JP6192670B2 - 入力画像の階層的超解像を実行する方法及び装置 - Google Patents
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Description
最初に、L+1レベルのピラミッド構成プロセスA1を説明する。これは次のステップを有し、図1を参照して説明する。
・ ピラミッド超解像アルゴリズム、例えばLLEベースのもの、
・ プラス、(再構成されオーバーラップされたブロックの)スパース性アベレージング
・ 及び(任意的に)+後方投影。
有利にも、本発明によるアルゴリズムは、本技術分野で知られたアルゴリズムより優れている。
入力画像I0をパッチPnに分割するステップS1、
入力画像I0の、少なくとも2つの下位分割レベルへの空間的分割を実行するステップS2、
ここで、少なくとも2つの下位分割レベル画像I−1、I−2が得られる、及び
空のアップサンプルされたフレームI1を生成するステップS3、
ここで、入力画像の各パッチPnについて、アップサンプルされたフレームI1の対応するアップサンプルされたパッチが生成される。次に、入力画像I0の各現在パッチPnについて、次のステップを実行する。
検索ステップにおいて見つかった同様のパッチPNn,1、PNn,2、PNn,3のそれぞれについて、次に高位の分割レベルI0、I−1中のペアレントパッチPPNn,1、PPNn,2、PPNn,3を決定するステップとを実行し、
ここで、ペアレントパッチは現在パッチより大きく、
決定されたペアレントパッチPPNn,1、PPNn,2、PPNn,3を加重するステップと、
ここで、決定され加重されたペアレントパッチが得られ、
加重され決定されたペアレントパッチが集積され、
ここでアップサンプルされた高解像度パッチPHnが得られ、
アップサンプルされたフレームI1において、現在パッチI0に対応するアップサンプルされたパッチが、アップサンプルされた高解像度パッチPHnで置換されるステップとを実行する。
ソースブロックのスパース性係数を決定する第1の処理ユニット、例えば、スパース性決定処理ユニットSFPUと、
加重係数に応じてソースブロックからの画素を合成する第2の処理ユニット、例えば、画素剛性処理ユニットPCPUとを有する。各ソースブロックのスパース性係数はその画素の加重係数として用いられる。
入力画像I0をパッチPnに分割するステップS1、
入力画像の、少なくとも2つの下位分解レベルへの空間的分解を実行するステップであって、少なくとも2つの下位分解レベル画像が得られるステップS2、
空のアップサンプルされたフレームI1を生成するステップであって、入力画像の各パッチPnについて、アップサンプルされたフレームI1中の対応するアップサンプルされたパッチが生成されるステップS3と、
入力画像I0の各現在パッチPnについて、次のステップを実行する:
下位分割レベル画像I−1、I−2において、現在のパッチと同じサイズの一以上の同様のパッチPNn,1、PNn,2、PNn,3を検索するステップS4、
検索ステップにおいて見つかった同様のパッチPNn,1、PNn,2、PNn,3のそれぞれについて、次に高位の分割レベルI0、I−1中のペアレントパッチPPNn,1、PPNn,2、PPNn,3を決定するステップであって、ペアレントパッチは現在パッチより大きいステップS5、
個別加重w1,w2,w3を用いて、決定されたペアレントパッチPPNn,1、PPNn,2、PPNn,3を加重するステップであって、決定され加重されたペアレントパッチが得られるステップS6、
決定され加重されたペアレントパッチを集積するステップであって、アップサンプルされた高解像度パッチPHnが得られるステップS7、
アップサンプルされたフレームI1において、現在パッチI0に対応するアップサンプルされたパッチが、アップサンプルされた高解像度パッチPHnで置換されるステップS8。
入力画像の、少なくとも2つの下位分解レベルへの空間的分解を実行する、少なくとも2つの下位分解レベル画像(I−1,I−2)が得られる空間的分解ユニットSDUと、
空のアップサンプルされたフレームI1を生成する、入力画像の各パッチPnについて、アップサンプルされたフレームI1中の対応するアップサンプルされたパッチが生成されるアップサンプリングユニットUPUと、
