JP2009182570A - Image processor, image processing method, and image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and an image processing program.
従来から、カメラ等で撮影を行った撮影画像には、画像劣化が生ずることが知られている。この画像劣化の要因としては撮影時の手ぶれ、光学系の各種の収差、レンズの歪み等がある。 Conventionally, it is known that image degradation occurs in a photographed image photographed with a camera or the like. Factors for this image degradation include camera shake during shooting, various aberrations of the optical system, lens distortion, and the like.
撮影時の手ぶれを補正するためには、撮影レンズの中の所定のレンズを動かす方式と、電子回路で処理する方式とが知られている。レンズを動かす方式としては、例えば、撮影時に、手ぶれを検出し、この検出した手ぶれに合わせて所定のレンズを動かすことで、結像部に結像する撮影画像の劣化を抑える方式が知られている(特許文献1参照)。 In order to correct camera shake at the time of shooting, a method of moving a predetermined lens in the shooting lens and a method of processing by an electronic circuit are known. As a method for moving the lens, for example, a method is known in which camera shake is detected at the time of shooting, and a predetermined lens is moved in accordance with the detected camera shake, thereby suppressing deterioration of a captured image formed on the imaging unit. (See Patent Document 1).
これに対し、電子回路で処理する方式には、例えば、特許文献2に開示されるように、カメラの光軸の変動を角加速度センサで検出し、検出した角速度等から撮影時のぼけ状態を表す伝達関数を取得し、劣化して結像した撮影画像に対し、取得した伝達関数の逆変換を行い、画像の復元を行う方式がある。
On the other hand, for example, as disclosed in
しかしながら、特許文献2に開示されるように、劣化して結像した撮影画像を復元して復元画像を得る方式の場合には、伝達関数が、ノイズやぶれ情報誤差等の影響を受け、撮影画像における劣化によって非常に小さくなってしまった情報については、復元処理を行うことにより、求めようとする劣化のない理想的な撮影画像との誤差がかえって拡大してしまい、撮影画像の復元を良好に行えない場合がある。
However, as disclosed in
そこで、本発明は、伝達関数がノイズやぶれ情報誤差等の影響を受けた場合であっても、復元処理を行うことにより、求めようとする劣化のない理想的な撮影画像との誤差が拡大してしまう場合であっても、画像の復元程度をより良好に行うことができる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention increases the error from the ideal captured image without degradation by performing the restoration process even when the transfer function is affected by noise, blur information error, or the like. Therefore, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus, an image processing method, and an image processing program that can perform image restoration more satisfactorily.
上記課題を解決するために、変化画像データを復元処理する処理部を有する画像処理装置において、処理部は、画像データの内容が既知である既知画像データを変化要因情報により変化させた変化既知画像データと、変化既知画像データを復元処理することにより復元既知画像データとを得、復元既知画像データを既知画像データと比較して復元既知画像データを既知画像データに補正するのに必要な補正量を得、変化画像データを復元処理した復元画像データを、補正量に基づいて補正する処理を行うこととする。 In order to solve the above problem, in an image processing apparatus having a processing unit that restores changed image data, the processing unit changes the known image data whose content of the image data is known according to the change factor information. The amount of correction required to restore the restored known image data to the known image data by obtaining the restored known image data by restoring the data and the change known image data, and comparing the restored known image data with the known image data The restored image data obtained by restoring the changed image data is corrected based on the correction amount.
画像処理装置をこのように構成することで、画像の復元の程度をより良好なものとすることができる。 By configuring the image processing apparatus in this way, it is possible to improve the degree of image restoration.
また、他の発明は、上述の発明に加え、処理部は、変化既知画像データを得る既知画像変化手段と、復元既知画像データを得る変化既知画像復元手段と、補正量を得る補正量取得手段と、変化画像データを復元処理した復元画像データを、補正量に基づいて補正する補正手段とを備えることとする。 In addition to the above-described invention, in another invention, the processing unit includes a known image changing unit that obtains changed known image data, a changed known image restoring unit that obtains restored known image data, and a correction amount obtaining unit that obtains a correction amount. And correction means for correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount.
画像処理装置をこのように構成することで、画像の復元の程度をより良好なものとすることができる。 By configuring the image processing apparatus in this way, it is possible to improve the degree of image restoration.
また、他の発明は、上述の発明に加え、補正量取得手段は、復元既知画像データと既知画像データとの比較を周波数空間で行い、補正量を位相量あるいは振幅量として得て、補正手段は、位相量あるいは振幅量として得られた補正量に基づいて復元画像データを補正することとする。 Further, in addition to the above-mentioned invention, the correction amount acquisition means performs a comparison between the restored known image data and the known image data in the frequency space, and obtains the correction amount as a phase amount or an amplitude amount. Is to correct the restored image data based on the correction amount obtained as the phase amount or the amplitude amount.
画像処理装置をこのように構成することで、補正量の取得と、復元画像の補正を行い易くなる。 By configuring the image processing apparatus in this way, it becomes easy to obtain the correction amount and correct the restored image.
また、他の発明は、上述の発明に加え、補正量取得手段は、復元既知画像データと既知画像データとの比較を周波数空間で行い、補正量を、復元既知画像データと既知画像データとの差分のベクトルとして得て、補正手段は、差分ベクトルとして得られた補正量に基づいて復元画像データを補正することとする。 In another invention, in addition to the above-mentioned invention, the correction amount acquisition means compares the restored known image data and the known image data in the frequency space, and calculates the correction amount between the restored known image data and the known image data. Obtained as a difference vector, the correction means corrects the restored image data based on the correction amount obtained as the difference vector.
画像処理装置をこのように構成することで、補正量を精度良く取得でき、復元画像を精度よく補正することができる。 By configuring the image processing apparatus in this way, the correction amount can be acquired with high accuracy, and the restored image can be corrected with high accuracy.
また、他の発明は、上述の発明に加え、既知画像データは、復元画像データまたは変化画像データであることとする。 In another invention, in addition to the above-described invention, the known image data is restored image data or changed image data.
画像処理装置をこのように構成することで、補正量を精度良く取得できる。 By configuring the image processing apparatus in this way, the correction amount can be obtained with high accuracy.
