JP4883030B2 - Image processing apparatus, image processing method, and image processing program - Google Patents
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Description
本発明は、カメラ撮影画像等の多値で撮影された画像データにおいて、2値化を行う画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and an image processing program that perform binarization on image data captured with multiple values such as a camera captured image.
スチルカメラやビデオカメラといった撮影システムで撮影した画像の認識を行う場合には、撮影状況に応じて入力画像の画質補正を行うことで、認識率の精度向上が望める。特に、名刺やホワイトボードに書かれた文字画像、スキャナで取り込まれた文字画像を認識する場合、画質補正方法として2値化処理がよく用いられる。 In the case of recognizing an image shot by a shooting system such as a still camera or a video camera, it is possible to improve the accuracy of the recognition rate by correcting the image quality of the input image according to the shooting situation. In particular, when a character image written on a business card or a whiteboard or a character image captured by a scanner is recognized, binarization processing is often used as an image quality correction method.
画像の2値化処理は、各画素が白か黒かの2レベルのうち、ある閾値に基づいて、いずれかの値をとるように決定する処理である。これまでに、2値化処理として、(1)固定閾値法、(2)微分ヒストグラム法(非特許文献1)、(3)判別分析法(非特許文献2)などが提案されている。また、上記を応用した方法も提案されている。例えば、画質劣化を補正する方法(特許文献1乃至3)や、濃度ヒストグラムに基づいて閾値を決定する方法(特許文献4)、画像の部分領域に対して求められた閾値を周囲の閾値を元に補正する方法(特許文献5)等が提案されている。また、補正量を算出する手法については、特許文献6及び7にも開示されている。
しかしながら、上記のような従来技術では、撮影された画像の画質劣化を補正する処理(ノイズ除去・ぼけ除去など)を施した後に2値化処理を行う必要があり、2値化処理にとって画質劣化補正結果が最適なものかどうかを確かめる必要がある。そのため、従来技術では、2値化を行う前に画質劣化用補正パラメータの調整に手間がかかるという問題があった。 However, in the conventional technology as described above, it is necessary to perform binarization processing after performing processing (noise removal, blur removal, etc.) for correcting the image quality degradation of the photographed image, and image quality degradation for the binarization processing. It is necessary to check whether the correction result is optimal. Therefore, the conventional technique has a problem that it takes time to adjust the correction parameter for image quality degradation before binarization.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、画質劣化補正による補正結果が2値化処理にとって最適なものかどうかを確かめる必要がなく、精度よく劣化補正及び2値化を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is not necessary to confirm whether the correction result by the image quality deterioration correction is optimal for the binarization processing, and the deterioration correction and binarization can be performed with high accuracy. It is an object of the present invention to provide an image processing apparatus that can perform the processing.
本発明に係る画像処理装置の一態様は、入力画像に基づいて、前記入力画像を2値化するための2値化用処理用の補正量と前記撮影対象の原画像からの劣化を補正するための画質劣化用の補正量を統合して補正量を算出する画質補正量算出部と、前記補正量に基づいて、撮影対象の原画像を推定した推定画像を生成する推定画像生成部と、を備えたことを特徴とする。 An aspect of the image processing apparatus according to the present invention corrects a correction amount for binarization processing for binarizing the input image and deterioration from the original image to be captured based on the input image. An image quality correction amount calculation unit that calculates a correction amount by integrating correction amounts for image quality degradation, an estimation image generation unit that generates an estimation image obtained by estimating an original image to be imaged based on the correction amount; It is provided with.
本発明の画像処理装置の一態様によれば、2値化用の補正量と画像劣化用の補正量とを統合した補正量を求め、この補正量に基づいて推定画像を作成することで、2値化処理にとって画質劣化補正結果が最適なものかどうかを確かめる必要がなく、精度よく劣化補正及び2値化を行うことができる。 According to one aspect of the image processing apparatus of the present invention, a correction amount obtained by integrating a correction amount for binarization and a correction amount for image deterioration is obtained, and an estimated image is created based on the correction amount. It is not necessary to confirm whether the image quality deterioration correction result is optimal for the binarization process, and deterioration correction and binarization can be performed with high accuracy.
