JP2015119427A - Image processing method, image processing system, imaging apparatus, image processing program and storage medium - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing method for highly precisely performing high resolution processing by using fractal encoding.SOLUTION: An image processing method includes: a step for extracting a first image being a part of an object image depending on a photographed image; a step for calculating each correlation value of the first image and a plurality of second images; a step for selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images in response to the correlation value; a step for acquiring information showing a correlation relation between the first image and the third image; and a step for making the object image into high resolution by using the third image and information. The step for making the object image into the high resolution includes a step for switching processing in accordance with precision of the third image, and performs repetitive operation for repeating the step for making the object image into the high resolution for the plurality of times. When n is set to be a natural number of 2 or more and m is the natural number smaller than n, precision of the third image is determined based on the object image used in m-th repetitive operation in n-th repetitive operation.

Description

本発明は、撮像画像に対する画像処理方法に関する。   The present invention relates to an image processing method for a captured image.

近年、表示装置の高精細化に伴い、画像の高解像化が望まれている。高解像化とは、画像の拡大や画像からボケを取り除く処理のことである。ここでボケとは、撮像装置で画像を取得する際に発生する、光学系の収差、回折、デフォーカス、または、露光中のブレなどに起因する劣化である。   In recent years, with higher definition of display devices, higher resolution of images is desired. High resolution is a process of enlarging an image and removing blur from the image. Here, the blur is deterioration caused by aberration of the optical system, diffraction, defocus, or blurring during exposure, which occurs when an image is acquired by the imaging apparatus.

画像内における被写体のMTF(Modulation Transfer Function)は、粗いサンプリングやボケなどの劣化により、ある空間周波数においてゼロまたは非常に小さくなっており、高解像化ではこれらのMTFを復元する必要がある。しかしこの問題は、いわゆる不良設定の逆問題であるため、高精度に解を求めることは難しい。   The MTF (Modulation Transfer Function) of the subject in the image is zero or very small at a certain spatial frequency due to deterioration such as rough sampling or blur, and it is necessary to restore these MTFs for high resolution. However, since this problem is an inverse problem of so-called failure setting, it is difficult to obtain a solution with high accuracy.

特許文献1には、画像のフラクタル自己相似性を利用して拡大画像を得る方法が開示されている。すなわち、画像をフラクタル符号化し、その復号によって高解像化を図り、更にその復号処理を反復することで結果を収束させている。   Patent Document 1 discloses a method for obtaining an enlarged image using fractal self-similarity of an image. In other words, the image is fractal-encoded, the resolution is increased by decoding, and the decoding process is repeated to converge the result.

特開2009−26032号公報JP 2009-26032 A

しかしながら、特許文献1には、復号(高解像化)処理を反復する際の拘束条件について記載されていない。高解像化は不良設定の逆問題であるため、解は一意的に決定されず、求めた結果には誤差が生じる。また、高解像化の前後で発生した画像の差分は、その差分が誤差または復元された高周波情報のいずれであるかを区別することができない。このため、高解像化を反復する際に誤差を抑制する拘束条件がない場合、誤差の乗った画像から次の高解像画像を推定することとなり、徐々に誤差が蓄積してしまう可能性がある。すなわち、反復演算により収束した先が、誤差の抑制された解であるとは限らないのである。このため、最終的に得られた高解像画像では、充分な復元精度を保障することができない。   However, Patent Document 1 does not describe a constraint condition when the decoding (high resolution) processing is repeated. Since high resolution is an inverse problem of defect setting, the solution is not uniquely determined, and an error occurs in the obtained result. Further, the difference between the images generated before and after the high resolution cannot be distinguished as to whether the difference is an error or restored high frequency information. For this reason, if there is no constraint that suppresses errors when repeating high resolution, the next high resolution image is estimated from the image with the error, and errors may gradually accumulate. There is. That is, the destination converged by the iterative calculation is not always the solution with the error suppressed. For this reason, the high-resolution image finally obtained cannot guarantee sufficient restoration accuracy.

そこで本発明は、フラクタル符号化を利用した高解像化を高精度に行うことが可能な画像処理方法、画像処理装置、撮像装置、画像処理プログラム、および、記憶媒体を提供する。   Therefore, the present invention provides an image processing method, an image processing device, an imaging device, an image processing program, and a storage medium that can perform high resolution using fractal coding with high accuracy.

本発明の一側面としての画像処理方法は、撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出するステップと、前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出するステップと、前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択するステップと、前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得するステップと、前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化するステップとを有し、前記対象画像を高解像化するステップは、前記第3の画像の精度に応じて処理を切り替えるステップを含み、前記対象画像を高解像化するステップを複数回繰り返す反復演算を行い、nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する。   An image processing method according to one aspect of the present invention includes a step of extracting a first image that is a part of a target image based on a captured image, and a correlation between the first image and each of a plurality of second images. Calculating a value, selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value, the first image, and the third image A step of acquiring information indicating a correlation with an image, and a step of increasing the resolution of the target image using the third image and the information, and the step of increasing the resolution of the target image Includes a step of switching processing according to the accuracy of the third image, performing an iterative operation that repeats the step of increasing the resolution of the target image a plurality of times, wherein n is a natural number of 2 or more and m is smaller than n If it is a natural number, the nth iteration In calculation, it determines the accuracy of the third image on the basis of the target image used by m th iteration operation.

本発明の他の側面としての画像処理装置は、撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出する画像抽出手段と、前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出する相関値算出手段と、前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択する画像選択手段と、前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得する情報取得手段と、前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化する高解像化手段とを有し、前記高解像化手段は、前記対象画像の高解像化の精度に応じて高解像化処理を行い、前記対象画像の高解像化を複数回繰り返す反復演算を行うように構成されており、nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する。   An image processing apparatus according to another aspect of the present invention includes an image extraction unit that extracts a first image that is a part of a target image based on a captured image, and each of the first image and the plurality of second images. Correlation value calculating means for calculating a correlation value with the image, means for selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value, and the first Information acquisition means for acquiring information indicating a correlation between one image and the third image, and high resolution means for increasing the resolution of the target image using the third image and the information; And the high-resolution means performs high-resolution processing according to the accuracy of high-resolution of the target image, and performs repetitive calculation that repeats high-resolution of the target image a plurality of times. If n is a natural number greater than or equal to 2 and m is a natural number smaller than n, then n In the eyes of the iterative calculation to determine the accuracy of the third image on the basis of the target image used by m th iteration operation.

本発明の他の側面としての撮像装置は、光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、前記撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出する画像抽出手段と、前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出する相関値算出手段と、前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択する画像選択手段と、前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得する情報取得手段と、前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化する高解像化手段とを有し、前記高解像化手段は、前記対象画像の高解像化の精度に応じて高解像化処理を行い、前記対象画像の高解像化を複数回繰り返す反復演算を行うように構成されており、nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する。   An imaging apparatus according to another aspect of the present invention includes an imaging element that photoelectrically converts an optical image and outputs a captured image, and an image extraction unit that extracts a first image that is a part of a target image based on the captured image. Correlation value calculating means for calculating a correlation value between each of the first image and each of the plurality of second images, and from the plurality of second images to the first image based on the correlation value. Using an image selection unit that selects a corresponding third image, an information acquisition unit that acquires information indicating a correlation between the first image and the third image, the third image, and the information High resolution means for increasing the resolution of the target image, and the high resolution means performs high resolution processing according to the accuracy of the resolution of the target image, It is configured to perform an iterative operation that repeats high resolution of a target image a plurality of times, and n is 2 Natural numbers above, if the m and n a natural number less than, the n th iteration calculation, determines the accuracy of the third image on the basis of the target image used by m th iteration operation.

本発明の他の側面としての画像処理プログラムは、撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出するステップと、前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出するステップと、前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択するステップと、前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得するステップと、前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化するステップと、をコンピュータに実行させるように構成された画像処理プログラムであって、前記対象画像を高解像化するステップは、前記第3の画像の精度に応じて処理を切り替えるステップを含み、前記対象画像を高解像化するステップを複数回繰り返す反復演算を行い、nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する。   An image processing program according to another aspect of the present invention includes: a step of extracting a first image that is a part of a target image based on a captured image; and the first image and each of the plurality of second images. Calculating a correlation value; selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value; and the first image and the third image Image processing configured to cause a computer to execute information acquisition of information indicating a correlation with an image of the image, and high resolution of the target image using the third image and the information. In the program, the step of increasing the resolution of the target image includes a step of switching processing according to the accuracy of the third image, and repeating the step of increasing the resolution of the target image a plurality of times The When n is a natural number of 2 or more and m is a natural number smaller than n, the accuracy of the third image is set based on the target image used in the m-th iteration in the n-th iteration. judge.

本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記画像処理プログラムを記憶している。   A storage medium according to another aspect of the present invention stores the image processing program.

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。   Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.

本発明によれば、フラクタル符号化を利用した高解像化を高精度に行うことが可能な画像処理方法、画像処理装置、撮像装置、画像処理プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an image processing method, an image processing apparatus, an imaging apparatus, an image processing program, and a storage medium capable of performing high resolution using fractal encoding with high accuracy. .