また、他の発明は、上述の発明に加え、既知画像データは、復元画像データまたは変化画像データをエッジ強調した画像であることとする。 According to another invention, in addition to the above-described invention, the known image data is an image in which restored image data or changed image data is edge-enhanced.
画像処理装置をこのように構成することで、補正量を精度良く取得できる。 By configuring the image processing apparatus in this way, the correction amount can be obtained with high accuracy.
上記課題を解決するために、変化画像データを復元処理する画像処理方法において、画像データの内容が既知である既知画像データを変化要因情報により変化させた変化既知画像データを得る既知画像変化ステップと、変化既知画像データを復元処理して復元既知画像データを得る変化既知画像復元ステップと、復元既知画像データを既知画像データと比較して復元既知画像データを既知画像データに補正するのに必要な補正量を得る補正量取得ステップと、変化画像データを復元処理した復元画像データを補正量に基づいて補正する補正ステップとを有することとする。 In order to solve the above-mentioned problem, in an image processing method for restoring changed image data, a known image changing step for obtaining changed known image data obtained by changing known image data whose contents are known according to change factor information; A step of restoring the known image data to obtain the restored known image data, and a step of restoring the known image data, comparing the restored known image data with the known image data, and correcting the restored known image data to the known image data. A correction amount acquisition step for obtaining a correction amount and a correction step for correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount are provided.
画像処理方法をこのように行うことで、画像の復元の程度をより良好なものとすることができる。 By performing the image processing method in this way, the degree of image restoration can be improved.
上記課題を解決するために、変化画像データを復元処理する画像処理プログラムにおいて、画像データの内容が既知である既知画像データを変化要因情報により変化させた変化既知画像データを得る既知画像変化処理と、変化既知画像データを復元処理して復元既知画像データを得る変化既知画像復元処理と、復元既知画像データを既知画像データと比較して復元既知画像データを既知画像データに補正するのに必要な補正量を得る補正量取得処理と、変化画像データを復元処理した復元画像データを補正量に基づいて補正する補正処理とをコンピュータに実行させることとする。 In order to solve the above problems, in an image processing program for restoring changed image data, known image change processing for obtaining changed known image data obtained by changing known image data whose contents are known by change factor information; Necessary for restoring the known image data by restoring the known image data by comparing the restored known image data with the known image data. The computer executes a correction amount acquisition process for obtaining a correction amount and a correction process for correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount.
画像処理プログラムをコンピュータにインストールし、コンピュータにこのプログラムを実行させることで、画像の復元の程度をより良好なものとすることができる。 By installing an image processing program in a computer and causing the computer to execute the program, the degree of image restoration can be improved.
本発明によれば、画像の復元の程度をより良好なものとすることができる。 According to the present invention, the degree of image restoration can be improved.
以下、本発明の第1の実施の形態に係る画像処理装置1について図を参照しながら説明する。なお、この画像処理装置1は、撮像部2にCCD(Charge Coupled Device)を使用した民生用のいわゆるデジタルカメラとしているが、撮像部にCCD等の撮像素子を用いる監視用カメラ、テレビカメラ用、内視鏡用カメラ等、他の用途のカメラとしたり、顕微鏡用、双眼鏡用、さらには核磁気共鳴撮影用等の画像診断装置等、カメラ以外の機器にも適用できる。なお、画像処理方法については、画像処理装置1の説明と併せて行うこととする。
Hereinafter, an
画像処理装置1は、人物等の映像を撮像する撮像部2と、この撮像部2を駆動する制御系部3と、撮像部2で撮像された画像を処理する処理部4とを有している。また、この実施の形態に係る画像処理装置1は、さらに処理部4で処理された画像を記録する記録部5と、撮影される画像の変化(劣化)の要因となる変化要因情報を検知する検出部6と、画像の変化等を生じさせる既知の変化要因情報を保存する変化要因情報保存部7を有する。
The
撮像部2はCCDを備え、レンズを有する撮影光学系やレンズを通過した光を電気信号に変換する。なお、CCDの他、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を備えてもよい。制御系部3は、撮像部2、処理部4、記録部5、検出部6、および変化要因情報保存部7等、画像処理装置1内の各部を制御するものである。
The
処理部4は、画像処理プロセサで構成されており、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)のようなハードウェアで構成されている。この処理部4は、後述する既知画像変化手段、変化既知画像復元手段、補正量取得手段および補正手段が機能的に構成され、また、後述する変化既知画像を生成する際の元となる既知画像が保管されることもある。 The processing unit 4 is configured by an image processing processor, and is configured by hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The processing unit 4 includes a known image changing unit, a changed known image restoring unit, a correction amount acquiring unit, and a correcting unit, which will be described later, and a known image that is a base when generating a changed known image described later. May be stored.
処理部4は、ASICのようなハードウェアとして構成されるものの他、ソフトウェアで処理する構成としても良い。記録部5は、半導体メモリで構成されているが、ハードディスクドライブ等の磁気記録手段や、DVD(Digital Versatile Disk)等を使用する光記録手段等を採用しても良い。
The processing unit 4 may be configured to process with software in addition to the hardware configured like ASIC. The
検出部6は、図2に示すように、画像処理装置1の光軸であるZ軸に対して垂直方向となるX軸、Y軸の回りの速度を検出する2つの角速度センサを備えるものである。カメラで撮影する際の手ぶれは、X方向、Y方向、Z方向の各方向への移動やZ軸回りの回動も生ずるが、各変動により最も大きな影響を受けるのは、Y軸回りの回転とX軸回りの回転である。これら2つの変動は、ほんのわずかに変動しただけで、その撮影された画像は大きくぼける。このため、この実施の形態では、図2のX軸回りとY軸回りの2つの角速度センサのみを配置している。しかし、より完全を期すためZ軸回りの角速度センサをさらに付加したり、X方向やY方向への移動を検出するセンサを付加しても良い。また、使用するセンサとしては、角速度センサではなく、角加速度センサとしても良い。
As shown in FIG. 2, the
変化要因情報保存部7は、撮影画像を変化させる変化要因の情報であって撮影を開始する前に判っている既知の変化要因データが保存される。既知の変化要因の情報としては、例えば、光学系の収差等である。なお、この実施の形態では、変化要因情報保存部7には、光学系の収差やレンズのひずみの情報が保存されているが、後述する手ぶれのぼけの復元の際にはそれらの情報は、利用していない。
The change factor
次に、以上のように構成された画像処理装置1の処理部4の処理方法について説明する。
Next, a processing method of the processing unit 4 of the
処理部4には、以下に説明するように、画像の復元を最適化問題として扱うことにより復元画像を求める処理手法を実行する画像復元処理手段が機能的に実現されている。 As will be described below, the processing unit 4 functionally implements an image restoration processing unit that executes a processing method for obtaining a restored image by treating image restoration as an optimization problem.
