 6, image restoration can be performed by sequentially performing image restoration processing in the −45 °, 90 °, 45 °, and 0 ° directions.

また、上記実施形態では、手ブレにより画質劣化が生じた劣化画像gから原画像fを推定して復元画像hを生成する例について説明したが、ピンボケやレンズ収差によるボケ等の影響により画質が劣化した画像から復元画像hを生成する場合にも同様に適用可能である。   In the above-described embodiment, an example in which the original image f is estimated from the degraded image g in which image quality degradation has occurred due to camera shake and the restored image h is generated has been described. The same applies to the case where the restored image h is generated from the deteriorated image.

また、上記実施形態では、劣化画像gを複数の周波数帯域成分に分割するための処理としてウェーブレット変換を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フーリエ変換などの処理を用いて周波数分割することも可能である。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which uses wavelet transformation as a process for dividing the degradation image g into a several frequency band component, this invention is not limited to this. For example, it is possible to perform frequency division using processing such as Fourier transform.

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit or main features thereof.

本実施形態による画像復元装置の機能構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structural example of the image restoration apparatus by this embodiment. 原画像および劣化画像における手ブレ方向の1ライン上の各画素値を示す図である。It is a figure which shows each pixel value on 1 line of the camera shake direction in an original image and a degradation image. システムモデルの説明図である。It is explanatory drawing of a system model. 図1に示したシステムパラメータ推定部、観測ノイズ推定部および画像復元部の機能を詳細に分解して示した例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example in which functions of a system parameter estimation unit, an observation noise estimation unit, and an image restoration unit illustrated in FIG. 1 are disassembled in detail. 本実施形態による画像復元装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the image restoration apparatus by this embodiment. 手ブレ方向が直線運動でない場合の画像復元方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image restoration method in case a camera shake direction is not a linear motion.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウェーブレット変換部
2 変換画像合成部
3 システムパラメータ推定部
4 観測ノイズ推定部
5 画像復元部
3−1 中間システムパラメータ推定部
4−1 中間観測ノイズ推定部
5−1 中間画像復元部
3−2 システムパラメータ推定部
4−2 観測ノイズ推定部
5−2 画像復元部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wavelet transformation part 2 Conversion image composition part 3 System parameter estimation part 4 Observation noise estimation part 5 Image restoration part 3-1 Intermediate system parameter estimation part 4-1 Intermediate observation noise estimation part 5-1 Intermediate image restoration part 3-2 System Parameter estimation unit 4-2 Observation noise estimation unit 5-2 Image restoration unit

Claims (3)

