JP4958056B2 - 画像補間装置および画像補間プログラム - Google Patents
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Description
次に、本発明の基本概念について説明する。図2は、本発明のパターンマッチングの基本概念を表現した図である。ここでは、マッチング処理を3画素とした例である。
次に、本発明の第1の実施形態を、図7乃至図12を参照して説明する。
図8(a)のように、比較フレームFi(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がない凹凸型の信号変化で、かつ、比較フレームFiの信号レベルが基本フレームFX(An−1,An+1)より大きい場合は、次の補間式(1)を使う。
図8(b)のように、比較フレームFi(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がない凹凸型の信号変化で、かつ、比較フレームFiの信号レベルが基本フレームFX(An−1,An+1)より小さい場合は、次の補間式(2)を使う。
図8(c)のように、比較フレームFi(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がある傾斜型で、An−1<An+1かつCn−1<Cn+1の場合は、次の補間式(3)を使う。
図8(d)のように、比較フレームFi(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がある傾斜型で、An−1>An+1かつCn−1<Cn+1の場合は、次の補間式(4)を使う。
図8(e)のように、比較フレームFi(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がある傾斜型で、An−1>An+1かつCn−1>Cn+1の場合は、次の補間式(5)を使う。
図8(f)のように、比較フレームFi(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がある傾斜型で、An−1<An+1かつCn−1>Cn+1の場合は、次の補間式(6)を使う。
上記補間式(1)乃至(6)は、図8(a)乃至(f)の信号変化に応じて選択するものであるが、図8(a)乃至(f)の信号変化に関係なく、次に示す補間式(7),(8)からも算出することができる。この計算によれば、割算処理を簡単に行うことができる。
また、補間式(8)による仮補間値は、基本パターンでは欠落画素X(An)を除いた、例えば4画素An−4,An−3,An−2,An−1の平均値Aavを求める。また、比較パターンでは基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある画素Cnを除いた例えば4画素Cn−4,Cn−3,Cn−2,Cn−1の平均値Cavを求める。そして、これらの平均値Aav,Cavの差分から仮補間用のオフセット調整値(Aav−Cav)を求める。この求めた仮補間用のオフセット調整値に、基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある比較パターンの画素Cnの値を加算することにより欠落画素X(An)の仮補間値を求めるものである。即ち、補間式(8)は以下のようになる。
Cav=(Cn−4+Cn−3+Cn−2+Cn−1)/(px−1)
An=Cn+Aav−Cav・・・補間式(8)
ただし、px:フレームの画素数(本実施例では5)。ここでは、4画素の平均値を求めるとしてが、少なくとも3画素であればよい。
次に、本実施形態では、基本フレームFXと比較フレームFiの2つのフレーム全体の信号レベルを合わせるためのオフセット値を算出するために、基本フレームFXと比較フレームFiのフレーム平均値Aav,Cavを算出する。図3のフレーム平均値Aav,Cavの算出式は、以下の通り。
比較フレームFiの平均値Cav=(Cn−4+Cn−3+Cn−2+Cn−1+Cn)/px
pxは、フレームの画素数(実施形態では「5」)
次に、基本フレームFXと比較フレームFiの同じ位置関係にある画素同士(図3中のAn−4とCn−4,An−3とCn−3,An−2とCn−2,An−1とCn−1,AnとCn)のそれぞれの差分を絶対値で合計Sして算出する。
absは、絶対値を意味する。
ステップ1とステップ2の処理を探索フレーム数だけ実行する。図7の例では、12フレーム分実行する。次に、探索フレーム数分の比較フレームFiと基本フレームFXの差分データにおいて、この中で最も差分データが小さい時のフレームがパターンマッチングの度合いが高いと判断できるため、この時の仮補間値を正式な補間値とする。
比較フレームF1の平均値Cav=(画素1+画素2+画素3+画素4+画素5)/5
欠落画素X(画素10)の値は、仮補間値Fx1である。
ただし、欠落画素X(画素10)の値は、仮補間値Fx1である。
次に、本発明の第1の実施形態の変形例を、図11,図15を参照して説明する。
上述した第1の実施形態およびその変形例では、基本パターンと比較フレームの画素同士をオフセット調整してから差分を求めている方式とした。この第2の実施形態では、基本パターンと比較フレームの画素のエッジ成分をそれぞれ求め、求めたエッジ成分の差分を求める方式とするものである。なお、パターンマッチング処理する際の欠落画素位置や仮補間の方法は、第1の実施形態と同じである。
ここで、(Cn−3−Cn−4),(Cn−2−Cn−3),(Cn−1−Cn−2),(Cn−Cn−1)は、算出部160で算出される比較フレームのエッジ成分である。また、(An−3−An−4),(An−2−An−3),(An−1−An−2),(An−An−1)は、算出部170で算出される基本フレームのエッジ成分である。
gCn−2=(Cn−3−2×Cn−2+Cn−1)/2
gCn−1=(Cn−2−2×Cn−1+Cn)/2
gAn−3=(An−4−2×An−3+An−2)/2
gAn−2=(An−3−2×An−2+An−1)/2
gAn−1=(An−2−2×An−1+An)/2
S=abs(gCn−3−gAn−3)+abs(gCn−2−gAn−2)+abs(gCn−1−gAn−1)
ここで、上記gCn−3,gCn−2,gCn−1は、算出部160で算出される比較フレームのエッジ成分である。また、gAn−3,gAn−2,gAn−1は、算出部170で算出される基本フレームのエッジ成分である。
ここまでは、1ビットの欠落画素の補間処理について説明したが、複数ビットの欠落画素の補間にも適用することができる。以下、複数ビットの欠落画素の補間処理について詳細に説明する。この複数ビットの欠落画素の補間処理の場合は、第1の実施形態をそのまま適用することができるが、欠落画素数によって仮補間の計算回数が異なる点、および線形補間の計算式が異なっている。以下に、第1の実施形態と異なっている仮補間値の算出と、線形補間の計算式について説明する。
An1=Cn1×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)
An2=Cn2×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)
Anm=Cnm×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)・・・ 補間式(9)
の演算により求める。
An1=(Cn1+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)
An2=(Cn2+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)
Anm=(Cnm+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)・・・ 補間式(10)
の演算により求める。
An1=(Cn1−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1
An2=(Cn2−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1
Anm=(Cnm−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1・・・補間式(11)
の演算により求める。
An1=(Cn1−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1
An2=(Cn2−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1
Anm=(Cnm−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1・・・補間式(12)
の演算により求める。
An1=(Cn1−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1
An2=(Cn2−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1
Anm=(Cnm−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1・・・補間式(13)
の演算により求める。
An1=(Cn1−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1
An2=(Cn2−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1
Anm=(Cnm−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1・・・補間式(14)
の演算により求める。
Anm=(An−1+An+1)/2+((Cnm−Cn−1)+(Cnm−Cn+1))/2・・・補間式(15)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素
次に、図14又は図15に示す線形補間処理部200は、例えば、図20に示すような信号の傾きに応じた補間処理を行う。すなわち、算出した欠落画素に対応する補間値An1,An2,‥Anmと、その両端画素An−1,An+1を使って、以下の計算式で線形補間した結果を出力する。なお、1ビットの画素欠落の場合も、下記の計算式を用いてもよい。
補間値An2=G×2+An−1
補間値Anm=G×m+An−1
ただし、m:欠落画素数、信号の傾きG=(An+1−An−1)/(m+1)
(2ビットの画素が欠落した場合の計算例)
次に、2ビットの画素An1,An2が欠落した場合の計算例を説明する。なお、フレーム画素数は「5」としている。
欠落画素An1,An2は、基本フレームの末尾又は先頭移動に位置させる。次に、基本フレームの欠落画素An1の両端画素An−1,An+1と、この欠落画素とその両端画素と同じ位置関係にある比較フレームの画素Cn−1,Cn1,Cn+1を使い、これらの使う画素の信号レベル及び信号変化量に適応した仮補間値An1を算出し、基本フレームの欠落画素An1に挿入する。
次に、基本フレームと比較フレームのフレーム平均値Aav,Cavを算出する。
基本フレームFXの平均値Aav=(An−3+An−2+An−1+An1+An2)/px
px:フレームの画素数(本実施例では「5」)
次に、基本フレームと比較フレームの同じ位置関係にある画素同士(図20中のAn−3とCn−3,An−2とCn−2,An−1とCn−1,An1とCn1,An2とCn2)のそれぞれの差分を絶対値(abs)で合計Sして算出する。
<ステップ3>
ステップ1とステップ2の処理を探索フレーム数だけ実行する。次に、探索フレーム数分の比較フレームと基本フレームの差分データにおいて、この中で最も差分データが小さい時のフレームがパターンマッチングの度合いが高いと判断できるため、この時の仮補間値を正式な補間値とする。
100‥画像補間装置
110‥周辺画素抽出部
120-1〜120-n‥パターンマッチング処理部
130‥最小値検出部
140‥補間値出力部
121‥基本フレーム画素抽出部
122‥比較フレーム画素抽出部
123‥仮補間用画素抽出部
124‥仮補間値算出部
125‥仮補間値挿入部
126‥オフセット調整値算出部
127‥オフセット調整部
128‥差分合計算出部
160,170‥各画素のエッジ成分の算出部
200‥線形補間処理部
210‥補間値の切替・出力処理部
220‥信号レベル差の算出部
Claims (25)
- 多数の画像読取素子が直線状に配列されたコンタクトイメージセンサを複数連結し、その連結部を欠落画素として補間する画像補間装置において、
前記欠落画素の周辺画素から、前記欠落画素を先頭又は末尾の位置とする3つ以上の連続する画素で構成される基本フレームと、少なくとも1つの画素はオーバーラップしていない連続する画素であって前記基本フレームと同じ画素数で構成される複数の比較フレームと抽出する周辺画素抽出手段と、
前記欠落画素の前後の画素から成る第1の画素群と、前記複数の比較フレームの前記欠落画素と同じ位置の画素とその前後の画素から成る第2の画素群の信号レベル及び信号変化量に基づき、前記複数の比較フレーム毎に仮補間値を算出する仮補間値算出手段と、
前記複数の比較フレーム毎に算出された前記仮補間値を前記基本フレームの前記欠落画素に代入し、それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のそれぞれの差分を絶対値で合計してパターンマッチングの度合いを算出する複数のパターンマッチング処理手段と、
前記複数のパターンマッチング処理手段から出力される前記差分合計の最も小さいものに対応する前記仮補間値を正式な補間値として出力する出力手段と、
を有することを特徴とする画像補間装置。 - 多数の画像読取素子が直線状に配列されたコンタクトイメージセンサを複数連結し、その連結部を欠落画素として補間する画像補間装置において、
前記欠落画素の周辺画素から、前記欠落画素を先頭又は末尾の位置とする3つ以上の連続する画素で構成される基本フレームと、少なくとも1つの画素はオーバーラップしていない連続する画素であって前記基本フレームと同じ画素数で構成される複数の比較フレームと抽出する周辺画素抽出手段と、
前記欠落画素の前後の画素から成る第1の画素群と、前記複数の比較フレームの前記欠落画素と同じ位置の画素とその前後の画素から成る第2の画素群の信号レベル及び信号変化量に基づき、前記複数の比較フレーム毎に仮補間値を算出する仮補間値算出手段と、
前記複数の比較フレーム毎に算出された前記仮補間値を前記基本フレームの前記欠落画素に代入し、それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のそれぞれの差分を絶対値で合計してパターンマッチングの度合いを算出する複数のパターンマッチング処理手段と、
前記複数のパターンマッチング処理手段から出力される前記差分合計の最も小さいものに対応する前記仮補間値を検出して検出手段と、
前記欠落画素の両側画素の傾きに応じて補間値を出力する線形補間手段と、
前記検出手段から出力される前記差分合計が所定の閾値以下である時は前記検出手段から出力される前記仮補間値を正式な補間値として出力し、前記差分合計が所定の閾値以上である時は前記線形補間手段から出力される補間値を正式な補間値として出力する出力手段と
を有することを特徴とする画像補間装置。 - 多数の画像読取素子が直線状に配列されたコンタクトイメージセンサを複数連結し、その連結部を欠落画素として補間する画像補間装置において、
前記欠落画素の周辺画素から、前記欠落画素を先頭又は末尾の位置とする3つ以上の連続する画素で構成される基本フレームと、少なくとも1つの画素はオーバーラップしていない連続する画素であって前記基本フレームと同じ画素数で構成される複数の比較フレームと抽出する周辺画素抽出手段と、
前記欠落画素の前後の画素から成る第1の画素群と、前記複数の比較フレームの前記欠落画素と同じ位置の画素とその前後の画素から成る第2の画素群の信号レベル及び信号変化量に基づき、前記複数の比較フレーム毎に仮補間値を算出する仮補間値算出手段と、
前記複数の比較フレーム毎に算出される前記仮補間値を前記基本フレームの前記欠落画素に代入し、それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のそれぞれの差分を絶対値で合計してパターンマッチングの度合いを算出する複数のパターンマッチング処理手段と、
前記複数のパターンマッチング処理手段から出力される前記差分合計の最も小さいものに対応する前記仮補間値を検出する検出手段と、
前記欠落画素の両側画素の傾きに応じて補間値を出力する線形補間手段と、
前記欠落画素の欠落画素の一方側の周辺画素の平均値と、他方側の周辺画素の平均値をそれぞれ算出し、この平均値の差を信号レベル差として出力する信号レベル差の算出手段と、
前記信号レベル差が所定の閾値以下である時は前記検出手段から出力される前記仮補間値を正式な補間値として出力し、前記信号レベル差が所定の閾値以上である時は前記線形補間手段から出力される補間値を正式な補間値として出力する出力手段と、
を有することを特徴とする画像補間装置。 - 前記仮補間値算出手段は、
前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がない凹凸型の信号変化で、かつ、
前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号レベルが前記第1の画素群(An−1,An+1)より大きい場合は次の補間式(1)によって前記仮補間値Anを算出し、前記第2の画素群の信号レベルが前記第1の画素群より小さい場合は次の補間式(2)によって前記仮補間値Anを算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像補間装置。
An=Cn×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1) ・・・ 補間式(1)
An=(Cn+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1) ・・・ 補間式(2) - 前記仮補間値算出手段は、
前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がある傾斜型で、かつ前記第1の画素群(An−1,An+1)と前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の関係が、
An−1<An+1かつCn−1<Cn+1の場合は次の補間式(3)によって前記仮補間値を算出し、An−1>An+1かつCn−1<Cn+1の場合は次の補間式(4)によって前記仮補間値を算出し、An−1>An+1かつCn−1>Cn+1の場合は次の補間式(5)によって前記仮補間値を算出し、An−1<An+1かつCn−1>Cn+1の場合は次の補間式(6)によって前記仮補間値を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像補間装置。
An=(Cn−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1・・・補間式(3)
An=(Cn−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1・・・補間式(4)
An=(Cn−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1・・・補間式(5)
An=(Cn−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1・・・補間式(6) - 前記仮補間値算出手段は、
前記基本フレームでは前記欠落画素Anの両端画素An-1,An+1の平均値を求め、前記比較フレームでは前記基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある画素Cnとその両端画素Cn−1,Cn+1から信号勾配を求め、これらを加算する次の補間式(7)により求めることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像補間装置。
An=(An−1+An+1)/2+((Cn−Cn−1)+(Cn−Cn+1))/2・・・補間式(7) - 前記仮補間値算出手段は、
前記基本フレームでは前記欠落画素Anを除いた少なくとも3画素An−3,An−2,An−1の平均値Aavを求め、前記比較フレームでは前記基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある画素Cnを除いた少なくとも3画素Cn−3,Cn−2,Cn−1の平均値Cavを求め、これらの平均値の差分から仮補間用のオフセット調整値(Aav−Cav)を求め、この求めた仮補間用のオフセット調整値に、基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある比較パターンの画素Cnの値を加算する次の補間式(8)により求めることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像補間装置。
Aav=(An−3+An−2+An−1)/(px−1)
Cav=(Cn−3+Cn−2+Cn−1)/(px−1)
An=Cn+Aav−Cav・・・補間式(8)
ただし、px:フレームの画素数(4以上) - 前記複数のパターンマッチング処理手段は、それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームを用いてオフセット調整値を算出するオフセット調整値算出手段を更に有し、
前記オフセット調整値算出手段は、前記仮補間値を持つ前記基本フレームの平均値Aavとそれに対応する前記比較フレームの平均値Cavを算出し、前記平均値Cavと前記平均値Aavの差分によりオフセット調整値(Cav−Aav)を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像補間装置。 - 前記仮補間値算出手段は、複数ビットの欠陥画素(An1,‥Anm)(mは欠落画素数)を補間する場合、
前記補間式(1)に代えて次の補間式(9)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(2)に代えて次の補間式(10)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出する
ことを特徴とする請求項4に記載の画像補間装置。
An1=Cn1×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)
Anm=Cnm×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)・・・・・・補間式(9)
An1=(Cn1+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)
Anm=(Cnm+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)・・・ 補間式(10)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素 - 前記仮補間値算出手段は、複数ビットの欠陥画素(An1,‥Anm)(mは欠落画素数)を補間する場合、
前記補間式(3)に代えて次の補間式(11)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(4)に代えて次の補間式(12)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(5)に代えて次の補間式(13)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(6)に代えて次の補間式(14)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の画像補間装置。
An1=(Cn1−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1
Anm=(Cnm−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1・・・補間式(11)
An1=(Cn1−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1
Anm=(Cnm−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1・・・補間式(12)
An1=(Cn1−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1
Anm=(Cnm−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1・・・補間式(13)
An1=(Cn1−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1
Anm=(Cnm−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1・・・補間式(14)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素 - 前記仮補間値算出手段は、複数ビットの欠陥画素(An1,‥Anm)(mは欠落画素数)を補間する場合、
前記補間式(7)に代えて次の補間式(15)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出することを特徴とする請求項6に記載の画像補間装置。
An1=(An−1+An+1)/2+((Cn1−Cn−1)+(Cn1−Cn+1))/2
Anm=(An−1+An+1)/2+((Cnm−Cn−1)+(Cnm−Cn+1))/2・・・補間式(15)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素 - 前記複数のパターンマッチング処理手段は、前記複数の比較フレーム毎に算出された前記オフセット調整値をそれぞれの前記基本フレームに加算して、このオフセット調整されたそれぞれの前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のそれぞれの差分を合計して、前記差分合計を算出する差分合計算出手段を更に有することを特徴とする請求項8に記載の画像補間装置。
- 前記複数のパターンマッチング処理手段は、
それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームの各画素のエッジ成分を算出する第1エッジ成分算出部と、
前記比較フレームの各画素のエッジ成分を算出する第2エッジ成分算出部と、
前記第1及び第2エッジ成分算出部からの出力を受け、前記基本フレームと前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のエッジ成分のそれぞれの差分を絶対値で合計値を算出する差分合計算出手段と、
を更に有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像補間装置。 - 前記第1及び第2エッジ成分算出部は、前記基本フレームと前記比較フレームの前記エッジ成分を1次微分フィルタ又は2次微分フィルタによって算出することを特徴とする請求項13に記載の画像補間装置。
- 多数の画像読取素子が直線状に配列されたコンタクトイメージセンサを複数連結し、その連結部を欠落画素として補間する画像補間プログラムであって、
前記欠落画素の周辺画素から、前記欠落画素を先頭又は末尾の位置とする3つ以上の連続する画素で構成される基本フレームと、少なくとも1つの画素はオーバーラップしていない連続する画素であって前記基本フレームと同じ画素数で構成される複数の比較フレームと抽出する周辺画素抽出機能と、
前記欠落画素の前後の画素から成る第1の画素群と、前記複数の比較フレームの前記欠落画素と同じ位置の画素とその前後の画素から成る第2の画素群の信号レベル及び信号変化量に基づき、前記複数の比較フレーム毎に仮補間値を算出する仮補間値算出機能と、
前記複数の比較フレーム毎に算出された前記仮補間値を前記基本フレームの前記欠落画素に代入し、それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のそれぞれの差分を絶対値で合計してパターンマッチングの度合いを算出する複数のパターンマッチング処理機能と、
前記複数のパターンマッチング処理機能から出力される前記差分合計の最も小さいものに対応する前記仮補間値を正式な補間値として出力する出力機能と、
を有することを特徴とする画像補間プログラム。 - 前記仮補間値算出機能は、
前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がない凹凸型の信号変化で、かつ、
前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号レベルが前記第1の画素群(An−1,An+1)より大きい場合は次の補間式(1)によって前記仮補間値Anを算出し、前記第2の画素群の信号レベルが前記第1の画素群より小さい場合は次の補間式(2)によって前記仮補間値Anを算出することを特徴とする請求項15に記載の画像補間プログラム。
An=Cn×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1) ・・・ 補間式(1)
An=(Cn+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1) ・・・ 補間式(2) - 前記仮補間値算出機能は、
前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の信号変化に連続性がある傾斜型で、かつ前記第1の画素群(An−1,An+1)と前記第2の画素群(Cn−1,Cn,Cn+1)の関係が、
An−1<An+1かつCn−1<Cn+1の場合は次の補間式(3)によって前記仮補間値を算出し、An−1>An+1かつCn−1<Cn+1の場合は次の補間式(4)によって前記仮補間値を算出し、An−1>An+1かつCn−1>Cn+1の場合は次の補間式(5)によって前記仮補間値を算出し、An−1<An+1かつCn−1>Cn+1の場合は次の補間式(6)によって前記仮補間値を算出することを特徴とする請求項15に記載の画像補間プログラム。
An=(Cn−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1・・・補間式(3)
An=(Cn−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1・・・補間式(4)
An=(Cn−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1・・・補間式(5)
An=(Cn−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1・・・補間式(6) - 前記仮補間値算出機能は、
前記基本フレームでは前記欠落画素Anの両端画素An−1,An+1の平均値を求め、前記比較フレームでは前記基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある画素Cnとその両端画素Cn−1,Cn+1から信号勾配を求め、これらを加算する次の補間式(7)により求めることを特徴とする請求項15に記載の画像補間プログラム。
An=(An−1+An+1)/2+((Cn−Cn−1)+(Cn−Cn+1))/2・・・補間式(7) - 前記仮補間値算出機能は、
前記基本フレームでは前記欠落画素Anを除いた少なくとも3画素An−3,An−2,An−1の平均値Aavを求め、前記比較フレームでは前記基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある画素Cnを除いた少なくとも3画素Cn−3,Cn−2,Cn−1の平均値Cavを求め、これらの平均値の差分から仮補間用のオフセット調整値(Aav−Cav)を求め、この求めた仮補間用のオフセット調整値に、基本パターンの欠落画素と同じ位置関係にある比較パターンの画素Cnの値を加算する次の補間式(8)により求めることを特徴とする請求項15に記載の画像補間プログラム。
Aav=(An−3+An−2+An−1)/(px−1)
Cav=(Cn−3+Cn−2+Cn−1)/(px−1)
An=Cn+Aav−Cav・・・補間式(8)
ただし、px:フレームの画素数(4以上) - 前記仮補間値算出機能は、複数ビットの欠陥画素(An1,‥Anm)(mは欠落画素数)を補間する場合、
前記補間式(1)に代えて次の補間式(9)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(2)に代えて次の補間式(10)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出する
ことを特徴とする請求項16に記載の画像補間プログラム。
An1=Cn1×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)
Anm=Cnm×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1)・・・・・・補間式(9)
An1=(Cn1+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)
Anm=(Cnm+(An−1+An+1)/2)×(An−1+An+1)/(Cn−1+Cn+1+An−1+An+1)・・・ 補間式(10)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素 - 前記仮補間値算出機能は、複数ビットの欠陥画素(An1,‥Anm)(mは欠落画素数)を補間する場合、
前記補間式(3)に代えて次の補間式(11)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(4)に代えて次の補間式(12)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(5)に代えて次の補間式(13)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出し、
前記補間式(6)に代えて次の補間式(14)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出する
ことを特徴とする請求項17に記載の画像補間プログラム。
An1=(Cn1−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1
Anm=(Cnm−Cn−1)×(An+1−An−1)/(Cn+1−Cn−1)+An−1・・・補間式(11)
An1=(Cn1−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1
Anm=(Cnm−Cn−1)×(An−1−An+1)/(Cn+1−Cn−1)+An+1・・・補間式(12)
An1=(Cn1−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1
Anm=(Cnm−Cn+1)×(An−1−An+1)/(Cn−1−Cn+1)+An+1・・・補間式(13)
An1=(Cn1−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1
Anm=(Cnm−Cn+1)×(An+1−An−1)/(Cn−1−Cn+1)+An−1・・・補間式(14)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素 - 前記仮補間値算出機能は、複数ビットの欠陥画素(An1,‥Anm)(mは欠落画素数)を補間する場合、
前記補間式(7)に代えて次の補間式(15)よって前記欠陥画素(An1,‥Anm)の仮補間値An1‥Anmを算出することを特徴とする請求項18に記載の画像補間プログラム。
An1=(An−1+An+1)/2+((Cn1−Cn−1)+(Cn1−Cn+1))/2
Anm=(An−1+An+1)/2+((Cnm−Cn−1)+(Cnm−Cn+1))/2・・・補間式(15)
ただし、比較画素Cn1,Cnmは、欠陥画素An1,Anmに対応する前記比較フレームの画素 - 前記複数のパターンマッチング処理機能は、それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームを用いてオフセット調整値を算出するオフセット調整値算出機能を更に有し、
オフセット調整値算出機能は、前記仮補間値を持つ前記基本フレームの平均値Aavとそれに対応する前記比較フレームの平均値Cavを算出し、前記平均値Cavと前記平均値Aavの差分によりオフセット調整値(Cav−Aav)を算出することを特徴とする請求項15に記載の画像補間プログラム。 - 前記複数のパターンマッチング処理機能は、前記複数の比較フレーム毎に算出された前記オフセット調整値をそれぞれの前記基本フレームに加算して、このオフセット調整されたそれぞれの前記基本フレームと、それに対応する前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のそれぞれの差分を合計して、前記差分合計を算出することを特徴とする請求項23に記載の画像補間プログラム。
- 前記複数のパターンマッチング処理機能は、
それぞれの前記仮補間値を持つ前記基本フレームの各画素のエッジ成分を算出する第1エッジ成分算出機能と、
前記比較フレームの各画素のエッジ成分を算出する第2エッジ成分算出機能と、
前記第1及び第2エッジ成分算出部からの出力を受け、前記基本フレームと前記比較フレームの同じ位置関係にある画素同士のエッジ成分のそれぞれの差分を絶対値で合計値を算出する差分合計算出機能と、
を更に有することを特徴とする請求項15に記載の画像補間プログラム。
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