JP4872300B2 - Image restoration apparatus and image restoration method - Google Patents

Image restoration apparatus and image restoration method Download PDF

Info

Publication number
JP4872300B2
JP4872300B2 JP2005291382A JP2005291382A JP4872300B2 JP 4872300 B2 JP4872300 B2 JP 4872300B2 JP 2005291382 A JP2005291382 A JP 2005291382A JP 2005291382 A JP2005291382 A JP 2005291382A JP 4872300 B2 JP4872300 B2 JP 4872300B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
parameter
deteriorated
input
boundary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005291382A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007102477A (en
Inventor
直之 藤山
敏行 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2005291382A priority Critical patent/JP4872300B2/en
Publication of JP2007102477A publication Critical patent/JP2007102477A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4872300B2 publication Critical patent/JP4872300B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Image Processing (AREA)
  • Editing Of Facsimile Originals (AREA)

Description

本発明は、手振れやピントのずれ、大気の揺らぎ等による影響で、劣化した静止画像を撮像した時、あるいは動画像の撮像において、動画のある1フレームが同様の影響を受け、劣化した静止画像として切り出された時に、前記劣化した画像に対して、画像を修復するための画像修復装置及び画像修復方法に関するものである。
特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯電話などに搭載されているカメラの撮像装置に関するものであるが、これらに限定されるものでは無い。
According to the present invention, when a deteriorated still image is captured due to the effects of camera shake, out-of-focus, atmospheric fluctuation, or the like, or when a moving image is captured, one frame with a moving image is similarly affected and deteriorated still image. The present invention relates to an image restoration apparatus and an image restoration method for restoring an image with respect to the deteriorated image.
In particular, the present invention relates to an imaging device of a camera mounted on a digital still camera, a digital video camera, a mobile phone, or the like, but is not limited thereto.

手に撮像機器を持ったときに起きる手振れや、揺れた車内から被写体を撮影した場合におきる手振れは、撮像機器が揺れており、撮像された写真が一定の方向に流れて劣化している。また、動いている被写体の流し撮りや、被写体の中の一部に高速で移動するものがある場合、画像の一部が静止、あるいは画像の一部が流れて撮像される。このような劣化を受けた撮像画像は、撮像画像中の劣化している部分を検出し、劣化画像を数学的にモデリングできれば、画像修復アルゴリズムを適用することで劣化を修復することができる。 Camera shake that occurs when an imaging device is held in the hand and camera shake that occurs when a subject is photographed from inside a shaken vehicle is deteriorated because the imaging device is shaken and the photographed image flows in a certain direction. In addition, when there is a panning shot of a moving subject or a part of the subject that moves at high speed, a part of the image is taken still or a part of the image flows and is captured. In the captured image that has undergone such deterioration, if a deteriorated portion in the captured image is detected and the deteriorated image can be mathematically modeled, the deterioration can be repaired by applying an image restoration algorithm.

特別な場合を除いて、劣化画像の数学的画像モデルは、2次元の線形モデルとしてモデル化でき、劣化に関する情報はインパルス応答関数で表現される。つまり画像修復とは、この2次元線形モデルにおけるインパルス応答関数の逆関数による逆フィルタを劣化画像に施すことである。(たとえば、参考文献1) Except in special cases, the mathematical image model of the deteriorated image can be modeled as a two-dimensional linear model, and information on the deterioration is expressed by an impulse response function. That is, the image restoration is to apply an inverse filter to the deteriorated image by an inverse function of the impulse response function in the two-dimensional linear model. (For example, Reference 1)

H.C.Andrews and B.R.Hunt,“Digital Image Restoration”,Prentice Hall,1977。H. C. Andrews and B.M. R. Hunt, “Digital Image Restoration”, Prentice Hall, 1977.

しかし、参考文献1による手法では、画像の境界付近において、実際に劣化を受け撮像される画像と、数学的画像モデルとの間にモデル化誤差があり、精度の高い修復画像が得られないばかりか、モデル化誤差が前記逆フィルタによって増幅され、さらに劣化した画像となる。また、処理に離散フーリエ変換(DFT)行列を用いた手法では、定義された領域の境界付近に近似が生じ、近似によるモデル化誤差が生じることで修復画像が大幅に劣化してしまう。
また、DFTを用いる手法と同様のアプローチに、離散コサイン変換(DCT)行列や、離散サイン変換(DST)を用いる手法がある。これらも同様に近似によるモデル化誤差が生じることから修復画像が大幅に劣化してしまう。
However, in the method according to Reference 1, there is a modeling error between an image actually captured due to deterioration and a mathematical image model in the vicinity of the boundary of the image, and a highly accurate repaired image cannot be obtained. Alternatively, the modeling error is amplified by the inverse filter, resulting in a further deteriorated image. Further, in the method using a discrete Fourier transform (DFT) matrix for processing, an approximation occurs near the boundary of a defined area, and a modeled error due to the approximation causes a repaired image to be greatly deteriorated.
As a similar approach to the method using DFT, there is a method using a discrete cosine transform (DCT) matrix or a discrete sine transform (DST). Similarly, since a modeling error due to approximation occurs, the repaired image is greatly deteriorated.

本発明に係る画像修復装置は、数学的モデルに基づいて、画像に劣化のない原画像を推定することによって、画像の劣化した外部から入力される劣化画像を修復する画像修復装置であって、撮像領域の境界部を前記数学的モデルに合致するように修正した画像修復処理の入力画像である境界値補正劣化画像および劣化画像補正パラメータを入力して新たな劣化画像補正パラメータを出力するパラメータ推定部と、最新の前記境界値補正劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力し新たな修復画像を出力する原画像推定部と、前記外部から入力される劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力し、または前記外部から入力される劣化画像、最新の前記修復画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力して新たな境界値補正劣化画像を出力する境界値補正部とを備え、
外部から入力される劣化画像を修復する最初の処理において、前記境界値補正部は、前記外部から入力される劣化画像および前記劣化画像補正パラメータの初期値を入力して、前記外部から入力される劣化画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記劣化画像補正パラメータの初期値によってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記パラメータ推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力するする第1の処理を行い、前記パラメータ推定部は、前記第1の処理で出力された当該新たな境界値補正劣化画像および前記劣化画像補正パラメータの初期値を入力して、新たな劣化画像補正パラメータを出力する第2の処理を行い、
前記最初の処理の後に行うパラメータ推定処理を繰り返し行う処理において、前記境界値補正部は、最新の前記劣化画像補正パラメータおよび前記外部から入力される劣化画像を入力して、前記外部から入力される劣化画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記入力した最新の劣化画像補正パラメータによってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記パラメータ推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力する第3の処理を行い、前記パラメータ推定部は、前記第3の処理で出力された当該新たな境界値補正劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力して、新たな劣化画像補正パラメータを出力する第4の処理を行い、前記第3の処理および前記第4の処理は所定の回数繰り返し行われ、
前記パラメータ推定処理を繰り返し行う処理の後に行う原画像推定を繰り返し行う処理において、前記境界値補正部は、最新の前記劣化画像補正パラメータおよび前記劣化画像を入力して、前記外部から入力される劣化画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記入力した最新の劣化画像補正パラメータによってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記原画像推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力する第5の処理を行い、前記原画像推定部は、最新の前記境界値補正劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力して、新たな修復画像を出力する第6の処理を行い、前記境界値補正部は、前記第6の処理で出力された当該新たな修復画像、最新の前記劣化画像補正パラメータおよび前記外部から入力される劣化画像を入力して、前記入力した最新の修復画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記入力した最新の劣化画像補正パラメータによってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記原画像推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力する第7の処理を行い、前記第6の処理および前記第7の処理は所定の回数繰り返し行われ、その後に第6の処理で出力される新たな修復画像を出力するものである。
An image restoration device according to the present invention is an image restoration device that restores a deteriorated image input from the outside where the image has deteriorated by estimating an original image without deterioration based on a mathematical model, enter beauty degradation image correction parameter Oyo boundary value correction degraded image is the input image of the image restoration process modified to the boundary matching the mathematical model of the imaging region outputs a new degraded image correction parameter a parameter estimation unit that, the original image estimating unit for outputting a new repair image enter the date of the boundary value correction degraded image and the latest of the degraded image correction parameter, the degraded image and the latest input from the outside enter the degraded image correction parameter, or degraded image input from the outside and enter the date of the repair image and the latest of the degraded image correction parameter And a boundary value correcting unit that outputs the Do boundary value correction deteriorated image,
In a first process of repairing a deteriorated image input from the outside, the boundary value correction unit inputs the deteriorated image input from the outside and an initial value of the deteriorated image correction parameter, and is input from the outside. After filtering the boundary portion between the imaging region and the outer region of the imaging region after padding the outer boundary of the imaging region of the degraded image with the initial value of the degraded image correction parameter, the degradation image input from the outside A first process of merging and outputting a new boundary value corrected degraded image to the parameter estimating unit is performed, and the parameter estimating unit outputs the new boundary value corrected degraded image output in the first process. And an initial value of the deteriorated image correction parameter is input, and a second process of outputting a new deteriorated image correction parameter is performed,
In the process of repeatedly performing the parameter estimation process performed after the first process, the boundary value correction unit inputs the latest deteriorated image correction parameter and the deteriorated image input from the outside, and is input from the outside. After filtering the boundary area between the imaging area and the outer area of the imaging area after padding the outside of the imaging area boundary of the degraded image, the degraded image input from the outside after filtering with the latest degradation image correction parameter input And a third process of outputting a new boundary value corrected degraded image to the parameter estimating unit, and the parameter estimating unit outputs the new boundary value corrected degraded image output in the third process. And the latest process for inputting the deteriorated image correction parameter and outputting a new deteriorated image correction parameter are performed, and the third process is performed. Management and the fourth process is repeated a predetermined number of times,
In the process of repeatedly performing original image estimation performed after the process of repeatedly performing the parameter estimation process, the boundary value correction unit inputs the latest deteriorated image correction parameter and the deteriorated image, and the deterioration input from the outside After filtering the boundary portion between the imaging region and the outer region of the imaging region after padding the outer boundary of the imaging region of the image with the input latest degraded image correction parameter, the degraded image input from the outside And performing a fifth process of outputting a new boundary value correction deteriorated image to the original image estimation unit, the original image estimation unit including the latest boundary value correction deteriorated image and the latest deteriorated image correction parameter. The boundary value correcting unit performs the sixth process of outputting a new repaired image, and the boundary value correcting unit outputs the new repaired image output in the sixth process. An area outside the imaging area and the imaging area after the image, the latest degraded image correction parameter, and the degraded image input from the outside are input and padded outside the boundary of the imaging area of the input latest restored image The boundary part is filtered with the inputted latest deteriorated image correction parameter, merged with the deteriorated image inputted from the outside, and a new boundary value corrected deteriorated image is output to the original image estimating part. 7 is performed, the sixth process and the seventh process are repeated a predetermined number of times, and then a new repaired image output in the sixth process is output .

本発明に係る画像修復装置は上記のように構成されることで、手振れやぼやけにより劣化して撮像された画像を、数学的画像モデルに適合するように、定義されている領域の境界付近の画素値を補正し画像修復アルゴリズムを適用するので、劣化画像に依存することなく、安定した精度の高い画像修復が行える。
また、ブラインド画像修復にも組み込むことができ、本発明により修復画像の精度向上と共に、数学的画像モデルに含まれるパラメータの推定精度が向上する。
The image restoration apparatus according to the present invention is configured as described above, so that an image captured by being deteriorated due to camera shake or blurring is located near the boundary of a defined region so as to conform to a mathematical image model. Since the pixel value is corrected and the image restoration algorithm is applied, stable and highly accurate image restoration can be performed without depending on the deteriorated image.
Further, it can be incorporated into blind image restoration, and the present invention improves the accuracy of the restored image and improves the estimation accuracy of parameters included in the mathematical image model.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は、主に、デジタルスチルカメラを用いた撮像において、手振れやぼやけにより劣化して撮像された画像の修復方法として用いることに適したものであるが、他の撮像装置にも適用可能な技術である。また、撮像画像をコンピュータに取り込んで処理することも可能な技術である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment described below is mainly suitable for use as a method for restoring an image that has been deteriorated due to camera shake or blurring in imaging using a digital still camera. It is a technology that can also be applied to. Further, it is a technique that can capture and process captured images in a computer.