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置10の概略構成例を示す機能ブロック図である。この画像処理装置10は、入力画像に基づいて、入力画像を2値化するための2値化用処理用の補正量と撮影対象の原画像からの劣化を補正するための画質劣化用の補正量を統合して補正量を算出する画質補正量算出部121と、補正量に基づいて、撮影対象の原画像を推定した推定画像を生成する推定画像生成部122を備えている。ここで、原画像とは、画質劣化が起こりえない環境で撮影対象が撮影された際に取得される画像を意味する。例えば、白黒の2値画像を撮影した場合、撮影画像の原画像は白と黒から構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration example of an image processing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. This image processing apparatus 10 is based on an input image, a correction amount for binarization processing for binarizing the input image and a correction for image quality deterioration for correcting deterioration from the original image to be photographed. An image quality correction amount calculation unit 121 that calculates the correction amount by integrating the amounts and an estimated image generation unit 122 that generates an estimated image obtained by estimating the original image to be photographed based on the correction amount are provided. Here, the original image means an image acquired when a shooting target is shot in an environment where image quality degradation cannot occur. For example, when a monochrome binary image is captured, the original image of the captured image is composed of white and black.
実環境で撮影対象を撮影した場合には、カメラレンズのひずみや暗電流ノイズ、フォーカス外れ等の劣化が発生する。そのため、完全な白黒画像にはならず、中間色である灰色の画像が撮影される。推定画像とは、このような実環境で撮影された撮影画像から、画質劣化を低減しながら原画像に近づけていく処理を行う際に生成される画像を意味する。完全に原画像に近づけることができた場合、推定画像と原画像は等しくなる。 When a subject is photographed in a real environment, camera lens distortion, dark current noise, defocusing, and other deterioration occur. Therefore, a gray image that is an intermediate color is captured instead of a complete black and white image. An estimated image means an image generated when processing is performed from a captured image captured in such a real environment to bring it closer to the original image while reducing image quality degradation. When the original image can be completely approximated, the estimated image and the original image are equal.
図2は、画像処理装置10の更に詳細な構成例を示す機能ブロック図である。図2に示すように、画像処理装置10は、画像入力部110、データ処理部120、データ記憶部130および画像出力部140を有している。データ処理部120は、前述した画質補正量算出部121及び推定画像生成部122に加え、推定画像評価部123、パラメータ更新部124を有している。 FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a more detailed configuration example of the image processing apparatus 10. As illustrated in FIG. 2, the image processing apparatus 10 includes an image input unit 110, a data processing unit 120, a data storage unit 130, and an image output unit 140. The data processing unit 120 includes an estimated image evaluation unit 123 and a parameter update unit 124 in addition to the image quality correction amount calculation unit 121 and the estimated image generation unit 122 described above.
画像入力部110は、スチルカメラやビデオカメラといった撮像システムで撮影した画像を入力し、画質補正量算出部121に渡す機能を有している。画質補正量算出部121は、撮影画像の観測モデルや、事前知識関数記憶部132に格納された事前知識を用い、最大事後確率推定の枠組みに基づいて、画質補正量を算出する機能を有している。ここで、事前知識とは、予め既知である撮影画像の特徴であり、例えば、撮影対象が2値画像である等の情報である。 The image input unit 110 has a function of inputting an image captured by an imaging system such as a still camera or a video camera and passing the image to the image quality correction amount calculation unit 121. The image quality correction amount calculation unit 121 has a function of calculating the image quality correction amount based on the maximum a posteriori probability estimation framework using the observation model of the captured image and the prior knowledge stored in the prior knowledge function storage unit 132. ing. Here, the prior knowledge is a characteristic of a captured image that is known in advance, and is information such as, for example, a binary image.
推定画像生成部122は、画質補正量算出部121で算出された画質補正量を用いて、推定画像を生成する機能を有している。推定画像評価部123は、推定画像生成部122で生成された推定画像が原画像に近づいたか否か評価を行う機能を有している。パラメータ更新部124は、画質補正量を算出する際に使用したパラメータや、推定画像を生成する際に使用する関数パラメータや収束パラメータといった各種のパラメータを更新し、前回の補正処理までに使用された各パラメータをパラメータ記憶部131に格納する機能を有している。例えば、パラメータ更新部124は、画質補正量算出部121によって算出された画質補正量の画質補正係数λや、推定画像生成部122で使用された劣化関数hのパラメータを更新し、パラメータ記憶部131に格納する。 The estimated image generation unit 122 has a function of generating an estimated image using the image quality correction amount calculated by the image quality correction amount calculation unit 121. The estimated image evaluation unit 123 has a function of evaluating whether or not the estimated image generated by the estimated image generation unit 122 has approached the original image. The parameter update unit 124 updates various parameters such as the parameters used when calculating the image quality correction amount, the function parameters used when generating the estimated image, and the convergence parameter, and used until the previous correction process. Each parameter has a function of storing in the parameter storage unit 131. For example, the parameter update unit 124 updates the image quality correction coefficient λ of the image quality correction amount calculated by the image quality correction amount calculation unit 121 and the parameter of the degradation function h used by the estimated image generation unit 122, and the parameter storage unit 131. To store.
