JP4453976B2 - 画像生成装置、画像データ列生成システム、及び画像伝送システム - Google Patents
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Description
2つの画像データ列を周波数領域で統合することにより、高解像度かつ高フレームレートの画像データ列を得ている。このため、ハードウェア実装が容易で、かつ高速に処理を実行することができる。よって、低コストで画像生成装置を提供することができる。
前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第1の動領域抽出手段と、前記第2の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第2の動領域抽出手段と、抽出された前記第1の画像データの動領域に基づいて、前記第1の画像データ列の動領域に対する平面射影変換行列を推定する平面射影変換行列推定手段とを備え、前記動き情報推定手段は、前記第2の画像データ列の動領域に対して、前記平面射影変換行列を用いた演算を施し、前記第2の画像データ列には含まれないフレームの動領域を生成し、前記画像データ生成手段は、前記動き情報推定手段で推定された動領域と、前記第2の動領域抽出手段で前記第2の画像データ列より抽出された前記背景領域とを重ねあわせるようにしてもよい。
前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第1の動領域抽出手段と、前記第2の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第2の動領域抽出手段と、抽出された前記第1の画像データの動領域に基づいて、前記第1の画像データ列の動領域に対する平面射影変換行列を推定する平面射影変換行列推定手段とを備え、前記動き情報推定手段は、前記第2の画像データ列の動領域に対して、前記平面射影変換行列を用いた演算を施し、前記第2の画像データ列には含まれないフレームの動領域を生成し、前記画像データ生成手段は、前記動き情報推定手段で推定された動領域と、前記第2の動領域抽出手段で前記第2の画像データ列より抽出された前記背景領域とを重ねあわせるようにしてもよい。
このシステムでは、ユーザにより指定された領域内についてのみ、画像データが配信される。このため、通信容量を結果的には少なくすることができる。そのような容量が削減されたデータを前述の画像生成装置と同様の構成を用いて処理することで高解像度かつ高フレームレートの画像データ列を生成している。よって、小さな通信容量で前述した効果が発揮される。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態1に係る画像処理システムについて説明する。
[画像処理システムの構成]
図1は、本実施の形態に係る画像処理システムの構成を示す機能ブロック図である。画像処理システム20は、高解像度かつ高フレームレートの画像データを生成するためのシステムであり、複合センサカメラ22と、配信サーバ24と、クライアント装置26とを備えている。
[複合センサカメラの構成]
図2は、複合センサカメラ22の内部構成を示す図である。複合センサカメラ22は、同一視野を有する2種類の画像データを取り込むためのカメラであり、プリズムやハーフミラー等の分光素子42と、2枚のレンズ44と、高解像度低フレームレートカメラ28と、低解像度高フレームレートカメラ30とを備えている。
[高解像度画像生成処理]
次に、複合センサカメラ22で撮像され、配信サーバ24により配信される高解像度画像データおよび低解像度画像データを用いて高解像度かつ高フレームレートの画像データを生成する処理について説明する。この処理は、図1に示したクライアント装置26の高解像度画像生成処理部38において実行される。
ただし、G*(u,v)はG(u,v)の複素共役を表す。
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2に係る画像処理システムについて説明する。実施の形態2に係る画像処理システムは、クライアント装置26の高解像度画像生成処理部38での内部処理が異なるのみで、その他の構成は実施の形態1と同様である。以下では、高解像度画像生成処理部38が実行する高解像度画像生成処理について説明する。本実施の形態では、平面射影変換(ホモグラフィ)を用いて高解像度画像の生成を行なう。
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3に係る画像処理システムについて説明する。実施の形態3に係る画像処理システムは、クライアント装置26の高解像度画像生成処理部38での内部処理が異なるのみで、その他の構成は実施の形態1と同様である。以下では、高解像度画像生成処理部38が実行する高解像度画像生成処理について説明する。本実施の形態では、モーフィングを用いて高解像度画像の生成を行なう。
[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4に係る画像伝送(画像処理)システムについて説明する。実施の形態4に係る画像伝送システムは、実施の形態1で説明した画像処理システムと同様、全く同一の視野を持つ2種類の動画像(高解像度・低フレームレート動画像、低解像度・高フレームレート動画像)から、画像処理によって高解像度・高フレームレート動画像を生成する画像伝送システムである。