実施の形態1.
図1は本発明における図4の境界値補正部1に含まれるパディング部11の処理を示した図であり、図2は本発明における図4の境界値補正部1に含まれるフィルタリング部12の処理を示した図であり、図3は本発明における図4の境界値補正部1に含まれるマージ部13の処理を示した図である。また、図4は本発明における画像修復アルゴリズムを示すブロック図であり、図5は図4の境界値補正部1のブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing processing of the padding unit 11 included in the boundary value correcting unit 1 of FIG. 4 in the present invention, and FIG. 2 is a diagram of the filtering unit 12 included in the boundary value correcting unit 1 of FIG. FIG. 3 is a diagram showing processing, and FIG. 3 is a diagram showing processing of the merge unit 13 included in the boundary value correction unit 1 of FIG. 4 in the present invention. 4 is a block diagram showing an image restoration algorithm in the present invention, and FIG. 5 is a block diagram of the boundary value correction unit 1 of FIG.

本発明は、ディジタル信号処理における画像修復アルゴリズムおよびブラインド画像修復アルゴリズムに係りなされたものであり、画像修復アルゴリズムは、得られた画像が手振れやぼやけにより劣化している場合、その劣化に関するインパルス応答関数と付加的雑音の性質を与え、原画像を推定(画像修復、画像復元)するものである。また、ブラインド画像修復アルゴリズムは、得られた劣化画像のみを用い、原画像の推定のほか、劣化に関するインパルス応答関数や付加的雑音の性質をも同時に推定するものである。これは、数学的画像モデルに含まれるパラメータを推定することと同じである。   The present invention relates to an image restoration algorithm and a blind image restoration algorithm in digital signal processing, and the image restoration algorithm is an impulse response function related to the degradation when the obtained image is degraded due to camera shake or blurring. And an additional noise property, and the original image is estimated (image restoration, image restoration). Further, the blind image restoration algorithm uses only the obtained degraded image and estimates the impulse response function related to degradation and the nature of additional noise in addition to the estimation of the original image. This is the same as estimating the parameters included in the mathematical image model.

さらに、原画像をも数学的画像モデルでモデル化し、ブラインド画像修復アルゴリズムを適用することもあり、この場合原画像を示す数学的画像モデルに含まれるパラメータをも推定する。このとき、パラメータの推定精度および原画像の推定精度は、アルゴリズムによって大きく依存すると考えられている。しかし、アルゴリズムが大きな問題ではない。数学的画像モデルに含まれるモデル化誤差が大きな要因となり、パラメータおよび原画像の推定精度を大きく下げてしまう。
以下に、劣化画像の数学的画像モデルを記述し、モデル化誤差と本発明の処理を明確にしたのち、ブロック図と画像の模式図を用いて本発明を詳細に説明する。
Further, the original image is also modeled with a mathematical image model, and a blind image restoration algorithm may be applied. In this case, parameters included in the mathematical image model indicating the original image are also estimated. At this time, it is considered that the parameter estimation accuracy and the original image estimation accuracy largely depend on the algorithm. But the algorithm is not a big problem. The modeling error included in the mathematical image model is a major factor, and the accuracy of parameter and original image estimation is greatly reduced.
In the following, a mathematical image model of a deteriorated image is described, the modeling error and the processing of the present invention are clarified, and then the present invention is described in detail using a block diagram and an image schematic diagram.

本発明に係る画像修復装置は、数学的モデルに基づいて、劣化した原画像を修復する画像修復装置であって、前記原画像を入力し、前記原画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の、撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、劣化画像補正パラメータの初期値によってフィルタリングする境界値補正部と、記境界値補正部によって境界部を補正された画像に基づいて劣化画像補正パラメータを推定するパラメータ推定部と、記境界値補正部によって境界部を補正された画像、及び前記パラメータ推定部によって推定された劣化画像補正パラメータに基づいて、原画像を推定し、修復画像を出力する原画像推定部とを有し、記境界値補正部はさらに、原画像推定部で推定された前記修復画像を入力し、前記修復画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の、撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記パラメータ推定部によって推定された劣化画像補正パラメータによって再度フィルタリングするものである。
An image restoration apparatus according to the present invention is an image restoration apparatus that restores a deteriorated original image based on a mathematical model, and after the original image is input and padded outside the boundary of the imaging region of the original image of the boundary between the outer region and the imaging region of the imaging region, and the boundary value correction unit for filtering by the initial value of the degraded image correction parameter, based on the corrected image boundary portion by the pre-Symbol boundary value correction unit a parameter estimation section for estimating the degraded image correction parameter, based on the previous SL corrected image boundary by the boundary value correction section, and the front Symbol parameters estimated degraded image corrected by estimator parameter estimates original image , and an original image estimation unit for outputting a restoration image, before Symbol boundary value correction unit further receives the restoration image estimated by the original image estimating unit, imaging territory of the repair image After padding bordering Kaige side, in which the boundary between the outer region and the imaging region of the imaging region, again filtered by pre-Symbol parameter estimator degraded image correction parameter estimated by.

式(1)においてi、jは画素の位置を表しており、画面垂直方向にM1画素、画面水平方向にN1画素となるサイズの画像であれば、i=1,・・・,M1、j=1,・・・、N1となる整数値を取る。このとき、画像はM1×N1の領域で定義される。また、この定義された領域は撮像される領域と同じである。ui,jは劣化の無い原画像、zi,jは手振れやぼやけと言った撮像時の劣化に起因して撮像された劣化画像、ηi,jは撮像画像中に含まれる付加的雑音、dk,lは手振れやぼやけを示すインパルス応答関数、Kより計算される(2K+1)はインパルス応答関数の画面垂直方向の次数、Lより計算される(2L+1)はインパルス応答関数の画面水平方向の次数を表すとする。ただし、原画像および劣化画像の平均値は0であるとする。これはそれぞれの撮像画像の画素信号からそれぞれの平均値を、各画素信号から引くことにより計算できる。このとき、原画像および劣化画像の統計的性質として、これらの画像の期待値は平均値と等しい(エルゴード性)と仮定すると、E[・]を・の期待値を表すものとして、E[ui,j]=0、E[zi,j]=0と表すことができる。つまり、ここでは期待値は平均値と同じである。さらに、付加的雑音ηi,jにはE[ui,jηia,ja]=0(iaおよびjaは任意)の性質を仮定する。この仮定は、付加的雑音が原画像にほとんど依存しない事実から導かれた仮定である。画像修復アルゴリズムの中には、付加的雑音の性質としてE[ηi,j]=0、E[ηi,jηia,ja]=σ2δ i−ia,j−ja(δ:クロネッカーのデルタ関数)を仮定するものや、劣化画像中に含まれる付加的雑音の自乗和をある値で仮定するもの、雑音を無視できるものもある。しかしながら、本発明は雑音の仮定によって限定されない。 In Expression (1), i and j represent pixel positions, and i = 1,..., M1, j if the image has a size of M1 pixels in the vertical direction of the screen and N1 pixels in the horizontal direction of the screen. = 1,..., N1, which is an integer value. At this time, the image is defined by an area of M1 × N1. The defined area is the same as the area to be imaged. u i, j is an original image without degradation, z i, j is a degraded image captured due to degradation during imaging such as camera shake and blurring, and η i, j is additional noise included in the captured image. , D k, l are impulse response functions indicating camera shake and blur, (2K + 1) is calculated from K (2K + 1) is the order of the impulse response function in the screen vertical direction, and (2L + 1) is calculated from L (2L + 1) is the screen horizontal direction of the impulse response function Represents the order of. However, the average value of the original image and the deteriorated image is assumed to be zero. This can be calculated by subtracting the respective average values from the pixel signals of the respective captured images. At this time, as a statistical property of the original image and the deteriorated image, assuming that the expected value of these images is equal to the average value (ergodic property), E [•] i, j ] = 0 and E [z i, j ] = 0. That is, here, the expected value is the same as the average value. Further, it is assumed that the additional noise η i, j has a property of E [u i, j η ia, ja ] = 0 (where ia and ja are arbitrary). This assumption is derived from the fact that the additional noise is almost independent of the original image. Among the image restoration algorithms, E [η i, j ] = 0, E [η i, j η ia, ja ] = σ i-ia, j-ja (δ: Kronecker's property) Some of them assume a delta function), some assume a sum of squares of additional noise included in a degraded image, and others can ignore noise. However, the present invention is not limited by the assumption of noise.

式(1)を基にした画像修復アルゴリズムあるいはブラインド画像修復アルゴリズムは、莫大な数が提案されており、枚挙にいとまが無い。しかし、それらのアルゴリズムでは、定義された領域の外側の領域に対して、原画像が0であると仮定されていたり、巡回信号が続くと仮定してアルゴリズムに離散フーリエ変換行列(DFT)を用いていたり、定義された領域の外側の領域に対して、鏡像の関係で原画像が続いていると仮定して離散コサイン変換(DCT)行列もしくは離散サイン変換行列(DST)を用いたりしており、領域の外側に存在する原画像はアルゴリズムに適合するように仮定されている。しかし、領域の外側に存在している原画像は0値を取るわけではなく、領域内に存在する撮像画像が領域外に存在するわけでも無いことから、上記アプローチを適用することでモデル化誤差が生じ、良い修復画像を得ることができない。
また、領域内の劣化画像は、上記領域の外側にある原画像が、劣化の際に領域内に写り込むことになるが、式(1)では領域の外側にある原画像の値は定義されておらず、0値を取るものとして扱われることから、やはりモデル化誤差が生じる。
An enormous number of image restoration algorithms or blind image restoration algorithms based on the formula (1) have been proposed, and there is no limit to enumeration. However, in these algorithms, it is assumed that the original image is zero for a region outside the defined region, or a discrete Fourier transform matrix (DFT) is used in the algorithm assuming that a cyclic signal continues. Or using a discrete cosine transform (DCT) matrix or a discrete sine transform matrix (DST) on the assumption that the original image continues in a mirror image relationship with the region outside the defined region. The original image that exists outside the region is assumed to fit the algorithm. However, since the original image existing outside the region does not take a zero value, and the captured image existing within the region does not exist outside the region, the modeling error can be obtained by applying the above approach. As a result, a good repaired image cannot be obtained.
Further, in the degraded image in the area, the original image outside the area is reflected in the area at the time of degradation, but the value of the original image outside the area is defined in Equation (1). However, since it is treated as a value that takes 0 value, a modeling error still occurs.

これまで提案されてきた画像処理アルゴリズムにおける数値実験では、上記モデル化誤差は式(1)における付加的雑音ηi,jに含まれて扱われており、付加的雑音の性質に誤差を生じている。また、画像修復アルゴリズムはインパルス応答関数の逆関数を用いた逆フィルタリングであるので、画像修復時に付加的雑音を増幅させてしまう欠点がある。つまり、画像修復時にモデル化誤差によって付加的雑音が増幅されて、修復画像中に大きな雑音を含んでしまう結果となる。
上記の境界付近の扱いと修復画像の精度を解析した研究がほとんどなされておらず、これまで発表された画像修復アルゴリズムおよびブラインド画像修復アルゴリズムは、アルゴリズムの性能が正しく評価されず、劣化画像に依存した結果が得られているに過ぎない。そこで本発明では、上記モデル化誤差による影響を抑えるため、劣化画像の境界値補正処理を組み込んだ。
以下に、模式図を用い、モデル化誤差を抑えるために組み込んだ劣化画像の境界値補正処理について詳細に述べる。
In the numerical experiments in the image processing algorithms that have been proposed so far, the modeling error is treated as being included in the additional noise η i, j in the equation (1), which causes an error in the properties of the additional noise. Yes. Further, since the image restoration algorithm is inverse filtering using an inverse function of the impulse response function, there is a disadvantage that additional noise is amplified during image restoration. In other words, additional noise is amplified by the modeling error at the time of image restoration, resulting in a large noise included in the restored image.
Almost no research has been done to analyze the handling of the vicinity of the above-mentioned boundary and the accuracy of the repaired image, and the image restoration algorithm and blind image restoration algorithm that have been published so far do not evaluate the performance of the algorithm correctly and depend on the degraded image. The result is only obtained. Therefore, in the present invention, in order to suppress the influence of the modeling error, a boundary value correction process for a deteriorated image is incorporated.
In the following, the boundary value correction processing for a deteriorated image incorporated to suppress modeling errors will be described in detail using schematic diagrams.