入力画像I0の各現在パッチPnについて、次のステップを実行する処理ユニットPUとを有する:
下位分割レベル画像I−1、I−2において、現在のパッチと同じサイズの一以上の同様のパッチPNn,1、PNn,2、PNn,3を検索するステップ、
検索ステップにおいて見つかった同様のパッチPNn,1、PNn,2、PNn,3のそれぞれについて、次に高位の分割レベルI0、I−1中のペアレントパッチPPNn,1、PPNn,2、PPNn,3を決定するステップであって、ペアレントパッチは現在パッチより大きいステップ、
決定されたペアレントパッチPPNn,1、PPNn,2、PPNn,3を加重する、決定され加重されたペアレントパッチが得られるステップと、
決定され加重されたペアレントパッチを集積するステップであって、アップサンプルされた高解像度パッチPHnが得られるステップ。
実施形態に関して次の付記を記す。
(付記1) 入力画像の階層的超解像を実行する方法であって、
前記入力画像を複数のパッチに分割するステップと、
前記入力画像の、少なくとも2つの下位分解レベルへの空間的分解を実行するステップであって、少なくとも2つの下位分解レベル画像が得られるステップと、
アップサンプルされた空のフレームを生成するステップであって、前記入力画像の各パッチについて、アップサンプルされたフレーム中の対応するアップサンプルされたパッチが生成されるステップと、
前記入力画像の各現在パッチについて、
前記下位分解レベル画像において、前記現在パッチと同じサイズの一以上の類似パッチを検索するステップと、
前記検索ステップにおいて見つかった類似パッチのそれぞれについて、次の高位分割レベル中のペアレントパッチを決定するステップであって、ペアレントパッチは現在パッチより大きいステップと、
前記決定されたペアレントパッチを加重するステップであって、パッチの加重に用いる加重値は前記パッチのスパース性から決定され、前記スパース性は前記パッチの非ゼロDCT係数の数に対応する、決定され加重されたペアレントパッチが得られるステップと、
前記決定され加重されたペアレントパッチを集積するステップであって、アップサンプルされた高解像度パッチが得られるステップと、
前記アップサンプルされたフレームにおいて、前記現在パッチに対応するアップサンプルされたパッチを、前記アップサンプルされた高解像度パッチで置換するステップとを実行する、
方法。
(付記2) 前記下位分解レベル画像において一以上の類似パッチを検索するステップにおいて、各現在パッチの平均と各類似パッチの平均とを計算し、それぞれのパッチの各画素値から減算し、前記パッチを置換するステップにおいて、各現在パッチの平均を、その現在パッチに対応するアップサンプルされたパッチの各画素値に加算する、
付記1に記載の方法。
(付記3) 前記下位分解レベル画像において、一以上の類似パッチを検索し、そのパッチ中の画素の輝度値に応じて類似性を決定する、
付記1または2に記載の方法。
(付記4) 前記下位分解レベル画像において、一以上の類似パッチを検索し、そのパッチ中の画素の輝度値により類似性を決定する、
付記1または2に記載の方法。
(付記5) 前記入力画像のパッチは部分的にオーバーラップし、対応するアップサンプルされたパッチは部分的にオーバーラップしている、
付記1ないし4いずれか一項に記載の方法。
(付記6) 前記加重するステップと集積するステップは、加重された組み合わせを計算するステップを有し、前記加重された組み合わせの加重値は制約下の最小二乗問題を解くことにより決定される、
付記1ないし5いずれか一項に記載の方法。
(付記7) ピラミッド型超解像アルゴリズムは近傍エンベディングアルゴリズムである、
付記1ないし6いずれか一項に記載の方法。
(付記8) 後方投影を実行する追加的ステップをさらに有する、
付記1ないし7いずれか一項に記載の方法。
(付記9) 前記次の上位分解レベルのペアレントパッチはその相対座標により決定される、
付記1ないし8いずれか一項に記載の方法。
(付記10) ブロックベース予測を用いることにより超解像を実行するときに画素をアベレージングする、ローカルリニアエンベディングを用い、前記画素はオーバーラップしているソースブロックからのものである方法は、
前記ソースブロックのスパース性係数を決定するステップと、
加重係数により前記ソースブロックからの画素を結合する、各ソースブロックのスパース性係数がその画素の加重係数として用いられるステップとを有する、
