JP2010068093A - Image processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像に対して画像処理を施す画像処理装置に関する。また、本発明は、画像処理装置を有する電子機器に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus that performs image processing on an image. The present invention also relates to an electronic apparatus having an image processing apparatus.
複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を生成する高解像度化処理(超解像処理)が提案されている。超解像処理の中で、繰り返し演算(反復演算)を利用した再構成型の超解像処理が代表的な処理として知られている。繰り返し演算を利用した再構成型の超解像処理方法は、超解像処理方法の中で現在最も有効な方法であるが、多くの反復演算を必要とする最適化計算方法であるため、処理に比較的多くの時間がかかる。 High resolution processing (super-resolution processing) for generating one high resolution image from a plurality of low resolution images has been proposed. Among the super-resolution processes, a reconfiguration-type super-resolution process using repetitive calculations (repetitive calculations) is known as a typical process. The reconfiguration-type super-resolution processing method using iterative computation is the most effective method among the super-resolution processing methods at present, but it is an optimization computation method that requires many iterative computations. It takes a relatively long time.
処理時間を削減するための方法として、画像処理装置に入力されるn枚の低解像度画像の中から超解像処理に利用するm枚の低解像度画像を選択する方法が存在する(n>m)。超解像処理に利用する画像の枚数が選択処理を介して削減されれば、超解像処理の演算負荷が減少し、処理時間が削減されるからである。 As a method for reducing the processing time, there is a method of selecting m low-resolution images to be used for super-resolution processing from n low-resolution images input to the image processing apparatus (n> m). ). This is because if the number of images used for the super-resolution processing is reduced through the selection processing, the calculation load of the super-resolution processing is reduced and the processing time is reduced.
通常、このような選択を行う場合は、動画像の中から1枚の基準フレームを決めた後、基準フレームと(n−1)枚の非基準フレームとから成るn枚の画像を取得する。一方で、基準フレームと非基準フレームとの間の位置ずれを表す動き量を検出し、検出動き量に基づいて、基準フレームを含むn枚の画像の中から基準フレームを含むm枚の画像を選択する。 In general, when such a selection is performed, after determining one reference frame from the moving images, n images including the reference frame and (n-1) non-reference frames are acquired. On the other hand, a motion amount representing a positional deviation between the reference frame and the non-reference frame is detected, and m images including the reference frame are selected from n images including the reference frame based on the detected motion amount. select.
例えば、下記特許文献1では、動画像の中から1枚の基準フレームを決めた後、基準フレーム及び(n−1)枚の調査対象フレームから成るn枚のフレームを取得する。そして、基準フレームとの位置ずれ量(動き量)が比較的小さい調査対象フレームを選択し、基準フレームと選択した調査対象フレームとに基づいて高解像度画像を生成するようにしている。
For example, in
選択されるべきm枚の画像は、高解像度画像の画質向上にとって最適な画像であることが望ましい。しかしながら、上述したような方法では、選択処理前に基準フレームが設定され、選択されるm枚の画像に必ず基準フレームが含まれることになる。これは、最適な画像の選択を妨げうる。 The m images to be selected are desirably images that are optimal for improving the image quality of high-resolution images. However, in the method as described above, the reference frame is set before the selection process, and the reference frame is always included in the m images to be selected. This can hinder the selection of the optimal image.
例えば、第1〜第4の画像の中から3枚の画像を選択する場合において、第1の画像が基準フレームとして設定されたと想定する。この場合において、仮に、第2〜第4の画像を選択することが高解像度画像の画質向上にとって最適であったとしても、第1の画像が基準フレームとして設定されている以上、そのような選択は成し得ない。即ち、選択される3枚の画像は、第1、第2及び第3の画像、第1、第2及び第4の画像、又は、第1、第3及び第4の画像にしかなり得ない。 For example, when three images are selected from the first to fourth images, it is assumed that the first image is set as the reference frame. In this case, even if the selection of the second to fourth images is optimal for improving the image quality of the high resolution image, such selection is possible as long as the first image is set as the reference frame. Is not possible. That is, the three images to be selected cannot be obtained as the first, second and third images, the first, second and fourth images, or the first, third and fourth images.
尚、特許文献1の手法のような、位置ずれ量の大小関係のみに基づく選択処理では、高解像度画像の実質的な解像度向上(画質向上)にとって最適な画像が選択されるとは限らない。尚、高解像度画像の実質的な解像度向上にとって最適な画像が、如何なる画像であるかは、後述の、本発明の実施形態の説明からも明らかとなる。
Note that in the selection process based only on the positional relationship between the amounts of misalignment as in the technique of
そこで本発明は、複数の低解像度画像から高画質な高解像度画像を低処理負荷で生成する画像処理装置及び電子機器を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image processing apparatus and an electronic apparatus that generate a high-quality high-resolution image from a plurality of low-resolution images with a low processing load.
本発明に係る画像処理装置は、n枚の低解像度画像を受ける画像入力部と(nは3以上の整数)、前記n枚の低解像度画像に含まれる互いに異なる低解像度画像間の動き量を検出する動き量検出部と、前記動き量検出部の検出結果に基づいて、前記n枚の低解像度画像の内のm枚をm枚の演算対象画像として選択する画像選択部(mは2以上の整数であって、n>mが成立)と、前記m枚の演算対象画像と前記動き量検出部の検出結果に基づいて、前記低解像度画像の解像度よりも高い解像度を有する高解像度画像を生成する高解像度処理部と、を備えた画像処理装置であって、前記画像選択部は、前記n枚の低解像度画像からm枚をとってできるnCm通りの組み合わせの夫々に対して、前記動き量検出部の検出結果に基づく評価を行い、その評価結果から1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択することを特徴とする。 An image processing apparatus according to the present invention includes an image input unit that receives n low-resolution images (n is an integer of 3 or more), and a motion amount between different low-resolution images included in the n low-resolution images. A motion amount detection unit to detect, and an image selection unit that selects m of the n low resolution images as m calculation target images based on the detection result of the motion amount detection unit (m is 2 or more) A high resolution image having a resolution higher than the resolution of the low resolution image based on the m calculation target images and the detection result of the motion amount detection unit. A high-resolution processing unit for generating the image processing unit, wherein the image selection unit is configured for each of n C m combinations obtained by taking m images from the n low-resolution images. An evaluation is performed based on the detection result of the motion amount detection unit. The m calculation target images are selected by selecting one combination from the evaluation results.
これにより、高解像度画像の高画質化にとって最適な低解像度画像を選択することが可能となる。また、選択によって高解像度画像生成用の演算に利用される低解像度画像の枚数が削減されるので、処理負荷の低減も図られる。 This makes it possible to select a low-resolution image that is optimal for improving the image quality of a high-resolution image. In addition, since the number of low-resolution images used for computation for generating a high-resolution image is reduced by selection, the processing load can be reduced.
具体的には例えば、夫々の組み合わせについてのm枚の低解像度画像をm枚の評価画像と呼んだ場合、前記画像選択部は、前記m枚の評価画像間の検出動き量に基づき各評価画像を共通座標系に配置して考えたときの、前記m枚の評価画像間の画素位置関係を、各組み合わせに対して評価し、その評価結果から1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する。 Specifically, for example, when m low-resolution images for each combination are called m evaluation images, the image selection unit determines each evaluation image based on the detected motion amount between the m evaluation images. Are evaluated in the common coordinate system, and the pixel positional relationship between the m evaluation images is evaluated for each combination. Select a calculation target image.
より具体的には例えば、前記m枚の評価画像は、第1及び第2の評価画像を含み、各組み合わせにおいて、前記第2の評価画像上の注目画素位置は、前記第2の評価画像上の画素位置群の内の、第1の評価画像上の注目画素位置の最近傍に配置される画素位置であり、前記画像選択部は、前記第1の評価画像上の注目画素位置と第2の評価画像上の注目画素位置との間の距離を導出する距離導出処理を、各組み合わせに対して実行し、各組み合わせに対して導出された距離の内、前記低解像度画像の隣接画素間距離に基づく所定距離に最も近い距離を判定して、その最も近い距離に対応する前記m枚の評価画像を前記m枚の演算対象画像として選択する。 More specifically, for example, the m evaluation images include first and second evaluation images, and in each combination, the target pixel position on the second evaluation image is on the second evaluation image. In the pixel position group, the pixel position arranged in the nearest vicinity of the target pixel position on the first evaluation image, and the image selection unit includes the target pixel position on the first evaluation image and the second A distance deriving process for deriving a distance between the target pixel position on the evaluation image is performed for each combination, and among the distances derived for each combination, the distance between adjacent pixels of the low resolution image The distance closest to the predetermined distance based on the above is determined, and the m evaluation images corresponding to the closest distance are selected as the m calculation target images.
或いは例えば、mは3以上であって、前記m枚の評価画像は第1〜第mの評価画像から成り、各組み合わせにおいて、第iの評価画像上の注目画素位置は、前記第iの評価画像上の画素位置群の内の、第1の評価画像上の注目画素位置の最近傍に配置される画素位置であり(iは2以上m以下の整数)、前記画像選択部は、前記m枚の評価画像についてのm個の注目画素位置を結んで形成される多角形の面積を導出する面積導出処理を、各組み合わせに対して実行し、各組み合わせに対して導出された前記面積の大小関係に基づいて1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する。 Alternatively, for example, m is 3 or more, and the m evaluation images include first to m-th evaluation images, and in each combination, the target pixel position on the i-th evaluation image is the i-th evaluation image. It is a pixel position arranged in the nearest vicinity of the target pixel position on the first evaluation image in the pixel position group on the image (i is an integer of 2 or more and m or less), and the image selection unit An area deriving process for deriving an area of a polygon formed by connecting m target pixel positions for one evaluation image is executed for each combination, and the size of the area derived for each combination is determined. The m calculation target images are selected by selecting one combination based on the relationship.
或いは例えば、mは3以上であり、前記m枚の評価画像は第1〜第mの評価画像から成り、各組み合わせにおいて、第iの評価画像上の注目画素位置は、前記第iの評価画像上の画素位置群の内の、第1の評価画像上の注目画素位置の最近傍に配置される画素位置であり(iは2以上m以下の整数)、前記画像選択部は、前記m枚の評価画像についてのm個の注目画素位置に含まれる2つの注目画素位置の組を複数組注目して夫々の組に対して2つの注目画素位置間の距離を求め、求めた距離の総和を導出する総和導出処理を、各組み合わせに対して実行し、各組み合わせに対して導出された前記総和の大小関係に基づいて1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する。 Alternatively, for example, m is 3 or more, the m evaluation images are composed of the first to m-th evaluation images, and in each combination, the target pixel position on the i-th evaluation image is the i-th evaluation image. In the upper pixel position group, the pixel position is arranged closest to the target pixel position on the first evaluation image (i is an integer not smaller than 2 and not larger than m). A plurality of sets of two target pixel positions included in the m target pixel positions for the evaluation image of, and a distance between the two target pixel positions is obtained for each set, and a sum of the obtained distances is obtained. The derived total sum derivation process is executed for each combination, and the m calculation target images are selected by selecting one combination based on the magnitude relation of the sum derived for each combination.
本発明に係る電子機器は、前記画像処理装置を備え、n枚の画像を撮影によって又は外部からの入力によって取得して、前記n枚の画像の画像信号を前記画像処理装置に与える電子機器である。前記画像処理装置は、前記n枚の画像を前記n枚の低解像度画像として受ける。 An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus that includes the image processing apparatus, acquires n images by photographing or input from the outside, and supplies image signals of the n images to the image processing apparatus. is there. The image processing apparatus receives the n images as the n low-resolution images.
本発明によれば、複数の低解像度画像から高画質な高解像度画像を低処理負荷で生成する画像処理装置及び電子機器を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the image processing apparatus and electronic device which produce | generate a high-resolution high-resolution image from several low-resolution images with low processing load.
本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。 The significance or effect of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the following embodiment is merely one embodiment of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the following embodiment. .
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。後に第1〜第10実施例を説明するが、まず、各実施例に共通する事項又は各実施例にて参照される事項について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each of the drawings to be referred to, the same part is denoted by the same reference numeral, and redundant description regarding the same part is omitted in principle. The first to tenth embodiments will be described later. First, matters common to each embodiment or items referred to in each embodiment will be described.