画像の復元を最適化問題として扱うということは、「(1)入力に対する出力は、一意に決まる。」、「(2)出力が同じであれば、入力は同じである。」、「(3)出力が同じになるように、入力を更新しながら反復処理することにより、解を収束させていく。」、という3の条件を前提に、画像の復元を行うことである。 Treating image restoration as an optimization problem means that “(1) the output for the input is uniquely determined”, “(2) If the output is the same, the input is the same”, “(3 The solution is converged by iteratively processing while updating the input so that the output becomes the same.
すなわち、図3(A)に示すように、求めたい画像データである理想画像データ「img」が、画像を変化させる要因となる変化要因情報「g」により変化理想画像データ「img’」に変化させられたと考えると、任意の画像データ「i0」を変化要因情報「g」により変化させた変化任意画像データ「i0’」が、変化理想画像データ「img’」に近似するように、任意画像データ「i0」を「i0+n」(nは、1以上の整数)として更新し、この任意画像データ「i0+n」を変化要因情報「g」により変化させる処理を反復する。すなわち、任意画像データ「i0+n」を変化要因情報データ「g」により変化させた変化任意画像データ「i0+n’」が、変化理想画像データ「img’」に近似するような任意画像データ「i0+n」を求めることができれば、図3(B)に示すように、変化任意画像データ「i0+n’」の生成の元データとなる任意画像データ「i0+n」は、変化前の理想画像データ「img」に近似した復元された画像であると言える。 That is, as shown in FIG. 3A, the ideal image data “img”, which is the image data to be obtained, is changed to changed ideal image data “img ′” by the change factor information “g” that causes the image to change. Assuming that the change arbitrary image data “i 0 ′” obtained by changing the arbitrary image data “i 0 ” by the change factor information “g” approximates the changed ideal image data “img ′”. The arbitrary image data “i 0 ” is updated as “i 0 + n ” (n is an integer of 1 or more), and the process of changing the arbitrary image data “i 0 + n ” with the change factor information “g” is repeated. In other words, any image data "i 0 + n" the change factor information data "g" change any image data obtained by changing the "i 0 + n '" is changed ideal image data "img' arbitrary image data such as approximate to""i if it is possible to obtain the 0 + n ", as shown in FIG. 3 (B), any image data as the original data for generating the change arbitrary image data" i 0 + n '' 'i 0 + n "is the ideal image data before the change" It can be said that this is a restored image approximated to “img”.
上述の処理を撮像部2に撮像された画像に対して適用した場合には、理想画像データ「img」は、被写体を劣化のない理想的な状態で撮影できたと仮定した場合の撮影画像データ(以下、理想撮影画像データと言い、これを理想撮影画像データ「img」と記載する。)に相当し、変化理想画像データ「img’」は、理想撮影画像データ「img」が変化要因情報「g」により変化させられた画像データであり、実際に撮影された撮影画像データ(以下、実撮影画像データと言い、これを実撮影画像データ「img’」と記載する。)に相当する。したがって、任意画像データ「i0(i0+n)」を変化要因情報「g」により変化させて得られた変化任意画像データ「i0’(i0+n’)」が、実撮影画像データ「img’」に近似している場合には、任意画像データ「i0(i0+n)」は、理想撮影画像データ「img」に近似した画像データであると考えることができる。
When the above-described processing is applied to an image captured by the
上記の処理手法を実現する画像復元処理手段の動作について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。 The operation of the image restoration processing means for realizing the above processing method will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
図4において、「i0」は、処理部4の記録部に予め保存されている任意の初期画像データである。「g」は、検出部6で検出された変化要因情報(劣化要因情報(伝達関数の一種である点像関数))のデータであり、処理部4の記録部に保存されるものである。「i0’」は、初期画像データ「i0」を変化要因情報データ「g」により変化させた比較用画像データ(変化任意画像データ)である。「img’」は、復元の対象となる変化した画像の画像データであり、ここでは、撮像部2で実際に撮像された撮影画像データ、すなわち、実撮影画像データとなる。
In FIG. 4, “i 0 ” is arbitrary initial image data stored in advance in the recording unit of the processing unit 4. “G” is data of change factor information (degradation factor information (point spread function which is a kind of transfer function)) detected by the
「δ」は、実撮影画像データ「img’」と、比較用画像データ「i0’」との差分のデータである。「k」は、変化要因情報データ「g」に基づく配分比を表すフィードバック関数である。「i0+n」(nは、1以上の整数)は、初期画像データ「i0」に、差分のデータδを配分比「k」に従って配分して新たに生成した復元画像データである。 “Δ” is difference data between the actual captured image data “img ′” and the comparison image data “i 0 ′”. “K” is a feedback function representing a distribution ratio based on the change factor information data “g”. “I 0 + n ” (n is an integer equal to or greater than 1) is restored image data newly generated by distributing the difference data δ to the initial image data “i 0 ” according to the distribution ratio “k”.
ここで、「img」と「img’」の関係は、次の(1)式で表されるものとする。
img’=img*g ・・・(1)
「*」は、重畳積分を表わす演算子である。
なお、差分のデータ「δ」は、対応する画素の単純な差分でも良い場合もあるが、一般的には、変化要因情報データ「g」により異なり、次の(2)式で現される。
δ=f(img’,img,g)・・・(2)
Here, the relationship between “img” and “img ′” is expressed by the following equation (1).
img '= img * g (1)
“*” Is an operator representing a superposition integral.
Note that the difference data “δ” may be a simple difference between corresponding pixels, but generally differs depending on the change factor information data “g” and is expressed by the following equation (2).
