JP5222472B2 - 画像処理装置、画像復元方法およびプログラム - Google Patents
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となる。G(u、v)、F(u、v)、H(u、v)はそれぞれg(x、y)、f(x、y)、h(x、y)のフーリエ変換を表す。ここで、H(u、v)は、理想画像f(x、y)を劣化画像g(x、y)に変換するシステムの伝達関数である。
で与えられる。ここで、
ω=(u−u0)Vcosθ+(v−v0)Vsinθ・・・(8)
で、u0、v0は画像の中心座標である。尚、ωが微小な時はH(u、v)=Tと近似する。
となる。この式(9)から、H(u、v)が既知であれば、劣化した画像のフーリエ変換G(u、v)に1/H(u、v)をかけて逆フーリエ変換することによって、f(x、y)を復元することができる。
J=‖g(x、y)−h(x、y)*f(x、y)‖2
(*は畳み込み積分を表す。)で与えられる。上式は、評価量Jは、復元画像f(x、y)に劣化関数h(x、y)を作用させて得られる画像h(x、y)*f(x、y)と実際の劣化画像g(x、y)との差分の大きさで与えられることを意味する。復元画像が正しく復元されていれば、理論的にはh(x、y)*f(x、y)=g(x、y)であって評価量は0である。評価量Jが小さいほど、復元画像f(x、y)はより良く復元されたことになる。最急降下法では、この評価量Jの勾配である∇Jの大きさ、すなわち∇Jのノルムの2乗が閾値以下となるまで反復計算を繰り返し、閾値以下となった時点で反復計算を終了して復元画像f(x、y)を得るものである。なお、評価量Jとして一般逆フィルタの場合を例示したが、g(x、y)とh(x、y)*f(x、y)との差を評価する任意の評価量に適用できることは言うまでもなく、g(x、y)とh(x、y)*f(x、y)との差を演算するTiknohov−Miller正規化法やベイズ復元法における評価量も含まれる。
Claims (12)
- 撮影された劣化画像を構成する複数の色成分画像を、輝度成分への寄与度に応じて、第1画像と前記第1画像より輝度成分への寄与度が小さい第2画像とに分離する画像分離部と、
少なくとも前記第1画像に対して、撮影条件に基づいて定められる点像分布関数を表すPSF画像を用いて所定の画像復元アルゴリズムに基づく画像復元処理を行う画像復元処理部と、
前記画像復元処理を行った前記第1画像と、前記第2画像とに基づいて、前記劣化画像に対応する復元画像を生成する復元画像生成部と、
を備え、
前記画像復元処理部は、
前記PSF画像のサイズが所定のサイズ以下である場合に前記第2画像に対して前記画像復元アルゴリズムに基づく画像復元処理を行わず、前記PSF画像のサイズが所定のサイズより大きい場合に前記第2画像に対しても前記画像復元アルゴリズムに基づく画像復元処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記画像復元アルゴリズムは、前記PSF画像を用いた反復計算を含むアルゴリズムであって、
前記画像復元処理部が前記第2画像に対して行う反復計算の回数は、前記第1画像に対して行う反復計算の回数よりも少ないことを特徴とする画像処理装置。 - 撮影された劣化画像を構成する複数の色成分画像を、輝度成分への寄与度に応じて、第1画像と前記第1画像より輝度成分への寄与度が小さい第2画像とに分離する画像分離部と、
前記第1画像及び前記第2画像に対して、撮影条件に基づいて定められる点像分布関数を表すPSF画像を用いて反復計算を含む所定の画像復元アルゴリズムに基づく画像復元処理を行う画像復元処理部であって、前記第2画像に対する反復計算の回数が前記第1画像に対する反復計算の回数より小さくなるように画像復元処理を行う画像復元処理部と、
前記画像復元処理を行った前記第1画像及び前記第2画像とに基づいて、前記劣化画像に対応する復元画像を生成する復元画像生成部と、
を備える画像処理装置。 - 請求項2または3に記載の画像処理装置において、
前記画像復元処理部は、前記第2画像に対して行う反復計算の最大反復回数を前記第1画像に対して行う反復計算の最大反復回数よりも小さくすることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1つに記載の画像処理装置において、