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置1の全体ブロック図である。撮像装置1は、例えば、デジタルビデオカメラである。撮像装置1は、動画像及び静止画像を撮影可能となっていると共に、動画像撮影中に静止画像を同時に撮影することも可能となっている。
FIG. 1 is an overall block diagram of an
[基本的な構成の説明]
撮像装置1は、撮像部11と、AFE(Analog Front End)12と、映像信号処理部13と、マイク14と、音声信号処理部15と、圧縮処理部16と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの内部メモリ17と、SD(Secure Digital)カードや磁気ディスクなどの外部メモリ18と、伸張処理部19と、VRAM(Video Random Access Memory)20と、音声出力回路21と、TG(タイミングジェネレータ)22と、CPU(Central Processing Unit)23と、バス24と、バス25と、操作部26と、表示部27と、スピーカ28と、を備えている。操作部26は、録画ボタン26a、シャッタボタン26b及び操作キー26c等を有している。撮像装置1内の各部位は、バス24又は25を介して、各部位間の信号(データ)のやり取りを行う。
[Description of basic configuration]
The
TG22は、撮像装置1全体における各動作のタイミングを制御するためのタイミング制御信号を生成し、生成したタイミング制御信号を撮像装置1内の各部に与える。タイミング制御信号は、垂直同期信号Vsyncと水平同期信号Hsyncを含む。CPU23は、撮像装置1内の各部の動作を統括的に制御する。操作部26は、ユーザによる操作を受け付ける。操作部26に与えられた操作内容は、CPU23に伝達される。撮像装置1内の各部は、必要に応じ、信号処理時に一時的に各種のデータ(デジタル信号)を内部メモリ17に記録する。
The TG 22 generates a timing control signal for controlling the timing of each operation in the
撮像部11は、撮像素子(イメージセンサ)33の他、図示されない光学系、絞り及びドライバを備える。被写体からの入射光は、光学系及び絞りを介して、撮像素子33に入射する。光学系を構成する各レンズは、被写体の光学像を撮像素子33上に結像させる。TG22は、上記タイミング制御信号に同期した、撮像素子33を駆動するための駆動パルスを生成し、該駆動パルスを撮像素子33に与える。
The
撮像素子33は、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等からなる固体撮像素子である。撮像素子33は、光学系及び絞りを介して入射した光学像を光電変換し、該光電変換によって得られた電気信号をAFE12に出力する。より具体的には、撮像素子33は、マトリクス状に二次元配列された複数の受光画素(図1において不図示)を備え、各撮影において、各受光画素は露光時間に応じた電荷量の信号電荷を蓄える。蓄えた信号電荷の電荷量に比例した大きさを有する各受光画素からの電気信号は、TG22からの駆動パルスに従って、後段のAFE12に順次出力される。
The
AFE12は、撮像素子33(各受光画素)から出力されるアナログ信号を増幅し、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換してから映像信号処理部13に出力する。AFE12における信号増幅の増幅度はCPU23によって制御される。映像信号処理部13は、AFE12の出力信号によって表される画像に対して各種画像処理を施し、画像処理後の画像についての映像信号を生成する。映像信号は、通常、画像の輝度を表す輝度信号Yと、画像の色を表す色差信号U及びVと、から構成される。
The
マイク14は撮像装置1の周辺音をアナログの音声信号に変換し、音声信号処理部15は、このアナログの音声信号をデジタルの音声信号に変換する。
The
圧縮処理部16は、映像信号処理部13からの映像信号を、所定の圧縮方式を用いて圧縮する。動画像または静止画像の撮影及び記録時において、圧縮された映像信号は外部メモリ18に記録される。また、圧縮処理部16は、音声信号処理部15からの音声信号を、所定の圧縮方式を用いて圧縮する。動画像撮影及び記録時において、映像信号処理部13からの映像信号と音声信号処理部15からの音声信号は、圧縮処理部16にて時間的に互いに関連付けられつつ圧縮され、圧縮後のそれらは外部メモリ18に記録される。
The
録画ボタン26aは、動画像の撮影及び記録の開始/終了を指示するための押しボタンスイッチであり、シャッタボタン26bは、静止画像の撮影及び記録を指示するための押しボタンスイッチである。
The recording button 26a is a push button switch for instructing start / end of moving image shooting and recording, and the
撮像装置1の動作モードには、動画像及び静止画像の撮影が可能な撮影モードと、外部メモリ18に格納された動画像及び静止画像を表示部27に再生表示する再生モードと、が含まれる。操作キー26cに対する操作に応じて、各モード間の遷移は実施される。
The operation mode of the
撮影モードでは、所定のフレーム周期にて順次撮影が行われ、撮像素子33から撮影画像列が取得される。撮影画像列に代表される画像列とは、時系列で並ぶ画像の集まりを指す。また、画像を表すデータを画像データと呼ぶ。画像データも、映像信号の一種と考えることができる。1つのフレーム周期分の画像データによって1枚分の画像が表現される。1つのフレーム周期分の画像データによって表現される1枚分の画像を、フレーム画像とも呼ぶ。
In the shooting mode, shooting is sequentially performed at a predetermined frame period, and a shot image sequence is acquired from the
撮影モードにおいて、ユーザが録画ボタン26aを押下すると、CPU23の制御の下、その押下後に得られる映像信号及びそれに対応する音声信号が、順次、圧縮処理部16を介して外部メモリ18に記録される。動画像撮影の開始後、再度ユーザが録画ボタン26aを押下すると、映像信号及び音声信号の外部メモリ18への記録は終了し、1つの動画像の撮影は完了する。また、撮影モードにおいて、ユーザがシャッタボタン26bを押下すると、静止画像の撮影及び記録が行われる。
When the user presses the recording button 26a in the shooting mode, under the control of the
再生モードにおいて、ユーザが操作キー26cに所定の操作を施すと、外部メモリ18に記録された動画像又は静止画像を表す圧縮された映像信号は、伸張処理部19にて伸張されVRAM20に書き込まれる。尚、撮影モードにおいては、通常、録画ボタン26a及びシャッタボタン26bに対する操作内容に関係なく、映像信号処理13による映像信号の生成が逐次行われており、その映像信号はVRAM20に書き込まれる。
In the playback mode, when the user performs a predetermined operation on the operation key 26c, a compressed video signal representing a moving image or a still image recorded in the
表示部27は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、VRAM20に書き込まれている映像信号に応じた画像を表示する。また、再生モードにおいて動画像を再生する際、外部メモリ18に記録された動画像に対応する圧縮された音声信号も、伸張処理部19に送られる。伸張処理部19は、受け取った音声信号を伸張して音声出力回路21に送る。音声出力回路21は、与えられたデジタルの音声信号をスピーカ28にて出力可能な形式の音声信号(例えば、アナログの音声信号)に変換してスピーカ28に出力する。スピーカ28は、音声出力回路21からの音声信号を音声(音)として外部に出力する。
The
映像信号処理部13は、CPU23と協働しつつ、超解像処理を実施することが可能に形成されている。超解像処理によって、複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像が生成される。この高解像度画像の映像信号を、圧縮処理部16を介して外部メモリ18に記録することができる。高解像度画像の解像度は、低解像度画像のそれよりも高く、高解像度画像の水平方向及び垂直方向の画素数は、低解像度画像のそれよりも多い。例えば、静止画の撮影指示がなされた時に、複数の低解像度画像としての複数のフレーム画像を取得し、それらに対して超解像処理を実施することにより高解像度画像を生成する。或いは例えば、動画撮影時に得られた複数の低解像度画像としての複数のフレーム画像に対して、超解像処理は実施される。
The video
[超解像処理の基本概念]
超解像処理の基本概念について簡単に説明する。超解像処理の方式の一種として再構成型と呼ばれる方式が存在する。一方で、超解像処理を繰り返し演算(繰り返し型の計算アルゴリズム)にて実現する方式が存在し、この繰り返し演算を再構成型の超解像処理に適用することもできる。本実施形態では、繰り返し演算にて実現できる超解像処理の一種である、繰り返し演算を利用したMAP(Maximum A Posterior)法に基づく再構成型の超解像処理を主たる例にとる。
[Basic concept of super-resolution processing]
The basic concept of super-resolution processing will be briefly described. There is a method called a reconstruction type as a type of super-resolution processing. On the other hand, there is a method for realizing super-resolution processing by repetitive calculation (repetitive calculation algorithm), and this repetitive calculation can also be applied to reconstruction-type super-resolution processing. In the present embodiment, a main example is a reconstruction type super-resolution process based on a MAP (Maximum A Posterior) method using a repetitive calculation, which is a kind of super-resolution process that can be realized by a repetitive calculation.
図2に、繰り返し演算を利用したMAP法に基づく再構成型の超解像処理の概念図を示す。この超解像処理では、実際の撮影によって得られた複数の低解像度画像から1枚の高解像度画像を推定し、この推定した高解像度画像を劣化させることによって元の複数の低解像度画像を推定する。実際の撮影によって得られた低解像度画像を特に「実低解像度画像」と呼び、推定された低解像度画像を特に「推定低解像度画像」と呼ぶ。その後、実低解像度画像と推定低解像度画像との誤差が最小化されるように、高解像度画像と低解像度画像を反復推定し、最終的に取得される高解像度画像を出力する。 FIG. 2 shows a conceptual diagram of a reconstruction type super-resolution process based on the MAP method using repetitive operations. In this super-resolution processing, one high-resolution image is estimated from a plurality of low-resolution images obtained by actual shooting, and the original plurality of low-resolution images are estimated by degrading the estimated high-resolution image. To do. A low resolution image obtained by actual photographing is particularly called an “real low resolution image”, and an estimated low resolution image is particularly called an “estimated low resolution image”. Thereafter, the high resolution image and the low resolution image are repeatedly estimated so that the error between the actual low resolution image and the estimated low resolution image is minimized, and the finally acquired high resolution image is output.
図3に、図2に対応する超解像処理の流れをフローチャートにて表す。まず、ステップS11にて、実低解像度画像から初期高解像度画像を生成する。続くステップS12にて、現時点の高解像度画像を構築する元の実低解像度画像を推定する。推定された画像を、上述したように推定低解像度画像と呼ぶ。続くステップS13では、実低解像度画像と推定低解像度画像との差分(差分画像)に基づいて現時点の高解像度画像に対する更新量を導出する。この更新量は、ステップS12〜S14の各処理の反復実行によって実低解像度画像と推定低解像度画像との誤差が最小化されるように導出される。そして、続くステップS14にて、その更新量を用いて現時点の高解像度画像を更新し、新たな高解像度画像を生成する。この後、ステップS12に戻り、新たに生成された高解像度画像を現時点の高解像度画像と捉えて、ステップS12〜S14の各処理が反復実行される。基本的に、ステップS12〜S14の各処理の反復回数が増大するほど、得られる高解像度画像の解像度が実質的に向上し(解像力が向上し)、理想に近い高解像度画像が得られる。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of super-resolution processing corresponding to FIG. First, in step S11, an initial high resolution image is generated from an actual low resolution image. In subsequent step S12, the original actual low resolution image for constructing the current high resolution image is estimated. The estimated image is referred to as an estimated low resolution image as described above. In the subsequent step S13, an update amount for the current high resolution image is derived based on the difference (difference image) between the actual low resolution image and the estimated low resolution image. This update amount is derived so that the error between the actual low-resolution image and the estimated low-resolution image is minimized by repeatedly executing the processes in steps S12 to S14. In the subsequent step S14, the current high resolution image is updated using the updated amount, and a new high resolution image is generated. Thereafter, the process returns to step S12, and the newly generated high resolution image is regarded as the current high resolution image, and the processes of steps S12 to S14 are repeatedly executed. Basically, as the number of repetitions of each of the processes in steps S12 to S14 increases, the resolution of the obtained high resolution image is substantially improved (resolution is improved), and an ideal high resolution image can be obtained.
上述した動作の流れを基本とする超解像処理が、撮像装置1内にて実施される。MAP法に基づく超解像処理以外に、ML(Maximum-Likelihood)法、POCS(Projection Onto Convex Set)法、または、IBP(Iterative Back Projection)法に基づく超解像処理を利用することも可能である。
Super-resolution processing based on the above-described operation flow is performed in the
MAP法に代表される再構成型の超解像処理では、初期高解像度画像を生成した後、更新量の算出及び該更新量による高解像度画像の更新を含む演算処理(超解像演算処理)が反復実行されるが、この演算処理の反復実行は必須ではない。即ち、複数の低解像度画像から初期高解像度画像を生成し、この初期高解像度画像を、更新することなく、最終的に得られるべき高解像度画像として取り扱うようにしてもよい。 In reconstruction-type super-resolution processing represented by the MAP method, after generating an initial high-resolution image, calculation processing (super-resolution calculation processing) including calculation of an update amount and update of a high-resolution image based on the update amount Are repeatedly executed, but it is not essential to repeatedly execute this arithmetic processing. That is, an initial high resolution image may be generated from a plurality of low resolution images, and the initial high resolution image may be handled as a high resolution image to be finally obtained without being updated.
[低解像度画像の選択指針:選択最適化処理]
超解像処理を行う際、高解像度画像の推定に用いられる複数の実低解像度画像がフレーム画像列から選択されるが、この選択された実低解像度画像が高解像度画像の推定に適したものでないと、高い解像感を有する良好な高解像度画像を生成しがたい。映像信号処理部13は、良好な高解像度画像の生成にとって最適な実低解像度画像を選択する機能を有する。この機能を実現する処理を以下「選択最適化処理」と呼ぶと共に、選択最適化処理によって選択された低解像度画像の夫々を「演算対象画像」と呼ぶ。
[Low-resolution image selection guideline: Selection optimization process]
When performing super-resolution processing, multiple real low-resolution images used for high-resolution image estimation are selected from the frame image sequence, and the selected real low-resolution images are suitable for high-resolution image estimation. Otherwise, it is difficult to generate a good high-resolution image having high resolution. The video
この選択最適化処理により、良好な高解像度画像の生成が可能となる。また、この選択を行うことは、高解像度画像の生成に用いられる実低解像度画像の枚数を制限することに対応する。従って、この選択の実行により、映像信号処理部13での超解像処理の演算負荷が軽減されると共に高解像度画像の取得速度の高速化が図られる。
By this selection optimization process, a good high-resolution image can be generated. Also, making this selection corresponds to limiting the number of actual low resolution images used to generate a high resolution image. Therefore, by executing this selection, the calculation load of the super-resolution processing in the video
選択最適化処理による演算対象画像の基本選択指針を説明する。この基本選択指針の説明では、説明の簡略化上、各画像が1次元の画像であるものとし、且つ、互いに異なる時刻の撮影によって得られた3枚の実低解像度画像の内の2枚が、2枚の演算対象画像として選択されるものとする。3枚の実低解像度画像が第1〜第3の実低解像度画像から形成されるものとし、また、高解像度画像は低解像度画像の2倍の解像度を有しているものとする。 The basic selection guideline for the calculation target image by the selection optimization process will be described. In the description of this basic selection guideline, for simplification of explanation, it is assumed that each image is a one-dimensional image, and two of the three actual low resolution images obtained by photographing at different times are displayed. Assume that two calculation target images are selected. Assume that three real low-resolution images are formed from the first to third real low-resolution images, and that the high-resolution image has twice the resolution of the low-resolution image.