[複合センサカメラ]
この画像処理システムが備える複合センサカメラは、図2に示すように高解像度・低フレームレートの動画像を撮影できる高解像度CCD28と、低解像度・高フレームレートの動画像を撮影できる低解像度CCD30の2つのCCDセンサを有する。カメラに入射した光はプリズム42によって分割され、高解像度CCD28と低解像度CCD30に到達する。本実施の形態では、説明の便宜のため、この複合センサカメラについて以下の2つの仮定を設ける。
(仮定1)複合センサカメラの2つのCCDから得られる画像は、解像度は異なるが同一の視野を持つとする。厳密には、図17のようなサンプル点の位置関係を仮定する(ただし、図17は画像サイズ比2:1の場合を示す)。
(仮定2)複合センサカメラは、2つのCCDの外部同期を取ることができる。つまり、カメラ外部からパルスを入力することにより、図18に示されるような、時間的なずれのない高解像度画像と低解像度画像の組が得られるとする。なお、以降このようなフレームのことをキーフレームと呼ぶこととする。
[高解像度動画像の生成]
本画像処理システムでは複合センサカメラから得られた動画像をインターネット配信することを想定している。動画像のもつデータ量は非常に大きいため、通常は動画像をインターネット配信する場合に符号化するが、各フレームは符号化処理の過程で何らかの周波数変換により周波数領域へ移される。したがって、動画像をインターネット配信するという前提の下では、高解像度画像の生成処理を画像空間領域と周波数領域の両方で行うことが可能である。
[位相相関法による動き推定]
連続する2つのフレームIk、Ik+1の間で単純な並進移動(dx、dy)が生じていると仮定する。すなわち
前処理部は、まず、画像を24×24画素のブロックに分割する(図20(a)の破線)。次に、24×24ブロックを縦に2つ、横に2つ並べた48×48ブロックを取る(図20(a)の灰色のブロック)。これにより、例えば図20(a)の点Pを含むような48×48ブロックは4つとなり、これらのブロックの少なくとも1つで点Pの動きが検出できる。その後、ブロックの境界で連続になるようにするため、48×48ブロックを64×64ブロックに拡張する(図20(b))。以降の処理はすべてこの64×64ブロックごとに行う。そして、ブロックを拡張した部分に対して、ブロックの周囲で白と黒の中間色(mid-grey)になるようなぼかし処理を施す。ぼかし処理は次のように行う。ぼかしの重み関数を
正規化相互パワースペクトルの計算部は、2つの画像の対応する位置の64×64ブロック同士で正規化相互パワースペクトルΦk,k+1(式(4))を計算する。
ブロックマッチング部は、画像の各画素に対して動きベクトルvを割り当てる。動きベクトルの候補リストVの各要素について、動きベクトルを求めたい画素を中心とした3×3ブロックによるブロックマッチングを行う。Vの要素の中で輝度値の絶対値差分が最も小さいものを、その画素の動きベクトルとする。すなわち、
DCTを用いた高解像度画像生成手法では、生成する高解像度画像の高周波成分と低周波成分を異なる方法によって推定する。
・生成画像の高周波成分は、画像空間上で動き補償を行った高解像度画像のスペクトルをそのまま利用する。シーン中の動きは低解像度画像を用いて推定する。ただし、補償できない部分については低解像度画像から補間する。
・生成画像の低周波成分は、画像空間上で動き補償された高解像度画像のスペクトルに低解像度画像のスペクトルを合成することによって生成する。
[画像生成手順]
本画像伝送システムのDCTを用いた場合の一構成例、及びそこでの高解像度画像生成処理の流れを図22に示す。ただし、2種類の動画像の画像サイズ比を2:1とする。また、以下の処理は、1はY(輝度成分)のみを利用して行い、その他の処理はYCrCbの各成分ごとに行う。
1. 前述した位相相関法により低解像度画像の各画素に対して動きベクトルを求める。
2. 1で求めた動きベクトルを用いて高解像度画像のフレーム間差分を推定する。ただし、動きベクトルが推定できなかった部分は、図17に示される画素の位置関係に基づき、双一次補間法により低解像度画像から画素値を補間する。
3. 高解像度画像とフレーム間差分に対してサイズ16×16のブロックDCTを実行する。また、低解像度画像に対してサイズ8×8のブロックDCTを実行する。
4. 高解像度画像とフレーム間差分のそれぞれのDCTスペクトルをDCT領域で足し合わせることにより、動き補償された高解像度画像のDCTスペクトルを求める。
5. 動き補償された高解像度画像のDCTスペクトルに対し、低解像度画像の対応する位置のDCTスペクトルを合成する。
6. 合成したスペクトルに対してIDCT(逆離散コサイン変換)を実行することにより、高解像度画像を生成する。
[フレーム間差分を用いた動き補償]
動画像をインターネット配信する場合、動き補償処理をクライアントで行うとクライアント側の負担が大きくなる。そこで、フレーム間差分を用いて周波数領域で動き補償を行う。この原理について述べる。
Step 1 高解像度画像の1周期に対応する低解像度画像系列I0、I1、…、IRについて、隣接する低解像度フレーム間で位相相関法による後ろ向き動き推定(ME)を行い、動きベクトルの候補リストV1,0、V2,1、…、VR,R-1を作成する(図23(a))。