撮像により得られた劣化画像を複数の周波数帯域成分に分割する周波数帯域分割手段と、
上記周波数帯域分割手段により分割された複数の周波数帯域成分の劣化画像を低周波数帯域成分から高周波数帯域成分へと段階的に合成する劣化画像合成手段と、
上記周波数帯域分割手段により分割された複数の周波数帯域成分のうち最低周波数帯域成分の劣化画像および、上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像を用いて、上記最低周波数帯域成分および当該最低周波数帯域より一段階高周波側の周波数帯域成分の性質を表す中間推定パラメータを求める中間パラメータ推定手段と、
上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像および上記中間パラメータ推定手段により求められた上記中間推定パラメータを用いて、上記最低周波数帯域成分および当該最低周波数帯域より一段階高周波側の周波数帯域成分を含む中間復元画像を生成する中間復元画像生成手段と、
上記中間復元画像生成手段により生成された上記中間復元画像および、上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像を用いて、全周波数帯域成分の性質を表す推定パラメータを求めるパラメータ推定手段と、
上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像および上記パラメータ推定手段により求められた上記推定パラメータを用いて、上記全周波数帯域成分を含む復元画像を生成する復元画像生成手段とを備えたことを特徴とする画像復元装置。
Frequency band dividing means for dividing a degraded image obtained by imaging into a plurality of frequency band components;
A deteriorated image synthesizing means for stepwise synthesizing degraded images of a plurality of frequency band components divided by the frequency band dividing means from a low frequency band component to a high frequency band component;
Of the plurality of frequency band components divided by the frequency band dividing means, a deteriorated image of the lowest frequency band component and an image generated by the deteriorated image synthesizing means, the lowest frequency band component and one step higher frequency side than that Intermediate parameter estimation means for obtaining an intermediate estimation parameter representing a property of the lowest frequency band component and a frequency band component on the one-step high frequency side from the lowest frequency band, using a synthetic degradation image including the frequency band component of
An image generated by the degraded image synthesizing means, the synthesized degraded image including the lowest frequency band component and a frequency band component at one stage higher than the lowest frequency band component, and the intermediate estimation parameter obtained by the intermediate parameter estimating means An intermediate restored image generating means for generating an intermediate restored image including the lowest frequency band component and a frequency band component on the one-step high frequency side from the lowest frequency band;
The intermediate restored image generated by the intermediate restored image generation unit, the image generated by the degraded image synthesizing unit, the frequency band component of the intermediate restored image, and the frequency band component at a higher frequency side than that Parameter estimation means for obtaining an estimation parameter representing the properties of all frequency band components using a synthesized degraded image including:
An image generated by the degraded image synthesizing means, including a synthesized degraded image including the frequency band component of the intermediate restoration image and a frequency band component on the higher frequency side of the intermediate restored image, and the parameter estimation means An image restoration apparatus comprising: a restored image generation unit that generates a restored image including all the frequency band components using an estimation parameter.
上記中間復元画像生成手段により生成された上記中間復元画像および、上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像を用いて、上記中間復元画像が有する周波数帯域成分およびそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分の性質を表す上位中間推定パラメータを求める上位中間パラメータ推定手段と、
上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像および上記上位中間パラメータ推定手段により求められた上記上位中間推定パラメータを用いて、上記中間復元画像が有する周波数帯域成分およびそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分を含む上位中間復元画像を生成する上位中間復元画像生成手段とを備え、
上記パラメータ推定手段は、請求項1に記載の処理に代えて、上記上位中間復元画像生成手段により生成された上記上位中間復元画像および、上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記上位中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像を用いて、全周波数帯域成分の性質を表す推定パラメータを求め、
上記復元画像生成手段は、請求項1に記載の処理に代えて、上記劣化画像合成手段により生成された画像であって上記上位中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像および上記上位中間パラメータ推定手段により求められた上記上位中間推定パラメータを用いて、上記全周波数帯域成分を含む復元画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像復元装置。
The intermediate restored image generated by the intermediate restored image generation unit, the image generated by the degraded image synthesizing unit, the frequency band component of the intermediate restored image, and the frequency band component at a higher frequency side than that An upper intermediate parameter estimating means for obtaining an upper intermediate estimation parameter representing the property of the frequency band component of the intermediate restored image and the frequency band component on the higher frequency side of the intermediate restored image using the synthesized degraded image including:
An image generated by the degraded image synthesizing means, which is obtained by the synthesized degraded image including the frequency band component of the intermediate restored image and the frequency band component on the higher frequency side by one stage and the upper intermediate parameter estimating means. Using the upper intermediate estimation parameter, the upper intermediate restored image generating means for generating the upper intermediate restored image including the frequency band component of the intermediate restored image and the frequency band component on the higher frequency side than that of the intermediate restored image,
In place of the processing according to claim 1, the parameter estimation unit is the upper intermediate restored image generated by the upper intermediate restored image generating unit and the image generated by the degraded image synthesizing unit, Using the synthesized degraded image including the frequency band component of the intermediate restored image and the frequency band component on the higher frequency side one step from that, obtain an estimation parameter representing the properties of all frequency band components,
In place of the processing according to claim 1, the restored image generating means is an image generated by the degraded image synthesizing means, the frequency band component of the upper intermediate restored image, and one step further on the higher frequency side. 2. The restored image including all the frequency band components is generated using the synthesized degraded image including the frequency band component and the upper intermediate estimation parameter obtained by the upper intermediate parameter estimating unit. The image restoration apparatus described.
撮像により得られた劣化画像を複数の周波数帯域成分に分割する第1のステップと、
上記複数の周波数帯域成分のうち最低周波数帯域成分の劣化画像および、上記最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像を用いて、上記最低周波数帯域成分および当該最低周波数帯域より一段階高周波側の周波数帯域成分の性質を表す中間推定パラメータを求める第2のステップと、
上記最低周波数帯域成分とそれより一段階高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像および上記中間推定パラメータを用いて、上記最低周波数帯域成分および当該最低周波数帯域より一段階高周波側の周波数帯域成分を含む中間復元画像を生成する第3のステップと、
上記中間復元画像および、上記中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像を用いて、全周波数帯域成分の性質を表す推定パラメータを求める第4のステップと、
上記中間復元画像が有する周波数帯域成分とそれより一段階更に高周波側の周波数帯域成分とを含む合成劣化画像および上記推定パラメータを用いて、上記全周波数帯域成分を含む復元画像を生成する第5のステップとを有することを特徴とする画像復元方法。
A first step of dividing a degraded image obtained by imaging into a plurality of frequency band components;
Among the plurality of frequency band components, a degraded image of the lowest frequency band component and a synthesized degraded image including the lowest frequency band component and a frequency band component on one higher frequency side than the lowest frequency band component, A second step of obtaining an intermediate estimation parameter representing the nature of the frequency band component one step higher than the lowest frequency band;
Using the synthesized degraded image including the lowest frequency band component and the frequency band component on the one-step high frequency side, and the intermediate estimation parameter, the lowest frequency band component and the frequency band component on the one-step high frequency side from the lowest frequency band A third step of generating an intermediate restored image including:
First, an estimated parameter representing the properties of all frequency band components is obtained using the intermediate restored image and a synthesized deteriorated image including the frequency band component of the intermediate restored image and the frequency band component on the higher frequency side of the intermediate restored image. 4 steps,
Generating a restored image including all the frequency band components by using the synthesized degraded image including the frequency band component of the intermediate restored image and the frequency band component on the higher frequency side of the intermediate restored image and the estimated parameter; And an image restoration method.
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