第1〜第3の実低解像度画像の撮影間において撮像装置1が手ぶれ等によって動いたことを想定する。第1〜第3の実低解像度画像の撮影間において被写体が静止していたとすれば、第2及び第3の実低解像度画像の夫々は、第1の実低解像度画像を位置ずれさせた画像とみなすことができる。第1の実低解像度画像を基準とした、第2及び第3の実低解像度画像の位置ずれ量を、夫々、D12及びD13にて表す。
It is assumed that the
図4は、第1〜第3の実低解像度画像上の画素を、共通座標系に配置して示した図である。但し、この共通座標系への配置の際、位置ずれ量D12及びD13に相当する分だけ、第1の実低解像度画像の画素を基準として、第2及び第3の実低解像度画像の画素をずらして配置する。図4において、黒三角、黒四角、黒丸は、夫々、共通座標系上における第1〜3の実低解像度画像の画素(及び画素位置)を示している。画素が配置される位置を、画素位置と呼ぶ。図4には、第1の低解像度画像の画素位置を基準に配置された、高解像度画像の画素も白丸にて示されている。また、低解像度画像の隣接画素間隔をppLにて表す。今、高解像度画像が低解像度画像の2倍の解像度を有していることを想定しているため、高解像度画像の隣接画素間隔はppL/2である。 FIG. 4 is a diagram showing pixels on the first to third real low-resolution images arranged in a common coordinate system. However, at the time of arrangement in the common coordinate system, the second and third real low-resolution images are referenced based on the pixels of the first real low-resolution image by an amount corresponding to the displacements D 12 and D 13 . The pixels are shifted and arranged. In FIG. 4, black triangles, black squares, and black circles indicate the pixels (and pixel positions) of the first to third real low-resolution images on the common coordinate system, respectively. The position where the pixel is arranged is called a pixel position. In FIG. 4, pixels of the high-resolution image arranged with reference to the pixel positions of the first low-resolution image are also indicated by white circles. Also, the adjacent pixel interval of the low resolution image is represented by pp L. Since it is assumed that the high resolution image has twice the resolution of the low resolution image, the adjacent pixel interval of the high resolution image is pp L / 2.
図4の曲線301は、第1の実低解像度画像の撮影時における撮像素子33の撮像面上のアナログ輝度信号を表している。このアナログ輝度信号は、撮像装置1の被写体の輝度分布に応じた信号である。撮像素子33がこのアナログ輝度信号301をサンプリング間隔ppLにてサンプリングすることによって、実低解像度画像の各画素の輝度値が得られる。
A
高解像度画像の画素位置が第1の実低解像度画像の画素位置を基準にして定められている場合、第1の実低解像度画像上の隣接画素311及び312の画素位置と同じ画素位置に、高解像度画像上の2つの画素321及び322が配置され、その画素321及び322の中間に、補間画素とも言うべき高解像度画像の画素323が更に配置される。画素321及び322の輝度値は画素311及び312の輝度値から生成することができるが、画素311及び312の輝度値だけでは画素323の輝度値を理想値(画素323の位置における実際の被写体の輝度値)に近づけることは困難である。そこで、画素323の輝度値の生成に、第2又は第3の実低解像度画像を利用する。この際、図4に示す如く、D12<D13≒ppL/2であれば、第2の実低解像度画像の輝度値よりも、第3の実低解像度画像の輝度値の方が、より理想値に近い値を有している。
When the pixel position of the high resolution image is determined with reference to the pixel position of the first actual low resolution image, the pixel position of the
従って、2枚の演算対象画像の内の一方が第1の実低解像度画像として定まっているならば、第3の実低解像度画像を、他方の演算対象画像として選択する。結果、理想値(実際の被写体の輝度値)により近い値に基づいて補間画素の画素値を取得することができるようになり、高解像度画像における実質的な解像度向上が見込める。 Therefore, if one of the two calculation target images is determined as the first actual low resolution image, the third actual low resolution image is selected as the other calculation target image. As a result, the pixel value of the interpolated pixel can be acquired based on a value closer to the ideal value (actual subject luminance value), and a substantial resolution improvement in a high-resolution image can be expected.
また、以下のような考え方もできる。仮に、D12≒0であるならば、第1及び第2の実低解像度画像は高解像度画像の生成にとって実質的に同じ画像であり、第2の実低解像度画像の存在は、高解像度画像の解像感向上に殆ど或いは全く寄与しない。よって、第1の実低解像度画像との間の位置ずれ量がなるだけppL/2に近い実低解像度画像を演算対象画像に含めるべきである。 The following way of thinking can also be made. If D 12 ≈0, then the first and second real low resolution images are substantially the same image for the generation of the high resolution image, and the presence of the second real low resolution image is the high resolution image. Hardly or not at all. Therefore, an actual low-resolution image that is as close to pp L / 2 as possible with respect to the first actual low-resolution image should be included in the calculation target image.
上述のような基本選択指針に基づいて選択最適化処理は実行される。上述の例では、第1の実低解像度画像が演算対象画像に含まれることを前提としているが、仮に、第2の実低解像度画像が一方の演算対象画像として定まっていたならば、第1及び第2の実低解像度画像又は第2及び第3の実低解像度画像が2枚の演算対象画像として選択されることとなり、最も理想的な2枚の実低解像度画像(即ち、第1及び第3の実低解像度画像)を2枚の演算対象画像として選択することができなくなる。これを考慮し、実際の選択最適化処理では、何れかの実低解像度画像が演算対象画像に含まれることを前提とすることなく、最適な演算対象画像の組み合わせを、いわゆる総当り式に探索する。 The selection optimization process is executed based on the basic selection guideline as described above. In the above example, it is assumed that the first actual low-resolution image is included in the calculation target image. However, if the second actual low-resolution image is determined as one calculation target image, the first actual low-resolution image is determined as the first calculation target image. And the second actual low-resolution image or the second and third actual low-resolution images are selected as the two calculation target images, and the two most ideal real low-resolution images (that is, the first and second actual low-resolution images) The third actual low-resolution image) cannot be selected as two calculation target images. In consideration of this, in the actual selection optimization process, an optimal combination of images to be calculated is searched for in a so-called brute force formula without assuming that any actual low-resolution image is included in the image to be calculated. To do.
以下、選択最適化処理の具体的実現方法、超解像処理の内容、及び/又は、それらに関連する技術的事項を、第1〜第10実施例にて説明する。矛盾が生じない限り、或る実施例にて述べた事項を他の実施例に適用することも可能である。特に、第1実施例内で説明した事項は、矛盾が生じない限り、第1実施例以外の各実施例に適用される。 Hereinafter, specific implementation methods of the selection optimization process, contents of the super-resolution process, and / or technical matters related thereto will be described in the first to tenth embodiments. As long as no contradiction arises, the matters described in one embodiment can be applied to other embodiments. In particular, the matters described in the first embodiment are applied to each embodiment other than the first embodiment unless there is a contradiction.
以下の説明では、特に記述しない限り、撮影によって得られたフレーム画像が実低解像度画像として取り扱われ、低解像度画像及び高解像度画像に代表される任意の画像は、水平及び垂直方向の夫々に複数の画素がマトリクス状に配列された二次元画像であるとする。また、時刻tkの撮影によって得られた実低解像度画像(フレーム画像)をFkにて表す。ここで、kは自然数である。時刻tkと時刻tk+1との間の時間長さは、例えば、フレーム周期に相当する。また、時刻tkについてのフレームを特に第kフレームと呼ぶ。 In the following description, a frame image obtained by shooting is treated as an actual low-resolution image unless otherwise specified, and a plurality of arbitrary images represented by a low-resolution image and a high-resolution image are provided in both the horizontal and vertical directions. Is a two-dimensional image in which the pixels are arranged in a matrix. An actual low resolution image (frame image) obtained by photographing at time t k is represented by F k . Here, k is a natural number. The time length between the time t k and the time t k + 1 corresponds to, for example, a frame period. In addition, a frame at time t k is particularly referred to as a k-th frame.
また、本明細書では、記述の簡略化上、記号を用いることによって、その記号に対応する名称を略記又は省略することがある。例えば、本明細書において、実低解像度画像F1を単に「画像F1」又は「F1」と表現することもあるが、前者と後者は同じものを指す。 Further, in this specification, for the sake of simplification of description, a name corresponding to the symbol may be abbreviated or omitted by using the symbol. For example, in this specification, the actual low-resolution image F 1 may be simply expressed as “image F 1 ” or “F 1 ”, but the former and the latter indicate the same thing.
<<第1実施例>>
本発明の第1実施例を説明する。図5は、撮像装置1内の、超解像処理に関与する部位のブロック図を示している。図5の映像信号処理部13は、符号41〜49にて参照される各部位を含む。
<< First Example >>
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a block diagram of a part related to the super-resolution processing in the
フレームメモリ41は、AFE12からのデジタル信号によって表される、1フレーム分の実低解像度画像の画像データを一時的に記憶する。フレームメモリ42は、フレームメモリ41に記憶された1フレーム分の実低解像度画像の画像データを一時的に記憶する。フレームメモリ43は、フレームメモリ42に記憶された1フレーム分の実低解像度画像の画像データを一時的に記憶する。フレームメモリ44は、フレームメモリ43に記憶された1フレーム分の実低解像度画像の画像データを一時的に記憶する。フレームメモリ41の記憶内容は、1フレームが経過する毎に、順次、フレームメモリ42、43及び44に転送される。これにより、第4フレームの終了時点においては、フレームメモリ44、43、42及び41に、夫々、実低解像度画像F1、F2、F3及びF4の画像データが記録される。
The
動き量算出部45には、AFE12より現フレームの実低解像度画像の画像データと、フレームメモリ41より前回フレームの実低解像度画像の画像データとが与えられる。動き量算出部45は、与えられた両画像データを比較することにより、与えられた2枚の実低解像度画像間の位置ずれ量を表す動き量を算出する。この動き量は、水平成分及び垂直成分を含む二次元量であり、所謂動きベクトルとして表現される。現フレームが第2、第3、第4フレームと変化していくことにより、図6に示す如く、動き算出部45では、画像F1及びF2間についての動き量MV12と、画像F2及びF3間についての動き量MV23と、画像F3及びF4間についての動き量MV34と、が求められる。求められた各動き量は、動き量記憶部46に記憶される。また、動き量MV12、MV23及びMV34から、画像F1及びF3間についての動き量MV13、画像F2及びF4間についての動き量MV24及び画像F1及びF4間についての動き量MV14も算出され、これらも動き量記憶部46に記憶される。
The motion
動き量算出部45は、代表点マッチング法やブロックマッチング法、勾配法などを用いて、2枚の実低解像度画像間の動き量を算出する。ここで算出される動き量は、実低解像度画像の画素間隔よりも分解能の高い、所謂サブピクセルの分解能を有している。つまり、実低解像度画像内の、水平又は垂直方向に隣接する2つの画素の間隔ppLよりも短い距離を最小単位として動き量が算出される。サブピクセルの分解能を有する位置ずれ量の算出方法として、公知の算出方法を用いることができる。例えば、特開平11-345315号公報に記載された方法や、“奥富,「ディジタル画像処理」,第二版,CG−ARTS協会,2007年3月1日発行”に記載された方法(p.205参照)を用いればよい。
The motion
画像選択部47には、フレームメモリ41〜44を含むメモリ40から、n枚の実低解像度画像の画像データが与えられる。そして、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によってn枚の実低解像度画像の中からm枚の実低解像度画像を選択し、選択したm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。図5に示す例の場合、n=4であるが、nは3以上の任意の整数とされる。n≠4の場合、メモリ40を形成するフレームメモリの個数を、適宜、図5に示すものから変形すればよい。mは、不等式「n>m」を満たす、2以上の任意の整数である。
Image data of n actual low-resolution images is given to the
超解像処理部48は、m枚の演算対象画像に含まれる、互いに異なる演算対象画像間の動き量を動き量記憶部46から受け、その動き量と画像選択部47からのm枚の演算対象画像(m枚の実低解像度画像)とを用いた超解像処理によって1枚の高解像度画像を生成する。超解像処理部48にて実行される超解像処理の方法として、上述の方法を含む、任意の方法を採用可能である。高解像度画像は、例えば、低解像度画像の2倍の解像度を有するように生成される。この場合、高解像度画像上の、水平又は垂直方向に沿った隣接画素の間隔はppL/2である。
The
信号処理部49は、超解像処理部48にて生成された高解像度画像の画像データに基づき、その高解像度画像の映像信号(輝度信号及び色差信号)を生成する。尚、超解像処理が行われない場合は、AFE12から出力される実低解像度画像の画像データに基づく映像信号を信号処理部49にて生成することも可能である。信号処理部49にて生成された映像信号を、圧縮処理部16による圧縮処理を介して外部メモリ18に記憶することができる。
The
画像選択部47の選択最適化処理による演算対象画像の選択方法を詳細に説明する。第1実施例では、n=4且つm=2である場合を想定する。
A method of selecting the calculation target image by the selection optimization process of the
メモリ40から画像選択部47に入力されたn枚の実低解像度画像F1〜Fnは、二次元の共通の座標系(以下、共通座標系という)上に配置して考えられる。図7に、共通座標系に配置された各実低解像度画像の格子及び画素を示す。符号401が付された黒三角形は画像F1の画素を表すと共に画像F1の画素が配置される位置を表し、符号402が付された黒四角形は画像F2の画素を表すと共に画像F2の画素が配置される位置を表し、符号403が付された黒丸は画像F3の画素を表すと共に画像F3の画素が配置される位置を表し、符号404が付された星型図形(十角形)は画像F4の画素を表すと共に画像F4の画素が配置される位置を表している。尚、図7(及び後述する図8等)では、画像F1を形成する画素群を表す三角形群の一部に対してのみ符号401が付されている。符号402〜404についても同様である。
The n actual low-resolution images F 1 to F n input from the
画像Fk上の画素は共通座標系の水平方向及び垂直方向に等間隔で格子状に配列される(k=1,2,3,4)。画像Fkを形成する画素が共通座標系において二次元配列される格子を画像Fkの格子と呼ぶ。 The pixels on the image F k are arranged in a grid pattern at equal intervals in the horizontal and vertical directions of the common coordinate system (k = 1, 2, 3, 4). A grid in which the pixels forming the image F k are two-dimensionally arranged in the common coordinate system is called a grid of the image F k .