δ = f (img ′, img, g) (2)
処理部4(画像復元処理手段)の処理ルーチンは、まず、初期画像データ「i0」を用意する(ステップS101)ことから始まる。この初期画像データ「i0」としては、実撮影画像データ「img’」を用いても良く、また、黒ベタ、白ベタ、灰色ベタ、市松模様等どのような画像のデータを用いても良い。ステップS102で、(1)式の「img」の代わりに初期画像となる任意画像のデータ「i0」を入れ、劣化画像である比較用画像データ「i0’」を求める。次に、実撮影画像データ「img’」と比較用画像データ「i0’」と比較し、差分のデータ「δ」を算出する(ステップS103)。 The processing routine of the processing unit 4 (image restoration processing means) starts with preparing initial image data “i 0 ” (step S101). As the initial image data “i 0 ”, actual captured image data “img ′” may be used, and any image data such as black solid, white solid, gray solid, and checkered pattern may be used. . In step S102, data “i 0 ” of an arbitrary image that is an initial image is input instead of “img” in the equation (1), and comparison image data “i 0 ′” that is a degraded image is obtained. Next, the actual captured image data “img ′” is compared with the comparison image data “i 0 ′”, and difference data “δ” is calculated (step S103).
次に、ステップS104で、この差分のデータ「δ」が所定値以上であるか否かを判断し、所定値以上であれば、ステップS105で新たな復元画像データを生成する処理を行う。すなわち、差分のデータ「δ」を変化要因情報「g」に基づいて、任意の初期画像データ「i0」に配分し、新たな復元画像データ「i0+n」を生成する。その後、ステップS102,S103,S104,S105を繰り返す。 Next, in step S104, it is determined whether or not the difference data “δ” is equal to or larger than a predetermined value. That is, the difference data “δ” is distributed to arbitrary initial image data “i 0 ” based on the change factor information “g” to generate new restored image data “i 0 + n ”. Thereafter, steps S102, S103, S104, and S105 are repeated.
ステップS104において、差分のデータ「δ」が所定値より小さい場合、処理を終了する(ステップS106)。そして、処理を終了した時点での復元画像データ「i0+n」を理想撮影画像データ「img」と推定する。 If the difference data “δ” is smaller than the predetermined value in step S104, the process ends (step S106). Then, the restored image data “i 0 + n ” at the time when the processing is completed is estimated as ideal photographed image data “img”.
任意の初期画像データ「i0」は、理想撮影画像データ「img」とは異なるものであり、差分のデータ「δ」を0、すなわち、実撮影画像データ「img’」=復元画像データ「i0(i0+n)」とすることは難しく、特に、変化要因情報「g」にノイズや誤差が含まれている場合には、差分のデータ「δ」を0とする復元はさらに困難となる。そのため、差分のデータ「δ」が所定値より小さくなった場合には、ある程度、撮影画像の復元ができたものとして、処理を終了し、このときの復元画像データ「i0(i0+n)」を撮影画像の復元画像データとしている。 The arbitrary initial image data “i 0 ” is different from the ideal captured image data “img”, and the difference data “δ” is 0, that is, the actual captured image data “img ′” = restored image data “i”. It is difficult to set “ 0 (i 0 + n )”, and in particular, when the change factor information “g” includes noise and error, it becomes more difficult to restore the difference data “δ” to 0. Therefore, when the difference data “δ” becomes smaller than the predetermined value, it is determined that the captured image has been restored to some extent, and the processing is terminated, and the restored image data “i 0 (i 0 + n )” at this time Is the restored image data of the captured image.
ところで、例えば、理想撮影画像データ「img」を、画像データの内容が既知である既知画像データであると仮定すると、この既知の理想撮影画像データ「img」が既知画像変化手段において変化要因情報「g」により変化させられた変化理想撮影画像データ「img’」を変化既知画像データとして得ることができる。なお、既知画像変化手段においては、画像復元処理手段におけるステップS102と同様の処理が行われる。 By the way, for example, assuming that the ideal photographed image data “img” is known image data whose contents are known, the known ideal photographed image data “img” is changed by the change factor information “ The changed ideal photographed image data “img ′” changed by “g” can be obtained as the change known image data. In the known image changing unit, the same processing as that in step S102 in the image restoration processing unit is performed.
そして、変化既知画像復元手段としても機能する画像復元処理手段にて、変化理想撮影画像データ「img’」を任意の初期画像データ「i0」として、上述のステップS102からステップS105の処理を繰り返す復元処理により復元された復元画像データ「i0+n」を復元既知画像データとして得ることができる。 Then, in the image restoration processing means that also functions as the change known image restoration means, the changed ideal captured image data “img ′” is set as arbitrary initial image data “i 0 ”, and the processes from step S102 to step S105 are repeated. The restored image data “i 0 + n ” restored by the restoration process can be obtained as restored known image data.
また、補正量取得手段にて、上述の復元既知画像データとしての復元画像データ「i0+n」と既知の理想撮影画像データ「img」とを比較することで、復元画像データ「i0+n」を既知の理想撮影画像データ「img」に補正するのに必要な補正量データを「d」を得ることができる。 Furthermore, by the correction amount acquisition unit, by comparing the restored image data as described above for recovery known image data "i 0 + n" known and ideal photographed image data "img", the restored image data "i 0 + n" known It is possible to obtain “d” as the correction amount data necessary to correct the ideal photographed image data “img”.