前記画像復元アルゴリズムは、劣化画像をG、復元画像をF、PSF画像をHとした場合、復元画像FにPSF画像Hを作用させて得られる画像HFと劣化画像Gとの差の大きさに基づいて評価値Jを算出し、前記評価値Jの勾配の大きさが閾値以下となるまで前記復元画像Fの算出及び評価値Jの算出処理を繰り返し実行することで画像復元処理を行う最急降下法による反復計算を用いたアルゴリズムであって、
前記第2画像に対する閾値は前記第1画像に対する閾値よりも大きいことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記画像復元処理部は、
前記第2画像からエッジ部分を抽出し、抽出したエッジ部分について前記画像復元処理を行い、
前記画像復元生成部は、
前記画像復元処理を行った前記第1画像と、前記エッジ部分について画像復元処理を行った前記第2画像とに基づいて、前記劣化画像に対応する復元画像を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記画像復元処理部は、
前記第2画像の解像度を前記第1画像の解像度より低くなるように解像度変換し、解像度変換された前記第2画像に対して画像復元処理を行い、
前記画像復元生成部は、
前記画像復元処理を行った前記第1画像と、解像度変換された後に画像復元処理を行った前記第2画像とに基づいて、前記劣化画像に対応する復元画像を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1つに記載の画像処理装置において、
前記画像復元処理部は、
前記PSF画像の重心が前記PSF画像を構成する特定画素の中心に位置するように前記PSF画像を修正し、修正したPSF画像を用いて画像復元処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 撮影された劣化画像を構成する複数の色成分画像を、輝度成分への寄与度に応じて、第1画像と前記第1画像より輝度成分への寄与度が小さい第2画像とに分離する画像分離工程と、
前記第1画像及び前記第2画像に対して、撮影条件に基づいて定められる点像分布関数を表すPSF画像を用いて、反復計算を含む所定の画像復元アルゴリズムに基づく画像復元処理を行う画像復元工程であって、前記第2画像に対する反復計算の回数が前記第1画像に対する反復計算の回数より小さくなるように画像復元処理を行う画像復元工程と、
前記画像復元処理を行った前記第1画像及び前記第2画像とに基づいて、前記劣化画像に対応する復元画像を生成する復元画像生成工程と、
を含むことを特徴とする画像復元方法。 - 請求項9に記載の画像復元方法において、
前記画像復元工程では、
前記PSF画像の重心が前記PSF画像を構成する特定画素の中心に位置するように前記PSF画像を修正し、修正したPSF画像を用いて画像復元処理を行う、
ことを特徴とする画像復元方法。 - 撮影条件に基づき定められる劣化関数を用いた所定の画像復元アルゴリズムに基づいて、撮影された劣化画像から復元画像を生成する画像処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記劣化画像を構成する複数の色成分画像を、輝度成分への寄与度に応じて、第1画像と前記第1画像より輝度成分への寄与度が小さい第2画像とに分離する画像分離部と、
前記第1画像及び前記第2画像に対して、前記点像分布関数を表すPSF画像を用いて、反復計算を含む所定の画像復元アルゴリズムに基づく画像復元処理を行う画像復元処理部であって、前記第2画像に対する反復計算の回数が前記第1画像に対する反復計算の回数より小さくなるように画像復元処理を行う画像復元処理部と、
前記画像復元処理を行った前記第1画像及び前記第2画像とに基づいて、前記劣化画像に対応する復元画像を生成する復元画像生成部と、
として機能させるためのプログラム。 - 請求項11に記載のプログラムにおいて、
前記画像復元処理部は、
前記PSF画像の重心が前記PSF画像を構成する特定画素の中心に位置するように前記PSF画像を修正し、修正したPSF画像を用いて画像復元処理を行う、
ことを特徴とするプログラム。
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