画像F2は、画像F1を動き量MV12に相当する分だけ位置ずれさせた画像であるとみなすことができる。画像選択部47は、画像F1を基準とした画像F2の位置ずれが打ち消されるように、共通座標系上に画像F1及びF2の格子を設定する。例えば、画像F1から見た画像F2の動き量の方向が右方向であって且つ該動き量の大きさがppL/2である場合、画像F1の格子から、左方向にppL/2だけずらした位置に画像F2の格子を設定する。同様に、画像F1の格子を基準として、画像F3及びF4の格子が共通座標系上に設定される。画像F1の格子を基準に考える場合、動き量MV12、MV13及びMV14に基づいて画像F1〜F4の格子位置が定まる。尚、画像F2、F3又はF4を基準にして、共通座標系上における画像F1〜F4の格子位置の設定を行うようにしても良い。
The image F 2 can be regarded as an image obtained by shifting the position of the image F 1 by an amount corresponding to the movement amount MV 12 . The
画像選択部47は、4枚の画像F1〜F4の中から2枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜F4に含まれる2枚の画像についての、画素位置間距離を算出する。この算出は、4枚の画像F1〜F4から2枚の画像を選ぶ組み合わせの数だけ行われる。n個のものからm個のものをとってできる組み合わせの個数は、nCmである。今の例では、n=4且つm=2を想定しているため、nCm=4C2=6であり、4枚の画像F1〜F4から2枚の画像を選ぶ組み合わせには、第1〜第6の組み合わせがある。
画素位置間距離の算出対象となる2枚の画像の夫々を評価画像と呼び、2枚の評価画像を記号FA及びFBにて表す。そうすると、第1、第2、第3、第4、第5、第6の組み合わせにおいて、夫々、(A,B)=(1,2)、(1,3)、(1,4)、(2,3),(2,4)及び(3,4)である。評価画像は、動き量に基づいて共通座標系に配置された、何れかの実低解像度画像である(後述の他の実施例においても同様)。 Each of the two images for calculation of the distance between the pixel positions is called an evaluation image, and the two evaluation images are represented by symbols F A and F B. Then, in the first, second, third, fourth, fifth, and sixth combinations, (A, B) = (1,2), (1,3), (1,4), ( 2, 3), (2, 4) and (3,4). The evaluation image is any real low-resolution image arranged in the common coordinate system based on the amount of motion (the same applies to other examples described later).
第1の組み合わせについての画素位置間距離の算出方法を説明する。画素位置間距離は、共通座標系上における距離である。第1の組み合わせについての画素位置間距離を算出する際、(A,B)=(1,2)より画像F1及びF2が評価画像FA及びFBとして取り扱われ、画像F1の注目画素位置と画像F2の注目画素位置との、共通座標系上における距離d12が算出される。 A method for calculating the distance between pixel positions for the first combination will be described. The distance between pixel positions is a distance on the common coordinate system. When calculating the inter-pixel position distance for the first combination, the images F 1 and F 2 are treated as the evaluation images F A and F B from (A, B) = (1, 2), and attention is paid to the image F 1 . A distance d 12 on the common coordinate system between the pixel position and the target pixel position of the image F 2 is calculated.
距離d12を算出する際において、画像F1の注目画素位置は、画像F1上の任意の1つの画素位置である。図8の符号401aが付された黒三角形の配置位置が、画像F1の注目画素位置であった場合を考える。 In time of calculating the distance d 12, the target pixel position of the image F 1 is any one pixel location on the image F 1. Position of the black triangle symbols 401a is attached in FIG. 8, a case was the target pixel position of the image F 1.
画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置を中心とする基準矩形領域を設定する。基準矩形領域は正方形形状の領域であって、その正方形の一辺の長さはppLである。第1の組み合わせについて考える場合、評価画像FAは画像F1であって且つ評価画像FAの注目画素位置は画素位置401aであるから、図8に示す、画素位置401aを中心とする、一辺の長さがppLの正方形領域410が基準矩形領域として設定される。
The
そして、第1の組み合わせについての画素位置間距離を算出する際、画像F2の注目画素位置は、基準矩形領域410内に位置する、画像F2の画素位置402aである。ここで、基準矩形領域410の内と外との境界線上に位置する画素位置も、基準矩形領域410内に位置する画素位置と取り扱われる(基準矩形領域410以外の基準矩形領域についても同様)。画素位置402aは、画像F2の画素位置群の内、画像F1の注目画素位置401aの最近傍に位置する画素位置である。第1の組み合わせについての画素位置間距離に相当する距離d12は、画素位置401aと画素位置402aとの間の距離である。
Then, when calculating the pixel position distance between the first combination, the target pixel position of the image F 2 is located at the reference
第2及び第3の組み合わせについての画素位置間距離も同様にして算出される。第2の組み合わせについての画素位置間距離に相当する距離d13は、画像F1の画素位置401aと、基準矩形領域410内に位置する、画像F3の画素位置403aとの間の距離であり、第3の組み合わせについての画素位置間距離に相当する距離d14は、画像F1の画素位置401aと、基準矩形領域410内に位置する、画像F4の画素位置404aとの間の距離である。
The distance between pixel positions for the second and third combinations is calculated in the same manner. The distance d 13 corresponding to the inter-pixel position distance for the second combination is the distance between the pixel position 401 a of the image F 1 and the
第4の組み合わせについての画素位置間距離を算出する際は、(A,B)=(2,3)より画像F2及びF3が評価画像FA及びFBとして取り扱われ、第5の組み合わせについての画素位置間距離を算出する際は、(A,B)=(2,4)より画像F2及びF4が評価画像FA及びFBとして取り扱われる。このため、図9に示す如く、画像F2上の任意の1つの画素位置である注目画素位置402bを中心として、基準矩形領域420が設定される。この基準矩形領域420も、上述したように、一辺の長さがppLの正方形領域である。
When calculating the inter-pixel position distance for the fourth combination, the images F 2 and F 3 are treated as the evaluation images F A and F B from (A, B) = (2, 3), and the fifth combination When calculating the distance between pixel positions for, the images F 2 and F 4 are treated as the evaluation images F A and F B from (A, B) = (2, 4). Therefore, as shown in FIG. 9, around the pixel-of-
そして、第4及び第5の組み合わせに関し、評価画像FBの注目画素位置は、夫々、基準矩形領域420内に位置する、画像F3の画素位置403b及び画像F4の画素位置404bとされる。このため、第4の組み合わせについての画素位置間距離に相当する距離d23は、画素位置402bと画素位置403bとの間の距離であり、第5の組み合わせについての画素位置間距離に相当する距離d24は、画素位置402bと画素位置404bとの間の距離である。
Then relates a combination of the fourth and fifth, the target pixel position of the evaluation image F B, respectively, located in the reference
第6の組み合わせについての画素位置間距離に相当する距離d34も、同様にして算出される。図9に示される画素位置403b及び404b間の距離が、基準距離dREF以下であるならば、画素位置403b及び404b間の距離が距離d34である。ここで、基準距離dREFは、基準矩形領域の対角線の長さの半分に相当する。即ち、基準距離dREFは、ppL/2に、2の平方根を乗じたものである。
A distance d 34 corresponding to the inter-pixel position distance for the sixth combination is calculated in the same manner. The distance between the pixel positions 403b and 404b shown in FIG. 9, if it is the reference distance d REF less, the distance between
上述の如く、画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置との距離を求める距離導出処理を第1〜第6の組み合わせの夫々に対して実行することにより、6つの距離d12、d13、d14、d23、d24及びd34を求める。そして、その6つの距離の内、最大の距離を特定する。距離導出処理によって求められる距離は、常に基準距離dREF以下であるから、ここで特定される最大の距離は、6つの距離の内の、基準距離dREFに最も近い距離である。そして、画像選択部47は、特定した距離に対応する2枚の実低解像度画像を2枚の演算対象画像として選択する。図8及び図9に示す例では、6つの距離の内、距離d24が最も大きいため、距離d24に対応する実低解像度画像F2及びF4が2枚の演算対象画像として選択される。
As described above, the
4枚の画像F1〜F4の内の何れかを基準画像として固定的に設定した後、その基準画像の画素位置と他の画像の画素位置との関係に基づいて、基準画像を含む2枚の演算対象画像を選択するという方法も考えられる。この方法を採用した場合において、基準画像が図8及び図9に示す例における画像F2又はF4であったならば、画像F2及びF4を2枚の演算対象画像として選択することも可能であるが、基準画像が画像F1又はF3であったならば、画像F2及びF4を2枚の演算対象画像として選択することができない。このように、基準画像を決めた後に、基準画像を含むm枚の演算対象画像を選択する方法では、基準画像の設定の仕方によって、最適な演算対象画像を選択することができなくなる。 After fixedly setting any one of the four images F 1 to F 4 as a reference image, 2 including the reference image based on the relationship between the pixel position of the reference image and the pixel position of another image. A method of selecting one calculation target image is also conceivable. When this method is employed, if the reference image is the image F 2 or F 4 in the example shown in FIGS. 8 and 9, the images F 2 and F 4 may be selected as two calculation target images. Although it is possible, if the reference image is the image F 1 or F 3 , the images F 2 and F 4 cannot be selected as two calculation target images. As described above, in the method of selecting m calculation target images including the reference image after determining the reference image, the optimal calculation target image cannot be selected depending on how the reference image is set.
一方、上述の選択最適化処理では、基準画像を定めることなく、n枚の実低解像度画像の中から、超解像処理にとって最適なm枚の演算対象画像を選択することが可能である。即ち、演算対象画像の基本選択指針の説明で述べたように、高解像度画像の実質的な解像度向上に最適な演算対象画像を選択することが可能となり、高解像度画像の実質的な解像度(解像力)の最大化が図られる。 On the other hand, in the selection optimization process described above, it is possible to select m calculation target images that are optimal for super-resolution processing from n actual low-resolution images without defining a reference image. That is, as described in the description of the basic selection guideline for the calculation target image, it becomes possible to select the calculation target image that is most suitable for the substantial resolution improvement of the high resolution image, and the substantial resolution (resolution) of the high resolution image can be selected. ) Is maximized.
<<第2実施例>>
本発明の第2実施例を説明する。第2実施例に係る映像信号処理部13は、図5に示すそれと同様であり、第1実施例に記載した事項が第2実施例にも適用される。但し、第2実施例では、m=3であるものとする。nは4以上であれば幾つでも良いが、説明の具体化のため、n=4であると想定する。
<< Second Example >>
A second embodiment of the present invention will be described. The video
この場合、画像選択部47は、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によって4枚の実低解像度画像F1〜F4の中から3枚の実低解像度画像を選択し、選択した3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。
In this case, the
第2実施例では、4枚の画像F1〜F4の中から3枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜F4に含まれる3枚の画像を3枚の評価画像として抽出し、3枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。n個のものからm個のものをとってできる組み合わせの個数は、nCmである。今の例では、n=4且つm=3を想定しているため、nCm=4C3=4であり、4枚の画像F1〜F4から3枚の画像を選ぶ組み合わせには、第1〜第4の組み合わせがある。 In the second embodiment, in order to select the three images (operation target image) from among the four images F 1 to F 4, evaluation of three, three images included in the image F 1 to F 4 Extracted as images, the suitability for super-resolution processing is evaluated for the three evaluation images. The number of combinations that can be taken from n to m is n C m . In this example, since n = 4 and m = 3 are assumed, n C m = 4 C 3 = 4, and a combination of selecting three images from the four images F 1 to F 4 is used. There are first to fourth combinations.
3枚の評価画像を記号FA、FB及びFCにて表す。そうすると、第1、第2、第3、第4の組み合わせにおいて、夫々、(A,B,C)=(1,2,3)、(1,2,4)、(1,3,4)、(2,3,4)である。 Three evaluation images are represented by symbols F A , F B and F C. Then, in the first, second, third, and fourth combinations, (A, B, C) = (1, 2, 3), (1, 2, 4), (1, 3, 4), respectively. , (2, 3, 4).
画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置と評価画像FCの注目画素位置とを結ぶ三角形の面積を導出する三角形面積導出処理を、第1〜第4の組み合わせの夫々に対して実行し、第1〜第4の組み合わせに対して導出された4つの面積の内、最大の面積に対応する3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として選択する。
三角形面積導出処理について説明する。まず、評価画像FAの注目画素位置は、評価画像FA上の任意の1つの画素位置である。第1実施例と同様、画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置を中心とする基準矩形領域を設定する。その基準矩形領域内に位置する、評価画像FB及びFCの画素位置が、評価画像FB及びFCの注目画素位置である。よって、評価画像FBの注目画素位置は、評価画像FBの画素位置群の内、評価画像FAの注目画素位置の最近傍に位置する画素位置であり、評価画像FCの注目画素位置は、評価画像FCの画素位置群の内、評価画像FAの注目画素位置の最近傍に位置する画素位置である。
The triangle area derivation process will be described. First, the target pixel position of the evaluation image F A is an arbitrary one pixel positions on the evaluation image F A. As in the first embodiment, the
従って、図8及び図9に示す例では、第1の組み合わせに対して画素位置401a、402a及び403aを結ぶ三角形の面積ST1が算出され、第2の組み合わせに対して画素位置401a、402a及び404aを結ぶ三角形の面積ST2が算出され、第3の組み合わせに対して画素位置401a、403a及び404aを結ぶ三角形の面積ST3が算出され、第4の組み合わせに対して画素位置402b、403b及び404bを結ぶ三角形の面積ST4が算出される。
Accordingly, in the example shown in FIGS. 8 and 9, the area S T1 of the triangle connecting the
そして、画像選択部47は、面積ST1〜ST4の内、最大の面積を特定し、最大の面積に対応する3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として選択する。例えば、面積ST1〜ST4の内、面積ST1が最大であるのならば、面積ST1に対応する画像F1、F2及びF3が3枚の演算対象画像として選択され、面積ST4が最大であるのならば、面積ST4に対応する画像F2、F3及びF4が3枚の演算対象画像として選択される。
Then, the
図10は、画像F1〜F3が3枚の演算対象画像として選択される時の、共通座標系上における画像F1〜F4の画素位置関係を示している。図10の例では、画像F1〜F3の注目画素位置によって形成される三角形が、底辺及び高さがppL/2の二等辺三角形となっている。この二等辺三角形が形成されるとき、三角形の面積は最大化される。この二等辺三角形になるだけ近い(即ち、面積がなるだけ大きい)三角形に対応する3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として選択することにより、高解像度画像の実質的な解像度の最大化が図られる。 FIG. 10 shows the pixel positional relationship of the images F 1 to F 4 on the common coordinate system when the images F 1 to F 3 are selected as three calculation target images. In the example of FIG. 10, the triangle formed by the target pixel positions of the images F 1 to F 3 is an isosceles triangle having a base and a height of pp L / 2. When this isosceles triangle is formed, the area of the triangle is maximized. By selecting three real low-resolution images corresponding to the triangle as close as possible to the isosceles triangle (that is, the area as large as possible) as three calculation target images, the substantial resolution of the high-resolution image can be reduced. Maximize.