このようにして得られた補正量データ「d」は、理想撮影画像データ「img」が既知であると仮定したとき、任意の初期画像データ「i0」に対して上述の復元処理を行って得られた実撮影画像データ「img’」の復元画像データ「i0+n」を理想撮影画像データ「img」と比較し、この復元画像データ「i0+n」を既知の理想撮影画像データ「img」に補正するのに必要な補正量に相当しているものと考えられる。したがって、任意の初期画像データ「i0」に対して復元処理して得られた復元画像データ「i0+n」を、補正手段において補正量データ「d」で補正処理することにより、任意の初期画像データ「i0」から得られた復元画像データ「i0+n」を理想撮影画像データ「img」にさらに近づけた復元の程度が良好に補正された復元画像データとすることができる。 Assuming that the ideal photographed image data “img” is known, the correction amount data “d” obtained in this way is obtained by performing the above-described restoration process on any initial image data “i 0 ”. The restored image data “i 0 + n ” of the obtained actual captured image data “img ′” is compared with the ideal captured image data “img”, and the restored image data “i 0 + n ” is converted into the known ideal captured image data “img”. This is considered to correspond to the correction amount necessary for correction. Accordingly, the restored image data “i 0 + n ” obtained by restoring the arbitrary initial image data “i 0 ” is corrected with the correction amount data “d” in the correction unit, thereby allowing the arbitrary initial image to be corrected. The restored image data “i 0 + n ” obtained from the data “i 0 ” can be used as restored image data in which the degree of restoration that is closer to the ideal photographed image data “img” is well corrected.
なお、上述説明では、補正量データ「d」の概念を解りやすくするため、既知画像データを理想撮影画像データ「img」として補正量データ「d」を求めたが、理想撮影画像データ「img」は本来、不知のものである。一方、補正量データ「d」は、既知画像データが任意のものであっても、同様の補正量として得ることができると考えられる。したがって、実際に補正量データ「d」を求めるときには、任意の既知の画像データを用いることになる。 In the above description, in order to make the concept of the correction amount data “d” easy to understand, the correction amount data “d” is obtained using the known image data as the ideal captured image data “img”. However, the ideal captured image data “img” is obtained. Is inherently unknown. On the other hand, it is considered that the correction amount data “d” can be obtained as a similar correction amount even if the known image data is arbitrary. Therefore, when the correction amount data “d” is actually obtained, any known image data is used.
しかしながら、補正量データ「d」を求めるための既知画像データは、復元の目標となる理想撮影画像データ「img」に近い画像データである方が好ましい。したがって、復元画像データ「i0+n」、実撮影画像データ「img’」、あるいは、これらの画像データ(「i0+n」,「img’」)のエッジ強調した画像データであることが好ましい。このような画像データを用いることで、精度の高い補正量データ「d」を得ることができる。 However, it is preferable that the known image data for obtaining the correction amount data “d” is image data close to the ideal photographed image data “img” which is a restoration target. Therefore, it is preferable that the restored image data “i 0 + n ”, the actual captured image data “img ′”, or image data obtained by edge enhancement of these image data (“i 0 + n ”, “img ′”). By using such image data, highly accurate correction amount data “d” can be obtained.
上述の補正処理について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。 The above correction process will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、画像データの内容が既知である既知画像データ「Simg」を準備する(ステップS201)。例えば、復元画像データ「i0+n」、実撮影画像データ「img’」、あるいは、これらの画像データ(「i0+n」,「img’」)のエッジ強調した画像データを準備する。続いて、既知画像変化手段において、既知画像データ「Simg」を変化要因情報「g」により変化させる変化処理を行い、変化既知画像データ「Simg’」を生成する(ステップS202)。そして、変化既知画像復元手段において、変化既知画像データ「Simg’」を任意の初期画像データ「i0」として、上述の図4に示すステップS102からステップS105の繰り返しの復元処理を行い、復元既知画像データ「Si0+n」を生成する(ステップS203)。 First, known image data “Simg” whose contents are known is prepared (step S201). For example, restored image data “i 0 + n ”, actual captured image data “img ′”, or image data with edge enhancement of these image data (“i 0 + n ”, “img ′”) is prepared. Subsequently, in the known image changing means, change processing for changing the known image data “Simg” by the change factor information “g” is performed to generate changed known image data “Simg ′” (step S202). Then, in the change known image restoration means, the change known image data “Simg ′” is set as arbitrary initial image data “i 0 ”, and the restoration process is repeated from step S102 to step S105 shown in FIG. Image data “Si 0 + n ” is generated (step S203).
次いで、補正量取得手段において、復元既知画像データ「Si0+n」と既知画像データ「Simg」とを比較し、復元既知画像データ「Si0+n」を既知画像データ「Simg」に補正するのに必要な補正量データ「d」を求める補正量取得処理が行われる(ステップS204)。そして、撮影された実撮影画像データ「img’」に関し、図4に示すステップS102からステップS105の繰り返しの復元処理を行い(ステップS205)、補正手段において、ステップS205の復元処理で求められた復元画像データ「i0+n」に対し、ステップS204で求めた補正量の補正を行い、補正復元画像データ「di0+n」を生成する(ステップS206)。この補正復元画像データ「di0+n」は、補正量データ「d」により復元画像データ「i0+n」が理想撮影画像データ「img」に近づくように補正されたものとなっている。なお、ステップS205の処理は、ステップS201からS204の処理の前、またはこれに併行して行うようにしてもよい。
Then, the correction amount acquisition unit, required for comparison with the restored known image data "
上述の補正量の算出(ステップS204)と復元画像データ「i0+n」の補正(ステップS206)は、例えば、図6、図7に示すように周波数空間において行うことができる。先ず、図6を参照しながら、補正量の算出(ステップS204)について説明する。 The calculation of the correction amount (step S204) and the correction of the restored image data “i 0 + n ” (step S206) can be performed in the frequency space as shown in FIGS. 6 and 7, for example. First, the correction amount calculation (step S204) will be described with reference to FIG.
既知画像データ「Simg」は、フーリエ変換されることにより複素平面上では、例えば、Is↑として表わすことができる。また、既知画像データ「Simg」を変化要因情報「g」により変化させた変化既知画像データ「Simg’」は、フーリエ変換されることにより複素平面上では、例えば、Bs↑で表わすことができるものとする。そして、変化既知画像データ「Simg’」(Bs↑)に対して図4のステップS102からステップS105の繰り返しの復元処理を行って生成された復元画像データ「Si0+n」は、複素平面上では、例えば、Rs↑で表わされるものとする。なお、「↑」は、ベクトルを表わしている。以下の説明においても同様に「↑」はベクトルを表すものとする。 The known image data “Simg” can be expressed as, for example, Is ↑ on the complex plane by being Fourier-transformed. Also, the change known image data “Simg ′” obtained by changing the known image data “Simg” by the change factor information “g” can be represented by, for example, Bs ↑ on the complex plane by Fourier transform. And Then, the restored image data “Si 0 + n ” generated by performing iterative restoration processing from step S102 to step S105 of FIG. 4 on the change known image data “Simg ′” (Bs ↑) For example, it is represented by Rs ↑. “↑” represents a vector. Similarly, in the following description, “↑” represents a vector.