まず、図1において、内側の枠で示される領域は撮像される領域であり、数学的画像モデルが定義される領域でもある。撮像画像が劣化した場合、手振れやぼやけによりフィルタリングされた結果が撮像されるので、外側の枠で示した領域までの原画像が撮像される領域まで写り込んで来ることとなる。このとき、写り込まれる可能性のある領域を示したのが図2の斜線部分である。
しかし、数学的画像モデルでは、定義された領域にのみ原画像が定義されており、その領域の外側は便宜的に零値や平均値を取ると仮定されることから、図2の斜線で示した領域に対しては、実際に撮像した画像と異なる値を持つこととなる。これがモデル化誤差の要因である。モデル化誤差を抑えるためには、数学的画像モデルの境界付近における記述を正確にする必要があるが、定義される領域よりも外側から写り込まれるということを、定義される領域のみで正確に記述することは不可能である。したがて、定義される領域よりも外側において、単に便宜的に零値等を取ると仮定したのでは、この誤差を抑えることができない。そこで、定義される領域を拡張し、撮像画像を数学的画像モデルに適合するよう境界値補正処理を施す。
First, in FIG. 1, an area indicated by an inner frame is an area to be imaged, and is also an area where a mathematical image model is defined. When the captured image is deteriorated, the filtered result due to camera shake or blurring is captured, so that the original image up to the region indicated by the outer frame is reflected to the region where the image is captured. At this time, the hatched portion in FIG. 2 shows a region that may be reflected.
However, in the mathematical image model, the original image is defined only in the defined area, and the outside of the area is assumed to take a zero value or an average value for convenience. Therefore, the image area has a different value from the actually captured image. This is a factor of modeling error. In order to suppress modeling errors, it is necessary to make the description near the boundary of the mathematical image model accurate. However, it is accurately indicated that only the defined area is reflected from outside the defined area. It is impossible to describe. Therefore, it is impossible to suppress this error if it is assumed that a zero value or the like is simply taken outside the defined region for convenience. Therefore, the defined area is expanded, and boundary value correction processing is performed so that the captured image conforms to the mathematical image model.

数学的画像モデルにおいて、定義された領域よりも外側にある原画像は、零値や平均値を取るものと仮定されることから、この仮定に適合するようにできるだけ劣化画像の境界値を補正する。いま、原画像の推定値が得られていない場合(アルゴリズムの初期段階)、劣化画像を原画像の初期の推定値(反復アルゴリズムを実行する際の初期値であり、以下原画像の初期推定値と呼ぶこととする。)とする。フィルタリング領域のサイズが(2K+1)×(2L+1)であることを考慮して、原画像の推定値の上端と下端、左端と右端を図3で示す外側の枠で示される領域へ拡張し(以下、拡張領域と呼ぶ)、劣化画像の上端および下端に2K行の零値を、左端と右端に2L列の零値を埋める。以下、零値を埋めることで説明を展開するが、劣化画像の平均値など、得られている情報から定数を定め、その値を埋めても処理は変わらない。拡張領域を2K行、2L列としたのは、フィルタリング領域の外側の境界での値が零とならなければならないという数学的画像モデルからの要請を満足するためである。 In the mathematical image model, it is assumed that the original image outside the defined area is assumed to have zero value or average value, so that the boundary value of the degraded image is corrected as much as possible to meet this assumption. . If the estimated value of the original image is not obtained (initial stage of the algorithm), the degraded image is the initial estimated value of the original image (this is the initial value when the iterative algorithm is executed, and the initial estimated value of the original image is Will be called.) Considering that the size of the filtering area is (2K + 1) × (2L + 1), the upper end and lower end, the left end and the right end of the estimated value of the original image are expanded to the area indicated by the outer frame shown in FIG. In this case, 2K rows of zero values are filled in at the upper and lower ends of the degraded image, and 2L columns of zero values are filled in at the left and right ends. Hereinafter, the description will be expanded by filling in the zero value, but even if a constant is determined from the obtained information such as the average value of the deteriorated image and the value is filled, the process does not change. The reason why the extended area is set to 2K rows and 2L columns is to satisfy the requirement from the mathematical image model that the value at the outer boundary of the filtering area must be zero.

このとき、原画像の推定値とパラメータの推定値が真値であれば、定義される領域内をインパルス応答関数でフィルタリングして劣化画像を計算すれば、モデル化誤差を無くした補正値を得ることができる。
しかし、原画像の推定値およびパラメータの推定値が真値である保障が無いことから、拡張領域においてモデル化誤差の無い劣化画像を作成すべく、図4の斜線部分のみフィルタリングを行い、図5の斜線部分へ劣化画像を埋める。これにより、できるだけモデル化誤差を無くした境界値補正劣化画像を得ることができる。
At this time, if the estimated value of the original image and the estimated value of the parameter are true values, a correction value that eliminates the modeling error can be obtained by filtering the inside of the defined region with an impulse response function and calculating the deteriorated image. be able to.
However, since there is no guarantee that the estimated value of the original image and the estimated value of the parameter are true values, only the hatched portion in FIG. 4 is filtered in order to create a deteriorated image without a modeling error in the extended region. The degraded image is buried in the shaded area. As a result, it is possible to obtain a boundary value corrected and degraded image in which modeling errors are eliminated as much as possible.

以上の処理により、定義される領域の外側に零値が存在すると仮定されたもとでの劣化画像を作成することができた。本処理をブラインド画像修復アルゴリズムに組み込むことによって、画像修復アルゴリズムにおける境界値に対する問題が解決され、パラメータの推定値および原画像の推定値の精度を向上させることができる。
以下に、図6のブロック図を用いて、本発明を詳細に述べる。
Through the above processing, it is possible to create a deteriorated image under the assumption that zero values exist outside the defined area. By incorporating this processing into the blind image restoration algorithm, the problem with respect to the boundary value in the image restoration algorithm is solved, and the accuracy of the estimated value of the parameter and the estimated value of the original image can be improved.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the block diagram of FIG.

図6は、この発明を実施するための実施の形態1における画像修復装置101の構成を示すブロック図、図7は画像修復装置の境界値補正部1の構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the image restoration apparatus 101 according to Embodiment 1 for carrying out the present invention, and FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the boundary value correction unit 1 of the image restoration apparatus.

まず、図6の画像修復装置101において、入力端子111から劣化画像を、入力端子112からは数学的画像モデルに含まれる未知パラメータを推定するための初期推定値を入力し、出力端子113から原画像の推定値(修復画像)が、出力端子114からは数学的画像モデルに含まれる未知パラメータの推定値が出力される。 First, in the image restoration apparatus 101 in FIG. 6, a degraded image is input from the input terminal 111, an initial estimated value for estimating an unknown parameter included in the mathematical image model is input from the input terminal 112, and the original value is input from the output terminal 113. The estimated value of the image (restored image) is output from the output terminal 114 as the estimated value of the unknown parameter included in the mathematical image model.

画像修復装置101には、数学的画像モデルに含まれる未知パラメータを推定するパラメータ推定部3と、原画像の推定を行う原画像推定部4があり、これらの推定にはディジタル信号処理を用いたブラインド画像修復アルゴリズムを用いる。従来から提案されているアルゴリズムでは、パラメータの推定と原画像の推定のどちらにも劣化画像を入力しているが、本発明の主目的のひとつは、画像修復装置に数学的画像モデルのモデル化誤差の補正処理を組み込むことであるので、境界値補正部1で劣化画像の境界付近の値を補正して、パラメータ推定部3あるいは原画像推定部4へ入力する。スイッチ2は、パラメータの推定を行う場合と、原画像の推定を行う場合で切り替える。 The image restoration apparatus 101 includes a parameter estimation unit 3 that estimates unknown parameters included in a mathematical image model, and an original image estimation unit 4 that estimates an original image. Digital signal processing is used for these estimations. Use a blind image restoration algorithm. In the proposed algorithms, degraded images are input to both parameter estimation and original image estimation. One of the main purposes of the present invention is to model a mathematical image model in an image restoration device. Since the error correction process is incorporated, the boundary value correction unit 1 corrects the value near the boundary of the deteriorated image and inputs the corrected value to the parameter estimation unit 3 or the original image estimation unit 4. The switch 2 switches between the case of estimating the parameter and the case of estimating the original image.

スイッチ2は、採用するブラインド画像修復アルゴリズムによって動作が異なる。例えば、パラメータを推定に逐次予測誤差法を用い、原画像の推定にカルマン・固定区間スムーザを用いる場合、スイッチ2は左側が先にONとなりパラメータ推定部3でパラメータを推定し、その後右側をONにして、推定されたパラメータを用い原画像推定部4にて画像修復を行う。逐次予測誤差法を用いたパラメータの推定方法とカルマン・固定区間スムーザによる原画像の推定方法についてはのちに詳細を述べる。
パラメータ推定アルゴリズムおよび原画像の推定アルゴリズムは、莫大な数の研究がなされてきているが、境界値補正部1を用いた本発明では、これらのアルゴリズムによって限定されるものでは無い。
The operation of the switch 2 varies depending on the employed blind image restoration algorithm. For example, when the sequential prediction error method is used to estimate the parameters and the Kalman / fixed interval smoother is used to estimate the original image, the left side of the switch 2 is turned on first, and the parameter estimation unit 3 estimates the parameters, and then the right side is turned on. Then, the original image estimation unit 4 performs image restoration using the estimated parameters. The parameter estimation method using the successive prediction error method and the original image estimation method using the Kalman / fixed interval smoother will be described in detail later.
The parameter estimation algorithm and the original image estimation algorithm have been studied enormously. However, the present invention using the boundary value correction unit 1 is not limited to these algorithms.

また、上記と異なるアルゴリズムとしては、先にスイッチ2の右側をONとし、原画像推定部4において原画像の推定を行った後、スイッチ2の左側をONとし、パラメータ推定部3にてパラメータの推定を行うアルゴリズムがある。この場合、原画像の推定とパラメータの推定は、どちらとも収束するまで交互に繰り返される。つまりスイッチ2は左右交互にONとなる。このような解法の一つとしてEMアルゴリズム(Expectation−Maximization Algorithm)と呼ばれる最尤推定法が挙げられるが、その他にもパラメータ推定を行う信号処理アルゴリズム、システム同定法がたく存在している。   Further, as an algorithm different from the above, the right side of the switch 2 is turned ON first, the original image estimation unit 4 estimates the original image, the left side of the switch 2 is turned ON, and the parameter estimation unit 3 sets the parameter value. There is an algorithm that performs the estimation. In this case, the estimation of the original image and the estimation of the parameters are alternately repeated until both converge. That is, the switch 2 is turned on alternately left and right. As one of such solutions, there is a maximum likelihood estimation method called EM algorithm (Expectation-Maximization Algorithm), but there are many other signal processing algorithms and system identification methods that perform parameter estimation.

また、原画像推定部4において採用される画像修復アルゴリズムも枚挙にいとまが無い。それらの手法の大部分は式(1)を基礎としており、式(1)を用いた手法および式(1)を変形して導いた手法による画像復元アルゴリズムであり、いずれも画像復元を行うには式(1)におけるインパルス応答関数の推定が必要となる。インパルス応答関数が推定された下での画像復元アルゴリズムの代表的なものを以下に述べる。 In addition, the image restoration algorithms employed in the original image estimation unit 4 are numerous. Most of these methods are based on the equation (1), and are an image restoration algorithm based on a method using the equation (1) and a method derived by modifying the equation (1). Need to estimate the impulse response function in equation (1). A typical image restoration algorithm under the assumption of the impulse response function is described below.