仮に、共通座標系上における画像F1〜F4の画素位置関係が図11に示すような状況にある時において、画像F1〜F3を3枚の演算対象画像として選択しても、画像F2及びF3の存在は、高解像度画像の実質的な解像度向上に殆ど寄与しない。この点からも、面積に基づく選択最適化処理の意義が理解される。 If the pixel positions of the images F 1 to F 4 on the common coordinate system are in the situation as shown in FIG. 11, even if the images F 1 to F 3 are selected as three calculation target images, the image The presence of F 2 and F 3 hardly contributes to a substantial resolution improvement of the high resolution image. From this point, the significance of the area-based selection optimization process is understood.
<<第3実施例>>
本発明の第3実施例を説明する。第3実施例に係る映像信号処理部13は、図5に示すそれと同様であり、第1実施例に記載した事項が第3実施例にも適用される。但し、第3実施例では、m=4であるものとする。これに伴い、nは5以上の整数とされ、5枚以上の実低解像度画像がメモリ40を介して画像選択部47に入力される。説明の具体化のため、今、n=5であるものとする。この場合、動き量算出部45によって、動き量MV12、MV23及びMV34に加えて、実低解像度画像F4及びF5間の動き量MV45も算出される。動き量記憶部46に記憶されたそれらの動き量に基づいて、共通座標系上における画像F1〜F5の画素位置関係が決定される。
<< Third Example >>
A third embodiment of the present invention will be described. The video
画像選択部47は、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によって5枚の実低解像度画像F1〜F5の中から4枚の実低解像度画像を選択し、選択した4枚の実低解像度画像を4枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。
The
第3実施例では、5枚の画像F1〜F5の中から4枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜F5に含まれる4枚の画像を4枚の評価画像として抽出し、4枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。n個のものからm個のものをとってできる組み合わせの個数は、nCmである。今の例では、n=5且つm=4を想定しているため、nCm=5C4=5であり、5枚の画像F1〜F5から4枚の画像を選ぶ組み合わせには、第1〜第5の組み合わせがある。 In the third embodiment, in order to select the five four images from the image F 1 to F 5 (calculation target image), the evaluation of four four images included in the image F 1 to F 5 The images are extracted and the suitability for the super-resolution processing is evaluated for the four evaluation images. The number of combinations that can be taken from n to m is n C m . In this example, since n = 5 and m = 4 are assumed, n C m = 5 C 4 = 5, and a combination of selecting four images from five images F 1 to F 5 is used. There are first to fifth combinations.
4枚の評価画像を記号FA、FB、FC及びFDにて表す。そうすると、第1、第2、第3、第4、第5の組み合わせにおいて、夫々、(A,B,C,D)=(1,2,3,4)、(1,2,3,5)、(1,2,4,5)、(1,3,4,5)、(2,3,4,5)である。 Four evaluation images are represented by symbols F A , F B , F C and F D. Then, in the first, second, third, fourth, and fifth combinations, (A, B, C, D) = (1, 2, 3, 4), (1, 2, 3, 5), respectively. ), (1,2,4,5), (1,3,4,5), (2,3,4,5).
画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置と評価画像FCの注目画素位置と評価画像FDの注目画素位置とを結ぶ四角形の面積を導出する四角形面積導出処理を、第1〜第5の組み合わせの夫々に対して実行し、第1〜第5の組み合わせに対して導出された5つの面積の内、最大の面積に対応する4枚の実低解像度画像を4枚の演算対象画像として選択する。
四角形面積導出処理について説明する。まず、評価画像FAの注目画素位置は、評価画像FA上の任意の1つの画素位置である。第1実施例と同様、画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置を中心とする基準矩形領域を設定する。その基準矩形領域内に位置する、評価画像FB、FC及びFDの画素位置が、評価画像FB、FC及びFDの注目画素位置である。よって、評価画像FBの注目画素位置は、評価画像FBの画素位置群の内、評価画像FAの注目画素位置の最近傍に位置する画素位置であり、評価画像FCの注目画素位置は、評価画像FCの画素位置群の内、評価画像FAの注目画素位置の最近傍に位置する画素位置であり、評価画像FDの注目画素位置は、評価画像FDの画素位置群の内、評価画像FAの注目画素位置の最近傍に位置する画素位置である。
The square area derivation process will be described. First, the target pixel position of the evaluation image F A is an arbitrary one pixel positions on the evaluation image F A. As in the first embodiment, the
従って、仮に共通座標系上において画像F1〜F4の画素が図8に示すような位置に配置されているならば、第1の組み合わせに対して画素位置401a、402a、403a及び404aを結ぶ四角形の面積SR1が算出される。同様にして、第2〜第5の組み合わせに対して、夫々、四角形の面積SR2〜SR5が算出される。
Therefore, if the pixels of the images F 1 to F 4 are arranged at the positions shown in FIG. 8 on the common coordinate system, the
画像選択部47は、面積SR1〜SR5の内、最大の面積を特定し、最大の面積に対応する4枚の実低解像度画像を4枚の演算対象画像として選択する。例えば、面積SR1〜SR5の内、面積SR1が最大であるのならば、面積SR1に対応する画像F1〜F4が4枚の演算対象画像として選択され、面積SR5が最大であるのならば、面積SR5に対応する画像F2〜F5が4枚の演算対象画像として選択される。
The
図12は、画像F1〜F4が4枚の演算対象画像として選択される時の、共通座標系上における画像F1〜F4の画素位置関係を示している。図12の例では、画像F1〜F4の注目画素位置によって形成される四角形が、一辺の長さがppL/2の正方形となっている。この正方形が形成されるとき、四角形の面積は最大化される。この正方形になるだけ近い(即ち、面積がなるだけ大きい)四角形に対応する4枚の実低解像度画像を4枚の演算対象画像として選択することにより、高解像度画像の実質的な解像度の最大化が図られる。 FIG. 12 shows the pixel positional relationship of the images F 1 to F 4 on the common coordinate system when the images F 1 to F 4 are selected as four calculation target images. In the example of FIG. 12, the quadrangle formed by the target pixel positions of the images F 1 to F 4 is a square having a side length of pp L / 2. When this square is formed, the square area is maximized. By selecting four actual low-resolution images corresponding to the square as close as possible to the square (that is, as large as possible) as four calculation target images, the substantial resolution of the high-resolution image is maximized. Is planned.
<<第4実施例>>
本発明の第4実施例を説明する。第2及び第3実施例では、m=3及びm=4であることを想定し、三角形及び四角形の面積の導出を介して演算対象画像の選択を行っているが、第4実施例では、mが3以上の任意の整数であることを想定して、選択最適化処理を一般化する。n>mであるため、第4実施例では、nは4以上の整数である。n=4且つm=3であるならば第4実施例に係る選択最適化処理は第2実施例のそれと同じであり、n=5且つm=4であるならば、第4実施例に係る選択最適化処理は第3実施例のそれと同じである。
<< 4th Example >>
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the second and third embodiments, assuming that m = 3 and m = 4, the calculation target image is selected through the derivation of the area of the triangle and the quadrangle. In the fourth embodiment, Assuming that m is an arbitrary integer equal to or greater than 3, the selection optimization process is generalized. Since n> m, n is an integer of 4 or more in the fourth embodiment. If n = 4 and m = 3, the selection optimization process according to the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment. If n = 5 and m = 4, the selection optimization process according to the fourth embodiment is performed. The selection optimization process is the same as that of the third embodiment.
第4実施例に係る画像選択部47には、n枚の実低解像度画像がメモリ40を介して画像選択部47に入力される。動き量算出部45は、画像Fiと画像Fj間の動き量を算出し、動き量算出部45によって算出された動き量は動き量記憶部46に記憶される。ここで、i及びjは、1以上n以下の整数である。但し、i≠jである。動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づいて、共通座標系上における画像F1〜Fnの画素位置関係が決定される。
In the
画像選択部47は、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によってn枚の実低解像度画像F1〜Fnの中からm枚の実低解像度画像を選択し、選択したm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。
The
画像選択部47は、n枚の画像F1〜Fnの中からm枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜Fnに含まれるm枚の画像をm枚の評価画像として抽出し、m枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。n個のものからm個のものをとってできる組み合わせの個数は、nCmである。従って、評価画像の組み合わせには、第1〜第nCmの組み合わせがある。各組み合わせにおいて、m枚の評価画像は第1〜第mの評価画像から形成される。
画像選択部47は、第1〜第mの評価画像の注目画素位置を結んで形成されるm角形の面積を導出する多角形面積導出処理を、第1〜第nCmの組み合わせの夫々に対して実行し、第1〜第nCmの組み合わせに対して導出されたnCm個の面積の内、最大の面積に対応するm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として選択する。
The
多角形面積導出処理について説明する。まず、第1の評価画像の注目画素位置は、第1の評価画像上の任意の1つの画素位置である。第1実施例と同様、画像選択部47は、第1の評価画像の注目画素位置を中心とする基準矩形領域を設定する。その基準矩形領域内に位置する、第2〜第mの評価画像の画素位置が、第2〜第mの評価画像の注目画素位置である。よって、iを2以上m以下の整数として考えたならば、第iの評価画像の注目画素位置は、第iの評価画像の画素位置群の内、第1の評価画像の注目画素位置の最近傍に位置する画素位置である。
The polygon area derivation process will be described. First, the target pixel position of the first evaluation image is any one pixel position on the first evaluation image. Similar to the first embodiment, the
<<第5実施例>>
本発明の第5実施例を説明する。第5実施例に係る映像信号処理部13は、図5に示すそれと同様であり、第1実施例に記載した事項が第5実施例にも適用される。第2〜第4実施例では、m≧3の時、多角形の面積を導出することによって選択最適化処理を実現しているが、第5実施例では、面積を導出するのではなく、多角形の頂点間距離の総和を導出することによって選択最適化処理を実現する。基本的に、多角形の面積が増大するにつれて多角形の頂点間距離の総和も増大するので、第5実施例によっても第2〜第4実施例と同様の効果が得られる。
<< 5th Example >>
A fifth embodiment of the present invention will be described. The video
第5実施例において、mは3以上の任意の整数であってよいが、説明の具体化のため、第5実施例では、m=3であるとする。更に、n=4であるとする。 In the fifth embodiment, m may be an arbitrary integer equal to or greater than 3, but in the fifth embodiment, it is assumed that m = 3 for the sake of concrete description. Furthermore, it is assumed that n = 4.
この場合、画像選択部47は、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によって4枚の実低解像度画像F1〜F4の中から3枚の実低解像度画像を選択し、選択した3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。
In this case, the
画像選択部47は、4枚の画像F1〜F4の中から3枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜F4に含まれる3枚の画像を3枚の評価画像として抽出し、3枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。n個のものからm個のものをとってできる組み合わせの個数は、nCmである。今の例では、n=4且つm=3を想定しているため、nCm=4C3=4であり、4枚の画像F1〜F4から3枚の画像を選ぶ組み合わせには、第1〜第4の組み合わせがある。
第2実施例と同様、3枚の評価画像を記号FA、FB及びFCにて表す。そうすると、第1、第2、第3、第4の組み合わせにおいて、夫々、(A,B,C)=(1,2,3)、(1,2,4)、(1,3,4)、(2,3,4)である。 Similar to the second embodiment, the three evaluation images are represented by symbols F A , F B and F C. Then, in the first, second, third, and fourth combinations, (A, B, C) = (1, 2, 3), (1, 2, 4), (1, 3, 4), respectively. , (2, 3, 4).