このように、復元画像データ「Si0+n」と既知画像データ「Simg」をそれぞれフーリエ変換し複素平面上で表すと、これらの各画像データを周波数空間における振幅と位相で表現できる。そして、Rs↑をIs↑に補正する補正量データ「d」を、Rs↑とIs↑の振幅の比である補正比Mと位相のずれ量である位相補正量δθとを、それぞれ式(3)と式(4)として求めることが出来る。
M=|Is↑|/|Rs↑| ・・・(3)
δθ=θIs−θRs ・・・ (4)
そして、この補正量データ「d」は、実撮影画像データ「img’」についての復元画像データである復元画像データ「i0+n」と理想撮影画像データ「img」との間にも等しく存在するものと考えられる。
As described above, when the restored image data “Si 0 + n ” and the known image data “Simg” are each Fourier-transformed and represented on the complex plane, each of these image data can be represented by amplitude and phase in the frequency space. Then, the correction amount data “d” for correcting Rs ↑ to Is ↑, the correction ratio M that is the ratio of the amplitudes of Rs ↑ and Is ↑, and the phase correction amount δθ that is the amount of phase shift are expressed by the equations (3), respectively. ) And equation (4).
M = | Is ↑ | / | Rs ↑ | (3)
δθ = θIs−θRs (4)
The correction amount data “d” is also present between the restored image data “i 0 + n ” that is restored image data for the actual captured image data “img ′” and the ideal captured image data “img”. it is conceivable that.
そこで、復元画像データ「i0+n」に対して、補正量データ「d」(補正比Mと位相補正量δθ)の補正をした画像データである補正復元画像データ「di0+n」を、復元画像データ「i0+n」よりも復元の程度が高められた画像データとして求める。このことを図7を参照しながら説明する。 Therefore, corrected restored image data “di 0 + n ”, which is image data obtained by correcting the corrected image data “i 0 + n ” with the correction amount data “d” (correction ratio M and phase correction amount δθ), is restored image data. The image data is obtained as image data having a higher degree of restoration than “i 0 + n ”. This will be described with reference to FIG.
実撮影画像データ「img’」は、フーリエ変換されることにより複素平面上では、例えば、Br↑で表されるとする。この実撮影画像データ「img’」(Br↑)に対して図4に示すステップS102からステップS105の繰り返しの復元処理を行って生成された復元画像データ「i0+n」は、フーリエ変換により複素平面上では、例えば、Rr↑で表わされるとする。そして、復元画像データ「i0+n」(Rr↑)に対して、補正量データ「d」の補正、すなわち、補正比Mと位相補正量δθの補正をした画像データが補正復元画像データ「di0+n」として、複素平面上でIr↑として表されている。すなわち、補正復元画像データ「di0+n」(Ir↑)の振幅|Ir↑|と位相θIrは、それぞれ次の式(5)、(6)に基づいて求められる。
|Ir↑|=M|Rr↑| ・・・ (5)
θIr=θRr+δθ ・・・ (6)
そして、式(5),(6)で表される振幅と位相の補正復元画像データ「di0+n」(Ir↑)を逆フーリエ変換することで、画像空間における補正復元画像データ「di0+n」を求めることができる。この補正復元画像データ「di0+n」は、復元画像データ「i0+n」よりも理想撮影画像データ「img」に近い復元の程度が高められた画像データとなっている。
The actual captured image data “img ′” is represented by, for example, Br ↑ on the complex plane by being Fourier-transformed. The restored image data “i 0 + n ” generated by performing the iterative restoration process from step S102 to step S105 shown in FIG. 4 on the actual photographed image data “img ′” (Br ↑) is a complex plane by Fourier transform. In the above, for example, it is represented by Rr ↑. Then, the restored image data “i 0 + n ” (Rr ↑) is corrected by the correction amount data “d”, that is, the image data obtained by correcting the correction ratio M and the phase correction amount δθ is the corrected restored image data “di 0 + n”. As Ir ↑ on the complex plane. That is, the amplitude | Ir ↑ | and the phase θIr of the corrected restored image data “di 0 + n ” (Ir ↑) are obtained based on the following equations (5) and (6), respectively.
| Ir ↑ | = M | Rr ↑ | (5)
θIr = θRr + δθ (6)
Then, equation (5), a by inverse Fourier transform amplitude and phase of the correction restored image data "di 0 + n" (Ir ↑), corrected reconstructed image data in image space "di 0 + n" represented by (6) Can be sought. The corrected restored image data “di 0 + n ” is image data in which the degree of restoration closer to the ideal photographed image data “img” is higher than the restored image data “i 0 + n ”.
なお、復元画像データ「i0+n」から補正復元画像データ「di0+n」を求める手法は、次のようにしてもよい。図6に示すように、 Rs↑をIs↑に補正する補正量データ「d」は、補正比Mと位相補正量δθとして求める他、Rs↑をIs↑に補正する補正ベクトルd↑として求めることができる。したがって、図8に示すように、復元画像データ「i0+n」(Rr↑)を補正ベクトルd↑で補正することで、補正復元画像データ「di0+n」(Ir↑)を求めるようにしてもよい。 The method for obtaining the corrected restored image data “di 0 + n ” from the restored image data “i 0 + n ” may be as follows. As shown in FIG. 6, the correction amount data “d” for correcting Rs ↑ to Is ↑ is obtained as a correction ratio M and a phase correction amount δθ, and is obtained as a correction vector d ↑ for correcting Rs ↑ to Is ↑. Can do. Therefore, as shown in FIG. 8, the corrected restored image data “di 0 + n ” (Ir ↑) may be obtained by correcting the restored image data “i 0 + n ” (Rr ↑) with the correction vector d ↑. .
