JP2012155573A - Image area division device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原画像の信号を直交変換し、その帯域毎に空間領域分割を行う装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to an apparatus and a program for orthogonally transforming a signal of an original image and performing spatial domain division for each band.
近年、画像の超解像技術が盛んに研究開発されている。超解像技術は、画像のナイキスト周波数を超える空間高周波を補完し、画像拡大を行う技術である。代表的な補完方法には、周波数再構成型がある。周波数再構成型は、ナイキスト周波数以下の空間周波数情報を用いて、ナイキスト周波数を超える空間高周波を補完する。この周波数再構成型では、画質向上のために、画像の持つ空間高周波成分を帯域毎に詳細に解析して処理することが求められる。 In recent years, image super-resolution technology has been actively researched and developed. The super-resolution technique is a technique that complements a spatial high frequency exceeding the Nyquist frequency of an image and enlarges the image. A typical complementing method is a frequency reconstruction type. The frequency reconstruction type uses spatial frequency information equal to or lower than the Nyquist frequency to supplement a spatial high frequency exceeding the Nyquist frequency. In this frequency reconstruction type, in order to improve the image quality, it is required to analyze the spatial high-frequency component of the image in detail for each band.
例えば、出願人及び発明者が同一の先の特許出願であって、本出願時に未公開の特許出願(特願2010−105709)には、周波数再構成型を用いた超解像技術が記載されている。この技術は、ウェーブレット変換を用いて画像を帯域毎に分解し、その帯域毎に、異なった分散値のガウシアンフィルタ処理を施して超解像を行い、ナイキスト周波数を超える空間高周波を補完するものである。 For example, a super-resolution technique using a frequency reconfiguration type is described in a patent application in which the applicant and the inventor are the same and the unpublished patent application (Japanese Patent Application No. 2010-105709) at the time of this application. ing. This technology uses wavelet transform to decompose an image into bands, and performs super-resolution by applying Gaussian filter processing with different dispersion values for each band to complement the spatial high frequency exceeding the Nyquist frequency. is there.
一方、画像の低ビットレート符号化を目的として、エッジ領域を保持して画像符号化を行う技術が知られている(特許文献1を参照)。この画像符号化装置は、エッジ領域を検出するためにソーベル(sobel)フィルタを用いており、輝度信号及び色差信号に基づいて画像エッジを検出し、これら複数の画像エッジから精度の高い画像エッジ領域を検出し、画像をテクスチャ領域とエッジ領域とに分割する。 On the other hand, for the purpose of low bit rate encoding of an image, a technique for performing image encoding while retaining an edge region is known (see Patent Document 1). This image encoding apparatus uses a Sobel filter to detect an edge region, detects an image edge based on a luminance signal and a color difference signal, and highly accurate image edge region from the plurality of image edges. And the image is divided into a texture area and an edge area.
前述の未公開の特許出願に記載された技術では、ナイキスト周波数を超える空間高周波を補完することにより、高画質な画像を再生することができる。この場合、帯域毎の空間周波数情報を用いて空間領域の分割を行い、その空間領域毎に最適な分散値のガウシアンフィルタ処理を施すことができれば、更なる画質向上が期待できる。 With the technique described in the above-mentioned unpublished patent application, high-quality images can be reproduced by complementing the spatial high frequency exceeding the Nyquist frequency. In this case, if the spatial region is divided using the spatial frequency information for each band, and Gaussian filter processing with an optimal dispersion value can be performed for each spatial region, further improvement in image quality can be expected.
一方、前述の特許文献1のソーベルフィルタを用いて、空間領域の分割を行うことができる。しかし、ソーベルフィルタは単純なハイパスフィルタの一種であり、空間周波数帯域を帯域毎に詳細に解析できない。このため、動物体等の空間領域分割においては、画像エッジがぼやけているため、空間領域分割の精度と確度に問題があった。
On the other hand, the spatial region can be divided using the Sobel filter of
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、原画像の信号を直交変換し、その帯域毎に空間領域の分割を行って空間領域分割信号を求めることにより、更なる画質向上を実現可能な画像領域分割装置及びプログラムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the object thereof is to obtain a spatial domain division signal by orthogonally transforming an original image signal and performing spatial domain division for each band. Another object of the present invention is to provide an image area dividing device and program capable of further improving image quality.
前記課題を解決するため、本発明による画像領域分割装置は、原画像の信号を直交変換し、空間高周波信号を生成する直交変換部と、前記直交変換部により生成された空間高周波信号を合成し、空間高周波合成信号を生成する空間高周波合成部と、前記空間高周波合成部により生成された空間高周波合成信号に対し、予め設定された帯域分解数の直交変換を行い、当該直交変換後の信号の要素値に対し閾値処理を行って空間領域を分割し、帯域毎の空間領域分割信号を生成する空間領域分割部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an image region segmentation apparatus according to the present invention performs orthogonal transform on an original image signal to generate a spatial high-frequency signal, and combines the spatial high-frequency signal generated by the orthogonal transform unit. The spatial high-frequency synthesis unit that generates the spatial high-frequency synthesis signal, and the spatial high-frequency synthesis signal generated by the spatial high-frequency synthesis unit are subjected to orthogonal transformation with a preset number of band resolutions, and the signal after the orthogonal transformation is obtained. A spatial region dividing unit that divides the spatial region by performing threshold processing on the element value and generates a spatial region divided signal for each band.
また、本発明による画像領域分割装置は、前記予め設定された帯域分解数に代えて、前記空間高周波合成部により生成された空間高周波合成信号を直交変換し、当該直交変換後の信号のスペクトルパワーに基づいて、帯域分解数を決定する帯域分解数決定部を備え、前記空間領域分割部が、前記空間高周波合成信号に対し、前記帯域分解数決定部により決定された帯域分解数の直交変換を行い、帯域毎の空間領域分割信号を生成する、ことを特徴とする。 Further, the image region dividing apparatus according to the present invention orthogonally transforms the spatial high-frequency synthesized signal generated by the spatial high-frequency synthesizing unit instead of the preset number of band resolutions, and the spectral power of the signal after the orthogonal transformation And a spatial resolution dividing unit that performs orthogonal transformation of the band resolution determined by the band resolution determination unit on the spatial high frequency synthesized signal. And generating a spatial domain division signal for each band.
また、本発明による画像領域分割装置は、さらに、前記空間領域分割部により生成された帯域毎の空間領域分割信号と、前記帯域よりも帯域分解の階が1次元低い空間領域分割信号との間で、前記2つの空間領域分割信号における対応する位置毎に、予め設定された帯域分解数の積演算を行い、当該積演算後の信号の要素値に対し閾値処理を行ってエッジ領域を分割し、帯域毎のエッジ領域分割信号を生成するエッジ領域分割部、を備えたことを特徴とする。 The image region dividing apparatus according to the present invention may further include a space region dividing signal for each band generated by the space region dividing unit, and a space region dividing signal having a one-dimensional lower rank decomposition band than the band. Then, for each corresponding position in the two spatial domain division signals, a product operation of a preset number of band resolutions is performed, and a threshold value process is performed on the element value of the signal after the product calculation to divide the edge region And an edge region dividing unit that generates an edge region dividing signal for each band.