画像選択部47は、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置と評価画像FCの注目画素位置とを結ぶ三角形の頂点間距離の総和を導出する総和導出処理を、第1〜第4の組み合わせの夫々に対して実行し、第1〜第4の組み合わせに対して導出された4つの総和の内、最大の総和に対応する3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として選択する。第1〜第4の組み合わせに対して導出される総和を、夫々、SUM1〜SUM4にて表す。
The
総和導出処理について説明する。評価画像FA〜FCの注目画素位置の意義は、第2実施例で述べたものと同じである。iが1、2、3又は4である場合、第iの組み合わせに対する総和導出処理では、評価画像FA及びFBの注目画素位置間の距離と、評価画像FB及びFCの注目画素位置間の距離と、評価画像FA及びFCの注目画素位置間の距離との総和SUMiが求められる。従って、図8及び図9に示す例では、第1の組み合わせに対して、画素位置401a及び402a間の距離d12と画素位置402a及び403a間の距離d23と画素位置401a及び403a間の距離d13との総和(d12+d23+d13)が求められ、その総和(d12+d23+d13)がSUM1とされる。同様に、第2の組み合わせに対して、画素位置401a及び402a間の距離d12と画素位置402a及び404a間の距離d24と画素位置401a及び404a間の距離d14との総和(d12+d24+d14)が求められ、その総和(d12+d24+d14)がSUM2とされる。第3及び第4の組み合わせについても同様である。
The sum derivation process will be described. The significance of the target pixel position of the evaluation images F A to F C is the same as that described in the second embodiment. When i is 1, 2, 3 or 4, in the sum derivation process for the i-th combination, the distance between the target pixel positions of the evaluation images F A and F B and the target pixel position of the evaluation images F B and F C And the sum SUM i of the distance between the target pixel positions of the evaluation images F A and F C is obtained. Thus, in the example shown in FIGS. 8 and 9, the first combination, the distance between the pixel positions 401a and distance d 23 and the pixel position of the distance d 12 and
そして、画像選択部47は、総和SUM1〜SUM4の内、最大の総和を特定し、最大の総和に対応する3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として選択する。例えば、総和SUM1〜SUM4の内、総和SUM1が最大であるのならば、総和SUM1に対応する画像F1、F2及びF3が3枚の演算対象画像として選択され、総和SUM4が最大であるのならば、総和SUM4に対応する画像F2、F3及びF4が3枚の演算対象画像として選択される。
Then, the
尚、図8に示す状況と異なるが、仮に画素位置401a、402a及び403aが一直線上に並ぶ場合、総和(d12+d23+d13)として算出されるSUM1は、三角形の頂点間距離の総和とは呼べない。総和SUM2〜SUM4についても同様のことが言える。このような場合においても、総和SUMiの算出方法及び総和SUMiに基づく3枚の演算対象画像の選択方法は、上述したものと同様である(上述の説明では、図8に示す状況との整合を考慮して、総和(d12+d23+d13)を三角形の頂点間距離の総和と呼んだに過ぎない)。
Although different from the situation shown in FIG. 8, if the
また、以下のように、多角形の頂点間の水平及び垂直方向距離を個別に求め、水平及び垂直方向距離の総和を求めるようにしてもよい。このような総和を求める処理を変形総和導出処理と呼ぶ。iが1、2、3又は4である場合、第iの組み合わせに対する変形総和導出処理では、図13に示す如く、評価画像FA及びFBの注目画素位置間の水平方向距離dABH、評価画像FB及びFCの注目画素位置間の水平方向距離dBCH、評価画像FA及びFCの注目画素位置間の水平方向距離dACH、評価画像FA及びFBの注目画素位置間の垂直方向距離dABV、評価画像FB及びFCの注目画素位置間の垂直方向距離dBCV、並びに、評価画像FA及びFCの注目画素位置間の垂直方向距離dACVが求められ、それらの距離の総和(dABH+dBCH+dACH+dABV+dBCV+dACV)が、総和SUMiとして算出される。総和SUMiが算出された後の動作は、上述したものと同じである。図13において、位置450A、450B及び450Cは、夫々、評価画像FA、FB及びFCの注目画素位置を表している。
Further, as described below, the horizontal and vertical distances between the vertices of the polygon may be obtained individually, and the sum of the horizontal and vertical distances may be obtained. Such a process for obtaining the sum is referred to as a modified sum derivation process. When i is 1, 2, 3 or 4, in the deformation sum derivation process for the i-th combination, as shown in FIG. 13, the horizontal distance d ABH between the target pixel positions of the evaluation images F A and F B , evaluation The horizontal distance d BCH between the target pixel positions of the images F B and F C , the horizontal distance d ACH between the target pixel positions of the evaluation images F A and F C , and the target pixel positions of the evaluation images F A and F B. The vertical distance d ABV , the vertical distance d BCV between the target pixel positions of the evaluation images F B and F C , and the vertical distance d ACV between the target pixel positions of the evaluation images F A and F C are obtained. Of the distances (d ABH + d BCH + d ACH + d ABV + d BCV + d ACV ) is calculated as the total sum SUM i . The operation after the sum SUM i is calculated is the same as described above. In FIG. 13,
尚、図13に示す状況と異なるが、仮に位置450A、450B及び450Cが一直線上に並ぶ場合は、総和(dABH+dBCH+dACH+dABV+dBCV+dACV)として算出されるSUMiは三角形の頂点間の水平及び垂直方向距離とは呼べない。但し、このような場合においても、水平及び垂直方向距離に基づく総和SUMiの算出方法は、上述したものと同様である。
Note that, unlike the situation shown in FIG. 13, if the
<<第6実施例>>
本発明の第6実施例を説明する。第6実施例では、mが3以上の任意の整数であることを想定して、第5実施例における総和導出処理を用いた選択最適化処理を一般化する。n>mであるため、第6実施例では、nは4以上の整数である。n=4且つm=3であるならば第6実施例に係る選択最適化処理は第5実施例にて具体的に示したものと同じである。
<< Sixth Example >>
A sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, assuming that m is an arbitrary integer equal to or greater than 3, the selection optimization process using the sum derivation process in the fifth embodiment is generalized. Since n> m, n is an integer of 4 or more in the sixth embodiment. If n = 4 and m = 3, the selective optimization process according to the sixth embodiment is the same as that specifically shown in the fifth embodiment.
第6実施例に係る画像選択部47には、n枚の実低解像度画像がメモリ40を介して入力される。動き量算出部45は、画像Fiと画像Fj間の動き量を算出し、動き量算出部45によって算出された動き量は動き量記憶部46に記憶される。ここで、i及びjは、1以上n以下の整数である。但し、i≠jである。動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づいて、共通座標系上における画像F1〜Fnの画素位置関係が決定される。
The
画像選択部47は、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によってn枚の実低解像度画像F1〜Fnの中からm枚の実低解像度画像を選択し、選択したm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。
The
画像選択部47は、n枚の画像F1〜Fnの中からm枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜Fnに含まれるm枚の画像をm枚の評価画像として抽出し、m枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。n個のものからm個のものをとってできる組み合わせの個数は、nCmである。従って、評価画像の組み合わせには、第1〜第nCmの組み合わせがある。各組み合わせにおいて、m枚の評価画像は第1〜第mの評価画像から形成される。
画像選択部47は、第1〜第mの評価画像の注目画素位置を結んで形成されるm角形の頂点間距離の総和を導出する総和導出処理を、第1〜第nCmの組み合わせの夫々に対して実行し、第1〜第nCmの組み合わせに対して導出されたnCm個の総和の内、最大の総和に対応するm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として選択する。
The
総和導出処理について説明する。第1〜第mの評価画像の注目画素位置の意義は、第4実施例で述べたものと同じである。iを1以上であって且つnCm以下の整数とし且つ変数p及びqを1以上m以下の整数とした場合(但し、p≠q)、第iの組み合わせに対する総和導出処理では、第p及び第qの評価画像の注目画素位置間の距離を、変数pとqの全ての組み合わせに対して求め、求めた全距離の合算値を、第iの組み合わせに対して求められるべき総和とする。尚、第5実施例で述べた変形総和導出処理によって総和を求めることも可能である。 The sum derivation process will be described. The significance of the target pixel position of the first to mth evaluation images is the same as that described in the fourth embodiment. When i is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n C m and variables p and q are integers greater than or equal to 1 and less than or equal to m (where p ≠ q), in the summation derivation process for the i-th combination, And the distance between the target pixel positions of the q-th evaluation image are obtained for all combinations of the variables p and q, and the sum of the obtained total distances is the sum to be obtained for the i-th combination. . It is also possible to obtain the sum by the modified sum derivation process described in the fifth embodiment.
また、第5実施例でも述べたのと同様、第1〜第mの評価画像の注目画素位置の位置関係によっては(例えば、それらが一直線上に並ぶ場合においては)、上記の全距離の合算値はm角形の頂点間距離の総和とは呼べないが、このような場合においても、総和の算出方法及び該総和に基づくm枚の演算対象画像の選択方法は、上述したものと同様である。 Further, as described in the fifth embodiment, depending on the positional relationship of the target pixel positions of the first to m-th evaluation images (for example, when they are aligned on a straight line), the total of the above total distances is added. Although the value cannot be called the sum of the distances between the apexes of the m-gon, even in such a case, the method for calculating the sum and the method for selecting m calculation target images based on the sum are the same as those described above. .
<<第7実施例>>
本発明の第7実施例を説明する。第7実施例では、共通座標系上におけるn枚の実低解像度画像の画素位置関係だけでなく、動き量の方向にも基づいて選択最適化処理が行われる。第7実施例に係る映像信号処理部13は、図5に示すそれと同様であり、第1実施例に記載した事項が第7実施例にも適用される。nは4以上であれば幾つでも良いが、説明の具体化のため、n=4であると想定する。mは2以上n未満であれば幾つでも良いが、説明の具体化のため、m=3であると想定する。この場合、画像選択部47は、動き量記憶部46に記憶された各動き量に基づき、選択最適化処理によって4枚の実低解像度画像F1〜F4の中から3枚の実低解像度画像を選択し、選択した3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として超解像処理部48に出力する。
<< Seventh Embodiment >>
A seventh embodiment of the present invention will be described. In the seventh embodiment, the selection optimization process is performed based not only on the pixel positional relationship of the n actual low resolution images on the common coordinate system but also on the direction of the motion amount. The video
画像選択部47は、4枚の画像F1〜F4の中から3枚の画像(演算対象画像)を選択するべく、画像F1〜F4に含まれる3枚の画像を3枚の評価画像FA、FB及びFCとして抽出し、3枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。4枚の画像F1〜F4から3枚の評価画像を選ぶ組み合わせには、第1〜第4の組み合わせがある。第1、第2、第3、第4の組み合わせにおいて、夫々、(A,B,C)=(1,2,3)、(1,2,4)、(1,3,4)、(2,3,4)である。
画像選択部47は、超解像処理に対する適性に応じた評価値を導出する評価値算出処理を、第1〜第4の組み合わせの夫々に対して実行し、第1〜第4の組み合わせに対して導出された4つの評価値の内、最大の評価値に対応する3枚の実低解像度画像を3枚の演算対象画像として選択する。第1〜第4の組み合わせに対して導出される評価値を、夫々、EV1〜EV4にて表す。
The
評価値算出処理を説明する。画像選択部47は、動き記憶部46に記憶された動き量に基づき、評価画像FA及びFB間の動き量と画像FB及びFC間の動き量の平均動き量を基準動き量として算出する。また、図14に示す如く、画像の左下と右上を結ぶ方向を右斜め方向と呼び、画像の右下と左上を結ぶ方向を左斜め方向と呼ぶ。画像の垂直方向は上下方向に対応し、画像の水平方向は左右方向に対応する。
The evaluation value calculation process will be described. The
算出された基準動き量の方向に最も近い方向が、右斜め方向、左斜め方向、上下方向及び左右方向の中から選択される。
選択された方向が右斜め方向である場合、右斜め方向が第1方向に設定され、それに直交する左斜め方向が第2方向に設定される。
選択された方向が左斜め方向である場合、左斜め方向が第1方向に設定され、それに直交する右斜め方向が第2方向に設定される。
選択された方向が上下方向である場合、上下方向が第1方向に設定され、それに直交する左右方向が第2方向に設定される。
選択された方向が左右方向である場合、左右方向が第1方向に設定され、それに直交する上下方向が第2方向に設定される。
The direction closest to the calculated reference motion amount direction is selected from the right diagonal direction, left diagonal direction, vertical direction, and horizontal direction.
When the selected direction is the right diagonal direction, the right diagonal direction is set as the first direction, and the left diagonal direction orthogonal thereto is set as the second direction.
When the selected direction is the left diagonal direction, the left diagonal direction is set as the first direction, and the right diagonal direction orthogonal to the selected direction is set as the second direction.
When the selected direction is the up-down direction, the up-down direction is set as the first direction, and the left-right direction orthogonal thereto is set as the second direction.
When the selected direction is the left-right direction, the left-right direction is set as the first direction, and the up-down direction perpendicular thereto is set as the second direction.
第1及び第2方向を定めた後、画像選択部47は、評価画像FA及びFBの注目画素位置間の第2方向に沿った距離と、評価画像FA及びFCの注目画素位置間の第2方向に沿った距離との総和を求める。第iの組み合わせに対して求められた総和が評価値EViとして取り扱われる。評価画像FA〜FCの注目画素位置の意義は、第2実施例で述べたものと同じである。
After determining the first and second directions, the
例として、第1方向が右斜め方向に設定された場合における、第1の組み合わせに対する評価値算出処理を説明する。画像の動きの支配的方向、即ち第1方向が右斜め方向である場合、右斜め方向に比較的大きな画像の動きが存在するため、図15(a)に示すような、濃淡が右斜め方向に沿って変化するようなエッジ(以下、右斜めエッジという)はぼける。従って、このような場合に、右斜めエッジの解像度(解像力)増大を目指すような超解像処理を行っても効果は薄い。従って、第1方向が右斜め方向である場合は、図15(b)に示すような、濃淡が左斜め方向に沿って変化するようなエッジ(以下、左斜めエッジという)の高解像度化を目指す。 As an example, the evaluation value calculation process for the first combination when the first direction is set to the right diagonal direction will be described. When the dominant direction of image movement, that is, the first direction is the right diagonal direction, since there is a relatively large image movement in the right diagonal direction, the shading as shown in FIG. An edge that changes along the line (hereinafter referred to as a right diagonal edge) is blurred. Therefore, in such a case, even if super-resolution processing is performed so as to increase the resolution (resolution) of the right oblique edge, the effect is small. Accordingly, when the first direction is the right diagonal direction, the resolution of the edge whose shading changes along the left diagonal direction (hereinafter referred to as the left diagonal edge) as shown in FIG. aim.
第1方向が右斜め方向である場合、距離の導出に関与する第2方向は、上述したように左斜め方向である。従って、画像F1及びF2の注目画素位置間の左斜め方向に沿った距離dAB2と画像F1及びF3の注目画素位置間の左斜め方向に沿った距離dAC2との総和が求められ、その総和(dAB2+dAC2)を評価値EV1として取り扱う。この総和(dAB2+dAC2)の増大は、画像F1〜F3の画像情報に含まれる左斜め方向の情報量の増加につながり、この総和が増大すればするほど、画像F1〜F3を用いて得た高解像度画像上の左斜めエッジが理想的なものに近づく。 When the first direction is the right oblique direction, the second direction involved in the derivation of the distance is the left oblique direction as described above. Therefore, the sum of the distance d AC2 along the left oblique direction between the target pixel position of the distance d AB2 image F 1 and F 3 along the left oblique direction between the target pixel position of the image F 1 and F 2 is determined The sum (d AB2 + d AC2 ) is treated as the evaluation value EV 1 . This increase in total (d AB2 + d AC2) leads to an increase in the left oblique direction of the amount of information included in the image information of the image F 1 to F 3, the more the total sum to be increased, the image F 1 to F 3 The left diagonal edge on the high-resolution image obtained by using approaches the ideal one.
第2〜第4の組み合わせに対しても同様の評価値算出処理がなされ、上述したように、最大の評価値に対応する3枚の実低解像度画像が3枚の演算対象画像として選択される。これにより、画像の動きの方向に応じた最適な実低解像度画像が演算対象画像として選択され、高解像度画像の実質的な解像度の最大化が図られる。 Similar evaluation value calculation processing is performed for the second to fourth combinations, and as described above, three actual low-resolution images corresponding to the maximum evaluation value are selected as three calculation target images. . As a result, an optimum actual low-resolution image corresponding to the direction of motion of the image is selected as the calculation target image, and the substantial resolution of the high-resolution image is maximized.