以上は、図4に示す繰り返しの復元処理で求めた復元画像データ「i0+n」に補正処理を行う例を説明したものであるが、撮影画像データ「img’」に対して伝達関数の逆変換を行うことで復元した画像データ、あるいはウィーナフィルタ、一般逆フィルタ等の手法で復元した画像データに上述の補正処理を行い、補正復元画像データ「di0+n」を求めるようにしてもよい。 The above describes the example in which the correction processing is performed on the restored image data “i 0 + n ” obtained by the iterative restoration processing shown in FIG. 4. However, the inverse transformation of the transfer function is performed on the captured image data “img ′”. The above-described correction processing may be performed on the image data restored by performing the above, or the image data restored by a technique such as a Wiener filter or a general inverse filter to obtain the corrected restored image data “di 0 + n ”.
ここでは伝達関数の逆変換を行うことで復元した画像データを例にとって説明をすることとする。この場合、実撮影画像データ「img’」と理想撮影画像データ「img」との関係は、伝達関数をGとすると、周波数空間においては、式(9)のように表される。
Img’=Img×G ・・・ (9)
Img’:img’をフーリエ変換した実撮影画像データである。
Img:imgをフーリエ変換した理想撮影画像データである。
Here, a description will be given by taking, as an example, image data restored by performing inverse transformation of a transfer function. In this case, the relationship between the actual photographed image data “img ′” and the ideal photographed image data “img” is expressed as Equation (9) in the frequency space, where G is the transfer function.
Img ′ = Img × G (9)
Img ′: actual captured image data obtained by Fourier transforming img ′.
Img: ideal photographed image data obtained by Fourier transforming img.
また、式(9)を変形した下記の式(10)によれば、実撮影画像データ「Img’」から理想撮影画像データ「Img」を求めることができる。すなわち、実撮影画像データ「Img’」から理想撮影画像データ「Img」を復元することができる。
Img=Img’/G ・・・ (10)
Further, according to the following equation (10) obtained by modifying equation (9), the ideal captured image data “Img” can be obtained from the actual captured image data “Img ′”. That is, the ideal captured image data “Img” can be restored from the actual captured image data “Img ′”.
Img = Img ′ / G (10)
しかしながら、上述の「背景技術」の欄で説明したように、伝達関数が、ノイズやぶれ情報誤差等の影響を受け、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、撮影画像における劣化によって非常に小さくなってしまった情報については、復元処理を行うことにより、求めようとする劣化のない理想的な撮影画像との誤差がかえって拡大してしまうことがある。そのため、実撮影画像データ「Img’」を式(10)により復元した復元画像は、多くの場合、理想撮影画像データ「Img」に復元しない。また、例えば、流し撮りが行われたような場合には、周波数空間において伝達関数Gが非常に小さくなってしまい、この場合にも、実撮影画像データ「Img’」を式(10)により復元した復元画像は、多くの場合、理想撮影画像データ「Img」に復元しない。そこで、次のようにして、式(10)により求めた復元画像の補正を行うことで、復元画像の復元の程度を高めることができる。 However, as described above in the section “Background Art”, the transfer function is affected by noise, blur information error, etc., and as described in the section “Problems to be solved by the invention”, For information that has become very small due to deterioration, an error from an ideal photographed image without deterioration may be enlarged by performing a restoration process. Therefore, in many cases, the restored image obtained by restoring the actual captured image data “Img ′” according to Expression (10) is not restored to the ideal captured image data “Img”. In addition, for example, when panning is performed, the transfer function G becomes very small in the frequency space. In this case, the actual captured image data “Img ′” is restored by the equation (10). In many cases, the restored image is not restored to the ideal photographed image data “Img”. Therefore, the degree of restoration of the restored image can be increased by correcting the restored image obtained by Expression (10) as follows.
先ず、式(9)において、理想撮影画像データ「Img」を任意の既知の画像データとし、この任意の既知画像データ「Img」を伝達関数Gで変化させた変化既知画像データ「Img’」を求める。そして、この変化既知画像データ「Img’」に対して式(10)により伝達関数Gの逆変換を行い、復元既知画像データ「Img」を求める。 First, in Formula (9), the ideal captured image data “Img” is arbitrarily known image data, and the change known image data “Img ′” obtained by changing the arbitrarily known image data “Img” with the transfer function G is represented as follows. Ask. Then, inverse transformation of the transfer function G is performed on the change known image data “Img ′” by the equation (10) to obtain restored known image data “Img”.
本来であれば、式(10)により復元された復元既知画像データ「Img」は、逆変換の対象となっている変化既知画像データ「Img’」の元の画像である既知画像データ「Img」と等しくなるはずである。しかしながら、伝達関数に含まれるノイズ等の影響で、伝達関数Gが周波数空間において非常に小さくなっている周波数帯域がある場合には、実撮影画像データが非常に小さくなってしまっている周波数帯域における実撮影画像データを、非常に小さな伝達関数Gで割算することになり、数式としては式(10)のように表されても、実際の数値で計算すると誤差が非常に大きくなり、復元既知画像データ「Img」は、既知画像データ「Img」と等しくならない。この復元既知画像データ「Img」を既知画像データ「Img」に補正するのに必要な補正量は、実撮影画像データ「Img’」について式(10)により求めた復元画像データを理想撮影画像データ「Img」に補正する補正量に相当すると考えられる。したがって、実撮影画像データ「Img’」について式(10)により求めた復元画像データに対して、該補正量の補正を行うようにしても、復元画像データの復元の程度を高めることができる。 Originally, the restored known image data “Img” restored by Expression (10) is the known image data “Img” that is the original image of the change known image data “Img ′” that is the object of inverse transformation. Should be equal to However, when there is a frequency band in which the transfer function G is very small in the frequency space due to the influence of noise or the like included in the transfer function, in the frequency band in which the actual captured image data has become very small. Actual photographed image data is divided by a very small transfer function G. Even if the mathematical expression is expressed as Expression (10), if it is calculated with an actual numerical value, the error becomes very large, and the restoration is known. The image data “Img” is not equal to the known image data “Img”. The correction amount necessary for correcting the restored known image data “Img” to the known image data “Img” is the ideal photographed image data obtained from the restored image data obtained by the equation (10) for the actual photographed image data “Img ′”. This is considered to correspond to a correction amount corrected to “Img”. Therefore, the degree of restoration of the restored image data can be increased even if the correction amount is corrected for the restored image data obtained by the equation (10) for the actual captured image data “Img ′”.