実施例1における撮像装置のブロック図である。1 is a block diagram of an imaging apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施例1における撮像装置の外観図である。1 is an external view of an image pickup apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施例1乃至3における変換情報取得処理(第1の処理)を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating conversion information acquisition processing (first processing) in the first to third embodiments. 実施例1乃至3における復号による高解像化処理(第2の処理)を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating a high resolution process (second process) by decoding in the first to third embodiments. 実施例1乃至3において、レンジブロックとドメインブロックの相関算出に関する説明図である。In Example 1 thru | or 3, it is explanatory drawing regarding the correlation calculation of a range block and a domain block. 実施例1乃至3において、高解像化の精度評価に関する説明図である。In Example 1 thru | or 3, it is explanatory drawing regarding the precision evaluation of high-resolution. 実施例1乃至3において、新たな対応ドメインブロックの探索に関する説明図である。In Example 1 thru | or 3, it is explanatory drawing regarding the search of a new corresponding | compatible domain block. 実施例2における画像処理システムのブロック図である。6 is a block diagram of an image processing system in Embodiment 2. FIG. 実施例2における画像処理システムの外観図である。6 is an external view of an image processing system in Embodiment 2. FIG. 実施例3における撮像システムのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an imaging system in Embodiment 3. 実施例3における撮像システムの外観図である。FIG. 6 is an external view of an imaging system in Embodiment 3. 実施例3における撮像装置(結像光学系)の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an imaging apparatus (imaging optical system) in Embodiment 3.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本実施形態における高解像化処理(画像処理方法)の概要について説明する。処理は大きく分けて、フラクタル符号化を用いた変換情報の取得と、高解像化(フラクタル符号化に対する復号に相当する)の2つである。説明を簡潔にするため、高解像化のうち、画像拡大に絞って概要について述べる。   First, an overview of high resolution processing (image processing method) in the present embodiment will be described. Processing is broadly divided into two types: acquisition of conversion information using fractal coding and high resolution (corresponding to decoding for fractal coding). For the sake of brevity, an outline will be given focusing on image enlargement in the resolution enhancement.

まず、フラクタル符号化を行って変換情報を得る。そして、取得した入力画像からレンジブロックと呼ばれる部分領域Rを抽出し、部分領域Rと相似な構造(形状)を有し、より画素数の多いドメインブロックDを探索する。相似性の高いドメインブロックDが見つかった場合、これを対応ドメインブロックAとし、レンジブロックRと対応ドメインブロックAの相関関係(画像上の位置関係や画素数の比など)を変換情報として取得する。これらを高解像化したい全レンジブロックRに対して行い、変換情報の取得工程を終了する。 First, fractal encoding is performed to obtain conversion information. Then, a partial region R 0 called a range block is extracted from the acquired input image, and a domain block D 0 having a structure (shape) similar to the partial region R 0 and having a larger number of pixels is searched. If the high domain block D 0 of similarity found, which was the corresponding domain block A 0, conversion correlations corresponding domain block A 0 between the range block R 0 (the positional relationship and the number of pixels of the ratio of the image) Obtain as information. These are performed for all range blocks R 0 to be high-resolution, and the conversion information acquisition step is completed.

次に、高解像化処理へ移行する。この処理工程では、高解像化しようとする対象画像を、前述の変換情報を用いて高解像化する。反復演算の初回には、入力画像を対象画像とする。ここで、i回目の反復演算における対象画像のレンジブロックをR、ドメインブロックをD、対応ドメインブロックをAと定義する。まず、反復演算の1回目を考える。対応ドメインブロックAは、レンジブロックRの相似構造であるから、画素数を増加した(すなわち、拡大した)レンジブロックRであると考えることができる。このため、対応ドメインブロックAでレンジブロックRを置換することにより、画像の拡大処理を行うことができる。全てのレンジブロックRに対して置換を行うと、1回目の高解像化が終了する。 Next, the process proceeds to high resolution processing. In this processing step, the target image to be increased in resolution is increased in resolution using the conversion information described above. At the first iteration, the input image is the target image. Here, the range block of the target image in the i-th iteration is defined as R i , the domain block is defined as D i , and the corresponding domain block is defined as A i . First, consider the first iteration. Corresponding domain block A 1 can be considered because it is similar to the structure of the range block R 1, increased the number of pixels (i.e., enlarged) to be the range block R 1. For this reason, the image enlargement process can be performed by replacing the range block R 1 with the corresponding domain block A 1 . When replacement is performed for all the range blocks R1, the first high resolution is completed.

次に、この高解像画像を新たな対象画像として高解像化を反復し、結果を収束させる。この際、置換に用いられる対応ドメインブロックAは、i−1回目の反復演算により高解像化されている。このため、反復演算を繰り返すたびにレンジブロックRを高解像化することができる。また、2回目以降の反復演算でも、レンジブロックRと対応ドメインブロックAの関係は、誤差を考えなければ初期の関係から変わらない。このため、初期の変換情報をそのまま用いることができる。 Next, the high resolution is repeated with this high resolution image as a new target image, and the result is converged. At this time, the corresponding domain block A i used for the replacement has been improved in resolution by the i−1th iteration. Therefore, it is possible to high resolution the range block R i in each iteration of iterative operations. Even in the second and subsequent iterations, the relationship between the range block R i and the corresponding domain block A i does not change from the initial relationship unless an error is considered. For this reason, the initial conversion information can be used as it is.

しかし実際には、前述のように誤差の蓄積が行われるため、本実施形態では、n(任意の自然数)回目の反復演算時に、高解像化の精度判定を実行する。この精度判定では、n回目の反復演算における対応ドメインブロックAが、m(nより小さい自然数)回目の反復演算における対象画像のレンジブロックRとどの程度異なるかを見る。精度判定で精度が低いと判定された場合、精度を増大するための処理を行う。 However, in practice, since error accumulation is performed as described above, in this embodiment, accuracy determination for high resolution is performed at the time of n (arbitrary natural number) iterations. This accuracy determination, corresponding domain block A n in the n th iteration calculation, see how much different from the range block R m of the target image in the m (n a natural number smaller than) th iteration operation. If it is determined in the accuracy determination that the accuracy is low, processing for increasing the accuracy is performed.

以上の処理により、誤差の蓄積を回避し、高精度の高解像画像を得ることが可能になる。   Through the above processing, accumulation of errors can be avoided and a high-resolution high-resolution image can be obtained.

次に、本発明の実施例1における撮像装置について説明する。図1は、本実施例における撮像装置100のブロック図である。図2は、撮像装置100の外観図である。   Next, the image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus 100 in the present embodiment. FIG. 2 is an external view of the imaging apparatus 100.

図1において、画像取得部101は、結像光学系101aおよび撮像素子101bを有する。撮像素子101bは、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)などを備えて構成される。そして撮像素子101bは、結像光学系101aを介して得られた光学像(被写体像)を光電変換して撮影画像(画像信号)を出力する。   In FIG. 1, an image acquisition unit 101 includes an imaging optical system 101a and an image sensor 101b. The image pickup device 101b includes a charge coupled device (CCD), a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS), and the like. The image sensor 101b photoelectrically converts an optical image (subject image) obtained via the imaging optical system 101a and outputs a captured image (image signal).

撮影の際において、画像取得部101に入射した光は、結像光学系101aにより集光され、撮像素子101bによりアナログ電気信号に変換される。撮像素子101bからの出力信号(アナログ電気信号)は、A/Dコンバータ102によりデジタル信号に変換され、画像処理部103(画像処理装置)に入力される。画像処理部103は、所定の画像処理に加えて、撮影に伴って失われた周波数成分の復元処理(高解像化処理)を行う。   At the time of shooting, the light incident on the image acquisition unit 101 is collected by the imaging optical system 101a and converted into an analog electrical signal by the image sensor 101b. An output signal (analog electric signal) from the image sensor 101b is converted into a digital signal by the A / D converter 102 and input to the image processing unit 103 (image processing apparatus). In addition to predetermined image processing, the image processing unit 103 performs restoration processing (high resolution processing) of frequency components lost due to shooting.

画像処理部103は、高解像化処理を行うため、画像抽出手段103a、画像選択手段103b、情報取得手段103c、および、高解像化手段103dを有する。画像抽出手段103aは、撮影画像に基づく対象画像(撮影画像それ自体、または、撮影画像に対して高解像化処理を行った画像)の一部であるレンジブロック(第1の画像)を抽出する。画像選択手段103bは、ドメインブロック(複数の第2の画像)からレンジブロック(第1の画像)に対応する対応ドメインブロック(第3の画像)を選択する。情報取得手段103cは、レンジブロック(第1の画像)と対応ドメインブロック(第3の画像)との相関関係を示す情報(変換情報)を取得する。高解像化手段103dは、対応ドメインブロック(第3の画像)および情報(変換情報)を用いて対象画像を高解像化する。また高解像化手段103dは、対象画像の高解像化の精度に応じて高解像化処理を行う。なお、高解像化処理の詳細については、後述する。   The image processing unit 103 includes an image extraction unit 103a, an image selection unit 103b, an information acquisition unit 103c, and a high resolution unit 103d in order to perform a high resolution process. The image extraction unit 103a extracts a range block (first image) that is a part of a target image (captured image itself or an image obtained by performing high resolution processing on the captured image) based on the captured image. To do. The image selection unit 103b selects a corresponding domain block (third image) corresponding to the range block (first image) from the domain block (a plurality of second images). The information acquisition unit 103c acquires information (conversion information) indicating the correlation between the range block (first image) and the corresponding domain block (third image). The high-resolution means 103d uses the corresponding domain block (third image) and information (conversion information) to increase the resolution of the target image. Further, the high-resolution means 103d performs high-resolution processing according to the accuracy of high-resolution of the target image. The details of the high resolution processing will be described later.

ここで高解像化処理とは、画像の拡大、またはボケの除去を行う処理である。画像の拡大は、サンプリングピッチを細かくする処理であり、アップコンバートやデジタルズームに用いられる。ボケとは、画像取得部101にて発生する収差、回折、デフォーカス、または、露光時のブレなどによる劣化である。高解像化処理後の画像は、画像記録媒体104に所定のフォーマットで保存される。また、既に画像記録媒体104に保存されている画像を読み出して、前述と同様に画像処理部103により高解像化処理を行ってもよい。画像記録媒体104に保存された画像を鑑賞する際には、画像が液晶ディスプレイなどの表示部105へ出力される。以上に説明した一連の処理は、システムコントローラ106により制御される。また、画像取得部101の機械的な駆動は、システムコントローラ106の指令に基づいて制御部107により行われる。   Here, the high resolution processing is processing for enlarging an image or removing blur. Image enlargement is a process of reducing the sampling pitch, and is used for up-conversion and digital zoom. The blur is deterioration caused by aberration, diffraction, defocus, or blurring at the time of exposure that occurs in the image acquisition unit 101. The image after the high resolution processing is stored in the image recording medium 104 in a predetermined format. Alternatively, an image already stored in the image recording medium 104 may be read and the high resolution processing may be performed by the image processing unit 103 as described above. When an image stored in the image recording medium 104 is viewed, the image is output to the display unit 105 such as a liquid crystal display. The series of processes described above is controlled by the system controller 106. Further, the mechanical drive of the image acquisition unit 101 is performed by the control unit 107 based on a command from the system controller 106.

