JP5005553B2 - Signal processing device - Google Patents
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Description
本発明は、信号処理装置に関する。 The present invention relates to a signal processing apparatus.
従来から、カメラ等の信号処理装置で撮影した際には、信号には時々劣化が生ずることが知られている。信号劣化の要因としては撮影時の手ぶれ、光学系の各種の収差、レンズの歪み等がある。 Conventionally, it has been known that a signal sometimes deteriorates when it is photographed by a signal processing device such as a camera. Factors that cause signal degradation include camera shake during shooting, various aberrations of the optical system, lens distortion, and the like.
本出願人は、過去に、撮影時の手ぶれによって劣化した画像(信号)を復元する方法を提案した(特許文献1参照)。この特許文献1記載の技術は、信号を処理する処理部を有する信号処理装置において、処理部は、信号変化の要因となる変化要因情報のデータを利用して、任意の信号のデータから比較用データを生成し、処理対象となる原信号のデータと上記比較用データとを比較し、得られた差分のデータを利用して復元データを生成し、この復元データを上記任意の信号データの代わりに使用し、同様の処理を繰り返す繰り返し処理を行うことで、変化する前の原信号に近似する復元データを生成する処理を行うものである。
In the past, the present applicant has proposed a method of restoring an image (signal) that has deteriorated due to camera shake during shooting (see Patent Document 1). In the technology described in
また、特許文献1記載のような信号処理を含め、画像の復元処理を行うと、画像中に存在するエッジ部の近傍でリンギングが発生しやすくなる。このリンギングは、画像の劣化によって減衰される周波数成分に起因して発生するものである。このリンギング対策のため、以下の技術が提案されている。すなわち、ブロック毎の符号化画像を復元して得た画像の状態からエッジ判定部でエッジが存在するかを判定し、エッジを有するブロックについては、平面近似部でエッジの両側の領域について平面近似して、近似画像を作成する。そして、この近似画像をDCT(Discrete Cosine Transform)して、周波数領域に変換する。そして、これを演算部に供給し、周波数領域の復号画像に所定の内分比で加算する。すなわち、演算部において、量子化処理によって失われる高周波領域を付加する。この高周波領域の欠如がリンギングの原因であるため、演算器における処理によって、再生画像におけるリンギングを防止できる(特許文献2参照)。
Further, when image restoration processing is performed including signal processing as described in
なお、一般の撮影画像以外にも、X線写真、顕微鏡画像等、種々の画像や信号が、ぶれやその他の原因によって劣化したり、変化したりすることが知られている。また、画像におけるリンギングと同様な現象が一般の信号にも生ずる。 In addition to general captured images, it is known that various images and signals such as X-ray photographs and microscopic images are degraded or changed due to blurring or other causes. In addition, a phenomenon similar to ringing in an image also occurs in a general signal.
特許文献1記載の信号処理装置では、繰り返し処理を極めて多数回行えば、リンギングが発生していない画像等の信号を復元できることが知られている。しかし、この方法では、リンギングの消去、すなわち復元状態の良い信号にするのに時間がかかりすぎる。また、特許文献2記載のリンギング除去技術では、近似画像を周波数領域に変換し、これを演算部に供給し、周波数領域の復号画像に所定の内分比で加算しているため、元々の画像に存在していた高周波数が近似画像でゼロになった場合には、結局は復元できないこととなる。すなわち、近似画像の周波数領域にゼロまたはゼロに近い帯域が含まれる場合には、それを所定の内分比で加算したとしても、ゼロまたはゼロに近い帯域の部分は所定の内分比によっても変化量がゼロまたはゼロに近く、実質的に加算がされず、元の画像に存在していた高周波数は、復元できない。よって、特許文献2記載のリンギング除去技術を採用しても、リンギングの発生の抑制には不十分となる。
In the signal processing apparatus described in
そこで、本発明の課題は、信号を復元するに当たり、リンギング等の発生を効率よく抑えることができる信号処理装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a signal processing apparatus that can efficiently suppress the occurrence of ringing or the like when restoring a signal.
上記課題を解決するため、本発明の信号処理装置は、劣化等の変化が生じた原信号データから、変化する前の信号もしくは本来取得されるべきであった信号またはそれらの近似信号(以下、元信号という)の復元をする処理部を有し、処理部は、信号変化の要因となる変化要因情報のデータを利用して、任意の信号データから比較用データを生成して、処理対象となる原信号のデータと比較用のデータとを比較し、得られた差分のデータを変化要因情報のデータを利用して任意の信号データに配分することで復元データを生成し、この復元データを任意の信号データの代わりに使用し、同様の処理を繰り返す繰り返し処理を行い、処理部は、復元データを構成する信号要素のデータが所定の基準を満たすか否かを判定し、所定の基準を満たさない場合には、差分のデータを利用して算出された配分値を修正し、その満たされないデータの代わりに修正された配分値によって得られたデータを使用する修正処理を行う。 In order to solve the above-described problem, the signal processing apparatus of the present invention, from the original signal data that has undergone changes such as degradation, the signal before the change, the signal that should have been originally acquired, or an approximate signal thereof (hereinafter, A processing unit for restoring the original signal), the processing unit generates comparison data from arbitrary signal data using the data of the change factor information that causes the signal change, and The original signal data and the comparison data are compared, and the obtained difference data is distributed to arbitrary signal data using the data of the change factor information to generate restored data. It is used in place of arbitrary signal data and repeats the same process repeatedly, and the processing unit determines whether or not the signal element data constituting the restored data satisfies a predetermined standard, and the predetermined standard is used. Filled If have, correct the distribution value calculated by using the data of the difference, performs a correction process that uses the data obtained by the modified allocation values in place of the not satisfied data.
この発明によれば、復元データを所定の基準を満たすものとすることができる。所定の基準を周辺の画素とかけ離れるものとしないようにする基準を採用すると、リンギングの発生を効率良く抑制できるものとなる。また、復元データを構成する信号要素のデータを修正することによって、画像のエッジ部等に対して適正な配分をすることが可能となる。よって、効率よくリンギング等の発生を抑制できる。ここで画素値とは、色番号、輝度値など画像または画素に関する任意の数値を指す。 According to the present invention, the restored data can satisfy a predetermined standard. Adopting a standard that keeps the predetermined standard away from surrounding pixels can effectively suppress the occurrence of ringing. Further, by correcting the data of the signal elements constituting the restoration data, it is possible to appropriately distribute the image edge portions and the like. Therefore, occurrence of ringing or the like can be efficiently suppressed. Here, the pixel value refers to an arbitrary numerical value relating to an image or a pixel such as a color number and a luminance value.
他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、所定の基準は、判定される信号要素のデータおよびその周辺の信号要素のデータから生成される。この構成を採用することによって、周囲の画素との比較において適切な判定を行うことができ、リンギングをより効果的に抑制することができる。 In the signal processing device according to another invention, in addition to the above-described invention, the predetermined reference is generated from the data of the signal element to be determined and the data of the signal elements around it. By adopting this configuration, an appropriate determination can be made in comparison with surrounding pixels, and ringing can be more effectively suppressed.
他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、周辺データは、変化要因情報によって一つの信号要素が影響を及ぼす範囲に含まれる複数の信号要素の集合である。この構成を採用することによって、変化の影響が及ぶ範囲の信号要素の値を個別に判断・検討することから、より適正な値へと修正することができる。 In a signal processing device according to another invention, in addition to the above-described invention, the peripheral data is a set of a plurality of signal elements included in a range in which one signal element is influenced by the change factor information. By adopting this configuration, the value of the signal element in the range affected by the change can be individually determined and examined, so that it can be corrected to a more appropriate value.
他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、所定の基準を満たさない場合とは、復元データを構成する信号要素のデータが所定の範囲以外であることである。この構成を採用することによって、得られる復元データは平準化しリンギングを効率的に抑えることができる。 In the signal processing device according to another invention, in addition to the above-described invention, the case where the predetermined criterion is not satisfied means that the data of the signal element constituting the restored data is outside the predetermined range. By adopting this configuration, the restored data obtained can be leveled and ringing can be efficiently suppressed.
他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、修正処理は、所定の基準を満たさない場合に配分値の絶対値を小さくする処理である。この構成を採用することによって、信号のデータが画素データである場合等のように、配分する値が正負の両方の値をとる場合があるときでも、配分値の絶対値を小さくするため、信号要素の値を急激に変化させないように適正な修正処理ができる。 In the signal processing device according to another invention, in addition to the above-described invention, the correction process is a process of reducing the absolute value of the distribution value when the predetermined standard is not satisfied. By adopting this configuration, even when the value to be distributed may take both positive and negative values, such as when the signal data is pixel data, the signal is used to reduce the absolute value of the distribution value. Appropriate correction processing can be performed so that the value of the element does not change abruptly.