Step 2 bk=1、fw=R-1とする。
Step 3 (bk番目の高解像度画像の推定)
1. Step 1で求めた後ろ向きの動きベクトルの候補リストVbk,bk-1を用いて、低解像度画像IbkとIbk-1の間でブロックマッチング(式(15))を行い、低解像度画像Ibkの各画素に対して後ろ向きの動きベクトルを割り当てる。今、bk番目の低解像度画像Ibkの点(x、y)に割り当てられた動きベクトルをv(x、y)=(vx、vy)Tとすると、
(b) ここでγ=fw+1ならば(e)へ進む。そうでなければα=α'、β=β'として(c)へ進む。
、v0 y)Tとおく。前と同様に、式(20)の括弧内の値(絶対値差分)がτより大きければ、動きベクトルの割り当てに失敗したとして終了する。
(e) fw+1番目の高解像度画像〜Ifw+1から、次式によってbk番目の高解像度画像〜Ibkの画素値を求める。
本発明では絶対値差分に関するしきい値を、例えばτ=100とする。
Step 4 ここでbk=fwならば終了する。そうでなければStep 5に進む。
Step 5 (fw番目の高解像度画像の推定)
1. Step 1で求めた後ろ向きの動きベクトルの候補リストVfw+1,fwの各要素の逆ベクトルからなるリストVfw,fw+1=V- fw+1,fwを用いて、低解像度画像IfwとIfw+1の間でブロックマッチング(式(15))を行い、低解像度画像Ifwの各画素に対して前向きの動きベクトルを割り当てる。今、fw番目の低解像度画像Ifwの点(x、y)に割り当てられた動きベクトルをv(x、y)=(vx、vy)Tとすると、
(b) ここでη=bk-1ならば(e)へ進む。そうでなければα=α'、β=β'として(c)へ進む。
(e) bk-1番目の高解像度画像〜Ibk-1から、次式によってfw番目の高解像度画像〜Ifwの画素値を求める。
Step 6 bk=fwになるまでStep 3からStep 5までの処理を繰り返す。
[DCTスペクトル合成]
一般的な画像信号は低周波成分を多くもつという性質がある。つまり、画像のもつ情報の大部分は低周波成分に集中しているということが言える。したがって、動き補償を行った高解像度画像の低周波成分に低解像度画像のスペクトルを合成することによって、生成画像を真の高解像度画像に近づけることができる。
[DWTを用いた高解像度動画像生成]
離散ウェーブレット変換(DWT)は周波数変換の一種で、静止画像符号化の最新の国際標準規格であるJPEG2000にも採用されている。DWTは離散Fourier変換やDCTなどの他の多くの周波数変換とは異なり、周波数領域においても画像空間情報を保持しているという特徴がある。また、一枚の画像に対してDWTを実行すると、異なる解像度を有する階層的な表現が得られる(オクターブ分割)。提案手法では、DWTがもつこれらの特徴を利用する。
[冗長ウェーブレット変換]
DWTとその逆変換はフィルタバンクによって実現することができる。フィルタバンクによる1次元DWTとその逆変換の実現を図25に示す。図25において、fは1次元の入力信号、f'は復元された信号である。h(-k)とg(-k)はそれぞれ分解のローパスフィルタ(LPF)とハイパスフィルタ(HPF)を表す。一方、合成のローパスフィルタ、ハイパスフィルタはh(k)、g(k)である。Lf(j)とHf(j)は入力信号fに対するレベルjの低周波成分、高周波成分を表す。DWT分解を式で表現すると
[画像生成手順]
本画像伝送システムのRDWTを用いた場合の一構成例、及びそこでの高解像度画像生成処理の流れを図27に示す。
1. 位相相関法を用いて低解像度画像の各画素に対して動きベクトルを求める(DCT法と同様)。
2. 高解像度画像に対して、RDWTをレベルαまで繰り返す。ただし、レベルαの低周波成分LL^(α)はこの後の画像生成に使用しないので求める必要はない。
3. 2で求めた動きベクトルを用いて、高解像度画像の高周波成分に対して動き補償を行う(この後で詳細に説明する)。ただし、動きベクトルが推定できなかった部分については、高周波成分に0を代入する。
4. 式(41)、(42)の関係を用い、各高周波成分をダウンサンプリングする。また、レベルαの低周波成分として低解像度画像を適用する。すなわちLL〜Ik (α)=Ikとする。
5. 4の処理により得られるウェーブレット係数に対してDWT合成(逆DWT)を実行し、高解像度画像を生成する。
なお、動画像のネットワーク配信への適用を考慮して、本画像伝送システムでは、上の1と2をサーバ側での処理(図27のサーバ)、3から5をクライアント側での処理(図27のクライアント)とする。
[ウェーブレット領域における動き補償]
DWTを用いる方法での動き補償は、RDWTの分解によって得られる高周波成分すべてに対して同様に実行する。動き補償の大部分の処理は、前述したDCTを用いる方法と類似している。前述と同様に、高解像度画像と低解像度画像の画像サイズ比を2α:1(α∈N)とする。
Step 1 高解像度画像の1周期に対応する低解像度画像系列I0、I1、…、IRについて、隣接する低解像度フレーム間で位相相関法による後ろ向き動き推定(ME)を行い、動きベクトルの候補リストV1,0、V2,1、…、VR,R-1を作成する。
Step 2 bk=1、fw=R-1とする。
Step 3 (bk番目の高解像度画像の高周波成分に対する動き補償)