次に、図3乃至図7を参照して、画像処理部103により行われる高解像化処理について詳述する。高解像化処理は、高解像化に必要な情報を取得する第1の処理(変換情報取得処理)、および、実際に画像を高解像化する第2の処理の2段階に分かれている。まず、図3および図5を参照して、第1の処理(変換情報取得処理)に関して詳述する。   Next, the high resolution processing performed by the image processing unit 103 will be described in detail with reference to FIGS. The high resolution processing is divided into two stages: a first process for acquiring information necessary for high resolution (conversion information acquisition process) and a second process for actually increasing the resolution of the image. Yes. First, the first process (conversion information acquisition process) will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 5.

図3は、本実施例における第1の処理(変換情報取得処理)を示すフローチャートである。図5は、レンジブロックとドメインブロックの相関算出に関する説明図である。図3の各ステップは、主に、撮像装置100のシステムコントローラ106の指令に基づいて画像処理部103(画像処理装置)により実行される。   FIG. 3 is a flowchart showing the first processing (conversion information acquisition processing) in the present embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram regarding the calculation of the correlation between the range block and the domain block. Each step in FIG. 3 is mainly executed by the image processing unit 103 (image processing apparatus) based on a command from the system controller 106 of the imaging apparatus 100.

まずステップS101において、画像処理部103は、画像取得部101により得られた入力画像(撮影画像)を取得する。入力画像は、撮影に伴う劣化(荒いサンプリングやボケ)により被写体空間よりも情報が減少している。続いてステップS102において、画像処理部103(画像抽出手段103a)は、入力画像(撮影画像に基づく対象画像)から、入力画像の一部であるレンジブロックR(第1の画像)を抽出する。例えば図5に示されるように、画像抽出手段103aは、入力画像200(撮影画像)からレンジブロック201(第1の画像)を抽出する。ただし本実施例において、レンジブロック201のサイズ、形状、および、抽出位置(レンジブロック201の位置)はこれに限定されるものではない。また、入力画像から複数のレンジブロックRを抽出する際、複数のレンジブロックRが互いに重なるようにしてもよい。 First, in step S <b> 101, the image processing unit 103 acquires an input image (captured image) obtained by the image acquisition unit 101. The input image has less information than the subject space due to degradation (rough sampling or blur) due to shooting. Subsequently, in step S102, the image processing unit 103 (image extraction unit 103a) extracts a range block R 0 (first image) that is a part of the input image from the input image (target image based on the captured image). . For example, as illustrated in FIG. 5, the image extraction unit 103 a extracts the range block 201 (first image) from the input image 200 (captured image). However, in the present embodiment, the size, shape, and extraction position (the position of the range block 201) of the range block 201 are not limited to this. Further, when a plurality of range blocks R0 are extracted from the input image, the plurality of range blocks R0 may overlap each other.

続いてステップS103において、画像処理部103は、ドメインブロックD(第2の画像)を取得する。ドメインブロックDは、入力画像から取得することができる。すなわちドメインブロック(複数の第2の画像のそれぞれ)は、撮影画像に基づく対象画像の一部である。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、入力画像とは異なる画像から取得してもよい。また、入力画像のある色成分(例えば、Green)からレンジブロックRを抽出している場合、入力画像の他の色成分(RedやBlue)からドメインブロックDを取得してもよい。ただし、被写体空間のフラクタル性を利用するという観点から、ドメインブロックDを取得する画像は、入力画像と同一または類似の被写体が存在する画像であることが好ましい。例えば図5に示されるように、画像処理部103は、ドメインブロックDとして、ドメインブロック202を取得する。図5では、入力画像200(撮影画像)からドメインブロック202を取得している。ただし、ドメインブロックDのサイズ、形状、および、抽出位置(ドメインブロックDの位置)は、これに限定されるものではない。 Subsequently, in step S103, the image processing unit 103 acquires a domain block D 0 (second image). Domain block D 0 can be obtained from the input image. That is, the domain block (each of the plurality of second images) is a part of the target image based on the captured image. However, the present embodiment is not limited to this, and may be acquired from an image different from the input image. In addition, when the range block R 0 is extracted from a certain color component (for example, Green) of the input image, the domain block D 0 may be acquired from another color component (Red or Blue) of the input image. However, from the viewpoint of utilizing fractal object space, image to obtain the domain block D 0 is preferably input image and the same or similar object is an image that exists. For example, as illustrated in FIG. 5, the image processing unit 103 acquires the domain block 202 as the domain block D 0 . In FIG. 5, the domain block 202 is acquired from the input image 200 (captured image). However, the size of the domain block D 0, shape, and extraction position (position of the domain block D 0) is not limited thereto.

ここで、高解像化が画像の拡大により達成される場合、ドメインブロックD(複数の第2の画像のそれぞれ)の画素数は、レンジブロックR(第1の画像)の画素数より多くなるように設定される。ただし、ボケの除去を目的とする場合、画素数よりもブロックに存在するボケの有無が問題であるため、レンジブロックRより画素数が少なくても構わない。 Here, when high resolution is achieved by image enlargement, the number of pixels of the domain block D 0 (each of the plurality of second images) is greater than the number of pixels of the range block R 0 (first image). Set to increase. However, when the purpose is to remove blur, the presence or absence of blur existing in the block is more problematic than the number of pixels, so the number of pixels may be smaller than the range block R0 .

続いてステップS104において、画像処理部103(相関値算出手段103e)は、レンジブロックR(第1の画像)とドメインブロックD(複数の第2の画像のそれぞれ)との相関(相関値f(R,D))を算出する。相関値の算出には、相関関数fが用いられる。まず、相関値f(R,D)を算出するため、画像処理部103は、ステップS103にて取得されたドメインブロックDを変換して相関算出用ドメインブロックを生成する。ここでの変換は、例えば、アフィン変換、複素変換、射影変換などである。図5はその例を示しており、画像処理部103は、リサイズと回転のアフィン変換を施し、相関算出用ドメインブロック203を生成する。 Subsequently, in step S104, the image processing unit 103 (correlation value calculation unit 103e) performs correlation (correlation value) between the range block R 0 (first image) and the domain block D 0 (each of the plurality of second images). f (R 0 , D 0 )) is calculated. The correlation function f is used for calculating the correlation value. First, in order to calculate the correlation value f (R 0 , D 0 ), the image processing unit 103 converts the domain block D 0 acquired in step S103 to generate a correlation calculation domain block. The transformation here is, for example, affine transformation, complex transformation, projective transformation, or the like. FIG. 5 shows an example thereof, and the image processing unit 103 performs affine transformation of resizing and rotation to generate a domain block 203 for correlation calculation.

リサイズは、ドメインブロックDとレンジブロックRの相関を算出しやすくするために行われる。回転や反転などの等長変換は、レンジブロックRの相似形を見つけやすくするために行われる。ただし、施すべき変換は、これに限定されるものではない。例えば、ボケを除去しようとする場合、画像処理部103は、除去しようとするボケをドメインブロックDに付与して相関算出用ドメインブロックを生成する。また、画像処理部103は、ドメインブロックDに変換を施す代わりに、レンジブロックRを変換してもよい。この場合、画像処理部103は、レンジブロックRをドメインブロックDへ合わせて相関を算出する。ただし、レンジブロックRは、ドメインブロックDよりも情報量が少ないため、変換には補間や推定が必要となる。このため、精度の観点から、ドメインブロックDに変換を施すほうが好ましい。 Resizing is performed to easily calculate the correlation of the domain block D 0 and range block R 0. Isometric transformations such as rotation and inversion are performed to make it easier to find similar shapes of the range block R0 . However, the conversion to be performed is not limited to this. For example, when attempting to remove the blur, the image processing unit 103 generates a correlation calculation domain block by applying a blur to be removed as a domain block D 0. Further, the image processing unit 103 may convert the range block R 0 instead of converting the domain block D 0 . In this case, the image processing unit 103 calculates the correlation by aligning the range block R 0 with the domain block D 0 . However, since the range block R 0 has a smaller amount of information than the domain block D 0 , interpolation and estimation are required for the conversion. Therefore, from the viewpoint of accuracy, it is preferable to apply a transform to the domain block D 0.

ここで、例として2つの相関関数fを挙げる。ただし、本実施例はこれに限定されるものではない。例えば、画素数の異なるレンジブロックRをドメインブロックDの相関値を直接算出可能な相関関数fを用意する場合、前述の相関算出用ドメインブロックの生成は不要となる。その例として、SIFT(Scale−Invariant Feature Transform)やSURF(Speeded−Up Robust Features)などが挙げられる。ただしこれらの手法より、後述するような画素数を合わせて相関算出する手法のほうが相似性の算出精度が高いため、後述の相関関数fを用いることが好ましい。また、以下の説明に際しては、簡単のため色成分(RGB)を考慮せず、単信号の場合について式を記述するが、複数の色成分を有する場合にも同様に適用可能である。 Here, two correlation functions f are given as examples. However, the present embodiment is not limited to this. For example, when the correlation function f capable of directly calculating the correlation value of the domain block D 0 is prepared for the range block R 0 having a different number of pixels, the above-described generation of the correlation calculation domain block is not necessary. Examples thereof include SIFT (Scale-Invariant Feature Transform) and SURF (Speed-Up Robust Features). However, it is preferable to use the correlation function f described later because the method of calculating the correlation by combining the number of pixels as described later has higher similarity calculation accuracy than these methods. Further, in the following description, for simplicity, the color component (RGB) is not considered, and an equation is described for the case of a single signal. However, the present invention can be similarly applied to a case having a plurality of color components.