他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、処理部は、差分のデータが所定値以下または所定値より小さくなったら、もしくは繰り返しの回数が所定回数となったら、繰り返し処理を停止させる処理を行う。この構成を採用することによって、差分が「0」になってもならなくても処理を停止させるので、処理の長時間化を防止することができる。また、所定回数まで処理を継続させている場合は、近似する復元データは原信号の元となる劣化等する前の元信号により近いものとなる。さらに、ノイズなどがあった場合、差分が「0」にならない状況が現実的には生じがちであるが、そのような場合であっても所定回数で終了させることができるので、無限に処理を繰り返すことにはならない。 In the signal processing device according to another invention, in addition to the above-described invention, the processing unit stops the repetition processing when the difference data becomes equal to or smaller than the predetermined value or smaller than the predetermined value, or when the number of repetitions reaches the predetermined number. To perform the process. By adopting this configuration, the process is stopped regardless of whether the difference becomes “0”, so that it is possible to prevent the processing from taking a long time. Further, when the processing is continued up to a predetermined number of times, the restored data to be approximated is closer to the original signal before the original signal is deteriorated. Furthermore, when there is noise or the like, a situation in which the difference does not become “0” tends to occur in reality, but even in such a case, the process can be ended in a predetermined number of times, so that the processing can be performed infinitely. It will not be repeated.
他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、処理部は、繰り返し処理の際、繰り返しの回数が所定回数に到達したとき差分のデータが、所定値以下または所定値より小さい場合は停止し、所定値より超えるまたは所定値以上の場合は、さらに所定回数繰り返す処理を行う。この構成を採用することによって、繰り返しの処理を、処理の回数と、差分のデータとを組み合わせて行うようにしているので、単に処理回数に制限を加えたり、差分のデータを基準として行う場合に比較して、信号復元精度の良さと処理時間の短さのバランスが取れた処理とすることができる。 In the signal processing device according to another invention, in addition to the above-described invention, the processing unit may perform the repetition processing when the number of repetitions reaches a predetermined number and the difference data is equal to or less than the predetermined value or smaller than the predetermined value. If it stops and exceeds the predetermined value or exceeds the predetermined value, a process is repeated for a predetermined number of times. By adopting this configuration, iterative processing is performed in combination with the number of processing times and difference data, so when simply limiting the number of processing times or using difference data as a reference In comparison, it is possible to achieve a process that balances good signal restoration accuracy and short processing time.
本発明では、リンギングの発生等を効率良く抑えることができる信号処理装置を提供することができる。 In the present invention, it is possible to provide a signal processing apparatus capable of efficiently suppressing the occurrence of ringing and the like.
以下、本発明の実施の形態に係る信号処理装置を、図を参照しながら説明する。なお、この信号処理装置は、民生用のカメラとしているが、監視用カメラ、テレビ用カメラ、ハンディタイプのビデオカメラ、内視鏡カメラ、等他の用途のカメラとしたり、顕微鏡、双眼鏡、さらにはNMR撮影等の画像診断装置、画像を印刷するプリンタの画像調節機能の一部を構成する装置等、カメラ以外の機器にも適用できる。 Hereinafter, a signal processing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Although this signal processing device is a consumer camera, it may be a camera for other uses such as a surveillance camera, a television camera, a handy type video camera, an endoscopic camera, a microscope, a binocular, The present invention can also be applied to devices other than cameras, such as diagnostic imaging devices such as NMR imaging, and devices that form part of the image adjustment function of a printer that prints images.
図1には信号処理装置1の構成の概要を示している。信号処理装置1は、人物等の画像を撮影する撮影部2と、その撮影部2を駆動する制御系部3と、撮影部2で撮影された画像を処理する処理部4と、を有している。また、この実施の形態に係る信号処理装置1は、さらに処理部4で処理された画像を記録する記録部5と、角速度センサ等からなり、画像劣化など変化の要因となる変化要因情報を検知する検出部6と、画像劣化等を生じさせる既知の変化要因情報を保存する要因情報保存部7を有する。
FIG. 1 shows an outline of the configuration of the
撮影部2は、レンズを有する撮影光学系やレンズを通過した光を電気信号に変換するCCDやC−MOS等の撮影素子を備える部分である。制御系部3は、撮影部2,処理部4,記録部5,検出部6,および要因情報保存部7等、信号処理装置内の各部を制御するものである。
The photographing
処理部4は、画像処理プロセサで構成されており、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)のようなハードウェアで構成されている。処理部4は、検出する手ぶれ等の振動検出のためのサンプリング周波数を発生させていると共にそのサンプリング周波数を検出部6に供給している。また処理部4は、振動検出の開始と終了を制御している。
The
また、この処理部4には、後述する比較用データを生成する際の元となる画像のデータが保管されることもある。さらに処理部4は、ASICのようなハードウェアとして構成されるのではなく、ソフトウェアで処理する構成としても良い。記録部5は、半導体メモリで構成されているが、ハードディスクドライブ等の磁気記録手段、またはDVD等を使用する光記録手段等を採用しても良い。
Further, the
検出部6は、図2に示すように、信号処理装置1の光軸であるZ軸に対して垂直方向となるX軸、Y軸の回りの速度を検出する2つの角速度センサを備えるものである。ところで、カメラで撮影する際の手ぶれは、X方向、Y方向、Z方向の各方向への移動、Z軸回りの回動も生ずるが、各変動により最も大きな影響を受けるのは、Y軸回りの回転とX軸回りの回転である。これら2つの変動は、ほんのわずかに変動しただけで、その撮影された画像は大きくぼける。このため、この実施の形態では、図2のX軸回りとY軸回りの2つの角速度センサのみを配置している。しかし、より完全を期すためZ軸回りの角速度センサをさらに付加したり、X方向やY方向への移動を検出するセンサを付加しても良い。また、使用するセンサとしては、角速度センサではなく、角加速度センサとしても良い。
As shown in FIG. 2, the
要因情報保存部7は、既知の劣化要因情報などの変化要因情報、たとえば光学系の収差および/または検出された振動に基づいて算出された伝達関数等を保存しておく記録部である。要因情報保存部7で記録された伝達関数は、たとえばその算出後の直近に撮影された原画像(劣化等の変化が生じた画像)から元画像(変化する前の画像もしくは本来撮影されるべきであった画像またはそれらの近似画像)への復元処理の際に、処理部4で用いられる。ここで、原画像の元画像への復元処理を実行する時期は、撮影用の電源がオフされている時、処理部4が稼働していない時、処理部4の稼働率が低い時等、原画像を撮影した時期から遅らせた時期とすることができる。その場合には、記録部5に保存された原画像データおよび、要因情報保存部7に保存された、その原画像についての伝達関数等の変化要因情報が、それぞれが関連づけられた状態で長期間に渡り保存される。このように、原画像の復元処理を実行する時期を、原画像を撮影した時期から遅らせる利点は、種々の処理を伴う撮影時の処理部4の負担を軽減できることである。
The factor information storage unit 7 is a recording unit that stores change factor information such as known deterioration factor information, such as a transfer function calculated based on aberrations of the optical system and / or detected vibrations. The transfer function recorded in the factor information storage unit 7 is, for example, the original image (the image before the change or the image before the change or the image originally taken) from the original image (the image in which the deterioration or the like has been changed) taken immediately after the calculation. Are used by the
次に、以上のように構成された本実施の形態に係る信号処理装置1の処理部4の画像復元処理方法の概要を、図3、図4および図5に基づいて説明する。
Next, an outline of the image restoration processing method of the
図3中、「I0」は、任意の初期画像であって、処理部4の記録部に予め保存されている画像のデータである。「I0’」は、その初期画像のデータのI0の劣化画像のデータを示し、比較のための比較用データである。「G」は、検出部6で検出された変化要因情報(=劣化要因情報(伝達関数))のデータで、処理部4の記録部に保存されるものである。「Img’」は、原画像のデータである。
In FIG. 3, “I 0 ” is an arbitrary initial image and is image data stored in advance in the recording unit of the
「δ」は、原画像データImg’と、比較用データI0’との差分のデータである。「k」は、変化要因情報のデータに基づく配分比である。「I0+n」は、初期画像のデータI0に、差分のデータδを変化要因情報のデータGに基づいて配分して新たに生成した復元画像のデータ(復元データ)である。なお、この「配分」の結果、初期画像のデータI0が復元データへと「更新」される。このときの「配分値」を、「更新量」と表現する場合がある。「Img」は、元画像のデータである。ここで、ImgとImg’の関係は、次の(1)式で表されるとする。
Img’=Img*G ……(1)
ここで、「*」は、重畳積分を表す演算子である。
“Δ” is difference data between the original image data Img ′ and the comparison data I 0 ′. “K” is an allocation ratio based on the data of the change factor information. “I 0 + n ” is restored image data (restored data) newly generated by allocating the difference data δ to the initial image data I 0 based on the data G of the change factor information. As a result of this “distribution”, the data I 0 of the initial image is “updated” to restored data. The “distributed value” at this time may be expressed as “update amount”. “Img” is data of the original image. Here, it is assumed that the relationship between Img and Img ′ is expressed by the following equation (1).
Img ′ = Img * G (1)
Here, “*” is an operator representing a superposition integral.
なお、差分のデータδは、対応する画素の単純な差分でも良い場合もあるが、一般的には、変化要因情報のデータGにより異なり、次の(2)式で表される。
δ=f(Img’,Img,G) …(2)
The difference data δ may be a simple difference between corresponding pixels, but in general, the difference data δ varies depending on the data G of the change factor information, and is expressed by the following equation (2).
δ = f (Img ′, Img, G) (2)
処理部4の処理ルーチンは、まず、任意の画像データI0を用意する(ステップS101)ことから始まる。この初期画像のデータI0としては、劣化している原画像のデータImg’を用いても良く、また、黒ベタ、白ベタ、灰色ベタ、市松模様等どのような画像のデータを用いても良い。ステップS102で、(1)式のImgの代わりに初期画像となる任意の画像のデータI0を入れ、劣化画像である比較用データI0’を求める。次に、原画像データImg’と比較用データI0’とを比較し、差分のデータδを算出する(ステップS103)。
Processing routine of the
そして、差分のデータδの各々の絶対値が所定値未満であるか否かを判断する(ステップS104)。このステップS104で行う判断は、復元画像そのものに対して行うものであり、差分のデータδは、個々の信号要素から導かれる個々の差分の絶対値の最高値または平均値となる値である。ステップS104で差分のデータδが所定値以上であれば、ステップS105で新たな復元画像のデータ(=復元データ)を生成する処理を行う。すなわち、個々の信号要素が得られた個々の差分のデータδを変化要因情報のデータGに基づいて、任意の画像データI0に配分し、新たな復元データI0+nを生成する。 Then, it is determined whether or not each absolute value of the difference data δ is less than a predetermined value (step S104). The determination performed in step S104 is performed on the restored image itself, and the difference data δ is a value that is the highest or average value of the absolute values of the individual differences derived from the individual signal elements. If the difference data δ is greater than or equal to a predetermined value in step S104, a process of generating new restored image data (= restored data) is performed in step S105. That is, the individual difference data δ from which individual signal elements are obtained is distributed to arbitrary image data I 0 based on the data G of the change factor information, and new restored data I 0 + n is generated.
そして、復元データI0+nを生成する際に用いる更新量(配分値)の妥当性を判断し(ステップS106)、復元データI0+nを修正する(ステップS107)。このステップS106およびステップS107の処理の過程を図4および図5に基づいて説明する。この処理の基本的な考え方は、次の通りである。この処理は、複元データI0+nに対し一括して行うものではなく、複元データI0+nを構成する信号要素毎に行うものである。この点はステップS104の画像全体の判断とは大きく異なる。まず、変化要因情報Gによって一つの信号要素となる一つの画素が影響を受ける範囲の複数の画素のうち、更新によって画素値の変化が大きくなるものがある場合は、その複数の画素の範囲にエッジとなる部分が存すると考える。そのエッジとなる部分は、対応する部分の差分のデータδに基づく更新量が適切な量となり難い。なぜならば、エッジ部分を跨ぐ2つの画素の画素値は、その違いが大きすぎるため、一方の画素から他方の画素へとエッジ部分を越えて画素値を配分しても、その配分は適切なものとはなりにくいためである。そのような不適切な配分の結果、エッジ近傍の本来なら変化がない領域に波画像のようにリンギングが生じやすいのである。そこで、更新によって画素値の変化が周囲に比べ不自然に大きくなる画素については、更新量の絶対値を小さくすることで、エッジ近傍への更新量を適切なものに近づける。 Then, the validity of the update amount (distribution value) used when generating the restored data I 0 + n is determined (step S106), and the restored data I 0 + n is corrected (step S107). The process of steps S106 and S107 will be described with reference to FIGS. The basic concept of this processing is as follows. This process is not performed on the duplicate data I 0 + n at once, but is performed for each signal element constituting the duplicate data I 0 + n . This point is significantly different from the determination of the entire image in step S104. First, among the plurality of pixels in the range in which one pixel serving as one signal element is affected by the change factor information G, if there is a pixel whose change in pixel value increases due to the update, the range of the plurality of pixels is included. I think there is an edge. For the portion serving as the edge, the update amount based on the difference data δ of the corresponding portion is unlikely to be an appropriate amount. This is because the difference between the pixel values of two pixels straddling the edge part is too large, so even if the pixel value is distributed from one pixel to the other pixel across the edge part, the distribution is appropriate. This is because it is difficult to. As a result of such inappropriate allocation, ringing is likely to occur like a wave image in an area where there is originally no change near the edge. Therefore, for pixels whose change in pixel value is unnaturally larger than the surroundings due to the update, the update amount in the vicinity of the edge is brought close to an appropriate value by reducing the absolute value of the update amount.
そのためには、まず、所定の差分のデータδnからある画素の更新量(Dc)を算出する(ステップS201)。そして、変化要因情報Gによって一つの画素が影響を及ぼす範囲の複数の画素(一部の信号要素)およびその一つの画素との集合を参照し、その参照する各々の画素の更新前の画素値(=Ib)の最小値(=Min)、最大値(=Max)および平均値(=Av)を算出する(ステップS202)。なお、この一部の画素(参照する画素)は、単純に隣接する複数の画素、あるいは所定の画素を中心としてそこから所定の距離に含まれる複数の画素としても良い。その所定の距離は、たとえば変化要因情報のデータGを利用して決定される。 For this purpose, first, an update amount (Dc) of a certain pixel is calculated from predetermined difference data δn (step S201). Then, reference is made to a set of a plurality of pixels (a part of signal elements) in the range in which one pixel is affected by the change factor information G and the one pixel, and the pixel value before the update of each pixel to be referred to A minimum value (= Min), a maximum value (= Max), and an average value (= Av) of (= Ib) are calculated (step S202). The partial pixels (reference pixels) may be simply a plurality of adjacent pixels or a plurality of pixels included in a predetermined distance from a predetermined pixel as a center. The predetermined distance is determined using data G of change factor information, for example.
次に、参照する画素のうちの一つの画素(=一つの信号要素)の更新後の画素値となるデータ(=Ia)を算出する(ステップS203)。この更新後の画素値Iaは、ある画素に対応した差分のデータδから算出した各画素毎の更新量(Dc)を用いて更新した場合の各画素毎の画素値であり、次の(3)式によって導かれる。
Ia=Ib+Dc ……(3)
Next, data (= Ia) that is the updated pixel value of one pixel (= one signal element) among the referenced pixels is calculated (step S203). The updated pixel value Ia is a pixel value for each pixel when updated using the update amount (Dc) for each pixel calculated from the difference data δ corresponding to a certain pixel. ) Guided by the formula.
Ia = Ib + Dc (3)
次に、修正前の更新量(Dc)の妥当性を判断する。まず、複元データを構成する信号要素のデータとなる更新後の画素値Iaが最小値Min以上であり最大値Max以下である場合には(ステップS204の判断が「Y」(=Yes))、その画素は、周囲の画素との画素値のバランスが自然であり、更新量Dcは、修正せずにそのまま修正後の更新量(Dp)とし、修正値Ia’を得る(ステップS205,S214)。なおステップS214は、修正後の更新量Dpによって修正値Ia’を得るステップである。図5の(A)に示す矢印は、ステップS205およびステップS214の処理を経た状態を概略的に表しており、矢印の黒丸は画素の更新前の画素値Ibを示し、三角の矢示はDpによって更新した後の修正値Ia'を示し、矢印の長さは更新量(Dc=Dp)を示している。左側の矢印は、修正前の更新量Dcの値が正の値の場合、右側の矢印は、修正前の更新量Dcの値が負の値の場合についての一例を示している。 Next, the validity of the update amount (Dc) before correction is determined. First, when the updated pixel value Ia, which is signal element data constituting the duplicate data, is not less than the minimum value Min and not more than the maximum value Max (determination in step S204 is “Y” (= Yes)). The pixel has a natural balance of pixel values with surrounding pixels, and the update amount Dc is not corrected, but is used as the update amount (Dp) after correction to obtain the correction value Ia ′ (steps S205 and S214). ). Step S214 is a step for obtaining a correction value Ia 'by the update amount Dp after correction. The arrow shown in FIG. 5A schematically shows the state after the processing of step S205 and step S214, the black circle of the arrow indicates the pixel value Ib before the pixel update, and the triangular arrow indicates Dp Indicates the corrected value Ia ′ after updating, and the length of the arrow indicates the update amount (Dc = Dp). The left arrow indicates an example when the value of the update amount Dc before correction is a positive value, and the right arrow indicates an example when the value of the update amount Dc before correction is a negative value.
そして、ステップS204の判断が「N」(=No)の場合は、ステップS206へと進む。ここでは、更新後の画素値Iaが最大値Maxを超えてしまっている場合であって更新前の画素値Ibが平均値Av以下である場合には(ステップS206の判断が「Y」(=Yes))、その画素は、周囲の画素との画素値のバランスが不自然であると判断する。そして、更新量Dcは、最大値Maxから更新前の画素値Ibを差し引いた値Dpへと変更される(ステップS207)。この結果、修正値Ia’の画素値は、最大値Maxと等しくなる。図5の(B)に示す矢印は、ステップS207およびステップS214を経た状態を、図5(A)と同様に概略的に表している。左側の矢印は、Dcによって更新した場合のIa、右側の矢印は、Dpによって更新した場合の修正値Ia’を示している。 When the determination in step S204 is “N” (= No), the process proceeds to step S206. Here, when the updated pixel value Ia exceeds the maximum value Max and the updated pixel value Ib is equal to or less than the average value Av (determination in step S206 is “Y” (= Yes)), it is determined that the pixel value balance with the surrounding pixels is unnatural. Then, the update amount Dc is changed to a value Dp obtained by subtracting the pixel value Ib before update from the maximum value Max (step S207). As a result, the pixel value of the correction value Ia ′ becomes equal to the maximum value Max. The arrow shown in FIG. 5B schematically shows the state after step S207 and step S214, as in FIG. The left arrow indicates Ia when updated by Dc, and the right arrow indicates a correction value Ia 'when updated by Dp.
そして、ステップS206の判断が「N」(=No)の場合は、ステップS208へと進む。ここでは、更新後の画素値Iaが最大値Maxを超えてしまっている場合であって更新前の画素値Ibが平均値Avを越える場合には(ステップS208の判断が「Y」(=Yes))、その画素は、周囲の画素との画素値のバランスが不自然であると判断する。その場合、更新量Dcは、以下の(4)式から得られる値Dpへと変更される(ステップS209)。この結果、修正値Ia’の画素値は、更新後の画素値Iaが最大値Maxをプラス側に超えた分の1/4を最大値Maxに加えた値となる。図5の(C)に示す矢印は、ステップS209およびステップS214を経た状態を、図5(B)と同様に概略的に表している。
Dp=0.25(Ia−Max)+(Max−Ib) …(4)
When the determination in step S206 is “N” (= No), the process proceeds to step S208. Here, when the updated pixel value Ia exceeds the maximum value Max and the updated pixel value Ib exceeds the average value Av (the determination in step S208 is “Y” (= Yes). )), It is determined that the pixel value balance with the surrounding pixels is unnatural. In this case, the update amount Dc is changed to a value Dp obtained from the following equation (4) (step S209). As a result, the pixel value of the correction value Ia ′ is a value obtained by adding ¼ of the updated pixel value Ia exceeding the maximum value Max to the plus side to the maximum value Max. The arrow shown in FIG. 5C schematically shows the state after step S209 and step S214, as in FIG. 5B.
Dp = 0.25 (Ia−Max) + (Max−Ib) (4)
そして、ステップS208の判断が「N」(=No)の場合は、ステップS210へと進む。ここでは、更新後の画素値Iaが最小値Min未満であって更新前の画素値Ibが平均値Av以下である場合には(ステップS210の判断が「Y」(=Yes))、その画素は、周囲の画素との画素値のバランスが不自然であると判断する。そして、更新量Dcは、以下の(5)式から得られる値Dpへと変更される(ステップS211)。この結果、修正値Ia’の画素値は、更新後の画素値Iaが最小値Minをマイナス側に超えた分の1/4を最小値Minから引いた値となる。図5の(D)に示す矢印は、ステップS211およびステップS214を経た状態を、図5(B)と同様に概略的に表している。
Dp=−(Ib−Min)−0.25(Min−Ia) …(5)
When the determination in step S208 is “N” (= No), the process proceeds to step S210. Here, when the pixel value Ia after update is less than the minimum value Min and the pixel value Ib before update is equal to or less than the average value Av (the determination in step S210 is “Y” (= Yes)), the pixel Determines that the balance of pixel values with surrounding pixels is unnatural. Then, the update amount Dc is changed to a value Dp obtained from the following equation (5) (step S211). As a result, the pixel value of the correction value Ia ′ is a value obtained by subtracting ¼ of the updated pixel value Ia exceeding the minimum value Min to the minus side from the minimum value Min. The arrow shown in FIG. 5D schematically shows the state after step S211 and step S214, as in FIG. 5B.
Dp = − (Ib−Min) −0.25 (Min−Ia) (5)
そして、ステップS210の判断が「N」(=No)の場合は、更新後の画素値Iaが最小値Min未満であって更新前の画素値Ibが平均値Avを超えている場合となる(ステップS212)。その場合には、その画素は、周囲の画素との画素値のバランスが不自然である。そして、更新量Dcは、最小値Minから更新前の画素値Ibを差し引いた値Dpへと変更される(ステップS213)。この結果、修正値Ia’の画素値は、最小値Minと等しくなる。図5の(E)に示す矢印は、ステップS213およびステップS214を経た状態を、図5(B)と同様に概略的に表している。 If the determination in step S210 is “N” (= No), the updated pixel value Ia is less than the minimum value Min, and the updated pixel value Ib exceeds the average value Av ( Step S212). In that case, the pixel value balance with the surrounding pixels is unnatural. Then, the update amount Dc is changed to a value Dp obtained by subtracting the pixel value Ib before update from the minimum value Min (step S213). As a result, the pixel value of the correction value Ia ′ becomes equal to the minimum value Min. The arrow shown in (E) of FIG. 5 schematically represents the state after step S213 and step S214, as in FIG. 5 (B).
以上のステップS204,S206,S208,S210に示す判断の処理は、所定の基準を満たすか否かを判定する処理となる。なお、このステップS204,S206,S208,S210の判断、およびステップS212の条件を満足するか否かを判断基準としたものの判断の順序は、適宜変更できる。その変更を行ったときも、実際に判断するのは最初から4つめまでである。その4つに該当しなかった場合は、必ず残りの条件に当てはまることとなるため、残りの条件に該当するか否かは、図4におけるステップS212と同様に所定の基準を満たすか否かを判定する処理とはならない。 The determination processing shown in the above steps S204, S206, S208, and S210 is processing for determining whether or not a predetermined standard is satisfied. It should be noted that the order of determination based on the determination in steps S204, S206, S208, and S210 and whether or not the condition in step S212 is satisfied can be changed as appropriate. Even when the change is made, the first to fourth judgment is actually made. If none of the four conditions is met, the remaining conditions will always be met. Therefore, whether the remaining conditions are met is determined by whether or not the predetermined criteria are satisfied as in step S212 in FIG. It is not a judgment process.
このように、得られたDpを修正した更新量とし、修正値Ia’が得られることとなる(ステップS214)。この結果、ある画素が更新される(ステップS215)。そして、全ての画素が更新されたか否かの判断を行う(ステップS216)。その判断が「N」(=No)の場合は、参照する画素を変更して(ステップS217)、変更後の参照する画素(他の一部の信号要素)から所定の基準を求めるためおよび次の画素の修正値Ia’を得るためにステップS202に戻り、ステップS202〜217の処理を繰り返す。この処理では、一つの画素の更新量を修正したら、参照する画素を変更して別の一つの画素の更新量を変更している。そして、ステップS216の判断が「Y」(=Yes)の場合は、全ての画素の修正値Ia’を用いて復元データI0+nを修正する(ステップS218)。以上で図3におけるステップS106,107が終了する。 In this way, the obtained Dp is used as an updated amount, and the corrected value Ia ′ is obtained (step S214). As a result, a certain pixel is updated (step S215). Then, it is determined whether or not all the pixels have been updated (step S216). If the determination is “N” (= No), the pixel to be referred to is changed (step S217), and a predetermined standard is obtained from the changed reference pixel (other signal elements) and In order to obtain the correction value Ia ′ of the pixel, the process returns to step S202, and the processes of steps S202 to 217 are repeated. In this process, when the update amount of one pixel is corrected, the reference pixel is changed to change the update amount of another pixel. When the determination in step S216 is “Y” (= Yes), the restoration data I 0 + n is corrected using the correction value Ia ′ of all pixels (step S218). Thus, steps S106 and 107 in FIG. 3 are completed.
その後、図3のステップS102〜S107を繰り返す。この繰り返しの最中の復元データI0+nは、処理が行われた途中段階の復元データとなる。ステップS104において、各画素の差分のデータδの各々の絶対値が所定値未満となったら、繰り返し処理を終了する。そして、繰り返し処理を終了した時点での復元データI0+nを元画像のデータImgと推定する。すなわち、各画素の差分のデータδの各々の絶対値の最高値または平均値が所定値より小さくなった場合、比較用データI0+n’の元となった復元データI0+nは元画像のデータImgと非常に近似したものとなることから、その復元データI0+nを元画像のデータImgと推定するのである。なお、記録部5には、初期画像のデータI0、変化要因情報のデータG、を記録しておき、必要により処理部4に渡すようにしても良い。
Thereafter, steps S102 to S107 in FIG. 3 are repeated. The restored data I 0 + n in the middle of this repetition is restored data in the middle of processing. In step S104, when each absolute value of the difference data δ of each pixel becomes less than a predetermined value, the iterative process is terminated. Then, the restored data I 0 + n at the time when the repetitive processing is completed is estimated as the original image data Img. That is, when the maximum value or average value of the absolute values of the difference data δ of each pixel becomes smaller than a predetermined value, the restored data I 0 + n that is the basis of the comparison data I 0 + n ′ is the original image data Img. Therefore, the restored data I 0 + n is estimated as the original image data Img. The initial image data I 0 and the change factor information data G may be recorded in the
上述した繰り返し処理方法の考え方をまとめると以下のようになる。すなわち、この処理方法においては、処理の解を逆問題としては解かず、合理的な解を求める最適化問題として解くのである。逆問題として解く場合、理論上は可能であるが、現実問題としては困難である。 The concept of the above-described iterative processing method is summarized as follows. That is, in this processing method, the processing solution is not solved as an inverse problem, but is solved as an optimization problem for obtaining a rational solution. When solving as an inverse problem, it is theoretically possible, but it is difficult as a real problem.
最適化問題として解く場合において、本実施の形態では、次のような条件を前提としている。
すなわち、
(1)入力に対する出力は、一意に決まる。
(2)出力が同じであれば、入力は同じである。
(3)出力が同じになるように、入力を更新し、その更新量を妥当な値に修正しながら反復処理することにより、解を収束させていく。
In the case of solving as an optimization problem, the present embodiment assumes the following conditions.
That is,
(1) The output corresponding to the input is uniquely determined.
(2) If the output is the same, the input is the same.
(3) The input is updated so that the outputs are the same, and the solution is converged by performing iterative processing while correcting the update amount to an appropriate value.
このことを換言すれば、図6(A)(B)に示すように、原画像のデータImg’と近似である比較用データI0’(I0+n’)を生成できれば、その生成の元データとなる初期画像のデータI0または復元データI0+nは、元画像のデータImgに近似したものとなる。 In other words, as shown in FIGS. 6A and 6B, if comparison data I 0 ′ (I 0 + n ′) that is approximate to the original image data Img ′ can be generated, the original data of the generation is generated. The initial image data I 0 or the restored data I 0 + n is approximate to the original image data Img.
なお、この実施の形態では、角速度検出センサのサンプリング周波数を60Hzから240Hz内としているが、高周波数を検出できるように5μsec毎に角速度を検出してもよい。また、差分のデータδの判定基準となる値は、各データを8ビット(0〜255)で表した場合に、この実施の形態では「6」としている。すなわち、6より小さい、つまり5以下の時は、処理を終了している。また、角速度検出センサで検出したぶれの生データは、センサ自体の校正が不十分なときは、実際のぶれとは対応しない。よって実際のぶれに対応させるため、センサが校正されていないときは、センサで検出した生データに所定の倍率をかけたりする補正が必要とされる。 In this embodiment, the sampling rate of the angular velocity detection sensor is set within 60 Hz to 240 Hz. However, the angular velocity may be detected every 5 μsec so that a high frequency can be detected. In addition, in this embodiment, the value serving as a determination criterion for the difference data δ is “6” when each data is represented by 8 bits (0 to 255). That is, when it is less than 6, that is, 5 or less, the processing is finished. Further, the shake raw data detected by the angular velocity detection sensor does not correspond to the actual shake when the sensor itself is insufficiently calibrated. Therefore, in order to deal with actual blurring, when the sensor is not calibrated, correction is required to multiply the raw data detected by the sensor by a predetermined magnification.
次に、図3に示す手ぶれの復元処理方法(ステップS102,S103,S104,S105,S106,S107の反復処理)の詳細を、図7,図8,図9,図10,図11,図12,図13および図14に基づいて説明する。 Next, details of the camera shake restoration processing method shown in FIG. 3 (repetitive processing of steps S102, S103, S104, S105, S106, and S107) will be described in detail with reference to FIGS. 7, 8, 9, 10, 11, and 12. , Based on FIG. 13 and FIG.
(手ぶれの復元アルゴリズム)
手ぶれが無いとき、所定の画素に対応する光エネルギーは、露光時間中、その画素に集中する。また、手ぶれがある場合、光エネルギーは、露光時間中にぶれた画素に分散する。さらに、露光時間中のぶれがわかれば、露光時間中のエネルギーの分散の仕方がわかるため、ぶれた画像からぶれの無い画像を作ることが可能となる。
(Image restoration algorithm)
When there is no camera shake, the light energy corresponding to a given pixel is concentrated on that pixel during the exposure time. In addition, when there is camera shake, light energy is dispersed to pixels that are shaken during the exposure time. Further, if the blur during the exposure time is known, it is possible to know how to disperse the energy during the exposure time, so that it is possible to create a blur-free image from the blurred image.
以下、簡単のため、横一次元で説明する。画素を左から順にS−1,S,S+1,S+2,S+3,…,とし、ある画素Sに注目する。ぶれが無いとき、露光時間中のエネルギーは、その画素に集中するため、エネルギーの集中度は「1.0」である。この状態を図7に示す。このときの撮影結果を、図8の表に示す。図8に示すものが、劣化しなかった場合の正しい画像データImgとなる。なお、各データは、8ビット(0〜255)のデータで表している。 Hereinafter, for the sake of simplicity, the description will be made in one horizontal dimension. Let the pixels be S-1, S, S + 1, S + 2, S + 3,... In order from the left, and pay attention to a certain pixel S. When there is no blur, the energy during the exposure time is concentrated on the pixel, so the energy concentration is “1.0”. This state is shown in FIG. The imaging results at this time are shown in the table of FIG. What is shown in FIG. 8 is the correct image data Img when no deterioration occurs. Each data is represented by 8-bit (0 to 255) data.
露光時間中にぶれがあり、露光時間中の50%の時間はS番目の画素に、30%の時間はS+1番目の画素に、20%の時間はS+2番目の画素にそれぞれぶれていたとする。エネルギーの分散の仕方は、図9に示す表のとおりとなる。これが変化要因情報のデータGとなる。 It is assumed that there is blurring during the exposure time, 50% of the exposure time is blurred to the Sth pixel, 30% of time is shifted to the S + 1th pixel, and 20% of time is shifted to the S + 2th pixel. The way of energy dispersion is as shown in the table of FIG. This becomes the data G of the change factor information.
ぶれは、全ての画素で一様であり、線形問題として把握される。そして、上ぶれ(縦ぶれ)が無いとすると、ぶれの状況は、図10に示す表のとおりとなる。図10中の「ぶれ画像」として示されるデータが、劣化している原画像のデータImg’となる。具体的には、たとえば「S−3」の画素の「120」は、ぶれ情報である変化要因情報のデータGの「0.5」「0.3」「0.2」の配分比に従い、「S−3」の画素に「60」、「S−2]の画素に「36」、「S−1」の画素に「24」というように分散する。同様に、「S−2」の画素データである「60」は、「S−2」に「30」、「S−1」に「18」、「S」に「12」として分散する。この劣化している原画像データImg’と、図9に示す変化要因情報のデータGから元画像データImgを算出することとなる。 The blur is uniform for all pixels and is recognized as a linear problem. If there is no upper blur (vertical blur), the blur situation is as shown in the table of FIG. The data shown as “blurred image” in FIG. 10 becomes the data Img ′ of the degraded original image. Specifically, for example, “120” of the pixel “S-3” is in accordance with the distribution ratio of “0.5”, “0.3”, “0.2” of the data G of the change factor information that is the blur information, Dispersed in such a manner that “60” is distributed to the “S-3” pixel, “36” is distributed to the “S-2” pixel, and “24” is distributed to the “S-1” pixel. Similarly, “60” which is the pixel data of “S-2” is distributed as “30” in “S-2”, “18” in “S-1”, and “12” in “S”. The original image data Img is calculated from the deteriorated original image data Img 'and the change factor information data G shown in FIG.
ステップS101に示す任意の画像データI0としては、どのようなものでも採用できるが、この説明に当たっては、原画像データImg’を用いる。すなわち、I0=Img’として処理を開始する。図11の表中に「入力」とされたものが初期画像のデータI0に相当する。このデータI0すなわちImg’と、ステップS102で変化要因情報のデータGとを重畳積分する。すなわち、たとえば、初期画像のデータI0の「S−3」の画素の「60」は、S−3の画素に「30」が、「S−2」の画素に「18」が、「S−1」の画素に「12」がそれぞれ割り振られる。他の画素についても同様に配分され、「出力I0’」として示される比較用データI0’が生成される。このため、ステップS103の差分のデータδは、図11の最下欄に示すようになる。この差分のデータδの絶対値の最高値が所定値、たとえば10未満となるか判断する(ステップS104)、この例では「S−3」の画素の差分のデータδが30であり、ステップS104でNo(=N)となり、ステップS105へ移行する。 The arbitrary image data I 0 shown in step S101, can be adopted also What, When this description, using the original image data Img '. That is, the process starts with I 0 = Img ′. In the table of FIG. 11, “input” corresponds to the initial image data I 0 . This data I 0, that is, Img ′ is superposed and integrated with the data G of the change factor information in step S102. That is, for example, “60” of the “S-3” pixel of the initial image data I 0 is “30” for the S-3 pixel, “18” for the “S-2” pixel, “12” is assigned to each pixel of “−1”. The other pixels are similarly distributed, and comparison data I 0 ′ shown as “output I 0 ′” is generated. Therefore, the difference data δ in step S103 is as shown in the bottom column of FIG. It is determined whether the maximum absolute value of the difference data δ is a predetermined value, for example, less than 10 (step S104). In this example, the difference data δ of the pixel “S-3” is 30, and step S104 is performed. No (= N) and the process proceeds to step S105.
差分のデータδの配分は、図12に示すように、たとえば「S−3」の画素データ「30」に、自分の所(=「S−3」の画素)の配分比である0.5をかけた「15」を「S−3」の画素に配分し、また「S−2」の画素のデータ「15」にその「S−2」の画素にきているはずの配分比である0.3をかけた「4.5」を配分し、さらに、「S−1」の画素のデータ「9.2」に、その「S−1」の画素にきているはずの配分比である0.2をかけた「1.84」を配分する。「S−3」の画素に配分された総量(各画素毎の更新量Dc)は、「21.34」となり、この値を図3における初期画像のデータI0である、図4におけるIb(ここでは原画像データImg’を使用)にプラスして、図3における復元データI0+1である、図4における更新後の画素値Iaが算出される。この例では、図12に示すように更新後の画素値Iaは「81.34」となる。このように、差分のデータδを変化要因情報のデータGを使用して、任意の画像のデータI0に配分して、図12中の「次回入力」として示される復元データI0+nを生成する。この場合、第1回目であるため、図12では、I0+1と表している。 As shown in FIG. 12, the distribution of the difference data δ is 0.5, which is the distribution ratio of the pixel data “30” of “S-3” to the pixel data “30” (= the pixel of “S-3”). “15” multiplied by “S-3” is distributed to the pixel of “S-3”, and the data “15” of the pixel of “S-2” is allocated to the pixel of “S-2”. “4.5” multiplied by 0.3 is allocated, and further, the data “9.2” of the pixel “S-1” is allocated to the pixel “S-1” by the distribution ratio. “1.84” multiplied by a certain 0.2 is allocated. The total amount (update amount Dc for each pixel) allocated to the pixels of “S-3” is “21.34”, and this value is the data I 0 of the initial image in FIG. Here, the updated pixel value Ia in FIG. 4, which is the restored data I 0 + 1 in FIG. 3, is calculated in addition to the original image data Img ′. In this example, as shown in FIG. 12, the updated pixel value Ia is “81.34”. In this way, the difference data δ is distributed to the arbitrary image data I 0 using the change factor information data G to generate the restored data I 0 + n shown as “next input” in FIG. . In this case, since this is the first time, it is represented as I 0 + 1 in FIG.
この後、図3におけるステップS106にて更新量の妥当性を判断する。具体的には、この復元データI0+1を修正するために、画素毎の更新後の画素値(=Ia)を算出する。この算出は、上述の通り(3)式による。そこで、差分のデータδを各画素に配分する。そして、図12に示すように、各画素ごとに、参照する各々の画素の更新前の画素値(=Ib)の最小値(=Min)、最大値(=Max)および平均値(=Av)を算出する(図4におけるステップS202)。たとえば画素「S−3」は、画素「S−3」、画素「S−2」および画素「S−1」を参照している。よって、図12に示すように、画素「S−3」、画素「S−2」および画素「S−1」の最小値(=Min)、最大値(=Max)および平均値(=Av)を算出する。図に示す例では、画素「S−3」に関しては、最大値が画素「S−1」に「82.00」で、最小値が画素「S−3」の「66.00」となり、平均値は、画素「S−3」「S−2」「S−1」の各値の合計を3で割った値で「69.33」となる。画素「S−2」〜「S+4」についても同様の算出を行う。 Thereafter, the validity of the update amount is determined in step S106 in FIG. Specifically, in order to correct the restored data I 0 + 1 , an updated pixel value (= Ia) for each pixel is calculated. This calculation is based on equation (3) as described above. Therefore, the difference data δ is distributed to each pixel. Then, as shown in FIG. 12, for each pixel, the minimum value (= Min), the maximum value (= Max), and the average value (= Av) of the pixel value (= Ib) before the update of each pixel to be referred to Is calculated (step S202 in FIG. 4). For example, the pixel “S-3” refers to the pixel “S-3”, the pixel “S-2”, and the pixel “S-1”. Therefore, as shown in FIG. 12, the minimum value (= Min), the maximum value (= Max), and the average value (= Av) of the pixel “S-3”, the pixel “S-2”, and the pixel “S-1”. Is calculated. In the example shown in the figure, regarding the pixel “S-3”, the maximum value is “82.00” in the pixel “S-1”, the minimum value is “66.00” in the pixel “S-3”, and the average The value is “69.33”, which is a value obtained by dividing the sum of the values of the pixels “S-3”, “S-2”, and “S-1” by 3. The same calculation is performed for the pixels “S−2” to “S + 4”.
そして、IaおよびIbが図4におけるステップS204,S206,S208,S210およびS212のいずれかの条件を満足するのかを判定する。たとえば画素「S−3」のIaは、「Min(60.00)≦Ia(81.34)≦Max(82.00)」の条件を満足するため、図4におけるステップS204の条件を満足する。よって、図12に示すようにステップS205の処理を行い、Dcである更新量「21.34」をそのまま修正後の更新量Dpとして用い、修正値Ia’は、修正前のIaと等しい「81.34」となる。「S−2」〜「S」、「S+2」および「S+3」の更新後の画素値Iaについても同様の修正を行う。この修正値Ia’が復元データI0+nの修正値となる。 Then, it is determined whether Ia and Ib satisfy any of the conditions in steps S204, S206, S208, S210, and S212 in FIG. For example, Ia of the pixel “S-3” satisfies the condition of “Min (60.00) ≦ Ia (81.34) ≦ Max (82.00)”, and therefore satisfies the condition of step S204 in FIG. . Therefore, as shown in FIG. 12, the process of step S205 is performed, and the update amount “21.34” as Dc is used as it is as the update amount Dp after correction, and the correction value Ia ′ is equal to “81 before correction” “81 .34 ". The same correction is performed for the updated pixel values Ia of “S−2” to “S”, “S + 2”, and “S + 3”. This correction value Ia ′ becomes the correction value of the restored data I 0 + n .
たとえば画素「S+1」では、ステップS204、S206の条件を満足せず、ステップS208に移行する。そして、「Ib(121.00)>Av(113.33)」であり、「Ia(130.11)>Max(121.00)」の条件を満足するため、図4におけるステップS208の条件を満足することになる。よって、図12に示すようにステップS209の処理を行い、「2.28」を修正後の更新量Dpとして用い、修正値Ia’は「123.28」となる。画素「S+4」のIaについても同様の修正を行う。このIa’が復元データI0+nの修正値となる。 For example, in the pixel “S + 1”, the conditions of steps S204 and S206 are not satisfied, and the process proceeds to step S208. In order to satisfy “Ib (121.00)> Av (113.33)” and satisfy the condition “Ia (130.11)> Max (121.00)”, the condition of step S208 in FIG. You will be satisfied. Therefore, the process of step S209 is performed as shown in FIG. 12, and “2.28” is used as the updated amount Dp after correction, and the correction value Ia ′ is “123.28”. The same correction is performed for Ia of the pixel “S + 4”. This Ia ′ becomes a correction value of the restored data I 0 + n .
図13に示すように、この修正された復元データI0+1(Ia')がステップS102の新たな入力画像のデータ(=初期画像のデータI0に代わるもの)になり、ステップS102が実行され、ステップS103へと移行し、新しい差分のデータδを得る。その差分のデータδの大きさをステップS104で判断し、所定値より大きい場合、ステップS105で新しい差分のデータδを前回の修正された復元データI0+1に配分し、新しい復元データI0+2を生成することとなるが、その際に、図12の説明と同様にして新しい復元データI0+2を修正する(図14参照)。たとえば、画素「S−3」、「S」および「S+3」の更新後の画素値Iaについては、上述の図12における画素「S−3」と同様の修正を行う。すなわち、更新後の画素値Iaがそのまま修正値Ia’となる。 As shown in FIG. 13, the corrected restored data I 0 + 1 (Ia ′) becomes the new input image data (= replaces the initial image data I 0 ) in step S102, and step S102 is executed. The process proceeds to step S103 to obtain new difference data δ. The size of the difference data δ is determined in step S104. If the difference data δ is larger than the predetermined value, the new difference data δ is allocated to the previously modified restored data I 0 + 1 in step S105 to generate new restored data I 0 + 2 . In this case, the new restoration data I 0 + 2 is corrected in the same manner as described in FIG. 12 (see FIG. 14). For example, the updated pixel value Ia of the pixels “S-3”, “S”, and “S + 3” is corrected in the same manner as the pixel “S-3” in FIG. That is, the updated pixel value Ia becomes the corrected value Ia ′ as it is.
また、たとえば画素「S+1」では、ステップS204,S206の条件を、満足せず、ステップS208に移行する。そして「Ib(121.00)>Av(116.15)」であり、「Ia(125.43)>Max(121.00)」の条件を満足するため、図4におけるステップS208の条件を満足することとなる。よって、図14に示すようにステップS209の処理を行い、上述の(4)式による値「1.106」を修正後の更新量Dpとして用い、修正値Ia’は「122.11」となる。画素「S+4」の更新後の画素値Iaについても同様の修正を行う。この修正値Ia’が復元データI0+nの修正値となる。 For example, in the pixel “S + 1”, the conditions in steps S204 and S206 are not satisfied, and the process proceeds to step S208. Then, “Ib (121.00)> Av (116.15)” and the condition “Ia (125.43)> Max (121.00)” is satisfied, and therefore the condition of step S208 in FIG. 4 is satisfied. Will be. Therefore, the process of step S209 is performed as shown in FIG. 14, and the correction value Ia ′ is “122.11” using the value “1.16” according to the above-described equation (4) as the update amount Dp after correction. . The same correction is performed on the updated pixel value Ia of the pixel “S + 4”. This correction value Ia ′ becomes the correction value of the restored data I 0 + n .
また、たとえば画素「S−2」では、ステップS204,S206,S208の条件を、満足せず、ステップS210に移行する。そして「Ib(77.30)≦Av(87.67)」であり、「Ia(76.97)<Min(77.30)」の条件を満足するため、図4におけるステップS210の条件を満足することとなる。よって、図14に示すようにステップS211の処理を行い、上述の(5)式による値「−0.082」を修正後の更新量Dpとして用い、修正値Ia’は「77.22」となる。画素「S−1」および「S+2」の更新後の画素値Iaについても同様の修正を行う。この修正値Ia’が復元データI0+nの修正値となる。 For example, in the pixel “S-2”, the conditions of steps S204, S206, and S208 are not satisfied, and the process proceeds to step S210. Then, “Ib (77.30) ≦ Av (87.67)” is satisfied, and the condition “Ia (76.97) <Min (77.30)” is satisfied, so the condition of step S210 in FIG. 4 is satisfied. Will be. Therefore, the process of step S211 is performed as shown in FIG. 14, and the value “−0.082” according to the above equation (5) is used as the update amount Dp after correction, and the correction value Ia ′ is “77.22”. Become. The same correction is performed on the updated pixel value Ia of the pixels “S−1” and “S + 2”. This correction value Ia ′ becomes the correction value of the restored data I 0 + n .
その後、修正された復元データI0+2を用いてステップS102を遂行することにより、修正された復元データI0+2から新しい比較用データI0+2 ’が生成される。このように、ステップS102,S103が実行された後、ステップS104へ行き、そこでの判断によりステップS105へ移行する。このような処理を繰り返す。 Thereafter, by performing the step S102 by using the restored data I 0 + 2 that are fixed, a new comparison data I 0 + 2 'from the restored data I 0 + 2 that are fixed are generated. As described above, after steps S102 and S103 are executed, the process proceeds to step S104, and the process proceeds to step S105 based on the determination. Such a process is repeated.
以上のように、ステップS102〜ステップS107が繰り返されることで、差分のデータδが徐々に小さくなっていき、所定値より小さくなると、ぶれていない元画像データImgが得られる。このとき、修正処理(図4,図5)を行っているため、得られる元画像データImgと推定される画像データは、リンギングの発生が軽減され、画像の復元状態が良好なものとなる。また、修正処理(図4,図5)によって、復元データを構成する信号要素のデータのうち、不自然と思われるものを修正し、画素値の大きな変化を抑制しているため、仮に変化要因情報のデータGが信頼性の低いものであったとしても、妥当な画像の復元が可能となる。 As described above, by repeating step S102 to step S107, the difference data δ gradually decreases. When the difference data δ becomes smaller than a predetermined value, the original image data Img that is not blurred is obtained. At this time, since correction processing (FIGS. 4 and 5) is performed, the occurrence of ringing is reduced in the image data estimated as the obtained original image data Img, and the restored state of the image is good. In addition, the correction process (FIGS. 4 and 5) corrects unnatural data among the signal element data constituting the restored data and suppresses large changes in pixel values. Even if the information data G has low reliability, it is possible to restore an appropriate image.
以上に述べた図3に示す手ぶれの復元処理方法(ステップS102,S103,S104,S105,S106,S107の反復処理)においては、処理部4で行った処理は、ソフトウェアで構成しているが、それぞれ、一部の処理を分担して行うようにした部品からなるハードウェアで構成しても良い。また、変化要因情報のデータGとしては、劣化要因情報のデータのみではなく、単に画像を変化させる情報や、劣化とは逆に、画像を良くする情報を含むものとする。
In the camera shake restoration processing method shown in FIG. 3 described above (repetitive processing of steps S102, S103, S104, S105, S106, and S107), the processing performed by the
また、処理の反復回数が信号処理装置1側で自動的にまたは固定的に設定されている場合、その設定された回数を変化要因情報のデータGによって変更するようにしても良い。たとえば、ある画素のデータがぶれにより多数の画素に分散している場合は、反復回数を多くし、分散が少ない場合は反復回数を少なくするようにしても良い。
Further, when the number of processing iterations is set automatically or fixedly on the
さらに、反復処理中に、差分のデータδが発散してきたり、エネルギーが移動した後の画像データのエネルギーが小さくならず大きくなってきたら、処理を中止させるようにしても良い。発散しているか否かは、たとえば差分のデータδの平均値を見てその平均値が前回より大きくなったら発散していると判断する方法を採用できる。また、反復処理中に、入力を異常な値に変更しようとしたときには、処理を中止させるようにしても良い。たとえば8ビットの場合、変更されようとする値が255を超える値であるときには、処理を中止させる。また、反復処理中、新たなデータである入力を異常な値に変更しようとしたとき、その値を使用せず、正常な値とするようにしても良い。たとえば、8ビットの0〜255の中で、255を超える値を入力データとしようとした際は、マックスの値である255として処理するようにする。 Furthermore, during the iterative process, if the difference data δ diverges or the energy of the image data after the energy has moved does not decrease but increases, the process may be stopped. For example, it is possible to adopt a method of determining whether or not the light is diverging by observing the average value of the difference data δ and determining that the light is diverging if the average value is larger than the previous value. In addition, during an iterative process, if an input is to be changed to an abnormal value, the process may be stopped. For example, in the case of 8 bits, if the value to be changed is a value exceeding 255, the processing is stopped. Further, during an iterative process, when an input that is new data is to be changed to an abnormal value, the value may not be used but may be set to a normal value. For example, when a value exceeding 255 within the 8-bit range of 0 to 255 is used as input data, it is processed as a maximum value of 255.
また、出力画像となる復元データを生成する際、変化要因情報のデータGによっては、復元させようとする画像の領域外へ出てしまうようなデータが発生する場合がある。このような場合、領域外へはみ出るデータは反対側へ入れる。また、領域外から入ってくるべきデータがある場合は、そのデータは反対側から持ってくるようにするのが好ましい。たとえば、領域内の最も下に位置する画素XN1のデータから、さらに下の画素に割り振られるデータが発生した場合、その位置は領域外になる。そこで、そのデータは画素XN1の真上で最も上に位置する画素X11に割り振られる処理をする。画素XN1の隣の画素N2についても同様に真上で最上覧の画素X12(=画素X11の隣り)に割り振ることとなる。 In addition, when generating restoration data to be an output image, depending on the data G of the change factor information, there may be data that goes out of the area of the image to be restored. In such a case, data that protrudes outside the area is input to the opposite side. Also, if there is data that should come from outside the area, it is preferable to bring that data from the opposite side. For example, when data allocated to a lower pixel is generated from the data of the pixel XN1 positioned at the bottom in the area, the position is outside the area. Therefore, the data is processed to be allocated to the pixel X11 located at the top right above the pixel XN1. Similarly, the pixel N2 adjacent to the pixel XN1 is assigned to the topmost pixel X12 (= next to the pixel X11) directly above.
以上、本実施の形態における信号処理装置1について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。たとえば、復元データI0+nを修正する方法は、図4および図5に示す方法に限定されない。特に図4に示すステップS204,S206,S208,S210およびS212における場合分け、ステップS205,S207,S209,S211およびS213における差分のデータδを修正する方法は、それぞれ適宜変更することができる。
The
たとえば、参照する画素としては、影響を及ぼす範囲(影響範囲)のもの以外に、その影響範囲を囲む画素一つ分大きくした範囲としたり、修正しようとする画素を中心としていてイの距離の範囲としても良い。また、所定の基準としては、参照する画素の最大値、最小値、平均値を利用してのものではなく、最大値と最小値のみを利用し、修正値を最大・最小を超えた分の1/4や1/3の値を最大値や最小値に付加するようにしても良い。また、上限を最大値の1.2倍、下限を最小値の0.8倍とし、その範囲に入れば、修正しないようにしても良い。すなわち、最大値のX倍、最小値のY倍の範囲に更新後の画素値Iaが入れば修正しないようにしても良い。 For example, as a pixel to be referred to, in addition to the range of influence (influence range), a range that is larger by one pixel surrounding the range of influence, or the range of the distance a centered on the pixel to be corrected It is also good. In addition, as a predetermined standard, the maximum value, minimum value, and average value of the reference pixel are not used, but only the maximum value and the minimum value are used, and the correction value exceeds the maximum / minimum value. You may make it add the value of 1/4 or 1/3 to the maximum value or the minimum value. Further, the upper limit is set to 1.2 times the maximum value and the lower limit is set to 0.8 times the minimum value. That is, if the updated pixel value Ia is in the range of X times the maximum value and Y times the minimum value, the pixel value Ia may not be corrected.
本実施の形態に係る繰り返し処理では、処理部4は、図3におけるステップS104の一旦得た画像を再度処理するかの判断では、画像を構成する複数の各画素毎の差分のデータδの絶対値が全て所定値未満または絶対値の平均値が所定値未満であるか否かを判断し、画像全体の処理を行うか判断している。しかし、所定値との比較の対象を、画像を構成する複数の各画素毎の差分のデータとし、各画素毎に繰り返し処理を停止するか否かを判断するようにしたりしても良い。また、所定値との比較対象を、各画素の差分のデータδの総和、もしくは各画素の差分のデータδの絶対値の総和、または以上の4つのうちの2つ以上とすることができる。たとえば、各画素毎の差分のデータδの中で零から最も離れた値と、各画素毎の差分のデータδの総和の値とが、別々の基準を共に満たすか否かを判断するようにしても良い。このように、所定値と比較する値を適宜選択することで、原画像の種類、変化の状態または復元処理の状況に応じて、適切な処理を行うことができる。
In the iterative process according to the present embodiment, the
上述の実施の形態では、復元対象を画像データとしている。しかし、これらの復元処理の考え方および手法は、あらゆるデジタルデータの復元処理に適用できる。たとえば、デジタルの音声データの復元等への適用が可能である。その適用の結果、リンギングのように一部に不正確な音声データ等が発生することを効率よく抑制でき、また変化要因情報のデータが不正確であっても、妥当な結果が得られる復元処理が可能となる。 In the above-described embodiment, the restoration target is image data. However, these restoration processing concepts and techniques can be applied to any digital data restoration processing. For example, it can be applied to restoration of digital audio data. As a result of this application, it is possible to efficiently suppress the occurrence of some inaccurate audio data, such as ringing, and even if the data of the change factor information is inaccurate, a restoration process that can obtain reasonable results Is possible.
また、上述の実施の形態では、信号処理装置1を民生用のカメラとしているが、信号処理装置1は、デジタルカメラ等で撮影した画像のデータを図3および図4に示す処理を実行した上で印刷するプリンタ機器としても良い。また、信号処理装置1は、プリンタ機器に対して図3および図4に示す処理を実行させつつ操作するソフトウェアがインストールされたコンピュータ、さらには図3および図4に示す処理を実行するソフトウェアがインストールされたコンピュータ等としても良い。
In the above-described embodiment, the
また、上述した各処理方法は、プログラム化されても良い。また、プログラム化されたものが記憶媒体、たとえばCD、DVD、USBメモリに入れられ、コンピュータによって読みとり可能とされても良い。この場合、信号処理装置1は、その記憶媒体内のプログラム化されたものが信号処理装置1の外部サーバに入れられ、必要によりダウンロードされ、使用されるようにしても良い。この場合、信号処理装置1は、その記憶媒体内のプログラムをダウンロードする通信手段を持つこととなる。
Moreover, each processing method mentioned above may be programmed. Alternatively, the program may be stored in a storage medium, such as a CD, DVD, or USB memory, and read by a computer. In this case, the
1 信号処理装置
4 処理部
Io 初期画像のデータ(任意の信号データ)
Io’ 比較用データ
G 変化要因情報のデータ
Img’ 原画像のデータ(原信号のデータ)
I0+n 復元データ
Img 元画像(元信号)
δ 差分のデータ
Dc 更新量(配分値)
S204,S206,S208,S210 所定の基準
DESCRIPTION OF
Io 'Comparison data G Change factor information data Img' Original image data (original signal data)
I 0 + n restored data Img Original image (original signal)
δ Difference data Dc Update amount (distributed value)
S204, S206, S208, S210 Predetermined criteria
Claims (6)
前記処理部は、前記復元データを構成する信号要素のデータが所定の基準を満たすか否かを判定し、所定の基準を満たさない場合には、前記差分のデータを利用して算出された配分値を修正し、その満たされないデータの代わりに前記修正された配分値によって得られたデータを使用する修正処理を行い、
前記所定の基準は、判定される前記信号要素のデータおよびその周辺の前記信号要素のデータから生成され、前記算出された配分値によって得られた更新後の信号要素の値が周辺信号要素の最大値を超える場合、または、周辺信号要素の最小値未満である場合には、所定の基準を満たさないと判断する
ことを特徴とする信号処理装置。 From a change in the deterioration has occurred raw signal data, changing the signal before or originally should have been acquired signals or their approximation signal (hereinafter, referred to as the original signal) has a processing unit for restoring the previous serial processor utilizes the data in the change factor information that causes the signal change, to generate comparison data from any signal data, and the data for the data and the previous SL comparison of the original signal to be processed compare, obtained by the data of the difference using the data of the previous SL change factor information generates restored data by allocating before Symbol arbitrary signal data, signal data of the restored data before Symbol optionally In a signal processing device that uses it instead and repeats the same process repeatedly,
Calculated pre Symbol processor, a data signal-element constituting the front Symbol restore data to determine whether they meet a predetermined criterion, if not satisfy the predetermined criteria, by using the data of the previous SL differential is modified allocation values, it performs a correction process that uses the data obtained by the previous SL modified allocation values in place of the not satisfied data,
The predetermined criterion is generated from the data of the signal element to be determined and the data of the signal element in the vicinity thereof, and the value of the updated signal element obtained by the calculated distribution value is the maximum of the peripheral signal element. A signal processing apparatus characterized by determining that a predetermined criterion is not satisfied when the value exceeds or when the value is less than the minimum value of the peripheral signal elements .
請求項1または2記載の信号処理装置。 When the updated signal element value does not satisfy the predetermined standard, the updated signal element value is compared with the average value of the peripheral signal elements, and the distribution is corrected depending on whether the value exceeds the average value. Different values
The signal processing apparatus according to claim 1 or 2 .
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