方法。
(付記11) 複数のパッチに分割された入力画像の階層的超解像を実行する装置であって、
前記入力画像の、少なくとも2つの下位分解レベルへの空間的分解を実行する、少なくとも2つの下位分解レベル画像が得られる空間的分解ユニットと、
アップサンプルされた空のフレームを生成する、入力画像の各パッチについて、アップサンプルされたフレーム中の対応するアップサンプルされたパッチが生成されるアップサンプリングユニットと、
前記入力画像の各現在パッチについて、
検索ユニットにおいて、前記下位分解レベル画像において、前記現在パッチと同じサイズの一以上の類似パッチを検索するステップと、
前記検索ステップにおいて見つかった類似パッチのそれぞれについて、ペアレントパッチ決定ユニットにおいて、次の高位分割レベル中のペアレントパッチを決定するステップであって、ペアレントパッチは現在パッチより大きいステップと、
加重ユニットにおいて、前記決定されたペアレントパッチを加重するステップであって、パッチの加重に用いる加重値は前記パッチのスパース性から決定され、前記スパース性は前記パッチの非ゼロDCT係数の数に対応する、決定され加重されたペアレントパッチが得られるステップと、
集積ユニットにおいて、前記決定され加重されたペアレントパッチを集積するステップであって、アップサンプルされた高解像度パッチが得られるステップと、
挿入ユニットにおいて、前記アップサンプルされたフレームにおいて、前記現在パッチに対応するアップサンプルされたパッチを、前記アップサンプルされた高解像度パッチで置換するステップとを実行する、処理ユニットとを有する、
装置。
(付記12) 前記下位分解レベル画像において一以上の類似パッチを検索する検索ユニットにおいて、各現在パッチの平均と各類似パッチの平均とを計算し、それぞれのパッチの各画素値から減算し、前記挿入ユニットにおいて、各現在パッチの平均を、その現在パッチに対応するアップサンプルされたパッチの各画素値に加算する、
付記11に記載の装置。
(付記13) 前記入力画像のパッチは部分的にオーバーラップし、対応するアップサンプルされたパッチは部分的にオーバーラップしている、
付記11に記載の装置。
(付記14) ブロックベース予測を用いることにより超解像を実行するときに画素をアベレージングする、ローカルリニアエンベディングを用い、前記画素はオーバーラップしているソースブロックからのものである装置であって、
前記ソースブロックのスパース性係数を決定する第1の処理ユニットと、
加重係数により前記ソースブロックからの画素を結合する、各ソースブロックのスパース性係数がその画素の加重係数として用いられる、第2の処理ユニットとを有する、
装置。
(付記15) プロセッサ上で実行されると、付記1ないし10いずれか一項に記載の方法を前記プロセッサに実行させるプログラムデータを有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
Claims (16)
- 入力画像の階層的超解像を実行する方法であって、
前記入力画像を複数のパッチに分割するステップと、
前記入力画像の、少なくとも2つの下位分解レベルへの空間的分解を実行するステップであって、少なくとも2つの下位分解レベル画像が得られるステップと、
前記入力画像の各現在パッチについて、
前記下位分解レベル画像において、前記現在パッチと同じサイズの一以上の類似パッチを検索するステップと、
前記検索するステップにおいて見つかった類似パッチのそれぞれについて、次の高位分割レベル中のペアレントパッチを決定するステップであって、ペアレントパッチは現在パッチより大きいステップと、
前記決定されたペアレントパッチを加重するステップであって、パッチの加重に用いる加重値は前記パッチのスパース性から決定され、前記スパース性は前記パッチの非ゼロDCT係数の数に対応し、決定され加重されたペアレントパッチが得られるステップと、
前記決定され加重されたペアレントパッチを集積するステップであって、アップサンプルされた高解像度パッチが得られるステップと、
前記現在パッチに対応するアップサンプルされたフレームのアップサンプルされたパッチを、前記アップサンプルされた高解像度パッチで置換するステップとを実行する、
方法。 - 前記下位分解レベル画像において一以上の類似パッチを検索するステップにおいて、各現在パッチの平均と各類似パッチの平均とを計算し、それぞれのパッチの各画素値から減算し、前記パッチを置換するステップにおいて、各現在パッチの平均を、その現在パッチに対応するアップサンプルされたパッチの各画素値に加算する、
請求項1に記載の方法。 - 前記下位分解レベル画像において、一以上の類似パッチを検索し、そのパッチ中の画素の輝度値に応じて類似性を決定する、
請求項1または2に記載の方法。 - 前記下位分解レベル画像において、一以上の類似パッチを検索し、そのパッチ中の画素の輝度値により類似性を決定する、
請求項1または2に記載の方法。 - 前記入力画像のパッチは部分的にオーバーラップし、対応するアップサンプルされたパッチは部分的にオーバーラップしている、
請求項1ないし4いずれか一項に記載の方法。 - 前記加重するステップと集積するステップは、加重された組み合わせを計算するステップを有し、前記加重された組み合わせの加重値は制約下の最小二乗問題を解くことにより決定される、
請求項1ないし5いずれか一項に記載の方法。 - 後方投影を実行する追加的ステップをさらに有する、
請求項1ないし6いずれか一項に記載の方法。 - 前記次の上位分解レベルのペアレントパッチはその相対座標により決定される、
請求項1ないし7いずれか一項に記載の方法。 - 複数のパッチに分割された入力画像の階層的超解像を実行する装置であって、
前記入力画像の、少なくとも2つの下位分解レベルへの空間的分解を実行する、少なくとも2つの下位分解レベル画像が得られる空間的分解ユニットと、
処理ユニットであって、前記入力画像の各現在パッチについて、
検索ユニットにおいて、前記下位分解レベル画像において、前記現在パッチと同じサイズの一以上の類似パッチを検索するステップと、
前記検索するステップにおいて見つかった類似パッチのそれぞれについて、ペアレントパッチ決定ユニットにおいて、次の高位分割レベル中のペアレントパッチを決定するステップであって、ペアレントパッチは現在パッチより大きいステップと、
加重ユニットにおいて、前記決定されたペアレントパッチを加重するステップであって、パッチの加重に用いる加重値は前記パッチのスパース性から決定され、前記スパース性は前記パッチの非ゼロDCT係数の数に対応し、決定され加重されたペアレントパッチが得られるステップと、
集積ユニットにおいて、前記決定され加重されたペアレントパッチを集積するステップであって、アップサンプルされた高解像度パッチが得られるステップと、
挿入ユニットにおいて、前記現在パッチに対応するアップサンプルされたフレームのアップサンプルされたパッチを、前記アップサンプルされた高解像度パッチで置換するステップとを実行する、処理ユニットとを有する、
装置。 - 前記下位分解レベル画像において一以上の類似パッチを検索する検索ユニットにおいて、各現在パッチの平均と各類似パッチの平均とを計算し、それぞれのパッチの各画素値から減算し、前記挿入ユニットにおいて、各現在パッチの平均を、その現在パッチに対応するアップサンプルされたパッチの各画素値に加算する、
請求項9に記載の装置。 - 前記下位分解レベル画像において、前記一以上の類似パッチを検索する前記検索ユニットにおいて、パッチ中の画素の輝度により類似性を決定する、
請求項9または10に記載の装置。 - 前記下位分解レベル画像において、前記一以上の類似パッチを検索する前記検索ユニットにおいて、パッチの輝度勾配により類似性を決定する、
請求項9または10に記載の装置。 - 前記入力画像のパッチは部分的にオーバーラップし、対応するアップサンプルされたパッチは部分的にオーバーラップしている、
請求項9ないし12いずれか一項に記載の装置。 - 加重するステップと集積するステップは、加重されたコンビネーションを計算するステップを含み、前記加重されたコンビネーションの加重は制約された最小二乗問題を解くことにより決定される、
請求項9ないし13いずれか一項に記載の装置。 - 最終後方投影をする手段をさらに有する
請求項9ないし14いずれか一項に記載の装置。 - 次に高い分解レベルのペアレントパッチはその相対座標により決定される、
請求項9ないし15いずれか一項に記載の装置。
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