以上に説明した実施の形態の説明の中では、変化要因情報保存部7に保存されている情報を利用しなかったが、ここに保存されている既知の変化要因、たとえば光学収差やレンズのひずみ等のデータを使用するようにしても良い。また、この変化要因情報保存部7を設置しないようにして、撮影時の動的要因、たとえばぶれのみで画像を修正したり復元したりしても良い。
In the description of the embodiment described above, the information stored in the change factor
以上、本発明の実施の形態に係る画像処理装置1について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。たとえば、処理部4で行った処理は、ソフトウエアで構成しているが、それぞれ、一部の処理を分担して行うようにした部品からなるハードウェアで構成しても良い。
The
また、上述した各処理方法は、プログラム化されても良い。また、プログラム化されたものが記憶媒体、たとえばCD、DVD、USBメモリに入れられ、コンピュータによって読み通り可能とされても良い。この場合、画像処理装置1は、その記憶媒体内のプログラムを読み込む読み込み手段を持つこととなる。さらには、そのプログラム化されたものが画像処理装置1の外部のサーバに入れられ、必要によりダウンロードされ、使用されるようにしても良い。この場合、画像処理装置1は、その記憶媒体内のプログラムをダウンロードする通信手段を持つこととなる。
Moreover, each processing method mentioned above may be programmed. Alternatively, the program may be stored in a storage medium, such as a CD, DVD, or USB memory, and read by a computer. In this case, the
1 ・・・ 画像処理装置
4 ・・・ 処理部(既知画像変化手段、変化既知画像復元手段、補正量取得手段、補正手段)
g ・・・ 変化要因情報
i0 ・・・ 変化画像データ
i0+n ・・・ 復元画像データ
d ・・・ 補正量
d↑ ・・・ 差分ベクトル
Simg ・・・ 既知画像データ
Simg’ ・・・ 変化既知画像データ
Si0+n ・・・ 復元既知画像データ
DESCRIPTION OF
g ... Change factor information i 0 ... Change image data i 0 + n ... Restored image data d ... Correction amount d ↑ ... Difference vector Simg ... Known image data Simg '... Change known Image data Si 0 + n ... Restored known image data
Claims (8)
上記処理部は、画像データの内容が既知である既知画像データを変化要因情報により変化させた変化既知画像データと、上記変化既知画像データを上記復元処理することにより復元既知画像データとを得、
上記復元既知画像データを上記既知画像データと比較して上記復元既知画像データを上記既知画像データに補正するのに必要な補正量を得、
上記変化画像データを上記復元処理した復元画像データを、上記補正量に基づいて補正する処理を行う、
ことを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus having a processing unit for restoring change image data,
The processing unit obtains the change known image data obtained by changing the known image data whose content of the image data is known by the change factor information, and the restoration known image data by performing the restoration process on the change known image data.
Comparing the restored known image data with the known image data to obtain a correction amount necessary to correct the restored known image data to the known image data,
A process of correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount is performed.
An image processing apparatus.
前記変化既知画像データを得る既知画像変化手段と、
前記復元既知画像データを得る変化既知画像復元手段と、
前記補正量を得る補正量取得手段と、
前記変化画像データを前記復元処理した復元画像データを、前記補正量に基づいて補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The processor is
Known image changing means for obtaining the changed known image data;
Change known image restoration means for obtaining the restored known image data;
Correction amount obtaining means for obtaining the correction amount;
Correction means for correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount;
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記補正手段は、上記位相量あるいは上記振幅量として得られた前記補正量に基づいて前記復元画像データを補正する、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 The correction amount acquisition means performs a comparison between the restored known image data and the known image data in a frequency space, obtains the correction amount as a phase amount or an amplitude amount,
The correction unit corrects the restored image data based on the correction amount obtained as the phase amount or the amplitude amount.
The image processing apparatus according to claim 2.
前記補正手段は、上記差分ベクトルとして得られた前記補正量に基づいて前記復元画像データを補正する、
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 The correction amount acquisition means performs a comparison between the restored known image data and the known image data in a frequency space, obtains the correction amount as a vector of a difference between the restored known image data and the known image data,
The correction unit corrects the restored image data based on the correction amount obtained as the difference vector.
The image processing apparatus according to claim 2.
画像データの内容が既知である既知画像データを変化要因情報により変化させた変化既知画像データを得る既知画像変化ステップと、
上記変化既知画像データを上記復元処理して復元既知画像データを得る変化既知画像復元ステップと、
上記復元既知画像データを上記既知画像データと比較して上記復元既知画像データを上記既知画像データに補正するのに必要な補正量を得る補正量取得ステップと、
上記変化画像データを上記復元処理した復元画像データを上記補正量に基づいて補正する補正ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。 In an image processing method for restoring change image data,
A known image change step for obtaining change known image data obtained by changing known image data whose content of image data is known by change factor information;
A change known image restoration step of obtaining the restoration known image data by performing the restoration processing of the change known image data;
A correction amount obtaining step for obtaining a correction amount necessary to correct the restored known image data to the known image data by comparing the restored known image data with the known image data;
A correction step of correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount;
An image processing method comprising:
画像データの内容が既知である既知画像データを変化要因情報により変化させた変化既知画像データを得る既知画像変化処理と、
上記変化既知画像データを上記復元処理して復元既知画像データを得る変化既知画像復元処理と、
上記復元既知画像データを上記既知画像データと比較して上記復元既知画像データを上記既知画像データに補正するのに必要な補正量を得る補正量取得処理と、
上記変化画像データを上記復元処理した復元画像データを上記補正量に基づいて補正する補正処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 In an image processing program for restoring change image data,
Known image change processing for obtaining change known image data obtained by changing known image data whose content of image data is known by change factor information; and
A change known image restoration process for obtaining the restored known image data by performing the restoration process on the change known image data;
A correction amount acquisition process for obtaining a correction amount necessary for correcting the restored known image data to the known image data by comparing the restored known image data with the known image data;
A correction process for correcting the restored image data obtained by restoring the changed image data based on the correction amount;
An image processing program for causing a computer to execute.
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