1. Step 1で求めた後ろ向きの動きベクトルの候補リストVbk,bk-1を用いて、低解像度画像IbkとIbk-1の間でブロックマッチング(式(15))を行い、低解像度画像Ibkの各画素に対して後ろ向きの動きベクトルを割り当てる。今、bk番目の低解像度画像Ibkの点(x、y)に割り当てられた動きベクトルをv(x、y)=(vx、vy)Tとすると、
Step 4 ここでbk=fwならば終了する。そうでなければStep 5に進む。
Step 5 (fw番目の高解像度画像の高周波成分に対する動き補償)
1. Step 1で求めた後ろ向きの動きベクトルの候補リストVfw+1,fwの各要素の逆ベクトルからなるリストVfw,fw+1=V- fw+1,fwを用いて、低解像度画像IfwとIfw+1の間でブロックマッチング(式(15))を行い、低解像度画像Ifwの各画素に対して前向きの動きベクトルを割り当てる。今、fw番目の低解像度画像Ifwの点(x、y)に割り当てられた動きベクトルをv(x、y)=(vx、vy)Tとすると、
Step 6 bk=fwになるまでStep 3からStep 5までの処理を繰り返す。
[評価]
ここまでに説明した画像処理システムによる画像生成の実験方法とその結果を、以下に示す。最初に、画像評価の指標であるPSNRの定義を与える。
[PSNRの定義]
画像サイズがM×N、フレーム数がKである2つの映像信号Ik(x、y)と^Ik(x、y)の間の平均二乗誤差(MSE)は次式で定義される。
[実験結果]
複合センサカメラから得られる2種類の動画像をシミュレートするため、MPEGテストシーケンス(30[fps])を用いて高解像度画像生成実験を行った。図17に示される2種類の動画像の画素の位置関係に基づき、サイズM×Nのテスト画像〜I(x、y)に対して次式に基づいて50%の画像縮小を行い(σ=2)、サイズM/2×N/2の低解像度画像I(x、y)を生成する。
“Football”の58番目のフレームの生成結果を図28と図29に示す。各図において、原画像および低解像度を拡大した画像を共に示してある。同様に、“Foreman”の82番目のフレームの生成結果を図30と図31に、“Flower garden”の28番目のフレームの生成結果を図32と図33に、“Hall monitor”の196番目のフレームの生成結果を図34と図35に示す。
[スペクトル合成の有効性]
提案手法におけるDCTスペクトル合成の有効性を検証するため、テストシーケンス“Foreman”を用いて、DCTスペクトル合成処理を行わずに画像を生成した。“Foreman”の82番目のフレームの生成結果を図42に示す。なお、図42の(a)、(b)は図30の(e)、(f)と同じである。
[まとめ]
本発明では、高解像度CCDと低解像度CCDをもつ複合センサカメラを考え、このカメラから得られる同一視野の2種類の動画像から、高解像度・高フレームレートの動画像を画像処理によって生成する2種類の方法を提案した。1つはDCTを用いる方法、もう1つはDWTを用いる方法である。今回は3種類のウェーブレット関数を使用した。そして、MPEGテストシーケンスを用いたシミュレーション実験と生成画像の数値的評価を各手法について行い、2種類の画像のサイズ比が2:1、フレームレート比が1:6の場合には、真の高解像度画像に近い画像が提案手法によって得られることを確認した。特に、実験に用いた6種類のテストシーケンスのうち4種類で、整数2/6ウェーブレットを使用した場合にPSNRが最高となった。これらの結果から、提案手法のスペクトル合成が高画質化に寄与していることが明らかになった。
22 複合センサカメラ
24 配信サーバ
26 クライアント装置
28 高解像度低フレームレートカメラ
30 低解像度高フレームレートカメラ
38 高解像度画像生成処理部
42 分光素子
44 レンズ
Claims (26)
- フレームレートおよび解像度の異なる同一視野の2つの画像データ列より他の画像データ列を生成する画像データ列生成装置であって、
第1のフレームレートおよび第1の解像度を有する第1の画像データ列から動き情報を抽出する動き情報抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データ列の動き情報に基づいて、前記第1のフレームレート以下の第2のフレームレートおよび前記第1の解像度以上の第2の解像度を有する第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データの動き情報を推定する動き情報推定手段と、
前記動き情報推定手段で推定された動き情報および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、
前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列を入力とし、位相相関法を用いて動き情報を抽出し、
前記動き情報推定手段は、
前記第2の画像データ列に周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する高解像度周波数信号成分抽出手段と、