まず、インパルス応答関数の逆関数を用いた逆フィルタリング手法がある。また、逆関数を持たず求めることができない場合、擬似逆または一般逆と呼ばれる逆関数を求める逆フィルタリング手法がある。さらに、実施の形態1で用いた拘束条件付最小自乗法における特徴抽出オペレータを変更したものや、重み付き拘束条件最小自乗法として導出されたアルゴリズムがある。これらの手法は一般的に正規直交変換を用いて空間周波数領域で実行される。その正規直交変換にはDFT、DCT、DSTが用いられることが多い(例えばDCTを用いる場合は、DCT空間周波数領域と呼ぶことが多い。)。また、これらのアルゴリズムは全て、空間領域で反復処理として実行することもできる。   First, there is an inverse filtering method using an inverse function of an impulse response function. In addition, there is an inverse filtering method for obtaining an inverse function called a pseudo inverse or a general inverse when an inverse function is not available and cannot be obtained. Further, there are a modification of the feature extraction operator in the least square method with constraint condition used in the first embodiment and an algorithm derived as a least square method with weight constraint condition. These techniques are generally performed in the spatial frequency domain using orthonormal transformation. For the orthonormal transformation, DFT, DCT, and DST are often used (for example, when DCT is used, it is often called a DCT spatial frequency domain). All of these algorithms can also be executed as an iterative process in the spatial domain.

次に、撮像された画像の原画像に統計的性質を仮定し、その性質に基づき画像復元を行うアルゴリズムがある。その代表的なものにウィーナ・フィルタがあり、空間領域、空間周波数領域どちらでも実行できる。また、ウィーナ・フィルタの逐次推定手法としてカルマン・フィルタによる画像復元アルゴリズムがある。本手法は式(1)の下に空間領域、周波数領域、空間周波数領域で行うアルゴリズムを導出できる。また、カルマン・フィルタは逐次推定手法であることから、その初期値に依存する場合もあり、その初期値を推定するために、固定区間スムーザと呼ばれるカルマン・フィルタ実行後に行うアルゴリズムが存在する。これにより、適切な初期値を推定し、カルマン・フィルタを実行し、再び固定区間スムーザを実行することで最良の復元画像を得ることもできる。また、固定区間スムーザの変わりに、固定ラグスムーザ、固定点スムーザを用いても、固定区間スムーザとほぼ同等の画像復元が行える。また、これらのアルゴリズムは事後確率最大化(Maximum A Posteriori:MAP)推定を用いた画像復元法の一つとも考えられる。また、MAP推定には擬似焼き鈍し(Simulated Anealing)法による確率緩和法を用いた手法なども用いられる。
上記以外にも射影フィルタを中心としたアルゴリズムや、エントロピー最大化手法に基づいたアルゴリズムなど、多くの手法が存在する。本発明においては、画像復元アルゴリズムとして上記に示した様々な手法を用いることが可能であり、応用目的や、使用する電子回路の性能やメモリ量等に応じて最適な手法を選択可能である。
Next, there is an algorithm that assumes a statistical property of the original image of the captured image and restores the image based on the property. A typical example is the Wiener filter, which can be executed in either the spatial domain or the spatial frequency domain. Further, there is an image restoration algorithm using a Kalman filter as a Wiener filter successive estimation method. This method can derive an algorithm performed in the spatial domain, the frequency domain, and the spatial frequency domain under the equation (1). Further, since the Kalman filter is a sequential estimation method, it may depend on its initial value, and there is an algorithm that is performed after execution of the Kalman filter called a fixed interval smoother in order to estimate the initial value. As a result, an optimal initial value is estimated, the Kalman filter is executed, and the fixed section smoother is executed again to obtain the best restored image. Further, even if a fixed lag smoother or a fixed point smoother is used instead of the fixed section smoother, image restoration substantially equivalent to that of the fixed section smoother can be performed. These algorithms can also be considered as one of image restoration methods using maximal posterior probability (MAP) estimation. For the MAP estimation, a method using a probability relaxation method using a simulated annealing method is used.
In addition to the above, there are many methods such as an algorithm centered on a projection filter and an algorithm based on an entropy maximization method. In the present invention, the various methods described above can be used as the image restoration algorithm, and an optimal method can be selected according to the application purpose, the performance of the electronic circuit to be used, the amount of memory, and the like.

さらに、本発明における図6の画像修復装置101において、パラメータ制御部5を用いることで、より複雑な反復処理を組み込んだパラメータの推定および原画像の推定を可能とした。パラメータ制御部5は境界値補正部1、パラメータ推定部3、原画像推定部4へのパラメータの受け渡しのタイミングを制御するものであり、これについて以下に述べる。 Furthermore, in the image restoration apparatus 101 of FIG. 6 according to the present invention, the parameter control unit 5 is used, thereby making it possible to estimate a parameter incorporating a more complicated iterative process and to estimate an original image. The parameter control unit 5 controls the timing of parameter transfer to the boundary value correction unit 1, the parameter estimation unit 3, and the original image estimation unit 4, which will be described below.

パラメータ推定アルゴリズムとして、パラメータの初期推定値(初期値)を必要とするアルゴリズムを採用している場合、パラメータ推定部3で推定されるパラメータの推定値は、パラメータ制御部5へ入力されるが、すぐにパラメータ推定部3へ戻すことでこの値をパラメータの初期推定値とし、再びパラメータ推定を行うことができる。本処理を一定回数行えば、パラメータの推定精度が向上する。尚、パラメータの初期推定値の与え方は、パラメータの推定方法に逐次予測誤差法を用いた場合のアルゴリズムを詳細に後述するためそこで同時に示す。 When an algorithm that requires an initial parameter estimated value (initial value) is adopted as the parameter estimation algorithm, the parameter estimated value estimated by the parameter estimating unit 3 is input to the parameter control unit 5. By immediately returning to the parameter estimation unit 3, this value can be used as the initial parameter estimation value, and parameter estimation can be performed again. If this process is performed a certain number of times, the parameter estimation accuracy is improved. The method of giving the initial estimated value of the parameter will be shown at the same time because an algorithm in the case of using the sequential prediction error method as the parameter estimating method will be described later in detail.

また、パラメータ推定部3で推定されるパラメータの推定値をパラメータ制御部5へ入力し、パラメータ制御部5から境界値補正部1へ出力すれば、精度が高くなった新しいパラメータを用いて境界値補正劣化画像を算出することができる。従って、再びパラメータ推定部3においてパラメータ推定を行えば、パラメータの推定精度が向上する。本処理を一定回数行えば、パラメータの推定精度が向上する。 Moreover, if the estimated value of the parameter estimated by the parameter estimation unit 3 is input to the parameter control unit 5 and output from the parameter control unit 5 to the boundary value correction unit 1, the boundary value is obtained using the new parameter with higher accuracy. A corrected degraded image can be calculated. Therefore, if the parameter estimation unit 3 performs parameter estimation again, the parameter estimation accuracy is improved. If this process is performed a certain number of times, the parameter estimation accuracy is improved.

また、原画像推定部4にて画像修復を実行する際には、数学的画像モデルのパラメータが必要となることから、パラメータ制御部5より精度の高いパラメータの推定値が原画像推定部4に出力される。原画像推定部4からは修復画像が出力端子113へ出力されるだけでなく、境界値補正部1へも出力される。境界値補正部1では、入力端子111から入力される劣化画像と原画像推定部4から入力される修復画像、パラメータ制御部5から入力されるパラメータの推定値を用い、新たな境界値補正劣化画像を出力する。 In addition, when the original image estimation unit 4 executes image restoration, the parameters of the mathematical image model are required, and therefore the parameter estimation value with higher accuracy than the parameter control unit 5 is sent to the original image estimation unit 4. Is output. The original image estimation unit 4 not only outputs the repair image to the output terminal 113 but also outputs it to the boundary value correction unit 1. The boundary value correction unit 1 uses the degraded image input from the input terminal 111, the restored image input from the original image estimation unit 4, and the estimated value of the parameter input from the parameter control unit 5. Output an image.

上記のように、パラメータの推定値や原画像の推定値が得られる度に、境界値補正部1で境界値補正劣化画像を計算すれば、さらにパラメータの推定値や原画像の推定値の精度が向上する。このフィードバックの処理回数は特に決まっているわけでなく、前もって決定しておくことでも構わない。また、パラメータ制御部5においてパラメータの精度をモニタリングすることや、原画像推定部4から出力される修復画像の精度をモニタリングすることなどをアルゴリズムに組み込むこともできる。様々な手順が考えられるが、これらはどれも本発明に含まれる。
次に、図7を用いて境界値補正部1における劣化画像の境界付近の補正について詳細に述べる。
As described above, when the boundary value correction degradation image is calculated by the boundary value correction unit 1 every time the estimated value of the parameter or the estimated value of the original image is obtained, the accuracy of the estimated value of the parameter or the estimated value of the original image is further increased. Will improve. The number of times of feedback processing is not particularly determined, and may be determined in advance. It is also possible to incorporate in the algorithm monitoring of the parameter accuracy in the parameter control unit 5, monitoring the accuracy of the repaired image output from the original image estimation unit 4, and the like. Various procedures are possible, all of which are included in the present invention.
Next, correction of the vicinity of the boundary of the deteriorated image in the boundary value correction unit 1 will be described in detail with reference to FIG.

図7に示す境界値補正部1において入力端子21からは画像修復装置101における入力端子111から入力される劣化画像を、入力端子22からは原画像推定部4から出力される修復画像を、入力端子23からはパラメータ制御部5から出力されるパラメータの推定値を入力する。そして出力端子24から境界値補正劣化画像を出力する。
境界値補正劣化画像を算出する際には、入力端子22から入力される修復画像と、入力端子21から入力される劣化画像(原画像の初期推定値)のどちらかをスイッチ14で選択し、パディング部11で選択された画像に対して、図3の斜線で示されている領域に零埋めを行う(前述したが、零値ではなく劣化画像の平均値や、その他一定の値を埋めても良い)。零埋めされた画像はフィルタリング部12に出力され、フィルタリング部12では、図4の斜線で示された領域のみ、入力端子23から入力されたパラメータの推定値におけるインパルス応答関数でフィルタリングする。フィルタリング部12から出力された画像はマージ部13へ入力され、図5の斜線で示された領域に入力端子21から入力した劣化画像を埋め、出力端子24へ出力される。最後に、出力端子24から境界値補正劣化画像が出力される。
In the boundary value correction unit 1 shown in FIG. 7, a degraded image input from the input terminal 111 of the image restoration apparatus 101 is input from the input terminal 21, and a repaired image output from the original image estimation unit 4 is input from the input terminal 22. An estimated value of a parameter output from the parameter control unit 5 is input from the terminal 23. Then, the boundary value corrected degraded image is output from the output terminal 24.
When calculating the boundary value corrected deteriorated image, the switch 14 selects either the repaired image input from the input terminal 22 or the deteriorated image input from the input terminal 21 (initial estimated value of the original image). The image selected by the padding unit 11 is zero-filled in the area indicated by the oblique lines in FIG. 3 (described above, but the average value of the deteriorated image and other constant values are filled instead of the zero value). Is also good). The zero-filled image is output to the filtering unit 12, and the filtering unit 12 performs filtering with an impulse response function in the estimated value of the parameter input from the input terminal 23 only in the region indicated by the oblique lines in FIG. 4. The image output from the filtering unit 12 is input to the merge unit 13, and the degraded image input from the input terminal 21 is embedded in the area indicated by the oblique lines in FIG. 5 and output to the output terminal 24. Finally, a boundary value corrected degraded image is output from the output terminal 24.

ここで、スイッチ14は、修復画像の精度をモニタリングすることで、アルゴリズム実行中に下側をONとする処理も考えられる。ここで修復画像の精度は、例えば推定されたパラメータhk,lを用いて原画像の推定値xi,jを畳み込み演算で劣化させ、中心部(M−2K)×(N−2L)に対して劣化画像との誤差の自乗和を計算し、この誤差が原画像の初期推定値を用いた場合に計算される誤差の自乗和との大小から決めることができる。しかし、本発明はスイッチ14の処理方法に限定されるものではない。
以下に、図3乃至図7を用い、逐次予測誤差法によるパラメータ推定を用いた場合の信号の流れから発明を詳細に説明する。アルゴリズムには反復処理を含むことができ、反復回数は自由に設定して構わない。いま説明のために、パラメータ推定部3のパラメータ制御部5との反復回数をp1回、パラメータ推定部3とパラメータ制御部5、境界値補正部1との反復回数をp2回、原画像推定部4内で行われる原画像の反復推定回数をq1回、原画像推定部4と境界値補正部1との反復回数をq2回、パラメータ推定を含んだ原画像推定部4と境界値補正部1との反復をr回とする。尚、反復の順序に関しては以下に詳述する。
Here, the switch 14 may be considered to perform processing for turning on the lower side during the execution of the algorithm by monitoring the accuracy of the repaired image. Here, the accuracy of the restored image is obtained by degrading the estimated value x i, j of the original image by the convolution operation using the estimated parameters h k, l , for example, to the center (M−2K) × (N−2L). On the other hand, the sum of squares of errors with the deteriorated image is calculated, and this error can be determined from the magnitude of the sum of squares of errors calculated when the initial estimated value of the original image is used. However, the present invention is not limited to the processing method of the switch 14.
Hereinafter, the invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7 from the signal flow when the parameter estimation based on the sequential prediction error method is used. The algorithm can include an iterative process, and the number of iterations can be set freely. For the sake of explanation, the number of iterations of the parameter estimation unit 3 with the parameter control unit 5 is p1, the number of iterations of the parameter estimation unit 3 with the parameter control unit 5 and the boundary value correction unit 1 is p2 times, and the original image estimation unit. 4, the number of iterations of the original image is q1 times, the number of iterations of the original image estimation unit 4 and the boundary value correction unit 1 is q2 times, the original image estimation unit 4 including parameter estimation and the boundary value correction unit 1 And r iterations. The order of repetition will be described in detail below.

まず、図6で示される画像修復装置101において、入力端子111から劣化画像を入力し、境界値補正部1へ入力する。入力端子112からはパラメータの初期推定値(初期値)を入力し、パラメータ制御部5はパラメータの初期推定値を境界値補正部1へ出力する。   First, in the image restoration apparatus 101 shown in FIG. 6, a deteriorated image is input from the input terminal 111 and input to the boundary value correction unit 1. An initial estimated value (initial value) of the parameter is input from the input terminal 112, and the parameter control unit 5 outputs the initial estimated value of the parameter to the boundary value correcting unit 1.

図6で示される境界値補正部1は、この段階では入力端子22から修復画像が得られないので、スイッチ14は下側がONとなり、入力端子21から入力された劣化画像を原画像の初期推定値とし、パディング部11へ入力される。パディング部11では図3に示される斜線部分へ零値を埋め、フィルタリング部12へ出力する。フィルタリング部12では、入力端子23から入力されたパラメータの推定値(この段階では初期推定値)を入力し、パラメータの推定値に含まれているインパルス応答関数の推定値で、図4で示される斜線部分のみフィルタリングを行う。さらにマージ部13では、図5で示される斜線部分に、入力端子21から入力された劣化画像を埋め込み、出力端子24から境界値補正画像を出力する。 Since the boundary image correction unit 1 shown in FIG. 6 cannot obtain a repaired image from the input terminal 22 at this stage, the switch 14 is turned on at the lower side, and the degraded image input from the input terminal 21 is used as the initial estimation of the original image. A value is input to the padding unit 11. The padding unit 11 fills the hatched portion shown in FIG. 3 with a zero value and outputs it to the filtering unit 12. The filtering unit 12 receives an estimated value of the parameter input from the input terminal 23 (initial estimated value at this stage), and is an estimated value of the impulse response function included in the estimated value of the parameter, as shown in FIG. Filter only the shaded area. Further, the merging unit 13 embeds a deteriorated image input from the input terminal 21 in the shaded portion shown in FIG. 5 and outputs a boundary value corrected image from the output terminal 24.

次に、逐次予測誤差法を実行するので、スイッチ2は左側がONとなり、境界値補正劣化画像がパラメータ推定部3へ入力する。パラメータ推定部3では、逐次予測誤差法を実行し、パラメータの推定値をパラメータ制御部5へ出力する。この時点で1回目のパラメータ推定値が得られたこととなる。パラメータ制御部5は、1回目のパラメータ推定値をパラメータ推定部へ出力して、パラメータ推定部3では1回目のパラメータ推定値を初期推定値として逐次予測誤差法を実行し、パラメータ推定が行われる。このような反復処理をp1回行ったのちに得られたp1回目のパラメータ推定値を、パラメータ制御部5から境界値補正部1とパラメータ推定部3へ出力する。   Next, since the sequential prediction error method is executed, the left side of the switch 2 is turned ON, and the boundary value corrected degraded image is input to the parameter estimation unit 3. The parameter estimation unit 3 executes the sequential prediction error method and outputs an estimated value of the parameter to the parameter control unit 5. At this time, the first parameter estimation value is obtained. The parameter control unit 5 outputs the first parameter estimation value to the parameter estimation unit, and the parameter estimation unit 3 executes the sequential prediction error method using the first parameter estimation value as the initial estimation value to perform parameter estimation. . The p1 parameter estimation value obtained after performing this iterative process p1 times is output from the parameter control unit 5 to the boundary value correction unit 1 and the parameter estimation unit 3.

境界値補正部1では、p1回目のパラメータの推定値を用いて先に示した処理を行い、境界値補正劣化画像を出力する。境界値補正部1を含めたパラメータ推定の反復はp2回であるので、パラメータ制御部5にはp1×p2回目のパラメータ推定値が最新となる。この推定値を境界値補正部1と原画像推定部4へ出力し、スイッチ2の右側をONにして、境界値補正部1から出力された境界値補正劣化画像から画像修復を行う。   The boundary value correction unit 1 performs the above-described processing using the estimated value of the parameter for the first time, and outputs a boundary value correction deteriorated image. Since the parameter estimation including the boundary value correction unit 1 is repeated p2 times, the parameter control unit 5 has the latest parameter estimation value of p1 × p2. The estimated value is output to the boundary value correcting unit 1 and the original image estimating unit 4, and the right side of the switch 2 is turned on to perform image restoration from the boundary value corrected degraded image output from the boundary value correcting unit 1.

原画像推定部4では、スイッチ2を介して境界値補正劣化画像を入力し、p1×p2回目のパラメータ推定値を用い、先に述べた画像修復アルゴリズムを用いて、画像修復を行う。画像修復アルゴリズムによっては反復推定が可能なものもあり、実施の形態1.ではq1回の反復推定を行うとしている。q1回目に修復された画像は境界値補正部1と出力端子113へ出力される。境界値補正部1では、図7の入力端子22から1回目の修復画像が入力され、スイッチ14の上側をONとすることにより、前述した手順で境界値補正劣化画像を出力端子24から出力する。出力された境界値補正劣化画像はスイッチ2を介して原画像推定部4に入力され、画像修復が行われる。このような画像修復をq2回繰り返す。画像修復をq1×q2回繰り返した時点で、再びパラメータ推定をp1×p2回繰り返し、この反復で得られたパラメータの推定値を用いて再びq1×q2回の画像修復を行う。これらの処理をr回繰り返して得られたq1×q2×r回目の修復画像を最終的に得られる原画像の推定値とし、出力端子113から出力する。同時にp1×p2×r回目のパラメータの推定値をパラメータの最終推定値として出力端子114から出力する。
以上の逐次予測誤差法を用いたブラインド画像修復アルゴリズムを、フロー図として図8を参照し、詳細に述べる。
The original image estimation unit 4 inputs the boundary value corrected degraded image via the switch 2 and performs image restoration using the above-described image restoration algorithm using the p1 × p2 parameter estimation values. Some image restoration algorithms can be used for iterative estimation. Then, it is assumed that q1 iteration estimation is performed. The image restored for the first time q is output to the boundary value correction unit 1 and the output terminal 113. In the boundary value correction unit 1, the first restored image is input from the input terminal 22 of FIG. 7, and the boundary value correction deteriorated image is output from the output terminal 24 in the above-described procedure by turning on the upper side of the switch 14. . The output boundary value corrected deteriorated image is input to the original image estimation unit 4 via the switch 2 and image restoration is performed. Such image restoration is repeated q2 times. When the image restoration is repeated q1 × q2 times, the parameter estimation is repeated p1 × p2 times again, and the image restoration is performed q1 × q2 times again using the parameter estimation values obtained in this iteration. The q1 × q2 × r restored image obtained by repeating these processes r times is used as an estimated value of the original image finally obtained, and is output from the output terminal 113. At the same time, the estimated value of the parameter of p1 × p2 × r is output from the output terminal 114 as the final estimated value of the parameter.
The blind image restoration algorithm using the above iterative prediction error method will be described in detail with reference to FIG. 8 as a flowchart.

まず、劣化画像と数学的画像モデルに含まれるパラメータの初期推定値を入力する(S1、S2)。劣化画像(原画像の初期推定値)とパラメータの初期推定値を用い、境界値補正処理(S3)を行う。境界値補正劣化画像を用いて逐次予測誤差法によりパラメータの推定(S4)を行う。得られたパラメータの推定値を初期値として、再び逐次予測誤差法によりパラメータの推定(S4)を行う。このようなパラメータの反復推定をp1回行う。   First, initial estimated values of parameters included in the degraded image and the mathematical image model are input (S1, S2). A boundary value correction process (S3) is performed using the degraded image (initial estimated value of the original image) and the initial estimated value of the parameter. Parameter estimation (S4) is performed by the sequential prediction error method using the boundary value corrected degraded image. Using the obtained parameter estimation value as an initial value, parameter estimation (S4) is again performed by the successive prediction error method. Such parameter iterative estimation is performed p1 times.

次に、p1回目のパラメータの推定値を用いて境界値補正処理(S3)を行う。境界値補正劣化画像が計算されるので、パラメータの推定(S4)をp1回反復し、再び境界値補正処理(S3)を行う。このような境界値補正処理をp2回行う。   Next, boundary value correction processing (S3) is performed using the estimated value of the parameter for the first time. Since the boundary value corrected degraded image is calculated, the parameter estimation (S4) is repeated p1 times, and the boundary value correcting process (S3) is performed again. Such boundary value correction processing is performed p2 times.

p1×p2回目に推定されたパラメータを用いて境界値補正処理(S5)を行い、境界値補正劣化画像を入力して、原画像の推定(S6)を行う。推定された原画像を再び初期値として用い、原画像の推定(S6)を行う。このような原画像の反復推定をq1回行う。q1回目に得られた原画像の推定値を用いて境界値補正処理(S5)を行い、原画像の推定(S6)を行う。境界値補正処理を含めた原画像の反復推定をq2回行う。 Boundary value correction processing (S5) is performed using the parameters estimated at the p1 × p2th time, a boundary value corrected degraded image is input, and an original image is estimated (S6). The estimated original image is again used as an initial value, and the original image is estimated (S6). Such repetitive estimation of the original image is performed q1 times. q The boundary value correction process (S5) is performed using the estimated value of the original image obtained for the first time, and the original image is estimated (S6). The iterative estimation of the original image including the boundary value correction process is performed q2 times.

このように得られたq1×q2回目の原画像の推定値を用いて境界値補正処理(S3)を行い、パラメータの推定を再び行う。
以上のような反復を行うことにより、最終的に得られたp1×p2×r回目のパラメータの推定値と、q1×q2×r回目の原画像の推定値を出力し、修復画像を得る。
次に、逐次予測誤差法によるパラメータ推定方法と、カルマン・固定区間スムーザを用いた原画像の推定方法について詳細に述べる。
Boundary value correction processing (S3) is performed using the estimated value of the q1 × q2 original image obtained in this way, and parameter estimation is performed again.
By performing the above iteration, the finally obtained estimated value of the p1 × p2 × r parameter and the estimated value of the q1 × q2 × r original image are output, and a restored image is obtained.
Next, a parameter estimation method using the successive prediction error method and an original image estimation method using a Kalman / fixed interval smoother will be described in detail.

逐次予測誤差法およびカルマン・固定区間スムーザは、式(1)中の原画像ui,jに対して統計的数学モデルと呼ばれる数学的画像モデルを導入する必要がある。いま、境界値補正部1により画像サイズが拡張されたことから、その縦サイズをM、横サイズをNと表記し、原画像を示す統計的数学モデルに半因果的確率モデルを導入すると、原画像ui,jは、 The sequential prediction error method and the Kalman / fixed interval smoother need to introduce a mathematical image model called a statistical mathematical model for the original image u i, j in Equation (1). Now, since the image size has been expanded by the boundary value correction unit 1, when the vertical size is expressed as M and the horizontal size as N, and a semi-causal probability model is introduced into the statistical mathematical model showing the original image, The image u i, j is

Figure 0004872300
(式2)
ただし,ξi,jはシステム雑音と呼ばれ、平均
Figure 0004872300
(Formula 2)
Where ξ i, j is called system noise and is average

Figure 0004872300
および分散
Figure 0004872300
And distributed

Figure 0004872300
の性質を仮定している。このとき、式(2)および式(1)をベクトル・行列表現すれば、
Figure 0004872300
Is assumed. At this time, if Expression (2) and Expression (1) are expressed as a vector / matrix,

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
で表現できる。ただし、
Figure 0004872300
Can be expressed as However,

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
でそれぞれ定義する。
これらの行列はサイズが大きいことから計算機上で演算することは困難であるが、巡回型の行列として近似できれば離散フーリエ変換行列で対角化でき、画像をi行ごとに独立して扱うことができる。上式の巡回行列は、それぞれ
Figure 0004872300
Respectively.
These matrices are difficult to calculate on a computer due to their large size, but if they can be approximated as a cyclic matrix, they can be diagonalized with a discrete Fourier transform matrix, and images can be handled independently for each i row. it can. The cyclic matrix of the above equation is

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
として表現でき、さらにこれらを離散フーリエ変換行列で対角化すれば、式(2)および式(1)は、
Figure 0004872300
If these are further diagonalized by a discrete Fourier transform matrix, equations (2) and (1) can be expressed as

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
(式3)
で記述することができる.ただし、離散フーリエ変換行列を
Figure 0004872300
(Formula 3)
Can be described as However, the discrete Fourier transform matrix

Figure 0004872300
で定義し、
Figure 0004872300
Defined in

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義した。右肩に示す添え字(i)は、行を示しており、
Figure 0004872300
Defined. The subscript (i) on the right shoulder indicates a line,

Figure 0004872300
(式4)
Figure 0004872300
(Formula 4)

Figure 0004872300
(式5)
Figure 0004872300
(Formula 5)

Figure 0004872300
(式6)
として表現される。
Figure 0004872300
(Formula 6)
Is expressed as

ここで、原画像の推定のために必要な未知パラメータは式(4)乃至式(6)に含まれており、逐次予測誤差法では Here, the unknown parameters necessary for estimating the original image are included in the equations (4) to (6).

Figure 0004872300
Figure 0004872300
When

Figure 0004872300
を推定することになる。
以下に、この逐次予測誤差法について詳述する。
Figure 0004872300
Will be estimated.
Hereinafter, this sequential prediction error method will be described in detail.

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義し、i行ごと画像モデルをARMA(Auto−Regressive Moving Average)モデルによる表現をすると、
Figure 0004872300
And the image model for each i row is expressed by an ARMA (Auto-Regressive Moving Average) model.

Figure 0004872300
に対して、
Figure 0004872300
Against

Figure 0004872300
と表現できる。このとき、本来の未知パラメータ
Figure 0004872300
Can be expressed as At this time, the original unknown parameter

Figure 0004872300
を直接求めるのではなく、
Figure 0004872300
Instead of directly seeking

Figure 0004872300
を推定した後に、最適化問題を定式化し、解くことにより求める。
(6)式において、行を示す変数の右肩の添え字(i)を省略し、表記の便宜性から、
Figure 0004872300
Is obtained by formulating and solving the optimization problem.
In equation (6), the subscript (i) on the right shoulder of the variable indicating the line is omitted, and for convenience of notation,

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義すると、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
(式7)
を得る。ここで,z-1は遅延演算子を表すとし、
Figure 0004872300
(Formula 7)
Get. Where z -1 represents the delay operator,

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義すると、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
の表現を得ることができる。また、次数
Figure 0004872300
Can be obtained. Also the order

Figure 0004872300
と2Lのうち大きい方を
Figure 0004872300
And the larger of 2L

Figure 0004872300
と定義すると、観測画像yjは次数をRとし、平均が
Figure 0004872300
If the observation image y j is defined as

Figure 0004872300
、分散が
Figure 0004872300
The variance is

Figure 0004872300
である正規性白色雑音ejを用いて
Figure 0004872300
Using regular white noise e j which is

Figure 0004872300
として表現できる。ejはyjの一段予測誤差(Innovation過程)と呼ばれる。
Figure 0004872300
Can be expressed as e j is called y j one-step prediction error (innovation process).

Figure 0004872300
は安定な多項式であり、
Figure 0004872300
Is a stable polynomial,

Figure 0004872300
を定義することにより、
Figure 0004872300
By defining

Figure 0004872300
として表すこともできる。さらに、yjのスペクトル密度の関係から、多項式C(z-1)は、
Figure 0004872300
It can also be expressed as Furthermore, from the relationship of the spectral density of y j , the polynomial C (z −1 ) is

Figure 0004872300
により一意に決定される。このとき、(7)式の対数尤度関数は、未知パラメータを
Figure 0004872300
Uniquely determined by At this time, the log likelihood function of equation (7)

Figure 0004872300
として、
Figure 0004872300
As

Figure 0004872300
(式8)
で表現することができ、θに対する最大化を行うことで、パラメータ推定を行うことができる。ここで、次のような変形を用いて未知パラメータ数を減らし、パラメータの推定を簡潔に行う。
(8)式の両辺を
Figure 0004872300
(Formula 8)
The parameter can be estimated by maximizing θ. Here, the number of unknown parameters is reduced by using the following modification, and parameter estimation is simply performed.
(8)

Figure 0004872300
で割り、
Figure 0004872300
Divide by

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義すると、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
(式9)
を得ることができる。ここで、未知パラメータを、
Figure 0004872300
(Formula 9)
Can be obtained. Where the unknown parameter is

Figure 0004872300
と再定義すれば、予測誤差規範(Prediction Error Criterion)
Figure 0004872300
If we redefine, Prediction Error Criterion (Prediction Error Criterion)

Figure 0004872300
の最小化により推定値
Figure 0004872300
Estimated by minimizing

Figure 0004872300
が得られ、
Figure 0004872300
Is obtained,

Figure 0004872300
により一段予測誤差の分散が求まる。さらにこれらが求まれば、(9)式にスペクトル因子分解法を適用して一段予測誤差係数
Figure 0004872300
Thus, the variance of the one-step prediction error is obtained. If these are obtained, the spectral error factorization method is applied to equation (9) to obtain a one-step prediction error coefficient.

Figure 0004872300
および
Figure 0004872300
and

Figure 0004872300
を求め、状態空間モデルのシステム雑音と付加的雑音それぞれの分散を
Figure 0004872300
And calculate the variances of the system noise and additional noise in the state space model.

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
として求めることができる。スペクトル因子分解法については後述する。
次に、未知パラメータの推定値
Figure 0004872300
Can be obtained as The spectral factor decomposition method will be described later.
Next, an estimate of the unknown parameter

Figure 0004872300
の推定誤差共分散を
Figure 0004872300
The estimated error covariance of

Figure 0004872300
と定義し、初期値を
Figure 0004872300
And the initial value is

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
として与えることにより、未知パラメータは逐次的に、
Figure 0004872300
The unknown parameters are sequentially given as

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
として求めることができる。ただし、
Figure 0004872300
Can be obtained as However,

Figure 0004872300
で定義されており、逐次予測誤差法を実行するには、ej、Ψjを推定することが必要となる。これについて以下に述べる。
ejは多項式{Cr}が得られていれば、
Figure 0004872300
In order to execute the sequential prediction error method, it is necessary to estimate e j and Ψ j . This is described below.
If e j is the polynomial {C r },

Figure 0004872300
を用いて得ることができる。この両辺をθで微分すると、
Figure 0004872300
Can be used. Differentiating both sides by θ,

Figure 0004872300
となるので、
Figure 0004872300
So,

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義すると、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
で表現することができる。すなわちΨjは、
Figure 0004872300
Can be expressed as That is, Ψ j is

Figure 0004872300
(式10)
として表現できる。ただし、
Figure 0004872300
(Formula 10)
Can be expressed as However,

Figure 0004872300
を定義した。
次に、
Figure 0004872300
Defined.
next,

Figure 0004872300
は、
Figure 0004872300
Is

Figure 0004872300
を定義し、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
と表現すると、
Figure 0004872300
And

Figure 0004872300
(式11)
なる関係があるので、
Figure 0004872300
(Formula 11)
Because there is a relationship

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を定義して、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
を求める。いま、
Figure 0004872300
Ask for. Now

Figure 0004872300
の係数を
Figure 0004872300
Coefficient of

Figure 0004872300
として表すこととし、
Figure 0004872300
And represent it as

Figure 0004872300
を定義すると、
Figure 0004872300
Define

Figure 0004872300
で表すことができる。ここに、
Figure 0004872300
Can be expressed as here,

Figure 0004872300
なる関係があることから
Figure 0004872300
Because there is a relationship

Figure 0004872300
を得ることができ、
Figure 0004872300
Can get the

Figure 0004872300
Figure 0004872300
When

Figure 0004872300
の定義から
Figure 0004872300
From the definition of

Figure 0004872300
を得ることができる。また、
Figure 0004872300
Can be obtained. Also,

Figure 0004872300
として、
Figure 0004872300
As

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
と同様な形で
Figure 0004872300
In the same way as

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を定義するとκは、
Figure 0004872300
Κ is defined as

Figure 0004872300
として表現することができ、
Figure 0004872300
Can be expressed as

Figure 0004872300
は、
Figure 0004872300
Is

Figure 0004872300
で表される。したがって、
Figure 0004872300
It is represented by Therefore,

Figure 0004872300
(式12)
が得られる。また、(6)式中における、
Figure 0004872300
(Formula 12)
Is obtained. Further, in the formula (6),

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
の具体的な形は、
Figure 0004872300
The specific form of

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
の定義により決定される。本論文では、
Figure 0004872300
Determined by the definition of In this paper,

Figure 0004872300
(式13)
Figure 0004872300
(Formula 13)

Figure 0004872300
(式14)
で与えられる。また、
Figure 0004872300
(Formula 14)
Given in. Also,

Figure 0004872300
であるので、最終的にΨjは式(10)、(11)、(12)、(13)、(14)式を用いて算出することができる。
ここで、逐次予測誤差法におけるパラメータ推定時の初期推定値について述べる。
Figure 0004872300
Therefore, finally, Ψ j can be calculated using the expressions (10), (11), (12), (13), and (14).
Here, initial estimated values at the time of parameter estimation in the successive prediction error method will be described.

Figure 0004872300
での
Figure 0004872300
In

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300

、yj(の平均値と同じ値で良い)を与え、初期値Pは対角要素に1〜100程度の値を入れ、初期値
Figure 0004872300

, Y j (may be the same value as the average value thereof), and the initial value P L is set to a value of about 1 to 100 in the diagonal element,

Figure 0004872300
においては、インパルス応答関数にはh0,0のみ1を入れそれ以外の要素については0を入れたものから
Figure 0004872300
In the impulse response function, only h 0,0 is set to 1 and other elements are set to 0

Figure 0004872300
を算出し、半因果的確率モデルに含まれる予測係数は経験的に
Figure 0004872300
And the prediction coefficient included in the semi-causal probability model is empirically

Figure 0004872300
を入れたものから
Figure 0004872300
From what put

Figure 0004872300
を算出する。また、
Figure 0004872300
Is calculated. Also,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
Is

Figure 0004872300
に10の−3〜−4乗の値を入れ計算したものを初期値とし、
Figure 0004872300
The initial value is calculated by putting 10 to the power of -3 to -4.

Figure 0004872300
については
Figure 0004872300
about

Figure 0004872300
に10の−4〜−5乗の値を入れ計算したものを初期値とすれば良い。
以上により求まった未知パラメータ
Figure 0004872300
A value calculated by putting a value of 10 −4 to −5 to the initial value may be used as the initial value.
Unknown parameter obtained by the above

Figure 0004872300
を用い、最適化問題を定式化することによって
Figure 0004872300
By formulating the optimization problem using

Figure 0004872300
を推定する手法について述べる。
上述したアルゴリズムによって推定値として得られるパラメータは、
Figure 0004872300
We describe a method for estimating.
The parameter obtained as an estimated value by the algorithm described above is

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
であり、これらから
Figure 0004872300
And from these

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を求めるために、以下の評価規範を最小化する。
Figure 0004872300
To minimize the following evaluation criteria:

Figure 0004872300
は、
Figure 0004872300
Is

Figure 0004872300
の関数であり、評価関数
Figure 0004872300
Function and evaluation function

Figure 0004872300
を、
Figure 0004872300
The

Figure 0004872300
として定義し、パラメータ
Figure 0004872300
Define as parameter

Figure 0004872300
について最小化を行う。最小化のための初期値は、逐次予測誤差法で用いた初期値と同じで良い。
次に、得られた
Figure 0004872300
Minimize for. The initial value for minimization may be the same as the initial value used in the successive prediction error method.
Then obtained

Figure 0004872300
を用いて、
Figure 0004872300
Using,

Figure 0004872300
を計算し、
Figure 0004872300
Calculate

Figure 0004872300
の関係より擬似逆行列を求めてシステム雑音の分散である
Figure 0004872300
The pseudo-inverse is obtained from the relationship of

Figure 0004872300
を求める。
また、インパルス応答関数の推定は、
Figure 0004872300
Ask for.
The impulse response function is estimated as

Figure 0004872300
なる関係式を用い、擬似逆行列により推定する。
最後に、観測雑音の分散は
Figure 0004872300
Is estimated by a pseudo inverse matrix.
Finally, the variance of the observed noise is

Figure 0004872300
である
Figure 0004872300
Is

Figure 0004872300
についての算術平均として計算する。
次に、スペクトル因子分解について述べる。式で、右辺が得られている下で左辺を求めるために本手法を用いる。右辺の
Figure 0004872300
Calculate as the arithmetic mean for.
Next, spectral factor decomposition will be described. This method is used to find the left side under the right side in the equation. Right side

Figure 0004872300
の係数が
Figure 0004872300
Coefficient of

Figure 0004872300
として得られているとする。このとき、(9)式の
Figure 0004872300
Assuming that At this time, the equation (9)

Figure 0004872300
の係数の関係をベクトル・行列表現すれば、
Figure 0004872300
If the relationship between the coefficients of

Figure 0004872300
が成り立つ。ベクトル関数
Figure 0004872300
Holds. Vector function

Figure 0004872300
を定義し、両辺を
Figure 0004872300
Define both sides

Figure 0004872300
で微分すると、
Figure 0004872300
Differentiated by

Figure 0004872300
であるので、Newton−Raphson法により
Figure 0004872300
Because of Newton-Raphson method

Figure 0004872300
を求める反復式は、n回目の推定値を
Figure 0004872300
The iterative formula for calculating the nth estimate is

Figure 0004872300
と表すと、初期値
Figure 0004872300
Represents the initial value.

Figure 0004872300
を与えることにより、
Figure 0004872300
By giving

Figure 0004872300
として求めることができる。初期値は
Figure 0004872300
Can be obtained as The initial value is

Figure 0004872300
の第一要素を比較的大きな値(100等)とし、他の要素を0で与えることで解を得ることができる。
Figure 0004872300
The solution can be obtained by setting the first element of the above to a relatively large value (100, etc.) and giving the other elements 0.

以下に、これまで述べたアルゴリズムをまとめる。
Step1.劣化画像データ
The algorithm described so far is summarized below.
Step1. Degraded image data

Figure 0004872300
をDFT行列
Figure 0004872300
DFT matrix

Figure 0004872300
により変換し、
Figure 0004872300
Converted by

Figure 0004872300
を計算して、初期設定として
Figure 0004872300
As the default setting

Figure 0004872300
での
Figure 0004872300
In

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を与え,初期値
Figure 0004872300
, Initial value

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を与える。さらに、
Figure 0004872300
give. further,

Figure 0004872300
を求め、スペクトル因子分解法により、
Figure 0004872300
And by spectral factorization method,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を求める。
ステップ2.
Figure 0004872300
Ask for.
Step 2.

Figure 0004872300
とし、
Figure 0004872300
age,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を用いて一段予測誤差
Figure 0004872300
One-stage prediction error using

Figure 0004872300
Figure 0004872300
The

Figure 0004872300
により求める。
Step3.逐次予測誤差法
Figure 0004872300
Ask for.
Step3. Sequential prediction error method

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を実行する。
Step4.推定値
Figure 0004872300
Execute.
Step4. Estimated value

Figure 0004872300
から
Figure 0004872300
From

Figure 0004872300
を算出し、スペクトル因子分解法により、
Figure 0004872300
Is calculated by spectral factorization method,

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を求める。
Step5.新しく求まった
Figure 0004872300
Ask for.
Step5. Newly found

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を用いて、再び一段予測誤差
Figure 0004872300
Again, one-stage prediction error

Figure 0004872300
Figure 0004872300
The

Figure 0004872300
により求める。
Step6.予測誤差分散、システム雑音、観測雑音を
Figure 0004872300
Ask for.
Step 6. Predictive error variance, system noise, observation noise

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
により求める。
Figure 0004872300
Ask for.

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
を計算し
Figure 0004872300
Calculate

Figure 0004872300
を求め、
Figure 0004872300
Seeking

Figure 0004872300
により
Figure 0004872300
By

Figure 0004872300
を求めてStep2へ戻る。
Step7.
Figure 0004872300
To return to Step 2.
Step7.

Figure 0004872300
まで到達したときに収束していなければ、最終推定値
Figure 0004872300
If it does not converge when it reaches

Figure 0004872300
を初期値
Figure 0004872300
The initial value

Figure 0004872300
に代入し、再びStep 1から繰り返す。
Figure 0004872300
And repeat from Step 1.

次に、状態空間表現からカルマン・固定区間スムーザを導出する。(3)式にはLだけ遅れ項が存在するので、 Next, a Kalman / fixed interval smoother is derived from the state space representation. Since there is a delay term by L in equation (3),

Figure 0004872300
Figure 0004872300
The

Figure 0004872300
のように定義する。ただし、
Figure 0004872300
Define as follows. However,

Figure 0004872300
を定義した。いま、
Figure 0004872300
Defined. Now

Figure 0004872300
と2Lの最大値を
Figure 0004872300
And the maximum value of 2L

Figure 0004872300
として定義し、状態変数
Figure 0004872300
Defined as a state variable

Figure 0004872300
をR次に拡大化した新たな状態変数
Figure 0004872300
A new state variable that expands to R next

Figure 0004872300
Figure 0004872300
The

Figure 0004872300
で定義する。このとき状態空間モデルを記述し直すと、
Figure 0004872300
Define in. At this time, if the state space model is rewritten,

Figure 0004872300
に対して
Figure 0004872300
Against

Figure 0004872300
(式15)
Figure 0004872300
(Formula 15)

Figure 0004872300
(式16)
を得ることができる。ここで、Gは、
Figure 0004872300
(Formula 16)
Can be obtained. Where G is

Figure 0004872300
(式17)
であり、
Figure 0004872300
(Formula 17)
And

Figure 0004872300
であれば、
Figure 0004872300
If,

Figure 0004872300
(式18)
Figure 0004872300
(Formula 18)

Figure 0004872300
(式19)
で定義される。もし、
Figure 0004872300
(Formula 19)
Defined by if,

Figure 0004872300
であれば、
Figure 0004872300
If,

Figure 0004872300
の第1行目が
Figure 0004872300
The first line of

Figure 0004872300
となる(2L+1)×(2L+1)サイズの行列として定義され、
Figure 0004872300
Is defined as a matrix of (2L + 1) × (2L + 1) size,

Figure 0004872300
であれば
Figure 0004872300
If

Figure 0004872300
Figure 0004872300
But

Figure 0004872300
となる1×Qの行列として定義される。
15式乃至19式中の変数右肩にある行を示す添え字(i)を省略し、条件付き期待値と誤差共分散行列を、
Figure 0004872300
Is defined as a 1 × Q matrix.
The subscript (i) indicating the line on the right side of the variable in Equations 15 to 19 is omitted, and the conditional expected value and the error covariance matrix are

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
で定義すると、以下のカルマン・固定区間スムーザアルゴリズムを与えることができる。初期分布の平均と分散を
Figure 0004872300
The following Kalman-fixed interval smoother algorithm can be given: The mean and variance of the initial distribution

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
(通常は
Figure 0004872300
(Normally

Figure 0004872300
をデータの平均値、
Figure 0004872300
The average value of the data,

Figure 0004872300
を定常分散値)として与え、
Figure 0004872300
As the steady dispersion value)

Figure 0004872300
に対してカルマンフィルタは
Figure 0004872300
Whereas the Kalman filter is

Figure 0004872300
(式20)
Figure 0004872300
(Formula 20)

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
の逐次的計算で実行される。また、カルマンフィルタで求まった
Figure 0004872300
It is executed by sequential calculation. Also found by Kalman filter

Figure 0004872300
Figure 0004872300
,

Figure 0004872300
を初期値として、
Figure 0004872300
Is the initial value,

Figure 0004872300
に対して固定区間スムーザは
Figure 0004872300
On the other hand, the fixed interval smoother

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
Figure 0004872300

Figure 0004872300
の逆逐次計算によって実行される。
Figure 0004872300
It is executed by the inverse sequential calculation.

以下に,カルマン・固定区間スムーザのアルゴリズムをまとめる.
Step1. 劣化画像
The following is a summary of the Kalman-fixed interval smoother algorithm.
Step1. Degraded image

Figure 0004872300
をDFTし、
Figure 0004872300
DFT

Figure 0004872300
を計算する。
Step2. (20)式以下の カルマン・固定区間スムーザを実行する。
Step3. Step2を適切な回数繰り返す。
Step4. 状態推定値から
Figure 0004872300
Calculate
Step2. (20) The following Kalman / fixed section smoother is executed.
Step3. Repeat Step 2 an appropriate number of times.
Step4. From state estimates

Figure 0004872300
を求める。
Step5. 最終的に得られた
Figure 0004872300
Ask for.
Step5. Finally obtained

Figure 0004872300
を逆DFTすることにより、修復画像
Figure 0004872300
Image by reverse DFT

Figure 0004872300
を得る。
Figure 0004872300
Get.

実施の形態2.
図8を参照し、本発明に最適な実施の形態2.について詳細に述べる。
Embodiment 2. FIG.
Referring to FIG. 8, the second preferred embodiment of the present invention. Is described in detail.

図8において、劣化画像は画像修復装置101における入力端子111から入力される。また劣化検出部51では、角速度センサ出力を用いたカメラの変位量を下に、数学的画像モデルに含まれるインパルス応答関数を推定し、インパルス応答関数として出力する。画像修復装置101の入力端子112では、劣化検出部51で推定されたインパルス応答関数を入力し、劣化画像とインパルス応答関数を境界値補正部1に入力する。また、原画像推定部から修復画像を境界値補正部1に入力し、境界値補正部1では、境界値補正劣化画像を計算し、原画像推定部3に出力する。原画像推定部3では画像修復アルゴリズムを用いて原画像を推定し、画像修復装置101の出力端子113から修復画像を出力する。また、境界値補正部1へも修復画像を出力する。画像修復装置101の入力端子112から入力したインパルス応答関数は、出力端子114からパラメータの最終推定値として出力される。   In FIG. 8, the deteriorated image is input from the input terminal 111 in the image restoration apparatus 101. In addition, the deterioration detection unit 51 estimates an impulse response function included in the mathematical image model based on the camera displacement using the angular velocity sensor output, and outputs the impulse response function as an impulse response function. At the input terminal 112 of the image restoration apparatus 101, the impulse response function estimated by the deterioration detection unit 51 is input, and the deterioration image and the impulse response function are input to the boundary value correction unit 1. In addition, the restored image is input from the original image estimation unit to the boundary value correction unit 1, and the boundary value correction unit 1 calculates a boundary value correction deteriorated image and outputs it to the original image estimation unit 3. The original image estimation unit 3 estimates an original image using an image restoration algorithm and outputs a restored image from the output terminal 113 of the image restoration apparatus 101. Further, the repaired image is also output to the boundary value correcting unit 1. The impulse response function input from the input terminal 112 of the image restoration apparatus 101 is output from the output terminal 114 as the final estimated value of the parameter.

上記のようにセンサ出力を用いることによって、さらに良好な修復画像の推定が可能である。   By using the sensor output as described above, a better restoration image can be estimated.

本発明における撮像領域と手ぶれ等により、写り込む可能性のある領域を示した図である。It is the figure which showed the area | region which may be image | photographed by the imaging area and camera shake etc. in this invention. 本発明における撮像領域と手ぶれ等により、写り込む可能性のある領域および上記写り込む可能性のある領域から写り込まれることで劣化を受ける領域を示す図である。It is a figure which shows the area | region which receives deterioration from the area | region which may be reflected by the imaging area in this invention, camera shake, etc., and the said area | region which may be reflected. 本発明における画像修復装置の境界値補正部において、0埋めされる領域を示す図である。It is a figure which shows the area | region by which 0 is filled in the boundary value correction | amendment part of the image restoration apparatus in this invention. 本発明における画像修復装置の境界値補正部において、フィルタリングされる領域を示す図である。It is a figure which shows the area | region filtered in the boundary value correction | amendment part of the image restoration apparatus in this invention. 本発明における画像修復装置の境界値補正部において、劣化画像を埋める領域を示す図である。It is a figure which shows the area | region which fills in a degraded image in the boundary value correction | amendment part of the image restoration apparatus in this invention. 本発明における画像修復装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image restoration apparatus in this invention. 本発明における境界値補正部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the boundary value correction | amendment part in this invention. 本発明における画像修復のフロー図である。It is a flowchart of the image restoration in this invention. 本発明の実施の形態2における画像修復装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image restoration apparatus in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 境界値補正部
3 パラメータ推定部
4 原画像推定部
5 パラメータ制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Boundary value correction | amendment part 3 Parameter estimation part 4 Original image estimation part 5 Parameter control part

Claims (1)

数学的モデルに基づいて、画像に劣化のない原画像を推定することによって、画像の劣化した外部から入力される劣化画像を修復する画像修復装置であって、
撮像領域の境界部を前記数学的モデルに合致するように修正した画像修復処理の入力画像である境界値補正劣化画像および劣化画像補正パラメータを入力して新たな劣化画像補正パラメータを出力するパラメータ推定部と、
最新の前記境界値補正劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力し新たな修復画像を出力する原画像推定部と、
前記外部から入力される劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力し、または前記外部から入力される劣化画像、最新の前記修復画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力して新たな境界値補正劣化画像を出力する境界値補正部
を備え、
外部から入力される劣化画像を修復する最初の処理において、
前記境界値補正部は、前記外部から入力される劣化画像および前記劣化画像補正パラメータの初期値を入力して、前記外部から入力される劣化画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記劣化画像補正パラメータの初期値によってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記パラメータ推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力するする第1の処理を行い、
前記パラメータ推定部は、前記第1の処理で出力された当該新たな境界値補正劣化画像および前記劣化画像補正パラメータの初期値を入力して、新たな劣化画像補正パラメータを出力する第2の処理を行い、
前記最初の処理の後に行うパラメータ推定処理を繰り返し行う処理において、
前記境界値補正部は、最新の前記劣化画像補正パラメータおよび前記外部から入力される劣化画像を入力して、前記外部から入力される劣化画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記入力した最新の劣化画像補正パラメータによってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記パラメータ推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力する第3の処理を行い、
前記パラメータ推定部は、前記第3の処理で出力された当該新たな境界値補正劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力して、新たな劣化画像補正パラメータを出力する第4の処理を行い、
前記第3の処理および前記第4の処理は所定の回数繰り返し行われ、
前記パラメータ推定処理を繰り返し行う処理の後に行う原画像推定を繰り返し行う処理において、
前記境界値補正部は、最新の前記劣化画像補正パラメータおよび前記外部から入力される劣化画像を入力して、前記外部から入力される劣化画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記入力した最新の劣化画像補正パラメータによってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記原画像推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力する第5の処理を行い、
前記原画像推定部は、最新の前記境界値補正劣化画像および最新の前記劣化画像補正パラメータを入力して、新たな修復画像を出力する第6の処理を行い、
前記境界値補正部は、前記第6の処理で出力された当該新たな修復画像、最新の前記劣化画像補正パラメータおよび前記外部から入力される劣化画像を入力して、前記入力した最新の修復画像の撮像領域の境界外側をパディングした後の撮像領域の外側の領域と撮像領域との境界部を、前記入力した最新の劣化画像補正パラメータによってフィルタリングした後、前記外部から入力される劣化画像とマージして、前記原画像推定部に新たな境界値補正劣化画像を出力する第7の処理を行い、
前記第6の処理および前記第7の処理は所定の回数繰り返し行われ、その後に第6の処理で出力される新たな修復画像を出力する画像修復装置。
An image restoration device that restores a deteriorated image input from the outside of the image by estimating an original image without deterioration based on a mathematical model,
Enter beauty degradation image correction parameter Oyo boundary value correction degraded image is the input image of the image restoration process modified to the boundary matching the mathematical model of the imaging region outputs a new degraded image correction parameter A parameter estimation unit to perform,
Enter the date of the boundary value correction degraded image and the latest of the degraded image correction parameter and the original image estimation unit for outputting a new repair image,
Input the externally input deteriorated image and the latest deteriorated image correction parameter, or input the externally input deteriorated image, the latest repaired image and the latest deteriorated image correction parameter, and enter a new boundary. A boundary value correction unit for outputting a value correction deteriorated image ;
With
In the first process of repairing degraded images input from the outside,
The boundary value correction unit inputs an initial value of the deteriorated image input from the outside and the deteriorated image correction parameter, and the imaging region after padding outside the boundary of the imaging region of the deteriorated image input from the outside After filtering the boundary portion between the outer region and the imaging region with the initial value of the deteriorated image correction parameter, it is merged with the deteriorated image input from the outside, and a new boundary value correction deterioration is performed in the parameter estimating portion. Perform the first process to output the image,
The parameter estimation unit receives the new boundary value corrected deteriorated image output in the first process and the initial value of the deteriorated image correction parameter, and outputs a new deteriorated image correction parameter. And
In the process of repeatedly performing the parameter estimation process performed after the first process,
The boundary value correction unit inputs the latest deteriorated image correction parameter and the deteriorated image input from the outside, and the imaging area after padding outside the boundary of the image pickup area of the deteriorated image input from the outside After filtering the boundary portion between the outer region and the imaging region with the input latest deteriorated image correction parameter, the boundary portion is merged with the deteriorated image input from the outside, and a new boundary value correction deterioration is performed in the parameter estimating unit. Perform a third process to output the image,
The parameter estimation unit performs a fourth process of inputting the new boundary value corrected deteriorated image output in the third process and the latest deteriorated image correction parameter, and outputting a new deteriorated image correction parameter. Done
The third process and the fourth process are repeated a predetermined number of times,
In the process of repeatedly performing the original image estimation performed after the process of repeatedly performing the parameter estimation process,
The boundary value correction unit inputs the latest deteriorated image correction parameter and the deteriorated image input from the outside, and the imaging area after padding outside the boundary of the image pickup area of the deteriorated image input from the outside After filtering the boundary portion between the outer region and the imaging region with the inputted latest deteriorated image correction parameter, the boundary portion is merged with the deteriorated image input from the outside, and a new boundary value correction is performed in the original image estimating portion. Perform a fifth process to output a degraded image,
The original image estimation unit performs a sixth process of inputting the latest boundary value correction deteriorated image and the latest deteriorated image correction parameter, and outputting a new repaired image,
The boundary value correction unit inputs the new restored image output in the sixth process, the latest degraded image correction parameter, and the degraded image input from the outside, and the inputted latest restored image. After filtering the boundary area between the imaging area and the outer area of the imaging area after padding the outer boundary of the imaging area with the latest degradation image correction parameter input, the merged with the degradation image input from the outside Then, a seventh process of outputting a new boundary value corrected degraded image to the original image estimation unit is performed,
The image restoration device that repeats the sixth process and the seventh process a predetermined number of times and then outputs a new repaired image output in the sixth process .
JP2005291382A 2005-10-04 2005-10-04 Image restoration apparatus and image restoration method Expired - Fee Related JP4872300B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005291382A JP4872300B2 (en) 2005-10-04 2005-10-04 Image restoration apparatus and image restoration method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005291382A JP4872300B2 (en) 2005-10-04 2005-10-04 Image restoration apparatus and image restoration method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007102477A JP2007102477A (en) 2007-04-19
JP4872300B2 true JP4872300B2 (en) 2012-02-08

Family

ID=38029362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005291382A Expired - Fee Related JP4872300B2 (en) 2005-10-04 2005-10-04 Image restoration apparatus and image restoration method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4872300B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62188555A (en) * 1986-02-14 1987-08-18 Canon Inc Picture correcting equipment
JPH05266187A (en) * 1991-10-22 1993-10-15 Kyocera Corp Image restoration system
JP2004073449A (en) * 2002-08-16 2004-03-11 Canon Inc Radiograph

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007102477A (en) 2007-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2560368B1 (en) Blur correction device and blur correction method
US9967463B2 (en) Method for camera motion estimation and correction
KR102563750B1 (en) Method and Device of Image Deblurring
US8346004B2 (en) Apparatus and method for removing motion blur of image
JP2007188493A (en) Method and apparatus for reducing motion blur in motion blur image, and method and apparatus for generating image with reduced motion blur by using a plurality of motion blur images each having its own blur parameter
US9036695B2 (en) Motion-compensated temporal filtering based on variable filter parameters
JPH07168943A (en) Device and method for generating motion vector field by exclusion of local abnormality
CN106550187B (en) Apparatus and method for image stabilization
KR101839617B1 (en) Method and apparatus for removing non-uniform motion blur using multiframe
KR20150011938A (en) Method and apparatus for stabilizing panorama video captured based multi-camera platform
GB2536430B (en) Image noise reduction
KR101341871B1 (en) Method for deblurring video and apparatus thereof
JP7246900B2 (en) Image processing device, image processing system, imaging device, image processing method, program, and storage medium
JP4945532B2 (en) Degraded image restoration method, degraded image restoration device, and program
US20120141042A1 (en) Image processing system, image processing method and program for image processing
EP2362655B1 (en) Motion-vector estimation
JP7202091B2 (en) Image quality evaluation device, learning device and program
JP2000232384A (en) Data processor and data processing method
KR20150097251A (en) Camera alignment method using correspondences between multi-images
JP4872300B2 (en) Image restoration apparatus and image restoration method
JP5874996B2 (en) Object motion estimation apparatus, object motion estimation method, and program
KR101359351B1 (en) Fast method for matching stereo images according to operation skip
KR100996036B1 (en) Method and appratus for deblurring in image
Newland et al. Time invariant steady-state Kalman filter for image super-resolution
JP4824712B2 (en) Motion estimation accuracy estimation method, motion estimation accuracy estimation device, motion estimation accuracy estimation program, and computer-readable recording medium recording the program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100928

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110412

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110610

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110712

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110908

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111025

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees