JP6363878B2 - Super-resolution image optimization apparatus and program - Google Patents
Super-resolution image optimization apparatus and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6363878B2 JP6363878B2 JP2014115779A JP2014115779A JP6363878B2 JP 6363878 B2 JP6363878 B2 JP 6363878B2 JP 2014115779 A JP2014115779 A JP 2014115779A JP 2014115779 A JP2014115779 A JP 2014115779A JP 6363878 B2 JP6363878 B2 JP 6363878B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- super
- resolution
- image
- images
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims description 50
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 98
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
Description
本発明は、複数の超解像画像から最適な超解像画像を決定する超解像画像最適化装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a super-resolution image optimization apparatus and program for determining an optimum super-resolution image from a plurality of super-resolution images.
原画像から超解像画像を推定する場合、超解像画像の正解は不明なため、厳密には超解像画像のパラメータを最適化する方法は存在しないが、例えば原画像をバックプロジェクション法により超解像処理して超解像画像を生成し、これを点拡がり関数を用いて縮小した画像と原画像の差分を最小とするようにパラメータを選択する方法が知られている(特許文献1参照)。 When a super-resolution image is estimated from the original image, the correct resolution of the super-resolution image is unknown, so there is no strict method for optimizing the parameters of the super-resolution image. A method is known in which a super-resolution image is generated by super-resolution processing, and parameters are selected so as to minimize the difference between the image reduced by using a point spread function and the original image (Patent Document 1). reference).
特許文献1には、バックプロジェクション法を用いて超解像処理のパラメータ(超解像パラメータ)を最適化する技術が記載されている。しかし、超解像パラメータを最適化する従来技術は、点拡がり関数を用いる超解像のように、逆関数や位相特性が明確なフィルタを用いて超解像処理を行う場合のみで有効である。よって、位置合わせ(レジストレーション)により超解像処理を行うレジストレーション超解像などには、従来の超解像パラメータの最適化法をそのまま用いることができないという課題がある。
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、超解像処理の方法によらず、複数の超解像画像から原画像との差分値が最も少ない最適な超解像画像を決定することが可能な超解像画像最適化装置及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to determine an optimum super-resolution image having the smallest difference value from the original image from a plurality of super-resolution images regardless of the super-resolution processing method. It is an object of the present invention to provide a possible super-resolution image optimization apparatus and program.
上記課題を解決するため、本発明に係る超解像画像最適化装置は、複数の超解像画像から最適な超解像画像を決定する超解像画像最適化装置であって、N枚の超解像画像をそれぞれローパスフィルタ処理して、N枚の第1の低域超解像画像を生成する第1LPF処理部11と、前記第1の低域超解像画像ごとに、縮小処理してM通りの位相の異なる縮小画像を生成し、M枚を対とするN組の第1の縮小画像を出力する第1縮小処理部12と、前記第1の縮小画像ごとに超解像処理して、M枚を対とするN組の第1の超解像画像を生成する超解像処理部13と、前記第1の超解像画像ごとにローパスフィルタ処理して、M枚を対とするN組の第2の低域超解像画像を生成する第2LPF処理部14と、前記第2の低域超解像画像ごとに、原画像と同じ位相となるように縮小処理して縮小画像を生成し、M枚を対とするN組の第2の縮小画像を生成する第2縮小処理部15と、前記M枚を対とする第2の縮小画像の組ごとに前記原画像との差分値を算出し、該差分値が最小となる前記第2の縮小画像の組に対応する超解像画像を最適な超解像画像として出力する最適化部16と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, a super-resolution image optimization device according to the present invention is a super-resolution image optimization device that determines an optimal super-resolution image from a plurality of super-resolution images, and includes N pieces of super-resolution images. Each of the super-resolution images is subjected to low-pass filter processing, and a first
さらに、本発明に係る超解像画像最適化装置において、前記第1LPF処理部及び前記第2LPF処理部は、前記複数の超解像画像の生成に用いられたパラメータが未知の場合には、点拡がり関数又はガウシアン関数を用いてローパスフィルタ処理を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the super-resolution image optimizing device according to the present invention, the first LPF processing unit and the second LPF processing unit are configured to perform a point check when parameters used for generating the plurality of super-resolution images are unknown. A low-pass filter process is performed using a spread function or a Gaussian function.
さらに、本発明に係る超解像画像最適化装置において、前記超解像処理部は、前記複数の超解像画像の生成に用いられたパラメータが未知の場合には、点拡がり関数又はガウシアン関数を用いて超解像処理を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the super-resolution image optimizing device according to the present invention, the super-resolution processing unit is configured to perform a point spread function or a Gaussian function when parameters used for generating the plurality of super-resolution images are unknown. A super-resolution process is performed using
さらに、本発明に係る超解像画像最適化装置において、前記最適化部は、前記M枚を対とする第2の縮小画像の組と前記原画像との差分値を領域ごとに算出し、該領域ごとに最適な超解像画像を出力することを特徴とする。 Further, in the super-resolution image optimization device according to the present invention, the optimization unit calculates a difference value between the original image and a set of the second reduced image paired with the M sheets, An optimum super-resolution image is output for each region.
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記超解像画像最適化装置として機能させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a program according to the present invention causes a computer to function as the super-resolution image optimization device.
本発明によれば、超解像処理の方法によらず、複数の超解像画像から原画像との差分値が最も少ない最適な超解像画像を決定することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to determine an optimum super-resolution image having the smallest difference value from the original image from a plurality of super-resolution images regardless of the super-resolution processing method.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明に係る超解像画像最適化装置は、原画像と、原画像を超解像処理した複数の超解像画像とを入力し、複数の超解像画像のうち、原画像との誤差が最も少ない超解像画像を決定して出力する。超解像処理に使用したパラメータ(以下、「超解像パラメータ」という)が既知である場合には、超解像パラメータも入力する。 The super-resolution image optimization device according to the present invention inputs an original image and a plurality of super-resolution images obtained by super-resolution processing of the original image, and an error from the original image among the plurality of super-resolution images. Determine and output the super-resolution image with the least amount of. If the parameters used for the super-resolution processing (hereinafter referred to as “super-resolution parameters”) are known, the super-resolution parameters are also input.
図1は、本発明の一実施形態に係る超解像画像最適化装置の処理概要を説明する図である。図1では、超解像画像が原画像を水平方向及び垂直方向に各2倍に超解像処理した画像である場合を例に説明する。 FIG. 1 is a diagram for explaining the processing outline of a super-resolution image optimization apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 illustrates an example in which the super-resolution image is an image obtained by super-resolution processing of the original image twice in the horizontal direction and the vertical direction.
まず、超解像画像最適化装置は、縮小時におけるエイリアシングの発生を防止するために超解像画像群をローパスフィルタ処理し(ステップS11)、その後、縮小処理する(ステップS12)。 First, the super-resolution image optimization device performs low-pass filter processing on the super-resolution image group to prevent aliasing during reduction (step S11), and then performs reduction processing (step S12).
つまり、ステップS11では、複数(N枚)の超解像画像をそれぞれローパスフィルタ処理して、N枚の第1の低域超解像画像を生成する。原画像は、より解像度の高い画像がカメラの光学系等で縮小劣化して生成されたと考えることができるので、縮小劣化過程を模擬したフィルタを用いて超解像画像をローパスフィルタ処理してもよい。 That is, in step S11, a plurality of (N) super-resolution images are low-pass filtered, respectively, to generate N first low-frequency super-resolution images. The original image can be thought of as having been generated by reducing and degrading an image with a higher resolution with a camera optical system or the like. Therefore, even if the super-resolution image is low-pass filtered using a filter that simulates the degradation process. Good.
ステップS12では、第1の低域超解像画像ごとに、縮小処理してM通りの位相の異なる縮小画像を生成し、M枚を対とするN組の、つまりM×N枚の第1の縮小画像を出力する。図1ではM=4であり、1枚の第1の低域超解像画像O’からは4枚の第1の縮小画像a,b,c,dが生成される様子を示している。 In step S12, for each first low-frequency super-resolution image, reduction processing is performed to generate reduced images having M different phases, and N sets of M pairs, that is, M × N first images. Output a reduced image of. In FIG. 1, M = 4, and four first reduced images a, b, c, and d are generated from one first low-frequency super-resolution image O ′.
原画像と縮小画像とを比較するには位相が揃っていることが望ましいが、第1の縮小画像には原画像と位相が異なるものが含まれている。そのため、更に第1の縮小画像を超解像処理し(ステップS13)、ローパスフィルタ処理(ステップS14)を行った後、再び縮小処理(ステップS15)を行うことにより、原画像と同じ位相の第2の縮小画像を生成する。 In order to compare the original image and the reduced image, it is desirable that the phases are the same, but the first reduced image includes an image having a phase different from that of the original image. Therefore, the first reduced image is further subjected to super-resolution processing (step S13), subjected to low-pass filter processing (step S14), and then subjected to reduction processing (step S15) again, so that the first phase of the same phase as the original image is obtained. 2 reduced images are generated.
つまり、ステップS13では、第1の縮小画像ごとに超解像処理して、M枚を対とするN組の第1の超解像画像を生成する。図1では第1の縮小画像a,b,c,dからはそれぞれ第1の超解像画像A,B,C,Dが生成される様子を示している。 That is, in step S13, super-resolution processing is performed for each first reduced image, and N sets of first super-resolution images with M pairs are generated. FIG. 1 shows how the first super-resolution images A, B, C, and D are generated from the first reduced images a, b, c, and d, respectively.
ステップS14では、第1の超解像画像ごとにローパスフィルタ処理して、M枚を対とするN組の第2の低域超解像画像を生成する。図1では第1の超解像画像A,B,C,Dからはそれぞれ第2の低域超解像画像A’,B’,C’,D’が生成される様子を示している。 In step S14, low-pass filter processing is performed for each first super-resolution image to generate N sets of second low-frequency super-resolution images with M pairs. FIG. 1 shows how the second low-frequency super-resolution images A ′, B ′, C ′, and D ′ are generated from the first super-resolution images A, B, C, and D, respectively.
ステップS15では、第2の低域超解像画像ごとに、原画像と同じ位相となるように縮小処理して、M枚を対とするN組の第2の縮小画像を生成する。図1では第2の低域超解像画像A’,B’,C’,D’からはそれぞれ第2の縮小画像a’,b’,c’,d’が生成される様子を示している。 In step S15, each second low-frequency super-resolution image is reduced so as to have the same phase as the original image, and N sets of second reduced images having M pairs are generated. FIG. 1 shows how the second reduced images a ′, b ′, c ′, d ′ are generated from the second low-frequency super-resolution images A ′, B ′, C ′, D ′, respectively. Yes.
最後に、ステップS16では、M枚を対とする第2の縮小画像の組ごとに原画像との差分値を求め、差分値が最小となる第2の縮小画像の組に対応する超解像画像、つまり差分値が最小となる第2の縮小画像の組の生成に用いられた超解像画像を最適な超解像画像(最適超解像画像)として出力する。 Finally, in step S16, a difference value with respect to the original image is obtained for each pair of the second reduced images paired with M, and the super-resolution corresponding to the second reduced image group having the smallest difference value. The super-resolution image used to generate the image, that is, the second reduced image set having the smallest difference value is output as the optimum super-resolution image (optimum super-resolution image).
図2は、本発明の一実施形態に係る超解像画像最適化装置の構成例を示すブロック図である。超解像装置2は、原画像から複数の超解像画像を生成する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a super-resolution image optimization apparatus according to an embodiment of the present invention. The
超解像画像最適化装置1は、複数の超解像画像を入力し、最適な超解像画像を決定する。なお、超解像パラメータは既知である場合のみ超解像画像最適化装置1に入力される。図2に示す例では、超解像画像最適化装置1は、第1LPF処理部11と、第1縮小処理部12と、超解像処理部13と、第2LPF処理部14と、第2縮小処理部15と、最適化部16とを備える。
The super-resolution
第1LPF処理部11は、超解像装置2から入力されるN枚の超解像画像に対してそれぞれローパスフィルタ処理を行い、N枚の第1の低域超解像画像を第1縮小処理部12に出力する。超解像装置2にてウェーブレット変換を用いて原画像を超解像処理して超解像画像を生成していた場合は、第1LPF処理部11は、超解像処理に使用されたウェーブレットを用いてローパスフィルタ処理を行うのが好適である。例えば、該ウェーブレットを用いて超解像画像をデシメーション無しでウェーブレット分解し、低周波成分を第1の低域超解像画像とする。
The first
また、第1LPF処理部11は、超解像画像最適化装置1に入力される超解像画像群の生成に用いられたパラメータが未知の場合には、超解像画像から原画像への縮小劣化過程をカメラ光学系の劣化として模擬した劣化関数を用いてローパスフィルタ処理を行う。例えば、劣化関数として点拡がり関数(PSF:Point spread function)、又はガウシアン関数を用い、分散値をパラメータとして可変とする。なお、超解像画像最適化装置1に入力される超解像画像群の生成に用いられたパラメータが既知の場合であっても、劣化関数を用いてローパスフィルタ処理を行ってもよい。
Further, the first
第1縮小処理部12は、第1LPF処理部11により生成されたN枚の第1の低域超解像画像に対して、それぞれ1/M倍に縮小処理してM通りの位相の異なる縮小画像を生成し、M枚を対とするN組の第1の縮小画像を超解像処理部13に出力する。
The first
図3は、第1縮小処理部12の処理を説明する図である。ここでは、第1の低域超解像画像O’を1/4倍して原画像サイズに縮小する例を示している。この場合、第1縮小処理部12は、水平方向及び垂直方向に1画素ずつ位相をずらして画素間引きを行い、1枚の低域超解像画像O’に対して4枚の第1の縮小画像a,b,c,dを得る。第1の低域超解像画像O’における原画像oの画素位置をa1,a2,a3,a4,・・・とすると、第1の縮小画像aは第1の低域超解像画像O’と位相が同じであるが、第1の縮小画像b,c,dは原画像oと位相が異なる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the processing of the first
超解像処理部13は、第1縮小処理部12により生成された第1の縮小画像をそれぞれ超解像処理して、M枚を対とするN組の第1の超解像画像を生成し、第2LPF処理部14に出力する。超解像処理部13は、超解像画像最適化装置1に入力される超解像画像群の生成に用いられたパラメータが既知の場合には、同じパラメータを用いて超解像処理を行う。また、超解像画像群の生成に用いられたパラメータが未知の場合には、縮小劣化過程を模擬した点拡がり関数又はガウシアン関数などの劣化関数を用いて超解像処理を行う。なお、超解像画像群の生成に用いられたパラメータが既知の場合であっても、劣化関数を用いて超解像処理を行ってもよい。
The
第2LPF処理部14は、超解像処理部13により生成された第1の超解像画像を、第1LPF処理部11と同様にそれぞれローパスフィルタ処理して、M枚を対とするN組の第2の低域超解像画像を生成し、第2縮小処理部15に出力する。
The second
第2縮小処理部15は、第2LPF処理部14により生成された第2の低域超解像画像をそれぞれ原画像と同じ位相となるように1/M倍に縮小処理してM枚を対とするN組の第2の縮小画像を生成し、最適化部16に出力する。
The second
図4は、第2縮小処理部15の処理を説明する図である。ここでは、第2の低域超解像画像を1/4倍して原画像サイズに縮小する例を示している。この場合、第2縮小処理部15は、原画像と同じ位相となるように画素間引きを行い、4枚の第2の低域超解像画像A’〜D’に対して4枚の第2の縮小画像a’〜d’を得る。第2の低域超解像画像A’〜D’における原画像oの画素位置をh1,h2,h3,h4,・・・とすると、第2の縮小画像a’〜d’は原画像oと同じ位相となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the processing of the second
最適化部16は、原画像oと第2の縮小画像との差分値を、M枚を対とする第2の縮小画像の組ごとに算出し、差分値が最小となる第2の縮小画像の組に対応する超解像画像を最適超解像画像として出力する。
The
図5は、最適化部16の処理の第1の例を説明する図である。例えば、N枚の超解像画像Onから第2の縮小画像an’,bn’,cn’,dn’が生成されたとする。添え字のnは超解像画像を識別するための番号であり、n=1,2,・・・,Nである。この場合、最適化部16は、原画像oと第2の縮小画像のn番目の組との差分値を、原画像oと第2の縮小画像an’,bn’,cn’,dn’との各差分値の最小値又は各差分値の平均値とする。ここで、差分値は、例えばPSNR(Peak Signal to Noise Ratio)又はSSIM(Structural Similarity)を用いて評価することができる。そして、最適化部16は、第2の縮小画像の組ごとに原画像oとの差分値を算出し、差分値が最小となる第2の縮小画像の組に対応する超解像画像Onを最適超解像画像として外部に出力する。図5では、n=kのときに、原画像oと第2の縮小画像の組{ak’,bk’,ck’,dk’}との差分値が最小となり、超解像画像Okを最適超解像画像とする例を示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of processing by the
図6は、最適化部16の処理の第2の例を説明する図である。最適化部16は、原画像を複数の領域に分割し、領域ごとに原画像oと第2の縮小画像の各組との差分値を算出し、領域ごとに差分値が最小となる第2の縮小画像の組に対応する最適超解像画像を出力するようにしてもよい。図6では、原画像oを9つの領域に分割し、右上の領域については原画像oと第2の縮小画像の組との差分値が最小となるのはn=1の場合であり、右下の領域については原画像oと第2の縮小画像の組との差分値が最小となるのはn=2の場合であり、左下の領域については原画像oと第2の縮小画像の組との差分値が最小となるのはn=Nの場合である例を示している。このようにして領域ごとに最適超解像画像を決定する場合、最適化部16は、領域ごとに決定された最適超解像画像の識別情報を最適超解像パラメータとして、最適超解像画像とともに外部に出力するようにしてもよい。
FIG. 6 is a diagram illustrating a second example of the process of the
(超解像装置)
次に、超解像装置2ついて説明する。本発明では超解像処理の方法は問われないが、以下に一例を示す。
(Super-resolution device)
Next, the
図7は、超解像装置2の構成例を示すブロック図である。図7に示す例では、超解像装置2は、周波数分解部21と、レジストレーション部22と、超解像高周波成分生成部23と、周波数再構成部24とを備える。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the
周波数分解部21は、原画像を第1の周波数分解パラメータを用いて周波数分解、例えば、デシメーション無しで1階ウェーブレット分解して第1の周波数分解画像を生成し、第1の周波数分解画像のうち高周波成分を超解像高周波成分生成部23に出力する。
The
また、周波数分解部21は、原画像を第2の周波数分解パラメータを用いて周波数分解、例えば、デシメーション有りで1階ウェーブレット分解して第2の周波数分解画像を生成し、第2の周波数分解画像のうち低周波成分をレジストレーション部22に出力し、第2の周波数分解画像のうち高周波成分を超解像高周波成分生成部23に出力する。ここで、第1の周波数分解パラメータ及び第2の周波数分解パラメータは、周波数分解に用いるフィルタ、例えばウェーブレットフィルタを規定するためのパラメータである。周波数分解パラメータの値を変えることにより、周波数分解時の周波数特性を可変とすることができる。
Further, the
図8は、周波数分解部21の処理を説明する図である。図8(a)は、原画像を第1の周波数分解パラメータを用いて周波数分解する例として、原画像をデシメーション無しで1階周波数分解して第1の周波数分割画像を生成する様子を示している。デシメーション無しであるため、各周波数成分(低周波成分LL0,水平高周波成分LH0,垂直高周波成分HL0,斜め高周波成分HH0)の画像サイズは原画像サイズと等しくなる。周波数分解部21は、LH0,HL0,HH0を高周波成分初期値として超解像高周波成分生成部23に出力する。
FIG. 8 is a diagram for explaining the processing of the
図8(b)は、原画像を第2の周波数分解パラメータを用いて周波数分解する例として、原画像をデシメーション有りで1階周波数分解して第2の周波数分割画像を生成する様子を示している。デシメーション有りの1階分解であるため、各周波数成分(低周波成分LL1,水平高周波成分LH1,垂直高周波成HL1,斜め高周波成分HH1)の画像サイズは原画像サイズから縦・横それぞれ1/2に縮小される。周波数分解部21は、LL1を低周波成分としてレジストレーション部22に出力し、LH1,HL1,HH1を高周波成分として超解像高周波成分生成部23に出力する。
FIG. 8B shows a state in which the original image is frequency-decomposed using the second frequency decomposition parameter and the original image is subjected to first-order frequency decomposition with decimation to generate a second frequency division image. Yes. Since it is a first-order decomposition with decimation, the image size of each frequency component (low frequency component LL 1 , horizontal high frequency component LH 1 , vertical high frequency component HL 1 , oblique high frequency component HH 1 ) is vertical and horizontal from the original image size. Reduced to 1/2. The
レジストレーション部22は、レジストレーションパラメータを用いて、原画像と、周波数分解部21により生成された第2の周波数分解画像の低周波成分との間でブロックマッチングを行い、該低周波成分の各ブロックに対応する位置関係を示すレジストレーション情報を超解像高周波成分生成部23に出力する。
The
図9は、レジストレーション部22の処理を説明する図である。レジストレーション部22は、第2の周波数分解画像の低周波成分LL1を所定のサイズ、例えば、4画素×4画素のブロックに分割して原画像Oとの間でブロックマッチングを行い、レジストレーション情報を出力する。ブロックマッチングは、絶対値誤差和(SAD;Sum of Absolute Difference)、二乗誤差和(SSD;Sum of Squared Difference)などの評価関数を用いて、既知の手法により行われる。また、ブロックマッチングは、例えばパラボラフィッティング関数を用いた補間処理により、小数画素精度で行う。
FIG. 9 is a diagram for explaining the processing of the
レジストレーション部22は、図9に示すように原画像をデシメーション有りで周波数分解した画像の低周波成分と原画像との間でレジストレーション(位置合わせ)を行うのが好適である。その理由は、同一フレーム内に形状が相似で大きさが異なる画像が存在する場合に、相似する画像間で位置合わせをし、その高周波成分を割り付けることができるからである。なお、局所的にみれば同一フレーム内に相似する画像が存在する可能性は高いため、原画像のサイズに対するブロックマッチングを行う際のブロックサイズを小さくするほど、位置合わせの確度を高くすることができる。
As shown in FIG. 9, the
レジストレーションパラメータは、ブロックマッチングを行う際のブロックサイズ及び探索範囲を含む。探索範囲は精度向上のためには原画像全体とするのがよいが、処理速度向上のために探索範囲を対象ブロックの近傍の範囲に限定してもよい。また、レジストレーションパラメータに閾値を含め、SAD又はSSDの評価関数値が閥値を超えた場合は、レジストレーション結果として採用しないようにしてもよい。 The registration parameter includes a block size and a search range when performing block matching. The search range may be the entire original image in order to improve accuracy, but the search range may be limited to a range near the target block in order to improve processing speed. Further, when a threshold value is included in the registration parameter and the evaluation function value of SAD or SSD exceeds the threshold value, it may not be adopted as the registration result.