また、本発明による画像領域分割装置は、さらに、前記空間領域分割部により生成された帯域毎の空間領域分割信号と、前記帯域よりも帯域分解の階が1次元小さい空間領域分割信号との間で、前記2つの空間領域分割信号における対応する位置毎に、前記帯域分解数決定部により決定された帯域分解数の積演算を行い、当該積演算後の信号の要素値に対し閾値処理を行ってエッジ領域を分割し、帯域毎のエッジ領域分割信号を生成するエッジ領域分割部、を備えたことを特徴とする。 The image region dividing apparatus according to the present invention may further include a space region dividing signal for each band generated by the space region dividing unit and a space region dividing signal having a one-dimensional smaller band decomposition level than the band. The product of the band decomposition number determined by the band decomposition number determination unit is calculated for each corresponding position in the two spatial domain division signals, and threshold processing is performed on the element value of the signal after the product calculation An edge region dividing unit that divides the edge region and generates an edge region divided signal for each band.
また、本発明による画像領域分割装置は、前記エッジ領域分割部が、前記生成した帯域毎のエッジ領域分割信号に対し、フィルタを用いて、前記エッジ領域分割信号における孤立点を除去する、ことを特徴とする。 In the image region dividing device according to the present invention, the edge region dividing unit removes isolated points in the edge region divided signal by using a filter with respect to the generated edge region divided signal for each band. Features.
また、本発明による画像領域分割装置は、前記直交変換を、離散ウェーブレットパケット変換、離散ウェーブレット変換、離散フーリエ変換または離散コサイン変換とする、ことを特徴とする。 The image region segmentation device according to the present invention is characterized in that the orthogonal transform is a discrete wavelet packet transform, a discrete wavelet transform, a discrete Fourier transform, or a discrete cosine transform.
さらに、本発明による画像領域分割プログラムは、コンピュータを、前記画像領域分割装置として機能させることを特徴とする。 Furthermore, an image region dividing program according to the present invention causes a computer to function as the image region dividing device.
以上のように、本発明によれば、原画像を帯域毎に空間領域分割することができ、空間領域分割の結果得られた空間領域分割信号またはエッジ領域分割信号を用いることで、画質向上を実現することができる。例えば、本発明を周波数再構成型の超解像装置に適用した場合、帯域毎の空間領域分割信号またはエッジ領域分割信号が示す領域に対し、最適な分散値のガウシアンフィルタを用いることにより、高画質な超解像処理を行うことができる。 As described above, according to the present invention, the original image can be divided into spatial regions for each band, and the image quality can be improved by using the spatial region division signal or the edge region division signal obtained as a result of the spatial region division. Can be realized. For example, when the present invention is applied to a frequency reconfiguration type super-resolution apparatus, a Gaussian filter having an optimum dispersion value is used for a region indicated by a spatial domain division signal or an edge domain division signal for each band. Super-resolution processing with high image quality can be performed.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態による画像領域分割装置の構成を示すブロック図である。この画像領域分割装置1は、直交変換部2、空間高周波合成部3、帯域分解数決定部4、空間領域分割部5、エッジ領域分割部6及び選択部7を備えている。画像領域分割装置1は、原画像Oを入力し、直交変換して空間高周波信号を抽出し、空間高周波信号を合成して空間高周波合成信号を生成し、空間高周波合成信号に基づいて空間領域分割信号BSkを生成して出力し、空間領域分割信号BSkに基づいてエッジ領域分割信号PrBSkを生成して出力する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image area dividing device according to an embodiment of the present invention. The image region dividing
画像領域分割装置1の直交変換部2は、原画像Oを入力し、原画像Oの直交変換を行い、空間低周波信号OLL 1及び空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を生成し、空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を抽出して空間高周波合成部3に出力する。
The
空間高周波合成部3は、直交変換部2から空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を入力し、これらの信号を合成して空間高周波合成信号Sを生成し、帯域分解数決定部4及び空間領域分割部5に出力する。
The spatial high-
帯域分解数決定部4は、空間高周波合成部3から空間高周波合成信号Sを入力し、空間高周波合成信号Sを直交変換し、空間低周波信号OLL 1のスペクトルパワーを求める。そして、帯域分解数決定部4は、スペクトルパワーが所定値よりも小さい場合、直交変換を繰り返し、スペクトルパワーが所定値以上になったときの直交変換の回数を帯域分解数kmaxに決定し、選択部7に出力する。これにより、直交変換を繰り返す毎にスペクトルパワーが大きくなることを利用して、原画像Oがどの程度高域までスペクトルパワーを持つかを調べることができる。
The band resolution number determining unit 4 receives the spatial high frequency synthesized signal S from the spatial high
空間領域分割部5は、空間高周波合成部3から空間高周波合成信号Sを入力すると共に、後述する選択部7から帯域分解数kmaxを入力し、空間高周波合成信号Sに対し帯域分解数kmaxの数分の直交変換を行い、帯域毎の空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxを生成する。そして、空間領域分割部5は、帯域毎の空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxにおける各要素位置のスペクトルパワー(要素値)が閾値以上となる要素位置にフラグ1を設定し、帯域毎の空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmaxを生成する。また、空間領域分割部5は、直交変換によって、空間高周波信号SLH 1,SHL 1,SHH 1を生成し、これらの信号を合成して合成信号(最大値信号)SH 1を生成し、最大値信号SH 1における各要素位置のスペクトルパワーが閾値以上となる要素位置にフラグ1を設定し、空間領域分割信号BSを生成する。そして、空間領域分割部5は、生成した空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmax,BSを空間領域分割信号BSkとして外部へ出力すると共に、空間領域分割信号BSk及び帯域分解数kmaxをエッジ領域分割部6に出力する。
The spatial
エッジ領域分割部6は、空間領域分割部5から空間領域分割信号BSk及び帯域分解数kmaxを入力し、k=kmaxからk=1まで、空間領域分割信号BSLL kの領域を4倍にした信号と、帯域分解の階が1階低い空間領域分割信号BSLL k-1との積を演算し、エッジ領域分割信号PrBSLL kを生成する。尚、k=1のときは、空間領域分割信号BSLL 1の領域を4倍にした信号と、空間領域分割信号BSとの積を演算する。これにより、空間領域分割信号BSkを帯域毎に再帰的に利用することで、エッジ領域分割信号PrBSkを得ることができる。
The edge
また、エッジ領域分割部6は、エッジ領域分割信号PrBSLL kの全要素位置に対し、3×3サイズの孤立点除去フィルタを用いて、孤立点を除去する。これにより、エッジ領域の分割確度を高めることができる。
Further, the edge
そして、エッジ領域分割部6は、生成したエッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmax(積の演算により生成された信号、または孤立点除去後の信号)をエッジ領域分割信号PrBSkとして外部へ出力する。
Then, the edge
尚、エッジ領域分割部6は、帯域分解数kmaxを空間領域分割部5から入力するようにしたが、選択部7から入力するようにしてもよい。
The edge
選択部7は、帯域分解数決定部4から決定された帯域分解数kmaxを入力すると共に、予め設定された固定の帯域分解数kmaxを入力し、ユーザによる設定に従って、いずれか一方の帯域分解数kmaxを選択し、空間領域分割部5に出力する。
The
〔直交変換部〕
次に、図1に示した直交変換部2について詳細に説明する。図2は、直交変換部2の処理を示すフローチャートであり、図3は、直交変換部2の処理内容を説明する図である。図2を参照して、直交変換部2は、原画像Oを入力し(ステップS201)、原画像Oに対し、離散ウェーブレットパケット(wavelet−packet)による直交変換(DWPT演算)を行い(ステップS202)、空間低周波信号OLL 1及び水平高周波信号OLH 1,垂直高周波信号OHL 1及び斜め高周波信号OHH 1を生成する。そして、直交変換部2は、水平高周波信号OLH 1,垂直高周波信号OHL 1及び斜め高周波信号OHH 1を空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1として抽出し(ステップS203)、空間高周波合成部3に出力する(ステップS204)。
(Orthogonal transform unit)
Next, the
図3を参照して、xy軸上の原画像Oに対し、離散ウェーブレットパケットによる直交変換が行われることにより、水平周波数fH軸及び垂直周波数fv軸上の空間周波数信号、すなわち空間低周波信号OLL 1及び空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1が生成される。そして、変換された空間周波数信号から空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1が抽出される(斜線部分)。 Referring to FIG. 3, the original image O on the xy axis is subjected to orthogonal transform using discrete wavelet packets, so that the spatial frequency signal on the horizontal frequency f H axis and the vertical frequency f v axis, that is, the spatial low frequency signal O LL 1 and spatial high-frequency signals O LH 1 , O HL 1 , and O HH 1 are generated. Then, spatial high-frequency signals O LH 1 , O HL 1 , and O HH 1 are extracted from the converted spatial frequency signals (shaded portions).
〔空間高周波合成部〕
次に、図1に示した空間高周波合成部3について詳細に説明する。図4は、空間高周波合成部3の処理を示すフローチャートであり、図5は、空間高周波合成部3の処理内容を説明する図である。図4を参照して、空間高周波合成部3は、直交変換部2から空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を入力し(ステップS401)、原画像Oの各空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1の任意要素位置(i,j)において、最大値演算を行うことにより、これらの信号を合成し、空間高周波合成信号Sを生成する(ステップS402)。そして、空間高周波合成部3は、空間高周波合成信号Sを帯域分解数決定部4及び空間領域分割部5に出力する(ステップS403)。例えば、空間高周波合成信号S(1,1)の最大値演算は、3つの空間高周波帯域OLH 1,OHL 1,OHH 1の同じ要素位置(1,1)からなる3要素の最大値演算MAX{OLH 1(1,1),OHL 1(1,1),OHH 1(1,1)}となる。つまり、空間高周波合成部3は、以下の式により、空間高周波合成信号Sを生成する。
S(i,j)=MAX{OLH 1(i,j),OHL 1(i,j),OHH 1(i,j)}
[Spatial high frequency synthesis unit]
Next, the spatial high
S (i, j) = MAX {O LH 1 (i, j), O HL 1 (i, j), O HH 1 (i, j)}
図5を参照して、水平周波数fH軸及び垂直周波数fv軸上の空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1の各要素位置に対し、最大値演算が行われることにより、空間高周波合成信号Sが生成される(右側の斜線部)。 Referring to FIG. 5, the maximum value calculation is performed on each element position of the spatial high-frequency signals O LH 1 , O HL 1 , and O HH 1 on the horizontal frequency f H axis and the vertical frequency f v axis. A spatial high-frequency synthesized signal S is generated (right hatched portion).
〔帯域分解数決定部〕
次に、図1に示した帯域分解数決定部4について詳細に説明する。図6は、帯域分解数決定部4の処理を示すフローチャートであり、図7は、帯域分解数決定部4の処理内容を説明する図である。図6を参照して、帯域分解数決定部4は、空間高周波合成部3から空間高周波合成信号Sを入力し(ステップS601)、k=0を設定し(ステップS602)、k=k+1の演算を行って新たなkを算出する(ステップS603)。そして、帯域分解数決定部4は、空間高周波合成信号Sに対し、k階の離散ウェーブレットパケットによる直交変換(k階DWPT演算)を行い、空間低周波信号SLL kを生成する(ステップS604)。
[Band resolution number determination unit]
Next, the band decomposition number determination unit 4 shown in FIG. 1 will be described in detail. FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the band decomposition number determining unit 4, and FIG. 7 is a diagram for explaining the processing contents of the band decomposition number determining unit 4. Referring to FIG. 6, band decomposition number determination unit 4 receives spatial high frequency synthesis signal S from spatial high frequency synthesis unit 3 (step S601), sets k = 0 (step S602), and calculates k = k + 1. To calculate a new k (step S603). Then, the band decomposition number determination unit 4 performs orthogonal transformation (k-th order DWPT operation) on the spatial high-frequency synthesized signal S using a k-th order discrete wavelet packet to generate a spatial low-frequency signal S LL k (step S604). .
帯域分解数決定部4は、空間低周波信号SLL kについて、全ての要素位置におけるスペクトルパワーである要素値α(i,j)の最大値MSLL kを、以下の式により演算する(ステップS605)。
MSLL k=MAX{SLL k(i,j);α(i,j)}
Band decomposition number determination section 4, the spatial low-frequency signal S LL k, the spectrum power at all elements positional element value alpha (i, j) the maximum MS LL k of, calculating by the following equation (step S605).
MS LL k = MAX {S LL k (i, j); α (i, j)}
帯域分解数決定部4は、空間低周波信号SLL kについての全要素値の最大値MSLL kが所定の閾値Thdよりも小さいか否かを判定し(ステップS606)、最大値MSLL kが閾値Thdよりも小さいと判定した場合(ステップS606:Y)、ステップS603へ移行し、k=k+1の演算を行って新たなkを算出し、ステップS603〜ステップS605の処理を行う。一方、帯域分解数決定部4は、ステップS606において、最大値MSLL kが閾値Thdよりも小さくないと判定した場合(ステップS606:N)、すなわち最大値MSLL kが閾値Thd以上になったと判定した場合、kを帯域分解数kmaxに決定し(帯域分解数kmax=k)(ステップS607)、帯域分解数kmaxを選択部7に出力する(ステップS608)。 The band resolution number determination unit 4 determines whether or not the maximum value MS LL k of all the element values for the spatial low frequency signal S LL k is smaller than a predetermined threshold Thd (step S606), and the maximum value MS LL k. Is smaller than the threshold Thd (step S606: Y), the process proceeds to step S603, k = k + 1 is calculated to calculate a new k, and the processes of steps S603 to S605 are performed. On the other hand, the band decomposition number determination unit 4 determines in step S606 that the maximum value MS LL k is not smaller than the threshold value Thd (step S606: N), that is, the maximum value MS LL k is equal to or greater than the threshold value Thd. when it is determined, to determine the k band decomposition number k max (band decomposition number k max = k) (step S607), and outputs the band decomposition number k max to the selection unit 7 (step S608).