上述の説明では、m=3である場合を想定したが、m=2である場合は、以下のようにすればよい。m=2である場合、画像選択部47は、画像F1〜F4に含まれる2枚の画像を2枚の評価画像FA及びFBとして抽出し、2枚の評価画像に対して、超解像処理に対する適性を評価する。4枚の画像F1〜F4から2枚の評価画像を選ぶ組み合わせには、第1〜第6の組み合わせがある。第1、第2、第3、第4、第5、第6の組み合わせにおいて、夫々、(A,B)=(1,2)、(1,3)、(1,4)、(2,3),(2,4)及び(3,4)である。
In the above description, it is assumed that m = 3. However, when m = 2, the following may be performed. When m = 2, the
画像選択部47は、超解像処理に対する適性に応じた評価値を導出する評価値算出処理を、第1〜第6の組み合わせの夫々に対して実行する。第1〜第6の組み合わせに対して導出される評価値を、夫々、EV1〜EV6にて表す。
The
m=2の場合は、評価画像FA及びFB間の動き量を基準動き量として取り扱った上で、上述した方法に従って第1及び第2方向を設定する。そして、画像選択部47は、評価画像FA及びFBの注目画素位置間の第2方向に沿った距離を求める。第iの組み合わせに対して求められた距離が評価値EViとして取り扱われる。そして、画像選択部47は、評価値EV1〜EV6の内、最大の評価値に対応する2枚の実低解像度画像を2枚の演算対象画像として選択する。これにより、画像の動きの支配的方向の直交方向に沿って濃淡変化が表れるようなエッジの高解像度化が促進される。
In the case of m = 2, the first and second directions are set according to the method described above after handling the motion amount between the evaluation images F A and F B as the reference motion amount. Then, the
<<第8実施例>>
本発明の第8実施例を説明する。第8実施例では、上述の各実施例にて説明された選択最適化処理の変形例を説明する。従って、第1〜第7実施例にて説明された事項は、適宜、第8実施例に取り込まれる。
<< Eighth Example >>
An eighth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment, a modified example of the selection optimization process described in each of the above embodiments will be described. Therefore, the matters described in the first to seventh embodiments are appropriately incorporated into the eighth embodiment.
第1実施例では、m枚の評価画像に対して、注目画素位置間の距離を1つだけ算出することを想定しているが、第1実施例における距離の算出処理を以下のように変形することもできる。この変形された算出処理を、変形算出処理と呼ぶ。 In the first embodiment, it is assumed that only one distance between target pixel positions is calculated for m evaluation images, but the distance calculation process in the first embodiment is modified as follows. You can also This modified calculation process is called a deformation calculation process.
まず、第8実施例では、動き量算出部45により2枚の実低解像度画像間に対して算出される動き量が、画像座標系上の様々な位置に対して求められた動きベクトル(動き量)の束から形成されることを前提とする。図16(b)の画像501及び502は、動き量算出用に対比される2枚の実低解像度画像を表しており、図16(a)の画像500は、画像501又は502である。今、図16(a)に示す如く、画像500の全体画像領域が9つの一部画像領域AR1〜AR9に分割され、一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して1つの動きベクトルが求められる場合を想定する。但し、一部画像領域の個数を9以外にすることも可能である。そして、図16(b)に示す如く、一部画像領域AR1〜AR9に対して求められた、画像501及び502間の動きベクトルを、それぞれ記号M1〜M9によって表す。動きベクトルM1〜M9の夫々は、第1実施例で述べた動き量と同様、実低解像度画像の画素間隔よりも分解能の高い、いわゆるサブピクセルの分解能を有している。求められた各動きベクトルは、動き量記億部46に記憶される。
First, in the eighth embodiment, the motion amount calculated between the two actual low-resolution images by the motion
第1実施例では、動き量MV12に基づいて画像F1及びF2の全体の格子位置を決定したが、変形算出処理では、これを、一部画像領域ごとに行う。即ち、一部画像領域AR1に対する画像F1及びF2間の動きベクトルM1に基づき、一部画像領域AR1において画像F1の基準とした画像F2の位置ずれが打ち消されるように、一部画像領域AR1における画像F1及びF2の格子を共通座標系上に設定する。一部画像領域AR2〜AR9に対しても同様の格子設定処理を行う。更に、画像F1及びF2以外の、2枚の実低解像度画像に対しても同様の格子設定処理を行う。このような、一部画像領域ごとの格子設定処理を、便宜上、変形格子設定処理と呼ぶ。 In the first embodiment, the entire lattice positions of the images F 1 and F 2 are determined based on the motion amount MV 12. However, in the deformation calculation process, this is performed for each partial image region. That is, based on the motion vector M 1 between the image F 1 and F 2 for the partial image area AR 1, so that the position deviation of the image F 2 on the basis of the image F 1 is canceled in some image areas AR 1, The grids of the images F 1 and F 2 in the partial image area AR 1 are set on the common coordinate system. The same lattice setting process is also performed for the partial image areas AR 2 to AR 9 . Further, the same lattice setting process is performed for two real low-resolution images other than the images F 1 and F 2 . Such a grid setting process for each partial image region is referred to as a modified grid setting process for convenience.
その後、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置との距離を求める処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して個別に行い、求められた9つの距離の合計距離を求める。この合計距離を求める演算は、第1〜第6の組み合わせの夫々に対して実行される。そして、画像選択部47は、第1〜第6の組み合わせに対して求められた6つの合計距離の内、最大の合計距離に対応する2枚の実低解像度画像を2枚の演算対象画像として選択する。
Thereafter, a process for obtaining the distance between the target pixel position of the evaluation image F A and the target pixel position of the evaluation image F B is individually performed for each of the partial image areas AR 1 to AR 9 , and the nine distances thus determined are obtained. Find the total distance. The calculation for obtaining the total distance is executed for each of the first to sixth combinations. Then, the
尚、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置との距離を求める処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して個別に行い、一部画像領域ごとに、演算対象画像の選択を行うことも可能である。この、一部画像領域ごとに演算対象画像の選択を行う処理を、変形選択処理と呼ぶ。 Note that the processing for obtaining the distance between the target pixel position of the evaluation image F A and the target pixel position of the evaluation image F B is performed individually for each of the partial image areas AR 1 to AR 9 , and for each partial image area. It is also possible to select a calculation target image. This process of selecting a calculation target image for each partial image area is referred to as a deformation selection process.
変形選択処理では、変形格子設定処理の実行後、評価画像FAの注目画素位置と評価画像FBの注目画素位置との距離を求める処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して且つ第1〜第6の組み合わせの夫々に対して実行する。その後、一部画像領域AR1に関して、第1〜第6の組み合わせに対して求められた6つの距離の内の最大距離を特定し、最大距離に対応する2枚の実低解像度画像を、一部画像領域AR1に対する2枚の演算対象画像として選択する。同様にして、一部画像領域AR2〜AR9に対する2枚の演算対象画像を選択する。結果、或る一部画像領域に対する2枚の演算対象画像と、他の一部画像領域に対する2枚の演算対象画像は異なりうる。 In the deformation selection process, after executing the deformation grid setting process, a process for obtaining the distance between the target pixel position of the evaluation image F A and the target pixel position of the evaluation image F B is performed for each of the partial image areas AR 1 to AR 9. And for each of the first to sixth combinations. After that, regarding the partial image area AR 1 , the maximum distance among the six distances obtained for the first to sixth combinations is specified, and two actual low-resolution images corresponding to the maximum distance are identified. selected as two operation target image relative to parts image area AR 1. Similarly, two calculation target images for the partial image areas AR 2 to AR 9 are selected. As a result, two calculation target images for a certain partial image area may be different from two calculation target images for another partial image area.
例えば、一部画像領域AR1に対する演算対象画像として画像F1及びF2が選択され、一部画像領域AR2〜AR9に対する演算対象画像として画像F3及びF4が選択された場合、画像F1及びF2の一部画像領域AR1内の画像データと、画像F3及びF4の一部画像領域AR2〜AR9内の画像データとが、超解像処理部48に出力され、超解像処理部48は、一部画像領域ごとに超解像処理を行うことによって高解像度画像の全体の画像データを生成する。この場合、一部画像領域AR1に対応する高解像度画像の部分領域は、画像F1及びF2の一部画像領域AR1内の画像データに基づいて生成され、一部画像領域AR2〜AR9に対応する高解像度画像の部分領域は、画像F3及びF4の一部画像領域AR2〜AR9内の画像データに基づいて生成されることになる。
For example, when the images F 1 and F 2 are selected as the calculation target images for the partial image area AR 1 and the images F 3 and F 4 are selected as the calculation target images for the partial image areas AR 2 to AR 9 , The image data in the partial image area AR 1 of F 1 and F 2 and the image data in the partial image areas AR 2 to AR 9 of the images F 3 and F 4 are output to the
上述の変形算出処理は、第1実施例以外の他の実施例に適用することも可能である。例えば、第4実施例に変形算出処理を適用する場合、変形格子設定処理の実行後、第1〜第mの評価画像の注目画素位置を結んで形成されるm角形の面積を導出する処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して個別に行い、求められた9つの面積の合計面積を求める。この合計面積を求める演算は、第1〜第nCmの組み合わせの夫々に対して実行される。そして、画像選択部47は、第1〜第nCmの組み合わせに対して求められたnCm個の合計面積の内、最大の合計面積に対応するm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として選択する。
The deformation calculation process described above can also be applied to other embodiments other than the first embodiment. For example, when the deformation calculation process is applied to the fourth embodiment, the process of deriving the area of the m-gon formed by connecting the target pixel positions of the first to m-th evaluation images after executing the deformation grid setting process. This is performed individually for each of the partial image areas AR 1 to AR 9 , and the total area of the nine areas obtained is obtained. The calculation for obtaining the total area is executed for each of the first to n th C m combinations. The
また、第6実施例に変形算出処理を適用する場合、変形格子設定処理の実行後、第1〜第mの評価画像の注目画素位置を結んで形成されるm角形の頂点間距離の総和を導出する処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して個別に行い、求められた9つの総和の合計値を求める。この合計値を求める演算は、第1〜第nCmの組み合わせの夫々に対して実行される。そして、画像選択部47は、第1〜第nCmの組み合わせに対して求められたnCm個の合計値の内、最大の合計値に対応するm枚の実低解像度画像をm枚の演算対象画像として選択する。
In addition, when the deformation calculation process is applied to the sixth embodiment, the sum of the m-vertex inter-vertex distances formed by connecting the target pixel positions of the first to m-th evaluation images after the deformation grid setting process is executed. The derivation process is performed individually for each of the partial image areas AR 1 to AR 9 , and the total value of the nine sums obtained is obtained. The calculation for obtaining the total value is executed for each of the first to n th C m combinations. The
上述の変形選択処理は、第1実施例以外の他の実施例に適用することも可能である。例えば、第4実施例に変形選択処理を適用する場合、変形格子設定処理の実行後、第1〜第mの評価画像の注目画素位置を結んで形成されるm角形の面積を導出する処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して且つ第1〜第nCmの組み合わせの夫々に対して実行する。その後、一部画像領域ARiに関して、第1〜第nCmの組み合わせに対して求められたnCm個の面積の内の最大面積を特定し、最大面積に対応するm枚の実低解像度画像を、一部画像領域ARiに対するm枚の演算対象画像として選択する。この選択は、i=1、2、3、4、5、6、7、8、9の夫々に対して実行される。一部画像領域ごとに選択された演算対象画像の画像データが超解像処理部48に出力され、その画像データに基づく高解像度画像が超解像処理によって生成される。
The deformation selection process described above can be applied to other embodiments other than the first embodiment. For example, when the deformation selection process is applied to the fourth embodiment, the process of deriving the area of the m-gon formed by connecting the target pixel positions of the first to m-th evaluation images after executing the deformation grid setting process. some image areas AR 1 and with respect to each of the to Ar 9 people run for the combination of each of the first to n C m. Thereafter, for the partial image area AR i , the maximum area among the n C m areas obtained for the first to n th n m m combinations is specified, and m actual lows corresponding to the maximum area are identified. The resolution image is selected as m calculation target images for the partial image area AR i . This selection is performed for i = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9, respectively. Image data of the calculation target image selected for each partial image area is output to the
また、第6実施例に変形選択処理を適用する場合、変形格子設定処理の実行後、第1〜第mの評価画像の注目画素位置を結んで形成されるm角形の頂点間距離の総和を導出する処理を一部画像領域AR1〜AR9の夫々に対して且つ第1〜第nCmの組み合わせの夫々に対して実行する。その後、一部画像領域ARiに関して、第1〜第nCmの組み合わせに対して求められたnCm個の総和の内の最大値を特定し、最大値に対応するm枚の実低解像度画像を、一部画像領域ARiに対するm枚の演算対象画像として選択する。この選択は、i=1、2、3、4、5、6、7、8、9の夫々に対して実行される。一部画像領域ごとに選択された演算対象画像の画像データが超解像処理部48に出力され、その画像データに基づく高解像度画像が超解像処理によって生成される。
When the deformation selection process is applied to the sixth embodiment, the sum of the m-vertex inter-vertex distances formed by connecting the target pixel positions of the first to m-th evaluation images after the deformation grid setting process is executed. The derivation process is executed for each of the partial image areas AR 1 to AR 9 and for each of the first to n th C m combinations. After that, regarding the partial image area AR i , the maximum value among the n C m totals obtained for the first to n-th n C m combinations is specified, and m actual lows corresponding to the maximum value are identified. The resolution image is selected as m calculation target images for the partial image area AR i . This selection is performed for i = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9, respectively. Image data of the calculation target image selected for each partial image area is output to the
<<第9実施例>>