<相関関数の例1>
レンジブロックRの総画素数をkR0、各画素の信号値を成分とした信号値ベクトルをrとする。同様に、ドメインブロックDの総画素数をkD0、信号値ベクトルをdとする。探索対象は、レンジブロックRと相似な構造(形状)を含むドメインブロックDであるから、信号の直流成分(平均値を示し、画像の明るさに相当する)は無関係である。このため、信号ベクトルから直流成分を減算する。このとき、相関算出に用いるレンジブロックRの信号ベクトルρは、以下の式(1)のように表される。
<Example 1 of correlation function>
The total number of pixels of the range block R 0 is k R0 , and the signal value vector whose component is the signal value of each pixel is r 0 . Similarly, the total number of pixels of the domain block D 0 is k D0 and the signal value vector is d 0 . Since the search target is the domain block D 0 including a structure (shape) similar to the range block R 0 , the DC component of the signal (indicating an average value and corresponding to the brightness of the image) is irrelevant. For this reason, the DC component is subtracted from the signal vector. At this time, the signal vector ρ 0 of the range block R 0 used for correlation calculation is expressed as the following equation (1).

式(1)において、r0,aveはレンジブロックRの平均信号値、eは各成分が1のkR0次元ベクトルである。r0,aveは均一の重みで算出してもよいし、加重平均にしてもよい。 In Equation (1), r 0, ave is an average signal value of the range block R 0 , and e is a k R0 dimensional vector with each component being 1. r 0, ave may be calculated with a uniform weight or a weighted average.

同様に、相関算出用ドメインブロックの信号ベクトルδは、以下の式(2)で表される。 Similarly, the signal vector δ 0 of the correlation calculation domain block is expressed by the following equation (2).

式(2)において、δ0,aveはドメインブロックDの平均信号値、σ(d,kR0/kD0)は信号ベクトルdをkD0次元からkR0次元へリサイズする変換、εは等長変換である。リサイズには、バイリニア補間やバイキュービック補間などを用いてもよい。等長変換には、例えば恒等変換、回転変換、または、反転変換などがある。ここでは、リサイズ後に等長変換を行って計算負荷を抑制しているが、順番は逆でもよい。また、他のアフィン変換、複素変換、または、射影変換を利用してもよい。 In Equation (2), δ 0, ave is an average signal value of the domain block D 0 , σ (d 0 , k R0 / k D0 ) is a transformation for resizing the signal vector d 0 from the k D0 dimension to the k R0 dimension, ε Is an isometric transformation. For resizing, bilinear interpolation or bicubic interpolation may be used. The isometric conversion includes, for example, identity conversion, rotation conversion, or inversion conversion. Here, the isometric conversion is performed after resizing to suppress the calculation load, but the order may be reversed. Other affine transformations, complex transformations, or projective transformations may be used.

式(1)および式(2)により、信号ベクトルρと信号ベクトルδの次元が一致するため、各画素における信号(ベクトルの各成分)差の絶対値和を求める。この場合の相関算出式gは、以下の式(3)で表される。 Since the dimensions of the signal vector ρ 0 and the signal vector δ 0 coincide with each other by the equations (1) and (2), the sum of absolute values of the signal (each component of the vector) difference in each pixel is obtained. The correlation calculation formula g in this case is expressed by the following formula (3).

式(3)において、ρ0,jは信号ベクトルρのj番目の成分、δ0,jは信号ベクトルδのj番目の成分、wはj番目の成分の重みである。 In Equation (3), ρ 0, j is the j-th component of the signal vector ρ 0 , δ 0, j is the j-th component of the signal vector δ 0 , and w j is the weight of the j-th component.

このとき、信号ベクトルδと信号ベクトルρの相関が最も高くなるように、コントラストを調整してもよい。すなわち、|ρ−cδ|が最小となるような係数cを決定する。そのような係数cは、最小二乗法から、以下の式(4)のように表される。 At this time, the contrast may be adjusted so that the correlation between the signal vector δ 0 and the signal vector ρ 0 is the highest. That is, the coefficient c that minimizes | ρ 0 −cδ 0 | is determined. Such a coefficient c is expressed by the following equation (4) from the least square method.

式(4)のコントラスト調整も考慮する場合、式(3)の相関算出式gにおける絶対値の中をρ0,j−cδ0,jとすればよい。 When considering the contrast adjustment in Expression (4), the absolute value in the correlation calculation expression g in Expression (3) may be set to ρ 0, j −cδ 0, j .

式(3)の相関算出式gの値が小さいほど、2つの信号ベクトルの相関が強いことを示す。この例における相関関数fは、式(1)〜式(4)で表されることになる。   The smaller the value of the correlation calculation formula g in equation (3), the stronger the correlation between the two signal vectors. The correlation function f in this example is expressed by the equations (1) to (4).

<相関関数の例2>
また相関関数fの例として、SSIM(Structure Similarity)を使用してもよい。SSIMは、以下の式(5)で表される。
<Example 2 of correlation function>
As an example of the correlation function f, SSIM (Structure Similarity) may be used. SSIM is represented by the following formula (5).

式(5)において、L、C、Sは、それぞれ、明るさ、コントラスト、その他の構造に関する評価関数であり、0〜1の値をとる。各々の値が1に近いほど、比較する2つの信号が近いことを意味する。α、β、γは、各評価項目の重みを調整するパラメータである。ここで、α=0とすれば直流成分(明るさ)の差し引かれた相関算出が行われ、これにより式(1)で表されるような演算を行う必要がなくなる。また、β=0とすれば、交流成分のスカラー倍(コントラストの調整)を相関算出時に加味する必要がなくなり、式(4)で表した演算を行う必要がなくなる。なお相関関数fは、複数の評価関数を組み合わせて使用しても構わない。図3のステップS102〜S104の流れは、図5に示されるとおりである。   In Expression (5), L, C, and S are evaluation functions related to brightness, contrast, and other structures, and take values of 0 to 1, respectively. The closer each value is to 1, the closer the two signals being compared. α, β, and γ are parameters for adjusting the weight of each evaluation item. Here, if α = 0, the correlation calculation from which the DC component (brightness) is subtracted is performed, so that it is not necessary to perform the calculation represented by the equation (1). Further, when β = 0, it is not necessary to consider the scalar multiplication (contrast adjustment) of the AC component when calculating the correlation, and it is not necessary to perform the calculation represented by the equation (4). The correlation function f may be used by combining a plurality of evaluation functions. The flow of steps S102 to S104 in FIG. 3 is as shown in FIG.

続いてステップS105において、画像処理部103は、ステップS104にて算出された相関値f(R,D)が既定の条件(所定の条件)を満たすか否かを判定する。画像処理部103は、相関値f(R,D)が既定の条件を満たさなく相関が低いと判定した場合、ステップS103へ戻り、新たなドメインブロックDを取得する。または、画像処理部103は、ドメインブロックDに対して新たな変換を施して相関を算出し直してもよい。 Subsequently, in step S105, the image processing unit 103 determines whether or not the correlation value f (R 0 , D 0 ) calculated in step S104 satisfies a predetermined condition (predetermined condition). When the image processing unit 103 determines that the correlation value f (R 0 , D 0 ) does not satisfy the predetermined condition and the correlation is low, the image processing unit 103 returns to step S103 and acquires a new domain block D 0 . Alternatively, the image processing unit 103 may re-calculate the correlation by performing a new conversion to the domain block D 0.

一方、画像処理部103は、相関値f(R,D)が条件を満たし、レンジブロックRとドメインブロックDの相関が高いと判定した場合、ドメインブロックDをレンジブロックRに対応する対応ドメインブロックA(第3の画像)として選択する。このように画像処理部103(画像選択手段103b)は、対象画像(複数の第2の画像)からレンジブロック(第1の画像)に対応する対応ドメインブロック(第3の画像)を選択する。画像選択手段103bは、ステップS104にて相関値算出手段103eにより算出された相関値に基づいて、ドメインブロック(複数の第2の画像)からレンジブロック(第1の画像)に対応する対応ドメインブロック(第3の画像)を選択する。そして、ステップS106へ進む。対応ドメインブロックAは、高解像化されたレンジブロックRに相当する。例えば図5に示されるように、画像処理部103は、対応ドメインブロックAとして、対応ドメインブロック204を選択する。 On the other hand, when the image processing unit 103 determines that the correlation value f (R 0 , D 0 ) satisfies the condition and the correlation between the range block R 0 and the domain block D 0 is high, the image processing unit 103 changes the domain block D 0 to the range block R 0. As a corresponding domain block A 0 (third image). As described above, the image processing unit 103 (image selection unit 103b) selects the corresponding domain block (third image) corresponding to the range block (first image) from the target image (a plurality of second images). Based on the correlation value calculated by the correlation value calculation unit 103e in step S104, the image selection unit 103b corresponds to the corresponding domain block corresponding to the range block (first image) from the domain block (a plurality of second images). Select (third image). Then, the process proceeds to step S106. Corresponding domain block A 0 corresponds to high-resolution range block R 0 . For example, as illustrated in FIG. 5, the image processing unit 103 selects the corresponding domain block 204 as the corresponding domain block A 0 .

ステップS106において、画像処理部103(情報取得手段103c)は、レンジブロックR(第1の画像)と対応ドメインブロックA(第3の画像)との相関関係を示す情報(相関関係の変換情報)を取得する。変換情報には、画像内におけるレンジブロックRおよび対応ドメインブロックAの位置と範囲、ステップS104にて施された変換、および、各種パラメータが含まれる。続いてステップS107において、画像処理部103(または、システムコントローラ106)は、入力画像の既定の領域内(所定の領域内)で変換情報取得処理が終了したか否かを判定する。既定の領域は、入力画像の全域または一部の領域のいずれでもよい。変換情報取得処理が終了した場合、本フローを終了する。一方、変換情報取得処理が終了していない場合、ステップS102へ戻り、画像処理部103は新たなレンジブロックRを抽出する。 In step S106, the image processing unit 103 (information acquisition unit 103c) performs information (correlation conversion) indicating the correlation between the range block R 0 (first image) and the corresponding domain block A 0 (third image). Information). The conversion information, the range block R 0 and the position and extent of the corresponding domain block A 0 in the image conversion was performed at step S104, and includes various parameters. Subsequently, in step S107, the image processing unit 103 (or the system controller 106) determines whether or not the conversion information acquisition process is completed within a predetermined area (in a predetermined area) of the input image. The predetermined area may be either the entire area of the input image or a partial area. When the conversion information acquisition process ends, this flow ends. On the other hand, if the conversion information acquisition process has not ended, the process returns to step S102, and the image processing unit 103 extracts a new range block R0 .

次に、図4、図6、および、図7を参照して、高解像化処理について詳述する。高解像化処理は、処理を複数回反復して結果の収束を図る。図4は、図4は、本実施例における復号による高解像化処理(第2の処理)を示すフローチャートである。図6は、高解像化の精度評価に関する説明図である。図7は、新たな対応ドメインブロックの探索に関する説明図である。図4の各ステップは、主に、システムコントローラ106の指令に基づいて画像処理部103(高解像化手段103dなど)により実行される。   Next, the high resolution processing will be described in detail with reference to FIGS. 4, 6, and 7. In the high-resolution processing, the processing is repeated a plurality of times to converge the result. FIG. 4 is a flowchart showing the high resolution processing (second processing) by decoding in the present embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram regarding accuracy evaluation for high resolution. FIG. 7 is an explanatory diagram regarding a search for a new corresponding domain block. Each step in FIG. 4 is mainly executed by the image processing unit 103 (high resolution unit 103d or the like) based on a command from the system controller 106.

まず、図4のステップS201において、画像処理部103は、高解像化の対象画像(撮影画像に基づく対象画像)を取得する。反復演算の初回には、画像処理部103は入力画像(撮影画像)を対象画像として取得する。ただし、高解像化するのは入力画像の全体またはその一部のいずれでも構わない。入力画像の一部のみを高解像化する場合、特に収差などの影響で劣化が強い領域のみを高解像化する場合などが考えられる。またこの際、入力画像にエッジ強調などの処理を適用してもよい。   First, in step S201 in FIG. 4, the image processing unit 103 acquires a high-resolution target image (a target image based on a captured image). At the first iteration, the image processing unit 103 acquires an input image (captured image) as a target image. However, the entire resolution or a part of the input image may be increased. A case where only a part of the input image is improved in resolution, particularly a case where only a region where deterioration is strong due to the influence of aberration or the like is increased is considered. At this time, processing such as edge enhancement may be applied to the input image.

続いてステップS202において、画像処理部103は、対象画像からレンジブロックRとそれに対応する変換情報を取得する。ここでRは、i回目の反復演算におけるレンジブロックである。i=1の場合、対象画像が入力画像となるため、R=Rである。続いてステップS203において、画像処理部103は、反復演算の回数が高解像化の精度判定を行う既定の回数(所定の回数)であるか否かを判定する。反復演算の回数が既定の回数であることにより精度判定を行う場合、ステップS204へ進む。一方、精度判定を行わない場合、ステップS210へ進む。ここでは、既定の回数としてn回目の反復演算の際に精度判定を行うものとする。なお、nは2以上の自然数である。 Subsequently, in step S202, the image processing unit 103 acquires a range block Ri and conversion information corresponding thereto from the target image. Here, R i is a range block in the i-th iteration. When i = 1, the target image is the input image, so R 1 = R 0 . Subsequently, in step S203, the image processing unit 103 determines whether or not the number of iterations is a predetermined number (predetermined number) for performing high resolution accuracy determination. When the accuracy determination is performed because the number of iterations is a predetermined number, the process proceeds to step S204. On the other hand, when the accuracy determination is not performed, the process proceeds to step S210. Here, it is assumed that accuracy determination is performed at the time of the nth iteration as a predetermined number of times. Note that n is a natural number of 2 or more.

ステップS204において、画像処理部103は、高解像化の精度を判定するために相関値f(R,A)を算出する。ここでmは、n未満の自然数である。前述のとおり、高解像化は、レンジブロックRを対応ドメインブロックAで置換することにより行われる。しかし、反復演算を繰り返すことで誤差が蓄積し、高解像画像は初期の入力画像から誤った方向に乖離している可能性がある。そこで図6に示されるように、画像処理部103は、n回目の反復演算における対応ドメインブロックA(207)と、m回目における対象画像のレンジブロックR(205)との相関を算出することにより、高解像化の精度を判定する。図6では、左側に対象画像を、右側に高解像化に用いる対応ドメインブロックAを抽出する画像を示しており、ここでは対象画像そのものから対応ドメインブロックAを抽出している。図6中のiは、反復演算の回数を示しており、下に行くほど反復演算が進んでいることを表している。また図6では、簡単のため、m=1として説明しているが、mはこれに限定されるものではない。相関値f(R,A)が高いと誤差の影響は小さく、相関が低いと誤差が蓄積して高解像化の精度が劣化していると考えられる。 In step S < b > 204, the image processing unit 103 calculates a correlation value f (R m , A n ) in order to determine the accuracy of high resolution. Here, m is a natural number less than n. As described above, high resolution Zoka is performed by replacing the range block R n with the corresponding domain block A n. However, errors may accumulate due to repeated iterative calculations, and the high-resolution image may deviate in the wrong direction from the initial input image. Therefore, as illustrated in FIG. 6, the image processing unit 103 calculates a correlation between the corresponding domain block A n (207) in the n-th iteration operation and the range block R m (205) of the target image in the m-th iteration. Thus, the accuracy of high resolution is determined. In FIG. 6, the target image is shown on the left side, and the image on which the corresponding domain block A i used for high resolution is extracted on the right side. Here, the corresponding domain block A i is extracted from the target image itself. I in FIG. 6 indicates the number of iterations, and indicates that the iterations are progressing downward. In FIG. 6, for simplicity, m = 1 is described, but m is not limited to this. If the correlation value f (R m , A n ) is high, the influence of the error is small, and if the correlation is low, the error is accumulated and the accuracy of high resolution is deteriorated.

このように本実施例において、画像処理部103(高解像化手段103d)は、対象画像を高解像化するステップを複数回繰り返す反復演算を行う。また高解像化手段103dは、nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた対象画像に基づいて第3の画像の精度を判定する。   As described above, in the present embodiment, the image processing unit 103 (high resolution unit 103d) performs an iterative calculation that repeats the step of high resolution of the target image a plurality of times. Further, the high-resolution means 103d, when n is a natural number of 2 or more and m is a natural number smaller than n, in the nth iteration, the third resolution based on the target image used in the mth iteration The accuracy of the image is determined.

好ましくは、精度の判定(ステップS204)は、m回目の反復演算における対象画像の一部である第1の画像Rと、n回目の反復演算における第1の画像に対応する第3の画像Aとの相関値f(R-,A)に基づいて行われる。より好ましくは、高解像化手段103dは、相関値f(R-,A)が所定値以上である場合、精度が高いと判定する。一方、相関値f(R-,A)が所定値よりも小さい場合、精度が低いと判定する。また好ましくは、高解像化手段103dは、精度が低いと判定された場合、第3の画像および情報(変換情報)を変更して対象画像を高解像化する。 Preferably, the accuracy determination (step S204) includes the first image R m that is a part of the target image in the m-th iteration and the third image corresponding to the first image in the n-th iteration. the correlation value f (R- m, a n) and a n is performed based on. More preferably, the high resolution unit 103d determines that the accuracy is high when the correlation value f (R− m , A n ) is equal to or greater than a predetermined value. On the other hand, if the correlation value f (R- m, A n) is smaller than a predetermined value, it is determined that less accurate. In addition, preferably, when it is determined that the accuracy is low, the high resolution unit 103d changes the third image and information (conversion information) to increase the resolution of the target image.

続いてステップS205において、画像処理部103は、相関値f(R,A)が既定の条件(所定の条件)に反するか否かを判定する。ここで既定の条件とは、高解像化の精度が保たれている条件である。条件に反しない、すなわち精度が保たれていると判定された場合、ステップS210へ進む。一方、条件に反すると判定された場合、ステップS206へ進む。 Subsequently, in step S205, the image processing unit 103 determines whether or not the correlation value f (R m , A n ) violates a predetermined condition (predetermined condition). Here, the predetermined condition is a condition in which high resolution accuracy is maintained. If it is determined that the condition is not violated, that is, the accuracy is maintained, the process proceeds to step S210. On the other hand, if it is determined that the condition is not met, the process proceeds to step S206.

ステップS206において、画像処理部103は、新たにドメインブロックDを取得する。ステップS205で高解像化の精度が悪いと判定されているため、対応ドメインブロックAを更新して精度を回復させる。例えば図7に示されるように、n回目の反復演算で新たなドメインブロックD(208)を取得する。また、新たな対応ドメインブロックAの探索を行わず、精度が悪いと判定された領域に関しては、それ以上誤差が大きくならないように反復演算を行わないようにするだけでもよい。ただし、高解像化の精度を向上させるには、対応ドメインブロックAの探索を行うほうが好ましい。また、ドメインブロックDは、対象画像とは異なる画像から抽出してもよい。 In step S206, the image processing unit 103 obtains the new domain blocks D n. Since it is determined in step S205 that the accuracy of the high resolution is poor, the corresponding domain block An is updated to restore the accuracy. For example, as shown in FIG. 7, a new domain block D n (208) is acquired by the nth iteration. Further, without performing the search for new correspondence domain block A n, with respect to the region determined as a poor precision may only more error so as not to perform iterative operations so as not to increase. However, in order to improve the accuracy of high-resolution, better to search for the corresponding domain block A n are preferred. Further, the domain block D n may be extracted from an image different from the target image.

続いてステップS207において、画像処理部103は、相関値f(R,D)および相関値f(R,D)を算出する。この際、必要に応じてステップS104と同様に、画像処理部103は相関算出用ドメインブロックを生成する。相関値の算出は、例えば図7に示されるように、新たなドメインブロックD(208)と、レンジブロックR(206)およびレンジブロックR(205)(図7ではm=1)のそれぞれとの相関を求める。2つの相関値を算出することにより、現在(n回目の反復演算)と誤差蓄積前(m回目の反復演算)におけるそれぞれのレンジブロックR、Rに近似した構造(相似な形状)を有するドメインブロックDを見つけることができる。これにより、誤差により発生した初期画像(入力画像)からの乖離を補正することができる。なお、相関値の算出には、変換情報の取得で用いた相関関数とは異なる相関関数を用いてもよい。 Subsequently, in step S207, the image processing unit 103 calculates a correlation value f (R n , D n ) and a correlation value f (R m , D n ). At this time, the image processing unit 103 generates a domain block for correlation calculation as necessary, similarly to step S104. For example, as shown in FIG. 7, the correlation value is calculated for the new domain block D n (208), the range block R n (206), and the range block R 1 (205) (m = 1 in FIG. 7). Find the correlation with each. By calculating two correlation values, it has a structure (similar shape) approximated to each of the range blocks R n and R m at the present time (nth iteration) and before error accumulation (mth iteration). Domain block D n can be found. Thereby, the deviation from the initial image (input image) caused by the error can be corrected. In calculating the correlation value, a correlation function different from the correlation function used for acquiring the conversion information may be used.

続いてステップS208において、画像処理部103は、相関値f(R,D)および相関値f(R,D)が既定の条件を満たすか否かを判定する。ここで既定の条件とは、高解像化の精度が保たれている条件である。相関値の評価では、例えば、相関値f(R,D)および相関値f(R,D)の各々にしきい値を設ける方法や、両者の加重平均、または、線型和をとってしきい値と比較する方法などがある。相関が高いと判定された場合、画像処理部103は、ドメインブロックDを新たな対応ドメインブロックAとしてステップS209へ進む。相関が低いと判定された場合、ステップS206へ戻り、新たなドメインブロックDを取得する。また、ドメインブロックDに新たな変換を施して相関を算出し直してもよい。 In step S208, the image processing unit 103 determines whether the correlation value f (R n , D n ) and the correlation value f (R m , D n ) satisfy a predetermined condition. Here, the predetermined condition is a condition in which high resolution accuracy is maintained. In the evaluation of the correlation value, for example, a method of providing a threshold value for each of the correlation value f (R n , D n ) and the correlation value f (R m , D n ), a weighted average of both, or a linear sum is taken. There is a method of comparing with a threshold value. If it is determined that the correlation is high, the image processing unit 103 sets the domain block D n as a new corresponding domain block An , and proceeds to step S209. If the correlation is determined to be low, the flow returns to step S206, and acquires a new domain block D n. It is also possible to re-calculate the correlation by performing a new conversion as a domain block D n.

続いてステップS209において、画像処理部103は、レンジブロックRの変換情報を、前ステップで取得した新たな対応ドメインブロックAとの相関関係に基づいて更新する。続いてステップS210において、画像処理部103は、レンジブロックRに対応する変換情報を用いて対応ドメインブロックAを取得し、置換による高解像化を行う。例えば相関関数の例1を使用している場合、以下の式(6)で表されるように、変換情報内の変換パラメータを用いて、対応ドメインブロックAを変換した信号ベクトルαで信号ベクトルrを置き換えればよい。 Subsequently, in step S209, the image processing unit 103, a conversion information of the range block R n, it is updated based before correlation with the new corresponding domain block A n acquired in step. Subsequently, in step S210, the image processing unit 103 uses the conversion information corresponding to the range block R n to obtain the corresponding domain block A n, perform high-resolution by substitution. For example, if you are using the Example 1 correlation function, as represented by the following formula (6), using the conversion parameters in the conversion information, corresponding domain block A n signals at the converted signal vector alpha n it may be replaced by a vector r n.

式(6)において、rとaは、それぞれ、n回目の反復演算におけるレンジブロックRと対応ドメインブロックAの信号ベクトルである。rn,aveとan,aveは、それぞれ、信号ベクトルrとaの各成分の平均値である。または、置換処理の代わりに、対応ドメインブロックAを参考にして、学習型超解像などの手法を用い、レンジブロックRの高解像化を行ってもよい。 In the formula (6), r n and a n are each signal vector corresponding domain block A n the range block R n in the n th iteration operation. r n, ave and a n, ave are respectively the average values of each component of the signal vector r n and a n. Alternatively, instead of the replacement process, and the corresponding domain block A n send using techniques such as learning type super-resolution, it may be carried out with high resolution of the range block R n.

続いてステップS211において、画像処理部103は、対象画像の既定の領域内(所定の領域内)で高解像化処理が終了したか否かを判定する。既定領域は対象画像の全域または一部の領域のいずれでもよい。既定の領域内で高解像化処理が終了している場合、ステップS212へ進む。一方、高解像化処理が終了していない場合、ステップS202へ戻り、画像処理部103は新たなレンジブロックRを抽出する。 Subsequently, in step S211, the image processing unit 103 determines whether or not the high resolution process has been completed within a predetermined area (within a predetermined area) of the target image. The predetermined area may be the entire area of the target image or a partial area. If the high resolution processing has been completed within the predetermined area, the process proceeds to step S212. On the other hand, if the high resolution processing is not finished, the process returns to step S202, the image processing unit 103 extracts the new range block R n.

続いてステップS212において、画像処理部103は、反復演算の終了条件を満たしたか否かを判定する。終了条件の例としては、反復演算の回数が既定の回数(所定の回数)に到達したか否か、または、n回目とn−1回目の演算における差分が所定の値よりも小さくなったか否かなどである。終了条件を満たした場合、画像処理部103は処理を終了して高解像画像(出力画像)を出力する。一方、終了条件を満たしていない場合、ステップS213へ進む。ステップS213において、画像処理部103は、高解像画像を新たな対象画像に置き換える。その後、ステップS201へ戻り、再び高解像化を行う。   Subsequently, in step S212, the image processing unit 103 determines whether or not an iterative calculation end condition is satisfied. As an example of the end condition, whether or not the number of iterations has reached a predetermined number (predetermined number), or whether or not the difference between the nth and n−1th computations is smaller than a predetermined value. And so on. When the end condition is satisfied, the image processing unit 103 ends the processing and outputs a high resolution image (output image). On the other hand, if the termination condition is not satisfied, the process proceeds to step S213. In step S213, the image processing unit 103 replaces the high resolution image with a new target image. After that, the process returns to step S201, and high resolution is performed again.

このように本実施例において、画像処理部103(高解像化手段103d)は、対応ドメインブロック(第3の画像)および情報(変換情報)を用いて対象画像を高解像化する(図4のステップS201〜S213)。また、対象画像を高解像化するステップは、第3の画像の精度に応じて処理を切り替えるステップ(ステップS205)を含む。以上のような処理により、フラクタル符号化を利用した高解像化を高精度に行うことができる。   As described above, in this embodiment, the image processing unit 103 (high resolution unit 103d) uses the corresponding domain block (third image) and information (conversion information) to increase the resolution of the target image (FIG. 4 steps S201 to S213). Further, the step of increasing the resolution of the target image includes a step of switching processing according to the accuracy of the third image (step S205). Through the processing as described above, high resolution using fractal coding can be performed with high accuracy.

次に、本実施例の効果を高めるための好ましい条件に関して説明する。図4のステップS208の判定では、相関値f(R,D)の寄与がf(R,D)より大きくなることが好ましい。m回目の反復演算におけるレンジブロックRに、より近くなるように対応ドメインブロックAを探索すると、誤差の影響は減少するものの、高解像化の効果まで減退してしまう可能性があるためである。高解像化と演算誤差の低減を同時に図るには、判定に対する相関値f(R,D)の優先性が、f(R,D)と同等以上であることが好ましい。例えば、相関値を2つの値の加重平均で判定する場合、相関値f(R,D)の重みが相関値f(R,D)の重み以上となるように設定する。また、2つの相関値のそれぞれにしきい値を設定する場合、相関値f(R,D)のしきい値が相関値f(R,D)のしきい値以上に厳しくなるように、すなわち、より相似な構造(形状)でないと判定を満たさないように設定するとよい。 Next, preferable conditions for enhancing the effect of the present embodiment will be described. The determination in step S208 in FIG. 4, the correlation value f (R n, D n) contribution f (R m, D n) that is preferably greater than. When the corresponding domain block An is searched so as to be closer to the range block R m in the m-th iterative calculation, although the influence of the error is reduced, there is a possibility that the effect of high resolution may be reduced. It is. In order to achieve high resolution and reduction of calculation error at the same time, it is preferable that the priority of the correlation value f (R n , D n ) for determination is equal to or higher than f (R m , D n ). For example, when the correlation value is determined by a weighted average of two values, the weight of the correlation value f (R n , D n ) is set to be greater than or equal to the weight of the correlation value f (R m , D n ). Further, when a threshold value is set for each of the two correlation values, the threshold value of the correlation value f (R n , D n ) becomes more severe than the threshold value of the correlation value f (R m , D n ). In other words, it may be set so that the determination is not satisfied unless the structure (shape) is more similar.

また好ましくは、高解像化の精度評価(ステップS205)に用いられるRの自然数mは、評価する際の反復演算回数(自然数n)の半分以下であるように設定する。これは、mがnに近すぎると、m回目の反復演算の段階で既に誤差が蓄積している可能性があるためである。mを反復演算の早期な段階に設定することにより、より初期の入力画像から誤差の少ない評価が可能となる。 Preferably, the natural number m of R m used for the accuracy evaluation of high resolution (step S205) is set to be equal to or less than half of the number of repetitive operations (natural number n) at the time of evaluation. This is because if m is too close to n, errors may have already accumulated at the m-th iteration. By setting m at an early stage of the iterative calculation, evaluation with less error can be performed from an earlier input image.