前記第1の画像データ列の動き情報、前記第1の画像データ列および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列に含まれる画像と含まれない画像との間の差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像に前記周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する差分画像周波数成分抽出手段と、
前記第2の画像データ列の周波数信号成分と前記差分画像の周波数信号成分とに基づいて、動き補償された前記第2の解像度を有する画像データの周波数信号成分を求める動き補償手段とを備え、
前記画像データ生成手段は、
前記第1の画像データ列に前記周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する低解像度周波数信号成分抽出手段と、
前記動き補償された前記第2の解像度を有する画像データの周波数信号成分と、前記第1の画像データ列の周波数信号成分とを合成する合成手段と、
合成された周波数信号成分に対して、前記周波数変換の逆変換を施す逆周波数変換手段とを備える
ことを特徴とする画像生成装置。 - 前記周波数変換は直交変換である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像生成装置。 - 前記直交変換は離散コサイン変換である
ことを特徴とする請求項2に記載の画像生成装置。 - 前記直交変換はウェーブレット変換である
ことを特徴とする請求項2に記載の画像生成装置 - 前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列を入力とし、高速フーリエ変換を利用した位相相関法を用いて動き情報を抽出する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像生成装置。 - フレームレートおよび解像度の異なる同一視野の2つの画像データ列より他の画像データ列を生成する画像データ列生成装置であって、
第1のフレームレートおよび第1の解像度を有する第1の画像データ列から動き情報を抽出する動き情報抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データ列の動き情報に基づいて、前記第1のフレームレート以下の第2のフレームレートおよび前記第1の解像度以上の第2の解像度を有する第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データの動き情報を推定する動き情報推定手段と、
前記動き情報推定手段で推定された動き情報および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、
前記動き情報抽出手段は、
前記第1の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第1の動領域抽出手段と、
前記第2の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第2の動領域抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データの動領域に基づいて、前記第1の画像データ列の動領域に対する平面射影変換行列を推定する平面射影変換行列推定手段とを備え、
前記動き情報推定手段は、前記第2の画像データ列の動領域に対して、前記平面射影変換行列を用いた演算を施し、前記第2の画像データ列には含まれないフレームの動領域を生成し、
前記画像データ生成手段は、前記動き情報推定手段で推定された動領域と、前記第2の動領域抽出手段で前記第2の画像データ列より抽出された前記背景領域とを重ねあわせる
ことを特徴とする画像生成装置。 - フレームレートおよび解像度の異なる同一視野の2つの画像データ列より他の画像データ列を生成する画像データ列生成システムであって、
前記2つの画像データ列のうち一方の画像データ列より得られる動き情報と他方の画像データ列とを配信する配信装置と、
前記配信装置より配信された前記動き情報および前記他方の画像データ列に基づいて、画像データ列を生成する画像データ列生成装置とを備え、
前記配信装置は、
第1のフレームレートで第1の解像度を有する第1の画像データ列と、前記第1のフレームレート以下の第2のフレームレートで前記第1の解像度以上の第2の解像度を有し前記第1の画像データ列と視野が同一である第2の画像データ列とを生成する撮像システムと、
前記撮像システムで撮像された前記第1の画像データ列から動き情報を抽出する動き情報抽出手段と、
前記動き情報抽出手段で抽出された動き情報と、前記撮像システムで撮像された前記第2の画像データ列とを配信する配信手段とを備え、
前記画像データ列生成装置は、
配信された前記第1の画像データ列の動き情報に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データの動き情報を推定する動き情報推定手段と、
前記動き情報推定手段で推定された動き情報および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、
前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列を入力とし、位相相関法を用いて動き情報を抽出し、
前記動き情報推定手段は、
前記第2の画像データ列に周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する高解像度周波数信号成分抽出手段と、
前記第1の画像データ列の動き情報、前記第1の画像データ列および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列に含まれる画像と含まれない画像との間の差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像に前記周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する差分画像周波数成分抽出手段と、
前記第2の画像データ列の周波数信号成分と前記差分画像の周波数信号成分とに基づいて、動き補償された前記第2の解像度を有する画像データの周波数信号成分を求める動き補償手段とを備え、
前記画像データ生成手段は、
前記第1の画像データ列に前記周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する低解像度周波数信号成分抽出手段と、
前記動き補償された前記第2の解像度を有する画像データの周波数信号成分と、前記第1の画像データ列の周波数信号成分とを合成する合成手段と、
合成された周波数信号成分に対して、前記周波数変換の逆変換を施す逆周波数変換手段とを備える
ことを特徴とする画像データ列生成システム。 - 前記周波数変換は直交変換である
ことを特徴とする請求項7に記載の画像データ列生成システム。 - 前記直交変換は離散コサイン変換である
ことを特徴とする請求項8に記載の画像データ列生成システム。 - 前記直交変換はウェーブレット変換である
ことを特徴とする請求項8に記載の画像データ列生成システム。 - 前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列を入力とし、高速フーリエ変換を利用した位相相関法を用いて動き情報を抽出する
ことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の画像データ列生成システム。 - フレームレートおよび解像度の異なる同一視野の2つの画像データ列より他の画像データ列を生成する画像データ列生成システムであって、
前記2つの画像データ列のうち一方の画像データ列より得られる動き情報と他方の画像データ列とを配信する配信装置と、
前記配信装置より配信された前記動き情報および前記他方の画像データ列に基づいて、画像データ列を生成する画像データ列生成装置とを備え、
前記配信装置は、
第1のフレームレートで第1の解像度を有する第1の画像データ列と、前記第1のフレームレート以下の第2のフレームレートで前記第1の解像度以上の第2の解像度を有し前記第1の画像データ列と視野が同一である第2の画像データ列とを生成する撮像システムと、
前記撮像システムで撮像された前記第1の画像データ列から動き情報を抽出する動き情報抽出手段と、
前記動き情報抽出手段で抽出された動き情報と、前記撮像システムで撮像された前記第2の画像データ列とを配信する配信手段とを備え、
前記画像データ列生成装置は、
配信された前記第1の画像データ列の動き情報に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データの動き情報を推定する動き情報推定手段と、
前記動き情報推定手段で推定された動き情報および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データを生成する画像データ生成手段とを備え、
前記動き情報抽出手段は、
前記第1の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第1の動領域抽出手段と、
前記第2の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第2の動領域抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データの動領域に基づいて、前記第1の画像データ列の動領域に対する平面射影変換行列を推定する平面射影変換行列推定手段とを備え、
前記動き情報推定手段は、前記第2の画像データ列の動領域に対して、前記平面射影変換行列を用いた演算を施し、前記第2の画像データ列には含まれないフレームの動領域を生成し、
前記画像データ生成手段は、前記動き情報推定手段で推定された動領域と、前記第2の動領域抽出手段で前記第2の画像データ列より抽出された前記背景領域とを重ねあわせる
ことを特徴とする画像データ列生成システム。 - フレームレートおよび解像度の異なる同一視野の2つの画像データ列より他の画像データ列を生成する画像データ列生成システムであって、
画像データ列を配信する画像データ列配信装置と、
前記画像データ列配信装置より配信された前記画像データ列を受信する画像データ列受信装置とを備え、
前記画像データ列配信装置は、
第1のフレームレートおよび第1の解像度を有する第1の画像データ列を配信する第1の配信手段と、
前記画像データ列受信装置より、前記第1の画像データ列に含まれる画像データ内の領域に関する情報を受信する領域受信手段と、
前記第1の画像データ列から動き情報を抽出する動き情報抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データ列の動き情報に基づいて、前記第1のフレームレート以下の第2のフレームレートおよび前記第1の解像度以上の第2の解像度を有する第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データの動き情報を推定する動き情報推定手段と、
前記動き情報推定手段で推定された動き情報および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記第2の画像データ列および前記画像データ生成手段で生成された前記画像データのうち、前記領域受信手段で受信された情報で特定される領域部分の画像データを配信する第2の配信手段とを備え、
前記画像データ列受信装置は、
前記第1の配信手段より配信される第1の画像データ列を受信する第1の受信手段と、
ユーザから、前記第1の画像データ列に含まれる画像データ内の領域の指定を受付け、当該領域に関する情報を送信する領域送信手段と、
前記第2の配信手段より配信される画像データを受信する第2の受信手段とを備え、
前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列を入力とし、位相相関法を用いて動き情報を抽出し、
前記動き情報推定手段は、
前記第2の画像データ列に周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する高解像度周波数信号成分抽出手段と、
前記第1の画像データ列の動き情報、前記第1の画像データ列および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列に含まれる画像と含まれない画像との間の差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像に前記周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する差分画像周波数成分抽出手段と、
前記第2の画像データ列の周波数信号成分と前記差分画像の周波数信号成分とに基づいて、動き補償された前記第2の解像度を有する画像データの周波数信号成分を求める動き補償手段とを備え、
前記画像データ生成手段は、
前記第1の画像データ列に前記周波数変換を施すことにより、周波数信号成分を抽出する低解像度周波数信号成分抽出手段と、
前記動き補償された前記第2の解像度を有する画像データの周波数信号成分と、前記第1の画像データ列の周波数信号成分とを合成する合成手段と、
合成された周波数信号成分に対して、前記周波数変換の逆変換を施す逆周波数変換手段とを備える
ことを特徴とする画像データ列生成システム。 - 前記周波数変換は直交変換である
ことを特徴とする請求項13に記載の画像データ列生成システム。 - 前記直交変換は離散コサイン変換である
ことを特徴とする請求項14に記載の画像データ列生成システム。 - 前記直交変換はウェーブレット変換である
ことを特徴とする請求項14に記載の画像データ列生成システム。 - 前記動き情報抽出手段は、前記第1の画像データ列を入力とし、高速フーリエ変換を利用した位相相関法を用いて動き情報を抽出する
ことを特徴とする請求項13〜16のいずれか1項に記載の画像データ列生成システム。 - フレームレートおよび解像度の異なる同一視野の2つの画像データ列より他の画像データ列を生成する画像データ列生成システムであって、
画像データ列を配信する画像データ列配信装置と、
前記画像データ列配信装置より配信された前記画像データ列を受信する画像データ列受信装置とを備え、
前記画像データ列配信装置は、
第1のフレームレートおよび第1の解像度を有する第1の画像データ列を配信する第1の配信手段と、
前記画像データ列受信装置より、前記第1の画像データ列に含まれる画像データ内の領域に関する情報を受信する領域受信手段と、
前記第1の画像データ列から動き情報を抽出する動き情報抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データ列の動き情報に基づいて、前記第1のフレームレート以下の第2のフレームレートおよび前記第1の解像度以上の第2の解像度を有する第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データの動き情報を推定する動き情報推定手段と、
前記動き情報推定手段で推定された動き情報および前記第2の画像データ列に基づいて、前記第2の画像データ列には含まれないフレームに対して、前記第2の解像度を有する画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記第2の画像データ列および前記画像データ生成手段で生成された前記画像データのうち、前記領域受信手段で受信された情報で特定される領域部分の画像データを配信する第2の配信手段とを備え、
前記画像データ列受信装置は、
前記第1の配信手段より配信される第1の画像データ列を受信する第1の受信手段と、
ユーザから、前記第1の画像データ列に含まれる画像データ内の領域の指定を受付け、当該領域に関する情報を送信する領域送信手段と、
前記第2の配信手段より配信される画像データを受信する第2の受信手段とを備え、
前記動き情報抽出手段は、
前記第1の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第1の動領域抽出手段と、