本発明の第9実施例を説明する。第9実施例では、図5の超解像処理部48の構成例を説明する。図17は、第9実施例に係る超解像処理部48の内部ブロック図である。図17の超解像処理部48は、符号61〜65によって参照される部位を備える。
<< Ninth Embodiment >>
A ninth embodiment of the present invention will be described. In the ninth embodiment, a configuration example of the
初期高解像度推定部61は、図5の画像選択部47から出力されるm枚の演算対象画像としてのm枚の実低解像度画像と動き量記憶部46に記憶された動き量とに基づいて、初期高解像度画像を生成する。超解像処理部48では、m枚の演算対象画像としてのm枚の実低解像度画像の内、1枚が基準フレームとして且つ残りの(m−1)枚の夫々が参照フレームとして設定される。
The initial high-
初期高解像度推定部61は、動き量記憶部46に記憶された動き量に基づいて基準フレームに対する各参照フレームの位置ずれを検出し、それらの位置ずれを打ち消すための位置ずれ補正を行う。そして、位置ずれ補正後の基準フレーム及び参照フレームを組み合わせることによって、初期高解像度画像を生成する。初期高解像度画像の生成方法として、特開2006−41603号公報にも記載されているような、補間処理を用いた方法を利用可能である。
The initial
超解像処理部48にて生成される高解像度画像の画素位置は、基準フレームの画素位置を基準に設定される。図18に、共通座標系上における基準フレームの画素と高解像度画像の画素との位置関係を示す。この位置関係は、水平及び垂直方向において高解像度画像が低解像度画像の2倍の解像度を有している場合の位置関係である。図18において、4つの白丸は基準フレーム上の4つの画素を表し、9つの白三角は高解像度画像上の9つの画素を表している。図18に示す例では、基準フレーム上における4つの画素の配置位置と、高解像度画像上における4つの画素の配置位置とが一致している。つまり、高解像度画像は第1種類の画素と第2種類の画素とを備え、共通座標系において、第1種類の画素は、基準フレームの画素が配置される位置と同じ位置に配置される。そして、水平方向に隣接する第1種類の画素の中間位置、垂直方向に隣接する第1種類の画素の中間位置、及び、斜め方向に隣接する第1種類の画素の中間位置に、夫々、補間画素である第2種類の画素が配置される。
The pixel position of the high resolution image generated by the
選択部62は、初期高解像度推定部61にて生成された高解像度画像(初期高解像度画像)とフレームメモリ65に一時的に記憶された高解像度画像の何れか1つを選択して出力する。選択部62では、1回目の選択動作において、初期高解像度推定部61で推定された初期高解像度画像を選択し、2回目以降の各選択動作において、フレームメモリ65に一時記憶された高解像度画像を選択する。
The
高解像度更新量算出部63(以下、更新量算出部63と略記する)は、選択部62にて選択された高解像度画像と、m枚の演算対象画像と、動き量記憶部46に記憶された動き量に基づいて、高解像度画像に対する更新量を求める。より具体的には、選択部62にて選択された高解像度画像の画素値を書き並べた行列Xに対して、動き量記憶部46に記憶された動き量に基づくm個のカメラパラメータ行列を乗じることにより、m枚の演算対象画像の推定画像に相当するm枚の推定低解像度画像を生成する。そして、例えば、MAP法に従い、そのm枚の推定低解像度画像とm枚の演算対象画像(m枚の実低解像度画像)との誤差に応じた評価関数Iを定義し、その評価関数Iが最小化されるように高解像度画像に対する更新量を求める。
The high-resolution update amount calculation unit 63 (hereinafter abbreviated as the update amount calculation unit 63) is stored in the high-resolution image selected by the
減算部64は、選択部62にて選択された高解像度画像の画素値の行列Xから、更新量算出部63にて算出された更新量を減算することにより、高解像度画像を更新する。更新後の高解像度画像は、行列Xから更新量を減算した行列X’の要素を画素値として有する。更新後の高解像度画像は、フレームメモリ65に与えられる。フレームメモリ65は、減算部64から与えられた、更新量による画像更新後の高解像度画像を一時的に記憶し、これを選択部62に与える。これにより、減算部64から出力された高解像度画像が、更新量算出部63及び減算部64によって再度更新される。
The subtracting
更新量算出部63等による高解像度画像の更新処理を含む超解像演算処理は繰り返し実行されるが、この繰り返しの回数に上限回数を設定しておくことができる。超解像演算処理の繰り返し回数が上限回数に達した場合、その時点で減算部64にて得られている最新の高解像度画像を減算部64から図5の信号処理部49に出力する。また、超解像演算処理の繰り返し回数に関わらず、高解像度画像に対する更新量が十分に小さくなったと判断される場合には、その時点で減算部64にて得られている最新の高解像度画像を減算部64から信号処理部49に出力するようにしても構わない。
The super-resolution calculation process including the high-resolution image update process by the update
超解像演算処理を反復実行する超解像処理部の構成例を説明したが、既に述べたように、この反復を行うことなく、初期高解像度画像を、最終的に得られるべき高解像度画像として信号処理部49に出力することも可能である。
The configuration example of the super-resolution processing unit that repeatedly executes the super-resolution calculation processing has been described. As described above, the initial high-resolution image should be finally obtained without performing this iteration. Can be output to the
<<第10実施例>>
本発明の第10実施例を説明する。上述の説明では、超解像処理を含む画像処理を、電子機器の一種である撮像装置1内にて行っているが、その画像処理を撮像装置1と異なる電子機器にて実現することも可能である。この電子機器は、例えば、図19に示すような、画像を再生可能な画像再生装置101である。画像再生装置101は、図5の映像信号処理部13と同じ構成及び機能を有する映像信号処理部(画像処理部)102と、液晶ディスプレイパネルなどから成る表示部103と、を備える。画像再生装置101の外部から映像信号処理部102に実低解像度画像列の画像データが供給される。例えば、撮像装置1又は他の撮像装置にて取得されたn枚の実低解像度画像の画像データが、無線又は有線にて或いは記録媒体を介して映像信号処理部102に供給される。このn枚の実低解像度画像に対して、映像信号処理部102にて選択最適化処理及び超解像処理を実行することにより、高解像度画像が生成される。この高解像度画像を表示部103にて再生表示することが可能である。
<< Tenth Embodiment >>
A tenth embodiment of the present invention will be described. In the above description, image processing including super-resolution processing is performed in the
<<変形等>>
上述した説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態の変形例または注釈事項として、以下に、注釈1〜注釈3を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
<< Deformation, etc. >>
The specific numerical values shown in the above description are merely examples, and as a matter of course, they can be changed to various numerical values. As modifications or annotations of the above-described embodiment, notes 1 to 3 are described below. The contents described in each comment can be arbitrarily combined as long as there is no contradiction.
[注釈1]
高解像度画像が低解像度画像の2倍の解像度を有している例、即ち、低解像度画像に対する高解像度画像の解像度拡大率を2倍にする例を上述したが、その解像度拡大率は2倍以外であってもよい。
[Note 1]
The example in which the high-resolution image has twice the resolution of the low-resolution image, that is, the example in which the resolution enlargement ratio of the high-resolution image with respect to the low-resolution image is doubled is described above. It may be other than.
[注釈2]
上述の説明では、画像データに基づく演算によって実低解像度画像間の動き量を導出しているが、実空間上における撮像装置1の動きを検出するセンサ(不図示)の検出結果に基づいて、実低解像度画像間の動き量を導出するようにしてもよい。撮像装置1の動きを検出するセンサは、例えば、撮像装置1の角速度を検出する角速度センサ、撮像装置1の角加速度を検出する角加速度センサ、若しくは、撮像装置1の加速度を検出する加速度センサ、又は、それらの組み合わせである。また、そのようなセンサの検出結果と画像データの双方に基づいて、実低解像度画像間の動き量を導出してもよい。
[Note 2]
In the above description, the amount of motion between real low-resolution images is derived by computation based on image data, but based on the detection result of a sensor (not shown) that detects the motion of the
[注釈3]
図1の撮像装置1及び図19の画像再生装置101の夫々は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。特に、映像信号処理部13又は102内で実行される処理の一部を、ソフトウェアを用いて実現することも可能である。勿論、映像信号処理部13又は102をハードウェアのみで形成することも可能である。ソフトウェアを用いて撮像装置1又は画像再生装置101を構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。
[Note 3]
Each of the
1 撮像装置
11 撮像部
13 映像信号処理部
33 撮像素子
45 動き量算出部
46 動き量記憶部
47 画像選択部
48 超解像処理部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記n枚の低解像度画像に含まれる互いに異なる低解像度画像間の動き量を検出する動き量検出部と、
前記動き量検出部の検出結果に基づいて、前記n枚の低解像度画像の内のm枚をm枚の演算対象画像として選択する画像選択部(mは2以上の整数であって、n>mが成立)と、
前記m枚の演算対象画像と前記動き量検出部の検出結果に基づいて、前記低解像度画像の解像度よりも高い解像度を有する高解像度画像を生成する高解像度処理部と、を備えた画像処理装置であって、
前記画像選択部は、前記n枚の低解像度画像からm枚をとってできるnCm通りの組み合わせの夫々に対して、前記動き量検出部の検出結果に基づく評価を行い、その評価結果から1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する
ことを特徴とする画像処理装置。 an image input unit for receiving n low-resolution images (n is an integer of 3 or more);
A motion amount detection unit for detecting a motion amount between different low resolution images included in the n low resolution images;
Based on the detection result of the motion amount detection unit, an image selection unit that selects m of the n low resolution images as m calculation target images (m is an integer of 2 or more, and n> m is established)
An image processing apparatus comprising: a high-resolution processing unit that generates a high-resolution image having a resolution higher than the resolution of the low-resolution image based on the m calculation target images and the detection result of the motion amount detection unit. Because
The image selection unit performs an evaluation based on a detection result of the motion amount detection unit for each of n C m combinations obtained by taking m images from the n low-resolution images. An image processing apparatus, wherein the m calculation target images are selected by selecting one combination.
前記画像選択部は、前記m枚の評価画像間の検出動き量に基づき各評価画像を共通座標系に配置して考えたときの、前記m枚の評価画像間の画素位置関係を、各組み合わせに対して評価し、その評価結果から1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 When m low-resolution images for each combination are called m evaluation images,
The image selection unit is configured to combine pixel positional relationships between the m evaluation images when the evaluation images are arranged in a common coordinate system based on the detected motion amount between the m evaluation images. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the m calculation target images are selected by evaluating the image and selecting one combination from the evaluation result.
各組み合わせにおいて、前記第2の評価画像上の注目画素位置は、前記第2の評価画像上の画素位置群の内の、第1の評価画像上の注目画素位置の最近傍に配置される画素位置であり、
前記画像選択部は、前記第1の評価画像上の注目画素位置と第2の評価画像上の注目画素位置との間の距離を導出する距離導出処理を、各組み合わせに対して実行し、各組み合わせに対して導出された距離の内、前記低解像度画像の隣接画素間距離に基づく所定距離に最も近い距離を判定して、その最も近い距離に対応する前記m枚の評価画像を前記m枚の演算対象画像として選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 The m evaluation images include first and second evaluation images,
In each combination, the target pixel position on the second evaluation image is a pixel arranged in the nearest vicinity of the target pixel position on the first evaluation image in the pixel position group on the second evaluation image. Position,
The image selection unit performs distance derivation processing for deriving a distance between a target pixel position on the first evaluation image and a target pixel position on the second evaluation image for each combination, Among the distances derived for the combination, the distance closest to the predetermined distance based on the distance between adjacent pixels of the low-resolution image is determined, and the m evaluation images corresponding to the closest distance are determined. The image processing device according to claim 2, wherein the image processing device is selected as a calculation target image.
各組み合わせにおいて、第iの評価画像上の注目画素位置は、前記第iの評価画像上の画素位置群の内の、第1の評価画像上の注目画素位置の最近傍に配置される画素位置であり(iは2以上m以下の整数)、
前記画像選択部は、前記m枚の評価画像についてのm個の注目画素位置を結んで形成される多角形の面積を導出する面積導出処理を、各組み合わせに対して実行し、各組み合わせに対して導出された前記面積の大小関係に基づいて1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 m is 3 or more, and the m evaluation images include first to m-th evaluation images,
In each combination, the pixel position of interest on the i-th evaluation image is a pixel position arranged in the nearest vicinity of the pixel position of interest on the first evaluation image in the pixel position group on the i-th evaluation image. (I is an integer from 2 to m),
The image selection unit executes an area derivation process for deriving an area of a polygon formed by connecting m target pixel positions for the m evaluation images with respect to each combination. The image processing apparatus according to claim 2, wherein the m calculation target images are selected by selecting one combination based on the size relationship of the areas derived in this way.
各組み合わせにおいて、第iの評価画像上の注目画素位置は、前記第iの評価画像上の画素位置群の内の、第1の評価画像上の注目画素位置の最近傍に配置される画素位置であり(iは2以上m以下の整数)、
前記画像選択部は、前記m枚の評価画像についてのm個の注目画素位置に含まれる2つの注目画素位置の組を複数組注目して夫々の組に対して2つの注目画素位置間の距離を求め、求めた距離の総和を導出する総和導出処理を、各組み合わせに対して実行し、各組み合わせに対して導出された前記総和の大小関係に基づいて1つの組み合わせを選択することにより前記m枚の演算対象画像を選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 m is 3 or more, and the m evaluation images include first to m-th evaluation images,
In each combination, the pixel position of interest on the i-th evaluation image is a pixel position arranged in the nearest vicinity of the pixel position of interest on the first evaluation image in the pixel position group on the i-th evaluation image. (I is an integer from 2 to m),
The image selection unit pays attention to a plurality of sets of two target pixel positions included in the m target pixel positions for the m evaluation images, and a distance between the two target pixel positions for each set. And a sum derivation process for deriving the sum of the obtained distances is performed for each combination, and one combination is selected based on the magnitude relation of the sum derived for each combination. The image processing apparatus according to claim 2, wherein one calculation target image is selected.
n枚の画像を撮影によって又は外部からの入力によって取得して、前記n枚の画像の画像信号を前記画像処理装置に与える電子機器であって、
前記画像処理装置として請求項1〜請求項5の何れかに記載の画像処理装置を用い、
前記画像処理装置は、前記n枚の画像を前記n枚の低解像度画像として受ける
ことを特徴とする電子機器。 An image processing device,
An electronic device that obtains n images by photographing or input from the outside, and supplies an image signal of the n images to the image processing device,
Using the image processing device according to any one of claims 1 to 5 as the image processing device,
The image processing apparatus receives the n images as the n low-resolution images.
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