超解像高周波成分生成部23は、周波数分解部21により生成された第1の周波数分解画像の高周波成分及び第2の周波数分解画像の高周波成分、並びにレジストレーション部22により生成されたレジストレーション情報を入力して、原画像の超解像高周波成分を生成し、周波数再構成部24に出力する。
The super-resolution high-frequency
図10は、超解像高周波成分生成部23の処理を説明する図である。超解像高周波成分生成部23は、レジストレーション情報に従って、第2の周波数分解画像の高周波成分(LH1,HL1,HH1)を、第1の周波数分解画像の高周波成分(LH0,HL0,HH0)の小数画素位置に割り付ける。ここで、第2の周波数分解画像の高周波成分(LH1,HL1,HH1)を割り付ける際には、第2の周波数分解画像の低周波成分LL1と同じ位相位置のレジストレーション情報に従うこととする。これは、第2の周波数分解画像の低周波成分(LL1)のあるブロックPが原画像のあるブロックQに対応(類似)していれば、各高周波成分(LH1,HL1,HH1)のブロックPと同位相位置のブロックについても同様にブロックQに対応する可能性が高いためである。つまり、原画像とデシメーション有りで周波数分解した画像の低周波成分が同じであれば、原画像の標本化周波数を超える高周波成分はデシメーション有りで周波数分解した画像の高周波成分とほぼ同じであると推測できるからである。
FIG. 10 is a diagram for explaining the processing of the super-resolution high-frequency
そして、超解像高周波成分生成部23は、上記割り付け後、再構成処理、例えばMAP(Maximum A Posterior)推定に基づく再構成処理を行い、超解像高周波成分(LH0’,HL0’,HH0’)を生成する。MAP推定に基づく再構成処理とは、低解像度画像を条件としたときの事後確率を最大にする高解像度画像を推定して再構成する処理であり、ここでは第1の周波数分解画像を高解像度画像の初期値とし、高解像度画像から、割り付けられる第2の周波数分解画像を推定し、推定した値と実際の値の誤差を最小にするように高解像度画像を更新する。その他の方法として、ML(Maximum Likelihood)推定や、割り付けられた画素の距離に応じた重み付けにより再構成処理を行い、超解像高周波成分を生成してもよい。
Then, after the allocation, the super-resolution high-frequency
周波数再構成部24は、周波数再構成パラメータを用いて、原画像及び超解像高周波成分生成部23により生成された超解像高周波成分を周波数再構成して超解像画像を生成し、外部に出力する。ここで、周波数再構成パラメータは、周波数再構成に用いるフィルタを規定するためのパラメータである。
The
図11は、周波数再構成部24の処理を説明する図である。周波数再構成部24は、原画像Oを空間低周波成分とし、超解像高周波成分生成部23により生成された超解像高周波成分(水平高周波成分LH0’,垂直高周波成分HL0’,斜め高周波成分HH0’)を空間高周波成分として周波数再構成、例えば、ウェーブレット再構成を行い、超解像画像OSRを生成する。
FIG. 11 is a diagram for explaining the processing of the
上述したように、本発明に係る超解像画像最適化装置1は、入力される超解像画像群に対して、第1LPF処理部11によるローパスフィルタ処理及び第1縮小処理部12による縮小処理を行って、第1の縮小画像群を生成する。次に、超解像処理部13により第1の縮小画像群に対して超解像処理を行った後、第2LPF処理部14によるローパスフィルタ処理及び第2縮小処理部15による縮小処理を行って、原画像と同じ位相の第2の縮小画像群を生成する。最後に、最適化部16により、原画像と第2の縮小画像群の差分値が最小となる超解像画像を最適化超解像画像として出力する。このような構成により、超解像画像最適化装置1は、入力される超解像画像群の超解像処理の方法によらず、超解像画像群から原画像との差分値が最も少ない最適な超解像画像を決定することが可能となる。
As described above, the super-resolution
なお、上述した超解像画像最適化装置1として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、超解像画像最適化装置1の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのCPUによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。
Note that a computer can be suitably used to function as the super-resolution
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.
1 超解像画像最適化装置
2 超解像装置
11 第1LPF処理部
12 第1縮小処理部
13 超解像処理部
14 第2LPF処理部
15 第2縮小処理部
16 最適化部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
N枚の超解像画像をそれぞれローパスフィルタ処理して、N枚の第1の低域超解像画像を生成する第1LPF処理部と、
前記第1の低域超解像画像ごとに、縮小処理してM通りの位相の異なる縮小画像を生成し、M枚を対とするN組の第1の縮小画像を出力する第1縮小処理部と、
前記第1の縮小画像ごとに超解像処理して、M枚を対とするN組の第1の超解像画像を生成する超解像処理部と、
前記第1の超解像画像ごとにローパスフィルタ処理して、M枚を対とするN組の第2の低域超解像画像を生成する第2LPF処理部と、
前記第2の低域超解像画像ごとに、原画像と同じ位相となるように縮小処理して縮小画像を生成し、M枚を対とするN組の第2の縮小画像を生成する第2縮小処理部と、
前記M枚を対とする第2の縮小画像の組ごとに前記原画像との差分値を算出し、該差分値が最小となる前記第2の縮小画像の組に対応する超解像画像を最適な超解像画像として出力する最適化部と、
を備えることを特徴とする超解像画像最適化装置。 A super-resolution image optimization device for determining an optimal super-resolution image from a plurality of super-resolution images,
A first LPF processing unit for low-pass filtering each of the N super-resolution images to generate N first low-frequency super-resolution images;
For each of the first low-frequency super-resolution images, a reduction process is performed to generate reduced images having M different phases, and N sets of first reduced images having M pairs are output. And
A super-resolution processing unit that performs super-resolution processing for each of the first reduced images and generates N sets of first super-resolution images in pairs of M sheets;
A second LPF processing unit that performs low-pass filtering for each of the first super-resolution images to generate N sets of second low-frequency super-resolution images paired with M images;
For each of the second low-frequency super-resolution images, a reduced image is generated by performing a reduction process so as to have the same phase as the original image, and N sets of second reduced images having M pairs are generated. 2 reduction processing unit;
A difference value with respect to the original image is calculated for each pair of the second reduced images paired with the M sheets, and a super-resolution image corresponding to the second reduced image group having the minimum difference value is obtained. An optimization unit that outputs an optimal super-resolution image;
A super-resolution image optimizing device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014115779A JP6363878B2 (en) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | Super-resolution image optimization apparatus and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014115779A JP6363878B2 (en) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | Super-resolution image optimization apparatus and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015230542A JP2015230542A (en) | 2015-12-21 |
JP6363878B2 true JP6363878B2 (en) | 2018-07-25 |
Family
ID=54887295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014115779A Active JP6363878B2 (en) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | Super-resolution image optimization apparatus and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6363878B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5452337B2 (en) * | 2010-04-21 | 2014-03-26 | 日本放送協会 | Image coding apparatus and program |
JP5514132B2 (en) * | 2011-02-07 | 2014-06-04 | 日本放送協会 | Image reduction device, image enlargement device, and program thereof |
JP5866245B2 (en) * | 2012-04-19 | 2016-02-17 | 日本放送協会 | Super-resolution parameter determination device, image reduction device, and program |
-
2014
- 2014-06-04 JP JP2014115779A patent/JP6363878B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015230542A (en) | 2015-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kiku et al. | Beyond color difference: Residual interpolation for color image demosaicking | |
EP2711891B1 (en) | Stereo image processing device and stereo image processing method | |
JP6085620B2 (en) | Method, system and apparatus for super-resolution processing | |
JP5847228B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, and image processing program | |
JP2015203952A (en) | super-resolution device and program | |
KR102481882B1 (en) | Method and apparaturs for processing image | |
US9760977B2 (en) | Method and apparatus for generating a super-resolved image from a single image | |
JP6462372B2 (en) | Super-resolution device and program | |
JP2015507273A5 (en) | ||
US8948502B2 (en) | Image processing method, and image processor | |
US20170104897A1 (en) | Camera module, electronic device, and method of operating the same | |
EP3100233A1 (en) | Method and device for enhancing quality of an image | |
JP5829898B2 (en) | Image space super-resolution apparatus and program | |
JP7002213B2 (en) | Spatial / gradation super-resolution device and program | |
JP5717548B2 (en) | Super-resolution auxiliary information generation device, encoding device, decoding device, and programs thereof | |
JP5514132B2 (en) | Image reduction device, image enlargement device, and program thereof | |
JP6363878B2 (en) | Super-resolution image optimization apparatus and program | |
JP2018022329A (en) | Super-resolution device and program | |
JP6378531B2 (en) | Super-resolution device and program | |
JP5894422B2 (en) | Spatio-temporal low correlation image super-resolution device, image space super-resolution device, and program thereof | |
JP6955386B2 (en) | Super-resolution device and program | |
JP2018081461A (en) | Super resolution apparatus and program | |
EP2816525A1 (en) | Method and apparatus for generating a super-resolved image from a single image | |
JP6817784B2 (en) | Super-resolution device and program | |
JP6951163B2 (en) | Gradation super-resolution device and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170501 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180605 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180629 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6363878 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |