JP5007245B2 - 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ブレ、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、撮影時の手ブレ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、処理部が、復元データを生成する処理を行うに際して、露光時間が最も長い位置に対応させる技術である。この技術を採用することで、撮影画像のブレの軌跡の途中または終端部において露光時間が長くなるような露光が行われた撮影画像を復元する場合に、撮影画像と復元画像との位置ずれを小さくし、見た目で自然な感じに復元画像が生成される画像処理装置を提供できる。   In the past, the present applicant has proposed a method of restoring an image (signal) that has deteriorated due to camera shake at the time of photographing (see Patent Document 1). The technique described in Patent Document 1 is a technique for dealing with a position having the longest exposure time when a processing unit performs processing for generating restored data in a signal processing apparatus having a processing unit for processing a signal. By adopting this technology, when restoring a shot image that has been exposed so that the exposure time is increased in the middle or at the end of the blurring path of the shot image, the positional deviation between the shot image and the restored image can be reduced. It is possible to provide an image processing apparatus that is reduced in size and generates a restored image with a natural appearance.

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、ブレ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。   In addition to general captured images, it is known that various images and signals such as X-ray photographs and microscopic images are deteriorated or changed due to blurring or other causes.

国際公開第2007/077733号パンフレットInternational Publication No. 2007/077733 Pamphlet

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。このリンギングの発生の抑制は困難である。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。   When image restoration processing including signal processing as described in Patent Document 1 is performed, ringing is likely to occur in the vicinity of an edge portion existing in the image. It is difficult to suppress the occurrence of ringing. In addition, a phenomenon similar to ringing in an image also occurs in a general signal.

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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a signal processing apparatus that can 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のデータから、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元信号となる復元データを生成する復元手段を有し、復元手段は、原信号データおよび元データを構成する信号要素のデータの一部または全部を移動させて原信号データから元信号を生成する手段であり、処理部は、変化要因情報の原点位置を、各々の信号要素のデータの移動に要する移動エネルギーの総和が最小値となる位置に設定して復元処理をする。 In order to solve the above-described problem, the signal processing apparatus of the present invention is a signal before changing, a signal that should have been originally acquired, or an approximated signal thereof (hereinafter referred to as “the original signal data” in which changes such as deterioration have occurred). A processing unit for restoring the original signal), and the processing unit has restoration means for generating restoration data to be an original signal using data of change factor information that is a factor of signal change. means is a means for generating an original signal part of the data of the signal components constituting the original signal data and restore the data or by moving the whole from the original signal data, the processing section of the home position of the change factor information Then, the restoration processing is performed by setting the position at which the total sum of the kinetic energy required for the movement of the data of each signal element is the minimum value.

この発明によれば、信号要素のデータの移動エネルギーの総和を小さくし、復元手段を実行する過程で信号要素のデータの移動量および移動距離を小さくできる。その結果、復元手段を実行する過程で信号の変化を小さくできる。すると、リンギング等の発生を抑えることができる。   According to the present invention, the total amount of movement energy of the signal element data can be reduced, and the movement amount and movement distance of the signal element data can be reduced in the process of executing the restoration means. As a result, the signal change can be reduced in the process of executing the restoration means. Then, occurrence of ringing or the like can be suppressed.

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のデータから、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元信号となる復元データを生成する復元手段を有し、復元手段は、原信号データおよび元データを構成する信号要素のデータの一部または全部を移動させて原信号データから元信号を生成する手段であり、処理部は、変化要因情報の原点位置を、各々の信号要素のデータの移動に要する移動エネルギーの総和の最小値をMinとしたとき、その移動エネルギーがMinを超え、Min×1.2以下となる位置に設定して復元処理をする。 In order to solve the above-described problem, the signal processing apparatus of the present invention is a signal before changing, a signal that should have been originally acquired, or an approximated signal thereof (hereinafter referred to as “the original signal data” in which changes such as deterioration have occurred). A processing unit for restoring the original signal), and the processing unit has restoration means for generating restoration data to be an original signal using data of change factor information that is a factor of signal change. means is a means for generating an original signal part of the data of the signal components constituting the original signal data and restore the data or by moving the whole from the original signal data, the processing section of the home position of the change factor information When the minimum value of the total kinetic energy required for moving the data of each signal element is Min, the restoration energy is set to a position where the kinetic energy exceeds Min and becomes Min × 1.2 or less.

この発明によれば、信号要素のデータの移動エネルギーの総和を小さい範囲に設定し、復元手段を実行する過程で信号要素のデータの移動量および移動距離を小さくできる。その結果、復元手段を実行する過程で信号の変化を小さくできる。すると、リンギング等の発生を抑えることができる。   According to the present invention, the total amount of movement energy of the signal element data is set to a small range, and the movement amount and movement distance of the signal element data can be reduced in the process of executing the restoring means. As a result, the signal change can be reduced in the process of executing the restoration means. Then, occurrence of ringing or the like can be suppressed.

他の発明に係る信号処理装置は、上述した発明に加え、復元手段は、処理部が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原点位置が設定された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う手段である。この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。よって、この構成を採用することで、より確実にリンギング等の発生を抑えることができる。   In addition to the above-described invention, the signal processing apparatus according to another invention generates the comparison data from arbitrary signal data by using the data of the change factor information that causes the processing unit to cause the signal change. The original signal data to be processed is compared with the comparison data, and the obtained difference data is distributed to arbitrary signal data using the data of the change factor information in which the origin position is set. This is means for generating reconstructed data, using the reconstructed data in place of arbitrary signal data, and repeatedly performing similar processing. If this repetitive processing is performed very many times, a signal such as an image in which no ringing has occurred can be restored. Therefore, by adopting this configuration, occurrence of ringing or the like can be more reliably suppressed.

本発明では、リンギングの発生等を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 device capable of 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 signal processing apparatus 1. The signal processing device 1 includes an imaging unit 2 that captures an image of a person, a control system unit 3 that drives the imaging unit 2, and a processing unit 4 that processes an image captured by the imaging unit 2. ing. The signal processing apparatus 1 according to this embodiment further includes a recording unit 5 that records an image processed by the processing unit 4 and an angular velocity sensor, and detects change factor information that causes a change such as image degradation. And a factor information storage unit 7 for storing known change factor information that causes image degradation and the like.

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 unit 2 includes a photographing optical system having a lens and a photographing element such as a CCD or C-MOS that converts light passing through the lens into an electric signal. The control system unit 3 controls each unit in the signal processing device, such as the photographing unit 2, the processing unit 4, the recording unit 5, the detection unit 6, and the factor information storage unit 7.

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、検出する手ブレ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。さらに処理部4は、その振動検出の開始と終了までのブレの軌跡(履歴)と、その軌跡上の各点にとどまっていた時間(重み)を検出し記憶する。そして、処理部4は、後述する光エネルギーの移動エネルギーが最小値となるようにブレ軌跡の原点位置を設定する。   The processing unit 4 is configured by an image processing processor, and is configured by hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The processing unit 4 generates a sampling frequency for detecting vibrations such as camera shake to be detected and supplies the sampling frequency to the detection unit 6. The processing unit 4 controls the start and end of vibration detection. Further, the processing unit 4 detects and stores a blurring locus (history) until the start and end of the vibration detection and a time (weight) remaining at each point on the locus. And the process part 4 sets the origin position of a blurring locus so that the movement energy of the light energy mentioned later may become the minimum value.

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 processing unit 4 may store image data that is a source for generating comparison data, which will be described later. Further, the processing unit 4 is not configured as hardware such as an ASIC, but may be configured to perform processing by software. The recording unit 5 is composed of a semiconductor memory, but magnetic recording means such as a hard disk drive or optical recording means using a DVD or the like may be employed.

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ブレは、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。よって、カメラに与えられたブレは、X−Y平面上における座標の経時変化のデータとして出力される。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 detection unit 6 includes two angular velocity sensors that detect the speeds around the X axis and the Y axis that are perpendicular to the Z axis that is the optical axis of the signal processing device 1. is there. By the way, camera shake at the time of shooting with a camera may also move in each direction of the X direction, Y direction, and Z direction, and rotate around the Z axis, but the Y axis is the most affected by each variation. Rotation around the X axis. These two variations are only slightly varied, and the captured image is greatly blurred. For this reason, in this embodiment, only two angular velocity sensors around the X axis and the Y axis in FIG. 2 are arranged. Therefore, the shake given to the camera is output as data of changes with time in coordinates on the XY plane. However, for the sake of completeness, an angular velocity sensor around the Z axis may be further added, or a sensor for detecting movement in the X direction or the Y direction may be added. The sensor used may be an angular acceleration sensor instead of an angular velocity sensor.

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、上述のX−Y平面上における座標の経時変化のデータを含み、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。   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 includes data on the time-dependent change of coordinates on the XY plane described above. For example, the original image taken immediately after the calculation (changes such as deterioration have occurred) It is used by the processing unit 4 in the restoration process from an image) to an original image (an image before change, an image that should have been taken, or an approximate image thereof).

ここで、保存されるX−Y平面上における座標データの経時変化は、図3に示すX−Y平面で表されるようなブレの軌跡の情報およびその軌跡上の各位置にどの程度の期間とどまっていたかの情報を含む。図3に示すX−Y平面の始点A(X,Y)は、撮影開始位置であり、軌跡の終点B(X,Y)は、撮影終了位置である。 Here, the time-dependent change of the coordinate data on the stored XY plane is the information on the locus of blur as represented by the XY plane shown in FIG. 3 and the period of time at each position on the locus. Contains information on whether or not they stayed. The start point A (X 1 , Y 1 ) on the XY plane shown in FIG. 3 is the shooting start position, and the end point B (X N , Y N ) of the trajectory is the shooting end position.

ブレによる画像の劣化は、光エネルギーが1点に集中せずに、光エネルギーが図3に示す軌跡A−B上に分散する現象である。よって分散した光エネルギーを1点に集中させることが、原画像を元画像へと復元することとなる。その光エネルギーを集中させる1点は、自由に決定できる。たとえば図3におけるA点、B点、A−Bの軌跡上またはA−Bの軌跡を外れた点に決定できる。   Degradation of an image due to blurring is a phenomenon in which light energy is not concentrated on one point but is scattered on a locus AB shown in FIG. Therefore, concentrating the dispersed light energy at one point restores the original image to the original image. One point for concentrating the light energy can be freely determined. For example, it can be determined as a point on point A, point B, point AB in FIG. 3 or a point off the point AB.

ここで、分散した光エネルギーを集中させる点を「原点位置」と言うこととし、原点位置は、図3に示すX−Y平面上の点0座標(0x,0y)で表すこととする。また、上述した伝達関数である点像分布関数(PSF)をG(Xn,Yn)で表すこととする。これは、各位置(Xn,Yn)においてどの程度の期間とどまっていたかの情報である「重さ」を示す。なお、(Xn,Yn)は、図3に示すX−Y平面上の座標である。

Figure 0005007245
Here, the point where the dispersed light energy is concentrated is referred to as “origin position”, and the origin position is represented by a point 0 coordinate (0x, 0y) on the XY plane shown in FIG. The point spread function (PSF), which is the transfer function described above, is represented by G (Xn, Yn). This indicates “weight” which is information on how long the position (Xn, Yn) has remained. Note that (Xn, Yn) are coordinates on the XY plane shown in FIG.
Figure 0005007245

また、分散した光エネルギーを原点位置である点0へ集中させる移動エネルギーをE(0x,0y)で表すこととする。すると分散したエネルギーを原点位置(0x、0y)に集中させる移動エネルギーは、移動距離と重さの積となり以下の式(2)(n=1,2,・・・N:Nは分散して広がった領域数)で表わすことができる。

Figure 0005007245
Further, the movement energy for concentrating the dispersed light energy at the point 0 which is the origin position is represented by E (0x, 0y). Then, the movement energy that concentrates the dispersed energy at the origin position (0x, 0y) is the product of the movement distance and the weight, and the following equation (2) (n = 1, 2,... N: N is dispersed. The number of expanded areas).
Figure 0005007245

そして、移動エネルギーE(0x,0y)を最小値とする原点位置(0x,0y)を設定する。この設定は、処理部4で行われる。   And the origin position (0x, 0y) which makes the movement energy E (0x, 0y) the minimum value is set. This setting is performed by the processing unit 4.

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。   Here, when the restoration process of the original image to the original image is performed, when the imaging power is turned off, when the processing unit 4 is not operating, when the operating rate of the processing unit 4 is low, etc. It can be a time delayed from the time when the original image was taken. In that case, the original image data stored in the recording unit 5 and the change factor information such as a transfer function for the original image stored in the factor information storage unit 7 are associated with each other for a long time. It is preserved over. As described above, the advantage of delaying the time for executing the restoration process of the original image from the time of shooting the original image is that the burden on the processing unit 4 at the time of shooting involving various processes can be reduced.

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(復元手段)の概要を、図4、図5および図6に基づいて説明する。   Next, an outline of an image restoration processing method (restoration means) of the processing unit 4 of the signal processing apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. .

図4中、「I」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。「I’」は、その初期画像のデータのI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. 4, “I 0 ” is an arbitrary initial image and is image data stored in advance in the recording unit of the processing unit 4. “I 0 ′” indicates data of a degraded image of I 0 of the initial image data, and is comparison data for comparison. “G” is data of change factor information (= deterioration factor information (transfer function)) detected by the detection unit 6 and is stored in the recording unit of the processing unit 4. “Img ′” is data of the original image.

「δ」は、原画像データImg’と、比較用データI’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I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。「Img」は、元画像のデータである。ここで、ImgとImg’の関係は、次の(3)式で表されるものとする。
Img’=Img*G ……(3)
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. “Img” is data of the original image. Here, the relationship between Img and Img ′ is represented by the following equation (3).
Img ′ = Img * G (3)
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(4)式で表される。
δ=f(Img’,Img,G) …(4)
The difference data δ may be a simple difference between corresponding pixels, but in general, the difference data δ differs depending on the data G of the change factor information, and is expressed by the following equation (4).
δ = f (Img ′, Img, G) (4)

処理部4の処理ルーチンは、まず、分散した光エネルギーを集中させる原点位置を決定する(ステップS100)。そして、任意の画像データIを用意する(ステップS101)。この初期画像のデータI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、(3)式のImgの代わりに初期画像となる任意の画像のデータIを入れ、劣化画像である比較用データI’を求める。次に、原画像データImg’と比較用データI’とを比較し、差分のデータδを算出する(ステップS103)。 The processing routine of the processing unit 4 first determines the origin position where the dispersed light energy is concentrated (step S100). Then, prepare the arbitrary image data I 0 (step S101). As the initial image data I 0 , the deteriorated original image data Img ′ may be used, and any image data such as black solid, white solid, gray solid, or checkered pattern may be used. good. In step S102, data I 0 of an arbitrary image that is an initial image is inserted instead of Img in the expression (3), and comparison data I 0 ′ that is a degraded image is obtained. Next, the original image data Img ′ and the comparison data I 0 ′ are compared to calculate difference data δ (step S103).

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)。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I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). 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.

その後、図4のステップS102〜S105を繰り返す。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I、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 S105 in FIG. 4 are repeated. 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 absolute value of each 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 very approximate to 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 recording unit 5 and transferred to the processing unit 4 as necessary.

上述した繰り返し処理方法(復元手段)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 (restoring means) 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) Update the input and converge the solution so that the output is the same.

このことを換言すれば、図5(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I’(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I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. 5A and 5B, 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ブレの生データは、センサ自体の校正が不十分なときは、実際のブレとは対応しない。よって実際のブレに対応させるため、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. In addition, the raw shake 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 cope 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4に示す手ブレの復元処理方法(ステップS102,S103,S104,S105の反復処理(復元手段))の詳細を、図6,図7,図8,図9,図10,図11,図12および図13に基づいて説明する。   Next, details of the camera shake restoration processing method (repetitive processing (restoration means) of steps S102, S103, S104, and S105) shown in FIG. 4 will be described in detail with reference to FIGS. 6, 7, 8, 9, 10, and FIG. 11, FIG. 12 and FIG. 13 will be described.

(手ブレの復元アルゴリズム)
手ブレが無いとき、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、手ブレがある場合、光エネルギーは、露光時間中にブレた画素に分散する。さらに、露光時間中のブレがわかれば、露光時間中のエネルギーの分散の仕方がわかるため、ブレた画像からブレ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 a camera shake, the light energy is distributed to the blurred pixels during the exposure time. Further, if the blur during the exposure time is known, the manner in which the energy is dispersed during the exposure time can be understood, 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。ブレが無いとき、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6に示す。このときの撮影結果を、図7の表に示す。図7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. 7 is the correct image data Img when no deterioration occurs. Each data is represented by 8-bit (0 to 255) data.

露光時間中にブレがあり、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ブレていたとする。エネルギーの分散の仕方は、図8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。上述の式(1)における「N」の値は「3」となり、「重み」としての50%、30%、および20%の総和が「1」となる。よって、この変化要因情報G(ここでは、横一次元で考えるため、G(Xn)となる)は、上述の式(1)を満たす。   Assume that there is blurring during the exposure time, 50% of the exposure time is blurred to the Sth pixel, 30% of time to the S + 1th pixel, and 20% of time to the S + 2th pixel. The way of energy dispersion is as shown in the table shown in FIG. This becomes the data G of the change factor information. The value of “N” in the above equation (1) is “3”, and the sum of 50%, 30%, and 20% as “weight” is “1”. Therefore, this change factor information G (here, G (Xn) is considered in a one-dimensional manner) satisfies the above-described equation (1).

この図8および式(2)に基づいて、移動エネルギーE(0x,0y)を算出する。ここでは、横一次元で考えるため、移動エネルギーは、E(0x)となる。また、移動距離は、画素一つ分の移動距離を「1」として計算する。すると、分散した光エネルギーを画素「S」に集中させる場合の移動エネルギーは、E(0x)は、以下のように計算され、求められる。
(1×0)+(0×0.5)+(1×0.3)+(2×0.2)=0.7
Based on this FIG. 8 and Formula (2), the movement energy E (0x, 0y) is calculated. Here, since it is considered in one horizontal dimension, the movement energy is E (0x). Also, the movement distance is calculated by assuming that the movement distance for one pixel is “1”. Then, the movement energy in the case where the dispersed light energy is concentrated on the pixel “S” is obtained by calculating E (0x) as follows.
(1 × 0) + (0 × 0.5) + (1 × 0.3) + (2 × 0.2) = 0.7

同様に、分散した光エネルギーを画素「S+1」に集中させる場合の移動エネルギーは、E(0x)は、以下のように計算され、求められる。
(1×0.5)+(0×0.3)+(1×0.2)=0.7
Similarly, E (0x) is calculated and calculated as follows when the dispersed light energy is concentrated on the pixel “S + 1”.
(1 × 0.5) + (0 × 0.3) + (1 × 0.2) = 0.7

同様に、分散した光エネルギーを画素「S+2」に集中させる場合の移動エネルギーは、E(0x)は、以下のように計算され、求められる。
(2×0.5)+(1×0.3)+(0×0.2)=1.3
Similarly, E (0x) is calculated and obtained as follows when the dispersed light energy is concentrated on the pixel “S + 2”.
(2 × 0.5) + (1 × 0.3) + (0 × 0.2) = 1.3

以上の結果から、図8の場合は、分散した光エネルギーを画素「S」または「S1」に集中させることで、移動エネルギーを最小値の「0.7」とすることができる。また、図8の代わりに「S=0.45」「S+1=0.3」「S+2=0.25」の場合は、画素「S+1」への移動エネルギーの総和が最も小さくなる。すなわち、画素「S」への移動は「0.8」となり画素「S+1」への移動は「0.7」となり、画素「S+2」への移動が「1.2」となるためである。以下、分散した光エネルギーを移動エネルギーが最も小さい位置、すなわち上述の図8の例で画素「S」へと、集中させる場合の繰り返し処理の詳細について説明する。   From the above results, in the case of FIG. 8, the movement energy can be set to the minimum value “0.7” by concentrating the dispersed light energy on the pixel “S” or “S1”. Further, in the case of “S = 0.45”, “S + 1 = 0.3”, and “S + 2 = 0.25” instead of FIG. 8, the sum of the kinetic energy to the pixel “S + 1” is the smallest. That is, the movement to the pixel “S” is “0.8”, the movement to the pixel “S + 1” is “0.7”, and the movement to the pixel “S + 2” is “1.2”. Hereinafter, the details of the iterative process when the dispersed light energy is concentrated on the position where the moving energy is the smallest, that is, on the pixel “S” in the example of FIG. 8 described above will be described.

ブレは、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、上ブレ(縦ブレ)が無いとすると、ブレの状況は、図9に示す表のとおりとなる。図9中の「ブレ画像」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、ブレ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8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。以上の処理が、信号要素のデータの一部または全部を移動させる処理となる。   Blur is uniform for all pixels and is understood 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. 9 becomes the degraded original image data Img ′. 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 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. The above processing is processing for moving part or all of the signal element data.

ステップS101に示す任意の画像データI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、I=Img’として処理を開始する。図10の表中に「入力」とされたものが初期画像のデータIに相当する。このデータI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I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I’」として示される比較用データI’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10の最下欄に示すようになる。 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. 10, “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.

差分のデータδの配分は、図11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は、「21.34」となり、この値を図4における初期画像のデータI(ここでは原画像データImg’を使用)にプラスして、図4における復元データI0+1が算出される。この例では、図11に示すように「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Iに配分して、図11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11では、I0+1と表している。 As shown in FIG. 11, the distribution of the difference data δ is, for example, a distribution ratio of 0.5 to the pixel data “30” of “S-3” (= 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 allocated to the pixels of “S-3” is “21.34”, and this value is added to the initial image data I 0 (in this case, the original image data Img ′) in FIG. The restored data I 0 + 1 at 4 is calculated. In this example, “81.34” is obtained as shown in FIG. 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.

図12に示すように、この復元データI0+1(Ia')がステップS102の入力画像のデータ(=初期画像のデータI)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(図13参照)。 As shown in FIG. 12, the restored data I 0 + 1 (Ia ′) becomes the input image data (= initial image data I 0 ) in step S102, step S102 is executed, and the process proceeds to step S103. The difference data δ is obtained. 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 distributed to the previous restored data I 0 + 1 in step S105 to generate new restored data I 0 + 2 (FIG. 13).

その後、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、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, restoration by the data I 0 + 2 with performing step S102, the restored data I 0 + 2 new comparison data from the I 0 + 2 'is produced. 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S105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、ブレていない元画像データImgが得られる。この元画像データImgは、図8に示す例では、分散したエネルギーを画素「S」に戻す(移動させる)ことで得られたものである。   As described above, by repeating Step S102 to Step S105, the difference data δ gradually decreases. When the difference data δ becomes smaller than a predetermined value, the original image data Img without blur is obtained. The original image data Img is obtained by returning (moving) the dispersed energy to the pixel “S” in the example shown in FIG.

以上に述べた図4に示す手ブレの復元処理方法(ステップS102,S103,S104,S105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. 4 described above (repetitive processing of steps S102, S103, S104, and S105), the processing performed by the processing unit 4 is configured by software. You may comprise with the hardware which consists of components which performed the process of the part in a shared manner. Further, the change factor information data G includes not only the deterioration factor information data but also information for simply changing an image and information for improving an image contrary to deterioration.

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ブレ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 signal processing device 1 side, the set number of times may be changed by the data G of the change factor information. For example, when the data of a certain pixel is distributed over many pixels due to blurring, the number of iterations may be increased, and when the variance is small, the number of iterations may be decreased.

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.

分散した光エネルギーを図8の変形例である画素「S」が0.85、画素「S+1」が0.3、画素「S+2」が0.25の場合、画素「S」、「S+1」、「S+2」に各々集中させ原点位置とし、図4に示す繰り返し処理を行った。それらの各場合の復元画像を目視で観察し、リンギングの有無を判定した。また、式(2)の計算範囲である「N=3」を若干拡大し、分散した光エネルギーを図8における画素「S−1」、「S+3」に各々集中させ原点位置とし、図4に示す繰り返し処理を行った場合の、復元画像のリンギングの有無を同様に判定した。表1に判定結果を示した。   When the dispersed light energy is 0.85 for the pixel “S”, which is the modified example of FIG. 8, 0.3 for the pixel “S + 1”, and 0.25 for the pixel “S + 2”, the pixels “S”, “S + 1”, The process was repeatedly performed as shown in FIG. 4 by concentrating each on “S + 2” to obtain the origin position. The restored image in each case was visually observed to determine the presence or absence of ringing. Further, “N = 3”, which is the calculation range of Equation (2), is slightly expanded, and the dispersed light energy is concentrated on the pixels “S−1” and “S + 3” in FIG. The presence / absence of ringing of the restored image in the case where the repetitive processing shown was performed was similarly determined. Table 1 shows the determination results.

なお、分散した光エネルギーを画素「S−1」に集中させる場合の移動エネルギーは、画素「S」、「S+1」、「S+2」の場合と略同様に以下のように計算され、求められる。
(0×0)+(1×0.45)+(2×0.3)+(3×0.25)+(4×0)=1.80
また、同様に、分散した光エネルギーを画素「S+3」に集中させる場合の移動エネルギーは、以下のように計算され、求められる。
(4×0)+(3×0.45)+(2×0.3)+(1×0.25)+(0×0)=2.20
Note that the movement energy in the case where the dispersed light energy is concentrated on the pixel “S−1” is calculated and obtained as follows in substantially the same manner as in the case of the pixels “S”, “S + 1”, and “S + 2”.
(0 × 0) + (1 × 0.45) + (2 × 0.3) + (3 × 0.25) + (4 × 0) = 1.80
Similarly, the movement energy when the dispersed light energy is concentrated on the pixel “S + 3” is calculated and obtained as follows.
(4 × 0) + (3 × 0.45) + (2 × 0.3) + (1 × 0.25) + (0 × 0) = 2.20

Figure 0005007245
Figure 0005007245

表1の結果および多数の他の例から、移動エネルギー値が所定値を超えるとリンギングが観測され、移動エネルギー値を所定値以内に抑えるとリンギングの発生を抑えることができることがわかった。すなわち、式(2)から導かれる移動エネルギーの総和の最小値をMinとしたとき、その移動エネルギーがMinを超えた場合であってもMin×1.2以下となる値であればリンギングの発生を従来に比べかなり抑えることができた。   From the results in Table 1 and many other examples, it was found that ringing was observed when the kinetic energy value exceeded a predetermined value, and ringing could be suppressed by keeping the kinetic energy value within a predetermined value. That is, when the minimum value of the total kinetic energy derived from Equation (2) is Min, ringing occurs if the kinetic energy exceeds Min × 1.2 or less. Was able to be suppressed considerably compared with the past.

以上、本実施の形態における信号処理装置1および実施例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、本実施の形態では、移動エネルギーE(0x,0y)の総和を最小とする原点位置(0x,0y)を設定しているが、移動エネルギーE(0x,0y)の最小値を超え、所定値以下となる原点位置(0x,0y)を設定しても良い。図8の変形例である「S=0.45」「S+1=0.3」「S+2=0.25」の場合、移動エネルギーが最も小さい画素「S+1」ではなく、画素「S」を原点位置(0x,0y)としても良い。このときの各移動エネルギーは、画素「S」が0.8、画素「S+1」が0.7、画素「S+2」が1.2となる。画素「S」は最小値である0.7に1.2を乗じた値である0.84より小さい値となっている。   The signal processing device 1 and the examples in the present embodiment have been described above, but various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, the origin position (0x, 0y) that minimizes the sum of the kinetic energy E (0x, 0y) is set, but the minimum value of the kinetic energy E (0x, 0y) is exceeded. An origin position (0x, 0y) that is equal to or less than a predetermined value may be set. In the case of “S = 0.45”, “S + 1 = 0.3”, and “S + 2 = 0.25”, which are the modified examples of FIG. 8, the pixel “S” is not the pixel “S + 1” having the smallest kinetic energy, but the origin position (0x, 0y) may be used. The kinetic energy at this time is 0.8 for the pixel “S”, 0.7 for the pixel “S + 1”, and 1.2 for the pixel “S + 2”. The pixel “S” has a value smaller than 0.84, which is a value obtained by multiplying the minimum value 0.7 by 1.2.

また、本実施の形態では、復元手段として上述の繰り返し処理を採用しているが、信号要素のデータの一部または全部を移動させる手段であれば、他の復元手段を採用しても良い。   Further, in the present embodiment, the above-described repetitive processing is adopted as the restoration means, but other restoration means may be adopted as long as it is a means for moving part or all of the signal element data.

また、本実施の形態では、原点位置を図3におけるX−Y平面のいずれかの位置としている。しかし、原点位置は、図3のA−Bの軌跡上の範囲内で決定するものとしても良い。すなわち、たとえば図3におけるA−Bの軌跡上の範囲内である図8における画素「S」「S+1」「S+2」のいずれかとすること、または画素「S−1」もしくは「S+3」を原点位置とすることが、移動エネルギーの総和を小さくするのであれば、そのようにすることが好ましい。また、図3のX−Y平面で表されるブレの軌跡をX軸またはY軸に投影したものをブレの軌跡とし、その軌跡上で移動エネルギーの最小値や上述の実施例のような値となる位置を求めるようにしても良い。   In the present embodiment, the origin position is any position on the XY plane in FIG. However, the origin position may be determined within a range on the trajectory AB in FIG. That is, for example, any one of the pixels “S”, “S + 1”, and “S + 2” in FIG. 8 that is within the range of the AB trajectory in FIG. 3 or the pixel “S−1” or “S + 3” is the origin position. It is preferable to do so if the total amount of kinetic energy is reduced. Also, the blur locus represented by the XY plane in FIG. 3 projected on the X-axis or Y-axis is defined as the blur locus, and the minimum value of the kinetic energy on the locus or the value as in the above-described embodiment. You may make it obtain | require the position which becomes.

また、本実施の形態に係る繰り返し処理では、処理部4は、図4におけるステップS104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か否かを判断している。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 processing unit 4 determines whether or not the absolute values of the difference data δ for each of the plurality of pixels constituting the image are all predetermined values in the determination in step S104 in FIG. Judging. However, the comparison target with the predetermined value may be the difference data for each of the plurality of pixels constituting the image, and it may be determined whether or not the repeated processing is stopped for each pixel. The comparison target with the predetermined value may be the sum of the difference data δ of each pixel, the sum of the absolute values of the difference data δ of each pixel, or two or more of the above four. For example, it is determined whether the value farthest from zero in the difference data δ for each pixel and the sum of the difference data δ for each pixel satisfy different criteria. May be. As described above, by appropriately selecting a value to be compared with the predetermined value, appropriate processing can be performed according to the type of original image, the state of change, or the status of restoration processing.

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 the application, it is possible to suppress the occurrence of some inaccurate audio data, such as ringing, and even if the data of the change factor information is inaccurate, it is possible to perform restoration processing that can obtain reasonable results It becomes.

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 signal processing device 1 is a consumer camera. However, the signal processing device 1 prints image data captured by a digital camera or the like after executing the processing shown in FIG. It may be a printer device. Further, the signal processing apparatus 1 may be a computer installed with software for operating the printer device while performing the processing shown in FIG. 4, or a computer installed with software for executing the processing shown in FIG. good.

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 signal processing device 1 may be a program stored in the storage medium placed in an external server of the signal processing device 1 and downloaded and used as necessary. In this case, the signal processing apparatus 1 has communication means for downloading the program in the storage medium.

本発明の実施の形態に係る信号処理装置の主要構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structures of the signal processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す信号処理装置の概要を示す外観斜視図で、角速度センサの配置位置を説明するための図である。It is an external appearance perspective view which shows the outline | summary of the signal processing apparatus shown in FIG. 1, and is a figure for demonstrating the arrangement position of an angular velocity sensor. 図1に示す信号処理装置で扱うブレの例を示す図で、X−Y平面で表されるブレの軌跡を示す図である。It is a figure which shows the example of the blur handled with the signal processing apparatus shown in FIG. 1, and is a figure which shows the locus | trajectory of the blur represented by XY plane. 図1に示す信号処理装置の処理部で行う画像復元処理方法(反復処理)に係る処理ルーチンを説明するための処理フロー図である。FIG. 2 is a processing flowchart for explaining a processing routine related to an image restoration processing method (repetitive processing) performed by a processing unit of the signal processing device shown in FIG. 1. 図4に示す処理方法の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of the processing method shown in FIG. 図3に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、手ブレのないときのエネルギーの集中を示す表である。FIG. 4 is a diagram for specifically explaining the processing method shown in FIG. 3 using camera shake as an example, and is a table showing energy concentration when there is no camera shake. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、手ブレのないときの画像データを示す図である。It is a figure for demonstrating concretely the processing method shown in FIG. 4 as an example of camera shake, and is a figure which shows image data when there is no camera shake. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、手ブレが生じたときのエネルギーの分散を示す図である。It is a figure for demonstrating concretely the processing method shown in FIG. 4 as an example of camera shake, and is a figure which shows dispersion | distribution of energy when camera shake occurs. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、任意の画像から比較用データを生成する状況を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for specifically explaining the processing method illustrated in FIG. 4 using camera shake as an example, and is a diagram for illustrating a situation in which comparison data is generated from an arbitrary image. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、比較用データと、処理対象となるブレた原画像とを比較して、差分のデータを生成する状況を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for specifically explaining the processing method shown in FIG. 4 using camera shake as an example, in which comparison data and a blurred original image to be processed are compared to generate difference data It is a figure for demonstrating. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、差分のデータを配分し任意の画像に加えることで復元データを生成する状況を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for specifically explaining the processing method shown in FIG. 4 using camera shake as an example, and a diagram for explaining a situation in which restored data is generated by allocating difference data and adding it to an arbitrary image. is there. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、生成された復元データから新たな比較用データを生成し、そのデータと処理対象となるブレた原画像とを比較して差分のデータを生成する状況を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for specifically explaining the processing method shown in FIG. 4 using camera shake as an example. New comparison data is generated from the generated restoration data, and the blurred original image to be processed It is a figure for demonstrating the condition which produces | generates the data of a difference by comparing. 図4に示す処理方法を、手ブレを例にして具体的に説明するための図で、新たに生成された差分のデータを配分し、新たな復元データを生成する状況を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for specifically explaining the processing method shown in FIG. 4 using camera shake as an example, and a diagram for explaining a situation in which newly generated difference data is allocated and new restored data is generated. It is.

符号の説明Explanation of symbols

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)
0+n 復元データ
Img 元画像(元信号)
δ 差分のデータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signal processing apparatus 4 Processing part Io Initial image data (arbitrary signal data)
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

Claims (3)

劣化等の変化が生じた原信号のデータから、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、
上記処理部は、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元信号となる復元データを生成する復元手段を有し、
上記復元手段は、上記原信号データおよび上記元データを構成する信号要素のデータの一部または全部を移動させて上記原信号データから上記元信号を生成する手段であり、
上記処理部は、上記変化要因情報の原点位置を、各々の上記信号要素のデータの移動に要する移動エネルギーの総和が最小値となる位置に設定して復元処理をすることを特徴とする信号処理装置。
From the original signal data that has undergone changes such as degradation, it has a processing unit that restores the signal before the change or the signal that should have been originally acquired or their approximate signal (hereinafter referred to as the original signal),
The processing unit includes a restoration unit that generates restoration data to be an original signal using data of change factor information that causes a signal change,
The restoring means is a means for generating the original signal by moving some or all of the data of the signal components constituting the original signal data and the restored data from the original signal data,
The signal processing is characterized in that the processing unit sets the origin position of the change factor information to a position where the total amount of kinetic energy required to move the data of each of the signal elements is a minimum value, and performs a restoration process. apparatus.
劣化等の変化が生じた原信号のデータから、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、
上記処理部は、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元信号となる復元データを生成する復元手段を有し、
上記復元手段は、上記原信号データおよび上記元データを構成する信号要素のデータの一部または全部を移動させて上記原信号データから上記元信号を生成する手段であり、
上記処理部は、上記変化要因情報の原点位置を、各々の上記信号要素のデータの移動に要する移動エネルギーの総和の最小値をMinとしたとき、その移動エネルギーがMinを超え、Min×1.2以下となる位置に設定して復元処理をすることを特徴とする信号処理装置。
From the original signal data that has undergone changes such as degradation, it has a processing unit that restores the signal before the change or the signal that should have been originally acquired or their approximate signal (hereinafter referred to as the original signal),
The processing unit includes a restoration unit that generates restoration data to be an original signal using data of change factor information that causes a signal change,
The restoring means is a means for generating the original signal by moving some or all of the data of the signal components constituting the original signal data and the restored data from the original signal data,
When the origin of the change factor information is Min, and the minimum value of the total kinetic energy required to move the data of each of the signal elements is Min, the processing energy exceeds Min, and Min × 1. A signal processing apparatus that performs restoration processing by setting the position to be 2 or less.
前記復元手段は、前記処理部が信号変化の要因となる前記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上記比較用のデータとを比較し、得られた差分のデータを前記原点位置が設定された前記変化要因情報のデータを利用して上記任意の信号データに配分することで前記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手段であることを特徴とする請求項1または2記載の信号処理装置。   The restoration means uses the data of the change factor information that causes the signal to be changed by the processing unit, generates comparison data from arbitrary signal data, and compares the data with the original signal data to be processed. And the difference data obtained is distributed to the arbitrary signal data using the data of the change factor information in which the origin position is set, and the restoration data is generated. 3. The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the signal processing apparatus is a means for performing repetitive processing by using the restored data instead of the arbitrary signal data and repeating the same processing.
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