前記第2の画像データ列より、動領域および背景領域を抽出する第2の動領域抽出手段と、
抽出された前記第1の画像データの動領域に基づいて、前記第1の画像データ列の動領域に対する平面射影変換行列を推定する平面射影変換行列推定手段とを備え、
前記動き情報推定手段は、前記第2の画像データ列の動領域に対して、前記平面射影変換行列を用いた演算を施し、前記第2の画像データ列には含まれないフレームの動領域を生成し、
前記画像データ生成手段は、前記動き情報推定手段で推定された動領域と、前記第2の動領域抽出手段で前記第2の画像データ列より抽出された前記背景領域とを重ねあわせる
ことを特徴とする画像データ列生成システム。 - 画像送信装置と画像受信装置とからなる画像伝送システムであって、
前記画像送信装置は、
同一視野を持つ2つの動画像であって、相対的に低解像度で高フレームレートの動画像である低解像度画像と、相対的に高解像度で低フレームレートの動画像である高解像度画像とを取得する動画像取得手段と、
前記動画像取得手段で取得された低解像度画像に基づいて、前記動画像取得手段で取得された高解像度画像のフレーム間差分を生成する差分生成手段と、
前記動画像取得手段で取得された低解像度画像及び高解像度画像並びに前記差分生成手段で生成されたフレーム間差分に対して周波数変換を施すことにより、それぞれ、低解像度画像のスペクトル、高解像度画像のスペクトル及びフレーム間差分のスペクトルを生成する変換手段と、
前記変換手段で得られた低解像度画像のスペクトル、高解像度画像のスペクトル及びフレーム間差分のスペクトルを前記画像受信装置に送信する送信手段とを備え、
前記画像受信装置は、
前記画像送信装置から送られてくる低解像度画像のスペクトル、高解像度画像のスペクトル及びフレーム間差分のスペクトルを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された高解像度画像のスペクトルとフレーム間差分のスペクトルとを周波数領域で足し合わせることにより、動き補償された高解像度画像のスペクトルを生成する加算手段と、
前記加算手段で得られた高解像度画像のスペクトルと前記受信手段で受信された低解像度スペクトルとを合成する合成手段と、
前記合成手段で得られたスペクトルに対して逆周波数変換を施すことにより、高解像度画像を生成する画像生成手段とを備える
ことを特徴とする画像伝送システム。 - 前記差分生成手段は、
前記低解像度画像の各画素に対して動きベクトルを算出する動き推定部と、
算出された動きベクトルを用いて前記高解像度画像のフレーム間差分を推定するフレーム間差分推定部とを有する
ことを特徴とする請求項19に記載の画像伝送システム。 - 前記動き推定部は、位相相関法により、前記低解像度画像の各画素に対して動きベクトルを算出する
ことを特徴とする請求項20に記載の画像伝送システム。 - 前記変換手段は、前記高解像度画像及び前記フレーム間差分に対して16×16ブロックの離散コサイン変換を施し、前記低解像度画像に対して8×8ブロックの離散コサイン変換を施す
ことを特徴とする請求項19に記載の画像伝送システム。 - 前記合成手段は、前記高解像度画像のスペクトルにおける低周波成分に前記低解像度画像のスペクトルを合成する
ことを特徴とする請求項19に記載の画像伝送システム。 - 画像送信装置と画像受信装置とからなる画像伝送システムであって、
前記画像送信装置は、
同一視野を持つ2つの動画像であって、相対的に低解像度で高フレームレートの動画像である低解像度画像と、相対的に高解像度で低フレームレートの動画像である高解像度画像とを取得する動画像取得手段と、
前記動画像取得手段で取得された低解像度画像の各画素に対して動きベクトルを算出する動き推定手段と、
前記動画像取得手段で取得された高解像度画像に対してウェーブレット変換を施すことにより、高解像度画像のスペクトルを生成する変換手段と、
前記動画像取得手段で取得された低解像度画像、前記動き推定手段で算出された動きベクトル及び前記変換手段で得られた高解像度画像のスペクトルを前記画像受信装置に送信する送信手段とを備え、
前記画像受信装置は、
前記画像送信装置から送られてくる低解像度画像、動きベクトル及び高解像度画像のスペクトルを受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された動きベクトルを用いて、前記受信手段で受信された高解像度画像の高周波成分に対して動き補償をする動き補償手段と、
前記動き補償手段で得られた高周波成分と前記受信手段で受信された低解像度画像とをスペクトル合成する合成手段と、
前記合成手段で得られたスペクトルに対して逆ウェーブレット変換を施すことにより、高解像度画像を生成する画像生成手段とを備える
ことを特徴とする画像伝送システム。 - 前記動き推定手段は、位相相関法により、前記低解像度画像の各画素に対して動きベクトルを算出する
ことを特徴とする請求項24に記載の画像伝送システム。 - 前記変換手段は、前記高解像度画像に対して、冗長ウェーブレット変換をレベルαまで繰り返し、
前記合成手段は、前記合成において、レベルαの低周波成分として、低解像度画像を適用する
ことを特徴とする請求項24に記載の画像伝送システム。
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