より好ましくは、自然数mを1に設定することにより、さらに初期の入力画像から誤差の少ない評価が可能となる。加えて、高解像化の精度評価は、2回目以降の反復演算全てにおいて行われることが好ましい。これにより、高解像化の際に逐次、誤差の評価が行われるため、高解像化と演算誤差の抑制をバランスよく行うことができる。   More preferably, by setting the natural number m to 1, evaluation with less error can be made from the initial input image. In addition, it is preferable that the accuracy evaluation for high resolution is performed in all the second and subsequent iterations. As a result, errors are sequentially evaluated at the time of high resolution, so that high resolution and suppression of calculation errors can be performed in a balanced manner.

また本実施例において、変換情報の取得の後、高解像化を繰り返しているが、高解像化を反復する際に毎回変換情報の取得を行ってもよい。この際においても、レンジブロックRに対応する対応ドメインブロックAの探索に、相関値f(R,D)を用いることが好ましい。ただし、反復演算の度に全ての変換情報取得をやり直すと計算時間がかかるため、本実施例のような処理構成が好ましい。 In this embodiment, after obtaining conversion information, high resolution is repeated. However, conversion information may be obtained every time high resolution is repeated. Also in this case, the search for the corresponding domain block A n corresponding to the range block R n, the correlation value f (R m, D n) is preferably used. However, since it takes a calculation time to re-acquire all conversion information every time iterative calculation is performed, the processing configuration as in this embodiment is preferable.

以上のような構成により、本実施例によれば、フラクタル符号化を利用した高解像化を高精度に行うことが可能な撮像装置および画像処理装置を提供することができる。   With the configuration as described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an imaging apparatus and an image processing apparatus that can perform high resolution using fractal coding with high accuracy.

次に、図8および図9を参照して、本発明の実施例2における画像処理システムについて説明する。図8は、本実施例における画像処理システム300のブロック図である。図9は、画像処理システム300の外観図である。本実施例では、撮像装置と画像処理装置が個別に設けられており、それらを接続することにより画像の高解像化を行うことが可能となる。   Next, an image processing system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a block diagram of the image processing system 300 in the present embodiment. FIG. 9 is an external view of the image processing system 300. In this embodiment, the imaging device and the image processing device are provided separately, and it is possible to increase the resolution of the image by connecting them.

撮像装置301により取得された入力画像(撮影画像)は、通信部303を介して、画像処理装置302へ入力される。記憶部304は、入力画像(撮影画像)と入力画像の取得時における撮影条件情報(撮影時の焦点距離、絞り値、フォーカス位置など)を記憶する。画像高解像化部305は、高解像化処理を行う。画像高解像化部305により高解像度化された画像(高解像画像)は、通信部303を介して、表示装置306、記録媒体307、出力装置308のいずれか、または複数に出力される。表示装置306は、例えば液晶ディスプレイやプロジェクタなどである。ユーザは、表示装置306を介して、処理途中の画像を確認しながら作業を行うことができる。記録媒体307は、例えば半導体メモリ、ハードディスク、ネットワーク上のサーバーなどである。出力装置308は、プリンタなどである。画像処理装置302は、必要に応じて、現像処理やその他の画像処理を行う機能を有してもよい。   An input image (captured image) acquired by the imaging device 301 is input to the image processing device 302 via the communication unit 303. The storage unit 304 stores an input image (captured image) and shooting condition information at the time of acquisition of the input image (focal length, aperture value, focus position, etc. at the time of shooting). The image high resolution unit 305 performs high resolution processing. The image (high resolution image) whose resolution has been increased by the image resolution increasing unit 305 is output to one or more of the display device 306, the recording medium 307, and the output device 308 via the communication unit 303. . The display device 306 is, for example, a liquid crystal display or a projector. The user can perform work while confirming an image being processed via the display device 306. The recording medium 307 is, for example, a semiconductor memory, a hard disk, a network server, or the like. The output device 308 is a printer or the like. The image processing apparatus 302 may have a function of performing development processing and other image processing as necessary.

また、本実施例の画像処理方法を画像処理装置302(コンピュータ)に実行させる画像処理プログラム(画像処理ソフトウエア)を記憶しているCD−ROMなどの記憶媒体309を用いてもよい。この場合、画像処理プログラムを画像処理装置302(コンピュータ)にインストールすることにより、画像処理装置302は画像処理プログラムを読み出して画像処理方法を実行可能になる。   Further, a storage medium 309 such as a CD-ROM storing an image processing program (image processing software) that causes the image processing apparatus 302 (computer) to execute the image processing method of this embodiment may be used. In this case, by installing the image processing program in the image processing apparatus 302 (computer), the image processing apparatus 302 can read the image processing program and execute the image processing method.

本実施例における画像高解像化部305の処理フロー(画像処理方法)は、図3および図4に示されるとおりである。本実施例において、図3および図4の各ステップは、画像高解像化部305(図1の画像処理部103と同様の構成を有する)により実行される。なお、以下の説明では、実施例1と同様の部分についての説明は省略する。   The processing flow (image processing method) of the image resolution increasing unit 305 in the present embodiment is as shown in FIGS. In the present embodiment, each step of FIGS. 3 and 4 is executed by the image high resolution unit 305 (having the same configuration as the image processing unit 103 of FIG. 1). In the following description, description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

図3のステップS101において、画像処理装置302は、撮像装置301で撮影した入力画像(撮影画像)を取得する。高解像化がボケ補正である場合、ステップS104およびステップS207において、画像処理装置302は撮像装置301で発生したボケ情報を取得し、ドメインブロックD、D-に作用させて相関算出用ドメインブロックを生成する。ここでボケ情報とは、収差や回折などのPSF(Point Spread Function)、或いはOTF(Optical Trasfer Function)などである。 In step S <b> 101 of FIG. 3, the image processing apparatus 302 acquires an input image (captured image) captured by the imaging apparatus 301. When the high resolution is blur correction, in step S104 and step S207, the image processing apparatus 302 acquires blur information generated in the imaging apparatus 301 and applies it to the domain blocks D 0 and D- n for correlation calculation. Generate a domain block. Here, the blur information is PSF (Point Spread Function) such as aberration or diffraction, or OTF (Optical Transfer Function).

以上のような構成により、本実施例によれば、フラクタル符号化を利用した高解像化を高精度に行うことが可能な画像処理システム、画像処理プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。   With the above configuration, according to the present embodiment, it is possible to provide an image processing system, an image processing program, and a storage medium that can perform high resolution using fractal coding with high accuracy. it can.

次に、図10および図11を参照して、本発明の実施例3における撮像システムについて説明する。図10は、本実施例における撮像システム400のブロック図である。図11は、撮像システム400の外観図である。本実施例では、撮像装置と画像処理装置とは無線で接続されており、撮像装置からの画像は画像処理装置へ転送され、画像処理装置が高解像化を行う。   Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the imaging system in Example 3 of this invention is demonstrated. FIG. 10 is a block diagram of the imaging system 400 in the present embodiment. FIG. 11 is an external view of the imaging system 400. In this embodiment, the imaging device and the image processing device are connected wirelessly, and an image from the imaging device is transferred to the image processing device, and the image processing device performs high resolution.

サーバー403は、通信部404を有し、ネットワーク402を介して撮像装置401と接続されている。撮像装置401により撮影が行われると、入力画像(撮影画像)が自動的または手動でサーバー403へ入力される。そして記憶部405は、入力画像と撮影条件情報を記憶する。その後、画像処理部406は、入力画像(撮影画像)に対して高解像化処理(画像処理方法)を行い、出力画像(高解像画像)を生成する。出力画像は、撮像装置401へ出力されるか、または、記憶部405に記憶される。   The server 403 includes a communication unit 404 and is connected to the imaging device 401 via the network 402. When shooting is performed by the imaging device 401, an input image (captured image) is input to the server 403 automatically or manually. The storage unit 405 stores an input image and shooting condition information. Thereafter, the image processing unit 406 performs high resolution processing (image processing method) on the input image (captured image) to generate an output image (high resolution image). The output image is output to the imaging device 401 or stored in the storage unit 405.

図12は、本実施例における撮像装置401(結像光学系)の構成図である。図12に示されるように、撮像装置401は多眼構成であり、4種類の結像光学系が4つずつ配列されている。結像光学系は種類ごとに互いに異なる焦点距離を有する。結像光学系410a〜410dは広角レンズ、結像光学系420a〜420dは標準レンズ、結像光学系430a〜430dは中望遠レンズ、結像光学系440a〜440dは望遠レンズである。ただし、結像光学系の種類、数、または配置は、これに限定されるものではない。また、各結像光学系に対応する撮像素子は、それぞれ互いに画素数が異なっていてもよい。   FIG. 12 is a configuration diagram of the imaging apparatus 401 (imaging optical system) in the present embodiment. As shown in FIG. 12, the imaging device 401 has a multi-eye configuration, and four types of imaging optical systems are arranged four by four. The imaging optical systems have different focal lengths for each type. The imaging optical systems 410a to 410d are wide-angle lenses, the imaging optical systems 420a to 420d are standard lenses, the imaging optical systems 430a to 430d are medium telephoto lenses, and the imaging optical systems 440a to 440d are telephoto lenses. However, the type, number, or arrangement of the imaging optical system is not limited to this. In addition, the imaging elements corresponding to the respective imaging optical systems may have different numbers of pixels.

本実施例における画像処理部406の処理フロー(画像処理方法)は、図3および図4に示されるとおりである。本実施例において、図3および図4の各ステップは、画像処理部406(図1の画像処理部103と同様の構成を有する)により実行される。なお、以下の説明では、実施例1と同様の部分についての説明は省略する。   The processing flow (image processing method) of the image processing unit 406 in the present embodiment is as shown in FIGS. In this embodiment, each step in FIGS. 3 and 4 is executed by the image processing unit 406 (having the same configuration as the image processing unit 103 in FIG. 1). In the following description, description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

図3のステップS101において、画像処理部406(画像処理装置)は、撮像装置401で撮影された画像のうち、1つの結像光学系に対応する画像を入力画像(撮影画像)として取得する。ただし、入力画像を変えながら図3および図4の処理を繰り返し、撮像装置401の撮影画像の全てに対して高解像化を行ってもよい。   In step S101 in FIG. 3, the image processing unit 406 (image processing apparatus) acquires an image corresponding to one imaging optical system as an input image (captured image) among images captured by the imaging apparatus 401. However, the processing of FIGS. 3 and 4 may be repeated while changing the input image, and high resolution may be performed on all of the captured images of the imaging apparatus 401.

ステップS103において、画像処理部406は、ドメインブロックD-を取得する。この際、画像処理部406は、入力画像からだけでなく、撮像装置401の他の結像光学系で得られた画像からもドメインブロックDを抽出する。撮像装置401の結像光学系には、それぞれ、視点および画角の相違があるが、全て共通の被写体を撮像している。このため、それらの画像からドメインブロックD-を抽出することにより、高解像化の効果をより高めることができる。 In step S103, the image processing unit 406 acquires the domain block D 0- . At this time, the image processing unit 406 extracts the domain block D 0 not only from the input image but also from an image obtained by another imaging optical system of the imaging device 401. The imaging optical systems of the imaging device 401 each have a different viewpoint and angle of view, but all image a common subject. For this reason, by extracting the domain block D 0 − from these images, the effect of high resolution can be further enhanced.

特に、入力画像が広角レンズである結像光学系410a〜410dを介して得られた場合、より望遠側の結像光学系の撮影画像からドメインブロックD-を抽出することにより、より高い高解像化効果が得られる。これは、望遠側は撮影倍率が大きく、より細かい構造を含む画像が取得されているためである。以上の説明は、ステップS206に関しても同様である。
以上のような構成により、本実施例によれば、フラクタル符号化を利用した高解像化を高精度に行うことが可能な撮像システムを提供することができる。
In particular, when the input image is obtained through the imaging optical systems 410a to 410d that are wide-angle lenses, by extracting the domain block D 0 − from the captured image of the imaging optical system on the telephoto side, a higher height can be obtained. A resolution effect is obtained. This is because the telephoto side has a large photographing magnification and an image including a finer structure is acquired. The above description is the same for step S206.
With the configuration as described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an imaging system capable of performing high resolution using fractal coding with high accuracy.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

103 画像処理部
103a 画像抽出手段
103b 画像選択手段
103c 情報取得手段
103d 高解像化手段
103e 相関値算出手段
103 image processing unit 103a image extraction unit 103b image selection unit 103c information acquisition unit 103d high resolution unit 103e correlation value calculation unit

Claims (16)

撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出するステップと、
前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出するステップと、
前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択するステップと、
前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得するステップと、
前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化するステップと、を有し、
前記対象画像を高解像化するステップは、前記第3の画像の精度に応じて処理を切り替えるステップを含み、
前記対象画像を高解像化するステップを複数回繰り返す反復演算を行い、
nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する、ことを特徴とする画像処理方法。
Extracting a first image that is part of the target image based on the captured image;
Calculating a correlation value between the first image and each of the plurality of second images;
Selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value;
Obtaining information indicating a correlation between the first image and the third image;
Resolving the target image using the third image and the information, and
The step of increasing the resolution of the target image includes a step of switching processing according to the accuracy of the third image,
Performing an iterative operation to repeat the step of increasing the resolution of the target image a plurality of times,
When n is a natural number of 2 or more and m is a natural number smaller than n, the accuracy of the third image is determined based on the target image used in the m-th iteration in the n-th iteration. An image processing method characterized by that.
前記精度の判定は、m回目の反復演算における前記対象画像の一部である前記第1の画像Rと、n回目の反復演算における前記第1の画像に対応する前記第3の画像Aとの相関値f(R-,A)に基づいて行われることを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 Determination of the accuracy, said first image R m which is a part of the target image in the iterative calculation of the m-th, the third image A n corresponding to the first image in the n-th iteration calculation The image processing method according to claim 1, wherein the image processing method is performed based on a correlation value f (R m , A n ). 前記精度が低いと判定された場合、前記第3の画像および前記情報を変更して前記対象画像を高解像化することを特徴とする請求項2に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 2, wherein when the accuracy is determined to be low, the third image and the information are changed to increase the resolution of the target image. i回目の反復演算における対象画像のレンジブロックをRとするとき、前記精度の判定にて該精度が低いと判定された場合、レンジブロックRを用いてレンジブロックRに対応する変換情報を更新することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理方法。 When the range block of the target image in the i-th iterative calculation is R i , when it is determined that the accuracy is low in the accuracy determination, the conversion information corresponding to the range block R n using the range block R m The image processing method according to claim 1, wherein the image processing method is updated. i回目の反復演算におけるドメインブロックをDとするとき、前記変換情報の更新を、相関値f(R,D)および相関値f(R,D)を算出して前記変換情報を更新することを特徴とする請求項4に記載の画像処理方法。 When the domain block in the i-th iterative operation is D i , the conversion information is updated by calculating the correlation value f (R n , D n ) and the correlation value f (R m , D n ). The image processing method according to claim 4, wherein the image processing method is updated. 前記変換情報の更新への寄与は、前記相関値f(R,D)のほうが前記相関値f(R,D)よりも大きいことを特徴とする請求項5に記載の画像処理方法。 The image processing according to claim 5, wherein the contribution to the update of the conversion information is that the correlation value f (R n , D n ) is greater than the correlation value f (R m , D n ). Method. 前記mは、前記nの半分以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 1, wherein the m is equal to or less than half of the n. 前記mは、1であることを特徴とする請求項7に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 7, wherein the m is 1. 前記複数の第2の画像のそれぞれの画素数は、前記第1の画像の画素数よりも多いことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理方法。   9. The image processing method according to claim 1, wherein the number of pixels of each of the plurality of second images is greater than the number of pixels of the first image. 前記複数の第2の画像はそれぞれ、前記撮影画像に基づく前記対象画像の一部であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 1, wherein each of the plurality of second images is a part of the target image based on the captured image. 前記第3の画像は、前記第1の画像と相似な構造を含む画像であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 1, wherein the third image is an image including a structure similar to the first image. 前記精度の判定は、2回目以降の反復演算の全てに対して行われることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像処理方法。   The image processing method according to claim 1, wherein the determination of the accuracy is performed for all of the second and subsequent iterations. 撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出する画像抽出手段と、
前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択する画像選択手段と、
前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得する情報取得手段と、
前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化する高解像化手段と、を有し、
前記高解像化手段は、
前記対象画像の高解像化の精度に応じて高解像化処理を行い、
前記対象画像の高解像化を複数回繰り返す反復演算を行うように構成されており、
nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する、ことを特徴とする画像処理装置。
Image extracting means for extracting a first image that is a part of the target image based on the captured image;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value between each of the first image and the plurality of second images;
Image selecting means for selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value;
Information acquisition means for acquiring information indicating a correlation between the first image and the third image;
High-resolution means for increasing the resolution of the target image using the third image and the information,
The high resolution means includes:
Perform high resolution processing according to the accuracy of high resolution of the target image,
It is configured to perform an iterative calculation that repeats the resolution of the target image a plurality of times,
When n is a natural number of 2 or more and m is a natural number smaller than n, the accuracy of the third image is determined based on the target image used in the m-th iteration in the n-th iteration. An image processing apparatus characterized by that.
光学像を光電変換して撮影画像を出力する撮像素子と、
前記撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出する画像抽出手段と、
前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択する画像選択手段と、
前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得する情報取得手段と、
前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化する高解像化手段と、を有し、
前記高解像化手段は、
前記対象画像の高解像化の精度に応じて高解像化処理を行い、
前記対象画像の高解像化を複数回繰り返す反復演算を行うように構成されており、
nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する、ことを特徴とする撮像装置。
An image sensor that photoelectrically converts an optical image and outputs a captured image;
Image extracting means for extracting a first image that is a part of a target image based on the captured image;
Correlation value calculating means for calculating a correlation value between each of the first image and the plurality of second images;
Image selecting means for selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value;
Information acquisition means for acquiring information indicating a correlation between the first image and the third image;
High-resolution means for increasing the resolution of the target image using the third image and the information,
The high resolution means includes:
Perform high resolution processing according to the accuracy of high resolution of the target image,
It is configured to perform an iterative calculation that repeats the resolution of the target image a plurality of times,
When n is a natural number of 2 or more and m is a natural number smaller than n, the accuracy of the third image is determined based on the target image used in the m-th iteration in the n-th iteration. An imaging apparatus characterized by that.
撮影画像に基づく対象画像の一部である第1の画像を抽出するステップと、
前記第1の画像と複数の第2の画像のそれぞれとの相関値を算出するステップと、
前記相関値に基づいて、前記複数の第2の画像から前記第1の画像に対応する第3の画像を選択するステップと、
前記第1の画像と前記第3の画像との相関関係を示す情報を取得するステップと、
前記第3の画像および前記情報を用いて前記対象画像を高解像化するステップと、をコンピュータに実行させるように構成された画像処理プログラムであって、
前記対象画像を高解像化するステップは、前記第3の画像の精度に応じて処理を切り替えるステップを含み、
前記対象画像を高解像化するステップを複数回繰り返す反復演算を行い、
nを2以上の自然数、mをnより小さい自然数とする場合、n回目の反復演算において、m回目の反復演算にて用いられた前記対象画像に基づいて前記第3の画像の精度を判定する、ことを特徴とする画像処理プログラム。
Extracting a first image that is part of the target image based on the captured image;
Calculating a correlation value between the first image and each of the plurality of second images;
Selecting a third image corresponding to the first image from the plurality of second images based on the correlation value;
Obtaining information indicating a correlation between the first image and the third image;
An image processing program configured to cause a computer to execute the step of increasing the resolution of the target image using the third image and the information,
The step of increasing the resolution of the target image includes a step of switching processing according to the accuracy of the third image,
Performing an iterative operation to repeat the step of increasing the resolution of the target image a plurality of times,
When n is a natural number of 2 or more and m is a natural number smaller than n, the accuracy of the third image is determined based on the target image used in the m-th iteration in the n-th iteration. An image processing program characterized by that.
請求項15に記載の画像処理プログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。   A storage medium storing the image processing program according to claim 15.
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