なお、画像の画質補正処理は、反復処理を経て推定画像を生成するため、反復回数に応じて補正係数λnや劣化関数hn(i,j)等で使用するパラメータを更新してもよい。画像出力部140は、推定画像評価部123において、画質補正処理が終了したと判断された際に、生成された推定画像y(i,j)をディスプレイ等の表示デバイス(図示せず)に出力する。 Since the image quality correction process generates an estimated image through an iterative process, parameters used in the correction coefficient λ n and the degradation function h n (i, j) may be updated according to the number of iterations. . The image output unit 140 outputs the generated estimated image y (i, j) to a display device (not shown) such as a display when the estimated image evaluation unit 123 determines that the image quality correction processing has been completed. To do.
データ記憶部130は、パラメータ記憶部131と事前知識関数記憶部132を有している。パラメータ記憶部131は、推定画像を生成するために用いられる関数の変数パラメータや収束パラメータが格納されている。事前知識関数記憶部132は、画質補正量算出部121で使用する画質補正係数λや劣化関数hといった関数が格納されている。 The data storage unit 130 includes a parameter storage unit 131 and a prior knowledge function storage unit 132. The parameter storage unit 131 stores variable parameters and convergence parameters of functions used for generating an estimated image. The prior knowledge function storage unit 132 stores functions such as an image quality correction coefficient λ and a deterioration function h used by the image quality correction amount calculation unit 121.
次に、画質補正量算出部121が、画質補正量を算出する際の算出方法について説明する。一般的に、画像の観測モデル、すなわち入力画像である撮影画像g(i,j)は、式1によって表すことができる。 Next, a calculation method when the image quality correction amount calculation unit 121 calculates the image quality correction amount will be described. In general, an observation model of an image, that is, a captured image g (i, j) that is an input image can be expressed by Equation 1.
撮影画像g(i,j)に基づいて算出される推定画像が原画像f(i,j)と一致する事後確率が最大となる画像fmapは、式2によって示される。 An image f map having the maximum posterior probability that the estimated image calculated based on the photographed image g (i, j) matches the original image f (i, j) is expressed by Equation 2.
画質補正量算出部121は、式9を用いて画質補正量λnL'n(i,j)を算出する。式7で定義された2値画像の事前知識関数bn(i,j)を下記のように定義する。 The image quality correction amount calculation unit 121 calculates the image quality correction amount λ n L ′ n (i, j) using Equation 9. The prior knowledge function b n (i, j) of the binary image defined by Equation 7 is defined as follows.
画素値In(i,j)について、式10A又は式10Bを採用するかを判断するために、しきい値を設ける。画素値In(i,j)が予め設定されたしきい値よりも小さければ式10Aを採用し、画素値In(i,j)がしきい値よりも大きければ式10Bを採用する。しきい値は、例えば、代表値であるα、βを用いて、(α+β)/2として設定することができる。ここで、yn(i,j)が画素値90で、2値代表値α:36、β:240であるとすると、しきい値として((α+β)/2))=138が設定される(図4)。yn(i,j)の画素値90は、しきい値138よりも小さいので、yn(i,j)は式10Aが採用される。なお、(α+β)/2の値を比較対象として用いるのではなく、パラメータ記憶部131に格納された固定しきい値を用いても良い。 For the pixel value I n (i, j), a threshold value is provided to determine whether to use the formula 10A or the formula 10B. If the pixel value I n (i, j) is smaller than a preset threshold value, the expression 10A is adopted, and if the pixel value I n (i, j) is larger than the threshold value, the expression 10B is adopted. For example, the threshold value can be set as (α + β) / 2 using α and β which are representative values. Here, assuming that y n (i, j) is a pixel value 90 and binary representative values α: 36 and β: 240, ((α + β) / 2)) = 138 is set as the threshold value. (FIG. 4). y n (i, j) pixel values 90 is smaller than the threshold 138, y n (i, j ) is the formula 10A can be adopted. Instead of using the value of (α + β) / 2 as a comparison target, a fixed threshold value stored in the parameter storage unit 131 may be used.
L'n(i,j)を算出するために式10A、Bを式9に代入すると、式11A、11Bが得られる。 By substituting Equations 10A and B into Equation 9 to calculate L ′ n (i, j), Equations 11A and 11B are obtained.
前述したように、推定画像生成部122は、画質補正量算出部121で算出された画質補正量λn−1L'n−1(i,j)とn−1回目の推定画像yn−1(i,j)を用いて、n回目の推定画像yn(i,j)を式8により生成する。このように生成された推定画像yn(i,j)は、推定画像評価部123によって原画像f(i,j)にどれくらい近似しているかが評価される。推定画像評価部123は、画像の観測モデル(式1)に基づいて評価を行う。原画像f(i,j)を推定した推定画像yn(i,j)は式1を用いて以下の式12のように表される。 As described above, the estimated image generation unit 122 and the image quality correction amount λ n−1 L ′ n−1 (i, j) calculated by the image quality correction amount calculation unit 121 and the n− 1th estimated image y n− 1 (i, j) is used to generate the nth estimated image y n (i, j) using Equation 8. The estimated image y n (i, j) generated in this way is evaluated by the estimated image evaluation unit 123 to evaluate how close to the original image f (i, j). The estimated image evaluation unit 123 performs evaluation based on the image observation model (Equation 1). An estimated image y n (i, j) obtained by estimating the original image f (i, j) is expressed by the following Expression 12 using Expression 1.
次に、このように構成された画像処理装置の動作について処理手順について説明する。図5は、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置10の処理手順を示すフローチャートである。はじめに、スチルカメラやビデオカメラなどの撮影デバイスで撮影対象を撮影する(ステップS10)。画像入力部110は、撮影された撮影画像を入力し、データ処理部120に出力する。画質補正量算出部121は、画素値In(i,j)や周囲の画素値の関連性を考慮して、2値化のための補正量としてbn(i,j)を設定する(ステップS11)。なお、本実施形態においては、bn(i,j)は、予め事前知識関数として事前知識関数記憶部132に保存されているため、画質補正量算出部121は、取得された撮影画像に基づいて最適なbn(i,j)を選択する。例えば、画素値In(i,j)がαに近い場合には、式10Aを選択し、βに近い場合は式10Bを選択する。 Next, a processing procedure for the operation of the image processing apparatus configured as described above will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the image processing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. First, a shooting target is shot with a shooting device such as a still camera or a video camera (step S10). The image input unit 110 inputs the captured image and outputs it to the data processing unit 120. The image quality correction amount calculation unit 121 sets b n (i, j) as a correction amount for binarization in consideration of the relevance of the pixel value I n (i, j) and surrounding pixel values ( Step S11). In the present embodiment, b n (i, j) is stored in advance in the prior knowledge function storage unit 132 as a prior knowledge function, so the image quality correction amount calculation unit 121 is based on the acquired captured image. The optimum b n (i, j) is selected. For example, when the pixel value I n (i, j) is close to α, the expression 10A is selected, and when it is close to β, the expression 10B is selected.
また、画質補正量算出部121は、式11A又は式11Bに対してL'n(i,j)とパラメータ記憶部131に格納された画質補正係数λnを用いることで、2値化用の補正量と劣化用の補正量とが統合された画質補正量λnL'n(i,j)を算出する(ステップS12)。ここで、画質補正量を用いて推定画像を生成する処理回数が1回であれば(ステップS13においてYes)、推定画像生成部122は、ノイズ除去や画像の鮮鋭化処理を行う(ステップS14)。処理回数が1回目の場合には、0回目の推定画像y0(i,j)である撮影画像g(i,j)は、ノイズやぼけによって画質劣化が発生しているものとし、予め設定されたパラメータを元に、y0(i,j)に対してノイズ除去や、鮮鋭化処理を行う。一方、画質補正量を用いて推定画像を生成する処理回数が2回目以降であれば(ステップS13においてNo)、推定画像生成部122は、画質補正量算出部121によって生成された画質補正量λnL'n(i,j)と、n−1回目に生成された推定画像yn−1(i,j)を用いて、n回目の推定画像yn(i,j)を式8により生成する(ステップS15)。 Further, the image quality correction amount calculation unit 121 uses L ′ n (i, j) and the image quality correction coefficient λ n stored in the parameter storage unit 131 with respect to the expression 11A or 11B, thereby performing binarization. An image quality correction amount λ n L ′ n (i, j) in which the correction amount and the deterioration correction amount are integrated is calculated (step S12). Here, if the number of times of generating the estimated image using the image quality correction amount is 1 (Yes in Step S13), the estimated image generating unit 122 performs noise removal and image sharpening processing (Step S14). . When the number of times of processing is the first time, it is assumed that the captured image g (i, j), which is the estimated image y 0 (i, j) of the 0th time, has undergone image quality degradation due to noise or blur, and is set in advance. Based on the set parameters, noise removal and sharpening processing are performed on y 0 (i, j). On the other hand, if the number of processes for generating the estimated image using the image quality correction amount is the second or later (No in step S13), the estimated image generation unit 122 generates the image quality correction amount λ generated by the image quality correction amount calculation unit 121. Using n L ′ n (i, j) and the estimated image y n−1 (i, j) generated at the ( n−1 ) th time, the nth estimated image y n (i, j) is expressed by Equation 8. Generate (step S15).
推定画像評価部123は、式14によって評価値Eを生成し推定画像を評価する(ステップS16)。推定画像評価部123は、算出された評価値Eが、予め設定されたしきい値Eval以上であるか否かを判断することにより、推定画像y(i,j)が撮影対象の原画像に近似しているか否かを判断する(ステップS17)。ここで、評価値Eがしきい値Eval以内であれば(ステップS17においてYes)、推定画像が十分に原画像に近似しているとして画像補正処理を終了する(END)。評価値Eがしきい値Eval以内でなければ(ステップS17においてNo)、生成された推定画像が原画像に近似していないと判断し、パラメータ更新部124によって、補正量を算出する際に用いるパラメータを更新する(ステップS18)。 The estimated image evaluation unit 123 generates an evaluation value E by Expression 14 and evaluates the estimated image (step S16). The estimated image evaluation unit 123 determines whether or not the calculated evaluation value E is greater than or equal to a preset threshold value E val so that the estimated image y (i, j) is an original image to be captured. It is determined whether or not (step S17). Here, if it is within the threshold value E val evaluation value E (Yes in step S17), the estimated image is completed the image correction processing as approximates well the original image (END). If the evaluation value E is not within the threshold value E val (No in step S17), it is determined that the generated estimated image is not close to the original image, and the parameter update unit 124 calculates the correction amount. The parameter to be used is updated (step S18).
具体的には、パラメータ更新部124は、劣化関数hn(i,j)のパラメータや、画質補正係数λn、2値補正係数γnといったパラメータを更新する。そして、ステップS11に戻り、再び補正量を算出する。例えば、撮影によって生じた画質劣化がぼけである場合、当該推定処理を行うたびに画質劣化は補正され、ぼけの大きさは小さくなる。よって、処理回数に応じて劣化関数hn(i,j)のパラメータを小さくすることになる。ぼけを表現する代表的な劣化関数hn(i,j)は2次元ガウス関数で表現することができる(式15)。この場合パラメータσnがぼけの大きさを表すことになり、σnの値を処理回数に応じて小さくする。また、画質補正係数λnに関しても処理回数に応じて係数を更新することで推定精度を向上させる。 Specifically, the parameter update unit 124 updates the parameters of the degradation function h n (i, j) and the parameters such as the image quality correction coefficient λ n and the binary correction coefficient γ n . Then, the process returns to step S11, and the correction amount is calculated again. For example, when image quality degradation caused by shooting is blurred, the image quality degradation is corrected each time the estimation process is performed, and the size of the blur is reduced. Therefore, the parameter of the degradation function hn (i, j) is reduced according to the number of processing times. A typical deterioration function h n (i, j) expressing blur can be expressed by a two-dimensional Gaussian function (Formula 15). In this case, the parameter σn represents the magnitude of blur, and the value of σn is decreased according to the number of processing times. Further, the accuracy of the image quality correction coefficient λn is also improved by updating the coefficient according to the number of processes.
このように構成された画像処理装置10では、2値画像の事前確率分布を考慮した補正量と撮影時の画質劣化を考慮した補正量を画質補正量算出部121で統合して求めるので、劣化した画像を補正しながら2値化処理を行うことができる。すなわち、2値化処理前に、2値化処理のための画質劣化補正処理パラメータをあらかじめ調整する必要がない。 In the image processing apparatus 10 configured as described above, the correction amount considering the prior probability distribution of the binary image and the correction amount considering the image quality deterioration at the time of photographing are integrated and obtained by the image quality correction amount calculation unit 121. The binarization process can be performed while correcting the image. That is, it is not necessary to adjust in advance the image quality deterioration correction processing parameters for the binarization process before the binarization process.
図6〜8は、本実施形態に係る画像処理装置による処理結果を示す図である。図6は撮影対象の撮影画像である。図7は、目視による画質劣化補正を行った後に、判別分析法を用いた2値化処理結果画像を表した図である。図8は、本実施形態に係る画像処理装置によって画質補正処理を実行した2値化処理結果画像である。このように、本実施形態に係る画像処理装置によって画質補正処理が行われた画像(図8)は、図7に示す目視による画質劣化補正を行った画像に比べて、より鮮鋭に図6に示される撮影画像に対して補正処理が実行されたことが分かる。 6 to 8 are diagrams illustrating processing results by the image processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 6 is a photographed image to be photographed. FIG. 7 is a diagram showing a binarization processing result image using a discriminant analysis method after visual image quality deterioration correction is performed. FIG. 8 is a binarization processing result image obtained by performing image quality correction processing by the image processing apparatus according to the present embodiment. As described above, the image (FIG. 8) that has been subjected to the image quality correction processing by the image processing apparatus according to the present embodiment is sharper in FIG. 6 than the image that has been subjected to visual image quality deterioration correction shown in FIG. It can be seen that the correction processing has been performed on the displayed captured image.
このように、本実施形態の画像処理装置によれば、ユーザが画質劣化補正処理のパラメータを前もって試行錯誤する必要がなく、最適な2値化処理を行うことが可能となる。 As described above, according to the image processing apparatus of the present embodiment, it is possible for the user to perform the optimum binarization process without the need for trial and error in advance for the parameters of the image quality deterioration correction process.
なお、上記の説明では、画素値In(i,j)に応じて式11A又は式11Bを用いるか判断しているが、周囲の画素値の関係性を考慮してbn(i,j)を決定してもよい。例えば、画素値In(i,j)の周囲8近傍の画素値が画素値In(i,j)よりも小さく、周囲8近傍の画素値に対する2値代表値がαの場合、画素値In(i,j)の2値代表値をβと設定する。つまり、画素値In(i,j)が撮影時の画質劣化によって、周囲の画素値の影響を受けることを考慮する方式を用いても良い。 In the above description, it is determined whether to use Expression 11A or Expression 11B according to the pixel value I n (i, j). However, b n (i, j ) May be determined. For example, the pixel values of the eight surrounding neighboring pixel values I n (i, j) is smaller than the pixel value I n (i, j), if the binary representative value for the pixel values of the neighboring surroundings 8 alpha, pixel value A binary representative value of I n (i, j) is set to β. That is, a method may be used in which the pixel value I n (i, j) is affected by surrounding pixel values due to image quality degradation during shooting.
[第2の実施形態]
図9は、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置の機能ブロック図である。なお、第1の実施形態と略同一の構成要素については、同一符号を付すことによりその説明を省略する。第2の実施形態の特徴は、データ処理部120Aに、プレーン分解部151及びプレーン合成部152が更に備えられている点にある。データ処理部120Aは、プレーン分解部151とプレーン合成部152を有しており、プレーン分解部151は、撮影画像をカラープレーンに分解する機能を有している。プレーン分解部151は、入力画像がRGBで構成されている場合はRプレーン、Gプレーン、Bプレーンに分解することができ、YUVで構成されている場合は、Yプレーン、Uプレーン、Vプレーンに分解することが可能である。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a functional block diagram of an image processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the component substantially the same as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol. The feature of the second embodiment is that the data processing unit 120A is further provided with a plane decomposition unit 151 and a plane synthesis unit 152. The data processing unit 120A includes a plane decomposing unit 151 and a plane combining unit 152, and the plane decomposing unit 151 has a function of decomposing a captured image into color planes. The plane decomposition unit 151 can decompose the input image into R plane, G plane, and B plane when the input image is composed of RGB, and converts it into Y plane, U plane, and V plane when composed of YUV. It is possible to disassemble.
プレーン合成部152は、分解されたカラープレーンを合成する機能を有している。プレーン合成部152は、全てのカラープレーンでの推定画像の評価値Eがしきい値Eval以内となった場合に、カラープレーンの合成を行う。 The plane synthesis unit 152 has a function of synthesizing the separated color planes. Plane synthesizing unit 152, when the evaluation value E of the estimated images in all color planes were within threshold E val, to synthesize the color planes.
なお、図9の構成要素である121〜124は、図2に示される各構成要素121〜124と同じ機能を有しているが、プレーン分解部151によって分解されたカラープレーン毎に画質補正処理を行うことが可能である。 9 have the same function as each of the components 121 to 124 shown in FIG. 2, but the image quality correction process is performed for each color plane separated by the plane separation unit 151. Can be done.
次に、このように構成された画像処理装置11の画像補正処理について説明する。図10は、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置11の処理方法のフローチャートである。 Next, an image correction process of the image processing apparatus 11 configured as described above will be described. FIG. 10 is a flowchart of the processing method of the image processing apparatus 11 according to the second embodiment of the present invention.
図9のステップS10〜S18は、図5のステップS10〜S18と同じであるためその説明を省略する。第2の実施形態においては、ステップS10において撮影対象を撮影した後、撮影画像をプレーン分解部151によって複数のカラープレーンに分解する(ステップS100)。そして、分解されたカラープレーンごとに2値補正量、画質補正量を算出し(ステップS11、S12)、処理回数に応じた処理を行う(ステップS13〜S15)。また、推定画像評価部123では、カラープレーンごとに推定画像評価を行う(ステップS16)。そして、評価値Eがしきい値Eval以内であれば(ステップS17においてYes)、カラープレーンを合成(ステップS101)して画質補正処理を終了する。一方、評価値Eがしきい値Evalより大きければ(ステップS17においてNo)、パラメータ更新部124によって、パラメータを更新し(ステップS18)、ステップ11に戻る。 Steps S10 to S18 in FIG. 9 are the same as steps S10 to S18 in FIG. In the second embodiment, after shooting the shooting target in step S10, the shot image is decomposed into a plurality of color planes by the plane decomposition unit 151 (step S100). Then, a binary correction amount and an image quality correction amount are calculated for each separated color plane (steps S11 and S12), and processing according to the number of processing is performed (steps S13 to S15). Further, the estimated image evaluation unit 123 performs estimated image evaluation for each color plane (step S16). Then, if the evaluation value E is within the threshold value E val (Yes in step S17), synthesized color planes (step S101) and ends the image quality correction process. On the other hand, if evaluation value E is larger than threshold value Eval (No in step S17), parameters are updated by parameter updating unit 124 (step S18), and the process returns to step 11.
上記第2の実施形態に係る画像処理装置11は、第1の実施形態と同様の効果を有し、さらに以下の効果を有している。すなわち、画像処理装置11においては、プレーン分解部151が撮影画像を例えばRGBの3プレーンに分解し、各々のカラープレーンに対して補正量を求め画質補正処理を行い、ブレーン合成部が分解されたプレーンを合成することで、カラー画像が生成される。したがって、画像処理装置11は、道路標識や看板などカラーの2値成分で構成された物体についても精度良く2値化をすることができる。例えば「駐車禁止」標識は赤と青から構成されており、撮影画像を赤と青の2値に精度良く分離することができる。 The image processing apparatus 11 according to the second embodiment has the same effects as those of the first embodiment, and further has the following effects. In other words, in the image processing apparatus 11, the plane decomposing unit 151 decomposes the captured image into, for example, three RGB planes, obtains correction amounts for each color plane, performs image quality correction processing, and decomposes the brain combining unit. A color image is generated by combining the planes. Therefore, the image processing apparatus 11 can binarize with high accuracy even for an object composed of color binary components such as a road sign and a signboard. For example, the “parking prohibition” sign is composed of red and blue, and the captured image can be accurately separated into binary values of red and blue.
このように、本実施形態によれば、撮影画像をカラープレーンに分解し、それぞれのカラープレーンに対して画像補正処理を行うことで、カラー画像であっても精度よく画質補正処理を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, a captured image is decomposed into color planes, and image correction processing is performed on each color plane, so that image quality correction processing can be performed with high accuracy even for color images. it can.
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
10、11 画像処理装置
110 画像入力部
120、120A データ処理部
121 画質補正量算出部
122 推定画像生成部
123 推定画像評価部
124 パラメータ更新部
130 データ記憶部
131 パラメータ記憶部
132 事前知識関数記憶部
140 画像出力部
151 プレーン分解部
152 プレーン合成部
b 事前知識関数
E 評価値
Eval しきい値
f 原画像
fmap 画像
g 撮影画像
h 劣化関数
In 画素値
n ノイズ成分
Pr 事前確率分布
y 推定画像
α、β 代表値
γn 2値補正係数
λn 画質補正係数
λnL 画質補正量
σn パラメータ
10, 11 Image processing apparatus 110 Image input unit 120, 120A Data processing unit 121 Image quality correction amount calculation unit 122 Estimated image generation unit 123 Estimated image evaluation unit 124 Parameter update unit 130 Data storage unit 131 Parameter storage unit 132 Prior knowledge function storage unit 140 Image output unit 151 Plane decomposition unit 152 Plane synthesis unit b Prior knowledge function E Evaluation value E val threshold f Original image f map image g Captured image h Deterioration function I n Pixel value n Noise component Pr Prior probability distribution y Estimated image α, β representative value γ n binary correction coefficient λ n image quality correction coefficient λ n L image quality correction amount σ n parameter
Claims (17)
前記補正量に基づいて、撮影対象の原画像を推定した推定画像を生成する推定画像生成部と、を備えた画像処理装置。 Based on the input image, a correction amount by integrating a binarization correction amount for binarizing the input image and a correction amount for image quality deterioration for correcting deterioration from the original image to be photographed An image quality correction amount calculation unit for calculating
An image processing apparatus comprising: an estimated image generation unit configured to generate an estimated image obtained by estimating an original image to be imaged based on the correction amount.
請求項1記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, further comprising an estimated image evaluation unit that evaluates whether or not the estimated image estimated by the estimated image generation unit approximates the original image to be captured.
請求項1又は2記載の画像処理装置。 The image processing apparatus further includes a prior knowledge function storage unit that stores a correction function in accordance with characteristics of the imaging target that are known in advance, and the image quality correction calculation unit uses the correction function stored in the prior knowledge function storage unit. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the correction amount for binarization is calculated.
前記推定画像生成部は、n−1回目に推定した前記推定画像と、前記画質補正量算出部がn回目に算出した前記補正量に基づいてn回目に推定する推定画像を生成する
請求項2又は3記載の画像処理装置。 The image quality correction amount calculation unit repeatedly calculates the correction amount until the estimated image evaluation unit determines that the estimated image estimated is sufficiently close to the original image to be captured,
The estimated image generation unit generates an estimated image estimated for the nth time based on the estimated image estimated for the (n-1) th time and the correction amount calculated by the image quality correction amount calculation unit for the nth time. Or the image processing apparatus of 3.
請求項2乃至4のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 The estimated image evaluation unit calculates an evaluation value for evaluating whether or not the estimated image approximates the original image to be captured, and compares the evaluation value with a preset threshold value, The image processing apparatus according to claim 2, wherein it is determined whether or not the estimated image approximates the original image to be captured.
請求項4又は5記載の画像処理装置。 When the estimated image evaluation unit determines that the estimated image is not approximate to the original image to be captured, the estimated image generation unit is configured to perform the n-1th estimation of the estimated image and the image quality correction. The image processing apparatus according to claim 4 or 5, wherein an estimated image to be estimated for the nth time is generated based on the correction amount calculated by the amount calculating unit for the nth time.
前記補正量算出部は、前記パラメータ記憶部から前記パラメータを取得して、前記補正量を算出する際に使用するパラメータを最適値に設定する
請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 A parameter storage unit for storing parameters used when calculating the correction amount previously;
The said correction amount calculation part acquires the said parameter from the said parameter memory | storage part, and sets the parameter used when calculating the said correction amount to an optimal value in any one of Claims 1 thru | or 6. Image processing device.
前記推定画像生成部は、前記プレーン分解部によって分解されたカラープレーン毎に前記推定画像を生成する
請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 A plane separation unit that separates the input image into a plurality of color planes;
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the estimated image generation unit generates the estimated image for each color plane decomposed by the plane decomposition unit.
前記補正量に基づいて、撮影対象の原画像を推定した推定画像を生成する
画像処理方法。 Based on the input image, a correction amount by integrating a binarization correction amount for binarizing the input image and a correction amount for image quality deterioration for correcting deterioration from the original image to be photographed To calculate
An image processing method for generating an estimated image obtained by estimating an original image to be imaged based on the correction amount.
請求項9記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 9, wherein the estimated image is evaluated whether or not the estimated image approximates the original image to be photographed.
記憶された前記補正関数を用いて前記2値化用の補正量を算出する
請求項9又は10記載の画像処理方法。 A correction function is stored in accordance with the characteristics of the shooting target that are known in advance,
The image processing method according to claim 9 or 10, wherein the correction amount for binarization is calculated using the stored correction function.
n−1回目に推定した前記推定画像と、n回目に算出した前記補正量に基づいてn回目に推定する推定画像を生成する
請求項9乃至11のうちいずれか1項記載の画像処理方法。 Repeatedly calculating the correction amount until it is determined that the estimated image is sufficiently close to the original image to be imaged,
12. The image processing method according to claim 9, wherein an estimated image estimated at the nth time is generated based on the estimated image estimated at the (n−1) th time and the correction amount calculated at the nth time.
前記評価値と予め設定されたしきい値とを比較することにより、前記推定画像が前記撮影対象の原画像に近似するか否かを判定する
請求項9乃至12のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。 Calculating an evaluation value for evaluating whether or not the estimated image approximates the original image to be imaged;
13. The method according to claim 9, wherein it is determined whether or not the estimated image approximates the original image to be captured by comparing the evaluation value with a preset threshold value. Image processing method.
請求項12又は13記載の画像処理方法。 When it is determined that the estimated image is not approximate to the original image to be captured, the estimated image estimated at the (n-1) th time and the correction amount calculated by the image quality correction amount calculating unit at the nth time. The image processing method according to claim 12 or 13, wherein an estimated image to be estimated for the nth time is generated based on the estimated image.
記憶された前記パラメータを用いて、前記補正量を算出する際に使用するパラメータを最適値に設定する
請求項9乃至14のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。 Stores the parameters used in the previous calculation of the correction amount,
15. The image processing method according to claim 9, wherein a parameter used when calculating the correction amount is set to an optimum value using the stored parameter.
分解された前記カラープレーン毎に前記推定画像を生成する
請求項9乃至15のうちいずれか1項に記載の画像処理方法。 Separating the input image into a plurality of color planes;
The image processing method according to claim 9, wherein the estimated image is generated for each of the decomposed color planes.
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