ここで、kが大きくなるに従って、空間低周波信号SLL kについての全要素値の最大値MSLL kも大きくなり、最終的に、最大値MSLL kが閾値Thd以上になったと判定したときのkが、帯域分解数kmaxに決定される。したがって、決定された帯域分解数kmaxは、原画像Oがどの帯域までスペクトルパワーを持っているかの程度を示している。 Here, according to k increases, becomes greater maximum MS LL k of all element values of the spatial low-frequency signal S LL k, finally, when it is determined that the maximum value MS LL k is equal to or greater than the threshold value Thd Is determined to be the band resolution number k max . Therefore, the determined band resolution number k max indicates the extent to which the original image O has spectral power.
図7を参照して、入力した空間高周波合成信号Sに対し、離散ウェーブレットパケットによる直交変換(k階DWPT演算)が順次行われ、空間低周波信号SLL kについて、全ての要素位置における要素値α(i,j)の最大値MSLL kが演算されることを示している。 Referring to FIG. 7, orthogonal spatial transformation (k-th order DWPT calculation) using discrete wavelet packets is sequentially performed on the input spatial high-frequency synthesized signal S, and element values at all element positions are obtained for spatial low-frequency signal S LL k. It shows that the maximum value MS LL k of α (i, j) is calculated.
尚、帯域分解数決定部4は、空間低周波信号OLL kについての全要素値の最大値MSLL kを演算する代わりに、平均値または中央値を演算するようにしてもよい。 The band resolution number determination unit 4 may calculate an average value or a median value instead of calculating the maximum value MS LL k of all the element values for the spatial low frequency signal O LL k .
〔空間領域分割部〕
次に、図1に示した空間領域分割部5について詳細に説明する。図8は、空間領域分割部5の処理を示すフローチャートであり、図9は、空間領域分割部5の処理内容を説明する図である。図8を参照して、空間領域分割部5は、空間高周波合成部3から空間高周波合成信号Sを入力すると共に、選択部7から帯域分解数kmaxを入力し(ステップS801)、空間高周波合成信号Sに対し、帯域分解数kmaxの数分の離散ウェーブレットパケットによる直交変換(1〜kmax階DWPT演算)を行い、帯域毎の空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxを生成する(ステップS802)。そして、ステップS803及びステップS804へ移行する。
[Spatial domain division]
Next, the space
空間領域分割部5は、ステップS802から移行して、帯域毎の空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxにおける各要素位置のスペクトルパワー(要素値)と所定の閾値とを比較し、スペクトルパワーが閾値以上となる要素位置にフラグ1を設定し、帯域毎の空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmaxを生成する(ステップS803)。そして、ステップS806へ移行する。
The spatial
空間領域分割部5は、ステップS802から移行して、ステップS802の直交変換によって、空間高周波信号SLH 1,SHL 1,SHH 1を生成し、空間高周波合成信号Sの各空間高周波信号SLH 1,SHL 1,SHH 1の任意要素位置(i,j)において、最大値演算を行うことにより、これらの信号を合成して合成信号(最大値信号)SH 1を生成する(ステップS804)。このステップS804の処理は、図4に示した空間高周波合成部3によるステップS402の処理と同様である。そして、空間領域分割部5は、最大値信号SH 1における各要素位置のスペクトルパワーと所定の閾値とを比較し、スペクトルパワーが閾値以上となる要素位置にフラグ1を設定し、空間領域分割信号BSを生成する(ステップS805)。そして、ステップS806へ移行する。
The spatial
空間領域分割部5は、ステップS803及びステップS805から移行して、生成した帯域毎の空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmax,BSを空間領域分割信号BSkとして外部へ出力すると共に、エッジ領域分割部6に出力する(ステップS806)。尚、空間領域分割部5は、帯域分解数kmaxもエッジ領域分割部6に出力する。
The spatial
図9を参照して、k=1のときの空間低周波信号SLL 1の所定位置(四角の枠の箇所)における空間領域分割信号BSLL 1、は、フラグ図に示すとおりであり、k=2のときの空間低周波信号SLL 2の同じ所定位置(四角の枠の箇所)における空間領域分割信号BSLL 2よりも分解能が高い。同様に、k=2のときの空間低周波信号SLL 2の所定位置における空間領域分割信号BSLL 2、は、k=3のときの空間低周波信号SLL 3の同じ所定位置(四角の枠の箇所)における空間領域分割信号BSLL 3よりも分解能が高い。つまり、原画像Oの周波数帯域は、kが大きくなるに従って、原画像Oの水平標本化周波数fSH及び垂直標本化周波数fSVと原点である0との間の中央の周波数へ向けて、狭くなる。 Referring to FIG. 9, spatial region division signal BS LL 1 at a predetermined position (portion of a square frame) of spatial low-frequency signal S LL 1 when k = 1 is as shown in the flag diagram, and k The resolution is higher than that of the spatial domain division signal BS LL 2 at the same predetermined position (the location of the square frame) of the spatial low frequency signal S LL 2 when = 2. Similarly, the spatial domain division signal BS LL 2 at a predetermined position of the spatial low frequency signal S LL 2 when k = 2 is equal to the same predetermined position (square shape) of the spatial low frequency signal S LL 3 when k = 3. The resolution is higher than that of the spatial domain division signal BS LL 3 in the frame). That is, the frequency band of the original image O becomes narrower toward the center frequency between the horizontal sampling frequency f SH and the vertical sampling frequency f SV of the original image O and 0 which is the origin as k increases. Become.
〔エッジ領域分割部〕
次に、図1に示したエッジ領域分割部6について詳細に説明する。図10は、エッジ領域分割部6の処理を示すフローチャートであり、図11は、エッジ領域分割部6の処理内容を説明する図である。図10を参照して、エッジ領域分割部6は、空間領域分割部5から空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)及び帯域分解数kmaxを入力し(ステップS1001)、帯域分解数kmaxをkに設定する(k=kmax)(ステップS1002)。
[Edge region division part]
Next, the edge
エッジ領域分割部6は、空間領域分割信号BSLL kの領域を面積4倍(水平2倍、垂直2倍)に拡大し、その領域を4BSLL kとする(ステップS1003)。空間領域分割信号BSLL kの領域の面積と、この帯域よりも1次元低いk−1階の帯域における空間領域分割信号BSLL k-1の領域の面積とを比較すると、空間領域分割信号BSLL k-1が空間領域分割信号BSLL kの4倍である。したがって、後述するステップS1004において、空間領域分割信号BSLL k-1の任意位置と、これに対応した空間領域分割信号BSLL kの位置とは、4倍の面積差に対応した関係になる。
The edge
エッジ領域分割部6は、4BSLL kとBSLL k-1との積を、以下の式により演算し、その積集合となるエッジ領域分割信号PrBSLL kを生成する(ステップS1004)。
PrBSLL k=4BSLL k∩BSLL k-1
The edge
PrBS LL k = 4BS LL k ∩BS LL k-1
エッジ領域分割部6は、エッジ領域分割信号PrBSLL kの全要素位置に対し、3×3サイズの孤立点除去フィルタを用いて、孤立点を除去する(ステップS1005)。具体的には、エッジ領域分割部6は、孤立点除去フィルタを用いて、3×3サイズの9個の領域内に、フラグ1の個数がθ個以上存在するか否かを判定し、存在すると判定した場合、3×3サイズの中心位置の値を1に設定し、存在しないと判定した場合、その中心位置の値を0に設定する。θは所定の閾値である。これにより、近隣領域において、孤立したフラグ1を除去することができる。
The edge
エッジ領域分割部6は、k=k−1の演算を行って新たなkを算出し(ステップS1006)、k=1であるか否かを判定し(ステップS1007)、k=1でないと判定した場合(ステップS1007:N)、ステップS1003へ移行し、ステップS1003〜ステップS1006の処理を行う。これにより、帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSLL 2〜PrBSLL kmaxが生成される。
The edge
一方、エッジ領域分割部6は、ステップS1007において、k=1であると判定した場合(ステップS1007:Y)、4BSLL 1とBSとの積を、以下の式により演算し、その積集合となるエッジ領域分割信号PrBSLL 1を生成する(ステップS1008)。
PrBSLL 1=4BSLL 1∩BS
On the other hand, when it is determined in step S1007 that k = 1 (step S1007: Y), the edge
PrBS LL 1 = 4BS LL 1 ∩BS
エッジ領域分割部6は、生成した帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmaxをエッジ領域分割信号PrBSkとして外部へ出力する(ステップS1009)。尚、解析したい周波数帯域に応じて、ステップS1003〜ステップS1007の処理を、k=1まで繰り返さない場合もある。
The edge
一般に、原画像O内の先鋭なエッジは、周波数帯域において、低周波領域から高周波領域へ向けて徐々にスペクトルパワーを減らしながらも、広い帯域にスペクトルパワーを含んでおり、かつ孤立点状に分布しない。このようなエッジの特性を利用することにより、図10に示した処理にて、エッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmaxを生成することができる。 In general, the sharp edges in the original image O contain spectral power in a wide band while being gradually reduced in the frequency band from the low frequency region to the high frequency region, and are distributed in isolated points. do not do. By utilizing such edge characteristics, the edge region division signals PrBS LL 1 to PrBS LL kmax can be generated by the processing shown in FIG.
尚、エッジ領域分割部6は、孤立点除去フィルタを用いることなく、ステップS1004において積の演算により生成したエッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmaxを、エッジ領域分割信号PrBSkとして外部へ出力するようにしてもよいし、図10に示したように、孤立点除去フィルタを用いて、孤立点除去後のエッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmaxをエッジ領域分割信号PrBSkとして外部へ出力するようにしてもよい。
The edge
図11には、k=2のときのエッジ領域分割信号PrBSLL 2(=4BSLL 2∩BSLL 1)が示されており、3×3サイズの孤立点除去フィルタによって、孤立点が除去されたエッジ領域分割信号PrBSLL 2が生成される。エッジ領域分割信号PrBSLL 2のフラグ1の領域は、原画像Oのサイズに対し、4×4倍に相当する。
FIG. 11 shows the edge region split signal PrBS LL 2 (= 4BS LL 2 ∩BS LL 1 ) when k = 2, and the isolated points are removed by the 3 × 3 size isolated point removal filter. The edge region division signal PrBS LL 2 is generated. The area of
以上のように、本発明の実施形態による画像領域分割装置1によれば、直交変換部2が、原画像Oの直交変換を行って空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を抽出し、空間高周波合成部3が、空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1における同じ要素位置の最大値演算によりこれらの信号を合成して空間高周波合成信号Sを生成し、帯域分解数決定部4が、空間高周波合成信号Sを直交変換し、空間低周波信号OLL 1のスペクトルパワーを求め、スペクトルパワーの閾値演算により、スペクトルパワーが所定値よりも小さい場合に直交変換を繰り返し、スペクトルパワーが所定値以上になった場合の直交変換の回数を帯域分解数kmaxに決定するようにした。また、空間領域分割部5が、空間高周波合成信号Sの直交変換を行って空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxを生成し、空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxにおける各要素位置のスペクトルパワーが閾値以上となる要素位置にフラグ1を設定し、帯域毎の空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmaxを生成するようにした。そして、空間領域分割部5が、直交変換によって空間高周波信号SLH 1,SHL 1,SHH 1を生成し、これらの信号を合成して合成信号(最大値信号)SH 1を生成し、最大値信号SH 1における各要素位置のスペクトルパワーが閾値以上となる要素位置にフラグ1を設定し、空間領域分割信号BSを生成するようにした。
As described above, according to the image
また、エッジ領域分割部6が、k=kmaxからk=1まで、空間領域分割信号BSLL kの領域を4倍にした信号と空間領域分割信号BSLL k-1との積を演算し、k=1のときは、空間領域分割信号BSLL 1の領域を4倍にした信号と空間領域分割信号BSとの積を演算し、帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmaxを生成するようにした。
The edge
これにより、原画像Oを帯域毎に空間領域分割することができ、空間領域分割信号またはエッジ領域分割信号を用いることで、画質向上を実現することができる。例えば、周波数再構成型の超解像装置において、帯域毎の空間領域分割信号またはエッジ領域分割信号が示す領域に対し、最適な分散値のガウシアンフィルタを用いることにより、高画質な超解像処理を行うことができる。詳細については後述する。 As a result, the original image O can be divided into spatial regions for each band, and image quality can be improved by using the spatial region division signal or the edge region division signal. For example, in a frequency reconfigurable super-resolution device, high-quality super-resolution processing can be performed by using a Gaussian filter with an optimal dispersion value for the area indicated by the spatial domain division signal or edge domain division signal for each band. It can be performed. Details will be described later.
尚、本発明の実施形態による画像領域分割装置1のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。画像領域分割装置1は、CPU、RAM等の揮発性の記憶媒体、ROM等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。画像領域分割装置1に備えた直交変換部2、空間高周波合成部3、帯域分解数決定部4、空間領域分割部5、エッジ領域分割部6及び選択部7の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをCPUに実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM、DVD等)、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。
Note that a normal computer can be used as the hardware configuration of the image
〔実施例1〕
次に、図1に示した画像領域分割装置1の具体的な実施例について説明する。まず、実施例1について説明する。実施例1は、帯域分解数決定部4により決定された帯域分解数kmaxを用いることなく、予め設定された固定の帯域分解数kmaxを用い、帯域毎の空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)を生成して出力する例である。図12は、実施例1の処理を示すフローチャートである。
[Example 1]
Next, a specific embodiment of the image
画像領域分割装置1の直交変換部2は、原画像Oを入力し(ステップS1201)、原画像Oに対して直交変換を行って空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を抽出する(ステップS1202)。そして、空間高周波合成部3は、空間高周波信号OLH 1,OHL 1,OHH 1を合成して空間高周波合成信号Sを生成する(ステップS1203)。
The
空間領域分割部5は、空間高周波合成信号Sの直交変換を、予め設定された固定の帯域分解数kmaxの数分行い、帯域毎の空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxを生成し、各要素位置のスペクトルパワーの閾値演算によってフラグ1を設定し、帯域毎の空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmaxを生成すると共に、直交変換によって空間高周波信号SLH 1,SHL 1,SHH 1を生成し、同様の閾値演算によって空間領域分割信号BSを生成する(ステップS1204)。そして、空間領域分割部5は、帯域毎の空間領域分割信号BSLL 1〜BSLL kmax,BSを空間領域分割信号BSkとして出力する(ステップS1205)。
The spatial
このように、実施例1によれば、原画像Oを帯域毎に空間領域分割することができ、帯域毎の空間領域分割信号を、例えば周波数再構成型の超解像装置に適用することにより、画質向上を実現することができる。 Thus, according to the first embodiment, the original image O can be spatially divided for each band, and the spatial domain division signal for each band is applied to, for example, a frequency reconfiguration type super-resolution apparatus. Improvement in image quality can be realized.
〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。実施例2は、帯域分解数決定部4により決定された帯域分解数kmaxを用い、帯域毎の空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)を生成して出力する例である。図13は、実施例2の処理を示すフローチャートである。図13において、ステップS1301〜ステップS1303、ステップS1305及びステップS1306は、図12に示した実施例1のステップS1201〜ステップS1205と同じであるので、説明を省略する。
[Example 2]
Next, Example 2 will be described. Example 2 generates and outputs a spatial domain division signal BS k (BS LL 1 to BS LL kmax , BS) for each band using the band decomposition number k max determined by the band decomposition number determination unit 4. It is. FIG. 13 is a flowchart illustrating the processing of the second embodiment. In FIG. 13, steps S1301 to S1303, S1305, and S1306 are the same as steps S1201 to S1205 of the first embodiment shown in FIG.
画像領域分割装置1の帯域分解数決定部4は、空間高周波合成信号Sを直交変換し、空間低周波信号OLL 1のスペクトルパワーを求め、スペクトルパワーの閾値演算により、スペクトルパワーが所定値以上になった場合の直交変換の回数を帯域分解数kmaxに決定する(ステップS1304)。
The band decomposition number determination unit 4 of the image
空間領域分割部5は、空間高周波合成信号Sの直交変換を、ステップS1304にて決定された帯域分解数kmaxの数分行い、帯域毎の空間低周波信号SLL k=SLL 1〜SLL kmaxを生成し、図12に示した実施例1のステップS1204と同様の処理を行う(ステップS1305)。
The spatial
このように、実施例2によれば、実施例1と同様に、画質向上を実現することができる。また、帯域分解数kmaxは、帯域分解数決定部4によって信号のスペクトルパワーに基づいて、その都度決定されるから、特に、動画のような時間的に変化する原画像に対して有効である。 As described above, according to the second embodiment, the image quality can be improved as in the first embodiment. In addition, the band resolution number kmax is determined each time based on the spectrum power of the signal by the band resolution number determination unit 4, and is particularly effective for an original image that changes with time such as a moving image. .
〔実施例3〕
次に、実施例3について説明する。実施例3は、帯域分解数決定部4により決定された帯域分解数kmaxを用いることなく、予め設定された固定の帯域分解数kmaxを用い、帯域毎の空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)から帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)を生成して出力する例である。図14は、実施例3の処理を示すフローチャートである。図14において、ステップS1401〜ステップS1404は、図12に示した実施例1のステップS1201〜ステップS1204と同じであるので、説明を省略する。
Example 3
Next, Example 3 will be described. Example 3 without using the band decomposition number k max determined by the band decomposition number determination section 4, with a band decomposition number k max of fixed preset, the spatial region of each band division signal BS k (BS In this example , edge region division signals PrBS k (PrBS LL 1 to PrBS LL kmax ) for each band are generated from LL 1 to BS LL kmax (BS) and output. FIG. 14 is a flowchart illustrating the processing of the third embodiment. 14, step S1401 to step S1404 are the same as step S1201 to step S1204 of the first embodiment shown in FIG.
画像領域分割装置1のエッジ領域分割部6は、k=kmaxからk=1まで、空間領域分割信号BSLL kの領域を4倍にした信号と空間領域分割信号BSLL k-1との積を演算し、k=1のときは、空間領域分割信号BSLL 1の領域を4倍にした信号と空間領域分割信号BSとの積を演算し、帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSLL 1〜PrBSLL kmaxを生成し(ステップS1405)、エッジ領域分割信号PrBSkとして出力する(ステップS1406)。
The edge
このように、実施例3によれば、実施例1と同様に、画質向上を実現することができる。特に、原画像に含まれるエッジ成分について、一層の画質向上を実現することができる。 As described above, according to the third embodiment, the image quality can be improved as in the first embodiment. In particular, the image quality can be further improved for the edge component included in the original image.
〔実施例4〕
次に、実施例4について説明する。実施例4は、帯域分解数決定部4により決定された帯域分解数kmaxを用い、帯域毎の空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)から帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)を生成して出力する例である。図15は、実施例4の処理を示すフローチャートである。図15において、ステップS1501〜ステップS1505は、図13に示した実施例2のステップS1301〜ステップS1305と同じであり、ステップS1506及びステップS1507は、図14に示した実施例3のステップS1405及びステップS1406と同じであるので、説明を省略する。
Example 4
Next, Example 4 will be described. In the fourth embodiment, the band decomposition number k max determined by the band decomposition number determination unit 4 is used, and the edge area division for each band is performed from the spatial area division signal BS k (BS LL 1 to BS LL kmax , BS) for each band. In this example, signals PrBS k (PrBS LL 1 to PrBS LL kmax ) are generated and output. FIG. 15 is a flowchart illustrating the processing of the fourth embodiment. In FIG. 15, steps S1501 to S1505 are the same as steps S1301 to S1305 of the second embodiment shown in FIG. 13, and steps S1506 and S1507 are the same as steps S1405 and S1505 of the third embodiment shown in FIG. 14. Since this is the same as S1406, description thereof is omitted.
このように、実施例4によれば、実施例1と同様に、画質向上を実現することができる。また、帯域分解数kmaxは、帯域分解数決定部4によって信号のスペクトルパワーに基づいて、その都度決定されるから、特に、動画のような時間的に変化する原画像に対して有効である。特に、原画像に含まれるエッジ成分について、一層の画質向上を実現することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, the image quality can be improved as in the first embodiment. In addition, the band resolution number kmax is determined each time based on the spectrum power of the signal by the band resolution number determination unit 4, and is particularly effective for an original image that changes with time such as a moving image. . In particular, the image quality can be further improved for the edge component included in the original image.
〔周波数再構成型の超解像装置に適用した場合の例〕
次に、図1に示した画像領域分割装置1を周波数再構成型の超解像装置に適用した場合の例について説明する。この例は、画像領域分割装置1により出力された空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)またはエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)を用いて、この信号が示すフラグ1の領域についてのみ最適な分散値のガウシアンフィルタを適用する。フラグ1の領域はスペクトルパワーが閾値以上の領域であるから、高画質な超解像処理を行うことができる。
[Example when applied to a frequency reconfigurable super-resolution device]
Next, an example in which the image
図16は、図1に示した画像領域分割装置1を適用する画像符号化装置の構成を示すブロック図である。この画像符号化装置100は、原画像Fを直交変換(例えばウェーブレット分解)してダウンサンプリングし、低解像度のダウンサンプリング画像CA(n)(n:分解階数)を出力するダウンサンプリング部10と、ダウンサンプリング部10で直交変換して得られたダウンサンプリング画像CA(n),CA(n−1)等に基づいて、後述するアップサンプリング処理で用いるガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)(下付符号CH,CV,CDは、水平、垂直、斜め方向の高周波成分を示す)を決定する分散値決定部11と、ダウンサンプリング部10で直交変換して得られたダウンサンプリング画像CA(n)を符号化する符号化部12と、符号化部12で符号化されたダウンサンプリング画像EnCA(n)及び分散値決定部11で決定されたガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を送信信号として送信する送信部13と、を備えて構成される。ここで、画像領域分割装置1により出力された空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)またはエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)は、分散値決定部11にて用いられ、この信号が示すフラグ1の領域の要素値に対してフィルタリング処理が行われることを前提にして、ガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)が決定される。
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding device to which the image
図17は、図1に示した画像領域分割装置1を適用する画像復号装置の構成を示すブロック図である。この画像復号装置200は、前述した画像符号化装置1から送信されたダウンサンプリング画像EnCA(n)及びガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を受信する受信部20と、受信部20で受信されたダウンサンプリング画像EnCA(n)を復号する復号部21と、受信部20で受信されたガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を用いて、復号部21で復号されたダウンサンプリング画像EnDeCA(n)をアップサンプリング処理するアップサンプリング部22と、を備えて構成される。ここで、画像領域分割装置1により出力された空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)またはエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)は、アップサンプリング部22にて用いられ、この信号が示すフラグ1の領域の要素値のみに対し、ガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)によるフィルタリング処理が行なわれる。
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding device to which the image
図18は、図16に示した画像符号化装置100の分散値決定部11における分散値決定処理の概要を示す図である。まず、分散値決定部11は、分解階数nの低周波領域成分CA(n)を1階離散ウェーブレット分解して、分解階数n+1における水平、垂直、斜め方向の各高周波領域成分CH(n+1),CV(n+1),CD(n+1)を得る(ステップS1)。そして、水平、垂直、斜め方向の各高周波領域成分CH(n+1),CV(n+1),CD(n+1)の各々を空間低周波領域成分とし、同じサイズのゼロ行列を空間高周波領域成分として1階離散ウェーブレット再構成により、水平、垂直方向に2倍拡大し、ExCH(n),ExCV(n),ExCD(n)を得る(ステップS2)。
FIG. 18 is a diagram showing an overview of the variance value determination process in the variance value determination unit 11 of the
CH(n+1)を空間低周波領域成分、同じサイズのゼロ行列を空間高周波領域成分として1階離散ウェーブレット再構成した式を以下に示す。0はゼロ行列を示す。
ExCH(n)=IDWT(1)(CH(n+1),0,0,0,wavelet_n)
The following formula is obtained by reconstructing the first-order discrete wavelet using CH (n + 1) as a spatial low frequency region component and a zero matrix of the same size as a spatial high frequency region component. 0 indicates a zero matrix.
ExCH (n) = IDWT (1) (CH (n + 1) , 0, 0, 0, wavelet_n)
分散値決定部11は、水平、垂直方向に2倍拡大したExCH(n),ExCV(n),ExCD(n)を得た後、画像領域分割装置1により出力された空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)またはエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)が示すフラグ1の領域のExCH(n),ExCV(n),ExCD(n)に対し、ガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を用いたガウシアンフィルタによるフィルタリングを行い、GExCH(n),GExCV(n),GExCD(n)を得る(ステップS3)。この場合、ガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)は、初期値として任意の値または経験値が用いられる。例えば、ガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)のそれぞれを0.1から0.1刻みで変化させるものとすると、初期値は、例えばσCH (n)=0.1,σCV (n)=0.1,σCD (n)=0.1となる。
The dispersion value determination unit 11 obtains ExCH (n) , ExCV (n) , and ExCD (n) expanded twice in the horizontal and vertical directions, and then outputs the spatial region division signal BS k output from the image
ガウシアンフィルタによるフィルタリングを行って、GExCH(n)、GExCV(n)、GExCD(n)を得た後、低周波領域成分CA(n)を空間低周波領域成分とし、GExCH(n),GExCV(n),GExCD(n)を空間高周波領域成分として、1階離散ウェーブレット再構成により水平、垂直方向に2倍拡大し、GExCA(n−1)を得る(ステップS4)。 After performing filtering using a Gaussian filter to obtain GExCH (n) , GExCV (n) , GExCD (n) , the low frequency region component CA (n) is used as the spatial low frequency region component, and GExCH (n) , GExCV ( n) , GExCD (n) is used as a spatial high-frequency region component, and doubled horizontally and vertically by first-order discrete wavelet reconstruction to obtain GExCA (n-1) (step S4).
GExCA(n−1)を得た後、CA(n−1)との間の差分値を計算する。今回の差分値が前回の差分値より小さければ、今回の差分値と今回使用したガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)をそれぞれ記憶する(ステップS5)。なお、分散値決定部11は図示しないメモリを有しており、このメモリに今回の差分値と今回使用したガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を記憶する。最初の1回目は前回の差分値が無いことから、今回算出した差分値と今回使用したガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)をそのまま記憶する。また、画像の評価方法としては、平均二乗誤差(MSE:Mean Square Error)があり、この評価方法を用いるとよい。 After obtaining GExCA (n-1) , a difference value from CA (n-1) is calculated. If the current difference value is smaller than the previous difference value, the current difference value and the variance values σ CH (n) , σ CV (n) , σ CD (n) of the Gaussian filter used this time are stored (step S5). ). The variance value determining unit 11 has a memory (not shown), and in this memory, the current difference value and the variance values σ CH (n) , σ CV (n) , σ CD (n) of the Gaussian filter used this time. Remember. Since there is no previous difference value at the first time, the difference value calculated this time and the variance values σ CH (n) , σ CV (n) , σ CD (n) of the Gaussian filter used this time are stored as they are. Further, as an image evaluation method, there is a mean square error (MSE), and this evaluation method may be used.
以上のステップS1〜ステップS5の処理をガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を変化させながら繰り返し行い、GExCA(n−1)とCA(n−1)との間の差分値が最も小さくなるときのガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を決定する。決定したガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)をダウンサンプリング画像EnCA(n)と共に、画像復号装置200へ送信する。画像復号装置200では、ガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を受信して使用することにより、ダウンサンプリング画像EnCA(n)から原画像に最も近い画像を再生することができる。
The processes in steps S1 to S5 are repeated while changing the variance values σ CH (n) , σ CV (n) , σ CD (n) of the Gaussian filter, and GExCA (n−1) and CA (n− The variance values σ CH (n) , σ CV (n) , and σ CD (n) of the Gaussian filter when the difference value from 1) is the smallest are determined. The determined variance values σ CH (n) , σ CV (n) and σ CD (n) of the Gaussian filter are transmitted to the
また、図17に示した画像復号装置200のアップサンプリング部22においても、画像領域分割装置1により出力された空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)またはエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)が示すフラグ1の領域に対し、受信したガウシアンフィルタの分散値σCH (n),σCV (n),σCD (n)を用いて、ガウシアンフィルタによるフィルタリング処理が行われる。
Also in the
以上のように、周波数再構成型の超解像装置である画像符号化装置100及び画像復号装置200によれば、帯域毎の空間領域分割信号BSk(BSLL 1〜BSLL kmax,BS)または帯域毎のエッジ領域分割信号PrBSk(PrBSLL 1〜PrBSLL kmax)が示すフラグ1の領域に対し、最適な分散値のガウシアンフィルタを適用することにより、高画質な超解像処理を行うことができる。
As described above, according to the
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。本発明は、帯域毎に空間領域分割を行う画像処理全般に対して有効である。また、本発明は、画像縮小、符号化、超解像等のように、帯域毎の空間領域分割が有効な様々な画像処理に適用することができる。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. The present invention is effective for all image processing that performs spatial region division for each band. Further, the present invention can be applied to various image processing in which spatial region division for each band is effective, such as image reduction, encoding, super-resolution, and the like.
また、図1に示した画像領域分割装置1では、離散ウェーブレットパケット(wavelet−packet)による直交変換(DWPT演算)を行うようにしたが、他の直交変換を行うようにしてもよい。例えば、離散ウェーブレット(wavelet)変換、離散フーリエ変換、離散コサイン変換を行うようにしてもよい。また、画像領域分割装置1にて用いた直交変換と同じ種類の変換を、図16〜図18に示した画像符号化装置100及び画像復号装置200に用いることにより、一層高画質な超解像処理を行うことができる。
Further, in the image
1 画像領域分割装置
2 直交変換部
3 空間高周波合成部
4 帯域分解数決定部
5 空間領域分割部
6 エッジ領域分割部
7 選択部
10 ダウンサンプリング部
11 分散値決定部
12 符号化部
13 送信部
20 受信部
21 復号部
22 アップサンプリング部
100 画像符号化装置
200 画像復号装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記直交変換部により生成された空間高周波信号を合成し、空間高周波合成信号を生成する空間高周波合成部と、
前記空間高周波合成部により生成された空間高周波合成信号に対し、予め設定された帯域分解数の直交変換を行い、当該直交変換後の信号の要素値に対し閾値処理を行って空間領域を分割し、帯域毎の空間領域分割信号を生成する空間領域分割部と、
を備えたことを特徴とする画像領域分割装置。 An orthogonal transform unit that orthogonally transforms the signal of the original image and generates a spatial high-frequency signal;
A spatial high-frequency synthesis unit that synthesizes the spatial high-frequency signal generated by the orthogonal transform unit and generates a spatial high-frequency synthesis signal;
The spatial high frequency synthesis signal generated by the spatial high frequency synthesis unit is subjected to orthogonal transform with a preset number of band resolutions, and threshold processing is performed on the element value of the signal after the orthogonal transformation to divide the spatial region. A spatial domain division unit for generating a spatial domain division signal for each band;
An image area dividing apparatus comprising:
前記予め設定された帯域分解数に代えて、前記空間高周波合成部により生成された空間高周波合成信号を直交変換し、当該直交変換後の信号のスペクトルパワーに基づいて、帯域分解数を決定する帯域分解数決定部を備え、
前記空間領域分割部は、前記空間高周波合成信号に対し、前記帯域分解数決定部により決定された帯域分解数の直交変換を行い、帯域毎の空間領域分割信号を生成する、ことを特徴とする画像領域分割装置。 The image region dividing device according to claim 1,
Instead of the preset number of band resolutions, a band for orthogonally transforming the spatial high-frequency synthesized signal generated by the spatial high-frequency synthesis unit and determining the number of band resolutions based on the spectrum power of the signal after the orthogonal transformation It has a decomposition number determination unit,
The spatial domain division unit performs orthogonal transform of the band resolution number determined by the band resolution number determination unit on the spatial high-frequency synthesized signal to generate a spatial domain division signal for each band. Image area dividing device.
さらに、前記空間領域分割部により生成された帯域毎の空間領域分割信号と、前記帯域よりも帯域分解の階が1次元低い空間領域分割信号との間で、前記2つの空間領域分割信号における対応する位置毎に、予め設定された帯域分解数の積演算を行い、当該積演算後の信号の要素値に対し閾値処理を行ってエッジ領域を分割し、帯域毎のエッジ領域分割信号を生成するエッジ領域分割部、を備えたことを特徴とする画像領域分割装置。 The image region dividing device according to claim 1,
Furthermore, the correspondence between the two spatial domain division signals between the spatial domain division signal for each band generated by the spatial domain division unit and the spatial domain division signal whose band decomposition floor is one dimension lower than the band. For each position, a product operation of a predetermined number of band resolutions is performed, and threshold processing is performed on the element value of the signal after the product operation to divide the edge region, thereby generating an edge region divided signal for each band. An image area dividing apparatus comprising: an edge area dividing unit.
さらに、前記空間領域分割部により生成された帯域毎の空間領域分割信号と、前記帯域よりも帯域分解の階が1次元小さい空間領域分割信号との間で、前記2つの空間領域分割信号における対応する位置毎に、前記帯域分解数決定部により決定された帯域分解数の積演算を行い、当該積演算後の信号の要素値に対し閾値処理を行ってエッジ領域を分割し、帯域毎のエッジ領域分割信号を生成するエッジ領域分割部、を備えたことを特徴とする画像領域分割装置。 The image area dividing device according to claim 2,
Furthermore, the correspondence between the two spatial domain division signals between the spatial domain division signal for each band generated by the spatial domain division unit and the spatial domain division signal having a one-dimensional smaller band decomposition level than the band. For each position, the product of the band decomposition number determined by the band decomposition number determination unit is performed, the edge value is divided by performing threshold processing on the element value of the signal after the product calculation, and the edge for each band An image area dividing apparatus comprising: an edge area dividing unit that generates an area dividing signal.
前記エッジ領域分割部は、前記生成した帯域毎のエッジ領域分割信号に対し、フィルタを用いて、前記エッジ領域分割信号における孤立点を除去する、ことを特徴とする画像領域分割装置。 The image area dividing device according to claim 3 or 4,
The image area dividing apparatus according to claim 1, wherein the edge area dividing unit removes isolated points in the edge area divided signal using a filter with respect to the generated edge area divided signal for each band.
前記直交変換を、離散ウェーブレットパケット変換、離散ウェーブレット変換、離散フーリエ変換または離散コサイン変換とする、ことを特徴とする画像領域分割装置。 In the image area dividing device according to any one of claims 1 to 5,
An image region segmentation apparatus, wherein the orthogonal transform is discrete wavelet packet transform, discrete wavelet transform, discrete Fourier transform, or discrete cosine transform.
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